JP4615368B2 - レーザーマーキング用紙、ラベル及びラベルシート - Google Patents

Description

本発明は、レーザーによってマーキングを行うレーザーマーキング用紙及びそれを用いたラベル、ラベルシートに関する。

ラベル等へ製品の製造年月日、ロット番号等をマーキングして、その製品にそのラベル等を貼付することが行われている。そして、ラベル等へのマーキング方法として、レーザーを用いる方法が知られている（例えば、特許文献１）。

アンプルやバイアルなどの薬剤容器にも、内容物を識別するためにラベルが貼付されているが、このようなラベルは、紙や合成樹脂などからなるラベル基材の裏面に粘着剤が塗布され、表面には薬剤名や内容量などの情報が印刷されたものが用いられる。

薬剤容器のラベルの情報は、消えにくく視認性がよいものでなくてはならない。そこで、薬剤容器のラベルの所定の領域に黒色塗料を塗布（ベタ印刷）して、レーザーによりその黒色塗料を蒸発させることにより、黒色塗料塗布領域にマーキングを施すことが行われている。

特開平９−２７７７０５号公報

しかしながら、以上の方法によると、ラベルの一定領域にマーキングのためのベタ印刷が必要となり、ラベルの表示面積やデザイン的な制約により、ベタ印刷の印刷面積が確保することが難しいことがある。

本発明の課題は、マーキング領域が一定領域に限定されないレーザーマーキングを行うためのレーザーマーキング用紙、それを用いたラベル及びラベルシートを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果及び発明の効果

上記課題を解決するための本発明のレーザーマーキング用紙は、
顔料または染料を含有する紙により形成された基材と、
その基材の第１表面に、レーザー用増感剤を含有し、基材の顔料より明度の大きい明色系顔料または染料より明度の大きい明色系染料を有し、レーザー光が照射されることにより破壊されてマーキングされる表面コート層を備える。

表面コート層にレーザー用増感剤が含有されることにより、レーザー光が照射されると容易に照射部分が破壊されて、マーキングを施すことができる。また基材に顔料が含有され、表面コート層が基材の顔料より明度の大きい明色系顔料を有することから、表面コート層と基材とのコントラストにより、マーキングによって形成された文字等を視認しやすい。

基材は、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ラテックス系接着剤、石油系ワックスを一種類以上含有するようにしてもよい。アクリル樹脂、フェノール樹脂、ラテックス系接着剤は、バインダー、石油系ワックスは、添加剤として機能する。

基材に含有される顔料としては、暗色系顔料を利用するとよい。基材と表面コート層とのコントラストにより、マーキングによって形成された文字等が視認されやすくなる。

より具体的には、例えば、基材に含有される顔料としては、カーボンブラックを利用することができる。カーボンブラックは、遠赤外光を効果的に吸収し、発熱するために、基材の第１表面に形成された表面コート層をレーザー光により破壊されやすくする。

基材は、第１表面から１０μｍ以上内部への領域に顔料が含有されているようにするとよい。または、基材は、５重量％以上９０重量％以下の顔料が含有されているようにするとよい。このようにすることで、マーキングによって形成された文字等がさらに視認されやすくなる。

表面コート層は、有機顔料または無機顔料、及び水性樹脂を含む。このようなものを含有することにより、レーザー光が照射されることにより破壊されてマーキングされる明色系顔料による表面コート層を形成することができる。

表面コート層の膜厚は、１０μｍ以上５０μｍ以下に形成するとよい。この範囲に形成することにより、耐久性を有するとともに、レーザーにより容易にマーキングされるレーザーマーキング用紙を形成することができる。

レーザー用増感剤は、無機硼酸金属塩類または無機珪酸金属塩類の少なくとも一方を含む。このようなレーザー用増感剤が表面コート層に含有されることにより、容易にレーザーマーキングを行うことができる。

そして本発明のラベルは、上記レーザーマーキング用紙の基材の第１表面と反対側の第２表面に粘着層を含む。このようなラベルは、耐久性を有するとともに、容易にレーザーマーキングを行うことができる。さらに、本発明のラベルは、
基材と粘着層との間に明色系顔料を有する裏面層が形成された構造としてもよい。このように構成することにより、透明または半透明の貼付対象物にラベルを貼付した場合に、貼付対象物を通して、ラベルの裏面側が見られるが、意匠性がよい。

