CN103465531A - 标签和标记方法 - Google Patents

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黄志松
李凯
李兴亚
P·玛莉安
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Abstract

本发明涉及标签。在一个实施方案中,所述标签包括:(A)含有苯乙烯聚合物的聚合物膜,所述膜具有一个上表面和一个下表面,且具有从大约15至大约150g/m2/天的MVTR;和(B)水基粘合剂,其与所述膜的下表面接触。使用该水基粘合剂,可以将这些标签粘合到玻璃、塑料或金属制成的基材上。

Description

标签和标记方法
本申请是分案申请,原申请的申请日为2005年2月8日、申请号为200580006322.6(PCT/US2005/003843)、发明名称为“标签和标记方法”。
相关申请的交叉参考
本申请要求了于2004年3月10日提出的临时申请序列号60/552,044的优先权。该临时申请的公开内容在此被引入作为参考。
技术领域
本发明涉及标签,更具体而言涉及聚合物膜标签,以及使用水基粘合剂将此聚合物膜标签应用于容器的方法。
发明背景
将标签应用于由聚合物或玻璃制成的容器或瓶子是一种常规实践。此类容器和瓶子是以很多种形状和大小可得的,用于盛装很多不同类型的物质,例如去污剂、化学药品、润滑油、软饮料、酒精饮料等。标签提供了包括容器的内含物和其它信息在内的信息,例如容器或容器的内含物的供货商。
一种被广泛应用且众所周知的标记技术使用水基粘合剂,此技术通常被称为水基“冷胶贴标(cold glue labeling)”或“块状贴标(patchlabeling)”。在此类标记方法中,水基粘合剂被施用于标签,所述标签通常被叠放在盒中,然后将标签转移到转移工具上,随后将标签施用于相关的容器。使用水基粘合剂要求必须通过蒸发水分而进行干燥。因此,此项技术的早期实践—其现在依然是普遍的—使用了由具有高湿气渗透率“MVTR”的纸质基材制造的标签,因此,在标签被施用于容器之后,粘合剂的干燥并不受阻碍。在纸标签的情况下,干燥在标签应用于容器之后几小时内发生。尽管将纸张与水基粘合剂结合起来使用,提供了快速干燥的标签,但也产生了在行业内已知的其它问题,例如抗撕扯性差、湿度敏感性、耐久性比较差、起皱、卷边等。而且,再循环塑料玻璃容器变得日益流行,并且如果使用了纸标签,那么在再循环之前若不去除标签的话,将不可能回收这类容器。
在各种领域中,聚合物膜材料以及膜面材已被描述作为标签使用,但是它们在上述类型的标记应用—其中使用了水基粘合剂—中的使用已经受到限制,这是由于具有基本不渗透水的聚合物膜,湿气逸出是非常困难的,而其对加速的干燥过程是必要的。当在标签中使用聚合物膜和面材作标签时,水基粘合剂的缓慢干燥也会增加获得满意的标签与容器的粘合所必需的时间。这通常会导致在处理和储存过程中标签移动,以及在标签表面上的形成可见的的鼓泡结果,这是美观上所不期望的。尤其在高温下,例如在夏天存在,观察到鼓泡发生。
清晰聚合物标签由于可为装饰性玻璃和塑料容器提供无标签的外观,而越来越受欢迎。纸标签妨碍了容器和/或容器中的内含物的可见性。清晰标签增强了容器的视觉美感,因此增强了产品的视觉美感,并且在包装装饰市场比纸标签增长更加迅速,因为消费品公司正在不断尝试升级他们贮存架上的产品外观。
因此,生产标签,尤其是生产聚合物膜标签是期望的,使用水基粘合剂,所述标签可以被施用于容器,其中在可接受的时间期间内,粘合剂干燥,并且标签粘合到容器上。
实施方式概述
在一种实施方式中,本发明涉及标签,其包括:
(A)聚合物膜,其含有苯乙烯聚合物,所述膜具有一个上表面和一个下表面,且具有约15至约150g/m2/天的MVTR,及
(B)与膜的下表面相接触的水基粘合剂。
在另一种实施方式中,本发明涉及标签,其包括:
(A)定向膜,其含有苯乙烯聚合物,所述膜具有一个上表面和一个下表面,且具有为约15至约90g/m2/天的MVTR,及
(B)与面材的下表面相接触的水基粘合剂。
另外,本发明涉及使用上述标签标记基材的方法。
发明详述
当提到一层或第一层相对于另一层或第二层的关系时,术语“覆盖(overlies)”和同类词例如覆在……上面(overlying),以及相似词语指的是这样的事实,即第一层部分地或完全地覆在第二层上面。覆盖第二层的第一层可以与第二层接触,也可以没有接触。例如,一层或多层可以被放置于第一层和第二层之间。术语“位于……之下(underlies)”和同类词例如“置于……之下(underlying)”及相似词语具有类似的意思,只是第一层部分地或完全地位于第二层之下而非之上。
术语“透明的(transparent)”当指标签膜中的一层或多层时,是指这些层下的任何材料都可以透过这些层而被看到。当提及使用“透明的(transparent)”或“清晰的(clear)”标签应用于清晰的容器,例如啤酒瓶,瓶子及瓶内的啤酒通过标签是可见的。
术语“清晰(clear)”当指标签的一层或多层或者是标签本身时,是指层或标签的不透度(opacity)为大约5%以下,并且层或标签具有大约10%以下的浊度(haze)。不透度是按照TAPPI试验T425os进行测量的,浊度是按照ASTM试验方法D-1003进行测量的。
