JP7447462B2 - 積層フィルム、包装体、および、包装体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1が示すように、積層フィルムは、基材層11、接着性樹脂層12、および、熱可塑性樹脂層13を備える。基材層11は、積層フィルムの外部からレーザーを照射される層である。基材層11は、接着性樹脂層12に対してレーザーの入射側に位置する。接着性樹脂層12は、熱可塑性樹脂層13に対してレーザーの入射側に位置する。積層フィルムは、基材層11から接着性樹脂層12に向けて、透過波長のレーザーを照射される。積層フィルムは、接着性樹脂層12に含まれる無機化合物粉末をレーザーの照射によって変色させて、レーザーマーキングされる。透過波長は、紫外線波長域に含まれる。紫外線波長域は、280nm以上400nm以下である。紫外波長域は、315nm以上380nm以下のUV‐A、280nm以上315nm以下のUV‐B、1nm以上280nm以下のUV‐Cに分類される。
基材層11を構成する材料は、紫外線波長域のなかに透過波長を有する樹脂を含む。透過波長は、紫外線波長域のなかで基材層11を透過する波長である。基材層11における透過波長の透過率は、接着性樹脂層12に含まれる無機化合物粉末の透過率よりも高い。透過波長での透過率は、直進透過と拡散透過とを含む。基材層11における透過波長の透過率は、レーザーの照射によって無機化合物粉末が変色する際に、基材層11が変色しない高さである。基材層11における透過波長の透過率は、例えば、70%以上であり、透過波長のレーザーを接着性樹脂層12に到達させやすい観点から80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。
接着性樹脂層12は、レーザーマーキングによって変色する層として機能する。すなわち、接着性樹脂層12は、接着性樹脂層12のなかで透過波長のレーザーが照射された部分を無色から有色に変える。無色は、無色透明の他に、白色および灰色である無彩色を含む。接着性樹脂層12は、透過波長のレーザーを照射されることによって変色する無機化合物粉末と、基材層11と熱可塑性樹脂層13とを接着する接着性樹脂とを含む。
熱可塑性樹脂層13は、熱可塑性樹脂層13同士で熱溶着可能な層である。熱可塑性樹脂層13を構成する材料は、熱可塑性樹脂であり、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリオレフィンの共重合体、酸変性ポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、熱可塑性ポリアミド系樹脂、ウレタン樹脂、ナイロン系樹脂、エチレン系樹脂である。また、熱可塑性樹脂層13を構成する材料は、例えば、ポリエーテル系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリエステル-イソシアネート系樹脂である。また、熱可塑性樹脂層13を構成する材料は、例えば、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸エチル共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体、エチレン-メタクリル酸メチル共重合体、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリアクリロニトリルである。熱可塑性樹脂層13を構成する材料は、上記熱可塑性樹脂からなる群のなかの1種、あるいは、2種以上の樹脂の組合せである。
図2が示すように、積層フィルムは、アルミ層を備えてもよい。アルミ層を備える積層フィルムは、レーザーを照射される側から順に、基材層11、接着性樹脂層12、アルミ層14、接着性樹脂層15、熱可塑性樹脂層13を有する。アルミ層14は、接着性樹脂層15、および、熱可塑性樹脂層13に対してレーザーの入射側に位置する。接着性樹脂層12は、アルミ層14に対してレーザーの入射側に位置する。
積層フィルムを構成する各層は、添加物を含むことも可能である。積層フィルムに含まれる添加物は、例えば、配合剤、滑剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、充填剤、補強剤、難燃剤、耐炎剤、発泡剤、防カビ剤、顔料、染料である。また、積層フィルムに含まれる添加物は、例えば、界面活性剤、分散剤、湿潤剤、接着補助剤、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、トラッピング剤、ブロッキング防止剤、イソシアネート系硬化剤、シランカップリング剤である。
積層フィルムを構成する各層は、接着性などを向上させるための表面処理層を含むことも可能である。表面処理層は、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品などを用いて処理する酸化処理を施された表層である。また、表面処理層は、例えば、プライマーコート剤、アンダーコート剤、アンカーコート剤、接着剤、あるいは、蒸着アンカーコート剤などの表面前処理剤から形成される塗布層である。
