CN102369239A - 标签用纵向取向的膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纵向取向的塑性薄膜。该薄膜包括至少一种聚丙烯均聚物、聚丙烯无规共聚物或聚丙烯嵌段共聚物或它们两种或两种以上的混合物，以及至少一种改性剂。

Description

标签用纵向取向的膜
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年12月29日提交的美国临时申请61/290,537、2009年6月30日提交的美国临时申请61/221,665和2009年3月13日提交的美国临时申请61/160,032的优先权。
本发明的技术领域
本发明涉及自粘标签(self-adhesive labelling)。自粘标签，其也被称作压敏粘合标签(PSA标签)或自粘粘合标签，是一种标签形式，其中当在标签上施加压力时，粘合剂形成一种将粘合标签与要贴标签的物体粘合的粘附力。更具体地说，本发明涉及新型的纵向取向的(MDO)单层或多层塑性薄膜。本发明可用于任何使用塑性薄膜的应用中，尤其是使用为产品贴标签用的塑性薄膜的应用中。代表性的标签应用和最终用途领域可以从个人护理和家庭护理产品标签延伸到饮食标签和工业物品标签，例如，如化学罐的容器。
本发明的背景技术
自粘标签在本领域是熟知的。自粘标签的标签网(label webs)通常由释放内衬、表面材料以及附着于表面材料(face material)上用于将所述标签粘合到基底上的粘合剂组成。在转变期间，标签网被印刷和冲切成单个标签，标签网的基体被剥离，并在分离标签的过程中，使标签从内衬分离并转到基底上。
已知的标签表面材料可以是纸或塑性薄膜或它们的组合。通过塑性薄膜的配制和制备方法，能够改变薄膜的性质，如蔽光性和透明性、易于冲切性、适于印刷性、顺应性、标签的表面材料的刚度。
对自粘标签和因此标签材料存在许多的要求。为了获得成本有效的、对环境和最终用户友好的标签，标签应具有高且均匀的性质、好的外观以及最低的材料成本。标签转变(印刷、冲切、废物基体剥离)以及自动化、高速贴标签流水线也对标签和标签材料提出了要求。
标签材料的顺应性与足够的机械性质(强度、刚度)的组合是非常重要的。顺应性定义标签平滑地符合基底轮廓的能力，即使当这被弯曲成二维时。因此，标签材料应该是足够柔韧的以无皱褶地适应下衬轮廓。顺应性与其它机械性质(如强度)一起的合适的组合不是容易达到的。
由于环境方面扮着越来越重要的角色，原料的量也应该是低的，并优选薄塑性薄膜。
聚丙烯(PP)是一种众所周知的热塑性聚合物，用于各种应用领域，包括包装、纺织品、塑料零件和可各种类型可再利用的容器、实验室设备、扩音器、汽车部件和聚合物钞票，这只是作为几个例子。聚丙烯能被制成其立体构型不同的各种形式。商业上最重要的是全同立构形式，其中所有的甲基侧基都位于聚合物链的同侧。有三种通常类型的PP：均聚物、无规共聚物和嵌段共聚物。均聚物是只有丙烯的聚合物，共聚物是丙烯和共聚单体的聚合物。共聚单体典型地为烯烃如乙烯和丁烯。
聚乙烯(PE)是用于许多消费产品中的热塑性聚合物，最显著地例如用于塑料购物袋。聚乙烯主要基于它的密度和支化被分为几种不同种类。PE的机械性质主要由如支化的程度和类型、晶体结构和分子量的变量决定。相对于HDPE，LDPE的更低密度是由LDPE分子具有很多离开分子主链的相对长的支链的事实引起的。这阻止该分子不像它们在HDPE中那样紧密地组装在一起。线性低密度聚乙烯，LLDPE材料具有比LDPE更多的侧支链，但它们比较短。这有利于提高这些材料的强度和刚度(相对于LDPE)，以及穿刺性和抗撕裂性，同时保持LDPE优异的低温韧性。
塑性薄膜典型地采用流延或吹制法制备，这都是现有技术中众所周知的方法。流延薄膜在多数情况下可提供更好的厚度控制(gauge control)以及更大的千克/小时产量。非-取向的吹制或流延PE薄膜是非常柔韧和顺应性的，然而它们通常是光学上浑浊的，且尤其是由于薄膜制造过程中较差的厚度控制，吹制薄膜在印刷过程中具有较差的定位器(register)控制。非-取向流延PP薄膜一般很难、事实上不可能被冲切，且它们也具有非最佳的刚度性质(当作为薄的薄膜时)，因此，这些薄膜不能被自动分配。
