JP2020055707A - Method for manufacturing glass product subjected to etching - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット方式による印刷を用いて、曲面を有するガラス基材に対して高精細な意匠性の高いエッチングを施したガラス製品及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a glass product in which a glass substrate having a curved surface is etched with high definition and high designability by using printing by an inkjet method, and a method for manufacturing the same.
ガラス製品の表面に対して、透過率が低く光が散乱する状態であるフロスト状の選択的なパターンを形成して意匠性を高める手法は一般的に使用されており、その方法としては、物理的にガラス製品表面をフロスト状にするサンドブラスト加工や、フッ化水素アンモニウム等を用いる科学的手法であるエッチング加工などの手法がある。 A technique of forming a frost-like selective pattern having a low transmittance and scattering light on the surface of a glass product to enhance the design property is generally used. There are techniques such as sand blast processing for frosting the glass product surface, and etching processing which is a scientific technique using ammonium hydrogen fluoride or the like.
このうち、エッチング加工においては、ガラス製品の表面にフッ化水素アンモニウムなどのエッチング液に対して耐食性を有するマスキング材を選択的に塗布し、その後ガラス製品表面にエッチング液を塗布し、最後にマスキングを剥離するという工程を実施するという手法が一般的である。このような手法は、特許文献１にも開示されている。 Of these, in the etching process, a masking material having corrosion resistance to an etching solution such as ammonium hydrogen fluoride is selectively applied to the surface of the glass product, and then the etching solution is applied to the surface of the glass product, and finally the masking is performed. Generally, a method of performing a step of peeling off is used. Such a technique is also disclosed in Patent Document 1.
また、エッチング加工のうち、マスキングの工程については、すでにインクジェット方式の印刷によってマスキング材の塗布を行う手法は鋼板用のエレクトロニクス用途や、金属板のネームプレートのエッチングにも、一部使用されている。この点、ガラス製品に関するインクジェット方式の印刷を用いたエッチングの手法についても、特許文献２に開示されている。 In the masking process of the etching process, a method of applying a masking material by ink jet printing has already been partially used in electronic applications for steel plates and in etching of name plates of metal plates. . In this regard, Patent Literature 2 discloses an etching method using ink-jet printing for glass products.
従来の技術は、上記の様にサンドブラストや化学処理によってフロスト部を形成していたが、特に円筒形や楕円形状の断面を有する等、平面以外の複雑な形状のガラス基材表面に安定してエッチングを施して意匠性を付加するためには、マスク用のシートをエッチングさせたくない箇所だけ切り取って張り付けたり、エッチングさせたくない箇所を手書きでマスキング材となるインクを塗布したりするなどの工程を行う必要があり、過大な工数をかける必要があるという問題があった。 In the prior art, the frost portion was formed by sand blasting or chemical treatment as described above, but in particular, it has a cylindrical or elliptical cross section, and is stably formed on a glass substrate surface having a complicated shape other than a plane. In order to add design by etching, cut and paste only the parts of the mask sheet that you do not want to be etched, or apply ink that will be a masking material by hand on the parts that you do not want to be etched. And it is necessary to take an excessive amount of man-hour.
この点、特許文献１では、ガラス製品に対するスクリーン印刷によるマスキングの工程を含むエッチングの工程について開示がされ、その中での実施例として、円筒形状のガラス瓶に対するエッチングについて開示されている。しかし、特許文献１に開示されるスクリーン印刷の方法によると、マスキングのパターンごとに版を作成する必要があること、微細な意匠を施すことが不向きであること、等の問題がある。 In this regard, Patent Document 1 discloses an etching step including a masking step by screen printing on a glass product, and discloses, as an example therein, etching on a cylindrical glass bottle. However, according to the screen printing method disclosed in Patent Document 1, there are problems such as the necessity of creating a plate for each masking pattern and the inability to apply a fine design.
