JP7303939B2 - 感熱ラベル - Google Patents

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Description

本発明は、感熱ラベルに関する。
従来、飲料水や化粧品、調味料等の容器としてプラスチック容器が使用されている。商品の大量消費にともない、環境への負担を減らすため、廃棄されたプラスチック容器は新たな資源としてリサイクルされている。
プラスチック容器にはラベルが貼り付けられていることが多いため、リサイクルにおいてプラスチック容器からラベルを除去する処理が行われる。例えば、ペットボトルのリサイクルでは、使用後のペットボトルを小さくカットした後、ラベルの剥離のため、85~90℃程度の熱アルカリ水(1.5%NaOH水溶液)に浸漬することが行われている。この熱アルカリ水によって剥離しやすいラベルの開発も行われている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2011-118102号公報
しかしラベルには、使用中のプラスチック容器から剥がれないように、プラスチック容器との十分な接着強度が求められる。このように、使用中は十分な接着強度を維持しつつ、使用後は剥離しやすくしてリサイクル性を高めることは、技術的に難しかった。
本発明は、十分な接着強度と高いリサイクル性とを両立できる感熱ラベルを提供することを目的とする。
本発明者らが上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、樹脂成形体と接着するヒートシール層が、酸価と含有量が特定の関係を満たす無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を含有すれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)基材層と、前記基材層上にヒートシール層(A)と、を有する感熱ラベルであって、
前記ヒートシール層(A)が、ヒートシール樹脂及び無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)を含み、
前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の酸価M(mgKOH/g)と、前記ヒートシール層(A)中の前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の含有量Ch(質量%)との積MChが、150~600である
感熱ラベル。
(2)前記ヒートシール樹脂が、60~115℃の融点を有する
(1)に記載の感熱ラベル。
(3)前記ヒートシール層(A)が、粘着付与剤を含有する
(1)又は(2)に記載の感熱ラベル。
(4)前記ヒートシール樹脂が、エポキシ基又はアセトキシ基を有する樹脂である
(1)~(3)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(5)前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)が、60~140℃の融点を有する
(1)~(4)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(6)前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の重量平均分子量が、1万~40万である
(1)~(5)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(7)基材層と、前記基材層上にヒートシール層(B)と、を有する感熱ラベルであって、
前記ヒートシール層(B)が、前記ヒートシール層(B)の最表面を構成する層(B1)と、前記層(B1)よりも前記基材層側に設けられた層(B2)と、を有し、
前記層(B2)が、ヒートシール樹脂を含有し、且つ無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を含有せず、
前記層(B1)が、ヒートシール樹脂及び無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)を含有し、
前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の酸価M(mgKOH/g)と、前記層(B1)中の前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の含有量Cs(質量%)との積MCsが、25000~90000であり、
前記層(B1)及び前記層(B2)に含まれるヒートシール樹脂は、同じであるか、又は異なる
感熱ラベル。
(8)前記ヒートシール樹脂が、60~115℃の融点を有する
(7)に記載の感熱ラベル。
(9)前記層(B1)が、粘着付与剤を含有する
(7)又は(8)に記載の感熱ラベル。
(10)前記ヒートシール樹脂が、低密度ポリエチレン又はエチレン-メタクリル酸共重合体である
(7)~(9)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(11)前記層(B1)の厚みが、前記層(B1)及び(B2)の総厚みの0.5~5.0%である、
(7)~(10)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(12)前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の重量平均分子量が、1万~40万である
(7)~(11)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(13)前記基材層の比重が、1.0以下である
(1)~(12)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(14)前記感熱ラベルが、ポリエステル樹脂の成形体用ラベルである
(1)~(13)のいずれかに記載の感熱ラベル。
また本発明の他の一態様は次のとおりである。
(I)前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の酸価Mが10mgKOH/g以上40mgKOH/g以下である、(1)~(6)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(II)前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の含有量Chが5質量%以上30質量%以下である、(1)~(6)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(III)前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の、酸価Mが10mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、含有量Chが5質量%以上30質量%以下であり、かつこれらの積MChが、150~600である、(1)~(6)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(IV)前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の酸価Mが250mgKOH/g以上900mgKOH/g以下である、(7)~(12)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(V)前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の含有量Csが50質量%以上90質量%以下である、(7)~(12)のいずれかに記載の感熱ラベル。
(VI)前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の、酸価Mが400mgKOH/g以上900mgKOH/g以下であり、含有量Csが50質量%以上80質量%以下であり、かつこれらの積MCsが、25000~70000である、(7)~(12)のいずれかに記載の感熱ラベル。
本発明によれば、十分な接着強度と高いリサイクル性とを両立できる感熱ラベルを提供することができる。
本発明の一実施形態として、ヒートシール層が単層タイプの感熱ラベルの構成例を示す断面図である。 本発明の一実施形態として、ヒートシール層が多層タイプの感熱ラベルの構成例を示す断面図である。
以下、本発明の感熱ラベルについて詳細に説明するが、以下の説明は本発明の一例(代表例)であり、本発明はこれに限定されない。
以下の説明において、「(メタ)アクリル」の記載は、アクリルとメタクリルの両方を示す。また、単に「ヒートシール層」と称する場合は、ヒートシール層(A)及び(B)の両方を示し、単に「無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂」と称する場合は、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)及び(s)の両方を示す。
本発明の感熱ラベルは、基材層と、当該基材層上にヒートシール樹脂を含有するヒートシール層と、を有する。本発明において、ヒートシール層は無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂をさらに含有し、その酸価(mgKOH/g)とヒートシール層中の含有量(質量%)との積が特定範囲内にある。
