JP2009083185A

JP2009083185A - レーザーマーキング用インキ及びレーザーマーキング方法

Info

Publication number: JP2009083185A
Application number: JP2007253392A
Authority: JP
Inventors: Sadahiro Kawamori; 貞洋河森; Mitsunari Ozawa; 充也小澤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】包装材の表面に、ロット番号、賞味期限等のマーキングを鮮明に且つ効率的に施すことを目的とする。
【解決手段】レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収剤５質量％〜４０質量％と、レーザー光吸収剤の熱により変色する樹脂２質量％〜３０質量％と、樹脂を溶解する溶剤とを含有するインキが印刷された基材の印刷部分にレーザー光を照射する。ここで用いる樹脂には、ニトロセルロ−ス、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩素化ポリプロピレン系樹脂、塩化ゴム、ポリエステル及びこれらの混合物が挙げられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザーマーキング用インキ及びそれを用いたレーザーマーキング方法に関するものである。

包装材の表面には、品質管理、製造管理等のため、製造所等の記号、ロット番号、賞味期限等の日付等の種々のマーキングが施されている。これらのマーキングは、作業効率やコストの観点から、インクジェット方式により行われることが多い（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００１−０４８１８７号公報

しかしながら、インクジェット方式による従来のマーキングでは、インキが原因と思われるノズルのつまりが生じてマーキングの不良となることがあったり、マーキングを施す部分が内容物、異物等で僅かに汚染されているだけでマーキングできないことがあり、仮にマーキングできたとしても後の製造工程や流通工程においてマーキングが消失したり不鮮明になるという問題点がある。更に、予め特定の形状に成形された包装材の表面にマーキングを施す場合には、成形性を高めるために塗布された流動パラフィンのような離型剤が原因でインキがはじかれてマーキングの不良となるという問題点もある。
従って、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、包装材の表面に鮮明なマーキングを効率的に施すことのできるマーキング方法及びそれに用いるレーザーマーキング用インキを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための第一の発明は、レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収剤５質量％〜４０質量％と、レーザー光吸収剤の熱により変色する樹脂２質量％〜３０質量％と、樹脂を溶解する溶剤とを含有することを特徴とするレーザーマーキング用インキである。
ここで、レーザー光吸収剤は、ＹＶＯ₄レーザー光の波長域に吸収帯を有する物質を含むことが好ましい。また、レーザー光吸収剤の熱により変色する樹脂は、ニトロセルロ−ス、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩素化ポリプロピレン系樹脂、塩化ゴム、ポリエステル及びこれらの混合物からなる群から選択されることが好ましい。

第二の発明は、上記レーザーマーキング用インキが印刷された基材の印刷部分にレーザー光を照射することを特徴とするレーザーマーキング方法である。

本発明によれば、包装材の表面に鮮明なマーキングを効率的に施すことのできるレーザーマーキング用インキ及びレーザーマーキング方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明によるレーザーマーキング用インキは、レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収剤と、レーザー光吸収剤の熱により変色する樹脂と、樹脂を溶解する溶剤とを必須成分として含むことを特徴とするものである。

本発明において、レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収剤とは、好ましくはＹＶＯ₄レーザー光（１０６４ｎｍ）の波長域に吸収帯があり、この波長域の光を熱に変換することができる機能を有する公知の材料のことを言う。通常、本発明におけるレーザー光吸収剤はレーザー光が照射されても変色や発色しないものである。このようなレーザー光吸収剤の代表的なものには、雲母や、雲母をアンチモンドープ酸化スズ、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化鉄等の金属酸化物の少なくとも１種で被覆したものが挙げられる。市販品としては、例えば、メルク株式会社のレーザーフレア（登録商標）８２０、８２５、８３０、８３５等がある。
これらのレーザー光吸収剤は、レーザーマーキング用インキに対して、５質量％〜４０質量％、好ましくは１５質量％〜２５質量％の割合で含有される。レーザー光吸収剤の含有量が５質量％より少ないと発色が悪く、一方、４０質量％より多いと印刷し難く、基材との密着が悪くなる。

本発明における樹脂としては、レーザー光吸収剤からの熱により変色（灰色から墨色）するものであればよく、具体的には、ニトロセルロ−ス、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩素化ポリプロピレン系樹脂、塩化ゴム、ポリエステル又はこれらの混合物が挙げられる。
レーザー光吸収剤の熱により変色する樹脂は、レーザーマーキング用インキに対して、２質量％〜３０質量％、好ましくは１０質量％〜２０質量％の割合で含有される。樹脂の含有量が２質量％より少ないと発色が悪く、一方、３０質量％より多いと印刷し難く、基材との密着が悪くなる。

更に、より鮮明なマーキングを得る観点から、レーザー光吸収剤と樹脂との好ましい組み合わせは、レーザーフレア（登録商標）８２０とニトロセルロース及びアクリル系樹脂との組み合わせ、レーザーフレア（登録商標）８２０とアクリル系樹脂との組み合わせ等が挙げられる

