CN1225055A - 新型标签层压物及其新型纸衬底 - Google Patents

Abstract

一种纸标签层压物的隔离衬垫,其由多孔、廉价、轻质的纸衬底形成。纸衬底选自在滞后曲线方面与标签面料基本匹配的材料。另外,纸衬底的硅氧烷达到所要求的持久性和固化性取决于化学技术手段而不是高度砑光或重粘土涂层处理手段。

Description

新型标签层压物及其新型纸衬底

发明背景

本发明涉及标签层压物，即用于形成压敏和热敏标签的层压物。另外，本发明也涉及特别用于形成该层压物的隔离衬垫和特别用于形成该隔离衬垫的衬底纸或衬底。

压敏标签典型地由整卷的层压物构成，该层压物由连续的标签层和隔离衬垫组成。标签层由面料如纸加粘接剂构成，而隔离衬垫由配有添加剂的纸衬底或衬底纸组成。该添加剂在随后的标签-粘贴操作中便于分离标签。

为了由该层压物制得标签，首先按标签的式样印刷标签面料，随后通过附着在隔离衬垫表面上的面料和粘接剂冲切层压物从而形成附载在隔离衬垫上的各个标签。随后抽出其是面料层一部分、但不是标签形成部分并包围各标签的衬质料从而留下附载在隔离衬垫上的大量、间断的标签。接着手工或用自动标签粘贴操作取下各标签。在一些情况下，整卷的层压物在一步或多步前述标签形成步骤之前被分成各层压物片。

现代标签层压物最重要的两个特性是硅氧烷的固化性和持久性。硅氧烷的固化性是指当与纸衬底表面上存在的化学物质接触时所粘贴上的硅氧烷隔离剂适当固化的能力。硅氧烷持久性是指在液体硅氧烷隔离剂固化前纸衬底耐液体硅氧烷隔离剂渗透的能力。如果隔离剂没有很好的固化，或隔离剂渗透到纸衬底中太多，将纸衬底与标签粘接剂隔开的固化后的隔离剂就不能很好地发挥作用。结果，标签或太松或太紧地置于隔离衬垫上以至于在进一步的处理步骤中不能很好地发挥作用。

标签层压物的另一个重要特性是其层的平整性，在许多场合下，希望标签层压物放在支撑表面上时基本保持平整。不管是单独放置，还是成批堆放。然而大多数的标签商购层压物当环境发生明显变化时就会弯曲或卷曲。例如，当湿度增加或减少时，一些层压物就会卷曲。当加热到高温如在某些激光印刷机中经受高温时，另外一些层压物也会卷曲，例如，在随后的标签制作和标签粘贴步骤中发生机械受压时，一些标签层压物也会卷曲。

人们曾经做过一些尝试以求使标签层压物表现出优异的层平整性、硅氧烷持久性和固化性。典型地，通过使面料纸与衬底纸在对环境湿度变化的反应方面尽可能地达到匹配，这些努力似乎达到了良好的层的平整性。实际上，这意味着用于形成衬底的纸通常较重或较密(定量为40磅/3000平方英尺令)，因为这些纸是那种在吸湿性方面与典型的面料相匹配的纸。

在这种纸中硅氧烷获得良好的固化性和持久性集中而言有数种方法，一种方法是向纸张提供较重(如10磅/令)的粘土涂层等。在另一种方法中，对纸张进行高度砑光处理，如对纸张表面进行专门处理和抛光的钢和棉砑光辊交替使用的多步砑光步骤。在又一种方法中，对纸张进行软轧砑光处理(在流水线上，在使用带有软的、易变形表面的砑光辊的纸张处理机中进行高度砑光处理)。

尽管通过上述过程，可形成表现出层平整性、硅氧烷持久性和固化性良好结合的标签层压物，但所获得的层压物是比较昂贵的。这一部分是由于使用较重和因此较贵的纸衬底。这也是由于要想赋予衬底纸良好的硅氧烷固化性和持久性，必须进行较重的粘土涂层处理、高度砑光或软轧砑光处理步骤。

因此，需要新型的表现出良好的层平整性、硅氧烷固化性和持久性的标签层压物、但其与现有的做法相比，能更容易地和更廉价地制备。

本发明概述

按照本发明，已发现可由廉价轻质纸衬底来生产硅氧烷固化性、持久性和层平整性满意结合的标签层压物，只要形成衬底的纸表现出各性能准确结合就行，如以下更充分描述的那样。

特别地，已发现用不仅在滞后曲线方面与最常用的面料纸基本相匹配、而且还是多孔和轻质的纸可形成标签层压物的衬底。因此，尽管层压物的衬底纸层由廉价材料制成，但仍可提供在湿度变化反应方面仅表现出很小卷曲的层压物。

同时，也发现通过合适地选择形成本发明层压物纸衬底的多孔、轻质纸的各种性能，也能取消在现有技术的尝试中为了提供良好的硅氧烷固化性和持久性而采用的较重的粘土涂层处理或高度砑光处理步骤。因此，在本发明标签层压物的生产中，较重的粘土涂层处理、高度砑光处理或软轧砑光处理的额外费用统统都没有了。

