JPH0320771A - 焼成パターン付鉄系基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、無機粉末の焼き付け層を介し焼威パターンを
有して識別ラベル等として好適な焼或パターン付鉄系基
板の製造方法に関する。

従来の技術 多品種少量生産へと生産体制が変遷するなか、金属やガ
ラス、ないし焼成セラミック等からなる製品、あるいは
半製品や部品等の管理に用いる、耐熱性、耐久性、耐薬
品性等に優れる識別ラベルの提供が重要な課題となって
いる。

従来、識別ラベルなどに用いうる焼戒パターン付金属基
板の製造方法としては、アルミニウム等からなる金属基
板に、ガラス粉末含有の焼成用インクからなるパターン
を、スクリーン印刷方式等で直接検布するか、一旦転写
紙上に塗布してこれを転写するかして形成し、これを焼
或処理して焼成パターンとする方法が知られていた。

しかしながら、焼成パターンを付与するまでに多工程を
要して製造効率に劣る問題点、曲がり基板への適用が困
難な問題点があった。また、金属基板の全面を焼成層で
被覆して耐薬品性を持たせることが困難な問題点もあっ
た。ほうろう基板を用いれば耐薬品性を付与しろるが、
この場合には焼成パターンの密着がさらに困難になり、
ほうろう化工程も要するなどしてより製造効率に劣るこ
ととなる。

発明が解決しようとする課題 本発明者らは鋭意研究の結果、無機粉末シートを介しパ
ターンを付与してこれを焼成処理するシート媒介方式に
より前記の問題点を克服できることを見出した。

しかし、ステンレスの如き鉄系合金からなる基板に前記
のシート媒介方式を適用した場合、シート焼成層と基板
とが密着力に乏しいときのあることが判明した。すなわ
ち、前記のシート媒介方式においては有機物の燃え残り
や、下地としての鉄系基板の影響でシート焼成層の反射
率が低く、焼戒パターンとの反射濃度比ＣＰＣＳ値〉に
乏しくてパターンを判別しにくい場合がある。殊に、ガ
ラス粉末をベースとしたシートの場合にその傾向が強い
。識別ラベルでは、パターンの高度な識別性が要求され
ることから、かかる判別問題は特に重要である。着色剤
の多用でＰＣＳ値の向上、ひいてはパターン判別性の向
上をはかりうるが、着色剤を多用するとシート焼戒層の
鉄系基板に対する密着力が低下する問題点のあることが
わかった。

本発明はかかる問題を克服し、着色剤を多用してち密着
力に優れる製造方法の開発を課題とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、表面ないし表層にアルミナを存在させた鉄系
基板を用いて、シート媒介方式における上記の課題を克
服したものである。

すなわち本発明は、アルミニウムを含有する鉄系合金を
加熱処理してそのアルミニウムをアルミナに変１″ｉし
、表層におけるアルミナ濃度を高めてなる鉄系基板と、
無機粉末を樹脂バインダで保形してなる無機粉末シート
の片面に焼成用パターンを有する焼成用シートとの、粘
着層を介した仮着体を焼成処理することを特徴とする焼
成パターン付鉄系基板の製造方法を提供するものである
。

作用 無機粉末シー１・を介しパターンを付与してこれを焼成
処理する方法により、かかるシートが焼成処理による焼
成体化過程を介して、鉄系基板に密着すると共に、付与
したパターンの焼成体とも融着一体化し、これにより焼
成パターンが無機粉末の焼戒層を介して鉄系基板に密着
する。

その場合に鉄系基板として、アルミニウムを含有する鉄
系合金を加熱処理してそのアルミニウムをアルミナに変
性し、表層におけるアルミナ濃度を高めたものを用いる
ことにより、そのアノＬミナが無機粉末シートの溶融促
進剤として作用し、シートの溶融温度、ないし溶融粘度
を低下させる。

