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Die
Erfindung betrifft Etiketten für
Trockenzellenbatterien. Insbesondere ist die Erfindung auf ein einlagiges
Batterieetikett mit einer Lackoberfläche gerichtet, die entlang
zwei Rändern
geometrische Muster aufweist, um sich an die Schrumpfung der Folie
anzupassen und eine im Wesentlichen durchgehende Oberfläche des
Lackschutzes für
die Ränder
einer Trockenzellenbatterie zur Verfügung zu stellen. In dieser
Anmeldung ist der Begriff „Rand" oder „Ränder" so definiert, dass
er die äußere Eckoberfläche an jedem
Ende der Batterie bezeichnet.
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Eine
Trockenzellenbatterie weist einen ersten und einen zweiten Pol mit
entgegengesetzter Polarität
an gegenüberliegenden
Enden der Batterie auf. Die Batterie ist teilweise von einem nicht
leitenden Etikett umschlossen, das den Außenumfang der Batterie umhüllt und
sich in Längsrichtung über die Ränder der
Batterie hinaus erstreckt und Öffnungen für den ersten
und den zweiten Pol bildet. Nur die Kontaktoberflächenpole
der Batterie liegen offen, damit die Batterie richtig genutzt werden
kann.
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Wenn
die Folie des Batterieetiketts gebrochen oder durchschnitten ist,
ist ein Kurzschluss der Batterie möglich. Die Ränder und
der Außenumfang einer
Trockenzellenbatterie müssen
geschützt
sein, sonst kann bei der Batterie ein Kurzschluss auftreten. Batterieetiketten
isolieren die Batteriebecher. Außerdem kann das Etikett das
Produkt und den Nutzer vor einem Leck der Bestandteile des Bechers
schützen. Viele
Trockenzellenbatterien sind wegwerfbar, und sogar für die, die
es nicht sind, sind die Zuverlässigkeit
und die Kosten von Etiketten, die einen angemessenen Schutz bieten
sowie Marken und Angaben zum Ursprung der Herstellung aufweisen,
wesentliche Faktoren bei der Herstellung von Batterien.
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Vor
der Aufbringung sind Etiketten an beiden Enden insgesamt länger als
der Becher der Batterie. Etiketten werden von Abziehschichten entfernt
und um Batterien herum gelegt, wobei die Ränder sich über die Ränder der Batterie hinaus erstrecken.
Die umhüllte
Batterie durchläuft
eine Erwärmungseinheit, die
die Abschnitte des Etiketts erwärmt,
die sich über den
Becher hinaus erstrecken. Da sie wärmeschrumpfbar sind, schrumpfen
die überstehenden Ränder des
Etiketts um die Ränder
der Batterie herum.
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Das
geschrumpfte Etikett umhüllt
die Ränder der
Batterie und bildet eine dichte Schutzabdichtung. Knittern oder
Faltenbildung des Etiketts entlang der Ränder kann das Batterieetikett
visuell unannehmbar oder weniger wirksam machen, weil der Widerstand gegenüber zerstörerischen
Kräften
von außen
geringer wird.
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Mehrschichtige
Batterieetiketten funktionieren weiterhin angemessen für Trockenzellenbatterien.
Einlagige Batterieetiketten sind allgemein weniger teuer in der
Herstellung.
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Ein
solches Verfahren umfasst das Etikett, das in der am 27. Dezember
1996 veröffentlichten Anmeldung
US 96/10769 nach dem Vertrag über
die internationale Zusammenarbeit auf dem Gebiet des Patentwesens
gezeigt ist. Es zeigt ein einlagiges Etikett zur Etikettierung von
Trockenzellenbatterien, das aus einem transparenten, wärmeschrumpfbaren
Polymerfolienträger
gebildet ist. Es weist ein drittes und ein viertes Ende auf, die
sich über
die entgegengesetzten Enden der Batterie hinaus erstrecken. Eine alkalifeste,
nicht elektrisch leitende, undurchsichtige pigmentierte Schicht
wird über
der inneren Oberfläche
des Folienträgers
aufgebracht. Eine nicht elektrisch leitende, druckempfindliche Haftschicht
wird über
der pigmentierten Schicht wenigstens entlang der Ränder, die
zu der Achse der Batterie parallel sind, aufgebracht.
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Auch
das US-Patent 5,292,566 zeigt, dass die Metallschicht zwischen Schichten
von wärmeschrumpfbarer
Folie weg und zwischen eine wärmeschrumpfbare
Polymerfolienschicht und eine Schicht von druckempfindlichem Klebstoff
bewegt wird. Bei der oben genannten PCT-Anmeldung beschreibt die Anmelderin
einige Probleme dieser Ausführungsform.
