JP4956120B2

JP4956120B2 - 容器ラベル用接着剤及び容器ラベル用接着剤の接着強度の調整方法

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Publication number: JP4956120B2
Application number: JP2006262656A
Authority: JP
Inventors: 俊也小林
Original assignee: Suntory Holdings Ltd
Current assignee: Suntory Holdings Ltd
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: JP2008081592A; WO2008038400A1

Description

本発明は、容器ラベル用接着剤に関する。

市販される飲食品や化粧品等の容器（例えば、ペットボトルやガラス瓶等）には、適当な容器ラベル用接着剤を介してラベルが貼付けられているものがある。そのような従来の容器ラベル用接着剤としては、例えば、水性のり剤（特許文献１参照）、感熱接着剤（特許文献２参照）、又は感圧接着剤（特許文献３参照）等が知られている。

特開２００４−１９７０４９号公報特開２０００−２８４６９７号公報特開平５−４６０９２号公報

最近、環境問題や資源のリサイクル化などの面から、使用済みのペットボトルやガラス瓶等を回収して再利用する容器リサイクルの動きが活発化しており、回収した容器からラベルや接着剤を完全に剥がす必要がある。
しかしながら、従来の水性のり剤を介して貼付けられたラベルは、接着力が強過ぎて剥がし難く、水性のり剤やラベルの一部が容器表面に残存し得るという問題があった。
また、感熱接着剤を介して貼付けられたラベルも接着力が強く、ラベルを剥がす際に、加熱装置を必要とするため不便であった。
一方、感圧接着剤を介して貼付けられたラベルは、前記水性のり剤や感熱接着剤と比べると比較的剥がし易く、ラベルを剥がす際は便利である。しかし、ラベルに使用される感圧接着剤は、離型紙を必要とするため、ラベルを容器に貼付ける際に大量の離型紙ゴミが発生し、環境負荷の面からは好ましくない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、離型紙を必要とせず、通常状態においてはラベルが剥離することのない接着性を有し、且つ容器からラベルを剥がす際に容易に剥がすことのできる易剥離性を有する容器ラベル用接着剤を提供するものである。

容器に接着されたラベルの易剥離性を実現するためには、容器やラベル、接着剤そのものの強度の他、特に容器と接着剤との間における接着強度と、接着剤とラベルとの間における接着強度とを検討する必要がある。この容器と接着剤との間における接着強度と、接着剤とラベルとの間における接着強度とは、容器と接着剤あるいは接着剤とラベルとの間における物理的相互作用（ファン・デル・ワールス力等の分子間力）、化学的相互作用（共有結合や水素結合などの結合力）や機械的結合（容器表面の穴や谷間に入り込んだ接着剤が固まった後、くさびとして機能する）等に左右されると考えられており、容器と接着剤との間における接着強度を、容器やラベル、接着剤そのものの強度や接着剤とラベルとの間における接着強度よりも弱めることが最低限必要である。

また、ラベルを容器に接着するに至る工程で、容器の洗浄の他、ラベルが接着される容器の表面の乾燥状態に違いが生ずることもあり、容器とラベルとの接着性が変動することがある。このため、容器の表面に乾燥状態によらず安定した接着強度を達成することも必要である。

本発明者は、容器と接着剤との間における接着強度を検討するに当り、特にその機械的結合に着目し、容器に対する接着性の高い接着剤に対して接着性の低い接着剤を混合することで、容器表面の穴や谷間に、接着性の高い接着剤が多量に入り込むことを阻害し、易剥離性に優れる接着剤を提供出来るのではないかと考えた。

本発明の第１特徴構成は、デンプンのり１００重量部に対して、ビニル樹脂系エマルジョン接着剤を２００重量部〜６００重量部の範囲内で増減させることを特徴とする容器ラベル用接着剤の接着強度の調整方法である点にある。

また、本発明の第２特徴構成は、前記ビニル樹脂系エマルジョン接着剤が、エチレン酢酸ビニル樹脂エマルジョン、又は酢酸ビニル樹脂エマルジョンである点にある。

また、本発明の第３特徴構成は、上記第１及び第２特徴構成に係る方法で調整された容器ラベル用接着剤である点にある。

〔作用及び効果〕
本発明者は、易剥離性を有する接着剤を提供する目的で、ＰＥＴ容器に対する接着性の高い接着剤と、ＰＥＴ容器に対する接着性の低い接着剤との混合やその比率について鋭意研究を進めた結果、後述の実施例に示されるように、本発明の容器ラベル用接着剤は、非デンプン系接着剤にデンプン系接着剤を混合することによって、通常状態においてはラベルが剥離することのない接着性を有しており、尚且つ容器からラベルを剥がす際にラベルを容易に剥がすことができる易剥離性を有すると共に、容器の表面の乾燥状態によらず安定した接着強度を達成できることを明らかにした。
しかも、本発明の容器ラベル用接着剤は、離型紙を必要とせず、離型紙ゴミの発生を抑止できる。

