DE3781970T2

DE3781970T2 - Aufbau von thermoplastischen, zum aufbringen in der blasform geeigneten etiketten fuer verformbare thermoplastische behaelter.

Info

Publication number: DE3781970T2
Application number: DE8787201361T
Authority: DE
Inventors: Irvin Lee Brazier; Arthur Harold Dornbusch; Roger Evan Schanzle
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1986-07-23
Filing date: 1987-07-16
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2007-07-17
Also published as: DE3781970D1; JP2716439B2; EP0254365B1; EP0254365A2; ES2035033T3; EP0254365A3; JPS63106692A; CA1295222C

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung bezieht sich auf Etikettenstrukturen zum Etikettieren von thermoplastischen Verpackungen in einer Form, und insbesondere auf eine mehrlagige thermoplastische Etikettenstruktur zum Etikettieren von verformbaren thermoplastischen Verpackungen in einer Form.

STAND DER TECHNIK

Über die Jahre wurden viele Etikettenstrukturen verwendet und an verschiedenen Kartons, Verpackungen u. dgl. angebracht. In dieser Hinsicht wurden verschiedene Etikettenstrukturen verwendet, um verschiedenen Erfordernissen und Verpackungsanforderungen zu entsprechen. Ein Beispiel einer etwas spezialisierten Etikettenstruktur ist im US-A-4 264 657 gezeigt, das an H.B. Tollette am 28. April 1981 erteilt wurde. Im besonderen umfaßt die Tolletten- Struktur eine Schaumstoffschicht, eine bedruckte Zwischenschicht und eine klare Kunststoffilm-Oberschicht. Die Schaumstoffschicht des Tollette-Etiketts war dazu ausgebildet, um als Polster zu dienen, welcher den etikettierten Behälter vor Stößen und Schlägen schützt, die während des Transportes und der Handhabung auftreten, und die äußere bedruckte Schicht sollte eine bedruckte Papierschicht umfassen. Die Tollette-Etikettenstruktur war zur Verwendung auf Glasbehältern bestimmt, welche gewöhnlich Glas-an- Glas-Verpackungen unterworfen wurden.
Eine andere Etikettenstruktur, die für eine besondere und etwas spezialisierte Anwendung konstruiert wurde, ist im US-A-4 528 055 gezeigt, das an J.C. Hattemer am 9. Juli- 1985 erteilt wurde. Im Besonderen betrifft das Hattemer Patent ein Etikett, das einen entfernbaren zentralen Kuponbereich aufweisen kann, welcher vom Rest des Etikettes entfernbar ist und als Rückzahlung, Abzug, Rabatt oder verkaufsfördernder Kupon für das Produkt dient. Das Hattemer-Etikett umfaßt eine druckempfindliche Papier- Basislage, eine Papier-Decklage und eine klare Trennlage dazwischen. Diese drei Lagen werden so zusammenlaminiert, daß die Decklage entfernt werden kann, während die klare Trennlage an der Basislage befestigt bleibt. Die Trennlage hindert Farbe und anderen graphischen Druck daran, sich vom Deckblatt auf das Basisblatt zu übertragen.
Eine andere mehrlagige Etikettenstruktur ist im US-A-4 581 262 gezeigt, das an J.A. Karabedian am 8. April 1986 erteilt wurde. Das Karabedian-Hülsenetikett ist eine koextrudierte mehrlagige Folie, die eine untere Schaumstoffschicht, welche auf der Innenseite der Hülse nahe dem Behälter gelegen ist, und eine außenseitige bedruckbare feste Hautschicht aufweist, die aus einer Mischung von Polyethylen hoher Dichte, Blockcopolymer aus Styrol und Butadien, und Polystyrol hergestellt ist. In ähnlicher Weise soll die spröde Schaumstoffschicht aus Polystyrolmaterial bestehen und die Schaumstoff- und Hautschichten werden so miteinander verbunden, daß die Scherfestigkeit der Verbindung dazwischen kleiner als die Streckgrenze der zähen Außenhaut ist, wodurch, wenn eine Scherbeanspruchung an das Etikettenlaminat angelegt wird, die Schaumstoffschicht von der Hautschicht leicht weggezogen wird und die Haut dem Wegreißen widersteht. Es ist beabsichtigt, das Etikett auf die Außenseite des Behälters durch Wärme aufzuschrumpfen und an einem solchen Behälter nur an begrenzten Stellen zu befestigen, um ein leichtes Entfernen eines solchen Etikettes zum Recycling des Behälters zu erleichtern. Eine ähnliche Etikettenstruktur, einschließlich der spröden Schaumstoffschicht und der äußeren zähen Haut wird im US-A-4 567 681 veranschaulicht, das an G.J. Fumel am 4. Februar 1986 erteilt wurde. Das Fumel-Kunststoffetikett weist eine Polystyrol-Schaumstoffschicht auf, die einen durch Lösungsmittel lösbaren Etikettabschnitt bildet, wodurch das Kunststoffetikett um den Behälter gewickelt und an sich selbst und am Behälter nur an vorbestimmten begrenzten Bereichen befestigt werden kann. Diese begrenzte Befestigung ermöglicht die leichte Entfernung des Etiketts zum Recycling des Behälters.
Papier- oder papierähnliche Etiketten wurden auch beim Etikettieren in einer Form bei der Bildung von blasgeformten Behältern verwendet. In dieser Hinsicht wurde gefunden, daß es vorteilhaft ist, das Papieretikett innerhalb der Blasformumgsform vor der Expansion eines beheizten Vorformlings zu plazieren, wodurch das Papieretikett an der Außenfläche des blasgeformten Behälters während dieses Blasformvorganges integral befestigt wird. Ein Beispiel einer Übertragungsvorrichtung zum Einbringen von Etiketten in Blasformen ist in US-A-4 359 314 gezeigt, das an E.W. Hellmer am 16. November 1982 erteilt wurde. Wie im Hellmer-Patent erklärt wird, nimmt die Übertragungsvorrichtung ein Etikett von einem Stapel von Etiketten auf und bewegt das Etikett in Fluchtung mit einem vorgewählten Abschnitt der Innenflächen eines weiblichen Formhohlraumes vor dem Blasformen. Danach wird eine Behälter-Vorformling gegen die Innenwände des geschlossenen Formhohlraumes geblasen und das Etikett haftet an der Außenfläche eines solchen gedehnten Vorformlings.
