ES2943646T3 - Fijación de etiquetas envolventes con adhesivos curables por LED - Google Patents
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Abstract
En el presente documento se proporcionan métodos para preparar un artículo etiquetado que comprende curar un adhesivo curable por LED en una etiqueta de película, como una etiqueta de película retráctil, en el que al menos partes del adhesivo curable por LED se disponen en la superposición formada entre un borde delantero y un borde trasero. de la etiqueta de la película. El curado se puede realizar a una temperatura inferior a 70 °C y es adecuado para etiquetar entre 500 y 720 artículos por minuto de forma secuencial. También se proporcionan con la presente aparatos para etiquetar artículos con etiquetas de película, tales como etiquetas de película retráctil que comprenden una estación de LED. Además, también se proporciona un método para adaptar un sistema de etiquetado de fusión en caliente existente para su uso en el etiquetado de artículos con etiquetas de película tales como etiquetas de película retráctil. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Fijación de etiquetas envolventes con adhesivos curables por LED
Campo y antecedentes
La presente divulgación se relaciona generalmente con el etiquetado de un artículo con una etiqueta de película tal como una etiqueta de película retráctil. Las etiquetas de película retráctil se han descrito como útiles para etiquetar artículos que tienen una forma irregular. Véase, p. ej., la Patente de EE. UU. n.° 4.923.557. Se han descrito etiquetas de película retráctil ilustrativas, por ejemplo, en la patente de EE. UU. n.° 7.935.401.
El documento EP 2269911 A2 describe un aparato para la aplicación de tiras de etiquetas en recipientes con un dispositivo de transporte que transporta los recipientes.
Breve sumario
En diversas realizaciones, se proporciona un método para preparar un artículo etiquetado con película. En cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento, la etiqueta de película puede ser una etiqueta de película retráctil. En algunas realizaciones, el método comprende curar un adhesivo curable por diodos emisores de luz (en adelante, "LED") en una etiqueta de película retráctil. En algunas realizaciones, al menos porciones del adhesivo curable por LED están dispuestas en la superposición formada entre un borde delantero y un borde trasero de la etiqueta de película retráctil. De acuerdo con la invención, el curado se lleva a cabo a una temperatura inferior a 70°C. En algunas realizaciones, el curado es adecuado para el etiquetado de hasta 720 (p. ej., 500-720) artículos por minuto de manera secuencial.
En algunas realizaciones, el método comprende a) proporcionar un artículo a etiquetar; b) proporcionar una etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) que tiene un borde delantero y un borde trasero; c) aplicar un adhesivo curable por LED sobre al menos una porción de la etiqueta de película retráctil; d) envolver la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) alrededor del artículo a etiquetar de manera que los bordes delantero y trasero de la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) se superpongan, en donde al menos porciones del adhesivo curable por LED están dispuestas en la superposición entre los bordes delantero y trasero; y e) curar el adhesivo curable por LED dispuesto en la superposición entre los bordes delantero y trasero con LED. En algunas realizaciones, la etiqueta de película es suficientemente transparente a la luz LED para permitir el curado del adhesivo curable por LED dispuesto en la superposición entre los bordes delantero y trasero con LED en las realizaciones descritas en el presente documento. En algunas realizaciones, la etiqueta de película es una etiqueta de película retráctil. En algunas realizaciones, el método comprende además en una etapa f) pasar el artículo envuelto de la etapa e) a través de un túnel de retractilado para formar un artículo etiquetado retráctil. En algunas realizaciones, el artículo a etiquetar se caracteriza por un cuerpo que comprende al menos dos partes (p. ej., cilíndrica o no cilíndrica tal como engrosamiento, reloj de arena, o bicónica) que tienen diferentes diámetros o dimensiones. En algunas realizaciones, la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) envuelve al menos una porción del artículo a etiquetar entre e incluyendo las dos partes diferentes que tienen diferentes diámetros o dimensiones.
Se pueden aplicar adhesivos en la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) de varias maneras. En algunas realizaciones, el adhesivo curable por LED se aplica cerca del borde trasero de la etiqueta de película. En algunas realizaciones, se aplica un adhesivo de borde delantero cerca del borde delantero de la etiqueta de película. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero no es curable por LED. En algunas realizaciones, el borde delantero se adhiere al artículo a etiquetar mediante el adhesivo de borde delantero antes de envolverlo. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero se aplica a la etiqueta de película. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero se aplica directamente al artículo a etiquetar. En algunas realizaciones, al menos porciones del adhesivo de borde delantero (p. ej., adhesivo curable por LED) se disponen entre el artículo a etiquetar y el borde delantero, y el método comprende además curar el adhesivo de borde delantero dispuesto entre el artículo a etiquetar y el borde delantero. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero (p. ej., adhesivo curable por LED) dispuesto entre el artículo a etiquetar y el borde delantero se cura antes de curar el adhesivo curable por LED dispuesto en la superposición entre los bordes delantero y trasero. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero (p. ej., adhesivo curable por LED) dispuesto entre el artículo a etiquetar y el borde delantero se cura aproximadamente al mismo tiempo (p. ej., dentro de 0 a 10 segundos de diferencia, dentro de un segundo o dentro de medio segundo) que curar el adhesivo curable por LED dispuesto en la superposición entre los bordes delantero y trasero.
Se pueden aplicar varias cantidades de adhesivos en la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil). En algunas realizaciones, el adhesivo curable por LED se aplica sobre la etiqueta de película en una cantidad de 5 g/m2 hasta 30 g/m2 (p. ej., 10 g/m2 hasta 30 g/m2). Pueden usarse otras cantidades adecuadas.
El curado del adhesivo curable por LED se puede realizar en diversas condiciones. En algunas realizaciones, el curado comprende someter el artículo a etiquetar a luz LED a una longitud de onda de entre 365 nm y 420 nm (p.
ej., 385 nm a 405 nm). De acuerdo con la invención, el curado se lleva a cabo a una temperatura inferior a 70 °C (p. ej., por debajo de 50 °C). En cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento, el curado es adecuado para etiquetar 500-720 artículos por minuto de manera secuencial. Pueden usarse otras condiciones de curado adecuadas.
Se pueden usar varios adhesivos curables por LED en los métodos descritos en el presente documento. En algunas realizaciones, los adhesivos curables por LED son una mezcla de prepolímeros etilénicamente insaturados, oligómeros etilénicamente insaturados, monómeros etilénicamente insaturados, fotoiniciadores con absortividad de luz en proximidad cercana y dentro del rango de LED de 365 nm a 405 nm, y opcionalmente uno o más rellenos compatibles inertes. En algunas realizaciones, el adhesivo curable por LED es una mezcla de poliuretano funcional de acrilato o metacrilato, monómero funcional de acrilato o metacrilato, fotoiniciador de tipo óxido de fosfina con absortividad de luz en proximidad cercana y dentro del rango de LED de 365 nm a 405 nm, y opcionalmente uno o más rellenos compatibles inertes, en donde el uno o más rellenos inertes son resinas de hidrocarburos, ésteres de colofonia, poliamidas, poliésteres o una combinación de los mismos. Se pueden usar otros adhesivos curables por LED adecuados.
En diversas realizaciones, se proporciona un aparato para etiquetar un artículo con una etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil). En algunas realizaciones, el aparato comprende a) una unidad de alimentación configurada para alimentar los artículos a etiquetar; b) un alimentador de etiquetas configurado para alimentar la etiqueta de película; c) un aplicador de adhesivo de LED configurado para aplicar un adhesivo curable por LED en la etiqueta de película; d) un mecanismo para entregar tiras de etiquetas de la etiqueta de película para envolver el artículo a etiquetar, en donde cada tira de etiquetas tiene un borde delantero y un borde trasero; en donde al envolver el artículo a etiquetar, los bordes delantero y trasero de las tiras de etiquetas de la etiqueta de película se superponen, en donde al menos porciones del adhesivo curable por LED están dispuestas en la superposición entre los bordes delantero y trasero; e) una estación LED que comprende al menos una lámpara de LED configurada para curar el adhesivo curable por LED dispuesto en la superposición entre los bordes delantero y trasero; y f) una unidad de salida configurada para entregar los artículos etiquetados. En algunas realizaciones, la etiqueta de película es una etiqueta de película retráctil. En algunas realizaciones, el mecanismo para entregar las tiras de etiquetas comprende g) un cortador configurado para cortar la etiqueta de película en tiras de etiquetas; y h) un tambor de vacío configurado para transferir cada una de las tiras de etiquetas desde el cortador para envolver el artículo a etiquetar de manera que los bordes delantero y trasero de la etiqueta de película se superpongan, en donde al menos porciones del adhesivo curable por LED están dispuestas en la superposición entre los bordes delantero y trasero. En algunas realizaciones, el mecanismo para entregar las tiras de etiquetas es una alimentación de pila. En algunas realizaciones, el alimentador de pila es un cargador que comprende tiras de etiquetas precortadas de la etiqueta de película. En algunas realizaciones, la etiqueta de película es una etiqueta de película retráctil y el aparato comprende además un túnel de retractilado configurado para encoger la etiqueta de película retráctil sobre el artículo a etiquetar. En algunas realizaciones, el aplicador de adhesivo de LED está configurado para aplicar el adhesivo curable por LED cerca del borde trasero de la etiqueta de película. En algunas realizaciones, el aparato comprende además un aplicador de adhesivo de borde delantero configurado para aplicar un adhesivo de borde delantero cerca del borde delantero de la etiqueta de película. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero se aplica de manera que el borde delantero de la etiqueta se sujeta al artículo a etiquetar. En algunas realizaciones, el aparato comprende además un limpiador configurado para frotar el borde trasero contra el artículo a etiquetar para extender los adhesivos dispuestos entre el borde trasero y el borde delantero, entre el borde trasero y el artículo a etiquetar, o ambos. En algunas realizaciones, el limpiador es un cepillo, un rodillo de esponja o una almohadilla de esponja. En algunas realizaciones, la al menos una lámpara LED está configurada para emitir luz a una longitud de onda de entre 365 nm y 420 nm (p. ej., 385 nm a 405 nm).
En algunas realizaciones, el aparato descrito en el presente documento se puede preparar retroadaptando un sistema de etiquetado termofusible existente. En algunas realizaciones, el sistema de etiquetado retroadaptado comprende una estación LED. En algunas realizaciones, el sistema de etiquetado retroadaptado comprende además un aplicador de adhesivo adicional.