在一种实施方式中,本发明的标签包括:
(A)聚合物膜,其含有苯乙烯聚合物,所述膜具有一个上表面和一个下表面,且具有约15至约150g/m2/天的MVTR,及
(B)与所述膜的下表面相接触的水基粘合剂。
本发明的标签中所使用的聚合物膜可以是单层膜或多层膜。多层膜可以包括从两层或多层。苯乙烯聚合物膜可以是定向的,或者非定向的;当其为定向膜的时候,所述膜可以是单轴定向的,或者双轴定向的。根据标签的最终用途,苯乙烯聚合物膜可以是透明的、彩色的、或者不透明的。不透明薄膜或彩色薄膜一般含有如下所述的苯乙烯聚合物和一种或多种颜料,以提供一层或多层具有期望色彩的多层膜。用于此目的的颜料是本领域中熟知的颜料。例如,白色膜可以通过在聚合物中加入二氧化钛和其它白色颜料制备而成。碳黑可以被引入来提供黑色或灰色膜。
很多种苯乙烯聚合物可以被用在本发明的标签所使用的膜(在此被称为“苯乙烯膜(styrenic film)”或“苯乙烯聚合物膜(styrenicpolymer film)”)中。如在本申请中所使用,术语苯乙烯聚合物包括:苯乙烯聚合物、苯乙烯共聚物及苯乙烯聚合物和/或共聚物与其它聚合物或共聚物的掺合物。在一种实施方式中,苯乙烯聚合物包括苯乙烯和取代苯乙烯的均聚物及共聚物。如此处所用,术语“共聚物(copolymer)”意欲包括三元共聚物在内。有用的取代苯乙烯实例包括:α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、邻-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯、对-叔丁基-苯乙烯、1,3-二甲基-苯乙烯、对-异丙基苯乙烯、2,3-二甲基苯乙烯、邻-氯苯乙烯、对-氯苯乙烯、邻-溴代苯乙烯、2-氯-4-甲基苯乙烯等。
在本发明中有用的苯乙烯聚合物实例类型包括:聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)、苯乙烯-异戊二烯共聚物(SI)、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物(SMA)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)、丙烯腈-丁烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。有用的苯乙烯聚合物的具体实例包括高苯乙烯含量的苯乙烯-丁二烯共聚物(例如K-树脂SBC,Chevron Phillipps Chemical);聚苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯(poly(styrene-co-methylmethacrylate))(PSMMA);聚苯乙烯-共-甲基丙烯酸乙酯(poly(styrene-co-ethylmethacrylate))(PSEMA);聚苯乙烯-丙烯酸酯树脂,例如,从Eastman,Libra Lindau,Morton International,Ortec Inc.等购买;聚苯乙烯-共-丙烯腈(poly(styrene-co-acrylonitrile))(PSAN),来自Luran;聚苯乙烯-共-甲基丙烯腈(poly(styrene-co-methacrylontrile))(PSMAN);聚苯乙烯-共-顺丁烯二酸酐(poly(styrene-co-maleic anhydride))(PSMA),如:来自ArcoChemical的Dylark232,其含有9%的顺丁烯二酸酐;聚苯乙烯-共-α-甲基苯乙烯(poly(styrene-co-alpha-methyl styrene))(PSAMS);聚苯乙烯-共-烯丙醇(poly(styrene-co-allyl alcohol));聚苯乙烯-共-吡咯烷酮(poly(styrene-co-pyrollidone));聚苯乙烯-共-乙烯(poly(styrene-co-ethylene));苯乙烯、顺丁烯二酸酐和甲基丙烯酸甲酯的三元共聚物;苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的三元共聚物;苯乙烯、丁二烯和甲基丙烯酸甲酯的三元共聚物;苯乙烯、丙烯腈和丁二烯的三元共聚物(ABS);苯乙烯丁二烯苯乙烯的三元共聚物(SBS);苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯的三元共聚物(SIS)等。
