CN1121670C - 转印标签及包含这种标签的容器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括背层和转印层的转印标签，转印层可分离地附着在背层上，并可从背层上分离转印到容器上。转印层的厚度低于30微米，转印标签覆在容器上后，在温度高于20℃不超过100℃、优选不超过70℃的水溶液中在湍流条件下浸泡后，转印标签可被去除。在该条件下，转印标签至少碎成四片，且基本上不溶解在浸泡液中，每片在任何方向上均不小于5微米。在不超过20分钟、优选不超过10秒的浸泡时间中转印层从容器上脱落。该标签当施加于容器上时，干态下其铅笔硬度在1N至7N之间，在20℃水中浸泡1至15分钟后，其铅笔硬度小于0.5N。依照本发明的转印标签在存放和使用条件下附着牢固，并且能以经济的方式快速地从容器如可重复使用的盛瓶包装箱上去除。

Description

转印标签及包含这种标签的容器
技术领域
本发明涉及包括背层和转印层的转印标签，转印层可分离地附着在背层上，并可从背层上分离转印到容器上。本发明也涉及包括这种标签的容器，尤其塑料包装箱，并且还涉及从容器上去除转印层的方法。
背景技术
为人熟知的包装技术是用丝网印刷方法提供不可去除的永久图案来标记容器如塑料包装箱。这种标签通过仅可获得的两种或三种颜色得到了高耐久的润饰。但该技术所提供的颜色品种有限，缺乏其它标签手段能够提供的改进图案，不具有灵活地变换图案品种以满足市场战略的能力而导致了大量的过时产品，而且仅在大约四个往返(trips)后就显现磨损痕迹。
当通过丝网印刷方法或墨垫印刷(tampon printing)工艺将油墨覆印在可重复使用的塑料包装箱上时，油墨必须在瓶装厂如酒厂覆印，这带来了有关的注册问题。当通过包装箱清洗机从包装箱上去除，油墨将溶在清洗液中，这样就污染包装箱清洗机。而且，覆印速度受到限制，油墨的固化需要大量空间以及运输前长时间的储藏。
第二种标记容器的方法包括注填和封口时在容器如塑料包装箱或瓶子上胶贴印好的纸标签。然而，这种标签几乎不能经受搬运和暴露于潮湿(起皱)带来的标签损伤。而且，纸标签难于从塑料包装箱上除去，易于堵塞目前可得到的包装箱清洗机。若从塑料包装箱上去除纸标签，残余胶留了在包装箱上。
第三种标记容器尤其玻璃瓶的技术基于WO 90/05088中描述的原理。在其公开的文件中，描述了一种标记瓶子的方法，该方法提供了耐久的高抗冲击力的标签且允许高分辨率的标签印刷。提供了一种包括可去除背层的标签，其背层用乙烯基或丙烯酸油墨反印，这些油墨被固化并印其粘合剂。标签通过与容器接触的粘合剂表面覆印在容器上。背层从标签转印层上脱离，例如通过对容器或标签或两者都实施加热来进行。然后，标记容器覆一层随后固化的涂层。该固化的涂层提供了想要的抗冲击程度和耐久力。永久粘附标签的不足在于，当这些标签有刮痕或其它损伤时，它们不能从瓶子上轻松除去。并且，不能每次为同样的容器提供新的和/或不同的标签，而这对于促销活动是所希望的。
发明内容
本发明的目的是提供包含转印层的转印标签，该转印层在储藏和使用时对容器有好的粘着力，然而也容易从容器上去除，以用新的和/或不同的标签取代原标签。
本发明另一个目的是提供有吸引力的外表的转印标签，该标签印有大量的不同设计和色彩，并且能以环境友好的方式从容器上除去。
再一个目的是提供能提供有吸引力标签的可重复利用的包装体系，标签能经济方便地去除和再覆印。标签应以较快的速度覆印和除去。
这些和其它目的可通过依照本发明转印标签达到，该转印标签的特征在于：转印层的厚度低于30微米，在转印标签覆到容器上后，在高于20℃且不超过100℃、优选不超过70℃温度的碱性水溶液中在湍流条件下浸泡后，至少碎成四片，且基本上不溶解在浸泡液中，每片在任何方向上均不小于5微米，并且在不超过20分钟、优选不超过10秒的浸泡时间中从容器上脱落，该标签当施加于容器上时，干态下其铅笔硬度在1N至7N之间，在20℃水中浸泡1至15分钟后，其铅笔硬度小于0.5N。令人惊奇地发现，在浸泡条件下碎裂而不溶在浸泡液中的标签具有储藏和转运时转印标签在容器上牢固附着同时为重新标记目的又容易去除的优越性能。不希望受任何理论的约束，认为转印标签在浸泡去除时的破碎促进了标签的某种位置数目的增加，在这些位置，浸泡液透过并攻击容器和标签接触面，因此将标签从容器上分离下来。兹此，从容器上快速去除标签可在温和的条件下完成。当标签碎成小片时，这些碎片可通过简单过筛工艺从浸泡液中除去而标签不溶于浸泡液中。因此，不会发生清洗液的污染，并且防止油墨和标签其它部分被排放到环境中。
在湿去除工艺中，转印标签中不超过10wt％的油墨溶在碱性清洗液中。因此，防止容器由于油墨而脱色。而且，保持清洗液中油墨的水平足够低，以不影响废水处理厂中的需氧和厌氧处理。废水中的低浓度防止了废水处理厂的淤渣中的金属积累，这样，这种淤渣不须按政府条例当作化学废物处理。
惊奇地发现，在依照本发明的浸泡液中碎成小片的转印标签，用传统的包装箱清洗设备也能很快去除，这些设备通常用来从重复使用的盛瓶塑料包装箱上除尘和/或纸标签。依照本发明的转印标签，例如，能在10秒内从塑料包装箱上去除，而传统纸标签的去除时间是几分钟或更多。然而，依照本发明的转印标签在容器上，优选在可重复使用的盛瓶塑料包装箱上的附着，在使用条件和抗划中，比传统纸标签好。
虽然，依照本发明的转印层优选用于可重复使用的塑料包装箱，但该标签也可用于塑料瓶，如PET瓶、塑料食品盘、玻璃瓶等等。
