プリント複合フィルム: 種類、構造、用途、適切なフィルムの選び方

プリント複合フィルムとは何ですか?

印刷複合フィルムは、2 つ以上の異なるフィルム基材をラミネート加工によって結合し、その 1 つ以上の層に印刷されたグラフィック、文字、または機能性コーティングを組み合わせた多層の柔軟な包装材料です。複合構造は、各層が他の層だけでは提供できない特定の特性に寄与するように設計されています。1 つの層は印刷適性と視覚的魅力を提供し、別の層は酸素または湿気のバリア性能を提供し、3 番目の層はヒートシール性または耐穿刺性を提供し、最外層は光沢、マット仕上げ、または表面保護を追加します。

印刷とラミネートを組み合わせて単一の統合製品にすることが、印刷複合フィルムを普通のフィルムラミネートや印刷されていない複合構造と区別するものです。通常、印刷層は外側の基材と内側の層の間に挟まれています。反転印刷またはトラップインク印刷と呼ばれる技術です。これにより、インクを摩耗、湿気、食品との接触から保護しながら、製品の保存期間を通じてグラフィックを鮮やかで安定した状態に保ちます。このアプローチは、世界中で製造されている食品、飲料、医薬品、消費財の柔軟なパッケージの大部分の基礎となっています。

印刷複合フィルムは、業界の状況に応じて、印刷ラミネートフィルム、印刷フレキシブルラミネート、または多層印刷包装フィルムとも呼ばれます。それらは、一般にロールストックと呼ばれるロール形式で生産され、ブランドオーナーまたは契約梱包業者の施設の下流の包装機械でパウチ、小袋、フローラップ、蓋フィルム、スタンドアップバッグなどの最終包装形式に変換されます。

包装用複合フィルムが単層フィルムよりも優れている理由

優れた印刷適性、高いバリア性能、ヒートシール性、機械的靭性、および光学的透明性を同時に実現する単一のポリマー フィルムはありません。各フィルムタイプは、いくつかの特性において優れていますが、他の特性では妥協しています。複合フィルム工学では、層を積み重ねることでこの問題を解決し、長所を追加して短所を補います。

たとえば、ポリエチレン テレフタレート (PET) は、優れた印刷適性、寸法安定性、および光学的透明性を備えていますが、直接ヒートシールすることができず、中程度の防湿性能しか提供しません。ポリエチレン (PE) は密封が容易で、防湿性に優れていますが、印刷適性が低く、ほとんどの包装用途には剛性が不十分です。ラミネート接着剤を介して PET を PE に接着すると、PET の印刷適性および剛性と PE のシール性および耐湿性を組み合わせた複合フィルムが生成されます。この組み合わせは、どちらの材料単独でも達成できません。この構造にアルミ箔中間層を追加すると、酸素と光をほぼ完全に遮断する PET/箔/PE ラミネートが生成されます。この構造は、コーヒー パウチ、レトルト パウチ、医薬品ブリスターの裏地に使用されます。

この層ごとのエンジニアリングアプローチにより、印刷複合フィルムコンバーターは、バリア性能、機械的特性、光学的外観、およびシール特性を正確に校正して、各製品およびパッケージ形式の正確な要件に適合させることができます。これは、単層フィルムでは単純に達成できない程度のカスタマイズです。

一般的なレイヤー構造と各レイヤーの機能

各層の機能を理解する 印刷複合フィルム 構造は、特定のアプリケーションに適切な構造を指定するために不可欠です。ほとんどの構造は、論理的な外側から内側への順序に従います: 印刷基材 → 接着剤 → バリア層 → 接着剤 → シーラント層。

