JP5352087B2 - シュリンクラベル - Google Patents

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Description

本発明は、プラスチックラベル用コーティング剤及びプラスチックラベルに関する。
現在、お茶や清涼飲料水等の飲料用容器として、PETボトルなどのプラスチック製ボトルや、ボトル缶等の金属製ボトル等が広く用いられている。これらの容器には、表示や装飾性、機能性の付与のため、プラスチックラベルを装着する場合が多く、このプラスチックラベルには、装飾性、加工性(容器への追従性)、広い表示面積等のメリットから、シュリンクラベルやストレッチラベルが広く使用されている。通常これらのラベル表面には、文字やデザインなどの装飾性付与や、傷防止、滑り性などの機能性付与の目的で、インキをはじめとするコーティング剤が、塗布・印刷される。
これらのコーティング剤には、シュリンク加工などそれぞれのラベル加工工程に適した加工適性が求められ、また、硬化後のコーティング層としては、流通過程で削れたりして、装飾性や機能が低下することのない強靱性が求められる。特に、シュリンクフィルムの分野では、近年、容器の形状の複雑化に伴って、シュリンク加工時の変形への追従性などの加工性の向上要求はますます厳しくなってきており、加工性と強靱性の高いレベルでの両立が急務である。さらには、耐ブロッキング性、耐薬品性、耐熱性や基材との密着性など更なる機能付与の要求も高まってきている。
また、これらのコーティング剤が、印刷インキとして用いられる場合等には、優れた印刷性(表現性)を有する観点などから、塗工方法としては、グラビア印刷が一般的に用いられている。グラビアインキは通常多量の有機溶剤を含んでいるため、製造工程において蒸発した溶剤等を処理する必要があり、装置自体や、触媒の交換等の維持費などが高価であるため、コスト面での負担が大きいことが問題となっている。他方、有機溶剤を用いない水性インキの場合には、乾燥に時間を要するため印刷速度が遅く、生産性の低下を招くという問題があった。
上記の要求を満たすべく、エポキシ樹脂をベースとした実質的に溶剤を用いないコーティング剤の改良が進められており、比較的脆いエポキシ樹脂に柔軟性を付与したコーティング剤として、オキセタン化合物を混合したエポキシ化合物からなるエネルギー線硬化型組成物(例えば、特許文献1参照)が知られている。しかし、粘度および硬化物の引張強度といった基礎物性についての検討にとどまっており、実用上のコーティング加工性やシュリンク加工に対する追従性については何らの検討もなされておらず、ラベル用途、特に、シュリンクラベル用途に適用するには不十分であった。また、耐薬品性などの機能に関しては、何ら検討されていなかった。
一方、強靱性や密着性の優れた無溶剤型のコーティング剤としては、エチレン性不飽和基を有するポリビニルアセタールを含んでなる活性エネルギー線硬化性インク組成物(例えば、特許文献2参照)が知られている。また、環状アセタール化合物、エポキシ化合物、光カチオン硬化性重合開始剤からなる光硬化性樹脂組成物(例えば、特許文献3参照)が知られている。しかし、これらの組成物は硬化速度が十分でなく、また粘度が比較的高いため、特にグラビア印刷においては工程速度の高速化が困難であり、生産性の向上を図るためには問題を有していた。
特開平11−140279号公報 特開2004−269690号公報 特開2004−35862号公報
本発明の目的は、低粘度であるためグラビア印刷やフレキソ印刷によるプラスチックフィルムへの印刷適性に優れ、さらに硬化速度が速く生産性に優れ、また、硬化後には耐薬品性や耐傷付き性、強靱性、基材(プラスチックフィルム)への密着性及びシュリンク加工などに対する追従性に優れた強固なコーティング層を形成するプラスチックラベル用コーティング剤を提供することにある。また、表面の耐薬品性や耐傷つき性、強靱性に優れたプラスチックラベルを提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、環状アセタール及び/又はポリビニルブチラールの少なくとも3種の化合物を含有することにより、硬化速度が飛躍的に向上し、優れた生産性、加工適性と硬化後の強靱性を有するコーティング剤、および、該特性を有するプラスチックラベルを得ることができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、環状アセタールを含み、オキセタン化合物とエポキシ化合物の重量比が4:6〜8:2であり、オキセタン化合物とエポキシ化合物の合計量100重量部に対して、環状アセタールを0.1〜30重量部含有する活性エネルギー線硬化性のプラスチックラベル用コーティング剤をグラビア印刷またはフレキソ印刷で塗布してなるプラスチック製のシュリンクラベルを提供する。
また、本発明は、オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、ポリビニルブチラールを含み、オキセタン化合物とエポキシ化合物の重量比が2:8〜8:2であり、オキセタン化合物とエポキシ化合物の合計量100重量部に対して、ポリビニルブチラールを0.1〜30重量部含有する活性エネルギー線硬化性のプラスチックラベル用コーティング剤をグラビア印刷またはフレキソ印刷で塗布してなるプラスチック製のシュリンクラベルを提供する。
さらに、本発明は、少なくとも一方の最外層が、オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、環状アセタールを含み、オキセタン化合物とエポキシ化合物の重量比が4:6〜8:2であり、オキセタン化合物とエポキシ化合物の合計量100重量部に対して、環状アセタールを0.1〜30重量部含有する活性エネルギー線硬化性のプラスチックラベル用コーティング剤で構成されているプラスチック製のシュリンクラベルを提供する。
さらに、本発明は、少なくとも一方の最外層が、オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、ポリビニルブチラールを含み、オキセタン化合物とエポキシ化合物の重量比が2:8〜8:2であり、オキセタン化合物とエポキシ化合物の合計量100重量部に対して、ポリビニルブチラールを0.1〜30重量部含有する活性エネルギー線硬化性のプラスチックラベル用コーティング剤で構成されているプラスチック製のシュリンクラベルを提供する。
さらに、本発明は、前記環状アセタールが1,3−ジオキソランまたは1,4−ジオキサンである前記のシュリンクラベルを提供する。
さらに、本発明は、前記プラスチックラベル用コーティング剤が、さらに、増感剤および酸化チタンを含有する前記のシュリンクラベルを提供する。
なお、本明細書には、上記の発明のほか、オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、環状アセタール及び/又はポリビニルブチラールを含むプラスチックラベル用コーティング剤であって、オキセタン化合物とエポキシ化合物の重量比が4:6〜8:2であり、オキセタン化合物とエポキシ化合物の合計量100重量部に対して、環状アセタールを0.1〜30重量部含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性のプラスチックラベル用コーティング剤;及び、オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、環状アセタール及び/又はポリビニルブチラールを含むプラスチックラベル用コーティング剤であって、オキセタン化合物とエポキシ化合物の重量比が2:8〜8:2であり、オキセタン化合物とエポキシ化合物の合計量100重量部に対して、ポリビニルブチラールを0.1〜30重量部含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性のプラスチックラベル用コーティング剤についても説明する。
本発明のプラスチックラベル用コーティング剤は、グラビア印刷やフレキソ印刷などによるプラスチックフィルムへの塗布性に優れ、またシュリンク加工などの基材フィルムの変形に対する追従性が良好なため、プラスチックラベルの生産効率が向上する。また、硬化後は、傷防止性や耐溶剤性、基材との密着性に優れるため、本発明のコーティング剤を塗布したプラスチックラベルは、ガラス瓶やPETボトルなどのプラスチック容器などに用いられるラベル用途として特に有用である。
以下に、さらに詳しく本発明のプラスチックラベル用コーティング剤及びプラスチックラベルについて説明する。
本発明のプラスチックラベル用コーティング剤は、オキセタン化合物(以後、成分Aという)、エポキシ化合物(以後、成分Bという)、及び、環状アセタール及び/又はポリビニルブチラール(以後、成分Cという)を必須の構成成分として含有する。なお、上記成分A、成分Bには、オキセタニル基、エポキシ基を有するシリコーンは含まないものとする。