包装体は、上述した積層フィルムを用いて製造される。包装体は、例えば、側面シール型包装体、二方シール型包装体、三方シール型包装体、四方シール型包装体、封筒貼りシール型包装体、ピローシール型包装体、ひだ付シール型包装体、平底シール型包装体、および、角底シール型包装体である。また、包装体は、例えば、ワンピースタイプ包装体、ツーピースタイプ包装体、その他の注出口、あるいは、開閉用ジッパーなどを備えた包装体である。また、包装体は、例えば、自立性包装体、チューブ容器、紙基材層を含む液体充填用紙容器である。
図3が示すように、包装袋を製造する1つの方法例は、例えば、矩形状を有した2枚の積層フィルム50Aを用いる。2枚の積層フィルム50Aの四方に位置する熱可塑性樹脂層13同士が互いに接するように、2枚の積層フィルムは重ねられる。そして、四辺に位置する熱可塑性樹脂層13同士が熱溶着されて、熱溶着部50Ahを備えた四方シール型の包装袋が製造される。
包装袋を製造する他の方法例は、例えば、矩形状を有した1枚の積層フィルムを用いる。1枚の積層フィルムにおける熱可塑性樹脂層13同士が接するように、1枚の積層フィルムが二つ折りされる。そして、折り曲げられた積層フィルムにおける三方の熱可塑性樹脂層13同士が熱溶着されて、熱溶着部を備えた三方シール型の包装袋が製造される。
積層フィルムの製造方法は、例えば、押出ラミネート積層法、ドライラミネート積層法、キャスト成形法、Tダイ法を用いる。積層フィルムの製造方法は、好ましくは、押出ラミネート法であり、押出ラミネート法によって製造された積層フィルムは、ピンホールの発生を抑制可能である。
包装体の製造方法は、例えば、側面シール型、二方シール型、三方シール型、四方シール型、封筒貼りシール型、ピローシール型、ひだ付シール型、平底シール型、角底シール型などの各種のヒートシールを行うことによって、熱溶着部を形成する。熱溶着部の形成方法は、例えば、バーシール、回転ロールシール、ベルトシール、インパルスシール、高周波シール、超音波シールである。
積層フィルムにおけるレーザーマーキングについて以下に説明する。
図4が示すように、積層フィルムは、紫外線波長域のなかの透過波長のレーザーBによってレーザーマーキングされる。透過波長のレーザーBは、例えば、レーザー発振機によって、基材層11から接着性樹脂層12に向けて照射される。透過波長のレーザーBは、無機化合物粉末を変色させる波長を有し、かつ、基材層11および接着樹脂での透過率を無機化合物粉末での透過率よりも高める波長を有する。
[試験例1]
基材層11として、12μmの厚さを有したPETフィルムを用いた。熱可塑性樹脂層13として、60μmの厚さを有した低密度ポリエチレンフィルム(製品名:T.U.X FC-S:三井化学東セロ株式会社製)を用いた。接着性樹脂層12を構成する接着性樹脂として、低密度ポリエチレン(ペトロセン213:東ソー株式会社製)、および、酸化チタンマスターバッチに含まれる低密度ポリエチレンを用いた。無機化合物粉末として、酸化チタン粒子を用いた。酸化チタンマスターバッチとして、L-11135MPT(TiO2濃度が60質量%:DIC株式会社製)を用いた。
レーザー発振器 :MD-U1020C(株式会社キーエンス製)
スキャンスピード:3000mm/秒
出力 :2.5W
レーザーパワー :40%以上100%以下
Qスイッチ周波数:100kHz
スポット可変 :-60
印字回数 :1回
印字時間 :400ms以上500ms以下
基材層11として、12μmの厚さを有したPETフィルムを用いた。熱可塑性樹脂層13として、60μmの厚さを有した低密度ポリエチレンフィルム(製品名:T.U.X FC-S:三井化学東セロ株式会社製)を用いた。アルミ層14として、7μmの厚さを有したアルミ箔を用いた。接着性樹脂層15として、15μmの厚さを有したポリエチレン層(ペトロセン213:東ソー株式会社製)を用いた。接着性樹脂層12を構成する接着性樹脂として、低密度ポリエチレン(ペトロセン213:東ソー株式会社製)、および、酸化チタンマスターバッチに含まれる低密度ポリエチレンを用い、無機化合物粉末として、酸化チタン粒子を用いた。酸化チタンマスターバッチとして、L-11135MPT(TiO2濃度が60質量%:DIC株式会社製)を用いた。
基材層11として、30μmの厚さを有したOPPフィルムを用いる以外は、試験例1と条件を同じくして、試験例3の積層フィルムを作成した。そして、試験例3の積層フィルムに、試験例1と条件を同じくして、透過波長である355nmの波長を有したレーザーを照射した。
無機化合物粉末として、酸化亜鉛粒子を用い、無機化合物粉末の供給材料として酸化亜鉛マスターバッチ(ZnO濃度が60質量%)を用いること以外は、試験例3と条件を同じくして、試験例4の積層フィルムを作成した。この際、接着性樹脂層12における酸化亜鉛粒子の含有量が20質量%となるように、15μmの接着性樹脂層12を形成した。そして、試験例4の積層フィルムに、試験例1と条件を同じくして、透過波長である355nmの波長を有したレーザーを照射した。
