JP6269128B2 - レーザ印字積層体 - Google Patents
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Description
その分野は、医薬品のみならず、電子機器や電子部品の他、食品類や日用品、包装品に至るまでの多種多様な製品の包装、ラベル、キャップの他、ガラス瓶、金属缶、プラスチック容器にもおよび、その製品、用途に見合った印字が求められている。
事が想定されるが、積層体の構成によっては、視認性が異なる現象が生じ、レーザ印字による視認性が安定しない現象が発生する問題があった。またレーザによる印字では、文字を印字するにあたって、本数により印字の視認性を制御することができる。例えば、線幅を0.2mm、線数を4本とすると0.2mm幅の間に4本の印字が施され、結果的に印字が濃くなり、視認性が良化する。しかしながら、本数を増やす分、印字時間が長くなり、生産効率が低下する問題があった。
フィルム層(A)、レーザ発色層(B)、接着層(C)、および基材層(D)を順に積層してなるレーザ印字積層体の製造方法、
あるいは、フィルム層(A)、レーザ発色層(B)および基材層(D)を順に積層してなるレーザ印字積層体の製造方法であって、
下記(2)の方法で印字することを特徴とするレーザ印字積層体の製造方法に関する。
(2) フィルム層(A)の、レーザ発色層(B)と接する面の濡れ表面張力が45mN/mを超える場合、フィルム層(A)と基材層(D)間で剥離処理を行った際に、レーザ発色層(B)と、接着層(C)もしくは基材層(D)で層間剥離することを確認後、下記(ハ)でレーザ印字する。
(ハ)基材層がレーザ光を透過する場合は、基材層(D)側から正文字をレーザ印字する、または、フィルム層(A)側から鏡文字をレーザ印字する
さらに、本発明は、フィルム層(A)が、コロナ未処理面を有するフィルムであり、そのコロナ未処理面にレーザ発色層(B)を設けた前記レーザ印字積層体の製造方法に関する。
さらに、本発明は、レーザ発色層(B)が、酸化チタン、アンチモンドープ酸化物および銅モリブデン複合酸化物から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする前記レーザ印字積層体の製造方法に関する。
さらに、本発明は、レーザ発色層(B)のバインダー樹脂が、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体および硝化綿から選ばれる1種類以上の樹脂を含有していることを特徴とする前記レーザ印字積層体の製造方法に関する。
先ず、レーザマーキング用積層体について説明する。
レーザマーキング用積層体は、フィルム層(A)上にレーザ発色層(B)、必要に応じて接着層(C)、基材層(D)を形成することで得られる。レーザ発色層(B)はレーザ発色剤を含有するレーザ発色性印刷インキ、もしくはレーザ発色性塗料を印刷、塗工することで形成される。
本発明においては、前述のレーザマーキング用積層体のレーザ発色層が隣接する二つの界面、即ち(1)フイルム層(A)/レーザ発色層(B)、(2)レーザ発色層(B)/接着剤層(C)もしくは基材層(D)の相対的接着強度の違いに基付き、印字方向、印字の形態を適宜選択することにより印字の視認性が大きく向上することを見出したものである。
また、レーザ印字濃度、視認性を高める方法として、複数の線数を印字する方法が知られているが、レーザ印字に時間を要し、生産効率が劣る。本発明により最小回数のレーザ印字により、優れた視認性が得られ、生産効率も向上させることができる。
その他の透明プラスチックフィルムとしては、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネイト、ポリビニルアルコールフイルム等、及びポリ塩化ビニリデン等をコーテイングしたポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、セロファン等のフイルムも挙げられる。また、プラスチックフイルムとして熱収縮フイルムを使用することもできる。熱収縮性フイルムとしては、ポリエステル系、スチレン系等がある。また、これらフイルム等にアルミナ、シリカ等を蒸着した蒸着フイルム等も使用できる。
(A)とレーザ発色層(B)が層間剥離する場合には、フィルム層側から視認する。レーザ発色層(B)と、接着層(C)もしくは基材層(D)で層間剥離する場合は、基材層(D)側から視認する。
レーザ発色層(B)/接着層(C)で層間剥離する場合、接着層(C)は元々透明であるため、また基材層(D)も透明であるため基材層(D)側から見れば上記の例の説明がそのまま当てはまる。
(イ)基材層がレーザ光を透過しない場合はフィルム層(A)側から正文字をレーザ印字する。
この場合視認が高いのは、フィルム層(A)側である。正文字を印字するので、印字状態を把握しながら印字し易く、特に好ましい。
(ロ)基材層がレーザ光を透過する場合は、基材層(D)側から鏡文字をレーザ印字する。または、フィルム層(A)側から正文字をレーザ印字する
この場合基材層(D)もレーザ光を透過するため、基材層(D)側からも印字可能であるが、視認性が良好なのは剥離面により近いフィルム層(A)側である。フィルム層(A)側から視認するためには基材層(D)側から鏡文字としてレーザ印字する必要がある。これら鏡文字はフィルム層(A)側から見ると通常の正文字として認識できる。