Während Etikettierungsvorgänge in einer Form, wie sie in der Literaturstelle Hellmer beschrieben sind, sicherlich beigetragen haben, die Wirtschaftlichkeit, die Leistung und die Erscheinung von Etiketten auf blasgeformten Behältern zu verbessern, wurde gefunden, daß herkömmliche Etiketten- Rohmaterialien sich oft runzeln, ablösen oder auf andere Weise verschlechtern, u. zw. unter Wärmebeanspruchungen und mechanischen Beanspruchungen, denen sie durch die Etikettiervorgänge in einer Form unterworfen sind. Insbesondere üben die große Hitze, die zum Etikettiervorgang in einer Form gehört, und die nachfolgende Schrumpfung des blasgeformten thermoplastischen Materials, wenn es abkühlt, auf herkömmliches Etiketten-Rohmaterial verhältnismäßig starke Beanspruchungen aus, die häufig bewirken, daß das Etikett sich runzelt, Blasen bildet oder sich vom Behälter und/oder anderen Schichten des Etiketts löst oder eine anderen Verschlechterung in seiner graphischen oder allgemeinen Erscheinung erfährt. Eine solche Verschlechterung und schwache Leistung kann besonders akut werden, wenn der Behälter einem Zusammendrücken und/oder einer feuchten oder nassen Umgebung ausgesetzt ist. Trotz der zunehmenden Verwendung des Etikettierens in einer Form in der Industrie verbleiben Probleme bei der Erhaltung einer glatten Etikettenoberfläche und beim Aufrechterhalten der Laminierbindungen zwischen dem Etikett und dem Behälter und den verschiedenen Etikettschichten. Das Etiketten-Rohmaterial nach dem Stand der Technik hat keine angemessene Lösungen für diese Probleme geboten.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel der Erfindung, die oben beschriebenen Probleme zu vermeiden.
Es ist weiters ein Ziel der Erfindung, ein flexibles mehrlagiges Etikett zu schaffen, das sich zum Aufbringen auf verformbare thermoplastische Verpackungen bei Etikettiervorgängen in einer Form eignet.
Es ist noch ein anderes Ziel der Erfindung, ein flexibles mehrlagiges Etikett zum Aufbringen auf verformbare thermoplastische Verpackungen bei Etikettiervorgängen in einer Form vorzusehen, wobei ein solches Etikett wasserundurchlässig und hinreichend elastisch ist, um eine bleibende Verformung (z. B. Runzeln, Reißen, Ablösen usw.) bei Durchbiegung zu vermeiden.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, ein flexibles mehrlagiges Etikett zu schaffen, welches in passender Weise auf verformbare thermoplastische Verpackungen bei Etikettiervorgängen in einer Form aufgebracht werden kann, wobei das flexible Etikett eine spannungskompensierende Schicht aufweist, die sowohl Wärmebeanspruchungen und ein Schrumpfen der Verpackung, das bei solchen Etikettiervorgängen in einer Form auftritt, als auch Beanspruchungen, die durch die Verformung der Verpackung während der Verwendung auferlegt werden, aufnimmt, so daß die äußere Oberflächenschicht im wesentlichen glatt bleibt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein papierloses, flexibles mehrlagiges Etikett geschaffen, welches auf verformbare thermoplastische Verpackungen über einen Etikettiervorgang in einer Form aufbringbar ist. Das Etikett ist wasserundurchlässig und ausreichend elastisch, um eine bleibende Verformung bei Durchbiegung zu vermeiden, und hat eine thermoplastische spannungskompensierende Schicht und eine thermoplastische Etikettenschicht, die einen Elastizitätsmodul hat, der größer all ungefähr 689407,5 kPa ist, sowie eine glatte Etikettenfläche. Die Unterseite der spannungskompensierenden Schicht ist dazu bestimmt, mit der Außenfläche der thermoplastischen Verpackung während Etikettiervorgängen in der Form verbunden zu werden, und die Etikettenschicht wird auf die Oberseite der spannungskompensierenden Schicht laminiert. Die spannungskompensierende Schicht umfaßt eine maschinenbearbeitbare elastische Struktur, welche sowohl die Wärmebeanspruchungen und das Schrumpfen der Verpackung bei Etikettiervorgängen in der Form als auch Beanspruchungen aufnimmt, die durch Verformung der Verpackung im Gebrauch entstehen, so daß die Etikettenfläche der Etikettenschicht von solchen Beanspruchungen und einer solchen Schrumpfung wirksam isoliert wird und im wesentlichen glatt bleibt, und die laminierten Verbindungen zwischen der Etikettenschicht, der spannungskompensierenden Schicht und der verformbaren Verpackung im wesentlichen intakt bleiben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Während die Beschreibung mit Ansprüchen endet, welche die Erfindung besonders hervorheben und klar beanspruchen, wird angenommen, daß diese aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen besser verstanden wird, in welchen:
Fig. 1 eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht einer flexiblen mehrlagigen Etikettenstruktur ist, die in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 2 eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer mehrlagigen Etikettenstruktur ist, die in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 3 eine teilweise Querschnittsansicht eines weiblichen Blasformhohlraumes ist, der vor dem Blasformungsvorgang gezeigt ist und an dessen Innenflächen eine flexible mehrlagige Etikettenstruktur angeordnet ist;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht des weiblichen Blasformhohlraumes der Fig. 3 nach der Expansion eines erhitzten thermoplastischen Vorformlings gegen die Innenflächen der Form und gegen die biegsame mehrlagige Etikettenstruktur ist, die darin gehalten wird;
Fig. 5 eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht eines Abschnittes A von Fig. 4 ist, welcher einen Teil der sich ergebenden blasgeformten Behälterwand veranschaulicht, die eine flexible mehrlagige Etikettenstruktur nach dem Etikettiervorgang in der Form aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Nunmehr soll auf die Zeichnungen im Detail Bezug genommen werden, worin gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente in allen Ansichten bezeichnen, wobei ein flexibles mehrlagiges papierloses Etikett 10 in Fig. 1 gezeigt ist, welches eine spannungskompensierende Schicht 30, eine thermoplastische Etikettenschicht 14 und eine Vorrichtung 20 zum Laminieren der Etikettenschicht 14 auf die Oberseite der spannungskompensierenden Schicht 30 aufweist. Die spannungskompensierende Schicht 30 hat ferner eine Unterseite 25, die dazu bestimmt ist, mit der Außenfläche einer thermoplastischen Verpackung während des Etikettiervorganges in der Form verbunden zu werden.
Die spannungskompensierende Schicht 30 kann aus einem weiten Bereich von thermoplastischen Materialien (z. B. Polyethylen oder Polypropylen) geformt werden, so lange eine solche Schicht eine Gesamtstruktur hat, welche verhältnismäßig elastische Eigenschaften aufweist, so daß (wie weiter unten detaillierter beschrieben) die Wärmebeanspruchungen, die Schrumpfung der geblasenen thermoplastischen Verpackung nach der Formung und verschiedene mechanische Beanspruchungen, die durch die Verformung der Verpackung bei deren Verwendung entstehen, durch eine solche Schicht kompensiert werden können, ohne die daran laminierte Etikettenschicht zu beschädigen. In dieser Hinsicht wurde gefunden, daß eine herkömmliche Einzellagen- und Mehrlagen-Filmetikettstruktur sich runzelt, reißt, knittert oder ablöst, u. zw. auf Grund des Abbaus des Etikettenmaterials und/oder der Verbindung zwischen den einzelnen Etikettenschichten und/oder dem thermoplastischen Behälter, wenn sie den Wärmebeanspruchungen unterworfen werden, die zu dem Etikettiervorgang in der Form gehören, und infolge der Schrumpfung der blasgeformten Verpackung unterhalb des daran befestigten Etikettes, sobald die Verpackung nach dem Blasformungsvorgang abkühlt. Zusätzlich ergibt sich ein ähnlicher Abbau während normaler Verwendung einer etikettierten thermoplastischen Verpackung, wenn sie wiederholten Zusammendrück-Abgabevorgängen unterworfen wird, und wenn eine solche Verpackung einer nassen Umgebung ausgesetzt wird (z. B. einer Duschen- oder Bad-Umgebung).
Um diese negativen Verhaltenseigenschaften von Standardetikettenstrukturen zu vermeiden, wurde gefunden, daß neben anderen Dingen die Etikettenstruktur flexibel und hinreichend elastisch sein muß, um eine permanente Verformung (z. B. Runzeln, Knittern, Knicken usw.) bei Durchbiegung der Etikettentragfläche zu vermeiden. Es wurde gefunden, daß eine spannungskompensierende Schicht (z. B. 30), welche eine verhältnismäßig elastische Eigenschaft hat, vorteilhaft angewendet werden kann, um eine Etikettenschicht (z. B. die Etikettenschicht 14) von solchen Beanspruchungen und solcher Schrumpfung wirksam zu isolieren. Im besonderen muß die Struktur der spannungskompensierenden Schicht elastisch genug sein, um sich bei Wärmebeanspruchungen und mechanischen Beanspruchungen leicht zu verformen, ohne diese Beanspruchungen und/oder Verformung auf andere damit laminierte Schichten zu übertragen. Auf diese Weise "paßt" sich die spannungskompensierende Schicht an solche Wärmebeanspruchungen und mechanischen Beanspruchungen "an", u. zw. durch Verteilen derselben innerhalb einer solchen elastischen Schicht, indem sie die Beanspruchungen "absorbiert" und den Rest der Etikettenstruktur davon isoliert.
Es wurde weiters gefunden, daß eine solche Spannungskompensierende Schicht eine biegsame anpaßbare Struktur sein kann, wie eine oder mehrere Schichten von EVA-Polyethylenfilm oder ähnlichem umgeschäumtem thermoplastischem Filmmaterial. Diese Materialien sollen maschinenverarbeitbar sein, einen Elastizitätsmodul (Young-Modul) von weniger als ungefähr 176520 kPa haben, entsprechend dem ASTM Testverfahren D882. EVA-Polyethylen ist ein Copolymer von Ethylen und Vinylacetat, welches von ungefähr 1 bis 12 Gew.-% Vinylacetat reicht. Für die vorliegenden Zwecke wird ein Bereich von ungefähr 3 % bis ungefähr 6 % bevorzugt. Beispiele dieser Strukturen sind weiter unten genauer beschrieben, doch besteht die kritische Anforderung an die spannungskompensierende Schicht darin, daß sie hinreichend elastisch sein muß, um die beschriebenen Beanspruchungen aufzunehmen, ohne diese auf andere Etikettenschichten zu übertragen. Wie hier verwendet, soll der Ausdruck "aufnehmen" verwendet werden, um die Idee anzudeuten, daß die spannungskompensierende Schicht solche Beanspruchungen verteilt oder absorbiert, ohne diese auf andere Schichten des Etiketts zu übertragen.
