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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft allgemein Etiketten und spezieller, aber nicht
einschränkend
Schneidetiketten oder Patch Label zur Verwendung mit kaltem Klebstoff
und Filme zur Erzeugung solcher Etiketten. Gemäß eines Aspekts betrifft die
Erfindung die Verwendung solcher Etiketten auf Substraten, bei denen
das Etikett eine zerstörende
Bindung mit dem Substrat bildet, sodass das Etikett abblättert. Dabei
bezeichnet zerstörende
Bindung eine starke Bindung zweier Materialien, bei der eines der
Materialien zerstört
wird, wenn versucht wird, die beiden auseinanderzuziehen. Gemäß einem
anderen Aspekt betrifft die Erfindung solche Etiketten, die die nützlichen
Eigenschaften der bekannten thermoplastischen Etiketten besitzen,
die aber eine verbesserte anfängliche
Adhäsion
und eine zerstörende
Bindung sowie Abblättern
aufweisen.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Bei
vielen Anwendungen von Etiketten ist es wünschenswert, dass das Etikettenzeug,
aus denen die Etiketten geschnitten werden, eher ein Film aus polymerem
Material als aus Papier ist. Ein polymerer Film kann eine oder mehrere
der folgenden Eigenschaften bereitstellen, denen es dem Papier mangelt,
wie Haltbarkeit, Festigkeit, Wasserbeständigkeit, Schnittwiderstand,
Verschleißfestigkeit,
Glanz, Transparenz und andere Eigenschaften. Offensichtlich muss
das polymere Material die praktischen Anforderungen von kommerzieller
Herstellung und Verwendung erfüllen.
Materialkosten müssen
wettbewerbsfähig
sein. Der Film muss durch ein geeignetes kommerzielles Verfahren
wie Gießfolienextrusion
oder Blasfolienexfrusion zu bilden sein, was es erfordert, dass
das geschmolzene Filmmaterial in dem geeigneten Maß fließfähig ist,
um eine gute Filmbildung zu gewährleisten.
Der gebildete Film muss zur Heißverstreckung
ohne schädlichen
Effekt im Stande sein, da es allgemein vorteilhaft ist, den gebildeten
Film heißzuverstrecken
und zu tempern, um so den Film zu orientieren und dem Film eine
Steifigkeit verleihen, die in Maschinen- und Querrichtungen verschieden
ist. Der Film muss eine bedruckbare Vorderseite aufweisen und schneidbar
und matrixabziehbar sein, wenn er in einem druckempfindlichen (pressure-sensitive)
Etikettenaufbau verwendet wird.
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Bei
Anwendungen von Schneidetiketten mit kaltem Klebstoff gibt es bestimmte ändere erwünschte Merkmale.
Kalte Klebstoffe werden weitgehend als eine ökonomische Alternative zu Wrap-Around-
oder druckempfindlichen Etiketten verwendet. Etiketten mit kaltem
Klebstoff müssen
im Stände
sein, Mittel zur Trocknung des Klebstoffs und gute anfängliche
Adhäsion
zur Verfügung
zu stellen, ohne sichtbare Fehler zu zeigen.
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Olefinmischungen
stellten sich in vielen Hinsichten als ein bevorzugtes Material
heraus, das die Forderungen der Herstellung von polymeren Schneidetiketten
erfüllt.
Die relativ geringen Kosten der olefinischen Kunststoffe und ihre
hohe Festigkeit, die eine geringe Filmdicke ermöglicht, gestatten es, die Gesamtmaterialkosten
zu minimieren. Heißverstrecktes
Polypropylen und/oder Polyethylen stellen in der Maschinenrichtung sogar
bei relativ geringen Dicken eine Steifigkeit für eine angemessene Lagegenauigkeit
des Aufdrucks und dessen Abgabe zur Verfügung, während sie eine genügend geringe
Dehngrenze und insbesondere eine genügend hohe Dehnung in der Querrichtung
bereitstellen, um ein gutes Formanpassungsvermögen zu ermöglichen.
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Olefinmischungen
stellten sich als nützlich
heraus, um auf einer ökonomischen
Grundlage bedruckbare 88,9 μm
(3,5 Milli-Inch) (Dickenmessung) koextrudierte Etiketten herzustellen,
die aus einem biaxial heißverstreckten
Film geschnitten sind und haltbar, fest und wasserbeständig sind
und die allgemein gute Struktur- und Oberflächeneigenschaften und Funktionsmerkmale
aufweisen. Die biaxiale Verstreckung liefert auch einen wichtigen
Beitrag zur Wirksamkeit, indem wesentliche Unterschiede zwischen
Maschinenrichtung (MD, machine direction) und Querrichtung (CD,
cross direction) hinsichtlich Steifigkeit, Dehngrenze, Dehnung und anderen
Eigenschaften geschaffen werden.
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Papieretiketten
wurden in der Technik in Verbindung mit einem kalten Klebstoff für Anwendungen
an Glas- und Kunststoffbehältern
verwendet. Die Papieretiketten zeigen eine gute anfängliche
Adhäsion,
Trocknung des Klebstoffes und zerstörende Bindung.
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Das
US-Patent Nr. 4,060,168 offenbart einen Etikettaufbau, der einen
Streifen oder eine Bahn des Grundmaterials mit einer Reihe von gedruckten
Etiketten umfasst, die in einer seriellen Reihenfolge angeordnet
sind. Das Grundmaterial umfasst einen Schneidanteil, der dem Etikett
entgegengesetzt ist und bei der Anbringung des Etiketts an den Behälter an
dem Etikett haften bleibt. Der Schneidanteil kann einen Druck umfassen
und dient als ein Werbegegenstand mit verbesserter Diebstahlbeständigkeit.