En algunas realizaciones, se proporciona un sistema de etiquetado retroadaptado para usar en el etiquetado de un artículo con una etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil). En algunas realizaciones, el sistema de etiquetado retroadaptado se retroadapta con un sistema de etiquetado termofusible existente, en donde el sistema de etiquetado termofusible existente incluye una unidad de alimentación configurada para alimentar los artículos a etiquetar; un alimentador de etiquetas configurado para alimentar la etiqueta de película; un aplicador de adhesivo termofusible; un cortador; un tambor de vacío; y una unidad de salida configurada para entregar los artículos etiquetados. En algunas realizaciones, el sistema de etiquetado retroadaptado comprende una estación LED que comprende al menos una lámpara LED. En algunas realizaciones, el aplicador de adhesivo termofusible está configurado para aplicar un adhesivo curable por LED en la etiqueta de película. En algunas realizaciones, el cortador está configurado para cortar la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) en tiras de etiquetas, cada una con un borde delantero y un borde trasero. En algunas realizaciones, el tambor de vacío está configurado para transferir cada una de las tiras de etiquetas desde el cortador para envolver el artículo a etiquetar de manera que los bordes delantero y trasero de la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) se superpongan, en donde al menos porciones del adhesivo curable por LED están dispuestas en la superposición
entre los bordes delantero y trasero. En algunas realizaciones, la estación LED está configurada para curar el adhesivo curable por LED dispuesto en la superposición entre los bordes delantero y trasero. En algunas realizaciones, la etiqueta de película es una etiqueta de película retráctil y el sistema de etiquetado retroadaptado comprende además un túnel de retractilado configurado para encoger la etiqueta de película retráctil sobre el artículo a etiquetar.
El aparato descrito en el presente documento se puede configurar para producir varios artículos etiquetados a varias velocidades. En algunas realizaciones, el artículo a etiquetar se caracteriza por un cuerpo que comprende al menos dos partes diferentes que tienen diferentes diámetros o dimensiones. En algunas realizaciones, el aparato se puede configurar para etiquetar hasta 720 artículos (p. ej., 500-720) artículos por minuto de manera secuencial. Se pueden usar otros artículos adecuados a etiquetar y velocidades.
En algunas realizaciones, se proporciona un método de retroadaptar un sistema de etiquetado para usar en el etiquetado de un artículo con una etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil). En algunas realizaciones, el método comprende proporcionar un sistema de etiquetado termofusible existente que comprende una unidad de alimentación configurada para alimentar los artículos a etiquetar; un alimentador de etiquetas configurado para alimentar la etiqueta de película retráctil; un aplicador de adhesivo termofusible; un cortador; un calentador configurado para calentar un adhesivo termofusible; un tambor de vacío; y una unidad de salida configurada para entregar los artículos etiquetados. En algunas realizaciones, el método comprende retirar el calentador del sistema de etiquetado termofusible. En algunas realizaciones, el método comprende agregar una estación LED que comprende al menos una lámpara LED. En algunas realizaciones, el aplicador de adhesivo termofusible está configurado para aplicar un adhesivo curable por LED en la etiqueta de película retráctil. En algunas realizaciones, el cortador está configurado para cortar la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) en tiras de etiquetas, cada una con un borde delantero y un borde trasero. En algunas realizaciones, el tambor de vacío está configurado para transferir cada una de las tiras de etiquetas desde el cortador para envolver el artículo a etiquetar de manera que los bordes delantero y trasero de la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) se superpongan, en donde al menos porciones del adhesivo curable por LED están dispuestas en la superposición entre los bordes delantero y trasero. En algunas realizaciones, la estación l Ed está configurada para curar el adhesivo curable por LED dispuesto en la superposición entre los bordes delantero y trasero. En algunas realizaciones, la etiqueta de película es una etiqueta de película retráctil y el método comprende además conectar la unidad de salida a un túnel de retractilado, en donde la unidad de salida está configurada para entregar los artículos etiquetados al túnel de retractilado para encoger la etiqueta de película retráctil sobre el artículo a etiquetar. En algunas realizaciones, el método comprende además configurar el aplicador de adhesivo termofusible para aplicar el adhesivo curable por LED cerca del borde trasero de la etiqueta de película. En algunas realizaciones, el método comprende además añadir un aplicador de adhesivo de borde delantero configurado para aplicar un adhesivo de borde delantero cerca del borde delantero de la etiqueta de película. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero se aplica de manera que al menos porciones del adhesivo de borde delantero se disponen entre el borde delantero de la etiqueta y el artículo a etiquetar.
En algunas realizaciones, la etiqueta de película es una etiqueta de película no retráctil. En algunas realizaciones, la etiqueta de película es una etiqueta transparente, por ejemplo, una etiqueta de polipropileno transparente. En algunas realizaciones, el artículo tiene una porción cilíndrica y la etiqueta de película se envuelve alrededor de la porción cilíndrica del artículo. En algunas realizaciones, el artículo es un recipiente para bebidas, por ejemplo, un recipiente para bebidas adecuado para una bebida carbonatada.
En algunas realizaciones, el adhesivo curable por LED tiene una fuerza de adhesión de al menos 5 N. En algunas realizaciones, el adhesivo curable por LED tiene una viscosidad de al menos 2 Pas a 25 °C. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero es un adhesivo curable por LED. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero se aplica a una temperatura inferior a 70 °C, por ejemplo, a una temperatura inferior a 50 °C.
Breve descripción de las figuras
El sumario anterior, así como la siguiente descripción detallada de las realizaciones, se entenderá mejor cuando se lea junto con las figuras adjuntas. A efectos de ilustración, las figuras pueden describir el uso de realizaciones específicas. Debe comprenderse, sin embargo, que el aparato, los sistemas y métodos descritos en el presente documento no se limitan a las realizaciones precisas discutidas o descritas en las figuras.
La figura 1A muestra una etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) con adhesivos aplicados cerca del borde delantero y el borde trasero de la película, siendo la tira cerca del borde trasero un adhesivo curable por LED.
La figura 1B muestra una etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) adherida a una botella, con el adhesivo cerca del borde delantero en contacto directo con la botella.
La figura 2A muestra una etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) adherida a una botella, con las áreas de adhesivo cerca del borde delantero en contacto directo con la botella, y el adhesivo cerca del borde trasero superpuesto al borde delantero. La figura 2A también muestra el curado de la tira de adhesivo cerca
del borde trasero con luz LED. La figura 2B muestra la botella envuelta en la etiqueta de película (en esta figura, una etiqueta de película retráctil) después de haberse expuesto al calor. La figura 2C muestra formas ilustrativas en las que se cumple el requisito coplanario (dos puntos de contacto coplanarios) de modo que el borde delantero se puede unir y sujetar correctamente al artículo a etiquetar a través de un adhesivo de borde delantero. La figura 2D muestra formas ilustrativas donde no se cumple el requisito coplanario. En la figura 2D, los puntos de contacto no están en el mismo plano o la forma es convexa.
La figura 3A muestra un sistema para etiquetar artículos con una etiqueta de película (p. ej., una etiqueta de película retráctil), en el que se incluye una estación LED para curar los adhesivos curables por LED introducidos en la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil). En la figura 3A, los adhesivos de borde delantero (adhesivo de recogida) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a través de una pistola de adhesivo 307A y los adhesivos de borde trasero (adhesivo de solape) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a través de un rodillo 307.
La figura 3B muestra otro sistema para etiquetar artículos con una etiqueta de película (p. ej., una etiqueta de película retráctil), en el que se incluye una estación LED para curar los adhesivos curables por LED introducidos en la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil). En la figura 3B, los adhesivos de borde delantero (adhesivo de recogida) se aplican a la botella con una pistola de adhesivo y los adhesivos de borde trasero (adhesivo de solape) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a través de un rodillo.
La figura 3C muestra otro sistema para etiquetar artículos con una etiqueta de película (p. ej., una etiqueta de película retráctil), en el que se incluye una estación LED para curar los adhesivos curables por LED introducidos en la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil). En la figura 3C, los adhesivos de borde delantero (adhesivo de recogida) se aplican a la botella con una pistola de adhesivo y los adhesivos de borde trasero (adhesivo de solape) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) también a través de una pistola de adhesivo.
La figura 3D muestra otro sistema para etiquetar artículos con una etiqueta de película (p. ej., una etiqueta de película retráctil), en el que se incluye una estación LED para curar los adhesivos curables por LED introducidos en la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil). En la figura 3D, los adhesivos de borde delantero (adhesivo de recogida) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a través de una pistola de adhesivo y los adhesivos de borde trasero (adhesivo de solape) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) también a través de una pistola de adhesivo.
La figura 3e muestra otro sistema para etiquetar artículos con una etiqueta de película (p. ej., una etiqueta de película retráctil), en el que se incluye una estación LED para curar los adhesivos curables por LED introducidos en la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil). En la figura 3E, los adhesivos de borde delantero (adhesivo de recogida) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a través de un rodillo y los adhesivos de borde trasero (adhesivo de solape) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) también a través de un rodillo. Opcionalmente, se instala una estación LED cerca del punto de aplicación para curar los adhesivos de borde delantero.
La figura 3F muestra un sistema para etiquetar artículos con etiquetas de película retráctil, en el que se incluye una estación LED para curar los adhesivos curables por LED introducidos en las etiquetas de película retráctil y se incluye un túnel de retractilado para encoger la etiqueta de film retráctil para adaptarla a la forma del recipiente que rodea.
La figura 4 muestra un ejemplo del uso de un limpiador para frotar el borde trasero contra el artículo a etiquetar para esparcir los adhesivos dispuestos entre el borde trasero y el borde delantero.
Descripción detallada
Definiciones
Términos abiertos como "incluir", "que incluye", "contener", "que contiene" y similares significan "que comprende". Estas expresiones de transición abiertas se usan para introducir una lista abierta de elementos, etapas de método o similares que no excluyen elementos o etapas de método adicionales no recitadas.
La expresión de transición "que consta de" y variaciones de la misma excluye cualquier elemento, etapa o ingrediente no mencionado, a excepción de las impurezas normalmente asociadas con el mismo.
La expresión de transición "consta esencialmente de", o variaciones tales como "constan esencialmente de" o "que consta esencialmente de", excluye cualquier elemento, etapa o ingrediente no mencionado excepto aquellos que no cambian materialmente las propiedades básicas o nuevas del método, estructura o composición especificada.
También, los artículos indefinidos "un" y "una" que preceden a un elemento o componente de la invención pretenden no ser restrictivos en cuanto al número de instancias, es decir, apariciones del elemento o componente. Por lo tanto, "un" o "una" debe leerse para incluir uno o al menos uno, y la forma de palabra singular del elemento o componente también incluye el plural, a menos que el número obviamente tenga la intención de ser singular.
Los términos "invención" o "presente invención" como se usan en el presente documento no son términos limitantes y no pretenden limitar el alcance de la reivindicación.
Como se usa en el presente documento, el término "etiqueta de película" puede incluir una etiqueta de película retráctil o una etiqueta de película no retráctil.