Die Bindung des Metalls an die Polymerschicht ist schwach, und die
Metallschicht ist bruchanfällig, was
zu einem Durchdringen der druckempfindlichen Haftschicht und einem
Kurzschluss der Batterie führen
kann.
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Als
Nächstes
beschreibt das US-Patent 5,190,609 einen UV-gehärteten Lack für die oberste Schicht
der Polymerfolie. Dieses Etikett wird nur begrenzt angenommen, weil
sich herausgestellt hat, dass der Überzug das schwache Glied ist,
das wenig Widerstand gegenüber
Abrieb und Umweltbedingungen zeigt.
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EP 0 841 709 ,
JP 05074426 A und
JP 01038964 A offenbaren
Etiketten verschiedener Aufbauarten zum Umhüllen einer Batterie.
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Es
hat sich deshalb als vorteilhaft erwiesen, ein einlagiges Batterieetikett
herzustellen, das Isolation und Schutz bietet, ohne dass es schwache
Glieder, Probleme mit Brüchen
in der Metallisierung und Fehler wie Knittern und inakzeptables
Aussehen aufgrund eines Überlappens
des Lacks, wenn die Folie an den Rändern der Batterie geschrumpft
wird, aufweist. Das Etikett hat entlang den Rändern der Batterie eine nicht
geknitterte, glatte, durchgehende Oberfläche.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung kann als Batterieetikett beschrieben werden, das eine
einzelne wärmeschrumpsbare
Polymerschicht, eine Grafikschicht und eine durch UV, Wärme oder
Elektronenstrahl gehärtete
oder polymerisierte Lackschicht aufweist, die geometrische Muster
an den beiden sich linear erstreckenden Rändern aufweist, die dem Abschnitt des
Etiketts entsprechen, der sich über
die Ränder der
Batterie hinaus erstreckt und diese umhüllt. Der Lack dient als Schutzüberzug.
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Das
Etikett umfasst eine einzelne Schicht Polymerfolie, die dafür vorgesehen
ist, um die Ränder
einer Trockenzellenbatterie zu schrumpfen. An der äußeren Oberfläche der
Folie umfasst das Etikett eine bedruckte metallisierte Schicht oder
eine Tintenschicht. Dies ist die Grafikschicht. Eine Schicht Lack ist über der
Grafikschicht aufgebracht, um die Oberfläche mit einem dünnen Film
zu überziehen.
Diese Lackschicht wird mit einer Dicke aufgebracht, die erforderlich
ist, um den Druck und/oder das Metall vor schädlichen äußeren Kräften zu schützen. Wegen dieser Lackschicht
wird kein klares Folienlaminat benötigt.
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Der
Lack schrumpft nicht wesentlich, die Polymerfolie schrumpft jedoch,
wenn Wärme
(allgemein mehr als einhundertfünfzig
Grad Fahrenheit (150°F)) auf
die überstehenden
Ränder
des Etiketts aufgebracht wird, um die Batterieränder zu umhüllen. Der Lack kann um weniger
als ein Prozent (1%) schrumpfen, die Polymerfolie schrumpft jedoch
um zwanzig bis sechzig Prozent (20%–60%). Der Unterschied bei der Schrumpfung
kann Fehler wie Verwerfungen, Falten oder überlappenden Lack an den Rändern der Batterie
hervorrufen, nachdem die Folie geschrumpft wurde. Falten, Rippen
oder Überlappungen
können inakzeptable
Ergebnisse erzeugen. Jedoch muss der Lack eine Verstärkung zum
Schutz vor Abrieb und Schlägen
auf die Batterie darstellen und zugleich die Tintenschicht oder
den Druck auf der metallisierten Schicht schützen. Das erfindungsgemäße Etikett stellt
eine im Wesentlichen durchgehende, glatte äußere Schicht Lackschutz zur
Verfügung.
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An
den Etikettenrändern,
die schrumpfen und sich über
den Rändern
falten, weist der Lack vorher bestimmte geometrische Muster auf,
um sich an das Schrumpfen der Folie anzupassen. Wenn die Folie schrumpft,
schließt
sich die Fläche
des Musters zwischen den lackierten Oberflächen, so dass eine im Wesentlichen
durchgehende Lackschutzschicht erzeugt wird, die die Ränder der
Batterie bedeckt. Das Schrumpfen der Folie mit dem gemusterten Lack erzeugt
wenig Verwerfungen. Das Ergebnis ist eine im Wesentlichen durchgehende
Oberfläche
von Lackschutz ohne Kräuselungen,
Faltenbildung oder Überlappungen.
