JP4853340B2 - フイルム材へのレーザーマーキング方法及び紙容器へのレーザーマーキング方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザーマーキング可能なフイルム材の積層体のフイルムへのレーザーマーキング方法に関する、特に染料前躯体等安全衛生適正に乏しい発色顔料を含まない一般的な、安全な顔料および樹脂系からなるインキにおいて、樹脂成分の選択および工夫と、レーザーマーキング時に用いるレーザー光の波長の限定により、フイルム積層体の表面フイルムを削ることなく層内にあるインキ層を発色させて情報の記録を行うことでき、耐摩耗性に優れ、視認性が良好な印字表現を可能とするフイルム材へのレーザーマーキング方法に関する。

従来の技術では、食品等のパッケージへの賞味期限の印字や、製造番号等の製造工程若しくは製品管理用の記録には、速乾性のアクリル樹脂系インキを被着体に付着させるインキジェット方式による印字が主流である。

インキジェット方式による印字は、被着体の表面状態、たとえば表面濡れ性や、表面汚染などによって接着力が影響を受けやすく、装置側、たとえばインキジェットノズルのインキ詰りによる印字抜けが発生する問題がある。

インキジェット方式による印字は、印字インキが被着体の表面に凸状に形成されるため耐摩擦性が問題であり、たとえば輸送時、製品と製品、または製品とダンボール等箱が擦れあいによる印字インキが剥離する問題がある。

レーザーマーキングによる印字では、表面基材若しくは中間基材を削ることで印字することから耐磨耗性が良好であり、電子部品や家電製品の表面への印字方式として特に用いられている。

パッケージ分野、特に樹脂系の薄膜フイルムを積層した軟包装材の分野では、１０μｍ単位の波長をもつ炭酸ガスレーザー（ＣＯ_２レーザー）による印字は、例えば表面基材を貫通孔や焼けカス等の発生により基材自体の物理強度を低下させる場合ある。また、貫通孔から浸透等によりパッケージ強度の劣化につながる場合があり問題となる。

１０００ｎｍ単位の波長をもつＹＡＧレーザー、またはＹＶＯ_４レーザーによる印字は、表面基材を透過して中間層にあるインキ層、または金属層へ印字するため、パッケージ強度への影響が小さいが、汎用性の高いウレタン樹脂系のインキ層ではインキ層を削るのみで特に発色せずに、印字の視認性が劣る問題がある。

印字の視認性の向上対策として、染料前躯体等や発色顔料を用いた方法が、たとえば特許文献１提案されている。先行文献では、レーザーマーキング可能なインキ層用のインキ
が提案されている。そのインキはその価格が高価であり、そのインキ組成は、添加物等を含み安全衛生適正に劣る問題がある。

現在のレーザーマーキング可能なインキにおいては、染料前躯体等を含み、特殊な発色顔料を含まれており、安全な顔料および樹脂系からなる安全衛生適正に問題となる場合がある。そのインキでは、発色性の優れた樹脂成分の選択および工夫、レーザーマーキング時に用いるレーザー光の波長の限定等々の課題解決への努力が必要となる。より安価であって、視認性が良好となるレーザーマーキング可能なインキ層では、樹脂構成、たとえば樹脂の選別、その配合比を見出すとこ、最適化することが重要であり、解決するための問題点である。

以下に公知文献を記す。
特開２００３−２６１７８２号公報

本発明の課題は、染料前躯体等安全衛生適正に乏しい発色顔料を含まない一般的な、安全な顔料および樹脂系からなるインキであって、レーザーマーキング時に、フイルム積層体の表面フイルム基材を削ることなく層内にあるインキ層を発色させて情報の記録を行うことができる、耐摩耗性に優れ、視認性が良好な印字表現を可能とするフイルム材へのレーザーマーキング方法を提供することである。

蓋材、パウチ袋などの軟包装材および表基材としてフイルム材を配した紙器分野で、衛生性、安全性に適した汎用的な樹脂材料の中から選別し、積層するインキ層の樹脂構成を工夫することにより、安価に提供可能な、レーザーマーキング適性に優れた積層フイルムへのレーザーマーキング方法の発明を課題にして、多数の実施試験を行った。

