CN101048474B - 紫外线（uv）后固化热转移标签、制作和使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种施用于物品的紫外线后固化热转移标签，该标签包括载体坯料，涂于载体坯料上的剥离涂层和涂在剥离涂层上的组合物，该组合物包括阳离子紫外线固化油墨。该油墨含有溶剂，该溶剂的含量至少为油墨重量的约20％。油墨在非-UV过程中干燥以在载体坯料上形成可储存的膜。组合物被转移到物品上，并在转移到物品上后通过施加紫外线能量将油墨固化。同时公开了一种制备标签的方法和一种标识物品的方法。

Description

紫外线(UV)后固化热转移标签、制作和使用方法
背景技术
本发明涉及热转移标签。更详细地讲，本发明涉及可施用于各种基材上的热转移标签，该标签被印刷在临时载体膜或纸上，之后由UV固化以提供耐化学性和耐磨损性。
标签广泛使用于几乎每种行业中。例如，标签可用于将标记转移到各种形式的耐用消费品上，从移动电话到高尔夫球杆。典型的，一个标签由热塑性颜料组成，可以经加热和压力作用其上而被热激活以粘附在基材上。大部分这些施用标记的物品都是刚性或半刚性的，因此，允许采用热转移方法实现标签的转移。
转移到物品上的标记或记号需具有很高的质量，这一点至关重要。在很多情况下，物品都计划要使用很长一段时间。例如，移动电话计划至少使用几年的时间，同样的还有高尔夫球杆。在这种情况下，印刷的标记(例如生产商的名字，商标或其它类似的标记)，应该持久，不易于磨损，对化学因素和环境因素的降解作用具有抗性。
为达到这样的实施目的，目前用于如石墨或一些塑料基材上的典型的热转移标签需要在200°F下烘烤大约60分钟。这对标签达到所需耐化学性和耐磨损性来说是必需的。但是必须平衡(也就是避免)因过热对基材的破坏。同样的，用于玻璃和金属基材上的热转移标签在施用于基材后也需要在升高的温度(例如，400°F下烘烤10分钟)下延长烘烤过程，使之能够获得良好的耐化学性和耐磨损性。
此外，许多知名的高质量的热转移标签在施用和固化之前并不是足够稳定的。就是说，这些标签可能具有一个相对短的保存期，在延长的储存期后这些标签可能达不到所需的质量要求。
相应的，现在需要一种具有高耐化学性和耐磨损性的高质量的热转移标签。理想的，这种标签可以采用直接在市场上购得的材料很容易的制造(例如，印刷)。更理想的，使用该标签，通过充分减少固化期时间和传导于物品的热量的过程，将标记转移到物品或目标上。最理想的，这种标签稳定且具有延长的保存期。
发明简述
施用于物品上的紫外线后固化热转移标签包含载体坯料，可选择的涂布于载体坯料上的剥离涂层，和含有涂在剥离涂层上的阳离子紫外线固化油墨组合物。该油墨含有溶剂，其占油墨的含量为至少约20重量％，优选为约40重量％。油墨干燥后可在载体坯料上形成耐保存的膜。
通过热转移过程例如热烫，部分组合物被转移到物品上(以标签的形式)，将标签转移到物品上之后通过施加紫外线能量将油墨固化。
该组合物配制有有机溶剂。在这种方式下，印刷标签并干燥(挥发溶剂形成膜)，可以在较长时间内保存。然后标签转移到物品上，并只在转移到物品上之后被固化。
优选的组合物包括可以进行阳离子聚合的成分，例如环醚、乙烯基醚或含羟基化合物。组合物进一步包含光引发剂，例如鎓盐，和光敏剂，如一种噻吨酮衍生物。标签采用不具有任何保护性表面亮涂层或热激活粘合剂的颜料以避免晕圈的产生并减少印刷台的总数。
本发明同样公开了标签制作方法和用来自热烫标签的标记标识物品的方法。
结合以下详细描述和权利要求书，将很明显了解本发明这些和其他特征以及优点。
附图简述
对相应领域普通技术人员来说，在阅读以下详细描述并结合附图后可以更容易理解本发明的效果和优点，其中：
附图1为具有本发明原理的标签的截面图，该标签表示为形成于载体或坯料上。
