JP2843918B2 - 焼成用パターンシート及びその製造方法並びに焼成パターン形成方法 - Google Patents

焼成用パターンシート及びその製造方法並びに焼成パターン形成方法

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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非ガラス系のセラミックシートに金属系パ
ターンと、非ガラス系セラミック粉末含有の粘着層を設
けてなる焼成用パターンシート及びその製造方法、並び
にかかるシートの焼成体からなり鮮明性等に優れる焼成
パターン形成方法に関する。
従来の技術及び課題 多品種少量生産へと生産体制が変遷するなか、金属や
焼成セラミックなどからなる製品、あるいは半製品や部
品等の管理に用いる識別ラベルとして、これまでの焼成
セラミックや金属、ほうろう体等からなる基板タイプの
ものを用いるのでは、剛性による曲面固着性欠如の問
題、現場等でのパターン付与による識別ラベルの臨機形
成性欠如の問題、ビス止め等による固着に多時間を要し
て簡便固着性欠如の問題などがあることから、ガラス粉
末をワックス系バインダで保形したシートに、ガラス粉
末を用いたインクからなるパターンをスクリーン印刷方
式で付与してなる焼成用パターンシートが提案されてい
る。これは、焼成によりその焼成体が被着体に固着する
ようにしたもので、柔軟性、臨機なラベル形成性を有
し、その焼成体は耐擦過性、耐熱性、耐薬品性に優れ
る。
しかしながら、多品種少量の生産体制下では予め準備
すべきスクリーンが膨大な量となり、その準備に多時
間、多労力を要する問題点もさりながら、シートないし
インクに用いたガラス粉末のためか、焼成処理して形成
した焼成体におけるパターンが滲み、シャープなパター
ンが形成されない問題点があった。かかる滲みは、外観
不良に加えてバーコードパターン等の識別ラベルの場
合、判読不能や誤認の原因となる。また仮に粘着層を付
設して被着体に簡便に仮着できるようにしても、焼成後
における被着体と形成焼成体との密着力に劣る場合があ
り、焼成固着力の安定性に乏しい問題点もあった。
課題を解決するための手段 本発明者らは前記の課題を克服し、シャープな焼成パ
ターンを形成することができる焼成用パターンシートを
開発するために鋭意研究を重ねた結果、非ガラス系のセ
ラミックシートと、焼成で酸化物に変化する金属系パタ
ーンと、非ガラス系セラミック粉末含有の粘着層との組
合せとすることによりその目的を達成できることを見出
し、本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、非ガラス系セラミック粉末を樹脂
バインダで保形してなるセラミックシートの片面に、焼
成時に酸化物となりうる金属又は金属化合物の粉末から
なるパターンを有し、他面に非ガラス系セラミック粉末
を含有する粘着層を有してなることを特徴とする焼成用
パターンシート及び、 焼成時に酸化物となりうる金属又は金属化合物の粉末
と、熱溶融性バインダからなる熱定着性インクを支持基
材に保持させてなるインクシートを用いて熱転写プリン
タを介し、セラミックシートの片面にパターンを形成す
る工程、及び前記のパターンを形成する前、又は後にセ
ラミックシートの他面に非ガラス系セラミック粉末を含
有する粘着層を付設する工程からなることを特徴とする
前記の焼成用パターンシートの製造方法、並びに 前記の焼成用パターンシートをその粘着層を介して耐
熱性被着体に仮着し、又は前記のセラミックシートをそ
の粘着層を介して耐熱性被着体に仮着したのちその上に
パターンを設けて前記した焼成用パターンシートを形成
したのち、これを酸化雰囲気下で加熱してセラミックシ
ートを焼成しつつ耐熱性被着体に固着させると共に、パ
ターンを形成する金属又は金属化合物の粉末を金属酸化
物に変化させつつセラミックシートの焼成体に定着させ
ることを特徴とする焼成パターン形成方法を提供するも
のである。
作用 上記したセラミックシートは、柔軟で曲面密着性を有
し、熱転写プリンタやスクリーン印刷等の適宜な印刷方
式などによりパターンを臨機に付与することができる。
また粘着層を介し被着体に簡便に仮着することができ
る。
一方、焼成により焼成用パターンシートがそれに付与
したパターンを温存しつつ焼成体化し、耐熱性被着体に
固着する。その際、パターンを形成する金属又は金属化
合物の粉末が金属酸化物に変化しつつセラミックシート
と反応して複合酸化物化するなどし、酸化物特有の色を
呈して耐熱性、耐擦過性、耐薬品性に優れ、かつ鮮明性
に優れる焼成パターンを形成する。また粘着層に含有さ
せた非ガラス系セラミック粉末を介して耐熱性被着体に
対し安定して焼成固着し、その固着力にも優れている。
発明の構成要素の例示 本発明において用いるセラミックシートは、非ガラス
系セラミック粉末を樹脂バインダで保形したものであ
る。
非ガラス系セラミック粉末としては、焼成時に反応す
るなどして耐熱性被着体と固着するものが用いられる。
従って固着対象の耐熱性被着体に応じ適宜な種類のセラ
ミック粉末を用いてよい。一般には、アルミナ、ジルコ
ニア、アルミナ・シリカ、酸化カルシウム、マグネシア
などが用いられる。粉末の粒径は0.1〜100μm、就中0.
