CN102149521A - 切割涂胶标签的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于冲切标签原料的方法和设备，所述标签原料包括面材、粘合剂和任选地衬层以形成标签，其中带衬层的压敏涂胶标签原料的衬层可以是薄衬层或超薄衬层。

Description

切割涂胶标签的装置和方法
交叉引用相关申请
本申请要求2008年7月14日提交的美国临时专利申请号61/080,308的优先权，其以其整体通过引用并入本文。
发明领域
本发明涉及涂胶标签的领域，特别地涉及冲切涂胶标签尤其是压敏标签的装置和方法，其中所述标签可以包括或可以不包括在粘合剂上的相对薄的保护性衬层。
相关技术描述
包括压敏标签在内的典型标签由标签原料(label stock)制成，所述标签原料包括面层(面材)、粘附至所述面层的粘合剂(即PSA)层以及可移除地粘附至所述粘合剂层的保护性剥离衬层。标签原料通常以卷的形式提供。单个标签可以通过以下步骤产生：冲切所述面层和所述PSA层，然后除去周围的废矩阵料(waste matrix)，留下粘附至所述剥离衬层的单个标签。重要的是在所述冲切操作中不切断所述剥离衬层。使用重量重的衬层有助于防止衬层被完全切断。但是，重量重的衬层成本高并且最终生成废弃物。薄而重量轻的剥离衬层对于降低操作成本是有用的，但使用薄衬层有局限性，特别是对于各种高速冲切过程。典型的标签制造过程在至少100ft/min(28.6m/min)、优选地在至少400ft/min(113.6m/min)或更高的速度下进行。当速度增加时，该过程变得较不稳定，并且冲切变得较不精确。当衬层的厚度减小时，切断衬层、衬层起皱或变得扭曲的可能性增加。但是，减慢过程以避免切断薄衬层造成明显的成本劣势、效率降低以及可能频繁地无效。
适应薄衬层的一个方法包括从粘合剂层标签原料除去薄而重量轻的衬层并将临时可再使用的载体施加至所述粘合剂。然后面层和粘合剂层可以被冲切为单个标签，在所述标签交付标签施加操作后，临时载体可以被卷起并再次使用。
在另一方法中，薄而重量轻的衬层与粘合剂背衬面层分层，然后面层和粘合剂层被切成标签，标签被再层压至重量轻的衬层上。当标签被再层压至衬层时，标签可以或可以不连接至废矩阵料。当在其衬层与面层和粘合剂层分离的片材上，或在无衬层的标签原料上进行各种操作包括切割标签时由于PSA层的粘性而经常出现困难。
发明简述
在本发明的一个方面，提供了在衬层上由标签原料片材形成切割的粘合剂背衬标签(cut adhesive backed label)的方法，所述标签原料片材包括具有第一面和第二面的面材、粘附至所述面材的第一面的粘合剂层，以及任选地包括粘附所述粘合剂层的暴露表面的剥离衬层。标签原料片材被送入分离器站，其中所述分离器从所述面材和粘合剂层分离所述衬层。当衬层不存在或者衬层已经从面材分离时，面材和粘合剂层被送入切割站(cutting station)以形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料。切割站包括柔性旋转冲模(转模)和砧辊，其中所述柔性旋转冲模包括固定至安装柱(mounting cylinder)的冲模板，其中所述粘合剂在进入切割站之前被冷却或者所述柔性旋转冲模被急冷或者二者结合，其中所述冷却达到使所述粘合剂的粘着性减小的程度。当存在剥离衬层时，将先前除去的剥离衬层再层压至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料，或者任选地，将新的剥离衬层层压至所述切割的粘合剂背衬标签。
在一个实施方式中，在衬层被层压至所述切割的标签和矩阵料之后，将周围的矩阵料从所述切割的标签剥除(strip)。将切割的标签和衬层缠绕在辊上。
在另一实施方式中，固体材料填充磁性地固定至磁性安装柱上的冲模板和磁性安装柱之间形成的空气间隙，其中所述固体材料的导热性大于空气。柔性旋转冲模包括允许在旋转冲模的表面进行足够热交换的加工(engineered)内部。柔性旋转冲模包括冷却系统和冷却剂。所述柔性旋转冲模被冷却至露点以允许在所述冲模上形成冷凝。所述切割站包括步进梁组件。
在另一实施方式中，在所述衬层——如果存在——从所述标签原料片材分离之后，并在将所述面材和所述粘合剂层送至所述切割站之前，通过使所述面材和所述粘合剂层通过急冷区来冷却所述粘合剂层。用润滑剂润滑所述冲模。在所述衬层——如果存在——从所述标签原料片材分离之后，并在再层压移除的剥离衬层或者层压新的剥离衬层至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料之前，用静电电荷控制所述面材和粘合剂层的片材张力。如果存在，剥离衬层的厚度小于1.2密耳(0.030mm)。
在本发明的另一方面，提供了在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法，其包括标签原料片材，所述标签原料片材包括具有第一面和第二面的面材、粘附至所述面材的第一面的粘合剂层，以及任选地包括粘附所述粘合剂层的暴露表面的剥离衬层。当存在衬层时，标签原料片材被送入分离器站，其中分离器从所述面材和粘合剂层分离所述衬层。当衬层不存在或者存在时衬层从所述面材分离后，面材和粘合剂层被送入切割站，所述切割站包括冲模和砧，其方向为使所述粘合剂层的粘合剂与所述冲模接触，其中形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中用润滑剂润滑所述冲模的切割表面。当存在剥离衬层时，将先前移除的剥离衬层再层压至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料，或者任选地将新的剥离衬层层压至所述切割的粘合剂背衬标签。
在一个实施方式中，所述冲模是旋转冲模，并使用柔性版印刷板柱体润滑所述旋转冲模的切割表面。冲模涂布有防止所述粘合剂层的粘合剂粘附至所述冲模的材料。