本発明の成分Aは、分子内に少なくとも1つのオキセタニル基(オキセタン環)を有する化合物であり、モノマーまたはオリゴマーのいずれでもよい。例えば、特開平8−85775号公報や特開平8−134405号公報に記載されたオキセタン化合物を用いることができ、中でも、1分子中にオキセタニル基を1個または2個有する化合物が好ましい。1分子中にオキセタニル基を1個有する化合物としては、3−エチル−3−[(フェノキシ)メチル]オキセタン、3−エチル−3−(ヘキシロキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−(ヒドロキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−(クロロメチル)オキセタン、3−エチル−3−(シクロヘキシロキシメチル)オキセタンなどが挙げられる。1分子中にオキセタニル基を2個有する化合物としては、1,4−ビス[[(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ]メチル]ベンゼン、ビス[(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル]エーテルなどが挙げられる。さらにこれらの中でも、コーティング加工適性の観点や、コーティング層(樹脂層)の硬化性の観点から、特に好ましくは、3−エチル−3−(ヒドロキシメチル)オキセタン、ビス[(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル]エーテルである。
本発明の成分Bは、分子内に少なくとも1つのエポキシ基を有する公知のエポキシ化合物を用いることができ、例えば、脂肪族エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物や芳香族エポキシ化合物を用いることができる。中でも、高反応速度の観点から、グリシジル基を有する化合物やエポキシシクロヘキサン環を有する化合物が好ましく、2以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物が好ましい。例えば、脂肪族エポキシ化合物としては、プロピレングリコールグリシジルエーテルなどが挙げられる。また、脂環式エポキシ化合物としては、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス−(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペートなどが挙げられる。芳香族エポキシ化合物としては、ビスフェノールAグリシジルエーテル、ビスフェノールAのグリシジルエーテル縮合物、ノボラック樹脂やクレゾール樹脂のエピクロルヒドリン変性物などが挙げられる。
本発明のコーティング剤における、成分Aと成分Bの配合比(重量比)は、2:8〜8:2(成分A/成分Bが0.25〜4)が好ましく、グラビア、フレキソ印刷でコーティングする場合は、4:6〜8:2(成分A/成分Bが2/3〜4)が好ましく、より好ましくは5:5〜8:2(成分A/成分Bが1〜4)である。上記範囲よりも成分Aの量が多くなると、コーティング剤の硬化反応の開始速度が遅くなって、硬化に時間がかかるため生産性が低下したり、通常の硬化工程では未硬化となる場合がある。また、基材との密着性が低下する場合がある。上記範囲よりも成分Bの量が多くなると、コーティング剤の粘度が大きくなってグラビア印刷やフレキソ印刷などのコーティング法で均一に塗布することが困難となったり、硬化反応の停止反応が起こりやすく、低分子量の硬化物となり、硬化後のコーティング層がもろくなる場合がある。
本発明の成分Aと成分Bの合計の添加量は、塗布性、硬化性等の観点から、コーティング剤全体に対して、30〜95重量%が好ましい。中でも、本発明のコーティング剤が透明コーティング剤であるある場合には、60〜95重量%が好ましく、より好ましくは70〜90重量%である。また、本発明のコーティング剤が顔料を含む印刷インキである場合には、30〜90重量%が好ましく、より好ましく40〜80重量%である。
本発明の成分Cは環状アセタール及び/又はポリビニルブチラールである。環状アセタールとポリビニルブチラールは、いずれか一方のみを用いてもよいし、両方を併用してもよい。
本発明の成分Cとして用いられる環状アセタール化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
Figure 0005352087
(式中、R1、R2、R3およびR4は水素原子または炭素数8以下の炭化水素基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などの直鎖状、分岐鎖状の炭化水素基)を表し、これらは同一であってもよいし、異なっていてもよい。iは1以上の整数(好ましくは1〜3)、jは2以上の整数(好ましくは2〜4)、kは0以上の整数である(好ましくは1〜3)。)
上記環状アセタール化合物としては、例えば、トリオキサン、テトラオキサン、1,3−ジオキソラン、1,3,5−トリオキセパン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールホルマール、ジエチレングリコールホルマール、トリエチレングリコールホルマール、1,4−ブタンジオールホルマール、1,5−ペンタンジオールホルマール、1,6−ヘキサンジオールホルマール等が挙げられる。中でも、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサンが好ましく、特に好ましくは、1,3−ジオキソランである。
本発明の成分Cとして用いられるポリビニルブチラールは、ポリビニルアルコールに酸触媒のもとブチルアルデヒドを加えてアセタール化させた化合物であり、ビニルブチラール、酢酸ビニル、ビニルアルコールの共重合体である。また、下記一般式(2)で表される繰り返し単位を有する変性ポリビニルブチラールであってもよい。
Figure 0005352087
式中、Xはアセタール結合、ウレタン結合、エステル結合、エーテル結合を表す。Yは、有機基を表し、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基、スチリル基などが例示される。また、pは0以上の整数を表し、qおよびrはそれぞれ独立に1以上の整数を表す。なお、上記の繰り返しの形態はブロック、ランダムのいずれであってもよい。
上記ポリビニルブチラールのアセタール化度は、特に限定されないが、元のポリビニルアルコールの69〜88重量%アセタール化されたものであることが好ましく、より好ましくは70〜85重量%である。
上記ポリビニルブチラールの重合度は、特に限定されないが、600〜3000であることが好ましい。重合度が600未満では塗膜の強靱性が得られない場合があり、3000を超えると粘度が高くなるため、溶解性およびグラビア適性が低下する場合がある。
上記のようなポリビニルブチラールとしては、市販品を用いることも可能であり、例えば、クラレ(株)製「モヴィタール」、電気化学工業(株)製「デンカブチラール」などが市場で入手可能である。
本発明の成分Cの添加量は、グラビア、フレキソ印刷でコーティングする場合は、成分Aと成分Bの合計量(100重量部とする)に対して、0.1〜60重量部が好ましく、より好ましくは0.1〜30重量部、さらに好ましくは0.5〜25重量部、最も好ましくは1〜25重量部である。成分Cの添加量が0.1重量部未満である場合には、成分C添加の効果が小さく、強靱性や硬化速度などが低下する場合がある。また、30重量部を超える場合には、成分A、Bの硬化を阻害して硬化不良を生じる場合がある。また、コーティング剤の粘度が高くなりすぎて、グラビア、フレキソ印刷で均一に塗布することが困難となり、「かすれ」などが生じる場合がある。
本発明において、成分Aは、硬化反応の停止反応が進みにくいため、高分子量の強靱なコーティング層を形成する特徴を有する反面、開始反応も進みにくいため硬化工程に時間がかかり生産性が低下したり、短い硬化時間では硬化が進まずコーティング層の強靱性が不足する欠点がある。これに対して、成分Bは、開始反応が速く、生産速度は速くなるものの、反応停止も起こりやすいため、硬化物は低分子量となりコーティング層の強靱性が不足する。これらの両者を混合(特に前述の配合比が好ましい)することによっても、ある程度の硬化速度(生産性)と強靱性を得ることは出来るものの、工程速度を速くした場合にコーティング層の十分な強靱性を得ることは不可能であった。本発明においては、さらに、所定量の成分Cを添加することにより、成分A、B、Cの3成分の相互作用によるものと考えられるが、成分A、成分Bのみの場合と比較して、硬化速度が飛躍的に向上する。このため、短時間の活性エネルギー線放射でコーティング層の硬化が進むため、工程速度の高速化が可能となり生産性が向上し、生産性と強靱性を高いレベルで両立させることが可能である。また、成分Cがポリビニルブチラールである場合に特に顕著であるが、コーティング剤と基材の密着性が向上する。なお、成分Aのみに成分Cを加えた場合には、上記のような効果を得ることはできず、3成分の混合系であることが必要である。さらに、成分Cが環状アセタールである場合に特に顕著であるが、成分Cを添加することで、コーティング剤を低粘度化することが可能であり、塗布性が一層向上する。
本発明のコーティング剤には、硬化速度の向上や、コーティング液を低粘度化し作業性を向上させる観点で、分子中に(メタ)アクリロイル基とビニルエーテル基を少なくとも1つずつ含む化合物を添加してもよい。上記化合物は特に限定されないが、ビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステルであることが好ましく、例えば、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸5−ビニロキシペンチル、(メタ)アクリル酸6−ビニロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシメリルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸p−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシエトキシ)エチル等が挙げられる。中でも、溶解性、硬化性などの観点から、メタクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEM)、アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)が特に好ましい。これらの化合物は、例えば、日本触媒(株)製「VEEM」を用いることが可能である。