因此，本发明提供了一种不仅与现有的常规标签层压物相比能更好地限制因对加热、湿度和伸长反应所致的卷曲、而且与常规产品相比生产更加低廉的新型标签层压物。

附图的简要说明

图1是说明用于形成标签层压物的衬底纸和面料滞后曲线的曲线图。

详细的说明

按照本发明，提供了一种新型的标签层压物，该标签层压物包括由衬底纸或衬底构成的隔离衬垫，其综合性能大约在以下范围内。

                                         通常    优选水Cobb尺寸试验值、克/平方米                  15-27   20-23Neenah吸湿膨胀度                             ＜5％   0-2％IGT硅氧烷需求量、40千克、立方厘米/平方厘米   ＜6     ＜5.5(二甲基聚硅氧烷、粘度为250厘泊)在硅氧烷涂层*中可萃取物质的百分数            ＜10％  3-6％显密度、磅/密耳/令                           11.5-17 12-15热稳定性、收缩％                             ＜0.5％ ＜0.05

                                                 ％*在涂覆硅氧烷隔离剂后测定

本发明标签层压物中用作衬底的更优选的纸张表现出以下另外的性能：

                        通常    优选IGC渗透、cm                 6-12    7-10偏离度、％                  ＜15    ＜3抗拉韧性取向度、％          ＜5     ＜3背面摩擦系数         0.3-0.8     0.5-0.6衬垫韧性、毫克设备方向             100-200     130-

                             170横向                 40-80       50-65纸厚、密耳           2.0-4.0     2.75±0

                             .1

特别优选的纸仍然表现出以下另外的性能：

                              通常       优选接触角、达因(dynes)               90-180     100-130Parker印刷表面、μ                ＞3        4.0-5.5正方度(MD/TD比)                   2-1        1.5-1在应力作用下的伸长度、设备方向    0.5-2％    0.5-1％拉伸能量吸收量、千克．米/平方米   5-15       7-10

以上各性能在制纸工业中是已知的，通常，这些性能可描述如下：

水Cobb尺寸试验值是测量衬底纸吸收水方式的数值，其通过用“Cobb尺寸试验”、一种工业认可的试验(试验方法#T432、om-94、由Technical Association of The Pulp and Paper Industry、“TAPPI”制定)测量给定纸张吸收水的体积而确定。在Cobb尺寸试验设备中将一定数量的水附着在纸上达一定的时间，随后将水泼掉。通过比较湿纸的重量和润湿前干纸的重量，可按克/平方米的单位计算出所吸收的水的数量。如果衬底纸具有大约25克/平方米的Cobb尺寸值，那么水吸收量就太大，产生的纤维湿胀对抗卷曲有不良影响。另外，较高的水吸收量对硅氧烷持久性具有直接的不良影响，特别是乳液基硅氧烷系统。如果Cobb值太低，纸对相对湿度的变化作出反应就较慢，并可能与层平整的结构所用的面料的吸湿膨胀度不能保持平衡。

Neenah吸湿膨胀度是测量衬底纸对环境湿度的特定条件作出反应从而导致膨胀或收缩趋势的数值。例如，在TAPPI期刊、Technical Associationofthe Pulp&Paper Industry的官方杂志、以及Useful Method#549中的许多文章均描述了该方法。当暴露以增加湿度时，纸纤维趋向于湿胀和膨胀，而当湿度降低时，相反地趋向于皱缩或收缩。在该试验中，一纸条暴露24小时后，在50％RH和21℃的条件下测量该纸条的长度。随后将湿度从50％增加到75-80％，再降回到50％，再降至20-25％，并且最后回到50％，这样循环三次。然后绘制纸条的膨胀量和收缩量对应于在高张力和低张力条件下的试样湿度的曲线，通过比较这些曲线的倾斜度和形状、及它们的范围，可使标签原料所用的纸和隔离衬垫所用的纸相匹配。如果与面料纸或面料膜相比衬底纸的反应太大，当温度增加时，面料可能趋向于卷曲，如果衬垫或衬底纸反应太小，当结构承受环境变化时，层压物衬垫侧趋向于卷曲。

