CN103781867A - 用于饮料标签的耐清洗粘合剂 - Google Patents

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Abstract

描述了多种粘合剂，其耐受用于瓶清洗应用的相对热的水性清洗液并特别耐受热腐蚀性溶液。粘合剂用于粘附聚合物标签至容器诸如饮料瓶并由此使贴标签的瓶能够经受多次清洗操作而没有标签移除或脱粘。

Description

用于饮料标签的耐清洗粘合剂
相关申请的交叉引用
本申请请求2011年7月5日提交的美国临时申请号61/504,360的权益，其在此通过引用全文并入。
技术领域
本主题涉及与聚合物标签一起使用的压敏粘合剂组合物，所述聚合物标签可经受多个清洗周期而没有脱粘故障。
背景技术
多数可再使用的饮料容器，特别是啤酒瓶，目前利用最初的湿粘合剂施加的纸标签，贴上产品名称和消费者信息的标签。在使用容器后，标签在清洗过程中移除，其通常在80℃下在水性2%氢氧化钠溶液中进行至少数分钟，并且在某些应用中持续数小时，然后重新充填和再贴标签。这些条件广泛用于工业，因为这样的条件趋向于消毒所清洗的物品。
已经采取了很多开发活动，以针对类似于使用纸标签的那些的可再使用的饮料容器开发膜标签或聚合物标签，因为由膜标签产生的提高的印刷和外观被认为促进饮料销售。然而，这样的努力已经经历了困难。即使膜标签可耐受腐蚀性清洗液，但由于腐蚀性清洗液对标签粘合剂的作用，这样的标签仍然倾向于标签分离或移除。
少数可再使用的饮料容器接受直接印刷并当重新充填时不需要再贴标签。然而，这些对于生产是更昂贵的并具有最低的印刷质量。
因此，仍然需要包括粘合剂的膜标签组件，其耐受清洗环境并因此能使用至少数个清洗和充填周期。使用这样的标签组件将能够改善在被印刷容器上的印刷质量，而不在每次清洗后再贴标签。
发明内容
与先前已知的标签和方法相关的困难和缺点在本粘合剂组合物、标签组件、贴标签的容器和方法中解决。
在一个方面中，本主题提供了适于并入耐受水性环境的粘合剂配方的丙烯酸类聚合物。丙烯酸类聚合物在聚合前包括至少两种(甲基)丙烯酸单体。在至少两种(甲基)丙烯酸单体的聚合后，所得丙烯酸类聚合物显示了从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)。
在另一方面，本主题提供了耐受水性环境的丙烯酸压敏粘合剂。粘合剂包括显示从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)的丙烯酸类聚合物。粘合剂也可包括至少一个选自增粘剂、增塑剂、填料和添加剂和其组合的试剂。
还在另一方面，本主题也提供了适于重新使用并耐受水性环境的标签组件。标签组件包括限定第一面和反向的第二面的聚合物膜。标签组件也包括位于聚合物膜上的丙烯酸压敏粘合剂层，所述丙烯酸压敏粘合剂包括显示从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)的丙烯酸类聚合物。
仍然在另一方面，本主题提供了耐受水性环境的贴标签的容器。容器包括由玻璃和塑料之一形成的容器。容器限定了外表面。贴标签的容器也包括丙烯酸压敏粘合剂层，所述丙烯酸压敏粘合剂包括显示从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)的丙烯酸类聚合物。所述层位于该容器的外表面上。贴标签的容器也包括标签，所述标签包括位于丙烯酸压敏粘合剂层上的聚合物膜。