〔実施形態〕
本発明の容器ラベル用接着剤は、主剤となる後述のデンプン系接着剤及び非デンプン系接着剤を所定の割合で配合し、必要に応じて種々の添加剤を加え、公知の攪拌技術で混合して製造することができる。
また、本発明の容器ラベル用接着剤は、湿潤状態の容器に対する接着強度（第３接着強度）と、乾燥状態の容器に対する接着強度（第４接着強度）との差が０Ｎ〜０．１９Ｎであるものが好ましい（湿潤状態の容器とは、容器表面に複数の水滴が付着して濡れている状態を意味し、乾燥状態の容器とは、容器表面に水滴が全く付着していない状態を意味する）。
尚、本明細書における接着強度とは、接着された２つの部材を引き剥がすために必要な応力を示し、例えば、後述する実施例２の接着強度試験によって測定された値を意味するものである。

（デンプン系接着剤）
本発明におけるデンプン系接着剤とは、主成分となるデンプン（例えば、コーンスターチ、各種変性デンプン等）が、水性媒体（一般的な水、例えば、蒸留水、イオン交換水及び純水等をいうが、不可避的に混入し得る有機溶媒を含むものであっても良い）によって糊化したもので、代表的なものとしては、デンプンのりが挙げられる。
尚、本発明におけるデンプン系接着剤は、０．５８Ｎ程度以下の接着強度を有するものが好ましい。また、本発明におけるデンプン系接着剤は、２５℃において７０，０００〜１５０，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有するものが好ましく、より好ましくは、９０，０００〜１３０，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有するものであり、更により好ましくは、１００，０００〜１２０，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有するものである（尚、粘度は、粘度測定器（ビスコテスタＶＴ-０４２（リオン株式会社製））を使用して測定されたものである）。
また、本発明におけるデンプン系接着剤は、その１００重量部中に、不揮発分が４１重量部〜４７重量部含まれるものが好ましい。

（非デンプン系接着剤）
本発明における非デンプン系接着剤とは、主成分として、デンプン以外の高分子化合物（例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ビニル系樹脂、エポキシ樹脂等）が、前記水性媒体中に、分散又は懸濁しているエマルジョン接着剤を意味しているが、前記高分子化合物の少なくとも一部が前記水性媒体に溶解している状態であっても良い。
本発明における非デンプン系接着剤は、公知の製造方法（例えば、適当な乳化分散剤（界面活性剤、保護コロイド等）を使用して行う乳化重合等）で製造することが可能である。
本発明における非デンプン系接着剤は、好ましくは、２．４５Ｎ以上の接着強度を有するものであり、さらに好ましくは、２．４５Ｎ以上の接着強度を有し、且つ非デンプン系接着剤単体において、湿潤状態の容器に対する接着強度（第１接着強度）が、乾燥状態の容器に対する接着強度（第２接着強度）の１．０６倍〜１．３倍であるものであり、その第２接着強度が２．４５Ｎ〜２．７５Ｎであるものである。
また、本発明における非デンプン系接着剤は、２５℃において、２０，０００〜６０，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有するものが好ましく、より好ましくは３０，０００〜５０，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有するものであり、さらにより好ましくは３５，０００〜４５，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有するものである（尚、粘度は、粘度測定器（ビスコテスタＶＴ-０４２（リオン株式会社製））を使用して測定されたものである）。
また、本発明における非デンプン系接着剤は、その１００重量部中に、不揮発分が４３．５重量部〜４８．５重量部含まれるものが好ましい。

（ビニル樹脂系エマルジョン接着剤）
本発明におけるビニル樹脂系エマルジョン接着剤とは、上記非デンプン系接着剤の一種であり、主成分としてビニル樹脂を含有するエマルジョン接着剤を示すものである。
尚、本発明におけるビニル樹脂とは、ビニル基を有するモノマー（塩化ビニル、酢酸ビニル、エチレン等）のホモ重合体、又は２種以上の前記モノマーの重合によって得られる共重合体、あるいはこれらの重合体を任意の割合で含む混合物を意味する。
本発明に適用可能なビニル樹脂系エマルジョン接着剤としては、例えば、エチレン酢酸ビニル樹脂エマルジョン（酢酸ビニルモノマーに１０〜３０％のエチレンモノマーを混和し高圧下で乳化重合させ、エマルジョン化した白濁水溶液）や、酢酸ビニル樹脂エマルジョン（酢酸ビニルモノマーを、ポバールなどを保護コロイドとして乳化重合させエマルジョン化した乳白色水溶液）等が挙げられる。