本発明のコーティング剤に、分子中に(メタ)アクリロイル基とビニルエーテル基を少なくとも1つずつ含む化合物を添加する場合、添加量は、成分Aと成分Bの合計量100重量部に対して、0.1〜30重量部が好ましく、より好ましくは0.5〜25重量部である。添加量が0.1重量部未満の場合、低粘度化や硬化速度向上の効果が得られない場合があり、30重量部を超えると、コーティング剤の硬化性が低下して、硬化物が脆くなる場合がある。
本発明のコーティング剤には、耐溶剤性や滑り性、撥水性などを向上させる等の観点で、シリコーン化合物(シリコーンオイル)を添加してもよい。本発明に用いられるシリコーン化合物(シリコーンオイル)は、主鎖がシロキサン結合からなるポリシロキサンであり、メチル基、フェニル基以外の置換基を有しないストレートシリコーン化合物(ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、メチルハイドロジェンシリコーンなど)であってもよいし、側鎖または末端にメチル基、フェニル基以外の置換基を有する変性シリコーン化合物であってもよい。
上記の中でも、硬化性、基材への密着性を向上させる観点から、変性シリコーン化合物が好ましい。変性シリコーン化合物のベースとなるシリコーンは、主鎖がシロキサン結合からなるポリシロキサンであればよく、例えば、全ての側鎖、末端がメチル基からなるジメチルシリコーン、側鎖の一部にフェニル基を含むメチルフェニルシリコーン、側鎖の一部が水素であるメチルハイドロジェンシリコーンなどが挙げられる。中でも、好ましくは、ジメチルシリコーンである。変性シリコーン化合物における(メチル基、フェニル基以外の)置換基の結合位置は特に限定されず、主鎖の両末端(両末端型:下記構造式(3))または片末端(片末端型:下記構造式(4))に有していてもよいし、側鎖(側鎖型:下記構造式(5))に有していてもよく、例えば、下記の構造式で表される。さらに、側鎖および末端(両末端、片末端)に置換基を有していてもよい。
Figure 0005352087
なお、式中のX1、X2は置換基(メチル基、フェニル基以外)である。また、式中のR5、R6、R7は水素原子または炭化水素基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでいてもよい。好ましくは水素原子、メチル基、フェニル基であり、特に好ましくはメチル基である。さらに、式中のm、nは、1以上の整数である。
上記変性シリコーンにおける置換基としては、例えば、エポキシ基、フッ素原子、アミノ基、カルボキシル基、脂肪族ヒドロキシル基(アルコール性水酸基)、芳香族ヒドロキシル基(フェノール性水酸基)、(メタ)アクリロイル基含有の置換基、ポリエーテル鎖を含有する置換基などが挙げられる。これらの置換基を有する変性シリコーンとしては、例えば、エポキシ変性シリコーン、フッ素変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、(メタ)アクリル変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、カルボキシル変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、ジオール変性シリコーンなどが例示される。中でも、特に好ましくは、エポキシ変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、フッ素変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、カルボキシル変性シリコーンである。
また、上記シリコーン化合物には、上記に挙げた置換基の他にも、アルキル基および/またはアラルキル基等の有機基が含まれていてもよい。
上記シリコーン化合物がエポキシ変性シリコーンである場合には、置換基であるエポキシ基としては、例えば、下記の構造式で示すように、エポキシ基の酸素原子が環状脂肪族骨格を含まないもの(左図:脂肪族エポキシ基と称する)であってもよいし、エポキシ基の酸素原子が環状脂肪族骨格を含んで形成されたもの(右図:脂環式エポキシ基と称する)であってもよい。
Figure 0005352087
なお、式中のR8、R9は水素原子または炭化水素基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでいてもよい。また、例えば、特開平10−259239号公報に記載のエポキシ変性シリコーン化合物を用いることも可能である。
上記の中でも、ジメチルシリコーンの側鎖の一部または少なくとも一つの末端基がエポキシ基であるものが特に好ましい。また、シリコーン化合物中の、エポキシ基の官能基当量は、硬化性の観点から、300〜5000が好ましく、より好ましくは、400〜4000である。
上記シリコーン化合物がフッ素変性シリコーンである場合には、置換基としては、特に限定されないが、例えば[−R10CF3]等のフッ素化アルキル基が好ましく、具体的には−CH2CH2CF3、−C36CF3などが例示される。なお、R10は炭化水素基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでいてもよい。上記フッ素変性シリコーンの粘度(23±2℃)は100000mPa・s以下が好ましく、より好ましくは50000mPa・s以下である。粘度が100000mPa・sを超える場合には、コーティング剤の粘度が高くなり、塗工性が低下する場合がある。
上記シリコーン化合物がアミノ変性シリコーンである場合には、置換基はアミノ基を含む置換基であり、特に限定されないが、[−R11NH2]、[−R12NH−R13NH2]、[−R14NHC611]などで表されるアミノアルキル基などが好ましく、具体的には、−C36NH2、−C36NHC611などが例示される。なお、R11、R12、R13、R14は炭化水素基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでいてもよい。上記アミノ変性シリコーンの粘度(23±2℃)は100000mPa・s以下が好ましく、より好ましくは50000mPa・s以下である。粘度が100000mPa・sを超える場合には、コーティング剤の粘度が高くなり、塗工性が低下する場合がある。また、アミノ変性シリコーンの官能基当量(単位:g/mol)は、500以上(例えば、500〜60000)であり、より好ましくは700〜60000である。官能基当量が500未満の場合には硬化阻害が生じて硬化反応が十分に進まない場合があり、60000を超えて過剰である場合には添加の効果(密着性や硬化速度向上)が得られない場合がある。
上記シリコーン化合物が(メタ)アクリル変性シリコーンである場合には、置換基としては(メタ)アクリロイル基を含む置換基であり、特に限定されないが、[−R15OCOCH=CH2]、[−R16OCOC(CH3)=CH2]などが好ましく、具体的には−C36OCOC(CH3)=CH2、−C36OCOCH=CH2などが例示される。なお、R15、R16は炭化水素基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでいてもよい。上記(メタ)アクリル変性シリコーンの官能基当量(単位:g/mol)は、20000以下(例えば、50〜20000)であり、より好ましくは100〜15000である。官能基当量が20000を超える場合には添加の効果が得られない場合がある。
上記シリコーン化合物がポリエーテル変性シリコーンである場合には、置換基としてはエーテル結合を含む2以上の繰り返し単位を含む置換基であり、特に限定されないが、[−R17(C24O)a18]、[−R19(C36O)b20]、[−R21(C24O)c(C36O)d22]で表されるエチレンオキシド、プロピレンオキシド単位を主成分とする有機基が好ましく例示される。なお、R17、R18、R19、R20、R21、R22は炭化水素基であり、a、bは6〜30、c、dは1〜20程度の整数である。上記ポリエーテル変性シリコーンの粘度(23±2℃)は100000mPa・s以下が好ましく、より好ましくは50000mPa・s以下である。粘度が100000mPa・sを超える場合には、コーティング剤の粘度が高くなり、塗工性が低下する場合がある。また、ポリエーテル変性シリコーンのHLB値(Hydrophile−Lipophile Balance)は、特に限定されないが、相溶性の観点から、0〜12が好ましく、より好ましくは0〜10である。HLB値が12を超えて親水性が高い場合には、相溶性が低下する場合がある。
上記シリコーン化合物がカルビノール変性シリコーンである場合、置換基は[−R23OH]で表され、具体的には、例えば、−C36OC24OH、−C36OH等が例示される。ジオール変性シリコーンの場合には、置換基は、
Figure 0005352087
で表されるアルコール性ジオールなどが好ましく、具体的には、
Figure 0005352087
