CN101351828A - 单层和多层标签 - Google Patents
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Abstract
本文公开的是片材、标签、标签料以及含有它们的制品。另外公开的是片材、标签、标签料以及含有它们的制品的制造方法。在一些实施方案中,片材、标签和标签料包含一层或多层,其中至少一层包含微球体。在一些实施方案中,片材、标签和标签料包含泡沫材料的一层或多层。在一些实施方案中,一层或多层包含纤维素材料。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求在2005年8月19日提交的临时申请60/709,984,以及于2005年11月2日提交的60/732,860的35U.S.C.§119(e)之下的优先权权益,所述申请通过引用而以它们的全部内容结合在此。
发明背景
发明领域
本发明的实施方案涉及包含微球体的制品,并且在一些具体实施方案中涉及包含微球体的标签和片材,和制备这些制品、标签和片材的方法。
相关技术描述
容器的绝热日益重要。消费者经常需要将容器保持在某些温度,以增强在这样的包装中得到的食品的味道和风味。例如,由公众所消费的软饮料是在选择用于大部分饮料应用的多种包装材料中冷藏供应的。在包装之内的食品的消费通常导致容器和食品从容器的周围环境吸收热。另外,在碳酸饮料的情况下,一旦打开的包装暴露于更温暖的温度,饮料就会由于二氧化碳从该饮料的增加损耗而变“平淡(flat)”。同样地,某些食品和饮料优选在比周围环境更温暖的温度下供应,并且在暴露于充分低的温度时遭受不可接受的冷却。容器上的绝热标签是减少容器的热传导性的一种解决方法。
发明概述
本文描述的是片材、标签、标签料(stock),以及包含其的制品。在一些实施方案中,片材是具有一层或多层的标签。在一些实施方案中,片材或标签是单层片材或标签。在另一个实施方案中,片材或标签包含多层。在任何的给出的层中,片材或标签可以包含一种以上材料。在一些实施方案中,这些材料是功能材料。同样地,它们可以提供一种以上功能,包括但不限于:绝热、气体屏蔽、湿气屏蔽、耐磨损或磨耗性、改进的视觉外观、改进的触觉性质、对如本文所述的标签、片材、标签料或制品的保护。
在一些实施方案中,片材包含:适于接受印刷的第一层;包含泡沫材料的第二层;和第三层,所述第三层具有适于粘合到表面的粘性外表面上。
在一些实施方案中,片材和标签包含:可印刷的第一层;包含泡沫材料的第二层;和粘合剂第三层。第二层的厚度大于第一层的厚度以及第三层的厚度。
在一些实施方案中,粘附到容器上的标签包含:适于接受印刷的第一层;包含泡沫材料的第二层;和第三层,所述第三层具有粘附到容器表面上的粘性外表面。
在一些实施方案中,片材或标签包含:适于接受印刷的上层;中间层;和下层,所述下层具有适于粘附到表面上的粘性外表面。在一些实施方案中,中间层包含泡沫材料。
在一些实施方案中,提供包装用片材或标签。该片材或标签包含:适于在其上印刷的上表面;适于粘附到表面上的下表面,和位于该上表面和下表面之间的主体(body),所述主体包含泡沫材料。
在另一个实施方案中,提供了包装用片材或标签。该标签包含:适于在其上印刷的上表面;适于粘附到表面上的下表面;和在该上表面和下表面之间的至少一层中间层。该标签包含泡沫材料。
在一些实施方案中,片材或标签具有约0.4g/cc、0.5g/cc、0.6g/cc、0.7g/cc,以及包含这些密度的范围的平均密度。在一些实施方案中,片材或标签具有约10密耳、15密耳、20密耳、22密耳、24密耳、28密耳的平均厚度,以及包含这些厚度的范围。在一些实施方案中,片材或标签可以具有少于约10密耳的平均厚度。在另一个实施方案中,片材或标签可以具有少于约8密耳的平均厚度。在一个实施方案中,片材或标签具有标准纸标签厚度。在另一个实施方案中,片材或标签可以具有变化的厚度。在一个特别实施方案中,片材或标签的厚度可以根据本文所述的方法并且随设备而变化。
在一个优选实施方案中,片材或标签包含含有微球体的第一层。在这些实施方案的一些中,第一层包含一种以上载体材料。在一个实施方案中,载体材料包含泡沫材料。在一些实施方案中,泡沫材料是聚丙烯。在另一个实施方案中,载体材料包含纤维素材料。在一些实施方案中,纤维素材料包含纸浆。在一些实施方案中,载体是纸。
在一些实施方案中,片材或标签包含至少一层包含纸的层。此层可以任选包含微球体或其它载体材料。在特别的实施方案中,包含纸的至少一层基本上无微球体。在另一个实施方案中,可以将包含微球体的层涂布在包含纸的层上。在一些实施方案中,包含纸的层是标准纸标签。
在一些实施方案中,片材或标签被配置成与容器接触。在一些实施方案中,片材或标签可以通过适于粘附到容器上的层而粘附到容器上。在一些实施方案中,片材或标签是自粘性的。在另一个实施方案中,片材或标签适于在接触容器以后粘附到其本身。在一个实施方案中,片材或标签包含被配置成粘附到一个或多个制品基底上的层,所述制品基底选自由玻璃、纸、塑料、木材和金属组成的组。
在一个实施方案中,包含微球体的层具有约10密耳、15密耳、20密耳、22密耳、24密耳、28密耳,以及包含这些厚度的范围的平均厚度。在一个实施方案中,至少一些微球体是坍塌的微球体,并且包含该微球体的层具有小于约10密耳的厚度。在一个实施方案中,层具有在约3密耳和约8密耳之间的平均厚度。在一些实施方案中,微球体包含大部分完全坍塌的微球体、部分膨胀的微球体或完全膨胀的微球体。
在一个实施方案中,片材或标签包含适于接受标记(indicia)的一层或多层。在一个实施方案中,适于接受标记的层是外层。本文进一步描述接受标记的方法。
在一个实施方案中,片材或标签包含:包含微球体的第一层;适于接受标记的第二层;和适于将该片材粘附到制品上的第三层。在一个实施方案中,第一层位于第二和第三层之间。在一些实施方案中,第二层的壁厚小于第一层壁厚的约一半。在其它的实施方案中,第二层的壁厚小于第一层壁厚的约四分之一。在其它的实施方案中,第二层的壁厚小于第一层壁厚的约十分之一。在一些前述实施方案中,一层或多层包含泡沫材料。在一些实施方案中,泡沫材料包含选自化学发泡剂或物理发泡剂中的一种以上发泡剂。
在一些实施方案中,包含微球体的层和/或适于接受标记的层是可收缩的。本文进一步描述适合引起收缩的材料、构造和方法。
在一个实施方案中,包含微球体的层是标签或片材的外层。在另一个实施方案中,包含微球体的层是标签或片材的内层。在一个实施方案中,包含微球体的层占片材超过约60%的体积。在一个实施方案中,包含微球体的层是内层和外层之间的中间层。
在一些实施方案中,按重量计,片材或标签主要包含泡沫材料。在这些实施方案的一些中,泡沫材料为聚丙烯。
在另一个实施方案中,片材或标签包含:适于在其上印刷的上表面;适于粘附到制品基底上的下表面;和位于上表面和下表面之间的主体。在一些实施方案中,主体包含可膨胀材料。在一些实施方案中,可膨胀材料包含微球体。在一些实施方案中,可膨胀材料进一步包含载体材料。本文进一步描述优选的载体材料。
在一个实施方案中,上表面或下表面中的一个或多个包含泡沫材料。在一个实施方案中,泡沫材料为聚丙烯。在一个优选实施方案中,上表面包含防水屏蔽材料。
在一个实施方案中,可以通过挤出法形成包括主体的一层或多层。在另一个实施方案中,一层或多层是涂布层。在一些实施方案中,可以通过选自由浸涂、喷涂、流涂和辊涂组成的组的方法来形成涂层。
在一个实施方案中,包括主体的含有微球体的层占片材或标签超过约60%的体积。在一些实施方案中,含有微球体的层占片材或标签约10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100%的体积。
在一个实施方案中,生产泡沫标签料的方法包括提供标签料。在一些实施方案中,标签料可以包含一层或多层,其中至少一层包含微球体。在一个优选实施方案中,可以以配置成使至少一些微球体膨胀的方式来加热标签、片材或标签料。一种优选的热源是IR辐射加热器。
在一个实施方案中,片材可以通过将片材切割(cutting)和/或切片(slicing)成为条状标签料,来形成为标签料。备选地,片材可以通过切割形成为标签。在一些实施方案中,可以将标签料切割为标签。
在一个实施方案中,加热标签料的部分包括使标签料通过被配置成在一侧或多侧加热标签料的加热系统。
在另一个实施方案中,方法可以进一步包括通过冷却标签料来减少和/或停止微球体的膨胀。在一个实施方案中,冷却标签料的步骤包括将标签料通过一根或多根辊。在一个实施方案中,辊中的至少一根的温度低于导致微球体进一步膨胀的温度。在一些实施方案中,所述温度低于120℃。在另一个实施方案中,所述温度低于100℃。在一个实施方案中,所述温度低于60℃。在另一个实施方案中,所述温度低于25℃。
在一些实施方案中,方法进一步包括将热塑性聚合材料的水溶液或分散体涂敷到标签料的表面上。然后可以在基本上不引起微球体膨胀的温度下干燥该标签料,以形成层。
在一些实施方案中,标签、标签料或片材可以印刷。本文进一步公开此方法。
在一个优选实施方案中,形成标签的方法包括:提供标签料,其中该标签料包含纸;将包含可膨胀材料的水溶液或分散体涂敷到标签料上;在基本上不引起微球体膨胀的温度下干燥该溶液或分散体,以在该标签料上形成层。在一些实施方案中,可以切割标签料,以生产一个或多个标签。在另外的实施方案中,方法包括将一个或多个标签敷贴到容器上。在另一个实施方案中,方法包括印刷或压花标签。在一个实施方案中,纸标签在涂敷水溶液或分散体之前接受标记。在一个实施方案中,方法包括使可膨胀材料膨胀。在一些实施方案中,加热可膨胀材料以生产泡沫体。
在一些实施方案中,可以在制品基底上涂布包含微球体的一层或多层。在一个实施方案中,可以将微球体层作为底涂层涂布在制品基底上。任选地,可以在制品基底上涂布和干燥以后,将该层印刷上。其后,可以使含有微球体的一层或多层膨胀,以产生泡沫标签。在另一个实施方案中,可以在制品基底的基层上涂布适合接受标记的层。在此实施方案中,可以在微球体膨胀之前或之后印刷该标签。
在一个实施方案中,生产标签或片材的方法包括将可膨胀材料与选自纤维素材料、纸或纸浆中的一种以上混合,以生产混合物。在一些实施方案中,方法进一步包括从该混合物形成标签。该标签可以具有如本文所述的构造。在一些实施方案中,标签包含至少一层,所述至少一层包含可膨胀材料和选自纤维素材料、纸或纸浆中的一种以上。在这些实施方案的一些中,可膨胀材料包含微球体。
附图简述
图1是根据一个实施方案的片材或标签的横截面图。
图2是根据另一个实施方案的片材或标签的横截面图。
图3是根据一个实施方案的加热系统的示意图。
图4是含有片材的容器的一个实施方案。
优选实施方案详述
将本文提及的全部专利和出版物通过引用而将它们的全部内容结合在此。除如在本文所进一步描述的之外,在一些实施方案中,本文所述的一些实施方案、特征、体系、装置、材料、方法和技术可以与下列专利中所述的实施方案、特征、体系、装置、材料、方法和技术中的任何一种以上相类似:美国专利6,109,006、6,808,820、6,528,546、6,312,641、6,391,408、6,352,426、6,676,883;美国专利申请09/745,013(公开号2002-0100566)、10/168,496(公开号2003-0220036)、09/844,820(2003-0031814)、10/090,471(公开号2003-0012904)、10/614731(公开号2004-0071885)、11/108,607(公开号2006-0073298)、11/108,342(公开号2006-0065992)、11/108,345(公开号2006-0073294);在2006年4月17日提交的11/405,761;在2005年8月19日提交的临时申请60/709,984;以及在2005年11月2日提交的60/732,860,它们通过引用而将它们的全部内容结合在此。另外,在一些实施方案中,本文所述的实施方案、特征、体系、装置、材料、方法和技术可以被应用到在上述专利和申请中所述的实施方案、特征、体系、装置、材料、方法和技术中的任何一种以上,或与它们结合使用。
A.片材、标签和标签料
本文所述的是片材、标签和标签料。本文还描述的是含有这样的片材或标签的制品,例如容器。本文进一步描述的是用于生产片材和标签的方法。另外,还描述了生产包含片材或标签的制品的方法。
如本文所使用的,术语“片材”是广义术语,并且以其通常的意思来使用,而且包括但不限于单层片材、多层片材、层压材料,以及通常平坦的平面结构。片材可由各种方法形成,例如上述的挤出法。片材可以用于形成包装的一部分。
如本文所使用的,术语“标签”是广义术语,并且以其通常的意思来使用,而且包括但不限于单层标签、多层标签或层压材料。可以在标签的一层或多层上印刷标记例如正文、图形、设计、图案、图画、商标等。在一些实施方案中,标签可以由片材制成。然而,如本文所述,这绝非意欲将标签的范围限制到如本文所述的由片材制成的标签。
如本文所使用的,术语“标签料”是广义术语,并且以其通常的意思来使用,而且包括但不限于许多标签、标签卷、预切割的标签储存料(magazinestack)或标签原料(label feed stock)。如本文进一步所描述的,在一些实施方案中,标签料可以包含一个或多个标签。还可以将标签料切割为单独的长度,以制成标签。虽然本文所述的许多实施方案适用于片材和/或标签,但是这些实施方案还适用于标签料。还公开了特别涉及标签料的另外实施方案。
在一些实施方案中,可以将片材或标签粘附到一个或多个制品上。在一些实施方案中,片材或标签被粘附到容器上,所述的容器例如但不限于瓶、听、罐、袋或vile。容器可以是玻璃容器、金属容器、塑料容器或任何的其它合适的包装容器。这样的容器可以或可以没有含有食品,因为这些实施方案不仅限于包含生活消费食品和液体的包装。在一些特别实施方案中,容器适合热装罐应用和碳酸软饮料应用。在一些实施方案中,制品包括重量轻、尺寸稳定的容器。在其它的实施方案中,可以将片材或标签粘贴到其它含有基底的制品上。这样的基底可以由塑料、玻璃、金属、纸、木材以及其它有机基底制成。
在一些实施方案中,片材或标签可以含有一层或多层。片材或标签在每一层中可以包含超过一种材料。在一些实施方案中,所述的一层或多层包含一种以上功能材料。在一些实施方案中,所述一层或多层包含两种以上的功能材料。在一些实施方案中,标签或片材包含三层或更多层,每一层包含不同的功能材料。
