JP6094619B2 - Surface treatment method for biaxially stretched polyester film - Google Patents
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Description
本発明は、2軸配向ポリエステル等のフィルムに表面処理を行い、ヒートシール性を付与する方法と、ヒートシール性を付与したフィルムと、これを用いた包装袋と、包装袋の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of performing surface treatment on a film such as biaxially oriented polyester to impart heat sealability, a film imparted with heat sealability, a packaging bag using the film, and a method for producing the packaging bag.
2軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム等の2軸配向ポリエステルフィルムは、強度、耐熱性、寸法安定性、耐薬品性、保香性等に優れることから、各種の包装用素材として有用である。そこで、このようなフィルムどうしをヒートシールして形成したフレキシブルパウチ等の包装袋が期待されている。 Biaxially oriented polyester films such as a biaxially oriented polyethylene terephthalate film are useful as various packaging materials because they are excellent in strength, heat resistance, dimensional stability, chemical resistance, fragrance retention and the like. Thus, packaging bags such as flexible pouches formed by heat-sealing such films are expected.
しかしながら、配向性を有するフィルムは、ヒートシール性に乏しい。そこで例えば、特許文献1は、電磁波を2軸配向ポリエステルフィルムの表面に短パルス照射し、表面を改質することによりヒートシール性を付与する方法を開示している。
However, a film having orientation is poor in heat sealability. Thus, for example,
特許文献1が開示するような短パルス照射方法では、2軸配向ポリエステルフィルムの内部の配向性を損なわないようにするため、キセノンガスランプ等を用いて高出力の短パルスを発生させる必要がある。このような高出力な装置は、エネルギー効率が低く、また、安全性の確保が困難であるため、このような装置を用いた方法は実用化に向けての取り組みがなされていなかった。
In the short pulse irradiation method disclosed in
それ故に、本発明は、高効率で安全性の高い、2軸配向ポリエステルフィルムのヒートシール性付与のための表面処理方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a surface treatment method for imparting heat sealability to a biaxially oriented polyester film having high efficiency and high safety.
本発明の一局面は、厚さが50μmの2軸延伸ポリエステル単層、または厚さが12μmの2軸延伸ポリエステル層を表面に含む積層体からなるフィルムの一部の領域において、2軸延伸ポリエステルの層に、照射するエネルギーが2J/cm2以上15J/cm2以下となるように赤外線レーザー光を照射することにより、2軸延伸ポリエステルの層の一部の領域にヒートシール性を付与する、表面処理方法である。 One aspect of the invention, in some regions of the film biaxially oriented polyester monolayer thickness 50 mu m, or thickness is a laminate comprising a surface biaxially oriented polyester layer of 12 [mu m, 2 By irradiating an infrared laser beam to the axially stretched polyester layer so that the energy to be irradiated is 2 J / cm 2 or more and 15 J / cm 2 or less, heat sealability is achieved in a part of the biaxially stretched polyester layer. This is a surface treatment method to be applied.
本発明によれば、高効率で安全性の高い、2軸配向ポリエステルフィルムのヒートシール性付与のための表面処理方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a surface treatment method for imparting heat sealability to a biaxially oriented polyester film having high efficiency and high safety.
以下に本発明の実施形態に係る、2軸配向ポリエステルフィルムにヒートシール性を付与する方法を説明する。本方法は、2軸配向ポリエステルの単層からなるフィルム、および、2軸配向ポリエステルの層を表面に含む積層体からなるフィルムのいずれにも適用できる。2軸配向ポリエステルは、例えば2軸配向ポリエチレンテレフタレートであるが、これに限られない。また、2軸配向ポリエステルの層の代わりに他の熱可塑性樹脂を有するフィルムにも適用しうる。 Hereinafter, a method for imparting heat sealability to a biaxially oriented polyester film according to an embodiment of the present invention will be described. This method can be applied to both a film composed of a single layer of biaxially oriented polyester and a film composed of a laminate comprising a biaxially oriented polyester layer on the surface. The biaxially oriented polyester is, for example, biaxially oriented polyethylene terephthalate, but is not limited thereto. Further, it can be applied to a film having another thermoplastic resin instead of the biaxially oriented polyester layer.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る方法を説明する図である。図1には、一例として2軸配向ポリエチレンテレフタレートの層(以下、PET層という)を両表面(表面及び裏面)にそれぞれ含む積層体からなるフィルム1の平面図及びそのA−A’線に沿った断面図を示す。フィルム1は、2枚のPET層31、32の間に積層されたレーザー光を反射するアルミニウム層4を含んでいる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining a method according to the first embodiment. FIG. 1 shows, as an example, a plan view of a