发明详述
尽管各种形式的实施例本发明都是可以接受的，在附图中表示的和本文下而所描述的是优选的实施例，应当理解的是，本公开应被看作是本发明的一个例举，而并不意味着将本发明局限在所说明的特定实施例中。
需要理解的是，本说明书部分的标题“发明详述”与美国专利局的要求有关，并不意味也不应被认为该标题意为将此处公开的主题加以局限。
在此处公开内容中，单词“商品”，“物品”，“目标”和“产品”可相互替换使用，以描述被生产的具有商业价值的事物，例如，物品即表示商业交易的主体。
简单参考附图1，如按照本发明的热转移标签10，由溶剂型(solvent borne)阳离子紫外线(UV)能量固化油墨12形成，该油墨被印刷在临时的载体膜或纸14上。油墨可以在不受紫外线照射的情况下在空气中干燥成不粘页(non-blocking)的膜。这种标签可以在延长的保存期下储存，例如，至少12个月，而不会在标记质量和转移能力方面有任何退化。
可采用已知的热转移方法将标签转移到基材上，例如，往复热烫(reciprocalhot stamping)，通过加热辊或其它类似的设备转移。在转移到基材上后，用UV照射处理标签(即：施加UV)以使标签固化从而产生耐化学性和耐磨损性。
标签在临时支持层、载体或坯料上形成。在支持层上涂有可选择的剥离层16，在剥离层上涂有一种或多种溶剂性阳离子UV固化油墨。当采用周围环境空气或加热的空气干燥后，该油墨可以形成一种不粘页的膜。也就是说，油墨并没有经UV能量照射即在载体上干燥。标签可自己使用也可以以成卷的形式，采用已知的热转移方法施用到所需的基材上。在施用到基材上后，采用UV能量(以UV光的形式)处理标签在产生最少热量的情况以提供标签的耐化学性和耐磨损性。已发现可以采用低于20秒的固化时间成功固化基材上的油墨。
临时支持层(载体)为纸或塑料膜。合适的材料有聚丙烯膜，也可以是聚酯膜，聚酯膜具有更好的抗热性。
Figure GSB00000820709400031
和
Figure GSB00000820709400032
为两种可购买的商品的商标。纸比塑料膜的成本低，然而，纸的尺寸稳定性不是很令人满意，除非在相应的温度和相对湿度控制环境下进行印刷。
位于载体和油墨之间的可选择的剥离层一般为硅树脂涂层，可以在对支持层的背后加热和加压的情况下，使油墨从临时支持层“干净”地转移到所需基材上。如果没有剥离层，标签(油墨)的局部有可能无法从支持层上分离，结果标签可能粘住而不能完全转移到基材上。本领域技术人员可以认识到除了硅树脂外还有其它的涂层材料用作剥离层，例如QUILLON，可从E.I.DuPont deNemours和Wilminton，DE公司购买，还有多种蜡可以应用，例如石蜡，微晶的或聚乙二醇。这些蜡涂层很多随着标签一起转移到所需的基材上，可能造成负面影响，除非随后将基材暴露于火焰中，烫平蜡以改善其表面光泽和透明度。
溶剂型阳离子UV固化油墨含有润湿剂能使油墨在硅树脂涂覆的支持物上均匀沉淀，目的在于减轻蜡剥离层的使用和随后的后火焰处理。适合的润湿剂包括硅树脂-硅石混合物，例如，
Figure GSB00000820709400041
Foamex N，可从Hopewell，VA的Degussa Goldschmidt商业购买。
可以在UV照射情况下进行阳离子聚合的油墨组份包括环醚，优选的为环氧化物，以及乙烯基醚和含羟基化合物。适合的环氧化物包括芳香族、脂肪族和环脂肪族的环氧树脂。环氧树脂在分子中至少含有一个，优选的含有两个环氧基。脂环族双环氧化合物，例如，(一种纯度级别很高的3，4-环氧环己基-甲基-3，4-环氧环己烷羧化物)具有约134的环氧化物当量，因为其具有低粘度和快速固化特性是适合的。此外，这些脂环族双环氧化合物当固化时，对外界暴露具有良好的抵抗性。乙烯基醚也是适合的，但较昂贵，可以作为反应稀释剂使用以降低粘性。适合的含羟基化合物包括聚酯多元醇、乙烯基树脂如UCAR VAGH(从Dow化学公司(Dow Chemical Co.)商业购买)、丙烯酸树脂如