在一个优选实施方案中,片材或标签包含含有聚合材料的至少一层。在一个优选实施方案中,片材或标签包含含有泡沫材料的至少一层。在一些实施方案中,泡沫材料可以与微球体混合。在一些实施方案中,片材或标签包含一层或多层,其中至少一层包含泡沫体和/或可膨胀层。
在另一个优选实施方案中,片材或标签包含含有纤维素材料例如纸浆和/或纸的至少一层。同样地,根据各种实施方案,还可以使用由纸材料制成的常规标签。在一些实施方案中,可以用包含可膨胀材料的溶液或分散体涂布含有纤维素材料的标签。在这些实施方案中,可膨胀材料可以在纸标签上形成另外的一层或多层。同样地,在这些实施方案的一些中,包含纸的原始层不包含泡沫材料。然而,在其它的实施方案中,包含纸的层可以至少吸收可膨胀材料的一些,从而产生包含纸和可膨胀材料的层。
在一些实施方案中,片材或标签包含一层或多层,其中至少一层包含粘合剂材料。在其它的实施方案中,片材或标签包含一层或多层,其中至少一层包含适合接受标记的材料。片材和层的其它实施方案还可以包含含有适合其它目的的材料的一层或多层,所述材料包括但不限于:气体屏蔽材料、湿气屏蔽材料、光泽材料、进一步增强一层或多层的可印性的材料、或耐磨损和磨耗材料。本文进一步描述这些另外的材料的一些。
每一层可以包含一种以上材料,以实现一种以上功能。例如,在一些实施方案中,包含泡沫材料的层还可以适合接受标记。同样地,可以由本领域的普通技术人员将本文论述的各种层和材料,以及对于每一这样的材料或层的其它已知等价物进行混合和匹配,以获得根据本文所述的原则的片材或标签。尽管本文描述了某些构造的一些实施方案和实例,但是本领域的技术人员应当理解的是,本发明超过具体公开的实施方案而延伸到其它的备选实施方案和/或应用,以及其明显的更改和等价物。
1.泡沫和可膨胀层
如本文所使用的,术语“泡沫材料”是广义术语,并且根据其通常的意思来使用,而且包括但不限于:能够形成泡沫体的材料或已经部分或完全发泡的材料。它还可以包括但不限于:发泡剂、发泡剂与粘合剂或载体材料的混合物、可膨胀微孔材料和/或具有空隙的材料。术语“泡沫材料”和“可膨胀材料”在本文中可交换使用。优选的泡沫材料可以显示改善制品(例如,容器)的热和/或结构特性的一种以上物理特性,并且可以使得该优选的实施方案能够承受容器典型经历的加工和物理应力。在一个实施方案中,泡沫材料对容器提供结构支持。在另一个实施方案中,泡沫材料形成可以在加工期间减少对容器的损伤的保护层。例如,泡沫材料可以提供可以在运输期间减少对容器的损伤的耐磨损性。在一些实施方案中,泡沫体还对容器上的标签提供耐磨损性。在一个实施方案中,泡沫体的保护层可以增强容器的耐冲击性或抗冲性,从而防止或减少容器的破裂。另外,在另一个实施方案中,泡沫体可以提供舒适的握持表面和/或增强容器的美感或吸引力。
在具体实施方案中,片材或标签包含一层或多层,其中至少一层包含可膨胀材料。在一个实施方案中,可膨胀材料包含载体材料和发泡剂。在一些非限制性实施方案中,载体材料优选为可以与微球体混合以形成可膨胀材料的材料。在一个实施方案中,发泡剂包含在受热时膨胀并且与载体材料协同产生泡沫体的微球体。在一种安排中,发泡剂包含微球体。本文进一步描述这些材料。
在优选实施方案中,可膨胀材料具有绝热性质,以抑制通过包含片材或标签的容器器壁的热传递。因此该可膨胀材料可以用于维持食物、流体等的温度。在一个实施方案中,当液体处于容器中时,容器的可膨胀材料减少容器内的液体与包围容器的环境之间的热传递。在一个实施方案中,容器可以保存冷藏的液体,而该容器的可膨胀材料是热屏蔽层,以抑制从环境到该冷藏流体的热传递。备选地,加热的液体可以处于容器之内,而该容器的可膨胀材料是热屏蔽层,以减少从该液体到包围该容器的环境的热传递。尽管与食物和饮料相联系的用途是一种优选的用途,但是这些容器还可以与非食物项目一起使用。
在一个实施方案中,片材或标签的一层或多层包含可膨胀结构(例如,微球体),所述可膨胀结构可以膨胀并且与载体材料结合,以产生泡沫体。例如,可膨胀材料可以是热塑性微球体,例如由阿克苏诺贝尔(Akzo Nobel)出售的微球体。在一个实施方案中,微球体可以是包含包封气体的热塑性壳体的热塑性空心球体。优选地,当加热微球体时,该热塑性壳体软化并且气体增加了其压力,从而引起微球体从初始体积至膨胀体积的膨胀。膨胀的微球体以及至少部分载体材料可以形成本文所述的标签和片材的泡沫体部分。
可膨胀材料可以形成层:所述的层包含单一材料(例如,发泡剂和载体材料的基本上均匀的混合物)、材料的混合物或共混物、由两种或更多种材料形成的基体;两层或多层,或优选包括至少两种不同材料的许多微层(薄片)。备选地,微球体可以是任何其它合适的可控可膨胀材料。例如,微球体可以是包含这样的材料的结构,所述材料可以在结构内或从结构中产生气体。在一个实施方案中,微球体是含有产生或包含气体的化学品的空心结构,其中气压的增加引起该结构膨胀和/或爆裂。在另一个实施方案中,微球体是由一种以上材料制成的结构,或包含一种以上材料的结构,所述材料分解或反应产生气体,从而使微球体膨胀和/或爆裂。任选地,微球体可以基本上为实心结构。任选地,微球体可以是填充有固体、液体和/或气体的壳体。
微球体可以具有适合形成泡沫体的任何构造和形状。例如,微球体可以通常是球形的。任选地,微球体可以是细长或斜球状体。任选地,微球体可以包含适合使该微球体膨胀的任何气体或气体的共混物。在一个实施方案中,气体可以包含惰性气体,例如氮气。在一个实施方案中,气体是基本上不可燃的。然而,在一些实施方案中,非惰性气体和/或可燃气体可以填充微球体的壳体。
尽管一些优选实施方案包含通常不破裂或爆裂的微球体,但是其它的实施方案包含可以破裂、爆裂、破碎等的微球体。任选地,部分微球体可以破裂,而其余部分微球体不破裂。在一些实施方案中,按重量计,高达约0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%70%、80%、90%以及包含这些量的范围的微球体破裂。在一个实施方案中,例如,部分微球体在它们膨胀时可以爆裂和/或破碎。
微球体可以由适合引起膨胀的任何材料形成。在一个实施方案中,微球体可以具有包含如本文所述的聚合物、树脂、热塑性塑料、热固性塑料(thermoset)等的壳体。微球体壳体可以包含单一材料或两种以上的不同材料的共混物。例如,微球体可以具有外壳,所述的外壳包含:乙烯乙酸乙烯酯(“EVA”)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)、聚酰胺(例如,尼龙6和尼龙66)、聚对苯二甲酸乙二醇酯二元醇(PETG)、PEN、PET共聚物及其组合。在一个实施方案中,PET共聚物包含在通常称为PETG和PET之间的水平上的CHDM共聚单体。在另一个实施方案中,将共聚单体例如DEG和IPA加入到PET中,以形成微球体壳体。可以选择材料类型、尺寸以及内部气体的合适组合,以实现微球体的所需膨胀。
在一个实施方案中,微球体包含由高温材料(例如,PETG或类似的材料)形成的壳体,所述高温材料在遭受高温时能够膨胀,优选地,没有引起微球体爆裂。如果微球体具有由低温材料(例如,EVA)制成的壳体,则在遭受适合加工某些载体材料(例如,具有高熔点的PET或聚丙烯)的高温时,微球体可能破裂。在一些情形下,例如,微球体在相对高的温度下加工时可能破裂。有利地,可以将中温或高温微球体与具有相对高熔点的载体材料一起使用,以可控地生产、可膨胀的泡沫材料,而没有使微球体破裂。例如,微球体可以包含中温材料(例如,PETG)或高温材料(例如,丙烯腈),并且可以适合相对高温的应用。因而,可以基于使用的加工温度而选择发泡聚合物用发泡剂。
在一些实施方案中,发泡剂包含在受热时膨胀并且与载体材料协同产生泡沫体的微球体。在一些实施方案中,载体材料可以是热塑性或热固性材料,例如乙烯丙烯酸(“EAA”)、乙烯丙烯酸乙酯(“EEA”)、乙烯乙酸乙烯酯(“EVA”)、线型低密度聚乙烯(“LLDPE”)、CHDM(环己烷二甲醇)改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚羟基氨基醚(“PHAE”)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)、聚乙烯(“PE”)、聚丙烯(“PP”)、聚苯乙烯(“PS”)、纤维素材料、纸浆、纸及它们的混合物等。其它的优选载体材料包括但不限于:丙烯酸或苯乙烯-丁二烯胶乳聚合物或共聚物,或其组合。
在一些实施方案中,载体包括粘合剂、聚合物或用于纸形成过程的其它材料。在标签或片材包含纸和微球体的情况下,可以将微球体在纸制造过程期间与合适的载体一起加入。在一些实施方案中,载体还可以增强标签的某些功能。例如,通过包括但不限于聚丙烯的某些聚合材料的使用,可以改善标签、片材或层压材料(这些中的一些包括纸)对制品基底的粘合。在其它的实施方案中,可以将聚酯、聚烯烃例如聚丙烯或聚乙烯(或其共聚物)或苯氧基-类热塑性塑料中的一种以上用作载体材料。
在一些实施方案中,可以使用聚合热塑性开孔或闭孔泡沫体。在一些实施方案中,闭孔泡沫体通常具有至少约5,000个闭孔/立方英寸(in3)、约305个闭孔/立方厘米(cm3),并且少于约250,000个闭孔/英寸3、约305个至约6,100个闭孔/cm3,更优选地,约25,000个至约75,000个闭孔/英寸3、约1,525个至约4,575个闭孔/cm3,并且最优选地,约40,000个至约60,000个闭孔/英寸3、约2,440个至约3,660个闭孔/cm3。在一些实施方案中,泡沫体具有至少约0.25mm(约0.01英寸)的厚度。在其它的实施方案中,泡沫体具有约1至4mm(约0.04至约0.16英寸)的厚度。
在一些实施方案中,泡沫体是在闪蒸溶液法中形成的聚丙烯微泡沫体(microfoam),所述闪蒸溶液法例如为在帕里什(Parrish)的美国专利3,584,090、3,637,458和3,787,543中公开的方法,这些专利的内容通过引用而将它们的全部内容结合在此。该方法基本上包括:制备成膜聚合物在有机溶剂中的溶液,所述有机溶剂的沸点明显低于该聚合物的熔点。将该溶液挤出,并且在该溶液离开挤出机时,随着溶液上的压力迅速减小,制备该聚合物的闭孔微泡沫体。溶剂闪蒸成为气体,而聚合物发泡并且固化。一种非限制性聚丙烯微泡沫体绝热材料是从美国伊利诺斯州森林湖(LakeForest)的派提公司(Pactiv Corporation)商购的 是具有约50,000个闭孔/英寸3、约3,050个闭孔/cm3的泡沫体,并且可以几种厚度获得,包括:1/32英寸、0.03125英寸(约0.8mm);1/16英寸、0.0625英寸(约1.5mm);和1/8英寸,0.125英寸(3.175mm)。与其它的泡沫体相同,这样的聚丙烯微泡沫体可以单独或例如通过层压和复合挤压而与常规的标签材料组合使用,以形成标签。
因为泡沫体例如是有效的绝热体,因此具有根据本发明的泡沫体标签的包装比具有现有技术标签的包装保持更冷或更热达更长的时期。而且,与聚乙烯或PET泡沫体相比,一些聚丙烯微泡沫体材料具有更低的密度以及因此更轻的重量,并且更加挠性,从而有利于处理和应用。在一个实施方案中,聚丙烯基底(base)使得材料可以容易地接受标签和用于层状结构的带,并且使得粘合剂可以更好地粘贴。
在一些实施方案中,还可以用气态的物理发泡剂或起泡剂,即气体或低沸点液体,或通过分解化学发泡剂或起泡剂,来使聚合热塑性闭孔泡沫体发泡。物理发泡剂包括但不限于:惰性气体,例如氮气和二氧化碳;包含3至5个碳原子的烃,例如脂族烃的异构体,丙烷、丁烷和戊烷;氯代烃,例如二氯甲烷;以及最近命令的用于禁用的含氯氟烃的“臭氧-安全”替代物,所述的含氯氟烃例如三氯氟甲烷和二氯二氟甲烷。物理起泡剂典型地在压力下溶解或分散到液化的塑性或熔融聚合物中,在释放压力时,迅速膨胀,或闪蒸为气态并且迅速膨胀,从而在聚合物中形成微孔结构,所述聚合物迅速冷却并且固化成为所需的泡沫体。相反,化学起泡剂在高温下分解,从而释放惰性气体。化学起泡剂可以是常规的在分解时产生氮气的重氮基起泡剂。对用于在本发明中形成泡沫体有用的化学起泡剂包括但不限于:有机和无机碳酸氢盐和草酸盐(oxylates)、偶氮-化学品、氢氧化物和硝酸胺盐。典型地,以本领域已知方法将化学发泡剂与热塑性材料混合,例如将化学发泡剂与热塑性聚合材料的粒料或粉末混合,然后将该共混材料引入到挤出机入口中。作为挤出机中加热的结果,当发泡剂分解时释放气体,然后以上述物理发泡剂的方式在得到的泡沫体中形成微孔结构。
可以用于一些标签或片材的其它材料包括但不限于:与热塑性聚合膜共挤出的本文所述类型的泡沫体,其包含一层泡沫体和一层其上可以印刷标记的聚合膜材料。这样的共挤出和方法在本领域中是已知的。
在一些实施方案中,可以使用已经接枝或改性的聚合物。在一个实施方案中,可以用极性基团接枝或改性聚丙烯或其它的聚合物以改善粘合,所述极性基团包括但不限于马来酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲基丙烯酸酯(acryl methacrylate)和/或类似的化合物。在另一个实施方案中,聚丙烯还指澄清聚丙烯。如本文所使用的,术语“澄清聚丙烯”是广义术语,并且根据其通常的意思来使用,而且可以包括但不限于包含成核抑制剂和/或澄清添加剂的聚丙烯。与聚丙烯的均聚物或嵌段共聚物相比,澄清聚丙烯是通常透明的材料。在聚丙烯之中,成核抑制剂的包含有助于防止和/或减少导致聚丙烯雾度的结晶性。澄清聚丙烯可以购自各种来源,例如陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)。备选地,可以将成核抑制剂加入到聚丙烯中。成核抑制剂添加剂的一个合适的来源是舒尔曼(Schulman)。
任选地,材料可以包含微结构,例如微层、微球体及其组合。在一些实施方案中,优选的材料可以是未处理、消费者之前、消费者之后、二次研磨、再循环或其组合的。
2.可以接受标记或压花的层
在一些实施方案中,片材可以任选包含已经接受或被配置成接受标记的一层或多层。如本文所使用的,术语“标记”是广义术语,并且以其通常的意思来使用,而且包括但不限于标记例如正文、图形、设计、图画、商标。标记可以印刷在标签或片材的任何层上,并且可以在正常或相反方向上印刷。在一些实施方案中,包含可膨胀材料的至少一层可以适合接受标记。在另一个实施方案中,被配置成接受标记的层可以是标签或片材的内层或外层。在一些实施方案中,适合接受标记的层可以与包含可膨胀材料的层相邻。在一些实施方案中,印刷包含微球体的绝热层,而另外的可印刷层可以是不必要的。