在本发明的另一方面，提供了在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法，其包括：提供标签原料片材，所述标签原料片材包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层，以及粘附至所述粘合剂层的剥离衬层；将标签原料片材送至切割站以在所述剥离衬层上形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中所述切割站包括冲模和砧，并且所述砧包括弹性聚合物材料；从衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料；以及将衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。控制所述冲模和所述砧之间的距离以防止切割所述剥离衬层。
在本发明的另一方面，提供了在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法，提供标签原料片材，所述标签原料片材包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层，以及粘附至所述粘合剂层的剥离衬层，将所述标签原料片材送至切割站以在所述剥离衬层上形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中所述切割站包括冲模和砧，并且所述冲模是旋转冲模，冲模桥(die bridge)将施加至所述冲模的每一侧的力自动调节为设定值力，从所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料，并将所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。
在本发明的仍有另一方面，提供了在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法，提供标签原料片材，所述标签原料片材包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层，以及粘附至所述粘合剂层的剥离衬层，将所述标签原料片材送至切割站以在所述剥离衬层上形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中所述切割站包括冲模和砧，控制所述冲模和所述砧之间的距离以防止切割所述剥离衬层，从所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料；以及将所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。用静电控制器控制所述冲模和所述砧之间的距离。
在本发明的另一方面，提供了在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的装置，其包括用于从面材和粘合剂层分离衬层的分离器站以及用于从所述面材和所述粘合剂层形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围矩阵料的切割站，其中所述切割站包括柔性旋转冲模和砧，其中所述柔性旋转冲模包括固定至安装柱的冲模板以及用于在切割所述面材和粘合剂之前冷却所述粘合剂的机构。层压机被定向，以将所述剥离衬层再层压至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料。剥离机被定向以从所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料。
在一个实施方式中，提供了将衬层上的切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷的机构。
在进一步的实施方式中，装置包括填充冲模板和磁性安装柱之间形成的空气间隙的固体材料，所述冲模板被机械地固定至所述安装柱，其中所述固体材料的导热性大于空气。
在进一步的实施方式中，装置包括润滑装置，其进一步包括柔性版印刷板。砧是弹性聚合物砧。
在进一步的实施方式中，装置包括控制冲模和砧之间的距离以防止切割所述剥离衬层的机构。
附图简述
图1是标签转换过程的示意图，其包括分层、切割、再层压和矩阵料剥除的操作。
图2是标签转换过程的示意图，其包括用冷却的切割冲模冷却粘合剂层。
图3是标签转换过程的示意图，其包括用冷却的砧辊冷却粘合剂层。
图4是标签转换过程的示意图，其包括用步进梁冷却粘合剂层和切割片材。
图5是标签转换过程的示意图，其包括在进行切割之前冷却粘合剂层。
图6是标签转换过程的示意图，其包括润滑切割冲模。
图7是标签转换过程的示意图，其包括润滑砧。
图8是标签转换过程的示意图，其包括在面片材粘附至衬层时冲切所述面片材。
图9是使用静电控制冲模冲切面片材的过程的示意图。
详述
本发明提供用于冲切标签原料以形成标签的方法和装置。在几种实施方式中，提供了用于冲切带衬层的或不带衬层的标签原料以形成标签的方法和装置，其中标签原料被冲切而不是衬层。在其它实施方式中，提供了用于冲切带衬层的标签原料以形成标签的方法和装置，其中标签原料与衬层一起被冲切。标签原料通常包括聚合物面材——其可携带信息如打印信息、粘合剂层如粘附至面材的压敏粘合剂层以及在带衬层的标签原料的情况中可剥离地粘附至粘合剂层的剥离衬层。冲切标签原料以形成标签包括切断面材和粘合剂层。本发明提供当衬层不存在时冲切带有暴露的粘合剂的标签原料或冲切带有衬层、尤其是厚度为1.2密耳或更小(0.030毫米或更小)的薄衬层的标签原料的方法和装置。
在一个实施方式中，标签原料包括面材、粘附至面材的压敏粘合剂层(共同定义″面片材(face web)″)以及可移除地或可剥离地粘附至粘合剂层的剥离衬层。方法包括从面片材分离剥离衬层、急冷压敏粘合剂层、将面片材切成矩阵料中的单个标签、将剥离衬层再层压至切割的标签、然后从该结构剥除矩阵料。方法包括急冷压敏粘合剂(PSA)的步骤以充分减小其粘着性，允许冲模的切割表面在没有粘合剂粘附至切割表面的情况下接触PSA。
标签原料