苯乙烯聚合物的掺合物以及苯乙烯聚合物与其它聚合物的掺合物也可以被用在本发明的标签中所使用的膜中。苯乙烯聚合物掺合物的实例包括:聚苯乙烯/K-树脂(K-Resin)SBC掺合物;聚苯乙烯/聚苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯掺合物;K-树脂SBC/聚苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯掺合物;聚苯乙烯/PSAN掺合物;聚苯乙烯/苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物掺合物,例如那些供应自Bayer Corp,Plastics Division,Monsanto,Sartomer,Ultra Additives等的产品;PSAN/PMMA掺合物;SAN/苯乙烯顺丁烯二酸酐无规共聚物掺合物;聚苯乙烯/聚乙酰氧基苯乙烯(polyacetoxy styrene)或聚对羟基苯乙烯掺合物,例如供应自Hoechst Celanese;聚苯乙烯/磺化聚苯乙烯掺合物;聚苯乙烯/聚酰胺掺合物;聚苯乙烯/聚乙烯基·甲基醚掺合物;聚苯乙烯/PPO掺合物;聚苯乙烯/聚碳酸酯掺合物;聚苯乙烯/聚乳酸(polylactic acid)(PLA)掺合物等。在一种实施方式中,苯乙烯聚合物掺合物一般会含有至少30%或至少50%的苯乙烯聚合物。
用于本发明的标签中的苯乙烯聚合物膜可以被空化(cavitated)和/或含有无机填充物和其它有机和无机添加剂,以提供期望的性质,例如外观特征、耐久性以及工艺性能。可以添加成核剂以增加结晶度,从而提高劲度。有用的添加剂实例包括:碳酸钙、二氧化钛、金属颗粒、纤维、阻燃剂、抗氧化剂化合物、热稳定剂、抗光剂、紫外线稳定剂、防粘连剂、操作助剂、酸性中和剂等。
苯乙烯聚合物及苯乙烯聚合物掺合物被选择来为本发明的标签中的连续聚合物膜提供期望的性质,例如改善的拉伸强度、伸长、冲击强度、抗撕裂性以及光学特性(浊度和光泽度)。用在本发明中的苯乙烯聚合物也被选择来提供具有约15至约150g/m2/天的湿气渗透率(MVTR)的膜。在另一种实施方式中,苯乙烯聚合物被选择来提供具有约25或30至约90g/m2/天的MVTR的膜。一般而言,本发明中所使用的膜的MVTR是足够高的,以使水基胶在合理的时间期间(环境条件下3~7天)内干燥,然而MVTR不应太高而使膜的防水性降低到干燥的标签无法充分防水的程度。本发明的膜的MVTR是按照ASTM方法F1249,通过PERMATRAN-W3/31(MG)仪器进行测量的。该仪器是在温度25℃、相对湿度85%的条件下在膜的两面上操作的。所渗透的是水蒸气,且氮气的流速为10SCCM。样品经受1小时的调节期间,并且每个循环的检验时间为60分钟。
在一种实施方式中,在本发明的标签中使用的苯乙烯膜,在温度23℃、相对湿度50%的条件下进行测量时,期望以具有至少1000cc/m2/天的氧透过率(OTR)为特征。本发明中的膜的氧透过率是参照ASTM方法F1927,使用OX-TRAN2/20(ML系统)仪器测定的。所渗透的是氧,氧的流速为20SCCM。样品经受1小时的调节期间,并且每个循环的检验时间为60分钟。
苯乙烯聚合物膜的厚度范围可以在约0.1密耳至约10密耳内变化,或在约1密耳至约5密耳之间变化。在一种实施方式中,膜的厚度为约1至约3密耳。如上所述,本发明的标签中所用的苯乙烯膜可以包括单层,或者该膜可以是两个或更多相邻层的多层膜,条件是所述多层膜的MVTR为约15至约150g/m2/天。在一种实施方式中,膜是双层膜,其中上层含有苯乙烯聚合物,第二层含有聚合物膜,其具有的MVTR大于第一苯乙烯聚合物层的MVTR。当膜为多层膜时,另外的层(一层或多层)可以含有多种适合的聚合物中的任何一种,包括苯乙烯聚合物,其不同于在第一层或上层中所使用的苯乙烯聚合物。
在一种实施方式中,用于构成另外层的聚合物应当是高MVTR聚合物。除了上面所述的苯乙烯聚合物之外,用于另外层(一层或多层)的高MVTR聚合物实例包括聚乳酸(PLA);共聚多酯,例如来自Eastman Chemicals的B1O GP树脂;共聚多醚-聚酯(copolyether-polyester),例如来自DuPont的Hytrel树脂;丙烯酸共聚物,例如来自Ato Fina的Plexiglas树脂;聚醚型氨基甲酸酯树脂,例如来自Noveon的Estane58L45;聚酰胺树脂,例如来自Honeywell的Aegis等。通过在上面的苯乙烯层与下面的膜层之间添加粘结层(tielayer),如本领域中已知的,可以改善多层膜中的苯乙烯层与第二层的粘合。在一种实施方式中,所选择的用于粘结层的物质也将具有高MVTR。有用的粘结层物质实例是来自DuPont的Bynel粘合树脂。例如,Bynel E418是酸酐改性的EVA共聚物。
标签中所用的单层和多层膜是可以通过本领域普通技术人员已知的那些方法被制造,例如铸塑(casting)和挤出(extrusion)。在一种实施方式中,膜是通过聚合物挤出(polymer extrusion)或共挤出过程(coextrusion process)而制造的。聚合物膜材料的挤出物或共挤出物是通过从合适的已知类型的挤出或共挤模口(extrusion orcoextrusion die)同时挤出而形成的,在共挤出物的情况下,层以永久结合的状态相互粘合在一起,以提供一个共挤出物。
除共挤出之外,本发明中使用的多层膜可以通过如下方法来制备:挤压连续膜以形成一层,之后通过挤压一个或多个另外的层而将一个或多个另外的层施加于挤压层上;层压预制的聚合物膜为预制的功能性膜;或者从形成聚合膜的物质的乳状液或溶液,将另外的层沉积在预制的膜上。