(ハ)基材層がレーザ光を透過する場合は、基材層(D)側から正文字をレーザ印字する、または、フィルム層(A)側から鏡文字をレーザ印字する
何れの方向から印字しても視認性が良好なのは基材層(D)側である。フィルム層(A)側から見ると、フィルム層(A)側は剥離面がないため、僅かレーザスポット径のみの印字面積であり、視認性は劣る。
これら樹脂の中でポリウレタン樹脂、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、硝化綿から選ばれる1種以上の樹脂を用いることが好ましい。特にポリウレタン樹脂はフイルムへの密着性が良く、熱的緩和性にも優れていることから積層体として好適に用いられる。また、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、硝化綿は、レーザによる発色性が良好で、レーザ発色剤のレーザ吸収性が乏しくても、印刷層、塗工層としての発色性を向上させる。
イソシアネート系硬化剤としては、公知のヘキサメチレンジイソシアネート、イソポロンジイソシアネート、キシレンジイソシアネートなどのアダクトタイプ、ビュレットタイプおよびトリマータイプなどのポリイソシアネートプレポリマーが挙げられ、これらから1種または2種以上が使用される。イソシアネート系硬化剤の中でも3官能以上のものが特に良好である。これらイソシアネート系硬化剤は水酸基を有する樹脂と組み合わせれば、耐レーザ照射性が向上し、表面状態の優れた字物が得られるが、フィルム層との密着性が向上し、層間剥離が起こり難くなり、フィルム(A)側の印字の視認性が低下する場合がある。
これら添加剤の種類、使用量は、印刷方法、印刷基材、印刷条件により適宜選択できる。
また、意匠性の観点から、レーザ発色層(B)を形成する前に、パターン柄を形成しても良い。パターン柄の形成には、例えばグラビア印刷の場合、黄、藍、マゼンタ、黒等のプロセスインキおよびパール顔料等を用いた特色インキ等が用いられるが、それらは公知公用のものが使用され、特に制限はなく、フィルム種類への適性、用途等により適宜選択される。
基材層(D)が透明な場合、基材層(D)側からもレーザ印字できる。
レーザ印字積層体から包装袋とする場合は 基材層(D)はポリエチレン、ポリプロピレン等のシーラントと呼ばれるヒートシール可能なフィルムがより好ましい。
LD%は、レーザ出力を表す。LD%によりレーザパワーを制御できるが、大きくし過ぎるとレーザマーキング用積層体がダメージを受けやすい。また、小さすぎると印字が不鮮明になる。
Q−スイッチ周波数は、パルスを発生させる周波数を表す。Q−スイッチ周波数も印字品質に影響を及ぼし、大きすぎても、小さすぎても印字品質が低下する。
走査速度は印字ドットの間隔、印字時間等を制御するもので遅過ぎると印字ドットが集中し、場合によってはレーザマーキング用積層体がダメージを受ける。また、速過ぎると、印字ドット間が広くなり場合によっては印字濃度、印字品質の低下がみられる。
レーザによる印字では、文字を印字するにあたって、走査するレーザ本数により印字の視認性を制御することができる。例えば、線幅を0.2mm、線数を4本とすると0.2mm幅の間に4本の印字が施され、結果的に印字が濃くなり、視認性が良化する。しかしながら、本数を増やす分、印字時間が長くなり、生産効率が低下するため、より少ない本数で視認性の良い印字を行うことが好ましい。本発明においてはレーザマーキング用積層体の剥離界面を考慮し、レーザ印字面、印字文字の形態(正文字、鏡文字)を適宜選択し、印字することから、少ない印字本数で印字濃度が高く、視認性の高いレーザ印字物を得ることができる。
また、本発明のレーザ印字積層体は、視認性に優れ、改竄ができなく、セキュリテイ上でも有用であることからカード、ラベル等にも適用できる。
攪拌機、温度計、還流冷却器、および窒素ガス導入管を備えた四つ口フラスコに3−メチル−1,5―ペンタンジオールとアジピン酸からなるポリエステルジオール(分子量2000、分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフイで測定される数平均分子量を示す)1000部、とイソホロンジイソシアネート222部を仕込み、窒素雰囲気下、85℃で5時間反応させた。次いで、40℃に冷却後イソホロンジアミン82部、ジ−n−ブチルアミン7.8部、トルエン1244部、メチルエチルケトン1244部およびイソプロピルアルコール573部を添加し、攪拌下40℃で5時間反応させた。このようにして得られたポリウレタン樹脂(樹脂1)の固形分は30%、粘度は400cps(25℃)であった。
塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体SOLBIN C 30部(日信化学工業社製)をメチルエチルケトン70部に溶解し、30%溶液に調整した(樹脂2)
酸化チタン(チタニックスJR805、テイカ株式会社製)60部、銅・モリブデン複合酸化物(トマテック42−903A、東罐マテリアル・テクノロジー株式会社製)10部、合成例1で得たポリウレタン樹脂15部、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂2)15部、メチルエチルケトン60部の混合物をペイントシェーカで練肉し、印刷インキを得た。得られた印刷インキを更に、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びイソプロピルアルコールの混合溶剤(重量比50:40:10)で希釈し、ザーンカープ#3(離合社製)で17秒(25℃)に調整し、レーザ発色性印刷インキ(b1)を得た。