在本发明中有用的标签结构包括面材、剥离衬层和介于面材和衬层之间的粘合剂层。在标签结构中使用的面材可以包括本领域技术人员已知适于作为面材材料的各种材料的任意一种。例如，面材可以由这样的材料构成：如上胶或不上胶的纸(例如，牛皮纸、证券纸(bond)、胶版印刷纸(offset)、平印纸(litho)和亚硫酸盐浆纸)，或者适用于面材的聚合物材料如聚烯烃、聚酯、聚酰胺等。在一个实施方式中，对于面材材料的要求是其能够与粘合剂层形成一定程度的粘性结合。在一个实施方式中，面材包括能够形成期望的结合并且能够被印刷的聚合物膜。在仍有另一实施方式中，聚合物膜材料是当与粘合剂层结合时提供足够的自支撑(self-supporting)结构以利于标签分配(标签分离和施加)的聚合物膜材料。面材材料的表面可以被表面处理，包括例如电晕放电处理或火焰处理或表层涂布处理，以提高各个区域的性能如可印刷性和/或与粘合剂层接触时的粘合力。优选地选择聚合物膜材料以提供给标签结构的一种或多种期望的性能如可印刷性、可冲切性、矩阵料可剥除性、可分配性等。
面材可以是单层聚合物膜面材或其可以包括多于一层聚合物膜层，其中的一些可以被内部粘合剂层分开。每一层的厚度可以不同。多层膜面材可以使用本领域技术人员所熟知的技术制作，如将两层或更多层预先形成的聚合物膜(以及任选地粘合剂层)层压在一起，或者通过共挤出几种聚合物膜以及任选地粘合剂层。也可以通过连续涂布并形成各个层、三重狭缝涂布、将多层挤出涂布在粘合剂层上等来制备多层面材。
标签结构还包括具有上表面和下表面的粘合剂层，其中所述粘合剂层的上表面粘附地连接或粘附至所述面层的下表面。在一些实施方式中，如上所述，结构也包括内部粘合剂，当将预先形成的聚合物膜层压在一起以形成面材时，内部粘合剂可用作层压粘合剂。内部粘合剂可以是热活化粘合剂、热熔粘合剂或压敏粘合剂(PSA)。外部(粘附至面材)粘合剂优选地是PSA。在上至约160℃(约320℉)的任何温度下为粘性的粘合剂是尤其有用的。在环境温度下为粘性的PSA在本发明的粘合剂结构中是特别有用的。环境温度包括室温并可以在5至80℃、10至70℃或15至60℃的范围内。
一般而言，粘合剂可以分为以下类别：无规共聚物粘合剂如基于丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯共聚物、α烯烃共聚物、硅氧烷共聚物、氯丁二烯/丙烯腈共聚物等的那些；以及嵌段共聚物粘合剂，包括基于线性嵌段共聚物(即，A-B和A-B-A型)、支链嵌段共聚物、星形嵌段共聚物、接枝嵌段共聚物或辐射形嵌段共聚物等的那些，以及天然和合成的橡胶粘合剂。在一个实施方式中，所述粘合剂层的粘合剂是乳液丙烯酸基压敏粘合剂。
有用的压敏粘合剂的描述可见于Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，Vol.13.Wiley-Interscience Publishers(New York，1988)。有用的压敏粘合剂的其他描述可见于Encyclopedia of Polymer Science and Technology，Vol.1，Interscience Publishers(New York，1964)。
标签原料可以包括重量重的衬层或者薄而重量轻的衬层。薄衬层的厚度小于标准2.5密耳(0.064mm)。衬层的厚度可以小于2.2密耳(0.060mm)、小于2.0密耳(0.051mm)、小于1.8密耳(0.042mm)、或小于1.2密耳(0.030mm)。
在一个实施方式中，衬层是超薄或超轻的衬层，其厚度小于1.02密耳(0.0254mm)、小于1密耳(0.0254mm)、小于0.92密耳(0.0233mm)、小于0.8密耳(0.0203mm)、小于0.6密耳(0.017mm)、小于0.50密耳(0.013mm)、或者等于或小于0.25密耳(0.00626mm)。这样的薄衬层是商业可得的，如来自Mitsubishi Chemical Company的Hostaphan
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聚酯膜(例如，0.5密耳，0.0127mm，商标名2SLK硅氧烷涂布膜)片材。另一衬层材料由Avery Dennison提供为带有1.25密耳(0.032mm)粘合剂层的1.02密耳(0.026mm)聚酯背衬片(polyester backing sheet)。
在另一实施方式中，标签原料或标签原料片材是无衬层的并且包括面材和粘附至面材的压敏粘合剂层，而没有剥离衬层粘附至所述粘合剂层。无衬层标签原料主要由面材和粘附至所述面材的一面的压敏粘合剂层以及在所述面材的另一面的可剥离涂层构成。
冲切标签原料的方法
在图1所示的一个实施方式中，形成切割标签的过程或方法包括提供标签原料，其包括面材和粘附至所述面层的粘合剂层(共同定义″面片材″)以及可移除地粘附至粘合剂层的剥离衬层；使剥离衬层从面片材分层；冷却粘合剂层以减小粘合剂的粘着性；冲切标签材料以形成单个标签；以及将剥离衬层再层压至切割标签的剥离衬层。在面片材被冲切之后，衬层被再层压至面片材。从片材剥除废矩阵料，衬层上的冲切标签被缠绕成卷。
在一个实施方式中，如图2所示，在切割站冷却粘合剂。在衬层从面片材分离之后，柱形旋转冲模可以被用于冷却和切割面片材。粘合剂层直接接触冷却的冲模。旋转冲模可以包括被加工的内部，其提供一系列膛线(rifling lines)、螺旋线(spirals)、蜂窝状结构(honeycombs)、挡板(baffles)或其它结构，以对于所用粘合剂类型、周围环境和切割速度在冲模表面允许足够的热交换，以便减小粘合剂的粘着性，最小化霜的形成。冷却粘合剂以允许冲模的切割表面在没有粘合剂粘附至切割表面的情况下与压敏粘合剂接触。这种粘性降低减少了粘合剂以及在残余粘合剂上积聚的其它物质在冲模上的聚集。在所述面片材被冲切之后，衬层被再层压至所述面片材。从片材剥除废矩阵料，以及将衬层上的冲切标签缠绕成卷。