还在另一方面，本主题提供了形成耐受水性环境的贴标签的容器的方法。该方法包括提供由玻璃和塑料之一形成的容器。容器限定了外表面。该方法也包括提供包括聚合物膜的标签。该方法也包括提供丙烯酸压敏粘合剂，其包括显示从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)的丙烯酸类聚合物。该方法另外包括用粘合剂涂布容器外表面的区域和标签中的至少一个，由此形成粘合剂层。并且，该方法也包括使标签与容器的外表面接触，以便粘合剂层位于其间，此形成贴标签的容器。
如将认识的，该主题能够为其他和不同实施方式并且它的数个细节能够在不同方面更改，所有都不脱离该主题。因此，附图和说明被认为是说明性而不是限制性的。
具体实施方式
本主题提供了一类粘合剂，当其与施加至玻璃或聚合物容器的聚合物标签结合使用时，耐受热水性清洗环境。特别地，优选实施方式粘合剂耐受热碱清洗环境。鉴于粘合剂的独特性质和耐受特性，粘合剂特别好地适于可再使用的贴标签应用。在一个方面中，本主题提供了独特地适于可再使用的标签的粘合剂。在另一方面，该主题提供了包括独特粘合剂的标签。还在另一方面，该主题提供了利用粘合剂的贴标签的容器。并且，仍然在另一方面，该主题包括利用粘合剂的多个过程。这些和其他细节如下。
在该主题的一个版本中，提供了层叠体(overlam)构造。层叠体构造优选地包括清澈(clear)或基本上光学透明的膜。层叠体构造覆盖粘附至容器或其他制品的可或不可包括耐清洗粘合剂的标签。优选地，层叠体构造包括耐清洗粘合剂层。层叠体构造可覆盖容器或制品的直至100%的外表面积。层叠体构造在某些实施方式中可为可收缩的套筒或预形成管的形式，其被制成一定尺寸和形状用于随后附着至感兴趣的容器或制品。优选地，层叠体构造，例如套筒或管，包括耐清洗粘合剂的层或区域(一个或多个)，诸如沿套筒或管的内面涂布的。
粘合剂
优选实施方式粘合剂包括一种或多种丙烯酸类聚合物。丙烯酸类聚合物粘合剂通过共聚包括两种或多种(甲基)丙烯酸酯单体的单体制备。优选(甲基)丙烯酸酯单体的例子以下列举在表1中。
表1-优选的丙烯酸酯单体
Figure BDA0000472524140000031
在表1中，C名称指示烷基链中的碳原子数。当链包括多于两个碳原子时，那么单体可以为不同的异构体形式，例如，丙烯酸丁酯可以为丙烯酸叔丁酯或丙烯酸异丁酯的形式。因此，对于每个这样记录的单体，该主题包括单体的所有异构体。
其他单体可任选地用于形成丙烯酸类聚合物。这些被分为非官能和官能单体。本文使用的“官能单体”指的是具有具有酸或羟基基团的单体，其允许交联，而不管丙烯酸类聚合物是否是交联的。粘合剂的主体由“非官能单体”形成。通常，非官能单体贡献了小于单体混合物中酸和羟基基团总量的10%。
优选的非官能单体由表2中单体代表。
表2-优选的非官能单体
单体 缩写
乙酸乙烯酯 (VA)
苯乙烯 (Sty)
马来酸二烷基酯
富马酸二烷基酯
将理解到该主题不以任何方式限于这些非官能单体的使用。相反，用于优选实施方式粘合剂的丙烯酸类聚合物可包括多种其他非官能单体。
优选的官能单体由表3中的单体代表。
表3-优选的官能单体
单体 缩写
丙烯酸 (AA)
甲基丙烯酸 (MA)
甲基(丙烯酸)羟烷基酯
类似地，也将理解到该主题不以任何方式限于这些优选官能单体的使用。相反，丙烯酸类聚合物可包括多种其他官能单体。
优选地，粘合剂耐受热腐蚀性溶液——通常是80℃下2%氢氧化钠——中的水解。然而，必要的水解耐受度是最小的，因为通常仅粘合剂层的边缘暴露于腐蚀性溶液。鉴于此，考虑几乎所有的丙烯酸粘合剂潜在地可能使用，只要它们显示本文描述的特征。然而，乙酸乙烯酯和丙烯酸甲酯的量应相对低，因为包含这些单体的共聚物易于水解。最优选地，优选粘合剂包括以重量计小于10%的在暴露于热水性环境和特别是暴露于热碱环境后水解的一种或多种单体。如所记录的，这样单体的例子包括但不限于乙酸乙烯酯和丙烯酸甲酯。