Figure GSB00000820709400043
587(可从美国威斯康星州Sturtevant市Johnsonpolymer公司购买)、环氧树脂如EPON 1009(可从德克萨斯州休斯顿市的Resolution Performance Products商业购买)、乙酸-丁酸纤维素树脂、苯氧基树脂和其它类似物等。其他含有羟基的树脂可以溶解在溶剂中，在不暴露给紫外射线下在环境空气或加热的空气中烘干形成不粘页的膜。其他可进行阳离子UV聚合的组分在Green等申请的专利号为4,299,938的美国专利和Misev申请的专利号为6,235,807的美国专利中公开。
阳离子光引发剂包括一些三芳基锍盐和二芳基碘鎓盐。优选的光引发剂为
Figure GSB00000820709400044
250，这是一种碘鎓盐(可从美国纽约州Tarrytown市Ciba Specialty化学公司(Ciba Specialty Chemicals Corporation of Tarrytown，NY)购买)，其在碳酸丙烯中在75％的活性下是可用的。本发明的配方包括的光引发剂在全部配方的重量中占约0.10％到15％，优选的为约0.5％到5％。
Figure GSB00000820709400051
250因其不含有重金属及其具有良好的反应平衡性、合成途径和在典型的环氧化物的溶解性等方面，成为一个理想的选择。在前述Misev的专利中公开了其他适合的阳离子光引发剂。
在现有标签中使用的光敏剂包括噻吨酮衍生物，例如异丙基噻吨酮(ITX)和1-氯-4-丙氧基-噻吨酮(CPTX)(可从英国哈罗门市的Lambson Group有限公司(Lambson Group Ltd.Of Harrogate，U.K.)购买)，以及蒽的衍生物，例如2-乙基-9，10-二甲氧基-蒽(EDMA)和9-羟基-甲基-蒽(HMA)(可从密苏里州的圣路意斯的西格马-奥尔德利希公司(Sigma-Aldrich Co.of.St.Louis，MO)购买)。本配方包括的光敏剂在全部配方的重量中为约0.1％到10％，优选的为约0.5％到2.0％。
α-羟剂-酮的衍生物，例如
Figure GSB00000820709400052
184，1173和
Figure GSB00000820709400054
2959(都可以从以上提到的Ciba Specialty化学公司(Ciba SpecialtyChemicals)购买)，可应用于本配方中，占总配方重量的约0.1％到10％，优选的为约0.5％到2.0％。
本配方中的着色剂包括染料、有机颜料和无机颜料。二氧化钛的金红石改性物是一种优选的白色颜料，可以达到最佳不透明性。
本发明采用阳离子UV后固化油墨，与传统的UV油墨的区别在于它采用的约20％到70％的溶剂作为挥发性的有机成份：VOC。在没有UV能量照射下即可形成不粘页的膜。将标签印刷在临时的载体膜或纸上，在周围环境空气或加热空气中干燥，并以卷或片的形式储存。标签可在加热和压力(热转移)下施用于多种基材上，并在UV照射(以UV光形式)下在少于约二十秒内固化。这种固化过程可以提供良好的耐热性和耐化学性，而不需要热烘烤过程，后者需时约10到60分钟，并可能因过热引起基材的损害，本发明的UV照射少于约20秒。
传统的阳离子UV固化油墨一般不含有溶剂，这是因为这些油墨按常规配制以减少或消除VOC的散发。传统的UV固化油墨不形成不粘页的膜，直到经UV能量照射。而且，一旦阳离子UV固化油墨经UV能量照射后，将不能被热转移到另一基材上且不能被制成耐热和耐化学品。
