JP7362673B2 - ラベル付き樹脂成形品、ラベル付き樹脂成形品の製造方法、及びラベル - Google Patents
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Description
なお、本願明細書において「A~B」とは「A以上B以下」であることを意味する。
図1及び図2は、本発明に係るラベル付き樹脂成形品の第1の実施形態を示している。これらの図に示されるように、樹脂成形品20の表面にラベル10が貼着される。本発明において、ラベル10は、インモールド成形によって樹脂成形品20の貼着されたものであることが好ましい。樹脂成形品20は、特に制限されるものではなく、公知のオイル用容器や、薬品用容器、あるいは食品用容器など、様々な用途の物を用いることができる。
以下では、上記の特性を持つラベル10の構成について詳しく説明する。
多孔質基層(A)は、熱可塑性樹脂を含有し、フィラーを核とした微細な空隙が多数内在する層である。すなわち、フィラーを含む熱可塑性樹脂フィルムを延伸することで、そのフィルムの内部に微細な空隙が発生する。また、多孔質基層(A)が熱可塑性樹脂を含むことにより、ラベル10にコシ等の機械強度、耐水性、耐薬品性、必要に応じて不透明性等を付与することができる。多孔質基層(A)は、それ自体の強度が多孔質接着層(B1)の強度よりも高く、この多孔質基層(A)を摘持してラベル10を引き剥がしたときに、それ自体は破断をしない強度を有している。例えば、多孔質基層(A)自体の凝集力(剥離強度ないし引張破断強度)は200gf/15mm以上であることが好ましい。
多孔質基層(A)に用いられる熱可塑性樹脂としては特に限定されず、例えばポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブテン、4-メチル-1-ペンテン(共)重合体などのポリオレフィン系樹脂;エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体の金属塩(アイオノマー)、エチレン-(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体(アルキル基の炭素数は1~8であることが好ましい)、マレイン酸変性ポリエチレン、マレイン酸変性ポリプロピレン等の官能基含有オレフィン系樹脂;芳香族ポリエステル(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、ポリエチレンナフタレート等)、脂肪族ポリエステル(ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸等)等のポリエステル系樹脂;ナイロン-6、ナイロン-6,6、ナイロン-6,10、ナイロン-6,12等のポリアミド系樹脂;シンジオタクティックポリスチレン、アタクティックポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン(AS)共重合体、スチレン-ブタジエン(SBR)共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)共重合体等のスチレン系樹脂 ;ポリ塩化ビニル樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリフェニレンスルフィド等が挙げられる。これらの樹脂は2種以上混合して用いることもできる。
多孔質基層(A)は、熱可塑性樹脂の内部に微細な空隙を多数形成するためのフィラーを含む。フィラーとしては、無機フィラー及び有機フィラーが挙げられ、これらを単独で又は組み合わせて使用することができる。フィラーを含む熱可塑性樹脂フィルムを延伸した場合、フィラーを核とした微細な空孔が熱可塑性樹脂フィルム内部に多数形成される。また、フィラーによって多孔質基層(A)の剛度、白色度及び不透明度を調整することとしてもよい。