等が例示される。また、フェノール変性シリコーンの場合には、置換基は、例えば、[−R29−C64−OH]で表され、具体的には、−C24−C64−OH、−C36−C64−OH等が例示される。なお、上記のR23、R24、R25、R26、R27、R29は脂肪族炭化水素基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでいてもよい。R28は水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基である。これら脂肪族又は芳香族ヒドロキシル変性シリコーンの水酸基価(単位:mgKOH/g)は、5〜150が好ましく、より好ましくは10〜140である。官能基当量が5未満の場合には添加の効果(特に密着性)が十分でない場合があり、150を超える場合には硬化阻害が生じて硬化反応が十分に進まない場合がある。なお、上記水酸基価はJIS K 5601−2−1に準拠して測定することができるが、官能基当量[官能基当量(g/mol)=56000/水酸基価(mgKOH/g)]から算出してもよい(特に、フェノール変性シリコーンの場合など)。
上記シリコーン化合物がカルボキシル変性シリコーンである場合は、置換基は、特に限定されないが、[−R30COOH]で表されるものが好ましく、具体的には、例えば、−C24COOH、−C36COOH等が例示される。なお、上記のR30は脂肪族炭化水素基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでいてもよい。上記カルボキシル変性シリコーンの官能基当量(単位:g/mol)は、6000以下(例えば、500〜6000)であり、より好ましくは100〜5000である。官能基当量が6000を超える場合には添加の効果が得られない場合がある。なお、上記官能基当量とは、カルボキシル基(COOH部分)の当量である。
上記シリコーン化合物としては、市販品を用いることも可能であり、例えば、エポキシ変性シリコーンとしては、信越シリコーン(株)製「KF−101、KF−102、KF−105、KF−1001、X−22−163A、X−22−163B、X−22−163C、X−22−169AS、X−22−169B、X−22−173DX、X−22−2000」等が挙げられる。フッ素変性シリコーンとしては、信越化学工業(株)製「FL−5、FL−100−100cs、FL−100−450cs、FL−100−1000cs、FL−100−10000cs、X−22−821、X−22−822」や東レ・ダウコーニング(株)製「FS1265」等が挙げられる。アミノ変性シリコーンとしては、信越化学工業(株)製「KF−8005、KF−859、KF−8008、X−22−3820W、KF−857、KF−8001、KF−861」等、(メタ)アクリル変性シリコーンとしては、信越化学工業(株)製「X−22−2426、X−22−164A、X−22−164C、X−22−2404、X−24−8201」(以上、メタクリル変性)、信越化学工業(株)製「X−22−2445、X−22−1602」、デグサ(株)製「TEGO Rad 2400、2500、2600、2700」(以上、アクリル変性)等が挙げられる。ポリエーテル変性シリコーンとしては、信越化学工業(株)製「KF−351A、KF−352A、KF−353、KF−354L、KF−355A、KF−615A、KF−945、KF−640、KF−642、KF−643、KF−6020、KF−6004、KF−6011、KF−6012、KF−6015、KF−6017、X−22−6191、X−22−4515、X−22−2516」や東レ・ダウコーニング(株)製「FZ−2110、FZ−2122、FZ−7006、FZ−2166、FZ−2164、FZ−2154、FZ−2191、FZ−7001、FZ−2120、FZ−2130、FZ−720、FZ−7002、FZ−2123、FZ−2104、FZ−77、FZ−2105、FZ−2118、FZ−7604、FZ−2161、FZ−2162、FZ−2203、FZ−2207、FZ−2208、SH−8400、SH−8700、SH−3746、SH−3771、SF−8491」等が挙げられる。カルビノール変性シリコーンとしては、信越化学工業(株)製「X−22−160AS、KF6001、KF6002、KF6003、X−22−4015、X−22−4039、X−22−170DX」等が挙げられる。ジオール変性シリコーンとしては、信越化学工業(株)製「X−22−176DX、X−22−176D、X−22−176F」等が挙げられる。フェノール変性シリコーンとしては、信越化学工業(株)製「X−22−1821、X−22−165B」、東レ・ダウコーニング(株)製「BY16−752、BY16−150S」等が挙げられる。カルボキシル変性シリコーンとしては、信越化学工業(株)製「X−22−162C、X−22−3701E、X−22−3710」、東レ・ダウコーニング(株)製「BY16−750、BY16−880」等が挙げられる。
上記シリコーン化合物を添加する場合の含有量は、グラビア、フレキソ印刷でコーティングする場合は、成分Aと成分Bの合計量100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、より好ましくは0.2〜10重量部、さらに好ましくは、0.3〜5重量部である。含有量が0.1重量部未満である場合には、シリコーン化合物添加の効果が小さく、耐溶剤性や滑り性、撥水性などが低下する場合がある。また、20重量部を超える場合には、コーティング剤の粘度が高くなり、グラビア、フレキソ印刷で均一に塗布することが困難となる場合がある。
本発明のコーティング剤は、可視光、紫外線、電子線などの活性エネルギー線によって硬化させることができ、シュリンクフィルムなどの熱により変形を起こしやすい基材にも用いやすい等、加工性の観点で好ましい。中でも、本発明のコーティング剤は紫外線硬化性、近紫外線硬化性であることが好ましい。好ましい吸収波長は300〜460nmである。
上記のように、本発明のコーティング剤を、活性エネルギー線硬化性コーティング剤として用いるために、コーティング剤中には、光重合開始剤を添加することが好ましい。光重合開始剤としては、特に限定されないが、光カチオン重合開始剤が好ましい。本発明のコーティング剤に用いられる光カチオン重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、ジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、シラノール/アルミニウム錯体、スルホン酸エステル、イミドスルホネートなどが挙げられる。また、本発明のコーティング剤に対する光重合開始剤の含有量は、特に限定されないが、コーティング剤全体に対して、0.5〜7重量%が好ましく、より好ましくは1〜5重量%である。
本発明のコーティング剤を、印刷インキとして用いる場合には、要求に応じて、顔料、染料やその他の添加剤を添加することができる。例えば、コーティング剤には、顔料を含有することが好ましい。顔料としては、酸化チタン(二酸化チタン)等の白顔料、銅フタロシアニンブルー等の藍顔料、縮合アゾ系顔料などの赤色顔料、アゾレーキ系顔料等の黄色顔料、カーボンブラック、アルミフレーク、雲母(マイカ)等が用途に合わせて選択、使用できる。また、顔料として、その他にも、光沢調製などの目的で、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、アクリルビーズ等の体質顔料も使用できる。顔料の含有量は、顔料の種類や目的の色の濃度等により任意に設計できるが、コーティング剤全体に対して、0.1〜70重量%程度が好ましい。
中でも、本発明のコーティング剤を、白色印刷インキとして用いる場合には、顔料としては、酸化チタンが好ましく用いられる。酸化チタンとしては、ルチル型(正方晶高温型)、アナターゼ型(正方晶低温型)、ブルッカイト型(斜方晶)のいずれを用いてもよいが、例えば、石原産業(株)製酸化チタン粒子「タイペーク」等が入手可能である。また、酸化チタン粒子の平均粒径(凝集体を形成している場合には、凝集体の粒径、いわゆる2次粒径)は、例えば0.01〜1μm、好ましくは0.1〜0.5μm程度である。平均粒径が0.01μm未満では隠蔽性が悪くなり、1μmを超えるとフィルム表面が粗くなり、外観が悪くなりやすい。また、本発明の白色印刷インキの酸化チタンの含有量は、隠蔽性と粗大突起形成抑制の観点から、コーティング剤全体に対して、20〜60重量%が好ましく、より好ましくは30〜55重量%である。
また、本発明のコーティング剤には、生産効率を高める観点から、必要に応じて、増感剤を添加することが好ましい。上記酸化チタン顔料などを用いる場合には、特に有効である。その場合の増感剤は、用いる活性エネルギー線の種類などを勘案して、既存の増感剤から選択することができる。例えば、(1)脂肪族、芳香族アミン、ピペリジンなど窒素を環に含むアミンなどのアミン系増感剤、(2)アリル系、o−トリルチオ尿素などの尿素系増感剤、(3)ナトリウムジエチルジチオホスフェートなどのイオウ化合物系増感剤、(4)アントラセン系増感剤、(5)N,N−ジ置換−p−アミノベンゾニトリル系化合物などのニトリル系増感剤、(6)トリ−n−ブチルホスフィンなどのリン化合物系増感剤、(7)N−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物などの窒素化合物系増感剤、(8)四塩化炭素などの塩素化合物系増感剤などの増感剤が挙げられる。上記でも、特に、アントラセン系増感剤は増感作用が強く好ましい。中でも、チオキサントン系増感剤や9,10−ジブトキシアントラセンなどが好ましく使用される。また、増感剤の含有量としては、特に限定されないが、コーティング剤全体に対して、0.1〜5重量%が好ましく、特に好ましくは0.3〜3重量%である。