IGT硅氧烷需求量是一种确定硅氧烷持久性的方法。IGT硅氧烷需求量基本上是一种测量纸在不同压力下抵抗给定液体如硅氧烷聚合物渗透能力的数值。其通过使用已知为研究院所所用的自动记录技术试验机、或IGT试验机的摆锤设备而确定。在该试验中，将纸条卷在连在摆锤臂上的圆筒上，在给定的压力下，使两个圆筒一起靠近从而形成压轧。随后用溶液润湿在基本部件上的纸条的自由端(在该情况下，二甲基聚硅氧烷聚合物具有250厘泊的粘度)。立即释放摆锤，并且当摆锤下降时液体在两个纸条之间扩散。通过试验仪器所提供的一系列计算，可得出覆盖整个面积所需流体的体积数量。如果硅氧烷需求量值太高，隔离衬垫的分离力(将标签原料和粘接剂与硅氧烷化的衬底纸相分离所需的力)常常表现出比希望的高，较高的分离力可导致其他有害的后果，这些后果包括标签从衬垫上取下时卷曲、不恰当的冲切和个别标签出现剥离、和在自动化应用中分散较差。通常，如果制成的纸精整较低或表面较粗，就需要补充覆盖其表面的硅氧烷，需要较高分子量的特殊硅氧烷聚合物、或在纸厂进行预处理(加粘土和其他材料的较重涂层，它们可能对硅氧烷交联或固化能力有不良影响)。硅氧烷需求量很低的纸常常具有优异的硅氧烷持久性，但固化后的聚合物层可能表现出对纸表面的粘接性较差。顺便说一下，人们应该知道，如果用于形成本发明标签衬垫和层压物的隔离剂不是硅氧烷树脂，用与上述同样的方法进行IGT硅氧烷需求量试验以便确定代替通常用于此目的硅氧烷树脂的该其他隔离剂的需求量。

可萃取物质的百分数是一种测量涂敷后的硅氧烷隔离剂固化程度的数值。在该试验中，在将所要求的硅氧烷隔离剂涂敷到纸衬底上并固化后再进行试验。用原子吸收光谱仪确定在固化后的硅氧烷树脂中未反应的硅原子的数量。较高的萃取量表明硅氧烷未固化完，并且活性硅氧烷保留在纸的表面上。这通常是将粘土用作表面持久涂层的纸的情况。硅氧烷固化较差导致分离力较高、标签粘接性不好、粘接过快，并常常降低压敏粘接剂的粘接性(未处理的硅氧烷可迁移至粘接剂表面，从而降低了其粘接衬底的能力)。萃取量越低，硅氧烷固化越好。

显密度是一种测量每单位体积纸重量的数值，特别是每一密耳厚一令纸的重量，其能很好地表明纸的可压缩性。它可通过用平均纸厚除以纸定量(磅/令)而较容易地确定。如果制成的纸精细度较低或砑光较小和没有高度砑光，那么这些纸是海绵状的，并且每单位厚度纤维物质的数量较少。在标签制作的操作中，用于切割各标签的模子和工具与用作切割硬表面的硬钢支撑辊或砧辊相接触。根据隔离衬垫的厚度确定模子边缘与支撑辊之间的间隙。当模子与压敏层压物接触时，衬底纸与砧辊一起当作切割表面。模子切过面纸和粘接剂，并在从层压物中反弹和抽回以切割下一标签之前轻轻地挤压衬底纸。衬底纸的可压缩性是成功地进行边缘光滑冲切的重要因素。在压敏工业中，经高度砑光工艺制作的纸当在模子冲击的压力下压缩很小时常常用作隔离衬垫，从而产生边缘光滑、尖锐的冲切。然而，当湿度发生变化时，这些纸趋向于剧烈卷曲。尽管显密度较低的纸常常具有较小的卷曲。但如果不看上述导向图表的话，它们则表现出其他不好的性能。例如，如果显密度太低，衬底纸在模子向其加载的条件下将典型地压缩，并且模子切过粘接剂时边缘不会光滑，导致废衬质材料破裂。在一些情况下，人们已知道如果纸的显密度太高，这些纸在冲切操作的应力下将破裂或裂开。

热稳定性表示纸抵抗因加热到高温而收缩的能力。通过使一张试验纸、如规格为8-1/2英寸×11英寸的纸承受400℃达1秒，随后确定纵向方向的收缩量而能较容易地确定热稳定性。收缩大于约1/2％的纸可导致由其制作的层压物当加热到高温时、如在激光或其他类型的印刷机中时发生卷曲。

IGT渗透是在纸张工业中已知也用于确定硅氧烷持久性的试验。基本上，IGT渗透量是一种测量纸抵抗邻苯二甲酸正丁酯(常规的油墨组分)渗透能力的数值。通过用与前述相同的IGT设备和与IGT硅氧烷需求量试验相类似的试验方法确定IGT渗透量。在该试验中，改变背衬圆筒的背衬压力和结构，并且通过使一滴单位体积的邻苯二甲酸正丁酯在衬底纸表面上扩散从而来确定纸的持久性。测量纸上斑迹的长度并作为IGT渗透量或浸渍能力记录下来。IGT渗透量太高的纸可能在硅氧烷涂层方面表现出问题，如润湿性较差，从而导致覆盖型式不稳定。而如果IGT渗透量太低，又需要使用特殊的硅氧烷配料或较高的涂层量以便获得合适的隔离性。