在一个实施方式中，如图2所示，在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法包括：提供标签原料片材，其包括面材、粘附至面材的压敏粘合剂以及粘附至粘合剂层的剥离衬层；将所述标签原料片材送至分离器站，其中分离器从面材和粘合剂层分离衬层；面材和粘合剂层被送入切割站以形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中切割站包括柔性旋转冲模和砧辊，其中柔性旋转冲模包括被机械地固定至安装柱的冲模板，并且粘合剂层的粘合剂在切割站被冷却以减小粘合剂的粘着性，其中粘合剂与冷却的冲模接触；将剥离衬层层压至切割的粘合剂背衬标签和矩阵料；从衬层上的切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除矩阵料；以及将衬层上的切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。柔性旋转冲模的冲模板可以以包括钉的形式的任何方式机械地固定至所述安装柱，所述钉从所述冲模板的背侧底部伸出合适的深度——列举地包括1/8至1/4英寸(3.2至6.4mm)，并且机械地保持在安装柱中钻出的与冲模板中钉的位置匹配的钻孔中。钻孔和钉以这样的方式构建以便钉机械地保持在钻孔中。例如，在柔性板安装到磁性柱体上之后，与柱体底部周围的对应的钉配合的机械环状物被上紧以将钉固定在其插入位置中。该方法可以包括使用各环状物周围的一系列气囊，当膨胀时，气囊将所述环状物定位至位于钉的表面的键槽中。可选地，类似结构的环状物可以与螺栓结构相联，在底部柱体的一个或多个平坦端处该螺栓结构被垂直上紧至所述钉的面板处。可选地，可以使用带钉或不带钉的螺栓以将柔性板固定至底部，其中螺栓被放置在代表矩阵料或切割边缘的空处的区域。可选地，可以使用类似于美国专利号7,000,522[Eagle Rotary Systems，Inc.]描述的表面锁定机构将柔性冲模的角固定至底部。
在一个实施方式中，固体材料填充冲模板和安装柱之间形成的空气间隙，其中固体材料的导热性大于空气的导热性。物质的导热性是物理性能并表示物质传导热的能力。一般而言，物质的导热性随物质的密度增加而增加，所以通常固体材料的导热性大于气体如空气的导热性。固体材料可以包括这样的任何材料，其导热性大于空气，并因此允许冲模板达到降低的温度，在此温度粘合剂层的粘合剂的粘着性被降低，旋转冲模上的粘合剂的聚集被最小化或被阻止。填充空气间隙的固体材料可以是任何形式，包括膜例如纸膜或塑料膜、涂有粘合剂如例如压敏粘合剂的膜，或者液体涂层，如例如其中所述涂层包括挥发性溶剂中的至少一种聚合物以及其中所述涂层被喷雾或刷涂或以其它方式施加至冲模板的背面。在一个实施方式中，安装柱是磁性安装柱，其中冲模板通过磁力被保持在磁性安装柱上合适位置。在一个实施方式中，柔性旋转冲模包括被加工的内部，其允许旋转冲模表面的充分热交换。在一个实施方式中，柔性旋转冲模包括冷却系统和冷却剂，其中所述冷却系统包括冷却的冷却剂在其中循环或泵送以降低冲模温度的空腔，其中所述粘合剂接触所述冲模。冲模降低的温度减小了接触粘合剂的粘着性。冲模降低的温度可以导致冲模上霜的聚集，其中所述粘合剂接触所述冲模，这也减少接触粘合剂的粘着性。由于霜也可以聚集在冲模板和磁性安装柱之间的柔性旋转冲模上，导致的移动包括当仅靠磁力保持在其位时冲模板从磁性安装柱滑动或歪斜或移出，因此机械地将冲模板固定至磁性安装柱阻止冲模板的这些移动。在一个实施方式中，柔性旋转冲模被冷却至露点，如下文所述，以允许在冲模上形成冷凝，其中所述冷凝形成自维持的润滑机制。露点被定义为蒸汽开始冷凝为液体的温度，在本发明中其是周围或环境水蒸气开始冷凝为液体或冷凝物的温度。在一个实施方式中，切割站包括上述急冷柔性旋转冲模和辊，其中所述辊除去冲模上材料的过量聚集，其中所述材料可以包括霜或者水冷凝物。在一个实施方式中，切割站包括上述柔性旋转冲模和以下所述的步进梁组件，其中所述步进梁组件提供增加的冷却时间。在一个实施方式中，切割站包括上述柔性旋转冲模，其中，在层压所述剥离衬层至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料之前，静电电荷被施加至所述粘合剂层。为促进高速在线剥除或除去矩阵料，而不从所述剥离衬层抬起切割的粘合剂背衬标签，在层压剥离衬层至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料之前，对暴露的粘合剂层施加表面处理——其中所述表面处理可以包括静电充电或电晕放电处理或火焰处理——增强粘合剂层对剥离衬层的浸湿。在一个实施方式中，如下文所述，在从面材和粘合剂层分离衬层之后并且在面材和粘合剂层被送至包括柔性旋转冲模的切割站之前，通过使面材和粘合剂层通过急冷区来冷却粘合剂层。在一个实施方式中，如下文所述，用润滑剂润滑上述柔性旋转冲模，其中所述润滑剂减少或阻止粘合剂在冲模上聚集。在一个实施方式中，在从面材和粘合剂层分离衬层之后并且在剥离衬层被层压至切割的粘合剂背衬标签和矩阵料之前，用静电电荷控制面材和粘合剂层的片材张力，其中切割的粘合剂背衬标签和矩阵料在包括上述柔性旋转冲模的切割站形成。通过以下控制片材张力：为形成隔离点和片材张力区，利用静电电荷以附着或控制片材至滚动输送转换过程中的从动辊，而不使用压送辊或真空辊，并在与该从动辊接触的同时稳定和传输无支撑/无衬层的冲切片材——包括来自标签原料片材的粘合剂背衬标签和矩阵料的冲切片材或无衬层的、其中面材在面材的一面具有压敏粘合剂层而在面材的另一面具有可剥离涂层的标签原料片材。随着片材移动，可以在片材与从动辊的第一接触点将静电电荷施加至片材，这导致片材和从动辊之间的防滑亲合力，其中所述亲合力的强度取决于所施加的电荷、被施加电荷的片材的介电性能、制造从动辊时使用的材料以及在最初静电依附于从动辊之后该从动辊上的包裹程度。将片材静电依附至从动辊的过程提供了处理和控制具有暴露压敏粘合剂的片材的张力而不直接接触暴露的粘合剂的方法。在一个实施方式中，包括切割站的、在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的上述方法——所述切割站包括柔性旋转冲模——包括薄和超薄的剥离衬层以包括如上所述厚度小于1.2密耳(0.030mm)的剥离衬层。在一个实施方式中，包括切割站的、在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的上述方法——所述切割站包括柔性旋转冲模——包括这样的标签材料片材，其中所述标签材料片材是无衬层的，如上所述，并基本上由面材和粘附至所述面材的一面的压敏粘合剂层以及所述面材另一面上的剥离涂层构成，衬层分离步骤被排除，层压步骤包括将切割的粘合剂背衬标签和矩阵料层压至剥离衬层，其中所述剥离衬层可以是临时的和/或可再使用的衬层。贯穿本申请描述的在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法和装置的实施方式——其中在该方法或装置中粘合剂层是暴露的——可以单独使用或者两者或两者以上组合使用。