外側の印刷素材の選択

外側の基材は、完成したパッケージが消費者の手にどのように見え、どのように感じられるかを決定します。二軸延伸ポリエチレン テレフタレート (BOPET または PET) は、印刷中の優れた寸法安定性 (多色見当精度に重要)、高い引張強度、優れた表面光沢、および耐摩耗性と耐熱性により、印刷複合フィルムの外側基材として最も広く使用されています。二軸延伸ポリプロピレン (BOPP) は、2 番目に一般的な外側基材です。PET よりも軽く、安価で、スナック食品や菓子に好まれる明るく透明度の高い外観を提供します。二軸延伸ナイロン (BOPA) は、骨付き肉の包装や鋭利なエッジを持つ製品のパウチなど、耐突刺性と耐屈曲亀裂性が優先される場合に使用されます。

バリア層のオプションとそのパフォーマンス

バリア層は、生鮮食品用の印刷複合フィルム構造の技術的に最も重要なコンポーネントです。アルミニウム箔（通常は厚さ 7 ～ 12 ミクロン）は、依然としてバリア性能のゴールドスタンダードであり、実質的に全酸素透過率 (OTR) と水蒸気透過率 (WVTR) を提供し、コーヒー、乳製品、医薬品などの紫外線に敏感な製品にとって重要な完全な光の遮断を実現します。その制限は、不透明性 (透明な窓がない)、ソフト パウチでのたわみ亀裂の発生しやすさ、および混合材料の流れでのリサイクルの不適合性です。金属化フィルム（厚さ 30 ～ 50 ナノメートルの真空蒸着アルミニウム コーティングを施した PET または BOPP）は、透明または半透明で優れたバリア性能（OTR は通常 1 ～ 5 cm3/m2/日）を提供し、リサイクル性が大幅に向上します。 EVOH (エチレン ビニル アルコール) コポリマー フィルムおよびコーティングは、透明であり、オール PE またはオール PP のリサイクル可能な構造物と互換性がありながら、優れた酸素バリア性能を提供しますが、高い相対湿度ではバリアが大幅に低下します。酸化物コーティングされたフィルム (プラズマ蒸着によって蒸着された SiOx または AlOx) は、優れたバリア性能と完全な透明性およびマイクロ波適合性を兼ね備えており、プレミアム透明フレキシブルパッケージングに適した選択肢となっています。

複合フィルムの印刷方法

ラミネート前に複合フィルムに適用される印刷プロセスは、色品質、印刷解像度、最小注文数量、ユニットあたりのコスト、およびデザインの柔軟性に直接影響します。軟包装用フィルムの印刷には 4 つのプロセスが関与します。

グラビア印刷

輪転グラビアは、大量の印刷複合フィルム生産における主要な印刷方法です。グラビア印刷では、画像はクロムメッキされた銅シリンダーの表面に何百万もの小さなセルとして彫刻されます。このセルにインクを充填し、余分なインクをドクターブレードで拭き取り、フィルムをシリンダーに押し付けてインクを転写します。グラビアは、他のプロセスでは匹敵するのが難しい、優れた色の一貫性、細部の再現、メタリックまたは特殊インクの効果を実現します。毎分 200 ～ 400 メートルの印刷速度が標準であり、1 デザインあたり約 50,000 ～ 100,000 直線メートルを超える量では、グラビアが最も経済的な選択肢となります。主な制限はシリンダーのコストです。10 色ジョブ用のグラビア シリンダー セットの彫刻には 5,000 ～ 15,000 ユーロの費用がかかるため、短納期や頻繁なデザイン変更に費用がかかります。グラビアは、長期稼働によりシリンダーへの投資が正当化される、菓子、コーヒー、ペットフード、および飲料の包装の標準です。

フレキソ印刷

フレキソ印刷では、回転シリンダーに取り付けられた柔軟なポリマー印刷版を使用して、インクをフィルム基材に転写します。最新の HD フレキソおよび拡張色域フレキソ システムは、グラビアとの品質ギャップを大幅に縮め、ほとんどの軟包装用途で受け入れられる色域と細部の再現を実現しています。フレキソ版のコストは、グラビア シリンダーのコストよりも大幅に低く、10 色ジョブ用のフレキソ版セットは通常 1,500 ユーロから 4,000 ユーロです。このため、中量生産やデザイン変更が頻繁に行われる用途に適したプロセスとなっています。印刷速度はグラビアに匹敵し、このプロセスは溶剤系インクと水系インクの両方に容易に対応します。フレキソ印刷は、北米では印刷ラミネートフィルムの市場シェアがグラビアよりも大きく、版技術の向上に伴いヨーロッパやアジアでも普及しつつあります。