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Das
US-Patent Nr. 5,061,334 offenbart eine Hochgeschwindigkeitsetikettiermaschine
und ein Verfahren zur Übertragung
von Etiketten auf Gegenstände
wie Dosen. Die Etikettiermaschine umfasst eine Vorrichtung zur Zuführung der
zu etikettierenden Gegenstände,
ein Etikettübertragungsrad,
ausgestattet mit einzelnen Gruppen von eng angeordneten niederhaltenden
Vakuumöffnungen,
um eine Reihe von eng angeordneten Etiketten zu ermöglichen,
die durch das Übertragungsrad
gehalten und zu den Gegenständen
transportiert werden, und eine druckabtrennende Vorrichtung zur
Abgabe des Etiketts von einem Trägervorrat
zur folgenden Übertragung
von einem Übertragungsrad
zu dem zu etikettierenden Gegenstand. Führungslöcher werden verwendet, um ein
Etikett sehr genau auszurichten. Derartige Etiketten können auf
der Druckpresse geschnitten werden und auf dem Träger durch
genau ausgerichtete Befestigungen verbleiben, oder sie können geschnitten
werden, wenn das Etikett weitergeleitet wird. In einer besonderen
Ausführungsform
bieten Einzelschichtetikettenbänder
mit einem Mittel zur Ablösung
auf der einen Oberfläche
und einem druckempfindlichen Klebstoff auf der anderen Oberfläche die
zusätzlichen
Vorteile einer kleineren Spulengröße und höheren Geschwindigkeiten. Einzelschicktetikettenbänder machen
auch verfälschungsicheres
Verpacken sehr vielseitig und vorteilhaft. Ein anderer Aspekt, der
in diesem Patent offenbart ist, ist die signifikant verbesserte
Wirtschaftlichkeit, indem sowohl die Anzahl der Schichten auf eine
anstelle von zwei für
normale druckempfindliche Etiketten verringert ist als auch indem
die Kosten und die Probleme beseitigt werden, die mit der Verwendung
von Appli ziereinrichtungen für
Klebstoff bei vielen Arten von etikettierten Produkten verbunden
sind.
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Das
US-Patent Nr. 5,174,852 offenbart ein Verfahren zur Befestigung
von Etiketten an Behältern,
bei dem die Etiketten durch rollende Berührung mit einer klebenden Oberfläche, die
mit einem kaltem Klebstoff beschichtet ist, von einem Stapel weggenommen
werden. Zusätzlich
wird vor Beendigung des Schritts der Wegnahme punktförmig eine
Beschichtung mit warmem Klebstoff auf das vorderste Etikette in
dem Stapel aufgebracht. Nachdem das Etikett auf diese Weise mit
kaltem und warmem Klebstoff beschichtet wurde, wird es von der klebenden
Oberfläche
abgezogen und mit seiner klebstoffbeschichteten Rückseite
auf einen Behälter gepresst.
Dadurch, dass die Beschichtung mit warmem Klebstoff auf das Etikett
angewendet wird, während
es noch in dem Magazin festgehalten wird, wird sichergestellt, dass
die Form und Position der Beschichtung mit warmem Klebstoff völlig unabhängig von
der Geschwindigkeit des Etikettiervorgangs ist.
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Das
US-Patent Nr. 5,288,548 offenbart eine mehrlagige Etikettenzeugstruktur,
die ein Etikettenzeug aus einem Polypropylenfilm, der auf einer
Seite eine besonders druckfähige
Mischung aus (A) basischem Acrylat-Copolymer und (B) einem Mischpolymerisat
aus einem Alkylacrylat, einem Alkylmethacrylat und einer Alkylacrylatsäure aufweist.
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Das
US-Patent Nr. 5,486,253 offenbart ein Verfahren zur Etikettierung
von Behältern
durch Verwendung eines Etikettierers mit einer Vakuumtrommel mit
mehreren Öffnungen.
Die Vakuumtrommel mit mehreren Öffnungen
hat einen ersten Hohlraum, der soweit evakuiert ist, dass sie Etikettensegmente
von einer Schneidmaschine mit begrenzter Spannung aufnehmen kann.
Die Vakuumtrommel weist einen zweiten Hohlraum auf, der zu einem
anderen, höheren
Maß evakuiert
ist, sodass die Etikettensegmente festgehalten werden, wenn ein
Klebstoff oder Ähnliches
auf das Etikettensegment aufgebracht wird. Der zweite Hohlraum kann
weiterhin in ein Segment mit einem geringeren Vakuumdruck zum Aufbringen
der Etiketten unterteilt werden. Die Schneidetrommel weist einen
bogenförmigen
Hohlraum auf, der an dem Ende, das zuerst die Etikettenmaterialbahn
kontaktiert, mit Vakuum verbunden wird, wobei an der Etikettenabschneidestelle
und der Etikettenfreigabestelle Vakuum be reitgestellt wird.
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Das
US-Patent Nr. 5,897,722 offenbart ein Verfahren zum Anbringen von
Etiketten an Gegenständen, indem
zuerst ein begrenzter Anteil des Etiketts auf den Gegenstand geklebt
wird und anschließend
zusätzliche Teile
des Etiketts klebend gemacht werden, sodass sie an dem Gegenstand
haften, nachdem das Etikett an den Gegenstand geklebt ist. Die vorderen
und hinteren Enden des Etiketts können mit dem Gegenstand oder miteinander
verbunden sein, um das Etikett an einen Behälter oder einen anderen Gegenstand
anzukleben. Die Teile des Etiketts zwischen den vorderen und hinteren
Enden können
entweder mit einem klebenden Mittel versehen werden, das in einem
nicht-klebenden Zustand vorliegt, oder können aus einem Etikettmaterial
gebildet sein, das gewöhnlich
nicht-klebend ist, aber durch einen zusätzlichen Verfahrensschritt
klebend gemacht werden kann. Zum Beispiel kann ein beschichteter
Polyethylenfilm durch ein Hotmelt an einem Behälter angebracht werden und
dann anschließend
auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der das Polyethylenmaterial
klebend wird, und so an dem Behälter
haftet. Andere Etikettenmaterialien können mit einem Klebstoff bedruckt werden,
der im Wesentlichen nicht-klebend bleibt, bis er erwärmt, durch
Strahlung, Anwendung eines chemischen aktivierenden Mittels oder
durch Anwendung mechanischer Kraft aktiviert wird.