その結果、着色剤の配合量を多くした場合にも鉄系基板
に十分な密着力で焼き付けることができ、シート焼成層
の高反射率、焼成パターンとの高ＰＣＳ値が達威される
。

発明の構成要素の例示 本発明において用いる鉄系基板は、アルミニウムを含有
する鉄系合金を加熱処理してそのアルミニウムをアルミ
ナに変性し、表層におけるアルミナ濃度を高めたもので
ある。ちなみに、アルミニウムを１〜２０重量％、就中
３〜１５重量％含有するステンレスなどの鉄系合金を５
００〜１２００℃で処理することにより、表層（表面に
おける厚さ０．１〜１０ｕＩ１部分）にアルミナを３〜
４０重量％有するものとすることができる。基板の形態
としては箔ないし板などが一般であるが、これに限定さ
れない。

本発明において用いる無機粉末シートは、無機粉末を樹
脂バインダで保形したものである。

無機粉末としては、鉄系基板の溶＠温度以下て軟化、な
いし溶融して鉄系基板と接着するもが用いられる。一般
にはガラス粉末が用いられる。就中、鉛ガラス系、ホウ
珪酸鉛ガラス系、ソーダガラス系の如き４００〜１００
０℃で軟化、ないし溶融するものが好ましく用いられる
。

無機粉末シートには、無機粉末以外の焼戒体形成成分を
配合してもよい。無機粉末以外の焼成体形成成分は、無
機粉末シートの焼成時、軟化ないし溶融した無機粉末に
取り込まれて焼戒体を構成する。

前記無機粉末以外の焼成体形戒成分としては例えば、焼
成温度以上の融点を有する異種のセラミック等からなる
無機物や、金属ないし合金、その酸化物等からなる無機
物の粉末や繊維などが一般に用いられる。粒径が０．１
〜２０μｍの粉末、同径で長さが１００１７ｍ以下の繊
維の使用が適当であるが、これに限定されない。配合戒
分の種類や組合せは適宜に決定してよい。着色化の点よ
りは、顔料ないし充填剤からなる無機系着色剤の使用が
適当である。その例としては、シリカ、炭酸カルシウム
、酸化チタン、亜鉛華、ジルコニア、酸化カルシウム、
アルミナ、焼威温度以下で酸化されてかかる酸化物とな
る炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩の如き金属化合物等の白色物
、鉄、鋼、金、セレン、クロム等の金属イオンを含む、
例えば酸化マンガン・アルミナ、酸化クロム・酸化錫、
酸化鉄、硫化カドミウム・硫化セレン等の赤色物、マン
ガン、コバルト、銅、鉄等の金属イオンを含む、例えば
酸化コバルト、ジルコニア・酸化バナジウム、酸化クロ
ム・五酸化二バナジウム等の青色物、鉄、銅、マンガン
、クロム、コバルト等の金属イオンを含む、例えば酸化
クロム・酸化コバルト・酸化鉄・酸化マンガン等の黒色
物、バナジウム、錫、ジルコニウム、クロム、チタン、
アンチモン等の金属イオンを含む、例えばジルコニウム
・ケイ素・ブラセオジム、バナジウム・錫、クロム・チ
タン・アンチモン等の黄色物、クロム、アルミニウム、
コバルト、カルシウム等の金属イオンを含む、例えば酸
化クロム、コバルト・クロム、アルミナ・クロム等の緑
色物、鉄、ケイ素、ジルコニウム、アルミニウム、マン
ガン等の金属イオンを含む、例えばアルミニウム・マン
ガン、鉄・ケイ素・ジルコニウム等の桃色物などがあげ
られる。

無機粉末以外の焼成体形成成分の使用量は、形威される
焼成層の耐擦過性、耐久性、耐薬品性、鉄系基板との密
着性などの点より、無機粉末１００重量部あたり１５０
重量部以下、就中２〜４５重量部が適当である。無機系
着色剤の使用量等に応じて焼成層の反射率を調節しうる
が、その反射率は使用目的に応じ適宜に設定してよい。

識別ラベルとして使用する場合には、パターンの判別ｉ
生の点より５０％以上の反射率となるよう無機系着色剤
を配合することが好ましい。

樹脂バインダとしては、焼成時に焼失するものが用いら
れる。その例としては、炭化水素系樹脂、ビニル系ない
しスチレン系樹脂、アセタール系樹脂、ブチラール系樹
脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系
樹脂、繊維素系樹脂などがあげられる。焼成時における
焼失性の良好なものが好ましく用いられ、この点よりは
炭化水素系樹脂、アセタール系樹脂、アクリル系樹脂、
繊維素系樹脂、就中アクリル系樹脂が好ましい。