ペットボトル等の樹脂成形体のリサイクルにおいて、感熱ラベルが貼り付けられた樹脂成形体が高温アルカリ水に浸漬される(以下、高温アルカリ処理と称することがある)と、樹脂成形体と接着しているヒートシール層中の無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂がアルカリ水により中和されて溶解し、ラベルが剥離しやすくなる。この傾向は、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂の酸価又は含有量が大きいほど顕著になる。一方、ヒートシール層が無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を過剰に含めば、被着体に対する接着強度が得られにくくなる傾向がある。特に、PET等のストレッチブロー成形体に対する接着強度が、ポリプロピレン等のダイレクトブロー成形体への接着強度と比較して弱くなる傾向がある。しかし、上述のように酸価と含有量の積が特定範囲内にある本発明の感熱ラベルによれば、高温アルカリ処理による剥離性が高く、優れたリサイクル性と、樹脂成形体との十分な接着強度と、を両立することができる。したがって、樹脂成形体の使用時には剥離しにくく、リサイクル時には剥離しやすい感熱ラベルを提供することができる。
ヒートシール層は、単層であってもよいし、多層であってもよい。上記酸価と含有量との積の特定範囲は、ヒートシール層が単層か多層かによって異なる。
感熱ラベルのヒートシール層は、樹脂成形体との接着強度を確保するため、ある程度以上の厚みを必要とする。ヒートシール層を単層にすると、製造プロセスがシンプルである点は好ましい。しかし該層を比較的厚くする必要があるため、高温アルカリ処理による剥離性を得るためには、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂の酸価又は含有量を大きくする必要がある。高酸価の無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂は融点が高い場合が多く、樹脂成形体との接着強度への寄与が期待できず、また層中への分散も困難である。従って本発明では、比較的酸価が小さい無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を、比較的多く使用することにより、樹脂成形体との接着強度と高温アルカリ処理による剥離性の両立を実現した。
一方、ヒートシール層を多層にすると、機能分離による最適化がしやすいため好ましい。すなわち、最外層に無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を含有させることにより高温アルカリ処理による剥離性を確保し、最外層と基材層との間に位置する層により樹脂成形体との接着性を確保することができる。この場合、最外層を比較的薄い層とすることにより、高酸価の無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を、比較的少量使用することにより、接着強度を阻害することなく、所望の高温アルカリ処理による剥離性を得ることができる。
以下、ヒートシール層が単層の場合の感熱ラベルと、ヒートシール層が多層の場合の感熱ラベルとをそれぞれ説明する。
(単層タイプの感熱ラベル)
図1は、単層タイプの感熱ラベル10aの構成例を示す。
図1に例示する感熱ラベル10aは、基材層1とヒートシール層2aとを有する。ヒートシール層2aは、基材層1の一方の面上に設けられるヒートシール層(A)である。基材層1の他方の面上には印刷によって印刷層5が設けられ得る。
<ヒートシール層(A)>
ヒートシール層(A)が含有する無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の酸価M(mgKOH/g)と、ヒートシール層(A)中の無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の含有量Ch(質量%)との積MCh((mgKOH/g)・質量%)は、150~600である。
積MChが150~600の範囲内にあれば、上述のように優れたリサイクル性と樹脂成形体との十分な接着強度を両立することができる。
高温アルカリ処理による剥離性向上の観点から、積MChは、180以上が好ましく、200以上がより好ましい。樹脂成形体との接着強度向上の観点から、積MChは、500以下が好ましく、300以下がより好ましい。
<<無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)>>
無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)は、ポリオレフィンが無水カルボン酸で変性され、その変性部分が高温アルカリ水との接触により開環してカルボキシ基となり、中和される。中和により、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂が溶解する、或いは、親水性が向上して接着界面に高温アルカリ水が入り込みやすくなり、感熱ラベルが被着体から剥がれやすくなる。カルボキシ基が無水物として閉環していると、通常のカルボキシ基と比べて、高温アルカリ水に対してより容易に中和が起こり、溶解性又は親水性が得られやすくなる。これにより、高温アルカリ水との接触前である閉環時には十分な接着強度を得ながら、高温アルカリ水との接触により剥がれやすい感熱ラベルが得られる。
無水カルボン酸で変性されるポリオレフィンとしては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられる。基材層との層間密着の観点から、ポリオレフィンはポリプロピレンであることが好ましい。
無水カルボン酸による変性は、オレフィン系モノマーと無水カルボン酸との共重合による変性であってもよく、ポリオレフィンの側鎖への無水カルボン酸によるグラフト変性であってもよい。無水カルボン酸としては、例えば無水マレイン酸等が挙げられる。
本発明のヒートシール層(A)に含まれる無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の重量平均分子量Mwは、1万以上が好ましく、2万以上がより好ましく、4万以上がさらに好ましく、6万以上が特に好ましい。また、同重量平均分子量Mwは、40万以下が好ましく、20万以下がより好ましく、15万以下がさらに好ましく、12万以下が特に好ましく、9万以下が特により好ましい。
重量平均分子量Mwが上記下限値以上であれば、ブリードによる接着性の低下を抑制しやすい。また、重量平均分子量Mwが上記上限値以下であれば、接着強度が高まりやすいとともに高温アルカリ水への溶解性が高くリサイクル性が得られやすい。
本発明のヒートシール層(A)に含まれる無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の酸価Mは、10mgKOH/g以上が好ましく、20mgKOH/g以上がより好ましい。また、酸価Mは、40mgKOH/g以下が好ましく、30mgKOH/g以下がより好ましい。
酸価Mが上記のように比較的小さい範囲内にある場合、ヒートシール層(A)中への無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の分散性が良好であり、また低い融点を有することが多い。そのため、加熱により感熱ラベルを樹脂成形体に接着させる際に、当該無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)が溶融し、ヒートシール層(A)の接着強度の向上に寄与しやすい。したがって、ヒートシール層(A)が無水カルボン酸変性ポリオレフィン(h)を所定量含有しても、樹脂成形体との接着性を阻害することがなく、リサイクル性が得られやすい。
ヒートシール層(A)中の無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の含有量Chは、その酸価Mから積MChが上記特定範囲内となるように選択すればよい。具体的には、リサイクル性向上の観点から、含有量Chは、5質量%以上が好ましく、7質量%以上がより好ましい。接着強度向上の観点から、含有量Chは、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、15質量%以下がさらに好ましい。
すなわちヒートシール層(A)において、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の、酸価Mが10mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、含有量Chが5質量%以上30質量%以下であり、かつこれらの積MChが150~600の範囲にある場合が好ましい。
無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の融点は、60℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、75℃以上がさらに好ましい。また、同融点は、140℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましく、100℃以下がさらに好ましい。
融点が上記下限値以上であれば、高温アルカリ処理時に再溶融した樹脂のタック性発現が抑制され、これにともなうリサイクル性の低下を抑制しやすい。また、融点が上記上限値以下であれば、少ない熱量で十分な接着強度が得られやすい。
<<ヒートシール樹脂>>
ヒートシール樹脂は、感熱ラベルを樹脂成形体に接着させる際、例えばインモールド成形時の熱により溶融しラベルの接着強度を高めるものであり、融点が低い熱可塑性樹脂から選択される。