溶剤としては、上記樹脂を溶解することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）等のケトン系溶剤、イソプロピルアルコール、メタノール、１−メトキシ−２−プロパノール等のアルコール系溶剤やこれらの混合溶剤が挙げられる。溶剤の含有量は、インキの印刷対象である基材や採用する印刷方式に応じて適宜設定されるが、通常、レーザーマーキング用インキに対して、４０質量％〜７０質量％である。

また、本発明によるレーザーマーキング用インキには、通常の印刷インキに含まれる成分を必要に応じて添加してもよい。このような成分としては、例えば、顔料、沈降防止剤、酸化チタン(IV)等を添加することができる。

本発明によるレーザーマーキング用インキの製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、上記樹脂を溶解させた樹脂溶液中にレーザー光吸収剤を添加し、撹拌する方法が挙げられる。

本発明のレーザーマーキング用インキは、グラビア印刷、シルクスクリーン印刷、フレキソ印刷、エアナイフコーティング、ブレードコーティング等の任意の印刷方式を採用して、基材上に印刷される。これらの中でも、生産効率が高いという点で、グラビア印刷が好ましく用いられる。基材上に印刷されるレーザーマーキング用インキの厚みは、乾燥皮膜として１ｇ／ｍ²〜５ｇ／ｍ²であることが好ましい。レーザーマーキング用インキの厚みが乾燥皮膜として１ｇ／ｍ²未満であると、発色が十分に得られない場合があり、一方、５ｇ／ｍ²を超えるとレーザーマーキング用インキの基材への密着不良の原因となる。

基材は特に限定されるものではなく、紙基材等の通常の包装材に用いられるものが挙げられる。紙基材としては、コートボール、カード紙、アイボリー紙、マニラボール等の板紙、ミルクカートン原紙、カップ原紙、クラフト紙、上質紙等の公知の紙を用いることができる。また、包装材の最終的な形態に応じて、レーザーマーキング用インキが印刷された基材の印刷部分（乾燥皮膜）を覆うように樹脂フィルムを積層させてもよい。ここで用いる樹脂フィルムとしては、マーキング時に樹脂フィルムが損傷を受けない（劣化しない）ように、照射されるレーザー光を透過し得る材料から適宜選択すればよい。具体的には、樹脂フィルムは、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレン、チーグラー系低密度ポリエチレン、直鎖状（線状）低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート等の材料から適宜選択される。

本発明によるレーザーマーキング方法は、上述したレーザーマーキング用インキが印刷された基材の印刷部分にレーザー光を照射することを特徴とするものである。本発明のレーザーマーキング方法では、マーキングを施す部分が内容物、異物、離型剤等で多少汚染されていてもレーザー光はそれを透過するので、ロット番号、賞味期限等のマーキングを確実に施すことができるという利点を有する。更に、マーキング時に照射されるレーザー光はレーザーマーキング用インキの印刷部分で吸収されるので、基材に殆ど損傷を与えることがないという利点も有する。

本発明において用いることのできるレーザー装置としては、平均出力が６Ｗ以上、好ましくは１３Ｗ以上であり、ピークパワーが３０ｋＷ以上、好ましくは１００ｋＷ以上であり、パルス幅が６ｎｓ以下、好ましくは４ｎｓ以下の走査型レーザー装置が好ましく、例えば、ＹＶＯ₄レーザー、ＹＡＧレーザー等が挙げられ、これらの中でもより鮮明なマーキングが得られる点で、ＹＶＯ₄レーザーが好ましく用いられる。また、走査型レーザー装置を用いる場合、スキャン速度やスキャン数は特に制限されるものではないが、スキャン速度が速過ぎるとマーキングの鮮明さが若干低下する傾向があり、また、スキャン数を増やすとマーキングの鮮明さが若干向上する傾向がある。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。ただし、それらは例示であって本発明を限定するものではない。
＜実施例１＞
ラミＣＰメジューム、ラミＣＰ７０９白、ラミＣＰ５０７原色藍色コンク及びラミＣＰ５００草（いずれも大日本インキ化学工業社製）の混合樹脂溶液（ニトロセルロース４．０質量％、アクリル系樹脂５．１質量％、トルエン１８．８質量％、酢酸エチル１８．８質量％及びイソプロピルアルコール１８．８質量％を含み、残部は顔料等）８０質量部に、レーザー光吸収剤としてレーザーフレア８２０(メルク株式会社製、雲母３８．５質量％、アンチモンドープ酸化スズ４３質量％、酸化チタン１３質量％及び酸化ケイ素５．５質量％を含む)を２０質量部添加した後、撹拌して水色レーザーマーキング用インキを調製した。
上記で調製した水色レーザーマーキング用インキをヘリオ７０線∠０版（彫刻）を用いたグラビア印刷でカップ原紙に印刷した後、押出しコーティング（ＥＣ）により印刷面上にポリエチレンをラミネートして積層体を作製した。水色レーザーマーキング用インキの塗布量は、乾燥皮膜として１．５ｇ／ｍ²となる量とした。得られた積層体の模式断面図を図１に示した。なお、図１において、１は基材としてのカップ原紙、２は水色レーザーマーキング用インキの乾燥皮膜層、３は樹脂フィルムとしてのポリエチレン層を表す。