在图3所示的另一实施方式中，急冷的砧辊可以被用于冷却粘合剂。在该实施方式中，粘合剂层接触急冷的砧辊，且面材料最先接触冲模。急冷的砧可以被构建为包括一系列膛线、螺旋线、蜂窝状结构、挡板或其它结构，以对于所用粘合剂类型、周围环境和切割速度允许在砧表面进行足够的热交换以减小粘合剂的粘着性，最小化霜的聚集。在面片材被冲切之后，衬层被再层压至面片材。将废矩阵料从片材剥除，衬层上的冲切标签被缠绕成卷。
在仍有另一实施方式中，使用平模而非转模。这样的冲模包括螺旋冲模(engraved die)、切边冲模(sheer edge die)、钢尺冲模(steel rule die)以及本领域已知的其他结构。冲模的上部未切割表面可以在其中整合入膛线、蜂窝状结构、挡板或其它结构，以对于所用粘合剂类型、周围环境和切割速度允许在冲模表面的足够热交换以减小粘合剂的粘着性，最小化霜的聚集。
步进梁组件可以被用于提供冷却的冲模和粘合剂之间增加的冷却时间，以及冲切时较高的线速度。步进梁可以具有类似于坦克履带系统(tank thread system)的横向和纵向运动，引入多个在切割循环中与片材材料线性同步的冲切模块。可选地，步进梁可以在一个轨道运动中包括单个切割单元。在一个实施方式中，如图4所示，小直径的砧或″微型砧″被用于替换传统的砧。
在图5所示的实施方式中，通过在衬层被分层之后并且在与冲模接触之前使面片材通过一个或多个急冷区来冷却粘合剂层。所述装置和方法可以利用一个或多个汾丘里管系统以降低空气温度并冷却粘合剂至不再粘着的温度。一旦粘合剂被冷却至合适的温度，冷却的片材进入冲切站，在此标准的或冷却的旋转冲模或平台冲切单个标签。粘合剂的冷却取决于粘合剂在冷却区的时间长短以及汾丘里管提供的温度。在标签材料中的标签被切割之后，标签材料与剥离衬层在再层压单元重新组合。在剥离衬层再层压后，可以将废矩阵料从标签材料剥除，粘附至剥离衬层的切割标签可以被缠绕成卷。
汾丘里管系统可以被配置以便冷却区变热以提供无霜系统，避免冷却区内冰的聚集。在一个实施方式中，汾丘里管系统设有除湿装置或惰性环境，例如氮气覆盖，以保持冷却区内的低水平湿度。
冷却系统可以使用液体冷却剂，包括如例如硅油或硅氧烷油或醇或乙二醇或水或者两者或更多液体冷却剂的混合物以除去热。包括另一类型热交换器的冷却系统可以被提供以将粘合剂从粘着状态转换为非粘着状态。
为减少粘合剂在冲切装置上聚集的可能性，可以将润滑剂施加至冲模表面。图6图解说明润滑剂被施加至带有辊的切冲模的过程。适合的润滑剂包括减少或最小化或阻止粘合剂在冲模上聚集的任何润滑剂。适合的润滑剂包括但不限于包含水、脂肪酸或脂肪酸盐的组合物，如例如含有硬脂酸盐的组合物、表面活性剂水溶液如例如含有脂肪酸金属盐或烷基化砷磺酸(arenesulfonic acid)的皂溶液、液体硅氧烷、增塑剂如例如脂肪酸酯和烃油、脂肪醇如例如1-癸醇、未干燥的乳液压敏粘合剂如例如未干燥的乳液丙烯酸压敏粘合剂、不含硅的润滑剂等，以及两种或多种润滑剂的混合物。可通过喷雾、辊、海绵、静电、喷墨或其他方法将润滑剂施加至切割表面，这些方法提供阻止粘合剂在给定周围环境、过程速度和粘合剂类型下聚集所需的最小量。
在一个实施方式中，如图6所示，在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法包括：提供标签原料片材，其包括面材、粘附至面材的压敏粘合剂层以及粘附至粘合剂层的剥离衬层；将标签原料片材送至分离器站，其中分离器从面材和粘合剂层分离衬层；将面材和粘合剂层送至切割站以形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中切割站包括冲模和砧，使用柔性版印刷板以润滑剂润滑冲模的切割表面，粘合剂层的粘合剂接触冲模；将剥离衬层层压至切割的粘合剂背衬标签原料和矩阵料；从衬层上的切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除矩阵料；以及将衬层上的切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。如上所述，用润滑剂润滑冲模减少或阻止了粘合剂在冲模上的聚集。使用柔性版印刷板以用润滑剂润滑冲模的切割表面允许将润滑剂控制施加到冲模的刀尖或切割边缘并且是相对简单、可靠、高度一致以及有效的过程。柔性版印刷板的升高表面被设计为与冲模的刀尖或切割边缘的轮廓(pattern)相匹配。可以以任何方式包括通过静电充电和/或柔性版印刷板升高表面的表面收缩性能(surface retraction properties)以及冲模的切割边缘的表面保持性能(surface retention properties)，从柔性版印刷板升高的表面将润滑剂转移至冲模的切割边缘。在一个实施方式中，冲模是旋转冲模或柔性旋转冲模，并使用柔性版印刷板柱体润滑旋转冲模或柔性旋转冲模的切割表面。在一个实施方式中——其中用柔性版印刷板或柔性版印刷板柱体润滑冲模，冲模的冲模主体具有涂层，其中所述涂层防止粘合剂层的粘合剂粘附至所述冲模主体。冲模主体的涂层可以是任何涂层，其减少或最小化或防止粘合剂粘附至冲模主体，所述涂层包括例如氟化聚合物，其中可以以任何方式包括例如通过各种包括静电辅助方法的真空沉积方法将涂层施加至所述冲模主体。冲模主体一般包括冲模的非切割外表面。在一个实施方式中，冲模的外表面——包括冲模主体和冲模的切割边缘——具有防止粘合剂层的粘合剂粘附至冲模的涂层。在一个实施方式中——其中用柔性版印刷板或柔性版印刷板柱体润滑冲模，标签原料片材是无衬层的或基本上由面材和粘附至所述面材的一面的压敏粘合剂层以及所述面材另一面的可剥离涂层构成，衬层分离步骤被排除，层压步骤包括将切割的粘合剂背衬标签和矩阵料层压至剥离衬层，其中剥离衬层可以是临时的和/或可再使用的剥离衬层。
可选地，润滑剂也可以被施加至砧，如图7所示。冲模和/或砧的润滑可以与冷却的冲模或冷却的砧结合使用。
在一个实施方式中，冷却剂被用于使冲模大致处于露点，允许在冲模的表面上形成冷凝。该冷凝形成自维持(self-sustaining)的润滑机制。可以包括适合的控制系统以通过使用冲模的膛线、螺旋线、蜂窝状结构、挡板或其它内部表面保持窄的表面温度范围。冷却系统可以与温度和湿度传感器结合使用，所述传感器监测热聚集和保持最小表面冷凝所必需的其它工艺条件。