在塑性薄膜已形成之后，它能基本采用两种不同的方法-横向取向(TDO)或纵向取向(MDO)进行伸展(stretch)。通过结合上述取向方法，也能够制备双轴取向(BO)薄膜。
通过纵向取向方法，薄膜在网的纵向上单轴取向。在纵向的伸展一般采用纵向定向器(orienter)并经由具有逐渐增加的速度的辊来实现。这些辊被充分加热以将薄膜升到合适的温度。在这些条件下，薄膜在纵向伸展。然后，使薄膜快速冷却以定该薄膜的取向。
众所周知，塑性薄膜的取向增强它们的性质，特别是机械、阻隔和光学性质。使用单相聚合物取向通常提高机械性质，如通过杨氏模量度量的刚度和拉伸强度，并且也提高光学性质，如透明度、雾度和光泽。特别地半结晶塑料，如PP，也能通过伸展方法来增大结晶度，其可显著提高机械性质。然而，取向过程可能带来一些缺点，如沿纵向上抗撕裂性质的降低。同时，对于具有多相形态的多组分聚合物混合物，取向的影响更加复杂。
利用MDO薄膜，薄膜能够被向下调整(down-gauged)到较低的厚度，且可以在保持好的顺应性的同时获得好的光学透明性，这是由于取向只在纵向上进行。好的顺应性对标签产品用塑性薄膜是很重要的，因此它允许把标签无皱褶地粘到通常被显著弯曲成二维的基底表面上。尽管MDO方法在纵向上提高了薄膜的刚度，MDO PP薄膜也不必然地易于冲切。并且在标签产品中，表面材料的刚度增大通常导致该标签的顺应性降低。
由于对如上所述的标签产品有许多、且有点矛盾的要求，对用于该标签的表面材料的改善的塑性薄膜有明确的需求。
发明概述
本发明提出一种新型的用于MDO薄膜的组合物，该薄膜可以用于制备自粘标签。由于塑性薄膜组成和在纵向的取向，改善了用于标签应用的薄膜的重要性质，如薄膜的冲切性和基底剥离性质、弯曲刚性、透明性和顺应性。改善的薄膜性质对保证在自动贴标签中的标签的可分配性也很重要。
在本发明的第一方面，提供一种纵向取向的塑性薄膜，其包括至少一种聚丙烯均聚物、聚丙烯无规共聚物或聚丙烯嵌段共聚物或它们两种或两种以上的混合物，以及至少一种改性剂。该改性剂可以是烃树脂和/或热塑性嵌段共聚物，如苯乙烯-或烯烃嵌段共聚物，如苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯嵌段共聚物(SEP)、苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)。
根据本发明的一个实施方案，纵向取向的塑性薄膜含有1-20wt％或3-10wt％的烃树脂。
根据本发明的另一个实施方案，纵向取向的塑性薄膜含有3-30wt％或5-20wt％的热塑性嵌段共聚物。
根据本发明的一个实施方案，纵向取向的塑性薄膜是单层薄膜，根据本发明的另一个实施方案，薄膜可以是多层薄膜。多层薄膜可以至少部分地通过共挤出、涂覆、层压或它们的任意组合来形成。多层薄膜可以由芯层和至少一个连接在芯层上的可印刷的表皮层组成，该表皮层包括线性低密度聚乙烯。
根据本发明的一个实施方案，纵向取向的塑性薄膜可以用于制备标签网，该标签网可以是可印刷的，并可以进一步被冲切成单个标签产品。
根据本发明的一个实施方案，塑性薄膜可以用于标签产品和为物品贴标签。该标签产品可以粘附于如玻璃或塑料瓶的基底表面。
根据本发明的一个实施方案，该标签产品是压敏标签、套标标签、热封标签或模内标签。
附图说明
图1是根据本发明的示例实施方案的多层薄膜的横断面视图。
图2是包括根据本发明的示例实施方案的多层薄膜的标签的横断面视图。
发明详述
本发明的一些目的是制备更成本有效的薄标签，其具有较好的性能和最佳的机械性质，这例如是优良顺应的、可印刷的、在低压可冲切的以及用于自动贴标签流水线。这些目标能够通过采用新的塑性MDO薄膜的材料组合和采用新的具有优化的芯和表皮层的标签表皮层材料的多层结构来达到。