特許文献２では、平面のガラスシート（板ガラス）に対するインクジェット方式によるマスキング材の塗布の工程を含む、ガラスシートに対するエッチングの手法について開示されている。しかし、特許文献２においては、円筒形状、楕円形状など板ガラス以外の形状のガラス製品に対するマスキング材の塗布工程については開示されておらず、また、具体的なマスキング材の懸架（印刷）条件についても開示がされていない。 Patent Document 2 discloses a method of etching a glass sheet including a step of applying a masking material to a flat glass sheet (sheet glass) by an inkjet method. However, Patent Document 2 does not disclose a process of applying a masking material to a glass product having a shape other than a sheet glass such as a cylindrical shape and an elliptical shape, and also discloses specific conditions for suspending (printing) the masking material. Not disclosed.
本発明は以上の問題点を解決し、インクジェット方式の印刷を用いたエッチングによって微細な意匠性の高いパターンが施された曲面を有するガラス製品を製造する方法及びこの方法により得られたガラス製品を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, a method for producing a glass product having a curved surface on which a fine design pattern is applied by etching using inkjet printing, and a glass product obtained by this method. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、以下の方法を提案する。 To solve the above problems, the following method is proposed.
すなわち、本発明は、曲面を有するガラス基材の所定部分に対してエッチングにより透過率が低く光が散乱するフロスト部が形成されているガラス製品の製造方法において、
前記ガラス基材表面に対して前記ガラス基材を所定の速度で回転させながらインクジェットヘッドによって耐食性インクを着弾させて印刷するマスキング工程と、前記印刷された耐食性インクを硬化する硬化工程と、前記印刷された耐食性インクに覆われていない領域を化学エッチングするエッチング工程と、前記印刷された耐食性インクを除去する除去工程を含むことを特徴とする。
That is, the present invention relates to a method of manufacturing a glass product in which a frost portion in which light is scattered by a low transmittance by etching a predetermined portion of a glass substrate having a curved surface is formed,
A masking step of landing and printing a corrosion-resistant ink by an inkjet head while rotating the glass base at a predetermined speed with respect to the glass base surface, a curing step of curing the printed corrosion-resistant ink, and the printing An etching step of chemically etching an area not covered with the corrosion-resistant ink, and a removing step of removing the printed corrosion-resistant ink.
また、本発明は、前記耐食性インクが活性光線硬化型インクであり、前記硬化工程が前記印刷された耐食性インクに対して活性光線を照射する照射工程であることを含むことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the corrosion resistant ink is an actinic ray curable ink, and the curing step is an irradiation step of irradiating the printed corrosion resistant ink with actinic rays.
また、本発明は、前記照射工程が、前記マスキング工程において前記耐食性インクが前記ガラス基材に着弾してから０．１秒以上４．０秒以下の間に活性光線の照射を開始することを含むことを特徴とする。 Further, in the present invention, it is preferable that the irradiating step starts irradiating actinic light within 0.1 seconds or more and 4.0 seconds or less after the corrosion-resistant ink lands on the glass substrate in the masking step. It is characterized by including.
また、本発明は、前記マスキング工程において、前記インクジェットヘッドから吐出される耐食性インクの液滴が、３ｐｌ以上８０pl以下であることを含むことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that in the masking step, droplets of the corrosion-resistant ink discharged from the inkjet head are 3 pl or more and 80 pl or less.
また、本発明は、前記印刷された耐食性インクの印刷解像度が１００ｄｐｉ以上２８８０ｄｐｉ以下であり、かつ前記印刷された耐食性インクの平均高さが、２μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the printed corrosion-resistant ink has a printing resolution of 100 dpi or more and 2880 dpi or less, and the average height of the printed corrosion-resistant ink is 2 μm or more and 30 μm or less.
また、本発明は、前記耐食性インクが、粘度５Ｐａ．ｓ以上３０ｍＰａ．ｓ以下であり、かつ２５℃における表面張力２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする。 Further, the present invention provides the above-mentioned corrosion-resistant ink, which has a viscosity of 5 Pa. s and 30 mPa.s. s or less and a surface tension at 25 ° C. of 20 mN / m or more and 40 mN / m or less.
