JP2002283729A

JP2002283729A - マーキング基材及びそれを用いた積層基材

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Publication number: JP2002283729A
Application number: JP2001086883A
Authority: JP
Inventors: Shinya Shiraishi; 真也白石; Hiroyuki Imai; 浩之今井; Eiko Kanda; 栄子神田; Toshiharu Hayashi; 年治林
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ光の照射によるマーキングにおいても
本来の物性を損なわずに透明性を有し、明瞭なマーキン
グを施すことができ、しかも半永久的にマーキングが消
滅しない優れた視認性と透明性を有する。【解決手段】マーキング基材１０は、基材本体１１
と、基材本体１１の表面に被覆された被覆膜１２とを有
する。被覆膜１２がＴｉＮ_xＯ_y（但し、０．１≦ｘ≦
１．０、０≦ｙ≦１．９である。）で表されレーザ光に
より酸化して黒色から白色に変化する低次酸化チタン粉
末１２ａと、樹脂又はシリカ又はシリコーンのいずれか
からなるバインダ１２ｂとを含み、バインダ１２ｂを１
００重量％とするとき低次酸化チタン粉末１２ａが０．
０１重量％〜２．０重量％含まれる。基材本体１１は樹
脂、セラミックス、金属又は半導体のいずれかからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を照射す
ることによって文字、記号、図柄等のマークを鮮明に白
色発光させることのできるレーザマーキング用の基材及
びそれを用いた積層基材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、文字、記号、図柄等をマーキング
する方法として、熱硬化性インキ、或いはＵＶ硬化性イ
ンキを用いた印刷等の方法が知られている。しかし、こ
の方法は比較的時間がかかる一方で、インキの密着性不
足により描かれた文字、記号、図柄等が事後的に剥離す
る不具合があった。この方法に対して、再現性良く簡便
かつ高速にマーキングを行う方法としてレーザ光を利用
して文字、記号、図柄等のマーキングを行う技術が提案
されている。これは、高分子有機材料や金属等の基材表
面にマーキング用の添加剤を直接含ませるか或いはその
添加剤を含む膜を形成し、これにレーザ光を照射して添
加剤に発泡、分解、融解、気化、炭化等の熱的変化を生
じさせ、或いはその添加剤の状態変化例えば着色剤の変
色や脱色による色の変化を利用して基材の表面にマーキ
ングを行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のレーザマーキング方法は、例えば透明である基材の
表面をレーザ光でマーキングする場合、レーザ光が透過
してマーキングされなかったり、或いはレーザ光の熱的
変化によってマーキングを行うためにマーキング文字が
凹条の蝕刻文字となり、又は、黒褐色系の焦げた状態の
文字になるなどの欠点があり、しかも、このようにして
得られたマーキング文字はコントラストが不十分で識別
し難く、印刷文字に比較してかなり見劣りするため実用
性に乏しいなどの問題があった。この点を解消すべく金
属化合物をフィラーとして含有させてその鮮明度を向上
させることが提案されているが、重金属を含むものは安
全性や環境への影響が問題になり、しかも金属化合物自
体が着色しているため、樹脂組成物の色調が制限される
という問題を有している。