最终的苯乙烯膜(单层或多层)的MVTR是所用材料、膜厚和加工的函数。因此,薄的膜是特别有用的。如果在多层膜中使用了粘结层,那么粘结层应当尽量薄,例如大约0.05至约0.1密耳或0.5密耳。在一种实施方式中,期望多层膜的上面的苯乙烯层为约0.1至1密耳厚,以提供更高的MVTR。
在一种实施方式中,在本发明中所用的膜是非定向的。也就是说,膜未经受热拉伸和退火步骤。在另一种实施方式中,通过本领域普通技术人员熟知的技术,通过热拉伸和退火,包含在本发明所使用的标签中的膜是以轴向(单轴的)或者以轴向和横向(双轴的)定向的。例如,膜可以在轴向上仅在至少2:1的比例,更常见是在从约2:1到约9:1之间的比例下被热拉伸。当膜经过热拉伸之后,其一般要过退火滚压(annealing roll),此处,膜在约50℃,更常用的是在100℃至约150℃的范围内的温度下被退火或热固定(heat-set),随后冷却。在另一种实施方式中,薄膜是双轴定向的。期望膜在轴向和横向上表现出一定程度的劲度,以便易于操作、印刷以及分配。因此,在一种实施方式中,膜在轴向及横向上的劲度应当为至少约5Gurley(mg),如使用TAPPI试验T533pm所测定,而在一个进一步的实施方式中,两个方向上的Gurley劲度均在大约5Gurley单位范围内(有时称为平衡劲度)。在另一种实施方式中,在本发明的标签中所使用的膜在轴向或水平方向上具有大约5至大约30mg的Gurley劲度,而在横向或垂直方向上具有大约10至大约40mg的Gurley劲度。
膜的两个表面的表面能可以通过例如电晕放电、火焰、等离子处理等处理得以增强,以便为表面提供期望的特性,例如改善的印刷适性、以及对随后所施加层(例如水基胶)等改善的粘合。对聚合物膜的电晕处理和火焰处理的步骤是本领域普通技术人员熟知的。在一种实施方式中,面材是在上表面上进行电晕放电处理,而在下表面上进行火焰处理的。
本发明的标签可以并且一般地确实包括一个或多个印刷层。印刷层可以是油墨或图形层(graphic layer),且根据所印刷的信息和/或想要的图示图案,印刷层可以是单色或多色的。这些包括可变的印刷数据,例如序列号、条形码、商标等。印刷层厚度一般在大约0.5至大约10微米的范围内,且在一种实施方式中为大于1至大于5微米,而在另一种实施方式中为约3微米。印刷层中使用的油墨包括商业供应的水基、溶剂型或者辐射可固化的油墨。这些油墨的实例包括:SunSheen(Sun Chemical的产品,经鉴定为醇可稀释的聚酰胺油墨(alcoholdilutable polyamide ink))、Suntex MP(Sun Chemical的产品,经鉴定为溶剂型油墨,其被配制用于表面印刷丙烯酸涂布的基材(acrylic coatedsubstrate)、PVDC涂布的基材以及聚烯烃膜)、X-Cel(Water InkTechnologies的产品,经鉴定为水基膜油墨,用于印刷膜基材)、UvilithAR-109Rubine Red(Daw Ink的产品,经鉴定为UV油墨)和CLA91598F(Sun Chemical的产品,经鉴定为multibond黑色溶剂型油墨)。
在一种实施方式中,在末端配备有卷筒纸裁纸机(sheeter)的窄幅卷筒纸印刷机(narrow web press)上,膜可以被印刷以水基和UV油墨。在另一种实施方式中,印刷层含有聚酯/乙烯基油墨、聚酰胺油墨、丙烯酸油墨和/或聚酯油墨。通过将油墨组合物沉积、凹版印刷或类似方式到金属层的一个或多个期望区域上,印刷层以常规方式得以形成,所述油墨组合物包括上述类型的树脂、合适的颜料或染料以及一种或多种合适的挥发性溶剂。在油墨组合物施用之后,油墨组合物的挥发性溶剂组分(一种或多种)蒸发,只留下非挥发性的油墨组分而形成印刷层。用于形成聚酯油墨的合适的树脂的实例是
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2700(Bostik-Findley)——其为具有高拉伸强度(7000psi)和低伸长(4%伸长)的共聚多酯树脂。基于
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2700聚酯油墨组合物可以包括18%
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2700、6%颜料、30.4%乙酸正丙酯(NP Ac)以及45.6%甲苯。可以容易地意识到,2700决不是唯一可以被用于配制聚酯油墨的聚酯树脂,并且除了NP Ac/甲苯体系之外,溶剂体系可以适合于与
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2700以及其它聚酯树脂一起使用。聚酯粘合剂组合物的例子包括:按重量计算10.70%的
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2300聚酯树脂;按重量算10.70%的
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2700聚酯树脂;按重量计算1.1%的BENZOFLEX S404增塑剂;按重量计算1.1%的HULS512粘合增进剂;按重量计算19.20%的甲苯;按重量计算57.10%的甲基乙基酮。
