JP2015020796A

JP2015020796A - レーザーマーキング用包装材料

Info

Publication number: JP2015020796A
Application number: JP2013152444A
Authority: JP
Inventors: 治樹安達; Haruki Adachi
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-02-02

Abstract

【課題】本発明の解決しようとする課題は、アルミニウム蒸着層を有するガスバリア性の包装材料でありながら、ガスバリア性を損なうことなく、コントラストの高い鮮明な印字が安定して得られるレーザーマーキング用包装材料を提案するものである。
【解決手段】透明基材層２と、シーラント層１０がこの順序に積層されてなり、透明基材層２には、裏面側にレーザー光の照射によって発色するレーザーマーキングインキ層３と、アルミペースト含有インキ層5がこの順序に設けられており、シーラント層10には、前記透明基材層2に対向する面にアルミニウム蒸着層9が設けられていることを特徴とするレーザーマーキング用包装材料である。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザー光を用いた可変情報マーキングが施された包装体に使用する包装材料に関し、詳しくは、レーザー光により鮮明な発色が可能であり、レーザー光照射によるガスバリア層の破壊が生じない包装材料に関する。

各種の物品を収納する紙箱や包装袋には、商品名や説明書などのように包装材料に予め印刷しておくことができる共通な情報と、製造年月日や製造工場、製造装置など、多くの場合内容物を収納して包装体となった段階でないと表示することができない可変情報との２種類の情報が表示されることが多い。

包装体が圧力に耐えられるリジッドな物であれば、機械的な印字や刻印が可能であるが、圧力がかけられないものでは、インクジェット法を用いて印字する方法がある。しかしインクジェット法による印字では、最外表面に付着したインキが摩擦によって脱落し、判別不能になったり、または改竄される怖れがあるなどの問題があった。

非接触印字の他の方法としてレーザー光によるマーキングが行われている。レーザー光によるマーキングは、物体の表面に物理的に溝を彫ることになるため、改竄されにくいという利点がある。レーザー光を利用したマーキング装置を用いて、各種包装体の表面に、製造年月日や製造番号等の可変情報をマーキングする場合、視認性を確保するためには、ある程度のレーザー光強度が必要である。

包装体が厚紙を用いた紙箱などであれば、レーザー光の強度を上げても特に問題はないが、包装材料フィルムを用いた包装袋などでは、レーザー光の強度を上げすぎると包装材料フィルムに孔があいたり、孔があかないまでも、ガスバリア層であるアルミニウム蒸着膜を破壊してしまう結果、ガスバリア性が低下したりすることがあった。

特許文献１に記載されたレーザーマーキング可能な包装材料は、この問題を解決するためになされたものであり、プラスチック基材層に対するレーザー光の影響を制御し、溶融、破損、ピンホール、シワの発生を抑制しながら、印字薄れがなく、表示の改竄が困難で、印刷内容の信頼性に優れた印字情報を提供することを目的としている。

この課題を解決するために、特許文献１に記載されたレーザーマーキング可能な包装材料では、プラスチック基材層と熱溶融性樹脂層とを有する包装材料において、少なくとも一部に包装材料の外側から内側に向かって淡色インキ塗工層、銀インキ塗工層、基材層、濃色インキ塗工層が積層されたレーザーマーキング領域を設けたものである。

特許文献１に記載された方法では、レーザー光によって淡色インキ層と銀インキ層を除去し、基材層の裏面に設けた濃色インキ層とのコントラストによって印字の視認性を高めるものである。この方法では、レーザー光による基材層に対するダメージを防ぐ目的で銀インキ層を用いているため視認性と基材保護とを両立させるためには、レーザー光強度の微妙な調節が必要であり、しかも基材の表裏面において、インキ層の位置合せが必要であるという生産上の困難性を伴うものである。

特許文献２に記載された包装材料は、上記の問題を解決するためになされたものであり、裏面に着色インキ層と銀色インキ層が積層されたレーザー印字領域を有するポリエステル系樹脂フィルム基材に、第１ポリオレフィン系樹脂層、金属層、第２ポリオレフィン系樹脂層を順次積層してなる包装材料である。この包装材料は、基材側から炭酸ガスレーザー光を照射することにより、基材を透過して着色インキ層へ到達したレーザー光と銀色インキ層から反射してきたレーザー光によって着色インキ層が透明化することによってレーザー印字がなされるものである。また、着色インキ層と銀色インキ層を透過したレーザー光は、第１ポリオレフィン系樹脂層によって吸収されるため金属層のガスバリア性が維持されるとしている。

