JP2009119807A - レーザー融着性積層材、レーザー融着方法および包装体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザー光の照射により融着しうる積層材であって、最内層が熱融着性樹脂層であり、前記積層材のいずれかの層に金属含有層が積層されることを特徴とする。積層材の熱融着部同士を重ね合わせ、融着部に半導体レーザー光などを照射して熱融着し、袋状に製袋することができる。
【選択図】なし
Description
例えば、レーザー光を用いた熱可塑性樹脂の融着方法として、透明ポリアミドからなる外側管と内側管との接合対象部位に光吸収マーカーをあらかじめ塗布し、外側から非合焦の赤外・遠赤外線領域波長を多く含む可視光線を発熱用光として照射し、融着する方法がある(特許文献1)。該方法によれば、発熱用光が外側管を透過し、光吸収マーカーの塗布部分だけに吸収されて発熱し、接合対象部位のみを融着させるため、精度のよい融着ができる、という。
また、簡便に製袋しうるレーザー融着性積層材を提供することを目的とする。
また、前記包装材料の熱融着部同士を向かい合せて重ねて融着部を形成し、前記融着部に半導体レーザー光、ファイバーレーザー光またはディスクレーザー光を照射して熱融着してなる包装体を提供することを目的とする。
本発明のレーザー融着方法は、融着部を発熱部材からなる押さえ具で挟むことでレーザー光吸収剤を使用することなく熱融着性樹脂層を融着することができる。このため、透明な積層体でもレーザー融着することができる。
本発明の積層材を構成する熱融着性樹脂層としては、熱によって溶融し相互に融着し得る各種の熱融着性を有するポリオレフィン系樹脂等を使用することができる。
本発明において、「金属含有層」とは、金属を含有する層であればよく、金属箔、金属薄板、金属厚板のほか、金属蒸着膜、金属塗膜などがある。また、金属としては、レーザー光エネルギーを吸収しうる金属を広く使用することができ、例えば、アルミニウム、鉄、などの金属単体、酸化アルミニウム、酸化アンチモンその他の金属酸化物、クロマイトその他の金属含有化合物、ステンレスなどの合金などがある。
また、金属蒸着膜としては、プラスチック基材フィルムに上記金属の蒸着層を形成したものが例示される。蒸着層の形成方法としては、化学蒸着法でも物理蒸着法でもよい。プラスチック基材フィルムとしては、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアラミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、フッ素系樹脂などの一種以上を好適に使用することができる。プラスチック基材フィルムは、上記樹脂の未延伸フィルムや一軸方向または二軸方向に延伸したフィルムなどのいずれのものでも使用することができる。プラスチック基材フィルムの厚さは、好ましくは50〜3000Åである。また、蒸着層の厚さは、100〜1500Åである。
本発明の積層材は、最内層を熱融着性樹脂層とし、前記積層材のいずれかの層に金属含有層が積層されたものであるが、金属含有層の外側にプラスチック基材層が積層されていてもよい。プラスチック基材層を積層することで金属含有層を保護することができ、積層材の耐熱性、耐候性、機械的性質、寸法安定性、抗酸化性、滑り性、離形性、難燃性、抗カビ性、電気的特性、強度、その他等を改良、改質することができる。なお、プラスチック基材層はレーザー光透過性を有することが好ましい。
本発明では、上記プラスチック基材層と熱融着性樹脂層との間に、更に中間基材層を設けることができる。中間基材層によって、耐熱性、防湿性、耐ピンホール性、耐突き刺し性などを向上させることができる。なお中間基材層は、少なくともレーザー光透過性を有することが好ましい。
本発明の積層材は、プラスチック基材層、中間基材層などの内側や外側にデザイン印刷層を有するものであってもよい。
(6)外層