ヒートシール樹脂の融点は、60℃以上であることが好ましく、70℃以上であることがより好ましく、75℃以上であることが更に好ましく、80℃以上であることが特に好ましい。これにより、ラベル同士のブロッキングが起きにくくなる。また、後述する基材層に使用する熱可塑性樹脂よりも融点が低いことが好ましい。一方、ヒートシール樹脂の融点は、115℃以下であることが好ましく、110℃以下であることがより好ましく、100℃以下であることが更に好ましく、95℃以下であることが特に好ましい。これにより、インモールド成形時にヒートシール樹脂が溶融しやすく、接着強度を高めやすくなる。2種以上のヒートシール樹脂を併用する場合は、少なくとも1種が上記範囲の融点を有することが好ましく、すべてが上記範囲の融点を有することがより好ましい。
上記融点は、示差走査熱量計(DSC:Differential Scanning Calorimetry)により測定することができる。
このようなヒートシール樹脂の中でも、成形加工性、安価、透明性、柔軟性の制御のしやすさ、耐熱性、耐薬品性に優れることからオレフィン系樹脂が好ましい。
ヒートシール樹脂として好適なオレフィン系樹脂としては、例えば、オレフィンの単独重合体及び共重合体、並びにオレフィン及びその他のコモノマーから形成される共重合体などが挙げられる。オレフィンとしては、具体的には、例えば、エチレン及びプロピレン等が挙げられる。これらのなかでも、適度な結晶化度が得やすく、かつ、ヒートシール性を調整しやすいため、エチレンが好ましい。
ヒートシール樹脂がポリエチレンの場合、例えば密度が0.900~0.940g/cmの低密度又は中密度のポリエチレン、密度が0.880~0.940g/cmの直鎖状低密度ポリエチレン等が好ましい。なかでも、X線法で計測される結晶化度が10~60%、数平均分子量が10,000~40,000である低密度又は中密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンが好ましい。
ポリエチレン系樹脂中のエチレン由来の構造単位の割合は、低温下での接着性を高める観点から、80mol%以上が好ましく、95mol%以上がより好ましく、97mol%以上がさらに好ましい。なお、同割合の上限は100mol%未満である。一方、ブロッキング抑制の観点から、ポリエチレン系樹脂中のエチレンと共重合可能なモノマー由来の構造単位の割合は、5mol%以下が好ましく、3mol%以下がより好ましい。なお、同割合の下限は0mol%を超える。
また、成形体に対する接着強度向上の観点から、ヒートシール樹脂として、エチレンとその他のコモノマーから形成される共重合体を用いることが好ましい。
エチレンとともに用いられるその他のコモノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、グリシジルアクリレート、及びグリシジルメタクリレート等が挙げられる。なお、アクリル酸又はメタクリル酸はZn、Al、Li、K、Na等の金属塩であってもよい。
これらのうち、ポリエステル製成形体に対する接着強度、特に低温でもヒートシール性を示すことから、酢酸ビニル、グリシジルメタクリレート、又はメタクリル酸が好ましい。また、高温アルカリ水への溶解性によるリサイクル性の観点から、同コモノマーはエポキシ基又はアセトキシ基を有することが好ましい。したがって、同コモノマーは、例えば、酢酸ビニル又はグリシジルメタクリレートがより好ましい。これらのコモノマーは単独で使用されてもよく、2種以上が併用されてもよい。即ち、エチレン共重合体であるヒートシール樹脂としては、エチレン-メタクリル酸共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-グリシジルメタクリレート共重合体、又はエチレン-グリシジルメタクリレート-酢酸ビニル共重合体が好ましい。
ヒートシール層(A)は単層で、樹脂成形体への接着強度と高温アルカリ水への溶解性を両立する必要があるため、該層に含まれるヒートシール樹脂としては、高温アルカリ水への溶解性に優れたエチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-グリシジルメタクリレート共重合体、又はエチレン-グリシジルメタクリレート-酢酸ビニル共重合体が特に好ましい。
エチレン-酢酸ビニル共重合体、及びエチレン-グリシジルメタクリレート-酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有率(JIS K 6924-1:1997)は、接着性及び高温アルカリ水への溶解性の観点から、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることがさらに好ましい。上記酢酸ビニル含有率は、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂等との分散性の観点から、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。
エチレン-グリシジルメタクリレート共重合体、及びエチレン-グリシジルメタクリレート-酢酸ビニル共重合体のグリシジルメタクリレート含有率は、接着性及び高温アルカリ水への溶解性の観点から、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることがさらに好ましい。上記グリシジルメタクリレート含有率は、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂等との分散性の観点から、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。
エチレン-グリシジルメタクリレート-酢酸ビニル共重合体における、酢酸ビニル及びグリシジルメタクリレートの含有率の合計は、接着性及び高温アルカリ水への溶解性の観点から、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることがさらに好ましい。上記コモノマーの含有率の合計は、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)等との分散性の観点から、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。
<<粘着付与剤>>
ヒートシール層(A)は、粘着付与剤を含有することができる。粘着付与剤の含有により、ポリエチレン又はポリプロピレン等の成形体との高い接着強度だけでなく、ポリエステルの成形体との高い接着強度も得られやすくなる。
粘着付与剤としては、例えば水素化石油樹脂、芳香族炭化水素樹脂、又は脂肪族炭化水素樹脂等が挙げられる。水素化石油樹脂としては、例えば部分水添石油樹脂等が挙げられる。芳香族炭化水素樹脂としては、例えばテルペン系樹脂、ロジン系樹脂、又はスチレン系樹脂等が挙げられる。接着強度、特にポリエステルの成形体との接着強度向上の観点からは、ロジン系粘着付与剤が好ましい。
粘着付与剤の軟化点は、85℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、95℃以上がさらに好ましい。同軟化点は、110℃以下が好ましく、105℃以下がより好ましい。軟化点が上記下限値以上であれば、高温アルカリ処理時に再溶融した樹脂のタック性発現が抑制され、これにともなうリサイクル性の低下を抑制しやすい。また、融点が上記上限値以下であれば、少ない熱量により成形体への十分な接着強度が得られやすい。
<<添加剤>>
ヒートシール層(A)は、ヒートシール性を大幅に損なわない範囲で、公知の添加剤を含むことができる。添加剤としては、例えばワックス類、アンチブロッキング剤等が挙げられる。
ワックス類としては、例えばパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス及びフィッシャートップスワックス等が挙げられる。ワックス類の重量平均分子量Mwは、例えば5000以下である。アンチブロッキング剤としては、例えばシリカ、タルク及びゼオライト等の無機粉末等が挙げられる。
ヒートシール層(A)中のこれら添加剤の含有量は、通常、添加剤の種類ごとに独立して0.01~5質量%である。
<<層の厚さ>>
ヒートシール層(A)の厚さは、1μm以上が好ましく、1.5μm以上がより好ましく、2.0μm以上がさらに好ましい。同厚さは10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、3μm以下がさらに好ましい。
厚さが上記下限値以上であれば、接着強度が向上しやすい。厚さが上記上限値以下であれば、内部の凝集破壊の抑制に効果的である。
ヒートシール層(A)の厚さは、後述する実施例に記載のように、走査型電子顕微鏡による断面観察により測定することができる。
<基材層>
基材層は、感熱ラベルに機械的強度を付与することができる。これにより、感熱ラベルへの印刷時又は金型へのラベル挿入時に十分なコシが得られ、優れた取り扱い性が得られる。
<<熱可塑性樹脂>>
基材層は、熱可塑性樹脂を含有する。
熱可塑性樹脂としては、例えばオレフィン系樹脂、エステル系樹脂、アミド系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、及びポリカーボネート樹脂等が挙げられる。基材層は、機械的強度の観点から、熱可塑性樹脂として、オレフィン系樹脂又はエステル系樹脂を含むことが好ましく、オレフィン系樹脂を含むことがより好ましい。
オレフィン系樹脂としては、例えばプロピレン系樹脂及びエチレン系樹脂等が挙げられる。成形性及び機械的強度の観点からは、プロピレン系樹脂が好ましい。