Como se usa en el presente documento, el término "borde delantero" de una etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) se refiere al borde de la etiqueta que primero entra en contacto con un artículo a etiquetar, mientras que el "borde trasero" de la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) se refiere al borde opuesto de la etiqueta. Como se usa en el presente documento, "cerca" del borde delantero o del borde trasero significa dentro de un centímetro (p. ej., dentro de 0,5 cm, dentro de 0,25 cm, o dentro de 1 mm) desde el borde delantero o el borde trasero e incluye tocar el borde delantero o el borde trasero. En cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento, "cerca" del borde delantero o del borde trasero puede estar dentro de 1 mm del borde delantero o del borde trasero e incluir tocar el borde delantero o el borde trasero. Como se muestra en la figura 1A, la etiqueta de película 100 (p. ej., etiqueta de película retráctil) tiene forma de rectángulo, con dos bordes 130 y 140. En algunas realizaciones, dos áreas de adhesivo 110 y 120 se puede aplicar cerca de los bordes 130 y 140, en la misma cara de la etiqueta. Estas áreas pueden ser de cualquier geometría adecuada. Como se ilustra, el área 120 es una tira, y el área 110 son dos puntos de adhesivo. En algunas realizaciones, el adhesivo 110 se puede aplicar cerca del borde 130 como dos puntos, por ejemplo, tal como se muestra en la figura 1A. Dependiendo de qué borde entre en contacto primero con un artículo a etiquetar, cualquier borde puede ser un borde delantero. En la figura 1B, el borde 130 primero entra en contacto con la botella 150, y por lo tanto 130 es el borde delantero, y el borde opuesto 140 es el borde trasero. Como se muestra en la figura 1B, el adhesivo aplicado cerca del borde delantero, que es el adhesivo de borde delantero, une la etiqueta de película, tal como una etiqueta de película retráctil, a la botella 150. La botella 150 en una máquina etiquetadora puede moverse en una dirección relativa a cómo la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) se mueve de tal manera que la etiqueta de película envuelve la botella 150 de modo que la tira de adhesivo 120 cerca del borde trasero se superpone con el borde delantero 130 para formar una manga cosida. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la botella se mueve en el sentido horario y la etiqueta de película se mueve en sentido antihorario o viceversa de modo que la etiqueta de película envuelva la botella. Se pueden formar cinco capas después de que la etiqueta de película envuelva la botella: de adentro hacia afuera, la botella, el adhesivo de borde delantero (adhesivo de recogida), el borde delantero, el adhesivo de borde trasero (adhesivo de solape) y el borde trasero. Esto se puede mostrar adicionalmente en la figura 2A, donde la tira de adhesivo 120 está dispuesta entre la superposición formada por los bordes delantero y trasero que se puede curar con luz LED 160.
Como se usa en el presente documento, los términos "etiqueta de película retráctil" generalmente se refieren a un material que puede encogerse sobre el artículo que cubre tras calentarse, por ejemplo, pasando a través de un túnel de retractilado a una temperatura de 100 °C o inferior. La figura 2B muestra una botella en la que la etiqueta de película retráctil se envuelve sobre la botella moldeada después de haberse expuesto al calor.
Aparato y proceso de curado por LED
Es un desafío crear una etiqueta de película retráctil con costura o una costura de etiqueta de película retráctil alimentada por rollo que pueda resistir las temperaturas y los entornos del túnel de retractilado (aire caliente o vapor). Los adhesivos usados tradicionalmente son termofusibles, lo que puede causar problemas no deseados cuando se usa en un entorno de túnel de retractilado. Lograr menos de 1 Pas (1000 cps) de la viscosidad de la aplicación mientras se usan adhesivos termofusibles generalmente requiere una temperatura de fusión de 140 °C o más. Pero, las películas retráctiles generalmente se encogen a 100 °C o menos. Transferir adhesivo a la temperatura de aplicación, que excede la temperatura de contracción de la película, provoca una contracción prematura en el área de la costura. Esto, a su vez, conduce a defectos en la apariencia de la etiqueta, tal como irregularidades en la forma y arrugas multidireccionales. Además, cuando se aplican adhesivos termofusibles con la suficiente fuerza de unión requerida para mantener la etiqueta unida en el túnel de retractilado a 100 °C, son difíciles de mecanizar y, a menudo, se acumulan en la etiquetadora y necesitan limpiarse solo después de tiradas cortas.
Los presentes inventores han descubierto que, mediante el uso de un adhesivo curable por LED, se puede obtener una mejor apariencia de la etiqueta de película retráctil, incluida la costura, en comparación con los procesos tradicionales de etiquetas de película retráctil, tal como los que usan adhesivos termofusibles. Si bien no se desea estar sujeto a teorías, se cree que parte del efecto mejorado observado se debe a que los adhesivos curables por LED se pueden aplicar a una temperatura mucho más baja que la temperatura de contracción de una película retráctil. Los adhesivos curables por LED se pueden diseñar con una viscosidad de aplicación adecuada a temperaturas inferiores a 70 °C (p. ej., por debajo de 50 °C) y tan bajo como 25 °C o temperatura ambiente. La viscosidad de aplicación adecuada puede ser de aproximadamente 0,3 Pas (300 cps) a aproximadamente 2 Pas (2000 cps) (p. ej., aproximadamente 0,3 Pas (300 cps), aproximadamente 0,5 Pas (500 cps), aproximadamente 1 Pas (1000 cps), aproximadamente 2 Pas (2000 cps), o cualquier rango entre los valores especificados). En algunas realizaciones, la viscosidad de aplicación adecuada también puede ser inferior a 2 Pas (2000 cps), por ejemplo, menos de 1 Pas (1000 cps), o menos de 0,5 Pas (500 cps). En algunas realizaciones, la viscosidad de aplicación adecuada está en el rango de 0,8 Pas (800 cps) a 1,5 Pas (1500 cps) (p. ej., 1 Pas (1000 cps) a 1,3 Pas (1300). Debido a que la lámpara LED genera una cantidad mínima de calor y el adhesivo se aplica a baja temperatura, la
apariencia de la etiqueta de película retráctil se puede mejorar en gran medida y se pueden eliminar defectos como las arrugas, en comparación con los procesos tradicionales de etiqueta de película retráctil, tal como los que usan adhesivos termofusibles. Además, ya que los adhesivos de LED pueden sufrir una rápida reticulación y polimerización al exponerse a la luz LED, son mucho menos sensibles a la temperatura de contracción, proporcionando una fuerza de unión significativamente mayor en el túnel de retractilado. En otras palabras, los adhesivos curados por LED no se deforman, generando así una mejor apariencia de la etiqueta de película retráctil, en comparación con los procesos tradicionales de etiqueta de película retráctil, tal como los que usan adhesivos termofusibles.
Las figuras 3A-3F muestran aparatos ilustrativos y flujos de proceso para etiquetar un artículo con una etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) usando curado por LED. Para las discusiones de las figuras, la etiqueta de película puede denominarse etiqueta de película retráctil. Sin embargo, los expertos en la técnica entenderán que los métodos y aparatos descritos en el presente documento también pueden ser útiles para etiquetas de película distintas de las etiquetas de película retráctil.
Como se muestra en la figura 3A, el aparato puede incluir una unidad de alimentación 31, una estación de alimentación de etiquetas 33, un aplicador de adhesivo de LED 307, un cortador 306, un tambor de vacío 308, una estación LED 309 y una unidad de salida 32. Las figuras 3B-3E muestran varios diseños alternativos para aplicar los adhesivos de borde delantero y de borde trasero. La figura 3F muestra un aparato que comprende un túnel de retractilado 312.
La unidad de alimentación 31 puede incluir una cinta transportadora lineal 301, una rueda de distribución 302 y una mesa contenedora 303. La cinta transportadora lineal 301 se puede acoplar a un tornillo de Arquímedes para distanciar los artículos a etiquetar, tal como botellas 150, a un separación de botella apropiada. Luego, los artículos pueden alimentarse a la rueda de distribución 302, tal como una rueda estrellada, girando en sentido contrario con respecto a la dirección de rotación de la mesa contenedora 303. En la técnica se conocen otros diseños de unidades de alimentación, y se pueden usar con realizaciones de la invención. Por ejemplo, las unidades de alimentación usadas en los métodos de manipulación de etiquetas para etiquetas cortadas y apiladas también se pueden usar con ciertas realizaciones de la invención.
La unidad de alimentación 31 se puede configurar para suministrar varios artículos a etiquetar. Los artículos adecuados para usar en los métodos descritos en el presente documento incluyen cualquiera de los conocidos en la técnica. Los ejemplos no limitativos de dichos artículos incluyen cualquiera de los que se sabe que están etiquetados con etiquetas de película tradicionales, incluyendo etiquetas de película retráctil y etiquetas de película no retráctil, tal como botellas para bebidas. En algunas realizaciones, el artículo a etiquetar es un recipiente que puede encerrarse por la etiqueta de película. En otras palabras, la etiqueta de película se puede usar como una manga de cuerpo completo para encerrar el recipiente. En algunas realizaciones, el artículo a etiquetar está diseñado para proporcionar un sello o material de empaque a prueba de manipulaciones (p. ej., una banda a prueba de manipulaciones) formada por la etiqueta de película. En algunas realizaciones, el artículo a etiquetar es un recipiente con forma y/o contorno (p. ej., un recipiente de forma asimétrica). Por ejemplo, el artículo a etiquetar puede contener al menos dos partes diferentes que no sean de las mismas dimensiones y/o formas. En algunas realizaciones, el artículo a etiquetar contiene al menos dos partes (p. ej., partes cilíndricas) que tienen diferentes diámetros o dimensiones, tal como las botellas de Gatorade en el mercado. En algunas realizaciones, la etiqueta de película envuelve al menos una porción del artículo a etiquetar entre e incluyendo las dos partes diferentes que tienen diferentes diámetros o dimensiones, véase, p. ej., la figura 2B. Haciendo referencia a las figuras 1A y 1B, el adhesivo 110 en las partes superior e inferior del borde 130 preferentemente contactan con la botella 150 en ubicaciones que tienen la misma dimensión de botella. Esta configuración preferida orienta los puntos de contacto donde el adhesivo 110 está ubicado en una línea paralela al eje de la botella 150, lo que facilita que la etiqueta de película 100 se envuelva fácilmente alrededor de la botella 150 en forma cilíndrica, cuadrada, poligonal u otra forma tal que el borde 140 no tiende a trasladarse hacia arriba o hacia abajo en relación con el borde 130 a medida que se produce la envoltura debido a cómo el borde 130 está orientado. Se puede usar un mecanismo de orientación con formas que no son rotacionalmente simétricas para controlar en qué parte de la botella 150 hace contacto el adhesivo 110.