＜レーザーマーキング方法＞
市販のＹＶＯ₄レーザー装置（株式会社キーエンス製ＭＤ−Ｖ９９００、平均出力１３Ｗ、ピークパワー１００ｋＷ、パルス幅４ｎｓ）を使用して、実施例１で作製された積層体にＹＶＯ₄レーザー光（波長１０６４ｎｍ）をポリエチレン層側から照射してマーキングを行った。この時のレーザー照射条件は、レーザー出力を３０％〜１００％の範囲で変え、スキャンスピード１５００ｍｍ／秒、スキャン数３回とした。次に、マーキングの鮮明さを目視により、◎：極めて鮮明、○：鮮明、△：実用上問題なし、×認識不可の４段階で評価した。結果を表１に示した。

表１の結果から明らかなように、カップ原紙にポリエチレン層がラミネートされた包装材の表面にマーキングを施すことができた。また、積層体のマーキングが施された部分を学振型摩擦堅牢度試験機で擦ったが、マーキングが不鮮明になることはなかった。更に、実施例１で作製された積層体のポリエチレン層表面に流動パラフィンを塗布してからマーキングを行ったところ、同様の結果が得られ、マーキング不良は認められなかった。

＜実施例２＞
ヘリオ７０線∠０版（彫刻）の代わりに、ダイレクト１７５線３５μ版（腐食）を用いて１度刷りすることにより、水色レーザーマーキング用インキの塗布量を乾燥皮膜として２．０ｇ／ｍ²となる量とした以外は、実施例１と同様にマーキングを行ったところ、実施例１と同等のマーキングを施すことができた。また、積層体のマーキングが施された部分を学振型摩擦堅牢度試験機で擦ったが、マーキングが不鮮明になることはなかった。更に、実施例２で作製された積層体のポリエチレン層表面に流動パラフィンを塗布してからマーキングを行ったところ、同様の結果が得られ、マーキング不良は認められなかった。

＜実施例３＞
ヘリオ版７０線∠０版（彫刻）を用いて２度刷りすることにより、水色レーザーマーキング用インキの塗布量を乾燥皮膜として３．０ｇ／ｍ²となる量とした以外は、実施例１と同様にマーキングを行ったところ、各レーザー出力において実施例１よりも若干鮮明なマーキングを施すことができた。また、積層体のマーキングが施された部分を学振型摩擦堅牢度試験機で擦ったが、マーキングが不鮮明になることはなかった。更に、実施例３で作製された積層体のポリエチレン層表面に流動パラフィンを塗布してからマーキングを行ったところ、同様の結果が得られ、マーキング不良は認められなかった。

＜実施例４＞
ヘリオ７０線∠０版（彫刻）の代わりに、ダイレクト１７５線３５μ版（腐食）を用いて２度刷りすることにより、水色レーザーマーキング用インキの塗布量を乾燥皮膜として４．０ｇ／ｍ²となる量とした以外は、実施例１と同様にマーキングを行ったところ、各レーザー出力において実施例１よりも若干鮮明なマーキングを施すことができた。また、積層体のマーキングが施された部分を学振型摩擦堅牢度試験機で擦ったが、マーキングが不鮮明になることはなかった。更に、実施例３で作製された積層体のポリエチレン層表面に流動パラフィンを塗布してからマーキングを行ったところ、同様の結果が得られ、マーキング不良は認められなかった。

＜比較例１＞
カップ原紙の表面にポリエチレンをラミネートして比較例１の積層体を作製した。得られた積層体のポリエチレン層表面に従来のインクジェット装置を用いてマーキングを行ったところ、極めて鮮明な（◎）マーキングを施すことができた。また、積層体のマーキングが施された部分を学振型摩擦堅牢度試験機で擦ったところ、マーキングが若干不鮮明になった。更に、比較例１で作製された積層体のポリエチレン層表面に流動パラフィンを塗布してからマーキングを行ったところ、インキが部分的にはじかれてマーキングが認識できない（×）部分が認められた。

実施例１で得られた積層体の模式断面図である。

符号の説明

１カップ原紙、２レーザーマーキング用インキの乾燥皮膜層、３ポリエチレン層。

Claims

レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収剤５質量％〜４０質量％と、レーザー光吸収剤の熱により変色する樹脂２質量％〜３０質量％と、樹脂を溶解する溶剤とを含有することを特徴とするレーザーマーキング用インキ。
前記レーザー光吸収剤が、ＹＶＯ₄レーザー光の波長域に吸収帯を有する物質を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザーマーキング用インキ。
前記樹脂が、ニトロセルロ−ス、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩素化ポリプロピレン系樹脂、塩化ゴム、ポリエステル及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザーマーキング用インキ。
請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザーマーキング用インキが印刷された基材の印刷部分にレーザー光を照射することを特徴とするレーザーマーキング方法。