JPH035091A - 可塑性材料、特に包装材料に弱い線または溝を形成する方法 - Google Patents

可塑性材料、特に包装材料に弱い線または溝を形成する方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、レーザビームによる局所的な蒸発または劣
化によって、可塑性材料、特に包装材料に弱い線１’＋
ｎｅｓ　ｏｆ　ｗｅａｋｎｅｓｓを形成する方法に関し
、レーザビームと、可塑性材料若しくは包装材料はお互
いに移動可能である。この方法は、また可塑性材料に溝
を掘る（　Ｈｒｏｏｖｉｎｇ＞ために使用することがで
きる。
従来の技術 このような方法は、米国特許３９０９５８２によって公
知である。レーザビームは、工業用には従来静置ＣＯ２
レーザによって供給されており、このＣＯ２レーザは、
一定の波長１０６μｍの放射エネルギを供給する。包装
材料は、レーザビームの下を一定の移動速度で通過し、
結局のところ、加工速度は実質上移動する包装材料の放
射線吸収能によって決定される。この放射線吸収能は物
質の特性の１つであり、異なった物質では非常に異なっ
た値を持つ。高い吸収能は、材料に供給された放射エネ
ルギが、たとえば熱などの蒸発若しくは劣化エネルギ効
果を形成することによって、実質上材料を弱めるために
転化して使用されることを意味する。結果として、これ
らの材料の加工速度は速い。低い吸収能は低い加工速度
を意味し、ある種の包装材料ではその吸収能が低いなめ
に、実際のところ従来のＣＯ２レーザによっては、弱い
線を形成するのは難しい。
発明が解決しようとする課題 この発明の目的は、包装材料の加工速度を増加させるこ
と、またはレーザによっては弱化させることが難しい一
群の材料の加工可能性を増加させることにある。
課題を解決するための手段 この発明の方法は、加工する材料の吸収スペクトルに依
存する波長に基づいて選んだ波長に、波長を合わせる波
長可変レーザを用いてレーザビームを発生させることを
特徴とする。好ましくは、選ばれた波長において、製品
のレーザ効率および包装材料の吸収値が、最も高くなる
ように波長が選ばれる。
以下に図面および実施例を参照しつつ、本発明の詳細な
説明する。図面において、第１図は波長に対して、波長
可変ＣＯ２レーザによって供給されたパワーをプロット
したグラフであり、第２図は第１図において使用したＣ
○２同位体Ｃ１２０２の波長パワーを示す表であり、第
３図はポリプロピレンフィルムの透過スペクトルであり
、第４図はポリエステルフィルムの透過スペクトルであ
る。
２　口・Ｃｏ２レー このようなレーザは今日までに知られており、化学的な
研究に用いられている。このタイプのＣＯ２レーザの作
動範囲は、波長８．９−１１．４μｍの間である。たと
えば、レーザ管の一端にある回折格子を回転することに
よって、上記に記載した範囲内において、一定の波長に
レーザの波長を合わせることができる。全ての波長がレ
ーザ反応を起こすわけではなく、レーザによって供給さ
れるパワーは、選ばれた波長に依存する。従来のＣＯ２
同位体−ＣＩ２０２１６においては、８０の遷移（ｔｒ
ａｎｓｉｔｉｏｎ）とレーザ反応を引起こす９Ｒ。
９Ｐ、ＩＯＲおよび１０Ｐ（第１図参照）の４つの範囲
における波長分布が見いだされている。レーザによって
供給されるパワーまたは、効率は波長に依存する。第１
表（第２図）に示したように、６０ＷのＣｏ２レーザは
、９Ｒ−１０Ｐの範囲において異なった遷移（Ａ欄）、
関連した波長μｍ（Ｂ欄）、その逆数値（Ｃ欄）、供給
されたパワー（Ｄ欄）、効率（Ｅ欄）を示す。第１表か
ら明らかなように、９Ｒ，９Ｐ、ＩＯＲおよびＩＯＰの
範囲におけるピークは同じレベルではないが、第１図に
おいては簡便のために同じ値としている。
ＣＯ２レーザが他の同位体、たとえばＣ”　０２または
Ｃ１２０２１１′を備えている場合には、第１図に示し
たように８．９−１１．４μｍの波長域におけるレーザ
反応のために、９Ｒ−１０Ｐの範囲においてシフトが示
される。同位体Ｃ１２０２１６を備えたＣｏ２レーザに
おいては、１０．６μｍの波長において最大のパワーが
供給されるが、その波長でのレーザ反応は、同位体Ｃｌ
２ｏ２Ｉ６ではおこりに＜＜、さらに同位体ＣＩ３０２
”では存在しない。
米国特許３９０９５８２は、１０，６μｍの波長の放射
エネルギに対して異なった包装材料が異なった吸収能を
持つことを開示している。この吸収能は、従来の不変Ｃ
Ｏ２レーザ（波長１０．６μｍ）を用いて弱い線を形成
する際の加工速度の計測手段である。
包装材料を赤外線分光計を用いて調べると、吸収能は波
長に強く依存することが判る。
第３図は、２０μｍの厚さのポリプロピレンフィルムの
波長に対する透過値（％）をプロットした曲線である。
１０．６μｍの波長において、透過値は±８４％である
。ポリプロピレンフィルムに供給された放射エネルギの
うち、８４％が材料を透過し、供給されたたった１６％
のエネルギも一部は反射され、そして一部がポリプロピ
レンフィルムに吸収される。反射されたエネルギの量も
赤外線分光計によって決定することがてき、８９−１１
．４μｍの波長域において、０〜１０％まで値を変える
。したがって、供給されたエネルギのうち、たった±１
１％がフィルム中に吸収されて残るのである。結局のと
ころ、従来のＣ○２レーザを用いて、このようなポリプ
ロピレンに弱い線を形成することは難しく、またその加
工速度は遅い。
第３図のグラフは、さらに透過値の２つの最小値、すな
わち１０．０２および１０．２８μｍを示す。透過値は