デジタルインクジェット印刷

軟包装フィルム用のデジタル インクジェット印刷は、短納期、可変データ印刷、ラピッド プロトタイピングの需要に牽引されて、過去 10 年間で急速に成長しました。デジタル印刷機では版とシリンダーが完全に不要になり、印刷準備が整ったアートワークがファイルから印刷機に直接送られます。これにより、セットアップコストがほぼゼロに削減され、シングルロールの印刷が経済的に実行可能になります。 HP Indigo (ElectroInk 液体トナーを使用)、Durst、EFI Nozomi、Landa などのサプライヤーが提供する現在のデジタル軟包装印刷機は、毎分 30 ～ 150 メートルの速度で動作し、グラビアやフレキソよりも大幅に遅いですが、短期および中程度の印刷には十分です。色の品質が大幅に向上し、食品安全インクの認定がほとんどの主要なデジタル プラットフォームで利用できるようになりました。デジタル印刷は、季節限定版、地域言語版、販促用パッケージ、および市場テストの量が少ない新製品の発売に特に価値があります。

オフセットリソグラフィー（フィルム用）

紙や板紙の印刷の主要なプロセスであるオフセット リソグラフィーは、主にアルミ箔のラミネート構造に印刷するためのフレキシブル パッケージングで使用されます。箔の剛性により、枚葉紙オフセット印刷機との互換性が得られます。ロールフィードのフレキシブルフィルム印刷ではあまり一般的ではありませんが、高級化粧品や医薬品のパッケージなど、最高の色精度と Pantone カラーマッチングが必要な特殊用途に使用されています。フィルム基材への UV オフセット印刷では、インクの密着性を確保するためにコロナ処理またはプライマーコーティングされたフィルムが必要ですが、このプロセスは通常、速度が遅く、体積当たりの単位コストが高いため、グラビア印刷やフレキソ印刷よりも短納期に限定されます。

印刷複合フィルムの主な性能仕様

印刷された複合フィルムを正しく指定するには、いくつかの側面にわたる性能目標を定義する必要があります。仕様があいまいだと、フィルムが包装ラインで失敗したり、中の製品の保存期間が不十分になったりすることがあります。