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Das
US-Patent Nr. 6,083,342 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum schnellen Etikettieren eines blasgeformten, hohlen Behälters, der
aus einer Kunststoffzusammensetzung gemacht ist und nach der Entformung
einer Entgasung unterworfen wird. Ansonsten wird herkömmliche
Hochgeschwindigkeitssiebdrucketikettiertechnologie und -verarbeitung
kurz nach Entformung der Behälter
angewendet, um eine fortlaufende Flüssigkeitsschicht von herkömmlicher
Siebdruckfarbe genau auf eine externe Oberfläche des Behälters aufzubringen, die für das Anbringen
eines selbstklebenden, vorgedruckten Etiketts bestimmt ist. Das
Etikett wird schnell und genau auf die siebdruckbeschichtete Fläche aufgebracht,
unmittelbar nachdem diese getrocknet ist und sogar wenn noch ein
Ausgasen des Behälters
stattfindet. Jedoch verhindert die schützende Sperrbeschichtung aus
Druckfarbe die Bildung von Blasen unter dem Etikett. Solche Gase
in der Behälterwand,
die unterhalb der etikettanhaftenden Fläche verbleiben, können dann
nichtsdestotrotz ausgasen, indem sie aus der internen Wandoberfläche des
Behälters
austreten. Das Etikettieren kann auch dadurch erfolgen, dass Etiketten
auf die Behälteroberfläche auf
eine Fläche,
die zur Aufnahme des Etiketts bestimmt ist, und/oder auf nicht bestimmte
Oberflächen
mit gleichzeitigem Aufbringen einer Sperrschicht auf die bestimmte
Fläche
durch Siebdruck aufgedruckt werden. Eine gasblockierende, klare
Druckfarbensperrschicht kann über
den Siebaufdruck durch Siebdruck aufgebracht werden, und dann wird
das Etikett auf die gasblockierende Schicht der klaren Druckfarbe
aufgebracht, wenn diese trocken ist. Das Etikett kann zur Rücksendung
für Verbraucherrabatte abziehbar
sein ohne dadurch die etikettierten Informationen, die auf dem Behälter zurückbleiben,
zu ändern. Das
vorgedruckte Etikett kann eine Nachbildung des vom Etikett verdeckten
Aufdrucks sein, sodass das „Handelserscheinungsbild" durch das abziehbare
Etikett nicht verändert
zu werden braucht und die Behälteroberfläche, die
für dauerhafte
Etikettierung verfügbar
ist, maximiert wird.
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Das
US-Patent Nr. 6,139,935 offenbart ein sauerstoffabsorbierendes Etikett,
das aus einer Basisschicht, einem Klebstoff auf der Basisschicht
zur Befestigung der Basisschicht an einer inneren Oberfläche eines
Behälters,
einer sauerstoffabsorbierenden Zusammensetzung auf der Basisschicht
und einer Deckschicht besteht, die an der Basisschicht befestigt
ist, um die sauerstoffabsorbierende Zusammensetzung dazwischen einzuschließen. Die
Deckschicht wird aus einem Material hergestellt, das Sauerstoff
erlaubt, hindurch zu gelangen, das sich aber wegen der Oxidation
der sauerstoffabsorbierenden Zusammensetzung oder wegen der Berührung mit
Materialien in dem Behälter
nicht verfärben
wird. Eine Vielzahl der vorangehenden Etiketten sind auf einer Bahn
befestigt, die mit herkömmlichen
Etikettiervorrichtungen zu verwenden sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
thermoplastisches Etikett zur Verwendung mit einem kalten Klebstoff
wird hierin offenbart. Das Etikett weist eine erste Außenschicht
auf, die einen Thermoplasten und ein erstes kavitierendes Mittel
enthält, wobei
die erste Außenschicht
eine erste Seite und eine zweite Seite hat, und die erste Außenschicht
mit Hohlräumen
versehen ist, wobei die erste Seite der ersten Außenschicht
daran angepasst ist, um in Kontakt mit einem kalten Klebstoff verwendet
zu werden. Das erste kavitierende Mittel macht mindestens 35 Gew.-%
der ersten Außenschicht
aus. Der Thermoplast ist Polypropylen. Das Etikett weist entweder
eine Dicke der ersten Außenschicht
von mindestens 7,6 μm
(0,3 Milli-Inch) auf oder die erste Außenschicht macht mindestens
15 Gew.-% des thermoplastischen Etiketts aus.
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Ebenso
wird hierin ein Verfahren offenbart, bei dem man ein wie zuvor beschriebenes
Etikett bereitstellt, man einen kalten Klebstoff auf das Etikett
anbringt und man das Etikett an einem Behälter anbringt. Ein Behälter, der
ein zuvor beschriebenes Etikett aufweist, wird ebenso hierin offenbart.
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Vorteile
des thermoplastischen Etiketts umfassen eine oder mehrere der Folgenden:
- 1. Ein Etikett, das mit kaltem Klebstoff verwendet
werden kann.
- 2. Ein Etikett, das eine gute anfängliche Adhäsion zeigt, wenn es mit einem
kaltem Klebstoff verwendet wird.
- 3. Ein Etikett, das zerstörende
Bindungen zeigt, wenn es mit einem kaltem Klebstoff verwendet wird.