在本发明的一个实施方式中，提供了冲切粘附至衬层的标签原料而不需要分层和再层压所述衬层的方法，所述衬层包括薄或超薄衬层。如图8和9所示，紧靠衬层，标签原料被冲切，衬层包括薄或超薄衬层，而不通过切割或切断衬层或薄衬层或超薄衬层。对衬层的冲击被最小化并通过使用专用工具而被控制。在一个实施方式中，砧由合适的聚合物材料构建，其提供砧表面的弹性和回缩(recession)以减少和/或缓冲冲模对衬层的冲击。在一个实施方式中，在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法包括：提供标签原料片材，其包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层和粘附至所述粘合剂层的剥离衬层；将所述标签原料片材送至切割站以在剥离衬层上形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中所述切割站包括冲模和砧，并且所述砧包括弹性聚合物材料；从所述衬层上的切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除矩阵料；以及将所述衬层上的切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。贯穿本申请描述的在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法或装置的实施方式——其中带衬层的标签原料片材被切割而不将衬层与面材和粘合剂层分离——可以单独使用或两者或两者以上组合使用。
在一个实施方式中，如图8和9所示，在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法包括：提供标签原料片材，所述标签原料片材包括面材、粘附至面材的压敏粘合剂层，以及粘附至粘合剂层的剥离衬层；将标签原料片材送至切割站以在所述剥离衬层上形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中所述切割站包括冲模和砧，并且所述冲模是旋转冲模或柔性旋转冲模，冲模桥将施加至所述冲模的每一侧的力自动调节为设定值力；从衬层上的切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料；并将衬层上的切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。在一个实施方式中，自动化的冲模桥——其提供力的自动调节并如图9所示——包括施加力至旋转冲模的每一侧的控制设备、在切割过程期间连续监测冲模每一侧上的力的机构、反馈至控制设备的机构和实时调节冲模每一侧上施加的力的机构。在一个实施方式中，自动化的冲模桥使用气动或液压力使旋转冲模压在旋转砧上，其中冲模桥具有压力传感设备如例如在冲模桥每一末端上的负荷单元以测量施加至旋转冲模的负荷，使其相对旋转砧保持固定，并且冲模桥具有如例如程序逻辑控制器的机构以检测和自动更正传感负荷相对于设定点负荷的偏移。自动化的冲模桥允许切割带衬层的标签原料片材而不切割衬层以及不分离衬层，并且当冲模对砧的力达到预先设定的控制界限时允许冲切过程自动关闭，以防止冲模相关缺陷或给出由于磨损需要重新装备和/或替换冲模的信号。
在一个实施方式中，冲模与砧的接近度被调节，以切断面材和粘合剂而保持切割边缘的缝口切割深度(kiss cut depth)。根据切割表面的磨损、使用的粘合剂的类型和环境条件，可以在x、y和/或z方向调节砧对冲模的接近度。如图9所示，使用静电控制测量冲模对砧的接近度，静电控制以足够的灵敏度测量穿过冲模/砧间隙的电流以检测两个表面之间的电流变化。通过使用线性或其它合适的数字驱动，通过移动冲模和/或砧使之更近或更远来调节冲模和砧之间的间隙。控制冲模和砧之间的接近度或距离允许切割带衬层的标签原料片材的面材和粘合剂层而不切割衬层也不需要分离衬层。在一个实施方式中，在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法包括：提供标签原料片材，所述标签原料片材包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层，以及粘附至所述粘合剂层的剥离衬层；将所述标签原料片材送至切割站以在所述剥离衬层上形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中所述切割站包括冲模和砧，控制所述冲模和所述砧之间的距离以防止切割所述剥离衬层；从所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料；以及将所述衬层上的切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。可以通过任何合适的机构——在一个实施方式中包括静电控制器——控制所述冲模和所述砧之间的距离。
冲切标签原料的装置
在一个实施方式中，如图2所示，通过处理标签原料——所述标签原料包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层，以及粘附至所述粘合剂层的剥离衬层——在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的装置包括：用于从面材和粘合剂层分离衬层的分离器站；用于从面材和粘合剂层形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围矩阵料的切割站，其中所述切割站包括柔性旋转冲模和砧辊，其中所述柔性旋转冲模包括机械地固定至安装柱的冲模板，并且粘合剂层的粘合剂在切割站被冷却以减少粘合剂的粘着性，其中粘合剂接触冷却的冲模；将剥离衬层再层压至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料的层压机；从衬层上的切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料的剥离机；以及将衬层上的切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷的机构。在实施方式中，上述急冷的柔性旋转冲模包括导热材料，其填充冲模板和安装柱之间形成的空气间隙，并且所述安装柱是磁性安装柱。