【０００４】また、透明性と明瞭なマーキング性とを兼
ね備えた基材から形成されたハウジング等の容器では、
内部が透けて見えるため、マーキング可能であってかつ
透明な基材は、例えば、各種ハウジング材などの用途、
或いはスケルトン構造などのファッション性を有する用
途などの広い分野において要望されており、透明性と明
瞭なマーキング性を兼備したマーキング用の基材ができ
れば便利である。本発明の目的は、レーザ光の照射によ
るマーキングにおいても本来の物性を損なわずに透明性
を有し、明瞭なマーキングを施すことができ、しかも半
永久的にマーキングが消滅しない優れた視認性と透明性
を有するマーキング基材及びそれを用いた積層基材を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、基材本体１１と、基材本体１１の表
面に被覆された被覆膜１２とを有する基材１０の改良で
ある。その特徴ある構成は、被覆膜１２がＴｉＮ_xＯ
_y（但し、０．１≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦１．９であ
る。）で表されレーザ光により酸化して黒色から白色に
変化する低次酸化チタン粉末１２ａと、樹脂又はシリカ
又はシリコーンのいずれかからなるバインダ１２ｂとを
含み、バインダ１２ｂを１００重量％とするとき低次酸
化チタン粉末１２ａが０．０１重量％〜２．０重量％含
まれるところにある。この請求項１に係るマーキング基
材では、その表面における被覆膜にレーザ光を照射する
と、図１（ｂ）に示すように低次酸化チタン粉末１２ａ
が二酸化チタン（ＴｉＯ₂）１２ｃに変化して黒色から
白色に変色し、その変色した白色によるマーキング部分
が表出する。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、基材本体１１が樹脂、セラミックス、金属
又は半導体のいずれかからなるマーキング基材である。
この請求項２に係るマーキング基材では、その加工性を
容易にすることができる。請求項３に係る発明は、請求
項１又は２に係る発明であって、被覆膜１２は光の透過
率が１０％以上であるマーキング基材である。請求項４
に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る発明で
あって、低次酸化チタン粉末１２ａの粒子径が１．０μ
ｍ以下であるマーキング基材である。請求項５に係る発
明は、請求項１ないし４いずれかに係る発明であって、
被覆膜１２が保護膜１３により被覆されたマーキング基
材である。この請求項３又は請求項４に係るマーキング
基材では、優れた視認性を有するマーキング基材を得る
ことができ、請求項５に係るマーキング基材では、半永
久的にマーキングが消滅しないマーキング基材を得るこ
とができる。

【０００７】請求項６に係る発明は、図３及び図４に示
すように、請求項１ないし５いずれか記載のマーキング
基材１０の被覆膜１２に直接に又は保護膜１３を介して
補助基材２２が更に積層された積層基材である。請求項
７に係る発明は、請求項６に係る発明であって、基材本
体１１又は補助基材２２のいずれか一方又は双方の光の
透過率が１０％以上に形成された積層基材である。この
請求項６及び請求項７に係る積層基材では、被覆膜１２
にされたマーキングが半永久的に消滅せずに、優れた視
認性と透明性が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。本発明のマーキング基材１０は、基材本体１
１と、その基材本体１１の表面に被覆された被覆膜１２
とを有する。基材本体１１はその後の成形が可能な樹
脂、所定の形状を有するセラミックス、その後の板金加
工が可能な金属又は半導体のいずれかからなる。基材本
体１１における樹脂としては、ポリカーボネート樹脂や
ポリエチレンテレフタレート樹脂等が挙げられ、基材本
体１１におけるセラミックスとしては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ等が挙げられる。また、基材本体
１１における金属としては、ステンレススチール、Ａ
ｌ、その合金等が挙げられ、基材本体１１における半導
体としてはシリコン等が挙げられる。

【０００９】一方、被覆膜１２は低次酸化チタン粉末１
２ａとバインダ１２ｂとを含む。低次酸化チタン粉末１
２ａはＴｉＮ_xＯ_y（但し、０．１≦ｘ≦１．０、０≦ｙ
≦１．９である。）で表されレーザ光により酸化して黒
色から白色に変化するものである。ＴｉＮ_xＯ_yにおい
て、ｘが０．１未満であるか或いはｙが１．９を越える
とマーキング後の視認性に難点が生じる不具合がある。
また、低次酸化チタン粉末１２ａはその粒子径が１．０
μｍ以下であるものが使用される。粒径が１．０μｍを
越えると、成膜に支障をきたし、透明なバインダを用い
た場合におけるその透明性が損なわれる不具合がある。

【００１０】バインダ１２ｂは樹脂又はシリカ又はシリ
コーンのいずれかからなる。バインダ１２ｂにおける樹
脂としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、及び光硬化性
樹脂が挙げられる。具体的には、ポリエステル、不飽和
ポリエステル、油変性アルキド樹脂、アリル樹脂、フェ
ニル樹脂、フェノール樹脂、アニリン樹脂、キシレン樹
脂、カシュー核油樹脂、アミノ樹脂、アルキド樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル系樹脂、クロマ
ン・インデン樹脂、ブトン樹脂、ポリオレフィン類、ポ
リカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、アミノ樹脂、
セルロース系樹脂が挙げられる。また、バインダ１２ｂ
におけるシリカとしては、アルコキシシランやその加水
分解物が挙げられ、水ガラスやコロイダルシリカ、又は
アルコキシシランに、チタン，ジルコニウム又はアルミ
ニウム等の金属アルコキシドを含ませたもの等が挙げら
れる。