根据本发明的MDO薄膜，并为了获得上述益处，可以基于例如示于实施例A-E和表1中的组成和组分。提供的组合物可以有效地制备具有通过薄膜的纵向取向获得的所有好的品质的MDO薄膜且能显著改善该用于标签应用的薄膜的重要性质。这些塑性薄膜组合物可以单独用于形成MDO单层薄膜或作为MDO多层薄膜的一个或多个部分，例如作为多层薄膜的芯层。
表1塑性薄膜组合物的实施例(在这里×标注一种或多种主要聚合物组分)
Figure BPA00001446396200051
实施例A1-A4
塑性薄膜由聚丙烯均聚物(主要组分)制成，且除了该主要组分之外，它还包括5-20wt％的SEBS(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物)和3-10wt％的氢化烃树脂，或者根据最终用途，也可以代替地使用+3-30％范围的SEBS和/或+1-20％氢化烃树脂。
实施例B1-B2
塑性薄膜由聚丙烯无规共聚物(主要成分)制成，且除了主要成分之外，它还包括5-20wt％的SEBS(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物)和/或SEPS(苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物)，以及+3-10wt％的氢化烃树脂，或者根据最终用途，也可以代替地使用+3-30wt％的SEBS和+1-20wt％的氢化烃树脂。
实施例C1-C2
代替在上面的组合物A和B中单独使用聚丙烯均聚物或聚丙烯无规共聚物作为主要成分，也可以使用聚丙烯均聚物和聚丙烯无规共聚物的混合物作为塑性薄膜的主要成分，并与上面提到的其它组分3-30wt％或5-20wt％的SEBS，和1-20wt％或3-10wt％的氢化烃树脂一起。
实施例D1-D2
塑性薄膜由聚丙烯无规和/或嵌段共聚物制得，且除了主要组分外，它还包括1-20wt％的氢化烃树脂或3-30wt％苯乙烯嵌段共聚物或热塑性嵌段共聚物。
实施例E1-E2
塑性薄膜由聚丙烯均聚物和聚丙烯无规和/或嵌段共聚物的混合物制得，且除了主要组分外，它还包括1-20wt％的氢化烃树脂或3-30wt％苯乙烯嵌段共聚物或热塑性嵌段共聚物。
根据本发明，塑性薄膜是多组分聚合物混合物。根据本发明，多组分聚合物混合物组合物可以进行配制使得在纵向取向期间聚合物薄膜的雾度不增大。组分的相容性(miciblity)、微区尺寸(domains size)或折射性可能被影响。
根据本发明，MDO塑性薄膜可以具有单层结构，其只含有一种类型MDO塑性薄膜。MDO塑性薄膜也可以包括至少两种或更多种不同的具有不同组成的塑性薄膜层。
根据本发明的一个实施方案，MDO塑性薄膜可以是多层薄膜。多层结构可以由如芯层和至少一个表皮层的层组成。表皮层可以被邻接到该芯层的相对侧上。芯层可以只包括一个MDO塑性层(单层)或两个或更多个的塑性薄膜层，其可以具有不同的薄膜组成。一个或多个表皮层可以在芯层的顶部和/或底部通过挤出、层压、面涂、在多层薄膜制备期间同时共挤出或它们的任意组合进行制备。
根据本发明的MDO塑性薄膜优选基于使用流延薄膜。在流延薄膜方法中，聚合物或多组分聚合物混合物被挤出通过模具。使用采用其它薄膜加工工艺制得的薄膜(例如吹塑薄膜)也是基本可能的。多层塑性薄膜可以通过同时共挤出不同的层(如芯层和一个或多个表皮层)来形成。
单层和多层薄膜在纵向上进行进一步取向。塑性薄膜的取向程度(amount oforientation)(拖曳/定向比(draw/orientation ratio))典型地在5到10之间，并优选在7到8之间。MDO多层塑性薄膜也可以通过将两个或更多个MDO单层层压一起来形成。MDO单层的面涂也能够用于形成MDO多层结构。