また、本発明のコーティング剤は、必要に応じて、滑剤を含有してもよい。ここでいう滑剤とは、例えば、ポリエチレンワックス等のポリオレフィン系ワックス、脂肪酸アマイド、脂肪酸エステル、パラフィンワックス、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)ワックス、カルナウバワックス等の各種ワックス類が例示される。
本発明のコーティング剤には、上記の他にも、分散剤、酸化防止剤、香料、消臭剤、安定剤などを、本発明の効果を損なわない程度に、添加してもよい。
本発明のコーティング剤中の、反応に関与せず主に分散剤として使用される溶剤の含有量は、5重量%以下であることが好ましく、より好ましくは1重量%以下であり、さらに、実質的に溶剤を含有しないことが最も好ましい。なお、ここでいう溶剤とは、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メチルアルコール、エチルアルコールなどの有機溶媒や水のことをいい、グラビア、フレキソ印刷インキ等では、塗布加工性やコーティング剤中の各成分の相溶性や分散性を改良する目的で通常用いられているものであって、硬化後の樹脂組成物(ポリマー)に取り込まれる反応性希釈剤はこれに含まれない。本発明のコーティング剤は、無溶剤でも、優れた塗布性、成分同士の分散性を発揮できるため、溶剤の量を極めて少なくできるため、溶媒の除去が不要となり、高速化、コストダウンがはかれるほか、環境負荷を少なくすることが可能である。なお、本発明における環状アセタールの中には低沸点の物質があるが、それらは反応に関与するため、分散させるための溶剤ではなく、ポリマー中に取り込まれるため揮発せず、乾燥工程は不要である。
本発明のコーティング剤の粘度(23±2℃)は、特に限定されないが、例えば、グラビア印刷によりコーティング層が形成される場合には、100〜2000mPa・sが好ましく、より好ましくは200〜1000mPa・sである。粘度が2000mPa・sを超える場合には、グラビア印刷性が低下し、「かすれ」などが生じて、加飾性が低下する場合がある。また、粘度が100mPa・s未満の場合には貯蔵安定性が低下する場合がある。コーティング剤の粘度は、増粘剤、減粘剤等によっても制御することが可能である。なお、本明細書中、「粘度」とは、特に限定しない限り、B型粘度計(単一円筒形回転粘度計)を用い、23±2℃、円筒の回転数60回転の条件下、JIS Z 8803に準じて測定した値を意味している。
本発明のコーティング剤は、コストや生産性、印刷の装飾性などの観点から、グラビア印刷またはフレキソ印刷方式でコーティングされることが好ましい。中でも、グラビア印刷方式が特に好ましい。
本発明のコーティング剤は、装飾性付与のための印刷インキ、ラベル表面の滑り性を向上させるための透明コーティング剤(滑りメジウム)や、ラベルのつや消しのためのつや消しコーティング剤(マットニス)などとして使用することができる。中でも、表印刷、表メジウムなど、本発明のコーティング剤によるコーティング層がラベルの最外層(容器等の被装着物側と反対側の最表層)として設けられる用途の場合に、本発明の耐傷付き性、強靱性の効果を最も顕著に発揮できるため好ましい。
本発明のコーティング剤は、プラスチックラベル用途に用いられ、具体的には、ストレッチラベル、シュリンクラベル、ストレッチシュリンクラベル、インモールドラベル、タックラベル、ロールラベル(巻き付け方式の糊付ラベル)、感熱接着ラベル等に用いることができる。中でも、本発明のコーティング剤の耐熱性、強靱性や加工時の追従性の観点から、シュリンクラベル用途として、特に好ましく用いられる。
本発明のプラスチックラベルは、プラスチックフィルムの少なくとも一方の面に、本発明のコーティング剤を塗布したコーティング層が設けられてなる。本発明のコーティング剤からなるコーティング層は、優れた耐傷付き性、強靱性などを有するため、ラベルの最表層(例えば、最外層や最内層)に設けられることが好ましく、中でも、ラベルの最外層(容器に装着した際に、容器に接触する側と反対側の最表層)に設けられることが特に好ましい。本発明のコーティング層を最外層としたプラスチックラベルは、製造工程、搬送工程や市場で使用される際に、表面が傷付きにくく、装飾性が損なわれにくいため好ましい。
本発明のプラスチックラベルに用いられるプラスチックフィルムの種類は、要求物性、用途、コストなどに応じて、適宜選択することが可能であり、特に限定されないが、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、アラミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、アクリル等の樹脂を用いることができる。中でも好ましくは、ポリエステル系フィルム、ポリオレフィン系フィルム、ポリスチレン系フィルム、ポリ塩化ビニルフィルムであり、さらに好ましくは、ポリエステル系フィルム、ポリオレフィン系フィルムである。ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリ(エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート)(PEN)等を用いることができ、ポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、環状オレフィン等を用いることが可能である。
上記プラスチックフィルムは、単層フィルムであってもよいし、要求物性、用途などに応じて、複数のフィルム層を積層した積層フィルムであってもよい。また、積層フィルムの場合、異なる樹脂からなるフィルム層を積層していてもよい。例えば、中心層と表層部(内層、外層)からなる3層積層フィルムで、中心層がポリオレフィン系樹脂やポリスチレン系樹脂からなり、表層がポリエステル系樹脂からなるフィルム等であってもよい。また、要求物性、用途などに応じて、未延伸フィルム、1軸配向フィルム、2軸配向フィルムのいずれを用いてもよい。特に、プラスチックラベルがシュリンクラベルである場合には、1軸または2軸配向フィルムが用いられることが多く、中でも、フィルム幅方向(ラベル周方向となる方向)に強く配向しているフィルム(実質的に幅方向に1軸延伸されたフィルム)が一般的に用いられる。
上記プラスチックフィルムの熱収縮率(90℃、10秒)は、特に限定されないが、例えばシュリンクラベル用途の場合であれば、シュリンク加工性等の観点から、長手方向が−3〜15%、幅方向が20〜80%が好ましい。
上記プラスチックフィルムの厚みは、用途によって異なり、特に限定されないが、10〜200μmが好ましく、例えば、シュリンクラベル用途の場合には、20〜80μmが好ましく、さらに好ましくは30〜60μmである。
本発明のコーティング層(硬化後)の厚みは、用途によっても異なり、特に限定されないが、0.1〜15μmが好ましく、特に好ましくは0.5〜10μmである。コーティング層の厚みが0.1μm未満である場合には、コーティング層を均一に設けることが困難である場合があり、印刷層として用いる場合などには、部分的な「かすれ」が起こったりして、装飾性が損なわれたり、デザイン通りの印刷が困難となる場合がある。また、コーティング層厚みが15μmを超える場合には、コーティング剤を多量に消費するため、コストが高くなったり、均一に塗布することが困難となったり、また、コーティング層がもろくなって、剥離しやすくなったりする。中でも、本発明のコーティング層が白色インキ層である場合には、厚みは、隠蔽性の観点から、3〜10μmが好ましく、コーティング層が透明コーティング層である場合には、透明性の観点から、0.2〜3μmが好ましい。なお、本発明のコーティング層は、硬化前後でコーティング層厚みは殆ど変化しない。
本発明のコーティング層は、印刷インキ層の他、トップコート層、アンカーコート層など、様々な層として用いることができるが、特に、耐傷つき性を要する場合に好ましく用いられる。コーティング層が2層のフィルム層に挟まれて保護されている場合などには本発明の効果は発揮しにくいが、コーティング層が最外層に設けられる場合、例えば、表層印刷インキ層やトップコート層として用いる場合に、本発明の効果を最も発揮できるため好ましい。
また、本発明のプラスチックラベルは、上述の通り、ストレッチラベル、シュリンクラベル、ストレッチシュリンクラベル、インモールドラベル、タックラベル、ロールラベル(巻き付け方式の糊付ラベル)、感熱接着ラベル等の何れであってもよいが、本発明のコーティング層はシュリンク加工などの加工時の変形に対する追従性が良好であるため、シュリンクラベルとして最も好適に用いられる。
本発明のプラスチックラベルは、ラベルのコーティング層の表面を、メチルエチルケトンをしみこませた綿棒で、往復10回こすった(MEKラビング試験という)後にも、インキが剥がれないことが好ましい。上記MEKラビング試験において、コーティング層が剥がれる場合には、使用する際に印刷などが剥がれやすく、装飾性が低下する場合がある。
本発明のプラスチックラベルのコーティング層の基材への密着性(テープ剥離試験におけるコーティング層の残存率)は80%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上である。基材への密着性が上記範囲に満たない場合には、加工時や流通過程でコーティング層が剥離して、装飾性などが低下する場合がある。なお、上記「基材への密着性」は「接着性」とも称する。