また、本発明は、前記マスキング工程において、前記インクジェットヘッドによって印刷すべき画像をネガポジ反転する工程を含むことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the masking step includes a step of inverting the image to be printed by the inkjet head in a negative-positive manner.
また、本発明は、前記曲面を有するガラス基材が円筒形状であることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the glass substrate having the curved surface has a cylindrical shape.
本発明によって、曲面を有するガラス基材に対して、インクジェット印刷を用いて、高精細なエッチングを施したガラス製品を提供することができた。 According to the present invention, it was possible to provide a glass product in which a glass substrate having a curved surface was subjected to high-definition etching using inkjet printing.
以下に、本発明の実施形態を示しつつ、本発明をより詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail while showing embodiments of the present invention.
図１は、エッチング液に対して耐食性を有するインクであるマスキング材をガラス基材上に印刷した状況及びエッチング後のマスキング材の剥離状況を模式的に示している。 FIG. 1 schematically shows a state in which a masking material, which is an ink having corrosion resistance to an etching solution, is printed on a glass substrate, and a state in which the masking material is removed after etching.
まず、マスキング工程について説明する。ガラス基材１０１．は、曲面を有する形状である。一般的なガラス瓶のような円筒形状が一例として想定されるが、断面が楕円形上であってもよく、曲面を有するガラス基材であれば、その形状は限定されない。また、色についても無色透明に限定されず、有色でも、物理的に表面を傷つけることで光が拡散するよう処理されたいわゆるすりガラスでも、ガラス基材である限り限定されない。ガラス基材１０１．は、インクジェット印刷装置に、所定の方向に所定の速度で回転するように支持される。そして、ガラス基材１０１．を所定の速度で回転させながらインクジェットヘッドから耐食性インクを吐出させ、ガラス基材１０１．表面に耐食性インク１０３．の選択的なパターンを形成する。この時、耐食性インク１０３．によるパターンを形成する際に用いる、エッチングにより形成することを意図する画像は、あらかじめネガポジ反転させてインクジェットヘッドに出力することで、印刷される耐食性インク１０３．を反転されたパターンとすることにより、最終的にエッチングによりガラス基材表面に形成される画像を、意図した通りの画像とすることができる。 First, the masking step will be described. Glass substrate 101. Is a shape having a curved surface. Although a cylindrical shape like a general glass bottle is assumed as an example, the cross section may be elliptical, and the shape is not limited as long as the glass substrate has a curved surface. Also, the color is not limited to colorless and transparent, and it is not limited to colored or so-called frosted glass treated to diffuse light by physically damaging the surface as long as it is a glass substrate. Glass substrate 101. Is supported by the inkjet printing apparatus so as to rotate at a predetermined speed in a predetermined direction. Then, the glass substrate 101. Is rotated at a predetermined speed to discharge the corrosion-resistant ink from the inkjet head, and the glass substrate 101. Corrosion resistant ink on the surface 103. To form a selective pattern. At this time, the corrosion-resistant ink 103. An image intended to be formed by etching, which is used when forming a pattern according to the present invention, is printed by inverting the negative / positive in advance and outputting the image to an inkjet head. Is an inverted pattern, the image finally formed on the glass substrate surface by etching can be an intended image.
この時使用するエッチング液に耐食性を有する耐食性インクは、ガラスとの密着性、剥離性、印刷後のにじみ等による変形のしやすさ等から、適切な性能のものを用いる必要があり、粘度５Ｐａ．ｓ以上３０ｍＰａ．ｓ以下であり、かつ２５℃における表面張力２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下の耐食性インクを用いることが望ましい。また、耐食性インクは、ガラス基材に対して着弾して印刷された後、適切なレベリングが行われた後即時に硬化される必要があることから、ＵＶなどの活性光線を照射することにより硬化するインクであることが望ましい。 The corrosion-resistant ink having corrosion resistance to the etchant used at this time must have an appropriate performance in view of the adhesion to glass, the releasability, the ease of deformation due to bleeding after printing, and the like. . s and 30 mPa.s. s or less, and it is desirable to use a corrosion-resistant ink having a surface tension at 25 ° C. of 20 mN / m or more and 40 mN / m or less. In addition, since the corrosion-resistant ink needs to be cured immediately after landing and printing on a glass base material and after appropriate leveling is performed, the ink is cured by irradiation with actinic rays such as UV. It is desirable that the ink be used.