プロピレン系樹脂としては、主なモノマーにプロピレンが用いられるのであれば特に限定されない。例えば、プロピレンを単独重合させたアイソタクティック重合体又はシンジオタクティック重合体等が挙げられる。また、主成分となるプロピレンと、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン等のα-オレフィンとの共重合体である、プロピレン-α-オレフィン共重合体等を使用することもできる。共重合体は、モノマー成分が2元系でも3元系以上の多元系でもよく、ランダム共重合体でもブロック共重合体でもよい。また、プロピレン単独重合体とプロピレン共重合体とを併用してもよい。これらのなかでも、プロピレン単独重合体が基材層の主原料として取扱いやすく、好ましい。
エチレン系樹脂としては、例えば密度が0.940~0.965g/cmの高密度ポリエチレン、密度が0.920~0.934g/cmの中密度ポリエチレン、密度が0.900~0.920g/cmの直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン等を主体とし、プロピレン、ブテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、4-メチルペンテン-1等のα-オレフィンを共重合させた共重合体、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸アルキルエステル共重合体、エチレン-メタクリル酸アルキルエステル共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体の金属塩(金属は亜鉛、アルミニウム、リチウム、ナトリウム、カリウム等)、エチレン-環状オレフィン共重合体等が挙げられる。
エステル系樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、及びポリエチレンナフタレート等が挙げられる。
また、アミド系樹脂としては、例えばナイロン-6、ナイロン-6,6、ナイロン-6,10、及びナイロン-6,12等が挙げられる。
基材層中の熱可塑性樹脂の含有量は、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましい。含有量が50質量%以上であれば、基材層の機械的強度が向上しやすい。一方、熱可塑性樹脂の含有量の上限は特になく、100質量%であってもよいし、強度又は成形性に影響を与えない範囲で後述するフィラー及び添加剤等が添加されて100質量%未満となってもよい。
<<フィラー>>
基材層は、フィラーを含有することができる。フィラーの含有により、内部に空孔が形成されやすく、白色度又は不透明度を高めることができる。
基材層に使用できるフィラーとしては、無機フィラー、又は有機フィラー等が挙げられる。
無機フィラーとしては、例えば重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、焼成クレイ、シリカ、珪藻土、白土、タルク、ルチル型二酸化チタン等の酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、マイカ、セリサイト、ベントナイト、セピオライト、バーミキュライト、ドロマイト、ワラストナイト、及びガラスファイバー等の無機粒子が挙げられる。なかでも、重質炭酸カルシウム、クレイ又は珪藻土は、空孔の成形性が良好で、安価なために好ましい。なお、分散性改善等の目的から、無機フィラーの表面は脂肪酸等の表面処理剤で表面処理されていてもよい。
有機フィラーとしては、オレフィン系樹脂と非相溶のポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状オレフィン単独重合体、エチレン-環状オレフィン共重合体、ポリエチレンサルファイド、ポリイミド、ポリメタクリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、又はメラミン樹脂等の有機粒子が挙げられる。
上記無機フィラー又は有機フィラーの1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
基材層の白色度又は不透明度を高くする観点からは、基材層中のフィラーの含有量は、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上がより好ましい。また、基材層の成形の均一性を高める観点からは、基材層中のフィラーの含有量は、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。一方、基材層の透明度を高くする観点からは、基材層中のフィラーの含有量は10質量%未満であってもよく、0質量%であってもよい。
無機フィラー又は有機フィラーの平均粒子径は、空孔形成の容易性の観点から、0.01μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、0.1μm以上がさらに好ましい。引裂き耐性等の機械的強度を付与する観点からは、無機フィラー又は有機フィラーの平均粒子径は、15μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、2μm以下がさらに好ましい。
無機フィラーの平均粒子径は、粒子計測装置、例えばレーザー回折式粒子径分布測定装置(マイクロトラック、株式会社日機装製)により測定した体積累積で50%にあたる体積平均粒子径(累積50%粒径)D50である。また、有機フィラーの平均粒子径は、溶融混練と分散により熱可塑性樹脂中に分散したときの平均分散粒子径である。平均分散粒子径は、有機フィラーを含有する熱可塑性樹脂フィルムの切断面を電子顕微鏡で観察し、少なくとも10個の粒子の最大径を測定し、その平均値として求めることができる。
<<空孔率>>
基材層が内部に空孔を有する場合、層中の空孔の割合を表す空孔率は、不透明性を得る観点から、10%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましく、30%以上であることがさらに好ましい。機械的強度を維持する観点からは、同空孔率は、70%以下であることが好ましく、55%以下であることがより好ましく、40%以下であることがさらに好ましい。一方、基材層の透明度を高くする観点からは、同空孔率は10%未満であってもよく、0%であってもよい。
上記空孔率は、電子顕微鏡で観察したサンプルの断面の一定領域において、空孔が占める面積の比率より求めることができる。
なお、通常はフィラーの含有量が多いほど空孔率が高くなり、基材層の白色度又は不透明度が高くなる。感熱ラベルに求められる透明性又は白色度等に応じてフィラーの含有量又は空孔率を選択することができる。
基材層は、必要な物性に応じて、立体障害フェノール系、リン系、アミン系、イオウ系等の酸化防止剤;立体障害アミン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系等の光安定剤;分散剤、又は帯電防止剤等の成分を含有することができる。基材層がこれらの成分が含有する場合の各成分の含有量は、基材層を構成する各成分の合計質量に対して各々0.001~1質量%であることが好ましい。
<<比重>>
基材層の比重は1.0以下であることが好ましい。これにより、高温アルカリ処理においてアルカリ水中に浸漬されたときに成形体から剥がれた感熱ラベルが浮き上がりやすくなる。成形体の樹脂の比重は1.0を超えることが一般的であるため、成形体と感熱ラベルとが分離されやすく、ラベルを除去しやすい。
基材層の厚さは、層強度の観点から、20μm以上が好ましく、40μm以上がより好ましい。感熱ラベルの軽量化の観点から、基材層の厚さは、200μm以下が好ましく、150μm以下がより好ましい。
基材層のヒートシール層と反対側の面は、印刷層との密着性を高める観点から、表面処理が施されてもよい。また、基材層のヒートシール層と反対側の面上に印刷層との密着性が高い印刷受容層等が設けられてもよい。
(多層タイプの感熱ラベル)
<ヒートシール層(B)>
多層構造を有するヒートシール層(B)は、ヒートシール層の最表面を構成する層(B1)と、層(B1)よりも基材層側に設けられた層(B2)と、を有する。
図2は、多層タイプの感熱ラベル10bの構成例を示す。
図2に例示する感熱ラベル10bは、基材層1とヒートシール層2bとを有する。ヒートシール層2bは、ヒートシール層(B)であり、層21と層22とを有する。層21は、感熱ラベル10bの最表面を構成する層(B1)である。層22は、層21と基材層1との間に配置される層(B2)である。基材層1のヒートシール層2bと反対側の面上には印刷によって印刷層5が設けられ得る。
ヒートシール層(B)において、層(B1)が、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)を含有する。また、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の酸価M(mgKOH/g)と、層(B1)中の無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の含有量Cs(質量%)との積MCs((mgKOH/g)・質量%)が、25000~90000である。
積MCsが25000~90000の範囲内にあれば、前述の単層タイプと同様に、高温アルカリ処理時の高い剥離性による優れたリサイクル性と、樹脂成形体との十分な接着強度と、を両立することができる。
高温アルカリ処理による剥離性向上の観点から、積MCsは、30000以上が好ましく、35000以上がより好ましい。樹脂成形体との接着強度向上の観点から、積MCsは、90000以下が好ましく、80000以下がより好ましく、70000以下がさらに好ましく、60000以下が特に好ましい。
<<層(B1)>>
層(B1)は、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)を含有する。層(B1)は層(B2)上に塗工により設けられたコート層である。
<<<無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)>>>