• 酸素透過率 (OTR): 指定された温度および相対湿度 (通常、乾燥状態の場合は 23°C/50% RH、湿潤状態の場合は 23°C/85% RH) で cm3/m2/日で測定されます。ローストコーヒー、塩漬け肉、スナック食品などの酸素に敏感な製品の場合、OTR 目標は通常 1 cm3/m2/日未満です。 EVOH または酸化物コーティングを使用した透明バリア構造は、0.5 ～ 3 cm3/m2/日の OTR 値を達成します。アルミ箔ラミネートは実質的に OTR ゼロを達成します。
• 水蒸気透過率 (WVTR): ほとんどの軟包装用途では、38°C/90% RH で g/m²/日で測定されます。湿気の侵入が腐敗を引き起こす乾燥製品（ビスケット、シリアル、粉末）や、湿気に敏感な医薬品にとって重要です。 PE ベースのシーラント層は主要な防湿層を提供します。アルミ箔は、最も敏感な用途に対してほぼゼロの WVTR を提供します。
• シール強度: 完成したフィルムのヒートシールされた接合部を引き剥がすのに必要な単位幅当たりの力 (N/15mm で測定)。シール強度の目標は用途によって異なります。一般的に、開封しやすい消費者用パッケージの目標は 8 ～ 15 N/15 mm です。レトルトパウチおよび工業用バルク包装では、加工または輸送ストレス下でのシールの完全性のために 30 ～ 60 N/15 mm 以上が必要な場合があります。
• シール開始温度 (SIT): シーラント層に使用可能なシールを生成する最小シーリング ジョー温度。 SIT が低いと、フィルムの接触時間が短くなるため、包装ライン速度が速くなります。 CPP シーラント フィルムは標準の LLDPE よりも SIT が低いため、高速垂直フォーム充填シール (VFFS) 用途に適しています。
• ラミネート接着強度: 複合構造内の隣接する層間の剥離力 (N/15mm 単位で測定)。許容可能な最小接着強度は用途によって異なります。通常、常温乾燥製品の場合は 2.5 ～ 4 N/15mm、加工中に熱と湿気によって接着にストレスがかかるレトルトまたは低温殺菌用途の場合は 6 ～ 10 N/15mm です。
• フィルムの総厚さと剛性: 厚さはミクロン (µm) 単位で測定され、剛性、加工性、触感に影響します。食品パウチ用の一般的な印刷複合フィルムの総厚は 70 ～ 140 μm です。剛性 (割線弾性率または剛性指数として測定) は、フィルムが成形装置上でどの程度うまく機能するか、および充填後にパウチがその形状を保持するかどうかを決定します。
• 摩擦係数 (COF): フィルムの外面と内面の滑り特性は、フィルムが包装機のガイド、成形カラー、およびシールバーの上をどれだけスムーズに走行するかに影響します。機械製造業者の推奨範囲 (通常は 0.2 ～ 0.4 の動的 COF) を超える COF を含むフィルムは、位置合わせエラー、ジャムの危険性、および一貫性のないシール品質を引き起こします。 COF は、シーラント層のスリップ添加剤と外側基板の表面処理によって改質されます。

印刷複合フィルムの主な応用分野

印刷複合フィルムは、柔軟なパッケージングで視覚的な魅力と機能的な保護を組み合わせる必要がある場合に使用されます。これらは世界的に最大の消費量を占める部門です。

食品および飲料の包装

食品包装は、印刷ラミネートフィルムの主要な用途であり、世界の軟包装フィルム消費量の 60% 以上を占めています。スナック食品、菓子、コーヒー、乾物、乳製品、冷凍食品、ソース、飲料はすべて、印刷された複合フィルム構造に依存しています。具体的な構造は製品によって大きく異なります。ポテトチップスの袋は、適度な酸素バリア、優れた光沢、軽量を実現する BOPP/メタライズド BOPP/LLDPE 構造を使用しています。真空パックされたコーヒーパウチには、酸素と湿気をほぼ完全に排除するために PET/アルミニウム箔/CPP が使用されています。レトルトミールパウチには、121°C 蒸気滅菌定格の PET/アルミニウム箔/キャストポリプロピレン (CPP) が使用されています。食品と接触する用途の場合、食品と接触するすべての層は、該当する食品安全規制、つまりプラスチック材料に関する EU 規則 10/2011、米国市場向けの FDA 21 CFR、または他の市場における同等の国内基準に準拠する必要があります。

医薬品および医療用包装

医薬品用途向けの印刷複合フィルムは、バリア性能、移行制限、印刷インク認証の点で、食品包装よりも大幅に厳しい基準に準拠しています。ブリスターパックの蓋ホイル (錠剤のブリスターの背面をシールする印刷されたアルミニウムホイルまたは PET/ホイルのラミネート) は、最も生産量の多い医薬品複合フィルム形式の 1 つです。単回用量の粉末、顆粒、および液体用の小袋には、製品の効力を保護するために、湿気と酸素のバリア性が高いプリントラミネートが使用されています。滅菌医療機器のパッケージングには、機器を汚染することなく無菌で提供できる剥離可能なシール構造を備えた印刷複合フィルムが使用されています。すべての医薬複合フィルムは、包装材料の ICH Q1A 安定性試験要件に準拠する必要があり、印刷インクおよび接着剤が安全でないレベルで製品に抽出物または浸出物を寄与しないことを証明する必要があります。

