CN1301376A - 压敏粘合剂结构 - Google Patents
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Abstract
本发明的PSA结构包括一种低材料成本的、薄的预层压PSA结构,它在具有一层放置在可去除基材的剥离表面上的压敏粘合剂材料,且将非粘连性的膜材料沉积到压敏粘合剂的表面上,这样在其上形成可使压敏粘合剂无粘性的连续膜。压敏粘合剂材料和非预成型膜材料可同时或顺序施涂。将光学透明的外层压膜层放置在非粘连性粘性膜上,然后将印刷标记放置在外层压膜层和非粘连性连续膜之间。该预层压PSA结构并不包括由纸、纸板或塑料形成的预成型面料,因此非常整合。该外层压膜层可通过压力层压,利用介于连续膜和外层压膜层之间的另一PSA层,或利用热和压力,通过由本身可形成层压粘附表面的材料形成连续膜或外层压膜层之一而施涂到预层压无面PSA结构上。此外,外层压膜层可以成膜材料的形式施涂到预层压PSA结构上。该外层压PSA结构的Gurley挺度可允许高速转化和利用剥离板设备进行分配,而不会损害由下方预层压PSA结构所提供的高度整合性。
Description
本发明的领域
本发明涉及用于制造标签、招牌、贴花或类似物的压敏粘合剂结构，更具体地涉及可高度整合的、成本有效的压敏粘合剂结构。这种PSA结构包括一个具有放置在压敏粘合剂层之上的非粘连性可印刷连续膜的预层压结构，该预层压结构可视需要在印刷预层压结构和/或外层压膜之后进行外层压。
本发明的背景
压敏粘合剂(PSA)结构如标签、胶带、贴花和类似物是本领域已知的。例如，PSA标签结构常用于将具有特定性质印花的特殊面料施涂到物体或制品上。PSA标签结构通常包括剥离衬底、放置在该衬底之上的PSA层、和层压到该PSA层之上的自支撑的、预成型的面料。该层压品可这样形成：首先将PSA涂布或层压到衬底上，然后将面料层压到PSA涂覆衬底上；或将PSA涂布或层压到面料上，然后将PSA涂覆面料层压到衬底上。所述自支撑、预成型面料的特点在于由纸、纸板或塑料的织物或片材制成，在将它层压到PSA和衬底之前或之后，其上印刷有信息或其它标记。在一种“转化(convert)”该面料/PSA/衬底层压品的典型方法中，将面料印刷，将面料和粘合剂模切到衬底表面上以描绘出标签形状，然后视需要将标签之间的废料(基质)剥落。PSA标签面料和粘合剂随后通过从衬底上分离该标签并将标签的PSA层接触基材表面而粘附到基材表面上。在最常见的自动贴签工艺中，标签通过将衬底向回弯过剥离板而从衬底上分离，这样该标签具有足够挺度以使该标签能够继续在朝向所需基材表面的笔直路径上。
本专利申请所用的“分离”是指标签从衬底上去除，“施涂”是指标签粘附到基材表面上，而“分配”或“分配性”是指分离和施涂的组合步骤。“剥离板分配”表示，在衬底从标签上分离时使用一种剥离板。
本发明申请使用术语“无面的”压敏粘合剂结构，用于将本文所公开的制造方法与常规的PSA标签结构制造方法进行比较。如上所述，在常规制造PSA标签材料时，将自支撑的预成型织物或片材层压到PSA上(“预成型”是指面料已在以前的制造工艺中成型到自支撑织物或片材上，而且在液体或熔融面料材料时是指该材料已干燥或硬化)。但在本发明中，面料织物或片材由成膜材料(本文称作FFM)现场形成，得到连续的可印刷的膜层。在该连续可印刷膜层通过涂布到片材或织物上而形成的同时，将该织物或片材施涂到PSA上。
在制造和生产PSA结构时，大量的总成本归结于其组成材料层，如PSA和面料的材料成本，即使该材料是纸、纸板或塑料。用于形成这种常规PSA结构的层厚和层材料已通过选择以提供所需的性能：转化性，例如利用常规的转化技术如通过模切和基质剥落；分配性，例如利用常规的分配设备如利用剥离板；和整合性，例如能够使所施涂的标签粘附到不规则或可变形的基材表面上而不会脱落或损坏。
PSA结构的挺度已知会影响其转化性和分配性。大致上，随着结构挺度的增加，该结构的转化性和分配性也增加。但PSA结构的整合性已知随着结构挺度的增加而下降。因此，PSA结构的目标挺度是转化性/分配性与整合性之间的一种折中。如果所设计的PSA结构在最终使用时并不需要高度整合性，如永久平整表面时，这种折中并不存在问题。在这些场合中，层厚和材料选择可通过简单调整来满足所需的转化性/分配性和施涂标准。但这种折中在结构施涂要求整合性时则出现问题。
Gurley挺度至少为10毫克，更常见至少20毫克或更高的已有技术PSA结构是已知的，描述于美国专利5186782、516393、4713273和5541283。美国专利5186782和5541283的办法是，纵向挺度和横向挺度之间的适当差异(其中后者在两者中较低)能够使热定形膜高速分配，因此适用于柔性膜场合。这种标签膜具有可接受的对柔性基材的总整合性，即使该膜比起基于聚氯乙烯(PVC)的标准聚合物标签具有较低的固有整合性。本发明在分配性和整合性之间的平衡方面进一步突破，从而得到非常适用于要求高度整合性的场合的挺度较低但可常规分配的标签。
要求可高度整合的PSA结构的特定最终用途包括，该标签能够粘附到小直径的异型表面或不规则表面。在这种最终用途中，不必要的结构挺度或刚性会影响该标签整合并保持与下方基材表面粘附的能力。此外，这些常规的PSA结构不能以最经济有效的方式来制造。
此外，常规的PSA标签结构不太适合特定的用途，如标签用途，其中标签和下方的基材要接受特殊的工艺条件。例如，包括纸面料和/或缺少必要性能(整合性)的常规PSA标签结构已知在用于玻璃饮料瓶时，在洗涤/漂洗、灌注混合消毒工艺的过程中受到不利影响，这不仅由于纸面料本身的分解而且因为PSA不能保持与基材表面的粘附。据信，这种标签剥离(lifting)可归因于这种常规PSA标签的刚性或挺度，因为一旦PSA受热，使得标签和PSA剥离并剥离基材表面。在这种情况下，为了避免对纸标签的损坏，在瓶已漂洗、灌注和消毒之后，将纸标签施涂其上，即，标签是“后施涂的”。一般来说，印刷纸标签使用含水粘合剂或热熔粘合剂后施涂到灌注瓶上。
如果后施涂的纸标签不完全粘附到瓶上，未对准瓶，或不当地施涂到灌注瓶上，那么整个瓶和内容物就不可使用且必须丢弃。因此，玻璃瓶需要在灌注和消毒之前进行贴签和检查以避免缺陷瓶或标签。
本领域已知使用某些高性能丙烯酸系PSA，在制瓶厂形成瓶之后将塑料标签预施涂到玻璃瓶上。其例子包括OptiflexTM标签(购自FLEXcon Europe,Weesp Holland)；和PrimelineTM标签(购自PolykoteCorporation,Westminster PA)。尽管这些标签一般可经受瓶灌注厂的瓶洗涤/漂洗、灌注和洗涤操作，但它们采用了特殊的粘合剂，如溶剂或乳液丙烯酸系物质，这在经济生产的角度上是不理想的，因此与常规的树胶型标签相比，该方案不具吸引力。
因此，需要提供一种用作标签、招牌、贴花和类似物的PSA结构而避免使用由纸、纸板或塑料形成的常规面料。这种结构的印刷信息或标记最好不受损坏，所述损坏由于接触相邻物体或由于暴露于水分、气候等而产生。该PSA标签结构最好能够通过模切和基质剥落法以高速转化，容易利用常规的剥离板设备分离分配，且非常整合。这种PSA结构的某些实施方案最好还能够在施涂到玻璃瓶上时经受漂洗、灌注和洗涤操作，这样可用作预施涂标签。该PSA标签结构还最好以一种相对常规PSA结构经济有效的方式来制造。
本发明的综述
与常规的PSA标签结构制造方法相比，本发明的“无面的”压敏粘合剂结构使用一种具有显著优点的制造方法来生产。在PSA标签结构的常规制造方法中，将自支撑的预成型面料层压到PSA上。但在本发明中，面料织物6片材由成膜材料(本文称作FFM)现场形成，得到连续的可印刷的膜层。在连续膜层通过涂布FFM形成片材或织物而得到的同时，将该连续膜层层压到PSA上。
在第一(同时涂布)实施方案中，FFM和PSA层同时形成并将这两层共同包覆到剥离衬底上。在第一(顺序涂布)实施方案中，将PSA涂布到剥离衬底上，然后将FFM顺序涂布到PSA层上。
本发明的无面制造方法可用于由自支撑连续膜层形成PSA织物或片材，或可用于由本身并非自支撑的连续膜层形成PSA结构。本发明的一个主要优点是，在用支撑剥离衬底层压到PSA层上之前，避免了对预成型面料的处理需求。在非常薄的、低挺度连续膜层时，该特点可生产出使用常规层压技术不能实际得到的层压品。
在PSA和可印刷FFM由热熔体同时或非同时沉积时，可以看出另一显著优点。这时，本发明提供了一种形成层压到热熔PSA上的低厚度可印刷膜的薄标签结构，这样得到一种目前使用常规制造方法不能得到的PSA标签结构。
在本发明的一个优选实施方案中，上述类型的预层压PSA结构被外层压上膜，优选透明或半透明的膜。本发明的外层压PSA结构包括一种预层压PSA结构，它具有放置在可去除基材的剥离表面上的一层压敏材料、以及在压敏粘合剂层的表面上的非粘连性非纸连续膜FFM。这种预层压PSA结构具有放置在非粘连性连续膜上的外层压膜层、以及位于所述非粘连性连续膜和外层压膜层之间的印刷标记。这种预层压PSA结构是一种非常整合的、低材料成本的、薄结构，其厚度(排除可去除基材)为约6-250微米(μm)，更优选约20-75微米，且Gurley挺度小于约25毫克。对于要求高度整合性的场合，该预层压PSA结构可设计成Gurley挺度小于约10毫克，且在某些情况下小于约5毫克。
应该理解，不同的FFM和PSA层作用不同。PSA用于将该结构固定在基材上。所用PSA的厚度取决于PSA的侵蚀性和所需的粘附程度。对于给定的粘附度，较低侵蚀性的粘合剂需要较少的侵蚀性粘合剂，即厚度较低。FFM的厚度主要对总体结构的挺度或整合性有贡献。如果需要较挺的结构，可以将FFM制成较厚，或可在相同厚度下使用具有较高模量的FFM。理想的是，预层压结构的总厚度使得有足够的粘合剂以粘附基材以及足够的FFM以产生结构梯度。
由于连续膜层提供了具有无粘性表面的预层压结构，因此该预层压结构可收集成自卷绕卷或片材堆，然后在不同的制造区域或地理位置上印刷或外层压。例如，该预层压结构可由不同于印刷和外层压该结构时的制造商来生产。薄的、低成本的预层压结构提供了适印性和粘附性能，而外层压膜可选择具有适合转化、分配、以及最终用途要求如厚度和挺度的性能；蒸气透过性能；视觉效果；等。
连续FFM和(如果可施涂的)外层压膜层分别选自膜和成膜聚合物，后者选自(但不限于)聚烯烃如聚丙烯、乙烯共聚物、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、清漆、聚丙烯酸酯树脂、乙酸乙烯酯树脂、乙酸乙烯酯共聚物和乙酸乙烯酯如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)和乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯-甲基丙烯酸(EMAA)共聚物及其混合物。在优选实施方案的可通过常规方式分配的PSA结构中，该连续膜层包含一种薄的、高度整合的、可印刷的材料。外层压结构，即，连续膜层和外层压膜具有进行转化和优选使用剥离板分配技术进行分配时所需的挺度。
