CN1550305B - 由硬质聚氯乙烯组成的塑料薄膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由硬质聚氯乙烯组成的塑料薄膜(1)，其被用作套筒式标签的背膜。套筒标签利用粘接剂贴合到圆柱体的外周表面上，并被热缩到该表面上。在塑料薄膜(1)上叠置了一保护性的覆盖膜(2)。塑料薄膜(1)在一压延机的加工方向上受到拉伸，且其相对于未经拉伸的塑料薄膜的纵向热收缩量在40％到60％之间。在垂直于压延机加工方向的方向上，塑料薄膜的收缩率在0％到10％之间。

Description

由硬质聚氯乙烯组成的塑料薄膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种由硬质聚氯乙烯(RPVC)组成的塑料薄膜，这种塑料薄膜可作为用粘接剂进行粘合的、单层或多层套筒式标签的背膜，这种标签利用粘接剂贴合到圆柱体的外周表面上，并被热缩到该表面上，本发明还涉及这种塑料薄膜的制造方法。
背景技术
这种类型的塑料薄膜构成了热缩标签的基片或背膜，此类标签利用收缩作用而套装到圆柱形的电池上，其中的电池例如是干电池。在此过程中，热缩标签必须能通过加热和收缩进行贴附，热缩标签能收缩到对预定的最终形态而言合适的尺寸上，该尺寸对应于圆柱形电池的圆周面和侧面。粘接剂必须要能耐受此时所产生的收缩力，热缩标签是利用该粘接剂沿外周面进行贴附的。
在收缩特性、外观要求、平整性、孔眼数目、可印刷性、以及减少表面缺陷等各个方面，对上述的基片或背膜具有严格的要求。
在美国专利4911994中公开了一种现有的可收缩PVC薄膜，该专利对应于德国专利文件DE 3430162C2和DE 3322309C3。
例如，德国专利文件DE 3322309C3描述了一种多层的可粘接圆筒标签，其利用粘接剂的粘合作用、以及热缩作用而贴附到干电池圆柱体的外周面上，其具有一背膜，该背膜的背面上具有一层对压力敏感的粘接剂，背膜的顶面上则具有一保护层。背膜包括至少一层可收缩的塑料薄膜，其是由硬质聚氯乙烯制成的，并在圆柱体的周向上受到张紧力作用。保护层是由透明的可收缩性覆盖保护膜构成的，该保护膜在圆柱体的周向上也受到拉伸。在背对着保护性覆盖层的那一侧，背膜上贴附有印制层。保护性覆盖层通过一个叠压的粘接剂层而粘附到印制层上。利用气相沉积的方法将一层可透过保护覆盖层看到的材料沉积到塑料薄膜上。在圆柱体外周表面的轴向方向上，保护性覆盖层的边沿区域超出背膜的两侧边沿。
EP-B 0176704文件中描述了一种具有类似结构的热缩标签，在该标签中，背膜上制有至少一个冲压切口，其位于边缘的附近，并沿圆柱体外周面的封边线延伸。一旦热缩标签利用收缩作用套在圆柱体上之后，其边缘就能遮盖住与其平行的边沿。
但上述的任一文件都没有提到由PVC构成的塑料薄膜在利用收缩作用套到一圆柱体上时的尺寸变化程度。
专利文件EP-B10578750中描述了一种由聚丙烯构成的热缩标签，在温度升高的条件下，聚丙烯薄膜在某一方向上的尺寸热收缩率为20％或更大。在从116℃到138℃的温度范围内，初始收缩率在20％到50％之间。聚丙烯材料存在很多问题，例如，在印制标记的过程中、在气相沉积金属层的过程中、以及在涂敷粘接剂的过程中，都会产生问题。需要采取一些特殊的处理来将上述材料粘附到聚丙烯上。这就使这种套筒标签的制造成本高于PVC基标签。例如，需要执行电晕处理来对聚丙烯材料的一个侧面执行金属镀敷，而聚丙烯材料的另一侧面-即要涂敷粘接剂的那一侧也必须经过电晕处理，但该电晕处理所需功率不同于金属镀敷处理所需的电晕处理功率。为了在聚丙烯材料上进行印刷，需要执行涂底漆处理或表面镀覆处理。
发明内容
如采用聚氯乙烯质的塑料薄膜-而非聚丙烯制成的塑料薄膜，则能显著地减轻上述问题的严重程度。
本发明的一个目的是提供一种经过压延处理的塑料薄膜，其是由聚氯乙烯材料制成，用于制造上文所述类型的热缩标签，在进行热收缩的过程中，这种塑料薄膜能在纵向上产生很大的尺寸变化。