無機粉末シートの形成は、例えば１ｍ又は２種以上の焼
成体形成威分と樹脂バインダを有機溶剤で混合し、その
混合液を展開することにより行うことができる。可塑剤
等の添加剤を加えてもよい。

シートの厚さは適宜に決定してよい。一般には、１０〜
５００ｐＩｌ＋，就中３０〜１００μ鴻とされる。薄す
ぎると取り扱いが困難であるし、厚すぎると焼戒層に発
泡が生じるなど焼或不良を生じやすい。

本発明において無機粉末シートは、そのまま又は焼戒用
シートとして鉄系基板に粘着層を介して仮着される。焼
成用シートは、無機粉末シートの片面に焼威用パターン
を設けたものである。

粘着層は、焼威時に焼失するよう形成される。

その形戚に好ましく用いつる粘着剤としては、ゴム系粘
着剤、アクリル系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘
着剤などがあげられる。就中、天然ゴムやその同系の合
戒ゴム、ブチルゴム、ポリイソブレンゴム、スチレン・
ブタジエンゴム、スチレン・イソブレン・スチレンブロ
ック共重合体ゴム、スチレン●ブタジエン・スチレンブ
ロック共重合体ゴムの如きボリマの単独物からなるゴム
系粘着剤、あるいはかかるボリマｌ００重量部に、石油
系樹脂、テルベン系樹脂、ロジン系樹脂、キシレン系樹
脂、クマロンインデン系樹脂の如き粘着性付与剤をｌＯ
〜３００重量部、その他軟化剤、老化防止剤、着色剤、
充填剤等の配合剤を添加してなるゴム系粘着剤、あるい
はアクリル酸ないしメタクリル酸のアルキルエステルか
らなるボリマを主体とするアクリル系粘着剤などが好ま
しい。

粘着層は、無機粉末シートないし焼成用シート、又は鉄
系基板に適宜な段階で設けてよい、。鉄系基板との簡便
仮着性や付設効率などの点よりは無機粉末シートの片面
に予め付設する方式が好ましい。

無機粉末シートへの粘着層の付設は、適宜な塗工機によ
り粘着剤を塗工する方式や、セバレータ上に設けた粘着
層の移着方式など、粘着テープ等の形成方法に準じた適
宜な方式で行ってよい。粘着層の厚さは通例、５〜５０
１７ｉ＋ｓ就中８〜２０μｍとされる。薄すぎると充分
な接着力が発現せず、厚すぎると焼成時に脱落したり、
焼戒不良が生しやすくなる。なお、粘着層を予め無機粉
末シートに設ける場合、鉄系基板に仮着するまでの間、
セバレータなどを貼着して保護しておくことが好ましい
。

無機粉末シートの片面に焼成用パターンを付与してなる
焼成用シートの例を第１図に示した。１が焼成用パター
ン、２が無機粉末シート、３が粘着層である。

焼成用パターンは、焼成用インクを用いて付与してもよ
いし、前記した無機粉末シートに準じた構或からなるパ
ターン形成用シートの打ち抜き体、あるいはかかるパタ
ーン形成用シートに孔ないし凹凸からなるパターンを彫
刻してこれを無機粉末シートに粘着層等を介して仮着す
ることにより付与してもよい。また、無機粉末シートそ
のものに孔ないし凹凸からなるパターンを彫刻すること
により付与してもよい。この場合には、無機粉末シート
そのものが彫刻パターンの形成を受けて焼成用シートに
変身する。従って本発明において、無機粉末シートの片
面に焼成用パターンを有することの意味には、無機粉末
シートに貫通孔からなるパターンを有する場合も含まれ
る。

前記した焼成用インクは、焼成処理を介しぞの焼威体が
無機粉末シートに固着するよう調製したものである。か
かる焼成用インクは通例、ＩＷｌ又は２種以上の無機系
着色剤を溶媒を用いて、必要に応じセラミック粉末、バ
インダ、可塑剤、分散剤等の適宜な添加剤の併用下、ボ
ールミル等で混合してペースト状等の流動物としたもの
である。

従来のスクリーン印刷方式等による直接塗布方式や、転
写紙上に形成した塗布パターンの転写方式などに使用さ
れていた、例えばガラス粉末と無機顔料等の任意成分、
又は有色ガラス系顔料を単独でバインダと共に混合して
なるペースト状のインクなどはその代表例である。