En realizaciones preferentes, el artículo a etiquetar incluye al menos dos puntos que son coplanarios de manera que el borde delantero de la etiqueta de película se pueda unir correctamente. La figura 2C muestra varias formas ilustrativas que incluyen al menos dos puntos de contacto coplanarios, que permiten unir y sujetar el borde delantero de la etiqueta de película a los artículos que tienen dichas formas. En comparación, la figura 2D muestra formas ilustrativas en donde los posibles puntos de contacto de dichas formas con la etiqueta de película (el cuadro rectangular) no están en el mismo plano o las formas son convexas. Como tal, el borde delantero de la etiqueta de película generalmente no se une correctamente a los artículos que tienen las formas que se muestran en la figura 2D.
La estación de alimentación de etiquetas 33 puede incluir un rodillo de alimentación 304 y un guiador de banda de etiquetas 305. El rodillo de alimentación 304, cuya velocidad se puede ajustar de acuerdo con la longitud deseada de la etiqueta, tira continuamente de la banda de etiquetas del carrete. El guiador de banda de etiquetas 305, que
se puede instalar de serie, asegura que la banda de etiquetas se tire en línea recta. Como alternativa, un alimentador de etiquetas, tal como un alimentador de pila (p. ej., un cargador) con etiquetas precortadas y apiladas también se puede usar.
La estación de alimentación de etiquetas 33 puede alimentar varias etiquetas de película (p. ej., una película retráctil) que luego se puede cortar por el cortador 306. El material adecuado para su uso como etiquetas de película (p. ej., una película retráctil) para los métodos descritos en el presente documento incluye cualquiera de los conocidos en la técnica. Las etiquetas de película son generalmente un material hecho de película de plástico polimérico, por ejemplo, poliolefinas (p. ej., polietileno, polipropileno, etc.), cloruro de polivinilo, poliestirenos, etc. Dichos polímeros pueden ser reticulados o no reticulados. En algunas realizaciones, la etiqueta de película, tal como una película retráctil, puede tener una imagen impresa aplicada a esta, por ejemplo, por cualquier método de impresión de tinta adecuado, tales como técnicas de pantalla rotatoria, grabado o flexografía. En otras realizaciones, la etiqueta de película no tiene una imagen impresa, pero es adecuado tener una imagen aplicada (p. ej., impresa) en esta. Preferentemente, la etiqueta de película tiene una capa semitransparente de tinta de impresión que puede transmitir una cantidad suficiente de luz LED a una longitud de onda de entre 365 nm y 420 nm (p. ej., 385 nm a 405 nm).
El cortador 306 recibe etiquetas de la estación de alimentación de etiquetas y luego las corta en tiras con dimensiones predeterminadas. Un ordenador y un servomotor pueden proporcionar un punto de corte exacto. El tambor de vacío 308 luego recibe las tiras de etiquetas, las retiene por vacío y entrega las tiras de etiquetas sobre los artículos que giran en la mesa contenedora 303. La estructura y el funcionamiento del tambor de vacío 308 es generalmente conocido y por lo tanto no se describirá con más detalles.
Después de cortar las etiquetas de película retráctil en tiras de etiquetas, los adhesivos se aplican a las tiras de etiquetas retenidas por el tambor de vacío 308. El tambor de vacío 308 gira y alimenta continuamente las tiras de etiquetas a los aplicadores de adhesivo, tal como 307 de modo que se puedan aplicar adhesivos en las tiras de etiquetas.
También se pueden usar otros mecanismos para entregar tiras de etiquetas de las etiquetas de película para las realizaciones descritas en el presente documento. Por ejemplo, en algunas realizaciones, las tiras de etiquetas precortadas y apiladas se pueden proporcionar en una alimentación de pila (p. ej., un cargador) que luego se puede transferir para envolver los artículos a etiquetar. Por ejemplo, las etiquetas cortadas y apiladas se pueden alimentar y colocar individualmente para envolver los artículos a etiquetar. Los métodos para etiquetar artículos usando etiquetas cortadas y apiladas son conocidos en la técnica, por ejemplo, como se describe en la publicación de solicitud de patente de EE. UU. n.° 2010/0170618.
Son adecuadas varias formas de aplicar adhesivos a las tiras de etiquetas. Por ejemplo, como se muestra en la figura 1A, los adhesivos 110 y 120 se pueden aplicar cerca de los bordes 130 y 140. En algunas realizaciones, el adhesivo 110 se puede aplicar como dos puntos cerca del borde 130, un punto cerca de la parte superior y el otro punto cerca de la parte inferior. En algunas realizaciones, los adhesivos 110 y 120 son ambos adhesivos curables por LED. En tales realizaciones, los adhesivos se pueden aplicar a través del mismo aplicador, tal como un rodillo 307 como se muestra en la figura 3A.
En algunas realizaciones, los adhesivos 110 y 120 usan diferentes tipos de adhesivos. Dependiendo de qué borde entre en contacto primero con un artículo a etiquetar, cualquier borde puede ser un borde delantero. En la figura 1B, el borde 130 primero entra en contacto con la botella 150, y por lo tanto 130 es el borde delantero, y el borde opuesto 140 es el borde trasero. En algunas realizaciones, un adhesivo de borde delantero 110 se aplica cerca del borde delantero de la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) 130 a través de un aplicador de adhesivo de borde delantero (p. ej., 307A como se muestra en la figura 3A), tal como un rodillo de pegamento calentado o una pistola de adhesivo termofusible. Y una tira de adhesivo de borde trasero 120, que es un adhesivo curable por LED, se aplica cerca del borde trasero de la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) 140 a través de un aplicador de adhesivo de borde trasero (p. ej., 307 como se muestra en la figura 3A). Los adhesivos de borde delantero y de borde trasero se pueden aplicar aproximadamente al mismo tiempo (p. ej., dentro de 0 a 10 segundos de diferencia, dentro de un segundo o dentro de medio segundo) o secuencialmente. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero es un adhesivo termofusible y el adhesivo de borde trasero es un adhesivo curable por LED. En algunas realizaciones, tanto el adhesivo de borde delantero como el adhesivo de borde trasero son adhesivos curables por LED.
En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero se puede aplicar con una pistola de adhesivo y el adhesivo de borde trasero se puede aplicar con un rodillo. Por ejemplo, en la figura 3A, los adhesivos de borde delantero (adhesivo de recogida) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a través de una pistola de adhesivo 307A y los adhesivos de borde trasero (adhesivo de solape) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a través de un rodillo 307. Como alternativa, en la figura 3B, los adhesivos de borde delantero (adhesivo de recogida) se aplican a la botella a través de una pistola de adhesivo 307A y los adhesivos de borde trasero (adhesivo de solape) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a través de un rodillo 307.
En algunas realizaciones, tanto el adhesivo de borde delantero como el adhesivo de borde trasero se pueden aplicar con una pistola de adhesivo. Por ejemplo, en la figura 3C, los adhesivos de borde delantero (adhesivo de recogida) se aplican a la botella a través de una pistola de adhesivo 307A y los adhesivos de borde trasero (adhesivo de solape) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) también a través de una pistola de adhesivo 307B. En la figura 3D, los adhesivos de borde delantero (adhesivo de recogida) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a través de una pistola de adhesivo 307A y los adhesivos de borde trasero (adhesivo de solape) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) también a través de una pistola de adhesivo 307B.
En algunas realizaciones, tanto el adhesivo de borde delantero como el adhesivo de borde trasero se pueden aplicar a través de un rodillo. Por ejemplo, en la figura 3E, los adhesivos de borde delantero (adhesivo de recogida) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a través del rodillo 307 y los adhesivos de borde trasero (adhesivo de solape) se aplican a la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) también a través del rodillo 307. En algunas realizaciones, tanto los adhesivos de borde delantero como los adhesivos de borde trasero son curables por LED. En tales realizaciones, el aparato puede incluir opcionalmente una estación LED 320 para curar el adhesivo de borde delantero al momento de la aplicación.
Como se muestra en la figura 1B, el adhesivo aplicado cerca del borde delantero, es decir, el adhesivo de borde delantero, une la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a la botella 150. La botella 150 en una máquina etiquetadora (p. ej., en una mesa contenedora 303 en las figuras 3A-3F) puede moverse en una dirección relativa a cómo la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) se mueve de tal manera que la etiqueta de película envuelve la botella 150 de modo que la tira de adhesivo 120 cerca del borde trasero se superpone con el borde delantero 130 para formar una manga cosida. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la botella se mueve en el sentido horario y la etiqueta de película se mueve en sentido antihorario o viceversa de modo que la etiqueta de película envuelva la botella. Por tanto, al menos porciones del adhesivo curable por LED están dispuestas en la superposición entre los bordes delantero y trasero, que luego se puede curar con luz LED, p. ej., a través de la estación LED 309 en las figuras 3A-3E. Véase también la figura 2A.
Como alternativa, como se muestra en las figuras 3B y 3C, el adhesivo de borde delantero se puede aplicar directamente a la botella con una pistola de adhesivo 307A. En tales realizaciones, no es necesario aplicar un adhesivo por separado en el borde delantero de la propia etiqueta de película. A la entrega, la etiqueta de película se une inicialmente a la botella a través del adhesivo de borde delantero aplicado a la botella 150. De manera similar, la botella 150 en una máquina etiquetadora puede moverse en una dirección relativa a cómo la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) se mueve de tal manera que la etiqueta de película envuelve la botella 150 de modo que la tira de adhesivo 120 cerca del borde trasero se superpone con el borde delantero 130 para formar una manga cosida, que luego se puede curar con luz LED. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la botella se mueve en el sentido horario y la etiqueta de película se mueve en sentido antihorario o viceversa de modo que la etiqueta de película envuelva la botella.
La tira o punto de adhesivo (p. ej., adhesivo termofusible o adhesivo curable por LED) aplicado en el borde delantero o en el artículo a etiquetar asegura una transferencia precisa y positiva al recipiente giratorio. Este adhesivo asegura que la etiqueta se coloque con precisión y se pegue correctamente. Como el recipiente gira mientras se aplica la etiqueta, la etiqueta se limpia para envolver el artículo a etiquetar. Cuando el borde trasero con una tira estrecha de adhesivo curable por LED se superpone con el borde delantero, se forma una etiqueta cosida sobre el artículo.