無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)としては、前述の<ヒートシール層(A>の項目における<<無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)>>として挙げたものと同様のものを使用することができる。
層(B1)に用いる無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の酸価Mは、250mgKOH/g以上が好ましく、400mgKOH/g以上がより好ましく、500mgKOH/g以上がさらに好ましい。同酸価Mは、900mgKOH/g以下が好ましく、850mgKOH/g以下がより好ましく、800mgKOH/g以下がさらに好ましい。
酸価Mが上記のように比較的大きい範囲内にある場合、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂は高温アルカリ水への極めて高い溶解性を有する。したがって、層(B1)はMCsが上述の範囲を満足するように無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を含めばよく、ヒートシール層(B)全体に対して比較的少量の無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂の使用で、高温アルカリ水への浸漬時にラベルの剥離に十分な溶解性を得ることができる。また層(B1)は後述のように比較的薄い層であるため、層(B1)中に分散された無水カルボン酸変性ポリオレフィンのヒートシール層(B)表面近傍の濃度が高くなる。従って、層(B1)に含まれる無水カルボン酸変性ポリオレフィンは、少量でも効果的に高温アルカリ処理による剥離性を発揮することができる。
一方で、上記範囲の高い酸価を有する無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)は、通常、融点がないか、極めて高い。そのため、加熱により感熱ラベルを樹脂成形体に接着させる際に、当該無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)は溶融し難く、ヒートシール層(B1)中に固体のまま存在する。そのため、接着強度の向上に寄与し難いが、上記のとおり、ヒートシール層(B)全体に対する含有量は比較的少量であるため、樹脂成形体との接着性を阻害することなく、リサイクル性が得られやすい。
層(B1)中の無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の含有量Csは、その酸価Mから積MCsが上記特定範囲内となるように選択できる。具体的には、リサイクル性向上の観点から、含有量Csは、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。接着強度向上の観点から、含有量Csは、90質量%以下が好ましく、85質量%以下がより好ましく、80質量%以下がさらに好ましく、70質量%以下が特に好ましい。
中でも層(B1)としては、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の、酸価Mが400mgKOH/g以上900mgKOH/g以下であり、含有量Csが50質量%以上80質量%以下であり、かつこれらの積MCsが、25000~70000である場合が好ましい。
また、ヒートシール層(B)全体における無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の含有量Csは、リサイクル性向上の観点から1.0質量%以上が好ましく、1.4質量%以上がより好まし一方、接着強度向上の観点からは2.2質量%以下が好ましく、1.8質量%以下がより好ましい。
層(B1)に用いる無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)は上記のように比較的大きい酸価Mを有するため、当該樹脂は融点を有さないか、融点を有する場合は、通常170℃以上、好ましくは200℃以上、より好ましくは230℃以上である。
層(B1)に用いる無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の重量平均分子量Mwは、1万以上が好ましく、3万以上がより好ましい。同重量平均分子量Mwは、40万以下が好ましい。
重量平均分子量Mwが上記下限値以上であれば、ブリードによる接着性の低下を抑制しやすい。また、重量平均分子量Mwが上記上限値以下であれば、成形体との高い接着強度が得られやすい。
<<ヒートシール樹脂>>
層(B1)はヒートシール樹脂を含有する。
ヒートシール樹脂としては、「ヒートシール層(A)」における<<ヒートシール樹脂>>として挙げたものと同様の樹脂が挙げられる。
ヒートシール樹脂として好ましいのも前述と同様であるが、層(B1)に含まれるヒートシール樹脂としては、融点及び粘度が低くヒートシール時に被着体との接着強度が高いことから、エチレン-メタクリル酸共重合体が特に好ましい。
層(B1)におけるヒートシール樹脂の含有量は、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の含有量が前述の範囲を満たすように定めればよい。
<<<粘着付与剤>>>
層(B1)は、ヒートシール層(B)の接着強度を補助する観点から、粘着付与剤を含有することが好ましい。粘着付与剤としては、上述した単層のヒートシール層(A)と同様の粘着付与剤の他、(メタ)アクリル酸系共重合体を使用できる。特に、ヒートシール樹脂としてエチレン-メタクリル酸共重合体を使用する場合は、粘着付与剤として(メタ)アクリル酸系共重合体を使用することが好ましい。
粘着付与剤として使用する(メタ)アクリル酸系共重合体は極性基を有することが好ましい。(メタ)アクリル酸系共重合体はアニオン性、カチオン性又は両性のいずれでもよいが、層(B1)の接着性の観点からは、カチオン性基を有する(メタ)アクリル酸系共重合体であることが好ましく、水溶性のカチオン性基を有する(メタ)アクリル酸エステル系共重合体であることがより好ましい。(メタ)アクリル酸系共重合体が水溶性であれば、水性溶媒を用いた塗工液を調製して当該塗工液を塗工することにより、層(B1)の形成が容易となる。カチオン性基を有する(メタ)アクリル酸エステル系共重合体のなかでも 、接着性の観点から、3級アンモニウム塩構造を有する(メタ)アクリル酸エステル系共重合体が好ましい。
層(B1)における粘着付与剤の含有量は、通常0.3~5質量%程度、好ましくは0.5~3質量%程度である。
<<<帯電防止剤>>>
帯電による埃の付着及び印刷時の搬送不良を減らす観点から、層(B1)は、帯電防止剤を含有してもよい。
ブリードアウトによる表面の汚染等を減らす観点から、帯電防止剤としては、ポリマー型帯電防止剤が好ましい。ポリマー型帯電防止剤としては特に限定されず、カチオン型、アニオン型、両性型又はノニオン型の帯電防止剤を用いることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
層(B1)中の帯電防止剤の含有量は、帯電防止の観点からは、0.01質量部%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、2質量%以上がさらに好ましい。耐水性の観点からは、層(B1)中の帯電防止剤の含有量は、85質量%以下が好ましく、75質量%以下がより好ましく、70質量%以下がさらに好ましい。
<<添加剤>>
層(B1)も前述のヒートシール層(A)と同様、発明の効果を損なわない範囲で公知の添加剤を含むことができる。添加剤としては、例えばアンチブロッキング剤、架橋剤等が挙げられる。架橋剤としては、例えば反応性官能基としてヒドロキシ(水酸)基、カルボキシ基、エポキシ基、イソシアネート基、アルデヒド基、オキサゾリン骨格、及びカルボジイミド骨格等を有する2官能以上の物質が挙げられる。
層(B1)中のこれら添加剤の含有量は、通常、添加剤の種類ごとに独立して0.01~5質量%である。
<<層の厚さ>>
層(B1)の厚さは、層(B1)の単位面積当たりの質量として表すことができる。層(B1)の厚さは、リサイクル性の観点から、0.01g/m以上であることが好ましく、0.03g/m以上であることがより好ましい。また、層(B1)の厚さは、接着強度の観点から、5g/m以下であることが好ましく、1g/m以下であることがより好ましく、0.5g/m以下であることがさらに好ましい。
上記質量範囲を厚さに換算すると、層(B1)の厚さはリサイクル性の観点から、0.01μm以上であることが好ましく、0.03μm以上であることがより好ましい。また、層(B1)の厚さは、接着強度の観点から、5μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、0.5μm以下であることがさらに好ましい。
また層(B1)と後述する層(B2)の厚さの合計に対する層(B1)の厚さは、接着強度の観点から0.5%以上であることが好ましく、1.5%以上であることがより好ましく、ブロッキング抑制の観点から5.0%以下であることが好ましく、3.5%以下であることがより好ましい。
<<層(B2)>>
ヒートシール層(B)は、層(B1)により高温アルカリ処理による剥離性を確保し、主に層(B2)により樹脂成形体との接着性を確保する。
層(B2)は、ヒートシール樹脂を含有するが、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂は含有しない。
<<<ヒートシール樹脂>>>
層(B2)に使用できるヒートシール樹脂としては、「ヒートシール層(A)」における<<ヒートシール樹脂>>として挙げたものと同様の樹脂が挙げられる。