本発明のプラスチックラベルには、他にも、本発明のコーティング層とは異なる印刷層が設けられていてもよい。本発明のコーティング層とは異なる印刷層を設ける場合に、印刷層は、グラビア印刷やフレキソ印刷等の慣用の印刷方法により形成することができる。該印刷層の形成に用いられる印刷インキは、例えば顔料、バインダー樹脂、溶剤からなり、前記バインダー樹脂としては、アクリル系、ウレタン系、ポリアミド系、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合系、セルロース系、ニトロセルロース系などの一般的な樹脂が使用できる。また、本発明のコーティング層と異なる印刷層は、本発明のコーティング層より内層(基材フィルムに近い側)として設けられることが好ましい。具体的には、基材フィルムに異なる印刷層を設け、さらに白色顔料を含む本発明のコーティング層により該印刷層を覆うように設けたものが例示される。印刷層の厚みとしては、特に制限されず、例えば0.1〜10μm程度である。
本発明のプラスチックラベルには、他にも、本発明のコーティング層とは異なるアンカーコート層、プライマーコート層、不織布、紙等の層を必要に応じて設けてもよい。
本発明のプラスチックラベルは、容器に装着し、ラベル付き容器として用いられる。このような容器には、例えば、PETボトルなどのソフトドリンク用ボトル、宅配用牛乳容器、調味料などの食品用容器、アルコール飲料用ボトル、医薬品容器、洗剤、スプレーなどの化学製品の容器、カップ麺容器などが含まれる。また容器の材質としても、PETなどのプラスチック製、ガラス製、金属製などが含まれる。中でも、自動販売機などで衝撃を受けやすいソフトドリンク用ボトルや化学薬品に接触する化学製品の容器用のラベルに用いられる場合には、本発明のコーティング層の耐傷つき性や耐薬品性が顕著に発揮されるため好ましい。なお、被着体は容器に限定されない。
以下に、本発明のプラスチックラベル用コーティング剤、及び、プラスチックラベルの製造方法を説明する。なお、ここでは、コーティング剤として酸化チタンを含有する白色印刷インキ、プラスチックフィルムとして熱収縮性のポリエステルフィルムを用いた筒状シュリンクラベルの例を示すが、製造方法はこれに限定されるものではない。
なお、下記説明において、工程順に、延伸後のフィルム原反を「プラスチックフィルム」、これに本発明のコーティング層を設けたものを「(長尺状)プラスチックラベル」という。さらに容器への装着加工工程では、前記長尺状プラスチックラベルを長尺のまま筒状に加工したものを「長尺筒状プラスチックラベル」と記載する。
[コーティング剤の作製]
本発明のコーティング剤に用いられる成分Aは、トリメチロールプロパンとジメチルカーボネートなどから製造されるオキセタンアルコールとハロゲン化物(例えば、キシレンジクロライド)によりの既知の方法に従って製造することができる。なお、成分Aとしては、既存のオキセタン化合物を用いてもよく、例えば、東亞合成(株)製「アロンオキセタン OXT−101、121、211、221、212」などが市販品として入手可能である。
本発明のコーティング剤に用いられる成分Bは、エピクロルヒドリンおよびビスフェノールAからの合成など、一般的な方法によって合成されるものを用いることができ、例えば、ダイセル化学工業(株)製「セロキサイド 2021」、「セロキサイド 2080」、「エポリード GT400」やダウケミカル(株)製「UVR−6110」などが市販品として入手可能である。
本発明の成分Cとして用いられる環状アセタール化合物は、カルボニル化合物とジグリセリンやエチレングリコールからの合成など既知の方法に従って製造することができる。なお、成分Cとしては、既存の環状アセタール化合物を用いてもよく、例えば、東邦化学(株)製「1,3−ジオキソラン」などが市販品として入手可能である。
また、本発明の成分Cとして用いられるポリビニルブチラールは、ポリ酢酸ビニルをケン化して得られたポリビニルアルコールに酸触媒存在下で、ブチルアルデヒドを加えて、ブチラール化するなど既知の方法に従って製造することができる。なお、成分Cとしては、例えば、クラレ(株)製「モヴィタール」、電気化学工業(株)製「デンカブチラール」などの既存のポリビニルブチラールを用いてもよい。
次に、得られた成分A、成分B、成分Cを混合してコーティング剤を製造する。また、顔料などを用いる場合には、同時に混合する。混合は、バタフライミキサー、プラネタリーミキサー、ポニーミキサー、ディゾルバー、タンクミキサー、ホモミキサー、ホモディスパーなどのミキサーや、ロールミル、サンドミル、ボールミル、ビーズミル、ラインミルなどのミル、ニーダーなどが用いられる。混合の際の混合時間(滞留時間)は10〜120分が好ましい。得られたコーティング剤は、必要に応じて、濾過してから用いてもよい。
[プラスチックフィルムの作製]
本発明のプラスチックフィルムは、溶融製膜または溶液製膜などの方法によって作製することもできるし、または、市場で販売されているポリエステルフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリオレフィンフィルム等を用いることもできる。
例えば、溶融製膜法を用いて、ポリエステルフィルムを作製する場合は、以下のとおりである。
フィルム原料は既知の手法を用いて重合する。例えば、ポリエステルはテレフタル酸とエチレングリコールを原料とし、直接エステル反応により、低分子量のポリエチレンテレフタレートを得、さらに、3酸化アンチモンなどを触媒に用いた重縮合反応によってポリマーを得るプロセスなどが用いられる。必要に応じて、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどを共重合してもよい。
上記で得られたフィルム原料を1軸または2軸押出機を用いてTダイより押出して、未延伸フィルムを作成する。この際、共押出法などを用いることによって、多種多層に積層された未延伸フィルムを得ることが可能である。
未延伸フィルムは用途によっては、さらに延伸を行うことによって、プラスチックフィルムを作製する。延伸は、長手方向(縦方向;MD方向)および幅方向(横方向;TD方向)の2軸延伸でもよいし、長手、または、幅方向の1軸延伸でもよい。また、延伸方式は、ロール方式、テンター方式、チューブ方式の何れの方式を用いてもよい。延伸処理は、用いるポリマーの種類にもよるが、例えば、シュリンクラベル用のプラスチックフィルムの場合は、ポリマーのガラス転移温度(Tg)〜Tg+50℃程度の温度で、必要に応じて長手方向に例えば1.01〜3倍、好ましくは1.05〜1.5倍程度に延伸した後、幅方向に3〜10倍、好ましくは4〜6倍程度延伸することにより行う場合が多い。
本発明のプラスチックフィルムの表面には、必要に応じて、コロナ放電処理やプライマー処理等の慣用の表面処理が施されていてもよい。
[コーティング剤の塗布・硬化]
得られたプラスチックフィルムに、上記のコーティング剤を塗布して、コーティング層を形成する。塗布の方法は、生産性、硬化処理を含めた加工性の観点から、グラビア印刷またはフレキソ印刷によるオフラインコートである。
次に、コーティング層の硬化を行う。硬化は印刷工程と一連の工程で行うことが好ましい。硬化は紫外線(UV)ランプ、紫外線LEDや紫外線レーザーなどを用いる活性エネルギー線硬化で行い、照射する活性エネルギー線は、コーティング剤の組成によっても異なり、特に限定されないが、硬化性の観点から、波長が300〜460nmの紫外線(近紫外線)が好ましく、また、照射強度は150mJ/cm2〜1000mJ/cm2、照射時間は0.1〜3秒が好ましい。
上記のラベルは、所定の幅にスリットして、ロール状に巻回し、複数個のロール状物として、プラスチックラベルが得られる。
なお、以下に得られたプラスチックラベルを容器に装着する加工の一例を示すが、製造方法は、これに限定されるものではない。
[長尺状プラスチックラベルの加工]
次に、上記ロール状物のひとつを繰り出しながら、長尺状プラスチックフィルムの幅方向が円周方向で、コーティング層が外側となるように円筒状に成形する。具体的には、長尺状シュリンクラベルを筒状に形成し、ラベルの一方の側縁部に、長手方向に帯状に約2〜4mm幅で、テトラヒドロフラン(THF)などの溶剤や接着剤(以下溶剤等)を内面に塗布し、筒状に丸めて、該溶剤等塗布部を、他方の側縁部から5〜10mmの位置に重ね合わせて外面に接着(センターシール)し、長尺筒状のプラスチックラベル連続体とし、長尺筒状プラスチックラベルを得る。なお、上記の溶剤などを塗工する部分及び接着する部分には、コーティング層が設けられていないことが好ましい。
なお、ラベル切除用のミシン目を設ける場合は、所定の長さ及びピッチのミシン目を長手方向に形成する。ミシン目は慣用の方法(例えば、周囲に切断部と非切断部とが繰り返し形成された円板状の刃物を押し当てる方法やレーザーを用いる方法等)により施すことができる。ミシン目を施す工程段階は、印刷工程の後や、筒状加工工程の前後など、適宜選択ことができる。
[ラベル付き容器]
最後に、上記で得られた長尺筒状プラスチックラベルを切断後、所定の容器に装着し、加熱処理によって、ラベルを収縮、容器に追従密着させることによってラベル付き容器を作製する。上記長尺筒状プラスチックラベルを、自動ラベル装着装置(シュリンクラベラー)に供給し、必要な長さに切断した後、内容物を充填した容器に外嵌し、所定温度の熱風トンネルやスチームトンネルを通過させたり、赤外線等の輻射熱で加熱して熱収縮させ、容器に密着させて、ラベル付き容器を得る。上記加熱処理としては、例えば、80〜100℃のスチームで処理する(スチームおよび湯気が充満した加熱トンネルを通過させる)ことなどが例示される。
以下に、実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例その他本発明における物性の測定方法ならびに効果の評価方法は以下のとおりである。
[物性の測定方法ならびに効果の評価方法]
(1)グラビア印刷性