- 4. Ein Etikett, das Abblättern
zeigt, wenn es mit einem kaltem Klebstoff verwendet wird.
- 5. Ein Etikett, das eine wirtschaftliche Alternative zu Wrap-Around-
oder druckempfindlichen Etiketten darstellt.
- 6. Ein Etikett, das die Eigenschaften von Haltbarkeit, Festigkeit,
Wasserbeständigkeit,
Abriebbeständigkeit, Glanz,
Transparenz und/oder andere Eigenschaften zeigt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht eines thermoplastischen
Etiketts, das gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist und eine wie vorher beschriebene erste Außenschicht
enthält.
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2 ist eine Querschnittsansicht des thermoplastischen
Etiketts von 1, mit einer hinzugefügten Kernschicht.
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3 ist eine Querschnittsansicht des thermoplastischen
Etiketts von 2, mit einem auf die
erste Außenschicht
aufgebrachten kalten Klebstoff.
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4 ist eine Querschnittsansicht des in 3 gezeigten Etiketts, wie es an einen
Behälter
angeheftet ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Bezugnehmend
auf die begleitenden 1 bis 4 wird die vorliegende Erfindung in ihren
verschiedenen Aspekten veranschaulicht.
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Bezugnehmend
auf 1, weist das thermoplastische
Etikett 10 eine erste Außenschicht 12 auf,
die einen Thermoplasten und ein erstes kavitierendes Mittel enthält. Die
erste Außenschicht 12 hat
eine erste Seite 101 und eine zweite Seite 102 und
ist mit Hohlräumen
versehen. Das erste kavitierende Mittel macht mindestens 35 Gew.-%
der ersten Außenschicht 12 aus,
und der Thermoplast ist Polypropylen. Die erste Außenschicht 12 weist
eine Dicke von mindestens 7,6 μm
(0,3 Milli-Inch) auf oder macht mindestens 15 Gew.-% des thermoplastischen
Etiketts 10 aus.
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In
einer Ausführungsform
ist das Polypropylen der ersten Außenschicht 12 ein
Polypropylen-Homopolymer. Geeignete Polypropylene können ein
isotaktisches Polypropylen mit Normalfilmgrad oder ein hochkristallines
Polypropylen umfassen.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist das erste kavitierende Mittel Calciumcarbonat das 25 Gew.-% oder
mehr der ersten Außenschicht
ausmacht. In einer anderen Ausführungsform
macht das Calciumcarbonat 35 Gew.-% oder mehr der ersten Außenschicht
aus. In einer anderen Ausführungsform
macht das Calciumcarbonat 50 Gew.-% oder mehr der ersten Außenschicht
aus.
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In
einer anderen Ausführungsform
weist die erste Seite 101 der ersten Außenschicht 12 Löcher auf, die
durch das kavitierende Mittel gebildet werden. In einer anderen
Ausführungsform
beträgt
die mittlere Teilchengröße des kavitierenden
Mittels 1,4 μm.
In einer anderen Ausführungsform
beträgt
die mittlere Teilchengröße des kavitierenden
Mittels 3,2 μm.
In einer anderen Ausführungsform
beträgt
die mittlere Teilchengröße des kavitierenden
Mittels mindestens 1,4 μm.
In einer anderen Ausführungs form
beträgt
die mittlere Teilchengröße des kavitierenden
Mittels mindestens 3,2 μm.
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Mögliche erste
kavitierende Mittel umfassen Polyamide, Polybutylenterephthalat,
Polyester, Acetale, Acrylharze, Nylons, massive vorgeformte Glaskugeln,
hohle vorgeformte Glaskugeln, Metallperlen, Metallkugeln, keramische
Kugeln, Calciumcarbonat und Mischungen davon.
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In
einer Ausführungsform
weist das Etikett 10 eine Dicke von 25,4 bis 254 μm (1 Milli-Inch
bis 10 Milli-Inch) auf. In einer anderen Ausführungsform weist das Etikett 10 eine
Dicke von 76,2 bis 127 μm
(3 Milli-Inch bis 5 Milli-Inch) auf. In einer anderen Ausführungsform
ist das Etikett 10 uniaxial orientiert. In einer anderen Ausführungsform
ist das Etikett 10 biaxial orientiert.
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In
einer Ausführungsform
macht die erste Außenschicht 12 des
thermoplastischen Etiketts 10 mindestens 15 Gew.-% des
thermoplastischen Etiketts 10 aus. In einer anderen Ausführungsform
macht die erste Außenschicht 12 mindestens
30 Gew.-% des thermoplastischen Etiketts 10 aus.
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2, auf die nun Bezug genommen wird, ist
eine Querschnittsansicht des thermoplastischen Etiketts 10 aus 1 mit einer hinzugefügten Kernschicht 14.
Das thermoplastische Etikett 10 weist eine erste Außenschicht 12 mit
einer ersten Seite 101 und einer zweiten Seite 102,
eine Kernschicht 14 mit einer ersten Seite 104 und
einer zweiten Seite 106 und eine Grenzfläche 16 zwischen
der ersten Außenschicht 12 und
der Kernschicht 14 auf, wobei die Grenzfläche in Verbindung
mit der zweiten Seite 102 der ersten Außenschicht 12 und der
ersten Seite 104 der Kernschicht 14 ist.
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In
einer Ausführungsform
enthält
die Kernschicht 14 Polypropylen und ein zweites kavitierendes
Mittel. Das zweite kavitierende Mittel kann eines der Folgenden
sein: Polyamide, Polybutylenterephthalat, Polyester, Acetale, Acrylharze,
massive vorgeformte Glaskugeln, hohle vorgeformte Glaskugeln, Metallperlen,
Metallkugeln, keramische Kugeln, Calciumcarbonat, COC's und Mischungen
davon. COC's (Cycloolefinpolymere
und Cycloolefin-Copolymere) werden in US-Patent Nr. 6,048,608, erteilt
an Peet et al., beschrieben. In einer anderen Ausführungsform
ist die Kernschicht 14 nicht mit Hohlräumen versehen. In einer anderen
Ausführungsform ist
das Polypropylen der Kernschicht 14 entweder isotaktisches
oder hochkristallines Polypropylen.