该连续膜可顺序或与压敏粘合剂同时施涂。为了同时施涂，连续膜和PSA层应该由与所用同时涂布技术相容的材料制成。例如，FFM可由具有与热熔PSA粘度相容的热熔粘度(在较高的涂布温度下)的材料制成。为了利用模法同时施涂成热熔体，在给定的涂布温度，如约175℃下，在200-10000/秒的剪切速率范围内，用于形成连续膜层的FFM的粘度范围要求为PSA材料的粘度范围的约0.07-15倍内。
如果需要层压不同工艺来涂布PSA和FFM，可以采用顺序在线涂布法。例如，可以将含水PSA涂布到衬底中并干燥，然后可将热熔FFM沉积到干燥的PSA上并固化成连续的可印刷的膜层。
如果是在连续膜和外层压膜层之间具有一层粘合剂材料的连续预成型膜的形式，那么该外层压膜层可利用压力层压到预层压PSA结构上。如果连续膜或外层压膜由在热活化时能够形成其自粘附表面(用于层压)的材料形成，那么外层压膜层可利用热和压力而层压到预层压品无面PSA结构上。另外，外层压膜层可作为一种成膜材料通过挤出和涂布技术施涂到预层压PSA结构上，然后固化形成连续膜。标签结构印刷标记可位于非粘连性连续膜表面上和/或位于外层压膜层的背面表面上。外层压膜优选永久粘附到预层压PSA结构上。但对于某些种类的用途，外层压膜能够以可去除方式粘附到下方的预层压PSA结构上。
本发明的外层压PSA结构保留了低成本预层压PSA结构所具有的高度均匀性，同时将足够的挺度引入该结构中，而无需使用常规纸、纸板或塑料面料，这样可促进利用模切和基质剥落法的高速转化性并利用剥离板设备进行分配。本发明的外层压PSA结构的Gurley挺度小于约40毫克。对于要求高度整合性的应用，该外层压PSA结合可设计成Gurley挺度小于约20毫克，优选小于10毫克，且在某些情况下为约3-8毫克。
本发明的外层压PSA结构在印刷标记上提供一种永久的或可去除的透明涂层或膜，这样可保护其不因物理接触相邻物体而受损，也不因暴露于湿度、水或气候而损害。该透明涂层或膜增强了下方印刷标记的光学品质以得到更有光且更饱满的图像。本发明的PSA结构特别适用作经受随后液体处理，如瓶洗涤/漂洗、灌注和消毒、或液体浸渍，如冰浴的基材的标签，而不会产生不利影响，如标签剥离或朦胧。
附图的简要描述
本发明的这些和其它特定和优点在参考说明书、权利要求书和附图之后变得显然，而且也可以更好地得到理解，其中：
图1是制造常规预层压PSA标签结构的方法的半示意侧视图；
图2是将常规面料施涂到图1的PSA标签结构上以形成层压PSA标签结构的方法的半示意侧视图；
图3是转化图2的层压PSA标签结构的方法的半示意侧视图；
图4是按照本发明原理制成的预层压PSA标签结构的横截面侧视图；
图5是制造图4预层压PSA标签结构的第一方法的半示意侧视图；
图6是制造图4预层压PSA标签结构的第二方法的半示意侧视图；
图7是热处理图4预层压PSA标签结构的连续膜材料层的方法的半示意侧视图；
图8是按照本发明原理制成的第一实施方案外层压PSA标签结构的横截面侧视图；
图9是按照本发明原理制成的第二实施方案外层压PSA标签结构的横截面侧视图；
图10是按照本发明原理制成的第三实施方案外层压PSA标签结构的横截面侧视图；
图11是按照本发明原理制成的第四实施方案外层压PSA标签结构的横截面侧视图；
图12是制造本发明外层压PSA标签结构的第一方法的半示意侧视图；
图13是制造本发明外层压PSA标签结构的第二方法的半示意侧视图；
图14说明实例热熔压敏粘合剂在特定剪切速率范围内的粘度对剪切速率曲线；
图15说明适合与特定压敏热熔粘合剂同时施涂的实例成膜材料在特定剪切速率范围内的粘度对剪切速率曲线；
图16是可用于施涂图4结构的PSA和FFM材料的双模头的示意图；
图17是表示图16双模头在施涂PSA层和FFM层时的模唇结构的横截面示意图；
图18是表示图16双模头在施涂PSA层和FFM层时的有角模唇结构的横截面示意图；和
图19是特征在于倾斜模唇结构的双模头的横截面示意图。
本发明的详细描述
本发明涉及薄的、可印刷的、可转化的、可分配的且可整合的PSA结构，它没有由纸、纸板或塑料层压到PSA层上形成的常规预成型面料。本发明的PSA结构一般包括第一柔性基材、位于该柔性基材表面上的可剥离的材料层、位于可剥离材料层上的PSA、和位于PSA层上的薄的、连续的、可印刷的膜。
在本发明的一个优选实施方案中，该PSA结构还包括位于该薄的连续膜层上的外层压膜层，且印刷标记位于该连续膜层和外层压膜层之间。该优选实施方案的外层压PSA结构利用了一种薄的、低成本的、可印刷的预层压结构，随后将其外层压以得到一种PSA结构，该结构可高速转化、可利用常规剥离板分配设备进行分配、且具有高度整合性并因此特别适用于以前认为不可能的PSA标签应用。例如，本发明的PSA结构可在洗涤/漂洗、灌注和消毒工艺之前预施涂到玻璃瓶上而没有不利影响。预层压PSA结构的设计避免需要使用常规的预成型面料，降低了与使用常规面料有关的材料成本，并降低了与形成可印刷标签原料有关的制造成本。该外层压结构提供了一种具有保护表面的标签，这样可尽量减少或消除因为物理接触或暴露于湿度、气候等而对印刷表面造成的损害。
图1给出了一种常规的预层压PSA标签结构10，包括衬底原料12，其上在位置14处放置一层可剥离材料16，形成剥离衬底。另外，可以使用包含具有可剥离表面的衬底原料的剥离衬底。PSA层18在位置20处放置在可剥离材料16上。参照图2，由纸、纸板、塑料和类似物制成的片材原料或卷材原料形式的常规预成型面料22位于PSA层18的表面上，形成一种完整的常规PSA标签结构。通常，剥离衬底16和PSA层18在单个工艺过程中，例如通过辊涂和层压法或通过模头涂布和层压法而层压到一起。如图2所示，在将PSA层施涂到衬底12上之后，将面料22继续层压到PSA层16上。
将这种常规的PSA标签结构印刷，视需要外层压，例如利用模切和基质剥落法进行切割并剥落，形成所需形状和尺寸的标签。因此，例如图3说明，在位置24将面料22模切成一系列由剥离衬底16承载的具有所需形状和尺寸的PSA标签。
为了降低材料成本和制造时间并增加PSA结构的应用适应性，本发明的PSA结构可在无需使用常规预成型面料的情况下构造，但它们仍能够高速转化并通过常规的剥离板设备进行分配。相反，本发明PSA结构使用了一种薄的、高度整合的、可印刷的“无面”预层压PSA结构。在本发明的一个优选实施方案中，将该预层压结构印刷并外层压，形成最终的PSA结构。
图4给出了可用于形成本发明外层压PSA结构的无面预层压PSA结构28的一个例子。应该理解，图4以及所有附图中所示的每个材料层的相对厚度并不意味着按比例缩小且仅用于参考和清楚。外层压PSA结构包括基材30和位于该基材30之上的可剥离材料层32。应该理解，基材30可以是适用作该结构的载体的任何材料形式。优选的基材包括片材原料或卷/织物原料形式的柔性材料。特别优选的基材是衬底形式的织物原料，其上放置有剥离材料，这样形成了一种剥离衬底。
在本发明的一个优选实施方案中，剥离衬底是纸。这种纸衬底例如，购自Wausau-Mosinee Paper Corporation of Rhinelander,Wisconsin，商品名为Rhi-Liner 12，其厚度约65毫米且每令定量为42磅。另外，可以使用其它种类的剥离衬底，这取决于特殊的最终PSA标签用途和所用的涂布技术。例如，对于要求高度光学透明度的PSA标签用途，可以使用膜剥离衬底。本发明的无面预层压PSA结构已由聚对苯二甲酸乙二醇酯(Hoechst Diafoil Company,Greer,SouthCarolina)、和聚丙烯(来自Dennison Corporation,Concord,Ohio的Ultraliner牌衬底；美国专利5143570)的剥离衬底制成，只是聚丙烯衬底可能对使用热熔涂布技术生产的预层压结构不合适。
合适的可剥离材料32包括与PSA亲和力低的那些低表面自由能材料，这样可剥离PSA而不会内聚破坏。优选的可剥离材料选自含硅氧烷的材料。可以使用各种各样的热可活化的或光可活化的含硅氧烷的材料在纸剥离衬底上形成可剥离材料层32。
将PSA层34放置在可剥离材料层32之上，并将成膜材料(FFM)层放置在PSA层34的表面上。该PSA层34具有一个主体部分且具有紧邻FFM层36放置的表面部分。FFM层36使下方PSA层34无粘性，这样形成一种能够随后使用或处理该预层压结构的非粘连性无面预层压PSA结构，而它不会自身粘附，也不会粘附到任何其它的相邻表面上。这种无粘性的表面设计用于直接在其上接受印刷标记。
FFM层36为完全覆盖下方PSA层的连续膜形式，使得该无面预层压PSA结构在至少50℃的最低温度下，且在某些情况下最高约70℃下，在约40kPa的压力下完全非粘连24小时。本发明的预层压PSA结构最好具有这样的非粘连特性，即，如果在进一步处理之前通过辊或堆法进行收集，那么它们容易从邻近层取出或分离而不会将剥离衬底拉离PSA层。通过在剥离衬底上使用可剥离材料，剥离衬底能够容易地从PSA层上取出，这有助于将外层压PSA结构连接到所需制品上。如果在进一步处理之前收集预层压PSA，那么FFM与剥离衬底的相邻背面表面之间的粘附作用或粘连性就并不需要，因为这样会导致剥离衬底在取出或分离操作过程中拉离PSA层，从而使得该预层压PSA结构无用。
理想情况是，FFM层由能够用于各种常规PSA(包括硅氧烷基PSA、橡胶基PSA、和丙烯酸基PSA)但不会影响PSA所需使用性能的材料制成。可用于形成本发明PSA结构的PSA包括常用于形成PSA结构的那些，如橡胶基、硅氧烷基、和丙烯酸基PSA。
可用于形成本发明PSA结构的PSA可包括(但不限于)橡胶基热熔PSA、和乳液和溶剂丙烯酸基PSA。合适的热熔PSA包括在低于约1/秒(1s-1)的低剪切速率下和约175℃的涂布温度下，Brookfield粘度为约5-40Pa*s(50-400泊)的那些。在这些涂布条件下Brookfield粘度在此范围内的热熔PSA是理想的，因为它们容易抽吸，且能够使用常规的涂布方法进行施涂。在以上定义条件下Brookfield粘度低于约5Pa*s的热熔PSA并不理想，因为难以将FFM的粘度匹配这样低粘度的PSA。FFM和PSA的粘度匹配以下根据图14和15进行更详细描述。在以上定义条件下Brookfield粘度超过约40Pa*s的热熔PSA较不理想，因为需要特殊的涂布设备且线速度较低。以下根据图14讨论理想热熔PSA在不同涂布条件下，即，在约190℃的温度下，在给定的剪切速率范围内的PSA粘度曲线。