ヒートシール樹脂として好ましいのも前述と同様であるが、層(B2)に含まれるヒートシール樹脂としては、成型時にヤケ、すなわち成形品の表面の生じる黒い燃焼物、が発生し難い点から、ポリエチレンが特に好ましい。具体的には密度が0.900~0.940g/cmの低密度又は中密度のポリエチレン、密度が0.880~0.940g/cmの直鎖状低密度ポリエチレンが好ましく、なかでも、X線法で計測される結晶化度が10~60%、数平均分子量が10,000~40,000の、低密度又は中密度ポリエチレン、及び直鎖状低密度ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂が好ましい。
なお、層(B2)に含まれるヒートシール樹脂は、層(B1)と同じであっても異なってもよい。
<<<添加剤>>>
層(B2)は、前述のヒートシール層(A)と同様、発明の効果を損なわない範囲で公知の添加剤を含むことができる。添加剤としては、例えばワックス類、アンチブロッキング剤等が挙げられる。層(B2)中のこれら添加剤の含有量は、通常、添加剤の種類ごとに独立して0.01~5質量%である。
<<層の厚さ>>
層(B2)の厚さは、十分な接着性を得る観点から、1μm以上が好ましく、2μm以上がより好ましい。ヒートシール層(B)内部での凝集破壊を抑える観点からは、層(B2)の厚さは、5μm以下が好ましく、3μm以下がより好ましい。
<基材層>
多層タイプの感熱ラベルの基材層は、単層タイプの感熱ラベルの基材層と同様の層とすることができる。
(単層タイプの感熱ラベルの製造方法)
単層タイプの感熱ラベルは、例えば基材層の一方の面にヒートシール層(A)を積層することにより製造することができる。
<フィルム成形>
基材の形成方法としては、Tダイによる押出し成形(キャスト成形)、Oダイによるインフレーション成形、及び圧延ロールによるカレンダー成形等のフィルム成形法が挙げられる。
基材層上にヒートシール層(A)を積層する方法としては、共押出法、押出ラミネート法、塗布法、及びフィルム貼合法等が挙げられる。
共押出法は、多層ダイスに基材層用の樹脂組成物と、ヒートシール層(A)用の樹脂組成物とを供給し、多層ダイス内で積層して押し出す。共押出法によれば、フィルム成形と並行して積層が行われる。
押出ラミネート法は、基材層を先に成形し、これに溶融したヒートシール層(A)用の樹脂組成物を積層し、冷却しながらロールでニップする。押出ラミネート法によれば、フィルム成形と積層とは別工程で行なわれる。
フィルム貼合法は、基材層とヒートシール層(A)とをそれぞれフィルム成形し、感圧接着剤を介して両者を貼り合わせる。フィルム貼合法によれば、フィルム成形と積層とは別工程で行なわれる。
<延伸>
基材層及びヒートシール層(A)は、各々無延伸フィルムであってもよいし、延伸フィルムであってもよい。
延伸方法としては、例えばロール群の周速差を利用した縦延伸法、テンターオーブンを利用した横延伸法、これらを組み合わせた逐次二軸延伸法、圧延法、テンターオーブンとパンタグラフの組み合わせによる同時二軸延伸法、及びテンターオーブンとリニアモーターの組み合わせによる同時二軸延伸法等が挙げられる。また、スクリュー型押出機に接続された円形ダイを使用して溶融樹脂をチューブ状に押し出し成形した後、これに空気を吹き込む同時二軸延伸(インフレーション成形)法等も使用できる。
基材層とヒートシール層(A)は、各層を積層する前に個別に延伸しておいてもよいし、積層した後にまとめて延伸してもよい。また、延伸した層を積層後に再び延伸してもよい。
延伸を実施するときの延伸温度は、各層に使用する熱可塑性樹脂が、非結晶性樹脂の場合は当該熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の範囲であることが好ましい。また、熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合の延伸温度は、当該熱可塑性樹脂の非結晶部分のガラス転移点以上であって、かつ当該熱可塑性樹脂の結晶部分の融点以下の範囲内であることが好ましく、具体的には熱可塑性樹脂の融点よりも2~60℃低い温度が好ましい。
延伸速度は、特に限定されるものではないが、安定した延伸成形の観点から、20~350m/分の範囲内であることが好ましい。
また、延伸倍率についても、使用する熱可塑性樹脂の特性等を考慮して適宜決定することができる。 例えば、プロピレンの単独重合体又はその共重合体を含む熱可塑性樹脂フィルムを一方向に延伸する場合、その延伸倍率は、通常は約1.2倍以上であり、好ましくは2倍以上である一方、通常は12倍以下であり、好ましくは10倍以下である。また、二軸延伸する場合の延伸倍率は、面積延伸倍率で通常は1.5倍以上であり、好ましくは10倍以上である一方、通常は60倍以下であり、好ましくは50倍以下である。
上記延伸倍率の範囲内であれば、目的の空孔率が得られて不透明性が向上しやすい。また、フィルムの破断が起きにくく、安定した延伸成形ができる傾向がある。
<表面処理>
隣接する層との密着性を高めるために、基材層又はヒートシール層(A)は、表面処理が施されて表面が活性化していることが好ましい。
表面処理としては、コロナ放電処理、フレーム処理、プラズマ処理、グロー放電処理、及びオゾン処理等が挙げられ、これら処理は組み合わせることができる。なかでも、コロナ放電処理又はフレーム処理が好ましく、コロナ放電処理がより好ましい。
コロナ放電処理を実施する場合の放電量は、好ましくは600J/m(10W・分/m)以上であり、より好ましくは1,200J/m(20W・分/m)以上である。また、放電量は、好ましくは12, 000J/m(200W・分/m)以下であり、より好ましくは10,800J/m(180W・分/m)以下である。フレーム処理を実施する場合の放電量は、好ましくは8,000J/m以上であり、より好ましくは20,000J/m以上であり、また、放電量は、好ましくは200,000J/m以下であり、より好ましくは100,000J/m以下である。
(多層タイプの感熱ラベルの製造方法)
多層タイプの感熱ラベルは、単層タイプの感熱ラベルと同様に、フィルム成形及び延伸(必要に応じて表面処理)を行い、基材層上に層(B2)を設けた積層体を得た後、層(B2)上に層(B1)を設けることにより、製造できる。
基材層上に層(B2)を設ける方法は、上述した単層タイプの感熱ラベルにおける基材層上へのヒートシール層(A)の形成方法と同様の方法が挙げられる。基材層及び層(B2)は、各々無延伸フィルムであってもよいし、延伸フィルムであってもよい。また表面処理により表面が活性化されていてもよい。
層(B2)上には層(B1)が設けられる。層(B1)は、基材層上に層(B2)を設ける方法と同じ方法で設けてもよいが、薄膜形成性の観点から、層(B1)形成用塗工液にて塗工法にて形成することが好ましい。
塗工方法としては、印刷、及び塗布等が挙げられ、必要に応じて塗工後に乾燥すればよい。塗工液は、層(B1)の各成分を溶媒に溶解又は分散させることにより、調製することができる。構成成分が水溶性である場合、水性溶媒を用いて水溶性の塗工液を調製することができる。工程管理が容易になり、安全上の観点からも、水溶性の塗工液を用いることが好ましい。水性溶媒は水を主成分として、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン、及びキシレン等の水溶性有機溶媒を含有してもよい。水を主成分とするとは、溶剤全体の50質量%以上が水であることをいう。
塗工液の塗工及び塗工膜の乾燥は、基材層及び層(B2)の成形と連続する工程(インライン)で実施してもよく、オフラインで実施してもよい。塗工液の塗工量は、乾燥後の層(B1)の厚さ又は含有成分の濃度等を考慮して適宜調整することができる。塗布には、ダイコーター、バーコーター、ロールコーター、リップコーター、グラビアコーター、スプレーコーター、ブレードコーター、リバースコーター、及びエアーナイフコーター等の塗布装置を使用できる。乾燥には、熱風送風機、及び赤外線乾燥機等の乾燥装置を使用できる。
<印刷層の形成>
感熱ラベルのヒートシール層(A)又は(B)と反対側の面には、印刷によって印刷層を設けることができる。印刷情報としては、例えば商品名、ロゴ等の商品の表示、製造元、販売会社名、使用方法、及びバーコード等が挙げられる。
印刷方法としては、例えばグラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、シール印刷、及びスクリーン印刷等が挙げられる。
<ラベル加工>
本発明の感熱ラベルは、上述の工程にて得られた基材層及びヒートシール層(A)又は(B)を有する積層フィルムを、裁断又は打ち抜きすることにより、必要な形状及び寸法に加工され得る。裁断又は打ち抜きは、印刷前に行うこともできるが、作業の容易性からは印刷後に行うことが好ましい。
(ラベル付き成形体)
本発明の感熱ラベルを樹脂容器等の樹脂の成形体に設けることにより、ラベル付き成形体が得られる。本発明の感熱ラベルの樹脂成形体への貼着方法に特に制限は無いが、本発明の感熱ラベルは、特に樹脂成形体のインモールド成形に適している。
本発明の感熱ラベルをインモールド成形に用いる場合、例えば該ラベルは差圧成形金型である下雌金型の内面にラベルの印刷面が接するように設置された後、吸引により金型内壁に固定される。次いで成形品成形材料用の樹脂シートの溶融物が下雌金型の上方に導かれ、常法により差圧成形され、ラベルが成形品外壁に一体に融着されたラベル貼合成形体が成形される。差圧成形は、真空成形及び圧空成形のいずれも採用できるが、一般には両者を併用し、かつプラグアシストを利用した差圧成形が好ましい。