用于接受可印刷材料的一些优选材料包括聚烯烃,例如聚丙烯和/或聚乙烯。在一些实施方案中,材料包含取向聚丙烯。在一些特别实施方案中,这样的材料能够接受高明晰度颜色和图像。在另一个实施方案中,材料包括一种以上能够接受标记的纤维素材料,例如纸浆或纸。在一些实施方案中,片材或标签包含含有一种以上聚烯烃的至少一层。在优选的实施方案中,这样的材料提供了可以接受高明晰度颜色和图像的表面。在一些实施方案中,可以将印迹或图形或反相印迹或图形应用到适合接受标记的层上。
在一些实施方案中,标签或片材包含一层或多层,其中至少一层被被配置成接受压花。在一些实施方案中,可以选择地使泡沫材料发泡,以在片材或标签上制备压花。其它被配置成接受压花的合适的材料和层对于本领域的技术人员是显然的。
3.粘合剂层
在一些实施方案中,片材或标签可以通过任何方式粘贴于制品上。在一些实施方案中,一层或多层可以被配置成与制品接触。在一些实施方案中,一层或多层可以包含适于将标签或片材粘附到容器上的材料。在一个实施方案中,可以片材或标签可以被配置成粘附到其本身。如上所指出的,某些粘合剂层还可以具有其它的功能性。
对于片材或标签,可以使用一种以上粘合剂来形成粘合剂层,以获得合适的粘合剂性质。例如,可以将粘合剂添加剂加入到聚合物中,以形成具有粘合剂性质的材料。在一些实施方案中,热塑性聚合物适合于形成粘合剂层。在一个特别实施方案中,热塑性聚合物为聚丙烯。在此实施方案中,聚丙烯可以形成进一步减少热传递通过片材的热屏蔽层。备选地,可以将其它材料例如聚酯(例如,PET)用于形成粘合剂层。本领域的普通技术人员应当理解用来形成粘合剂层的材料的特定组合可以随片材或标签要应用到的所需基底而变化。同样地,片材或标签可以被配置成是自粘合性的。
在一些实施方案中,可以向制品基底的一层或多层中加入某些粘合材料。在另一个实施方案中,一层或多层包含粘合材料。因而,如本文所述的,实施方案可以包含含有粘合材料的屏蔽层。在其它的实施方案中,粘结层可以包含粘合材料。
在一些优选实施方案中,将聚烯烃层用作粘合层和/或屏蔽层。在一些实施方案中,一层或多层可以包含改性的聚烯烃组合物。在实施方案中,将乙烯或丙烯的均聚物或共聚物用作用于粘合层的材料。在一个实施方案中,可以用极性基团接枝或改性聚丙烯或其它的聚合物以改善粘合,所述极性基团包括但不限于马来酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲基丙烯酸酯和/或类似的化合物。在优选的实施方案中,还可以使用马来酐改性的聚丙烯均聚物或马来酐改性的聚丙烯共聚物。如本文所使用的,“PPMA”是马来酐改性的聚丙烯均聚物和共聚物这两种聚合物的首字母缩略词。如本文所使用的,“PEMA”是马来酐改性的聚乙烯均聚物和共聚物这两种聚合物的首字母缩略词。可以将这些材料与其它的功能材料相互共混,以帮助这些层对于彼此或对于制品基底材料的粘合。备选地,可以将材料用作粘合片材或标签的基底和/或外层的粘结层。在一些实施方案中,使用聚丙烯和PPMA的共混物。在一些实施方案中,基于聚丙烯和PPMA的总重量,PPMA为约20至约80重量%。
在其它的实施方案中,聚丙烯还指澄清聚丙烯。如本文所使用的,术语“澄清聚丙烯”是广义术语,并且根据其通常的意思来使用,而且可以包括但不限于:包含成核抑制剂和/或澄清添加剂的聚丙烯。与聚丙烯的均聚物或嵌段共聚物相比,澄清聚丙烯是通常透明的材料。将成核抑制剂加入其中的聚丙烯或其它材料中,成核抑制剂的包含有助于防止和/或减少导致聚丙烯雾度的结晶性或结晶性效应。一些澄清剂与通过减少总的结晶性起作用相比,更多的是通过减少结晶区域的尺寸和/或诱导形成众多小区域,起作用的,所述的小区域相对于在不存在澄清剂时可能形成的大区域尺寸。澄清聚丙烯可以购自各种来源,例如陶氏化学公司(Dow ChemicalCo.)。备选地,可以将成核抑制剂加入到聚丙烯或其它材料中。成核抑制剂添加剂的一个合适的来源是舒尔曼。
在一些实施方案中,可以将苯氧基-类热塑性塑料与其它层一起使用,而不论这些是粘结层或屏蔽层。例如,可以将PHAE加入到一层或多层中,以增强制品基底材料和/或片材或标签的其它层之间的粘合。还可以将其它羟基功能化的环氧树脂用作气体屏蔽材料和/或粘合材料。
在一些实施方案中,粘合材料是可以用于一层或多层涂布层中的聚乙烯亚胺(PEI)。这些聚合物具有可有效增强屏蔽层的粘合的大量可用伯、仲或叔胺基团。在一些实施方案仲,PEI是高度支化的聚合物,具有约25%的伯胺基团,50%的仲胺基团和25%的叔胺基团。PEI可以促进粘合、分散填料和颜料,以及增强润湿特性。在一些实施方案中,PEI另外可以清除碳、氮、硫的氧化物、挥发性醛、氯、溴和有机卤化物。在一些实施方案中,PEI可以存在于水性乳液或分散体中。在一些实施方案中,PEI的分子量为约5,000-1,000,000。在一些实施方案中,向气体屏蔽涂布层或防水涂布层中加入聚乙烯亚胺导致通过屏蔽层和制品基底的CO2的透过速率的降低。在一些实施方案中,PEI包含吖丙啶的共聚物,例如丙烯酰胺和吖丙啶的共聚物。在一些实施方案中,可以基于层的总重量而以少于10重量%的量使用一种以上PEI。在一些实施方案中,PEI为约10至约20重量%。在其它的实施方案中,PEI为约0.01至约5重量%。
4.其它的功能性层和材料
如上所述,一层或多层还可以包含用于获得标签其它的需要性质的材料。在一些非限制性实施方案中,片材或标签可以包含具有一种以上下列有利特性的一层或多层或一个或多个部分:绝热层、屏蔽层、UV保护层、保护层(例如,维生素保护层、耐擦伤层等)、食品接触层、无气味筛除层、无颜色筛除层、高强度层、相容层、粘结层、气体清除层(例如,氧、二氧化碳等)、适于热装罐应用的层或部分、具有适于挤出的熔体强度、强度、可回收(消费者使用后和/或工业应用后)、透明性等的层。在一个实施方案中,单层或多层材料包含下列材料的一种以上:PET(包括回收和/或未用过的PET)、PETG、泡沫体、聚丙烯、苯氧基类热塑性塑料、聚烯烃、苯氧基-聚烯烃热塑性共混物,和/或它们的组合。
气体屏蔽材料
片材或标签可以包含一层或多层气体屏蔽层。在这些实施方案中,气体屏蔽材料包含减少透过标签、片材,或将标签或片材敷贴于其上的制品基底的气体传递的一种以上材料。在一些实施方案中,气体屏蔽层包含导致通过标签或片材的气体渗透充分减少的材料。最终,可以将气体屏蔽材料作为层沉积在标签或片材上。
存在着减少包括氧气和二氧化碳的一些气体通过层的传递的许多材料。如本文所述的,对用于气体屏蔽层中的材料没有具体限制。在一些实施方案中,考虑到制品基底材料和其它的涂布层材料,可以基于最相容的材料而选择材料。例如,一些特别材料可以起组合作用,以基本上减少通过制品基底器壁的气体传递速率,同时增强某些层和/或制品基底之间的粘合。
在一个优选实施方案中,涂层材料包含热塑性材料。乙烯醇聚合物和共聚物具有对气体,特别是氧气的优异耐渗透性。通常,包含乙烯醇聚合物或共聚物的气体屏蔽层给予标签或片材以下益处,例如,减少的氧的渗透性、良好的耐油性,以及硬度。乙烯醇聚合物和共聚物包括聚乙烯醇(PVOH)和乙烯乙烯醇(EVOH)共聚物。因而,在一些实施方案中,气体屏蔽层可以包含PVOH和EVOH中的一种或多种。在一些实施方案中,EVOH可以是水解了的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物。在一些实施方案中,乙烯醇聚合物或共聚物包括EVA。
一种优选的气体屏蔽材料是EVOH共聚物。用EVOH制备的层根据乙烯含量、皂化程度和EVOH的分子量而性质不同。优选EVOH材料的实例包括但不限于:乙烯含量为约35至约90重量%的那些材料。在一些实施方案中,乙烯含量为约50至约70重量%。在其它的实施方案中,乙烯含量为约65至约80重量%。在一些实施方案中,乙烯含量为约25至约55重量%。在一些实施方案中,基于乙烯和乙烯醇的总重量,优选乙烯含量为约27至约40重量%。在一些实施方案中,更低的乙烯含量是优选的。在一些实施方案中,更低的乙烯含量与气体屏蔽层更高的屏蔽效力相关。在一些实施方案中,皂化程度为约20至约95%。在其它的实施方案中,皂化程度为约70至约90%。然而,取决于应用,皂化程度可以小于或大于所述值。
通常,优选的乙烯醇聚合物和共聚物材料形成相对稳定的水基溶液、分散体或乳液。在实施方案中,溶液/分散体的性质不因与水接触而受到不利影响。优选的材料在约10%固体至约50%固体的范围内,包括约15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%以及包含这些百分数的范围,但是也考虑在这些值以上或以下的值。优选地,使用的材料溶解或分散在极性溶剂中。这些极性溶剂包括但不限于水、醇和乙二醇醚。一些分散体包含约20至约45摩尔%的EVOH共聚物。
在一些实施方案中,在如Yamauchi等的美国专利5,272,200和美国专利5,302,417中所述的,在稳定的水性分散体的形成中,可以使用离子-改性的乙烯醇聚合物或共聚物材料。用于制备水性EVOH共聚物组合物的其它方法描述于Kawahara等的美国专利6,613,833和6,838,029中。
在一些实施方案中,可以使用商购的EVOH溶液和分散体。例如,合适的EVOH分散体包括但不限于例如由可乐丽集团(Kuraray Group)的Evalca生产的EVALTM产品系列。
还可以将聚乙烯醇(PVOH)用于气体屏蔽层中。PVOH对于包括氧气、二氧化碳和香气的气体是高度不可渗透的。在一些实施方案中,包含PVOH的气体屏蔽层也是防水的。在一些优选实施方案中,PVOH被部分水解或全部水解。PVOH材料的实例包括但不限于杜邦(Dupont)TM 产品系列。
优选地,在一些实施方案中使用的苯氧基类热塑性塑料包含下列类型中的一种:
(1)具有由式Ia、Ib或Ic中任一个表示的重复单元的羟基-官能聚(酰胺醚):
(2)具有由式IIa、IIb或IIc中任一个独立表示的重复单元的聚(羟基酰胺醚):
(3)具有由式III表示的重复单元的酰胺基-和羟甲基-官能化的聚醚:
(4)具有由式IV表示的重复单元的羟基-官能的聚醚:
(5)具有由Va或Vb表示的重复单元的羟基-官能的聚(醚磺酰胺):
(6)具有由式VI表示的重复单元的聚(羟基酯醚):
(7)具有由式VII表示的重复单元的羟基-苯氧基醚聚合物:
和
(8)具有由式VIII表示的重复单元的聚(羟基氨基醚):
其中,每个Ar单独表示二价芳族部分、取代的二价芳族部分或杂芳族部分,或不同的二价芳族部分、取代的芳族部分或杂芳族部分的组合;R单独地是氢或单价烃基部分;每个Ar1是二价芳族部分或具有酰胺或羟甲基基团的二价芳族部分的组合;每个Ar2与Ar相同或不同,并且单独地是二价芳族部分、取代的二价芳族部分或杂芳族部分,或不同的二价芳族部分、取代的芳族部分或杂芳族部分的组合;R1单独地是主要的亚烃基部分,例如,二价芳族部分、取代的二价芳族部分、二价杂芳族部分、二价亚烷基部分、二价取代的亚烷基部分或二价杂亚烷基部分,或这些部分的组合;R2单独地是单价烃基部分;A为胺部分或不同胺部分的组合;X为胺、亚芳二氧基、亚芳基二亚磺酰氨基或亚芳基二羧基部分,或这些部分的组合;而Ar3是由下列式中的任一个表示的“cardo”部分:
其中,Y为不存在(nil)、共价键或连接基团,其中合适的连接基团包括,例如氧原子、硫原子、羰基原子、磺酰基或亚甲基,或类似键;n为约10至约1000的整数;x为0.01至1.0;以及y为0至0.5。
术语“主要的亚烃基”表示主要是烃的二价基团,但是所述二价基团任选包含少量的杂芳族部分,例如氧、硫、亚氨基、磺酰基、硫氧基(sulfoxyl)等。
由式I表示的羟基-官能的聚(酰胺醚)例如通过以下方法制备:如美国专利5,089,588和5,143,998中描述的那样,优选通过N,N’-双(羟基苯基酰氨基)烷烃或芳烃与二环氧甘油醚接触。
由式II表示的聚(羟基酰胺醚)通过以下方法制备:如美国专利5,134,218中所述的那样,将二(羟基苯基酰氨基)烷烃或芳烃、或这些化合物中的2种以上的组合,例如N,N’-二(3-羟苯基)己二酰胺或N,N’-二(3-羟苯基)戊二酰胺,与表卤代醇接触。
由式III表示的酰胺-和羟甲基-官能化的聚醚可以例如通过以下方法制备:将二环氧甘油醚例如双酚A的二环氧甘油醚与具有悬挂酰氨基、N-取代酰氨基和/或羟烷基部分的二羟酚例如2,2-二(4-羟苯基)乙酰胺和3,5-二羟基苯甲酰胺反应。这些聚醚和它们的制备在美国专利5,115,075和5,218,075中有描述。
由式IV表示的羟基-官能的聚醚可以例如通过以下方法制备:使用美国专利5,164,472中所述的方法,使二环氧甘油醚或二环氧甘油醚的组合与二羟酚或二羟酚的组合反应。备选地,通过Reinking、Barnabeo和Hale在《应用聚合物科学杂志》(Journal of Applied Polymer Science),第7卷,2135页(1963)中描述的方法,使二羟酚或二羟酚的组合与表卤代醇反应,得到羟基-官能的聚醚。
由式V表示的羟基-官能的聚(醚磺酰胺)例如通过以下方法制备:如美国专利5,149,768中所述的那样,通过将N,N’-二烷基或N,N’-二芳基二磺酰胺与二环氧甘油醚聚合来制备。
由式VI表示的聚(羟基酯醚)通过以下方法制备:将脂族或芳族二酸的二环氧甘油醚例如对苯二甲酸二环氧丙酯或二元酚二环氧甘油醚与脂族或芳族二酸例如己二酸或间苯二甲酸反应。这些聚酯在美国专利5,171,820中有描述。
由式VII所示的羟基-苯氧基醚聚合物例如通过以下方法制备:使至少一种二亲核单体与至少一种cardo双酚比如9,9-二(4-羟苯基)芴、酚酞或苯酚苯并[c]吡咯酮(phenolphthalimidine),或取代的cardo双酚例如取代的9,9-二(4-羟苯基)芴、取代的酚酞或取代的苯酚苯并[c]吡咯酮的二环氧甘油醚在足以使二亲核单体的亲核部分与环氧部分反应形成聚合物骨架的条件下接触,所述聚合物骨架含有悬挂的羟基部分以及醚、亚氨基、氨基、亚磺酰氨基或酯键。这些羟基-苯氧基醚聚合物在美国专利5,184,373中有描述。