在一个实施方式中，如图6所示，通过处理标签原料——所述标签原料包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层，以及粘附至所述粘合剂层的剥离衬层——在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的装置包括：用于从面材和粘合剂层分离衬层的分离器站；用于从面材和粘合剂层形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围矩阵料的切割站，其中所述切割站包括冲模和砧，使用柔性版印刷板用润滑剂润滑所述冲模的切割表面，并且粘合剂层的粘合剂接触所述冲模；将剥离衬层层压至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料的层压机；从衬层上的切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料的剥离机；以及将衬层上的切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷的机构。
在如图8和9所示的实施方式中，通过处理标签原料——所述标签原料包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层，以及粘附至粘合剂层的剥离衬层——在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的装置包括：用于从标签原料在衬层上形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围矩阵料的切割站，其中所述切割站包括冲模和砧，并且所述切割站包括至少一个选自以下的组件：是弹性聚合物砧的砧、控制所述冲模和砧之间的距离以防止切割所述剥离衬层的机构、是旋转冲模的冲模和自动调节施加至所述冲模每一侧的力为设定值力的冲模桥，以及任何前述组件的两种或更多种的组合；从衬层上的切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料的剥离机；以及将衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷的机构。
虽然已就本发明的优选实施方式解释了本发明，但应当理解，在阅读本说明书之后，对本领域技术人员来说本发明的各种改进将变得明显。因此，应当理解，本文公开的发明意图覆盖落入所附权利要求的范围内的这类改进。

Claims (33)

1.在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法，其包括：
提供标签原料片材，所述标签原料片材包括具有第一面和第二面的面材、粘附至所述面材的第一面的粘合剂层，以及任选地包括粘附所述粘合剂层的暴露表面的剥离衬层；
当存在衬层时，将所述标签原料片材送入分离器站，其中所述分离器从所述面材和粘合剂层分离所述衬层；
当衬层不存在或者当存在时所述衬层从所述面材分离后，将所述面材和粘合剂层送入切割站以形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中所述切割站包括柔性旋转冲模和砧辊，其中所述柔性旋转冲模包括固定至安装柱的冲模板，其中所述粘合剂在进入所述切割站之前被冷却或者所述柔性旋转冲模被急冷或者二者的结合，其中所述冷却达到使所述粘合剂的粘着性减小的程度；
当存在剥离衬层时，使先前除去的剥离衬层再层压至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料，或者任选地，将新的剥离衬层层压至所述切割的粘合剂背衬标签。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在衬层被层压至切割标签和矩阵料之后，从所述切割标签剥除所述周围的矩阵料。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述切割标签和衬层被缠绕至辊上。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在所述冲模板和所述安装柱之间形成的空气间隙填充固体材料，其中所述固体材料导热性大于空气。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述安装柱是磁性安装柱。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述冲模板被机械地固定至所述安装柱。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述柔性旋转冲模包括加工的内部，其允许在所述旋转冲模的表面进行充分的热交换。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述柔性旋转冲模包括冷却系统和冷却剂。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述柔性旋转冲模被冷却至露点以允许在所述冲模上形成冷凝。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述切割站包括步进梁组件。
11.根据权利要求1所述的方法，其中在所述衬层——如果存在——从所述标签原料片材分离之后，并在将所述面材和所述粘合剂层送至所述切割站之前，通过使所述面材和所述粘合剂层通过急冷区，冷却所述粘合剂层。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中用润滑剂润滑所述冲模。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在所述衬层——如果存在——从所述标签原料片材分离之后，并在再层压所移除的剥离衬层或者层压新的剥离衬层至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料之前，用静电电荷控制所述面材和粘合剂层的片材张力。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中如果存在，所述剥离衬层的厚度小于1.2密耳(0.030mm)。