En algunas realizaciones, la aplicación de adhesivo entre el borde delantero y trasero va seguida por una etapa de limpieza con un limpiador para esparcir los adhesivos. El limpiador puede ser, por ejemplo, un cepillo, un rodillo de esponja, una almohadilla de esponja u otro dispositivo adecuado. La limpieza del borde trasero se puede realizar usando técnicas estándar en la técnica. Por ejemplo, como se muestra en la figura 4, una etiqueta de película 406 está envuelta alrededor de un artículo 412 con una forma irregular y se trata con un limpiador 403. En primer lugar, el borde delantero 400 de la etiqueta de película 406 sujeta la etiqueta al artículo a través de dos puntos de fijación coplanarios 404. Mientras que los puntos 404 se ilustran como puntos en la figura 4 para facilitar la ilustración, pueden ocupar un espacio mayor, por ejemplo áreas de adhesivo 110 y 120 como se ilustra en la figura 1A. La etiqueta de película 406 luego envuelve el artículo de modo que el borde trasero 401 se superpone con el borde delantero 400 con el adhesivo de borde trasero 402 dispuesto entre el borde delantero 400 y el borde trasero 401. La configuración 410 muestra el resultado de esta envoltura. En la configuración 410, el adhesivo de borde trasero 402 no necesariamente conecta el borde delantero 400 y el borde trasero 401 en todas partes donde ese adhesivo de borde trasero 402 está presente a lo largo de la costura. En lo que sigue, el limpiador 403 luego se puede aplicar para frotar el borde delantero 400 y el borde trasero 401 contra el artículo y esparcir el adhesivo de borde trasero 402 (un adhesivo curable por LED) entre las superposiciones del borde delantero y el borde trasero. La configuración 420 muestra el limpiador 403 limpiando de esta manera. Para facilitar la ilustración, la configuración 420 muestra espacios entre el limpiador 403, la etiqueta de película 406 y el artículo 412. Pero, el limpiador 403 puede frotar el borde delantero 400 y el borde trasero 401 contra el artículo 412. El limpiador 403 posteriormente se elimina, lo que lleva a la configuración 430. La configuración 430 es diferente de la configuración 410 porque,
en la configuración 430, el adhesivo de borde trasero 402 sí conecta el borde delantero 400 y el borde trasero 401 en todas partes donde ese adhesivo de borde trasero 402 está presente a lo largo de la costura, como resultado de la acción previa del limpiador 403.
En algunas realizaciones, es preferible que los adhesivos se apliquen en o dentro de 1 mm del borde delantero y/o el borde trasero de modo que la limpieza no haga que la etiqueta de película se levante. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero puede ser una mezcla de polímeros, incluyendo, pero sin limitación, hidrocarburos, ésteres de colofonia modificados, poliamidas, poliésteres, ceras y aceite mineral. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero puede ser Henkel 493A o KIC 5003. En algunas realizaciones, el adhesivo de borde delantero no es curable por LED.
Volviendo a las figuras 3A-3F, los artículos con la etiqueta de película cosida (p. ej., etiqueta de película retráctil) luego viajan en la mesa contenedora 303 a través de una estación LED 309, que incluye al menos una luz LED que emite luz, por ejemplo, a una longitud de onda de 365 nm a 420 nm (p. ej., 385 nm a 405 nm). El adhesivo curable por LED expuesto a la luz LED se puede curar mientras pasa a través de la estación LED 309.
La estación LED 309 puede incluir al menos una lámpara LED que emite luz a una longitud de onda de entre 365 nm y 420 nm (p. ej., 385 nm a 405 nm). En algunas realizaciones, la al menos una lámpara LED (p. ej., 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 lámparas) se puede instalar aguas abajo inmediatamente después de que las etiquetas se transfieran sobre los artículos (p. ej., botellas). La(s) lámpara(s) LED se puede(n) fijar en la parte no giratoria de la mesa contenedora 303 en posiciones aguas abajo donde los recipientes en la mesa contenedora 303 reciben las etiquetas del tambor de vacío 308. Las lámparas LED también se pueden proporcionar en una unidad separada, no asociada físicamente con la mesa contenedora 303. Los artículos que viajan en la mesa contenedora 303 están expuestos a las luces LED de modo que el proceso de curado por LED puede etiquetar hasta 720 (p. ej., 50, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 720, o cualquier rango entre los valores especificados) artículos por minuto de manera secuencial.
Las lámparas LED pueden funcionar a varios niveles de potencia, tal como entre 50 % y 100 % (p. ej., 80 % a 100 %) del nivel máximo de potencia de la lámpara LED. En algunas realizaciones, cada lámpara LED funciona con el mismo nivel de potencia. En algunas realizaciones, cada lámpara LED funciona a un nivel de potencia independiente de otras lámparas LED usadas en el proceso. En algunas realizaciones, una o más lámparas LED funcionan a un nivel de potencia del 80 %. En algunas realizaciones, una o más lámparas LED funcionan a un nivel de potencia del 100 %.
Además de la cantidad de lámparas LED y el nivel de potencia de esas lámparas LED, otro factor que afecta al curado del adhesivo es la cantidad de tiempo que el adhesivo está expuesto a la luz LED. La cantidad de tiempo que el adhesivo está expuesto a la luz LED puede depender de la velocidad de rotación de la mesa contenedora 303. De acuerdo con la invención, el adhesivo se expone a la luz LED durante 10 milisegundos (ms) o menos por lámpara LED en funcionamiento. En algunas realizaciones, el adhesivo se expone a la luz LED durante 2 ms a 6 ms por lámpara LED en funcionamiento. En algunas realizaciones, el adhesivo se expone a la luz LED durante un total de 5 ms a 10 ms. Como ejemplo, en una máquina que funciona a 600 botellas por minuto (bpm) con una luz LED en funcionamiento, cada botella se expuso a luz LED durante aproximadamente 2,4 ms.
Los recipientes envueltos con etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) luego salen a través de una unidad de salida 32, que puede incluir una cinta transportadora lineal 311, una rueda de distribución de salida 310 y una mesa contenedora 303. La rueda de distribución de salida 310, preferentemente una rueda estrellada, girando en sentido contrario con respecto a la dirección de rotación de la mesa contenedora 303, recibe los artículos con etiquetas curadas por LED que salen de la mesa contenedora 303 y los transfiere a la cinta transportadora 311. Si se usan etiquetas de película retráctil, la cinta transportadora 311 puede llevar los artículos etiquetados a una estación de calentamiento, tal como un horno (no se muestra) o un túnel de retractilado usando, por ejemplo, vapor o aire caliente, tal como 312 como se muestra en la figura 3F, que termoencoge las etiquetas para envolver los artículos y adaptarlos a la forma del recipiente que rodea la etiqueta de película retráctil.
Adhesivo curable por LED de borde delantero y/o trasero
Durante la aplicación de una etiqueta a una botella, el borde delantero se une inicialmente a la botella mediante adhesivo líquido, es decir, por adhesivo termofusible calentado, o por adhesivo curable por LED sin curar. La etiqueta se envuelve alrededor de la botella y el borde trasero se une a la botella. Esta envoltura ocurre a velocidades de, por ejemplo, 600 bpm (botellas por minuto). Eventualmente, el adhesivo termofusible se enfría y se endurece, o el adhesivo curable por LED se cura. Pero, la envoltura ocurre inmediatamente después de aplicar el adhesivo líquido.
En la realización descrita anteriormente con respecto a la figura 1, el adhesivo de borde delantero era un adhesivo termofusible y el adhesivo de borde trasero era un adhesivo curable por LED. Se usó un adhesivo termofusible para el borde delantero porque los adhesivos curables por LED existentes anteriormente, en forma líquida antes del curado por LED, no se adhirieron lo suficiente a la botella para permitir el procesamiento a velocidades
comercialmente deseables, tal como 600 bpm. Pero, es deseable usar adhesivo curable por LED tanto para el borde delantero como para el borde trasero por dos razones.
En primer lugar, los adhesivos curables por LED pueden tener una fuerza de unión superior y pueden disminuir la tasa de fallas del etiquetado de botellas durante el envío y el almacenamiento después de que se haya aplicado la etiqueta.
En segundo lugar, el uso del mismo adhesivo para los bordes delantero y trasero puede simplificar el equipo necesario para aplicar el adhesivo líquido. Por ejemplo, el uso de adhesivo curable por LED tanto para el borde delantero como el trasero elimina la necesidad de equipos para calentar un adhesivo termofusible y permite trabajar a temperaturas ambiente que son más seguras y convenientes para los trabajadores.
Los inventores han descubierto sorprendentemente que las velocidades de etiquetado comercialmente deseables, tal como 600 bpm, se pueden lograr usando adhesivo curable por LED tanto para los bordes delanteros como para los traseros. Se usaron adhesivos curables por LED que tenían una fuerza de adhesión y/o viscosidad inusualmente altas en su forma líquida antes del curado para lograr esta velocidad deseable. En algunas realizaciones, el adhesivo curable por LED puede tener una fuerza de adhesión de al menos 5 Newton ("N"). En algunas realizaciones, el adhesivo curable por LED puede tener una fuerza de adhesión de al menos 5 N, 6 N, 7 N, 8 N, 9 N, 10 N, 11 N, 12 N, 13 N, 14 N, 15 N, 16 N, 17 N, 18 N, 19 N, 20 N, 21 N, 22 N, 23 N, 24 N, 25 N, 26 N, 27 N, 28 N, 29 N, o 30 N, o cualquier rango que tenga dos de estos valores como puntos finales. En algunas realizaciones, el adhesivo curable por LED puede tener una viscosidad de al menos 2 Pascales segundo ("Pas") a 25 °C. En algunas realizaciones, el adhesivo curable por LED puede tener una viscosidad de al menos 2 Pas, 3 Pas, 4 Pas, 5 Pas, 6 Pas, 7 Pas, 8 Pas, 9 Pas, 10 Pas, 15 Pas, 20 Pas, 25 Pas, 30 Pas, 35 Pas, 40 Pas, 45 Pas, 50 Pas, 55 Pas, 60 Pas, 65 Pas, 70 Pas, 75 Pas, 80 Pas, 85 Pas, 90 Pas, 95 Pas, o 100 Pas a 25 °C, o cualquier rango que tenga dos de estos valores como puntos finales. La viscosidad es un parámetro que puede depender, por ejemplo, de la temperatura y tensión aplicada. Como se usa en el presente documento, la viscosidad se puede medir con una tensión aplicada lo suficientemente alta como para que el fluido se comporte como un fluido newtoniano. A menos que se especifique lo contrario, las viscosidades descritas en el presente documento se miden a un esfuerzo cortante de 100 Pascales. Si bien se puede usar una fuerza de adhesión y/o una viscosidad más bajas, tal uso puede dar como resultado velocidades de etiquetado indeseablemente más bajas para evitar el desprendimiento del borde delantero durante el proceso de envolver la etiqueta alrededor de la botella.
A menudo existe una correlación positiva entre la viscosidad y la fuerza de adhesión de un adhesivo curable por LED en forma líquida: una mayor viscosidad puede correlacionarse con una fuerza de adhesión más alta. Pero, es posible modificar la fuerza de adhesión sin modificar la viscosidad, o modificar la fuerza de adhesión más significativamente que la viscosidad.
