JPH10310143A - 表面改質ボトル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチック製のボトルに商品表示用のラベ
ルを接着しやすくするために、ボトルの表面を火炎処理
し、表面の改質処理を行うが、火炎処理は高温で行われ
るためボトルが収縮、変形しやすく、また火災の危険が
あり、作業の安全上好ましくない。 【解決手段】 ブロー成形などにより成形された後のプ
ラスチック製のボトルの表面に、大気圧プラズマを照射
する。これにより、ブローボトルの表面を酸化でき、改
質できる。このプラズマ処理による改質効果は良好で、
しかも持続性がよい。よって、表面が改質された部分へ
のラベルの接着性および印刷インクの接着性がよい表面
改質ボトルを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品などが充填さ
れるプラスチック製のボトルに係り、ボトル表面へのラ
ベルの接着力を向上させ、あるいは商品表示印刷の強度
を向上させた表面改質ボトルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ケチャップやマヨネーズ、油などの調味
料その他の食品用の容器として、プラスチック製のブロ
ーボトルが使用されている。このプラスチック製のブロ
ーボトルは、軽量で、耐衝撃性に優れ、且つ酸素ガスバ
リヤー性を有するので、食品充填用のボトルとして好適
なものである。このブローボトル容器は、ポリプロピレ
ンやポリエチレン、ポリ塩化ビニル樹脂、あるいはガス
バリヤー性樹脂の多層構造体で形成されている。このボ
トルのプラスチック材料中には、滑剤や熱安定化剤など
が添加されている。

【０００３】このブローボトルの外表面には、一般的
に、商品の表示、内容物の説明、あるいは絵柄などが印
刷されたラベルが貼付けられる。このラベルとしては、
グルー（接着）ラベルが一般的に使用されている。この
グルーラベルとは、印刷が施された紙や、例えば二軸延
伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）などのプラスチックフィル
ムの裏面にホットタック性を有する接着剤が塗布された
ものである。このラベルの接着方法としては、ボトルに
内容物を詰める前にラベルを貼付けるプレラベル方法、
内容物充填後にラベルを貼付けるポストラベル方法など
がある。いずれの方法においても、ラベル接着工程中は
もちろんのこと、運送中、あるいは使用中に剥がれない
だけの十分な接着力が必要である。

【０００４】しかし、表面がポリオレフィン樹脂から成
るボトルでは、ポリオレフィン樹脂が極性基がなく、結
晶化度が高いため、ラベルの接着剤や印刷インクに対し
て親和性がなく、ボトルの表面にラベルや印刷インクを
十分な力で固定できない。したがって、ボトルに対して
ラベルを十分に強い接着力で接着するために、単層、多
層を問わず、表面がポリオレフィン樹脂から成るボトル
では、その表面を火炎処理やコロナ処理する方法が取ら
れている。これらの方法によりボトル表面が改質され、
ラベルの接着性が改善されるとともに、印刷インクの接
着性の改善にも効果がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の火炎処
理法では、７００℃以上の高温の還元炎でボトル表面を
処理する必要があり、短時間とはいえボトルが高温にさ
らされるため、プラスチック材料で形成されたボトル容
器が収縮したり、ボトル容器の形態によっては、部分的
加熱による変形や、ゆがみが生じることがある。また、
可燃性のボトル容器などが置いてある製造現場におい
て、火炎を使用するために、火災の危険性がある。ま
た、コロナ処理方法は、処理効果の持続性が短く、処理
後時間が経過すると、接着力が弱くなるという問題があ
る。さらにコロナ処理方法を使用すると、オゾンが発生
し、このオゾンを取り除く除去装置が必要となる。

【０００６】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、例えば火炎処理などを用いることなくボトルの
表面の改質が可能で、且つ従来の方法よりラベルの接着
剤との接着性、または印刷強度の高い、表面が改質され
たボトルを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、プラスチック
製のボトルの表面が大気圧プラズマ照射により改質処理
され、この改質処理されたボトル表面に、商品表示用の
ラベルが取付けられまたは商品表示用の印刷が施されて
いることを特徴とする表面改質ボトルに関するものであ
る。

【０００８】前記表面が改質処理されるボトルは、その
表面がポリオレフィン系樹脂から成るものであり、火炎
処理やコロナ処理できるボトル全般を含む。

【０００９】前記表面改質ボトルは、具体的には、前記
ボトルの表面に、常温、大気圧下で空気を放電すること
により発生させたプラズマを照射することにより、表面
が改質処理されるものである。