（配合割合）
本発明の容器ラベル用接着剤に含まれるデンプン系接着剤と非デンプン系接着剤との配合割合は、デンプン系接着剤１００重量部に対して、非デンプン系接着剤を２００重量部〜６００重量部となるように配合することが望ましい。尚、デンプン系接着剤１００重量部に対して、非デンプン系接着剤を２００重量部〜６００重量部の範囲内で増減して配合することによって、本発明の容器ラベル用接着剤の接着強度を調整することも可能である。

（その他の添加剤）
本発明の容器ラベル用接着剤には、必要に応じて、以下に記載されるような添加剤を加えることができる。使用可能な添加剤としては、例えば、水溶性の消泡剤、粘度調整剤、着色剤等が挙げられる。

（ラベル）
本発明の容器ラベル用接着剤を適用可能なラベルとは、本発明の容器ラベル用接着剤を塗布し得、後述の容器に貼付けることができるものであれば、特に限定されるものではないが、その材質は、例えば、紙製、合成樹脂製、金属製又はこれらの積層体等である。

（容器）
本発明の容器ラベル用接着剤を適用可能な容器としては、例えば、ガラス製、金属製、又は合成樹脂製（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等）のビン又はボトル等が挙げられる。

（自動ラベラー装置による貼付け）
本発明の容器ラベル用接着剤による容器へのラベル貼付けは、公知の自動ラベラー装置を用いて実施することも可能である。使用可能な自動ラベラー装置としては、バキュームドラム型ラベラーやパレット転写型ロータリーラベラー等が挙げられるが、好ましくは、パレット転写型ロータリーラベラーである。

（実施例１）官能評価
ラベルは紙製であることが多く、そのためアート紙に対する後述の各種接着剤の接着性と易剥離性（剥がし易さ）とを試験者によって官能評価した。
ビニル樹脂系エマルジョン接着剤（以下、ＢＥと略称する）と、デンプンのり（以下、ＤＥと略称する）との配合割合がそれぞれ異なる７種類の接着剤（試料１〜７）を調製して、アート紙に対するその接着性と易剥離性（剥がし易さ）とを以下のようにして評価した。尚、ビニル樹脂系エマルジョン接着剤（ＢＥ）として、トキワノールＥＸＰ−２（常磐化学工業社製）を使用し、また、デンプンのり（ＤＥ）として、トキワノール７７０Ｓ（常磐化学工業社製）を使用した。
〔易剥離性の官能評価方法〕
（操作１）アート紙に接着剤を塗布する（接着剤の塗布量は、アート紙１枚当り０．３ｇ〜０．７ｇ）。
（操作２）アート紙に糊板を押し付け、接着剤を転移させる。
（操作３）糊板をアート紙製のラベルに押し付け、接着剤をラベルに転移させる。
（操作４）１秒後に、乾燥させたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の板材（以下、ＰＥＴ板材と称する）をラベルに押付け１０ｋｇの重りをのせ、その上に人（７０ｋｇ〜７５ｋｇ）が５秒程度乗り、その後２２日間放置する。
（操作５）ラベルの右端から、２ｃｍ／ｓ程度の速度で手でゆっくりとラベル全体を剥離する。

〔接着性の官能評価方法〕
（操作１）アート紙に接着剤を塗布する（接着剤の塗布量は、アート紙１枚当り０．３ｇ〜０．７ｇ）。
（操作２）アート紙に糊板を押し付け、接着剤を転移させる。
（操作３）糊板をアート紙製のラベルに押し付け、接着剤をラベルに転移させる。
（操作４）１秒後に、２．７Ｌ用のＰＥＴボトル（２．７Ｌの水を充填したもの）の胴部表面（胴部表面は乾燥状態）にラベルを貼り付け、その後２２日間放置する。
（操作５）ラベルを貼り付けた上記ＰＥＴボトルを、その底面と床との距離が５０ｃｍとなる高さから床に落とし（ＰＥＴボトルの底面を床と平行にして落とす）、ラベル剥離の有無を観察する。

官能評価の結果を以下の表１に示す。尚、官能評価については、易剥離性においては３段階の評価基準を設け（○：アート紙の基材破壊がなく、ラベル全体が剥離できる。△：アート紙の基材破壊はほとんどなく、ＰＥＴ板材に残存しているラベルが全体の５％以下。×：アート紙の基材破壊が起こり、５％以上ラベルが残存する。）、接着性においては２段階の評価基準（○：ラベル剥離がみられない。×：ラベル剥離がおこる。）を設けて評価した。その結果、試料３〜５において、易剥離性と接着性について良好な結果が得られた。

