(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３層以上に積層接着された多層フィルムであり、レーザー光を吸収しない表面フィルム層１と、該フィルム層１との界面でレーザー光を吸収しプラズマ蒸発により部分的に剥離部を有する中間フィルム層２と、この中間フィルム層２に接着された裏面フィルム層３とを有することを特徴とするレーザープラズマ加工された多層フィルム。
【請求項２】
少なくとも３層以上に積層接着された多層フィルムに、レーザー光を照射することで、該多層フィルム中の中間フィルム層を部分的にプラズマ蒸発させて表面フィルム層と中間フィルム層との界面に剥離部を形成することを特徴とする多層フィルムのレーザープラズマ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、易カット性や折り曲げ加工性を有する包装材料などに使用する多層フィルム、及びその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に包装材料に開封の容易さを付加する方法としては、これまでにいくつかの方法が提案されている。開封の方向に破線やハの字を刻切加工する方法や、開封の切出しを容易にするための切欠き、傷加工等が知られ、実用化されている。
【０００３】
一方で最近の包装材料は、高バリア性を具備するためにアルミニウム層やセラミック層等を中間フィルム層として有する高機能多層膜からなっており、高分子材料等とラミネートして使用することが多い。
以上の点から例えば特開平8-183133では、表層の高分子材料に破線加工（ミシン目加工）する際に、炭酸ガスレーザーを用いて加工を行っている。
炭酸ガスレーザー光の波長は１０μｍであり、主な高分子材料は１０μｍに光吸収を有しているためである。このため表層の高分子材料が、破線状に照射した炭酸ガスレーザーにより熱融解を起し、加工されて易カット性を向上させている。レーザー光を用いた方法では非接触で加工の出来る点から、生産ラインへの導入が容易であるなどの特徴も有していた。
【０００４】
一般的にレーザー光照射によって材料を加工する場合、加工のメカニズムによって大きく２つに分けられる。（参考文献；レーザーハンドブック、レーザー学会編、オーム社）
１つは、レーザー光照射によるエネルギーから熱融解を発生させ加工するもので、レーザー光のパルス幅は一般的に１μｓ以上と比較的長い。このメカニズムによる方法は、上記特開平8-183133において用いられている方法である。
もう１つは、パルス幅の短く尖頭パワーが大きなレーザー光の照射によって被検体に瞬間的に大きなエネルギーを与え、被検体をプラズマ蒸発させ加工するものである。この方法は加工箇所が前記の方法に比べ奇麗なことが特徴として上げられる。
また、レーザー光照射によるエネルギーから熱融解を発生させ加工する方法で、上記特開平８−１８３１３３に示されている発明では、レーザー光を固定して包装材料を移動させて一直線状に加工したり、レーザー光をスキャニングしながら包装材料を移動させて任意の形状に加工したりする方法を採用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、炭酸ガスレーザーは、波長が表層の包装材料として用いられる高分子材料に吸収を有する１０μｍの赤外光であることから、加工用レーザーに用いられている。しかしながら光学系が高価であること、光学系の設置や照射位置の確認が可視光に比べ困難なことなどが挙げられる。これらのことは、生産ラインでのメンテナンスが容易でないなどの問題を有している。
一方で、ハンドリングの良い可視光レーザーでは、表層の高分子材料による吸収が非常に小さく、易カット性の加工には不向きである。
また、上記特開平８−１８３１３３に示されている発明は、包装材料を移動させるか、レーザー光をスキャニングしなければ、包装材料の加工ができない。
【０００６】
本発明は上記の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、光学系の設置や照射位置の確認が容易であり、生産ラインでのメンテナンスが容易である可視光レーザーを使用し、多層フィルムの包装材料に、易カット性の加工を実現したり、あるいは包装材料若しくはそれ以外の材料に折り曲げ易さの加工を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明は、少なくとも３層以上に積層接着された多層フィルムであり、レーザー光を吸収しない表面フィルム層１と、該フィルム層１との界面でレーザー光を吸収しプラズマ蒸発により部分的に剥離部を有する中間フィルム層２と、この中間フィルム層２に接着された裏面フィルム層３とを有することを特徴とするレーザープラズマ加工された多層フィルムである。