偏离度涉及纸在标准载荷作用下厚度的降低，其能很好地说明纸的可压缩性。通过将重量为100克、纸接触表面积为1平方厘米的物体放在纸上达5秒钟后将纸移开，测量纸试样厚度的减少从而可容易地确定偏离度。如果偏离度太高，纸在模子向其加载的条件下压缩太大，并使得标签切割时边缘不光滑(类似于显密度试验)。如果偏离量太低，隔离衬垫在模子的作用下又趋向于裂开或破裂。

抗张韧性取向度是一种测量纸中的纤维偏离设备方向平均角度的数值。测量的单位是百分数，0度偏离角代表0％，而90度偏离角代表100％。通过使用测量单个纸纤维对应于预定标准取向的超声波设备可较容易地确定抗张韧性。该设备的一个实例是由Swedish companyLorentzen&Wettre生产并销售、产品编号为“TSO tester Code SE 150”的设备。如果纤维取向角过高或过低，可产生扭曲或对角卷曲(一个角对应于另一个角的边缘卷起)。已发现通过在纸生产现场控制纸纤维的取向，可消除或大大减少扭曲。

背面摩擦系数是一种测量纸衬底背面摩擦系数的数值，其通过用其中将面料纸或标签面纸试样放在固定床板上的TAPPI试验方法#T549可较容易地确定。按照试验方法，隔离衬垫的背面与标签纸的正面相接触并滑过表面。由此获得在运动的衬垫纸和静止的面纸之间的动力学摩擦系数。如果摩擦系数太高，每张标签层压物就不能像所希望的那样传送到印刷机中(例如在激光印刷机的入口处卡纸)，导致堵塞或无法传送。如果摩擦系数太低。将可能导致过量传送，如许多张纸一下都滑进印刷机中。

像在此所指出的所有其他TAPPI试验方法一样，用于测量背面摩擦系数的TAPPI试验方法#T549也是在50％的相对湿度条件下进行，除非另有说明。

衬垫韧性是一种测量纸因对在通常指向其表面的方向上施加应力作出反应而致使其弯曲程度的数值。其通过Gurley韧性试验可较容易地确定，如在TAPPI试验方法#T543 om-94中所述的那样。尺寸已知的纸条当与重量和尺寸已知的摆锤相接触时使其承受弯曲。以毫克为单位测量纸弯曲直到与摆锤相离所需的最终的力。衬垫韧性影响衬底纸的很多性能，这些性能包括分离力和最终的适用性。在纸张传送印刷机如激光印刷机的情况下，衬垫韧性影响最终的层压物韧性。如果衬垫韧性过高，较硬的面料可能提前传送到印刷机中，导致堵塞或使印刷机无法工作。衬垫和层压物如果韧性太低。在印刷机中可能产生堵塞，如纸张皱折或“折叠”。

纸厚是一种测量纸衬底厚度的数值，并能通过千分尺或类似的厚度测量仪用在TAPPI试验方法#T411 om-89中所述的特定压力来较容易地确定。在规定的载荷下测量单张衬底纸的厚度。厚度较低的衬底纸常常通过台式印刷机如喷墨印刷机或速度较慢的激光印刷机时运行良好，但在高速或大体积的工业印刷设备中时就不能良好运作。厚度太高的纸可在高速印刷机中工作，但在台式机中常常堵塞。另外，纸厚在冲切和各标签剥离方面是一个重要因素。将用于切割标签的工具和砧辊之间的间隙调整到特定的纸厚或衬底纸的厚度。

接触角也用于确定硅氧烷持久性。接触角是一种测量液体珠、如水珠或硅氧烷珠与纸表面直接接触瞬间形成的角度的数值，其用测角器或接触角测量设备如在TAPPI试验方法#T458om-89中所述的设备来测量。如果接触角超过180度，流体就不会很好地润湿表面，就会在纸表面上留下不连续的薄膜。如果接触角小于90度，液体很快被吸收进纸表面中，导致硅氧烷或水或其他流体的持久性不好。

Parker印刷表面也是一种测量纸衬底背面表面性能的数值。基本上，它是一种测量纸表面峰和谷平均尺寸的数值。其可通过在特定的压力下由空气穿过纸表面的速度来确定。当空气流趋向于反映纸的表面形貌时，较粗糙的纸要求较高的空气压力以便产生较高的试验读取值。而当它们的表面形貌比较平坦时，较光滑的纸要求较小的空气压力。光滑度的常规试验包括Sheffield试验(已在TAPPI T538 om-88中描述)，和优选的Parker印刷表面试验(已在TAPPI T555 om-94中描述)。如果背面的印刷表面小于大约4μ，当材料的背面太光滑从而影响到摩擦系数及滑动力时，激光印刷机就可能发生堵塞。当光滑度较高的面料与光滑度较高的衬底纸相匹配时，在纸张向印刷机中传送方面，常常表现出较差的印刷性能。另外，某些印刷机使用传送下一纸张的内部设备、如(D-轮)。太光滑的纸经常导致D-轮滑过纸张表面而不是啮紧纸张并将它送入印刷机中。这将导致纸张偏移，歪斜，和/或传送失败或过量传送。太粗糙的纸张也可能产生问题，如它们不能很好地滑过内部零件，从而放慢了输送速度，这就有可能导致堵塞。