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In
einer Ausführungsform
enthält
die Kernschicht 14 Polyethylen und ein zweites kavitierendes
Mittel. Das zweite kavitierende Mittel kann eines der Folgenden
sein: Polyamide, Polybutylenterephthalat, Polyester, Acetate, Acrylharze,
massive vorgeformte Glaskugeln, hohle vorgeformte Glaskugeln, Metallperlen,
Metallkugeln, keramische Kugeln, Calciumcarbonat, COC's und Mischungen
davon. In einer anderen Ausführungsform ist
die Kernschicht 14 nicht mit Hohlräumen versehen. In einer anderen
Ausführungsform
ist das Polyethylen der Kernschicht 14 Polyethylen höher Dichte.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird eine zweite Außenschicht
(nicht dargestellt) zu dem thermoplastischen Etikett 10 hinzugefügt, die
an die Kernschicht 14 und an die zweite Seite 106 der
Kernschicht 14 angrenzt. In einer Ausführungsform enthält die zweite
Außenschicht
(nicht dargestellt) ein Polyolefin. Geeignete Polyolefine für die zweite
Außenschicht
umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyolefin-Copolymere
und Mischungen davon.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird ein Starter zu der zweiten Außenschicht (nicht dargestellt)
zugegeben. In einer anderen Ausführungsform
weist die zweite Außenschicht
(nicht dargestellt) eine aufgebrachte Metall- oder Beschichtungsschicht
auf. Die US-Patente 6,077,602; 6,013,353; 5,981,079; 5,972,496; 6,074,762;
6,025,059 und 5,888,648 offenbaren die Verwendung von Beschichtungs-
und/oder Metallschichten auf einem Film. In einer Ausführungsform
können
geeignete Beschichtungen PVdC's
oder Acrylate enthalten, die dazu dienen, den Glanz zu verstärken, die
maschinelle Bearbeitbarkeit zu verbessern und/oder die Adhäsion der
Druckfarbe zu verbessern. Geeignete Metalle können Aluminium umfassen.
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3, auf die nun Bezug genommen wird, ist
eine Querschnittsansicht des thermoplastischen Etiketts 10 aus 2 mit einem kalten Klebstoff 22,
der auf die erste Seite 101 der ersten Außenschicht 12 aufgebracht ist.
Kalte Klebstoffe bestehen allgemein aus festen Grundmaterialien
in Kombination mit Wasser. In einer Ausführungsform ist der kalte Klebstoff 22 eine
wässrige
Lösung
eines natürlichen
Kleb stoffs (z.B. Casein). In einer anderen Ausführungsform ist der kalte Klebstoff 22 eine
wässrige
Lösung
eines Harzes (z.B. PVA, EVA). Kalte Klebstoffe werden weitgehend
als eine wirtschaftliche Alternative für Wrap-Around- oder druckempfindliche Etiketten
verwendet. Einige kalte Klebstoffe sind eine kolloidale Suspension
verschiedener proteinischer Materialien in Wasser und werden gewonnen,
indem Tierfelle, -sehnen oder -knochen gekocht werden, die sehr kollagenhaltig
sind. Alternativ kann ein kalter Klebstoff von Pflanzen (z.B. Stärke, Dextrin)
abgeleitet werden. Einige kalte Klebstoffe basieren auf synthetische
Materialien (Harzen). (Geeignete kalte Klebstoffe umfassen HB Fuller
WB 5020, National Starch Cycloflex 14-200A, AABBITT 712-150, und Henkel 10-7026;
die oben genannte Aufstellung kalter Klebstoffe sind Handelsmarken
von HB Fuller, National Starch, AABBITT bzw. Henkel.)
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4, auf die nun Bezug genommen wird, ist
eine Querschnittsansicht des Etiketts 10, das in 3 gezeigt ist und an einem Behälter 26 angebracht
ist.
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Der
Behälter 26 hat
eine Oberfläche 108,
die an den Klebstoff 22 angrenzt, der auf die erste Seite 101 der
ersten Außenschicht 12 des
Etiketts 10 aufgebracht ist. Geeignete Materialien für den Behälter 26 umfassen
Glas, Keramiken, Thermoplaste oder andere Materialien.
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In
einer anderen Ausführungsform
können
ein herkömmlicher
Füllstoff
und ein Farbkörper
wie Titandioxid zu der Kernschicht 14 zugegeben werden
und können
für Druck-
oder graphische Reproduktionszwecke wünschenswert sein. Allgemein,
zumindest von einem wirtschaftlichen Standpunkt aus, muss es nicht
als bestimmter Vorteil angesehen werden, mehr als etwa 10 Gew.-%
Titandioxid zu verwenden, um ein zu Druckzwecken geeignetes weißes Etikett
zu erhalten. Größere Mengen
können
für eine
größere Opazität zugegeben werden,
solange es keine übermäßige gegenseitige
Beeinflussung mit dem Erreichen der erwünschten Eigenschaften des thermoplastischen
Etiketts 10 gibt.
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Das
Etikett 10 kann transparent oder lichtundurchlässig sein.