如果必需,可以通过本领域普通技术人员熟知的技术,改善油墨与苯乙烯膜的表面的粘合。例如,如上所述,在施用油墨之前,可以将油墨底漆(ink primer)或其它油墨粘合增进剂施用于苯乙烯膜。可选地,苯乙烯膜的表面可以被电晕处理或焰火处理,以改善油墨与面材层的粘合。
有用的油墨底漆可以是透明的或不透明的,并且所述底漆可以是溶剂型的或水基的。在一种实施方式中,底漆是通过辐射可固化的(例如:UV)。油墨底漆一般是由清漆和稀释剂组成。清漆一般是由一种或多种聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚酯共聚物、聚氨基甲酸酯、聚砜、聚偏1,1-二氯乙烯、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、基于钠盐或锌盐或乙烯甲基丙烯酸酯的离子交联聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸聚合物和共聚物、聚碳酸酯、聚丙烯腈、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、以及它们的两种或多种的混合物组成。可使用的稀释剂的例子包括醇,例如乙醇、异丙醇和丁醇;酯类,例如乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯;芳香烃,例如甲苯和二甲苯;酮,例如丙酮和甲基乙基酮;脂族烃,例如庚烷;以及它们的混合物。清漆与稀释剂的比例取决于施用油墨底漆所需的粘度,对这样的粘度的选择属于本领域的技能。可以使用的油墨底漆物质的例子是CLB04275F-Prokote Primer(Sun Chemical的产品,经鉴定为溶剂型底漆,对用于油墨和涂料有用)。油墨底漆层可以具有从大约1至大约4微米或从大约1.5至大约3微米的厚度。
高MVTR透明聚合物保护性面涂(topcoat)或面漆(overcoat)可以存在于本发明的标签中。在一种实施方式中,透明面涂或面漆覆在印刷层之上。在标签被贴在基材例如容器之前或之后,该保护性面涂或面漆为标签提供了期望的性质。在一些实施方式中,透明表面层在印刷层上的存在还为标签提供了另外的性质,例如抗静电性质、劲度和/或耐候性,并且此面涂可以保护印刷层免受例如天气、阳光、磨损、潮湿和水等。透明表面层可以增强下面的印刷层的性质,以提供更加光泽和浓艳的图象。此保护性透明保护层也可以被设计为耐磨的、耐辐射的(例如UV)、耐化学的、耐热的,从而保护标签,特别是保护印刷层免受来自上述原因的降解。保护性面漆也可以含有抗静电剂或防粘连剂,以便此标签在高速下被应用于容器时可提供更容易的操作。在本发明中所使用的标签的保护性面漆构造也可以被选择为提供在容器上有用的标签,所述容器经受随后的液体处理,例如瓶子的洗涤/漂洗、填充和巴氏消毒、或液体浸入(例如冰浴),而不会表现出不利的结果,例如标签的卷起或变模糊。通过本领域普通技术人员已知的技术,可以将保护层应用于印刷层。聚合物膜可以从溶液中沉积而成,作为预制膜(被层压到印刷层上)等被应用。
当透明面涂层或面漆层存在时,它可以具有单层或多层结构。保护层的厚度一般在大约0.5至大约5微米的范围内,并且在一种实施方式中为大约0.5至大约1微米。面涂层的例子在美国专利6,106,982中得以描述,其在此被引入作为参考。在一个实施方式中,用于形成面涂层的物质是那些一般以具有高MVTR为特征的物质。
保护层可以含有聚酯、聚氨基甲酸酯、聚丙烯酰基(polyacryls)、聚甲基丙稀酰基(polymethacryls)、乙酸乙烯酯均聚物、共聚物或三元共聚物、离子交联聚合物以及它们的的混合物。
透明保护层可以含有紫外线吸收剂和/或其它抗光剂。受阻胺吸收剂在有用的紫外线吸收剂中,其以商品名称“Tinuvin”供应自CibaSpecialty Chemical。可以使用的抗光剂包括供应自Ciba SpecialtyChemical的受阻胺抗光剂,商品名为Tinuvin111、Tinuvin123,(双-(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯);Tinuvin622,(与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的丁二酸二甲酯聚合物);Tinuvin770(双-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯);和Tinuvin783。同样有用抗光剂的受阻胺抗光剂,以商品名称“Chemassorb”供应自CibaSpecialty Chemical,特别是Chemassorb119和Chemassorb944。紫外线吸收剂和/或抗光剂的浓度按重量计算在可达约2.5%发范围内,在一个实施方式中,按重量计算为约0.05%至约1%。