正方度是一种测量纸纤维在纸中相对分布的数值。纤维完全无序分布的纸具有的正方度比值为1。因为在设备方向和横向方向上分布有相同数量的纤维。在大多数的制纸工艺中，大部分的纤维趋向于沿设备方向排成一行，并因此导致大多数的纸张正方度比值大于1。用横向方向的抗拉强度除以设备方向的抗拉强度值可较容易地估计出试验纸的正方度比值，所得到的比值用作纤维定向的估计值。有更复杂的方法可更精确地分析MD(设备方向)/CD(交叉方向)纤维定向。当纸因对纤维膨胀作出反应从而导致卷曲时，卷曲的谷底与设备方向平行，纤维取向完全无序(方向度为1)的纸张不会表现出带有方向性的卷曲。正方度为2或大于2(与MD(设备方向)平行的纤维量是横向方向或交叉方向纤维量的两倍)的纸张经常表现出强烈的谷底在纵向方向的卷曲趋势。

在应力作用下的伸长度百分数是一种测量纸在不产生撕裂和尺寸稳定性明显损失的条件下沿设备方向能抵抗多大应力的数值。其可通过由常规的纸抗张试验(TAPPI试验方法#T-494 om-88)得到的应力-应变曲线来确定。在该试验中，在规定的载荷下使纸伸长并且加速直至发生撕裂。伸长度百分数太低的纸有可能在随后的处理操作如印刷、衬质材料剥离、和标签自动粘贴中发生撕裂。伸长度百分数太高的纸有可能在随后的处理期间变形，这有可能使其不适合于进一步处理和自动化设备。

拉伸能量吸收量(TEA)是一种测量纸张缓冲机械振动能力的数值。通过分析抗张试验(TAPPI试验方法T494 om-88)应力与应变关系可较容易地确定拉伸能量吸收量。可用数学方法得出应力-应变曲线下的面积，并且随后将其乘以因子代入到试验方法给出的等式中从而得出拉伸能量吸收量(T.E.A)。在衬底纸中TEA越高，使纸张受力而不断裂就越容易(当在压敏层压物操作、或标签制作操作中以及在针馈激光打印机和击打印刷机中时)。如果TEA比所要求的低，当受压时，特别是在穿孔的针馈标签粘贴过程中，会表现出卷筒纸断裂。

尽管没有对用于形成本发明隔离衬垫的纸作强制性限制，但其优选地是多孔、轻质的纸，因为这对显著降低标签层压物生产成本有利。希望定量(即每单位面积纸的重量)为50磅/3000平方英尺令或更低，当定量为45磅/3000平方英尺令或更低或甚至40磅/3000平方英尺令或更低时是优选的。

由具有上述一系列性能的纸衬底形成隔离衬垫，并随后在其上涂敷粘接剂和粘贴面料纸从而来制作本发明层压物。

为了制作本发明隔离衬底，用隔离剂涂敷上述纸衬底或衬底纸。实质上，以前使用过的任何材料或可用作标签层压物隔离剂的任何材料可用作本发明隔离剂。硅氧烷隔离剂是优选的。众所周知，硅氧烷隔离剂典型地包括含有可固化硅氧烷树脂的液体组分，树脂通过硬化形成固化的硅氧烷涂层。这些组分可包括水溶性载体或有机液体载体，载体在固化之前或固化期间蒸发。这些组分也可含有各种添加剂和官能基团以便于聚合和交联(如果需要)。

尽管本发明可使用任何类型的硅氧烷隔离剂，但由于环保的考虑不含有机溶剂的组分是优选的。因此优选的隔离剂是那些纯的、即没有载体液体或使用水溶性载体液体的隔离剂。本发明所涂敷的隔离剂数量不是关键的，并且实质上可选用任何常规数量。

一旦形成本发明隔离衬垫，可以任何常规方式由其来制作标签层压物。典型地，用所要求的粘接剂、如压敏或热敏粘接剂涂敷隔离衬垫的隔离层，并随后在其上层压面料层从而来制作标签层压物。优选地，本发明所形成的标签层压物在设备方向上具有400-800毫克、优选500-700毫克的的韧性，而在横向方向上具有200-600毫克、优选300-500毫克的韧性。韧性是一种测量纸抗弯刚度的数值，并能通过已知为Gurley韧性试验(TAPPI试验方法T-543 om88)的常规纸试验来确定。面料可由如合成树脂(聚合物膜)、铝、金属、金属化的纸、加荧光涂层的纸的材料和这些材料与其他面料纸(对熟悉本领域现有技术的专业人员来说是已知的)的复合物来形成。优选地，面料由纸或类似物形成。例如，面料可由在US4713273；US4888075；US4946532；US5143570；US5186782；US5242650、和共同转让的美国申请08/259301(于1994年6月13日申请)中公开的合成树脂材料形成。它们的公开内容在此引入作为参考。