由式VIII表示的聚(羟基氨基醚)(“PHAE”或聚醚胺)通过以下方法制备:将一种以上的二羟酚二环氧甘油醚与具有两个胺氢的胺在足以引起胺部分与环氧部分反应以形成具有胺键、醚键和悬挂的羟基部分的聚合物主链的条件下接触。这些化合物在美国专利5,275,853中描述。例如,聚羟基氨基醚共聚物可以从间苯二酚二环氧甘油醚、对苯二酚二环氧甘油醚、双酚A二环氧甘油醚或它们的混合物制成。羟基-苯氧基醚聚合物是二羟基多核酚例如双酚A与表卤代醇的缩合反应产物,并且具有由式IV表示的重复单元,其中Ar是亚异丙基二亚苯基部分。用于制备这些化合物的方法在美国专利3,305,528中有描述,所述专利通过引用而将它的全部内容结合在此。
通常,优选的苯氧基-类材料形成相对稳定的水基溶液或分散体。优选地,溶液/分散体的性质不因与水接触而受到不利影响。优选的材料在约10%固体至约50%固体的范围内,包括约15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%以及包括这些百分数的范围,但是也考虑在这些值以上或以下的值。优选地,所使用的材料溶解或分散在极性溶剂中。这些极性溶剂包括但不限于水、醇和乙二醇醚。参见,例如,描述一些优选苯氧基-类溶液和/或分散体的美国专利6,455,116、6,180,715和5,834,078。
一种优选的苯氧基-类材料是聚羟基氨基醚(PHAE),分散体或溶液。当将该分散体或溶液涂敷到容器或预制件上时,可大幅降低各种气体以可预知及熟知方式通过容器器壁的渗透速率。一种由其制成的分散体或胶乳包含10-30%的固体。PHAE溶液/分散体可以通过在水和有机酸的溶液中搅拌或其它方式搅动PHAE来制备,所述有机酸优选为乙酸或磷酸,但是还包括乳酸、马来酸、柠檬酸或羟乙酸和/或它们的混合物。这些PHAE溶液/分散体还包含例如可以通过聚羟基氨基醚与这些酸的反应制备的有机酸盐。
在一些实施方案中,使用本领域技术人员已知的方法,将苯氧基-类热塑性塑料与其它材料混合或共混。在一些实施方案中,可以向共混物中加入增容剂。当使用增容剂时,优选该共混物的一种以上性质得到改善,这样的性质包括但不限于颜色、雾度以及包含共混物的层与其它层之间的粘合。一种优选的共混物包含一种以上苯氧基-类热塑性塑料以及一种以上的聚烯烃。一种优选的聚烯烃包括聚丙烯。在一个实施方案中,可以用极性分子、基团或单体接枝或改性聚丙烯或其它的聚烯烃,以提高相容性,所述单体包括但不限于马来酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲基丙烯酸酯和/或类似的化合物。
如在WO 04/004929和美国专利6,676,883中所述的那样,如果例如通过浸涂、流涂或喷涂以液体的形式来涂敷一层或多层树脂,则下列PHAE溶液或分散体是可以使用的合适的苯氧基-类溶液或分散体的实例。
聚羟基氨基醚的实例在Silves等的美国专利5,275,853中有描述。一种合适的聚羟基氨基醚是实验性屏蔽树脂,例如,由陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)生产、用磷酸制成的XU-19061.00。据说此特殊的PHAE分散体具有下列典型特性:30%的固体、比重为1.30、pH为4、粘度为24厘泊(Brookfield,60rpm,LVI,22℃)、以及1,400和1,800埃之间的粒度。其它合适的材料包括基于间苯二酚的588-29树脂,所述树脂也提供了作为屏蔽材料的优良性质。据说此特殊的分散体具有下列典型特性:30%的固体、比重为1.2、pH为4.0、粘度为20厘泊(Brookfield,60rpm,LVI,22℃)、以及1500和2000埃之间的粒度。其它的合适材料包括5000树脂分散体中间体、XUR 588-29、0000和4000系列树脂。用于溶解这些材料的溶剂包括但不限于极性溶剂,例如醇、水、乙二醇醚或它们的共混物。其它的合适材料包括但不限于R1。
优选的气体屏蔽层包含至少一种聚羟基氨基醚和乙烯醇聚合物或共聚物的共混物。在一些实施方案中,可以将PHAE与EVOH共混,以提供用于标签或片材的气体屏蔽层。在这些实施方案中,可以通过浸涂、喷涂或流涂如本文所述的水溶液、分散体或乳液,以将EVOH/PHAE共混物涂敷到标签或片材。
乙烯醇聚合物或共聚物和苯氧基-类热塑性塑料的共混物形成稳定的水溶液、分散体或乳液。在一些实施方案中,基于乙烯醇聚合物或共聚物和苯氧基-类热塑性塑料的总重量,共混物可以包含5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90和约95重量%的至少一种乙烯醇聚合物或共聚物。在优选实施方案中,如本文进一步所述的,乙烯醇聚合物或共聚物为EVOH或PVOH。在优选实施方案中,苯氧基-类热塑性塑料为PHAE。
可以证实聚羟基氨基醚化学的其它变体是有益的,例如基于对苯二酚二环氧甘油醚的结晶变体。其它的合适材料包括可在商品名OXYBLOK下从帝国化学工业公司(Imperial Chemical Industries)(“ICI,”Ohio,USA)商购的聚羟基氨基醚溶液/分散体。在一个实施方案中,可以将PHAE溶液或分散体部分交联(半-交联)、完全交联、或交联到适于应用的程度,包括通过使用包含交联材料的制剂。交联的益处包括但不限于下列益处的一种以上:改善的耐化学性、改善的耐磨损性、低发白现象和低表面张力。交联剂材料的实例包括但不限于甲醛、乙醛或醛族材料的其它成员。合适的交联剂还可以使得能够改变材料的Tg,这可以有利于某些容器的成型。在一个实施方案中,优选的苯氧基-类热塑性塑料在酸水溶液中是可溶的。聚合物溶液/分散体可以通过在水和有机酸,优选乙酸,或磷酸,但是还包括乳酸、马来酸、柠檬酸或乙醇酸和/或它们的混合物的溶液中搅拌或用其它方式搅动该热塑性环氧树脂来制备。在优选的实施方案中,基于总重量,聚合物溶液中的酸浓度优选在按重量计约5%-20%,包括约5%-10%的范围内。在其它的优选实施方案中,酸浓度可以低于约5%或高于约20%;并且可以取决于例如聚合物类型和它的分子量的因素而变化。在其它的优选实施方案中,酸浓度在按重量计约2.5至约5%的范围内。在优选的实施方案中溶解的聚合物的量在约0.1%至约40%的范围内。均匀并且自由流动的聚合物溶液是优选的。在一个实施方案中,通过在90℃下,将聚合物溶解10%乙酸溶液中来制备10%的聚合物溶液。然后,当仍热时,用20%的蒸馏水稀释该溶液,以制备8%的聚合物溶液。在聚合物浓度越高的情况下,聚合物溶液趋于越粘。一种优选的非限制性羟基苯氧基醚聚合物,PAPHEN 25068-38-6可以从Phenoxy Associates,Inc.商购。其它的优选苯氧基树脂可以获自(Rock Hill,南卡罗来纳州),这些材料包括但不限于INCHEMREZtm PKHH和PKHW产品系列。
其它的合适材料包括如Jabarin的美国专利4,578,295中所述的优选的共聚多酯材料。它们通常通过以下方法制备:加热选自间苯二酸、对苯二酸和它们的C1至C4烷基酯中的至少一种反应物与1,3双(2-羟基乙氧基)苯和乙二醇的混合物。任选地,该混合物可以进一步包含一种以上酯-形成二羟基烃和/或双(4-β-羟基乙氧基苯基)砜。特别地,优选的共聚多酯可以作为B-010、B-030以及此系列的其它产品获自三井石油化学工业有限公司(Mitsui Petrochemical Ind.Ltd.)(日本)。
优选聚酰胺材料的实例包括来自三菱瓦斯化学(Mitsubishi GasChemical)(日本)的MXD-6。其它的优选聚酰胺材料包括尼龙6和尼龙66。其它优选的聚酰胺材料是聚酰胺和聚酯的共混物,包括以下那些:包含约1-20重量%的聚酯,包含约1-10重量%的聚酯,在此情况下,聚酯优选为PET或改性的PET,包括PET离子交联聚合物。在另一个实施方案中,优选的聚酰胺材料是聚酰胺和聚酯的共混物,包括以下折那些:包含约1-20重量的聚酰胺以及1-10重量%的聚酰胺,在此情况下,聚酯优选为PET或改性的PET,包括PET离子交联聚合物。该共混物可以是普通共混物,或可以将它们用一种以上抗氧化剂或其它材料增容。这样的材料的实例包括:于2003年3月21日提交的美国专利公开2004/0013833中所述的那些材料,所述专利通过引用而将它的全部内容结合在此。其它优选的聚酯包括但不限于PEN和PET/PEN的共聚物。
一种合适的水基聚酯树脂在美国专利4,977,191(Salsman)中有描述,所述专利通过引用而结合在此。更具体地,美国专利4,977,191描述了一种水基聚酯树脂,所述的水基聚酯树脂包含20-50重量%的对苯二酸酯聚合物、10-40重量%的至少一种二元醇以及5-25重量%的至少一种烷氧基化多元醇的反应产物。
另一种优选的水基聚合物是如美国专利5,281,630(Salsman)中所述的磺化的水基聚酯树脂组合物,所述专利在通过引用而结合在此。具体地,美国专利5,281,630描述了一种磺化的可水溶或可水分散的聚酯树脂的水性悬浮液,该聚酯树脂包括20-50重量%的对苯二酸酯聚合物、10-40重量%的至少一种二元醇和5-25重量%的至少一种烷氧基化多元醇的反应产物,以制备具有羟烷基官能团的预聚物树脂,其中该预聚物树脂与以每100g预聚物树脂计为约0.10摩尔至约0.50摩尔的α,β-烯键式不饱和二羧酸进一步反应,并且被α,β-烯键式不饱和二羧酸的残基封端、由此所制备的树脂与以每摩尔的α,β-烯键式不饱和二羧酸残基计为约0.5摩尔至约1.5摩尔的亚硝酸盐反应,以制备磺化-封端的树脂。
再另一种适宜的水基聚合物在美国专利5,726,277(Salsman)中有描述,所述专利通过引用而结合在此。具体地,美国专利5,726,277描述了涂层组合物,所述的涂层组合物包含:至少50重量%的废对苯二甲酸酯聚合物和包括烷氧基化多元醇的二元醇混合物在乙二醇醇解催化剂的存在下进行反应的反应产物,其中该反应产物进一步与双官能的有机酸反应,并且其中,酸与二元醇的重量比在6∶1至1∶2的范围内。
虽然将以上实例作为优选的水基聚合物涂布组合物来提供,但是其它的水基聚合物也适于用于本文所述的产品和方法。在仅作为实例而不意欲限制的情况下,进一步适合的水基组合物描述于通过引用而结合在此的美国专利4,104,222(Date等)中。美国专利4,104,222描述了一种线型聚酯树脂的分散体,所述分散体通过以下方法得到:将线型聚酯树脂与高级醇/环氧乙烷加成类表面活性剂混合;熔化该混合物;以及在搅拌下,通过将产生的熔体倾注到碱的水溶液中来分散它。具体地,此分散体是通过以下方法得到的:将线型聚酯树脂与高级醇/环氧乙烷加成类的表面活性剂混合;熔化该混合物;以及在70-95℃的温度,在搅拌下,通过将产生的熔体倾注到链烷醇胺的水溶液中来分散它,所述链烷醇胺选自由一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一甲基乙醇胺、一乙基乙醇胺、二乙基乙醇胺、丙醇胺、丁醇胺、戊醇胺、N-苯基乙醇胺和甘油的链烷醇胺组成的组,所述链烷醇胺以0.2至5重量%的量存在于水溶液中,所述高级醇/环氧乙烷加成类表面活性剂是具有至少8个碳原子的烷基的高级醇、烷基取代的酚或失水山梨糖醇单酰化物的环氧乙烷加成产物,并且其中所述表面活性剂具有至少为12的HLB值。
同样,例如,美国专利4,528,321(Allen)公开了一种在水不混溶的液体中的水溶性或水溶胀性聚合物粒子的分散体,并且所述聚合物粒子是在水不混溶的液体中通过反相聚合制成,并且包括选自C4-12烷撑二醇单醚、它们的C1-4链烷酸酯、C6-12聚亚烷基二醇单醚和它们的C1-4链烷酸酯的非离子化合物。
另外的气体屏蔽层可以另外包含一种以上的下列化合物,以及下列化合物中的一种以上的共聚物和/或共混物:乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、聚2,6-和1,5-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯二元醇(PETG)、聚(亚环己基二亚甲基对苯二甲酸酯)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯、聚羟乙酸(PGA)、聚羟基氨基醚、聚乙烯亚胺、环氧树脂、氨基甲酸酯类、丙烯酸酯、聚苯乙烯、环烯烃、聚-4-甲基-1-戊烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏1,1-二氯乙烯(PVDC)、苯乙烯丙烯腈、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚合离子交联聚合物例如PET的磺酸盐、聚砜、聚四氟乙烯、聚1,2-二氧苯甲酸四亚甲酯、聚氨酯,以及对苯二甲酸亚乙酯和间苯二酸亚乙酯的共聚物。
在实施方案中,可以将抗气体-屏蔽涂料(gas-barrier resistant coating)作为水溶性聚合物溶液、水-基聚合物分散体或聚合物的水性乳液来涂敷。
防水涂层材料
与标签或片材的一层或多层比较,某些材料优选被作为提供例如对于热水、蒸汽、苛性或酸性材料的改善的耐化学性的层涂敷。在一些实施方案中,这些层是水基或非水基的聚酯、丙烯酸类树脂、丙烯酸共聚物例如EAA、聚烯烃聚合物或共聚物例如聚丙烯或聚乙烯,以及它们的任选部分或全部交联的共混物。一种优选的水基聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯,然而也可以使用其它的聚酯。
防水层在涂敷于包含在水的存在下降解的材料或材料层的标签或片材的方面是特别有用的。乙烯醇聚合物或共聚物例如PVOH和EVOH在暴露于水时趋于降解。因而,对水的暴露使包含乙烯醇聚合物或共聚物或其它的水敏感性的气体屏蔽材料的气体屏蔽层的性能降低。另外,一些添加剂和其它的屏蔽材料例如UV保护屏蔽材料可能也对暴露于水敏感。
在一些实施方案中,外层中材料之间的交联将充分增加内层和制品基底的防水性质。在一些实施方案中,可以通过交联密度和程度来调节交联度。