透明保护层可以包含抗氧化剂。可以使用在制作热塑性膜中有用的任何抗氧化剂。这些包括受阻酚类和有机亚磷酸酯。实例包括那些以商品名Irganox1010、Irganox1076或Irgafos168供应自CibaSpecialty Chemical的产品。在热塑性膜组合物中,抗氧化剂的浓度可以按重量计算在可达约2.5%的范围内;在一个实施方式中,按重量计为约0.05%至约1%。
透明保护层可以包含金属减活剂。可以使用在制作热塑性膜中有用的任何金属减活剂。这些包括受阻酚类金属减活剂。实例包括那些以商品名Irganox1024供应自Ciba Specialty Chemical的产品。在热塑性膜组合物中,金属减活剂的浓度按重量计算在可达约1%的范围内;在一个实施方式中,按重量计算为约0.2%至约0.5%。
在本发明中有用的水基粘合剂可以是已知用于标示基材例如玻璃、塑料和金属的任何水基粘合剂,例如基于淀粉、变性淀粉、酪蛋白、合成聚合物、或淀粉、变性淀粉、酪蛋白或合成聚合物的掺合物的粘合剂。如上所述,这些水基粘合剂一般在本领域中被称为“冷胶”。当期望清晰的无标签外观时,选择水基粘合剂,其提供清晰的干涂层。在一种实施方式中,冷胶水可以包括聚合物乳状液或微乳状液例如合成乳状液,例如,基于丙烯酸聚合物或醋酸乙烯聚合物,且通常为共聚物例如醋酸乙烯酯/乙烯或醋酸乙烯酯/顺丁烯二酸及苯乙烯/丙烯酸共聚物的乳状液。水基粘合剂也可以是基于改性天然胶乳(例如丁苯橡胶、氯丁橡胶-丁二烯橡胶(neoprene-butadiene rubber)、和丙烯酸丁二烯橡胶)的乳状液。这些分散体或乳状液可以任选地被改性,通过添加各种合成的和天然的树脂以及添加剂进行,例如酪蛋白、变性淀粉、处于溶液的聚合物、松香化合物、流变剂等,其提供在流动、固着、粘性、干燥速度、清晰度、防水性等方面的特定性质。在一种实施方式中,这些水基乳胶粘合剂一般将具有至少40%的固体含量。基于酪蛋白或糊精的水基粘合剂一般具有较低的固体含量(20至30%)。这些粘合剂经常被优选用于聚合物标签和由玻璃、塑料及金属制成的容器。当乳状液含有较高固体含量例如至少50%,特别是大约60%时,对干燥过程有帮助。固体含量一般按重量计算不会超过65或70%。
在本发明中有用的一些水基粘合剂在美国专利3,939,108;4,336,166;和4,464,202中得以描述。包含在这些专利中的水基粘合剂的公开在此被引入作为参考。在本发明中有用的水基粘合剂也是商业途径可以得到的。例如,Findley242361M,其为用于玻璃的酪蛋白型标记粘合剂;Henkel BL300,其为用于酿酒厂应用的淀粉和苯乙烯-顺丁烯二酸型粘合剂;Henkel Optal10-7006和Henkel Optal10-7300都是有用的粘合剂。一般恰好在标签应用于基材(例如玻璃瓶)之前,水基粘合剂被应用于标签的苯乙烯膜的下表面。直到标签已经被施用于基材之后,粘合剂才会干燥。
被应用于苯乙烯膜的下表面的水基粘合剂的量可以在大约10至大约60g/m2的范围内变动,以实现苯乙烯膜的100%覆盖。如果使用了栅格或其它式样的粘合剂,也就是说,粘合剂层不是连续的层,那么粘合剂的量可以被减少。
本发明的标签对于塑料、玻璃或金属容器或表面的标记是有帮助的。方法一般为这样的方法,其中标签(没有粘合剂)被提供为在标签盒中一叠。旋转托盘(pallet)从旋转的粘合剂滚筒上取下粘合剂,并将粘合剂涂在一叠标签中的最上面标签的苯乙烯膜的下表面上。然后标签被转移至标签转移滚筒(label transfer drum),在该滚筒上,标签是通过真空吸力和/或夹子(gripper)被固定的。从所述转移滚筒,标签在其粘合面上被应用于容器。在一种实施方式中,粘合剂一般是在环境温度下被施用于标签的,即从大约20至30℃。
如所述,常规标记系统是使用托盘将粘合剂从粘合剂滚筒转移至标签。在常规系统中,该托盘的表面一般由连续跨越宽度的非常细的浅凹槽组成。这些是由机器制造商设计为帮助粘合剂拾取的。这导致粘合剂的覆盖度达至少75或80%,经常为大约100%。可选地,有可能提供具有根据被应用于标签的粘合剂式样而选择的表面构造的托盘。在另一种实施方式中,托盘具有平滑的表面,用于沉积粘合剂的光滑表面涂层。这些托盘可以由常规材料制成。
本发明的标签可以被粘合应用于多种基材,包括金属、玻璃和塑料。在一种实施方式中,基材可以是食物、饮料或家用产品的容器,并且这些容器可以是由玻璃、塑料或金属制成的。当期望透过标签观看玻璃或塑料容器的内含物时,则使用清晰的或者透明的标签。这样的标签为容器提供清晰的“无标签外观”。
当本发明的标签用如本文所讨论的水基粘合剂而被应用于如上所述的基材时,观察到标签与基材的极佳的初粘合性。在一些应用中,例如当应用于啤酒瓶时,干燥的标签必须能够经受得住浸入冰水中一到三天。在经历冰水试验之后,标签应当保持与瓶粘合,不应当发白,并且当对标签施加压力时,标签不应当滑动。
下面实施例阐明了对制备本发明的标签有用的苯乙烯膜的制备。所述实施例是说明性的,并非意欲限定范围。除非另外说明,在实施例、在权力要求书或说明书的其它地方,温度为环境温度或者处于摄氏温度,数量为按重量计算,而压力为大气压或者接近大气压。
实施例1
用具有12英寸的模口的Davis DS1.75挤压机,在400℉的熔化温度下,挤压聚苯乙烯树脂(Styron695,Dow Chemicals)。三个冷却辊的叠层被用于铸塑膜。从顶部辊到底部辊的温度为大约125/120/125℉。线速度被调整为每分钟20/30英尺,以提供具有1至3密耳的厚度的膜。