多孔質接着層(B1)は、その表面に臨んで開口した微細な空隙を多数有する層であり、主に樹脂成形品20との結着に利用される。すなわち、ラベル10と樹脂成形品20をインモールド成形によって一体化する場合に、樹脂成形品20の成形時の樹脂圧力によって、多孔質接着層(B1)表面の空隙に樹脂成形品20溶融樹脂が入り込み、その投錨効果によってラベル10と樹脂成形品20とが結着する。このため、樹脂成形品20の素材を問わずラベル10を樹脂成形品20に貼着することが可能である。また、多孔質接着層(B1)は多孔質基層(A)よりも脆性で強度が弱い層である。このため、多孔質基層(A)を引っ張ってラベル10を樹脂成形品20から引き剥がすと、多孔質接着層(B1)が容易に凝集破壊される。これにより、多孔質基層(A)を樹脂成形品20から容易に引き剥がすことができる。なお、多孔質接着層(B1)は多数の連通した空隙を内部に有するため、ラベル10を樹脂成形品20に貼着した際に、ラベル10と樹脂成形品20の間に空気が残存していても、この空気は多孔質接着層(B1)の空隙を樹脂に押し出されて外部に排出される。このため、ラベル10を樹脂成形品20の間に残った空気によって膨れが生じることもない。
結晶性ポリプロピレン樹脂には、ポリプロピレン系樹脂であって、その結晶化度が65%以上であるものを用いることが好ましい。結晶性ポリプロピレンの結晶化度は、66%以上であることがより好ましく、67~80%であることが特に好ましい。結晶化度が65%以上であれば、結晶性ポリプロピレン樹脂の非晶部と熱可塑性樹脂の相溶が進みにくくて所期の界面剥離の効果が得られやすくなり、剥離に要する応力(剥離強度)を適度に小さくすることができる。また、結晶化度が80%以下であれば、商業的に入手することが容易である。
結晶性ポリプロピレン樹脂に非相溶性の熱可塑性樹脂は、ポリエチレン樹脂、スチレン系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、エチレン-環状オレフィン共重合樹脂、プロピレン-αオレフィン共重合樹脂、ナイロン-6、ナイロン-6,6、ナイロン-6,10、ナイロン-6,12等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやその共重合体、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、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸、脂肪族ポリエステル等の熱可塑性ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。これらは2種以上混合して用いることもできる。これらの中でも、耐薬品性や生産コスト等の観点より、ポリエチレン樹脂を用いることが好ましい。非相溶性の熱可塑性樹脂の存在により、延伸フィルム作製時に結晶性ポリプロピレン樹脂とポリプロピレン樹脂に非相溶性の熱可塑性樹脂間で界面剥離が生じ剥離性を向上させている。ポリプロピレン樹脂100重量部に対して、非相溶性の熱可塑性樹脂を105~300重量部とすれば、十分な剥離性が得られやすくなる。なお、本明細書において「非相溶」とは、結晶性ポリプロピレン樹脂と、非相溶性の熱可塑性樹脂のブレンド物を電子顕微鏡で観察した場合、海島構造のモルフォロジーを有しており、その構造の寸法が0.3~10μmであることを指す。
多孔質接着層(B1)に含有されるフィラーは、基本的に多孔質基層(A)のフィラーと同様に、無機フィラー及び有機フィラーの両方又はいずれか一方を用いることができる。ただし、多孔質接着層(B1)のフィラーについては、表面処理剤により表面を親水化処理したものを採用してもよい。例えば親水化処理した無機フィラーを用いて多孔質接着層(B1)を形成することで、多孔質接着層(B1)内において無機フィラーと結晶性ポリプロピレンの界面剥離が起こりやすくなるため、ラベル10を樹脂成形品20から剥離することがさらに容易になる。表面処理剤や表面処理の方法については、特許文献2(WO/2017/188298)に記載のものを参考とすればよい。