酸化チタン(チタニックスJR805、テイカ株式会社製)70部、合成例1で得たポリウレタン樹脂15部、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体(樹脂2)15部、メチルエチルケトン60部の混合物をペイントシェーカで練肉し、印刷インキを得た。得られた印刷インキを更に、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びイソプロピルアルコールの混合溶剤(重量比50:40:10)で希釈し、ザーンカープ#3(離合社製)で17秒(25℃)に調整し、レーザ発色性印刷インキ(b2)を得た。
アンチモンドープ酸化チタン(レーザーフレア 820、メルク社製)70部、合成例1で得たポリウレタン樹脂15部、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体(樹脂2)15部、メチルエチルケトン60部の混合物をペイントシェーカで練肉し、印刷インキを得た。得られた印刷インキを更に、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びイソプロピルアルコールの混合溶剤(重量比50:40:10)で希釈し、ザーンカープ#3(離合社製)で17秒(25℃)に調整し、レーザ発色性印刷インキ(b3)を得た。
表1に以上のレーザ発色性インキの組成表(固形重量比)を示す。
本明細書において、実施例7、8、および10以外の実施例は参考例である。
実験例2〜10、比較例1については、実施例1と同じ方法で、表2に示したプラスチックフィルム、レーザ発色性印刷インキ、必要に応じて接着剤を用い、レーザマーキング用積層体L2〜L11を得た。使用したプラスチックフィルム、接着剤、基材は下記の通りである。
(プラスチックフィルム)
PET : ポリエステル、エステルE5102(東洋紡績社製、膜厚12μm)
Ny: ナイロン、ON−RT(ユニチカ株式会社製、膜厚15μm)
OPP:延伸ポリプロピレン、パイレンP2161(東洋紡績社製、膜厚40μm)
(接着剤)
c1:TM329/CAT8B :東洋モートン社製 エーテルル系ドライラミネート用接着剤
c2:EL540/CAT−RT80 東洋モートン社製 エクストルーダー用AC剤
c3:TM550/CATRT−37:東洋モートン社製 エステル系ドライラミネート用接着
剤
フィルムの濡れ指数はJIS K6768の方法に準拠した。表2にその値を示す。
(基材)
PE:ポリエチレン、TUX−FCD(東セロ株式会社製、膜厚40μm)
PP:未延伸ポリプロピレン
尚、実施例7、比較例1においてはイソシアネート硬化剤(ヘキサメチレンジイソシアネートのビュッレトタイプ)を使用した。
(A)/(B):フィルム層(A)/レーザ発色層(B)で層間剥離
(B)/(D):レーザ発色層(B)/基材層(D)で層間層間剥離
(B)/(C):レーザ発色層(B)/接着剤層(C)で層間剥離
*(B):レーザ発色層の凝集破壊
(1)走査速度=500mm/秒
(2)Q−スイッチ周波数=10kHz
(3)レーザパワー30%
(4)線数 1本
である。
視認性の評価は下記の通りである。
視認性:印字濃度5段階で目視評価した。
◎:印字濃度が極めて高く、視認性が極めて良好。
〇:印字濃度が高く、視認性が良好。
〇△:印字濃度が十分であり、視認性が比較的良好。
△:印字濃度が不十分であり、視認性が不良。
×:印字濃度が殆どなく、視認性が極めて不良。
尚、実用レベルは〇△以上である
Claims (4)
- フィルム層(A)、レーザ発色層(B)、接着層(C)、および基材層(D)を順に積層してなるレーザ印字積層体の製造方法、
あるいは、フィルム層(A)、レーザ発色層(B)および基材層(D)を順に積層してなるレーザ印字積層体の製造方法であって、
下記(2)の方法で印字することを特徴とするレーザ印字積層体の製造方法。
(2) フィルム層(A)の、レーザ発色層(B)と接する面の表面張力が45mN/mを超える場合、フィルム層(A)と基材層(D)間で剥離処理を行った際に、レーザ発色層(B)と、接着層(C)もしくは基材層(D)で層間剥離することを確認後、下記(ハ)でレーザ印字する。
(ハ)基材層がレーザ光を透過する場合は、基材層(D)側から正文字をレーザ印字する、または、フィルム層(A)側から鏡文字をレーザ印字する - フィルム層(A)が、コロナ未処理面を有するフィルムであり、そのコロナ未処理面にレーザ発色層(B)を設けた請求項1記載のレーザ印字積層体の製造方法。
- レーザ発色層(B)が、酸化チタン、アンチモンドープ酸化物および銅モリブデン複合酸化物から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1または2記載のレーザ印字積層体の製造方法。
- レーザ発色層(B)のバインダー樹脂が、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体および硝化綿から選ばれる1種類以上の樹脂を含有していることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のレーザ印字積層体の製造方法。
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