実施例、比較例のそれぞれのコーティング剤とプラスチックフィルムを用いて、下記の印刷条件で、グラビア印刷を施した後の印刷状態を観察し、版面どおりに印刷できた場合をグラビア印刷性良好(○)、版面どおりに印刷できなかった場合をグラビア印刷性不良(×)と判断した。
なお、実施例1〜15、比較例1〜4と実施例16〜30、比較例5〜10は下記の通り、異なる工程速度でグラビア印刷性を評価した。
装置:(株)日商グラビア製卓上グラビア印刷機「GRAVO PROOF MINI」
グラビア版 :175線、版深30μm
工程速度 :80m/分(実施例1〜15、比較例1〜4)、50m/分(実施例16〜30、比較例5〜10)
(2)硬化性(表面タック性)
実施例、比較例で硬化処理を施した直後に、コーティング層を指で触り、指にインキがつくかどうかを目視にて観察し、指にインキが付かない場合は硬化性良好(○)、指にインキが付く場合には硬化性不良(×)と判断した。
(3)耐薬品性(耐MEKラビング試験)
プラスチックラベルのコーティング層の表面を、メチルエチルケトンをしみこませた綿棒でこすり、往復10回こすった後、表面の状態を目視観察し、インキが剥がれていない場合は耐薬品性良好(○)、インキが剥がれている場合には耐薬品性不良(×)と判断した。
(4)接着性(基材との密着性)(テープ剥離試験)
碁盤目のクロスカットを入れない以外は、JIS K 5600に準じて、試験を行った。実施例、比較例で得られたプラスチックラベルの樹脂層側の表面に、ニチバンテープ(幅18mm)を貼り付け、90度方向に剥離し、5mm×5mmの領域において、樹脂層の残存した面積を観察し、下記の基準で判断した。
90%以上 : 接着性良好(○)
80%以上、90%未満 : 接着性はやや不良であるが使用可能なレベル(△)
80%未満 : 接着性不良(×)
(5)耐もみ性
実施例で得られたプラスチックラベルから、長さ100mm×幅100mmのサンプル片を採取した。サンプル片の両端を両手でつかみ、10回手でもむ。樹脂層側表面の樹脂層の残存面積を目視で観察し、残存面積が90%以上であれば、耐もみ性良好(○)、90%未満であれば、耐もみ性不良(×)と判断した。
(6)耐傷つき性(スクラッチ試験)
実施例で得られたプラスチックラベルから、長さ100mm×幅100mmのサンプル片を採取した。サンプルを平滑なテーブルの上に置き、コーティング層が設けられた側の表面を、手の爪の甲の部分で、10往復(長手方向20mmの区間)こすった後に表面を観察し、下記の基準で判断した。
コーティング層は全く剥離していない。 : 耐スクラッチ性良好(○)
コーティング層に一部剥離がみられる。 : 耐スクラッチ性はやや不良であるが使用可能なレベル(△)
コーティング層が著しく剥離している。 : 耐スクラッチ性不良(×)
(7)シュリンク適性
実施例で得られたプラスチックラベルを用いて、ラベル付き容器を作製し(実施例1と同様)、ラベル付き容器からプラスチックラベルを外して、容器胴部に装着されていた部分のコーティング層のインキの剥離、割れ(大きな割れ)、透明インキの場合には微細なひび割れによる著しい白化、また、容器側へのコーティング層の転移の有無を観察した。それぞれ容器10本分について観察し、上記の割れなどが観察されなかった場合はシュリンク適性良好(○)、1本でも割れなどが観察された場合はシュリンク適性不良(×)と判断した。
(8)フィルム層厚み、コーティング層厚み
フィルム厚みは、触針式厚みゲージを用いて測定した。コーティング層厚みは、コーティング層を設けた部分(塗布面)とコーティング層を設けていない部分(非塗布面)の段差を、3次元顕微鏡(キーエンス(株)製VK8510)を用いて測定した。
(9)プラスチックフィルム熱収縮率(90℃)
プラスチックフィルムから、測定方向(長手方向または幅方向)に長さ200mm(標線間隔150mm)、幅10mmの長方形のサンプル片を作製する。
サンプル片を90℃の温水中で、10秒熱処理(無荷重下)し、熱処理前後の標線間隔の差を読み取り、以下の計算式で熱収縮率を算出する。
熱収縮率(%) = (L0−L1)/L0×100
0 : 熱処理前の標線間隔
1 : 熱処理後の標線間隔
(10)粘度
粘度は、東機産業(株)製のB型粘度計(単一円筒形回転粘度計)を用い、23±2℃、円筒の回転数60回転の条件下、JIS Z 8803に準じて測定を行った。
以下に実施例を示す。また、実施例における各添加成分の配合量(重量部)及び評価結果を表1、表2に示す。
実施例1
成分Aとして、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(東亞合成(株)製、商品名「アロンオキセタン OXT−101」)、成分Bとしてエポキシモノマー(ダウケミカル(株)製、商品名「UVR−6110」)、成分Cとして1,3−ジオキソラン(シグマ−アルドリッチ(株)製)、光重合開始剤(ダウケミカル(株)製、商品名「UVI−6992」)、白顔料として酸化チタン(石原産業(株)製、商品名「タイペークPF736」)及び増感剤(日本化薬(株)製、「KAYACURE CTX」)を、表1に示した配合量(重量部)に従い配合し、分散機にて30分間分散混合して、コーティング剤(白色インキ)を得た。なお、溶剤は使用しなかった。
得られたコーティング剤を、卓上グラビア印刷機((株)日商グラビア製、商品名「GRAVO PROOF MINI」)および175線、版深30μmのグラビア版を用いて、ポリエステル系シュリンクフィルム(東洋紡績(株)製、商品名「スペースクリーン S7042」:フィルム厚み50μm)の片面に、工程速度80m/分でグラビア印刷を施し、グラビア印刷性を評価した。
また、上記と同じグラビア版を用いて、工程速度50m/分で、上記と同様に、シュリンクフィルムにコーティング剤を塗工した後、有電極ランプ型紫外線照射装置(GSユアサライティング(株)製、商品名「4kW(160W/cm)UV照射装置」を用いて、コンベア速度50m/分、120W/cmの条件で光照射を行い、プラスチックラベルを得た。なお、コーティング層の厚みは3μmであった。得られたプラスチックラベルに対して、硬化性と接着性を評価した。
続いて、得られたプラスチックラベルを、印刷面が内面になるように円筒状に形成し、PETボトルの胴部に20%熱収縮されて装着されるように周方向の長さを調整した後、両端を溶着し、筒状プラスチックラベルを得た。さらに、500mlPETボトルに装着し、雰囲気温度90℃のスチームトンネルでラベルを収縮させ、ラベル付き容器を得た。
表1に示すように、得られたコーティング剤は、グラビア印刷性に優れ、硬化性、接着性も良好であった。また、得られたラベル付き容器は優れた仕上がりであった。
実施例2
表1に示すように、酸化チタンを用いず、各成分の配合量を変更し、実施例1と同様にして、透明コーティング剤、プラスチックラベル及びラベル付き容器を得た。
表1に示すように、得られたコーティング剤は、グラビア印刷性に優れ、硬化性、接着性も良好であった。また、得られたラベル付き容器は優れた仕上がりであった。
実施例3
表1に示すように、成分Cとして環状アセタール(1,3−ジオキソラン)とポリビニルブチラール(電気化学工業(株)製、「デンカブチラール」)を併用し、さらにメタクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEM)(日本触媒(株)製)、エポキシ変性シリコーンオイル(信越化学工業(株)製、「X−22−169B」)を添加し、実施例1と同様にして、コーティング剤、プラスチックラベル及びラベル付き容器を得た。
表1に示すように、得られたコーティング剤は、グラビア印刷性に優れ、硬化性、接着性も良好であった。また、得られたラベル付き容器は優れた仕上がりであった。
実施例4、5
表1に示すように、成分Cの配合量を変更し、実施例1と同様にして、コーティング剤、プラスチックラベル及びラベル付き容器を得た。
表1に示すように、得られたコーティング剤は、良好なグラビア印刷性、硬化性、接着性を有していた。また、得られたラベル付き容器は優れた仕上がりであった。
実施例6
表1に示すように、成分Cとして、1,3−ジオキソランの代わりに1,4−ジオキサン(シグマ−アルドリッチ(株)製)を用い、実施例1と同様にして、コーティング剤、プラスチックラベル及びラベル付き容器を得た。
表1に示すように、得られたコーティング剤は、グラビア印刷性に優れ、硬化性、接着性も良好であった。また、得られたラベル付き容器は優れた仕上がりであった。
実施例7〜15
表1に示すように、各成分の種類、配合量を変更し、シリコーン化合物添加等を行い、実施例1と同様にして、コーティング剤、プラスチックラベル及びラベル付き容器を得た。
表1に示すように、得られたコーティング剤は、グラビア印刷性に優れ、硬化性、接着性も良好であった。また、得られたラベル付き容器は優れた仕上がりであった。
実施例1〜15で得られたプラスチックラベルについては、更に、耐薬品性、耐もみ性、耐傷付き性、シュリンク適性の評価を行った。結果、これらのプラスチックラベルは、いずれも、優れた耐薬品性、耐もみ性、耐傷付き性、シュリンク適性を有していた。
比較例1
表1に示すように、成分Aを使用せず成分Bの配合量を変更した以外は、実施例1と全く同様にして、コーティング剤を得た。
得られたコーティング剤は粘度が高く、塗布性に劣り、グラビア印刷すると「かすれ」が生じた。また、硬化性、接着性も劣っていた。
比較例2
表1に示すように、成分Bを使用せず成分Aの配合量を変更した以外は、実施例1と全く同様にして、コーティング剤を得た。
得られたコーティング剤は硬化性が低下し、生産性の劣るものであった。また、接着性の劣るものであった。
比較例3