In einer Ausführungsform
ist das Etikett 10 lichtundurchlässig weiß. Die lichtundurchlässige Form
stellt einen hervorragenden kontrastgebenden Hintergrund für bedruckte
Materialien zur Verfügung,
die auf der zweiten Seite 106 der Kernschicht 15 oder
der Oberfläche (nicht
dargestellt) der zweiten Außenschicht
(nicht dargestellt) des Etiketts 10 angebracht sind. In einer
Ausführungsform
gibt es eine transparente Polypropylenkernschicht 14, die
eine koextrudierte erste Außenschicht 12 und eine zweite Außenschicht
(nicht dargestellt) aufweist. Eine andere Ausführungsform weist eine Metallbeschichtung
auf, die auf die zweite Außenschicht
(nicht dargestellt) angebracht ist.
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Eine
andere Ausführungsform
weist eine Kernschicht 14 auf, die ein lichtundurchlässiges Kernmaterial enthält, das
eine orientierte Polypropylenstruktur ist, die in einer speziellen
Weise mit Hohlräumen
versehen ist, sodass sie ein perlmuttartiges lichtundurchlässiges Erscheinungsbild
erzeugt. Ein Material dieser Art ist in US-Patent Nr. 4,377,616,
erteilt an Ashcraft et al., beschrieben. Gemäß diesem Patent ist das Verfahren
zur Herstellung der lichtundurchlässigen Filmstruktur wie folgt:
ein größerer Anteil
eines ersten thermoplastischen Materials, zum Beispiel Polypropylen,
wird mit einem kleineren Anteil eines zweiten Materials mit einem
höheren
Schmelzpunkt oder einer höheren
Glasübergangstemperatur
als dem ersten Material vermischt. Diese Mischung wird auf eine
Temperatur erhitzt, die zumindest oberhalb der Schmelztemperatur
des ersten Materials ist. Danach wird das zweite Material gleichförmig in
dem geschmolzenen ersten Material in Form von Mikrosphären dispergiert.
Die Mikrosphären
können
vorteilhaft in einer Grundmischung von z.B. Polybutylenterephthalat
hergestellt werden, das in geschmolzener Form in geschmolzenem Polypropylen
mikrodispergiert ist, hergestellt werden. Diese Kombination wird
dann mit einer ersten Außenschicht 12 und
einer zweiten Außenschicht
(nicht dargestellt) koextrudiert, sodass zwei Außenschichten auf gegenüberliegenden
Oberflächen
des Kerns 14 erhalten werden, der eine Kombination der
Materialien enthält.
In einer Ausführungsform
wird diese Anordnung danach bei einer Temperatur und bis zu einem
Grad biaxial orientiert, um eine Schicht aus Opazität-verursachenden
geschlossenen Zellhohlräumen
der Dimensionen X, Y und Z zu bilden. Die Dimensionen X und Y sind
Hauptdimensionen und die Dimension Z ist eine Nebendimension, die
zumindest allgemein dem Durchmesser der Mikrosphären entspricht. In einer anderen
Ausführungsform
wird diese Anordnung bei einer Temperatur und bis zu einem Grad
uni-axial orientiert, um eine Schicht aus Opazität-verursachenden geschlossenen
Zellhohlräumen
der Dimensionen X, Y und Z zu bilden. Die Dimension X ist die Hauptdimension und
die Dimensionen Y und Z sind Nebendimensionen, die zumindest allgemein
dem Durchmesser der Mikrosphären
entsprechen. In einigen Fällen
kann es vorteilhaft sein, anorganische Füllstoffmaterialien zuzufügen, z.B.
um die Rauhigkeit der Oberfläche
der Außenschicht
zu fördern.
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Eine
andere Ausführungsform
weist eine Kernschicht 14 auf, die ein lichtundurchlässiges Kernmaterial enthält, das
eine orientierte Polypropylenstruktur ist, die durch die Verwendung
von COC's (Cycloolefinpolymeren
und Cycloolefin-Copolymeren) mit Hohlräumen versehen ist. COS's sind in US-Patent
Nr. 6,048,608, erteilt an Peet et al., beschrieben.
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Eine
andere Ausführungsform
weist eine Kernschicht 14 auf, die ein lichtundurchlässiges Kernmaterial enthält, das
eine Polyethylenstruktur ist, die Calciumcarbonat enthält.
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Eine
andere Ausführungsform
des thermoplastischen Etiketts 10 weist eine Bindeschicht
(nicht dargestellt) auf, die an die zweite Seite 102 der
ersten Außenschicht 12 und
auch an die erste Seite 104 der Kernschicht 14 angrenzt.
Die Bindeschicht (nicht dargestellt) liegt zwischen der ersten Außenschicht 12 und
der Kernschicht 14 in der Grenzfläche 16 vor. In einer
anderen Ausführungsform
ist die Bindeschicht (nicht dargestellt) eine Mischung von den Materialien
der ersten Außenschicht 12 und
der Kernschicht 14.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die erste Außenschicht 12 von
dem thermoplastischen Etikett 10 abblättern. In einer Ausführungsform,
wenn das Etikett 10 von dem Behälter 26 entfernt wird,
bleiben die erste Außenschicht 12 des
Etiketts 10 und der Klebstoff 22 an dem Behälter 26 haften.
Dies bedeutet, dass die erste Außenschicht 12 von
den angrenzenden Schichten des Etiketts 10 abgeblättert ist.
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DEFINITION
VON BEGRIFFEN
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- 1. Acetate – Ein Polymer oder Copolymer,
das durch Polymerisation von Formaldehyd und CH2 und
anderen möglichen
Verbindungen erhalten wird.
- 2. Acrylharze – Ein
Polymer oder Copolymer von Acrylsäure, Methacrylsäure, Estern
dieser Säuren
oder Acrylnitril.
- 3. Biaxial orientiert – gestreckt
in der Maschinenrichtung, der Richtung der Zu fuhr, und in Querrichtung, senkrecht
zu der Zufuhr.
- 4. Calciumcarbonat – Dasselbe
wie Aragonit, Austernschalen, Calcit, Kalk, Kalkstein oder Marmor.
(Chemische Formel ist CaCO3).