按照本发明，用于形成特别的标签层压物的面料层或衬底纸层优选地选自滞后相互匹配的材料。甚至更优选地，如此选择面料和纸衬底，即两层滞后曲线下部的斜率相互偏差在5％之内。其在图1中得到说明，图1是说明标签层压物面料层和衬底层的单位长度作为相对湿度函数的曲线。特别是，图1表明面料和衬底在相互关系上发生滞后，即在给定湿度的条件下各层的单位长度不同，而这取决于湿度增加或减少。滞后基本匹配意思是两个滞后曲线下部、即与相对湿度增加相关的曲线部分的斜率相互(偏差)在5％之内。

因为本发明标签层压物面料层和衬底纸层在滞后曲线方面是匹配的，同时也因为纸衬底表现出所要求的Neenah吸湿膨胀性，本发明标签层压物尽管承受了变化较大的湿度条件却表现出较小的卷曲或没有卷曲。同样，因为纸衬底从具有所要求热稳定性的材料中选择，本发明标签层压物当承受高温条件如在某些激光或其他印刷机中时却表现出较小的卷曲或没有卷曲。还有，因为纸衬底具有所要求的机械性能，如衬垫韧性和抗张韧性取向度(和优选的在引力作用下的伸长百分数和拉伸能量吸收量)。由其制作的层压物可承受在随后处理步骤中遇到的机械应力而不会使产品产生因力学因素诱发的卷曲。因此，尽管本发明标签层压物可由低廉的纸衬底制成，但它们无论怎样都能达到和常规产品一样好的、甚至在一些情况下比常规产品更好的层平整性。

本发明标签层压物另一个优点是通过依靠纸的化学特性而不是过去所用的机械方法如高度砑光、软轧砑光或重粘土涂层处理来达到硅氧烷所要求的固化性和持久性。

在这方面，用于改变纸的表面特性、特别是硅氧烷持久性和固化性的化学手段对于熟悉制纸现有技术的专业人员来说是已知的。特别是，各种不同可固化的、溶于水的和不溶于水的天然或合成树脂是广为人知的，当将它们引入到纸表面或纸张内部中时，明显影响纸张的表面性能和本体性能、这些性能包括硅氧烷的持久性和固化性。同样，某些细分散形式的矿物质当粘附到纸表面上作为纸制品的一部分时，明显影响纸制品表面性能也是已知的。还有，有机材料或矿物材料或“填料”可混合使用以达到单独组分无法达到的性能也是已知的。本发明特别的优点是使用这些化学手段而不是在现有技术中所用的高度砑光、软轧砑光、或重粘土涂层处理步骤来达到硅氧烷所要求的固化性和持久性。这使得本发明层压物生产成本进一步降低，因为这些昂贵的机械加工步骤被统统地取消了。

本发明生产的标签层压物能被广泛地用在各种不同的用途中。例如，它们可用在各种类型的用户印刷设备中、如台式激光打印机、台式喷墨打印机等中。另外，它们可广泛地用在工业用途中，如高速工业印刷机、闪熔印刷机、LED系统、磁强记录仪系统、常规的热印刷机和激光系统印刷机、工业喷墨印刷机、数字印刷机(宽型和窄型)、针馈印刷机、连续印刷机等。另外，本发明层压物特别适合于平整用途，即其中平整性是至关重要的用途。这样用途的实例是录像带中的标签和其中单个标签通过一条窄缝被插入到最终应用位置中的类似应用。

实施例1

下面实施例用于说明本发明。实施例1

从Rhinelander、Wisconsin的Rhinelander Paper Corp处获得用于形成本发明标签层压物的多孔、轻质、廉价纸衬底，其商品编号为MC RHI-liner 521。确信该纸按以下方式形成：对硬木/软木纤维比大约为40/60的纸浆只进行粗加工以便使所形成的卷筒纸在加压之前表现出高度的排水性。在加压和干燥后用聚乙烯醇和粘土的混合物对纸表面进行上浆，并随后进行机械砑光、例如中度砑光以便降低通过每一辊隙时的压力。

随后将如此获得的纸卷在合适的承载辊上从而形成新型的纸衬底或本发明的衬底纸，而不需要随后的高度砑光或粘土涂层处理。

对以上纸衬底试样进行上述不同试验。获得如下结果：水Cobb尺寸试验                 23克/平方米Neenah吸湿膨胀性               2％IGT硅氧烷需求量(40千克时)      5-6立方厘米/平方厘米IGT渗透                        8厘米背面摩擦系数                   0.5-0.6衬垫韧性设备方向                       150毫克横向方向                       90毫克纸厚                           2.75密耳显密度                         12.7磅/密耳/令偏离度                         10％抗张韧性取向度                 2％热稳定性                       0.5％接触角                         120度Parker印刷表面                 6μ正方度(MD/TD比)                1.4在应力作用下的伸长度％         2％