また本発明の感熱ラベルは、溶融樹脂パリソンを圧空により金型内壁に圧着するダイレクトブロー成形あるいはプリフォームを用いた延伸ブロー成形、又は射出装置で金型内に溶融樹脂を注入し冷却固化するインジェクション成形に好適に使用できる。中でも本発明の感熱ラベルは、ダイレクトブロー成形又はインジェクション成形に好適である。
このようにして製造されたラベルが貼着一体化した樹脂成形体は、ラベルが金型内で固定された後に、ラベルと樹脂成形体が一体に成形される。そのため、ラベルの変形もなく、成形体とラベルの接着強度が強固であり、ブリスターもなく、ラベルにより加飾された外観が良好な成形体が得られる。樹脂成形体としては、例えばボトル、容器などが挙げられる。
<樹脂成形体>
本発明の感熱ラベルを使用できる樹脂成形体の材質は特に限定されず、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂等の樹脂容器に使用できる。本発明の感熱ラベルは、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を含有するヒートシール層を表面に有するため、極性樹脂との接着性に優れ、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンサクシネート、及びポリ乳酸等のポリエステル樹脂の成形体用ラベルとして好ましく使用できる。また、使用できる極性樹脂の成形体としては、エステル系樹脂と同様の接着機構であることから、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル-スチレン(AS)樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、及びメチルメタクリレート-スチレン(MS)樹脂等の成形体も挙げられる。
樹脂成形体の色は透明か、又は顔料、染料等の色材を含まない自然色であってもよく、色材又は着色による不透明色であってもよい。
樹脂成形体が容器である場合、容器の胴体の断面形状は、真円であってもよく、楕円形又は矩形であってもよい。胴体の断面形状が矩形である場合は、角が曲率を有することが好ましい。強度の観点から、胴体の断面は真円か真円に近い楕円形であることが好ましく、真円であることがより好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。なお、実施例中の「部」、「%」等の記載は、断りのない限り、質量基準の記載を意味する。
表1は、実施例及び比較例の感熱ラベルの製造に使用した材料の一覧を示す。
Figure 0007303939000001
(調製例1:粘着付与剤(Ac)の調製)
還流冷却器、窒素導入管、撹拌機、温度計、滴下ロート及び加熱用のジャケットを装備した、内容積が150Lの反応器に、イソプロパノール(トクヤマ社製、製品名:トクソーIPA)40kgを仕込んだ。これを撹拌しながら、反応器内にN,N-ジメチルアミノエチルメタクリレート(三洋化成工業社製、製品名:メタクリレートDMA)12.6kg、ブチルメタクリレート(三菱レイヨン社製、製品名:アクリエステルB)12.6kg及び高級アルコールメタクリル酸エステル(三菱レイヨン社製、製品名:アクリエステルSL、ラウリルメタクリレートとトリデシルメタクリレートの混合物)2.8kgを導入した。次いで系内の窒素置換を行い、反応器内の温度を80℃まで上昇させた後、重合開始剤として2,2′-アゾビスイソブチロニトリル(和光純薬工業社製、製品名:V-60(AIBN))0.3kgを反応器内に導入した。
反応器内の温度を80℃に保ったまま4時間撹拌を継続して共重合反応を行った。常温まで冷却した後、反応器内に氷酢酸(和光純薬工業社製)4.3kgを導入して得られた共重合体を中和した。次いで、反応器内にイオン交換水48.3kgを導入しながらイソプロパノールを留去して系内を水系に置換し、極性基として第3級アミノ基を側鎖に有するメタクリル酸系共重合体(Ac)(融点を有しない、重量平均分子量Mw:4万)の、粘調な水溶液(固形分濃度35質量%)を得た。なお、得られたメタクリル酸系共重合体は水溶液中でプロトンと結合し、カチオンとして酢酸イオンと結合していることから、上記極性基はカチオン性基であることが確認された。
(実施例1-1)
基材層の材料として、プロピレン単独重合体(MA)(商品名:ノバテックPP MA4、日本ポリプロ社製、融点(JIS-K7121):167℃)100質量部を準備した。これを210℃に加熱した押出機を用いて溶融混練し、2層共押出ダイスに供給した。
ヒートシール層(A)の材料として、エチレン-酢酸ビニル共重合体(631)(商品名:ウルトラセン631、東ソー社製、エチレン(E)含有率:80質量%、酢酸ビニル(VA)含有率:20質量%、融点:82℃)50質量部、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(KE)(商品名:TOYO TAC PMA-KE、東洋紡社製、融点80℃、重量平均分子量Mw:約6万、酸価:24mgKOH/g)10質量部、及びテルペン樹脂(YS)(商品名:YSレジンPX1000、ヤスハラケミカル社製、軟化点:100℃)40質量部を準備した。これら材料を150℃に加熱した押出機を用いて溶融混練し、上記2層共押出ダイスに供給した。
2層共押出ダイスの中で各材料の溶融混練物を積層してTダイから押し出し、基材/ヒートシール層(A)の2層構造の積層体を得た。この積層体の基材層側を40℃の冷却水により温度調整されたメタルロールに沿わせ、かつ、ヒートシール層(A)側に35℃の冷却水により温度調整されたテフロン(登録商標)ロールを0.2MPaの圧力で押し付けて搬送し、冷却して実施例1の感熱ラベルを得た。
実施例1の感熱ラベルは、基材層の厚さが77μm、ヒートシール層(A)の厚さが2.5μmであった。また、感熱ラベルのヒートシール層(A)に用いた無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(KE))の酸価Mと含有量Ch(質量%)との積MChを計算したところ、240であった。
(実施例1-2、比較例1-1及び1-2)
実施例1において、ヒートシール層(A)の組成を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして実施例1-2、比較例1-1及び1-2の感熱ラベルを製造した。
(実施例1-3)
実施例1において、ヒートシール層(A)のエチレン-酢酸ビニル共重合体(631)の代わりにエチレン-グリシジルメタクリレート-酢酸ビニル共重合体(BF)(商品名:ボンドファーストBF-2B、住友化学社製、エチレン(E)含有率:83質量%、グリシジルメタクリレート(GMA)含有率:12質量%、酢酸ビニル(VA)含有率:5質量%、融点:95℃)50質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして実施例1-3の感熱ラベルを製造した。
(比較例1-3)
実施例1において、ヒートシール層(A)に無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(KE)を使用せずに、テルペン樹脂(YS)を50質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして比較例1-3の感熱ラベルを製造した。
(実施例2-1)
基材層の材料として、プロピレン単独重合体(MA)(商品名:ノバテックPP MA4、日本ポリプロ社製、融点(JIS-K7121):167℃)100質量部を準備した。これを210℃に加熱した押出機内で溶融混練し、2層共押出ダイスに供給した。
また、層(B2)の材料として、直鎖状低密度ポリエチレンであるメタロセン系低密度ポリエチレン(KS)(商品名:カーネル KS571、日本ポリエチレン社製、MFR:12g/10分、融点:100℃、密度:0.907g/cm)100質量部を準備した。これを210℃に加熱した押出機で溶融して、基材層と同じ2層共押出ダイスに供給した。
基材層の材料と層(B2)の材料とを2層共押出ダイスの中で積層し、同ダイスから2層構造のシートとして押出した。これを冷却装置により冷却して、2層構造の無延伸シートを得た。
得られた無延伸シートを150℃に加熱し、複数のロール群の周速差を利用して縦方向に5倍延伸した。60℃まで冷却した後、再び150℃まで加熱してテンターを用いて横方向に8倍延伸した。次いで160℃でアニーリング処理し、60℃まで冷却して、2層構造の透明な二軸延伸フィルムを得た。
二軸延伸フィルムの耳部をスリットした後、コロナ放電処理装置に導き、基材層側及び層(B2)側の両表面にそれぞれ50W/mでコロナ放電処理を施した。
得られた二軸延伸フィルムの総厚さは70μmであった。また、同フィルムにおいて、基材層の厚さは68μmであり、層(B2)の厚さは2μmであった。
次いで粘着付与剤として、調製例1にて得られた極性基を有するメタクリル酸系共重合体(Ac)と、ヒートシール樹脂としてエチレン-メタクリル酸共重合体(EMAA)(商品名:ニュクレルN035C、三井・ダウ ポリケミカル社製、融点86℃)と、無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂としてイソブチレン-無水マレイン酸共重合体(ISO)(商品名:ISOBAM04、クラレ社製、融点:なし、重量平均分子量Mw:約6万、酸価:726mgKOH/g)と、をイオン交換水で希釈した塗工液を調製した。塗工液中のメタクリル酸系共重合体(Ac)の固形分濃度は1.1質量%、エチレン-メタクリル酸共重合体(EMAA)の固形分濃度は34.3質量%、イソブレン-無水マレイン酸共重合体(ISO)の固形分濃度は64.6質量%に調整した。調製した塗工液を上記二軸延伸フィルムの層(B2)側の表面上にグラビアコーターを用いて塗工した。80℃のオーブンで乾燥して層(B1)を形成し、実施例2-1の感熱ラベルを得た。