非常适用于热熔场合的常规市售橡胶基PSA包括美国专利3239478所公开的那些，在此将其作为参考并入本发明。这种热熔粘合剂的一种市售例子为由Ato Findley,Inc.,ofWauwatusa,Wisconsin售卖的H2187-01热熔PSA，它在上述涂布条件下的Brookfield粘度为约5-10Pa*s。合适的乳液和溶剂丙烯酸基PSA包括分别公开于美国专利5639811和5164444中的那些，在此将其作为参考并入本发明。
PSA材料层可例如以热熔体、乳液或水分散体的形式施涂到基材上，成为一种溶剂溶液或薄膜。PSA材料的施涂方法取决于PSA的物理形式，因此可包括、喷涂、辊涂、挤出涂布和模头涂布法。在优选实施方案中，PSA材料以热熔体、溶液或乳液的形式，通过挤出或模头涂布法进行施涂。正如以下所要讨论，可以使用多模头涂布法，将PSA材料与FFM一起施涂。
本发明的预层压无面PSA结构按照PCT国际专利申请PCT/US97/17404中公开的原理来制备，在此将其作为参考并入本发明。
FFM的所选种类可根据用于形成PSA层的材料的种类而变化，以下更好地进行描述。例如，FFM的溶解度参数最好与PSA的不相容以防在同时施涂时发生两层间的迁移。可以使用不同方法将FFM施涂到PSA层上，这取决于FFM的所选种类。一般来说，也可使用以上在施涂不同形式PSA材料时所述的方法来施涂相同形式的FFM。例如，水分散体形式的FFM可通过常规涂布法，如辊涂、喷涂、挤出涂布、模头涂布和类似方法、或通过Meyer杆工艺进行施涂；溶液或乳液形式的FFM可通过挤出、模头、喷射、或辊工艺进行施涂；而热熔体形式的FFM可通过辊、喷射、挤出、或模头工艺进行施涂。
施涂技术一般不外乎多步或顺序涂布工艺，即，首先施涂PSA层，然后施涂FFM，或单步或同时工艺，即，将PSA和FFM一起施涂。在多步工艺中，在已将PSA施涂到剥离衬底上的可剥离材料层上之后，FFM可以热熔体、水分散体或溶液的形式，利用辊、喷射、静电、模头或挤出工艺，施涂到PSA层的表面上。在单步工艺中，优选使用模头涂布技术将FFM以溶液、乳液或热熔体形式施涂到PSA层上，同时将PSA层施涂到可剥离材料层上。
如果同时将PSA和FFM施涂到剥离衬底上，一般需要使用一种具有与PSA材料相同形式的FFM，这样可分别使用相同的施涂方法。例如，如果PSA的形式为热熔体或溶液，那么FFM最好也是热熔体或溶液的形式，这有助于通过同时涂布法，例如通过多模头工艺进行施涂。PSA和FFM的同时涂布可在制造效率上产生显著的优点。
在其它情况下，最好使用顺序涂布技术，这样可避免对同时涂布的需求，例如能够使用已有的PSA涂布设备，或能够针对PSA和FFM使用不同的施涂方法，如，将PSA的水溶液涂布到衬底上，然后将FFM进行热熔体模头涂布。使用顺序涂布技术来施涂FFM的其它优点是：(1)能够使用粘度范围在同时施涂FFM和PSA时所需的粘度相容性范围之外的FFM，如，能够使用聚丙烯这类的FFM材料。(参见实施例8和9)；(2)能够使用多层结构形式的FFM，如共挤多层FFM；(3)避免要求在模头模唇和已形成的PSA层表面之间产生空隙，无需刮掉PSA材料；和(4)能够使用不同的固化方法来固化PSA层和FFM，这样可将工艺灵活性引入涂布操作中，如，能够光固化PSA，然后热固化FFM。
图5给出了通过多步模头或串列模头工艺40将PSA层和FFM层以织物原料形式施涂到基材上的第一方法，其中PSA层42以溶液、乳液或热熔体形式施涂到剥离衬底44上，然后将FFM46以溶液、乳液或热熔体形式施涂到PSA层42上。该第一方法是使用已有PSA涂布设备随后施涂FFM的一个例子，说明这样容易进行。由包含一定体积PSA材料50的PSA涂布站48，将PSA层42施涂到剥离衬底44上的可剥离材料层上。FFM涂布站52位于Pa*s涂布站48的下游，且包含一定体积的FFM54用于沉积到PSA层42上。
如果将PSA以热熔体形式进行施涂，可能需要在PSA涂布站48和FFM涂布站52之间放置冷却台(未示)以冷却PSA层42，这样可防止FFM迁移其中。如果FFM也以热熔体形式施涂，也可能需要在FFM涂布站52之后放置冷却台(未示)或类似物，这样可保证在将无面PSA结构卷绕到收集卷56上之前没有粘性。
如果PSA层以溶液或乳液的形式施涂，可能需要在PSA涂布站48和FFM涂布站52之间放置蒸发器(未示)或类似物以驱走PSA层中的挥发性物质，这样可防止在施涂FFM层之后形成气泡。如果FFM也以溶液或乳液形式施涂，也可能需要在FFM涂布站52之后放置蒸发器(未示)或类似物，这样可在将无面PSA结构卷绕到收集卷56上之前挥发出FFM层46中的挥发性物质。
随着剥离衬底44的连续卷进行拆卷或由支出(pay-out)辊58进行分配，PSA涂布站48就将预定厚度的PSA材料50沉积到剥离衬底44上的可剥离材料层上，这样在其上形成PSA层42。随着无面PSA结构在连续织物中移动通过FFM涂布站52，FFM涂布站52将预定厚度的FFM54沉积到PSA层42的表面上，这样在其上形成FFM层46。
在一个实例实施方案中，PSA层42的涂层重量为约1-125克/平方米(g/m2)，或厚度范围为约1-125毫米(假设PSA密度为约1)，其中优选的PSA涂层重量为约10-25克/米2或10-25毫米。使用较薄PSA层的一个优点在于，它防止PSA材料由标签，例如在某些场合中由标签边缘渗出。FFM层46的厚度最好为约5-125毫米，其中优选的FFM层厚度为约10-50毫米。
应该理解，PSA和FFM的涂层重量和层厚度都可根据所选PSA材料和FFM的不同种类、施涂它们的方法、以及特殊的无面PSA结构场合而变化。包含具有预定厚度的FFM层的预层压PSA结构提供了一种薄的、高度整合的非粘连性结构，以防PSA层和相邻的剥离衬底背面表面之间发生粘附，这样可储存和/或运输该预层压结构用于进一步处理，如印刷、外层压、转化、分配等。除了向PSA层提供非粘连性表面，该FFM层还对外层压PSA结构的结构性能有贡献，但无需使用常规的预成型面料。例如，与该PSA结构一起使用的预层压PSA结构是高度整合的，但仍具有足够的Gurley挺度以进行高速转化。预层压PSA结构的例子具有在纵向上低于约25毫克的Gurley挺度。对于要求高度整合性的场合，该外层压SPA结构可设计具有低于约10毫克的Gurley挺度，且在某些情况下低于5毫克。惊人且未预料到的结果是，这种Gurley挺度低于10毫克的预层压PSA结构能够通过模切和基质剥落法在高速，例如在约0.75米/秒(150英尺/分钟)的织物速度下，且在某些情况下最高约1.5米/秒(300英尺/分钟)进行转化。此外可以看出，Gurley挺度低于10毫克的本发明预层压PSA结构在剥离叶片边缘处从剥离衬底上分离。但为了将分离的预层压PSA结构精确施涂到所需基材上，可能需要一种用于低挺度PSA结构，如Gurley挺度低于约10毫克的PSA结构的非常规分配设备。可用于较低挺度标签结构的非常规分配装置的例子包括，例如美国专利4217164和4303461中描述的Ventura分配器，在此将其作为参考并入本发明。
如果需要，FFM或PSA层的涂层重量和/或厚度可通过涂布模头，或视需要使用Meyer杆来计量，它们可在放置在相应涂布站之后。为了保证精确控制FFM的厚度，可以将紫外线(UV)发色团加入FFM中，这样可在涂布过程中进行视觉观察，而且可通过在线使用紫外线和射频组合计量器来控制涂层重量。特别优选的UV发色团是购自ClariantCorporation(Charlotte,NC)的Leucopure EGM。
在预层压PSA结构已通过FFM涂布站52且已使用FFM54之后，该预层压PSA结构可传递并收集在收集卷56上，用于在进一步处理之前进行储存和/或运输。如果已制造并收集了所需量的预层压PSA结构，那么将收集卷56从工艺中取出并储存以随后在相同或不同地理位置上在单独操作中进行处理，例如印刷、外层压、和/或转化，这样可提高制造灵活性。另外，除了收集，预层压无面PSA结构可在相同制造操作中传递至随后操作，如印刷或其它标记工艺、用外层压膜层压、和转化。
图6给出了使用单步多模头法60施涂PSA层和FFM的第二方法。具有PSA模头腔64和FFM模头腔66的双模头站62在相应的不同隔室中包含一定量的PSA68和FFM70。双模头站62用于在单步操作中以热熔体、溶液或乳液的形式，同时沉积PSA和FFM两者。
尽管图6给出的单步多模头工艺包括一种用于施涂PSA层和FFM层的双模头站，但应该理解，多模头工艺可包括具有两个以上模头隔室的模头站，这取决于所要沉积到剥离衬底上的层的数目。可用于施涂PSA层和FFM层两者的多模头施涂方法进一步描述于美国专利5718958、5728430、和5827609、以及已出版的PCT国际专利申请PCT/US95/11807、PCT/US95/11733、PCT/US95/11734、和PCT/US95/11717，在此将其作为参考并入本发明。
随着剥离衬底72的连续卷由支出辊74上拆卷，PSA模头腔64将所需厚度的PSA材料68沉积到剥离衬底72上的可剥离材料层上，在其上形成PSA层76。在PSA材料沉积的同时，通过FFM模头腔66将所需厚度的FFM70沉积到PSA层76的刚形成的表面上，这样在其上形成FFM层78。将最终的预层压无面PSA结构传递至随后印刷、外层压、和/或转化操作，或收集在收集卷80上。
如上所述，预层压无面PSA结构的随后印刷、外层压和转化操作可在与制造该预层压无面PSA结构时相同的地理位置上，或在不同的地理位置上进行，这样可提高制造时的灵活性。
图16-19给出了可用于同时施涂PSA和FFM层的多层模头实施方案的例子。图16给出了以上在图6中讨论和说明的多层模头150。尽管图16所示的模头说明将两层涂层施涂到基材152上，但应该理解，该方法的原理同样适用于2层以上的情况。按照标准情况，这时优选包含硅氧烷涂布纸的基材称作“织物”并成型为长卷。织物152在经过多层模头150的远端时围绕后备辊154移动。如图16所示，模头150和织物152具有基本上相同的宽度，这样，通过将流体流出模头150并流到织物152上，可单程涂覆整个宽度的织物。在这种情况下，两层不同的流体流出在模头150中形成的多支管156并沿着由模头远端162确定的单个槽流动。槽160分别与织物152和模头150最远端158之间的界面连接。这些端部称作“模头模唇”158，以下图17对此更详细地进行说明和描述。
多层模头150是组合式的，因此可以改变单个的槽160和模唇18构型而无需调整其它的槽和模唇。因此，可以调节这些几何条件以获得成功涂布。其它变数包括模头的“涂布缝隙”(c.g.)和“侵蚀角”(α)。如图16所示，涂布缝隙是模唇158回到织物的距离。侵蚀角(α)是模唇表面以及整个模头相对织物的外部指向常态的角度调整程度，如图18所示。另一变数是织物速度，该值优选在50-100英尺/分钟或更高的范围内变化。