优选地，用于本文描述的粘合剂的丙烯酸类聚合物由单体的具体组合形成。优选地，选择并按比例使用单体，以便所得丙烯酸类聚合物具有从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)。
在某些实施方式中，丙烯酸类聚合物也优选地包括特定比例的官能单体和非官能单体。优选地，用于优选实施方式粘合剂的丙烯酸类聚合物包括以重量计从大约0.1%至大约10%的官能单体。如果使用更多量的官能单体，所得粘合剂变得相对昂贵。另外，如果使用更多量的官能单体，所得粘合剂趋于与清洗液中的羟基基团反应。粘合剂的水解是不期望的，因为粘合剂趋向于变白，由此不利地影响贴标签的容器的外观。在很多情况中，也发生粘合剂强度的降低。优选地，丙烯酸类聚合物和/或粘合剂配方包括大比例的非官能单体。如先前记录的，非官能单体具有少量的酸或羟基基团。
用于优选实施方式粘合剂的丙烯酸类聚合物可为交联的，或可为不交联的。通常，聚合物是交联的。多种技术可用于交联聚合物。例如，一种或多种交联剂可包括在聚合过程中。聚合物也可通过暴露于电磁辐射或通过加热进行交联。
优选实施方式粘合剂包括如本文所述的一种或多种丙烯酸类聚合物。优选粘合剂也可包括一种或多种增粘剂、一种或多种增塑剂、一种或多种填料和一种或多种添加剂和/或其他试剂。这些组分与本文描述的丙烯酸类聚合物适当共混，产生优选实施方式丙烯酸压敏粘合剂。
尽管不希望受限于任何具体的粘合剂类型或形成方式，但优选实施方式粘合剂为基于溶剂的粘合剂。
标签
本主题也包括标签和标签组件，其包括优选实施方式丙烯酸压敏粘合剂的层或涂层。标签可具有单层或单一构造。可选地，标签可包括多层。优选地，标签包括至少一个层，该层包括选自以下的聚合物材料：双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸酯(PM)和其组合。BOPP是优选的。标签可为透明的或可具有一定程度的不透明性，直至100%，例如白色。
标签优选是持久的和耐受撕裂、刺穿、破裂、断裂等。因此，标签材料优选显示足够的强度和/或耐久性，以便标签在运输、存货储备、由消费者使用和清洗期间耐受损坏。
一般地，粘合剂施加至聚合物层或膜的面。可使用常规的涂布技术。通常，粘合剂层在标签膜的面或区域上是连续的并一般为均匀的。然而，该主题包括图案涂布粘合剂，以便该层是不连续的并包括缺乏或没有粘合剂的一个或多个区域。
如将理解的，通常，标签沿它们的面之一或两者包括多种装饰或信息性印刷、设计或标记。本文描述的标签一般地包括在它们的外面上或沿它们的外面可见的至少一个印刷区。
贴标签的容器
该主题也包括这样的容器或其他制品，其具有通过本文描述的优选实施方式粘合剂粘附至容器的一种或多种标签。尽管考虑优选实施方式粘合剂的主要应用将针对饮料瓶，但将理解到该主题不以任何方式限于此。相反，容器包括板条箱、瓶托(bottle receptacle)、支持框架和包装组件。一般地，可接受标签和诸如通过暴露于热腐蚀性溶液经历清洗的任何制品，构成以描述优选实施方式为目的的“贴标签的容器”。
容器通常以饮料瓶的形式存在。容器通常由玻璃或聚合物材料诸如塑料形成。
容器(玻璃或塑料)可被涂布或沿它们的外面或内面包括一层或多层。优选实施方式粘合剂可直接施加或粘合至涂布层(一个或多个)，或粘合至容器壁的玻璃或聚合物材料。尽管容器诸如饮料容器通常包括多个涂层，这些涂层中的很多在清洗后保持与容器一起，并因此在本文中被称为“耐腐蚀性涂层”。
方法
本主题的方法涉及形成至少一个聚合物层和粘合剂层的可再使用的标签组件，诸如通过粘附至容器使用这样的标签组件，和通过使用标签组件制备贴标签的容器的方法。
优选实施方式标签组件通过提供至少一个聚合物膜并施加优选的丙烯酸压敏粘合剂至膜而制备。聚合物膜为如本文所述的。类似地，丙烯酸压敏粘合剂也如本文所述。