【００１１】低次酸化チタン粉末１２ａとバインダ１２
ｂとの比率は、バインダを１００重量％とするとき低次
酸化チタン粉末が０．０１重量％〜２．０重量％含まれ
る。低次酸化チタン粉末が０．０１重量％未満であると
白色化の程度が弱く、マーキングが不明瞭になる。ま
た、低次酸化チタン粉末が２．０重量％を越えると透明
なバインダを用いた場合におけるその透明性が損なわれ
る不具合がある。この低次酸化チタン粉末の更に好まし
い範囲は０．０２重量％〜１．５重量％である。なお、
被覆膜１２は、その透明性を得るために光の透過率が１
０％以上であるように作られる。また、被覆膜１２に
は、低次酸化チタン粉末１２ａの他に着色剤を含ませる
こともできる。着色剤を添加することによって多様な色
調を与えることができる。着色剤としては、各種の染料
やキナクリドン等の有機顔料、ベンガラ等の無機顔料な
どが挙げられる。基材が透明性である場合には、着色剤
としては染料を用いることが好ましい。

【００１２】基材本体１１の表面への被覆膜１２よる被
覆は、低次酸化チタン粉末１２ａとバインダ１２ｂを含
むコート液を塗布することにより行われる。このコート
液は、低次酸化チタン粉末１２ａと、水，エタノール，
メチルエチルケトン，２−エトキシエタノール等の分散
媒と、分散剤とを予め混合して分散液を得る。分散剤と
しては図６（Ａ）〜（Ｇ）に示すようなプロピレンオキ
シドを主骨格とした化合物が挙げられる。被覆膜１２に
着色剤を含ませる場合には、着色剤を低次酸化チタン粉
末１２ａとともに分散媒に分散させる。ここで、分散液
における低次酸化チタン粉末１２ａと分散媒と分散剤は
２〜７０：９８〜１０：０．０１〜５０の重量比で配合
されることが好ましく、着色剤を含有させる場合には低
次酸化チタン粉末１２ａと着色剤と分散媒と分散剤は２
〜７０：０．０１〜１０：９８〜１０：０．０１〜５０
の重量比で配合されることが好ましい。また、実際の混
合に関しては、容器中に回転するインペラを備えたボー
ルミルの一種であるアトライタ（Attritor）装置を用
い、この装置の容器に小球体とともに低次酸化チタン粉
末１２ａと分散媒と分散剤及び必要に応じて着色剤を装
入し、一定時間、例えば約２時間インペラを回転させ
て、小球体を放散及び回転させることにより分散液を調
製することが好ましい。

【００１３】次に上記作製方法により得られた分散液を
用いて希釈ないし樹脂等との組み合わせによりコート液
を作製する。コート液は、前述したようにして得られた
分散液とバインダ１２ｂである樹脂又はシリカ又はシリ
コーンのいずれかと希釈液が均一に混練されてなり、低
次酸化チタン粉末とバインダ１２ｂは１：１〜１０００
の重量比で配合されるのが好ましい。そしてこのコー
ト液を基材本体１１の表面に塗布して被覆膜１２を形成
する。具体的な塗布方法としては、スピンコート法、ス
クリーン印刷法、ディップ法、刷毛塗り、又はスプレイ
法があり、このようにして基材本体１１の表面を被覆膜
１２で被覆することにより本発明のマーキング基材１０
が得られる。