本発明の請求項１に係る発明は、レーザー光を用いて情報の記録を行うフイルム積層体であるレーザーマーキング可能なフイルム材において、支持基材フイルムの一方の面に、樹脂バインダーに含まれる成分が塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体であるインキ層が積層されたフイルム積層体であって、前記樹脂バインダーに含まれる塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体が、６０重量％以上含有し、前記インキ層に含まれる主要な顔料成分が、酸化チタンであり、顔料の含有率はインキ固形分の３０重量％以上であるレーザーマーキング可能なフイルム材に対して、該インキ層へＹＧＡレーザーまたはＹＶＯ _４ レーザーを用いて発振波長が１０６４ｎｍのレーザー光で情報の記録を行うことを特徴とするフイルム材へのレーザーマーキング方法である。

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削除。

本発明の請求項２に係る発明は、前記基材フイルムが、透明プラスチックフイルムであり、インキ層積層側に接着剤を介してアルミ箔が積層したことを特徴とする請求項１記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法である。

本発明の請求項３に係る発明は、表基材としてレーザーマーキング可能なフイルム材を配した紙容器において、前記請求項１または２記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法によりレーザーマーキング可能なフイルム材を容器表面に配置し、該方法により情報の記録を行うことを特徴とする紙容器へのレーザーマーキング方法である。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１または２記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法によりレーザーマーキング可能なフイルム材を紙容器の蓋材表面に配置し、該方法により情報の記録を行うことを特徴とする請求項３記載の紙容器へのレーザーマーキング方法である。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項１または２記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法によりレーザーマーキング可能なフイルム材を紙容器のラベル材表面に配置し、該方法により情報の記録を行うことを特徴とする請求項３記載の紙容器へのレーザーマーキング方法である。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項１または２記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法によりレーザーマーキング可能なフイルム材を紙容器の袋体表面に配置し、該方法により情報の記録を行うことを特徴とする請求項３記載の紙容器へのレーザーマーキング方法である。

本発明の請求項７に係る発明は、請求項１または２記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法によりレーザーマーキング可能なフイルム材を紙容器の紙カップ表面に配置し、該方法により情報の記録を行うことを特徴とする請求項３記載の紙容器へのレーザーマーキング方法である。

本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法を用いれば、染料前躯体等安全衛生適正に乏しい発色顔料を含まない、安全な顔料および樹脂系からなるインキを用いてインキ層を形成したことにより、安全衛生適正下、環境に適合した、耐摩耗性に優れた、視認性が良好な印字表現を可能とするフイルム材へのレーザーマーキング方法を提供することができる。

本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法を用いれば、レーザーマーキング時に用いるレーザー光の波長の限定により、フイルム積層体の表面フイルム基材を削ることなく層内にあるインキ層を発色させて情報の記録を行うことでき、耐摩耗性に優れ、視認性が良好な印字表現を可能とするフイルム材へのレーザーマーキング方法を提供することができる。

本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法を用いれば、樹脂成分の選択および工夫と、レーザーマーキング時に用いるレーザー光の波長の限定により、フイルム積層体の表面フイルム基材を削ることなく層内にあるインキ層を発色させて情報の記録を行うことでき、耐摩耗性に優れ、視認性が良好な印字表現を可能とするフイルム材へのレーザーマーキング方法を提供することができる。

本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法を一実施形態に基づいて以下説明する。

図１は、本発明に用いるレーザーマーキング可能なフイルム材の層構成の一実施例を説明する部分拡大の側断面図である。

図１に示すように、本発明に用いるレーザーマーキング可能なフイルム材１０は、支持基材のＰＥＴフイルム１の片面にインキ層２と、接着剤層３、アルミ箔４、ポリエチレン層５、ホットメルト層６と、その順に積層したフイルム積層体である。

前記支持基材フイルム１が、透明プラスチックフイルムであり、インキ層積層側に接着剤層３を介してアルミ箔４を積層した本発明に用いるレーザーマーキング可能なフイルム材１０である。