本発明において、樹脂成形品20に貼着されたラベル10の表面は、粗面部11(比較的表面粗さの粗い部分)と滑面部12(比較的表面粗さの)とに視認可能に区分けされている。このため、例えば滑面部12によって所定の表面パターン12aを形成することで、消費者等に対して情報を提示することができる。なお、粗面部11をパターン形成することによって情報を提示することも可能である。
本願明細書において、特に断りのない限り、表面粗さは十点平均粗さ(Rz)を意味する。表面粗さは、以下の方法により測定される。
非接触3次元表面形状粗さ測定器(ザイゴ(株)製:NewView5010)を用いて、測定面積:2mm×2mm、対物レンズ:20倍とし、14μm以下の波長をカットすることにより測定を行い、解析ソフト(ザイゴ(株)製:Metro Pro)を用いて解析を行って得られた十点平均粗さRz(μm)を表面粗さとする。なお、樹脂成形品のラベルの貼着面が湾曲した形状である場合、樹脂成形品のラベル貼着部分を切り取ってサンプルを作成し、ラベル部分が上面になるように当該サンプルを両面テープで試験台に固定して、上記条件にて表面粗さの測定を行う。
本願明細書において、「ラベルの断面空隙率」とは、ラベル全体の厚み方向の断面空隙率である。つまり、本発明においてラベル10は多孔質基層(A)と接着層(B)を含んで構成されているが、各層の断面空隙率を別々に測定するのではなく、両層を含むラベル10全体の断面空隙率を測定する。ラベルの断面空隙率は、ラベル断面の電子顕微鏡写真を撮影し、その写真に撮影された断面領域内に占める空隙(空孔)の面積割合(%)を求めることにより得られる。具体的には、樹脂成形品に貼着されたラベル又はラベル単体の試料から任意の一部を切り取ってサンプルを形成し、このサンプルをエポキシ樹脂で包埋して固化させた後、ミクロトームを用いてラベルの厚さ方向に対して平行(すなわち面方向に垂直)な切断面を作製し、この切断面を蒸着してメタライジングした後、上記電子顕微鏡で観察しやすい任意の倍率(例えば500倍~3000倍)に拡大して撮影した写真を2値化処理し、上記画像解析装置で画像処理を行い、測定範囲を占める空孔の面積割合(%)を求めて、ラベルの厚み方向の断面空隙率(%)とする。なお、ラベルの断面空隙率は、インモールド成形によって樹脂成形品に貼着された後のラベルを測定した場合でも、樹脂成形品に貼着される前のラベルを測定した場合でも、顕著な差は生じない。このため、インモールド成形前のラベルあるいはインモールド成形後のラベルのどちらを、断面空隙率測定の試料としてもよい。
図3は、本発明に係るラベル付き樹脂成形品の第2の実施形態を示している。第2の実施形態については、上述した第1の実施形態と共通する構成については説明を省略し、主にこれと異なる構成について説明を行う。第2の実施形態は、ラベル10が多孔質基層(A)と接着層(B)とによって構成されている点で第1の実施形態と共通しているが、接着層(B)として、多孔質接着層(B1)の代わりに、層中に空孔を有しないヒートシール層(B2)が用いられている。なお、ラベル10に粗面部11と滑面部12が形成される点では、第1の実施形態と第2の実施形態は共通している。第1の実施形態に関する多孔質基層(A)、粗面部11、及び滑面部12に関する説明は、第2の実施形態にも援用できる。
ヒートシール層(B2)は、ラベル10と樹脂成形品20とを接着するための層である。ヒートシール層(B2)は、熱可塑性樹脂により形成される。ヒートシール層(B2)は、常温では固体状であるが、インモールド成形時に金型内で樹脂成形品20を成形するための溶融樹脂の熱で活性化し、溶融樹脂と融着して、冷却後は再度固形状となり強固な接着力を発揮する。この実施形態においては、接着層(B)は、層中に空孔を有しない。
図4は、ラベル付き樹脂成形品の製造方法を模式的に示している。ここで説明する製造方法は、第1の実施形態と第2の実施形態のどちらにも適用することができる。