在一些实施方案中,可以含有未涂布表面或涂布有一层或多层的表面的标签或片材可以另外涂布防水涂层材料。在优选的实施方案中,用于防水涂布层中的材料为丙烯酸类聚合物或共聚物。在一些实施方案中,丙烯酸类聚合物或共聚物包含:丙烯酸聚合物或共聚物、甲基丙烯酸聚合物或共聚物,或甲基丙烯酸烷基酯或丙烯酸烷基酯的聚合物或共聚物中的一种以上。在一些实施方案中,丙烯酸共聚物包括乙烯丙烯酸(EAA)共聚物。EAA是由乙烯和丙烯酸的高压共聚合反应制备的。在实施方案中,EAA是包含约75至约95重量%的乙烯和约5至约25重量%的丙烯酸的共聚物。该共聚合反应导致了沿该共聚物的主链和侧链的大量(bulky)羧基。这些羧基没有形成键并且与极性物质例如水相互作用。另外,该羧基的氢键可以导致屏蔽层的韧性增加。EAA材料还可以提高共聚物的透明性、低熔点和软化点。
丙烯酸聚合物或共聚物的盐例如EAA的铵盐允许形成丙烯酸的水性分散体,这使得如本文所述的浸涂、喷涂和流涂方法的应用容易进行。然而,一些含有丙烯酸酯或盐聚合物或共聚物的组合物的实施方案也可以作为乳液和溶液来涂敷。
EAA水性分散体的商购实例包括可从陶氏塑料(DOW PLASTICS)获得的PRIMACOR,其作为具有25%的固含量的水性分散体,并且从80重量%的乙烯和20重量%的丙烯酸的共聚合反应得到。作为具有在约20%至约40%范围内的固含量的EAA的水性分散体,Prime 4983、Prime4990R、Prime 4422R和Prime 48525R可从麦可曼(Michelman)获得。在一些实施方案中,可以将EAA作为水-基或蜡乳液来涂敷。在一些实施方案中,EAA分散体或乳液具有低的VOC含量,并且通常为少于约0.25重量%的VOC。然而,一些EAA分散体或乳液基本上或完全无VOC。
在一些实施方案中,可以将聚烯烃聚合物或共聚物用作防水涂层材料。例如,含有包含乙烯醇聚合物或共聚物的气体屏蔽层的标签或片材可以进一步涂布有作为防水涂布层的聚烯烃聚合物或共聚物,例如聚丙烯。在一些实施方案中,可以将聚烯烃和丙烯酸类聚合物和共聚物的共混物用作防水涂层材料。例如,可以将聚丙烯(PP)和EAA用作防水层。基于防水涂布层中的PP和EAA的总重量,EAA和PP的共混物可以包含约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、76、80、85、90、和95重量%的EAA。
对于包含乙烯醇聚合物或共聚物例如EVOH或PVOH的片材或标签,可以存在一层或多层的聚烯烃聚合物或共聚物例如聚乙烯或丙烯,以减少水敏感性,并且降低制品基底的水蒸气传递速率。在一些实施方案中在含有乙烯醇聚合物或共聚物例如EVOH以及苯氧基-类热塑性塑料例如PHAE的气体屏蔽层可以外涂布有聚烯烃聚合物或共聚物例如聚乙烯、聚丙烯或它们的混合物的层。在一些实施方案中,含有乙烯醇聚合物或共聚物例如EVOH以及苯氧基-类热塑性塑料例如PHAE的气体屏蔽层可以外涂布有包含EAA的层。
在其它的实施方案中,含有乙烯醇聚合物或共聚物例如EVOH的屏蔽层还可以包含另外的添加剂,所述添加剂减少乙烯醇聚合物或共聚物对水的敏感性和/或增加屏蔽层的防水性。例如,通过加入苯氧基-类热塑性塑料例如PHAE,含有EVOH的气体屏蔽层可以充分地增加层的防水性。在将EVOH与聚羟基氨基醚共混的这些实施方案的一些中,另外的上层防水涂布层可以用于进一步减少下层对水的敏感性,以及减少制品基底材料的水传递速率。在以上实例中的任何一项中,EVOH可以由PVOH或EVOH/PVOH的共混物所代替。
蜡
在一些实施方案中,防水层包含蜡。在一些实施方案中,蜡是天然蜡,例如巴西棕榈蜡或石蜡。在其它的实施方案中,蜡是合成蜡,例如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡以及费-托蜡。蜡分散体可以是分散在水中的微粒化蜡。溶剂分散体由与溶剂组合的蜡组成。在一些实施方案中,蜡分散体的粒子大小典型地大于1微米(1μ)。然而,一些分散体的粒子尺寸可以根据需要的涂布层和/或蜡材料而变化。
在一个优选的实施方案中,防水涂布层包含巴西棕榈蜡。巴西棕榈蜡是源自巴西棕榈树(Copernica cerifera)的叶的天然蜡。由于它的来源,巴西棕榈蜡提供了适合FDA的益处。另外,在需要另外的滑动、耐划性以及抗粘着性的情况下,巴西棕榈蜡和巴西棕榈蜡共混乳液提供了性能益处。
一些巴西棕榈蜡可以作为高/固体乳液得到,并且可以被涂敷到如本文所述的制品基底上。一些乳液可以包含约10至约80%的固体。
在其它的实施方案中,防水涂布层包含石蜡。在一些实施方案中,石蜡为熔点在48℃至74℃范围内的低-分子量蜡。它们可以是高度精制的,具有低的油含量,并且是直链烃。在优选的实施方案中,包含石蜡的防水涂布层提供了抗粘着性、滑动、防水性,或耐湿气传递性。防水涂布层的一些实施方案可以包含巴西棕榈蜡和石蜡的共混物。在另外的实施方案中,防水涂布层可以包含聚烯烃和蜡的共混物。防水涂层材料的一些实施方案可以包含天然蜡和/或合成蜡的共混物。例如,可以将巴西棕榈蜡和石蜡的共混物用于一些实施方案的防水涂布层中。
水-基蜡乳液商购自迈克尔逊(Michelson)。在优选的实施方案中,水性蜡乳液具有低的VOC含量。具有低的VOC含量的水-基巴西棕榈蜡乳液的实例为Michem Lube 156和Michem Lube 160。具有低的VOC含量的巴西棕榈蜡和石蜡的水-基共混物的实例包括Michem Lube 180和MichemLube 182。用于防水涂布层的共混聚烯烃/蜡材料的实例为含有聚乙烯和石蜡的Michem Lube 110。
5.用于增强材料的添加剂
标签和片材的一些实施方案允许多功能添加剂的使用。可以使用本领域普通技术人员已知的并且能够提供增强CO2屏蔽、O2屏蔽、UV保护、耐磨损性、抗发白性、耐冲击性、和/或耐化学性的添加剂。
可以通过本领域的技术人员已知的方法来制备优选的添加剂。例如,可以将添加剂与特殊材料直接混合;可以将它们独立地溶解/分散,然后加入到特殊材料中;或可以将它们与特殊材料组合,加入溶剂,从而形成材料溶液/分散体。另外,在一些实施方案中,可以将优选的添加剂作为单一的层来单独使用。
在优选的实施方案中,可以通过不同添加剂的加入来增强层的屏蔽性质。添加剂优选以高达约40%材料的量存在,所述量也包括高达材料重量的约30%、20%、10%、5%、2%和1%。在其它的实施方案中,添加剂优选以少于或等于1重量%的量存在,材料的优选范围包括但不限于约0.01%至约1%、约0.01%至约0.1%和约0.1%至约1重量%。此外,在一些实施方案中,添加剂优选在水性条件下稳定。例如,在材料的形成中,可以采用间苯二酚(间-二羟基苯)的衍生物可以与各种优选材料一起在材料形成中作为共混物或作为添加剂或单体使用。间苯二酚的含量越高,材料的屏蔽性能越高。例如,间苯二酚二环氧甘油醚可以用于PHAE中,而羟乙基醚间苯二酚可以用于PET以及其它的聚酯和共聚多酯屏蔽材料中。
可以使用的另一种添加剂是“纳米粒子”或“纳米微粒材料”。为了方便起见,术语纳米粒子在本文将被同时用于指纳米粒子和纳米微粒材料。这些纳米粒子是极小的、微米或亚-微米大小(直径)的材料粒子,它们通过使气体分子例如氧或二氧化碳在它们渗透材料时迁移而产生更曲折的路径,而增强了材料的屏蔽性能。在优选的实施方案中,纳米微粒材料以在0.05至1重量%范围内的量存在,该范围包括0.1%、0.5重量%以及包含这些量的范围。
一种优选类型的纳米微粒材料是获自南方黏土产品公司(SouthernClay Products)的微粒粘土基产品。获自南方黏土产品公司(Southern ClayProducts)的产品的一种优选的产品系列是纳米粒子。在一个实施方案中,优选的纳米粒子包含由季铵盐改性的蒙脱石。在其它的实施方案中,纳米粒子包含由叔铵盐改性的蒙脱石。在其它的实施方案中,纳米粒子包含天然蒙脱石。在另外的实施方案中,纳米粒子包含如美国专利5,780,376中所述的有机粘土,所述专利的全部公开内容都通过引用结合在此,并且形成本申请的公开内容的一部分。还可以使用其它合适的有机和无机微粒粘土基产品。人造和天然产品也都是适合的。
另一种类型的优选纳米微粒材料包括金属的复合材料。例如,一种适合的复合物是获自毕克化学(BYK Chemie)(德国)、以纳米微粒形式的氧化铝的水基分散体。据认为,此类型的纳米微粒材料可以提供一种以上的下列益处:提高的抗磨损性、提高的抗擦伤性、提高的Tg,以及热稳定性。
另一种类型的优选纳米微粒材料包括聚合物-硅酸盐复合物。在优选的实施方案中,硅酸盐包括蒙脱石。合适的聚合物-硅酸盐纳米微粒材料可从Nanocor and RTP公司获得。
在优选的实施方案中,可以通过不同添加剂的加入来增强材料的UV保护性质。在优选的实施方案中,所使用的UV保护材料提供高达约350nm以下、优选约370nm以下、更优选约400nm以下的UV保护。UV保护材料可以用作提供另外的功能性的层的添加剂,或独立用作单一的层。优选地,提供增强的UV保护的添加剂在材料中存在有约0.05至20重量%,而且还包括约0.1%、0.5%、1%、2%、3%、5%、10%和15重量%,以及包含这些量的范围。优选地,以与其它的材料相容的形式加入UV保护材料。例如,优选的UV保护材料为Milliken UV390AUV390A是一种油状液体,对于该液体,通过优选以大致相等的体积份将该液体与水初步共混而辅助混合。然后将此共混物加入到材料溶液例如599-29中,并且搅拌。得到的溶液含有约10%的UV390A,并且在被涂敷到PET预制件时,提供最大390nm的UV保护。如前所述,在另一个实施方案中,将UV390A溶液作为单一层涂敷。在其它的实施方案中,优选的UV保护材料包含用作为浓缩物加入的UV吸收剂接枝或改性的聚合物。其它优选的UV保护材料包括但不限于:苯并三唑类、吩噻嗪类和氮杂酚噻嗪类。UV保护材料可以在使用之前例如在注塑或挤出之前,在熔体相工艺期间加入,或直接加入到溶液或分散体形式的涂层材料中。合适的UV保护材料可从美利肯(Milliken)、汽巴(Ciba)和科莱恩(Clariant)获得。
在优选的实施方案中,可以向材料引入CO2清除性质。在一个优选的实施方案中,这种性质可以通过包含活性胺而得以实现,所述的活性胺将与CO2反应,从而形成高气体屏蔽盐。然后此盐将作为惰性CO2屏蔽层。活性胺可以是添加剂,或它可以是在一层或多层热塑性树脂材料中的一个或多个部分。
在优选的实施方案中,可以通过包含O2清除剂例如蒽醌以及本领域中已知的其它O2清除剂,来对优选材料增加O2清除性质。在另一个实施方案中,一种合适的O2清除剂是在Cahill等的美国专利6,083,585中公开的、获自BP阿莫科公司(BP Amoco Corporation)和嘉络斯公司(ColorMatrixCorporation)的O2清除剂,所述专利的公开内容将其全部内容结合在此。在一个实施方案中,通过在苯氧基-类材料中包含具有不同活化机理的O2清除剂来对优选的苯氧基-类材料或其它材料增加O2清除性质。优选的O2清除剂可以自发地起作用、逐渐地起作用,或在延迟行为的情况下起作用,直至受具体触发剂引发。在一些实施方案中,O2清除剂是通过暴露于UV或水(例如,存在于容器的内含物中),或两者的组合而活化的。基于涂布层的总重量,O2清除剂优选的存在量为约0.1至约20重量%的量,更优选的量为约0.5至约10重量%,并且最优选的量为约1至约5重量%。
在另一个优选实施方案中,对于比外层所提供的化学品更苛刻的化学品,采用顶涂布层或层来提供耐化学性。在一些实施方案中,优选这些顶涂布层或层为水基或非-水基的聚酯或丙烯酸类树脂,其中所述聚酯或丙烯酸类树脂是任选部分或全部交联的。优选的水基聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯,然而也可以使用其它的聚酯。在一些实施方案中,对片材或标签涂敷上顶涂布层或层的方法是在名称为“用于形成涂布制品的浸涂、喷涂和流涂方法(Dip,Spray,And Flow Coating Process For Forming CoatedArticles)”的美国专利公布2004/0071885中公开的方法,所述专利的全部公开内容通过引用而将它的全部结合在此。本文进一步公开用于对片材或标签涂敷材料层的其它方法。
优选的水基聚酯树脂在美国专利4,977,191(Salsman)中有描述,所述专利通过引用而结合在此。更具体地,美国专利4,977,191描述了一种包含水基聚酯树脂,所述的聚酯树脂包含20-50重量%的废对苯二酸酯聚合物、10-40重量%的至少一种二元醇以及5-25重量%的至少一种烷氧基化多元醇的反应产物。
另一种优选的水基聚合物是如美国专利5,281,630(Salsman)中所述的磺化的水基聚酯树脂组合物,所述专利在通过引用而结合在此。具体地,美国专利5,281,630描述了一种磺化的可水溶或可水分散的聚酯树脂的水性悬浮液,所述的聚酯树脂包括20-50重量%的对苯二酸酯聚合物、10-40重量%的至少一种二元醇和5-25重量%的至少一种烷氧基化多元醇的反应产物,以制备具有羟烷基官能团的预聚物树脂,其中该预聚物树脂与以每100g预聚物树脂计为约0.10摩尔至约0.50摩尔的α,β-烯键式不饱和二羧酸进一步反应,并且被α,β-烯键式不饱和二羧酸的残基封端、由此所制备的树脂与以每摩尔的α,β-烯键式不饱和二羧酸残基计为约0.5摩尔至约1.5摩尔的亚硝酸盐反应,以制备磺化-封端的树脂。
再一种优选的水基聚合物是美国专利5,726,277(Salsman)中所述的涂层,所述专利通过引用而结合在此。具体地,美国专利5,726,277描述了涂层组合物,所述的涂层组合物含有至少50重量%的废对苯二甲酸酯聚合物与烷氧基化多元醇的二元醇混合物在乙二醇醇解催化剂的参与下进行反应的反应产物,其中该反应产物进一步与双官能的有机酸反应,并且其中,酸与二元醇的重量比在6∶1至1∶2的范围内。
尽管以上实例是作为优选的水基聚合物涂层组合物而提供的,但是其它的水基聚合物也适合于在本文所述的产品和方法中使用。仅作为举例而不是作为限制性的,还适合的水基组合物在美国专利4,104,222(Date等)中有描述,所述专利通过引用而结合在此。美国专利4,104,222描述了一种线型聚酯树脂的分散体,所述分散体通过以下过程得到:将线型聚酯树脂与高级醇/环氧乙烷加成类表面活性剂混合;使该混合物熔融;以及在搅拌下,通过将产生的熔体倾注到碱的水溶液中来分散所述熔体。具体地,此分散体是通过以下过程得到的:将线型聚酯树脂与高级醇/环氧乙烷加成类表面活性剂混合;使该混合物熔融;以及在70-95℃的温度,在搅拌下,通过将产生的熔体倾注到链烷醇胺的水溶液中来分散它,所述链烷醇胺选自由一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一甲基乙醇胺、一乙基乙醇胺、二乙基乙醇胺、丙醇胺、丁醇胺、戊醇胺、N-苯基乙醇胺和甘油的链烷醇胺组成的组中,所述链烷醇胺以0.2至5重量%的量存在于水溶液中,所述高级醇/环氧乙烷加成类表面活性剂是具有至少8个碳原子的烷基的高级醇、烷基取代的酚或脱水山梨糖醇单酰化物的环氧乙烷加成产物,并且其中所述表面活性剂具有至少为12的HLB值。