Das Muster muss etwas Lack aufweisen, und das Schrumpfen der Folie
bestimmt die Fläche,
die Lack enthält.
Der unlackierte Abschnitt des Musters schließt sich, wenn die Folie schrumpft, so
dass sich die lackieren Abschnitte einander annähern. Wenn z.B. die Folie um
ungefähr
fünfzig
Prozent (50%) schrumpft, bedeckt der Lack zwischen zwanzig und sechzig
Prozent (20%–60%)
der gemusterten Oberfläche.
Viele Abwandlungen von Mustern umfassen das bevorzugte Sägezahn-Muster und
Variationen von Stäben,
Kreuzen und Punkten. Zweck des Musters ist es, eine im Wesentlichen durchgehende
glatte Lackoberfläche über den
Batterierändern
zu bilden, nachdem Wärme
aufgebracht wurde und das Schrumpfen stattgefunden hat.
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Eine
Haftschicht an der inneren Oberfläche der Folie ermöglicht es,
dass das Etikett an der Batterie haftet. Vor der Aufbringung des
Etiketts auf die Batterie können
die Etiketten eine Abziehschicht aufweisen, die über der Haftschicht aufgebracht
ist. Dies ermöglicht
eine Lagerung der nicht verwendeten Etiketten und ihre Aufbringung
durch Maschinen für
die Massenproduktion im durchgehenden Betrieb.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Etiketts, das auf eine Batterie
aufgebracht ist;
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2 ist
eine Explosionsansicht, die ein Etikett und eine Abziehschicht zeigt;
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3 ist
ein vergrößerter Seitenaufriss
einer alternativen Ausführungsform
des Etiketts;
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4 zeigt
acht Abwandlungen der Lackmuster für die Batterieränder;
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5 zeigt
eine Abwandlung eines Lackmusters;
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6 zeigt
eine Abwandlung eines Lackmusters;
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7 zeigt
eine Abwandlung eines Lackmusters;
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8 zeigt
eine Abwandlung eines Lackmusters.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
ein Etikett, das auf eine Trockenzellenbatterie 10 mit
Rändern 12 und 14 aufgebracht ist.
Die Batterie 10 hat einen positiven Pol 16 und
einen negativen Pol (nicht gezeigt). Die Batterie 10 ist teilweise
von einem nicht leitenden Etikett 18 eingeschlossen, das
sich über
die Ränder 12 und 14 hinaus
erstreckt und diese umhüllt,
wodurch Öffnungen für den positiven
Pol 16 und den negativen Pol gebildet werden.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
eines Etiketts 18 mit einer einzelnen wärmeschrumpfbaren Polymerschicht 20,
einer Grafikschicht 22 und einer Lackschicht 24,
die an zwei Rändern 26 und 28 geometrische
Muster aufweist.
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Das
Etikett 18 umfasst eine einzelne Schicht Folie 20,
deren Enden um die Ränder 12 und 14 einer Trockenzellenbatterie 10 schrumpfen.
Die Folie 20 ist eine einlagige Polymerfolie 20.
Die Folie 20 kann ein Polyvinyl, Polyolefin oder Polyester
mit einer Dicke zwischen einem halben Milli-Inch (0,0005 Inch) und
5 Milli-Inch (0,005 Inch), bevorzugt jedoch zwischen 1 und 3 Milli-Inch
(0,001–0,003
Inch) sein. Sie besteht bevorzugt aus Polyester oder Polyvinylchlorid
(PVC). Die Folie 20 kann auch Polyolefin wie z.B. Polypropylen
sein, das bei Temperaturen, die einhundertfünfzig Grad Fahrenheit (150°F) übersteigen,
eine Schrumpfung zwischen zwanzig und sechzig Prozent (20%–60%) hat.
Eine geeignete Folie ist von Kalle Pentaplast B.V. erhältlich.
Die Folie 20 ist dafür
vorgesehen, die Batterie 10 zu isolieren und zu schützen.
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Die
Grafikschicht 22 kann eine metallisierte Schicht 32 umfassen,
die mit einer Druckschicht 34 kombiniert ist, wie in 2 gezeigt,
oder sie kann einfach eine Tintenschicht 30 sein, wie in 3 gezeigt.