結晶性ポリプロピレン樹脂(商品名:ノバテックPP FY4、日本ポリプロ(株)製、MFR:5g/10min(230℃,2.16kg荷重))69質量%、無機フィラーとして重質炭酸カルシウム(商品名:ソフトン1800、備北粉化工業(株)製、乾式粉砕品、平均粒子径1.25μm(空気透過法))30質量%、分散剤(オレイン酸)1質量%からなる多孔質基層(A)形成用の樹脂組成物(a1)を250℃に設定した押出機で溶融混練し、ダイスを介してシート状に押出成形し、冷却装置にて70℃まで冷却して組成物(a1)の単層無延伸シートを得た。この無延伸シートを145℃に再加熱した後、多数のロール間の周速差を利用して縦方向に5倍に延伸し、縦一軸延伸フィルムを得た。
これとは別に、結晶性ポリプロピレン樹脂(商品名:ノバテックPP FY4、日本ポリプロ(株)製、MFR:5g/10min(230℃,2.16kg荷重))16質量%、結晶性ポリプロピレンと非相溶の熱可塑性樹脂として高密度ポリエチレン(商品名:ノバテックHJ590N、日本ポリエチレン(株)製MFR:40g/10min(190℃,2.16kg荷重)19.5質量%、無機フィラーとして軽質炭酸カルシウム(商品名:YM30、丸尾カルシウム製、平均粒子径:0.3μm)62質量%、分散剤(オレイン酸)0.5質量%、マレイン酸変性ポリプロピレン(商品名:モディックP908、三菱化学(株)製、軟化点140℃)2質量%からなる多孔質接着層(B1)形成用の樹脂組成物(b1)を250℃に設定した押出機で溶融混練し、ダイスを介してシート状に押出し、前記縦一軸延伸フィルムの片面に積層し、(a1)/(b1)の2層構造を有する積層物を得た。
次いで前記積層物を、オーブンを用いて153℃に再加熱した後、テンター延伸機を用いて横方向に9倍延伸し、2軸延伸/1軸延伸された、製造例1のラベル原紙1を得た。ラベル原紙1の厚みは105μmであり、断面空隙率は32%であった。
ラベル原紙の製造例1において、単独無延伸シートの押出量を増やし、横延伸時の温度を5℃上げて158℃とすることにより、断面空隙率を27%に調整したこと以外は製造例1と同様にしてラベル原紙2を得た。なお、ラベル原紙2の厚みは105μmになるように調整した。
ラベル原紙の製造例1において、単独無延伸シートの押出量を増やし、横延伸時の温度を10℃上げて163℃とすることにより、断面空隙率を19%に調整したこと以外は製造例1と同様にしてラベル原紙3を得た。なお、ラベル原紙3の厚みは105μmになるように調整した。
ラベル原紙の製造例1で得られたラベル原紙1を横109mm、縦171mmのサイズに打ち抜き、ホットプレス機(ナビタス(株)製、型式:V-08C)を使用して、多孔質基層(A)の面から120℃に加熱された所定パターンの型で0.1秒間加圧し、ラベルを作製した。加圧したときの圧力は1~5MPaになるように高さ位置を調整した。
ラベル製造例1において、ホットプレス処理条件を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にしてラベルを作製した。
ラベル原紙の製造例2で得られたラベル原紙2を横109mm、縦171mmのサイズに打ち抜き、ホットプレス機(ナビタス(株)製、型式:V-08C)を使用して、多孔質基層面(A)の面から130℃に加熱された所定パターンの型で0.3秒間加圧し、ラベルを作製した。
ラベル原紙の製造例3で得られたラベル原紙3を横109mm、縦171mmのサイズに打ち抜き、ホットプレス機(ナビタス(株)製、型式:V-08C)を使用して、多孔質基層面(A)の面から140℃に加熱された所定パターンの型で0.5秒間加圧し、ラベルを作製した。
中空成形機((株)プラコー製、型式:V-50型)および自動ラベル供給装置(ぺんてる(株)製)および内容量1,000mlのボトル容器が得られる中空成形用割型を使用し、上記ラベル製造例1~16にて得られたラベルをブロー成形用割型の一方に真空を利用して多孔質基層(A)側が金型と接するようにラベルを固定した。高密度ポリエチレン(日本ポリエチレン(株)製、商品名:ノバテックHD HB330、融点:133℃)を200℃で溶融押出してパリソンとし、割型間に導入後に割型を型締めし、次いで4.2kg/cm2の圧空をパリソン内に供給し、パリソンを膨張させて型に密着させて容器状とすると共にラベルと接着させ、次いで該型を10℃の冷却水で冷却した後、約10秒後に型開きをしてラベルが貼着した中空容器成形品を取り出し、これをラベル付き樹脂容器(樹脂成形品)とした。