15.在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法，其包括：
提供标签原料片材，所述标签原料片材包括具有第一面和第二面的面材、粘附至所述面材的第一面的粘合剂层，以及任选地包括粘附所述粘合剂层的暴露表面的剥离衬层；
当存在衬层时，将所述标签原料片材送入分离器站，其中所述分离器从所述面材和粘合剂层分离所述衬层；
当所述衬层不存在或者当存在时所述衬层从所述面材分离后，将所述面材和粘合剂层送入切割站，所述切割站包括冲模和砧，其方向使得所述粘合剂层的粘合剂与所述冲模接触，其中形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中用润滑剂润滑所述冲模的切割表面。
当存在剥离衬层时，将先前移除的剥离衬层再层压至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料，或者任选地将新的剥离衬层层压至所述切割的粘合剂背衬标签。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述冲模是旋转冲模并使用柔性版印刷板柱体润滑所述旋转冲模的切割表面。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述冲模涂布有防止所述粘合剂层的粘合剂粘附至所述冲模的材料。
18.在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法，其包括：
提供标签原料片材，所述标签原料片材包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层，以及粘附至所述粘合剂层的剥离衬层；
将所述标签原料片材送至切割站以在所述剥离衬层上形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中所述切割站包括冲模和砧，并且所述砧包括弹性聚合物材料；
从所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料；以及
将所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。
19.根据权利要求18所述的方法，其中控制所述冲模和所述砧之间的距离以防止切割所述剥离衬层。
20.在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法，其包括：
提供标签原料片材，所述标签原料片材包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层，以及粘附至所述粘合剂层的剥离衬层；
将所述标签原料片材送至切割站以在所述剥离衬层上形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中所述切割站包括冲模和砧，并且所述冲模是旋转冲模，冲模桥将施加至所述冲模的每一侧的力自动调节为设定值力；
从所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料，和
将所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。
21.在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的方法，其包括：
提供标签原料片材，所述标签原料片材包括面材、粘附至所述面材的压敏粘合剂层，以及粘附至所述粘合剂层的剥离衬层；
将所述标签原料片材送至切割站以在所述剥离衬层上形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料，其中所述切割站包括冲模和砧，并且控制所述冲模和所述砧之间的距离以防止切割所述剥离衬层；
从所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料；以及
将所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷。
22.根据权利要求21所述的方法，其中用静电控制器控制所述冲模和所述砧之间的距离。
23.在衬层上形成切割的粘合剂背衬标签的装置，其包括：
用于从面材和粘合剂层分离衬层的分离器站；
用于从所述面材和所述粘合剂层形成多个切割的粘合剂背衬标签和周围的矩阵料的切割站，其中所述切割站包括柔性旋转冲模和砧，其中所述柔性旋转冲模包括固定至安装柱的冲模板以及用于在切割所述面材和粘合剂之前冷却所述粘合剂的机构。
24.权利要求23所述的装置，进一步包括层压机，其被定向以将所述剥离衬层再层压至所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料。
25.权利要求23或24所述的装置，进一步包括剥离机，其被定向以从所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签和矩阵料剥除所述矩阵料。
26.权利要求23至25任一项所述的装置，进一步包括将所述衬层上的所述切割的粘合剂背衬标签缠绕成卷的机构。
27.权利要求23至26任一项所述的装置，其中固体材料填充所述冲模板和所述安装柱之间形成的空气间隙，其中所述固体材料的导热性大于空气。
28.权利要求23至27任一项所述的装置，其中所述冲模板被机械地固定至所述安装柱。
29.权利要求23至28任一项所述的装置，其中所述安装柱被磁化。
30.权利要求23至29任一项所述的装置，进一步包括润滑装置。
31.权利要求30所述的装置，其中所述润滑装置包括柔性版印刷板。
32.权利要求23至31任一项所述的装置，其中所述砧是弹性聚合物砧。
33.权利要求23至32任一项所述的装置，其进一步包括控制所述冲模和砧之间的距离以防止切割所述剥离衬层的机构。
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