Obgleich dem Durchschnittsfachmann klar sein wird, dass die Bedruckung
auf der metallisierten Schicht oder die Bedruckung auf der Folienschicht
an einzelnen Stellen erfolgt, ist die Bedruckung der in den Zeichnungen
der Einfachheit halber als ganze Schicht dargestellt. Die Ränder der
Tintenschicht 30 können
mit einem geometrischen Muster bedruckt sein, das die gemusterten
Ränder 26 und 28 ergänzt. Der
Lack kann eine klare Tinte sein. Eine oder mehrere Schichten, bevorzugt
dekorative Tinte, können als
Tintenschicht 30 oder auf der metallisierten Schicht 32 aufgebracht
werden.
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Das
Etikett umfasst eine einzelne Lage Polymerfolie 20 mit
Enden, die sich über
die Ränder 12 und 14 einer
Trockenzellenbatterie 10 hinaus erstrecken und dafür vorgesehen
sind, um diese herum zu schrumpfen. An der äußeren Oberfläche der
Folie und unter der Lackschicht 24 kann das Etikett in
einem Verfahren, das dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, mit
einer sehr dünnen
Aluminiumbeschichtung metallisiert werden. Diese Aluminiumbeschichtung
sollte weniger als ein Fünftel
Milli-Inch (0,0002 Inch) dick sein und kann durch aluminisierten
Dampf aufgebracht werden. Die metallisierte Schicht 32 kann
als Feuchtigkeitsbarriere dienen und visuell ansprechende Eigenschaften
haben.
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Druckgrafik
kann auf die metallisierte Schicht 32 gedruckt werden.
Bevorzugt wird eine Grundierung (nicht gezeigt) auf die metallisierte
Oberfläche 32 aufgebracht,
um das Haften der Farbe oder Tinte des Drucks 34 zu unterstützen. Die
metallisierte Schicht 32 ist bevorzugt zwischen der Polymerfolie 20 und
der Lackschicht 24 angeordnet. Das Positionieren der Polymerfolie 20 zwischen
der metallisierten Schicht 32 und der Haftschicht 40 reduziert
das Risiko, dass gebrochenes Metall die Haftschicht 40 durchtrennt.
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Die
Lackschicht 24 wird über
der Grafikschicht 22 aufgebracht, um die Oberfläche mit
einer Dicke zu überziehen,
die erforderlich ist, um die Tinte oder die bedruckte metal lisierte
Oberfläche
vor schädlichen äußeren Kräften zu
schützen.
Aufgrund dieser Lackschicht 24 ist kein klares Folienlaminat
erforderlich.
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Das
bevorzugte Verfahren zur Aufbringung des Lacks ist der Flexodruck.
Dem Durchschnittsfachmann sind andere Verfahren bekannt, sie umfassen
Rotationsfilmdruck, Rotationstiefdruck und Hochdruck.
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Der
Lack schrumpft nicht wesentlich, aber die Polymerfolie 20 schrumpft,
wenn Wärme,
allgemein mehr als einhundertfünfzig
Grad Fahrenheit (150°F)
auf die gemusterten Ränder 26 und 28 aufgebracht
wird, um die Batterieränder 12 und 14 zu umhüllen. Der
Lack kann um weniger als ein Prozent (1%) schrumpfen, jedoch schrumpft
die Polymerfolie 20 zwischen zwanzig und sechzig Prozent (20%–60%). Der
Unterschied in der Schrumpfung kann zu Fehlern wie Verwerfungen,
Falten oder überlappendem
Lack an den Rändern 12 und 14 der
Batterie hervorrufen, nachdem die Folie 20 geschrumpft ist.
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Die
Lackschicht 24 wirkt als Schutzbeschichtung. Bevorzugt
ist der Lack UV-gehärtet.
Die Lackschicht 24 bietet eine Verstärkung zum Schutz der Batterie 10 vor
Abrieb und Schlägen
und schützt
die Tinte 30 oder die Druckgrafik 34 auf der metallisierten Schicht 32.
Der Lack sollte von einer Art sein, die einen hohen Widerstand gegen
Abrieb, Scheuern, Schläge
und Schnitte gewährleistet.
Ein Lack, der sich als wirksam für
Batterieetiketten der hier offenbarten Art erwiesen hat, ist von
Northwest Coatings unter der Bezeichnung 11264A erhältlich.
Die Lackschicht kann zwischen 0,2 Milli-Inch und 1,0 Milli-Inch dick sein, wenn
die Lackschicht 24 jedoch dicker ist, ist sie anfälliger gegen
Brüche.