而且，传统的阳离子UV固化油墨一般包含至少一种能够在暴露于UV照射下进行聚合的化合物，至少一种锍盐或碘鎓盐作为光引发剂，至少一种颜料或染料，以及至少一种光敏剂。然而，在传统的阳离子UV固化配方中溶剂的使用被限制的，即使使用的话，用量很少以减低粘度，使该配方可以被喷涂之后经波长为200到600毫微米的UV光照射固化形成不粘页的膜。UV照射源可以是，例如，包含汞汽灯，FUSIONTM D和V灯泡及类似物。
本发明的标签采用不具有任何保护性亮涂层或热激活粘合剂的颜料。这样避免了晕圈的产生并减少了印刷台的总数。
本发明标签的印刷方法包括柔性版印刷，凹版印刷和丝网印刷。凹版印刷因印刷机滚筒成本很高通常需要长时间运行。柔性版印刷和凹版印刷所使用的溶剂比丝网印刷使用的溶剂的沸点要低得多，而且丝网印刷提供的油墨沉积最厚。期望还可以采用热印箔和压印用于本标签。
根据本发明可以制备标签和将标签施用到基材上。配方：颜料膏(配制为：包括39.64重量％的环己酮，3.14重量％的γ丁内酯，14.26重量％的UCARVAGH，5.70重量％的丁基苯甲基邻苯二甲酸盐(增塑剂)，0.37重量％的Solsperse 20000(一种颜料润湿剂，可从Avecia Pigments & Additices ofWilmington，DE购买)和11.14重量％的Irgazine DPP Red BO(一种红色颜料，可从Ciba Specialty Chemicals购买))，UV固化组分包括UCAR VAGH和12.09重量％的脂环族双环氧化合物，可购买上述
Figure GSB00000820709400061
1500，2.54重量％的阳离子UV光引发剂(Irgacure 250)，0.47重量％的光敏剂(Speedcyre CPTX)，0.47重量％的自由基光引发剂和α羟基酮(Irgacure2959)，3.81重量％的疏水气相法白炭黑(可从Cabot Corporation of Boston，MA购买商品名为
Figure GSB00000820709400062
TS-610的产品)，6.00重量％的特氟隆蜡(可从Shamrock Technologies，Inc.购买商品名为SST-3的产品)和0.37重量％的消沫剂(Foamex N)来形成油墨。
通过一个每英寸带有270线的不锈钢筋网将油墨丝网印刷于0.001英寸(千分之一寸)厚的聚酯膜上，该聚酯膜外涂有硅树脂剥离涂层。在100°F到200°F下强制通风干燥油墨1-2分钟，然后冷却。
然后用一个加热的辊将标签施用到0.25英寸厚的黑色丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)板上。辊外用0.125英寸到0.25英寸的RTV硅橡胶。硅橡胶的表面温度为200°F到450°F。滚筒的速度在约1.5Mpa到5.5Mpa的压力下调整为每分钟约6到90英尺。可以预见的，如果在标签面积在100平方厘米以内，可以使用垂直热烫机器来代替加热的辊。
在波长为约200到600nm的光照射ABS基材上的标签，UV灯下传送带的速度为每分钟约6到90英寸。UV照射源可以是，本领域已知的并且包括汞汽灯及Fusion D和V泡。
本文参考的所有专利，此处全文引入作为参考，不管是否在本文公开内容中特别提及。
在公开内容中，单词“一(a或an)”所指内容包含单数的和复数的。相反的，所指的任何复数项目，在适合的情况下都包括单数情况。
从前述内容可以看到，在没有背离本发明真实本质和新颖特征范围的情况下可以实现多种修改和变化。可以理解的是，针对描述的特定实施方案并没有意图限制或不应推断为限制。本公开通过所附的权利要求书意在覆盖落在权利要求书保护范围内的所有修改方式。

Claims (24)

1.一种用于施用在物品上的紫外线后固化热转移标签，包含：