优选的标签组件通过施加一种或多种标签至容器使用。标签通常沿要贴标签的容器或物品的外部粘附至区域。取决于粘合剂的特性，可优选在升高的温度下粘附粘合剂至容器。
贴标签的容器可通过粘合地施加优选标签组件至容器而制备。可使用高速自动化过程。如本文所描述的，贴标签的容器可受到使用热腐蚀性清洗液的多次清洗操作，而不使标签脱粘。
额外的方面
本主题也包括额外的方面，诸如利用与粘合剂、标签和/或贴标签的容器结合的跟踪和/或监视技术。例如，RFID技术和特别地，一种或多种RFID部件，可并入耐清洗粘合剂构造，以便参数诸如标签存在、清洗周期数、消费者信息——包括销售信息、商标信息等，可被监视并包括在标签中，其将保持附着至制品很长的时间段。
关于本文使用的RFID技术部件和涉及的方法和策略的细节在以下专利中的一个或多个中进行描述：美国专利7,212,127；7,479,888；7,088,248；7,307,527；7,170,415；7,298,343；7,629,888；7,368,032；7,361,251；7,701,352；7,224,278；7,555,826；7,120,987；6,867,983；5,982,284；7,782,212；7,842,152；和7,832,133。
测试
为了进一步研究该主题的优选实施方式粘合剂，如下进行数个试验。
两种压敏粘合剂如以下表4所述进行制备：
表4：所测试的粘合剂配方
单体 MT-1 MT-7
丙烯酸2-乙基己酯 73.9% 77.9%
丙烯酸丁酯 - 14.1%
乙酸乙烯酯 20.0% 4.2%
丙烯酸 6.0% 3.8%
命名为MT-1的粘合剂是不可接受的，而粘合剂MT-7适于粘附标签至容器外部并随后使贴标签的容器经受利用热腐蚀性清洗液的多个清洗周期。认为由于单体乙酸乙烯酯的相对高的含量，即大于10%，MT-1配方是不可接受的。
尽管不希望受限于任何具体的清洗周期数，考虑利用优选实施方式丙烯酸压敏粘合剂的本文描述的优选实施方式标签贴标签的容器可经受至少10个清洗周期，更优选15个清洗周期，更优选20个清洗周期，更优选25个清洗周期，和最优选30个清洗周期，而不使标签从容器上脱粘。因此，术语“耐受水性环境”和“耐受热碱环境”指的是贴标签的容器暴露于这些清洗周期数，而没有使标签脱粘。如本文记录的典型的清洗周期通过利用80℃下2%氢氧化钠的水性溶液清洗从数分钟直至数小时的时间段进行。
很多其他益处将无疑从本技术将来的应用和发展中变得显而易见。
本文记录的所有的专利、申请和文章在此通过引用全文并入。
如上文描述的，本主题解决了很多与先前类型的设备相关的问题。然而，将理解到本领域技术人员可进行已经在本文中描述和图解以便解释该主题属性的部件的细节、材料和布置的多种改变，而不脱离该主题的原理和范围，如所附权利要求表达的。

Claims (24)

1.适于并入耐受水性环境的粘合剂配方的丙烯酸类聚合物，所述丙烯酸类聚合物在聚合前包括：
至少两种(甲基)丙烯酸单体；
其中在所述至少两种(甲基)丙烯酸单体聚合后，所得丙烯酸类聚合物具有从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)。
2.权利要求1所述的丙烯酸类聚合物，其中所述丙烯酸类聚合物在聚合前进一步包括至少一种官能单体。
3.权利要求2所述的丙烯酸类聚合物，其中所述官能单体的量的范围为从大约0.1%至大约10%。
4.权利要求1-3任一项所述的丙烯酸类聚合物，其中所述丙烯酸类聚合物在聚合前进一步包括至少一种非官能单体。
5.耐受水性环境的丙烯酸压敏粘合剂，所述粘合剂包括：
