JP6482356B2 - レーザーラベルおよびそれを用いたレーザーマーキング方法 - Google Patents
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Description
レーザーマーキングは、たとえば発色剤を含むラベルにレーザー光を照射し発色させてマーキングする方法が知られている。
つまり、特許文献1および特許文献2に記載されているレーザーラベルでは、レーザー光の照射時に、照射の衝撃による保護層と発色層との層間剥離の抑制が不十分であり、発色層から発生するガスの発生とそれに伴う膨れの抑制にも改善の余地があった。
このようなレーザーラベルの剥離や膨れは、外観不良となるうえ、レーザーマーキング時の環境の洗浄度を下げる原因となる。
[1]表面層と、中間層と、発色層とがこの順に積層し、
前記中間層が(メタ)アクリル系共重合体を含み、前記(メタ)アクリル系共重合体100質量%に対し、共重合体成分として6質量%以上14質量%以下のカルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体を用いた
レーザーラベルである。
本発明のレーザーラベルの第一の態様は、図1に示すように、表面層11と、中間層12と、発色層13とがこの順に積層した構成である。また、中間層12は、(メタ)アクリル系共重合体を含み、その組成は、(メタ)アクリル系共重合体100質量%に対し、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体の共重合体成分が6質量%以上14質量%以下である。
レーザーラベル1は、表面層11側からレーザー光を照射すると、レーザー光が表面層11と中間層12とを透過し、次いで発色層13に含まれる発色剤にレーザー光が作用し発色して、所望の情報がマーキングされる。
レーザーラベル1は、表面層11と発色層13との間に特定の組成である中間層12を有するため、レーザー光の照射直後および経時後に表面層11と発色層13との間に膨れや剥離が発生せず、外観が良好となる。
表面層11は、樹脂組成物を含む。前記樹脂組成物は、レーザー光を十分透過できるものであれば特に制約はない。表面層11に用いられる樹脂組成物が含む樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。さらに、表面層11に用いられる樹脂組成物が含む樹脂は、たとえば(メタ)アクリル系樹脂、ビニルブチラール樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタンである。
これらの樹脂は単独で用いてもよく、また2種類以上を用いてもよい。
特に、レーザー光を十分透過でき、製膜性が優れ、レーザーラベルの取扱性が良好であり、耐候性が良好であるため、(メタ)アクリル系樹脂が好適である。
中間層12は、カルボキシ基(−COOH基)を有する(メタ)アクリル系単量体を重合して得られる(メタ)アクリル系共重合体の組成物である。また、その組成は、(メタ)アクリル系共重合体100質量%に対し、共重合体成分としてカルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体を6質量%以上14質量%以下の範囲で含む。より好ましくは、前記カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体を12質量%以下の範囲で含む。中間層12が光透過性の高い(メタ)アクリル系共重合体組成物であるため、レーザーラベル1に照射されたレーザー光は、中間層12を十分透過し、発色層13まで到達することでレーザーマーキング部の識別性が向上する。
なお、(メタ)アクリル系共重合体100質量%に対し、共重合体成分として6質量%以上14質量%以下のカルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体を用いた(メタ)アクリル系共重合体とは、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体6質量%以上14質量%以下と、他の単量体86質量%以上94質量%以下とを合計100質量%になるように共重合して得られた(メタ)アクリル系共重合体である。
また、(メタ)アクリル系共重合体100質量%に対し、共重合体成分としてカルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体を6質量%以上14質量%以下の範囲で含むため、本発明のレーザーラベルは経時(たとえばラベルを基材に貼付後1年)での層間の剥離が起きず、耐候性が良好であると考えている。
なお、前記ガスは、レーザー光の照射時において、熱の作用により各層が含む樹脂組成物等の分解物、たとえば解重合により生じる単量体、などの揮発成分と推測される。