设备方向拉伸能量吸收量设备方向                       4.5-6千克.米/平方米交叉方向                       12-15千克米/平方米

通过用隔离剂(1.0-1.3克/平方米)涂敷以上纸制品的许多试样从而形成一系列隔离衬垫，隔离剂包括与常规的催化剂、抑制剂、和其他常规组分如交联剂和隔离控制添加剂混合的二甲基硅氧烷聚合物。干燥和固化隔离剂从而形成本发明的隔离衬垫。通过分析，发现这些隔离衬垫稳定地表现出大约2％的可萃取物质百分数(用上述试验)。

随后用含有乳液基丙烯酸聚合物混合物的粘接剂涂敷隔离衬垫并随后在其上层压由激光标签纸组成的面料层从而使上述隔离衬垫成为本发明的标签层压物。在层压之前，确定衬底纸的滞后曲线斜率为1.25，而面料滞后曲线的斜率为1.20。两个滞后曲线的斜率相互(偏差)为0.05％，，这表明它们基本匹配。

用上述层压物韧性试验确定按这种方式生产的层压物的韧性，其在设备方向上为600毫克。而在横向方向上为400毫克。另外，广泛地对层压物进行各种试验，以便验证其性能，性能包括硅氧烷覆盖率(通过用某些染料、如石绿的斑迹来目测本发明隔离衬垫的覆盖率、以及用电子仪器测量斑迹颜色的深度来确定)和分离力(Tag and LabelManufacturers institute test method TLMI release)。试验期间测量到分离力在50-100克之间，这取决于工艺条件、粘接剂的选择和硅氧烷体系、以及所用的面料。随后用来自于MarkAndy Corporation的常规标签制作压力机将层压物变为标签。在该操作中，本发明衬垫在速度不大于1000英尺/分钟、用模子时所承受的最小压缩率为2.5密耳(衬垫)的条件下表现出不失败而将衬垫转变为标签的能力。将纸张试样展开并在25％-75％RH的不同湿度条件下进行卷曲试验。在所用条件下测量到8.5英寸×11英寸试样的卷曲小于1/4英寸。随后在各种不同的最终应用中评估冲切和未切的纸张，最终应用包括用在喷墨印刷机、台式激光印刷机、和高速工业印刷机中，它们仅出现很轻微的堵塞或所指出的卷曲，以及最小的因通过印刷机所致的卷曲。层压物产品在印刷后表现出强烈的松弛趋势、并重新回到层平整状态。实施例2

除了在纸衬底的制作过程中将明矾和松香引入到纸浆中作为内部填料、对纸浆仅略微进行粗加工、并且在将成品纸卷在承载辊上之前对其根本就不进行砑光处理以外，重复实施例的过程。而且，在由该纸衬底制作隔离衬垫的过程中，硅氧烷隔离剂由在共同转让的US5165976中所描述的系统组成。其公开内容在此引入作为参考。

对以这种方式制作的纸衬底、隔离衬垫、和标签层压物产品进行与

实施例1相同的一系列试验。获得如下结果。水Cobb尺寸试验                  22-23克/平方米Neenah吸湿膨胀度                1.5％IGT硅氧烷需求量(40千克时)、     5-6立方厘米/平方厘米立方厘米/平方厘米IGT渗透量                       8厘米背面摩擦系数                    0.5-0.6衬垫韧性设备方向                        125毫克横向方向                        0.5毫克纸厚                            2.8密耳显密度                          14磅/密耳/令偏离度                          10％抗张韧性取向度                  2％热稳定性                        0.5％接触角                          120度Parker印刷表面                  6μ正方度(MD/TD比)                 1.5应力作用下的伸长度百分数设备方向                        1.6％拉伸能量吸收量、千克.米/平方米  4.5-5.5％可萃取物质的百分数              5-7％层压物韧性设备方向                        600毫克横向方向            400毫克

用隔离剂(1.0-2.0克/平方米)涂覆上述纸制品试样，隔离剂包括与20-50重量％苯乙烯-丁二烯橡胶混合的硅氧烷聚合物。在压敏涂覆和层压操作中使隔离剂干燥和固化，由此形成本发明的隔离衬垫。通过分析，发现这些隔离衬垫表现出大约4-15％的可萃取物质百分数(用上述方法)，这取决于隔离剂的选择和用于涂覆和干燥隔离剂的工艺条件。

通过用含有乳液基丙烯酸聚合物混合物的粘接剂涂覆以上衬垫并随后层压各种不同的用于激光或类似电子印刷设备的面料从而由以上衬垫形成本发明标签层压物。在层压前，发现衬底纸的滞后曲线斜率为1.25，而面纸曲线的斜率为1.2-1.3。因此两条曲线斜率(相互偏差)在5％之内，是匹配的。如实施例1那样，对所得到的层压物进行各种不同的内部实验室试验从而确定层压物的性能。所提到的粘接性以及稳定的分离力(50-110克)没有损失，这取决于面料和工艺条件。就像实施例1那样，印刷机试验非常良好，没有堵塞或所提到的印刷失败。

