日本包装学会誌 Vol.27 No.2 （2018）

一般論文～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～

レーザー型消えない印字包材
杉 山

有 紀*、山 田新*、伊 藤

克 伸*

Visibility Improvement of Laser Mark Using Packagewith Laser Marking Print*

Yuki SUGIYAMA* and Shin YAMADA* and Katsunobu ITO

インクジェットやサーマル印字、ホットスタンプなどは表面に加工を施しているため、擦れやアルコール・油分の多い内容物の付着によって消失するリスクがある。また、改ざんや偽造が行われる可能性もあり、安心・安全のために消えない印字への需要が高まっている。これまでいくつかのレーザー印字インキが開発されているが、何れのインキも高価で印字濃度が薄かった。高速印刷の場合、印刷ムラが発生しやすい傾向が見られた。そこで、筆者らは新規レーザー印字用インキの開発に取り組み、従来のレーザー印字用インキに比べて、高濃度、ムラなく印刷でき、かつ安価なレーザー印字用インキを見出した。開発したレーザー印字用インキはレトルト処理前後で印字濃度や包材のバリア性の低下は見られない特徴も有しており、食品だけではなく医療医薬など幅広い用途に対応できることから、今後の展開が期待される。

Inkjet, thermal printing and hot stamping are printed on the surface of the material. With regard to thesetechnologies, there are some risks such as loss of printing due to alcohol and oil rich contents. Moreover,there is the possibility of counterfeiting.
Along with needs for safety and security, the demand for an indelible ink is dramatically increasing. In
fact, some laser marking inks have already been developed. However, these inks have issue of high cost,low printability at high speed.
So, we developed new cost-competitive and excellent printable leaser marking ink. This developed ink
is also retortable and does not show deterioration of printing density or barrier property after retort
treatment.
It is expected to spread in not only the food field but also the medical field in the future.
キーワード : レーザー、印字、インキ、レトルト、高濃度

Keywords: laser, marking, ink, high, density*

大日本印刷（株）,Dai Nippon Printing Co.,Ltd. (〒162-8001 東京都新宿区市ヶ谷加賀町 1-1-1)
1-1-1 Ichigaya-Kagacho, Shinjuku-ku, Tokyo 162-8001, Japan,
Email: sugiyama-y9@mail.dnp.co.jp－ 115 －レーザー型消えない印字包材

1. 緒 言Fig.1 に あ る よ う に レ ー ザ ー を 照 射 す る

賞味期限やロット番号などの表示にはと発色する特殊インキは絵柄印刷と同時インクジェットやサーマル印字、ホットにフィルム内層に塗工されている。基材

スタンプなどが使われていることが多い。

側からレーザーを照射することでインキ何れも包材表面に加工を施しているため、が発熱し、周囲の樹脂を炭化させて黒く製品輸送時の擦れや工場での清掃に使用発色する。又は、インキに含まれる発色されているアルコールの付着、油分の多剤が黒色化することで印字される。イン

い内容物の場合は消費者が家庭で使用中キを内層に設けているので表面の擦れやに内容物が付着することで印字が消失す

アルコール、油分の付着によって消失するリスクがある。また、改ざんや偽造がる こ と は な い 。一 方 、Fig.2 に あ る よ う に容易なため、安心・安全のためには消えインクジェットやサーマル印字は表面にない印字への需要が高まっている。消え加工しているため擦れやアルコールの付ない印字として開発されたのがレーザー着によって消失する可能性がある。
レ ー ザ ー 印 字 用 イ ン キ は OPP（ 2 軸 延印字である。

伸 ポ リ プ ロ ピ レ ン ）、ONY（ 2 軸 延 伸 ナ イロ ン ）、紙 な ど 様 々 な 基 材 を 使 用 す る こ とができ、炭酸ガスレーザーでダメージが発 生 す る PET（ ポ リ エ チ レ ン テ レ フ タ レート）も傷つけることなく印字が可能である。また、インクジェットのインクやサーマル印字のリボンが必要ないのでラFig.1 laser marking

ンニングコストが比較的安価であることも特長の 1 つである。
物理的に消えないという付加価値がありながら、これまでレーザー印字が導入された事例は少ない。理由の 1 番目としては、これまで特殊インキを用いたものでも低出力のレーザーでは発色が十分

Fig.2 Inkjet, thermal printing

でなく、視認性、高速印字適性が満足で－ 116 －

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吸 熱 曲 線 ： 示 差 走 査 熱 量 計 （ DSC） にき る も の で は な か っ た 。2 番 目 と し て は 、レーザー照射機（ＹＡＧ、ＹＶＯ４、フよるインキ毎の吸熱曲線測定