さらに本発明者は、中間層12が共重合体成分としてカルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体を前記した特定の範囲で含むため、レーザーラベル1のレーザーマーキングで生じる衝撃を緩和できると考えている。本発明のレーザーラベル1は、中間層12を有し、かつ中間層12の組成が共重合体成分としてカルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体を前記した特定の範囲で含むため、表面層11と中間層12、および後述する発色層13と中間層12との各層間で剥離が発生せず、好適に使用できる。
特に、前記カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体がアクリル酸であれば、レーザーマーキング時に生じる熱に対して安定であり、たとえば揮発成分の発生に伴う層間の剥離や膨れが抑制できるため好ましい。また、後述する発色層13が含む発色剤との作用が十分であり、レーザーマーキング時に発色が顕著となることでレーザーマーキング部の識別性がより向上するため好ましい。
前記水酸基を有する(メタ)アクリル系単量体は、たとえばアクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸2-ヒドロキシエチルである。
前記アルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタアクリル酸メチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸イソボルニル、メタアクリル酸n-デシルである。
また、前記アルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体が炭素数4以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル系エステル単量体であれば、レーザーマーキング時に発色が顕著となる、たとえば発色剤の作用により樹脂組成物の炭化が起こりやすくなることで、レーザーマーキング部の識別性がより向上するため好ましい。
このような炭素数4以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル系エステル単量体は、たとえばアクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸イソボルニル、メタアクリル酸n-デシルである。
発色層13は、樹脂組成物と発色剤とを含む。発色剤とは、レーザーマーキング時にレーザー光の作用で発色剤自身の酸化反応や還元反応により発色(変色)する物質および/または発色層が含む発色剤の周囲の樹脂組成物や中間層が含む樹脂組成物が炭化し発色(変色)させる物質である。
これらの樹脂は単独で用いてもよく、また2種類以上を用いてもよい。
特に、製膜性が優れ、レーザーラベルの取扱性や、耐候性が良好であるため、(メタ)アクリル系樹脂が好適である。
なお、発色層13が含む樹脂組成物は、表面層11が含む樹脂組成物と同一であってもよい。
これらの化合物は、単独でも、また2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
前記第二の態様のレーザーラベル2は、図2に示すように表面層21と、中間層22と、発色層23と、粘着剤層24とがこの順に積層した構成である。
粘着剤層24に用いる樹脂組成物は、たとえば(メタ)アクリル系粘着剤、が挙げられる。
なお、粘着剤層24に用いる樹脂組成物は、中間層22の(メタ)アクリル系共重合体組成物と同一であってもよい。
さらに、本発明の別の態様は、前記第一の態様または第二の態様のレーザーラベルを用いたレーザーマーキング方法である。
本発明のレーザーマーキング方法は、前述したレーザーラベルに、たとえばYAGレーザー、YVO4レーザーおよびFAYbレーザーのいずれかを照射するレーザーマーキング方法である。
従来のレーザーラベルでは、レーザー光の出力を0.1W以上にすると表面層と発色層の間に膨れや剥離が発生しやすいという不具合があった。
本発明のレーザーラベルは、中間層12が特定の組成であり、レーザー光の出力をたとえば0.1W以上にしてもレーザーマーキング後に表面層と発色層との間に膨れや剥離が発生せず、外観が良好であり、たとえば二次元コードをレーザーマーキングした際の情報の読み取り、つまりレーザーマーキング部の識別が可能である。
耐膨れ性は、下記の手順で作製した後述する各実施例および比較例の試験片それぞれ10個にレーザー光を照射し、レーザーマーキングでの層間の膨れや剥離の有無を目視で判定した。次の基準により判定した。○を合格とした。
○:すべての試験片の層間に膨れも剥離も認められない。
×:層間に膨れまたは剥離が認められる試験片がある。
レーザーマーキング部の識別性は、下記の手順で作製した後述する各実施例および比較例の試験片にレーザー光を照射後、判定した。
各試験片の識別性は、20mmの正方形内に、JIS X0510:2004の図1と同一のパターンである二次元バーコードをFAYbレーザー(パナソニック デバイスSUNX社製 製品名レーザーマーカーLP−Z130)を用いて波長1064nmにてレーザーマーキングし、その読み取り性能にて識別性を判定した。
各試験片マーキング部に二次元バーコードリーダー(キーエンス社製 製品名SR−600)を用いてマーキング部を10回読み取りし、次の基準により判定した。○を合格とした。