5〜20μmが適当である。
樹脂バインダとしては、焼成時に熱分解して消失する
ものが用いられ、その種類につき特に限定はない。一般
には、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
樹脂などが用いられる。樹脂バインダの使用量は、併用
のセラミック粉末の比重や粒度などにより適宜に決定し
てよい。一般にはセラミック粉末100重量部あたり5〜1
00重量部、就中15〜50重量部が用いられる。
セラミックシートの形成は例えば、溶剤等を用いて形
成成分をボールミル等で混合し、混合液を適宜な方式で
セパレータ等の支持基材上に展開して乾燥させる方法な
どにより行うことができる。展開方式は、ドクターブレ
ード法が層厚の制御精度などの点より好ましい。消泡剤
を併用するなどして展開層中に気泡が残らないよう充分
に脱泡処理することが好ましい。セラミックシートの形
成に際しては、必要に応じ可塑剤、分散剤、焼成助剤な
どの適宜な添加剤を配合してよい。セラミックシートの
厚さは、使用目的に応じ適宜に決定してよい。一般には
10μm〜5mmとされる。
本発明の焼成用パターンシートは、セラミックシート
の片面に金属系のパターンを有し、他面に非ガラス系セ
ラミック粉末含有の粘着層を有するものである。
前記金属系のパターンは、焼成時に酸化物となりうる
金属又は金属化合物の粉末の1種又は2種以上を用いて
形成される。用いうる金属、ないし金属化合物の粉末と
しては例えば、鉄、クロム、ニッケル、コバルト、モリ
ブデン、マンガン、チタン、銅、アルミニウムなどの金
属や、そのケイ化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、炭酸
塩、硝酸塩、硫酸塩などからなるものがあげられる。粉
末の粒径は、0.1〜50μm、就中0.2〜20μmが適当であ
る。
設けるパターンは、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など任意である。また
パターンの形成方式も任意である。手書き方式、スクリ
ーン印刷方式等のパターン形成マスクを介しての直接塗
布方式、転写紙に設けたパターンを転写する方式、プリ
ンタによる形成方式など、適宜な方式を適用してよい。
手書き方式や塗布方式等に用いうるインク液は金属粉
末等を単に溶媒に分散させた液や、バインダを併用した
ペースト状の液などとして調製することができる。ワッ
クスやポリマ等からなる熱溶融性バインダを用いてなる
熱定着性インクは、XYプロッタ、ワイヤードット型や、
熱転写型ないしインパクト型などの適宜なプリンタを用
いてパターンを形成するためのインクシートの形成に有
利に用いうる。プリンタによるパターン形成方式は、適
宜なパターンを能率的に、かつ精度よく形成できる利点
がある。
前記の熱定着性インクにおける金属又は金属化合物の
粉末、熱溶融性バインダの組成比は適宜に決定してよ
い。一般には金属又は金属化合物の粉末の合計100重量
部あたり、熱溶融性バインダ3〜1000重量部、就中ワッ
クス3〜500重量部、ポリマ0〜500重量部が用いられ
る。熱定着性インクはこれらを溶媒を用いるなどして適
宜に混合することにより調製することができる。その
際、柔軟剤等の適宜な添加剤を加えてもよい。
プリンタ等に適用するためのインクシートは、熱定着
性インクを支持基材に塗布するなり、含浸させるなどし
て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、紙類、樹脂フィルムないし紙・フィルム複合
体、金属シート、布などが一般に用いられる。熱転写プ
リンタに適用するためのインクシートにあっては、サー
マルヘッド等の熱源の加熱温度で軟質化ないし可塑化せ
ず、支持体としての強靭性を保持する耐熱性ないし寸法
安定性を有し、熱定着性インクの転写を阻害しない表面
平滑性を有する支持基材が好ましく用いうる。
熱転写式のインクシートとプリンタを介してセラミッ
クシートの上にパターンを形成しつつ、熱溶融性バイン
ダの溶融下にパターンを仮定着させて焼成用パターンシ
ートを得る方法は、製造効率や焼成パターン形成時にお
けるシートの取り扱い性などに優れて好ましい。
本発明においてセラミックシートにパターンを付与す
る段階は、セラミックシートを耐熱性被着体に粘着層を
介し仮着する前であってもよいし、仮着した後であって
もよい。前者の仮着前のパターン付与の場合には、適宜
な装置を用いて精微なパターンを付与できる利点があ
る。後者の仮着後のパターン付与の場合には、被着体に
仮着したセラミックシートを処理して焼成用パターンシ