为了实现上述目的，在对塑料薄膜执行热收缩的过程中，其在横向上的尺寸变化就应当是很小的。
本发明实现了该发明目的，其特征在于：塑料薄膜在压延机(calender)的加工方向上受到拉伸，且其热收缩率是正的，该热收缩率在40％到60％之间。
在本发明的一实施方式中，在垂直于压延机加工方向的热收缩方向上，收缩率在0％到10％之间，这就意味着：在热缩过程中，薄膜在横向方向上的长度可获得增大。在垂直于压延机加工方向的方向上，薄膜也具有0到2％的正收缩率。
根据本发明，在115℃到125℃的温度上，在与压延机加工方向相平行的薄膜行进方向上，热收缩的时间为15分钟。优选地是，测量工作是在空气中进行，而在水中对收缩量进行测量则是不太常见的，在此情况下，所选定的测量时间相对较短，选定的温度也较低。
在垂直于压延机加工方向的方向上，塑料薄膜的热伸张值优选为零。由于进行了纵向拉伸，塑料薄膜的热收缩率为负值，其在0到10％之间，也就是说，在115℃到125℃温度范围内，在经过15分钟的热收缩之后，在垂直于压延机加工方向的方向上，长度可增加0到10％。
在本发明一实施方式中，由于塑料薄膜的厚度范围为20到60μm，且公差为±10％，所以其厚度在18μm到66μm之间。
本发明其它的实施方式的特征在于：
-所述塑料薄膜的厚度在22.5μm到66μm之间；
-所述塑料薄膜在每1000m2的薄膜表面上，直径在2mm到6mm之间的孔眼数目小于或等于10；
-在每1000m2的薄膜表面上，直径在6到50mm之间的孔眼数目小于或等于5；
-所述塑料薄膜在纵向-即压延机的加工方向上经过了压延和拉伸，且在执行纵向拉伸的过程中，所述塑料薄膜被横向地固定；
-所述塑料薄膜具有玻璃级的透亮性；
-所述塑料薄膜被染成白色；
-所述塑料薄膜包括一种润滑剂，用于提高其可加工性；
-所述塑料薄膜在纵向-即压延机的加工方向上经过了压延和拉伸，且在执行纵向拉伸的过程中，所述塑料薄膜被横向地固定，并且所述塑料薄膜的顶面或底面上包括一金属镀敷层，其是由铝、另一种金属、或金属合金制成的，其中的所述另一种金属或金属合金可从铜、黄铜、青铜中选择；以及
-所述塑料薄膜为单层膜，其厚度为50μm或60μm，且在每种情况下厚度公差为±10％。
提供了一种用于制造硬质聚氯乙烯(RPVC)塑料薄膜的方法，其中的塑料薄膜受到压延处理和热拉伸处理，所述方法包括操作：在压延机的加工方向上执行拉伸，并使塑料薄膜的纵向尺寸相对于未拉伸塑料薄膜的长度改变40％到60％。
在该方法中，在沿加工方向执行热拉伸的过程中，在横向上将塑料薄膜固定起来。实现这一设计的方式为：通过将塑料薄膜加压贴附到传送滚筒上，可实现塑料薄膜的横向固定，其中，塑料薄膜在传送滚筒上经过。在该方法的一种实施方式中，通过在加工方向-即塑料薄膜的纵向上对其执行热拉伸，并将塑料薄膜在横向上固定起来，可使横向的负热缩量达到未拉伸塑料薄膜宽度的0到10％。这样进行设计所能带来的一个优点在于：无需使用任何横向拉伸系统，就可使塑料薄膜在横向上的尺寸实现限定的正量变化。使正收缩量达到0到2％的一种方式为：为与传送滚筒接触的加压滚筒设定一个朝向外侧的角度，也就是说，使其定向并不平行于加工方向。
附图说明
下文利用附图中表示的示例对本发明作进一步的描述。在附图中：
图1是对一种双层塑料薄膜的第一实施方式所作的剖面图，在该塑料薄膜的顶面上利用叠压方法贴加了一保护性的覆盖膜；
图2是对塑料薄膜的第二实施方式-即一单层薄膜所作的剖面图；
图3是对塑料薄膜的第三实施方式-即一单层薄膜所作的剖面图；
图4详细地表示了在沿压延机的加工方向对塑料薄膜进行拉伸的过程中、塑料薄膜的传送路线；以及
图5中的轴测图表示了在被缠绕到一圆柱体上之前的套筒标签，其以图1或图2所示的塑料薄膜作为背膜。
具体实施方式