パーソナルケアと化粧品

シャンプーの小袋、フェイスマスクの包装、使い捨てスキンケアポーチ、および化粧品チューブのラミネートはすべて、高い視覚的インパクト、含有配合物に対する耐薬品性、および製品の劣化を防ぐのに十分なバリア特性を実現するために最適化された印刷複合フィルム構造を使用しています。この分野では、印刷品質に特に高い要求が課せられます。細心の注意を払って再現されたブランドカラー、メタリック効果、ソフトタッチのマット仕上げ、ホログラフィックラミネートはすべて、高級化粧品の軟包装の標準です。このセグメントの印刷基材は、裏面印刷ではなく表面印刷 (インクが外側にある) であることが多く、擦り傷や摩擦に対する耐性を提供するためにインクの上に保護オーバーラミネートまたはコーティングが適用されます。

ペットフードと農産物

ペットフード包装用の高バリア印刷複合フィルムは、要求の厳しい小売環境で強力なグラフィックを維持しながら、ドライキブルとウェット/レトルトフォーマットの両方に対応する必要があります。ドライペットフード用のジッパー付きスタンドアップパウチは通常、PET/金属化PET/LLDPEまたはBOPP/金属化BOPP/PE構造を使用します。ウェットペットフードのレトルトパウチには、人間の食品のレトルト用途に匹敵するホイルベースの構造が必要です。農業用種子および農薬製品のパッケージには、優れた耐薬品性、高い突刺強度、屋外保管条件での UV 安定性を備えた印刷複合フィルムが使用されています。

持続可能でリサイクル可能な印刷複合フィルム

PET/ホイル/PE など、異なる材料を組み合わせた従来の多層複合フィルムは、接着層を経済的に分離できないため、主流でリサイクルすることが困難または不可能です。これにより、単一のポリマーファミリーから適切なバリア性能とシール性能を実現する、リサイクル可能なモノマテリアル複合フィルム構造への多額の投資が推進されてきました。

オールPEおよびオールPPのリサイクル可能な構造

全ポリエチレン (全 PE) 複合フィルムは、印刷基材として PET の代わりに BOPE (二軸配向 PE) または MDOPE (機械方向配向 PE) を使用し、バリアとして EVOH または金属化 PE、シーラントとして LLDPE またはLDPE を使用します。これらはすべて PE ポリマーファミリーに含まれます。これらの構造は、適切に認証された場合、PE フィルムのリサイクル ストリーム (米国の店舗引き取りプログラム、ヨーロッパの専用フレキシブル フィルム回収スキーム) で受け入れられます。同様に、全ポリプロピレン (全 PP) 構造では、外側基材として BOPP、バリアとして金属化 BOPP または EVOH 含有 PP 共押出物、シーラント層としてキャスト PP (CPP) を使用します。どちらのファミリーも、従来の混合材料ラミネートと比較して、特に高湿度下での酸素バリアやシール開始温度において、性能のトレードオフが伴います。配合者は、改良された共押出フィルム技術と高度な EVOH バリアコーティングによって、この問題を解決するために積極的に取り組んでいます。

PCR コンテンツとバイオベースの映画

消費者リサイクル (PCR) 内容物は、食品との接触や印刷位置合わせの目的でバージングレードを維持する必要がある外側基材の印刷品質を損なうことなく、複合フィルムのシーラント層とコア層に組み込むことができます。非接触層に 30 ～ 50% の PCR 含有量を含むフィルムは市販されており、ブランド所有者がパッケージングの約束でリサイクル含有量の目標を指定することが増えています。石油ではなくサトウキビ、コーンスターチ、またはその他の再生可能な原料に由来するバイオベースのフィルムには、バイオ PET、バイオ PE、および PLA (ポリ乳酸) が含まれます。バイオ PET は化石由来 PET と化学的に同一であり、既存のリサイクルの流れと完全に互換性があります。 PLA は工業用堆肥化条件下では堆肥化可能ですが、従来のプラスチックのリサイクルとは互換性がなく、PE または PET のリサイクルの流れの汚染を避けるために耐用年数終了時には慎重に管理する必要があります。

