JP4832919B2 - 包装フィルムの印字方法 - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂を主体とする包装フィルムにレーザー光を照射して所望の印字を行う印字方法に関する。

従来、弁当類やカップ麺、袋入り麺、冷凍食品等の包装食品には、タレ、加薬や麺つゆなどの添付品を小型の包装袋に充填して添付することがある。この種の包装袋に文字や絵柄等のマーキングを設ける場合、予めマーキングが設けられた包装フィルムを用いたり、サーマルプリンターやインクジェットプリンターを用いてマーキングしたりすることが一般的である。しかしながら、予めマーキングが設けられた包装フィルムを用いる場合、マーキングの内容が一部でも異なるとそれぞれ別の包装フィルムを用意する必要があり、コストや在庫の管理等の点で合理的でない。また、マーキングの内容を変更したい場合には迅速な対応が不可能であるという問題もあった。サーマルプリンターやインクジェットプリンターを用いてマーキングする場合、マーキングの内容を容易に変更することができるという利点はあるが、マーキングによって形成されるインク層が包装袋の表面に露出されるため、包装袋が食品に接する場合には衛生上の問題が懸念される。

また、特許文献１には、基材フィルム層である延伸フィルムと、Ｔダイ共押出成形による多層積層樹脂層とをアンカーコート剤層を介して積層する構成からなる液体小袋用積層シートにおいて、内容物に接する層以外の少なくとも一層が、レーザー光線照射により発色する発色剤を含む樹脂からなり、前記の液体小袋用積層シートの表面からレーザー光線を照射することにより可変情報を印字可能とした液体小袋用積層シートに対して、レーザー光線を照射して樹脂層中の発色剤を発色させることにより、液体小袋用積層シートの表面にインキを接触させることなく印字可能にした技術が記載されている。
特開２００５−１８６５０７号公報

しかしながら、従来のレーザー印字技術では、樹脂層に染料、顔料等の着色剤、粘土類等の発色剤を添加する必要があり、包装フィルムが発色剤により望まない色に着色される、あるいは透明構成（本明細書においては「透明構成」とは金属層を有しない積層構造を意味する。）の包装フィルムが半透明になるなどの問題を有し、内容品の視認性の観点からは好ましくないものであった。また、発色剤を含む樹脂層を積層する必要があり、製造工程が煩瑣になると共に、コスト的にも不利となるという問題点も有していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、内容品の視認性を低下させることなく、かつ、包装フィルムの製造工程にも負荷をかけることなく、合成樹脂を主体とする包装フィルムに明瞭なマーキングを形成することが可能な包装フィルムの印字方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の発明者は、鋭意検討を行った結果、特定波長のレーザー光を特定条件で照射することにより、汎用の包装フィルムに特別な処理を施すことなく、印字できるとの知見を得て、本発明はなされたのである。
すなわち、本発明は、合成樹脂層からなる基材と、シーラントと、中間層として金属層および／または金属酸化物層とを有する包装フィルムに波長が１．０６μｍであるレーザー光を照射して印字する包装フィルムの印字方法であって、前記レーザー光が前記中間層を気化させて前記基材を破断することなく変形させることにより印字部を形成することを特徴とする包装フィルムの印字方法を提供する。
本発明においては、イットリウムまたはイッテルビウムを用いた装置により前記レーザー光を照射することが好ましい。
ＪＩＳ Ｃ ６８０２におけるクラス４に分類される装置（以下、「クラス４の装置」という場合がある。）により前記レーザー光を照射することが好ましい。

前記中間層がアルミ箔またはアルミ蒸着層からなる金属層である場合、前記レーザー光の照射により、照射部位の前記金属層の少なくとも一部を除去して金属層に刻印または除去部を形成することが好ましい。その場合、前記レーザー光は、前記基材側から照射することが好ましい。
前記中間層が酸化チタンからなる金属酸化物層である場合、前記レーザー光の照射により、照射部位の前記金属酸化物層の少なくとも一部を除去して金属酸化物層に除去部を形成することが好ましい。その場合、前記レーザー光は、前記シーラント側から照射することが好ましい。
前記レーザー光の照射により、照射部位の少なくとも一部を黒色化させることが好ましい。

本発明によれば、強力なレーザー光の照射によって中間層を気化させ、基材を破断することなく変形させることにより印字部を形成するので、樹脂層に染料、顔料等の着色剤、粘土類等の発色剤を添加する必要がないので、包装フィルムの製造工程に負荷をかけることなく、汎用の包装フィルムに印字が可能であり、コスト的に有利である。また、発色剤が望まない色に着色される、透明構成の包装フィルムが半透明になるという従来技術における問題点を回避することができ、内容品の視認性を低下させることがない。