さらに上記ラベルの粘着層を剥離紙で被ったラベルシートを形成することにより、レーザーマーキング後に、ラベルを貼付対象物に容易に貼付できる。

以下図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明のレーザーマーキング用紙である薬剤容器用ラベル１１が貼付されたラベルシート１の断面図を示す。薬剤容器用ラベル１１は、カーボンブラック等の顔料を含有する基材２と、その第１表面１３に表面コート層３及び第２表面１４に裏面層７が形成されている。裏面層７の裏面側には、粘着層８が形成され、さらに粘着層８には剥離紙９が剥離可能に粘着されてラベルシート１とされている。

基材２は、耐久性やレーザーマーキングの発色性の観点から色上質紙を用いることが望ましいがこれに限定されず、普通紙、コート紙、アート紙等を使用することができる。そして基材２は、無機または有機顔料を含有し、例えば、カーボンブラック等の黒色顔料を含有する。ただしカーボンブラックに限定されるものではなく、レーザーマーキングによって視認されやすくするために、有機顔料のシアニンブルー、無機顔料のミロリーブルー等の暗色系顔料であれば望ましい。または、エタノール等のアルコールに対して耐性を有する塩基性染料等の暗色系染料を使用することもできる。さらに基材２には、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ラテックス系接着剤等のバインダー、石油系ワックス等の添加剤を含有してもよい。これらの配合を調整することにより、ラベルに印字される文字等の発色を調整することができる。なおカーボンブラック等の顔料は、表面コート層３と基材２とのコントラストのため、遠赤外光を効果的に吸収して発熱し表面コート層３をレーザー光によって破壊しやすくするため、基材２に５重量％以上９０重量％以下含有されるようにするとよい。

プレウェット法、フロート法、ドクターバー法等を用いて基材２へのカーボンブラック等の顔料を含浸することができる。或いは、ナイフコーター、コンマコーター、ダイコーターなどのコーティング法によって、基材２へカーボンブラック等の顔料を含有させてもよい。そして基材２の厚さは特に限定されないが、表面から少なくとも１０μｍ以上カーボンブラック等の顔料が含浸されることが望ましい。

表面コート層３、裏面層７は、レーザー用増感剤を含有する明色系の水性コーティング塗料により形成されている。より具体的には、表面コート層３、裏面層７は、有機顔料または無機顔料と、水性樹脂とを含み、有機顔料としては、フタロシアニン顔料、アゾ系顔料等、無機顔料としては、カオリン、二酸化チタン、炭酸カルシウム等、水性樹脂としては、エマルジョン樹脂等を含む。有機顔料または無機顔料の替わりに、アルコールに対して耐性を有する塩基性染料等の明色系染料を含んでもよい。さらに、デンプン、合成ゴムラテックス等の接着剤を含み、また、助剤としてレーザー用増感剤、分散剤、界面活性剤、石油ワックス等を含んでもよい。

レーザー増感剤は、レーザー光を熱に変換できる物質であれば特に限定されず、表面コート層３、裏面層７内に粒子状に分散、或は樹脂に溶解した状態で存在させる。その粒子径は、通常５０μｍ以下であり、特に０．１〜１０μｍのものが好ましい。レーザー増感剤の粒子径をこの範囲とすることにより、効果的にレーザーによって塗装を蒸発、飛散剥離することができる。また表面コート層３内のレーザー増感剤の含有率は、表面コート層３の３重量％以上５０重量％以下であることが望ましい。３重量％以下では、表面コート層３がレーザーによって破壊されにくくなり、５０重量％以上となると、表面コート層３の発色が悪くなったり、強度がもろくなったりしやすい。レーザーとしては、遠赤外領域の波長のものを使用し、例えば、ＣＯ_２レーザー（波長１０．６μｍ）を用いることができる。或いは、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー（波長１．０６４μｍ）を用いてもよい。遠赤外領域の波長のレーザーに使用するレーザー用増感剤としては、無機硼酸金属塩類、無機珪酸金属塩類等が挙げられる。

具体的には、無機硼酸金属塩類としては、硼酸アルミニウム、硼酸ナトリウム、硼酸マンガン、硼酸亜鉛、硼酸バリウム、硼酸マグネシウム、硼酸カルシウム、硼酸リチウム等が挙げられる。

また無機珪酸金属塩類としては、カオリン、コ−ジェライト、合成雲母（弗素金雲母、弗素四珪素雲母等）、天然雲母（マスコバイト、フロゴバイト、バイオタイト、セリサイト等）等が挙げられる。