【００１０】常温、大気圧下で空気あるいは酸素を多く
含ませた空気を放電することにより、空気中の酸素原子
が励起され、プラズマが発生する。このプラズマを前記
ボトルに直接照射することにより、ボトル表面の樹脂が
酸化される。このようにして表面が改質されたボトル
は、ラベルの接着剤や印刷インクとの親和性が良くなる
ため、ラベルを十分な接着力でボトル表面に接着でき、
また印刷強度が高くなる。

【００１１】特に、プラズマを直接照射することによ
り、従来の火炎処理方法やコロナ処理方法で処理したも
のよりも、優れた表面改質（接着強度）効果が得られ、
且つ処理効果の持続性もよい。

【００１２】このため、ラベルを接着したボトル、ある
いは表面に印刷が施されたボトルを段ボールなどに詰め
て運搬するときに、ボトルどうしがこすれあっても、ラ
ベルが剥がれたり、あるいは印刷が剥げにくくなる。

【００１３】前記プラズマ処理は、ボトル製造工程に組
み込んで行うことができるため、ボトル製造工程におい
てイン−ラインで高速で表面改質処理を行うことができ
る。また、プラズマ処理操作は簡単なので、容易にボト
ル表面の改質処理が行える。また、前記プラズマ処理は
常温下で行うことができるため、火炎処理で見られるよ
うなブローボトルの収縮、変形も起こらず、安全性及び
経済性に優れた処理方法である。さらにコロナ処理と違
ってオゾンの発生が少ないので、オゾンを除去する装置
が不要である。

【００１４】以上のように、本発明では、常温、大気圧
下でのプラズマ処理方法により、ラベルの接着性および
印刷強度が向上された表面改質ボトルを得ることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の表面改質ボトルは、例え
ば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等
のポリオレフィン樹脂や、塩化ビニル樹脂からブロー成
形などされたボトルであり、ソースやケチャップ、食用
油などの調味料等が内容物として充填されるものであ
る。

【００１６】前記ボトル容器は成形された後、ボトルの
表面にラベルを接着する前に、ラベルが接着される所定
の部分が、大気圧プラズマで処理される。この大気圧プ
ラズマ処理は、常温、大気圧下で、空気、あるいは酸素
を多く含ませた空気を放電することにより発生させたプ
ラズマを直接前記ボトル容器に照射することにより行わ
れる。空気を放電すると、空気中の酸素原子が励起し、
酸素イオンや自由電子を含むプラズマが発生すると考え
られる。このプラズマを照射することにより、プラズマ
中の励起された酸素イオンおよび自由電子と、ボトル表
面の樹脂中の分子とが反応して、ボトル表面の樹脂中
に、例えば−ＯＨ基や−Ｃ＝Ｏ基などの官能基が生じ
て、ボトル表面の樹脂が酸化される。これにより、ボト
ル表面が改質される。このように、ボトル表面が改質さ
れることにより、ラベルの接着剤や印刷インクとの親和
性が高くなり、ラベルとボトルとの接着力を高くするこ
とができ、また印刷強度を向上できる。

【００１７】前記プラズマ処理は、火炎処理やコロナ処
理できるプラスチック製ボトルの全般に使用できる。ま
た、処理されるのはボトル表面であるので、単層、多層
のボトルのいずれかを問わずに使用できる。前記プラズ
マ処理に使用されるプラズマ処理装置として好適なもの
は、Ｃｏｒｏｔｅｃ社（春日電機株式会社）製のプラズ
マジェットが挙げられる。

【００１８】また、大気圧プラズマ処理は、ボトル製造
工程中に組み込んで、イン−ラインで行うことができ
る。図１は、前述したプラズマ処理方法を、ボトル製造
工程に組み込んだ場合の一例を示す図である。図１に示
す例では、成形後のボトルＢを、コンベアＣ１で移送さ
せ、シュートＳに１つずつ落とす。シュートＳの途中に
は、中央に穴があけられたリング状のプラズマヘッドＨ
が設けられており、シュートＳに流されたボトルは、こ
のプラズマヘッドＨの内側を通過する。このとき、プラ
ズマヘッドＨからプラズマが照射されて、ボトル表面が
改質される。その後、ボトルＢはコンベアＣ２により次
のラベル接着工程などに移送される。

【００１９】また、他の方法としては、例えば、成形後
のボトル容器をコンベア等で水平移動させる工程で、数
個のプラズマヘッドを成形後のボトル容器の周囲に配置
して、前記コンベアの上での水平移動中にプラズマヘッ
ドからプラズマを照射し、ボトル表面の改質処理を行う
方法がある。あるいは、成形後のボトルをターンテーブ
ル等に載せ、ボトルを回転させながら１個のプラズマヘ
ッドからプラズマを照射してもよい。あるいは、ボトル
をリング状のプラズマヘッドの内側を通して落下させ、
この落下中にプラズマを照射してもよい。