特開２００９−６７４６７号公報特開２０１１−１４８１９７号公報

特許文献２に記載された包装材料は、着色インキ層が透明化して、銀色インキ層が可視化されることで印字するものであるため、印字される情報は、着色インキ層と銀色インキ層の色彩のコントラストのみで表現され、この制約があるため十分に鮮明な文字情報が得られないという基本的な問題がある。

また、ポリエステル系樹脂フィルムを透過したレーザー光によって着色インキ層のみを透明化し、銀色インキ層は侵さないようにレーザー光強度を微妙に調節する必要があり、同時に着色インキ層と銀色インキ層を透過したレーザー光によって金属層のガスバリア性が劣化しないようにしなければならないため、適切なレーザー光の強度の範囲が狭く、レーザー光の強度管理が極めて難しいという問題がある。

本発明の解決しようとする課題は、アルミニウム蒸着層を有するガスバリア性の包装材料でありながら、ガスバリア性を損なうことなく、コントラストの高い鮮明な印字が安定して得られるレーザーマーキング用包装材料を提案するものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、透明基剤層と、シーラント層がこの順序に積層されてなり、透明基材層には、裏面側にレーザー光の照射によって発色するレーザーマーキングインキ層と、アルミペースト含有インキ層がこの順序に設けられており、シーラント層には、前記透明基材層に対向する面にアルミニウム蒸着層が設けられていることを特徴とするレーザーマーキング用包装材料である。

本発明に係るレーザーマーキング用包装材料は、透明基剤層の裏面側にレーザー光の照射によって発色するレーザーマーキングインキ層と、アルミペースト含有インキ層をこの順序に設けたので、アルミペースト含有インキ層によって遮蔽される程度の、比較的弱いレーザー光によってもレーザーマーキングインキ層を発色させることができる。このためシーラント層に設けたアルミニウム蒸着層にダメージを与えることなく、鮮明なレーザーマーキングが可能となる。

また、アルミペースト含有インキ層は、レーザー光を遮蔽する作用に加えて、反射する作用をも有するため、レーザーマーキングインキ層の発色を促す効果をも発揮する。

また、請求項２に記載の発明は、透明基剤層と、中間層と、シーラント層がこの順序に積層されてなり、透明基材層には、裏面側にレーザー光の照射によって発色するレーザーマーキングインキ層と、アルミペースト含有インキ層がこの順序に設けられており、中間層の表裏いずれかの面にアルミニウム蒸着層が設けられていることを特徴とするレーザー
マーキング用包装材料である。

また、請求項３に記載の発明は、前記レーザーマーキングインキ層とアルミペースト含有インキ層の間に、明色ベタインキ層が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザーマーキング用包装材料である。

レーザーマーキングインキ層とアルミペースト含有インキ層の間に、明色ベタインキ層が設けられている事により、発色したレーザーマーキングインキとのコントラストが高くなる結果、マーキングの視認性が高まる。

また、請求項４に記載の発明は、前記レーザーマーキングインキ層が、ＹＡＧレーザー光または、ＹＶＯ_４レーザー光の照射によって発色するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザーマーキング用包装材料である。

請求項４に記載の発明によれば、波長がいずれも１０６４ｎｍであるＹＡＧレーザー光または、ＹＶＯ_４レーザー光を用いることにより、これらの光は透明な基材を透過するため、基材にダメージを与えることなく、鮮明な印字が容易に可能となる。

本発明に係るレーザーマーキング用包装材料は、透明基剤層の裏面側にレーザー光の照射によって発色するレーザーマーキングインキ層と、アルミペースト含有インキ層をこの順序に設けたので、アルミペースト含有インキ層によって遮蔽される程度のレーザー光の照射によって、鮮明な印字が得られる。このためアルミニウム蒸着層を破壊することがない。