依照本发明的转印标签优选包括对浸泡液而言能透过的转印层。
这里“能透过”意味着转印层在室温下水中3小时后的水吸收值在0.0到100g/m2之间，优选约5g/m2。这种标签，室温下水中24小时后的水蒸汽透过率在50到750g/m2之间，优选约600g/m2。
转印层可以包括覆盖油墨图案的覆盖层，当转印层粘到容器上时，该覆盖层构成外向面。覆盖层，例如，可由丙烯酸蜡涂层构成。覆盖层可以是连续层，也可以不连续，并与油墨图案对齐覆印(print inregister)。丙烯酸蜡覆盖层能利于，例如，0.5％的NaOH溶液透过，同时提供有效的屏障防止在容器上的标签存放和使用下透过湿气。既有足够耐久力又能快速而经济地去除的依照本发明标签，干态下，铅笔硬度(pencil hardness)在1N到7N之间，在20℃水中浸泡1分钟到15分钟后，铅笔硬度小于0.5N。
在依照本发明的转印标签的又一个实施方案中，油墨图案是非连续的，这样在转印层中形成了缩减了厚度的区域。清洗过程中，这些厚度缩减的区域，例如，在油墨图案的分立带之间，形成了自然的薄弱线，这样，这些区域的标签破碎更易发生。
转印层优选包括与浸泡液接触后至少是粘性降低的粘合剂层。依照优选实施方案，粘合剂被浸泡液溶解。优选地，该粘合剂层是非连续的并与油墨图案对齐覆印。
合适的转印标签带有厚度不超过30微米、优选不超过20微米的转印层。
粘合剂层涂覆重量不高于10g/m2，优选在3～6g/m2左右。这个量保证使用时标签牢固附着又允许清洗过程中标签碎成几部分。
在一个实施方案中，依照本发明的标签被覆在可重复利用的包装箱上，对可重复利用的包装箱的需求是工业上优先的并且关于在世界不同地区用可重复利用的(可再填装的)容器替代一次性包装的政府立法的直接结果。值此回收环境，一个全新的搬运包装饮料容器的市场已经形成。对于可再填装的PET和玻璃瓶容器目前是这样的。采用依照本发明的转印标签，可使用单个的空包装箱，它可通过容易又廉价的方法印上图案和印花，当包装箱返回瓶装线后也容易去除用于再填装。
提供有依照本发明的转印层的容器能在常规包装箱清洗站中用每个容器1分钟以内、优选10秒种以内的清洗时间，低于100℃、优选低于70℃的温度下快速洗净。泵送浸泡液通过收集破碎标签残片的筛子。定期地清洗筛子，从清洗站的筛子上去除标签残片。
依照优选实施方案，在刚一把转印层覆到容器上就将一层透明保护覆盖膜覆在转印层上，或者在把转印层覆到容器上之后将该透明保护覆盖膜覆在转印层上。这层覆盖层或涂层改善了标签抗环境影响力，而不损害其在清洗条件下的破碎性能。保护涂层的优选材质与转印层中采用的油墨材质相匹配。更优选地，所有材质，粘合剂、油墨和保护涂层都基于丙烯酸聚合物。为进一步改善标签耐久力而不损害其在清洗条件下的破碎性能，在标签覆印后，给予一或多次热处理，使至少部分转印层脱水，以保证各层材质聚结。这导致改善的使用寿命而不损害转印层的洗落性能。
存放和使用时既有足够耐久力又能快速而经济地去除的依照本发明的标签，在覆到容器上后，优选地，给予温度在40℃到100℃之间、优选50℃到90℃之间的热处理。
仔细选择标签组成、保护涂层、和后处理(热处理)条件，可以控制转印层性能，尤其有关清洗时的性能。
在容器表面覆标签图案所用粘合剂的选择将影响洗落性能。在转印层覆到容器上之前或之中，粘合剂必须被活化。容易又普遍的覆印图案的方法是通过采用以反印标签的形式覆在图案上的热活化粘合剂。其它方法包括采用能通过辐射、化学物质、电子束、微波和紫外等等活化的粘合剂。也可以采用能通过光引发、湿、酶作用、压力或超声处理活化的粘合剂。
优选粘合剂有低的发粘温度，优选60℃到90℃之间，更优选80℃到90℃之间。也可以在转印层中采用活化时本身有粘性的油墨代替独立的粘合剂层。
优选粘合剂层包含至少两个亚层，当覆到容器上时最接近于容器的亚层的粘性比更远离容器的粘合剂亚层具有更小的粘性。
附图说明
依照本发明的转印标签和清洗方法的实施方案，将在下文参照附图详细描述。图中：
图1显示依照本发明的热转印标签。
图2显示从容器尤其从塑料包装箱上去除依照本发明转印层的清洗设备。
图3显示沿着依照图2清洗设备中线III-III的剖视图。
图4～8显示依照本发明的转印标签的转印层的各种实施方案。
图9概述将依照本发明转印层覆到可重复利用的包装箱上的方法。并且，
图10和11分别图示了没有蜡覆盖层和有蜡覆盖层的转印层在不同后热处理温度的去除时间。
具体实施方式
首先参照图1描述依照本发明标签的优选实施方案，图1显示了覆印定位的转印标签。并且印在由可以是任何薄膜、但描述例中是2密尔厚的聚丙烯膜的基体1构成的背层上。3是聚丙烯酸涂层，可覆可不覆，取决于得到的膜的种类和来源。2是覆盖膜1的剥离材料。本发明的情况下，它是在制膜时覆的硅氧烷。所有印油材料由参考数字4表示。根据标签图案和暗度要求，油墨材料在一层或多层中可多达五种不同颜色，它们可相互叠和。5和6代表两层粘合剂，根据被标记容器的标记面的一致性和刚性，表明粘合剂累积为每令从0.5到1.5磅。
覆印时，所有覆印材料从由硅氧烷剥离层涂覆的膜基体1上转印。所以转印层由3、4、5和6层构成。覆印的油墨材料基于聚氨酯、乙烯基或丙烯酸树脂，用对温度和紫外稳定的颜料着色。在白色油墨的情况下，二氧化钛是所选择的颜料。颜料的粒度从3到5微米。覆印的粘合剂是初始发粘温度185°F(85℃)的水性有机材料。因为初始发粘温度决定了转印时所需的塑料表面温度，所以该温度对塑料标记工艺非常重要。当需标记的某一塑料容器是可重复利用的盛瓶包装箱时，内表面没有支撑物，因此，需保持包装箱的塑料在200°F(93℃)以下，以避免标签转印时达到其形变点而使表面扭曲。