接着性樹脂層12の全量に対して酸化チタン粒子の含有量が5質量%となるように、15μmの接着性樹脂層12を形成すること以外は、試験例1と条件を同じくして、試験例5の積層フィルムを作成した。そして、試験例5の積層フィルムに、試験例1と条件を同じくして、透過波長である355nmの波長を有したレーザーを照射した。
試験例1の積層フィルムに、533nmの波長を有したレーザーを照射した。この際、情報として、GS1データバーのなかの限定型合成シンボルCC-Aタイプを印字した。レーザーマーキングに用いた条件は、以下の通りである。
スキャンスピード:3000mm/秒
出力 :13W
レーザーパワー :40%以上100%以下
Qスイッチ周波数:100kHz
スポット可変 :-60
印字回数 :1回
印字時間 :400ms以上500ms以下
各試験例の積層フィルムに関して、レーザーマーキングが行われている期間に揮発粒子が発生しているか否かの評価を目視によって評価した。また、レーザーマーキングが行われた箇所にピンホールが発生しているか否かを光学顕微鏡の観察結果を用いて評価した。さらに、レーザーマーキングされた情報について、XaminerELITE(ムナゾウ社製)を用いたシンボルコントラスト判定を行った。シンボルコントラスト値であるSC値は、クワイエットゾーンを含む、走査反射率波形上の最大反射率と最小反射率との差から求められ、以下の基準で評価した。各評価の結果を表1に示す。
A:SC値≧70%
B:70%>SC値≧50%
C:50%>SC値≧40%
D:40%>SC値≧20%
E:20%>SC値
(1)透過波長のレーザーによって変色する無機化合物粉末を含む接着性樹脂層12を有した積層フィルムは、接着性樹脂の黒化が抑制される一方で、無機化合物粉末を変色させることが可能である。そのため、レーザーマーキングにおいて揮発粒子が発生することを抑制できる。
・レーザーマーキングによる変色は、無機化合物粉末の周囲に位置する接着性樹脂で生じてもよい。接着性樹脂に変色が生じる場合であっても、無機化合物粉末の変色が接着性樹脂よりも優先的に生じる分だけ、揮発粒子が生じることを抑えることは可能である。
Claims (8)
- 紫外線波長域のなかに透過波長を有する基材層と、
熱可塑性樹脂層と、
前記基材層と前記熱可塑性樹脂層との間に位置する接着性樹脂層と、を備え、
前記接着性樹脂層は、前記透過波長のレーザーを受けて変色する無機化合物粉末と、前記透過波長のレーザーを前記無機化合物粉末よりも透過する接着性樹脂と、を含み、
前記熱可塑性樹脂層は、前記熱可塑性樹脂層同士で熱溶着可能な層であり、
前記接着性樹脂層を構成する樹脂は、ポリオレフィン系樹脂を含み、前記接着性樹脂層を挟む2つの層を互いに接着し、かつ、前記接着性樹脂層が含む前記無機化合物粉末を結着する
積層フィルム。 - 前記基材層は、透明樹脂層である
請求項1に記載の積層フィルム。 - 前記無機化合物粉末の含有量は、前記接着性樹脂層の全量に対して10質量%以上である
請求項1または2に記載の積層フィルム。 - 紫外線波長域のなかに透過波長を有する基材層と、
溶着された熱可塑性樹脂層と、
前記基材層と前記熱可塑性樹脂層との間に位置する接着性樹脂層と、を備え、
前記接着性樹脂層は、前記透過波長のレーザーを受けて変色する無機化合物粉末と、前記透過波長のレーザーを前記無機化合物粉末よりも透過する接着性樹脂と、を含み、
前記接着性樹脂層を構成する樹脂は、ポリオレフィン系樹脂を含み、前記接着性樹脂層を挟む2つの層を互いに接着し、かつ、前記接着性樹脂層が含む前記無機化合物粉末を結着する
包装体。 - 前記無機化合物粉末の一部が前記透過波長のレーザーを受けて変色している
請求項4に記載の包装体。 - 前記接着性樹脂層は、変色した前記無機化合物粉末の周囲に位置する接着性樹脂と、変色していない前記無機化合物粉末の周囲に位置する接着性樹脂とが同色である
請求項5に記載の包装体。 - 積層フィルムにレーザーを照射すること、および、
前記積層フィルムが備える熱可塑性樹脂層を加熱して熱溶着を行うこと、を含む、包装体の製造方法であって、
前記積層フィルムは、
紫外線波長域のなかに透過波長を有する基材層と、
前記基材層と前記熱可塑性樹脂層との間に位置する接着性樹脂層と、を備え、
前記接着性樹脂層は、前記透過波長のレーザーを受けて変色する無機化合物粉末と、前記透過波長のレーザーを前記無機化合物粉末よりも透過する接着性樹脂と、を含み、
前記接着性樹脂層を構成する樹脂は、ポリオレフィン樹脂を含み、前記接着性樹脂層を挟む2つの層を互いに接着し、かつ、前記接着性樹脂層が含む前記無機化合物粉末を結着し、
前記レーザーを照射することでは、前記透過波長のレーザーを前記基材層から前記接着性樹脂層に向けて照射して前記無機化合物粉末を変色させる
包装体の製造方法。 - 前記レーザーを照射することは、前記包装体に内容物が充填された後に行われる
請求項7に記載の包装体の製造方法。
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