JP5687533B2

JP5687533B2 - 粘着ラベル

Info

Publication number: JP5687533B2
Application number: JP2011060777A
Authority: JP
Inventors: 和夫谷; 三本木　法光; 法光三本木; 佐藤　義則; 義則佐藤
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: JP2012198285A; EP2500391B1; US20120237710A1; EP2500391A1

Description

本発明は、保存時は被粘着性を有し、使用時に粘着性を発現させて使用する粘着ラベルに関する。

近年、価格表示用ラベル、商品表示用ラベル、広告宣伝用ラベル、包装物のシール用ラベル等の用途に粘着ラベルが使用されている。粘着ラベルの記録面に記録する方式としては、インクジェット記録方式、感熱記録方式等のさまざまな方式が適用されている。従来から、粘着ラベルは、その文字等の記録面とは反対側の面に粘着層と剥離紙を積層し、使用時に剥離紙を剥離し、粘着層を露出させて押圧することにより貼り付けていた。しかし、剥離紙を剥離して使用する従来型の粘着ラベルにおいては、ラベル剥離後の剥離紙はその用途が完了し、ごみとして廃棄処分されていた。そのため、資源保護や環境等の観点から、剥離紙のゴミを出さない粘着ラベルが望まれている。

これを解消するため、剥離紙を用いないラベルも提案されている。即ち、ラベルの印字面とは反対の面に常温では非粘着で、加熱により粘着性が発現する感熱性粘着剤層を形成したラベルである。このラベルでは、剥離紙が不要となるため、上記従来のような環境問題やごみ発生等の問題は生じない。しかしながら、感熱性粘着剤層を形成したラベルにおいては、ラベルをロール状に巻回して保存する、或いは重ねて保存するので粘着面と印字面とが互いに接触しながら重ね合わされる。そのため、長期の保存や保存環境によっては感熱性粘着剤に含まれる可塑剤の影響で粘着性を発現し、印字面と粘着面が貼り付いてしまう、所謂ブロッキングが発生する課題を有していた。また、このような粘着剤を使用して粘着性を発現させる加熱手段として、例えばサーマルヘッド等の熱源を使用することが考えられる。しかし、サーマルヘッドを使用して、印字することに加えて加熱して感熱性粘着剤層に粘着性を発現させようとすると、消費電力が大きくなると同時に発現した粘着力により装置を利用した際の通紙性を損なうという課題があった。

特許文献１には剥離紙を使用せず、ブロッキング等の課題を解決する粘着ラベルが記載されている。図５（特許文献１の図２）に示されるように、粘着ラベルは基材と粘着剤と樹脂フィルムが積層した積層構造を備えている。樹脂フィルムはポリエステルフィルムを使用し、厚さが１〜３μｍである。この粘着ラベルは、剥離紙や感熱性粘着剤の代わりに粘着剤の表面を樹脂フィルムで覆うことにより保管時のブロッキングを防止する。そして使用時は、樹脂フィルムに針を用いて穴を空ける、或いは、樹脂フィルムとして延伸ポリエステルフィルムを使用し、加熱方式、例えばサーマルヘッド加熱により樹脂フィルムに穴を開けてブロッキング防止機能を壊し下層の粘着剤を露出させ、粘着力を出している。

また、特許文献２には、基材シートの上に感圧粘着剤層を設け、この感圧粘着剤層の粘着表面を被覆するようにマイクロカプセル層で覆い、剥離紙を使用せず、ブロッキング等の課題を解決する構成が記載されている。マイクロカプセル層は、中空マイクロカプセルの単一層から構成され、例えば１００℃〜１８０℃程度の融点を有し、表面が粘着性を有しない。そのため、剥離紙を必要としない。使用時は、サーマルヘッド加熱によりこのマイクロカプセル層を破壊し、その下層の感圧粘着材層を露出させて粘着性を発現させる。