Fig. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform eines flexiblen mehrlagigen Etiketts 10 einschließlich einer solchen spannungskompensierenden Schicht 30. Im besonderen kann die spannungskompensierende Schicht 30 eine relativ dünne (z. B. von ungefähr 0,025 mm (0,001 Zoll) bis ungefähr 0,076 mm (0,003 Zoll), vorzugsweise ungefähr 0,032 mm (0,00125 Zoll) bis ungefähr 0,044 mm (0,00175 Zoll) in Stärke) EVA-Polyethylen-Filmschicht sein, die nominell ungefähr 3 Gew. -% Vinylacetat enthält und einen bei Niedrigtemperatur aktivierten Kleber aufweist, der auf ihre Innenseite 25 laminiert ist, um die erforderliche Fähigkeit der Klebeschicht 30 zu schaffen, an der Außenfläche einer thermoplastischen Verpackung während Etikettiervorgängen in der Form anzuhaften. Die beschriebene spannungskompensierende Schicht kann von Deerfield Plastics Co., Deerfield MA erhalten werden, die als GRADE 915 EVA identifiziert ist. Das Niedrigtemperaturklebemittel (auf das nachher als "LTS" Bezug genommen wird) ist vorzugsweise ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, wie es im US-A-3 573 125 beschrieben ist, welches an B.W. Elliot am 30. März 1971 erteilt wurde, wobei die Offenbarung dieses Patentes unter Bezugnahme hierauf in die vorliegende Beschreibung mit einbezogen wird. Ein solches Ethylen-Vinylacetat-Copolymer LTS kann von Milprint, Inc., Milwaukee, Wisconsin, erhalten werden.
Andere Mittel zur Erzielung einer Klebefähigkeit der Unterseite der spannungskompensierenden Schicht 30 an die Außenfläche einer thermoplastischen Verpackung, wie eine Schicht von Polyethylen niedriger Dichte od. dgl., könnte für die beschriebene LTS-Schicht substituiert werden; das Ethylen-Vinylacetat (EVA) Copolymer LTS wird jedoch wegen seiner ausnehmend guten Fließeigenschaften, guten Toleranz bezüglich Temperaturunterschiede während des Behälterformungsverfahrens in der Form und seiner höheren allgemeinen Anpassungsfähigkeit gegenüber alternativen Klebematerialien benutzt.
Die thermoplastische Etikettenschicht 14 wird auf die Oberseite der spannungskompensierenden Schicht 30 laminiert. Es sei bemerkt, daß der Ausdruck "laminiert" hier verwendet wird, um jegliche Mittel des Verbindens von zwei Flächen anzudeuten, ganz gleich ob durch Klebstoff, Koextrusion usw.. Mittel 20 zum Laminieren dieser beiden Schichten umfassen vorzugsweise einen Standardklebstoff, der in der Industrie allgemein erhältlich ist, wie ein Urethan vom Expoxy-Typ (wie es z. B. unter dem Handelsnamen Lamal oder Adcote, beides von der Morton Thiokol Company erhältlich ist). Die exakte Wahl von Mitteln zum Laminieren einer Etikettenschicht 14 an die spannungskompensierende Schicht 30 würde natürlich von den Materialien abhängen, die für eine solche Schicht in einer besonderen Struktur gewählt werden.
Die Etikettenschicht 14 kann jedes Thermoplast sein, welches eine glatte Oberfläche hat und gegenüber Wärmeschrumpfung bei kurzer Temperatureinwirkung bis ungefähr 205ºC (400ºF) widerstandsfähig ist, eine gute Haftoberfläche zum Metallisieren aufweist und einen Elastizitätsmodul von mehr als ungefähr 689407,5 kPa (100 000 psi) aufweist. Beispiele von geeigneten Materialien sind Polyethylenterephthalat (PET)-Film, Polystyrolfilm und gegossener Polypropylenfilm.
Wie erörtert soll die Etikettenschicht 14 eine glatte Etikettenfläche haben. In Fig. 1 ist die glatte Etikettenfläche 15 gezeigt, wie sie auf der Innenfläche der Etikettenschicht 14 angeordnet ist. Obzwar es auch bevorzugt sein kann, die glatte Etikettenfläche auf dem Inneren der Etikettenschicht 14 zum Schutz von gedruckten Graphiken u. dgl. anzubringen, könnte eine solche glatte Etikettenfläche in gleicher Weise auf der Außenseite der Etikettenschicht 14 gelegen sein. Wie weiter unten ersichtlich ist, kann es häufig, wo es wünschenswert ist, die Etikettenfläche 15 von den beschriebenen Wärmebeanspruchungen und mechanischen Beanspruchungen wirksamer zu trennen, die bei der Schrumpfung und Verformung der Verpackungswände auftreten, bevorzugt werden, daß die glatte Etikettenflächen 15 auf der Außenseite der Etikettenschicht 14 angebracht wird.
Wie ebenfalls in größerem Detail unten beschrieben wird, ist ein flexibles mehrlagiges Etikett 10 so gestaltet, daß es innerhalb eines weiblichen Blasformhohlraumes angeordnet wird, wobei die Unterseite 25 der spannungskompensierenden Schicht 30 gegen das Innere des Hohlraumes orientiert ist. Ein erhitzter thermoplastischer Vorformling wird dann gegen das mehrlagige Etikett 10 und gegen die Innenwände dieses weiblichen Formhohlraumes während des Blasformverfahrens blasgeformt, und die Unterseite 25 der spannungskompensierenden Schicht 30 wird dadurch an die Außenfläche des expandierten thermoplastischen Kunststoffes durch Zusammenwirken von LTS und dem erhitzten Vorformling gebunden.