本発明の積層材は、前記プラスチック基材層の表面側に更に外層を設けてもよい。このような外層としては、プラスチック基材層の用途や意匠性などによって適宜選択することができ、積層材表面の滑り性を付与する場合には透明なOPニスを使用することが好ましい。なお、外層は、2層以上の積層とすることができ、外層にデザイン印刷層を形成してもよい。ただし、融着部には外層には印刷層が形成されないことが好ましい。レーザー光の透過性を低下させ、融着を困難とする場合がある。
本発明のレーザー融着性積層材は、最内層が熱融着性樹脂層であり、前記積層材のいずれかの層、好ましくは前記熱融着性樹脂層に隣接して金属含有層が積層されることを特徴とする。本発明のレーザー融着性積層材の好適な態様として、プラスチック基材フィルム(23)に金属蒸着膜(25)を形成してなる金属含有層(20)を、接着剤層(50)を介して熱融着性樹脂層(10)に積層したもの(熱融着性樹脂層/接着剤層/金属含有層(プラスチック基材フィルムに金属蒸着膜を形成:図1)、金属箔からなる金属含有層(20)を接着剤層(50)を介して熱融着性樹脂層(10)に積層したもの(熱融着性樹脂層/接着剤層/金属含有層(金属箔):図2)、プラスチック基材フィルム(23)に金属塗膜(27)を形成してなる金属含有層(20)とプラスチック基材層(30)とを接着剤層(50)を介して積層し、この積層体の金属塗膜(27)側に溶融押し出しによって熱融着性樹脂層(10)を積層させたもの(熱融着性樹脂層/金属含有層(金属塗膜を有するプラスチック基材フィルム)/接着剤層/プラスチック基材層:図3)などを例示することができる。更に、熱融着性樹脂層(10)、接着剤層(50)を介して金属箔からなる金属含有層(20)を接着し、この金属含有層(20)に接着剤層(50)を介してプラスチック基材層(30)を接着したもの(熱融着性樹脂層/接着剤層/金属含有層(金属箔)/接着剤層/プラスチック基材層)、また、熱融着性樹脂層(10)、接着剤層(50)を介して金属箔からなる金属含有層(20)を接着し、この金属含有層(20)に接着剤層(50)を介して中間基材層を接着し、前記中間基材層に接着剤層(50)を介してプラスチック基材層(30)を接着したもの(熱融着性樹脂層/金属含有層(金属箔)/接着剤層/中間基材層/接着剤層/プラスチック基材層)、熱融着性樹脂層(10)が2種の熱融着性樹脂の溶融押し出しなどからなる多層であり、これを接着剤層(50)を介して金属箔からなる金属含有層(20)を接着し、この金属含有層(20)に接着剤層(50)を介してプラスチック基材層(30)を接着したもの(熱融着性樹脂層/熱融着性樹脂層/接着剤層/金属含有層(金属箔)/接着剤層/プラスチック基材層)などを例示することができる。このような積層材の層構成は、積層材の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、本発明の積層材を用いてレトルトパウチを製袋する場合には、密封性に優れ、また、防湿性やガスバリヤ性、その他、耐水性、耐熱性、耐内容物性を確保する必要があり、例えば、積層材の外層から内層に向かって、プラスチック基材層/中間基材層(ガスバリア性フィルム層)/金属含有層/熱融着性樹脂層からなる積層構成を例示することができる。各層間には、押し出しラミネート層、コロナ処理などの表面処理層、アンカーコート層、ラミネート用接着剤層などが更に存在していてもよい。
(i)金属含有層を含む積層材のレーザー融着
本発明の積層材は、積層材の内層を構成する熱融着性樹脂層(10)を向き合わせて重ね、積層材の外側からレーザー光を照射することで、熱融着性樹脂層(10)を融着させ、積層材を融着させることができる。たとえば、積層材が熱融着性樹脂層(10)と金属箔膜からなる金属含有層(20)とを接着剤層(50)を介して積層したものである場合では、図5に示すように、熱融着性樹脂層(10)同士を向き合わせて重ね、積層材の金属含有層(20)の側からレーザー光を照射すると金属含有層(20)のレーザー光照射部が溶融し、熱融着加工を行うことができる。