ァ イ バ ー ）を 新 た に 導 入 す る 必 要 が あ り 、初期投資がかかることが挙げられる。ま（ 2） レ ト ル ト 適 性 の 確 認

た、非常に高価なレーザー印字用の特殊熱水式、スプレー式レトルト処理を実インキが必要であることも導入障害であ施後、包材ダメージを外観にて確認し、る。以上の課題解決のため、インキ開発

酸素・水蒸気バリアを測定に着手した。
レーザー印字インキの組成は次のよう

2.1.2 検 体（ 1） 白 色 顔 料 探 索になっている。

層構成：下記 3 種類

・変 色 物 質（ 銅 、モ リ ブ デ ン 、ビ ス マ ス 、Sample1：OPP／ イ ン キ ／ 接 着 剤 ／ CPP

錫など）

Sample2 ： ONY ／ イ ン キ ／ 接 着 剤 ／・白色顔料（酸化チタン）

LLDPE・バインダ樹脂（ウレタン樹脂）

Sample3： PET／ イ ン キ ／ 接 着 剤 ／ AL・溶剤
筆者らは白色顔料、バインダ樹脂の最／ 接 着 剤 ／ CPP
CPP： 無 延 伸 ポ リ プ ロ ピ レ ン

適化に着手することとした。

LLDPE： 直 鎖 状 低 密 度 ポ リ エ チ レ ン
インキ：白色顔料である酸化チタン顔

2. 実 験料 の 少 な い 方 か ら イ ン キ A～ G

2.1 実 験 方 法
2.1.1 実 験 の概 要（ 1）レ ー ザ ー に 反 応 し 易 い 白 色 顔 料 の（ 2）レ ト ル ト 適 性 確 認（ 本 実 験 の イ ン キ

探索はインキ D に発色剤を添加）
パウチ仕様①

反応性：印刷後の印字の外観により、

PET ／ イ ン キ ／ 接 着 剤 ／ AL ／ 接 着 剤

反応性として 3 段階に官能評価
接 着 強 度：15 ㎜ 幅 の 検 体 に つ い て 基 材／ CPP（ OPP、 ONY、 PET） と イ ン キ 間 を 180°

パウチ仕様②

剥離した時の引張強度測定、及び、剥離PET／ イ ン キ ／ 接 着 剤 ／ ONY／ 接 着 剤

状態を確認／ AL／ 接 着 剤 ／ CPP－ 117 －レーザー型消えない印字包材

2.1.3 機 器 と試 験 条 件の イ ン キ （ イ ン キ A～ G） に つ い て 、 3・レーザーマーカー（パナソニックデバ

種 類 の 層 構 成 （ Sample1～ 3） を 試 験 サ ンイ ス SUNX 株 式 会 社 製 3D 制 御 FAYb レ

プ ル と し て 、レ ー ザ ー マ ー キ ン グ を 行 い 、ー ザ ー マ ー カ ー LP-Z）

外観を評価し、3 段階評定（〇：反応性試 験 条 件 ： ス キ ャ ン ス ピ ー ド

良 い 、△：少 し 反 応 、×：反 応 性 悪 い ）し4000mm/s、 パ ワ ー 30～ 50％

た （ Table.1）。

・引張試験機（株式会社オリエンテック

白インキに含まれる酸化チタンの含有製 STA-1150）

量が多い方がより反応しやすい傾向が見

試 験 条 件 ： 引 張 速 度 300mm/sられた。何れの仕様においてもインキ D・ DSC（ 株 式 会 社 日 立 ハ イ テ ク サ イ エ ンが良好な反応性を示した。

ス 製 TA7000）
Table.1 TiO 2 contents and printing density

試 験 条 件 ： 20～ 200℃

ink

Ti 02 contents

sample1

sample2

sample3

A30～40%×××

所 製 RCS-60/10RSPXTG）

B

30～40%×××

C40%×××試 験 条 件 ： 121℃×30 分

D40～50%○○○E40～50%×○○F

under50%

○

×○

G50%

○

△

×・レトルト殺菌装置（株式会社日阪製作

2.2 実 験 結 果 と考 察
2.2.1 白 色 顔 料 の探 索

次に、印字性能を予測するために基材レーザーに反応しやすい白色顔料探索と イ ン キ 間 の 剥 離 試 験 を 行 っ たのため、酸化チタン含量の異なる 7 種類（ Table.2）。