实施例2
彩色聚苯乙烯树脂是用98%的Styron695和2%的着色剂配制而成的,所述着色剂是一种由64.4%的Clariant HS-100Sandoplast YellowG;Clariant HS-310Sandoplast Red G;和3.4%的Clariant15-1048PVFast Blue BG组成的混合物。Leistritz MIC/27双螺杆挤出机被用于搅拌着色剂与聚苯乙烯。聚苯乙烯树脂是通过主进料斗进料的,而着色剂是通过侧面进料器进料的。双螺杆熔化温度被设定为160℉,螺杆速度被设定为500rpm。加料速度(比例)是由校准的K-TRON进料器控制的。压出股(extruded strands)通过水温为80℉的水骤冷槽(water quench tank)来拉伸。然后,压出股被制成粒状进行挤压。彩色苯乙烯的平挤膜是通过与实施例1中所述的相同步骤被挤压的。
实施例3
使用6英寸的模口,如实施例2中描述的彩色聚苯乙烯树脂被挤压而制成约15密耳厚度的片。然后,将该片双轴向定向,用在轴向(machine direction(MD))具有拉伸比(初始强度与终拉伸长度的比例)为3和在横向(cross-web direction(CD))具有拉伸比为2的Bruckner实验室伸张器(Bruckner Laboratory Stretcher)“KARA IV”。膜定向是在约140℃的温度下进行的。
实施例4
如在实施例3中所制备的15密耳彩色聚苯乙烯铸塑片(castsheet)被双轴定向,用在MD上为4和CD上为3的拉伸比,在与实施例3中所述的相同条件下进行。
实施例5
使用在实施例1中所述的相同步骤,挤压苯乙烯丁二烯共聚物树脂(Chevron Phillips Chemical的K-Resin DK11)。卷绕速度(take upspeed)为16fpm。
实施例6
通过以70:10:20的重量比的干掺合,制备Styron695树脂、BynelE418(酸酐改性的EVA增容剂,来自DuPont)和来自Cargill Dow4042D的聚乳酸(PLA)的共聚混合物。在加工前,用干燥剂干燥器将PLA树脂干燥过夜。挤压温度设定为390℉,压出速度为15rpm。膜线速度为50fpm。
实施例7
通过以70:10:20的重量比的干掺合,制备Styron695树脂、BynelE418和Hytrel G3548(基于来自DuPont的材料的热塑性聚酯弹性体)的共聚混合物。在加工前,用干燥剂干燥器将Hytrel树脂干燥过夜。挤压步骤与在实施例6中所述相同,以形成单层膜。
实施例8
通过干掺合,以85:15的重量比制备Styron695树脂与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS,Kraton D-2122)的掺合物。使用与实施例1中所述相同的程序,制备单层膜。
实施例9
在本实施例中,制备一层Styron695树脂膜与第二层的K-Resin(DK-11)双层共挤压。压出机A是0.75英寸的Brabender PL2000压出机,压出机B是Davis Standard1.5英寸压出机,压出机C是1英寸Killion压出机。所有三台压出机的出口都与接管(adaptor)连接,并连接到6英寸的模口。将Styron695装入压出机A和B,而K-Resin装入压出机C。熔化温度设定在400℉,而模口和接管温度设定在420℉。
实施例10
通过共挤压制备双层膜,其中第一层是Styron695树脂,而第二层是如在实施例6中所制备的Styron695/Bynel E418/PLA的掺合物。将Styron树脂加入压出机A,而将掺合物加入压出机B和C。在与实施例9所述相同的加工条件下,制备双层膜。
实施例11
通过共挤压制备三层膜。上面的苯乙烯层包括K-Resin(DK-11);中间层(粘结层)包括Bynel E418;而第三层包括PLA。共挤压过程如实施例9中所述。熔化温度设定在390℉,K-Resin、E418和PLA层的厚度比例为约1:0.5:2。
实施例12
7密耳多层膜是通过K-Resin、Bynel E418和PLA在与实施例11中所述那些相似的条件下的共挤压而制成的。此膜是用2×2的拉伸比在140℃下进行双轴定向的。
实施例1-12的膜的一些性质已被测定,并且被报告在下面的表1中。比较实例1的膜是来自Exxon Mobil的双轴定向的聚丙烯膜;比较实例2的膜是来自DuPont的Mylar PET薄膜;而比较实例3是一种来自UCB的玻璃纸膜(UCB600P23)。
表1
Figure BDA0000375971400000161
Figure BDA0000375971400000171
Figure BDA0000375971400000181