○:10回とも読み取れる。
×:1回でも読み取れない。
製造例1のレーザーラベルの中間層に用いる(メタ)アクリル系共重合体組成物は以下の手順で作製した。
攪拌装置、滴下装置および温度計を備えた反応容器を用意した。次いでこの反応容器に、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体であるアクリル酸14質量部と、アクリル酸ブチル86質量部と、重合触媒であるアゾビスイソブチロニトリル0.4質量部と、溶媒である酢酸エチル100質量部との混合物を、まず混合物全体の1/4を入れて内温80〜85℃還流、攪拌下で重合を行った。次いで残り3/4の混合物を逐次反応容器内に滴下し、さらに重合を行った。溶媒である酢酸エチルを加えて希釈することで、(メタ)アクリル系共重合体100質量%に対し共重合体成分として14質量%のカルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体を用いた(メタ)アクリル系共重合体である製造例1の樹脂組成物を得た。
実施例1のレーザーラベルは以下の手順で作製した。
まず表面層は以下の手順で作製した。
アクリル系樹脂 商品名KP1876E(日本カーバイド工業社製)50質量部、アクリル系樹脂 商品名Hi−SSP 2100U7V4(日本カーバイド工業社製)50質量部、セルロース系樹脂 商品名CAB381−0.1(イーストマンケミカル社製)4質量部、メラミン系架橋剤 商品名ニカラック MS−11(三和ケミカル社製)18質量部、リン酸エステル系硬化触媒 商品名CT−198(トクシキ社製)0.3質量部、を混合し樹脂組成物を得た。この樹脂組成物をポリエチレンテレフタレートフィルム 商品名エンブレットS−75(ユニチカ社製)に塗工後、加熱乾燥することで、厚みが60μmの表面層を得た。
得られた表面層は無色透明であった。
アクリル系樹脂 商品名KP1876E(ニッセツ社製)50質量部、アクリル系樹脂 商品名Hi−SSP 2100U7V4(日本カーバイド工業社製)50質量部、セルロース系樹脂 商品名CAB381−0.1(イーストマンケミカル社製)4質量部、白色顔料 商品名FPGS−5010W(大日精化工業社製)25質量部、ネオジム-ビスマス系の発色剤 商品名トマテック42−920A(東罐マテリアル・テクノロジー社製)1質量部、アジピン酸ポリエステル系可塑剤 商品名D663(ジェイ・プラス社製)1質量部、メラミン系架橋剤 商品名MS−11(三和ケミカル社製)18質量部、リン酸エステル系硬化触媒 商品名CT−198(トクシキ社製)0.3質量部、を混合し樹脂組成物を得た。この樹脂組成物をポリエチレンテレフタレートフィルム 商品名エンブレットS−75(ユニチカ社製)に塗工後、加熱乾燥することで、厚みが60μmの発色層を得た。
得られた発色層は白色であった。
各実施例および各比較例のレーザーラベルは、中間層を表1に示した組成にした以外は実施例1と同様の手順で作製した。
なお、比較例4は、中間層を有さず、発色層に表面層の樹脂組成物をスクリーン印刷法で積層して作製した。
上記で得られた各実施例および各比較例を5センチ角に切断し、膨れ、剥離、識別性の評価の各試験片とした。
表1によれば、中間層に用いた樹脂組成物が共重合体成分として(メタ)アクリル系単量体を特定の範囲で含む各実施例の試験片は、膨れ、剥離、識別性のいずれも良好であった。一方、各比較例の試験片は、層間に膨れが認められ、また、識別性も劣った。
一方、中間層を有さない比較例4は、レーザーマーキング時に著しく発塵し、かつレーザーマーキング部の識別性が不良であった。
さらに、レーザー光の照射時に層間の膨れや剥離を抑制でき、レーザーマーキング部の識別性が良好であるため、たとえば二次元バーコードのように精密なマーキングを好適に行える。
11 表面層
12 中間層
13 発色層
2 レーザーラベル
21 表面層
22 中間層
23 発色層
24 粘着剤層
Claims (4)
- 表面層と、中間層と、発色層とがこの順に積層し、
前記中間層が(メタ)アクリル系共重合体を含み、前記(メタ)アクリル系共重合体100質量%に対し、共重合体成分として6質量%以上14質量%以下のカルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体を用いた
レーザーラベル。 - 前記カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体がアクリル酸である請求項1に記載のレーザーラベル。
- 前記中間層が炭素数4以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル系エステル単量体を重合して得られる(メタ)アクリル系共重合体である請求項1または請求項2に記載のレーザーラベル。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載のレーザーラベルに、YAGレーザー、YVO4レーザーおよびFAYbレーザーのいずれかのレーザー光を照射するレーザーマーキング方法。
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