【００１４】このようにして得られた本発明のマーキン
グ基材は、その表面における被覆膜にレーザ光を照射す
ることによって図１（ｂ）に示すように低次酸化チタン
粉末１２ａが二酸化チタン（ＴｉＯ₂）１２ｃに変化し
て黒色から白色に変色し、その変色した白色によるマー
キング部分が表出する。所望の形状にマーキングを行う
には、例えばレーザ光線を適当なスポットにして対象物
の表面を走査する方法、レーザ光線をマスクすることに
よって所望形状のレーザ光としこれを対象物の表面に照
射する方法などが挙げられる。使用するレーザの種類は
限定されず、炭酸ガスレーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、ルビ
ーレーザ、半導体レーザ、アルゴンレーザ、エキシマレ
ーザ、ＹＡＧレーザなどがいずれも可能である。なおＹ
ＡＧレーザは波長が１．０６μｍであり、樹脂自身によ
ってそのエネルギが吸収されることがほとんどないため
樹脂の燃焼や気化がおこりにくいので好ましい。その発
振形態は連続発振であっても、パルス発振であってもよ
い。

【００１５】本発明のマーキング基材における被覆膜の
表面をレーザ光で照射すると、レーザ光照射部分は未照
射部分よりやや盛り上がる。この照射部分の好ましい盛
り上がり高さは１〜５００μｍ程度であるが、１０〜１
００μｍ程度がレーザマーキング発色、照射部分の認識
が鮮明で好ましい。また、この文字高さを利用して、展
示用の文字列を作成することもできる。本発明のマーキ
ング基材における用途は、明瞭なマーキング特性を有す
るので、例えば、電子部品や電子製品のハウジング、自
動車部品、機械部品、化粧品の外装材に用いることがで
き、メーカー名、物品名、製造年月日、等のマーキング
する場合、又はバーコードシステムにおけるバーコード
を表示する場合に好適である。このレーザ光により発色
させた文字又は模様等は印刷した文字部分よりも、耐候
性に優れかつ耐摩耗性に優れるので、印刷よりも遙かに
実用上好ましい。

【００１６】なお、上述した実施の形態では、被覆膜１
２が直接表面に表出するマーキング基材を説明したが、
図２に示すように、被覆膜１２を更に保護膜１３により
被覆することもできる。図２に示すように、保護膜１３
は基材１０の外部に表出する被覆膜１２の一方の面に形
成しても良く、図示しないが被覆膜１２の両方の面にそ
れぞれ形成しても良い。図２における保護膜１３は樹脂
又はシリカ又はシリコーンのいずれかからなり、保護層
１３がレーザ光を透過可能である限り保護膜１３を介し
て被覆膜１２にされたマーキングをその保護膜１３によ
り保護するとともに、その保護膜１３を介して視認する
ことができる。

【００１７】次に、マーキング可能な本発明の積層基材
２１について説明する。図３に示すように、本発明の積
層基材２１は、上述したマーキング基材１０の被覆膜１
２に補助基材２２が更に積層されたものである。補助基
材２２は、樹脂、セラミックス、金属又は半導体のいず
れかからなり、基材本体１１と同一のものを使用するこ
ともできる。但し、被覆膜１２にされたマーキングを外
部から視認可能とするために、基材本体１１又は補助基
材２２のいずれか一方又は双方が透明である必要があ
る。この場合の基材本体１１又は補助基材２２は、光の
透過率が１０％以上に形成されることが好ましい。

【００１８】また、被覆膜１２にされたマーキングを外
部から視認可能である限り、補助基材２２は、図４に示
すように、マーキング基材１０の被覆膜１２に保護膜１
３を介して積層してもよく、図５に示すように、基材本
体１１とともに、両面に保護膜１３が形成された被覆膜
１２を挟むように積層しても良い。図４及び図５におけ
る積層基材２１であっても、基材本体１１又は補助基材
２２のいずれか一方又は双方が透明である限り、被覆膜
１２にされたマーキングを外部から視認可能になる。