また、アルミニウム蒸着層を破壊することなく、かつ鮮明な印字が得られる適切なレーザー光強度の範囲が広く取れるため、安定した生産が容易に可能である。

また印刷層が透明基材層の裏面のみに存在するため、基材の表裏面に印刷する必要が無く、印刷が能率よく行える。

レーザーマーキングインキ層の下にアルミペースト含有インキ層が存在するため、レーザーマーキングインキ層には、透明基材層を透過して直接照射されるレーザー光の他に、アルミペースト含有インキ層から反射されて戻ってきたレーザー光も照射される。その結果、レーザーマーキングインキ層の発色の効率が良くなるため、より弱いレーザー光でも鮮明な発色が可能となる。

請求項２に記載の発明のように、透明基剤層と、シーラント層の間に中間層が設けられており、中間層の表裏いずれかの面にアルミニウム蒸着層が設けられている場合には、
中間層を選択することにより、前記したようなレーザーマーキング特性を保持したまま、さまざまな特性の包装材料を得ることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、レーザーマーキングインキ層とアルミペースト含有インキ層の間に、明色ベタインキ層が設けられている場合には、レーザー光がさらに反射しやすくなり、レーザーマーキングインキの発色性が高まるとともに、コントラストが高まることにより、レーザーマーキングインキの視認性も高まる。

また請求項４に記載の発明のように、レーザーマーキングインキ層が、ＹＡＧレーザー光または、ＹＶＯ_４レーザー光の照射によって発色するものである場合においては、レーザー光源として、ＹＡＧレーザーまたは、ＹＶＯ_４レーザーを使用することができる。こ
れらのレーザー光は、波長が１０６４ｎｍであり、透明基材層を透過しやすいため、透明基材層にダメージを与えることなく、鮮明な印字が可能となる。

図１は、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料の一実施態様を示した断面模式図である。図２は、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料の他の実施態様を示した断面模式図である。図３は、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料の他の実施態様を示した断面模式図である。図４は、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料の他の実施態様を示した断面模式図である。

以下本発明に係るレーザーマーキング用包装材料について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料（１）の一実施態様を示した断面模式図である。

本発明に係るレーザーマーキング用包装材料（１）は、透明基剤層（２）とシーラント層（１０）がこの順序に積層されてなり、透明基材層（２）には、裏面側にレーザー光の照射によって発色するレーザーマーキングインキ層（３）と、アルミペースト含有インキ層（５）がこの順序に設けられており、シーラント層（１０）には、透明基材層（２）に対向する面にアルミニウム蒸着層（９）が設けられていることを特徴とする。

図１に示した実施態様においては、透明基材層（２）の裏面側の印刷面とシーラント層（１０）のアルミニウム蒸着層（９）面とが、接着剤層（７）によって積層されている。

透明基材層（２）としては、透明なプラスチックフィルムが用いられ、材質としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、延伸ポリプロピレン樹脂（ＯＰＰ）、延伸ナイロン（ＯＮＹ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、セロファン及びこれらの積層フィルムが用いられる。

レーザーマーキングインキ層（３）を形成するためのインキとしては、公知の各種レーザーマーキングインキが使用できる。レーザーマーキングインキとしては、レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収剤とこの熱によって変色する樹脂を組み合わせたインキ組成物や、レーザー光を吸収して発色する発色剤に、顕色剤を組み合わせたインキ組成物などが知られている。

アルミペースト含有インキ層（５）を形成するためのインキとしては、バインダーの種類には特に制限はないが、アルミペーストを１％以上含むインキを用いることができる。

接着剤層（７）は、ポリウレタン系接着剤をはじめとするラミネート用接着剤からなるものである。

シーラント層（１０）の材質としては、ヒートシール性を有するポリオレフィン系樹脂が一般的に使用され、具体的には、低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂
、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−メタアクリル酸樹脂共重合体などのエチレン系樹脂や、ポリエチレンとポリブテンのブレンド樹脂や、ホモポリプロピレン樹脂、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−αオレフィン共重合体などのポリプロピレン系樹脂等が使用される。

シーラント層（１０）には、アルミニウム蒸着層（９）が形成されることにより、包装材料全体としてのガスバリア性が向上する。アルミニウム蒸着層（９）は、真空蒸着法、スパッタリング法等によってシーラントフィルムの表面に形成される。