特開２００６−７８７３３号公報特開平９−１１１２０３号公報

特許文献１に記載される粘着ラベルは、ラベルを連続発行させる際に、ラベルの粘着面である樹脂フィルムを針状の表面形状を持つローラーに接触させて通過させる。これにより、樹脂フィルムに穴を空けて粘着剤を露出させる。しかし、樹脂フィルムに穴を空ける際に針に粘着剤が付着し、ローラーを回転させると樹脂フィルムが引きずられて更に破壊される。そのために、粘着性を発現させる領域の位置や面積を高精度に制御することができない。加えて粘着剤と樹脂フィルムがローラーや装置内に散乱付着し、ラベルの通紙性を確保することが難しい。また、樹脂フィルムとして延伸ポリエステルフィルムを使用し、サーマルヘッドで加熱して樹脂フィルムに穴を空ける場合は、直接加熱部と接するポリエステルフィルムは溶融して開口しようとするが、その下層の粘着剤は開口を妨げるように働く。粘着剤は本来被着体に作用するためにあるが、この場合は上層のポリエステルフィルムに対して粘着作用が強く働き、接触している膜の変形や流動が妨げられる。そのため、開口部を必要な形状に安定して形成することが難しい。加熱の際の熱エネルギーを増加させるとポリエステルフィルムの開口形状が一層不安定となり、下層の粘着剤も加熱されて、ポリエステルフィルムが破れる、破れた切れ端が散乱するなど、実用性に乏しかった。

また、特許文献２においては、マイクロカプセルが球形状を有しているので熱源と接触したときの熱伝導性が低く、マクロカプセルを破壊するための大きな熱エネルギーを必要とする。そのため、低消費電力型のラベル発行には向かない。

本発明の粘着ラベルは、支持体と、前記支持体の上に設置された粘着層と、前記粘着層の上に設置され、非粘着性を有し、無機フィラーを含有する樹脂層と、を備えることとした。

また、前記樹脂層はオリフィン系樹脂から成ることとした。

また、前記樹脂層は、前記無機フィラーを１０体積％〜９０体積％含有することとした。

また、前記樹脂層は、単位面積当たりの熱容量が前記粘着層よりも小さいこととした。

また、前記支持体の、前記粘着層とは反対側に感熱発色層が設置されていることとした。

また、前記樹脂層は、加熱することにより開口して前記粘着層が露出することとした。

本発明のラベル発行装置は、支持体と、前記支持体の上に設置された粘着層と、前記粘着層の上に設置され、非粘着性を有し、無機フィラーを含有する樹脂層とを有する粘着ラベルを搬送する搬送部と、前記支持体の前記粘着層とは反対側に記録する記録手段と、前記樹脂層を加熱して開口させ、前記粘着層を露出させる加熱部とを備えるようにした。

本発明による粘着ラベルは、支持体と、この支持体の上に設置された粘着層と、この粘着層の上に設置された非粘着性の樹脂層とを有する。これにより、使用時に剥離紙を排出しないので剥離紙の廃棄処分の手間が省けるとともに、資源節減の観点からも耐環境性に優れている。また、樹脂層は耐ブロッキング性を有する非粘着性であることからロール状に巻き取って保管することができる。更に、樹脂層は無機フィラーを含有し、無機フィラーを含有しない樹脂層と比較して熱伝導性が高く、感度良く安定して開口部を形成することができる。

本発明の第一実施形態に係る粘着ラベルの縦断面模式図である。本発明に係る粘着ラベルが粘着性を発現する様子を表す説明図である。本発明に係る粘着ラベルの樹脂層に形成した開口部の例を表す平面模式図である。本発明の第二実施形態に係るラベル発行装置の模式的な構成図である。従来公知のラベル発行装置の模式図である。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る粘着ラベル１の縦断面模式図である。粘着ラベル１は、最下面から、印字記録層２と、支持体３と、粘着層４と、無機フィラー２０を含有する樹脂層５が積層する構造を備えている。本発明の粘着ラベル１は、樹脂層５を加熱することにより開口させ粘着層４を露出させて粘着性を発現させる。一方、樹脂層５は非粘着性であり、粘着ラベル１を積み重ねる、あるいはロール状に巻き取って保管してもブロッキングが発生しない。印字記録層２には文字、図形等を印字することができる。例えば、ラベル発行装置を使用して印字記録層２に印字し、樹脂層５を局所的に加熱して開口させ、特定個所の粘着層４を露出させた粘着ラベル１を発行することができる。なお、印字記録層２を形成せず、支持体３に直接印字してもよい。