图2显示了包装箱清洗设备的侧视简图，该设备用来从通过传送带11送到包装箱清洗机10的包装箱12上去除依照本发明转印层。包装箱12先被送到预洗操作台13并喷洒来自数个固定在传送带11上方和下方的喷头14的预洗液。传送带11的速度使包装箱在预洗操作台的驻留时间在6到8秒之间。预洗液温度是60℃。预洗液优选包含0.5％的NaOH溶液。
经过预洗操作台13后，包装箱借助传送带11的下斜部分16送到浸泡操作台15。包装箱在浸泡操作台的驻留时间在10到40秒之间。在浸泡操作台，包装箱完全被淹没，浸泡液通过喷头35在浸泡操作台15环流以引起湍流浸泡状态。
湍流浸泡状态可能包括，例如，用喷嘴35对于5m3总体积的浸泡液以60m3/h的速率从浸泡操作台15使液体环流。在浸泡操作台15，彻底从包装箱12上去除转印层，而没有任何残片留在包装箱上是很重要的。这种残片一旦干燥会牢固附着在包装箱上，导致不希望的包装箱表面污染。
借助上斜传送带17，包装箱从浸泡操作台15送到后清洗操作台18。后清洗液可以是30℃温度的水。包装箱在后清洗操作台18的驻留时间在6到13秒之间。
与每个清洗操作台13、18和浸泡操作台15连接的是筛滤部件20，21和22。每一筛滤部件包含旋转筛滤带23，24，25，分别由电机26，27，28驱动。泵29，30和31从各自操作台抽清洗液和浸泡液使其以一速率，例如，60m3/h通过各自的旋转筛滤带23，24，25。过滤的液体分别环流回预清洗操作台13和后清洗操作台18中的喷嘴14和19以及浸泡操作台15。
图3显示了沿图2中线III-III的剖面图。可以看到，筛滤带24绕着两个辊37，38旋转。筛滤带24的顶部伸出浸泡操作台15中的浸泡液。筛滤带24包含双层筛孔尺寸2毫米的带状筛滤元件。操作时，连续旋转筛滤带24以防来自转印层在浸泡操作台15中的破碎的标签残片堵塞筛滤带，这是非常重要的。喷嘴39以高压水流或气流清洗带状筛滤元件。被去除的标签残片收集在收集池40中。
试验发现，从包装箱12上高效去除标签是采用在预洗操作台13和浸泡操作台15中的0.5％的NaOH溶液完成的。可是，也可以在进入包装箱清洗机10前，在标签上施用预处理材料，在进入包装箱清洗机前它起到了软化标签的作用。例如，当进入包装箱清洗机10时，在包装箱12上喷洒表面活性剂。也可以涂布一种胶状材料，该材料含有在标签进入包装箱清洗机10前就开始进攻标签的化学组分。这种情况下，可以在包装箱清洗机10中仅用水，而不用碱性溶液。
图4显示了依照本发明的包含由，例如，2密尔厚的聚丙烯膜构成的载体或支撑膜48的转印标签。硅剥离层49覆在载体层48上。在硅氧烷层49上覆印由上包层51、连续油墨层52、底包层53和粘合剂层54组成的转印层50。
在容器上覆转印层50时，在热和压力下除去载体层48和硅氧烷层49。粘合剂层54把转印层50粘结在下衬的容器表面上，并由上包层51形成外向层。
带有用电子束固化的硅氧烷层49的标签载体48可以是，例如，1～3密尔厚的由Mobil Chemical，Films Division，Rochester，New York提供的聚丙烯膜。在硅氧烷层49上印上包层(top containment layer)51之前，硅氧烷表面必须经电晕处理。电晕处理将使得覆印材料均匀湿润，并使得转印层50剥离。优选地对载体层48和硅氧烷层49进行电晕处理，然后立即进行上包层51的首次覆印。目标处理水平应该在大约3.5kW的30％。
在处理覆硅氧烷载体层48时，小心不要划伤硅氧烷层49。划伤硅氧烷层49将使得上包层51接触并粘到下衬聚丙烯膜48上，这将对覆印时转印层50的转印有负面影响。
上包层51由，例如，非染色油墨组成，它有几个功能。首先，它减慢或防止水透过到下衬油墨层52。由于层51印得比下衬油墨层52要宽，它形成完全包围着色油墨层52的封套的一部分。而且，上包层51在油墨和硅氧烷分离表面49之间提供了连续介质。层51对于标签的彻底转印性是非常重要的，应覆至少1.4g/m2的重量。覆上包层51时，该层没有气泡和针眼是很重要的。而且，在其上顺序印制油墨层52之前，上包层必须是干燥的。
在剥离层49上印上包层51后，在标准胶接试验(tape peel test)中，在压机(press)上测量到100g或更小的最佳剥离力。覆印后5小时之内，上包层的剥离力将减少约60％，或是40g。用这些特定的剥离力，上包层51应完全剥离。对于上包层51合适的材料可从Environmental Inks and Coatings，Morganton，North Carolina以型号1304获得。
对于油墨层52，优选油墨的实例包括可从Environmental Inks andCoatings，Morganton，North Carolina以型号Aqua BW EH-31721、EH53016、EH 90967获得的水性有机物。这些油墨甚至在温度超过200℃时仍有高稳定性，不褪色不失去粘性。
底包层(bottom containment layer)53在粘合剂层54和着色油墨层52之间提供了强界面。底包层53可经配制而以化学键的方式锚定在油墨上并提供极好的对粘合剂层的湿润和结合。底包层53将油墨层52的外侧面覆到上包层51上，这样围绕油墨层52形成了封闭的封套。对于底包层53合适的材料可从Environmental Inks and Coatings以型号1189获得。