图1表示多层塑性薄膜1，其包括芯层4和在芯层的顶部的初级表皮层2和在芯层底部的初级表皮层2｀。例如，可以用本发明的MDO塑性薄膜作为芯层，和使用由PP和PE的混合物或按照表2的其它混合物制成的底部和顶部表皮层来制备MDO 3层薄膜。为了制备具有多个层(例如五层或七层)结构的多层膜，可以使用一个或多个中间层。表皮层也可以只在芯层的一侧上。在芯和初级表皮层的顶部，也可以有一个或多个附加的表皮层(次级表皮层)。
根据本发明的一个实施方案的多层塑性薄膜结构和组成示于下面的表2中。在这里芯层表示在表1中介绍的塑性薄膜组合物的仅仅一部分，因为本领域技术人员可以容易理解根据表1的其它芯层组合物也可以代替地使用。芯和表皮的薄膜组成，以及不同组分的存在都如下进行标记：1表示包括，0表示不包括，1/0表示任选并优选包括，0/1表示任选并优选不包括。
表2根据本发明的一个实施方案的芯和表皮层的多层塑性薄膜组成
Figure BPA00001446396200071
根据本发明的一个实施方案，薄膜是可印刷的，且表皮层用的MDO塑性薄膜进行优化以获得好的可印刷性和因此标签用塑性薄膜的优异外貌。表皮层优选包括线性低密度聚乙烯，它也能够成功进行取向。此外，它可以包括聚丙烯均聚物。它也可以由至少一种下面的无规PP共聚物、嵌段PP共聚物、氢化烃树脂或低密度聚乙烯组成。根据一个有利实施方案的塑性薄膜的表皮层组成示于表2中。
根据本发明的一个实施方案，MDO塑性薄膜包括聚丙烯均聚物作为主要组分。PP均聚物能够进行取向，且它赋予薄膜刚度(适当的模量)。薄膜厚度优选50μm。主要组分可替换地可以为聚丙烯无规和/或嵌段共聚物、或聚丙烯均聚物和聚丙烯无规和/或嵌段共聚物的混合物。聚丙烯共聚物可以是丙烯与共聚单体(如乙烯或丁烯)的共聚物。PP无规共聚物的一些优点是MDO薄膜的拉长得到提高并因此薄膜的柔韧性得到提高，其进一步促进冲切后剥离该废物基体。当为了改善薄膜的雾度时，使用PP无规共聚物也可以是聚丙烯的优选的选择。
根据本发明的一个实施方案，塑性薄膜可以包括3-30wt％或5-20wt％的热塑性嵌段共聚物或苯乙烯嵌段共聚物，如苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)和/或苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)嵌段共聚物，作为塑性薄膜改性剂。如在上面实施例A-E和表1与2中具体提到的，在这些组合物中也可以使用其他的苯乙烯嵌段共聚物或如烯烃嵌段共聚物的热塑性嵌段共聚物来代替SEBS。这些能够包括例如SEPS作为一种潜在的材料，它能够原样使用或与SEBS、苯乙烯-乙烯/丙烯(SEP)或苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEEPS)一起使用。如可以容易理解地，SEBS、SEEPS、SEP和/或SEPS也能够用作苯乙烯嵌段共聚物。作为例子，来自陶氏化学公司(Dow Chemical Company)的InfuseTM烯烃嵌段共聚物可以用作热塑性嵌段共聚物。
相比于基础PP均聚物薄膜或PP无规和/或嵌段共聚物薄膜或它们的任意混合物，SEBS嵌段共聚物的加入改善了在纵向取向的PP薄膜的柔韧性和顺应性。缺点之一是SEBS和SEPS对取向期间的薄膜的透明度有负面影响。
根据本发明的一个实施方案，MDO塑性薄膜可以含有1-20wt％或3-10wt％的氢化烃树脂作为塑性薄膜改性剂。氢化烃树脂可以被全部氢化。烃树脂组分的加入将改善在纵向取向的薄膜的透明度和刚度。
根据本发明的一个实施方案，氢化烃树脂可以与苯乙烯嵌段共聚物成功混合。这种混合物可以进一步与主要的PP组分合并。也可以使该聚合物混合物取向。采用这种新的组合物，MDO薄膜具有提高的刚度和改善的透明度。对于标签应用，有利地选择SEBS和HC的混合物与PP一起以产生低雾度混合物，因为它适合于透明薄膜。