表1に示すように、成分Cを使用しない以外は、実施例1と同様にして、コーティング剤を得た。
得られたコーティング剤は硬化性が低下し、生産性の劣るものであった。
なお、比較例3については、紫外線照射工程を2回通してコーティング層を硬化させてプラスチックラベルを作製し、耐薬品性、耐もみ性、耐傷付き性、シュリンク適性の評価を行った。
比較例4
特開2004−35862号公報の実施例1に準拠して、表1に示すように、成分Aは用いず、成分Bとして、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(ダイセル化学工業(株)製「セロキサイド 2021P」)86重量部、成分Cとして1,3−ジオキソラン(シグマ−アルドリッチ社製)10重量部、光重合開始剤4重量部を配合して、コーティング剤を得た。
表1に示すように、得られたコーティング剤は硬化速度が遅く、グラビア印刷の際に、「かぶり」および「かすれ」が発生し、コーティング層の形成は不可能であった。
Figure 0005352087
実施例16
成分Aとして、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(東亞合成(株)製、商品名「アロンオキセタン OXT−101」)、成分Bとしてエポキシモノマー(ダウケミカル(株)製、商品名「UVR−6110」)、成分Cとしてポリビニルブチラール(電気化学工業(株)製、商品名「デンカブチラール #3000−1」)、光重合開始剤(ダウケミカル(株)製、商品名「UVI−6992」)、白顔料として酸化チタン(石原産業(株)製、商品名「タイペークPF736」)及び増感剤(日本化薬(株)製、「KAYACURE CTX」)を、表2に示した配合量(重量部)に従い配合し、分散機にて30分間分散混合して、コーティング剤(白色インキ)を得た。なお、溶剤は使用しなかった。
得られたコーティング剤を、卓上グラビア印刷機((株)日商グラビア製、商品名「GRAVO PROOF MINI」)および175線、版深30μmのグラビア版を用いて、ポリエステル系シュリンクフィルム(東洋紡績(株)製、商品名「スペースクリーン S7042」:フィルム厚み50μm)の片面に、工程速度50m/分でグラビア印刷を施し、グラビア印刷性を評価した。
その後、有電極ランプ型紫外線照射装置(GSユアサライティング(株)製、商品名「4kW(160W/cm)UV照射装置」を用いて、コンベア速度80m/分、120W/cmの条件で光照射を行い、プラスチックラベルを得た。なお、コーティング層の厚みは3μmであった。得られたプラスチックラベルに対して、硬化性と基材に対する密着性を評価した。
続いて、得られたプラスチックラベルを、印刷面が内面になるように円筒状に形成し、PETボトルの胴部に20%熱収縮されて装着されるように周方向の長さを調整した後、両端を溶着し、筒状プラスチックラベルを得た。さらに、500mlPETボトルに装着し、雰囲気温度90℃のスチームトンネルでラベルを収縮させ、ラベル付き容器を得た。
表2に示すように、得られたコーティング剤は、グラビア印刷性に優れ、硬化性、密着性も良好であった。また、得られたラベル付き容器は優れた仕上がりであった。
実施例17
表2に示すように、酸化チタンを用いず、各成分の配合量を変更し、実施例16と同様にして、透明コーティング剤、プラスチックラベル及びラベル付き容器を得た。
表2に示すように、得られたコーティング剤は、グラビア印刷性に優れ、硬化性、接着性(基材との密着性)も良好であった。また、得られたラベル付き容器は優れた仕上がりであった。
実施例18、19
表2に示すように、成分Cの配合量を変更し、実施例16と同様にして、コーティング剤、プラスチックラベル及びラベル付き容器を得た。
表2に示すように、得られたコーティング剤は、良好なグラビア印刷性、硬化性、接着性を有していた。また、得られたラベル付き容器は優れた仕上がりであった。
実施例20〜30
表2に示すとおり、各成分の種類、配合量などを変更して、また実施例25〜30ではシリコーン化合物を添加して、実施例16と同様にして、コーティング剤、プラスチックラベル及びラベル付き容器を得た。
表2に示すように、得られたコーティング剤は、良好なグラビア印刷性、硬化性、接着性を有していた。また、得られたラベル付き容器は優れた仕上がりであった。
実施例16〜30で得られたプラスチックラベルについては、更に、耐薬品性、耐もみ性、耐傷付き性、シュリンク適性の評価を行った。結果、これらのプラスチックラベルは、いずれも、優れた耐薬品性、耐もみ性、耐傷付き性、シュリンク適性を有していた。
比較例5
表2に示すように、成分Aを使用せず成分Bの配合量を変更した以外は、実施例16と全く同様にして、コーティング剤を得た。
得られたコーティング剤は粘度が高く、塗布性に劣り、グラビア印刷すると「かすれ」が生じた。また、硬化性、接着性も劣っていた。
比較例6
表2に示すように、成分Bを使用せず成分Aの配合量を変更した以外は、実施例16と全く同様にして、コーティング剤を得た。
得られたコーティング剤は硬化性が低下し、生産性の劣るものであった。また、接着性の劣るものであった。
比較例7〜9
表2に示すように、各成分の種類、配合量などを変更して、実施例16と同様にして、コーティング剤を得た。
得られたコーティング剤は、いずれも硬化性が低下し、生産性の劣るものであった。さらに、比較例7では印刷性、接着性、比較例8では接着性も劣っていた。
なお、比較例9については、紫外線照射工程を2回通してコーティング層を硬化させてプラスチックラベルを作製し、耐薬品性、耐もみ性、耐傷付き性、シュリンク適性の評価を行った。
比較例10
特開2004−269690号公報の実施例1に準拠して、感光性ブチラール樹脂(積水化学工業(株)製「エスレック BL−1」)20重量部、フタロシアニンブルー20重量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート25重量部、トリメチロールプロパンアクリレート15重量部、トリプロピレングリコールジアクリレート15重量部、光重合開始剤(チバスペシャルティケミカル(株)製、商品名「イルガキュア907」)5重量部を配合して、コーティング剤を得た。
表2に示すように、得られたコーティング剤は粘度が高く、グラビア印刷の際に、「かぶり」および「かすれ」が発生し、グラビア印刷によるコーティング層の形成は不可能であった。
Figure 0005352087
本発明のプラスチックラベル用コーティング剤は、低粘度であるためグラビア印刷やフレキソ印刷などによるプラスチックフィルムへの塗工性が良好であり、また硬化速度が速いため、プラスチックラベルの生産効率が向上する。また、プラスチックフィルムとの密着性に優れるため、硬化後のコーティング層は、シュリンク加工時の基材フィルムの変形に対する追従性が良好であり、さらに耐薬品性、耐スクラッチ性や耐もみ性に優れる。このため、本発明のコーティング剤はプラスチックラベル用の印刷インキなどとして特に有用である。また、該コーティング剤を塗工したプラスチックラベルは、ガラス瓶やPETボトルなどのプラスチック容器、ボトル缶などの金属容器などに用いられるラベル用途として特に有用である。

Claims (6)

  1. オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、環状アセタールを含み、オキセタン化合物とエポキシ化合物の重量比が4:6〜8:2であり、オキセタン化合物とエポキシ化合物の合計量100重量部に対して、環状アセタールを0.1〜30重量部含有する活性エネルギー線硬化性のプラスチックラベル用コーティング剤をグラビア印刷またはフレキソ印刷で塗布してなるプラスチック製のシュリンクラベル
  2. オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、ポリビニルブチラールを含み、オキセタン化合物とエポキシ化合物の重量比が2:8〜8:2であり、オキセタン化合物とエポキシ化合物の合計量100重量部に対して、ポリビニルブチラールを0.1〜30重量部含有する活性エネルギー線硬化性のプラスチックラベル用コーティング剤をグラビア印刷またはフレキソ印刷で塗布してなるプラスチック製のシュリンクラベル
  3. 少なくとも一方の最外層が、オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、環状アセタールを含み、オキセタン化合物とエポキシ化合物の重量比が4:6〜8:2であり、オキセタン化合物とエポキシ化合物の合計量100重量部に対して、環状アセタールを0.1〜30重量部含有する活性エネルギー線硬化性のプラスチックラベル用コーティング剤で構成されているプラスチック製のシュリンクラベル。
  4. 少なくとも一方の最外層が、オキセタン化合物、エポキシ化合物、及び、ポリビニルブチラールを含み、オキセタン化合物とエポキシ化合物の重量比が2:8〜8:2であり、オキセタン化合物とエポキシ化合物の合計量100重量部に対して、ポリビニルブチラールを0.1〜30重量部含有する活性エネルギー線硬化性のプラスチックラベル用コーティング剤で構成されているプラスチック製のシュリンクラベル。
  5. 前記環状アセタールが1,3−ジオキソランまたは1,4−ジオキサンである請求項1又は3記載のシュリンクラベル。
  6. 前記プラスチックラベル用コーティング剤が、さらに、増感剤および酸化チタンを含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載のシュリンクラベル。
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