ラベル付き樹脂容器のラベル部をカットし、エポキシ樹脂で包埋して固化させた後、ミクロトームを用いてラベルの厚さ方向に対してFIB処理によって平行(すなわち面方向に垂直)な切断面を作製した。この切断面を蒸着してメタライジングした後、電子顕微鏡(日立製作所(株)製、走査型顕微鏡S-2400)を使用して3000倍に拡大して観察した領域を写真撮影し、ラベルに含まれる熱可塑性樹脂組成物および無機フィラー等の固体領域と空孔領域の二つになるように画像解析装置(ニレコ(株)製:型式ルーゼックスIID)で画像処理した。ラベル内の空孔領域の面積をラベル全体の面積で除した値を断面空隙率とした。
インモールド成形後に、予めホットプレス処理した所定パターンをラベル外観から視認し、以下の基準で判定した。
A:所定パターン部が平滑で、はっきりと見える。
B:所定パターンがうっすらと見える。
C:所定パターンの位置がわからない。
10b…残留部分 11…粗面部
11´…非ホットプレス部(第1部) 12…滑面部
12´…ホットプレス部(第2部) 12a…表面パターン
12b…鏡像パターン 12c…同一パターン
13…インキ組成物 20…樹脂成形品
A…多孔質基層 B…接着層
B1…多孔質接着層 B2…ヒートシール層
Claims (7)
- ラベル(10)が貼着された樹脂成形品(20)であって、
前記ラベルは、多孔質基層(A)と、前記樹脂成形品の表面に貼着された接着層(B)とを含む層が積層されてなるものであり、
前記ラベルには、表面粗さが比較的粗い粗面部(11)と、表面粗さが比較的滑らかな所定パターン(12a)の滑面部(12)とが形成されており、
前記滑面部における前記ラベルの断面空隙率は、前記粗面部における前記ラベルの断面空隙率に対して0~93%である
樹脂成形品。 - 前記粗面部(11)の表面粗さをRzrとし、前記滑面部(12)の表面粗さをRzaとした場合に、Rzrが25μm以上であり、かつ、Rza/Rzrが0.6未満である
請求項1に記載の樹脂成形品。 - 前記滑面部(12)は、前記ラベル(10)をその表面側又は裏面側から加熱及び加圧することにより形成されたものである
請求項1又は請求項2に記載の樹脂成形品。 - 前記接着層(B)が多孔質接着層(B1)を含み、
前記多孔質接着層を分断することによって前記ラベルを前記樹脂成形品から剥離したときに、前記樹脂成形品から剥離された前記ラベルの剥離部分(10a)の剥離面と、前記樹脂成形品に残留したままとなる前記ラベルの残留部分(10b)の剥離面とに、前記滑面部に対応するパターン(12b,12c)がそれぞれ現れる
請求項1から請求項3のいずれかに記載の樹脂成形品。 - 前記接着層(B)がヒートシール層(B2)を含む
請求項1から請求項3のいずれかに記載の樹脂成形品。 - ラベル(10)が貼着された樹脂成形品(20)の製造方法であって、
前記ラベルは、多孔質基層(A)と、前記樹脂成形品の表面に貼着される接着層(B)とを含む層が積層されてなり、その一部に所定パターンのホットプレス部(12´)を有するものであり、
前記方法は、
前記ホットプレス部を持つ前記ラベルを金型内にインサートして当該金型内で樹脂成形品と一体化させるインモールド工程を含み、
これにより、前記樹脂成形品と一体化された前記ラベルの表面には、表面粗さが比較的粗い粗面部(11)と、前記ホットプレス部のパターンに対応した表面粗さが比較的滑らかな滑面部(12)とが形成される
樹脂成形品の製造方法。 - 前記ラベル(10)の前記ホットプレス部(12´)以外の非ホットプレス部(11´)は、前記インモールド工程後に表面粗さが粗くなる
請求項6に記載の樹脂成形品の製造方法。
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