【０００９】
また、上記第１の発明は、前記表面フィルム層１、中間フィルム層２、裏面フィルム層３の各々の層が、１層ないし複数層により構成されるレーザープラズマ加工された多層フィルムである。
【００１０】
次に第２の発明は、少なくとも３層以上に積層接着された多層フィルムに、レーザー光を照射することで、該多層フィルム中の中間フィルム層を部分的にプラズマ蒸発させて表面フィルム層と中間フィルム層との界面に剥離部を形成することを特徴とする多層フィルムのレーザープラズマ加工方法である。
【００１２】
また、上記第２の発明は、前記表面フィルム層１、中間フィルム層２、裏面フィルム層３の各々の層が、１層ないし複数層により構成される多層フィルムのレーザープラズマ加工方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
上記第１の発明の多層フィルムを、図１に示す実施の形態にしたがって以下に詳細に説明する。
【００１８】
少なくとも３層以上に積層接着された多層フィルムは、一般的な高分子材料フィルム層と、印刷インキ層と、バリア性付加のためのアルミニウム層と、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）層とを複数に積層接着した多層フィルムのことである。但し、これらの材料は上記のものに限らない。
【００１９】
表面フィルム層１は、一般的に高分子材料フィルム層であり、１層以上のフィルムからなる。これらの層には可視光域レーザー光を照射しても、レーザー光を吸収せず、直接的には加工されないようなフィルムが使用される。そして、レーザー光が表面フィルム層１を透過して中間フィルム層２の表面で吸収され、その表面がプラズマ蒸発する際の圧力により、表面フィルム層１と中間フィルム層２の界面に部分的に剥離部４が形成される。
【００２０】
前記中間フィルム層２は、印刷インキを用いて形成した絵柄や彩色を施すための印刷インキ層やバリア性付加のためのアルミニウム層であり、１層以上のフィルムからなる。これらの層は、一般的に可視光域のレーザー光を吸収することから、可視光域及びその周辺の波長を有するレーザー光での加工が可能である。具体的には、パルス幅の短く尖頭パワーが適当な大きさのレーザー光を多層フィルムに照射すると、中間フィルム層２の表面がプラズマ蒸発し、その表面がプラズマ蒸発する際の圧力により、表面フィルム層１と中間フィルム層２の界面は部分的に剥離する。
【００２１】
裏面フィルム層３は、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）層などのフィルム層であり、１層以上のフィルムからなる。この層は中間フィルム層２の表面でのプラズマ蒸発による圧力によっては、欠落部を形成されたり、剥離部を形成されたりしない材料が使用される。
【００２２】
剥離部４は、表面フィルム層１と、中間フィルム層２との界面に形成される部分である。また、同時に剥離部４は、レーザープラズマ加工前では積層接着している表面フィルム層１と中間フィルム層２の界面が、レーザープラズマ加工後に剥離した状態の部分である。
【００２３】
次に、上記第１の発明の１実施例を示す。表面フィルム層１が例えば厚さ１２μｍのＰＥＴ樹脂層、中間フィルム層２が、例えば厚さ７μｍのアルミニウム層、裏面フィルム層３が、例えば厚さ７０μｍの無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）層の場合である。剥離部４の幅は、例えば２００μｍ程度である。なお、これらの数値は、特に本発明ではこれに限定されるものではない。
【００２４】
次に、参考として別の多層フィルムを、図２に示す実施の形態にしたがって以下に詳細に説明する。
【００２５】
少なくとも３層以上に積層接着された多層フィルムの積層材料構成は、前記第１の発明と同様に、一般的な高分子材料フィルム層による表面フィルム層１と、印刷インキの塗布膜による印刷インキ層と、バリア性付加のためのアルミニウム層による中間フィルム層２と、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）層などによる裏面フィルム層３とを積層接着した多層フィルムのことである。但し、これらの材料は上記のものに限らない。
【００２６】
表面フィルム層１は、前記第１の発明と同様に、一般的な高分子材料フィルム層であり、１層以上のフィルムからなる。レーザー光が表面フィルム層１を透過して中間フィルム層２の表面で吸収され、その表面がプラズマ蒸発する際の圧力により、中間フィルム層２の表面と表面フィルム層１に部分的に欠落部５が形成される。