フィルム1の表面の一部の領域2にヒートシール性を付与する場合、領域2内にレーザー光を走査しながら照射する。図1に示す例では、レーザー光の照射スポットSが、所定の間隔の複数の平行な直線状の軌跡を描くように照射される。レーザー光は、エネルギーが効率的にPET層に吸収されやすい赤外線波長を有する炭酸ガスレーザー光を用いることが好ましい。赤外線波長を有するレーザー光であれば、他のレーザー光を用いることもできる。
When heat sealability is imparted to a part of the
レーザー光が照射されたPET層31は、レーザー光のエネルギーによって一時的に融解することによって変質する。レーザー光の照射によって領域2には、例えば照射の軌跡に応じて、平坦さが失われ、凹部または凸部を有する微細構造が形成される。図1に示す例では、断面図に示すように、微細構造として、複数の連続した線状の凸条が所定の間隔で平行に形成される。微細構造は、レーザー光の出力や照射スポット内のエネルギー密度、走査軌跡の形状、走査速度等に応じて多様な形態をとりうる。また、このような微細構造が生じない場合もありうる。また、微細構造の形成とともにあるいは微細構造の形成の代わりに、照射された箇所が例えば白化し、光の反射率が、他の領域より大きくなる場合もありうる。
The
このように、レーザー光が照射された箇所には、変質によってヒートシール性が発現する。変質の内容として、例えば、PET層31の分子の配向性の少なくとも部分的な低下または消失が考えられる。また、これ以外の要因が関係している可能性も考えられる。そして、領域2全体を走査照射することにより、領域2へのヒートシール性の付与が完了する。図2に、ヒートシール性の付与が完了したフィルム1の平面図及び断面図を示す。
As described above, heat sealability is exhibited by the alteration in the portion irradiated with the laser beam. As the content of the alteration, for example, at least partial reduction or disappearance of the molecular orientation of the
アルミニウム層4は、例えば、9μm程度のアルミニウム箔を用いて形成される層であり、レーザー光の照射にともないPET層31、32が融解、収縮してフィルム状態を維持できなくなることを防止する機能を有する。
The
一般に、2軸配向ポリエチレンテレフタレートは、例えば、20μm以下程度の比較的薄い単体のフィルムである場合、レーザー光の照射にともなう温度上昇により照射箇所が融解、収縮等してフィルム状態を維持することが困難となりやすい。しかし、アルミニウム層4を積層することにより、レーザー光が照射されたPET層31の収縮を抑制することができる。また、アルミニウム層4は、レーザー光を反射するため、黒色等のレーザー光を吸収する材質に比べ、温度上昇しにくい。そのためアルミニウム層4を設けても、PET層31、32が必要以上に加熱されるのを防ぐことができる。また、アルミニウム層4がレーザー光を遮断するため、レーザー光が照射された側の反対側のPET層32は変質されず、フィルム1の片面のみにヒートシール性を付与することができる。
In general, when biaxially oriented polyethylene terephthalate is a relatively thin single film having a thickness of about 20 μm or less, for example, the irradiated portion may be melted and contracted by the temperature rise accompanying laser light irradiation to maintain the film state. It tends to be difficult. However, by laminating the
フィルム1には、アルミニウム層4の両面に直接PET層31、32を形成したが、アルミニウム層4とPET層31または32との間に、あるいはアルミニウム層4に代えて、例えば、ポリエチレン等の、レーザー光が透過しやすく、加熱されにくい樹脂層を1つ以上含んでもよい。また、レーザー光を反射する層の材質には、アルミニウムを用いたが、レーザー光を反射できれば他の材質を適宜用いることも可能である。また、レーザー光が照射された側の反対側の層は、PET層に限定されず、PET層32の代わりに他の層を1つ以上含んでもよい。
In the
レーザー光の種類、照射エネルギー、照射スポット径、走査軌跡、走査速度等は、PET層31及びアルミニウム層4の材質等に応じて、好適にヒートシール性が発現するよう、適宜設定すればよい。ヒートシール性が発現する好適な条件の一例として、レーザー光の照射エネルギー(密度)が2J/cm2以上15J/cm2以下であることが挙げられる。
The type of laser light, irradiation energy, irradiation spot diameter, scanning trajectory, scanning speed, and the like may be appropriately set according to the material of the
このように、第1の実施形態に係る方法によれば、2枚のPET層31、32の間に積層されたレーザー光を反射するアルミニウム層4を含む積層体からなるフィルム1の所定の領域において、レーザー光を走査しながら照射することで、レーザー光の照射による融解、収縮等を防ぎながら一方のPET層31の所定領域にヒートシール性を付与することができる。
As described above, according to the method according to the first embodiment, the predetermined region of the
また、第1の実施形態に係る方法によれば、一定出力のレーザー光を連続的に描画照射するため、高出力の電磁波を短パルスで照射する場合に比べて、エネルギー効率が高く、また、安全性を確保しやすくことができ、例えば2軸配向ポリエステルフィルムどうしをヒートシールして形成した包装袋の実用化を推進することができる。 In addition, according to the method according to the first embodiment, since the laser beam having a constant output is continuously drawn and irradiated, the energy efficiency is higher than that in the case of irradiating a high-power electromagnetic wave with a short pulse, Safety can be easily ensured, and for example, practical use of a packaging bag formed by heat-sealing biaxially oriented polyester films can be promoted.