図２は、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料（１）の他の実施態様を示した断面模式図である。図２に示した実施態様においては、透明基材層（２）と、中間層（８）と、シーラント層（１０）がこの順序に積層されており、透明基材層（２）には、裏面側にレーザー光の照射によって発色するレーザーマーキングインキ層（３）と、アルミペースト含有インキ層（５）がこの順序に設けられており、中間層（８）の裏面にアルミニウム蒸着層（９）が設けられている。

中間層（８）としては、基材層（２）に用いたのと同様の透明フィルムを１枚または任意の枚数積層したものを用いることができる。アルミニウム蒸着層（９）は、中間層（８）の表面側に設けてもよいし、裏面側に設けてもよい。

図３は、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料（１）の他の実施態様を示した断面模式図である。図３に示した実施態様においては、レーザーマーキングインキ層（３）とアルミペースト含有インキ層（５）の間に、明色ベタインキ層（４）が設けられていることを特徴とする。

レーザーマーキングインキ層（３）とアルミペースト含有インキ層（５）との間に、明色ベタインキ層（４）を設けることにより、レーザー光によって発色したレーザーマーキングインキ層（３）のコントラストが高まり、レーザーマーキングインキ層（３）の視認性が向上する。

また、レーザーマーキングインキ層（３）を透過したレーザー光がアルミペースト含有インキ層（５）ばかりでなく明色ベタインキ層（４）によっても反射されるため、レーザーマーキングインキ層（３）の発色性も向上する。

明色ベタインキ層（４）としては、一般的に包装材料に用いられるインキが用いられ、白インキあるいは、これに若干の着色インキを添加したインキが用いられる。

図４は、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料（１）の他の実施態様を示した断面模式図である。図４に示した実施態様においては、絵柄インキ層（６）がレーザーマーキングインキ層（３）の部分を除いて設けられており、レーザーマーキングインキ層（３）とアルミペースト含有インキ層（５）との間に、明色ベタインキ層（４）が設けられている。また、中間層（８）の表面側にアルミニウム蒸着層（９）が設けられている。

図４では、レーザーマーキングインキ層（３）も明色ベタインキ層（４）もアルミペースト含有インキ層（５）も、模式的に同じ大きさに描かれているが、３層のインキ層は、適度な重なり部分を設けて、大きさを変えることにより、実際の印刷工程における作業性が向上する。

このように、これらのインキ層は、図１〜３でも、同じ大きさに重なっているように描
かれているが、これは説明の便宜上であって、実際にはそのように限定されるものではないことは言うまでもない。

次に、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料（１）の使用方法について説明する。本発明に係るレーザーマーキング用包装材料（１）は、シーラント層（１０）が内側になるように折り曲げるか、または２枚のフィルムをシーラント層（１０）が内側になるように対向させて、周縁部を熱シールすることにより製袋され、包装袋として加工される。

包装袋に内容物を収納する直前に、レーザーマーキング装置によって、所定の位置にレーザーマーキングを行い、しかる後に内容物を収納して、開口部を熱シールする。あるいは、開口部を熱シールして密封した後に、レーザーマーキング装置によって、所定の位置にレーザーマーキングを行ってもよい。

レーザーマーキング装置としては、ＣＯ_２（炭酸ガス）レーザー、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザー、ＹＶＯ_４（イットリウムバナデート）レーザー等を用いたものが一般的であるが、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料に用いるレーザーマーキング装置としては、ＹＡＧレーザーかまたはＹＶＯ_４レーザーを用いたものが適している。

ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザーは、いずれも波長が１０６４ｎｍの赤外域であり、透明基剤層（２）を透過するので、透明基材層に損傷を与えることがなく、好都合である。

レーザーマーキング装置から照射されたレーザー光は、透明基材層（２）を透過して、レーザーマーキングインキ層（３）に到達し、これを発色させる。レーザーマーキングインキ層（３）を透過したレーザー光は、明色ベタインキ層（４）及びアルミペースト含有インキ層（５）で一部が反射されて再びレーザーマーキングインキ層（３）に戻り、他は吸収される。従ってレーザー光がアルミニウム蒸着層（９）に到達してこれを破壊することはない。