【００２７】
中間フィルム層２は、前記第１の発明と同様に印刷インキ層やバリア性付加のためのアルミニウム層であり、１層以上のフィルムからなる。パルス幅の短く尖頭パワーが適当な大きさのレーザー光を多層フィルムに照射すると、中間フィルム層２の表面がプラズマ蒸発し、その表面がプラズマ蒸発する際の圧力により、表面フィルム層１と中間フィルム層２の表面に部分的に欠落部５が形成される。
【００２８】
裏面フィルム層３は、前記第１の発明と同様無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）層などのフィルム層であり、１層以上のフィルムからなる。この層は中間フィルム層２の表面でのプラズマ蒸発による圧力によっては、欠落部を形成されたり、剥離部を形成されたりはしない。
【００２９】
次に、図２に示す参考例の１実施例を示す。それは、表面フィルム層１が、例えば厚さ１２μｍのＰＥＴ樹脂、中間フィルム層２が、例えば厚さ７μｍのアルミニウム層、裏面フィルム層３が、例えば厚さ７０μｍの無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）層の場合である。欠落部５の幅は、例えば２００μｍ程度である。なお、これらの数値は、特に本発明では、これに限定されるものではない。
【００３０】
次に第２の発明の多層フィルムの加工方法を、実施の形態にしたがって以下に詳細に説明する。
図３に示すように、まず、少なくとも３層以上に積層接着された多層フィルムＦ、即ち、表面フィルム層１と、中間フィルム層２と、裏面フィルム層３とを積層接着した多層フィルムＦの片面に、レーザー光Ｒを照射する。
そして、該多層フィルムＦにレーザー光Ｒを照射することで、該多層フィルムＦ中の中間フィルム層２を部分的にプラズマ蒸発させて、図１に示すように、表面フィルム層１と中間フィルム層２との界面に剥離部４を形成する。
【００３１】
前記レーザー光Ｒは、まず、図５に示すレーザービームＲ0 をシリンドリカル凹レンズで扇状に広げ、次に、シリンドリカル凸レンズで線状に集束し、多層フィルムＦの表面フィルム層１に照射するものである。レーザー光Ｒの強度を制御することで、中間フィルム層２のプラズマ蒸発の程度が調整できる。
この第２の発明の多層フィルムの加工方法の場合、表面フィルム層１を欠落させず、表
面フィルム層１と中間フィルム層２の界面に部分的に剥離部４を形成する。
【００３２】
使用する上記レーザー光Ｒの種類としては、１０2 ｎｍから３×１０4 ｎｍの範囲のいずれかの波長を有するレーザー光である。発光パルス幅は３００ｎｓ以下である。一実施例としては、Ｑスイッチパルスレーザー（Ｎｄ：ＹＡＧ）に第２高調波発生装置（ＳＨＧ）を付加して波長５３２ｎｍ、パルス幅１００ｎｓの緑の可視光を用いる。
【００３３】
因みに多層フィルムの加工方法を、実施の形態にしたがって以下に詳細に説明する。
【００３４】
図３に示すように、まず、少なくとも３層以上に積層接着された多層フィルムＦ、即ち、表面フィルム層１と、中間フィルム層２と、裏面フィルム層３とを積層接着した多層フィルムＦの片面に、レーザー光Ｒを照射する。
【００３５】
そして、該多層フィルムＦにレーザー光Ｒを照射することで、該多層フィルムＦ中の中間フィルム層２が部分的にプラズマ蒸発して、表面フィルム層１と中間フィルム層２との界面にその蒸発による界面剥離と、表面フィルム層１側に欠落部５を形成する。
【００３６】
界面剥離により生じた表面フィルム層１と中間フィルム層２との空間部分がプラズマ蒸発するガスによってやがて膨張し、表面フィルム層１がその膨張力によって破壊され、表面フィルム層１にも欠落部５が形成される。
【００３７】
前記レーザー光Ｒは、前述の第３の発明方法と同様に、レーザービームＲ0 をシリンドリカル凹レンズで扇状に広げ、次に、シリンドリカル凸レンズで線状に集束し、多層フィルムＦの表面フィルム層１に照射するものである。レーザー光Ｒの強度を制御することで、中間フィルム層２のプラズマ蒸発の程度を調整しながら、図２に示すように表面フィルム層１と中間フィルム層２とに欠落部５を形成する。
【００３８】
次に本発明に用いられるレーザープラズマ加工装置を、実施の形態にしたがって以下に詳細に説明する。
【００３９】