以下、本発明を詳述する。
本発明で用いられる包装フィルムは、合成樹脂層からなる基材と、シーラントと、中間層として金属層および／または金属酸化物層とを有する。

基材を構成する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、ナイロン（Ｎｙ）等のポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂からなり、なかでも一軸方向又は二軸方向に延伸された延伸フィルムが好ましい。これらのフィルム層は二層以上設けられていても良いが、本発明の趣旨からは一層であることが好ましい。通常の包装フィルムの場合、基材フィルムとして厚さが１０μｍ〜５０μｍ程度のものが多用される。

シーラントは、包装フィルムの一方の最表面となってヒートシールに用いられる層であり、包装袋とした場合に、内容品に接する最内層に配置されるものである。このシーラントを構成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）や無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）などのポリオレフィン系の熱可塑性樹脂が一般的である。

本発明で用いられる包装フィルムは、シーラントと基材との間に位置する中間層として、金属層および／または金属酸化物層を有する。

中間層を金属層から構成する場合、該金属層を構成する金属としては、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）等が挙げられる。金属層の形態は特に限定されないが、金属箔または金属蒸着膜を例示することができる。金属層を設けることにより、包装フィルムに酸素や水蒸気のガスを遮断するガスバリア性や遮光性を付与することができる。特にアルミ箔またはアルミ蒸着膜が好適である。その理由は、アルミ箔やアルミ蒸着膜は、通常の包装フィルムに多用されるからである。

前記中間層となる金属層が金属蒸着膜である場合、例えば、基材となるフィルムのシーラント側の面上やシーラントの非シール面上に金属を蒸着するか、あるいは、ＰＥＴ等からなる他のフィルム（図示せず）上に金属を蒸着した他のフィルムを積層することにより形成できる。前記他の金属蒸着フィルムを積層する場合は、金属蒸着膜が金属層となり、前記他のフィルムが後述する補強層としても機能する。
また、前記中間層を積層する方法としては、包装フィルムの製造に多用されるドライラミネート法や押出ラミネート法などが挙げられる。

中間層を金属酸化物層から構成する場合、該金属酸化物層としては酸化チタンが好ましい。その理由は、酸化チタンは、白ベタ印刷として通常の包装フィルムに多用されるからである。このほか、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化珪素などを用いることもできる。

シーラントと中間層との間には、包装フィルムの機能を補強するため任意に別途、補強層を設けることができる。補強層としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、ナイロン（Ｎｙ）等のポリアミド樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）などの強度を補う層、あるいは、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）等の合成樹脂からなるガスバリア性等の機能を補強する層である。強度を補強する場合は一軸方向又は二軸方向に延伸された延伸フィルムが好ましい。これらのフィルム層は二層以上設けられていても良い。あるいは、共押出や押出ラミネートされたＰＰやＰＥ等のポリオレフィン系樹脂層などであってもよい。

包装フィルムを構成する各層を積層する方法としては、包装フィルムの製造に多用されるドライラミネート法、押出ラミネート法、共押出法等が挙げられる。層間の密着性向上のため、接着剤及び／又はアンカー剤からなる層を設けても良い。前記接着剤としては、ポリウレタン系、ポリエーテル系等、一般的にドライラミネート法に使用される接着剤を使用でき、包装フィルムの用途に合わせて選択可能である。また、前記アンカー剤としては、ポリウレタン系、ポリエーテル系、アルキルチタネート（有機チタン化合物）系等、一般的に押出ラミネート法に使用されるアンカー剤が使用でき、包装フィルムの用途に合わせて選択可能である。

本発明では、波長が１．０６μｍであるレーザー光を照射して印字する。かかるレーザー装置としては、ネオジム添加イットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザーやネオジム添加バナジン酸イットリウム（Ｎｄ：ＹＶＯ_４）レーザー等のイットリウム（Ｙ）を用いた装置、ネオジム添加バナジン酸ガドリニウム（Ｎｄ：ＧｄＶＯ_４）等のネオジム（Ｎｄ）を用いた装置、イッテルビウム添加光ファイバ（ＦＡＹｂ）レーザーなどのイッテルビウム（Ｙｂ）を用いた装置が挙げられる。これらのレーザーを用いることにより、レーザー光が中間層を気化させて基材を破断することなく変形させ、印字部を形成することができる。

この目的を達成するため、クラス４の装置を用いることが好ましい。クラス４に分類される装置は、高出力のレーザー光を出力でき、従来、金属加工に用いられている。本発明においては、この種の強力なレーザー光を合成樹脂を主体とする包装フィルムに照射することで印字を行うようにしたので、印字部は中間層を気化させて、刻印（中間層の厚みが一部除去されて凹部になっているもの）や除去部（中間層の厚み全部が除去されて抜けになっているもの）を形成することができる。よって包装フィルムの樹脂中に染料、顔料等の着色剤、粘土類等の発色剤を含有させなくても、所望の印字が可能となる。得られた印字は各種の表示、識別マーク、絵柄、模様などとすることができる。