尽管以上描述了几个本发明的实施方案，但人们应该明白在不脱离本发明实质和范围的条件下可做出许多改进。例如，尽管上述描述表明本发明标签层压物可不经现有技术所用的高度砑光、软轧砑光和重粘土涂层步骤来制作，但不管怎样，除了上述那些使硅氧烷达到满意的固化性和持久性或使所生产的纸衬底、隔离衬垫、标签层压物性能改进的化学技术以外，这些现有技术的步骤也可用在本发明的实施中。所有这样的改进均包括在本发明范围之内，本发明范围仅受以下权利要求书限制。

Claims (13)

1．一种标签层压物，它包括隔离衬垫和在其上的标签层，所说的标签层包括纸面料和将所说面料粘贴到所说隔离衬垫上的粘接剂，所说隔离衬垫包括纸衬底和在所说衬底和所说粘接剂之间的隔离剂层，形成所说衬垫的纸滞后曲线斜率基本与形成所说面料的纸滞后曲线斜率相匹配，形成所说衬底的纸具有50磅/3000平方英尺令或更少的定量。

2．权利要求1的层压物，其中形成所说衬底的纸具有＜6立方厘米/平方厘米的IGT硅氧烷需求量(40千克时)、和＜0.5％的热稳定性，所说隔离衬垫的固化硅氧烷涂层表现出＜10％的硅氧烷可萃取物质的百分数。

3．权利要求2的层压物，其中形成所说衬底的纸具有15-27克/平方米的水Cobb尺寸试验值、＜5％的Neenah吸湿膨胀度和11.5-17磅/密耳/令的显密度。

4．权利要求3的层压物，其中形成所说衬底的纸表现出以下性能：

水Cobb尺寸试验值             20-23克/平方米

Neenah吸湿膨胀度             0-2％

IGT硅氧烷需求量(40千克时)    ＜5.5立方厘米/平方厘米

显密度                       12-15磅/密耳/令

热稳定性                     ＜0.05％

并且其中所说的隔离剂表现出3-6％的可萃取物质的百分数。

5．权利要求3的层压物，其中形成所说衬底的纸还表现出以下的性能：

IGT渗透量                    6-12厘米

偏离度                       ＜15％

抗张韧性取向度               ＜5％

背面摩擦系数                 0.3-0.8

衬底韧性

设备方向          100-200毫克

横向方向          40-80毫克

纸厚              2.0-4.0密耳。

6．权利要求5的层压物，其中形成所说衬底的纸还表现出以下的性能：

IGT渗透量         7-10厘米

偏离度            ＜3％

抗张韧性取向度    ＜3％

背面摩擦系数      0.5-0.6

衬底韧性

设备方向          130-170毫克

横向方向          50-65毫克

纸厚              2.75±0.1密耳。

7．权利要求5的层压物，其中形成所说衬底的纸还表现出以下的性能：

接触角            90-180度

Parker印刷表面    ＞3μ

平方度(MD/TD比)   3-1

在应力作用下的伸长度百

分数

设备方向          0.5-2％

拉伸能量吸收量    5-15千克米/平方米。

8．权利要求7的层压物，其中形成所说衬底的纸还表现出以下的性能：

接触角            100-130度

Parker 印刷表面   4.0-5.5μ

平方度(MD/TD比)   1.5-1

在应力作用下的伸长度百

分数

设备方向              0.5-1％

拉伸能量吸收量        7-10千克米/平方米。

9．权利要求1的层压物，其中形成所说层压物的纸表现出以下性能：

水Cobb尺寸试验值、    20-23克/平方米

克/平方米

Neenah吸湿膨胀性      0-2％

IGT硅氧烷需求量       ＜5.5立方厘米/平方厘米

(40千克时)

显密度                12-15磅/密耳/令

热稳定性              ＜0.05％

IGT渗透量             7-10厘米

偏离度                ＜3％

抗张韧性取向度        ＜3％

背面摩擦系数          0.5-0.6

衬垫韧性

设备方向              130-170毫克

横向方向              50-65毫克

纸厚                  2.75±0.1密耳

接触角                100-130度

Parker印刷表面        4.0-5.5μ

平方度(MD/TD比)       1.5-1

在应力作用下的伸长度％

设备方向              0.5-1％

拉伸能量吸收量        7-10千克．米/平方米

并且其中所说的隔离剂表现出3-6％的可萃取物质百分数。

10．权利要求1的层压物，其中形成所说衬底的纸具有45磅/3000平方英尺令或更少的定量。

11．权利要求10的层压物，其中形成所说衬底的纸具有大约40磅/3000平方英尺令或更少的定量。

12．权利要求1的层压物，其中所说的层压物在设备方向上具有400-800毫克的韧性、而在横向方向上具有200-600毫克的韧性。

13．权利要求12的层压物，其中所说的层压物在设备方向上具有500-700毫克的韧性、而在横向方向上具有300-500毫克的韧性。

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