Eine alternative Ausführungsform eines flexiblen papierlosen mehrlagigen Etiketts, welches gemäß der gegenständlichen Erfindung hergestellt ist, wird in Fig. 2 gezeigt. Im besonderen schließt das Etikett 100 eine thermoplastische spannungskompensierende Schicht 130 ein, die eine Unterseite 125 aufweist, die dazu bestimmt ist, mit der Außenfläche einer thermoplastischen Verpackung während des Etikettiervorganges in der Form verbunden zu werden, wie dies im Hinblick auf das Etikett 10 beschrieben ist. In dieser Hinsicht ist beabsichtigt, daß die Unterseite 125 ein EVA-Copolymer LTS umfassen könnte, wie vorstehend beschrieben wurde, das an die Unterseite einer spannungskompensierenden Schicht 130 aus EVA-Polyethylenfilm laminiert ist. In ähnlicher Weise umfaßt das Etikett 100 eine thermoplastische Etikettenschicht 114 und Mittel zum Laminieren der Etikettenschicht 114 an die Oberseite einer spannungskompensierenden Schicht 130. Zusätzlich umfaßt das Etikett 100 eine thermoplastische äußere Schicht oder Schutzschicht 140.
Oft ist es erwünscht, spezielle Ornament-Etikettierungseffekte einzuschließen, wie gedruckte und metallische Abschnitte, um die gesamte und die dekorative Erscheinung eines Etiketts zu steigern. Fig. 2 veranschaulicht ein flexibles mehrlagiges Etikett 100, bei welchem die Oberseite 115 der Etikettenschicht 114 metallisiert wurde (z. B. kann eine Schicht 114 ein Film sein, der eine sehr dünne Schicht 117 von Metallpartikeln aufweist, die auf seiner Oberseite abgelagert sind, wie durch das allgemein bekannte Vakuum-Metallisierungsverfahren). Um gute Hafteigenschaften der metallisierten Oberseite 115 auf dem Etikett 100 zu erreichen, wird es bevorzugt, daß die Etikettenschicht 114 ein Polyethylenterephthalat oder einen PET-Film (einen Polyesterfilm, der gewöhnlich erhältlich ist von der E.I. DuPont Company) umfaßt, um eine bessere Klebeoberfläche für ein solches metallisiertes Material zu erhalten. Wie bei dem vorstehenden Etikett 10 wird beabsichtigt, daß die Etikettenschicht 114 auf die Oberseite der Spannungskompensierenden Schicht 130 laminiert wird, u. zw. durch eine Standard-Klebeschicht 120, wie das eben erwähnte Urethan vom Epoxy-Typ. In ähnlicher Weise wird eine Schutzschicht 140, wie ein Polyethylenfilm, vorzugsweise auf die Oberseite einer metallisierten Fläche 115 durch eine zweite Schicht von Epoxyurethanklebstoff 121 laminiert.
Wiederum sollte eine exakte Wahl von Mitteln getroffen werden, um die einzelnen Schichten der Etikettenstruktur miteinander zu verbinden, u. zw. in Übereinstimmung mit dem spezifischen Material von solchen Schichten und um die Verträglichkeit mit Etikettierungsanforderungen in der Form zu gewährleisten. Wenn zum Beispiel EVA-Polyethylenmaterial für eine spannungskompensierende Schicht 130 verwendet würde, würde eine höhere Laminierverbindung zwischen einem solchen EVA-Polyethylen und dem PET der Etikettenschicht 114 vorzugsweise durch Verwendung eines hochwärmebeständigen Klebstoffes, wie einem Polyurethan-Retorte-Klebstoff (wie er gewöhnlich von der Morton Thiokol Company unter dem Handelsnamen Adcote 506 oder 102a erhältlich ist) an der Verbindungsschicht 120 erreicht werden, wie sie dem oben beschriebenen Epoxyurethan gegenüberliegt. Anderseits würde der Lamal- oder Adcote-Klebstoff, der oben erwähnt wurde, für eine Klebeschicht 121 zwischen einer gedruckten Polyurethan-Schutzschicht 140 und der metallisierten PET Etikettenschicht 114 adäquat sein. Der Lamal-Klebstoff würde besonders für die Klebschicht 121 bevorzugt werden, wenn die Oberseite der Etikettenschicht 114 oder die Unterseite der Schutzschicht 140 in Farben gedruckt wäre, weil Lamal-Klebstoff dafür bekannt ist, chemisch mit Farben zu reagieren, um eine relativ starke Verbindung zu schaffen.
Wann immer eine metallisierte Oberfläche in eine laminierte Struktur eingebaut wird, wie die im Hinblick auf Etiketten 100 in Fig. 2 gezeigte und beschriebene, wenn es erwünscht ist, eine glatte glänzende Erscheinung aufrecht zu erhalten, ist es kritisch, daß eine solche metallische Oberfläche vor den Wärmebeanspruchungen und mechanischen Beanspruchungen geschützt wird, die durch den Etikettiervorgang in der Form und die damit verbundene nachfolgende Schrumpfung des geblasenen thermoplastischen Materials auferlegt werden, sobald die Abkühlung stattfindet. In dieser Hinsicht ist es bekannt, daß Hitze die metallische Oberfläche verzerrt und das Haftvermögen eines solchen Metalles gegenüber thermoplastischen Oberflächen herabsetzen kann. Weil ein solches Metall-Haftvermögen an sich auf jeden Fall schwach ist, ist es kritisch, daß ein flexibles Etikett eine Struktur aufweist, um die Metallschicht von solcher Hitze und den zugehörigen Beanspruchungen zu isolieren. Daher wird es bevorzugt, daß die metallisierte Oberfläche, wie die glatte Oberfläche der thermoplastischen Etikettenschicht, an welcher sie befestigt ist, soweit wie praktisch möglich von solchen Beanspruchungen entfernt angeordnet wird. In dieser Hinsicht wurde gefunden, daß zur Minimierung möglicher schädlicher Effekte, die solche Etikettiervorgänge in der Form begleiten, die metallisierte Schicht 117 vorzugsweise auf der glatten Oberseite 115 der Etikettenschicht 114 angebracht wird. Dies ist richtig, weil je näher eine metallische Schicht der Wärmequelle ist (d. h. des erwärmten thermoplastischen Vorformlings, der gegen das Niedrigtemperatur-Klebemittel geblasen wird, das auf die spannungskompensierende Schicht 130 laminiert ist), desto mehr wirkt ein solches Metallmaterial als Wärmesenke. Je mehr Hitze durch die metallische Schicht absorbiert wird, desto weniger Haftvermögen wird sie an den benachbarten thermoplastischen Schichten haben. Zusätzlich neigt diese Hitze dazu, die metallischen Oberflächen zu verzerren, was das Aussehen und das Haftvermögen gegenüber thermoplastischen Oberflächen weiter herabsetzt. Daher ist es kritisch, die metallisierte Schicht 117 und die glatte Etikettenfläche 115 der Etikettenschicht 114 von diesen Wärmebeanspruchungen und den Beanspruchungen, die mit der Schrumpfung der thermoplastischen Verpackung verursacht werden, wenn sie nach den Blasformvorgängen abkühlt, wirksam zu isolieren.
