JPH02283676A - 焼成パターン付金属基板の製造方法 - 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、セラミックの焼き付は層を介し焼成パターン
を有して識別ラベル等として好適な焼成パターン付金属
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成パターン付金属基
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塗布するか、−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
成処理して焼成パターンとする方法が知られていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来方法には、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照点、曲がり基
板への適用が困難な問題点、焼成パターンを金属基板に
密着させるために、予め基板を酸化するなどの表面処理
を施す必要のある問題点があった。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。はうろう基板を用いれば耐薬品性を付
与しうるが、この場合には焼成パターンの密着がさらに
困難になり、は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。

本発明は、まず前記の問題点の克服を目的とする。そし
てその目的を、セラミック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達成する
。

本発明は、また前記のシート媒介方式においてパターン
の判別性の向上を目的とする。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
の金属基板の影響で、シート焼成層の反射率が低（、焼
成パターンとの反射濃度比（ＰＣ３値）に乏しくてパタ
ーンを判別しに（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。着色剤の多用がＰＣ
８値の向上に有効であるが、そのためには金属基板に対
し焼き付は不良となる問題を克服する必要がある。本発
明は、溶融促進剤の使用でかかる問題を克服し、着色剤
の高配合を可能としたものである。

課題を解決するための手段 本発明は、セラミック粉末と樹脂バインダからなるセラ
ミック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、金属基板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金属基板の製造方
法を提供するものである。

また、前記のセラミックシートに溶融促進剤と無機系着
色剤を含有するものを用いて、焼成パターンの判別性に
優れるものの製造方法を提供するものである。

作用 セラミックシート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、金属基板に強固に密着すると共に
、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セラミックの焼き付は層を介して金
属基板に強固に密着する。

また、セラミックシートに溶融促進剤を配合することに
より、シートの溶融温度、ないし溶融粘度を低下させる
ことができ、これにより無機系着色剤の配合量を多（し
た場合にも金属基板に十分な密着力で焼き付けることが
できる。その結果、シートの焼成層の高反射率、焼成パ
ターンとの高ＰＣ８値が達成される。

発明の構成要素の例示 本発明においては、セラミック粉末と樹脂バインダから
なるセラミックシートを用いる。

セラミック粉末としては、金属基板の溶融温度以下で軟
化、ないし溶融して金属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〜
１０００℃で軟化、ないし溶融するものが好ましく用い
られる。

セラミックシートには、セラミック粉末以外の焼成体形
成成分を配合してもよい。セラミック粉末以外の焼成体
形成成分は、セラミックシートの焼成時、軟化ないし溶
融したセラミック粉末に取り込まれて焼成体を構成する
。

前記セラミック粉末以外の焼成体形成成分としては例え
ば、焼成温度以上の融点を有する異種セラミック、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０．１〜２０μ諺の粉末、同径で長さが１０ｈａ
以下の繊維の使用が適当であるが、これに限定されない
。配合成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１．量鉛華、ジルコニア、酸化カ
ルシウム＋、　”？　ルミ力、焼成温度以下で酸化され
てか−ｉｙ・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、鋼、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・プラセオジム、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。

セラミック粉末以外の焼成体形成成分の使用量は、形成
される焼成層の耐擦過性、耐久性、耐薬品性、金属基板
との密着性などの点より、セラミック粉末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。

高反射率の焼成層を形成するセラミックシートの調製に
は、溶融促進剤の併用が有効である。溶融促進剤とは、
例えばガラス粉末をベースとするセラミックシートに対
するアルミナ粉末のように、それを添加することにより
セラミックシートの溶融温度、ないし溶融粘度を低下さ
せることができる物質である。溶融促進剤の併用による
セラミックシートの溶融温度等の低下により、その焼成
層の金属基板に対する密着力の向上をはかることができ
て、無機系着色剤の多量配合が可能になり、焼成層の高
反射率化が達成されて、焼成パターンとの高ＰＣ８値化
が可能になる。焼成層の反射率は使用目的に応じ適宜に
設定してよいが、識別ラベルとして使用する場合には、
パターンの判別性の点より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。

溶融促進剤の配合量は適宜に決定してよい。通例、セラ
ミック粉末１００重量部あたり１０重量部以下、就中０
．５〜５重量部の配合で十分である。アルミナの如く無
機系着色剤としても使用できる溶融促進剤の場合、その
配合量は、無機系着色剤又は溶融促進剤としての使用目
的に応じて決定してよい。なお、溶融促進剤を用い、か
つ黒色等の暗色系パターンを形成する場合、併用の無機
系着色剤としては、上記した白色物、赤色物、黄色物、
緑色物、桃色物などが反射率や、コントラスト等の点よ
り適当である。

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。

セラミックシートの形成は、例えば１種又は２種以上の
焼成体形成成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、ｌＯ〜５００−１就中３０〜１
００ｕ■とされる。薄すぎると取り扱いが困難であるし
、厚すぎると焼成層に発泡が生じるなど焼成不良を生じ
やすい。