樹脂層５は、加熱された領域が溶融し液状化して開口部が形成されると、樹脂材料の表面張力によりその開口部が拡径する。即ち、開口部の開口端に樹脂材料が凝集し流動することにより開口径が拡大する。本発明の構成では無機フィラー２０を含有する樹脂層５とすることにより、加熱エネルギーの熱伝導率は上がり樹脂材料の溶融と流動が容易となる。一方、粘着層４はその粘着力により樹脂材料の拡径を抑制する。粘着層４の粘着力は高温になると低下すると共に、樹脂層５に無機フィラー２０を含有することにより樹脂材料の拡径を抑制する効果は低減する。従って、粘着層４の粘着作用を低減させるためには樹脂材料の温度を上昇させることが必要であり、開口部を必要な形状に安定して形成するためには、樹脂材料の温度むらを低減し、均一に加熱することが必要となる。

本発明に係る粘着ラベル１は粘着層４を覆う樹脂層５に無機フィラー２０を含有させている。無機材料は樹脂材料と比較して熱伝導率が高い。例えば、高分子材料の熱伝導率は０．１Ｗ／ｍ℃〜０．５Ｗ／ｍ℃であるが、無機材料の熱伝導率はこれよりも一桁以上高い。そのために、樹脂層５の熱伝導率が向上し、樹脂層５の加熱領域を層厚全体に亘って速やかに温度上昇させることができる。これにより樹脂層５を感度良く安定して開口させることができ、粘着層４の露出領域の位置、面積を高精度に制御することが可能となる。また、開口した樹脂層５自体の厚み、あるいは開口部の周囲が樹脂層５の表面よりも高い凸部が形成されるため、加熱部と粘着層４が直接接触することが防止され、粘着ラベル１の通紙性を確保することができる。

図２は、本発明に係る粘着ラベル１が粘着性を発現する様子を表す説明図である。加熱手段としてサーマルヘッド６を使用する。図２（ａ）に示すように、粘着ラベル１の樹脂層５にサーマルヘッド６の加熱部Ｈを接触させる。すると、図２（ｂ）に示すように加熱された樹脂層５が溶融し始め、図２（ｃ）に示すように樹脂層５に開口部８が形成される。開口部８が形成されると同時にその周囲に樹脂層５の表面よりも高い凸部７が形成され、下層の粘着層４が露出する。そして、図２（ｄ）に示すように、粘着ラベル１を印字記録層２の下方から押圧することにより開口部８の粘着剤が被着体９に粘着する。なお、図２に示す前後において印字記録層２に印字してラベルとして利用することができる。

図３は、本発明に係る粘着ラベル１の樹脂層５に形成した開口部８の例を表す平面模式図である。図３（ａ）は、サーマルヘッド６を用いて樹脂層５の領域Ｒ１に９個の開口部８を整列させて形成した状態を表す。図３（ｂ）は、サーマルヘッド６を用いて樹脂層５の領域Ｒ２に１２個の開口部８を斜めに整列させて形成した状態を表す。このように、開口部８を任意の数と方向と位置に配列して任意の開口パターンを形成することができる。

ここで、樹脂層５として合成樹脂材料を使用することができる。無機フィラー２０として無機材料を使用することができる。樹脂層５は、無機フィラー２０を１０体積％〜９０体積％含有する。１０体積％未満では熱伝導率向上の効果が薄く、９０体積％を超えると物性値のばらつきが大きくなるからである。なお、無機フィラー２０を樹脂材料が覆う構造となるために樹脂材料の熱伝導率が支配的となり、樹脂材料と無機材料の比例配分的な熱伝導性は現れない。樹脂層５は、好ましくは２０体積％〜６０体積％とする。樹脂層５は必要に応じて可塑剤等の物性値調整用の材料を添加することができる。また、無機フィラー２０の形状は板状であっても球状であってもよく、特に限定されないが、物性値のばらつきや分散性を考慮すると非球状よりも球状の粒子形状が好ましい。

また、樹脂層５は延伸プロセスにより形成したものを使用することができる。延伸フィルムを縦方向や横方向に高温下、例えばガラス転移温度以上の温度下で延伸して熱固定する。この熱固定された延伸フィルムを熱固定温度以上の温度に加熱すると延伸前の状態に戻るように収縮する。つまり、加熱により樹脂層５が軟化又は溶融すると樹脂材料の表面張力とともに熱固定された応力が開放され、開口部を速やかに拡径させるように作用する。

また、樹脂層５は下部の粘着層４よりも単位面積当たりの熱容量を小さく構成することができる。つまり、上層の樹脂層５の熱容量を下層の粘着層４よりも小さく構成することにより、下層の粘着層４の昇温が抑制され、粘着層４の熱による変形や変質することを防止することができる。