以上のようなレーザー用増感剤を含有する水性コーティング塗料は、ナイフコーター、コンマコーター、ダイコーター、キスコーター等によるキャスト・コート法によって基材２にコーティングされて表面コート層３、裏面層７が形成される。表面コート層３は、レーザーによって蒸発、飛散され、露出した黒色の基材２と非破壊の塗装層（表面コート層３）とのコントラストによるマーキングの視認性が高くなるように、１０μｍ以上５０μｍ以下の厚さを有することが望ましい。

図２に示すように、薬剤容器用ラベル１にＣＯ_２レーザー等によりマーキングを行う。表面コート層３側からレーザーを照射することにより、表面コート層３のレーザーを照射された領域の塗装が蒸発、飛散剥離される。そして暗色系の基材２の表層が露出することにより、暗色系の文字等が視認される状態となる。表面コート層３は、レーザー用増感剤を含有するため、表面コート層３を破壊するのに必要なレーザーエネルギーを著しく低くすることができる。さらに基材２が、カーボンブラック等の暗色系顔料を含有するため、レーザー光を吸収、反射又は散乱させ、さらにレーザー光によって発熱することで、表面コート層３の破壊を増幅させ、高速印字を可能にする。つまり表面コート層３は、レーザー増感剤を含有することから、レーザーにより直接破壊されるとともに、カーボンブラック等の暗色系顔料を含有する基材２からのレーザー光の反射、レーザー光による発熱等によっても破壊されることになる。そして、この基材２は、レーザー光の透過を防止して印字品質を上げると共に表面コート層３の非破壊の部分とのコントラストを利用して、視認性の高い、印字品質の優れた印字体を得ることができる。

図３に示すように、レーザー光によってマーキングされた薬剤容器用ラベル１１は、ラベルシート１の剥離紙９から剥離して、例えば、アンプル、バイアル等の薬剤容器２１に使用することができる。本発明の薬剤容器用ラベル１１は、カーボンブラック等を含む耐性顔料を使用することにより、薬剤容器用ラベルに要求される、耐性（耐アルコール性等）の強い、印字品質の優れた印字体を得ることができる。すなわち、薬剤によって、ラベルの印字が消失することがなく、耐摩擦性、耐湿性、耐熱性、耐光性等にも優れている。またベタ印刷が無くてもレーザー印字ができるので、ラベルのデザインに制約されることなく、ラベル全体にマーキングを施すことが可能である。

次に本発明の薬剤容器用ラベル１１の製造工程について説明する。まず、図４を用いて含浸工程と乾燥工程について説明する。基材２として用いる上質紙をカーボンブラック等の顔料を含有する溶液３２を有する液槽３１に浸漬し上質紙にカーボンブラック等の顔料を含浸させる。なお上質紙は、シリコーンまたはワックス等によるコーティングが施されていないものを使用するとよい。この溶液３２には、無機顔料、有機顔料、フェノール樹脂、ラテックス系接着剤、石油系ワックス等を含有させてもよい。これらの配合により、基材２の発色を調整することができる。液槽３１に浸漬されてカーボンブラック等を含有した上質紙（基材２）は、続いて乾燥工程により乾燥される。

なお上記方法以外に、カーボンブラック等の顔料を混合して染色したセルロース繊維を抄紙した黒色または暗色系色上質紙を使用することもできる。

続いて図５に示すように、前工程によってカーボンブラック等を含有する基材２の両面に、エアーナイフ、ローラーコーティングによって表面コート層３及び裏面層７を形成する。そして表面コート層３及び裏面層７を乾燥工程によって乾燥させる。

基材２に表面コート層３及び裏面層７が形成された後に、図６に示すように裏面層７側に粘着層８を形成し、さらにその粘着層８に剥離可能に剥離紙９を粘着させる。このようにして、本発明のラベルシート１が製造される。

そして図７に示すように、ラベルシート１の薬剤容器用ラベル１１にレーザー５１によって文字等をマーキングする（図２参照）。続いて折返プレート５２を備えた剥離装置によって、剥離紙９を鋭角に折り返しラベルを繰り出すことにより、ラベルシート１の剥離紙９上に剥離可能状態に貼付された薬剤容器用ラベル１１を剥離紙９から剥離する。剥離された薬剤容器用ラベル１１は、ラベリングディスク５３の回転により搬送されるラベル貼付対象物である薬剤容器２１に貼付される。

図８にラベルシートの他の実施例を示す。ラベルシート６１は、カーボンブラック等を含有する基材２と、その第１表面１３に表面コート層３が形成されている。基材２の第２表面１４には、粘着層８が形成され、粘着層８には剥離紙９が剥離可能に粘着されている。この実施例において裏面層７は形成されていない。