图1表示了一种塑料薄膜1，在该塑料薄膜上已通过叠压的方法、利用一粘接剂层4贴加了一保护性的覆盖膜2。塑料薄膜1是由压延后的硬质聚氯乙烯(RPVC)薄膜构成的，塑料薄膜1的厚度在25到40μm的范围内，具体而言，薄膜的厚度为25、35、或37μm。类似地，保护性的覆盖膜2也是用硬质聚氯乙烯材料制成的，其厚度在10到25μm的范围内。具体来讲，如果塑料薄膜1的厚度为25μm，则保护覆盖膜2的厚度就为25μm。如果塑料薄膜1的厚度为35μm，则保护性覆盖膜2的厚度为20μm。如果塑料薄膜的厚度为37μm，则保护性覆盖膜的厚度就是在10μm到20μm之间。塑料薄膜的顶面上具有一印制层16。
图2表示了一种塑料薄膜3，其为单层膜结构，厚度在50到60μm之间。与上述的塑料薄膜1类似，该塑料薄膜3也是由硬质的聚氯乙烯制成的。塑料薄膜3不需要任何保护性的覆盖膜。塑料薄膜3的顶面侧经过了金属镀敷处理，且已被设置了一印制层16。
图3所示的塑料薄膜3是一单层膜结构，具有50到60μm间的厚度，且由硬质的聚氯乙烯构成。所述塑料薄膜3没有经过金属镀敷处理，且其下侧有一印制层16。
表示在图1到图3中的几种实施方式的塑料薄膜被用来制造套筒标签，标签的底面一侧例如通过粘接剂而结合到圆柱形物体上。
薄膜的宽度可高达2200mm。因而，塑料薄膜1和3的厚度范围在25μm到60μm之间，且厚度的公差为±10％，这样就使得塑料薄膜1和3的实际厚度在22.5μm到66μm之间。
如果塑料薄膜1、3被用作套筒标签的背膜，则对其有严格的要求，这些要求涉及的各个方面为：它们的收缩特性、外观、平整性、不含孔眼的情况、对薄膜的印刷性、印制后薄膜的叠压性、以及与对其执行金属镀敷处理相关的问题。
将薄膜缩套到一圆柱体-例如圆柱形干电池上的方法要求塑料薄膜在纵向上的收缩率必须在40％到60％之间。如所公知的那样，塑料薄膜的热收缩是通过这样的过程来实现的：在升高的温度下对其进行拉伸，然后再对薄膜执行淬火、或者非常迅速地将温度降低。如果随后对这种可收缩的塑料薄膜进行加热，其就会在拉伸方向上收缩。在这样的热收缩过程中，塑料薄膜1、3在横向方向上的尺寸变化可达到最小，且变化量不会超过未拉伸塑料薄膜1、3宽度的0到10％。
图1中的粘接剂层4是由柔性的粘接剂构成的，其可确保保护性覆盖膜在收缩过程中能顺从地固定到塑料薄膜1上。为此原因，可使用接触型粘接剂，这种粘接剂包括橡胶基或丙烯酸基的粘接剂。
由于塑料薄膜1和3的一个侧面通常经过了金属镀敷处理，所以，表面缺陷的数目能被减小，或者变为只是很小的一个数，表面缺陷是永远无法完全消除掉的。这些表面缺陷中包括白点、黑斑、凹陷、以及划痕等。金属镀敷处理使这些表面缺陷能被清楚地识别出来。
对塑料薄膜1、3的金属镀敷处理和镀覆是在薄膜长达2200mm的全宽幅面上进行的，因而，对平整性的要求是非常严格的。
如果薄膜的平整度不够，则在金属镀敷处理和镀覆工艺中就会出现不均匀的情况，而进一步的各个处理步骤会导致薄膜的外观受到更大的损伤，从而会增大薄膜的废品率。
对于塑料薄膜1、3，在规定的厚度范围内，不可能制出完全不带有孔眼的硬质聚氯乙烯薄膜。尤其是在镀覆工艺和金属镀敷处理过程中，所述孔眼会带来一些问题，而且，如果用带有孔眼的不可用薄膜来制造标签，则必须要将这样的标签与其它标签区分开。为了将废品率保持在一个较低的水平上，希望塑料薄膜上孔眼的数目非常少。在每1000m2的薄膜表面上，直径在2到6mm之间的孔眼数目必须要较小，且必须不能超过10个。类似的准则也适用于每1000m2的薄膜表面上直径在6到50mm之间的孔眼数目。这种孔眼的数目必须要少于或等于5。
对要经过处理而形成套筒标签的塑料薄膜1和3提出这些严格要求的原因在于：为了制造套筒标签，材料必须要经过很多个处理步骤。这些处理步骤包括：对薄膜执行压延；金属镀敷；如果合适的话，用清漆对金属镀敷后的薄膜进行涂漆；镀覆和叠压薄膜；切割、打印、以及对印制后薄膜的叠压；形成套筒标签；并利用收缩作用而将标签套装到圆柱体-例如圆柱形干电池。
塑料薄膜1和3优选为如玻璃一样透亮，且如果需要的话，可对其进行着色。塑料薄膜最好包括一种润滑剂，以便于能提高薄膜的可加工性。