- 5. Mit Hohlräumen
versehen – Bildung
von Gaskammern in einer Schicht eines Films nach Unterwerfung einer
Spannung.
- 6. Kavitierendes Mittel – Ein
Material, das unverträglich
mit dem Grundmaterial eines Filmmaterials ist und einen höheren Schmelzpunkt
oder höhere
Glasübergangstemperatur
aufweist.
- 7. Keramische Kugeln – Eine
kleine Kugel, die vorwiegend aus Silikaten hergestellt ist.
- 8. Beschichtung – Eine
Schicht, die auf eine Außenoberfläche des
Films aufgebracht wird.
- 9. Kalter Klebstoff – Klebstoffe,
die zur Etikettierung von Behältern
verwendet werden, und insbesondere Wasser-basierende Klebstoffe,
die aus dem Feststoffgrundmaterial (z.B. Stärke, PVA, Latex, etc.) in Kombination
mit Wasser bestehen. Können
proteinabgeleitet, pflanzlich, mineralisch oder synthetisch sein.
- 10. Enthaltend – Zusammengesetzt
aus mindestens den genannten Bestandteilen (kann auch andere ungenannte
Bestandteile umfassen).
- 11. Behälter – Jedes
Gefäß, gestaltet
aus Glas, Kunststoff oder Keramik.
- 12. Film – Ein
dünnes
Material von etwa 10 bis etwa 100 μm Dicke.
- 13. Glaskugeln – Eine
kleine Kugel, die vorwiegend aus Silika, wasserfreiem Soda und Kalk
hergestellt wird.
- 14. Polypropylenhomopolymer – Ein Hochpolymer abgeleitet
von dem alleinigen Monomer Propylen.
- 15. HCPP – hochkristallines
Polypropylenhomopolymer.
- 16. Metallperlen – Ein
kleines, rundes Stück
aus Metall.
- 17. Metallkugeln – Eine
kleine Kugel aus Metall.
- 18. Nylons – Ein
Material ausgewählt
aus der Familie von Polyamidpolymeren gekennzeichnet durch die Anwesenheit
der Amidgruppe -CONH.
- 19. Polyamide – Ein
Polymer, in dem Amidbindungen (-CONH-) entlang der Polymerkette
auftreten.
- 20. Polybutylenterephthalat – Ein thermoplastisches Polymer
abgeleitet von 1,4-Butandiol.
- 21. Polyester – Ein
Polykondensationsprodukt von Dicarbonsäuren mit Dihydroxyalkoholen.
- 22. Polypropylen – Ein
Polymer von Propylen.
- 23. Thermoplast – Ein
Hochpolymer, das erweicht, wenn es Wärme ausgesetzt wird, und in
seinen ursprünglichen
Zustand zurückkehrt,
wenn es auf Raumtemperatur abgekühlt
wird.
- 24. Thermoplastisches Etikett – ein Etikett entwickelt um
auf der Außenseite
einer Packung verwendet zu werden.
- 25. Dicke – eine
Ablesung der Stärke.
- 26. Uniaxial orientiert – gestreckt
in nur eine Richtung, entweder in Maschinen-, in Richtung des Zulaufs, oder
in der Querrichtung, in der Richtung senkrecht zur Zulaufrichtung.
- 27. Anfängliche
Adhäsion – wenn ein
Etikett sich unter Belastung (durch Schieben mit der Hand oder z.B. durch
die von einer Flaschenfüllanlage
ausgeübte
Beanspruchung) nicht von seiner angebrachten erwünschten Position bewegt, unverzüglich nach
Anbringung.
- 28. Haftung – ein
anderer Begriff für
anfängliche
Adhäsion.
- 29. Abblättern – innere
Trennung eines Kunststofffilms. Gewöhnlich Trennung von Schichten
innerhalb eines koextrudierten Kunststofffilms.
- 30. Faserriss – wenn
ein Papieretikett zerstörende
Bindungen mit einem Substrat aufzeigt. Locker verwendet in Verbindung
mit Kunststoffetiketten um Abblättern
zu bedeuten.
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BEISPIELE
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DATEN UND
VERWANDTE INFORMATIONEN
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Die
folgenden Strukturen wurden hergestellt. Die Dicke der Strukturen
betrug etwa 50,8 μm
(2 Milli-Inch) und die Dicke der mit Hohlräumen versehenen Außenschicht
betrug etwa 7.6 μm
(0,3 Milli-Inch).
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Beispiele
1 & 2: Diese
Strukturen wurden mit einem Wasser-basierten kalten Klebstoff an
einen Glasbehälter
geheftet. Die Struktur aus Beispiel 1 zeigt nach nur 1 Stunde Alterung
eine gute anfängliche
Haftung und Faserriss (Abblättern).
Ein Prüfungsverfahren
wurde entwickelt, um das anfängliche
Haften zu messen, das daraus bestand, das Etikett mit einem kalten
Klebstoff an dem Behälter
anzubringen und manuell das Etikett über den Behälter zu schieben. Wenn das
Etikett fähig
war, in der Position zu verbleiben, dann zeigte es eine gute anfängliche
Haftung, wenn das Etikett fähig
war, leicht über
den Behälter
zu rutschen, dann zeigte es eine schlechte anfängliche Haftung. Die Struktur
aus Beispiel 2 zeigte auch nach 24 Stunden keinen Faserriss. Ein
visuelles Prüfungsverfahren
wurde entwickelt, um den Faserriss zu messen. Ein Etikett wurde
mit kaltem Klebstoff angebracht und für 2 Wochen in einem kalten
Raum bei 3,3°C
(38°F) gehärtet. Nach
dem Zeitraum von 2 Wochen wurde das Etikett von dem Behälter abgezogen,
und es wurde untersucht, wieviel des Etiketts abblättert und
an dem Behälter
mit dem kalten Klebstoff verbleibt. Wenn mehr als 50% des Etiketts abblättert und
an dem Behälter
verbleibt, dann zeigt das Etikett einen guten Faserriss, wenn weniger
als 50% des Etiketts an dem Behälter
verbleiben, dann zeigt das Etikett einen schlechten Faserriss. Im
Allgemeinen deutet Faserriss auf eine gute Haftung hin, was eine
sehr wichtige Eigenschaft ist. In diesen Beispielen hat das verwendete
CaCO3 eine mittlere Teilchengröße von 1,4 μm. Das PP
war Exxon 4612, das PBT war Ticona 1300A und das CaCO3 war
Omyacarb FT. Die zuvor genannte Aufstellung der Materialien sind
Handelsnamen von ExxonMobil, Ticona bzw. Omyacarb.