【００２０】前記プラズマ処理において、プラズマヘッ
ドと、ボトルとの間の距離（間隔）は２〜１５ｍｍ、好
ましくは３〜１０ｍｍ程度とするとよい。以上のよう
に、プラズマ処理をボトル製造工程中に組み込んで行え
るため、ボトル製造と同じ速度でボトルの表面を改質処
理することができるという利点がある。また、常温下で
処理を行うことができるため、火炎処理で見られるよう
なボトルの収縮、変形も実質的になく、安全性と経済性
に優れた手段である。

【００２１】このようにして表面改質処理がされたボト
ルの表面改質処理の効果は、ボトル表面の水の表面張力
を測定して評価する方法、あるいはＥＳＣＡ（化学分析
による電子分光分析法）を用いてボトル表面のＯ／Ｃ
（酸素／炭素）の原子比率を測定することにより、調べ
ることができる。これらの評価方法により、本発明の表
面改質処理効果を調べたところ、従来から使用されてい
る火炎処理方法、およびコロナ処理方法により処理され
たボトルに比べ、優れた改質効果が得られ、また改質処
理効果の持続性もよいことが分かる。また処理温度を低
くできるので、熱によるボトルの変形などの問題が生じ
ない。

【００２２】改質処理された部分に貼付けられるラベル
としては、従来から使用されているグルー（接着）ラベ
ルなどが使用される。前記のプラズマ処理によりボトル
の表面が改質処理されているため、ラベルが強い接着力
でボトル表面に貼付けられる。あるいはボトル表面に直
接印刷することも可能である。この印刷方法としては、
例えば、パッド印刷、オフセット凸版印刷などの方法が
使用できる。印刷が施される場合も、印刷インクを十分
な強度で、表面が改質されたボトルの表面に固着でき
る。このため、ラベルを接着したボトル、あるいは表面
に印刷が施されたボトルを段ボールなどに詰めて運搬す
るときに、ボトルどうしがこすれあっても、ラベルが剥
がれにくく、あるいは印刷が剥げにくい。

【００２３】

【実施例】本発明の大気圧プラズマ処理により表面が改
質されたブローボトル容器の、その改質処理の効果を調
べるための試験を行った。使用したボトル容器は、食用
油などが充填される把手の付いた円筒形状のもので、内
容積１７００ｍｌのものである。このボトルとしては、
内外層が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、芯層がエチ
レン・ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）から成
り、各層間が接着層を介在して接着された多層構造の樹
脂からダイレクト（未延伸）ブロー成形したダイレクト
ブローボトルを使用した。

【００２４】このボトル容器の表面をプラズマ処理し
た。プラズマ処理にはＣｏｒｏｔｅｃ社（春日電機株式
会社）製の「プラズマジェット ＰＬＡＳＭＡ ＪＥＴ
TM」を使用した。このプラズマジェットは、プラズマを
射出する４つのヘッドを有するものである。この複数の
ヘッドのプラズマ射出口をダイレクトブローボトル表面
に対向させ、プラズマを照射した。プラズマジェットを
１台のみ使用し、４つのヘッドでプラズマ照射を行なっ
たところ、ボトルの表面に、十分に改質された部分と、
改質がされないあるいは改質が十分でない部分とが生
じ、プラズマ処理の効果にむらが生じた。そこで、２台
のプラズマジェット装置を用い、８つのヘッドをボトル
の周囲に放射状に対向させてプラズマ処理を行った。こ
のプラズマヘッドとボトル表面との距離（間隔）は８ｍ
ｍとした。

【００２５】また、プラズマの照射時間が２秒未満の場
合、プラズマ処理により改質される部分と改質されない
部分とでむらが生じた。このため、照射時間を２秒とし
た。また、プラズマ照射は、コンベア等でボトルを移送
させる工程中に行った。前記プラズマの照射時間とライ
ン速度（処理速度）との関係では、前記照射時間を２秒
に設定し、ダイレクトブローボトルをコンベアで１分間
に３０本の速度で移送した。

【００２６】以上のようにプラズマ処理したダイレクト
ブローボトルに対し、以下の試験を行った。 （１）ボトル表面の表面張力の測定 表面張力を、和光純薬工業株式会社製の濡れ指数標準液
を用いて測定した。この標準液を脱脂綿に含ませて、室
温下でボトル胴部の表面の改質処理した部分に塗布し、
その濡れの状態から水の表面張力を測定した。また、比
較例として、前記ダイレクトブローボトルと全く同じボ
トルの表面を火炎処理したもの、および、コロナ処理し
たものを用意した。実施例と同様、この火炎処理及びコ
ロナ処理したダイレクトブローボトルの表面に前記和光
純薬工業株式会社製の濡れ指数標準液を塗布して、その
濡れの状態から水の表面張力を測定した。この試験の結
果を図２に示す。図２は、表面張力の時間による変化を
表した線図であり、縦軸が表面張力（ダイン／ｃｍ）、
横軸が表面処理後の経過日数（日）である。表面張力
（ダイン／ｃｍ）が大きいほど、ボトル胴部の表面が前
記標準液と濡れやすい。すなわち、ラベルが接着しやす
く、あるいは印刷が施しやすい。