焼成用インクの組戒は、無機粉末シートとのコントラス
トや固着性などにより適宜に決定してよい。焼成により
残留して焼威パターンを形成する成分の組成は通例、無
機系着色剤１〜ｌ００重量％、無機粉末、就中ガラス粉
末９９〜０重量％とされる。

焼成用インクの調製に用いつる無機系着色剤や、無機粉
末としては、無機粉末シートの場合と同様のものがあげ
られる。

焼成用インクにおけるバインダとしては、ワックスや樹
脂など、焼成温度以下で熱分解するなどして焼失するも
のが用いられる。好ましく用いうるワックスとしては、
パラフィン系ワックス類、天然系ワックス類、エステル
系ワックス類、高級アルコール系ワックス類、高級アミ
ド系ワックス類などがあげられる。樹脂としては無機粉
末シートの場合に例示した樹脂バインダなどがあげられ
る。焼成用インクにおけるバインダと無機粉末シートに
おける樹脂バインダの熱分解温度等の特性が著しく相違
すると焼戒体に発泡や変形等の外観不良を生じやすい。

かかる点より焼成用インクのバインダには無機粉末シー
トに用いた樹脂バインダと同種のものを用いることが好
ましい。必要に応じ用いるバインダの使用量は、焼成体
形戒成分の５〜８０重量％が適当である。

焼成用インクによる無機粉末シートへの焼成用パターン
の形戒方式は任意である。手書き方式、パターン形成マ
スクを介しての塗布方式、転写紙に設けたパターンを転
写する方式、インクジェット型等のプリンタによる形成
方式など、適宜なパターン形成方式を採用してよい。形
成する焼成用パターンも任意である。印字パターン、転
写パターン、絵柄パターン、バーコードパターン、回路
パターンなどの任意なパターンを付与してよい。

プリンタ、例えばＸＹブロツタ、ワイヤドット型や熱転
写型ないしインパクト型などによりパターンを形成する
場合に必要な、印字リボンの如きインクシ一トは例えば
、塗布方式、含浸方式等により焼戒用インクをフィルム
や布等からなる支持基材に保持させることにより形成す
ることができる。

支持基材には、ポリエステル、ポリイミド、フッ素樹脂
等のプラスチックフィルム、ナイロンやポリエステル等
の繊維からなる布など通例のものを用いてよい。プリン
タによるパターン形成方式は、適宜なパターンを精度よ
く、効率的に形成できる利点がある。

無機粉末シートに焼成用インクで焼成用パターンを付与
する段階は、鉄系基板に粘着層を介して仮着する前でも
よいし、後でもよい。プリンタにより焼戒用パターンを
付与する場合には、予め無機粉末シートにパターンを付
与し、焼成用シートとして鉄系基板と仮着する方式が通
例である。なお、予め無機粉末シートにパターンを付与
する場合、焼成用パターンを形成した面は焼成処理前ま
で、必要に応じセバレータを貼着するなどして保護して
もよい。転写方式の場合には、その転写紙をそのまま貼
着しておいてセパレータに代えることもできる。

前記したパターン形成用シートの打ち抜き体として、あ
るいはパターン形威用シ一ト、ないし無機粉末シートそ
のものに孔ないし凹凸からなるパターンを彫刻すること
により、焼戒用パターンを付与する場合、付与パターン
、打ち抜き方式、ないし彫刻方式、付与段階は焼成用イ
ンクの場合と同様に任意である。予め彫刻パターンを付
与して焼成用シートとして鉄系基板に仮着する方式は、
適宜な彫刻装置を用いて精微なパターンを容易に付与で
きる利点がある。

焼戒用シートと鉄系基板との粘着層を介した仮着体の焼
成処理は、無機粉末シートの焼戒温度などに応じ適宜な
加熱条件で行われる。焼成処理により、バインダや粘着
層等は焼失し、焼成用シートにおける焼威体形成成分が
パターンの温存下に焼成体化し、第２図に例示したよう
に無機粉末シートと焼成用パターンが融着一体化してな
る焼成パターン４と鉄系、基板５の固着体が得られる。