本発明においてセラミックシートは、そのまま又は焼成
用シートとして金属基板に粘着層を介して仮着される。

焼成用シートは、セラミックシートの片面に焼成用パタ
ーンを設けたものである。

粘着層は、焼成時に焼失するよう形成される。

その形成に好ましく用いうる粘着剤としては、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
成ゴム、ブチルゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン・
ブタジェンゴム、スチレン・イソプレン・スチレンブロ
ック共重合体ゴム、スチレン・ブタジェン・スチレンブ
ロック共重合体ゴムの如きポリマの単独物からなるゴム
系粘着剤、あるいはかかるポリマ１００重量部に、石油
系樹脂、テルペン系樹脂、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１０
〜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
らなるポ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、セラミックシートないし焼成用シート、又は
金属基板に適宜な段階で設けてよい。金属基板との簡便
仮着性や付設効率などの点よりはセラミックシートの片
面に予め付設する方式が好ましい。セラミックシートへ
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、セパ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、５〜５０ｎ、就中８〜２０
ｕ＋ｍ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、焼成不良が生じやすく
なる。なお、粘着層を予めセラミックシートに設ける場
合、金属基板に仮着するまでの間、セパレータなどを貼
着して保護しておくことが好ましい。

セラミック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がセラミックシート、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、前記したセラミックシートに準じた構成からなる
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
彫刻してこれをセラミック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、セラミックシ
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、セラミッ
ク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、セラミック
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
、セラミック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。

溶融促進剤を配合したセラミックシートの場合には、微
細なパターンも効率、的に形成できる焼成用インクを用
いてパターンを付与する方式が有利である。

前記した焼成用インクは、焼成処理を介しその焼成体が
セラミック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、１種又は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。

焼成用インクの組成は、セラミック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
り残留して焼成パターンを形成する成分の組成は通例、
無機系着色剤１〜１００重量％、セラミック粉末、就中
ガラス粉末９９〜Ｏ重量％とされる。焼成用インクの調
製に用いうる無機系着色剤や、セラミック粉末としては
、セラミック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。樹脂としてはセラミ
ック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セラミックシー
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
相違すると焼成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セラミッ
ク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、焼成体形成成分
の５〜８０重量％が適当である。

焼成用インクによるセラミックシートへの焼成用パター
ンの形成方式は任意である。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ブロック、ワイヤドツト型や熱転
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ートは例えば
、塗布方式、含浸方式等により焼成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
（、効率的に形成できる利点がある。

セラミック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、金属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。プリンタにより焼成用パターン
を付与する場合には、予めセラミックシートにパターン
を付与し、焼成用シートとして金属基板と仮着する方式
が通例である。

なお、予めセラミック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
に応じセパ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
るいはパターン形成用シート、ないしセラミックシート
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、焼成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金属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。

本発明においては種々の材質からなる金属基板を用いう
る。就中アルミニウム、クロム等を含有する鉄系合金が
好ましく用いられる。アルミニウム成分を含有すること
により、セラミックシート中のセラミック成分、就中ガ
ラス成分、特に鉛ガラス系成分と反応して強固に密着す
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。

焼成用シートと金属基板との粘着層を介した仮着体の焼
成処理は、セラミックシートの焼成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成体形成成
分がパターンの温存下に焼成体化し、第２図に例示した
ようにセラミック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と金属基板５の固着体が得られ
る。

なお、セラミックシート、ないし焼成用シートは金属基
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金属基板は、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つる。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、溶接方式やロウ付は方式なども適用で
きる。

発明の効果 本発明によれば、セラミック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
パターンを金属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、溶融促進剤を併用することにより無機系着色剤
を多量配合した場合にも、焼成層を金属基板に強固に密
着させることができる。その結果、焼成層の反射率を向
上させて、焼成パターンとの高いＰＯ２値を達成するこ
とができる。

実施例 実施例１ 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１０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６０μｓ
のセラミックシートの片面に、アクリル系粘着剤からな
る厚さ１５μ−の粘着層を形成し、他面にパターンマス
クを介して焼成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、前記の焼成用シートをその粘着層を介しＡＩ含量
５％、Ｃ「含量２０％のステンレス箔（厚さ５０μＩ）
に仮着し、ｌθ℃／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、焼成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、セラミック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。

実施例２ 酸化チタンの使用量を２０部とすると共に、アルミナ粉
末１部を追加配合したセラミックシートを用いたほかは
、実施例１に準じて焼成用シートを得、これをステンレ
ス箔に仮着して焼成した。

前記により、焼成ガラス層の表面に黒色の鮮明なバーコ
ードパターンが融合一体化してなる焼成パターンが固着
したステンレス箔を得た。

比較例 アルミナ粉末を配合しないセラミックシートを用いたほ
かは実施例２に準じ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
ついて下記の試験を行った。

【密着力１ 焼成パターン層にエポキシ系接着剤を介してドーリ−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−を引張り（速度１００１７分）、焼成ガラ
ス層とステンレス箔の密着力を測定した。

【反射率］ 焼成パターン層の焼成ガラス層部分における反射率を、
８００ｎｍの波長光（通例のバーコードリーグの読み取
り域）で測定した。

結果を表に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼成用シート例の斜視図、第２図は焼成パター
ン付金属基板例の斜視図である。 １：焼成用パターン ２；セラミックシート ３：粘着層 ４：焼成パターン ５：金属基板 特許出願人　　日東電工株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック粉末と樹脂バインダからなるセラミック
   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
   、金属基板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金属基板の製造方法。 ２、用いる焼成用シートが、溶融促進剤と無機系着色剤
   を含有するセラミックシートの片面に、焼成用インクか
   らなる焼成用パターンを有するものである請求項１に記
   載の方法。 ３、セラミックシートがそのセラミック粉末としてガラ
   ス粉末を用いたものである請求項１又は２に記載の方法
   。 ４、セラミックシートが溶融促進剤としてアルミナ粉末
   を含有するものである請求項２又は３に記載の方法。