可以使用两种模头涂布法之一：干扰涂布或邻接涂布。在前一情况下，模头的模唇158精确地压向织物52的方向，但不接触织物，也不会造成任何损害，因为它们掠过涂布材料薄层之上。但压力实际上可造成后备辊154(通常由硬橡胶材料构成)变形以释放模头对模唇158的压力。在邻接涂布中，模头150的模唇158精确定位距离织物152且不会压向织物。后备辊154通常由不锈钢构成以使辊周围精确并尽量减少辊泄漏。本文所述的方法可成功地用于任何种类的涂布技术。
由于非常薄的高粘度粘合剂层是在较高织物速度下涂布的，因此必须仔细控制该工艺。这种控制是利用现有的多层模头涂布技术实现的，部分由于模唇158的几何和构型。图17给出了图16的多层模头的最远端162的特写图，包括与每个槽160连接的模唇158，给出了相对织物152的界面或涂布间隙。对于图17应该注意，为了便于说明，所给出的模头由图16所示位置旋转了90°。此外，织物152在水平排列中给出，如果精确，织物152和后备辊(未示)可能在该位置上有轻微曲率；但所涉及的距离太短，流体动力学可通过假设水平织物152实现良好近似。
为了一致性参考，多层模头150的各个模唇158将指的是织物152的移动方向。例如，图17左边所示的模唇158a将称作“上游模唇”，而最右边的模唇158c将称作“下游模唇”。这样，同样考虑“中间模唇”158b。因此，上游和中间模唇158a、158b确定了一个上游加料空隙164，PSA材料166可由此流到织物152上以形成PSA结构的PSA层168。同样，中间模唇158b和下游模唇158c共同构成一个有槽加料空隙170，FFM172可随着织物从左向右移动而由此流到PSA层168的面上，如图17所示。这样形成了PSA结构的FFM174。
粘稠PSA材料或FFM在这些织物速率下的涂布涉及许多问题。例如，PSA或FFM层的流动再循环可导致最终PSA结构的某些缺陷。如果PSA或FFM相对模唇158的分离点出现在不合适的位置上，那么就可能发生这种再循环。此外，特压梯度可导致液体从涂布空隙区发生上游泄漏，同样由于PSA或FFM层厚不匀等原因而造成最终产品的缺陷。此外，这些和其它缺陷可导致一层在另一层中的扩散，因为这些层是在液态下同时涂布的。这种扩散危害了所得产品的完整性和性能。
因此，已经发现，关于本文所述的多层模头涂布，控制每个模唇下的粘合剂的压力梯度是非常重要的。尤其是，FFM层应该在模唇的下游拐角处与中间模唇分开。为了实现这种涂布控制，将每个模头区的模唇158在下游方向上阶梯或间隔离开织物152。这种设计开始模唇产生合适的压力梯度并保证FFM的平滑流动和均匀的层厚。需要调节许多运行参数以实现该目的。例如，模唇158b和158c之间的涂布空隙应该近似为由所述模唇上游加料的层的混合湿膜厚的1-3倍。在上游模唇158a下，净流速必须为0，仅可能发生周转流动。因此，该模唇下的涂布空隙仅设定用于避免液体在上游方向上流出涂布空隙。此外，上游间距(在图17中定义为尺寸A)和下游间距(在图17中定义为尺寸B)可以是0-4密耳(0.0-0.004英寸/0-100μm)。加料空隙(在图17中定义为尺寸C和D)也可以在1-15密耳(0.001-0.015英寸/25-325μm)的范围内调节，优选不超过相应层的湿膜厚的5倍。此外，模唇158在织物移动方向上的长度对获得合适的压力梯度也是重要的。因此，上游上游模唇158a应该近似为2毫米长或更长，这是密封上述头部所必需的。下游模唇158c和中间模唇158b可以是0.1-3毫米长。
本领域普通技术人员应该知道，可通过调节各种参数来实现用于均匀层涂布的合适的流体动力学。当然，超过普通技术的人员可以更精确地调节模头和运行参数以获得良好的结果。但这些人员并不总是容易在生产设置过程中得到的。因此，提供一种能够增加成功的多层涂布操作的范围尺寸的模头几何是有利的。这可通过在模头模唇取向上进行某些调整而实现。
因此，图18说明图17的模头150稍微顺时针方向旋转，基本上“侵蚀角”(α)。为了一致性参考，图18所示的侵蚀角α表示侵蚀的负角，或下游模唇158c相对织物152的“转化”取向。这种转化模唇取向沿着下游模唇158c提供了一个负的压力梯度(在织物移动的方向上)，这有利于防止常称作“加筋”的涂布缺陷，一种感受织物在膜中移动的规则条纹图案。并不特别有利的是，中间和上游模唇158a和158b也具有收敛取向。尽管模头的侵蚀角可以变化很大以实现这些优点，但已发现，合适的角度为0°至-5°。
通过其它模唇改进，甚至可获得更成功的操作范围。图19给出了图18的模唇构型的变型。在该构型中，下游模唇158c成角度或倾斜，具有类似于图18所示的收敛轮廓。但中间模唇158b的位置相对织物152是平整或平行的。另一方面，上游模唇158a倾斜使得，它在下游方向上与织物分岔。这种构型同样提供了在单个模唇下的合适的压力梯度以免再循环和上游泄漏。此外，如果在涂布条件下发生扰动(如，由于辊泄漏、织物上的外来物体、环境压力的变化、等)，图19所示的上游模唇158a的收敛构型将对流动条件产生缓冲作用，这样涂层中就不发生缺陷。这样，多层涂布珠就用作一种非线性弹簧以缓冲这些非所需的结果，这样可回复到稳定态。模头150可随后按照侵蚀差异的步骤角度进行调整以获得有利的涂布条件。由于模唇158是以有利的取向预放置或倾斜的，因此侵蚀角度、涂布空隙的调整不必太精确。因此，普通技术或较少技术的人员都可成功地实现良好的涂布结果。
回到图6，如果将PSA层和FFM层以热熔体来施涂，那么可在双模头站62和收集卷80之间放置一个冷却台(未示)或类似物以降低FFM层78的温度，这样可保证它在收集到收集卷80上之前无粘性，从而避免非所需地粘附到剥离衬底的相邻背面表面上。如果PSA层和FFM以溶液或乳液来施涂，可以在双模头站62和收集卷80之间放置一个蒸发器(未示)或类似物，这样可在收集到收集卷80上之前驱走无面PSA结构中的挥发性物质，从而避免非所需地粘附到剥离衬底的相邻背面表面上。
在将FFM层沉积到下方的PSA层上之后，可能需要进一步加热FFM层以保证去除可能已在其中形成并暴露下方PSA层的任何斑纹、表面缺点或其它空隙，这样FFM在收集之前就形成一种覆盖PSA层的无孔连续膜。如果FFM在其施涂过程中或之后具有高固体含量，那么这种进一步热处理步骤是有帮助的。通过多步或串列模头工艺以热熔体形式施涂的FFM具有约100％的固体含量。在FFM利用模头中的粒状物质进行施涂时，可在其中形成暴露下方PSA层的斑纹或其它表面缺点。由于其高固体含量，FFM在施涂以填充FFM层中的这些斑纹或缺点之后不容易迁移或流动。如果放置不处理，当无面PSA结构收集到收集卷上时，暴露的PSA层就与剥离衬底的背面表面接触。
PSA层与相邻剥离层背面表面的接触可使无面PSA结构粘附到该背面表面上，造成该无面PSA结构难以拆卷并使得该PSA层永久地粘附到剥离层的背面表面上。一旦PSA层从下方剥离层拉开并转移到相邻剥离层的背面表面上，那么该PSA无面结构就被毁且不适合层压。
通过多步或串列模头工艺以溶液或乳液形式施涂的FFM在溶剂或乳化剂已蒸发掉之后的固体含量为约100％。如同热熔体施涂的FFM层，用于施涂溶剂或溶液FFM的模头工艺也会在FFM中产生暴露下方PSA层的斑纹或其它缺点。这些斑纹影响FFM层的非粘连性能，因此在将预层压PSA结构收集用于进一步处理时并不理想。如果预层压PSA结构在形成之后进行印刷和外层压，那么这些斑纹的存在问题不大且无需修正，除非它们影响印刷质量。
如果FFM没有适当地润湿下方的PSA层，或如果FFM在进一步处理过程中，例如在蒸发过程中被下方的PSA层去湿，那么FFM中的斑纹或缺点可在溶液或乳液施涂的FFM中形成。如果放置不处理，那么这些斑纹或缺点可在拆卷工艺过程中由于PSA层的移动造成对无面PSA结构的灾难性破坏(以上讨论)。可能出现在FFM中并暴露下方PSA层的成纹作用或其它缺点的形成可通过在施涂FFM层之后但在将无面PSA结构收集到收集卷上之前的某个阶段，热处理无面PSA结构而消除。这时热处理FFM层可使FFM软化，重新流动并迁移以填充所有的斑纹或缺点。
参照图7，如果FFM层82以热熔体来施涂并检测到成纹，那么FFM层可进行热处理，即，暴露于辐射、对流或传导加热装置(一般由箭头84表示)至流动温度，该温度足够高以使FFM重新流动并填充所有的斑纹或缺点。在一个实例实施方案中，将FFM层加热至约150℃(300°F)以使其将足够量流动以填充暴露下方PSA的所有斑纹或缺点，这样可得到完全覆盖下方PSA层的无孔连续膜形式的FFM层。再次参照图7，如果FFM层82以溶剂或乳液形式施涂并检测到成纹作用，那么可通过暴露于辐射、对流或传导加热装置(一般由箭头84表示)而进行热处理。FFM层82的热处理可独立于蒸发操作来进行，而且可通过一种与用于蒸发操作时无关的加热装置来进行。此外，热处理FFM层82的步骤可作为蒸发的一部分来进行，即，在蒸发之后进一步加热至流动温度，该温度足够高以使FFM重新流动并填充所有的斑纹或缺点。在一个实例实施方案中，将FFM层在蒸发之后加热至约150℃(300°F)，使其将足够量流动以填充暴露下方PSA的所有斑纹或缺点，这样可得到完全覆盖下方PSA层的无孔连续膜形式的FFM层。
在一个实例实施方案中，如果发现斑纹或其它缺陷存在于FFM中，将FFM在三个连续区中使用强制空气对流炉进行热处理。将第一区加热至100℃，第二区至120℃，且第三区至140℃。每个炉约4.5米高。涂布层压品以约0.25米/秒(50英尺/分钟)的速度移动，每个区的停留时间为约18秒。
测试按照下述条件制成的预层压PSA结构的样品，确定在通过以上刚讨论的方式进行热处理之前和之后的FFM表面粗糙度。如果使用Wyco表面形态显微镜以约5.3倍的放大倍数进行测定，其中使用约1170×880毫米的扫描区域，并使用约3.10毫米的点到点距离，那么未热处理的无面PSA结构的FFM的平均表面粗糙度为约0.87毫米，且RMS表面粗糙度为约1.08毫米。在相同的测定条件下，热处理预层压无面PSA结构的FFM层的平均表面粗糙度为约0.58毫米，且且RMS表面粗糙度为约0.71毫米。基于这些结果，按照本文所述热处理FFM层的工艺可降低FFM层的表面粗糙度约40％，这可通过FFM层中斑纹和其它缺点的填充和最小化而看出。此外，热处理的FFM还具有表面整饰，它比未处理的无面PSA结构更有光泽。
用于形成本发明外层压PSA结构的预层压无面PSA结构的一个特点在于，它们无需使用常规的预成型面料就可提供一种适合印刷和标记的基材。这使得外层压PSA结构能够以较低的材料成本而制成，这是因为不存在常规的面料，而且剩余结构材料的层厚度较低。使用这种预层压PSA结构的另一特点在于，所需FFM可以是一种能够活化形成其自身粘附表面的热可活化材料，这有助于随后层压上一种外层压材料而无需使用单独的粘合剂或粘结剂。