以公知的方式对硬质聚氯乙烯制得的塑料薄膜7执行压延，并在180°C到60℃的范围内对其进行拉伸。拉伸是沿压延机的加工方向进行的，且塑料薄膜1或3在纵长方向上的尺寸变化处于未拉伸塑料薄膜长度的40％到60％的范围内。在加工方向上执行热收缩的过程中，塑料薄膜1、3在横向上是恒定的。实现该设计的方式在于：通过由加压滚筒8、9(见图4)向传送滚筒6、7施加压力，而将塑料薄膜1或3在其横向上固定起来。因此，塑料薄膜1、3的横向负热收缩率将很小，其处于0到10％的范围内，其中的比值范围是相对于未拉伸薄膜的尺寸而言的。在塑料薄膜1、3的横向已被固定的情况下，通过在加工方向-即塑料薄膜1或3的纵向上执行热收缩，就可使横向热收缩量在未拉伸塑料薄膜宽度的0到10％之间。
可按照多种构造来使用具有自粘性的、可收缩的套筒标签。如果使用了图1所示的第一实施方式的塑料薄膜1，则可在套筒标签上叠压一金属镀敷层，或使其具有被单独金属镀敷的效果，还可以在两层之间设置一印制的图像。如果用图2所示实施方式的单层膜来制造套筒标签，则图像形式的印制层16可被贴附到塑料薄膜3的顶面或底面上。为了保护顶面上的图像，可在图像表面上涂敷一层合适的清漆或其它的保护层。
图5表示了要被贴附到圆柱体10上的套筒标签11，其中的圆柱体10例如是一干电池。为了使视图更为直观，套筒标签11在图中已被部分地缠绕到圆柱体上。已贴附到圆柱体10上的那部分套筒标签是利用一粘接剂层粘合上去的。在图中双箭头A所示的纵向方向上对套筒标签执行热收缩。在双箭头B所示的横向方向上，套筒标签11的两边沿区域13、14突伸而超出圆柱体10的长度之外。在套筒标签11的上边沿，设置有一压敏粘接带12，在将套筒标签11完全缠绕或滚绕到圆柱体10上之后，粘接带12能沿套筒标签11的封边线将其粘合起来。由于边沿区域13和14是外突的，所以，在利用收缩作用将套筒标签11贴附上去的过程中，可部分地包封或遮盖住圆柱体10的两侧面或端面。由于套筒标签11在双箭头B方向上的横向收缩是非常小的，也就是说，如上文所指出的那样：在0到10％的范围内，所以在利用热缩而将标签贴附上之后，套筒标签11肯定仍然能遮挡住圆柱体10的两端面，而在圆柱体10的中心区域(对于干电池的情况，该区域为电池的电极端15)内，套筒标签11非常靠近该电极端。在纵向上-即双箭头A所示方向上具有高热缩性的套筒标签11一旦被缠绕到圆柱体10上之后，其就被压敏粘接带12固定了，采用一热缩通道来对套筒标签11进行加热，从而使其发生热缩。如上文所述那样，在圆柱体为干电池的情况下，由于套筒标签11在纵向上发生热收缩，所以，套筒标签11会环绕着电池的电极15收缩，
对于双层套筒标签11的情况，热收缩主要是受塑料薄膜1决定，而保护性覆盖膜2则被设计成这样：其收缩性与塑料薄膜1的收缩性大致相同。特别的情况是，其收缩性也可以小于塑料薄膜1的收缩性。
如果套筒标签11是由单层膜构成的，一项特殊的要求是：横向的负收缩率应当大于0％，也就是说，在5％到8％的范围内。如果对这种类型的单层膜-即塑料薄膜3执行印制，则在印制过程中会发生结构交联，从而抑制材料的收缩。在这一点下，在需要横向收缩量约为0％的情况下(如果可能的话)，厚度为50到60μm的此类单层膜的收缩量不同于相对较薄的塑料薄膜1的收缩量。在单层膜的情况下，位于单层膜底面上的印刷墨水层会妨碍单层膜的收缩。为了对此进行补偿，需要单层膜3的横向热收缩量略大于塑料薄膜1的收缩量。

Claims (18)

1.由硬质聚氯乙烯(RPVC)组成的经压延的塑料薄膜，这种塑料薄膜被用作单层或多层、可粘接接合的套筒式标签的背膜，这种标签能通过粘接剂接合并收缩到一圆柱体的一外周表面上，其特征在于：所述塑料薄膜(1、3)宽度达2200mm，在180℃到60℃的温度下沿一压延机的加工方向受到拉伸，且在与所述压延机加工方向相平行的薄膜行进方向上具有一正的热收缩率，在持续15分钟的时间段于115℃到125℃的温度下测得该正的热收缩率为未拉伸塑料薄膜长度的40％到60％。
2.根据权利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于：在垂直于所述压延机加工方向的方向上，在持续15分钟的时间段于115℃到125℃的温度下测得所述塑料薄膜(1、3)的负热收缩率在0％到10％之间。