支持体３として、プラスチック材料を使用することができる。支持体３はその下面に形成する印字記録層２やその上面に形成する粘着層４を支持できるものであればよい。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、紙等を使用することができる。

粘着層４として感圧型粘着剤を用いることができる。感圧型粘着剤は、水、溶剤、熱等を使用せず、常温で小さい圧力を加えただけで接着することができる。更に、凝集力と弾性を持ち、強く接着するとともに、硬い平滑面から剥がすこともできる。具体的には、用途に応じてシリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤を使用することができる。シリコーン系粘着剤は、高凝集力を持つシリコーンと高粘着力を持つシリコーンを含めることができる。ゴム系粘着剤は、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリイソブチレン、ゴム系の材料を使用することができる。アクリル系粘着剤は、ガラス転移の低いモノマーと架橋材を利用した架橋系の材料や、ガラス転移の低いモノマーと高いモノマーを共重合化した非架橋系の材料を使用することができる。

樹脂層５は、オリフィン系樹脂を使用することができる。オリフィン系樹脂は汎用樹脂として多用途に使用されているので樹脂層５を低コストで形成することができる。オレフィン系樹脂として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＥやＰＰを重ねた多層ポリオレフィン系、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、を使用することができる。オリフィン系樹脂は、ホモ重合体及び共重合体、多段重合体等を使用することができる。これらのホモ重合体及び共重合体、多段重合体の群から選んだポリオレフィンを単独、もしくは混合して使用することもできる。上記重合体の代表例としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、アタクティックポリプロピレン、ポリブテン、エチレンプロピレンラバー等が挙げられる。

更に、ＰＳとＰＥＴの積層形であるハイブリッド、エチレン／酢酸ビニル共重合（ＥＶＡ）系、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系、植物系原料であるポリ乳酸（ＰＬＡ）系、等を使用することができる。また、低コスト化が見込めるセルロース系材料を使用することができる。樹脂層５として、加熱時に隣接する粘着層４に対する接触角が大きくなる材料を選定することが好ましい。また、樹脂層５を形成する際に延伸プロセスを選択する際は、一軸延伸或いは二軸延伸された材料を使用することができる。延伸フィルムを用いる場合、単一モノマーと他のモノマーを共重合化する、或いはゴムなどの異種成分をブレンドしてガラス転移点を操作し、安定化した材料を使用することができる。

オレフィン系の粘度平均分子量は、５万以上１２００万以下が好ましく、さらに好ましくは５万以上２００万未満、最も好ましくは１０万以上１００万未満である。粘度平均分子量が５万以上であれば、溶融成形の際のメルトテンションが大きくなり成形性が向上し、十分な絡み合いを付与し、高強度となりやすい。粘度平均分子量が１２００万以下であれば、特に厚み安定性に優れている。

無機フィラー２０は、種類は特に限定されない。例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄等の酸化物系セラミックス、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス、ガラス繊維等を単独または複数を混合して用いることができる。例えば、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウムのフィラーは酸化物フィラーに比べて５〜４０倍の高い熱伝導率を示す。また、樹脂材用にアルミナ、シリカ等の酸化物フィラーを添加することにより熱伝導率を一桁以上高くすることができる。

印字記録層２として、加熱により発色する感熱発色層を使用することができる。例えば、ロイコ染料とロイコ染料を発色させる顕色剤を混合して感熱記録層塗布液を調整し、印字記録層２に塗布して形成することができる。また、感熱発色層に代えて、インクジェット記録装置により記録可能な記録層としても良い。

次に、粘着ラベル１の製造方法について説明する。粘着ラベル１は、粘着剤を塗布した支持体３、或いは粘着層４が形成された支持体３に樹脂層５を貼り合わせる。貼り合わせは、共押出し手法を利用することができる。粘着剤を支持体３に塗布する装置として、バーコーター、エアナイフコーター、スクイズコーター、グラビアコーター等を使用することができる。塗布の際には膜粘度、膜厚、乾燥プロセスを適切に選択する。支持体３、粘着層４及び樹脂層５の複数層を貼り合わせるので熱収縮や吸湿に基づく残留応力が働く。粘着ラベル１の寸法安定性、表面の平坦性、耐湿性、耐溶剤性、機械的強度、表面の摩擦係数、熱源と接する際の柔軟性に留意する。