一方、本発明では、金属含有層を含まない熱融着性樹脂の単層フィルムや2層以上の熱融着性樹脂からなる積層材などであっても、2枚の前記単層フィルムを向かい合わせ、または2枚の前記積層材を向かい合わせ、金属箔、金属板その他の金属膜などの発熱部材からなる押さえ具で挟み、上記半導体レーザー光、ファイバーレーザー光またはディスクレーザー光などの近赤外線レーザー光を照射することでレーザー融着することができる。すなわち本発明の第二は、レーザー光の照射により発熱する2つの発熱部材の間に、2枚の熱融着性樹脂層を重ね合わせて設置し、前記発熱部材に前記レーザー光を照射して、前記2枚の熱融着性樹脂層を融着させることを特徴とするレーザー融着方法である。
なお、上記半導体レーザーなどの近赤外線レーザーにガルバノ式スキャニングシステムを併用することでCADでデザインしたシール形状でも容易に融着加工することができる。更に、ヘッド部をロボットアーム駆動とすれば立体シール溶接も行うことができる。その際、下押さえ具(120)をSUS板やアルミ板などの板状物で調製し、上押さえ具(120’)をレーザー光照射部に連設させた球状またはローラ状物にすれば、CADでデザインした軌跡どおりにレーザー光を照射する際に、前記球状またはローラ状の上押さえ具(120’)によって押圧しながらレーザー光を照射することができる。このため、包装体の融着部の形状に合わせて調製するヒートシールバーを使用することなく、種々の形状に簡便に対応してレーザー融着を行うことができる。
本発明の包装体は、前記レーザー融着性積層材からなる包装材料の熱融着部同士を向かい合せて重ねて融着部を形成し、前記融着部に半導体レーザー光、ファイバーレーザー光またはディスクレーザー光を照射して熱融着してなる包装体である。例えば、上記包装材料の熱融着性樹脂層を対向するように重ね合わせ、しかる後、その外周周辺の端部の三方を融着部とし、ガラス板と金属板とからなる押さえ具などで前記融着部を挟み、融着部にガラス板側からレーザー光を照射することで、上部に開封部を有する包装体を製袋することができる。
(例1)
厚さ15μmの延伸ポリアミドフィルムと厚さ7μmのアルミニウム箔とをドライラミネーション法で積層し、デザイン印刷層を形成した厚さが12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムのデザイン印刷層側と前記積層体のポリアミド面とをドライラミネーション法によって積層した。ついで、溶融押し出しによって、前記アルミニウム箔面に厚さ60μmの未延伸ポリプロピレン層を形成し、積層材を調製した。
厚さ15μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに、化学蒸着法によって厚さ1500Åのアルミ蒸着処理を行い、次いでアルミ蒸着面に厚さ15μmの延伸ポリプロピレンフィルムをドライラミネーション法で積層して積層材を調製した。
また、加工速度を10mm/sec、15mm/secで行い融着の可否を評価した。結果を表1に示す。
デザイン印刷層を形成した厚さ15μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの前記デザイン印刷面と厚さ7μmのアルミニウム箔とをドライラミネーション法で積層し、ついで、ドライラミネーション法によって前記アルミニウム箔面に厚さ60μmの直鎖状低密度ポリエチレンフィルムを積層し、積層材を調製した。
厚さ7μmのアルミニウム箔と厚さ50μmの延伸ポリプロピレンフィルムとをドライラミネーション法で積層した(積層材4)。また、厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムと厚さ7μmのアルミニウム箔とをドライラミネーション法で積層し、ついで、前記アルミニウム箔面に厚さ70μmの延伸ポリプロピレンフィルムを重ね合わせた(積層材4’)。
また、出力と加工速度を表1のように変化させて融着し、融着の可否を評価した。結果を表1に示す。