このとき±４１％であり、吸収能は１００％−（４１％
＋５％）−±５４％で′あり、ファクタは波長１０．６
μｍのときの５倍である。
もし、１００２若しくは１０．２８μｍの波長を持つ放
射エネルギが得られるならば、ポリプロピレンフィルム
の加工可能性は非常に増加することになる。
第１図および第１表は、波長可変ＣＯ２レーザ（同位体
ｃ”○　ｌ）を用いて波長１０２８μｍにおいて、よい
効率（±８５％）を持つ遷移が得られることを示してお
り、しかしながら、１０゜０２μｍの波長では、他のガ
スフィル（同位体Ｃ１３０２１）を用いなければ、レー
ザ反応が起こらないことを示している。
Ｋ１■λ 第４図は、厚さ１２μｍのポリエステルフィルム（ＰＥ
Ｔ、ポリエチレン　テレフタレート）の波長に対する透
過値（％）をプロットした曲線である。波長１０６μｍ
において、透過値は±７５％であり、したがって吸収能
は低い。この透過値のグラフは、３つの最小値、すなわ
ち９．８１゜１０．２９および９．２−９．３μｍにお
ける最小値を示している。表（第２図）は、１０．２８
μｍの波長において、レーザは４９Ｗのパワーを供給で
きることを示している。９．８１μｍの波長においては
、レーザ反応は少ししが起こらないか、若しくは全く起
こらないが、一方、９．２９．３μｍの波長範囲におい
ては、レーザによって高いパワーが供給された場合には
、いくつもの遷移が選択される。したがって、ポリエス
テルフィルムの加工においては、９．２−９．３μｍの
波長を選択することはよりよい。というのは、この波長
における製品のレーザ効率×吸収能は、波長９．８１μ
ｍよりも高いがらである。
実施例１および実施例２においては、単一層がら成る包
装材料において、弱い線を形成するために、波長可変Ｃ
○２レーザを用いると利点が得られることを示している
。しがしながら、包装材料は複雑な組成がら成っており
、紙、セロファン、アルミニウムホイル、ポリエチレン
、ポリプロピレン、セルロース、ポリアセテート、ポリ
エステルポリアミド、ＰＶＣ，ＰＶＤＣ，ｓｕｒ　Ｉｙ
ｎ、ポリスチレンから成る１若しくは１以上の層から構
成されており、これらの異なった層は、接着剤、ラッカ
ー、熱可塑材料、ワックス、ホットメルトなどの方法で
接着されている。
このような複合混合物の包装材料においても本発明の方
法によれば、波長可変ＣＯ２レーザはある波長において
１若しくは２以上の材料の特定の層のみを蒸発させたり
、あるいは蒸発させなかったりするので有利である。こ
の蒸発させたり、あるいは蒸発させなかったりする原理
に従って、波長可変ＣＯ２若しくは他のタイプのレーザ
は、キャリアフィルムに用いられるコーティングに溝を
掘る過程において多くの利点を与える。レーザは、コー
ティングを加工するが、キャリアフィルムには影響は与
えない波長に合わされる。
波長可変ＣＯ２レーザおよび他の波長可変レーザは、フ
ィルム形態の包装材料よりも通常かなり分厚いプラスチ
ック製品に溝を掘ったり、あるいは印を付けたりするの
に有利である。これらの製品の吸収値は、通常、その厚
みの観点からは１００ ０％であり、すなわちレーザエネルギの全ては製品に吸
収され、換言すれば、エネルギ透過は加工深さの範囲を
越えて起こる。そのような製品においては、吸収値に依
存した波長ではなくて、素材の厚み若しくは素材の吸収
定数（米国特許３９０９５８２第１表参照）のユニット
毎の吸収値が出発点とされる。この吸収定数は、通常波
長依存でもある。このような場合には、波長可変ＣＯ２
若しくは他のタイプのレーザは上記したように、レーザ
効率と吸収定数との組合せが最大の加工速度を与えるよ
うな波長とされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は波長に対して、波長可変ＣＯ２レーザによって
供給されたパワーをプロットしたグラフであり、第２図
は第１図において使用したＣ０２同位体Ｃｌ２０２１６
の波長パワーを示す表であり、第３図はポリプロピレン
フィルムの透過スペクトルであり、第４図はポリエステ
ルフィルムの透過スペクトルである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）レーザビームによる局所的な蒸発または劣化によ
    って、可塑性材料、特に包装材料に弱い線または溝を形
    成し、前記レーザビームと、可塑性材料もしくは包装材
    料はお互いに移動が可能である方法において、 加工する材料の吸収スペクトルに依存する波長に基づい
    て選んだ波長に、波長を合わせる波長可変レーザを用い
    てレーザビームを発生させることを特徴とする方法。
  2. （２）製品のレーザ効率と包装材料の吸収値が最も高く
    なる波長にレーザの波長を同調させることを特徴とする
    請求項１記載の方法
  3. （３）包装材料が複合混合物材料の異なる複数の層を含
    んで構成され、波長可変レーザは、他の層が弱められて
    も、混合材料のある層にとっては実際上影響を受けない
    ような低い吸収値を持つ波長に同調されることを特徴と
    する請求項１記載の方法。
  4. （４）混合物材料はキャリアフィルムとそれに用いられ
    るコーティングとを含んで構成され、レーザはコーティ
    ングに対しては高い吸収値を持ち、キャリアフィルムに
    対しては低い吸収値を持つ波長に同調されることを特徴
    とする請求項３記載の溝を形成する方法。
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