同样,例如,美国专利4,528,321(Allen)公开了一种在水不混溶的液体中的水溶性或水溶胀性聚合物粒子的分散体,并且所述聚合物粒子是在水不混溶的液体中通过反相聚合制成,并且包括选自C4-12烷撑二醇单醚、它们的C1-4链烷酸酯、C6-12聚亚烷基二醇单醚和它们的C1-4链烷酸酯的非离子化合物。
可以将一些实施方案的材料进行交联,以增强用于各种应用例如热装罐应用的热稳定性。在一个实施方案中,内层可以包含低交联的材料,而外层可以包含高交联的材料或其它适当的组合。例如,在PET表面上的内涂层可以采用没有交联或低交联的材料,例如588-29,而外涂层可以采用能够交联以保证对PET的最大粘合的其它材料,例如来自ICI的EXP 12468-4B。可以向一层或多层中加入可以交联的合适添加剂。合适的交联剂可以根据被加入到其中的树脂或材料的化学性质和官能性进行选择。例如,胺交联剂对于交联含环氧基团的树脂可以是有益的。如果存在交联添加剂,则优选交联添加剂的量为涂层溶液/分散体的约1%至10重量%,优选约1%至5%,更优选约0.01%至0.1重量%,还包括2%、3%、4%、6%、7%、8%和9重量%。任选地,热塑性环氧树脂(TPE)可以与一种以上交联剂一起使用。在一些实施方案中,还可以将试剂(例如炭黑)涂布到TPE材料上或结合到其中。TPE材料可以形成本文公开的制品的一部分。据估计,炭黑或类似添加剂也可以在其它聚合物中使用,从而增强材料的性质。
一些实施方案的材料可以任选包含固化增强剂。如本文使用的,术语“固化增强剂”是广义术语,并且根据其通常的意思使用,并且包括但不限制于化学交联催化剂、热增强剂等。如本文使用的,术语“热增强剂”是广义术语,并且根据其通常的意思使用,并且包括但不限制于过渡金属、过渡金属化合物、辐射吸收添加剂(例如,炭黑)。合适的过渡金属包括但不限制于钴、铑和铜。合适的过渡金属化合物包括但不限制于金属羧酸盐。优选的羧酸盐包括但不限制于新癸酸盐、辛酸盐和乙酸盐。热增强剂可以单独使用或与一种以上的其它热增强剂组合使用。
可以将热增强剂加入到材料中,并且相比于没有热增强剂的材料,可以显著提高该材料在固化处理期间的温度。例如,在一些实施方案中,可以将热增强剂(例如,炭黑)加入到聚合物中,使得进行固化处理(例如,IR辐照)的聚合物的温度比进行相同或类似固化处理的没有热增强剂的聚合物明显更高。由热增强剂所致的聚合物所增高的温度可以提高固化速率,因而提高了生产速率。在一些实施方案中,当用加热装置(例如,红外加热装置)加热热增强剂和制品时,热增强剂通常比制品层中的至少一层具有更高的温度。
在一些实施方案中,热增强剂存在的量是约5至800ppm,优选约20至约150ppm,更优选约50至125ppm,优选约75至100ppm,还包括约10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、300、400、500、600和700ppm以及包含这些量的范围。热增强剂的量可以基于含有热增强剂的层的重量或包含所有层的制品的总重量进行计算。
在一些实施方案中,优选的热增强剂包括炭黑。在一个实施方案中,为了提高涂层材料的固化,可以采用炭黑作为涂层材料的组分。当炭黑被用作涂层材料的组分时,在涂敷涂层材料(例如,浸渍、涂布等)到制品上之前、期间和/或之后,将炭黑加入到一种以上涂层材料中。优选将炭黑加入到涂层材料中并搅拌,以确保充分混合。为实现制品的所需性质,热增强剂可以包含其它的材料。
在将炭黑用于注塑工艺的另一个实施方案中,可以将炭黑加入到在熔体相工艺中的聚合物共混物中。
在一些实施方案中,聚合物包括:约5至800ppm,优选约20至约150ppm,更优选约50至125ppm,优选约75至100ppm,并且还包含约10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、300、400、500、600和700ppm以及包含这些量的范围的热增强剂。在再一个实施方案中,涂层材料采用辐射例如红外(IR)加热进行固化。在优选的实施方案中,IR加热比采用其它方法的固化提供更有效的涂层。其它热增强剂和固化增强剂及它们的使用方法在2004年11月5日提交的美国专利申请序列号10/983,150中公开,该申请的名称为“用于形成涂布制品的催化方法(Catalyzed Process for Forming Coated Articles)”,并且将该申请的公开内容通过引用而将其全部内容结合在此。
在一些实施方案中,需要加入防泡沫/气泡剂。在一些使用溶液或分散体的实施方案中,该溶液或分散体形成能够妨碍优选工艺的泡沫和/或气泡。避免这种干扰的一个方式是向溶液分散体中加入防泡沫/气泡剂。合适的防泡沫剂包括但不限于:非离子表面活性剂、烯化氧基材料、硅氧烷基材料和离子表面活性剂。如果存在防泡沫剂,则优选防泡沫剂存在的量为溶液/分散体的约0.01%至约0.3%,优选约0.01%至约0.2%,但也包括约0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.25%及包含这些量的范围。
在另一个实施方案中,为了使涂层发泡,可以向涂层材料中加入发泡剂。在再一个实施方案中,采用发泡剂的反应产物。有益的发泡剂包括但不限于偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、重氮氨基苯、N,N-二甲基-N,N-二亚硝基对苯二甲酰胺、N,N-二亚硝基五亚甲基-四胺、苯磺酰基-酰肼、苯-1,3-二磺酰基酰肼、二苯基砜-3-3、二磺酰基酰肼、4,4′-氧二苯磺酰基酰肼、对甲苯磺酰基氨基脲、偶氮二羧酸钡、丁基胺腈、硝基脲、三肼基三嗪、苯基-甲基-氨基甲酸酯、对-嗍(sulfon)酰肼、过氧化物、碳酸氢铵和碳酸氢钠。如目前所关注的,商购的发泡剂包括但不限于 和FOAM。
基于涂层的重量,优选涂层材料中存在的发泡剂的量为约1%至高达约20重量%,更优选为约1至约10重量%,并且最优选为约1至约5重量%。本领域中的技术人员已知的采用压缩气体的新发泡技术也能够用作备选方式,以代替上述列出的常规发泡剂产生泡沫体。
粘结层优选是具有官能团例如酸酐和环氧基的聚合物,它们与在PET聚合物链上的羧基和/或羟基反应。有用的粘结层材料包括但不限于:杜邦(DuPont)的三井(Mitsui)的伊斯特曼(Eastman)的EPOLINE、阿科玛(Arkema)的LOTADER和埃克森美孚(ExxonMobil)的
在一些优选实施方案中,公开了包含聚丙烯的标签或片材以及制备它们的方法。在一个实施方案中,可以用马来酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲基丙烯酸酯和/或类似的化合物接枝或改性聚丙烯,以增强粘合。在另一个实施方案中,聚丙烯进一步包含“纳米粒子”或“纳米微粒材料”。在另一个实施方案中,聚丙烯包含纳米粒子,并且由马来酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲基丙烯酸酯和/或类似的化合物所接枝或改性。
6.优选构造
片材或标签的一个构造描述于图1中。图1示例了以包含泡沫或可膨胀材料的片材1000的形式的多层层压材料。该泡沫或可膨胀材料可以提供热屏蔽层,以减少通过片材1000的热传递。同样地,片材1000可以用作包装用绝热体。
片材或标签1000包括第一层1002、第二层1004和第三层1006。在示例的实施方案中,第一层1002和第三层1006是片材的外层;然而,其它的构造也是可能的。在一些实施方案中,第一层1002可以形成适合于或不适合于接受标记的外表面1010。在一些实施方案中,第一层1002被设计成接受在其上直接印刷的印记。例如,第一层1002可以具有适合于接受墨、压花以及其它一个或多个标记的相对平滑的表面1010。可以用材料处理表面1010,以进一步增强它的可印性或美学功能。在一个实施方案中,表面1010为薄膜。在另一个实施方案中,表面1010涂布有薄纸、塑料或本文公开的其它材料。在一些实施方案中,用于涂布表面的材料是适合于接受标记的材料。在一些实施方案中,材料适于在被涂布在第一层1002上的之前、期间或之后接受印刷。
可以在将片材1000敷贴到容器上之前、期间或之后,对第一层1002进行印刷。预期片材1000可以具有任何数目的层。例如,片材1000可以在第一层1002和第三层106之间包含多个中间层。另外,可以选择层的每一个的厚度,以获得需要的性质。例如,为了增加片材1000的热屏蔽性质,泡沫层1004可以具有与非泡沫层相比相对大的厚度。在一个实施方案中,可以通过如本文所述的另外的功能材料涂布外表面1010。在一些实施方案中,此涂层(coated)可以提供耐湿气性、耐擦伤和磨耗性、有光泽的抛光、气体屏蔽、任何其它的需要性质,或任何其它前述性质的组合。
在一些实施方案中,第二层1004可以是被配置成使通过片材1000的热传递最小化的绝热层。第二层1004的导热系数可以等于或小于第一层1002、第三层1006或将片材1000敷贴于其上的制品基底中的至少一种的导热系数。如本文进一步描述的,第二层1004可以由泡沫或可膨胀材料形成。另外,第二层1004可以由纸形成。泡沫材料、可膨胀材料或纸可以包含微球体或用于形成热屏蔽层的其它的合适结构。例如,第二层1004可以是可以包含或不包括微球体的开孔或闭孔泡沫体。在一些实施方案中,泡沫体为聚丙烯泡沫体。在另一个实施方案中,第二层可以包含含有微球体的木浆。另外,第二层1004可以包含各自包含不同或相同功能材料的多个不连续层。
在一些实施方案中,可以通过任何方式将片材或标签粘贴到制品上。在一些实施方案中,第三层1006可以被配置成接触制品。在一些实施方案中,第三层1006还可以形成适于粘附到容器上的层。可以通过使用具有需要的粘合性质的材料来获得第三层1006的粘合性质。可以将一种以上粘合剂用于形成第三层1004,以实现适当的粘合性质。例如,可以向聚合物中加入粘合剂添加剂,以形成具有粘合性质的材料。在一些实施方案中,第三层106包含适于形成粘合层的热塑性聚合物。在一个具体实施方案中,热塑性聚合物为聚丙烯。在此实施方案中,聚丙烯可以形成进一步减少通过片材1000的热传递的热屏蔽层。备选地,可以将其它材料例如聚酯(例如PET)用于形成第三层106。同样地,片材1000可以是自粘性标签。另外,在一些实施方案中,粘合剂不需要是连续的层。例如,粘合剂可以仅部分地覆盖第二层1006。
预期片材1000可以具有任何数目的层。例如,片材1000可以在第一层1002和第三层1006之间包含多个中间层。另外,可以选择层的每一个的厚度,以获得需要的性质。例如,为了增加片材1000的热屏蔽性质,可膨胀层1004可以具有与一个或多个其它层相比相对大的厚度。
另一个非限制性实施方案显示于图2中。在此实施方案中,片材1020包含第一层1030、第二层1032和第三层1033。第一层1030和第三层1033形成片材1020的最外表面。第二层1032形成在上层1030和下层1033之间的中间层。在一些实施方案中,第二层1032为绝热层,并且与其它层1030、1033相比可以相对厚。在示例的实施方案中,第二层1032基本上比第一层1030和第三层1033中的至少一层厚。例如,中间层1032可以形成片材1020的厚度t的至少50%。在一些实施方案中,中间层1032可以形成片材1020的总厚度t的至少60%、80%、90%、95%、98%、99%。因而,中间层1032可以形成用于减少通过片材1020的热传递的有效热屏蔽层。因此,片材1020具有减少的厚度t,但是也提供了需要的热特性。
片材的任选上层和下层可以由任何合适的材料形成。例如,上层和下层可以由热塑性材料形成。在一些实施方案中,热塑性材料可以包含具有相对好绝热性质的聚丙烯。例如,图1的片材1000可以具有主要包含聚丙烯的第一层1002和第三层106。第二层1004可以包含聚丙烯和/或微球体。备选地,第二层1004可以包含纸和/或微球体。
在片材1000可以通过挤出形成的实施方案中,可以加热第二层1004中的未吹胀的微球体,使得当片材1000从挤出机的模头排出时,该微球体将膨胀。即,片材1000的微球体在其从模头排除时被吹胀。备选地,第二层1004可以包含完全吹胀(例如,膨胀的微球体)、部分吹胀以及未吹胀的微球体(例如,坍塌的微球体)的混合物。在片材从挤出机的模头排出时,未吹胀、部分吹胀或完全吹胀的微球体可以进一步膨胀。未吹胀、部分吹胀和完全吹胀的微球体的组合可以使第二层1004中的空隙数目最大化。当然,微球体的一些可以保持完全未被吹胀;然而,该未吹胀的微球体(例如,未膨胀的微球体)产生较少空隙,并且因而会降低它的绝热性质。
可以使用标准的化学或物理发泡剂,通过吹制法形成片材。例如,可以挤出片材,其中第二层1004包含化学或物理发泡剂,并且可以包含或不包含微球体。在从挤出机挤出片材1000时,第二层1004可以形成泡沫材料。在一些实施方案中,可以通过使用压缩气体例如丁烷、二氯乙烷获得具有略低密度或其它合适密度的泡沫材料。例如,可以将压缩气体用于形成具有密度约为0.03g/cc的闭孔泡沫体的泡沫材料。在一些实施方案中,可以通过气体与包含微球体例如Expancel的泡沫材料的组合来形成泡沫材料。在一些实施方案中,可以通过利用微球体和发泡剂(例如,化学发泡剂、物理发泡剂等)形成泡沫材料。可以将各种类型的材料(例如,包括压缩气体的气体、微球体、发泡剂、它们的组合)用于形成片材1000的至少一个部分。
本文公开的片材可以具有适合应用于包装的任何厚度。在一些实施方案中,片材具有约20密耳、30密耳、40密耳、50密耳、60密耳以及包含这些厚度的范围的厚度。在一些非限制性实施方案中,片材具有约40密耳的厚度,并且包含开孔泡沫体。在一些实施方案中,片材具有约0.5密耳、1密耳、2密耳以及包含这些厚度的范围的薄层。例如,图2的层1030可以具有约1密耳的厚度,并且可以形成印刷标签(例如,单或多层标签)。在一些实施方案中,还可以将片材转化为标签料。