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態に係る方法を説明する図である。本実施形態に係るフィルム5は、PET層33単体からなる。図3には、フィルム5の平面図及びそのB−B’線に沿った断面図を示す。以下の説明では、第1の実施形態と重複する説明は、適宜省略をする。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram for explaining a method according to the second embodiment. The
第2の実施形態においても第1の実施形態と同様に、フィルム5の表面の一部の領域2にヒートシール性を付与する場合、領域2内にレーザー光を走査しながら照射する。レーザー光が照射されたPET層33は、少なくともレーザー光の入射側の表面がレーザー光のエネルギーによって一時的に融解することによって変質して、微細構造が形成されるとともにヒートシール性が発現する。
Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, when heat sealability is imparted to a part of the
このように、第2の実施形態に係る方法によれば、フィルム5の領域2において、一表面側からレーザー光を走査しながら照射することで、少なくとも一表面側にヒートシール性を付与することができる。なお、フィルム5の他の表面側に1つ以上の他の層を設けてもよい。
Thus, according to the method according to the second embodiment, in the
(変形例)
図4、5は、微細構造の変形例を示す平面図である。第1および第2の実施形態で説明した微細構造は、図1〜3に示したような、複数の凸条が所定の間隔で平行に形成された連続線状以外の構造とすることもできる。微細構造として、連続線状、断続線状及び点状の少なくとも1つの凸形状または凹形状が複数形成された構造が挙げられる。例えば、断続線状の凸形状(図4の(a)、(b))、点状の凸形状(図4の(c))、または断続線状および点状の凸形状(図5の(d))が形成されていてもよい。このような微細構造のパターンは、レーザー光を走査しながら照射する際の出力、走査軌跡等に応じて多様に形成されうる。あるいは、微細構造は、図5の(e)に示す、四角形のような面的な形状単位が配列された構造であってもよい。このような構造は、レーザー光のスポット径、スポット形状を適宜設定して、面的にレーザー光を照射することによって形成されうる。また、形状単位は四角形に限らず例えば三角形状、円形状、帯形状等、任意の形状とすることができる。
(Modification)
4 and 5 are plan views showing modifications of the fine structure. The fine structure described in the first and second embodiments can be a structure other than a continuous line in which a plurality of ridges are formed in parallel at a predetermined interval as shown in FIGS. . Examples of the fine structure include a structure in which a plurality of at least one convex shape or concave shape having a continuous line shape, an intermittent line shape, and a dot shape are formed. For example, an intermittent line-shaped convex shape ((a), (b) in FIG. 4), a dotted convex shape ((c) in FIG. 4), or an intermittent linear shape and a dotted convex shape (( d)) may be formed. Such fine structure patterns can be variously formed according to the output, the scanning trajectory, and the like when the laser beam is irradiated while scanning. Alternatively, the fine structure may be a structure in which planar shape units such as squares are arranged as shown in FIG. Such a structure can be formed by appropriately setting the spot diameter and spot shape of the laser beam and irradiating the laser beam on the surface. The shape unit is not limited to a quadrangle, and may be an arbitrary shape such as a triangular shape, a circular shape, or a band shape.
また、レーザー光の照射は、連続照射ではなくパルス照射を重ねることで行ってもよい。この場合、各パルスの照射エネルギーは、例えば0.1J以上1J以下であることが好ましい。あるいは、パルス速度(頻度)は、例えば1000パルス/秒以上500000パルス/秒以下であることが好ましい。このような範囲内であれば、一般的な炭酸ガスレーザー装置を用いて安定的かつ充分にエネルギー照射を行うことができる。 Laser light irradiation may be performed by overlapping pulse irradiation instead of continuous irradiation. In this case, the irradiation energy of each pulse is preferably 0.1 J or more and 1 J or less, for example. Alternatively, the pulse speed (frequency) is preferably 1000 pulses / second or more and 500000 pulses / second or less, for example. Within such a range, energy irradiation can be performed stably and sufficiently using a general carbon dioxide laser device.