本发明的无面PSA结构还可提高生产效率，即，使得FFM能够用易得到的涂布机器进行使用，从而消除对随后层压机器的需求，而且使得FFM和PSA能够同时涂布，从而避免对随后使用面料的需要。本发明的预层压PSA结构还可提高施涂灵活性，可使该外层压PSA结构用于需要高度柔韧性/整合性的场合，即，标签基材表面具有柔韧的、异型的、或不规则形状的场合。
尽管已描述和说明了制造预层压PSA结构的特殊方法，但应该理解，用于施涂PSA材料以及用于制造PSA结构的其它方法也可用于制造本发明的无面PSA结构。
适用于形成本发明预层压无面PSA结构的FFM包括这样一些材料，它们是(1)可涂布或可挤出的；(2)连续膜形成物质；且(3)能够完全均匀地覆盖下方的PSA层。此外，由FFM形成的连续膜、以及PSA和衬底应该具有有助于印刷、外层压和转化的物理性能，而且应该与用于转化标签(视需要，结合外层压膜层)的分配方法相容。用于形成预层压无面PSA结构的一个主要特点在于，它们固化、干燥或冷却形成一种完全非粘连性的层。结合PSA和外层压膜层转化FFM所需的必要机械性能是，它们具有足够的自支撑性，而且它们合适的拉伸强度、伸长率和撕裂性能。FFM的例子包括热塑性聚合物，选自(但不限于)聚烯烃如聚丙烯、乙烯共聚物、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、清漆、聚丙烯酸酯树脂、乙酸乙烯酯树脂、乙酸乙烯酯共聚物和乙酸乙烯酯如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)和乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯-甲基丙烯酸(EMAA)、尼龙、乙烯基吡咯烷酮、Hytrel、聚碳酸酯、聚苯乙烯、PVOH、PVDH、其共聚物和混合物。填料或成核剂之类的添加剂也可存在于FFM中。
在施涂PSA和/或FFM之后，这两层中的一层或两层可例如通过EB固化法进行辐射固化。
如果用于形成本发明预层压无面PSA结构的FFM以热熔体、溶液、或乳液的形式通过双模头法进行施涂，那么对于给定的剪切速率范围和涂布温度，该FFM在涂布操作中的热熔体、溶液或乳液粘度在与所选PSA材料相比时最好在确定的范围内。在例如利用双模头法以热熔体形式同时施涂FFM和PSA材料时，FFM和PSA材料在特殊涂布条件下具有相容粘度是重要的。这可理想地使FFM形成一种完全均匀覆盖下方PSA层的理想膜，从而形成一种非粘连性无面PSA结构。
图14给出了5个实例热熔粘合剂的粘度对剪切速率曲线；即，实例PSA№1，一种在190℃下得到的通用的橡胶基含油热熔粘合剂；实例PSA№2，一种在190℃下得到的非含油的低增粘剂橡胶基热熔粘合剂；实例PSA№3，一种在180℃下得到的具有低温增粘剂的橡胶基热熔粘合剂；实例PSA№4，一种在190℃下得到的上述H2187-01热熔粘合剂；和实例PSA№5，与实例PSA№3相同的热熔粘合剂，只是在200℃下得到。每个实例PSA的剪切速率曲线是在恒定温度下，例如在190℃下，在确定的剪切速率范围内得到的。
对于确定FFM工作粘度范围特别有用的每个曲线的部分取决于涂布机器的种类和细节。例如，如果使用多模头涂布站，模头端口的尺寸和排列可影响PSA材料在涂布过程中的特定剪切速率。对用于形成本发明实例预层压PSA结构的实例多(如，双)模头涂布站，有用的剪切速率范围为约1000-10000/秒。如图14所示，每个实例热熔PSA的粘度随着剪切速率的增加而逐渐降低。一般理想的是，在1000-10000/秒的确定剪切速率范围内，热熔PSA在190℃下的粘度曲线包含在约1-100Pa*s(10-1000泊)的粘度范围内。在所确定的剪切速率下，优选用于形成本发明PSA结构的PSA的粘度范围为约5-40Pa*s(50-400泊)。
如果相应材料的粘度相对靠近且两种材料不会明显相互影响，那么可使用常规的涂布设备和多模头或挤出机同时传输PSA和FFM。如果使用常规的模头法同时施涂，PSA和FFM的热熔体粘度和熔融温度最好较近似。为了保证FFM在热熔体施涂过程中与PSA的相容性，FFM在约1000-10000/秒的剪切速率范围内的粘度曲线或范围相对PSA材料的粘度曲线的变化系数为约0.07-15倍热熔PSA粘度。例如，适合与图14所示热熔PSA材料之一施涂的热熔FFM包括，在所述剪切速率范围内，在相同温度下，即，FFM和PSA涂布温度下，最低粘度范围为约0.07-7Pa*s(0.7-70泊)且最大粘度范围为约15-1500Pa*s(150-15000泊)的那些。
对于大于10000/秒的剪切速率，FFM的粘度相对PSA材料的粘度曲线的变化系数为约0.07-15倍热熔PSA粘度。变化程度是逐渐的，由约0.07-15倍热熔PSA粘度(在10000/秒下)的系数开始至约0.12-8倍热熔PSA粘度(在40000/秒下)的系数结束。
热熔体、溶液、或乳液粘度在可与PSA材料粘度相容的范围之外的FFM可产生具有膜缺陷的FFM层，抑制完全均匀的层覆盖。在本发明的一个优选实施方案中，与常规热熔PSA一起使用的FFM，例如为这样一些材料，它们在约40000/秒的剪切速率下和在约180℃的双模头温度下，通过双模头工艺进行涂布时的热熔体粘度范围在约8倍的刚施涂PSA材料的粘度的系数内。
图15给出了多个不同实例FFM的粘度对剪切速率曲线；即，实例FFM№1，LD509(低密度聚乙烯材料)；实例FFM№2，Nuerel 669(包含约11％甲基丙烯酸的乙烯共聚物)；实例FFM№3，TC-140(亚甲基丙烯酸酯共聚物)；实例FFM№4，UL-7520(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)；实例FFM№5，Enable WX-23(乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物)；实例FFM№6，Nucrel 599(乙烯共聚物)；和实例FFM№7，Unirez 2665(聚酰胺树脂)。每个FFM粘度对剪切速率曲线是在1000-10000/秒的剪切速率范围内，在约190℃的相同温度下得到的。图15所选择包括的FFM材料表示一般讨论如上的那些材料，在相同的剪切速率范围内，它的粘度曲线或范围相对PSA材料粘度的变化系数为约0.07-15倍热熔PSA粘度。这些FFM在确定剪切速率范围内，优选在1-100Pa*s的范围内，更优选在5-80Pa*s的范围内都具有完全在确定PSA粘度相容性标准内的粘度对剪切速率曲线。
本发明PSA结构的一个主要特点在于使用以前从未在这类场合中使用的FFM材料。上述FFM材料的粘度曲线是独特的且比常用于标签结构场合的那些材料某些要低。据信，上述FFM大多以以前从未研究和熟知的方式来使用。
FFM和PSA材料之间的粘度相容性可通过比较上述两种材料的粘度曲线而最精确地实现。但根据材料的种类，FFM的熔体指数或熔体流速可用于提供粘度相容性的起始标志。图15中给出的每种FFM的熔体指数至少为70dg/min或更高。已经发现，合适的FFM包括熔体指数至少为70dg/min的那些，优选的FFM包括熔体指数为88或更高的那些。理论上，熔体指数超过70dg/min的FFM形成可接受的FFM层，因为在由多模头进行涂布时，FFM的粘度与优选的PSA匹配。此外，熔体指数超过70dg/min的FFM往往太脆，难以在转化过程中进行处理，例如使得基质剥落工艺困难。熔体指数低于70dg/min的FFM难以使用对模头技术进行涂布，因为该工艺固有的较高压力往往造成流动不稳定。例如，熔体指数为28的低密度聚乙烯得到具有颤痕的差FFM层。
以上讨论并包括在图15中的FFM(尤其是聚酰胺树脂)是适合与常规热熔粘合剂同时施涂的FFM，因为它们在用于传输相应材料的施涂温度下的粘度具有类似的数量级。例如，如果PSA是一种常规的热熔粘合剂，那么PSA的熔化温度为约150-200℃，优选约165-180℃。因此，选择与这些PSA一起使用的FFM的熔体温度最好低于约200℃，优选约150-180℃。
所选FFM的化学性质最好与下方的PSA材料不相容，这样可防止在它沉积到PSA层上时迁移到PSA层中。FFM至PSA层的迁移作用并不理想，因为它：(1)损害了FFM形成完全非粘连性层的能力；(2)影响PSA层的粘附性能；和(3)降低了FFM层接受和保留印记和标记的能力。
FFM层的拉伸强度最好至少为1.4MPa，更优选1.4-14MPa。拉伸强度低于约1.4MPa的FFM所得到的无面PSA结构难以在成本有效的织物速度下，例如在大于约0.25米/秒的织物速度下，通过模切和基质剥落法进行转化。拉伸强度大于约1.4MPa的FFM所得到的无面PSA结构难以模切和基质剥落，这取决于PSA和FFM的特定种类、以及这些层的特定涂布重量。
FFM层的百分极限伸长率最好至少为50，更优选约50-500。百分极限伸长率低于约50的FFM所得到的外层压PSA结构由于撕裂等原因而难以转化。百分极限伸长率大于约500的FFM所得到的外层压PSA结构难以通过模切和基质剥落进行转化，这取决于PSA和FFM的种类、以及它们的相应涂层重量。
一种优选用于形成FFM层的成膜树脂是热塑性聚酰胺树脂。特别优选的聚酰胺树脂例如购自Union Camp of Wayne,NewJersey(Uni-Rez产品系列)。也可使用购自Bostik,Emery,Fuller,Henkel(Versamid产品系列)的二聚体基聚酰胺树脂。其它的合适聚酰胺包括通过缩合二聚体植物酸与六亚甲基二胺而得到的那些。最终选择的特定Uni-Rez聚酰胺树脂或树脂共混物取决于所需的特定无面PSA结构的物理性能，而且可取决于用于形成下方PSA层的PSA材料的种类和粘度。
在一个示例性实施方案中，其中下方PSA材料是H2187-01热熔橡胶基粘合剂(在175℃下的Brookfield粘度为约12000厘泊)，由聚酰胺树脂形成的FFM包含Uni-Rez树脂的共混物，所述树脂都可得到在上述范围内的所需粘度，并得到具有所需性能(拉伸强度、伸长率和剥离强度)的自支撑表面。例如，Uni-Rez 2620与2623聚酰胺树脂的1∶3混合物可得到这样一种共混物，它在约40000/秒的高剪切速率下，在155℃下的Goettfert粘度曲线与H2187-01 PSA材料的粘度曲线相差不超过系数8(在相同温度和相同剪切速率下)。热熔橡胶基粘合剂和相容Uni-Rez聚酰胺树脂在不同剪切速率和约180℃下的粘度在下表1中给出。表1
| 材料 | 剪切速率(/秒) | 粘度(P) |
| H2187-01 热熔PSA | 10 | 97 |
| 100 | 90 | |
| 1,000 | 60 | |
| 40,000 | 18 | |
| Uni-Rez 2665 | 10 | 112 |
| 100 | 92 | |
| 1,000 | 85 | |
| 40,000 | 37 | |