ートが形成されることになる。その場合、限定するもの
ではないがパターンの付与には、転写紙の上に熱定着性
インクからなるパターンを設けて、転写方式でパターン
を付与できるようにしたパターンシートが好ましく用い
られる。
セラミックシートの片面に設ける粘着層の形成には、
被着体に仮着できる接着力を有し、焼成温度以下で熱分
解するなどして消失する粘着剤が用いられる。一般には
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用いられる。就中、天然ゴム(合成
天然ゴム)、ブチルゴム、ポリイソプレンゴム、スチレ
ン・ブタジエンゴム、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・ブタジエン・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付与樹脂を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、アクリル
酸ないしメタクリル酸のアルキルエステルのポリマを主
体とするアクリル系粘着剤などが用いられる。
粘着層には、耐熱性被着体に対する焼成固着性の安定
性、ないし固着力を高めるべく非ガラス系セラミック粉
末が含有させられる。その非ガラス系セラミック粉末と
しては、上記のセラミックシートで例示したものなどが
あげられる。就中、例えばセラミックシートにアルミナ
粉末を用いた場合には粘着層にもアルミナ粉末を含有さ
せる如くセラミックシートに用いたものと同系統の非ガ
ラス系セラミック粉末が好ましく用いられる。
非ガラス系セラミック粉末含有の粘着層の形成は例え
ば、必要に応じ溶剤等の併用下、ボールミル等で非ガラ
ス系セラミック粉末を混入せしめた粘着剤を用いる方式
等により行うことができる。粘着層における非ガラス系
セラミック粉末の含有量は、そのセラミック粉末の比重
や粒度等により適宜に決定される。一般には、10〜90重
量%、就中35〜80重量%の含有割合とされる。粘着層の
付設は、例えばセパレータ上に設けた粘着層を移着する
方法や、セラミックシート等の上に粘着剤を塗設する方
法などにより行うことができる。セラミックシートへの
粘着層の付設段階は、セラミックシートの他面にパター
ンを設ける前後のいずれであってもよい。付与パターン
が脱落しやすい場合には、パターンの付与前に粘着層を
付設しておくことが好ましい。その場合、粘着層の露出
面は通例、セパレータ等による保護下にパターン形成に
供される。粘着層の厚さは使用目的に応じ適宜に決定し
てよい。一般には1〜200μmとされる。なおセラミッ
クシート、ないし焼成用パターンシートの耐熱性被着体
への粘着層を介した仮着にはロボットによる自動接着方
式なども採用しうる。
耐熱性被着体に粘着層を介して仮着する焼成用パター
ンシートの焼成は、酸化雰囲気下で行われる。これによ
り、セラミックシートを焼成して耐熱性被着体に固着さ
せる際に、パターンを形成する金属、又は金属化合物の
粉末を金属酸化物に変化させつつセラミックシートの焼
成体に定着させることができる。焼成は、非ガラス系セ
ラミック粉末や、パターンを形成する金属粉末等の酸化
物形成温度等に応じ適宜な加熱温度で行ってよい。
前記した焼成パターン形成方法は、耐熱レンガやその
他の焼成セラミック、焼成台、金属などからなる耐熱性
被着体へのバーコード等からなる識別ラベルの付与など
に好ましく適用することができる。耐熱性被着体が未焼
成のセラミック成形体等からなる場合などには、焼成用
パターンシートの焼成とその被着体の焼成ないし加熱処
理とを兼ねさせることもできる。
発明の効果 本発明の焼成用パターンシートは、非ガラス系のセラ
ミックシートと、焼成時に酸化物に変化する金属系パタ
ーンと、非ガラス系セラミック粉末含有の粘着層からな
るので、焼成パターンが滲み難く、精微なパターンを精
度よく形成することができる。また、曲面に対しても簡
便に仮着できると共に焼成固着でき、任意なパターンを
容易、かつ臨機に付与することができる。さらに、焼成
時におけるパターンの温存性に優れ、その焼成体は耐擦
過性、耐熱性、耐薬品性に優れると共に、粘着層に含有
させた非ガラス系セラミック粉末の接着作用により被着
体に対する固着力と、その固着の安定性に優れている。
実施例1 平均粒径2μmのアルミナ粉末(重量部、以下同じ)
80部、平均粒径3μmのタルク粉末20部、ポリイソブチ
ルメタクリレート30部、ジブチルフタレート3部及びス
テアリン酸1部を、トルエン55部を用いてボールミルで
均一に混合して得た混合液をドクターブレード法でセパ