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Rasterelektronenmikroskopische
Aufnahmen (SEM) der zwei Strukturen zeigen, dass die Struktur aus Beispiel
1 stark mit Hohlräumen
versehen war, mit vielen Schichten und guter Trennung zwischen den
Schichten, und dass die Oberfläche
des Films „Löcher" aufwies. Es wird
die Hypothese aufgestellt, dass die „Löcher" es dem Wasser ermöglichen, in die mit Hohlräumen versehene
Außenschicht
einzudringen, was dem Trocknen des Klebstoffs hilft. Es wird weiter
die Hypothese aufgestellt, dass die „Löcher" einen Verankerungspunkt für den Klebstoff
bilden. Die Struktur aus Beispiel 2 ist nicht sehr mit Hohlräumen versehen
und die Oberfläche weist
keine Löcher
auf.
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Beispiel
3: Die Struktur aus Beispiel 1 wurde reproduziert, mit der Ausnahme,
dass die PP-Außenschicht
mit 50% CaCO3 durch eine HDPE-Außenschicht
mit 50% CaCO3 (Schulman FCA-6080-HD in Mischung
mit Equistar M6060, die zuvor genannten Materialien sind Handelsmarken)
ersetzt wurde. Diese Struktur zeigte keinen Faserriss. Rasterelektronenmikroskopische
Aufnahmen zeigen keine Hohlräume
oder „Löcher" auf der Oberfläche, weil
wahrscheinlich die Verarbeitungstemperaturen, die nötig sind,
um das PP zu orientieren, überhalb
des Schmelzpunkts des HDPE lagert. Dies zeigt, dass die Versehung
mit Hohlräumen
und nicht nur die Anwesenheit eines absorbierenden Materials nötig ist.
Diese Probe verwendete ein CaCO3 mit einer
mittleren Teilchengröße von 3,2 μm.
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Mehrere
zusätzliche
Strukturen wurden hergestellt. Die Zusammensetzung der Außenschicht
und die Ergebnisse sind unten dargestellt. In allen Fällen befand
sich eine Schicht von PP-Homopolymer auf der anderen Oberfläche des
Kerns.
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Beispiel
6 zeigt, dass es notwendig ist, die an den Klebstoff angrenzende
Schicht mit Hohlräumen
zu versehen. Das ähnliche
Abschneiden der Beispiele 5 und 7 zeigt, dass die Wahl des kavitierenden
Mittels für den
Kern nicht kritisch ist. Interessanterweise funktioniert die gleiche
Menge an CaCO
3 (25%), die in Beispiel 2
in der ersten Prüfung
scheiterte, in Beispiel 4 mit der gleichen Menge an CaCO
3 (25%) und einer dickeren Außenschichtdicke.
Dies weist darauf hin, dass die Gesamtmenge an kavitierendem Mittel
(Menge·Außenflächendicke)
wichtig ist und dass die größere Größe der kavitierenden
Teilchen wichtig sein kann. In diesen Fällen hatte das verwendete CaCO
3 eine mittlere Teilchengröße von etwa
2 μm. Das
PP war Exxon 4612, das PBT war Ticona 1300A und Ampacet's Pearl 70 war die
CaCO
3-Grundmischung. Die zuvor erwähnte Aufstellung
der Materialien sind Handelsmarken von ExxonMobil, Ticona bzw. Ampacet.
- • Das
PP war Exxon 4612 oder Fina 3371. Das HCPP war Amoco 9117. Das PBT
war Ticona 1300A. Das COC war Ticona Topas 6017. Ampacet's Pearl 70 war die
PP-CaCO3-Grundmischung. Das HDPE war Exxon
7845, die HDPE-CaCO3-Vormischung war Ampacet M-6211. Die
zuvor genannten Materialien sind Handelsmarken von ExxonMobil, Fina,
BP Amoco, Ticona, Ampacet, ExxonMobil bzw. Ampacet.
- • Für die PP-basierenden
Strukturen sind alle Druckaußenschichten
(L1) PP oder Co- oder Terpolymere von PP (d.h. EP-Copolymer, EPB-Terpolymer),
und alle Bindeschichten (L2) sind ein PP-Homopolymer. Die Druck-
und Bindeschichten werden nicht in dem Beispiel gezeigt, aber als
L1 und L2 gekennzeichnet.
- • Für die PE-basierenden
Strukturen ist die Druckaußenschicht
(L1) und die Bindegliedschicht (L2) PE. Die Druck- und Bindeschicht
werden nicht in dem Beispiel gezeigt, aber als L1 und L2 gekennzeichnet.
- • Kern-
(L3), Binde- (L4) und die Klebstoff aufnehmenden Schichten (L5)
sind mit Hohlräumen
versehen.
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Typische Kalte Klebstoffe
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- HB Fuller WB5020
- National Starch Cycloflex 14-200A
- AABBITT 712-150
- Henkel 10-7026
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Die
zuvor genannten kalten Klebstoffe sind Handelsmarken von HB Fuller,
National Starch, AABBITT bzw. Henkel.