| Uni-Rez 2620:2623(混合比为1∶3) | 10 | 43 |
| 100 | 35 | |
| 1,000 | 35 | |
| 40,000 | 19 |
由Uni-Rez产品系列形成的FFM的物理性能，如粘度、拉伸强度(ASTM D1708)、百分极限伸长率(ASTM D1708)、和剥离强度(ASTM D1876)在下表2中给出。表2
| FFM型(Uni-Rez产品代码) | 软化点(℃) | Brookfield粘度(在190℃的厘泊数) | 拉伸强度(Psi) | 百分极限伸长率 | 剥离强度(pli) |
| 2620 | 105 | 900 | 1,000 | 50 | 0 |
| 2623 | 136 | 6,500 | 1,000 | 400 | 0 |
| 2665 | 165 | 11,000 | 2,000 | 500 | 0 |
| 2695 | 128 | 5,000 | 200 | 175 | 30 |
| 2620 & 2623(1∶3共混物) | 128 | 5,100 | 1,000 | 313 | 0 |
其它的无面PSA结构成功地通过双模头涂布H2187-01热熔橡胶基粘合剂与非聚酰胺树脂的FFM而制成，这些树脂包括低密度聚乙烯(LDPE)(熔体指数为70dg/min)，如得自Exxon ChemicalCo.(Houston,TX)的Escorene LD509；乙烯-乙酸乙烯酯(熔体指数135dg/min)，如同样得自Exxon Chemical Co.的Escorene UL-7520(乙烯与19.3％乙酸乙烯酯的共聚物)；乙烯-甲基丙烯酸(熔体指数88dg/min)，如得自E.I.duPont de Nemours and Company(Wilmington,DE)的Nucrel 699(包含11％甲基丙烯酸的乙烯共聚物)；以及乙烯-丙烯酸甲酯(熔体指数135dg/min)，如得自Exxon Chemical Co.的TC-140。
在FFM沉积形成无面PSA结构之后，该结构可收集用于以后在不同时间和/或地理位置上进行印刷、外层压、和转化，或可传递至一个或多个其它站用于在相同操作中随后印刷、外层压、和/或转化。在一个实例方法中，将该无面PSA结构收集用于以后印刷、外层压和转化。印刷之前，需要处理无面PSA结构以使FFM的表面更加接受随后的印刷或标记。在一个实例实施方案中，通过常规表面处理方法，如电晕处理和类似方法处理该无面PSA结构以增加FFM层的表面能，这有助于在印刷过程中的润湿。
图8给出了按照本发明原理制成的第一实施方案外层压PSA结构86，包括以上描述并在图4中给出的预层压PSA结构，其中包括柔性基材90、剥离衬底90、剥离表面92、PSA层94、和FFM层96。PSA结构86包括位于FFM层96之上的外层压膜层98、放置在FFM层96与外层压膜层98之间的印刷标记或其它形式的标记100、以及插入FFM层96和外层压膜层98之间以帮助将外层压膜层层压到其上的第二粘合剂层102。第二粘合剂层102可由以上在讨论预层压PSA结构时的相同种类PSA材料形成，而且可包括双组分粘合剂层压品。第二粘合剂层的厚度最好为约1-50毫米，优选约2-20毫米。图9给出了一个实例外层压PSA标签结构，包括在FFM层表面96之上的印刷标记100、插入外层压膜层98和印刷标记100之间的第二粘合剂层102、以及FFM层表面96的暴露部分。
应该理解，本发明的PSA结构可以有不同构型，这取决于特定的最终标签用途。例如，图9给出了另一外层压PSA结构104，其中包括沿着外层压膜层98的背面表面放置的印刷标记100，如反向印刷的外层压膜层、和位于FFM层表面96和印刷标记100之间的第二粘合剂层102、以及外层压膜层98的所有暴露表面。正如以下要详细讨论，图9的PSA结构通过使用外层压膜98而形成，该膜98首先反向印刷，随后将一层PSA施涂到该反向印刷表面上。通过常规的压力层压技术，经由PSA层，将外层压膜层压到预层压PSA结构上。
图10给出了本发明PSA结构106的另一变型，相应包括位于FFM层表面96的表面上的第一印刷标记108、位于外层压膜层98的背面上的第二印刷标记110、以及插入第一和第二印刷标记108和110之间的第二粘合剂层112。图10的PSA结构可按照以上在描述图9PSA结构时的相同方式而形成，只是将外层压膜层压到第一印刷标记112以及预层压PSA结构的暴露FFM层表面96上。
图11给出了本发明PSA结构108的另一变型，包括插入预层压PSA结构88的FFM层表面96与外层压膜层98之间的印刷标记116。不同于图8-10所示的PSA结构，图11的PSA结构并不包括用于将外层压膜层压到预层压PSA结构上的第二粘合剂层。相反，FFM层96、外层压膜层98、或两者都由可活化产生其自身粘附表面(用于层压)的材料制成。合适的可活化材料包括在暴露于热时能够形成粘附表面，即可热活化的那些，这在以下更详细描述。
图12给出了一种用于制造本发明外层压PSA结构的实例方法118，包括，将预层压PSA结构120经过一个或多个印刷站122，在此通过本领域已知的常规印刷方法，例如通过凹印法、柔性法或类似方法在已处理的FFM层表面124上进行印刷。FFM层表面124可使用常规的水基、溶剂基、或紫外线油墨进行印刷，得到所需的印刷图案和/或信息126。该方法可用于形成图8、10和11所示的PSA结构，即，在FFM层表面上包含印刷标记的PSA结构。
在一个实例实施方案中，通过柔性法，采用紫外线油墨，利用Anilox辊，将FFM层表面124在一个或多个印刷站122进行印刷。印刷层102的总厚度要理解为可随着印刷站的数目、在每个站上施涂的油墨的种类和厚度而变化，得到特定的图案或信息。在一个实例实施方案中，利用多印刷站和多个Anilox辊时的总印刷厚度为约0.5-50毫米，优选约1-20毫米。紫外线油墨可设计固化形成能够向下方FFM层提供附加增强作用的交联结构，这有助于随后的转化和分配操作。
在一个优选实施方案中，在将预层压PSA标签结构120进行印刷或标记之后，将其随后进行外层压，其中将所需的外层压膜或外层压膜结构施涂到印刷图像126上和/或下方的FFM表面124上。外层压步骤可在印刷操作之后继续进行，或可通过收集和储存上述已印刷的预层压无面PSA结构而独立于印刷操作来进行。在一个实例实施方案中，通过将所需外层压膜、外层压膜结构、或成膜材料施涂到下方的预层压PSA结构上，可在印刷操作之后将已印刷的预层压PSA结构继续进行外层压。可用于形成本发明外层压PSA结构的所需外层压膜材料包括连续膜材料，选自(但不限于)取向和未取向的透明膜，由聚烯烃如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、和能够向预层压PSA结构提供保护阻挡层的其它聚合物材料形成。膜材料最好是光学透明的，能够看见下方的印刷图像。但如果需要，可以将膜材料染色或着色以适合特定的标签场合，如用作印刷图像的背景。
外层压膜材料还最好能够向外层压PSA结构提供一定程度的梯度，以使标签能够通过常规的剥离板设备进行分配，同时不会损害预层压PSA结构的高整合性，这样该外层压PSA结构可用于要求柔韧性和整合性的场合。此外，外层压膜可选自已知能够提供一定程度耐紫外线性或过滤性的膜材料，这样可保护下方标签不受重复日晒的不利影响。此外，外层压膜可选自还能够向标签结构提供安全作用，如全息图等的连续膜材料。
图11所示的PSA结构可通过使用外层压膜材料而形成，该材料本身能够热活化形成其自身的粘附表面，并具有足够的“开始粘连(opentack)”时间，这有助于在较低温度下层压到下方的预层压PSA结构上，从而避免对预层压PSA结构的非所需热效应。“开始粘连”时间是指刚活化的外层压膜材料保持粘性或开始与相邻表面粘附接触时的时间量。某些聚合物膜在受热至其熔化温度并冷却时需要一定时间来完全硬化。在该时间过程中，聚合物可保持粘性。冷却之后聚合物保持粘性的这段时间可使第二基材在环境或次活化温度下层压到粘性表面上，这是非常理想的。合适的热可活化外层压膜材料包括热封材料，如热塑性聚酰胺树脂。特别优选的聚酰胺树脂包括以上在形成FFM层所述的那些。其它的合适聚酰胺包括通过缩合植物酸与六亚甲基二胺而得到的那些。
图11所示的外层压PSA结构通过图12的实例方法来制备，即，通过将外层压膜材料的一个表面暴露于热源(未示)，将热可活化的外层压膜材料128加热至确定的活化温度，然后将该活化的外层压膜材料128经过一个辊130以与下方的印刷表面126进行层压。辊隙处的层压温度最好低于活化温度，这样可尽量减少对下方印刷表面和预层压无面PSA结构的不利热效应。
此外，图11的PSA结构可制成具有FFM层，而不是由热可活化的材料制成的外层压膜。这种结构按照图12的方法制成，即，在严格监控的条件下将FFM层表面124进行印刷，然后利用合适的加热装置将其进行热活化，这样可保证印刷图像不受不利影响。一旦活化，FFM层124包括一个具有所需开始粘连时间的粘附表面，即，它具有一个用于可控时间范围的粘附表面，这样可使用常规的层压方法用外层压膜材料128随后层压。为了尽量减少或消除热活化FFM层时印刷图像扭曲的可能性，可以使用反向印刷外层压膜用于层压到热活化的FFM层124上。这些层压方法都包括热活化该外层压膜材料或FFM材料的步骤，可得到无需位于FFM层和外层压膜层之间的PSA层的外层压PSA结构。
在一个使用热可活化FFM或外层压膜的实例实施方案中，热可活化材料在活化之后的开始粘连时间最好大于约0.25秒且小于约20秒，优选小于约5秒。为了降低在层压预层压PSA结构的过程中的开始粘连时间并因此加速该结构的层压速率，可以在层压之前使用位于活化装置和层压装置之间的常规冷却装置将活化材料冷却。冷却活化材料可使层压在环境或次活化工艺温度条件下在热活化之后立即进行，这样可尽量减少对预层压PSA结构的明显热损害。
可用于消除热可活化的FFM层或外层压膜的材料包括以前描述的那些热封粘合剂、改性热封粘合剂、和延迟作用的热封粘合剂。优选的改性热封粘合剂包括以前描述的那些热封粘合剂，其中还包括一种或多种增塑剂和/或增粘剂以使它们在其开始粘连时间内性质更象PSA。示例性改性热封粘合剂为通过缩合等摩尔量的Hystrene 3695二聚体酸(得自Humco of Texarkana,Texas)和六亚甲基二胺而得到的聚酰胺树脂，取50％重量的这种聚酰胺树脂并向其中加入约25％重量的蓖麻油、和约25％重量的来自Hercules Inc.,ofWilmington,Delaware的Foral 85松香酯增粘剂。