在一些实施方案中,片材或标签包含可以直接印刷性的层。另外,该片材可以是印刷性的。在另一个实施方案中,片材或标签包含在片材或标签的形成之前、期间或之后已经接受印刷的层。因而,单独的单层片材可以同时提供绝热性质和可印刷的表面。该片材还可以提供需要的触感。
在一个优选的实施方案中,标签包含提供增强的绝热和/或视觉和触觉性质的泡沫体。在一些实施方案中,可以用一种以上聚烯烃的溶液或分散体涂布标签。在一些实施方案中,用聚丙烯的溶液或分散体涂布标签。在一些实施方案中,聚丙烯是微球体的载体。在这些实施方案的一些中,聚丙烯和微球体的薄层可以作为标签的一层或多层来涂布。在一个具体实施方案中,涂布层小于40密耳。在另一个实施方案中,涂布层小于30密耳。在另一个实施方案中,涂布层小于20密耳。在另一个实施方案中,涂布层小于10密耳。在这些实施方案的一些中,标签的总厚度小于10密耳,包括约3至约8密耳。如本文进一步所述的,然后将这样的标签暴露于热量中,以引起层的发泡。
在一些实施方案中,可以从挤出的泡沫片材形成泡沫标签。在一个实施方案中,泡沫标签可以包含重量轻的闭孔泡沫基体,其密度小于约0.1g/cc,并且优选在约0.05g/cc和约0.01g/cc之间。此材料优选适合于接受图形,并且优选具有合适的抗撕强度。例如,在一些实施方案中,可以通过使用具有粘合背材(adhesive backing)的反印OPP(取向聚丙烯)标签来得到适合抗撕强度和图形接受性质。在其它的实施方案中,可以使用合适的可印刷材料。
在一些实施方案中,标签或片材具有小于约10密耳的厚度,包括约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10以及在前述值之间的任何值。与厚度大于10密耳的更厚标签和标签料相比,这样的标签料每卷可以容易地容纳更多的标签。例如,一些泡沫标签料具有约40密耳的厚度。由于许多泡沫标签比标准纸标签厚,因此与标准纸标签相比,标准标签卷上装配了较少的泡沫标签。在生产线设置中,可能需要另外的工作,以更迅速地改变卷。时常改变标签卷会导致额外的标签成本,并且降低生产线效率。因而,片材或标签的一个实施方案包含纸或纸浆,其中所述标签的厚度小于约10密耳。在另一个实施方案中,片材或标签为标准纸标签。
在前述实施方案中,包含纸或纸浆的片材或标签还可以涂布或层压有微球体。在一个实施方案中,片材或标签在第一层中包含纸,而在第二层中包含微球体。在另一个实施方案中,片材或标签在同一层中包含纸和微球体。在另一个实施方案中,片材或标签在第一层中包含纸,而在一层或多层中包含微球体。在一些实施方案中,纸和微球体可以包含一层或多层另外的功能性层。
另外,在一些实施方案中,片材或标签包含纸和可膨胀材料。在一些实施方案中,可膨胀材料包含微球体和载体材料。例如,在一些实施方案中,可以在纸标签的表面上涂布微球体和一种以上热塑性材料的层。与微球体一起使用的热塑性材料还可以基于具体应用来选择。一种理想的气体屏蔽材料是PHAE。本文进一步描述另外适合的气体屏蔽材料。在一些实施方案中,可以将微球体与绝热材料一起使用。在一些实施方案中,优选的绝热材料是泡沫闭孔材料。然而,一些开孔材料也可以提供另外需要的绝热或其它性质。在一些实施方案中,可以将湿气屏蔽材料与微球体一起使用。优选的湿气屏蔽材料包括EVOH、EVA、PVOH、PVA等,并且在本文进一步描述。
本文进一步描述用于这些实施方案的载体材料。一种可以与微球体涂料一起使用的优选载体材料是有机载体。优选的有机载体包括乙烯丙烯酸乙酯、聚丙烯、聚乙烯、前述化合物的组合、前述化合物的共聚物,以及它们的任何组合。另一种优选载体材料包含丙烯酸类或苯乙烯丁二烯胶乳。在一些实施方案中,载体可以包含粘合剂、聚合物或用于纸形成工艺的其它材料。在一些实施方案中,这些材料可以增强标签或纸的一些性质。一些性质可以通过聚合物的使用来增强。在一些实施方案中,聚合载体可以增强标签、片材或层压材料(这些中的一些包括纸)的粘合。
纸标签包含微球体的一个益处在于标签的一些物理和机械性质的改进。例如,包含含有微球体和载体的可膨胀材料的另外层改进了这样的标签的耐磨性。本文进一步公开另外的益处。包含纸的片材或标签的另一个益处包括再处理或再循环纸的能力。在一个实施方案中,可以将标签暴露于热量和湿气,所述热量和湿气穿透一个或多个上层,从而暴露着泡沫体和/或纸。在一些实施方案中,机械装置将使得可以对标签或片材的纸基底进行再调浆。
根据另外的实施方案中,可以将片材或标签形成为可收缩的片材或标签。在一些实施方案中,片材或标签包含弹性可收缩材料。在一些实施方案中,可收缩材料被热活化。标签的收缩优选不显著影响标签的绝热性质。在一个实施方案中,可收缩膜标签可以在处理的泡沫表面上层压反印的图形。在一些实施方案中,可收缩的膜标签优选包含PVC、PETG、OPS(取向PS)和K-树脂中的一种以上。同样地,在一些实施方案中,还可以使用OPP,以在轴向上产生在约1%和约30%之间的收缩,并且优选为在约5%和约22%之间的收缩。在一些其它的实施方案中,泡沫体和层压的图形标签层都是可收缩的。例如,在一个实施方案中,泡沫基底可以是弹性体的。在另一个实施方案中,可以用热量使泡沫基底热活化,从而收缩。例如,PP泡沫体中的一些收缩可以在轴向上获得,并且可以通过加热来触发。在另一个实施方案中,可以挤出泡沫圆筒或套筒,从而将其宽松地装配在容器或瓶子的标签板(label panel)之上。可以用加热来引起泡沫套管在轴向上的收缩。
B.用于形成和敷贴含有泡沫材料的片材、标签和标签料的方法和装置
可以在单一的挤出工艺中形成本文所述的多层片材。然而,片材还可以通过多步工艺形成。例如,图1的片材1000可以在多步挤出工艺中形成。片材1000的层的一层或多层可以通过第一挤出机形成,而一个片材或多个片材可以通过第二挤出机形成。然后将该片材组合,以形成片材1000。
备选地,片材或标签的一层或多层可以通过任何合适方法制成,所述方法包括但不限于:(1)浸涂、(2)喷涂、(3)流涂、(4)辊涂、(5)火焰喷涂、(6)流化床浸涂、(7)静电粉末喷雾、(8)重叠注塑(例如,注射后注射(injectover inject))和/或(9)注塑(包括共注塑)。另外,可以由通过引用而结合进入到本申请的参考文献中公开的方法和装置,来制备片材或标签。
在一些涉及片材挤出的实施方案中,一旦从模头出现泡沫体,就迅速敷贴具有聚合物例如聚乙烯或聚丙烯的挤出涂层。在一些实施方案中,这具有以下益处:提供增加的抗撕裂性、改善的表面光泽(更好的可印性),以及增强的泡沫体完整性和稳定性。在一些实施方案中,在挤出模头中,可以将挤出的PE或PP涂层作为共-层来应用,从而在它离开模头时,使得它形成层压复合材料。另外,在一些实施方案中,还可以挤出第二层,并且将其层压到在第一挤出工艺下游的挤出泡沫体上。
另外,在一些实施方案中,可以将微球体用作在泡沫体中的成核剂,以更进一步降低密度(打开和产生更多的闭孔)。微球体可以通过本身或作为成核剂用来产生泡沫,并且与发泡剂和/或与气体注射协同作用。微球体可以作为在通过熔化的聚合物加热时膨胀的未膨胀球体,或作为预-膨胀的球体来引入。注射的气体优选为丁烷、戊烷、辛烷、二氧化碳、氮气和氟代乙烷例如杜邦的C152中的一种以上。在一些实施方案中,这可以导致球体的双峰分布,所述的双峰分布产生比膨胀的球体的单峰窄分布更加紧密的堆积密度。
在另一个优选的实施方案中,可以用含有微球体和任选的载体材料的水溶液或分散体来涂布片材或标签。该片材或标签可以包含纸。在一些实施方案中,含有纸的标签可以涂布有一层或多层涂布层。一层或多层涂布层可以包含微球体。在优选的实施方案中,可以将微球体悬浮在通过前述方法涂敷到片材或标签的水性分散体或溶液中。如上所提及的,含有微球体的水溶液或分散体还可以包含可以涂敷到片材或标签的载体材料。在一些实施方案中,载体材料提供了可以将微球体分散在其中的介质。
在另一个实施方案中,在形成片材或标签之前,可以将含有纤维素纤维(例如,纸浆)的组合物与微球体以及任选的载体材料混合。然后可以控制这样的纤维素纤维的密度,以允许更多地吸收微球体。纸的纤维素纤维密度的调节方法在本领域中是众所周知的。一种调节纤维素材料密度的方法包括将化学改性剂加入到含有该纤维素材料的混合物中。通过此方法制备的片材或标签可以允许将高体积的微球体掺入到片材或标签的含有纸的层中。在一个实施方案中,制备标签的方法包括将纤维素纤维与微球体混合以形成混合物,并且由该混合物形成纸标签。在一些实施方案中,将微球体引入到在浆液中的纸形成纸浆中。
在一些实施方案中,片材或标签可以涂布有热塑性材料。在这些实施方案的一些中,热塑性材料包含微球体。如上所提及的,可以将包含微球体和任选的热塑性聚合物的水溶液或分散体涂敷到片材或标签上。虽然存在着许多可以在将微球体应用到片材或标签之前与微球体混合的合适的热塑性聚合物,但是可以与微球体一起使用的一种优选的热塑性材料是苯氧基-类热塑性材料,例如聚羟基氨基醚(PHAE)。另一种可以与微球体一起使用的合适的聚合材料是泡沫聚合物,例如聚丙烯。这样的材料可以通过本文所述的方法涂布在纸标签基底上,或可以在纸片材或标签形成之前,与纤维素纤维或纸浆混合。备选地,可以将这样的材料涂布在标签上,所述标签含有可以包含或可以不包含纸的一层或多层聚合材料。
在一些实施方案中,可以将微球体作为分散体或乳液与一种以上有机载体混合。虽然优选用载体将微球体分散在水中,但是可以使用其它的溶剂体系和乳液体系。可以将含有微球体和有机载体的溶液或分散体涂布在片材或标签的一层或多层上。在一些实施方案中,有机载体可以起功能材料的作用,并且对含有该功能材料的一层或多层提供功能。本文进一步描述这样的载体。
在一些实施方案中,含有微球体和载体的溶液或分散体具有该水溶液或分散体的约10至约90重量%的固含量。在另一个实施方案中,溶液或分散体具有约20至约60重量%的固含量。在另一个实施方案中,溶液或分散体具有约30至约50重量%的固含量。
在含有微球体的材料应用时,或在含有纤维素纤维的纸形成以后,可以在微球体不膨胀的温度下干燥片材或标签。在一些实施方案中,微球体在低于120℃的温度下不膨胀。在一些实施方案中,微球体在约30至约100℃的温度下不膨胀。在不膨胀的情况下实现这样的干燥的常规方法对于本领域的普通技术人员是已知的。另外,可以结合气流,利用IR辐照来快速干燥片材或标签,以防止表面的过度加热和/或微球体的膨胀。在一些实施方案中,IR辐照提供更加均匀和受控的加热,从而防止微球体膨胀,同时缩短标签或片材的干燥时间。
在一个实施方案中,可以根据以上论述的方法,在含有微球体的水溶液或分散体中涂布标签料。在一些实施方案中,然后可以通过本文所述的方法干燥标签料。然后可以将这样的标签料卷成卷。在另一个实施方案中,在干燥标签料以后,可以将标签料切割成为单独的标签,并且敷贴于制品例如容器上。还可以在涂布前、在干燥后、在切割或穿孔前,或在敷贴到制品上以后,对标签进行印刷。在一些实施方案中,可以为了将标签料或片材切割或撕扯成为标签而对其进行穿孔。
在一些实施方案中,含有微球体的片材或标签可以暴露于热或压力的源,以使微球体膨胀。在一个优选的实施方案中,可以通过IR辐照来加热片材或标签。另一种优选的热源可以是热空气。在一些实施方案中,热装罐应用可以导致一些微球体的膨胀。在热源下,可以使片材或标签的至少一些微球体膨胀。在一些实施方案中,热源在一侧或多侧上加热片材、标签或标签料。例如,可以在前侧或后侧或两侧加热标签料。在一些实施方案中,施加的热量足以使微球体的一部分膨胀。在一些实施方案中,使所有的微球体均匀膨胀。受控的加热可能引起片材或标签的至少一些微球体的局部膨胀。在一个实施方案中,定域加热可以在作为浮雕塑模或设计的片材或标签中引起塑模或设计。
在一些实施方案中,可以将微球体的体积用于控制标签或片材的密度和厚度。在微球体膨胀时,含有微球体的一层或多层的厚度和密度将增加。同样地,可以通过微球体的膨胀来控制标签或片材的绝热性质。
参考图3,含有微球体的标签料10可以通过如图3中所述的一个或多个加热器20和/或40。通过系统传递到标签料10的热量的程度可以控制微球体的膨胀。在一些实施方案中,含有微球体的标签料10产生发泡或膨胀的标签料50。可以在标签料10的膨胀或发泡之前或之后,将标签料10印刷和/或敷贴到制品之上。还可以使含有这些标签的制品遭受热源(例如,IR辐照),以制备发泡或膨胀的标签料。可以在将标签敷贴到制品上之前或之后,印上这样的标签或标签料。另外,可以在微球体的膨胀之前或之后,印上标签。
在一些实施方案中,将标签或片材在该标签或片材的一侧暴露于热量中。参考图3,一个非限制性实例允许在标签料的一侧通过加热器20加热标签料10。备选地,可以在标签料的相反侧通过加热器40加热标签料10。在一些实施方案中,同时通过加热器20和40加热标签料10。例如,在含有泡沫层和印刷用表面的标签的实施方案中,可以选择性地加热泡沫标签或片材,而不将印刷了的或可印刷的层暴露于热量中。在其它的实施方案中,可以在标签的上侧和下侧加热片材或标签。
在一个优选的方法中,可以将标签料放置到加热系统60中。牵引辊30可以运转并牵引标签料10通过一个或多个加热器20和40。在一些实施方案中,可以冷却辊30,以冷却膨胀的标签料50,并且中断微球体的膨胀。在一个具体实施方案中,可以加热任选的上游辊70。在另一个实施方案中,可以将一个或多个加热器20和40例如IR辐照加热器用于加热标签料10。在标签料10通过上游辊70和一个或多个加热器20和40时,发生微球体的膨胀。在到达冷却的下游辊30时,膨胀的标签料50中断了微球体的一些或全部膨胀。在一些实施方案中,可以改变热源如一个或多个加热器20和40与冷却的下游辊30之间的距离d,以使膨胀的标签料50的厚度最优化和/或标准化。在一些实施方案中,下游辊30还可以从膨胀的标签料50修剪过量的材料。
在一个具体实施方案中,可以使膨胀的标签料50遭受任选的处理机80。任选的处理机80可以处理标签料50,所述的处理包括但不限于如下列处理中的一种以上:印刷标签料50;切割膨胀的标签料50;修剪膨胀的标签料50;将制品敷贴到膨胀的标签料50上;进一步使膨胀的标签料50膨胀。然而,如本领域普通技术人员应当理解的是,在处理期间和/或在标签料10的膨胀之前的任何时间,可以进行这些处理。