レータ上に展開し、乾燥させて厚さ60μmのセラミック
シートを形成したのち、その表面に平均粒径2μmのア
ルミナ粉末を同量混入させたアクリル系粘着剤からなる
厚さ15μmの粘着層を付与し、セパレータで被覆保護し
た。
次に、平均粒径2μmのニッケル粉末20部、及びポリ
イソブチルメタクリレート10部にロールミルでトルエン
20部により均一に混合して調製したスラリー状のインク
液を、パターンマスクを介して前記セラミックシートの
露出面に塗布印刷し、乾燥させてバーコードパターンを
形成し、焼成用パターンシートを形成した。
ついで、前記の焼成用パターンシートよりセパレータ
を剥がしてその粘着層を介し、アルミナ系耐火板(アル
ミナ80重量%、シリカ20重量%)に仮着し、10℃/分の
速度で昇温して1550℃で1時間焼成(空気中)した。
前記により、アルミナ系耐火板に強固に固着した焼成
パターンを得た。そのバーコードパターンは緑系色で、
滲みがなく鮮明であった。
実施例2 平均粒径1μmのニッケル粉末20部、パラフィンワッ
クス5部、及びポリイソブチルメタクリレート5部をロ
ールミルでトルエン20部により均一に混合して調製した
熱定着性インクの塗布液を、厚さ5μmのポリエステル
フィルム上に乾燥後の厚さが約20μmとなるよう塗布機
にて塗布し、乾燥させてインクシートを作製し、そのイ
ンクシートを所定幅に裁断して得たリボンをケースに収
容してインクリボンカートリッジとし、これを用いて通
常の熱転写プリンタを介し実施例1で得たセラミックシ
ートの露出面にバーコードパターンを印字して焼成用パ
ターンシートを得、それを実施例1に準じアルミナ系耐
火板に仮着して焼成した。
前記により、アルミナ系耐火板に強固に固着した焼成
パターンを得た。そのバーコードパターンは緑系色で、
滲みがなく鮮明であった。
実施例3 実施例2に準じて転写紙の上に熱定着性インクからな
るバーコードパターンを印字し、パターンシートを得
た。
次に、実施例1と同じセラミックシートをその粘着層
を介してアルミナ系耐火板に仮着後、そのセラミックシ
ートに前記のパターンシートにおけるバーコードパター
ンを熱ロールを介し転写して焼成用パターンシートと
し、これを実施例1に準じ焼成した。
前記により、アルミナ系耐火板に強固に固着した焼成
パターンを得た。そのバーコードパターンは緑系色で、
滲みがなく鮮明であった。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非ガラス系セラミック粉末を樹脂バインダ
    で保形してなるセラミックシートの片面に、焼成時に酸
    化物となりうる金属又は金属化合物の粉末からなるパタ
    ーンを有し、他面に非ガラス系セラミック粉末を含有す
    る粘着層を有してなることを特徴とする焼成用パターン
    シート。
  2. 【請求項2】焼成時に酸化物となりうる金属又は金属化
    合物の粉末と、熱溶融性バインダからなる熱定着性イン
    クを支持基材に保持させてなるインクシートを用いて熱
    転写プリンタを介し、セラミックシートの片面にパター
    ンを形成する工程、及び前記のパターンを形成する前、
    又は後にセラミックシートの他面に非ガラス系セラミッ
    ク粉末を含有する粘着層を付設する工程からなることを
    特徴とする請求項1に記載の焼成用パターンシートの製
    造方法。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の焼成用パターンシートを
    その粘着層を介して耐熱性被着体に仮着し、これを酸化
    雰囲気下で加熱してセラミックシートを焼成しつつ耐熱
    性被着体に固着させると共に、パターンを形成する金属
    又は金属化合物の粉末を金属酸化物に変化させつつセラ
    ミックシートの焼成体に定着させることを特徴とする焼
    成パターン形成方法。
  4. 【請求項4】セラミックシートをそれに付設した非ガラ
    ス系セラミック粉末を含有する粘着層を介して耐熱性被
    着体に仮着し、その上にパターンを設けて請求項1に記
    載の焼成用パターンシートを形成したのち、これを酸化
    雰囲気下で加熱してセラミックシートを焼成しつつ耐熱
    性被着体に固着させると共に、パターンを形成する金属
    又は金属化合物の粉末を金属酸化物に変化させつつセラ
    ミックシートの焼成体に定着させることを特徴とする焼
    成パターン形成方法。
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