粘合剂层54可通过水性有机材料在几个连续弹性版印刷操作台如三个操作台覆印，或者在单个操作台泛墨涂覆(floodcoated)形成。粘合剂层54也可以通过单个照相凹版印刷操作台覆印。优选地，粘合剂层54是热活化的并且具有从80℃到高达107℃的低发粘温度。粘合剂的优选重量是大约3.5g/m2。合适的粘合剂可从EnvironmentalInks and Coatings以型号XP11358获得。
转印层50的层可在弹性版印刷机中用多达10个印刷操作台覆印。5个操作台用来印制层51、53和由三个独立的粘合剂层构成的粘合剂层54。5种着色油墨52可用5个剩余的橡胶版印刷操作台来覆印。
不用弹性版印刷方法，也可用带电晕处理器的照相凹版印刷机。因为材料的涂覆比在弹性印刷工艺中重，只需三个照相凹版印刷操作台用来覆印包容层51和53和粘合剂层54。
进一步，旋转丝印工艺可用来覆层51、53和54。当印底包层53时，注意让它超出油墨图案52的周边但保持在上包层51的周边之内。最好粘合剂层52超出底包层53的周边并与最外围包层51的周边相吻合。
在图5的实施方案中，油墨层52、52′和粘合剂层54、54′是不连续的。粘合剂层54、54′印在油墨图案52、52′上，这样，它和覆印区有一小的叠和。该实施方案中粘合剂层54、54′粘到连续的上包层51上。这样，为破碎该转印层50，只有上包层51需要被撕开，以至于浸泡液能快速透过粘合剂层54，且转印层50变得容易分离。
在图6的实施方案中，粘合剂层54是一连续层。上包层51、51′已对齐印在带油墨图案52、52′的标签上，这样，它和油墨区有一微小的叠和。油墨图案52、52′也被包在包层51、51′和粘合剂层54之间。油墨图案52、52′可通过单个字母、单词、或单个图案如点、方块等构成。单个油墨图案的最小尺寸可小到，例如，0.5mm。
在图7的实施方案中，采用本身有粘性的油墨52、52′，油墨直接粘在容器表面。连续的上包层51覆在油墨上。最后在图8中，包层51、51′和粘合剂层54、54′都是非连续的并与非连续油墨图案52、52′对齐覆印。油墨层也包在层51和54之间的封套内。浸泡液很容易通过层51、52、54、51′、52′、54′和51″、52″和54″之间的开放区域进入粘合剂层54、54′。
图9显示了从依照本发明转印标签覆印转印层到可重复利用的包装箱59的过程的示意图。
现在依行进顺序描述标签覆印工艺。操作台60显示了通过用火焰加热器或燃烧炉60′预热处理的表面处理和温度稳定化步骤。为粘合两层聚合材料，必须考虑很多因素，如洁净度、压力、温度、接触时间、表面粗糙度、贴附时的运动方式和粘合剂膜的厚度。另一重要因素是临界表面张力。测量临界表面张力的通常方法是采用熟知的Dyne溶液。对大多数粘合剂涂布的情况而言，聚乙烯的临界表面张力是每厘米31达因 (31×10 -5 N/cm)。一系列试验测试表明，对于前述粘合剂对聚乙烯表面的最强粘合，每厘米60到70达因 (60×10 -5 N/cm-70×10 -5 N/cm)的处理水平是必须的。进一步对商业上可得到的设备的测试表明，火焰处理法优化了为达到所需临界表面处理所需的投资费用、操作费用和时间。
对于迅速发粘并保持的粘合剂，在标签粘合剂与聚乙烯包装箱59接触前，必须在操作台61加热聚乙烯包装箱。为避免容器形变，不要将表面加热到超过200°F(93℃)。由于火焰处理前的表面温度大约125°F(52℃)，还必须在操作台61加热表面大约75°F(24℃)。这里再一次，有许多加热方法可选择。热空气、附加火焰加热器、燃气红外板和电陶瓷板均被试验后发现，要么加热太慢要么难于控温。试验还发现，有用于标签转印定位的区域带控制(zonal band control)的电加热平板融凝石英发射盘61′提供了红外能量最大值的自由空气传导，而不影响周围环境。对于聚乙烯采用辐射系数0.9，在1625°F(900℃)到1725°F(940℃)之间的期望发射盘温度，将发出对峰吸收红外能量的最有效波长(2.5到3.2微米)。测试单元定为每平方英寸60瓦。对所需的75°F(24℃)，从距离发射盘2.5厘米的位置加热聚乙烯表面的时间是4.5秒。
操作台62说明了标签覆印方法，用这种方法，从聚丙烯膜基体转印印油墨材质到聚乙烯表面，用热活化粘合剂有触知的特性克服对电晕处理过的硅氧烷涂层上的转印层的束缚。影响转印的因素，是接触时间、接触时所采用的温度和压力以及接触时的膜张力，尤其是油墨剥离后膜上的张力。压力辊63直径也是一个因素但不是一个可变量。对本文方法，辊直径是38mm。辊63用中间有一钢芯的硅氧烷橡胶制成，橡胶硬度范围从肖氏A级50到80。应该指出，在更高硬度下，橡胶辊的形变(被压平)也很小，所以接触面积更小，转印压力更大。当接触时间最少时，在大的线速度时这非常重要。因此，一个包装箱每分钟移动18.3米(每分钟60英尺)通过直径38毫米的辊时，每滚动1°接触时间为1毫秒，辊没有形变。
辊压力由传统电磁阀激发的气缸64提供，电磁阀依次由两个相邻开关控制，一个使辊前进，另一个使其后退。其它方法，如机械连接很显然，这里不赘述。压力分散在整个气缸长度上，对本例特殊标签，需要从每厘米辊长度上转印12千克到17千克。
这样，靠粘在高能包装箱表面的热活化粘合剂，本发明使膜精确地与包装箱以相同速率通过辊子。可自由转动的压力辊63保持与膜和包装箱的线速率相同的切线速率。这样油墨彻底被转印且没有变形。