(包装袋)
第1〜第3の実施形態に係る方法によってヒートシール性を付与された積層体からなるフィルムを用いて例えば包装袋を製造することができる。包装袋の製造方法は、1枚以上のフィルムにヒートシール性を付与する工程と、1枚以上のフィルムのヒートシール性を付与された領域どうしをヒートシールする工程とを含む。図6に、フィルム及び包装袋の一例を示す。フィルム11、12、13は、周縁部のハッチングで示した箇所が本方法によってヒートシール性を付与されている。フィルム11、12の間に、2つ折りにしたフィルム13を挟み、ヒートシール処理を行うことで、包装袋20を製造することができる。包装袋は、包装袋20に限らず、1枚以上のフィルムを用いて多様に構成することができる。このような包装袋は、最内層に耐熱性、耐薬品性、保香性等に優れたポリエステルフィルムを用いているため、内容物を好適に収納することができる。
(Packaging bag)
For example, a packaging bag can be manufactured using the film which consists of a laminated body to which the heat-sealing property was provided by the method which concerns on 1st-3rd embodiment. The manufacturing method of a packaging bag includes the process of providing heat-sealability to one or more films, and the process of heat-sealing the area | regions provided with the heat-sealability of one or more films. FIG. 6 shows an example of a film and a packaging bag. In the
(実施例1)
本実施例に係るフィルムは、表面から、2軸配向ポリエチレンテレフタレート(厚さ12μm)/アルミニウム(厚さ9μm)/2軸配向ポリエチレンテレフタレート(厚さ12μm)の層構成の積層体からなるフィルムである。キーエンス社製の炭酸ガスレーザー装置ML−Z9510を用いて、このフィルムの一表面側から赤外線レーザー光の照射を行った。照射エネルギーは2J/cm2とした。レーザー光の照射を行った入射面側の領域どうしを2秒間、温度140℃、圧力0.2MPaの熱及び圧力を加えてヒートシールを行った。ヒートシール領域を15mm幅に切り出したサンプルのシール強度を測定した結果、10N/15mmであった。
Example 1
The film according to the present example is a film composed of a laminate having a layer structure of biaxially oriented polyethylene terephthalate (
(実施例2)
本実施例は、照射エネルギーを10J/cm2とした点のみ実施例1と異なる。シール強度は、15N/15mmであった。
(Example 2)
This example differs from Example 1 only in that the irradiation energy is 10 J / cm 2 . The seal strength was 15 N / 15 mm.
(実施例3)
本実施例は、照射エネルギーを15J/cm2とした点のみ実施例1と異なる。シール強度は、15N/15mmであった。
(Example 3)
This example differs from Example 1 only in that the irradiation energy is 15 J / cm 2 . The seal strength was 15 N / 15 mm.
(実施例4)
本実施例に係るフィルムは、表面から、2軸配向ポリエチレンテレフタレート(厚さ12μm)/アルミニウム(厚さ9μm)/ポリエチレン(厚さ20μm)/2軸配向ポリエチレンテレフタレート(厚さ12μm)の層構成の積層体からなるフィルムである。本フィルムに対して、実施例1と同じ装置を用いて、裏面側から赤外線レーザー光の照射を行った。照射エネルギーは2J/cm2とした。また、レーザー光照射を行った裏面の領域どうしを、実施例1と同じ条件でヒートシールした。ヒートシール領域のシール強度を実施例1と同様にして測定した結果、10N/15mmであった。
Example 4
The film according to this example has a layer structure of biaxially oriented polyethylene terephthalate (
(実施例5)
本実施例は、照射エネルギーを10J/cm2とした点のみ実施例4と異なる。シール強度は、15N/15mmであった。
(Example 5)
This example differs from Example 4 only in that the irradiation energy is 10 J / cm 2 . The seal strength was 15 N / 15 mm.
(実施例6)
本実施例は、照射エネルギーを15J/cm2とした点のみ実施例4と異なる。シール強度は、15N/15mmであった。
(Example 6)
This example differs from Example 4 only in that the irradiation energy is 15 J / cm 2 . The seal strength was 15 N / 15 mm.