本発明では、インキ層２は、支持基材のＰＥＴフイルム１の一方の面にインキを塗布し、加熱乾燥して形成されている。インキは、顔料と樹脂バインダーおよび溶液からなり、樹脂バインダーに含まれる成分が塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体であるインキ層が積層されている。また、本発明では、前記塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体が、樹脂バインダー固形分の６０重量％以上含有するインキを塗布し、インキ層２を形成する。

前記インキ層３に含まれる主要な顔料成分が、酸化チタンであり、顔料の含有率はインキ固形分の３０重量％以上となるインキを塗布し、インキ層２を形成した本発明に用いるレーザーマーキング可能なフイルム材である。

図２は、本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法の一実施例を説明する部分拡大の側断面図である。

本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法は、所定のレーザーをＰＥＴフイルム１側より照射し、インキ層にマーキングするレーザーマーキング法である。

本発明に用いるレーザーマーキング可能なフイルム材は、レーザー光を用いて情報の記録が可能となるフイルム積層体であり、支持基材フイルム、たとえばＰＥＴフイルム１の一方の面に、樹脂バインダーに含まれる成分が塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体であるインキ層２が積層されており、該インキ層へ発振波長が７００〜１５００ｎｍのレーザー光で情報の記録が可能なことを特徴とする。レーザーの照射による加工では、集束すれば、焦点では波長と同程度の大きさの中に全出力を集中されることを利用した方法である。印字では、焦点をインキ層に調整しながら、レーザーの照射条件を最適化する。

従来の、表基材としてレーザーマーキング可能なフイルム材を配した紙容器では、容器表面に本発明に用いるレーザーマーキング可能なフイルム材を用いた紙容器として利用できる。前記紙容器は、本発明に用いるレーザーマーキング可能なフイルム材を紙容器の蓋材表面に用い、紙容器のラベル材表面に用い、紙容器の袋体表面に用い、紙容器の紙カップ表面に用いることも可能である。

本発明の課題の解決のために、実施試験、等を多数実施した。たとえばインキ樹脂系の選別、顔料の選別、選別した樹脂系のうち、配合比率の最適化、インキ層の厚の最適化、層構成の試験を実施し、評価をした。そのうちから、本発明の実施例と、その比較例としての実施例を以下に、説明する。

実施例１では、支持基材である透明性のある１６μｍ厚のポリエステル系樹脂フイルム１（ＰＥＴフイルム：一般性の）を準備した。

次いで、ＰＥＴフイルム１の片面にインキ層２を形成した。インキ層２は、実施例１のインキを用いて、１７５Ｌ、深度３０μｍのベタ版のグラビア版を用いたグラビアコート法であり、２度刷りにより、インキ塗布膜が３μｍ厚となるように印刷した。

次いで、ＰＥＴフイルム１の片面にインキ層２を形成したフイルムと、９μｍ厚のアルミ箔４とを接着剤層３を介して張り合わせた。接着剤層３は、汎用のウレタン樹脂系二液
硬化型の接着剤用溶液を用いて、１７５Ｌ、深度６０μｍのベタ版を用いたグラビアコート法であり、所定の塗布量となるように塗布した。

さらに、支持基材のＰＥＴフイルム１のアルミ箔４側に、押し出しラミネート法により、押し出しポリエチレン層の、低密度ポリエチレン層５（ＬＤＰＥ）を張り合わせ、さらにＬＤＰＥ５の表面にホットメルト層６を形成した。以上により、本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法の実施例１に用いる積層体のフイルム材を製造した。

実施例２では、支持基材である透明性のある１６μｍ厚のポリエステル系樹脂フイルム１（ＰＥＴフイルム：一般性の）を準備した。実施例１のインキの樹脂系を変更し、実施例２のインキを用いた。その他は、使用材料、製造方法は同じである。以上により、本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法の実施例２に用いる積層体のフイルム材を製造した。

次いで、本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法の実施例１、実施例２に対して、比較例として実施例３〜実施例７を実施した。以下その説明をする。