为快速彻底粘合起见，压力辊63塑在中空的芯上。其间悬一通过控制器操作的加热电阻。500瓦级别的加热元件，保持辊表面在任何预设温度。为本发明目的，辊表面温度在250°F和370°F之间(120℃和190℃)。
许多覆有硅氧烷的聚合物膜可用作转印基体，高温膜如聚酯可与热辊持续接触操作。低温膜如聚丙烯在标记操作的间隙，必须防止与热辊接触。为此，当辊后退时，采用膜导带65带来支撑膜。安装导带65，在导带和标记表面之间保持大约13mm的间隙。同时膜后的辊子后退大约13mm。通过保持该间隙避免了膜如聚丙烯膜的拉扯和扭曲。高温膜不需要导带。
研究发现，膜张力，尤其是膜离开辊的一端，对完成油墨转印至关重要。通过试验，发现大约2.5千克的持续压力非常有用。这可通过弹性负载拉力自动调整装置(spring loaded dancer arm)和辊子来实现。
用传统的咬合辊和步进马达来推进膜到下一个标签，并通过用印制的标志引发光扫描装置来精确定位。
为保护油墨以防搬运时不小心刮擦，同时增加室外存放时耐气候的能力，在操作台66涂布丙烯酸基水蜡乳液。这通过用装有带可控涂料量的湿辊的辊涂机68来涂布。控制是通过刮刀实现的。膜良好地扩展，越过油墨图案的边缘并封口以防湿气侵入。
最后加工步骤是把涂层、标签油墨层和粘合剂层在操作台67通过火焰加热器67′聚结在一起并使粘合剂层和由包装箱59形成的聚乙烯基体相互扩散。这个发现是通过对多种加热体系的广泛试验得到的。由于火焰处理被发现是提供标签粘合所需表面能的最佳技术，所以，标签的火焰处理和复合涂层被发现是扩大所需的水浸泡耐久力的最佳技术，不用牺牲覆印膜的机械性能或改变其外观特性，也不用扭曲聚丙烯包装箱59。
为了解释影响优选的本发明转印标签的粘合和清洗性能的各种性质，进行了下面的试验，包括下文描述的清洗试验、铅笔刻划试验、水吸收/释放试验和水蒸汽透过率试验。
                       清洗试验
为确定本发明标签的最佳清洗条件，具有图4中显示的规格的转印层50被覆印在聚乙烯包装箱上。标签尺寸约10×10厘米，粘合剂层54是100％发粘温度为79℃的聚氨酯粘合剂。采用图9辊63的155℃的温度、2.5巴辊压下覆印标签。包装箱的预热温度(在图9中的操作台60和61)是75℃。包装箱59通过标签覆印机的速率是每分种40个包装箱。为了决定在图9操作台67中，已覆印标签的包装箱被加热的后处理温度的影响，分别试验了后处理温度40℃、65℃和90℃。标签覆印后，包装箱在20℃温度下放置至少24小时。然后，已覆印标签的包装箱，浸泡在温度分别为20℃、50℃、70℃的0.5％NaOH溶液中。
包装箱浸泡在20升没有湍流的浸泡液中，采用10～50秒的浸泡时间，用喷头以6升/分钟速率喷洒已浸泡过的包装箱，在其后2秒内，标签被彻底除去。
第二套包装箱在覆印标签后，涂布了一蜡层，如在图9中操作台66那样。
在2秒内去除标签需要的浸泡时间对后处理温度的结果在表I和II给出。从表I，其结果在图10以图的形式列出，可以看到，对于没有涂蜡层的标签，在浸泡液温度高于20℃时，浸泡时间减少很多。对于90℃的后处理温度，标签耐久力增加，浸泡时间保持5秒以上。
               表I包装箱清洗试验(未覆蜡层)
          0.5％苛性碱
     T  后加热     时间    时间   时间    平均值
   (℃)    (℃)     (秒)    (秒)   (秒)     (秒)
    20     无     90     120     105
    40     180     150     165
    65     210     240     225
    90     480     420     450
    50     无     2     2     2     2
    40     3     3     3     3
    65     3     3     4     3.4
    90     15     14     13     14
    70     无     1     1     1     1
    40     1     1     1     1
    65     1     1     1     1
    90     6     6     7     6.3
还发现，最佳后处理温度在65℃和90℃之间。后处理温度低于65℃时，被覆印的转印层聚结太少，以致所覆的转印层没有足够的耐久力，在存放和使用时容易除去。后处理温度高于90℃时，转印层的耐久力太大，不能以经济可行的方式实现快速去除。在用喷头喷洒期间，发现浸泡后标签从包装箱上脱落，碎成几片(2到4片)。
在图9操作台67中的火焰处理步骤前，在操作台66涂上蜡层时，标签耐久力增大，浸泡时间增加。从表II中可见，对于0.5％的苛性碱溶液，蜡涂层导致了较长的浸泡时间。表II的结果以图的形式列在图11中。
                         表II包装箱清洗试验(覆蜡层)
              0.5％苛性碱
    T   后加热     时间    时间   时间    平均值
   (℃)     (℃)     (秒)    (秒)   (秒)     (秒)
    20     无     150     150     150