Wenn metallisierte Oberflächen in das Etikett einbezogen werden, wird es bevorzugt, daß eine Etikettenschicht 114 aus PET-Film gebildet wird, da PET für seine starken Verbindungseigenschaften gegenüber metallischen Oberflächen (d. h. vakuummetallisiertem Film) bekannt ist. Es wird auch bevorzugt, daß Materialien, welche im wesentlichen gegenüber Wasser und Feuchtigkeit undurchlässig sind, für jede der hier beschriebenen Etikettenschichten und -lagen verwendet werden, da Materialien, die durch Feuchtigkeit und Nässe beeinträchtigt werden, ein Lösen der Etikettschichten zulassen, wenn sie einer nassen oder feuchten Umgebung ausgesetzt sind.
Da blasgeformte Verpackungen im Gebrauch oft verformbar sind, ist es sehr wichtig, daß ein flexibles mehrlagiges Etikett hinreichend elastisch ist, um eine bleibende Verformung (d. h. Runzelbildung, Rißbildung, Knittern usw.) beim Durchbiegen zu vermeiden, wenn sie auf der Flaschentragfläche montiert ist. Die relativ dünnen thermoplastischen und metallischen Materialien, die im Hinblick auf die verschiedenen Etikettenschichten vorstehend beschrieben wurden, sorgen für eine solche Elastizität und sind außerdem wasserundurchlässig.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer weiblichen Blasform-Formeinheit, nachdem ein flexibles mehrlagiges Etikett (z. B. das Etikett 100) in der Form angeordnet wurde. Ein solches Etikett könnte in die offene Hälfte einer weiblichen Formeinheit durch jede einer Anzahl von in der Industrie bekannten Verfahren zum Anordnen von Etikettenmaterial in Blasform-Formen vor dem Etikettiervorgang in der Form angebracht werden. Wie in Fig. 3 gezeigt schließt die Formhälfte 300 einen weiblichen Formhohlraum 310 ein, der die Gestalt einer darin blaszuformenden thermoplastischen Verpackung bildet. Das Etikett 100 wird innerhalb des weiblichen Formhohlraumes 310 durch in der Industrie allgemein bekannte Verfahren gehalten, wie durch kleine Saugöffnungen (nicht dargestellt), die innerhalb des Hohlraumes 310 gebildet sind. Nach dem Anordnen des Etiketts 100 im Formhohlraum 310 werden gegenüberliegende Seiten der weiblichen Formeinheit 300 über einem extrudierten Vorformling 200 geschlossen. Wenn die einander gegenüberliegenden Hälften der weiblichen Formeinheit 300 geschlossen werden, wird der untere Abschnitt des Vorformlings 200 zwischen entsprechenden Klemmkanten 330 im unteren Abschnitt der Formeinheit 300 eingeklemmt. Diese Klemmwirkung dient dazu, das untere Ende des erwärmten rohrförmigen Vorformlings 200 abzuschließen, um die Bildung des Bodenabschnittes der Flasche während des Blasformverfahrens zu gestatten. Unterhalb der Klemmkanten 330 der Formabschnitte 300 befinden sich hinterschnittene Bereiche 360, welche einen Austritt von thermoplastischem Material 210 ermöglichen, das von dem schlauchförmigen Vorformling 200 abgeklemmt wird, ohne das komplette Schließen des Formhohlraumes 300 zu beeinträchtigen. Das überschüssige thermoplastische Material 210 kann durch mechanische Backen (nicht gezeigt) oder andere Entfernungsmittel, die in der Industrie bekannt sind, beseitigt werden. Wie in Fig. 4 veranschaulicht, wird dann der obere Abschnitt der Formeinheit 300 abgedichtet, wie durch den Blasformpfropfen 400, u. zw. vor der Ausdehnung des erwärmten Vorformlings 200 gegen die Innenflächen des weiblichen Formhohlraumes 310. Der thermoplastische Vorformling 200 wird natürlich über seinen Schmelzpunkt (z. B. zwischen etwa 193ºC und etwa 2O4ºC (bzw. zwischen etwa 380ºF und etwa 400ºF) für ein Polyethylen hoher Dichte) zum Extrudieren vor dem Blasformen erhitzt. Da der Vorformling 200 gegen die Innenfläche des weiblichen Hohlraumes 310 durch einen hinreichenden pneumatischen Druckunterschied oder Fluid-Druckunterschied (z. B. geliefert über einen Blasformstopfen 400) expandiert wird, berührt das erhitzte thermoplastische Material das darin gehaltene Etikett 100 und wird um dieses geformt. Weil die Unterseite 125 nach innen orientiert sein muß, verbindet das Niedrigtemperatur-Klebematerial, welches die Unterseite 125 aufweist, das mehrlagige Etikett 100 mit der Außenfläche des erwärmten thermoplastischen Vorformlings 200. Das expandierte thermoplastische Material wird dann gekühlt und nimmt dabei die Form des weiblichen Formhohlraumes 310 an.