実施例３では、支持基材である透明性のある１６μｍ厚のポリエステル系樹脂フイルム１（ＰＥＴフイルム：一般性の）を準備した。実施例１のインキのうちの樹脂系を変更し、実施例３のインキを用いた。その他は、使用材料、製造方法は同じである。以上により、本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法の実施例３に用いる積層体のフイルム材を製造した。

実施例４では、支持基材である透明性のある１６μｍ厚のポリエステル系樹脂フイルム１（ＰＥＴフイルム：一般性の）を準備した。実施例１のインキのうちの樹脂系を変更し、実施例４のインキを用いた。その他は、使用材料、製造方法は同じである。以上により、本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法の実施例４に用いる積層体のフイルム材を製造した。

実施例５では、支持基材である透明性のある１６μｍ厚のポリエステル系樹脂フイルム１（ＰＥＴフイルム：一般性の）を準備した。実施例１のインキのうちの顔料をカーボンブラックに変更し、実施例５のインキを用いた。その他は、使用材料、製造方法は同じである。以上により、本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法の実施例５に用いる積層体のフイルム材を製造した。

実施例６では、支持基材である透明性のある１６μｍ厚のポリエステル系樹脂フイルム１（ＰＥＴフイルム：一般性の）を準備した。実施例１と、使用材料、製造方法は同じである。以上により、本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法の実施例６に用いる積層体のフイルム材を製造した。

実施例７では、支持基材である透明性のある１６μｍ厚のポリエステル系樹脂フイルム１（ＰＥＴフイルム：一般性の）を準備した。実施例１と、使用材料、製造方法は同じである。以上により、本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法の実施例７に用いる積層体のフイルム材を製造した。

本発明の実施例１〜実施例７の使用材料、特にインキ層について、下記の表１に示す。

なお、樹脂系では、樹脂バインダーのみの固形部の重量％である。樹脂バインダーの樹脂系では、塩酢ビニル（塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体）を主にし、ウレタン樹脂を配合し、顔料は、酸化チタンを主に実施した。

印字方式では、フイルム表面に非接触の状態でレーザー光が照射されると、励起されない透明フイルムを透過したレーザー光はインキ層内の有色顔料により拡散され、顔料の周辺のインキ樹脂に吸収される。この時、インキの樹脂バインダーの樹脂系は、耐熱性が高い樹脂では発色が難しく、耐熱性が劣る樹脂系では熱分解によりガスが発生し、印字内、その周囲に滲みや気泡が発生する。またインキ層での密着性を向上するには、樹脂バインダー中にウレタン樹脂を配合することが好ましい。

印字方式では、インキに含まれる顔料は、インキ層内でレーザー光を効率良く拡散させること、また耐熱性、光の反射性も重要となる。視認性でも顔料による特徴が重要となる。印字の際、インキ層内においてレーザー光を効率良く拡散させることも重要であり、耐熱性も良く光反射性も良好で、インキ組成内での分散性も良好な酸化チタン系の白色無機顔料が最適である。白色顔料では、インキ層での発色性も優れており最適な色である。

次いで、実施例１〜実施例７試料の積層体フイルムを蓋材用に断裁し、内容物を充填したポリスチロール製成型カップ（ＰＳ成型カップ）の天面にヒートシールした後、蓋材の余剰部分をトリミングし充填製品を得た。次いで、各々の充填製品の天面に消費期限である８桁の数字を印字した。次いで、実施例１〜実施例７の充填製品の各々６０個をダンボール箱に１２個、１段積みでケーシングして封入した。レーザーマーキングは、表２の方法で印字した。下記に表２を示す。

なお、試料名での配列順番では、表１と異なる配列である。マーカーは、その波長が１０００ｎｍの近傍で選択し、２種類のレーザーを主にした。

本発明の実施例１〜実施例７、この場合は各々の充填製品では、レーザーマーキングの印字適性を評価した。その評価方法では、第１は、印字適性の評価をした。その評価は、インキの発色性の優劣、印字の精度、にじみ、気泡の発生の有無、及び印字の視認を目視で評価した。次いで、第２は、各々の充填製品、各々６０個に対して、ＪＩＳＺ−０２００に準拠した振動テストを行い、各々の充填製品での印字の剥離、擦れによる脱落の有無を目視確認し、その不良発生した重点商品の個数を確認した。その評価結果を下記の表３に示す。