载体坯料；
涂于载体坯料上的剥离涂层；和
阳离子紫外线固化油墨组合物，其被涂在载体坯料上的所述剥离涂层上，该组合物含有溶剂，溶剂的含量至少为组合物重量的20％，该组合物被干燥以形成载体坯料上的可储存的膜，其中，所述组合物被转移到物品上，并在转移到物品上之后通过施加紫外线能量而使该组合物被固化。
2.根据权利要求1所述的热转移标签，其中，所述溶剂的含量是组合物重量的20％到70％。
3.根据权利要求2所述的热转移标签，其中，所述溶剂的含量是组合物重量的40％。
4.根据权利要求1所述的热转移标签，其中，所述溶剂为有机溶剂。
5.根据权利要求1所述的热转移标签，其中所述组合物含有能够进行阳离子聚合的组分，其包括一种或多种环醚，乙烯基醚或含羟基的化合物。
6.根据权利要求5所述的热转移标签，其中所述组合物含有环氧化合物，该化合物为芳香族的、脂肪族的、脂环族的环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的热转移标签，其中所述组合物含有光引发剂。
8.根据权利要求7所述的热转移标签，其中所述光引发剂为鎓盐。
9.根据权利要求1所述的热转移标签，其中所述组合物含有光敏剂。
10.根据权利要求9所述的热转移标签，其中所述光敏剂为噻吨酮衍生物。
11.根据权利要求1所述的热转移标签，其中所述组合物包含着色剂。
12.根据权利要求11所述的热转移标签，其中所述着色剂为染料、有机颜料或无机颜料。
13.一种制作用于施用在物品上的紫外线后固化热转移标签的方法，其步骤包括：
在载体坯料上涂阳离子紫外线固化油墨组合物，该组合物含有溶剂，该溶剂的含量至少为组合物重量的20％；
通过施加非UV的热干燥过程干燥载体坯料，以在该载体坯料上形成可储存的膜。
14.根据权利要求13所述的方法，其中干燥步骤包括将其上有组合物的载体坯料置于加热的空气流中。
15.根据权利要求13所述的方法，包含干燥后储存标签的步骤。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述载体坯料由其上有剥离涂层的聚合材料制成，并且其中该组合物被涂在剥离涂层上。
17.一种用来自热烫标签的标记标识物品的方法，包括步骤：
提供位于载体坯料上的、包括阳离子紫外线固化油墨组合物的紫外线后固化热转移标签，所述阳离子紫外线固化油墨组合物包含溶剂，该溶剂的含量至少为组合物重量的20％，在标签上有通过施加非UV的热干燥过程形成的膜；
将部分膜从载体坯料上转移到物品上；并且
通过将已转移的部分膜以预定的时间暴露给紫外线能量，使该物品上已转移的部分膜固化。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述转移步骤为热烫步骤。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，将已转移的部分膜暴露给紫外线能量的时间少于1分钟。
20.根据权利要求19所述的方法，其中膜暴露给紫外线能量的时间少于20秒。
21.根据权利要求19所述的方法，其中通过在载体坯料上涂所述阳离子紫外线固化油墨组合物并热干燥所述阳离子紫外线固化油墨组合物中的溶剂形成所述膜以提供标签。
22.根据权利要求20所述的方法，其中液体被印刷在载体坯料上。
23.根据权利要求22所述的方法，其中印刷通过柔性版印刷、凹版印刷或丝网印刷进行。
24.一种根据权利要求17所述的方法用标记标识的物品。
CN2005800368440A 2004-11-17 2005-10-26 紫外线（uv）后固化热转移标签、制作和使用方法 Active CN101048474B (zh)

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