次に、粘着力の発現について説明する。粘着ラベル１の粘着力は、粘着剤が被着体の表面に開口部８を介し、粘着剤が被着体と接触することにより発現する。ここで、開口部８から流れ出す粘着剤の単位時間当たりの体積量Ｑは、
Ｑ＝４πＰａ／（８Ｌη₀）
と表される。ここで、Ｐは粘着体に印加される圧力、ａは開口部８の半径、Ｌは開口部８の距離（凸部７の樹脂層５と粘着層４との境界からの高さ。）、η₀は粘着剤の粘性である。この式から、粘性η₀が大きいほど、また開口部８の距離Ｌが大きいほど流れ出す粘着剤量は少なくなる。従って、樹脂層５の厚さと粘着剤の粘性を適切に選択する必要がある。なお、本発明の粘着ラベル１は、開口部８の半径ａを高精度に制御することができるので、流れ出る粘着剤量の制御性が向上し、所定の粘着力を安定して発現させることができる。

（第二実施形態）
図４は、本発明の第二実施形態に係るラベル発行装置１０の模式的な構成図である。ラベル発行装置１０は、粘着ラベル１を収納するロール紙収納部１２と、粘着ラベル１を切断するロール紙切断部１３と、粘着ラベル１に記録する記録部としてのラベル記録部１４と、粘着ラベル１に粘着性を発現させる粘着発現部１５を備えている。ロール紙収納部１２はロール状に巻き取った粘着ラベル１を収納する。粘着ラベル１は、印字記録層２と、支持体３と、粘着層４と、樹脂層５が積層する積層構造を備えている。ロール紙切断部１３は、搬送部としての搬送ローラー１７から送り出される粘着ラベル１をカッタ部材１６により所定の長さに切断する。ラベル記録部１４は、記録用サーマルヘッド１１により搬送ローラー１８上に載置された粘着ラベル１の印字記録層２に記録する。粘着発現部１５は、既に第一実施形態において説明したように、搬送ローラー１９上に載置された粘着ラベル１の樹脂層５を加熱部Ｈとしてのサーマルヘッド６により加熱し、その下部の粘着層４を露出させる。

ここで、サーマルヘッド６は、複数の発熱部を並列して構成することにより同時に複数の開口部８を並列して形成することができる。また、粘着ラベル１の搬送方向に開口部８を複数連続して形成することができる。即ち、粘着ラベル１の必要な位置に必要な数の開口部８を形成することができる。つまり、粘着ラベル１の粘着性を発現させる領域の位置や大きさを設定することができる。しかも、開口部８の大きさを高精度に制御することができるので、粘着力を安定して発現させることができる。

また、樹脂層５に開口部８を設ける際に、樹脂層５の厚み、あるいは開口部８外周に介在する凸部７により、サーマルヘッド６の加熱部Ｈと粘着層４の上面との間に隙間が形成される。そのため、粘着層４がサーマルヘッド６に付着することが無く、粘着ラベル１の通紙性を維持することができる。更に、本発明に係る粘着ラベル１は樹脂層５を低活性化エネルギーで感度良く安定して開口させて粘着性を発現できるので、携帯型のラベル発行装置１０を構成するのに好適である。

１粘着ラベル
２印字記録層
３支持体
４粘着層
５樹脂層
６サーマルヘッド
７凸部
８開口部
９被着体
１０ラベル発行装置
１１記録用サーマルヘッド
１２ロール紙収納部
１３ロール紙切断部
１４ラベル記録部
１５粘着発現部
１６カッタ部材
１７、１８、１９搬送ローラー
２０無機フィラー

Claims

支持体と、
前記支持体の上に設置された粘着層と、
前記粘着層の上に設置され、非粘着性を有し、無機フィラーを含有する樹脂層と、を備え、
前記樹脂層はオリフィン系樹脂から成り、かつ
前記樹脂層は、前記無機フィラーを２０体積％〜６０体積％含有する粘着ラベル。
前記樹脂層は、単位面積当たりの熱容量が前記粘着層よりも小さい請求項１に記載の粘着ラベル。
前記支持体の、前記粘着層とは反対側に感熱発色層が設置されている請求項１または２に記載の粘着ラベル。
前記樹脂層は、加熱することにより開口して前記粘着層が露出する請求項１〜３のいずれか一項に記載の粘着ラベル。