（実施例２）接着強度試験
試験する接着剤として、上記実施例１の試料１〜７を使用して、それらの接着強度試験を以下のように実施した。但し、上記実施例１で使用したアート紙は破れ易く、正しい接着強度を測定することが困難であるため、その代替として不織布を用いて接着強度試験を実施した。
〔接着強度試験〕
（操作１）不織布に接着剤を塗布する（接着剤の塗布量は、不織布１枚当り０．４８ｇ〜０．７１ｇ）。
（操作２）不職布に糊板を押し付け、接着剤を転移させる。
（操作３）糊板を不職布製のラベルに押し付け、接着剤をラベルに転移させる。
（操作４）１秒後に、乾燥させたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の板材（以下、ＰＥＴ板材と称する）をラベルに押付け１０ｋｇの重りをのせ、その上に人（７０ｋｇ〜７５ｋｇ）が５秒程度乗り、その後２２日間放置する。
（操作５）引っ張り試験機でラベルを剥がし（２０ｍｍ幅）、荷重を測定し、これを接着強度とする。
尚、上記接着強度試験を、１種の接着剤（１試料）につき３回実施し（ＰＥＴ板材を３枚使用した）、結果を以下の表２に示した。
表２に示されるように、試料２における接着強度は０．７８Ｎであり、試料６における接着強度の最小値が２．６５Ｎであることから、上記実施例１（表１）に示される結果を合わせて考慮すると、０．７８Ｎより大きく、２．６５Ｎ未満の接着強度を有する接着剤が好ましいと判断された。

（実施例３）表面の乾燥状態が異なる容器における接着強度の比較試験
ラベル（不職布製）を貼付するＰＥＴ板材として、表面の乾燥状態が異なるものを使用して、接着強度の比較試験を実施した。
試験する接着剤として、上記実施例１の試料１、試料３、試料７を使用し、比較例として、従来の感圧接着剤（アクリル系エマルジョン：アートタック紙（大王製紙社製））を使用した。
また、ラベルを貼付するＰＥＴ板材として、表面の乾燥状態が異なる以下の３種類のＰＥＴ板材を用意した。
・乾燥ＰＥＴ板材（ＰＥＴ板剤の表面を完全に乾燥させたもの）
・湿潤ＰＥＴ板材１（ラベルの貼付け前に、約５０ｃｍ程度の距離から水をその表面に１回噴霧したもの）
・湿潤ＰＥＴ板材２（ラベルの貼付け前に、約２０ｃｍ程度の距離から水をその表面に１回噴霧したもの）
〔接着強度試験〕
試料１、３、７については、上記乾燥ＰＥＴ板材及び湿潤ＰＥＴ板材１を使用して、上記実施例２（操作１〜５）と同様にして接着強度試験（但し、操作（４）における放置期間は１４日間）を実施し、その測定荷重を接着強度とした。
各試料（試料１、３、７）について、湿潤ＰＥＴ板材１に対する接着強度（第３接着強度）と、乾燥ＰＥＴ板材に対する接着強度（第４接着強度）をそれぞれ３回ずつ測定して（湿潤ＰＥＴ板材１及び乾燥ＰＥＴ板材をそれぞれ３枚ずつ使用した）、その平均値の差を算出した。
また、比較例については、アートタック紙を圧着ローラ（約４９Ｎ/ｃｍ²）で上記３種類のＰＥＴ板材（乾燥ＰＥＴ板材、湿潤ＰＥＴ板材１，２）に貼付け、所定期間（３日間及び７日間）放置した後、引っ張り試験機でアートタック紙を剥がして（１８ｍｍ幅）その荷重を測定し、接着強度とした。また、測定された湿潤ＰＥＴ板材１，２に対する接着強度と、乾燥ＰＥＴ板材に対する接着強度との差を算出した。
結果を以下の表３に示す。表３に示されるように、試料３における接着強度の差は、他の試料（試料１及び７、比較例）と比べて小さいものであった。即ち、試料３の接着剤は、ＰＥＴ板材表面の乾燥状態によらず、安定した接着強度が得られることが判明し、上記実施例１において良好な官能評価が得られた他の試料４及び５についても同様に安定した接着強度が得られるものと推察された。
尚、試料７（ビニル樹脂系エマルジョン接着剤（ＢＥ）のみからなる接着剤）においては、湿潤ＰＥＴ板材１に対する接着強度（第１接着強度）が、乾燥ＰＥＴ板材に対する接着強度（第２接着強度）の１．０６倍〜１．３倍であり、第２接着強度は２．４５Ｎ〜２．７５Ｎであった。

Claims

デンプンのり１００重量部に対して、ビニル樹脂系エマルジョン接着剤を２００重量部〜６００重量部の範囲内で増減させることを特徴とする容器ラベル用接着剤の接着強度の調整方法。
前記ビニル樹脂系エマルジョン接着剤が、エチレン酢酸ビニル樹脂エマルジョン、又は酢酸ビニル樹脂エマルジョンである請求項１に記載の容器ラベル用接着剤の接着強度の調整方法。
請求項１又は２に係る方法で調整された容器ラベル用接着剤。