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An
den gemusterten Rändern 26 und 28 der Lackschicht 24,
die schrumpfen und sich über
den Rändern 12 und 14 der
Batterie 10 falten, hat der Lack vorher bestimmte geometrische
Muster, um sich an die Schrumpfung der Folie 20 anzupassen. Wenn
die Abschnitte der Folie 20, die nicht mit Lack bedeckt
sind, schrumpfen, schließt
sich die Fläche des
Musters zwischen den lackierten Oberflächen, wodurch eine im Wesentlichen
durchgehende Lackschutzschicht gebildet wird, die die Ränder 12 und 14 der
Batterie 10 bedeckt. An den Abschnitten der Folie 20,
die mit Lack bedeckt sind, tritt keine Schrumpfung oder eine minimale
Schrumpfung auf. Es gibt nur geringe Verwer fungen durch die Schrumpfung
der Folie 20, die gemusterte Lackränder 26 und 28 hat.
Nachdem Wärme
aufgebracht wurde, bietet der Lack eine im Wesentlichen durchgehende
Schutzoberfläche ohne
Faltenbildung oder Überlappung.
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Jedes
Muster 60 muss etwas Lack aufweisen, und die Schrumpfung
der Folie 20 bestimmt die Fläche, die Lack enthält. Wenn
z.B. die Folie 20 um fünfzig
Prozent (50%) schrumpft, kann das Lackmuster ungefähr fünfzig Prozent
(50%) der Gesamtoberfläche
bedecken. Die Abwandlungen der Muster umfassen das bevorzugte Sägezahnmuster
(2), Variationen von Stäben, Punkten und Kreuzen (4). Zweck
des Musters 60 ist es, eine durchgehende Oberfläche zu bilden,
die eine glatte Lackoberfläche bietet,
um die Batterieränder 12 und 14 zu
schützen, nachdem
Wärme aufgebracht
wurde und die Etikettränder
geschrumpft sind.
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Zusätzlich zu
einer Polymerfolienschicht 20, einer Grafikschicht 22 und
einer Lackschicht 24 kann das Etikett eine Haftschicht 40 aufweisen,
die von einer Abziehschicht 50 bedeckt ist. Druckempfindliche und
laminierende Klebstoffe können
auf der Polymerfolie 20 aufgebracht sein, um auf der Seite,
die mit der Batterie 10 in Kontakt kommt, eine Haftschicht 40 zu
bilden. Bevorzugt wird der druckempfindliche Klebstoff auf der gesamten
Seite der Folie 20 aufgebracht, die mit der Batterie 10 in
Kontakt tritt. Druckempfindlicher Klebstoff kann nur auf den vier
Rändern
der Folie 20 oder nur den beiden Rändern, die entlang der Längsachse
der Batterie 10 überlappen, aufgebracht
sein. Herkömmliche
druckempfindliche und laminierende Klebstoffe sind aus dem einschlägigen Bereich
der Technik bekannt. Ein Acrylklebstoff ist bevorzugt.
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Eine
Haftschicht 40 gewährleistet,
dass das Etikett an dem Batteriebecher haftet und sich nicht während des
Transports oder dem Umgang mit der Batterie löst. Die Haftschicht 40 wird
auf die innere Oberfläche
der Polymerfolie 20 aufgebracht. Vor der Aufbringung des
Etiketts 18 auf die Batterie 10 wird auf dem Etikett 18 eine
Abziehschicht 50 über
der Haftschicht 40 aufgebracht. Die Abziehschicht 50 ist bevorzugt
ein silikonbeschichtetes Papier oder eine silikonbeschichtete Folie
mit geeigneten Abzieheigenschaften. Eine Abziehschicht ermöglicht eine
Lagerung der nicht genutzten Etiketten und deren Aufbringung durch
Maschinen für
die Massenproduktion im durchgehenden Betrieb.
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Obwohl
die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung im Zusammenhang mit einem Sägezahnmuster dargestellt und
beschrieben ist, kann sie für eine
Verwendung mit einer Vielzahl von geometrischen Mustern angepasst
werden, die dafür
vorgesehen sind, eine im Wesentlichen durchgehende Oberfläche mit
verschiedenen Schrumpfungsverhältnissen
zu bilden.
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4 zeigt
verschiedene Abwandlungen modifizierter Ausführungsformen des Musters 60, das
an gemusterten Rändern 26 und 28 verwendet wird.
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Weitere
Ausführungsformen
und gleichwertige Batterien, Etiketten und Verfahren sind im Schutzbereich
der Erfindung vorgesehen. Verschiedene Merkmale der Erfindung wurden
im Zusammenhang mit der dargestellten Ausführungsform der Erfindung besonders
gezeigt, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass diese spezifischen
Anordnungen lediglich der Illustration dienen und dass die Erfindung
im gesamten Rahmen des Schutzbereiches der beigefügten Patentansprüche zu interpretieren
ist.