如上所述,当本发明的标签用水基粘合剂粘被应用于如上所述的基材时,观察到标签与基材的极佳的初粘合性。在一种实施方式中,期望用于粘着标签与基材的水基胶水,在环境条件下,在合理的时间期间内例如3至7天内干燥。期望胶水在干燥之后具有充足的防水性,以便经过长时间与水或冰水接触之后,使粘性损失和标签变白减到最少。本发明的涂胶标签在合理的时间期间内干燥的能力是使用下面的胶水干燥试验来测定的。用Burd Bar将大约1密耳的冷胶(例如:Henkel Optal10-7066)应用于标签的膜。然后将标签层压到铝板上,该铝板然后在气候室(weather chamber)中被放置7天。分别测量板、膜以及全部层压的初始重量,并且每天监测铝板层压件的重量变化。7天以后,将膜剥离下来,以使胶直接暴露于空气24小时,并再次称重板。减去板和膜的重量之后的最终重量被测量作为干胶重,并且被用于胶水干燥过程的分析。
本发明的标签对长期暴露于冰水的耐受能力被测定如下:用BurdBar将约1密耳的冷胶应用于膜。将标签放在橡胶垫上,然后通过在标签上滚动瓶子而将其贴在玻璃瓶上。室温下干燥7天后,将标记瓶浸入冰水中;在冰水中3天之后,检查标签的粘合和水致变白(waterwhitening)。
在本发明的一些膜和标签上进行的这些试验的结果被总结在表2中。上面所述的关于比较实例1、2和3的结果也被列入表2中。对粘合的评价如下:
A:无起边(edge lift),粘合良好,
B:轻微起边,其余区域粘合良好,
C:起边和/或粘合减弱,
D:严重起边或标签脱落。
对冰水试验之后标签变白(label whitening)的评价如下:
A:无可见的变白,
B:在边缘和/或接缝区域(seem area)上轻微的变白,
C:在边缘和分散的区域上可见的变白,
D:大片区域上可见的变白。
表2
Figure BDA0000375971400000191
在表2中所报告的结果表明,当与比较实例的标签相比时,本发明的苯乙烯膜标签所获得的改进的性质。
尽管关于本发明各种实施方式对其进行了解释,应当理解,阅读本说明书之后,其其它的修改对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。因此,应当理解,在此所公开的本发明意欲覆盖此类修改,其落入所附权利要求书的范围之内。

Claims (25)

1.标签,包括:
(A)聚合物膜,其含有苯乙烯聚合物,所述膜具有一个上表面和一个下表面,且具有大约15至大约150g/m2/天的MVTR,和
(B)水基粘合剂,其与所述膜的下表面相接触。
2.权利要求1所述的标签,其中所述膜具有大约15至大约90g/m2/天的MVTR。
3.权利要求1所述的标签,其中所述膜含有聚苯乙烯。
4.权利要求1所述的标签,其中所述膜含有苯乙烯共聚物。
5.权利要求1所述的标签,其中所述膜也含有至少一种颜料。
6.权利要求1所述的标签,其中所述膜是定向的。
7.权利要求1所述的标签,其中所述膜是双轴定向的。
8.权利要求1所述的标签,其中所述膜含有双轴定向的聚苯乙烯。
9.权利要求1所述的标签,其中所述膜的上表面是油墨可印刷的。
10.权利要求1所述的标签,其中所述水基粘合剂基于淀粉、变性淀粉、酪蛋白、合成聚合物或它们的掺合物。
11.权利要求1所述的标签,其中所述膜在轴向或水平方向上具有大约5至大约30mg的Gurley劲度,和在横向或垂直方向上具有大约10至大约40mg的Gurley劲度。
12.权利要求1所述的标签,其中所述膜包括至少两层的多层膜,上层含有苯乙烯聚合物,和下层具有的MVTR高于所述上层的MVTR。
13.标签,包括:
(A)定向膜,其含有苯乙烯聚合物,所述膜具有一个上表面和一个下表面,且具有大约15至大约90g/m2/天的MVTR,和
(B)水基粘合剂,其与面材的下表面相接触。
14.权利要求13所述的标签,其中所述膜含有定向聚苯乙烯。
15.权利要求13所述的标签,其中所述膜含有定向苯乙烯聚合物。
16.权利要求13所述的标签,其中所述膜是双轴定向的。
17.权利要求13所述的标签,其中所述膜含有双轴定向的聚苯乙烯。
18.权利要求13所述的标签,其中所述膜也含有至少一种颜料。
19.权利要求13所述的标签,其中所述膜的上表面是油墨可印刷的。
20.权利要求13所述的标签,其中所述膜的MVTR为大约25至大约90g/m2/天。
21.权利要求13所述的标签,其中所述水基粘合剂基于淀粉、变性淀粉、酪蛋白、合成聚合物或它们的掺合物。
22.权利要求13所述的标签,其中所述膜在轴向或水平方向上具有大约5至大约30mg的Gurley劲度,和在横向或垂直方向上具有大约10至大约40mg的Gurley劲度。
23.权利要求13中所述的标签,其中所述膜包括至少两层的多层膜,上层含有苯乙烯聚合物,和下层具有的MVTR高于所述上层的MVTR。
24.一种标记方法,包括:提供基材表面和权利要求1所述的标签;将所述标签应用于所述基材表面,其中所述标签的粘合剂与所述基材表面相接触;和使所述粘合剂在所述基材表面上干燥。
25.一种用于将标签应用于基材的方法,包括:
(A)提供基材和含有苯乙烯聚合物的聚合物膜,所述膜具有一个上表面和一个下表面,且具有大约15至大约150g/m2/天的MVTR,
(B)将水基粘合剂应用于膜的下表面以形成标签,
(C)将所述标签应用于所述基材,其中所述标签的粘合剂与所述基材相接触,和
(D)干燥所述水基粘合剂,从而在所述基材上提供不干胶标签。
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