在一些实施方案中,可以在处理期间修剪过量的材料。另外,在标签料通过一个或多个辊时,该一个或多个辊可以对它施加压力。在一个实施方案中,可以安置另外的模制室,以在标签料膨胀时,允许其发泡和/或成型。可以以任何需要的形状发生标签料的成型。在一些实施方案中,在将标签敷贴到容器上之前,可以切割标签料,以形成标签。
在一些实施方案中,可以将片材、标签或标签料压花。在一些实施方案中,可以用辊将标记压花到标签或标签料中。可以在微球体膨胀之前、微球体膨胀期间,或微球体膨胀之后进行压花。在一个实施方案中,辊可以具有可拆卸的插入物,以改变由标签或标签料所接受的压花的设计。在一些实施方案中,可以在标签料的前侧、后侧或两侧进行标签或标签料的压花工艺。同样,特别的压花可能需要正常或反转的设计或版本。另外,标签可以被压花超过一次。
在一些实施方案中,标签或标签料可以被印刷。可以在微球体膨胀之前、期间或之后印刷标签料。还可以在压花之前、期间或之后印刷标签料。可以在标签料的切割之前、期间或之后,印刷标签。还可以在将标签敷贴到制品上之前、期间或之后,印刷标签。因而,可以在一个或多个工序之前、期间或之后的任何时间,印刷标签料或标签。
在一个具体的实施方案中,标记的墨包含微球体。在这些微球体膨胀时,墨可以对含有这样的墨的片材或标签提供浮雕。在这些实施方案的一些中,在微球体膨胀之前印刷片材或标签。在另一个实施方案中,可以将印刷有含有微球体的墨的标签在膨胀之前敷贴到瓶子上。然而,如本文所论述的,步骤的其它顺序对于本领域的普通技术人员是可预见的。
在一个实施方案中,可以通过热的应用来选择地压花含有微球体的墨,以在微球体的一些部分引起膨胀。在一些实施方案中,微球体引起标签的大幅度发泡,从而产生标签至少一些部分的浮雕。在一些实施方案中,在含有含微球体有墨的标签的此部分中,可以在此部分中产生标签的浮雕。可以用例如热或压力的方法,通过微球体的膨胀来控制这样的浮雕。
在一些实施方案中,印刷在片材或标签上的标记可以包含多重色料。在一些实施方案中,可以根据本文所述的方法来选择地将色料压花。例如,可以在标签上印刷含有微球体的某些色料。可以通过加热含有微球体的色料来使某些色料的微球体膨胀,或通常加热整个片材或标签以引起微球体的膨胀。其它的色料可以包含或可以不包含微球体。可以取决于需要的精确构造来选择不同的色料。
在一些实施方案中,标签被敷贴到一个以上制品上。如上所述,可以通过任何的方法将标签粘贴到容器上。在一些实施方案中,可以在微球体膨胀之前、期间或之后,将标签粘贴到容器。另外,可以在标签印刷之前、期间或之后,将标签粘贴到瓶子上。在一些实施方案中,可以在将标签料切割成为标签之前,将标签料粘贴到瓶子上。在一些实施方案中,可以将标签敷贴到未灌装、部分灌装或全灌装的容器。也可以在用固体、液体和/或气体灌装制品之前、期间或之后,印刷标签。
另外,可以在容器形成过程期间的任何时间对标签或标签料进行敷贴、印刷或压花。例如,标签或标签料可以在容器的形成期间敷贴,并且随后在容器灌装之前或之后印刷。本领域的普通技术人员应当理解的是,可以对此方法采取许多构造、备选实施方案和/或用途,以及明显的更改,从而在容器形成工艺期间的任何时间都可以对标签进行敷贴、膨胀、印刷或涂布。
在一个优选的实施方案中,在将标签敷贴到一个或多个容器以后,对其进行印刷。适合于印刷标签的系统可以包括将容器俘获在单独的室或袋(pocket)中的机器,所述的室或袋定位并俘获容器。不论是在瓶子的轴上或轴外,容器可以在任何方向上,并且在任何这些轴上沿360度旋转。在这些实施方案中,可以在容器的旋转之前、期间或之后,印刷容器。印刷的可以包括但不限于:高速印刷装置,例如激光器、喷墨装置、辊装置、丝网装置、冲击装置,以及其它的印刷技术。
在一些实施方案中,在容器形成工艺之前、期间或之后,可以用一个或多个基底涂布标签。在一个非限制性实例中,纸标签涂布有一层或多层微球体和载体材料。标签可以进一步涂布有一层或多层保护性层压材料。然后,可以对容器进行在制造工艺(例如,填充或加盖)中的一种以上的处理。这样的保护性层压材料可以在一种以上的容器制造工艺期间起保护标签免受磨损或磨耗的作用。
可以切割片材或标签料,以形成可以敷贴于容器的至少一个部分上的标签。备选地,可以将片材可以用来形成标签或包装,所述标签或包装被配置成基本上覆盖容器的整个表面积,以提供优良的绝热效果。在一些实施方案中,标签可以被调节尺寸并且被配置成覆盖包装的表面积的至少60%、70%、80%、90%、95%和高达100%。在一些实施方案中,标签可以被调节尺寸以覆盖100%的容器。例如,参考图4,可以用片材150缠绕容器100。片材150可以包含一层或多层。显示了粘合层110,并且其可以将片材150粘附在容器100上。
在一些实施方案中,对泡沫体进行电晕或火焰处理,以增强粘合。这样的表面改性可以用于促进另一表面与粘合层的粘合。例如,在一个实施方案中,可以使来自挤出工艺的泡沫体通过电晕或等离子体放电或火焰处理区。在一个实施方案中,然后可以将OPP标签层压到处理的表面上。在一些实施方案中,处理的表面是制品基底。在一些其它的实施方案中,可以在处理的表面上直接印刷标签图形,然后用水性或挤出涂层涂布。涂层优选起保护层的作用。另外,涂层优选增加泡沫体的抗撕裂性。
技术人员应当认识到来自本文公开的不同实施方案的各种特征的可交换性。类似地,对于上述论述的各种特征和步骤以及对于每个特征或步骤的其它已知等价物,本领域普通技术人员都可以进行混合和匹配,以实施根据本文描述的原理的这些方法。另外,没有将本文描述及示例的方法限制于所描述活动的精确顺序,也不必要将它限制于所阐明的全部活动的实践。在实践本发明的实施方案时,可以采用事项(event)或活动的其它顺序、或少于全部事项、或事项的同时进行。
尽管本发明已经在一些实施方案和实施例的上下文中被公开,但是本领域技术人员应当理解,本发明从具体公开的实施方案延及到其它备选实施方案和/或用途以及其明显的改进及等价替换。因此,本发明并不受本文的优选实施方案的具体公开内容的限制。而是,申请人意指本发明的范围只受参考后附权利要求的限制,并且本文所公开的方法和材料对于本领域技术人员是显而易见的变化都将落入申请人的发明的范围内。
Claims (62)
1.一种片材,其包含:
包含微球体的第一层;
其中所述片材被配置成接触容器。
2.根据权利要求1所述的片材,其中包含微球体的所述层另外包含一种以上载体材料。
3.根据权利要求2所述的片材,其中所述一种以上载体材料包含聚丙烯。
4.根据权利要求2所述的片材,其中所述一种以上载体材料包含纤维素材料。
5.根据权利要求4所述的片材,其中所述纤维素材料包含纸浆。
6.根据权利要求4所述的片材,其中所述纤维素材料是纸。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的片材,其中所述片材包含至少一层,所述的至少一层包含纸,并且其中所述包含纸的至少一层基本上无微球体。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的片材,其中至少部分的微球体是坍塌的微球体,并且所述片材具有小于10密耳的厚度。
9.根据权利要求8所述的片材,其中所述片材具有在约3密耳和约8密耳之间的厚度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的片材,其中所述片材包含配置成粘附到一个或多个制品基底的层,所述制品基底选自由玻璃、纸、塑料、木材和金属组成的组。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的片材,其中所述片材包含适于接受标记的一层或多层。
12.根据权利要求11所述的片材,其中适于接受标记的至少一层是外层。
13.根据权利要求1至9中任一项所述的片材,其进一步包含:
适于接受标记的第二层;
适于将所述片材粘附到制品的第三层;并且
其中第一层被安置在所述第二和第三层之间。
14.根据权利要求13所述的片材,其中所述第二层的壁厚小于所述第一层壁厚的约一半。
15.根据权利要求13所述的片材,其中所述第二层的壁厚小于所述第一层壁厚的约四分之一。
16.根据权利要求13所述的片材,其中所述第二层的壁厚小于所述第一层壁厚的约十分之一。
17.根据权利要求13所述的片材,其中所述第一层是可收缩的。
18.根据权利要求13所述的片材,其中所述第二层是可收缩的。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的片材,其中一层或多层是可收缩的。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的片材,其中一层或多层包含泡沫材料。
21.根据权利要求20所述的片材,其中所述泡沫材料包含选自化学发泡剂和物理发泡剂中的一种以上的发泡剂。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的片材,其中所述包含微球体的层是所述片材的外层。
23.根据权利要求1至21中任一项所述的片材,其中所述包含微球体的层是所述片材的内层。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的片材,其中所述微球体包含几乎完全坍塌的微球体、部分膨胀的微球体或完全膨胀的微球体。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的片材,其中所述包含微球体的层占超过所述片材的约60%的体积。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的片材,其中按重量计,所述片材主要包含PP。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的片材,其中所述包含微球体的层是第一内层和外层之间的中间层。
28.一种包含根据权利要求1至27中任一项所述的片材的容器,其中所述片材被配置成粘附到容器。
29.一种标签,其包含:
适于在其上印刷的上表面;
适于粘附到制品基底的下表面;和
安置在所述上表面和下表面之间的主体,所述主体包含可膨胀材料,其中所述可膨胀材料包含微球体。
30.根据权利要求29所述的标签,其中所述可膨胀材料进一步包含载体材料。
31.根据权利要求30所述的标签,其中所述载体材料包含聚丙烯。
32.根据权利要求30所述的标签,其中所述载体材料包含纤维素材料。
33.根据权利要求32所述的标签,其中所述纤维素材料包含纸。
34.根据权利要求29至33中任一项所述的标签,其中所述上或下表面中的一个或多个包含聚丙烯。
35.根据权利要求29至34中任一项所述的标签,其中所述上表面包含防水屏蔽材料。
36.根据权利要求29至35中任一项所述的标签,其中至少部分所述微球体是坍塌的微球体,并且所述片材具有小于10密耳的厚度。
37.根据权利要求36所述的标签,其中所述片材具有在约3密耳和约8密耳之间的厚度。
38.根据权利要求29至37中任一项所述的标签,其中所述制品基底选自由玻璃、纸、塑料、木材和金属组成的组。
39.根据权利要求29至38中任一项所述的标签,其中所述主体和所述上表面中的一个或多个是可收缩的。
40.根据权利要求29至39中任一项所述的标签,其中所述上表面包含泡沫材料。
41.根据权利要求29至40中任一项所述的标签,其中所述主体通过挤出法形成。
42.根据权利要求29至41中任一项所述的标签,其中所述上表面是通过选自由浸涂、喷涂、流涂和辊涂组成的组的方法形成的涂层。
43.根据权利要求29至42中任一项所述的标签,其中所述主体占所述标签超过约60%的体积。
44.一种制备泡沫标签料的方法,所述的方法包括:
提供标签料,其中所述标签料包含一层或多层,并且其中至少一层包含微球体;
以配置成使所述微球体的至少一些膨胀的方式加热所述标签料。
45.根据权利要求44所述的方法,所述的方法进一步包含将所述标签料切割成为标签。
46.根据权利要求45所述的方法,其中所述标签被敷贴于一个或多个容器上。
47.根据权利要求44至46中任一项所述的方法,其中所述加热标签料的步骤包括:使所述标签料通过被配置成在一侧或多侧上加热所述标签料的加热系统。
48.根据权利要求44至47中任一项所述的方法,其进一步包括冷却所述标签料,以减少和/或中断所述微球体的膨胀。
49.根据权利要求48所述的方法,其中所述冷却所述标签料的步骤包括使所述标签料通过一根或多根辊,其中所述辊的至少一根处于比将引起所述微球体的进一步膨胀的温度低的温度。
50.根据权利要求49所述的方法,其所述温度低于120℃。
51.根据权利要求50所述的方法,其所述温度低于100℃。
52.根据权利要求51所述的方法,其所述温度低于60℃。
53.根据权利要求52所述的方法,其所述温度低于25℃。
54.根据权利要求44至53中任一项所述的方法,所述的方法进一步包括:
将热塑性聚合材料的水溶液或分散体涂敷到所述标签料的表面上;和
在基本上不引起所述微球体膨胀的温度下,干燥所述溶液或分散体,以形成层。
55.根据权利要求44至54中任一项所述的方法,其进一步包括印刷所述标签料。
56.一种形成标签的方法,所述的方法包括:
提供标签料,其中所述标签料包含纸;
将包含可膨胀材料的水溶液或分散体涂敷到所述标签料上;
在基本上不引起所述微球体膨胀的温度下,干燥所述溶液或分散体,以在所述标签料上形成层;和
切割所述标签料,以制备一个或多个标签。
57.根据权利要求56所述的方法,其进一步包括将所述一个或多个标签敷贴到容器上。
58.根据权利要求56或57所述的方法,所述的方法进一步包括印刷所述层。
59.根据权利要求56至58中任一项所述的方法,其中所述纸在涂敷所述溶液或分散体之前接受标记。
60.根据权利要求56至59中任一项所述的方法,其中所述可膨胀材料包含微球体。
61.根据权利要求56至59中任一项所述的方法,其中所述包含可膨胀材料的层被加热,以制备泡沫体。
62.一种制备标签的方法,所述的方法包括:
将可膨胀材料与选自纤维素材料、纸或纸浆中的一种以上的材料混合,以制备混合物;
由所述混合物形成标签;所述标签包含至少一层,所述至少一层包含所述可膨胀材料和所述选自纤维素材料、纸或纸浆中的一种以上的材料;和
其中所述可膨胀材料包含微球体。
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