このため本発明に係るレーザーマーキング用包装材料においては、アルミニウム蒸着層（９）のガスバリア性が、レーザーマーキングによって劣化することがない。
以下実施例に基いて、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料について、具体的に説明する。

基材層として、厚さ２０μｍのＯＰＰフィルムを使用し、この裏面にグラビア印刷にてレーザーマーキングインキ層、白ベタインキ層、アルミペースト含有インキ層を印刷した。レーザーマーキングインキとしては、東洋インキ社製ＥｌｂｉｍａＺ１１７（商品名）を用いた。白ベタインキ層としては、サカタインクス社製ベルカラーＲ白１１５ＤＴ（商品名）を用いた。

アルミペースト含有インキ層としては、白ベタインキ層に用いたと同じサカタインクス製ベルカラーＲ白１１５ＤＴ（商品名）１００重量部にアルミペースト（旭化成ケミカルズ社製ＳＡ８０００Ｔ）を２５重量部添加したものを用いた。

上記で得られたレーザーマーキングインキ層、白ベタインキ層、アルミペースト含有インキ層を持つＯＰＰフィルムに対して、ポリウレタン系ドライラミネート接着剤を用いた公知の方法で、アルミニウム蒸着ＣＰＰフィルム（東レフィルム加工社製、厚さ２０μｍ）をラミネートし、包装材料を作成した。

＜比較例＞
実施例において、アルミペースト含有インキ層を設けなかった以外は、実施例と同様にして比較例の包装材料を作成した。

＜評価方法＞
実施例、比較例の包装材料について、ＯＰＰフィルム側からＹＶＯ_４レーザーマーカー（キーエンス社製ＭＤ−Ｖ９６００）を用いてレーザー光を照射した。
照射パターンは「ＡＢＣＤＥＦＧ■」の文字及び記号であり、その大きさは、高さ、幅ともに１０ｍｍとした。照射条件は、スキャンスピード３５００ｍｍ／秒、レーザーパワー４０％、線幅０．３ｍｍ、線数５本とし、包装材料を静止させた状態で印字した。

評価項目としては、
文字の濃さ：「ＡＢＣＤＥＦＧ」の文字をフィルム表面より目視することにより判定。
蒸着層破壊の有無：「■」記号をフィルム裏面より目視することにより判定。
光線透過率：「■」記号位置の表面から波長５００ｎｍの可視光の透過率を測定。

以上の結果を表１に示す。

以上のように、本発明に係るレーザーマーキング用包装材料は、アルミペースト含有インキ層を設けたことにより、レーザー印字後の蒸着層の破壊を防ぐことが出来た。また印字前後における光線透過率の増加を防ぐことができた。さらに同一条件にて印字文字濃度を上げることができた。

１・・・レーザーマーキング用包装材料
２・・・透明基材層
３・・・レーザーマーキングインキ層
４・・・明色ベタインキ層
５・・・アルミペースト含有インキ層
６・・・絵柄インキ層
７・・・接着剤層
８・・・中間層
９・・・アルミニウム蒸着層
１０・・・シーラント層

Claims

透明基材層と、シーラント層がこの順序に積層されてなり、透明基材層には、裏面側にレーザー光の照射によって発色するレーザーマーキングインキ層と、アルミペースト含有インキ層がこの順序に設けられており、シーラント層には、前記透明基材層に対向する面にアルミニウム蒸着層が設けられていることを特徴とするレーザーマーキング用包装材料。
透明基材層と、中間層と、シーラント層がこの順序に積層されてなり、透明基材層には、裏面側にレーザー光の照射によって発色するレーザーマーキングインキ層と、アルミペースト含有インキ層がこの順序に設けられており、中間層の表裏いずれかの面にアルミニウム蒸着層が設けられていることを特徴とするレーザーマーキング用包装材料。
前記レーザーマーキングインキ層とアルミペースト含有インキ層の間に、明色ベタインキ層が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザーマーキング用包装材料。
前記レーザーマーキングインキ層は、ＹＡＧレーザー光または、ＹＶＯ_４レーザー光の照射によって発色するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザーマーキング用包装材料。