    40     180     180     180
    65     300     270     285
    90     ＜600     600
    50     无     4     4     5     4.3
    40     6     6     6     6
    65     7     7     8     7.3
    90     13     14     16     14.3
    70     无     2     2     3     2.3
    40     2     2     2     2
    65     2     2     2     2
    90     6     6     7     6.3
还发现，只采用20℃高压水喷射，压力120巴，传送带速度为每分钟15米，喷射角90度，距离10厘米，上文叙述的清洗试验不能去除标签。即使对于没有蜡层和后热处理过的标签，通过高压水喷射也不能去除。
                      铅笔刻划试验
铅笔刻划试验的目的是检定采取不同方法如蜡覆盖层和热处理使标签层聚结得到的标签的最小和最大耐久力。覆或不覆蜡层的被施以不同后加热温度的有标签包装箱用来试验。
用和上文叙述的清洗试验同样的标签，以同样条件印在包装箱上。
依由Erichsen(PO Box 720，D-5870 Hemer Germany)提供的抗划试验(scare resistance)范例435进行铅笔刻划试验。
划试验中，用带塑料芯的铅笔，以与水平90度角在标签中间刻划。
标签覆印后，包装箱20℃下放置至少24小时。刻划前，包装箱浸泡在20℃非湍流水中。刻划试验结果在表III和表IV中给出，其中数据以N给出。
                         表III未覆蜡层标签的铅笔刻划试验(N)
后热处理温度(℃)                                         浸泡时间(分)
    0   0.5   1   1.5   2   2.5   3   3.5
    无     1   0.4   0.2   0.1
    1   0.3   0.2   0.1
    40     1.3   0.9   0.2   0.1
    1.1   0.7   0.2   0.1
    65     1.1   0.7   0.2   0.1
    1   0.5   0.1   0.1
    90     1.5   1.2   0.8   0.6   0.6   0.4   0.2   0.1
    1.1   1   0.8   0.6   0.5   0.3   0.2   0.1
                                  表IV覆蜡层标签的铅笔刻划试验(N)
  后热                                                                        浸泡时间
  (℃)                                                                        (分)
  0     0.5    1    1.5    2    2.5     3     4     5    6   7   8     9    10
  无   5     3    1.4    0.5    0.3    0.2     0.1
  5     3    1.5    0.7    0.4    0.2     0.1
  40   5     2.8    1.3    0.4    0.3    0.1
  5     3    1.4    0.6    0.4    0.2     0.1
  65   5     2.5    1.2    0.5    0.3    0.2     0.1
  5     2.9    1.3    0.5    0.2    0.1
  90   5     4    2.5    1.3    0.7    0.7     0.6     0.4     0.4    0.4   0.3   0.3     0.3    0.3
  5     1    2.8    1.5    0.8    0.7     0.5     0.3     0.3    0.3   0.2   0.2     0.2    0.2
从表III和IV可知，后火焰热处理不明显影响干态转印层抗划能力。然而，从浸泡后更高的铅笔硬度明显看出，通过后火焰热处理的转印层的耐久力明显增强。表IV显示，给标签覆一蜡层，明显改善了干标签的抗划能力。110℃温度的高后火焰热处理温度结合覆蜡层，可达到8牛顿刻划力。具有8牛顿铅笔硬度的标签被认为是半永久性标签，不能以经济可行的方式去除。
后热温度高于90℃，标记时也有问题发生，如在该温度下几次覆印后聚乙烯包装箱变脆，发现包装箱颜料褪色，软化的包装箱在传送带上变形，成粒现象发生。
后热温度低于65℃，发现，没有蜡层的标签的强度不够。对没蜡层标签，干燥状态下目标铅笔硬度应是大约1.2N，且使刻划力降到0.3牛顿以下所需浸泡时间应在3分钟以下。对覆蜡层标签，干燥状态下目标刻划力应是约5牛顿，使划力降到0.3牛顿以下所需浸泡时间少于10分钟。有上述性质的转印层具有耐久性和易洗性的优化组合。