具有从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)的丙烯酸类聚合物；
至少一种选自增粘剂、增塑剂、填料、添加剂和其组合的试剂。
6.权利要求5所述的丙烯酸粘合剂，其中所述粘合剂耐受热碱环境。
7.适于重新使用并耐受水性环境的标签组件，所述标签组件包括：
聚合物膜，其限定第一面和反向的第二面；
位于所述聚合物膜上的丙烯酸压敏粘合剂层，所述丙烯酸压敏粘合剂包括具有从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)的丙烯酸类聚合物。
8.权利要求7所述的标签组件，其中所述聚合物膜包括选自双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸酯(PM)和其组合的材料。
9.权利要求7-8中任一项所述的标签组件，其中所述聚合物膜是双轴取向聚丙烯(BOPP)。
10.权利要求7-9中任一项所述的标签组件，其中所述标签耐受热碱环境。
11.权利要求7-10中任一项所述的标签组件，其中所述聚合物膜是透明的或可具有不透明性。
12.权利要求7-11中任一项所述的标签组件，其中所述聚合物膜为可收缩的套筒或管的形式。
13.权利要求7-12中任一项所述的标签组件，其进一步包括：
包括在所述标签组件中的RFID部件。
14.耐受水性环境的贴标签的容器，所述容器包括：
由玻璃和塑料之一形成的容器，所述容器限定外表面；
丙烯酸压敏粘合剂层，所述丙烯酸压敏粘合剂包括具有从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)的丙烯酸类聚合物，所述层位于所述容器的所述外表面上；和
标签，其包括位于所述丙烯酸压敏粘合剂层上的聚合物膜。
15.权利要求14所述的贴标签的容器，其中所述标签限定面向所述丙烯酸压敏粘合剂层的内面和反向的外面，所述标签进一步包括位于所述外面上的印刷区。
16.权利要求14-15中任一项所述的贴标签的容器，其中所述贴标签的容器耐受热碱环境。
17.权利要求14-16中任一项所述的贴标签的容器，其中所述聚合物膜包括选自双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸酯(PM)和其组合的材料。
18.权利要求14-17中任一项所述的贴标签的容器，其中所述聚合物膜为双轴取向聚丙烯(BOPP)。
19.权利要求14-18中任一项所述的贴标签的容器，其中所述聚合物膜为透明的或可具有不透明性。
20.权利要求14-19中任一项所述的贴标签的容器，其中所述聚合物膜为可收缩的套筒或管的形式。
21.权利要求14-20中任一项所述的贴标签的容器，其中所述标签进一步包括RFID部件。
22.权利要求14-21中任一项所述的贴标签的容器，其进一步包括：
位于所述容器上的第二标签；
其中所述聚合物膜至少部分地覆盖所述第二标签。
23.形成耐受水性环境的贴标签的容器的方法，所述方法包括：
提供由玻璃和塑料之一形成的容器，所述容器限定外表面；
提供包括聚合物膜的标签；
提供包括具有从大约-70℃至大约-10℃的玻璃化转变温度(Tg)的丙烯酸类聚合物的丙烯酸压敏粘合剂；
用所述粘合剂涂布所述容器的所述外表面的区域和所述标签中的至少一个，由此形成所述粘合剂层；和
使所述标签与所述容器的所述外表面接触，以便所述粘合剂层位于其间，由此形成所述贴标签的容器。
24.权利要求23所述的方法，其中所述贴标签的容器耐受热碱环境。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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