根据本发明的一个实施方案，MDO塑性薄膜用在标签产品用的标签网中。标签产品可以包括一个或多个塑性薄膜，并可以具有单层膜或多层结构。多层结构可以例如被共挤出并在线或离线进行取向。如图2所示，标签产品3可以由表面材料(其含有包括芯层4和外表皮层2的多层结构)组成。也可以使用一个或多个中间层以制备具有多个层的多层标签结构，如五层或七层结构。在多层化的标签结构中，芯层可以提供标签的刚度和表皮层可印刷性。粘合剂6被粘合在表面材料的与外表皮层相对的一侧，并可用释放内衬8覆盖。适合该用途的粘合剂是那些通常可得的那些。通常，粘合剂包括压敏粘合剂、热-活化粘合剂、热熔粘合剂、可移除或永久粘合剂等等。根据本发明，标签产品可以是例如压敏标签、套标标签、热封标签或模内标签。
很多有用的聚合物是从各种来源商业可得的。在下面的表3中，给出了一些能够用于本发明的商业材料商标的实例。这个列表不旨在是限定性的，而只是作为例子来提供。
表3商业聚合物
Figure BPA00001446396200101
下面的表4给出了本发明的MDO多层薄膜的几个实施例(样品1-3)以及它们的性质。薄膜的表皮/芯厚度比是1∶8，且取向比7。
表4实施例
 样品1   样品2  样品3
芯
  PP均聚物(％)   75   75   75
  HC(％)   15   15   15
  SEBS(％)   10   10   10
  表皮
  PP均聚物(％)   68.5
  PP共聚物nucl(％)   68.5
  PP共聚物(％)   68.5
  LLDPE(％)   30   30   30
  防结块添加剂   1.5   1.5   1.5
  厚度(μm)   61   63   57
  1％割线模量(MPa)   2598   2218   2386
  雾度(％)   24.6   6.8   3.7
上面描述的实施方案只是本发明的示例实施方案，所述技术领域的技术人员很容易认识到它们可以以各种方式进行组合以产生进一步的实施方案，而不背离本发明基本原理。

Claims (13)

1.一种纵向取向的塑性薄膜，其特征在于该薄膜包括至少一种聚丙烯均聚物、聚丙烯无规共聚物或聚丙烯嵌段共聚物或它们两种或更多种的混合物，以及改性剂，改性剂是下面的至少一种：
-烃树脂，或
-热塑性嵌段共聚物。
2.如权利要求1所述的纵向取向的塑性薄膜，其特征在于热塑性嵌段共聚物是下面的至少一种：
-苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯；
-苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯；
-苯乙烯-乙烯/丙烯；
-苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物；或
-烯烃嵌段共聚物。
3.如权利要求1所述的纵向取向的塑性薄膜，其特征在于薄膜含有1-20wt％或3-10wt％的烃树脂。
4.如权利要求1或2所述的纵向取向的塑性薄膜，其特征在于薄膜含有3-30wt％或5-20wt％的热塑性嵌段共聚物。
5.如前面任一项权利要求所述的纵向取向的塑性薄膜，其特征在于纵向取向的塑性薄膜是单层或多层薄膜。
6.如权利要求5所述的纵向取向的塑性薄膜，其特征在于多层薄膜是至少部分通过共挤出形成的。
7.如权利要求5所述的纵向取向的塑性薄膜，其特征在于多层薄膜是至少部分通过涂覆形成的。
8.如权利要求5所述的纵向取向的塑性薄膜，其特征在于多层薄膜是至少部分通过层压形成的。
9.如权利要求5-8任一项所述的纵向取向的塑性薄膜，其特征在于多层薄膜由芯层和至少一个连接在芯层上的可印刷的表皮层组成，该表皮层包括线性低密度聚乙烯。
10.标签网，包括如权利要求1-9任一项所述的塑性薄膜。
11.标签产品，包括权利要求1-9任一项所述的塑性薄膜。
12.如权利要求1-9任一项所述的塑性薄膜用于物品的贴标签的用途。
13.如权利要求10-12任一项所述的标签产品，其特征在于标签是压敏标签、套标标签、热封标签或模内标签。
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