裏面層７を形成しない場合には、製造コストを低減することができる。一方、前述の実施例のように、基材２の両面に塗装層を形成すると、粘着層８形成工程においてどちらの面にも粘着層８を形成することができる。

本発明の効果を確認するために、以下の印字性能試験を行った。印字再現性は、撮像装置によりレーザーによりマーキングされたラベルを撮像し、ラベルの印字を画像認識装置によって認識できるかどうかにより評価した。耐磨耗性は、上質紙に５００ｇの荷重をかけてラベルを５０回擦ってラベルの変化を評価した。保存安定性として耐湿性、耐熱性、耐光性を評価した。耐湿性は、４０℃湿度９５％で１ヶ月保存してラベルの変化を評価した。耐熱性は、６０℃に７２時間保存してラベルの変化を評価した。耐光性は、フェードメーターにて８０時間光暴露保存してラベルの変化を評価した。耐テープ密着性は、セロテープ（登録商標）を印字面に貼付し剥がして評価した。印字が良好に認識できれば、○、認識可能であれば、△、印字が乱れて認識しにくい又は認識不可能であれば、×とした。

またマーキングされたラベルの耐薬品性試験を行った。耐アルコール性は、９９．５％無水エタノール、７７％消毒用エタノールを滴下し１０秒間捺印面に置いた後、ティッシュペーパーで１０往復擦って評価した。また７７％消毒用エタノールに１０分間浸漬して評価した。耐人脂性は、人の脂を付けて擦ることにより評価した。

本発明のラベルは、いずれの試験においても、十分な耐久性を有することが確認された。

以上のように、本発明の薬剤用ラベルの表面コート層３は、レーザー増感剤を含有することから、容易にラベルにマーキングを施すことができる。レーザーによって表面コート層３が蒸発、飛散されることにより、暗色系の基材２と、明色系の表面コート層３とのコントラストを利用して、視認性の高い、印字品質の優れた印字体を得ることができる。さらに表面コート層３は、明色系であるため、レーザーによるマーキング以外に、印刷等によって印字することも可能である。

本発明の薬剤容器用ラベルの断面図。 レーザーによる印字を説明する図。 薬剤用ラベルの使用例を説明する図。 基材へのカーボンの含浸を説明する図。 表面コート層と裏面層とを説明する図。 粘着層と剥離紙の粘着を説明する図。 剥離紙の剥離とラベルの貼付を説明する図。 本発明の薬剤用ラベルの他の実施例の断面図。

符号の説明

１ ラベルシート
２ 基材
３ 表面コート層
７ 裏面層
８ 粘着層
９ 剥離紙
１１ 薬剤容器用ラベル
１３ 第１表面
１４ 第２表面
２１ 薬剤容器
５１ レーザー

Claims (12)

1. 顔料または染料を含有する紙により形成された基材と、
   その基材の第１表面に、レーザー用増感剤を含有し前記顔料より明度の大きい明色系顔料または前記染料より明度の大きい明色系染料を有し、レーザー光が照射されることにより破壊されてマーキングされる表面コート層を備えることを特徴とするレーザーマーキング用紙。
2. 前記基材は、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ラテックス系接着剤、石油系ワックスを一種類以上含有する請求項１に記載のレーザーマーキング用紙。
3. 前記基材に含有された前記顔料は、暗色系顔料である請求項１または２に記載のレーザーマーキング用紙。
4. 前記基材に含有された前記顔料は、カーボンブラックである請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーザーマーキング用紙。
5. 前記基材は、前記第１表面から１０μｍ以上内部への領域に前記顔料が含有されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレーザーマーキング用紙。
6. 前記基材は、５重量％以上９０重量％以下の前記顔料が含有されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーザーマーキング用紙。
7. 前記表面コート層は、有機顔料または無機顔料、及び水性樹脂を含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載のレーザーマーキング用紙。
8. 前記表面コート層の膜厚は、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１ないし７のいずれか１項に記載のレーザーマーキング用紙。
9. 前記レーザー用増感剤は、無機硼酸金属塩類または無機珪酸金属塩類の少なくとも一方を含む請求項１ないし８のいずれか１項に記載のレーザーマーキング用紙。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載のレーザーマーキング用紙の前記基材の前記第１表面と反対側の第２表面に粘着層を含むラベル。
11. 前記基材と前記粘着層との間に明色系顔料を有する裏面層が形成された請求項１０に記載のラベル。
12. 請求項１０または１１に記載のラベルの前記第２表面に形成された前記粘着層を被う剥離紙を含むラベルシート。
    

Images