(実施例7)
本実施例に係るフィルムは、2軸配向ポリエチレンテレフタレート(厚さ50μm)の単層フィルムである。本フィルムに対して、実施例1と同じ装置を用いて、一表面側から赤外線レーザー光の照射を行った。照射エネルギーは2J/cm2とした。また、レーザー光照射を行った入射面側の領域どうしを、実施例1と同じ条件でヒートシールした。ヒートシール領域のシール強度を実施例1と同様にして測定した結果、11N/15mmであった。
(Example 7)
The film according to this example is a monolayer film of biaxially oriented polyethylene terephthalate (thickness 50 μm). The film was irradiated with infrared laser light from the one surface side using the same apparatus as in Example 1. The irradiation energy was 2 J / cm 2 . In addition, the regions on the incident surface side where the laser light irradiation was performed were heat-sealed under the same conditions as in Example 1. As a result of measuring the seal strength in the heat seal region in the same manner as in Example 1, it was 11 N / 15 mm.
(実施例8)
本実施例は、照射エネルギーを10J/cm2とした点のみ実施例7と異なる。シール強度は、15N/15mmであった。
(Example 8)
This example differs from Example 7 only in that the irradiation energy is 10 J / cm 2 . The seal strength was 15 N / 15 mm.
(実施例9)
本実施例は、照射エネルギーを15J/cm2とした点のみ実施例8と異なる。シール強度は、15N/15mmであった。
Example 9
This example differs from Example 8 only in that the irradiation energy is 15 J / cm 2 . The seal strength was 15 N / 15 mm.
(比較例1)
本比較例は、照射エネルギーを1J/cm2とした点のみ実施例1と異なる。シール強度は、1N/15mmであった。
(Comparative Example 1)
This comparative example differs from Example 1 only in that the irradiation energy is 1 J / cm 2 . The seal strength was 1 N / 15 mm.
(比較例2)
本比較例は、照射エネルギーを16J/cm2とした点のみ実施例1と異なる。レーザー光の照射を行った側のPET層が、熱により蒸発して消失し、ヒートシールすることができなかった。
(Comparative Example 2)
This comparative example differs from Example 1 only in that the irradiation energy is 16 J / cm 2 . The PET layer on the side irradiated with laser light was evaporated by heat and disappeared, and heat sealing could not be performed.
(比較例3)
本実施例は、照射エネルギーを1J/cm2とした点のみ実施例4と異なる。シール強度は、1N/15mmであった。
(Comparative Example 3)
This example differs from Example 4 only in that the irradiation energy is 1 J / cm 2 . The seal strength was 1 N / 15 mm.
(比較例4)
本比較例は、照射エネルギーを16J/cm2とした点のみ実施例4と異なる。レーザー光の照射を行った側のPET層が、熱により蒸発して消失し、ヒートシールすることができなかった。
(Comparative Example 4)
This comparative example differs from Example 4 only in that the irradiation energy is 16 J / cm 2 . The PET layer on the side irradiated with laser light was evaporated by heat and disappeared, and heat sealing could not be performed.
(比較例5)
本比較例は、照射エネルギーを1J/cm2とした点のみ実施例7と異なる。シール強度は、1N/15mmであった。
(Comparative Example 5)
This comparative example differs from Example 7 only in that the irradiation energy is 1 J / cm 2 . The seal strength was 1 N / 15 mm.
(比較例6)
本比較例は、照射エネルギーを16J/cm2とした点のみ実施例7と異なる。PET層が、熱により蒸発して消失し、ヒートシールすることができなかった。
(Comparative Example 6)
This comparative example differs from Example 7 only in that the irradiation energy is 16 J / cm 2 . The PET layer was evaporated by heat and disappeared, and could not be heat sealed.
以上の結果を、以下の表1にまとめて示す。表1に示す通り、各実施例においては10N/15mm以上の充分なシール強度が得られた(判定○)。これに対し、各比較例においては、PET層が消失して、ヒートシールすることができないか、ヒートシールすることができても1N/15mmのシール強度しか得られなかった(判定×)。これにより、本発明の効果を確認することができた。 The above results are summarized in Table 1 below. As shown in Table 1, a sufficient seal strength of 10 N / 15 mm or more was obtained in each example (determination ◯). On the other hand, in each comparative example, the PET layer disappeared and heat sealing could not be performed, or even if it could be heat sealed, only a seal strength of 1 N / 15 mm was obtained (determination ×). Thereby, the effect of the present invention could be confirmed.
本発明は、包装袋等に用いられるフィルムのヒートシール性向上に有用である。 The present invention is useful for improving the heat sealability of films used for packaging bags and the like.
1、5、11、12、13 フィルム
2 ヒートシール性を付与する領域
31、32、33 2軸ポリエチレンテレフタレート層(PET層)
4 アルミニウム層
20 包装袋
1, 5, 11, 12, 13
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