51 bien tanto la fuerza de adhesión como la viscosidad pueden tener un efecto sobre qué tan bien adherida está una etiqueta, se cree que la fuerza de adhesión es más relevante. En algunas realizaciones, puede ser deseable una baja viscosidad combinada con una alta fuerza de adhesión, ya que una viscosidad demasiado alta puede retrasar la aplicación del adhesivo.
Los valores de viscosidad y fuerza de adhesión descritos en el presente documento son adecuados para su uso con sistemas de etiquetado comercialmente disponibles. Sin embargo, si se realizan mejoras mecánicas en los sistemas de etiquetado que permiten una mejor adhesión o velocidad de embotellado para cualquier adhesivo dado, puede ser posible usar un adhesivo curable por LED que tenga una viscosidad más baja o una fuerza de adhesión más baja que la descrita en el presente documento.
Etiquetas no retráctiles, incluyendo etiquetas para usar con refrescos carbonatados
Las etiquetas no retráctiles se pueden usar para envolver artículos, incluyendo botellas de refrescos carbonatados. Estas etiquetas pueden ser transparentes u opacas, incluyendo blancas y metalizadas. Se ha observado que las uniones adhesivas formadas durante el etiquetado de botellas a veces se desprenden durante el envío y el almacenamiento. Este problema es particularmente agudo, por ejemplo, cuando se usa una etiqueta transparente en una botella plástica de refresco carbonatado ("CSD"), tal como una botella de tereftalato de polietileno (PET). Sin limitarse a ninguna teoría, se cree que las etiquetas transparentes tienen menor energía superficial que otras etiquetas, y las etiquetas opacas generalmente tienen mayor energía superficial que una etiqueta transparente, lo que puede mejorar la capacidad de un adhesivo para contactar y adherirse a la superficie de una etiqueta. Así, las etiquetas transparentes pueden adherirse menos que una etiqueta opaca comparable. Las botellas de CSD pueden expandirse debido a la carbonatación, particularmente si se sacuden o se caen. Esta combinación de expansión de la botella y etiquetas suaves puede dar lugar a una tasa de desprendimiento de etiquetas superior a la habitual durante el envío y el almacenamiento. La falla de la etiqueta también puede ocurrir en otros contextos, tal como etiquetas opacas y/o botellas que no sean CSD. La fuerza de unión superior de los adhesivos curables por LED en relación con los adhesivos termofusibles puede reducir esta tasa de falla de una manera comercialmente significativa. Se puede usar cualquier material de etiqueta adecuado, incluyendo poliolefina, poliéster y otros materiales, ya sea transparente u opaco.
Adhesivo curable por LED
Las lámparas LED son muy compactas y, a diferencia de las lámparas ultravioleta (UV), las lámparas LED no generan ozono, generan menos calor y no requieren ventilación ni protección sofisticada porque emiten luz solo en el rango de espectros casi visible: 365 nanómetros (nm) y más.
En contraste, el uso de adhesivos curables por UV para sellar etiquetas no es deseable para su aplicación en el etiquetado de películas retráctiles. Las lámparas UV generan una cantidad significativa de calor, lo que puede ser perjudicial para la estabilidad de la etiqueta. Las lámparas UV también producen ozono y una cantidad significativa de luz UV en un rango espectral muy bajo, por ejemplo tan bajo como 200 nm, que puede ser perjudicial para los ojos. La instalación de tales lámparas en las máquinas etiquetadoras existentes requeriría modificaciones significativas en el diseño, ventilación de ozono y protección eficiente de la luz UV. Además, los adhesivos curables por LED tienen pocos o ningún compuesto orgánico volátil, lo que los hace preferibles a otros procesos de costura, tal como curado UV o soldadura solvente.
La última generación de lámparas LED es capaz de emitir luz monocromática de alta intensidad en el rango de espectros de luz casi visible. Una composición adhesiva que puede absorber luz en el mismo rango espectral, por lo tanto, puede sufrir una rápida reticulación/polimerización, por ejemplo, en menos de un segundo. Asimismo, el curado por LED se puede realizar a través de una capa semitransparente (o incluso visiblemente opaca) de tinta de impresión que puede transmitir una cantidad suficiente de luz en el rango espectral de 365 nm a 420 nm (p. ej., 385 nm a 405 nm). Por ejemplo, para materiales visiblemente opacos, la luz LED subvisible (es decir, luz a una longitud de onda inferior a 400 nm, tal como 395 nm) aún pueden pasar a través de la etiqueta para curar el adhesivo curable por LED.
Se ha considerado que el curado por LED es mucho más lento que el curado por UV debido a la excesiva inhibición del oxígeno que ralentiza la tasa de polimerización. No se consideró adecuado para aplicaciones de alta velocidad tal como el etiquetado de botellas, lo cual ocurre preferentemente a una velocidad de 600 botellas/minuto y hasta 720 botellas/minuto. Sin embargo, los presentes inventores descubrieron que la velocidad de curado de la película envuelta alrededor del artículo a etiquetar (p. ej., una botella) puede cumplir con los requisitos de alta velocidad de una aplicación de etiquetado típica, con el adhesivo curable por LED curado en la costura entre dos capas. Si bien no se desea estar sujeto a ninguna teoría, se cree que la velocidad de curado con luz LED aumenta significativamente debido a las condiciones anaeróbicas, libres de oxígeno, entre dos capas de la película.
Además, los adhesivos curables por LED se pueden usar de manera efectiva en varios tipos de etiquetas, incluyendo etiquetas transparentes y visiblemente opacas. La transmisión de luz LED de intensidad regular (p. ej., luz con una irradiancia inferior a 5 W/cm2) a través de una etiqueta transparente puede ser del 50 % al 100 % de transmisión (p. ej., 80 % o más). La transmisión de luz LED de intensidad regular a través de una etiqueta blanca puede ser del 0 % al 30 % (p. ej., 1 % o menos). La transmisión de luz LED de intensidad regular a través de una etiqueta metalizada puede ser del 0 % al 5 % (p. ej., 0 %). Incluso si la luz visible no es capaz de penetrar una etiqueta blanca o metalizada, la luz subvisible, por ejemplo, luz LED de alta intensidad de 395 nm, puede ser capaz de penetrar a través de estas etiquetas opacas. La luz de alta intensidad puede tener una alta irradiancia, por ejemplo mayor de 5 W/cm2 (p. ej., al menos 10 W/cm2). Por ejemplo, en algunas realizaciones se pueden usar lámparas l Ed de alta intensidad de 395 nm, produciendo luz LED con una irradiancia máxima de 10 W/cm2 o mayor. En algunas realizaciones, se pueden usar lámparas LED de alta intensidad de 395 nm, produciendo luz LED con una irradiancia máxima de 20 W/cm2.
Los adhesivos curables por LED adecuados para usar en los métodos descritos en el presente documento se pueden caracterizar por uno o más de los siguientes: (1) una viscosidad de aplicación adecuada (p. ej., aproximadamente 0,3 Pas (300 cps) a aproximadamente 2 Pas (2000 cps), o menos de 1 Pas (1000 cps), menos de 0,8 Pas (800 cps), o menos de 0,6 Pas (600 cps) a una temperatura inferior a 70 °C (p. ej., por debajo de 50 °C), y/o las viscosidades y fuerzas de adhesión descritas anteriormente; (2) una velocidad de curado con LED adecuada para etiquetar hasta 720 (p. ej., 50, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 720, o cualquier rango entre los valores especificados) artículos por minuto de manera secuencial; y (3) una fuerza de unión (después del curado con l Ed ) para el uso previsto, tal como una fuerza de unión suficiente para que una película retráctil permanezca unida bajo calor, tal como en el túnel de retractilado a 100 °C, o para que las películas retráctiles y no retráctiles permanezcan unidas durante el envío, almacenamiento y manipulación.
En algunas realizaciones, el adhesivo curable por LED es una mezcla de prepolímeros etilénicamente insaturados, oligómeros etilénicamente insaturados, monómeros etilénicamente insaturados, fotoiniciadores con absortividad de luz en proximidad cercana y dentro del rango de LED de 385 nm a 405 nm, y opcionalmente uno o más rellenos compatibles inertes.
En realizaciones preferentes, el adhesivo curable por LED es una mezcla de poliuretano funcional de acrilato o metacrilato, monómero funcional de acrilato o metacrilato, fotoiniciador de tipo óxido de fosfina con absortividad de luz en proximidad cercana y dentro del rango de LED de 385 nm a 405 nm, y opcionalmente uno o más rellenos
compatibles inertes, en donde el uno o más rellenos inertes son resinas de hidrocarburos, ésteres de colofonia, poliamidas, poliésteres o una combinación de los mismos.
En algunas realizaciones específicas, el adhesivo curable por LED puede tener una composición de acuerdo con la siguiente tabla:
La cantidad de adhesivo curable por LED en la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) puede estar generalmente en una cantidad de entre 5 g/m2 y 50 g/m2 (p. ej., 10 g/m2, 20 g/m2, 30 g/m2, 40 g/m2, 50 g/m2, o cualquier rango entre los valores especificados). En realizaciones preferentes, la cantidad de adhesivo curable por LED está en una cantidad de entre 5 g/m2 y 30 g/m2 o entre 10 g/m2 y 30 g/m2. Si bien no se desea estar sujeto a teorías, se cree que debido a que el adhesivo curado por LED tiene una mayor fuerza de unión y una menor sensibilidad a la temperatura elevada, se puede aplicar con un peso de revestimiento mucho menor que el adhesivo termofusible convencional, que generalmente se aplica con un peso de revestimiento de 80-100 g/m2 en aplicaciones de películas retráctiles. Por tanto, el uso de adhesivo curable por LED puede generar ahorros significativos en el coste del adhesivo.
Se puede aplicar adhesivo curable por LED en la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a varias temperaturas por debajo de la temperatura de contracción típica. En realizaciones preferentes, el adhesivo curable por LED se aplica en la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) a una temperatura inferior a 70 °C, tal como menos de 50 °C, menos de 40 °C, menos de 30 °C, o a temperatura ambiente.
El adhesivo curable por LED generalmente se cura después de que la etiqueta de película (p. ej., etiqueta de película retráctil) se ha transferido al artículo a etiquetar. Pueden usarse varias lámparas LED y son conocidas en la técnica. En realizaciones preferentes, las lámparas LED generan luces LED que tienen una longitud de onda de entre 365 nm y 420 nm (p. ej., entre 385 nm y 405 nm (p. ej., a 395 nm)).