印刷された複合フィルムを指定および調達する方法

印刷された複合フィルムを調達するには、供給されるフィルムと包装機、製品、および満たさなければならない規制要件との間のコストのかかる不一致を回避するために、構造化された仕様プロセスが必要です。

• まずパッケージ形式を定義します。 フィルムの構造は、VFFS (垂直フォーム・フィル・シール)、HFFS (水平フォーム・フィル・シール)、既製パウチ、蓋、フローラップなどの包装フォーマットに適合させる必要があります。これは、各フォーマットがフィルムの剛性、COF、シール形状、および機械加工性に異なる要求を課すためです。最初に、包装機のメーカー、モデル、成形カラー/チューブの寸法をフィルムのサプライヤーと共有します。
• 保存期間データからバリア要件を指定します。 バリアレベルを推測しないでください。製品の酸素と湿気に対する感度データ (理想的には加速保存期間テストから得たもの) を使用して、意図した保管温度と湿度でのフィルムの最大許容 OTR と WVTR を逆計算します。バリアを過剰に指定するとコストが増加します。過小仕様は市場での製品の故障の原因となります。
• 印刷可能なアートワークをサプライヤー指定の形式で提供します。 グラビアおよびフレキソ プリンタでは、サプライヤーの優先形式 (通常は、プロファイルが埋め込まれた Adobe Illustrator AI または PDF/X-4) で個別のカラー ファイルとして提供されるアートワークが必要です。ブランドに重要な要素の Pantone カラーを指定し、生産を承認する前にカラー プルーフまたは物理的なプレス プルーフをリクエストします。 3 ～ 8 mm の印刷から端までの裁ち落とし領域と、シールの汚染を防ぐためにインクの被覆を避ける必要があるシール ゾーンの除外を考慮します。
• 食品との接触に関するコンプライアンス文書を要求します。 食品、医薬品、およびパーソナルケア用途の場合、インク、接着剤、コーティング、ベースフィルムを含むすべての層が、対象市場に適用される食品接触規制 (EU 10/2011、FDA 21 CFR、中国 GB 規格など) に準拠していることをフィルム供給者から書面で確認する必要があります。コンプライアンス宣言 (DoC) では、特定の規制、使用条件 (温度、接触時間、食品の種類)、および使用上の制限を特定する必要があります。
• 最小注文数量とリードタイムを早めに確認してください。 グラビア印刷された複合フィルムは、シリンダーの償却コストのため、通常、SKU あたり 500 ～ 2,000 kg の最小注文数量が必要です。 Flexo の最小値はこれより低く、通常は 200 ～ 500 kg です。デジタル印刷では MOQ の制約がなくなりますが、量を増やすと単位あたりのコストが高くなります。版またはシリンダーの生産、印刷、ラミネート、スリッティングを含む初回注文のリードタイムは、通常、グラビアの場合は 4 ～ 8 週間、フレキソの場合は 3 ～ 5 週間です。新製品の発売や季節ごとのパッケージの変更に応じて計画を立てます。
• 納品ごとに受信品質チェックを実施します。 生産に納品する前に、ロールの幅、厚さ (公差チェックあり)、COF、代表的なサンプルのシール強度、および承認された基準に対する視覚的な印刷品質を検証します。公称値の±5%を超える厚さの変動、指定範囲外のCOF、または合意されたΔE許容値を超える色ずれは不合格の理由となります。ロールが包装ラインに入る前にこれらの問題を発見することで、包装ラインの停止や市場への品質の流出に対処するよりもはるかに多くの時間とコストを節約できます。