なお、評価での○印は、合格レベルであり、
◎印は、合格レベル以上であり、改善レベルである。

情報の記録、すなわち印字する場合、凹凸面では、レーザーを用いる非接触方式の印字が有効である。本発明では、レーザーは、波長７００〜１５００ｎｍの、ＹＡＧレーザーもしくはＹＶＯ_４レーザーが好ましい。印字では、基材表面とレーザー光の照射位置との間隔は、３０〜４０ｃｍの範囲で、走査速度は、周波数２５〜１００ｋＨｚ、レーザー出力は、１〜１０Ｗ程度が好ましい。レーザーの照射による加工では、集束すれば、焦点では波長と同程度の大きさの中に全出力を集中されることを利用した方法である。

本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法では、表面層のフイルム基材を傷つけることなく直下のインキ層を発色させることにより印字できること、および耐磨耗性に優れ視認性に優れており、衛生適性が確認されている材料を使用しており安全性に富んでおり広くパッケージ分野に応用可能である。

本発明に用いるレーザーマーキング可能なフイルム材の層構成の一実施例を説明する部分拡大の側断面図である。 本発明のフイルム材へのレーザーマーキング方法の一実施例を説明する部分拡大の側断面図である。

１…（支持基材の）ＰＥＴフイルム
２…インキ層
３…接着剤層
４…アルミ箔
５…押し出しＰＥ層（ＬＤＰＥ）
６…ホットメルト層
１０…レーザーマーキング可能なフイルム材
２０…レーザーの照射光
２０ａ…情報の記録

Claims (7)

1. レーザー光を用いて情報の記録を行うフイルム積層体であるレーザーマーキング可能なフイルム材において、支持基材フイルムの一方の面に、樹脂バインダーに含まれる成分が塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体であるインキ層が積層されたフイルム積層体であって、前記樹脂バインダーに含まれる塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体が、６０重量％以上含有し、前記インキ層に含まれる主要な顔料成分が、酸化チタンであり、顔料の含有率はインキ固形分の３０重量％以上であるレーザーマーキング可能なフイルム材に対して、該インキ層へＹＧＡレーザーまたはＹＶＯ _４ レーザーを用いて発振波長が１０６４ｎｍのレーザー光で情報の記録を行うことを特徴とするフイルム材へのレーザーマーキング方法。
2. 前記基材フイルムが、透明プラスチックフイルムであり、インキ層積層側に接着剤を介してアルミ箔が積層したことを特徴とする請求項１記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法。
3. 表基材としてレーザーマーキング可能なフイルム材を配した紙容器において、前記請求項１または２記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法によりレーザーマーキング可能なフイルム材を容器表面に配置し、該方法により情報の記録を行うことを特徴とする紙容器へのレーザーマーキング方法。
4. 請求項１または２記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法によりレーザーマーキング可能なフイルム材を紙容器の蓋材表面に配置し、該方法により情報の記録を行うことを特徴とする請求項３記載の紙容器へのレーザーマーキング方法。
5. 請求項１または２記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法によりレーザーマーキング可能なフイルム材を紙容器のラベル材表面に配置し、該方法により情報の記録を行うことを特徴とする請求項３記載の紙容器へのレーザーマーキング方法。
6. 請求項１または２記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法によりレーザーマーキング可能なフイルム材を紙容器の袋体表面に配置し、該方法により情報の記録を行うことを特徴とする請求項３記載の紙容器へのレーザーマーキング方法。
7. 請求項１または２記載のフイルム材へのレーザーマーキング方法によりレーザーマーキング可能なフイルム材を紙容器の紙カップ表面に配置し、該方法により情報の記録を行うことを特徴とする請求項３記載の紙容器へのレーザーマーキング方法。

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