可用于形成热可活化FFM层或外层压膜的延迟作用热封粘合剂包括通常不具有开始粘连性但与一种或多种固体增塑剂混合的聚合物。如果熔化，固体增塑剂可使非粘性的聚合物变粘，并在冷却之后保持一段时间的液体以通过开始粘连性。合适的延迟作用热封粘合剂可例如，购自Kimberly-Clark,Brown Bridge Industries of Troy,Ohio(商品名为402-MC、64-BAK、441-BL和70-RECA)；Oliver ProductsCompany of Grand Rapids,Michigan(其工程粘合剂涂覆产品系列)；和Nashua Graphic Products of Merrimack,New Hampshire(商品名为RX-1、BM-4、PBL-3)，如美国专利2462029、3104979和2678284所述，在此将其作为参考并入本发明。
外层压PSA结构
图8-10所示的外层压PSA结构可按照图12的实例方法来制备，其中使用了一种外层压膜结构，包括沿着背面表面，即被安排与相邻预层压PSA结构表面层压的表面放置的第二PSA层。第二PSA层可利用以上在施涂PSA层以形成预层压PSA结构时所述的相同技术而施涂到外层压膜背面表面上。在一个优选实施方案中，第二PSA层以乳液喷雾形式而施涂。外层压膜结构128还可包括放置在PSA层之上的剥离衬底(未示)，这有助于在外层压结构形成之后以卷形式进行收集和储存。在层压过程中，将剥离衬底从外层压膜结构中取出，例如在膜结构由收集辊支出之后，这样可暴露出下方的PSA层。将外层压膜结构穿过辊130，以使外层压膜结构PSA层受压层压到下方的预层压PSA结构表面上。另外，外层压膜94可涂有PSA层98并随后在相同操作中与预层压PSA结构86进行层压而无需收集，这样就不需要剥离衬底。在任何情况下，根据特定的标签用途，完成的PSA结构的印刷标记可以在FFM表面上(如图8所示)，可以反向印刷在外层压膜的背面表面上(如图9所示)，或可在FFM层表面上和反向印刷在外层压膜上(如图10所示)。
图13给出了用于形成图11所示本发明外层压PSA结构的另一实例方法132，其中使用了上述的预层压PSA结构。在这种方法中，外层压PSA结构通过将外层压成膜材料134施涂到预层压PSA结构120的下方印刷表面136而得到。外层压成膜材料134可通过以上在施涂FFM以形成预层压无面PSA结构时所述的相同涂布方法，通过将印刷的预层压PSA结构传递经过一个喷雾或涂布站138而施涂。成膜材料可选自能够以液体，如热熔体、乳液或水分散体、溶剂溶液的形式进行分配并随后在合适的条件下形成连续外层压膜的材料。成膜材料的例子包括清漆和上述用于形成预层压无面PSA结构的FFM的那些材料，如聚酰胺。此外，如果需要，成膜材料可通过选择向标签结构提供一定程度的紫外线保护作用。
外层压膜材料的厚度最好足以：(1)保护下方的印刷图像和PSA标签结构不因物理接触相邻物体而损害，也不受湿度的损害；(2)向外层压PSA结构提供足够的刚性和挺度，这有助于高速转化和通过常规的剥离板设备进行分配；和(3)向标签结构提供所需程度的整合性，从而能够用于各种不同的基材。在一个实例实施方案中，该外层压膜的涂布厚度可以是约1-125毫米，优选涂布厚度为约5-50毫米。应该理解，特定的外层压膜涂布厚度可根据许多因素，如用于形成预层压PSA结构的不同层的涂布厚度、选择用于形成预层压PSA结构的材料的种类、印刷标记的厚度和用于形成其的材料的种类、以及该外层压PSA结构所特定的转化性、分配性和整合性标准而变化。
此外，可以选择外层压膜材料以保护下方的印刷标记不受气候和日晒的影响。例如，如果将PSA标签结构施涂到长时间暴露于阳光的基材，那么该外层压膜材料可选自能够提供一定程度耐紫外线性和/或能够过滤掉来自下方印刷标记的某些紫外线以减少褪色的材料。按照本发明原理制成的外层压PSA结构的另一优点在于，该外层压膜层优选进行选择并以所需厚度使用以光学增强下方的印刷标记，例如使印刷标记更有光泽，色调更亮且颜色浓度更鲜艳。
低于约1微米的外层压膜涂布厚度可形成具有一个或多个以下特性的外层压PSA结构：(1)它缺少足够的挺度以有助于高速转化性和/或分配性(利用常规的剥离板设备)；(2)它可能会不合适地保护下方的印刷标记不与相邻物体或湿度进行物理接触；和(3)它不会增强下方的印刷标记至所需量。大于约125毫米的外层压膜涂布厚度可形成这样一种PSA结构，它：(1)太挺或太硬，缺少所需程度的柔韧性或整合性以使标签离开所施涂的基材表面；和/或(2)可能损害或不利地影响清楚看见下方印刷标记的能力。
本发明的PSA标签结构的总结构厚度(不包括剥离衬底)为约9-150毫米，优选约50-120毫米。结构厚度低于约9毫米的外层压PSA结构缺少足够的挺度，不能高速转化和利用剥离板设备进行分配，而结构厚度大于约150毫米的外层压PSA结构缺少足够的整合性，不能用于某些场合。
回到图12和13，在使用外层压膜层、外层压膜结构、或外层压成膜材料之后，该外层压PSA结构可在稍后和/或不同的位置上收集用于转化，或可在印刷和层压操作之后传递至一个或多个转化站140。在一个实例实施方案中，该外层压PSA结构在层压之后被传递至一个转化站140，在此通过常规的转化方法，例如通过模切和基质剥落法将其切割并剥落，形成一种具有所需形状和尺寸的PSA标签。图12和13说明，将外层压PSA结构的外层压膜层、印刷标记和下方的FFM层、以及PSA层模切和基质剥落成一系列由剥离衬底144承载的具有所需形状和尺寸的PSA标签142。
本发明外层压PSA标签结构的一个主要特点在于，它们高度整合但具有足够挺度，能够进行高速转化和使用常规剥离板设备进行分离用于随后分配。本发明的外层压PSA结构在纵向上的Gurley挺度低于约40毫克。对于要求高度整合性的场合，该外层压PSA结构可设计具有低于约20毫克，优选低于10毫克的Gurley挺度，且在某些情况下，为约3-8毫克(按照TAPPI Gurley挺度测试T-543来测定)。惊人地发现，具有低于约10的低Gurley挺度的外层压PSA结构可高速转化，而且这种结构的模切标签可使用常规的剥离板设备从剥离衬底上分离。如前所述，为了将分离的标签施涂到所需的基材上，可能需要非常规的分配设备用于将标签从低挺度PSA结构，如Gurley挺度低于约10毫克的结构中切割。
本发明的外层压PSA标签结构可通过常规的模切和基质剥落法，以织物速度进行转化，该速度满足或超过具有常规面料，如纸且Gurley挺度大于20毫克的PSA标签结构。在一个实例实施方案中，本发明的外层压PSA结构以约0.75米/秒的织物速度进行模切和基质剥落，而且可以最高约1.5米/秒的织物速度进行模切和基质剥落，这取决于许多因素，如所用的FFM和外层压膜材料的种类、FFM和外层压膜材料的涂层重量、以及用于形成印刷标记的油墨的厚度和种类。一般来说，具有较高涂层重量的FFM层和/或外层压膜材料的外层压PSA结构可以高于包含较低涂层重量的FFM层和/或外层压膜材料时的速度进行转化。
Gurley挺度大于约10毫克的本发明外层压PSA标签结构一般具有最高的挺度，这样可使用剥离板或后剥离边进行高速分配，如，超过200片/分钟且最高约250片/分钟，这对应于约0.4-5米/秒的速度。优选的是，可以至少500片/分钟，更优选550片/分钟或更高的速率进行分配。
在按照本发明原理制成的外层压PSA结构中，外层压膜用于保护下方的印刷标记和标签结构不因物理接触相邻物体而损害。例如，如果用作玻璃或塑料饮料容器上的标签，该外层压膜层可保护印刷标记不会在包装、储存或展示销售或使用时因为接触相邻瓶而刮擦或损害。此外，该外层压膜层可保护下方的印刷图像不因接触湿度或水而损害，例如在将标签用于在消费之前储存在冰浴中的饮料容器上时。
前述特征，即，优选的外层压标签具有韧性且可贴合各种不同基材表面构型，可以将饮料容器或瓶上的弯曲表面进行贴签而没有剥离或其它不利影响。与常规的PSA结构相比，外层压PSA结构的改进相容性是由于将高度整合的、薄膜无面预层压PSA结构与能够产生足够挺度以进行高速转化和分配而不会损害整合性的合适外层压膜材料结合设计。本发明的外层压PSA结构还可，例如用作玻璃饮料瓶上的标签，更具体地说，用作在洗涤/漂洗、灌注和消毒工艺之前粘附到这种玻璃瓶上的预施涂标签。由本发明PSA结构形成的预施涂标签能够经受瓶表面，而不会浑浊化或不利地影响印刷图像的光学质量，也不会出现任何其它的不利影响。本发明PSA结构用作预施涂标签而无不利影响的能力是惊人且意想不到的，因为常规PSA标签结构已知在相同预施涂标签场合中存在缺陷。
常规的PSA结构在经受消毒工艺时已知会从下方的基材表面上剥离，使得它们不适合这类场合。这种剥离据信是因为，当PSA在消毒工艺过程中受热时，面料的较高挺度或刚性将PSA层拉离基材表面。本发明的外层压PSA结构特别适用于预施涂瓶标签之类的场合，因为它们具有较低的挺度和相应较高的整合性和PSA润湿性，这样可防止标签剥离。
本发明预层压和外层压PSA结构的实施例如下：
实施例1-预层压无面PSA结构(同时涂布)
预层压无面PSA结构利用热熔双模头法，通过将包含H2187-01粘合剂的PSA层施涂到包含General Electric 6000硅氧烷可剥离材料层的定量为42磅/令的Rhi-Liner 12剥离衬底上。将包含Uni-Rez2665聚酰胺树脂(熔体粘度在上述范围内)的FFM同时施涂到PSA层的表面上。PSA的涂层重量为约20克/米2，或约20毫米厚。以0.26克Leucopure/升树脂的混合比，将5克Leucopure EGM UV发色团加入约19升的聚酰胺树脂中，这样可在紫外线光下视觉观察到FFM层。将聚酰胺树脂以约25克/米2的涂层重量或约25毫米厚来施涂。预层压PSA结构(排除剥离衬底)的总厚度为约45毫米。
实施例2-4-外层压PSA结构
将实施例1中制成的预层压PSA结构通过柔性法，使用三个印刷站和三个Anilox辊进行印刷。使用紫外线油墨，总的油墨涂层厚度为约10毫米。通过将三种不同的外层压膜层压到预层压结构上而制备出三种不同的外层压PSA结构，每个的总体结构如图8所示。
在实施例2中，外层压PSA结构通过将外层压膜结构和粘合剂层以压力方式层压到预层压结构上而制成，所述外层压膜结构包括一种光学透明的外层压膜，由双轴取向的聚丙烯形成且膜厚度为约20毫米，所述粘合剂层的厚度为约4毫米，沿着外层压膜的背面表面放置。粘合剂层由在柔性包装工业中常用于层压的溶剂基或水基粘合剂(如，用于层压碎屑袋、咖啡袋、等的粘合剂)形成。得自MortonInternational(Chicago,IL)的ADCOTE粘合剂是柔性包装工业粘合剂的一个例子。
在实施例3中，外层压PSA结构通过将外层压膜结构和PSA层以压力方式层压到预层压结构上而制成，所述外层压膜结构包括一种光学透明的外层压膜，由双轴取向的聚丙烯形成且膜厚度为约25毫米，所述PSA层的形式为双组分层压粘合剂，层厚为约20毫米，沿着外层压膜的背面表面放置。