また、エッチングにより所定のパターンを高精度に形成するためには、ガラス基材の表面上のマスキングされた部分の下部に、後述のエッチング液が到達することを防ぐように適切に隠蔽しつつ、パターンの精細さを確保できるように、耐食性インクをガラス基材表面に印刷する必要があるが、印刷される耐食性インクの量が少なすぎると隠蔽性を確保できず、多すぎると印刷後に印刷されたインクのにじみ等により変形が生じるためパターンの精細さを確保できないため、印刷される耐食性インクの量を適切に制御する必要がある。そこで、印刷される耐食性インクの量を適切に制御するために、インクジェットヘッドから吐出される耐食性インクの液滴の体積を３ｐｌ以上８０pl以下とし、印刷解像度が１００ｄｐｉ以上２８８０ｄｐｉ以下とし、印刷された耐食性インクの平均高さを２μｍ以上３０μｍ以下となるように設定することが望ましい。これらの設定は、生産タクト、要求されるパターンの精細さ等の条件により適宜調整することになる。これらの条件は、インクジェットヘッドの条件や、印刷すべき画像の設定を変更することで調整することになる。 In addition, in order to form a predetermined pattern with high precision by etching, under the masked portion on the surface of the glass substrate, while appropriately concealing to prevent an etchant described below from reaching, In order to ensure the fineness of the pattern, it is necessary to print the corrosion-resistant ink on the glass substrate surface, but if the amount of the corrosion-resistant ink to be printed is too small, the concealing property cannot be secured, and if it is too large, the ink is printed after printing. Since the fineness of the pattern cannot be ensured because the ink is deformed due to bleeding or the like, it is necessary to appropriately control the amount of the corrosion-resistant ink to be printed. Therefore, in order to appropriately control the amount of the corrosion resistant ink to be printed, the volume of the droplet of the corrosion resistant ink ejected from the inkjet head is set to 3 pl to 80 pl, the printing resolution is set to 100 dpi to 2880 dpi, and the printed corrosion resistance is set. It is desirable to set the average height of the ink to be 2 μm or more and 30 μm or less. These settings are appropriately adjusted according to conditions such as production tact and required pattern definition. These conditions are adjusted by changing the conditions of the ink jet head and the settings of the image to be printed.
次に耐食性インクを硬化する硬化工程について説明する。硬化工程においては、インクの特性に応じた所定の手法で印刷された耐食性インクの硬化を行う必要がある。 Next, a curing step of curing the corrosion-resistant ink will be described. In the curing step, it is necessary to cure the corrosion-resistant ink printed by a predetermined method according to the characteristics of the ink.
使用される耐食性インクは上記の通り主に活性光線硬化型インクであることが望ましいが、この場合は、生産タクトと、耐食性インクの適切なぬれ広がりと、パターンの精細さの両立の観点から、印刷後の適切なタイミングでＵＶ等の活性光線を照射して硬化させる必要があり、好ましくは耐食性インクがガラス基材に着弾してから０．１秒以上４．０秒以下の間に照射を行うことが望ましい。この時間とすることで、上記の要素を適切に両立できる。また、照射するＵＶは、波長３６５ｎｍ以上、３９５ｎｍ以上であることが想定される。 It is desirable that the corrosion-resistant ink used is mainly an actinic ray-curable ink as described above.In this case, from the viewpoint of compatibility between the production tact and the appropriate wetting spread of the corrosion-resistant ink and the fineness of the pattern, It is necessary to cure by irradiating actinic rays such as UV at an appropriate timing after printing. Preferably, irradiation is performed within 0.1 seconds to 4.0 seconds after the corrosion resistant ink lands on the glass substrate. It is desirable to do. By setting this time, the above factors can be appropriately compatible. Further, it is assumed that UV to be irradiated has a wavelength of 365 nm or more and 395 nm or more.