                     水吸收试验
依照本发明标签，由于其特殊的水渗透性允许浸泡液透过标签并使其碎成几片从容器上脱落，所以容易从容器、尤其从塑料包装箱上去除。发现标签优选有在下文描述的水吸收试验中的3小时后约5g/m2的水吸收。依照本发明标签有在3小时后高于0低于100g/m2的水吸收。在下文叙述的水释放试验中，30分种内，优选标签的水释放量是4.5g/m2。依照本发明优选标签，3小时后的水释放值高于0(完全屏障)小于100g/m2。
制备两组样品，每组包括12.7微米厚的两个标签，均处在22.4℃和48％的相对湿度中，每组样品的每个标签表面积是85.8cm2。对每组样品，两个标签覆在3英寸 (7.62cm)×9英寸 (22.86cm)×0.02英寸 (0.05cm)洁净的单片玻璃上。由于标签极小的重量，每片玻璃上必须覆两个标签，以落在克电子秤小数点后两位的范围内。
如下制备样品：玻璃载体彻底清洁后放在加热烘箱中直到其表面温度约250°F(121℃)，然后从加热炉上取下玻璃放在硅氧烷橡胶垫上。立即于玻璃上放上一个标签，并用硅氧烷橡胶辊使其贴牢。辊连续加压于标签全部长度，直到去除全部内容的空气(大约5-6次往复运动)。玻璃冷却后，去除支撑膜，然后通过在对流烘箱加热一洁净铝片(比玻璃片稍大)到约250°F(121℃)，再把玻璃放在铝片表面(已标记面朝下)以加热玻璃上表面的方法标记玻璃片另一面。然后如前面所述覆标签并用硅氧烷橡胶辊使其牢固。再一次当剥离冷却后去除支撑膜。下一步在两标签表面覆干重0.043g的蜡膜。最后，通过样品标签的全部表面快速经过火焰对两标签采用丙烷氧化焰施以火焰处理。一旦样品冷却，即可用于水吸收试验。
在直径33.66厘米，高24.13厘米的不锈钢浸泡池中注满去离子水。注意使水面足够高能没过全部样品。样品放到池中使最短边垂直于池底。玻璃载体放在水浸泡池中的一个窄金属线框上。水浸泡池中插入一热电偶。经过表V给出的每段时间后，从池中取出样品，吸干表面剩水，样品称重后再放回池中。试验期内继续该步骤。结果列在表V。对于样品1，3小时样品达到其最大吸水0.04克，并在失去其该水平水保持能力前保持到5小时。5小时后失去其保持水的能力。我们认为，引起这个现象的原因是标签结构降解。对样品2，3小时样品也达到其最大吸收0.04克。5小时时，该样品停止试验以用于下面叙述的水释放试验。
从水吸收试验得出，厚12.7微米的优选标签在室温下3小时后有0.04g/85.8cm2或约5g/m2吸水量。
                                表V水吸收试验
时刻 样品1重量(克) 样品2重量(克) 相对湿度(％)   水池温度(°F) 室内空气温度(°F)
8：00a.m.   59.77   59.77   47  71(21.7℃) 72.4(22.4℃)
8：10a.m.   59.80   59.80   47  71(21.7℃) 72.4(22.4℃)
9：00a.m.   59.81   59.81   47  71(21.7℃) 72.4(22.4℃)
10：00a.m.   59.83   59.83   47  71(21.7℃) 72.4(22.4℃)
11：00a.m.   59.85   59.85   48  72(22.2℃) 72.4(22.4℃)
12：00p.m.   59.85   59.85   48  72(22.2℃) 72.6(22.6℃)
1：00p.m.   59.85   48  72(22.2℃) 72.6(22.6℃)
2：00p.m.   59.84   48  72(22.2℃) 72.6(22.6℃)
3：00p.m.   59.81   49  72(22.2℃) 72.6(22.6℃)
为从表V中数据计算每个标签重量，参考如下数据：
每组样品使用两个标签。下午1：00计算样品1的重量，从下午1：00的读数中减去上午8：00的读数，然后除以2。
例如：下午1：00的读数    59.85
      上午8：00的读数    59.77
                         0.08/2＝0.04克
                      水释放试验
得到上面水吸收试验结论后，上面备好的样品2立即用于水释放试验。吸干样品除去表面剩水，称重记录数据。样品首先暴露于室温1.5小时，称重。称重后半小时后，样品放置于预温(53℃)的试验烘箱(电加热小烘箱，Quieny Lab Inc.，20型实验烘箱或等效的)。样品在预热烘箱中放置超过1小时，称重。然后把样品放回试验烘箱，保持3.5小时。
从表VI可得出，暴露于室温和湿度(48％)中，30分钟内样品2吸收的水被释放。事实上，样品比最初重量损失0.01克，这似乎说明贴体签时它未完全干燥。所以85.8cm2大小12.7微米厚的优选标签的水释放量大于0而小于0.10g/24小时，对给定参数的标签，30分钟内平均释放0.045g。
                               表VI水释放试验
时刻   样品2重量(克)     室温(°F)   相对湿度(％)   烘箱温度(℃)
  12：00p.m.     59.85  72.6(22.6℃)     48     53.5
  12：30p.m.     59.76  72.6(22.6℃)     48     53.7