実施例2-1の感熱ラベルの層(B1)の厚さは0.05g/m(0.05μm)であった。層(B1)に使用した無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(イソブチレン-無水マレイン酸共重合体(ISO))の酸価Mと含有量Cs(質量%)との積MCsを計算したところ、46900であった。
(実施例2-2及び比較例2-1)
実施例2-1において、層(B1)の組成を表2に示すように変更した以外は、実施例2-1と同様にして実施例2-2及び比較例2-1の感熱ラベルを製造した。
上記感熱ラベルの各種物性は、次のようにして測定した。
<酸価>
無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂の酸価M(mgKOH/g)は、JIS 0070に準拠して測定した。
<厚さ>
感熱ラベルの厚さ(全厚)は、JIS K7130:1999に準拠し、定圧厚さ測定器(製品名:PG-01J、テクロック社製)を用いて測定した。また、感熱ラベルにおける各層の厚さは、次のようにして求めた。測定対象試料を液体窒素にて-60℃以下の温度に冷却し、ガラス板上に置いた試料に対してカミソリ刃(製品名:プロラインブレード、シック・ジャパン社製)を直角に当て切断し、断面観察用の試料を作製した。得られた試料の断面を走査型電子顕微鏡(製品名:JSM-6490、日本電子社製)を使用して観察し、外観から各層の熱可塑性樹脂組成物ごとの境界線を判別して、上記感熱ラベルの全厚の測定値に観察される各層の厚さ比率を乗算して求めた。
(評価)
次のようにして各実施例及び比較例の感熱ラベルを用いてラベル付き容器を製造し、各感熱ラベルの接着強度及びリサイクル性を評価した。
<ラベル付き容器の製造>
感熱ラベルを、作製直後に枚葉状に断裁し、長辺8cm及び短辺6cmの矩形に打ち抜いて、評価用のサンプルを作製した。
静電気帯電装置を用いてサンプルを帯電させ、ストレッチブロー成形機(日精ASB社製、機器名:ASB-70DPH)の成形用金型の内部に設置して型締めした。設置は、基材層が金型に接するように行った。感熱ラベルは、金型内でラベルの長辺が四角柱状の樹脂容器の胴体の周方向に対して平行となるように設置した。金型は、キャビティ側の表面温度が20~45℃の範囲内となるように制御した。
一方、ポリエチレンテレフタレート樹脂のプリフォームを100℃に予熱した。このプリフォームを金型に導き、5~40kg/cmのブロー圧力下、1秒間ストレッチブロー成形した。15秒間で50℃まで冷却した後、金型を開き、高さ12cm及び一辺約7cmの角型の胴部を有する感熱ラベル付きPET容器を得た。
<接着強度>
得られたラベル付きPET容器を、温度23℃、相対湿度50%の環境下で2日間保管した。次に、ラベル付きPET容器のラベルが設けられた部分のラベル及び容器本体を一体にカッターで切り取り、容器の胴の周方向を長手方向とする長さ12cm(ラベルの貼着部分は8cm、非貼着部分は4cm)及び幅1.5cm(全幅にラベルが貼着)のサンプルを採取した。
得られたサンプルのラベルの非貼着部分からラベルの貼着部分を丁寧に剥がしていき、約1cm剥離して、つかみしろを形成した。次につかみしろと幅1.5cmのPETフィルム(厚さ50μm)とを重ねて粘着剤で接着してラベル側のつかみしろ部分とし、接着強度測定用のサンプルを作製した。
JIS K6854-2:1999に基づき、引張試験機(島津製作所社製、型式名:オートグラフAGS-5kNJ)を用いて、剥離速度300mm/minの条件で容器胴部とラベルとの180度剥離試験を実施した。剥離長さ25~75mm間の剥離力の平均値を測定し、さらにサンプル6点の測定値を平均して得られた値を接着強度とした。接着強度の単位はgf/15mmとした。200gf/15mm以上の接着強度が実用レベルと評価できる。
<リサイクル性>
上記のようにして得られた保管後のラベル付きPET容器のラベルの貼り付け部分から8mm×8mmのサンプルを100個切り取った。得られたサンプルを90℃の1.5%NaOH水溶液中に15分間浸漬し、撹拌速度1000rpmで撹拌した後、サンプルを取り出した。ラベルが剥がれたサンプルの数からリサイクル性を次のようにして評価した。
○:100個のサンプルのうち、95個以上のラベルが剥がれた(実用レベル)
△:100個のサンプルのうち、90個以上94個以下のラベルが剥がれた(実用レベル)
×:100個のサンプルのうち、89個以下のラベルが剥がれた(実用不可レベル)
下記表2及び表3は、各感熱ラベルの組成と評価結果を示す。
Figure 0007303939000002
Figure 0007303939000003
表2及び表3に示すように、実施例1-1~1-3、2-1及び2-2の感熱ラベルは、いずれも十分な接着強度と優れたリサイクル性が両立できている。一方、比較例1-1、1-3及び2-1の感熱ラベルは接着強度が高いが、リサイクル性が低い。比較例1-2は接着強度が弱く、リサイクル性の評価ができなかった。
本出願は、2020年3月27日に出願された日本特許出願である特願2020-58941号に基づく優先権を主張し、当該日本特許出願のすべての記載内容を援用する。
10a,10b・・・感熱ラベル、1・・・基材層、2a・・・ヒートシール層(A)、2b・・・ヒートシール層(B)、21・・・層(B1)、22・・・層(B2)

Claims (16)

  1. 基材層と、前記基材層上にヒートシール層(A)と、を有する感熱ラベルであって、
    前記ヒートシール層(A)が、ヒートシール樹脂及び無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)を含み、前記ヒートシール樹脂がオレフィン系樹脂を含み、
    前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の酸価M(mgKOH/g)と、前記ヒートシール層(A)中の前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の含有量Ch(質量%)との積MChが、150~600である
    感熱ラベル。
  2. 前記ヒートシール樹脂が、60~115℃の融点を有する
    請求項1に記載の感熱ラベル。
  3. 前記ヒートシール層(A)が、粘着付与剤を含有する
    請求項1又は2に記載の感熱ラベル。
  4. 前記ヒートシール樹脂が、エポキシ基又はアセトキシ基を有する樹脂である
    請求項1~3のいずれか一項に記載の感熱ラベル。
  5. 前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)が、60~140℃の融点を有する
    請求項1~4のいずれか一項に記載の感熱ラベル。
  6. 前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)が、100℃未満の融点を有する
    請求項1~5のいずれか一項に記載の感熱ラベル。
  7. 前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(h)の重量平均分子量が、1万~40万である
    請求項1~6のいずれか一項に記載の感熱ラベル。
  8. 前記ヒートシール層(A)がワックス類を含有しない、又は
    前記ヒートシール層(A)がワックス類を含有し、且つ前記ワックス類の含有量が0.01~5重量%である、
    請求項1~7のいずれか一項に記載の感熱ラベル。
  9. 基材層と、前記基材層上にヒートシール層(B)と、を有する感熱ラベルであって、
    前記ヒートシール層(B)が、前記ヒートシール層(B)の最表面を構成する層(B1)と、前記層(B1)よりも前記基材層側に設けられた層(B2)と、を有し、
    前記層(B2)が、ヒートシール樹脂を含有し、且つ無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を含有せず、
    前記層(B1)が、ヒートシール樹脂及び無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)を含有し、
    前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の酸価M(mgKOH/g)と、前記層(B1)中の前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の含有量Cs(質量%)との積MCsが、25000~90000であり、
    前記層(B1)及び前記層(B2)に含まれるヒートシール樹脂は、同じであるか、又は異なる
    感熱ラベル。
  10. 前記ヒートシール樹脂が、60~115℃の融点を有する
    請求項に記載の感熱ラベル。
  11. 前記層(B1)が、粘着付与剤を含有する
    請求項又は10に記載の感熱ラベル。
  12. 前記ヒートシール樹脂が、低密度ポリエチレン又はエチレン-メタクリル酸共重合体である
    請求項11のいずれか一項に記載の感熱ラベル。
  13. 前記層(B1)の厚みが、前記層(B1)及び(B2)の総厚みの0.5~5.0%である、
    請求項12のいずれか一項に記載の感熱ラベル。
  14. 前記無水カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂(s)の重量平均分子量が、1万~40万である
    請求項13のいずれか一項に記載の感熱ラベル。
  15. 前記基材層の比重が、1.0以下である
    請求項1~14のいずれか一項に記載の感熱ラベル。
  16. 前記感熱ラベルが、ポリエステル樹脂の成形体用ラベルである
    請求項1~15のいずれか一項に記載の感熱ラベル。
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