なお、耐食性インクが熱硬化型である場合には、赤外線、温風、ヒートプレート等により、加熱して硬化させることになる。 When the corrosion-resistant ink is of a thermosetting type, it is cured by heating with infrared rays, warm air, a heat plate or the like.
次に、エッチング工程について説明する。硬化工程終了後に、マスキングされたガラス基材表面に対して、ガラスを食刻することが可能なフッ化水素アンモニウムが代表例のエッチング液を塗布し、化学エッチングを行う。食刻するに十分な時間待機したのち、エッチング液をガラス基材表面から回収する処置を行う。これにより、エッチング面１０５が形成される。 Next, the etching step will be described. After completion of the curing step, a typical etching solution of ammonium hydrogen fluoride capable of etching glass is applied to the masked glass substrate surface, and chemical etching is performed. After waiting for a sufficient time for etching, a treatment for recovering the etching solution from the surface of the glass substrate is performed. Thus, an etching surface 105 is formed.
最後に、印刷された耐食性インクの除去工程について説明する。エッチング工程終了後に、水酸化ナトリウム等の耐食性インクを剥離する機能を有する物質を塗布、浸漬する等の方法により、図１の剥離の状況１０９のように耐食性インクを剥離させて除去する。 Finally, the step of removing the printed corrosion-resistant ink will be described. After the completion of the etching step, the corrosion-resistant ink is peeled off and removed by a method such as applying and dipping a substance having a function of peeling the corrosion-resistant ink such as sodium hydroxide, as shown in the peeling state 109 in FIG.
以上の工程により、曲面を有するガラス基材に対して、インクジェット印刷を用いて、高精細なエッチングを施したガラス製品を提供することができる。なお、図２は、マスキングとエッチングの結果を示す全体図であるが、上記の工程を経ることにより、最終的に、ガラス基材１０１．上に精細な模様を形成することができる。 Through the above steps, it is possible to provide a glass product in which a glass substrate having a curved surface is subjected to high-definition etching using inkjet printing. FIG. 2 is an overall view showing the results of the masking and the etching. After the above steps, the glass substrate 101. A fine pattern can be formed thereon.
図３は本発明の実施例の1つである。円筒形状のガラス基材であるガラス瓶に対して、上記の工程を用いて、エッチングにより模様を形成した。なお、これはあくまで例示であり、本発明に限定を加えるものではない。 FIG. 3 shows one embodiment of the present invention. A pattern was formed on a glass bottle, which was a cylindrical glass substrate, by etching using the above process. This is merely an example, and does not limit the present invention.
１０１． ガラス基材
１０３． 耐食性インク
１０５． エッチング面
１０９． 剥離の状況
101. Glass substrate 103. Corrosion resistant ink 105. Etching surface 109. Peeling situation
Claims (8)
前記ガラス基材表面に対して前記ガラス基材を所定の速度で回転させながらインクジェットヘッドによって耐食性インクを着弾させて印刷するマスキング工程と、前記印刷された耐食性インクを硬化する硬化工程と、前記印刷された耐食性インクに覆われていない領域を化学エッチングするエッチング工程と、前記印刷された耐食性インクを除去する除去工程を含む、選択的にエッチングされたガラス製品の製造方法。 In a method for manufacturing a glass product in which a frost portion in which light is scattered due to low transmittance by etching a predetermined portion of a glass substrate having a curved surface is formed,
A masking step of landing and printing a corrosion-resistant ink by an inkjet head while rotating the glass base at a predetermined speed with respect to the glass base surface, a curing step of curing the printed corrosion-resistant ink, and the printing A method of manufacturing a selectively etched glass product, comprising: an etching step of chemically etching a region not covered with the applied corrosion-resistant ink; and a removing step of removing the printed corrosion-resistant ink.
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