【００２７】図２より、本発明の実施例のプラズマ処理
したものは、表面張力が日数を経てもほとんど変わらな
い。そして、火炎処理したものと同等かもしくは高い表
面張力を有している。これに対し、火炎処理したもの
は、プラズマ処理したものと比べて若干表面張力が小さ
いものの、表面張力の低下率も小さく、処理効果が持続
できるものである。また、コロナ処理したものは、本発
明の実施例に比べて、表面張力が小さく、また表面張力
の低下率も大きく、処理効果の持続性がよくない。さら
に、これらの処理方法に関していうと、前記火炎処理で
は、火炎加熱による容器の変形が生じるという不具合が
あり、コロナ処理では、移動するボトルの外側と内側
（内部）に対向電極を配置する必要があるが、ボトルの
内側に対向電極を配置することが難しい。

【００２８】（２）ボトル表面のＯ／Ｃ （酸素／炭
素）の原子比率の測定 ＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分光法）を使用して、プラズマ処
理したダイレクトブローボトル表面のＯ／Ｃ（酸素／炭
素）原子比率を測定した。この測定には、セイコー電子
工業株式会社製の「Ｘ線光電子分光分析装置 ＥＳＣＡ
−２００」を使用した。また、前記（１）の試験と同
様、比較例として、前記ダイレクトブローボトルと全く
同じボトルの表面を火炎処理、およびコロナ処理したも
のをそれぞれ用意し、さらに、未処理のものも用意し、
これらのダイレクトブローボトルについても前記の装置
によりボトル表面のＯ／Ｃの原子比率を測定した。この
測定結果を以下の表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１に示すように、本発明のプラズマ処理
したボトル表面のＯ／Ｃ比は、処理直後においても、処
理してから３０日経過後においても、他の方法（コロナ
処理、火炎処理）で処理したものと比べ値が大きい。す
なわち、ボトル表面の分子が、より酸化されたことが分
かる。そして、処理後時間が経過しても、Ｏ／Ｃ比の減
少量が少ないため、処理効果の持続が良いことが分か
る。

【００３１】（結論）以上から、本発明のプラズマ処理
により表面が処理されたボトルは、表面の改質処理効果
がよく、また改質効果の持続性も良いことが分かった。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の表面改質ボ
トルは、成形後のボトルの所定の部分にプラズマが照射
されるものであり、その表面が効果的に改質されている
ものである。このため、ボトル表面とラベルとの接着性
が向上でき、または印刷インクとの接着性もよくなる。
よって、ラベルを接着した状態あるいは印刷を施した状
態で、ボトル容器を段ボールなどに詰めて運搬するとき
にボトルどうしがこすれ合ったり、または使用中に、ラ
ベルが剥がれにくく、または印刷が剥げにくい。また、
表面改質処理効果に持続性があるので、長期間にわたっ
てラベルが剥がれにくく、または印刷が剥げにくい。

【００３３】また、このプラズマ処理は、ボトル製造工
程中に組み込んで、インラインで行うことができるの
で、高速で行える。また、前記プラズマ処理は、大気圧
下で且つ常温に近い処理温度で行われるため、火炎処理
を使用したときのような、熱によるボトルの収縮や変形
の心配はなく、安全に使用でき、また処理コストを抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面改質ボトルの製造工程におけるプ
ラズマ処理工程の一例を示す図、

【図２】本発明のプラズマ処理されたボトルと、比較例
の表面処理ボトルとの、表面張力の日数の経過による変
化を示す線図、

【符号の説明】

Ｂ ボトル Ｈ プラズマヘッド Ｃ１、Ｃ２ コンベア Ｓ シュート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック製のボトルの表面が大気圧
   プラズマ照射により改質処理され、この改質処理された
   ボトル表面に、商品表示用のラベルが取付けられまたは
   商品表示用の印刷が施されていることを特徴とする表面
   改質ボトル。
2. 【請求項２】 前記ボトルの表面に、常温、大気圧下で
   空気を放電することにより発生させたプラズマを照射す
   ることにより、表面が改質処理される請求項１記載の表
   面改質ボトル。