なお、無機粉末シート、ないし焼成用シートは鉄系基板
の全体を包囲するように仮着してもよい。

得られた焼成パターン付鉄系基板は、識別ラベルや、そ
の他の表示材、装飾板などとして好ましく用いうる。そ
の被着体への取り付けは、粘着剤ないし接着剤による接
着、かしめ止めなど適宜な方式で行ってよい。金属系被
着体の場合には、溶接方式やロウ付け方式なども適用で
きる。

発明の効果 本発明によれば、無機粉末シートを介し焼成用パターン
を付与してこれを焼成処理するようにしたので、焼成パ
ターンを鉄系基板に容易に固着できる。また、シートの
粘着層による仮着方式であるので、曲がり部分にも容易
に適用でき、製造効率に優れる。さらに、全面包囲も容
易で、耐久性、耐熱性に加えて耐薬品性を持たせること
も簡単である。加えて、任意なパターンを容易、かつ臨
機に付与できる利点もある。

加えて、アルミニウムを含有する鉄系合金を加熱処理し
て表面ないし表層にアルミナを存在させた鉄系基板を用
いたので、無機系着色剤を多量配合した場合にも、焼成
層を鉄系基板に強固に密着させることができる。その桔
果、焼成層の反射率を向上させて、焼戊パターンとの高
いＰＣＳ値を達成することができる。

実施例 ホウ珪酸鉛ガラス系粉末１００部（重量部、以下同じ〉
、酸化チタン２０部、ポリイソブチルメタクリレート２
０部、ステアリン酸１部、フタル酸ジブチル２部及びト
ルエン４５部をボールミルで混合し、その混合物をドク
ターブレード法で展開し、乾燥させて得た厚さ６０μｍ
の無機粉末シートの片面に、アクリル系粘着剤からなる
厚さ１５μｍの粘着層を形成し、他面にパターンマスク
を介して焼戒用インクからなるバーコードパターンを印
刷し、乾燥させて焼成用シートを得た。用いた焼成用イ
ンクは、酸化クロム・酸化鉄・酸化コバルト系黒色顔料
２０部と、ポリイソブチルメタクリレート１０部をトル
エン２０部を用いて混合したものである。

次に、Ａｌ含量５％、Ｃｒ含量２０％のステンレス箔（
厚さ２００μｍ〉を９００℃で３０分間加熱処理して得
た、表層にアルミナが１０．４３重量％（ＸＭＡ）存在
するものに前記の焼成用シートをその粘着層を介して仮
着し、ｌＯ℃／分の速度で昇温して６００℃で２０分間
焼成（空気中〉した。焼成によりポリイソブチルメタク
リレートやアクリル系粘着剤等の有機成分は焼失した。

前記により、焼戒パターンからなる黒色の鮮明なバーコ
ードが強固に固着したステンレス箔を得た。その焼成パ
ターンは、無機粉末シートの焼成層の表面にバーコード
パターンが融合一体化したものであった。

比較例 加熱処理でアルミニウムをアルミナに変性する前のステ
ンレス箔（表層のアルミナ．　５．００重量％）を用い
たほかは実施例に準して焼成パターン付のステンレス箔
を得た。しかし、焼成パターンの融着状態は不良であっ
た。

評価試験 実施例、比較例で得た焼成パターン付のステンレス箔に
おける焼成パターン層にエボキシ系接着剤を介してドー
リーを接着固定し、焼成パターン層平面に対して垂直な
方向に前記ドーリーを引張り（速度１　０　０　＋ａｍ
　／分）、焼威ガラス層とステンレス箔の密着力を測定
した。

結果を表に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼戒用シート例の斜視図、第２図は焼成パター
ン付鉄系基板例の斜視図である。 １：焼戒用パターン ２：無機粉末シート ３：粘着層 ４：焼戒パターン ５：鉄系基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アルミニウムを含有する鉄系合金を加熱処理してそ
   のアルミニウムをアルミナに変性し、表層におけるアル
   ミナ濃度を高めてなる鉄系基板と、無機粉末を樹脂バイ
   ンダで保形してなる無機粉末シートの片面に焼成用パタ
   ーンを有する焼成用シートとの、粘着層を介した仮着体
   を焼成処理することを特徴とする焼成パターン付鉄系基
   板の製造方法。