【００１９】

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。＜実施例１〜１２＞表１に示す組成と粒径の低次酸化チ
タン粉末を、表１に示すバインダとを含む被覆膜１２に
より透明なガラスからなる基材本体１１の表面を被覆し
たマーキング基板を準備した。これらのマーキング基材
１０を実施例１〜１２とした。これらのマーキング基材
１０について、規格(JIS-k7015)に従い、シングルビー
ム方式に基づき直読ヘーズメータ（スガ試験機社製品）
を使用して透過光量を測定した。その後、ＹＡＧレーザ
を照射してレーザマーキングを行い、変色した部分にお
けるＬ値を測定し、その色調及び視認性を目視により確
認した。この結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１より明らかなように、実施例１〜１１
のマーキング基材いずれも全透過率が１０％以上であ
り、その透明性は得られている。また、そのＬ値は７０
以上であり優れた視認性を有する。また、提示酸化チタ
ン粉末の含有量が０．０２％と少ない実施例６において
もそのＬ値は６０と高く、明瞭な視認性が得られている
ことが判る。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のマーキング
基材及びそれを用いた積層基材では、被覆膜がＴｉＮ_x
Ｏ_y（但し、０．１≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦１．９であ
る。）で表されレーザ光により酸化して黒色から白色に
変化する低次酸化チタン粉末と、樹脂又はシリカ又はシ
リコーンのいずれかからなるバインダとを含み、バイン
ダを１００重量％とするとき低次酸化チタン粉末が０．
０１重量％〜２．０重量％含まれるので、その表面にお
ける被覆膜にレーザ光を照射すると、低次酸化チタン粉
末が二酸化チタン（ＴｉＯ₂）変化して黒色から白色に
変色し、その変色した白色によるマーキング部分を表出
させることができる。また、基材本体として樹脂、セラ
ミックス、金属又は半導体のいずれかを用いることによ
り、その加工性を容易にすることができる。そして、本
発明のマーキング基材及びそれを用いた積層基材では、
レーザ光の照射によるマーキングにおいても本来の物性
を損なわずに透明性を有し、明瞭なマーキングを施すこ
とができ、しかも半永久的にマーキングが消滅しない優
れた視認性と透明性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマーキング基材の構成を示す断面図。

【図２】その被覆膜に保護膜が設けられたマーキング基
材の図１に対応する断面図。

【図３】被覆膜に補助基材が直接積層された積層基材の
構成を示す断面図。

【図４】被覆膜に補助基材が保護膜を介して積層された
積層基材の構成を示す断面図。

【図５】被覆膜の両面に保護膜が設けられた積層基材を
示す図４に対応する断面図。

【図６】分散剤として用いた化合物を示す化学式。

【符号の説明】

１０マーキング基材１１基材本体１２被覆膜１２ａ低次酸化チタン粉末１２ｂバインダ１３保護膜２１積層基材２２補助基材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神田栄子埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者林年治埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 2C362 CB67 2H111 HA14 HA21 HA22 HA23 HA25 HA32 4E068 AB00 DB01 DB06 DB10 DB11 DB12 4F100 AA20B AB01A AD00A AG00 AH06B AK01B AK52B AS00B AS00C AT00A AT00D BA02 BA04 BA07 BA10A BA10D DE01B EJ52 EJ522 GB90 JG01A JN01 JN08A YY00A YY00B YY00C YY00D

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材本体(11)と、前記基材本体(11)の表
面に被覆された被覆膜(12)とを有する基材(10)におい
て、前記被覆膜(12)がＴｉＮ_xＯ_y（但し、０．１≦ｘ≦１．
０、０≦ｙ≦１．９である。）で表されレーザ光により
酸化して黒色から白色に変化する低次酸化チタン粉末(1
2a)と、樹脂又はシリカ又はシリコーンのいずれかから
なるバインダ(12b)とを含み、前記バインダ(12b)を１００重量％とするとき低次酸化
チタン粉末(12a)が０．０１重量％〜２．０重量％含ま
れることを特徴とするマーキング基材。
【請求項２】基材本体(11)が樹脂、セラミックス、金
属又は半導体のいずれかからなる請求項１記載のマーキ
ング基材。
【請求項３】被覆膜(12)は光の透過率が１０％以上で
ある請求項１又は２記載のマーキング基材。
【請求項４】低次酸化チタン粉末(12a)の粒子径が
１．０μｍ以下である請求項１ないし３いずれか記載の
マーキング基材。
【請求項５】被覆膜(12)が保護膜(13)により被覆され
た請求項１ないし４いずれか記載のマーキング基材。
【請求項６】請求項１ないし５いずれか記載のマーキ
ング基材(10)の被覆膜(12)に直接に又は保護膜(13)を介
して補助基材(22)が更に積層された積層基材。
【請求項７】基材本体(11)又は補助基材(22)のいずれ
か一方又は双方の光の透過率が１０％以上に形成された
請求項６記載の積層基材。