図４は、レーザープラズマ加工装置の概念図である。Ｑスイッチパルス発生手段１１は、光共振器のＱ値を急速に変化させて、尖頭出力の大きいパルスレーザー光を取り出す装置である。２次高調波発生手段１２はＱスイッチパルス発生手段１１からのパルスレーザー光から２次高調波だけを取り出す装置である。レーザー発生装置１０は、Ｑスイッチパルス発生手段１１と２次高調波発生手段１２からなるパルスレーザー光の発生装置である。レーザー光を集束するための光学系装置１３は、レーザー発生装置１０からのレーザービームＲ0 を直線状に集束させるための光学系装置である。なお、多層フィルムに対する加工の仕方は、一直線に加工できるのはもちろんであるが、ミシン目や点線などの不連続直線や曲線状にも加工できたりする。材料固定部１４は、直線集束されたレーザー光Ｒを多層フィルムＦに正確に照射するために、多層フィルムＦを正確な位置に固定させるための装置である。
【００４０】
図５は、レーザープラズマ加工装置の光学系装置１３の配置図である。前記光学装置１３は、シリンドリカル凹レンズ２１およびシリンドリカル凸レンズ２２からなる。シリンドリカル凹レンズ２１及びシリンドリカル凸レンズ２２は、図５に示すように、それぞれの円筒軸方向がお互いに垂直となるように配置され、また両者は同一面上に配置されている。
【００４１】
このように配置すると、レーザービームＲ0 は、シリンドリカル凹レンズ２１を通過したあと扇状に広がり、さらに、シリンドリカル凸レンズを通過したあと、線状に集束する。一実施例を挙げると、シリンドリカル凹レンズ２１の焦点距離ｆ1 は−３０ｍｍ、シリンドリカル凸レンズ２２の焦点距離ｆ2 は１３０ｍｍ、シリンドリカル凹レンズ２１とシリンドリカル凸レンズ２２の間隔ａは６００ｍｍであり、レーザービームＲ0 の直径ｃは５ｍｍである。この場合、シリンドリカル凸レンズ２２に当たるレーザー光Ｒ1 の横方向の長さｄ（図５に示す「上から見た図」で見た場合の長さ）は１００ｍｍであり、多層フィルムＦの表面に線状に集束したときの、その線の長さｅは１２７ｍｍである。なお、この数値は、本発明においては特にこれに限定されるものでないことは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような顕著な効果を奏する。
（１）レーザーを用いることで多層フィルムの中間フィルム層に対する線状加工や点線状加工が容易にでき、易カットガイドラインや易折り曲げガイドラインの加工プロセスの生産ラインへの後づけ導入が容易に可能となる。
（２）易カットガイドラインの加工プロセスにおいて、可視レーザー光を用いることで赤外レーザー光に比べ設備が節約でき、簡潔化でき、設置が容易となる。
（３）易カットガイドラインの加工プロセスにおいて、可視レーザー光を用いることで赤外レーザー光に比べ光学系のコストが削減できる。
（４）可視レーザー光を用いることで、工場でのプロセスメンテナンス性が向上する。
（５）プラズマ蒸発させ加工することで、熱融解による加工に比べて、加工箇所を綺麗に仕上げることが出来る。
（６）多層フィルム中の中間フィルム層を加工するので、包装材料内容物は加工によって汚染されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の発明における、剥離部４を有する多層フィルムＦの断面図である。
【図２】  参考例における、欠落部５を有する多層フィルムＦの断面図である。
【図３】  第２の発明又は参考例の発明における、レーザープラズマ加工前の多層フィルムＦの断面図である。
【図４】  参考例における、多層フィルムＦのレーザープラズマ加工装置概念図である。
【図５】  参考例における、多層フィルムＦのレーザープラズマ加工装置光学系配置図である。
【符号の説明】
１・・・表面フィルム層
２・・・中間フィルム層
３・・・裏面フィルム層
４・・・剥離部
５・・・欠落部
１０・・・レーザー発生装置
１１・・・ＱスイッチパルスＮｄ：ＹＡＧレーザー
１２・・・第２高調波発生装置
１３・・・直線集束のための光学系
１４・・・材料固定部
２１・・・シリンドリカル凹レンズ
２２・・・シリンドリカル凸レンズ
Ｒ0 ・・・レーザービーム
Ｒ1 ・・・扇状に広げられたレーザー光
Ｒ・・・線状に集束されたレーザー光
Ｆ・・・多層フィルム
ａ・・・シリンドリカル凹レンズ２１とシリンドリカル凸レンズ２２の間隔
ｂ・・・シリンドリカル凸レンズ２２と多層フィルムＦとの間隔。ｆ2 と等しい。
ｃ・・・レーザービームＲ0 の直径
ｄ・・・シリンドリカル凸レンズ２２に当たるレーザー光Ｒ1 の横方向の長さ
ｅ・・・レーザー光Ｒが多層フィルムＦの表面に線状に集束したときの、その線の長さ
ｆ1 ・・・シリンドリカル凹レンズ２１の焦点距離
ｆ2 ・・・シリンドリカル凸レンズ２２の焦点距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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