Fig. 5 ist eine stark vergrößerte Teilquerschnittsansicht des Bereiches A (Fig. 4) der in der Form etikettierten thermoplastischen Verpackung, die vom Vorformling 200 und dem Etikett 100 gebildet wird, wobei ein Abschnitt der thermoplastischen Verpackungswand einschließlich des Etikettes 100 veranschaulicht ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, wird das Etikett 100 mit der Außenfläche der sich ergebenden thermoplastischen Verpackung verbunden und ist in seinen Außenwandflächen als Ergebnis des Etikettiervorganges in der Form integriert. Während des Abkühlungsvorganges ist es ein gewöhnliches Phänomen für thermoplastisches Material, zu schrumpfen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, verursacht eine solche Schrumpfung eine lokale Verwindung in der Stärke der spannungskompensierenden Schicht 130 als Folge seiner elastischen Struktur. Doch neigt eine solche elastische Struktur nicht dazu, diese lokalen Beanspruchungen auf die Etikettenschicht 114 zu übertragen, die auf ihre Oberseite laminiert ist. Auf diese Weise dient die spannungskompensierende Schicht 130 dazu, die verschiedenen mechanischen Beanspruchungen, die dem Etikett 100 durch die Schrumpfung auferlegt werden, aufzunehmen oder zu verteilen. Zusätzlich neigt während des Formungsverfahrens in der Form die spannungskompensierende Schicht 130 dazu, die Hitze des erhitzten Vorformlings 200 zu dissipieren oder wirksam zu absorbieren, und dadurch die glatte Oberfläche 115 und die Metallschicht 117 von solchen Wärmebeanspruchungen zu isolieren. Die Schutzschicht 140 dient dazu, sowohl die metallisierte Schicht 117 der Etikettenschicht 114 als auch andere Grafiken und Farben, die auf die metallisierte Schicht 117, die Etikettenfläche 115 und/oder die Innenfläche der Schutzschicht 140 gedruckt sind, zu schützen. Folglich macht es die einzigartige Struktur des flexiblen mehrlagigen Etikettes nach der vorliegenden Erfindung möglich, eine etikettierte verformbare thermoplastische Verpackung zu schaffen, die ein in der Form filmetikettiertes Etikett aufweist, das eine überlegene Erscheinung, einen taktilen Eindruck und Dauerhaftigkeit aufweist.
Ein Beispiel eines bevorzugten Etiketts 100 wird vorbereitet, indem eine thermoplastische kompensierende Schicht 130, die aus EVA-Copolymer-Polyethylen auf eine untere Schicht 125 eines Niedrigtemperatur-Klebemittels (LTS) laminiert wird, wie oben beschrieben wurde. Eine solche spannungskompensierende Schicht 130 hat vorzugsweise eine Dicke von annähernd 0,032 mm (0,00125 Zoll), und die LTS wird vorzugsweise mit der spannungskompensierenden Schicht koextrudiert mit einer Dicke von ungefähr 0,025 mm (0,001 Zoll). Eine Schicht 120 aus Urethanklebstoff vom Epoxy-Typ wird vorzugsweise verwendet, um eine Etikettenschicht 114, die aus PET-Material hergestellt ist, auf die Oberseite der spannungskompensierenden Schicht 130 zu laminieren. Vorzugsweise hat das PET-Material annähernd 48 Gauge und wird metallisiert, wie erwünscht, wobei die metallisierte Oberfläche 117 der Etikettenschicht 114 an der Außenfläche (glatten Fläche 115) derselben orientiert ist. Um die metallisierte Etikettenschicht 114 zu schützen, wird es bevorzugt, daß eine Außenschicht oder Schutzschicht 140 aus Polypropylenfilm auf die Oberseite der Etikettenschicht laminiert wird. Dieses Laminieren könnte vorzugsweise durch Verwendung einer Urethan-Klebschicht 121 vom Epoxy-Typ durchgeführt werden, wie sie oben beschrieben ist, und eine solche Schutzschicht 140 ist vorzugsweise ein Polyethylenfilm, der eine annähernde Dicke von ungefähr 0,032 mm (0,00125 Zoll) hat. Wie oben erwähnt, könnte die Innenseite der Schutzschicht 140 wie erwünscht bedruckt werden.
Zusätzliche Details der Blasformverfahren zum Formen thermoplastischer Verpackungen, welche die vorliegende Etikettenstruktur mit einbeziehen, sind in der vorliegenden Beschreibung nicht enthalten, weil solche Verfahren auf einer Vielzahl von in der Industrie bekannten Weisen unternommen werden können. In dieser Beziehung können Blasformtemperaturen und -drücke ähnlich jenen, die gewöhnlich in dem allgemein übertragenen Patent US-A 4 578 028 angegeben sind, welches an William P. Dirksing et al am 25. März 1986 erteilt wurde, verwendet werden; die Offenbarung eines solchen Patentes wird durch Bezugnahme hierauf in die vorliegende Beschreibung miteinbezogen.
Wie oben erwähnt, kann die exakte Struktur des vorliegenden mehrlagigen Etiketts eingestellt werden, wie es in Übereinstimmung mit spezifischen Notwendigkeiten und Anwendungen erwünscht ist. Zum Beispiel wurde illustriert, daß die spannungskompensierende Schicht des vorliegenden Etiketts irgendeines einer Vielzahl von thermoplastischen Materialien sein kann, welches verhältnismäßig elastische Strukturen aufweist, die Wärmebeanspruchungen und mechanische Beanspruchungen aufnehmen können, ohne solche Beanspruchungen auf andere Etikettschichten zu übertragen, die daran laminiert sind. In dieser Hinsicht könnte die Spannungskompensierende Schicht eine Kombination von verschiedenen Schichten thermoplastischen Materials sein, die zusammenlaminiert sind. Zusätzlich wurde gezeigt, daß Schutzschichten auf die Etikettenschicht laminiert werden können, wie dies erwünscht ist. Solche Schutzschichten könnten aber gleichermaßen weggelassen und/oder ersetzt werden durch eine dünne Schicht aus Lack od. dgl., je nach Eignung. Nachdem die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, können weitere Anpassungen der Etikettenstruktur durch entsprechende Abänderungen vom Fachmann ausgeführt werden, ohne vom Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Papierloses, flexibles, mehrlagiges Etikett (10, 100), welches auf verformbare thermoplastische Verpackungen über einen Etikettiervorgang in einer Form aufbringbar ist, wobei das Etikett wasserundurchlässig und ausreichend elastisch ist, um eine permanente Verformung bei Biegung zu vermeiden, wobei das Etikett aufweist:

(a) eine thermoplastische spannungskompensierende Schicht (30, 130) aus einem ungeschäumten Film, der einen Young-Modul von weniger als 176.520 kPa hat, mit einer Oberseite und einer Unterseite, wobei die Unterseite (25, 125) aus einem niedrigtemperaturaktivierbaren Dichtungsmittel besteht, das mit der Außenseite der thermoplastischen Verpackung während Etikettiervorgängen in der Form verbindbar ist; und

(b) eine thermoplastische Etikettenschicht (14, 114), die einen Young-Modul von größer als etwa 689.407,5 kPa und eine glatte Etikettenfläche hat, und welche auf die Oberseite der spannungskompensierenden Schicht (30, 130) laminiert wird;

(c) wobei die spannungskompensierende Schicht (30, 130) eine maschinenverarbeitbare elastische Struktur hat.

2. Etikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Etikettenschicht (14, 114) ein Polyesterfilm ist.

3. Etikett nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Etikettenschicht (14, 114) aus Polyethylenterephthalat besteht.

4. Etikett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Etikettenschicht (14, 114) eine metallisierte Oberfläche (117) zur Verbesserung des dekorativen Aussehens aufweist.

5. Etikett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungskompensierende Schicht (30, 130) aus einem Copolymer von Ethylen-Vinylacetat und einem Polyethylen niedriger Dichte besteht.

6. Etikett nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungskompensierende Schicht (30, 130) zwischen etwa 3 % und etwa 6 Gew. -% Ethylen-Vinylacetat aufweist.

7. Etikett nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungskompensierende Schicht (30, 130) aus EVA-Polyethylen gewählt ist, das eine auf seine Oberseite und Unterseite laminierte Haut aufweist.

8. Etikett nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Etikettenschicht (14, 114) aus Polyethylenterephthalat besteht.