透明構成の包装フィルム、あるいは金属層より表面側の層を透明にして金属光沢を示す包装フィルムには適用したとき、これらの樹脂層は波長１．０６μｍ程度のレーザー光を透過させるので、穿孔や損傷が発生することはなく、包装フィルムの強度や気密性を損ねることがない。
そして、印字のためのレーザー照射条件としては、スキャンスピードは３，０００ｍｍ／ｓ以下（点状の印字部を形成するときはスキャンスピードが０でもよい。）、印字パルス周期は１０〜５０μｓが好ましい。

前記中間層がアルミ箔又はアルミ蒸着層からなる金属層である包装フィルムに適用する場合、前記レーザー光の照射により、照射部位の金属層の少なくとも一部を除去して金属層に刻印または除去部を形成する。この場合、基材側に印字するためには、レーザー光は基材側から照射することが好ましい。

前記中間層が酸化チタンからなる金属酸化物層である包装フィルムに適用する場合、前記レーザー光の照射により、照射部位の金属酸化物層の少なくとも一部を除去して金属酸化物層に除去部を形成する。この場合、レーザー光はシーラント側から照射することが好ましい。

レーザー光の照射に伴う照射部位の周囲の有機物（樹脂等）の炭化等の化学的変化により、照射部位の少なくとも一部を黒色化させると、一層明瞭な印字が可能になり、好ましい。この種の黒色化は、中間層へのレーザー照射に由来する熱により進行させることができる。

以下、図１〜図４の顕微鏡写真を参照して、本発明を詳しく説明する。
（実施例１）
図１の顕微鏡写真は、ＰＶＤＣコート１５μｍ二軸延伸Ｎｙフィルムを基材とし、基材のＰＶＤＣ面に酸化チタン系の白ベタ印刷層を設け、５０μｍのＬ−ＬＤＰＥを押出ラミネートした包装フィルム（層構成：二軸延伸Ｎｙ／ＰＶＤＣ／酸化チタン系白ベタ印刷層／Ｌ−ＬＤＰＥ）にシーラント（Ｌ−ＬＤＰＥ）側からクラス４の装置によりＦＡＹｂレーザーを平均出力１２Ｗ、スキャンスピード８００ｍｍ／ｓ、パルス周期５０μｓの条件で照射したものである。レーザー照射により照射部位に発生する中間層由来の気体の圧力により基材とシーラント層間に浮きが発生し、浮きの周縁部の基材とＰＶＤＣ層が盛り上がってマーキングされている。なお、基材は破断することなく引き延ばされている。そして、主にインキ由来と推定される有機成分の炭化による黒色化がおきている。

（実施例２）
図２の顕微鏡写真は、二軸延伸１５μｍメタキシリレンジアミンＮｙフィルムを基材とし、酸化チタン系の白ベタ印刷層を設け、５０μｍのＬ−ＬＤＰＥを押出ラミネートした包装フィルム（層構成：二軸延伸メタキシリレンジアミンＮｙ／酸化チタン系白ベタ印刷層／Ｌ−ＬＤＰＥ）にシーラント（Ｌ−ＬＤＰＥ）側からクラス４の装置によりＦＡＹｂレーザーを平均出力１２Ｗ、スキャンスピード８００ｍｍ／ｓ、パルス周期５０μｓの条件で照射したものである。レーザー照射により照射部位に発生する中間層由来の気体の圧力により基材とシーラント層間に浮きが発生し、浮きの周縁部の基材が盛り上がってマーキングされている。なお、基材は破断することなく引き延ばされている。そして、黒色化はおきていないがマーキングは十分に認識できる。

（実施例３）
図３の顕微鏡写真は、アルミ蒸着１５μｍ二軸延伸Ｎｙフィルムを基材とし、基材のアルミ蒸着面に５０μｍのＬ−ＬＤＰＥを押出ラミネートした包装フィルム（層構成：二軸延伸Ｎｙ／アルミ蒸着層／Ｌ−ＬＤＰＥ）に基材側からクラス４の装置によりＦＡＹｂレーザーを平均出力１２Ｗ、スキャンスピード８００ｍｍ／ｓ、パルス周期５０μｓの条件で照射したものである。レーザー照射により照射部位に発生する中間層由来の気体の圧力により基材とシーラント層間の浮きとアルミ蒸着層の抜けが発生し、浮きの周縁部の基材とアルミ蒸着層が盛り上がってマーキングされている。なお、基材は破断することなく引き延ばされている。そして、黒色化はおきていないがマーキングは十分に認識できる。