Cribado de resina adherente
Como se muestra en la siguiente tabla, se puede lograr una fuerza de adhesión variable para las mezclas de adhesivos curables por LED al combinar diferentes colofonias o resinas con monómero y diluyente:
continuación
Como se muestra en la tabla, una mezcla con colofonia modificadora y monómero/diluyente logró una adhesión de 49 N. Las mezclas que tenían una combinación de resina de politerpeno y monómero/diluyente no eran solubles ni compatibles con el monómero.
Prueba de fuerza de adhesión
Se realizaron pruebas para determinar la fuerza de adhesión de varias mezclas de adhesivos curables por LED. Para realizar las pruebas, se aplicó una mezcla de adhesivo específica con un aplicador Bird sobre una plataforma de metal en una cantidad para producir un espesor de adhesivo de 5 mil / 125 micras. Un peso cilíndrico de 50 g con un diámetro de 24 mm y 4,52 cm2 de área de contacto se unió a un dinamómetro y el peso se dejó caer sobre la capa adhesiva y se dejó reposar sobre la superficie durante aproximadamente 10 s. A continuación, se levantó el peso de la capa adhesiva a dos velocidades. La velocidad rápida fue de aproximadamente 1 mm/s y la velocidad lenta fue de aproximadamente 0,1 mm/s. El dinamómetro registró la fuerza máxima alcanzada durante la liberación del peso del adhesivo. Esa fuerza máxima es la "fuerza de adhesión". A menos que se especifique lo contrario, los valores de la fuerza de adhesión en el presente documento se miden cuando el peso se levanta a una velocidad rápida.
La fuerza de adhesión puede depender de la formulación y la viscosidad del adhesivo, así como la velocidad y/o aceleración de levantar el peso de la superficie adhesiva. Las muestras C1 y C2 eran adhesivos de control. La métrica del perfil general incluye propiedades tal como fuerza de adhesión, fuerza de unión y viscosidad. La siguiente tabla muestra los valores de fuerza de adhesión para varios adhesivos, donde el peso se levantó a una velocidad rápida.
Como se muestra en la tabla, las mezclas B8, B9, B12, B14, B17 y B18 tenían una fuerza de unión prevista igual o mejor en comparación con las mezclas de control C1 y C2. Cada una de estas mezclas predijo mejor la fuerza de unión en comparación con los sistemas adhesivos termofusibles. La fuerza de unión prevista se basa en la dificultad de despegar las etiquetas curadas por LED de varias botellas para cada composición. La configuración experimental usada para adherir las etiquetas para esta prueba puede dar como resultado variaciones menores en parámetros tal como el espesor del adhesivo que afectan a la dificultad de despegarlo. Estas variaciones menores dificultan la cuantificación exacta de la fuerza de unión, por lo que la fuerza de unión se caracteriza como "prevista". Pero, la configuración experimental es adecuada para proporcionar información razonablemente buena sobre si se espera que la fuerza de unión de un adhesivo en particular sea peor que, igual o mejor que una muestra de control. Y todas las muestras de la tabla anterior tenían mejores fuerzas de unión que un adhesivo termofusible típico. Como se muestra en la tabla, las mezclas B9 y B18 proporcionaron un mejor perfil general que las muestras de control C1 y C2.
La siguiente tabla muestra los valores de fuerza de adhesión para varios adhesivos, donde el peso se levantó a un ritmo lento.
Aparato de retroadaptación de la máquina de etiquetado termofusible
Los adhesivos termofusibles tradicionales dominan el mercado del etiquetado, que no usa películas retráctiles altamente sensibles a la temperatura. La gran mayoría de las etiquetas de película retráctil se sellan con la ayuda de solventes orgánicos y requieren un equipo separado tanto para formar la manga como para aplicarla a la botella. La introducción de etiquetas de película retráctil para una nueva generación de envases de bebidas requeriría una inversión significativa en el equipo tradicional de etiquetado de manga retráctil y el reemplazo de las máquinas etiquetadoras termofusibles existentes en muchas plantas. Sin embargo, la introducción de la nueva tecnología de curado por LED, que nunca se ha usado en la industria del etiquetado, permite la retroadaptación de equipos termofusibles existentes con una inversión mínima requerida para comprar e instalar lámparas LED, ahorrando un dinero significativo.
Mediante el uso de la tecnología LED, la máquina etiquetadora para los métodos descritos en el presente documento puede ser un aparato retroadaptado de una máquina etiquetadora termofusible existente, p. ej., máquina etiquetadora Krones® Conti roll. Casi cualquier máquina etiquetadora termofusible existente puede retroadaptarse al aparato descrito en el presente documento instalando una estación LED que comprende al menos una lámpara LED configurada para curar el adhesivo curable por LED dispuesto en la superposición entre los bordes delantero y trasero de la etiqueta de película retráctil. Véanse, por ejemplo, las figuras 3A-3F como se ha descrito en el presente documento anteriormente. Por ejemplo, la al menos una lámpara LED (p. ej., 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 lámparas) se puede instalar aguas abajo inmediatamente después de que las etiquetas se transfieran sobre los artículos (p. ej., botellas). La(s) lámpara(s) LED se puede(n) fijar en la parte no giratoria de la máquina etiquetadora en posiciones aguas abajo a donde los recipientes están envueltos por las etiquetas. Las lámparas LED también se pueden proporcionar en una unidad separada, no asociada físicamente con la máquina etiquetadora. En algunas realizaciones, el sistema de etiquetado termofusible existente es uno del sistema de etiquetado Krones® Contiroll o similar.
Las lámparas LED se pueden instalar en todas las máquinas etiquetadoras existentes como complemento sin modificaciones en las máquinas etiquetadoras existentes, tal como una máquina etiquetadora Krones® Contiroll. La instalación de lámparas LED en el equipo de etiquetado existente se ha realizado de manera que las actuales máquinas de etiquetado termofusibles que se usan en la fabricación de botellas (p. ej., botellas de bebidas deportivas de plástico u otras botellas de refrescos) se pueden convertir en máquinas etiquetadoras de película retráctil.
El aplicador de adhesivo LED se puede retroadaptar a partir del aplicador de adhesivo termofusible y configurarse para aplicar adhesivo curable por LED. En algunas realizaciones, el calentador para aplicar adhesivo termofusible se elimina del sistema de etiquetado termofusible. En algunas realizaciones, el calentador no se elimina, sino que se puede apagar simplemente cuando se aplica el adhesivo curable por LED. En algunas realizaciones, se aplican dos tipos diferentes de adhesivo al borde delantero y al borde trasero. En tales realizaciones, el aplicador de adhesivo termofusible existente se elimina y se reemplaza por dos aplicadores de adhesivo, véase, p. ej., la figura 3C, aplicadores 307A y 307B. Uno de los aplicadores es adecuado para aplicar un adhesivo de borde delantero, tal como el adhesivo termofusible o curable por LED, cerca del borde delantero de la etiqueta de película retráctil; y el otro es adecuado para aplicar un adhesivo de borde trasero que incluye un adhesivo curable por LED cerca
del borde trasero de la etiqueta de película retráctil. Se pueden usar otros diseños de aplicadores de adhesivo adecuados, por ejemplo los mostrados en las figuras 3A-3f .
Se completaron varias pruebas de rendimiento para ensayar la eficacia del uso de adhesivos curados por LED. La prueba se completó con tres adhesivos curables por l Ed diferentes, Muestra A, Muestra B y Muestra C. Los resultados de las pruebas de rendimiento se describen en los Ejemplos a continuación.
Ejemplo 1 - Adhesivo termofusible
Se realizó una prueba de control usando un adhesivo termofusible. El adhesivo termofusible se usó tanto para el adhesivo de borde delantero como para el de borde trasero. Se usó un calentador para elevar la temperatura del adhesivo a 143, 3 °C (290 °F), no se usaron lámparas LED en los experimentos de control. Después del calentamiento, el adhesivo se enfrió para unir el borde delantero y el borde trasero de la etiqueta.
Ejemplo 2 - Mediciones de transmisión y opacidad
La opacidad de las etiquetas transparentes, blancas y metalizadas se ensayó en la superficie frontal de las etiquetas, en un área sin ninguna marca o impresión, usando iluminante A2 y ángulo de observación de 2° usando todo el espectro de 400 nm a 700 nm. Para cada tipo de etiqueta, se midió la opacidad de 10 muestras diferentes. Las etiquetas transparentes, blancas y metalizadas tuvieron una opacidad promedio de 17,6 %, 83,5 % y 100 %, respectivamente.
La transmisión de luz de intensidad regular a través de las etiquetas transparentes, blancas y metalizadas se midió a 395 nm usando un espectrofotómetro UV-Vis. La transmisión de luz a través de etiquetas transparentes, blancas y metalizadas fue del 86%, 0,3 % y 0 %, respectivamente. Los resultados de la prueba, por ejemplo los discutidos en los Ejemplos 3-5, indican que se pueden lograr tasas de transmisión significativamente más altas con etiquetas blancas y metalizadas si se usa una fuente de luz LED monocromática de alta intensidad para curar los adhesivos. Por ejemplo, se usaron lámparas LED con una irradiancia máxima de 20 W/cm2 durante las pruebas discutidas en los Ejemplos 3-5.
Ejemplo 3 - Muestra A de adhesivo curable por LED
La muestra A de adhesivo curable por LED se usó tanto para el adhesivo de borde delantero (adhesivo de recogida) como para el adhesivo de borde trasero (adhesivo de solape). La siguiente tabla muestra los resultados de varias configuraciones de proceso para envolver botellas usando la Muestra A de adhesivo curable por LED. Para ensayar la fuerza de unión al pelado y la fuerza de unión al cizallamiento de la Muestra A de adhesivo, se hicieron varias modificaciones a los parámetros del proceso. Las variables modificadas a lo largo de las tiradas incluyeron el número de lámparas LED usadas para curar el adhesivo, tipo de etiqueta, temperatura, posición de la lámpara y velocidad de envoltura. Para cada tirada enumerada en la siguiente tabla, tanto el adhesivo de borde delantero como el adhesivo de borde trasero se curaron. Se usó un calentador para elevar la temperatura a la temperatura indicada en la siguiente tabla.
En la posición de la lámpara no modificada, una o más lámparas LED estaban ubicadas en la estación LED, que se ha descrito anteriormente. Las tiradas 5, 6, 9, 10 y 13-20 se realizaron con las lámparas LED en la configuración modificada como se describe anteriormente. La configuración de la lámpara se modificó para varias tiradas. En la configuración de la lámpara modificada, se colocó una lámpara LED para aplicar luz LED al adhesivo en el punto donde la etiqueta comenzó a envolver la botella.