  1：30p.m.     59.76     52.3
  下一次读数5：00a.m.     59.76     53.0
                     水蒸汽透过试验
依照本发明标签耐久性和易洗性的优化组合至少部分取决于标签对浸泡液的透过性。与水吸收/释放试验同样的厚12.7微米的转印层样品，用来做水蒸汽透过试验。带15.9毫米直径圆形口端(orifice)的25毫升玻璃容器，用丙酮洗净并注入约10毫升去离子水。容器口端区域加热到大约118°F (47.80℃)，用一小块硅氧烷橡胶作加压垫，于口端区域牢固覆一圆片转印层。容器/标签冷却后，仔细地取下背膜。覆蜡膜(1.99cm2表面用0.001g)后空气干燥，这样就完成了样品制备。再取一个与上文叙述的同样尺寸的玻璃容器，丙酮彻底洗净并注入10ml去离子水。样品口端区域同样被加热。该样品作用对照样品。在26.6小时内，以不同的时间间隔称完成的样品。22.2℃，46％相对湿度下，24小时的全部实验时间内水蒸汽透过率等于568.75g/m2。发现直到时间从0到28分钟，才达到水蒸汽透过率的平稳态。达到平稳态后24小时之内的水蒸汽透过率发现是约526.93g/m2。
对没有标签的对照样品，24小时全部试验时间里的水蒸汽透过率是1085.7g/m2。依照本发明优选标签24小时后的水蒸汽透过率在50g/m2到750g/m2之间(22.2℃、44％相对湿度)，优选24小时后为约500g/m2。

Claims (32)

1.一种转印标签，包含背层和可剥离地覆于其上的转印层，所述转印层能从所述背层上分离转印到容器上，该转印层包含油墨图案，其特征在于，转印层的厚度低于30微米，在覆到容器上后，在高于20℃且不超过100℃温度的碱性水溶液中、在湍流浸泡条件下，该转印层碎成至少四片，且基本上不溶解在浸泡液中，每片在任何方向上均不小于5微米，并在不超过20分钟的浸泡时间里从容器上脱落，该标签当施加于容器上时，干态下其铅笔硬度在1N至7N之间，在20℃水中浸泡1至15分钟后，其铅笔硬度小于0.5N。
2.如权利要求1的转印标签，其特征在于，转印层的厚度在20微米以下，且该转印层在覆到容器上后，在不超过70℃温度的水溶液中、不超过10秒的浸泡时间里从容器上脱落。
3.如权利要求1的转印标签，其特征在于，该转印层对浸泡液是可透过的。
4.如权利要求1的转印标签，其特征在于，该转印层包含覆于油墨图案上的覆盖层，当在容器上覆转印层时，该覆盖层形成外向层，其中，该覆盖层对浸泡液是可透过的。
5.如权利要求1-3之一的转印标签，其特征在于，该油墨图案是非连续的，这样在转印层中形成厚度缩减的区域。
6.如权利要求4的转印标签，其特征在于，该覆盖层是不连续的并覆盖不连续的油墨图案。
7.如权利要求1的转印标签，其特征在于，该转印层包含一粘合剂层，所述粘合剂层是具有低的初始发粘温度的水性有机材料。
8.如权利要求7的转印标签，其特征在于，该粘合剂层是不连续的。
9.如权利要求7或8的转印标签，其特征在于，该粘合剂层位于与油墨图案对齐的位置上。
10.如权利要求1的转印标签，其特征在于，其包含单位面积重量在1到10g/m2之间的粘合剂层。
11.如权利要求10的转印标签，其特征在于，其包含单位面积重量在3到6g/m2之间的粘合剂层。
12.如权利要求7的转印标签，其特征在于，该粘合剂层包含至少两个亚层，当覆到容器上时最接近于容器的亚层的粘性比更远离容器的粘合剂亚层具有更小的粘性。
13.一种容器，其包含采用权利要求1的转印标签覆印的转印层。
14.一种容器，其包含采用权利要求2的转印标签覆印的转印层。
15.一种容器，其包含采用权利要求3的转印标签覆印的转印层。
16.一种容器，其包含采用权利要求4的转印标签覆印的转印层。
17.一种容器，其包含采用权利要求5的转印标签覆印的转印层。
18.一种容器，其包含采用权利要求6的转印标签覆印的转印层。
19.一种容器，其包含采用权利要求7的转印标签覆印的转印层。
20.一种容器，其包含采用权利要求8的转印标签覆印的转印层。
21.一种容器，其包含采用权利要求9的转印标签覆印的转印层。
22.一种容器，其包含采用权利要求10的转印标签覆印的转印层。
23.一种容器，其包含采用权利要求11的转印标签覆印的转印层。
24.一种容器，其包含采用权利要求12的转印标签覆印的转印层。
25.如权利要求13至24之任一项的容器，其特征在于，该容器是塑料包装箱。
26.如权利要求16或18的容器，其特征在于，该覆盖层包含丙烯酸蜡。
27.如权利要求16或18的容器，其特征在于，所述覆盖层是容器上刚一覆印转印层就覆上或覆印转印层之后覆上的。
28.如权利要求13至24之任一项的容器，其特征在于，覆于该容器上的转印层在覆到该容器上后给予了40℃到100℃之间的热处理。
29.如权利要求28的容器，其特征在于，所述热处理在50℃到90℃的温度下进行。
30.如权利要求13至24之任一项的容器，其特征在于，该容器包含一个接受转印层的覆印表面，在覆印前该覆印表面的表面张力至少为6×10-2N/m。
31.如权利要求13至24之任一项的容器，其特征在于，所述标签在3小时后的水吸收值大于0，小于100g/m2，
32.如权利要求31的容器，其特征在于，所述水吸收值为约5g/m2。
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