Table.2 laminate strength
Sample①ink

laminate strength[N/15mm]A

Sample②peeling statelaminate strength[N/15mm]

0.5

OPP／ink

B0.5C

Sample③peeling statelaminate strength[N/15mm]

peeling state

10.2LLDPE stretched

5.0

PET broken

OPP／ink

4.5

ONY broken

4.6

PET broken

0.6

OPP／ink（ink cohesion）

3.3

ink cohesion（apart of ONY broken）

4.2

PET brokenD

0.4

ink cohesion

0.8

ink cohesion

1.6

ink cohesion

E0.2

ink cohesion

1.0

ink cohesion

1.7

ink cohesion

F

0.2

ink cohesion

0.6

ink cohesion

0.7

ink cohesion

G0.2

ink cohesion

0.4

ink cohesion

0.8

ink cohesion－ 118 －日本包装学会誌 Vol.27 No.2 （2018）

基材へのインキ密着が適度に弱く、イに 及 ぼ す 影 響 を 予 測 す る た め 、イ ン キ B、ンキ凝集で剥離する方が印字性能は高い

D、G の DSC 測 定 を 行 っ た（ Fig.3、4、5）。

傾向が見られる。

（ 縦 軸 ： 熱 流 mW、 横 軸 ： 温 度 ℃） イ ン

次に、レーザー照射時の昇温がインキキ B（ Fig.3）、イ ン キ G（ Fig.5）は 吸 熱 曲

Fig.3 endothermic curve of inkB

Fig.4

endothermic curve of inkD
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レーザー型消えない印字包材

Fig.5 endothermic curve of inkG

線において、非晶性樹脂のガラス転移に2.2.2 レトルト適 性
パ ウ チ 仕 様 ① 、② に 水 150ml を 充 填 し 、よる緩やかなカーブのみが観測され、吸121℃×30 分 の 熱 水 式 、ス プ レ ー 式 で レ ト

熱ピークは観察されなかった。
一 方 、 イ ン キ D（ Fig.4） は 昇 温 時 の 吸ルト処理を行い、レトルト処理前後の印熱曲線において吸熱ピークが見られた。

字濃度、視認性について評価した

レーザーを照射した際、レーザーのエネ（ Table.3）。 Table.3 よ り 、 何 れ の サ ン プ

ルギーを吸収して結晶性成分が軟化（融ルも印字濃度が低下することはなく、浮解）することにより、基材層へのダメー

きなどの包材ダメージも見られなかった。

ジが緩和され、基材表面におけるピンホまた、包材のバリア性の低下も見られなールの発生を防ぐことができると考えらか っ た 。（ 酸 素：0cc/m 2 ・day・atm、水 蒸れた。

気 ： 0g/m 2 ・ day）

レーザーに反応しやすいインキは酸化チタンと結晶性成分を有するバインダ樹
脂を含み、基材と適度な密着性を有していることが望ましいと言える。

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Table.3 The printing density of before and after retort treatment

3. 結 論4. 結 言酸化チタンの濃度の最適化と結晶性成食品偽装が起きる度に消費者に安心して分を有するバインダ樹脂を含有している製品を提供できる方法が考えられてきた。

白インキを選定し、これと発色成分を組レーザー印字は効果的な方法であり、食み合わせることで良好な印字濃度を発現品だけではなく医療・医薬品、日用品なするレーザー印字用インキを見出した。

ど多くのパッケージに対応可能である。

このインキは、良好な印刷適性を有してこれまでは賞味期限や消費期限、ロッいる上、変色物質を増やすことなく、バト番号への展開を想定してきたが、一括インダ樹脂と酸化チタンの工夫で発色性表示やロゴ、バーコードなどの印字にもが改善されている。そのため、従来のレ対応できるようになった。これにより、ーザー印字用特殊インキより低パワーのラベル代替や包材を統一することによるレーザー照射でも効率良く発熱し、良好ロット切替えロス削減や在庫管理軽減、な発色が得られる上、価格を抑えることまたは小ロット対応などが可能となる。

ができ、トータルでコスト削減が可能と今回、従来のレーザー印字用特殊インな る 。ま た 、レ ト ル ト 処 理 も 可 能 で あ り 、

キよりも価格を抑えることができたこと

レトルト処理による印字濃度の低下や包で、今後の展開が期待される。

材のバリア性低下は見られない。

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（原稿受付2017 年 11 月 1 日 ）（採録受理2018 年 2 月 13 日 ）レーザー型消えない印字包材－ 122 －

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