3.根据权利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于：在垂直于所述压延机加工方向的方向上，所述塑料薄膜(1、3)具有0％到2％的正的热收缩率。
4.根据权利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于：在垂直于所述压延机加工方向的方向上，所述塑料薄膜(1、3)的热伸张值为零。
5.根据权利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于：所述塑料薄膜的厚度在22.5μm到66μm之间。
6.根据权利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于：所述塑料薄膜在每1000m2的薄膜表面上，直径在2mm到6mm之间的孔眼数目小于或等于10。
7.根据权利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于：在每1000m2的薄膜表面上，直径在6到50mm之间的孔眼数目小于或等于5。
8.根据权利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于：所述塑料薄膜在纵向-即压延机的加工方向上经过了压延和拉伸，且在执行纵向拉伸的过程中，所述塑料薄膜被横向地固定。
9.根据权利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于：所述塑料薄膜具有玻璃级的透亮性。
10.根据权利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于：所述塑料薄膜被染成白色。
11.根据权利要求1所述的塑料薄膜，其特征在于：所述塑料薄膜包括一种润滑剂，用于提高其可加工性。
12.根据权利要求8所述的塑料薄膜，其特征在于：所述塑料薄膜的顶面或底面上包括一金属镀敷层，其是由铝、另一种金属、或金属合金制成的，其中的另一种金属或金属合金可从铜、黄铜、青铜中选择。
13.根据权利要求5所述的塑料薄膜，其特征在于：所述塑料薄膜为单层膜，其厚度为50μm或60μm，且在每种情况下厚度公差为±10％。
14.根据权利要求5所述的塑料薄膜，其特征在于：所述塑料薄膜的厚度为25μm、35μm、或37μm，其中，在每一厚度的情况下，在所述塑料薄膜(1)的顶面上都叠压一保护性的覆盖膜(2)，所述覆盖膜(2)是由硬质聚氯乙烯制成的，其厚度为25μm、20μm、以及相应地从10μm到20μm。
15.用于制造硬质聚氯乙烯(RPVC)塑料薄膜的方法，其中的塑料薄膜在180℃到60℃的温度下受到压延处理和热拉伸处理，所述方法包括操作：在压延机的加工方向上对塑料薄膜执行拉伸，并使塑料薄膜的纵向尺寸相对于未拉伸塑料薄膜的长度改变40％到60％，并且通过加压贴附将所述塑料薄膜沿其横向固定，从而所述塑料薄膜的横向的负热缩量介于未受拉伸的薄膜在0％到10％的范围内。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：在沿加工方向执行热拉伸的过程中，在横向上将所述塑料薄膜固定起来。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：通过将所述塑料薄膜加压贴附到传送滚筒上，所述塑料薄膜被横向地固定，其中，所述塑料薄膜在所述传送滚筒上经过。
18.根据权利要求15到17中任一项所述的方法，其特征在于：通过在加工方向-即所述塑料薄膜的纵向上对其执行热拉伸，并将所述塑料薄膜在横向上固定起来，可使横向热缩量达到未拉伸的塑料薄膜宽度的0％到10％。
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