在实施例4中，外层压PSA结构通过将外层压膜结构和PSA层以压力方式层压到预层压结构上而制成，所述外层压膜结构包括一种光学透明的外层压膜，由双轴取向的聚丙烯形成且膜厚度为约30毫米，所述PSA层由以上在第一结构时所述的相同PSA形成且层厚为约4毫米，沿着外层压膜的背面表面放置。
实施例2-4的外层压PSA结构的总结构厚度(排除剥离衬底)分别为约79毫米、100毫米和89毫米。
实施例5-转化和分配
将上述三种实例外层压PSA结构分别利用模切和基质剥落法，以约160英尺/分钟的织物速度进行转化。该实例外层压PSA标签分别使用Dispensamatic Model U-45剥离板分配器进行分配，然后测试Gurley挺度。实施例2、3和4的外层压PSA结构的Gurley挺度分别为约4.2、6和7.8毫克。另外，使用50×254毫米样品，通过将载体以约90°的角度并以约0.3、7.6和30.5米/分钟的剥离速率剥离该面料，(使用ASTM D-5375-93，利用TLML Lab Master作为测试装置)得到实施例3外层压PSA结构的剥离值。结果，实施例3的外层压PSA结构的剥离值在0.3、7.6和30.5米/分钟下分别为18、53和63克/51毫米。常规PSA结果的剥离值已知大于约80克/51毫米宽。理论上，本发明外层压PSA结构的较低剥离力有助于该外层压PSA标签的分配性，这样可使用剥离板设备高速分配较低挺度的结构。
实施例6-消毒测试
将按照以上实施例2和4制成的本发明外层压PSA结构制成标签，然后预施涂到590毫升玻璃饮料瓶上。将贴签瓶经受消毒条件，即，将贴签瓶放置在保持约73℃的循环热水中约15分钟，然后将瓶从水浴中取出检查。检查标签的剥离情况和光学透明度，结果在从浴中刚取出之后、以及取出整1天之后没有剥离或浑浊的迹象。由实施例2和4外层压PSA结构制成的预施涂PSA瓶标签还经受喷雾消毒测试，其中将温度约65℃的热水喷雾到标签上约2小时。在这些测试条件下，标签没有剥离或浑浊的任何迹象。
实施例7-电池标签
本发明的外层压PSA结构还可用于形成在干电池，如用于强力闪光灯、工具、玩具等的干电池中使用的标签。这些电池有以下的流行尺寸：“AA”、“AAA”、“C”、“D”和“9伏特”。已知用于这些电池的PSA“单层”结构描述于美国专利5747192，在此将其作为参考并入本发明。按照本发明，使用包含H2187-01粘合剂的PSA层，其中所述粘合剂被涂覆到包含General Electric 6000硅氧烷可剥离材料层的定量为42磅/令的Rhi-Liner 12剥离衬底上，制备出样品“双层”电池标签。将包含Uni-Rez 2665聚酰胺树脂的FFM同时涂布到衬底上以形成连续膜层，然后将其外层压上1密耳PET膜。测定由该材料制成的未印刷模切、基质剥落电池标签的“收缩”性能，这是标签圆柱状电池所需的(收缩作用在’192专利中讨论)。此外，FFM可印刷上常规的金属化电池图形。
实施例8和9预层压无面PSA结构(顺序涂布)
在实施例8中，预层压无面PSA结构通过将PSA顺序涂布到纸衬底上，干燥该PSA，稍后将聚丙烯FFM挤出涂布到干燥的PSA表面上而制成。衬底是具有General Electric 6000硅氧烷可剥离材料层的定量为42磅/令的Rhi-Liner 12剥离衬底。涂层重量为21克/米2的乳液PSA公开于美国专利5221706，在此将其作为参考并入本发。将PSA涂布到衬底上，干燥，然后在辊中收集PSA涂覆衬底。稍后将辊拆卷，经过挤出涂布站，然后以80英尺/分钟的线速度再卷绕。使用2.5英寸挤出机的30英寸模头，将1密耳涂层重量的Huntsman聚丙烯P9H8M-015(熔体流速为53，熔体温度为约540°F，且得自HuntsmanChemical in Odessa,Texas)层挤出涂布到粘合表面上。模头温度为580°F。得到一种连续的、无孔的涂层或聚丙烯。
在实施例9中，重复实施例8，只是变化如下。用来自HoechstDiafoil Company,Greer South Carolina的聚对苯二甲酸乙二醇酯剥离衬底替代纸衬底。将聚丙烯FFM以约1.3密耳的涂层重量进行涂覆。同样，在粘合的涂覆衬底上形成了连续的无孔的P9H8M-015聚丙烯。
尽管本文已描述了外层压PSA结构的有限实施方案以及按照本发明原理制备其的方法，但本领域熟练技术人员可以进行许多改进和变化。因此，应该理解，在所附权利要求的范围内，可以制备出非本文具体描述的本发明外层压PSA结构。
Claims (35)
1．一种压敏粘合剂标签结构，包括：
具有剥离表面的可去除的柔性基材；
放置在所述剥离表面上的、在约190℃的温度下和在1000-10000/秒的剪切速率范围内Brookfield粘度约为5-40Pa*s的一层压敏粘合剂；
放置在压敏粘合剂层上的连续膜层，它赋予压敏粘合剂以非粘连性，且在给定温度下在约1000-10000/秒的剪切速率范围内的施涂粘度范围相对压敏粘合剂的施涂粘度范围的系数在0.07-15内；
其中组合的柔性基材、压敏粘合剂层、和连续膜层提供了一种可模切的且可基质剥落的结构。
2．根据权利要求1所述的结构，它还包括一层位于所述连续膜层表面上的外层压膜层。
3．根据权利要求2所述的结构，它还包括介于所述连续膜和所述外层压膜层之间的印刷标记。
4．根据权利要求1所述的结构，其中所述连续膜层和压敏粘合剂层是同时沉积的。
5．根据权利要求1所述的结构，其中所述连续膜层和压敏粘合剂层是顺序沉积的。
6．根据权利要求1所述的结构，其中排除柔性基材的所述结构的总厚度为20-70毫米。
7．根据权利要求2所述的结构，其中排除柔性基材的所述结构的总厚度为50-120毫米。
8．根据权利要求1所述的结构，其中所述连续膜层通过将非预成型膜沉积到压敏粘合剂上而形成。
9．一种压敏粘合剂标签结构，包括：一种预层压结构，包括：
具有剥离表面的可去除的柔性基材；
放置在所述剥离表面上的一层压敏粘合剂；和
放置在压敏粘合剂层上的连续膜层，它赋予压敏粘合剂以非粘连性；和
放置在所述连续膜层的表面上的外层压膜层；
其中组合的柔性基材、压敏粘合剂层、和连续膜层提供了一种可模切的且可基质剥落的结构。
10．根据权利要求9所述的结构，其中所述连续膜层通过将非预成型膜沉积到压敏粘合剂上而形成。
11．根据权利要求9所述的结构，其中所述连续膜层和压敏粘合剂层是同时沉积的。
12．根据权利要求9所述的结构，其中所述连续膜层和压敏粘合剂层是顺序沉积的。
13．根据权利要求9所述的结构，其中所述压敏粘合剂在约190℃的温度下和在1000-10000/秒的剪切速率内的Brookfield粘度为约5-40Pa*s。
14．根据权利要求9所述的结构，其中所述连续膜层由这样一种材料形成，该材料在给定温度下在约1000-10000/秒的剪切速率范围内的施涂粘度范围相对压敏粘合剂的施涂粘度范围的系数在0.07-15内。
15．根据权利要求9所述的结构，它还包括介于所述连续膜和所述外层压膜层之间的印刷标记。
16．根据权利要求9所述的结构，其中所述压敏粘合剂标签结构的Gurley挺度低于约40毫克。
17．根据权利要求9所述的结构，其中所述压敏粘合剂标签结构的Gurley挺度低于约10毫克。
18．根据权利要求9所述的结构，其中排除柔性基材的该结构的总厚度为50-120毫米。
19．一种压敏粘合剂标签结构，包括：
预层压结构，包括：
放置在可去除柔性基材的剥离表面上的压敏粘合剂层；和
放置在所述压敏粘合剂层上的连续膜层，它赋予压敏粘合剂以非粘连性，所述连续膜层通过沉积熔体指数至少为70dg/min的非预成型膜材料而形成；
放置在所述连续膜层的表面上的外层压膜层；
其中组合的柔性基材、压敏粘合剂层、和外层压膜层提供了一种可模切的且可基质剥落的结构，该结构在排除柔性基材时的总厚度为50-120毫米。
20．根据权利要求19所述的结构，其中所述压敏粘合剂标签结构的Gurley挺度低于约20毫克。
21．根据权利要求19所述的结构，其中所述连续膜和压敏粘合剂层是同时施涂的，且其中所述连续膜在给定温度下在约1000-10000/秒的剪切速率范围内的施涂粘度范围相对压敏粘合剂的施涂粘度范围的系数在0.07-15内。
22．根据权利要求19所述的结构，它还包括介于所述外层压膜层和所述连续膜层之间的印刷标记。
23．根据权利要求19所述的结构，它还包括介于所述连续膜层和所述外层压膜层之间的粘合剂材料层。
24．一种压敏粘合剂标签结构，包括：
预层压结构，包括：
放置在可去除柔性基材的剥离表面上的压敏粘合剂层；和
放置在所述压敏粘合剂层上的连续膜层，它赋予压敏粘合剂以非粘连性，所述连续膜层通过将非预成型膜材料与压敏粘合剂同时沉积而形成；
放置在所述连续膜层的表面上的外层压膜层；
其中组合的柔性基材、压敏粘合剂层、和外层压膜层提供了一种可模切的且可基质剥落的结构，该结构在排除柔性基材时的总厚度为50-120毫米。
25．根据权利要求24所述的结构，其中所述外层压膜层通过将非预成型膜材料沉积到预层压结构上而形成。
26．根据权利要求24所述的结构，其中所述外层压膜层的厚度为5-50毫米。
27．根据权利要求24所述的结构，其中所述压敏粘合剂层在约190℃的温度下和在1000-10000/秒的剪切速率范围内的Brookfield粘度为约5-40Pa*s。
28．根据权利要求27所述的结构，其中用于形成连续膜层的所述非预成型膜材料在给定温度下在约1000-10000/秒的剪切速率范围内的施涂粘度范围相对压敏粘合剂的施涂粘度范围的系数在0.07-15内。
29．根据权利要求24所述的结构，其中所述压敏粘合剂标签结构的Gurley挺度低于约20毫克。
30．根据权利要求24所述的结构，其中所述连续膜层或所述外层压膜层之一由可热活化的材料而形成，该材料通过活化形成用于层压到另一连续膜层或外层压膜层上的粘附表面。
31．一种制造压敏粘合剂结构的方法，包括以下步骤：
将一层压敏粘合剂直接沉积到柔性基材的剥离表面上，所述压敏粘合剂层在约190℃的温度下和在1000-10000/秒的剪切速率范围内的Brookfield粘度为约5-40Pa*s；
将一层成膜材料直接沉积到所述压敏粘合剂层的表面上，从而在其上形成连续膜；
其中组合的柔性基材、压敏粘合剂层、和连续膜层提供了一种可模切的且可基质剥落的结构。
32．根据权利要求31所述的方法，其中用于形成连续膜层的成膜材料层在给定温度下在约1000-10000/秒的剪切速率范围内的施涂粘度范围相对压敏粘合剂的施涂粘度范围的系数在0.07-15内。
33．根据权利要求31所述的方法，它还包括将外层压膜层施涂到所述连续膜层之上。
34．根据权利要求33所述的方法，其中所述外层压膜层通过将非预成型膜材料沉积到所述连续膜层的表面上而形成。
35．根据权利要求31所述的方法，它还包括将印刷标记施涂在连续膜层和外层压膜层之间。
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