（実施例４）
図４の顕微鏡写真は、１２μｍ二軸延伸ＰＥＴフィルムを基材とし、７μｍのアルミ箔および補強層である１２μｍ二軸延伸ＰＥＴフィルムを順次積層し、４０μｍのＬ−ＬＤＰＥを押出ラミネートした包装フィルム（層構成：二軸延伸ＰＥＴ／アルミ箔／二軸延伸ＰＥＴ／Ｌ−ＬＤＰＥ）に基材側からクラス４の装置によりＦＡＹｂレーザーを平均出力１２Ｗ、スキャンスピード８００ｍｍ／ｓ、パルス周期５０μｓの条件で照射したものである。レーザー照射により照射部位に発生する中間層由来の気体気化時の圧力により基材とシーラント層間に浮きが発生し、浮きの周縁部の基材とアルミ箔がめくれて盛り上がってマーキングされている。なお、アルミ箔は破断しているが、基材は破断することなく引き延ばされている。そして、黒色化はおきていないがマーキングは十分に認識できる。

なお、基材が破断されることなくマーキングされる理由は定かではないが、次のように考えられる。レーザー照射により照射部位に発生する中間層由来の気体（レーザーで励起されて電離したプラズマ状態の気体と推定される。）がその圧力で中間層により温められた基材に浮き（部分的な剥離）を発生させる。この浮きは、基材、中間層、補強層、シーラントの各層間の接着強度により、基材以外の他の層も一部変形させる。この時の挙動は、中間層の種類により、以下のように推定される。

１．アルミ蒸着品；レーザー光をアルミ蒸着層が吸収、照射部の金属層が蒸発気化し、蒸着抜けが発生、及び気化時の圧力により層間が浮き、盛り上がることで照射部にマーキングされる。
２．アルミ箔；レーザー光をアルミ層が吸収、照射部のアルミが蒸発気化、刻印が発生、及び気化時の圧力により層間が浮き、盛り上がることで照射部にマーキングされる。
３．透明構成印刷部分；レーザー光をインキの金属酸化物成分（白インキの酸化チタン等）が吸収、照射部の金属酸化物成分が気化飛散し、気化時の圧力により（１）層間が浮き、盛り上がる。（２）主にインキ由来と推定される有機成分の炭化による黒色化がおきる。

このように、基材を破断することなく印字することが可能であるので、本発明の印字方法によれば、例えば飲食品や医薬品等の包装袋に適用した場合にも、印字部が包装袋の内容物に接することがなく、衛生上の問題が生じない。

本発明は、透明構成の包装フィルム、あるいは金属層より表面側の層を透明にして金属光沢を示す包装フィルムへの印字に利用することができる。

実施例１による印字部の表面の一部を拡大して表した顕微鏡写真である。 実施例２による印字部の表面の一部を拡大して表した顕微鏡写真である。 実施例３による印字部の表面の一部を拡大して表した顕微鏡写真である。 実施例４による印字部の表面の一部を拡大して表した顕微鏡写真である。

Claims (8)

1. 合成樹脂層からなる基材と、シーラントと、中間層として金属層および／または金属酸化物層とを有する包装フィルムに波長が１．０６μｍであるレーザー光を照射して印字する包装フィルムの印字方法であって、
   前記レーザー光が前記中間層を気化させて前記基材を破断することなく変形させることにより印字部を形成することを特徴とする包装フィルムの印字方法。
2. イットリウムまたはイッテルビウムを用いた装置により前記レーザー光を照射することを特徴とする請求項１に記載の包装フィルムの印字方法。
3. ＪＩＳ Ｃ ６８０２におけるクラス４に分類される装置により前記レーザー光を照射することを特徴とする請求項１または２に記載の包装フィルムの印字方法。
4. 前記中間層がアルミ箔またはアルミ蒸着層からなる金属層であり、前記レーザー光の照射により、照射部位の前記金属層の少なくとも一部を除去して金属層に刻印または除去部を形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の包装フィルムの印字方法。
5. 前記レーザー光を前記基材側から照射することを特徴とする請求項４に記載の包装フィルムの印字方法。
6. 前記中間層が酸化チタンからなる金属酸化物層であり、前記レーザー光の照射により、照射部位の前記金属酸化物層の少なくとも一部を除去して金属酸化物層に除去部を形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の包装フィルムの印字方法。
7. 前記レーザー光を前記シーラント側から照射することを特徴とする請求項６に記載の包装フィルムの印字方法。
8. 前記レーザー光の照射により、照射部位の少なくとも一部を黒色化させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の包装フィルムの印字方法。

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