厚さ9μmのアルミニウム箔に厚さ40μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを接着せずに重ね合せたもの2組を、ポリエチレンテレフタレートフィルムを向き合わせて石英ガラス板上に載置し、融着部に一対の石英ガラス板を圧着させて固定した。なお、アルミニウム箔は、鏡面側をポリエチレンテレフタレートフィルムに重ね合わせた。前記融着部は、下部石英ガラス板側から、アルミニウム箔/ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレート/アルミニウム箔となる。押さえ圧は、0.7Mpaであった。
厚さ30μmの未延伸ポリプロピレンを縦100mm、横40mmの長方形に切断し、重ねて石英ガラス板上に載置し、融着部に一対の石英ガラス板を圧着させて固定した。前記融着部は、下部石英ガラス板側から、未延伸ポリプロピレン/未延伸ポリプロピレンとなる。押さえ圧は、0.7Mpaであった。
(例7)
厚さ50μmの延伸ポリプロピレンフィルムを縦100mm、横40mmの長方形に切断し、重ねて0.1mm厚さのSUS板上に載置し、融着部に一対のSUS板を圧着させて固定した。前記融着部は、下部SUS板側から、延伸ポリプロピレン/延伸ポリプロピレンとなる。押さえ圧は、0.7Mpaであった。
(例8)
厚さ40μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに溶融押し出しにより直鎖状低密度ポリエチレンを厚さ60μmに積層し、積層材を調製した。
20・・・金属含有層、
23・・・プラスチック基材フィルム、
25・・・金属蒸着膜、
27・・・金属塗膜、
30・・・プラスチック基材層、
50・・・接着剤層、
60・・・デザイン印刷層、
70・・・発熱部材
73・・・金属箔、
75・・・金属板、
80・・・ガラス板、
90・・・レーザー光、
LS・・・融着部、
100・・・包装体、
120・・・下押さえ具
120’・・・上押さえ具。
Claims (11)
- レーザー光の照射により融着しうる積層材であって、
最内層が熱融着性樹脂層であり、前記積層材のいずれかの層に金属含有層が積層されることを特徴とする、レーザー融着性積層材。 - 前記金属含有層は、接着剤層を介して前記熱融着性樹脂層に積層され、または前記熱融着性樹脂層は前記金属含有層に溶融押し出しによって形成されたものである、請求項1記載のレーザー融着性積層材。
- 前記金属含有層は、レーザー融着性積層材の融着部に限定して積層されることを特徴とする、請求項1または2記載のレーザー融着性積層材。
- 前記金属含有層は、金属箔膜、プラスチック基材フィルムに金属蒸着層を形成したもの、またはプラスチック基材フィルムに金属塗膜を形成したもののいずれかである、請求項1〜3のいずれかに記載のレーザー融着性積層材。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のレーザー融着性積層材からなる、包装材料。
- 請求項5記載の包装材料の熱融着部同士を向かい合せて重ねて融着部を形成し、前記包装材料の最外層から近赤外線レーザー光を照射して前記融着部を熱融着してなる包装体。
- 請求項5記載のレーザー融着性積層材からなる包装材料Iと、少なくも融着部に熱融着性樹脂層が形成された包装材料IIとからなる包装体であって、
前記包装材料Iの熱融着性樹脂層と前記包装材料IIの熱融着性樹脂層とを向かい合わせて重ね、レーザー光の照射により発熱する発熱部材、前記包装材料II、前記包装材料Iとなるように積層し、前記包装材料I側から近赤外線レーザー光を照射して重ね部を熱融着してなる包装体。 - レーザー光の照射により発熱する2つの発熱部材の間に、2枚の熱融着性樹脂層を重ね合わせて設置し、
前記発熱部材に近赤外線レーザー光を照射して、前記2枚の熱融着性樹脂層を融着させることを特徴とするレーザー融着方法。 - 前記発熱部材は、金属含有部材である、請求項8記載のレーザー融着方法。
- 前記発熱部材の形状は、前記融着部材の融着部を押圧する押圧部を形成するものである、請求項8または9に記載のレーザー融着方法。
- 1層以上の熱融着性樹脂層からなり、レーザー光の照射により融着しうるレーザー融着性フィルム。
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