Para una botella envuelta en una etiqueta transparente, el proceso alcanzó una velocidad de envoltura de 600 bpm usando 2 y 4 lámparas LED. Para una botella envuelta en una etiqueta blanca, el proceso alcanzó una velocidad de envoltura de 600 bpm usando 1, 3 y 4 lámparas LED. Para una botella envuelta en una etiqueta metalizada, el proceso alcanzó una velocidad de envoltura de 400 bpm usando 2 y 4 lámparas LED.
Una velocidad de envoltura más baja expone las botellas a la luz LED durante períodos de tiempo más
prolongados. Comparando la tirada 1 con las tiradas 2 y 3, la mayor fuerza de unión al pelado en la tirada 1 indica que el tiempo de exposición a la luz LED afecta a la fuerza de unión al pelado. Por ejemplo, un tiempo de exposición más largo o una salida de energía LED más alta pueden dar como resultado una mejor fuerza de unión al pelado.
De manera similar, comparando las tiradas 16 a 20, la única variable ajustada fue la velocidad de envoltura. Las tiradas 16 a 20 muestran una tendencia a la disminución de la fuerza de unión al pelado y la fuerza de unión al cizallamiento a medida que aumenta la velocidad de envoltura (y, por tanto, disminuye el tiempo de exposición a la luz LED).
Ejemplo 4 - Muestra B de adhesivo curable por LED
La muestra B de adhesivo curable por LED se usó tanto para el adhesivo de borde delantero como para el adhesivo de borde trasero. La siguiente tabla muestra los resultados de varias configuraciones de proceso para envolver botellas usando la Muestra B de adhesivo curable por LED. Para ensayar la fuerza de unión al pelado y la fuerza de unión al cizallamiento de la Muestra B de adhesivo, se hicieron varias modificaciones a los parámetros del proceso. Las variables modificadas a lo largo de las tiradas incluyen el número de lámparas LED usadas para curar el adhesivo, tipo de etiqueta, temperatura y velocidad de envoltura. Se usó un calentador para elevar la temperatura a la temperatura indicada en la siguiente tabla.
Para una botella envuelta en una etiqueta transparente, el proceso alcanzó una velocidad de envoltura de 600 bpm usando 1,2 y 4 lámparas LED. Para una botella envuelta en una etiqueta blanca, el proceso alcanzó una velocidad de envoltura de 275 bpm usando 2 y 4 lámparas LED. Para cada tirada enumerada en la siguiente tabla, tanto el adhesivo de borde delantero como el adhesivo de borde trasero se curaron.
continuación
Ejemplo 5 - Muestra C de adhesivo curable por LED
La muestra C de adhesivo curable por LED se usó tanto para el adhesivo de borde delantero como para el adhesivo de borde trasero. La siguiente tabla muestra los resultados de varias configuraciones de proceso para envolver botellas usando la Muestra C de adhesivo curable por LED. Para ensayar la fuerza de unión al pelado y la fuerza de unión al cizallamiento de la Muestra C de adhesivo, se hicieron varias modificaciones a los parámetros del proceso. Las variables modificadas a lo largo de las tiradas incluyeron el número de lámparas LED usadas para curar el adhesivo, tipo de etiqueta, temperatura y velocidad de envoltura. Se usó un calentador para elevar la temperatura a la temperatura indicada en la siguiente tabla.
Para una botella envuelta en una etiqueta transparente, el proceso alcanzó una velocidad de envoltura de 600 bpm usando 1,2 y 4 lámparas LED. Para una botella envuelta en una etiqueta blanca, el proceso alcanzó una velocidad de envoltura de 275 bpm usando 2 y 4 lámparas LED. Para cada tirada enumerada en la siguiente tabla, tanto el adhesivo de borde delantero como el adhesivo de borde trasero se curaron.
Como se muestra en los Ejemplos 3-5, la fuerza de unión al pelado y la fuerza de unión al cizallamiento generalmente aumentaron a medida que se agregaron más lámparas LED al proceso y disminuyeron a medida que aumentó la velocidad de envoltura. Además, los resultados muestran que la fuerza de unión al pelado generalmente disminuye a medida que aumenta la opacidad. Porque las etiquetas transparentes generalmente tienen una mayor fuerza de unión que las etiquetas blancas, y las etiquetas blancas generalmente tienen una mayor fuerza de unión que las etiquetas metalizadas.
Además, comparando los datos de los adhesivos termofusibles en el Ejemplo 1 y los adhesivos curables por LED de los Ejemplos 3-5, las pruebas realizadas con los adhesivos curables por LED lograron la misma velocidad de envoltura que los adhesivos termofusibles y exhibieron una fuerza de unión al pelado y una fuerza de unión al cizallamiento similares. Sin embargo, las pruebas en los Ejemplos 3-5 se completaron a temperaturas mucho más bajas que la termofusible en el Ejemplo 1 (54,4-71,1 °C (130-160 °F) en comparación con 143,3 °C (290 °F) en el ejemplo termofusible).
Ejemplo 6 - Pruebas de caída
Se usó el método de prueba de Bruceton enfriado para ensayar la fuerza de las uniones adhesivas. Después de envolver las botellas, las botellas se dejaron caer desde alturas incrementales, a partir de una altura de 152,4 cm (60 pulgadas), aumentando en incrementos de 15,24 cm (6 pulgadas), a una altura de 213,36 cm (84 pulgadas). Una botella pasó la prueba de Bruceton a una altura dada si, después de caer, la etiqueta permaneció en la botella y la unión adhesiva no se rompió. Una botella falló la prueba de Bruceton a una altura dada si, después de caer, la etiqueta se cayó de la botella o una o más uniones adhesivas se rompieron.
Para las etiquetas que se han curado por un procedimiento termofusible, las etiquetas pasaron la prueba de Bruceton en todas las alturas desde 152,4 cm (60 pulgadas) hasta 213,36 cm (84 pulgadas). De manera similar, para etiquetas que se hayan curado por el método de curado por LED descrito anteriormente, las etiquetas pasaron la prueba de Bruceton en todas las alturas desde 152,4 cm (60 pulgadas) hasta 213,36 cm (84 pulgadas). Por tanto, el método de curado por LED demostró ser al menos tan efectivo como el método de curado termofusible.
Ejemplo 7 - Mediciones de viscosidad
La viscosidad de los adhesivos de los Ejemplos 3-5 se midió a varias temperaturas para determinar el rango de
viscosidad óptimo para curar eficazmente los adhesivos usando el método de curado por LED descrito anteriormente. Se determinó que un rango de 1 Pas (1000 cps) a 1,3 Pas (1300 cps) dio como resultado un curado eficaz del adhesivo curable por LED tanto en el borde delantero como en el borde trasero de la etiqueta. Se midió la viscosidad de cada adhesivo a temperaturas que oscilaron entre 50 °C (122 °F) y 70 °C (158 °F).
El adhesivo del Ejemplo 3 tenía una viscosidad en el rango de 1 Pas (1000 cps) a 1,3 Pas (1300 cps) en el rango de temperatura de aproximadamente 55 °C a aproximadamente 60 °C. El adhesivo del Ejemplo 4 tenía una viscosidad en el rango de 1 Pas (1000 cps) a 1,3 Pas (1300 cps) en el rango de temperatura de aproximadamente 65 °C a aproximadamente 60 °C. El adhesivo del Ejemplo 5 tenía una viscosidad en el rango de 1,2 Pas (1200 cps) a 1,3 Pas (1300 cps) en el rango de temperatura de aproximadamente 68 °C hasta el límite de prueba de 70 °C. Los tres adhesivos tienen una viscosidad en el rango de 1 Pas (1000 cps) a 1,3 Pas (1300 cps) a temperaturas superiores a la temperatura media diaria de las plantas de llenado típicas más calientes.
La viscosidad del adhesivo es un factor importante porque la viscosidad del adhesivo afecta a la aplicación del adhesivo. Una viscosidad demasiado alta puede ralentizar la aplicación del adhesivo y reducir la cantidad de adhesivo transferido. En algunas realizaciones, puede ser deseable una baja viscosidad combinada con una alta fuerza de adhesión, y los datos mostrados antes indican que es posible mantener una viscosidad relativamente baja en rangos de temperatura que son efectivos para los adhesivos curables por LED.
Ejemplo 8 - Pruebas a temperaturas elevadas
Se ensayaron varias muestras de etiquetas para determinar la fuerza de unión al cizallamiento a 22 °C y a 95 °C usando tanto adhesivos termofusibles como adhesivos curables por LED. La siguiente tabla resume la fuerza de unión de los adhesivos termofusibles y los adhesivos curables por LED a 22 °C y 95 °C, incluyendo el porcentaje de disminución de la fuerza de unión a la temperatura elevada en comparación con la temperatura más baja. Tal como se muestra en la tabla a continuación, todas las muestras termofusibles experimentaron una disminución del 99 % en la fuerza de unión. En contraste, la fuerza de unión de los adhesivos curables por LED disminuyó entre un 82 % y un 91 %.
Como muestran los datos anteriores, incluso a temperaturas elevadas, los adhesivos curables por LED mantienen la fuerza de unión. Tal capacidad para mantener la fuerza de unión a temperaturas más altas podría ser útil en varias aplicaciones, por ejemplo, envases de CSD, que se exponen a un amplio rango de temperaturas. Los envases de CSD pueden estar expuestos a condiciones de calor y humedad durante el almacenamiento, por ejemplo en un garaje o almacén, condiciones de temperatura ambiente, por ejemplo, en una tienda minorista, y condiciones de temperatura fría, por ejemplo, mientras se almacenan en un refrigerador.
La descripción anterior de las realizaciones específicas revelará tan completamente la naturaleza general de la invención que otros pueden, aplicando el conocimiento dentro de la habilidad de la técnica, modificar y/o adaptar fácilmente para diversas aplicaciones tales realizaciones específicas, sin experimentación indebida, sin alejarse del concepto general de la presente invención. Por lo tanto, tales adaptaciones y modificaciones están destinadas a estar dentro del significado y rango de equivalentes de las realizaciones divulgadas, basado en la enseñanza y la guía presentada en el presente documento. Debe entenderse que la fraseología o terminología en el presente documento es con el fin de describir y no de limitar, de manera que la terminología o fraseología de la presente memoria descriptiva debe ser interpretada por el experto en la materia a la luz de las enseñanzas y la guía.
La amplitud y el alcance de la presente invención no deben estar limitados por ninguna de las realizaciones a modo de ejemplo descritas anteriormente.
Todos los diversos aspectos, realizaciones y opciones descritas en el presente documento se pueden combinar en todas y cada una de las variaciones.
Claims (15)
1. Un método para preparar una botella etiquetada, comprendiendo el método:
aplicar un adhesivo curable por LED (110, 120) en al menos una porción de una etiqueta de película (100) para aplicar a una botella (150);
envolver la etiqueta de película alrededor de la botella de manera que los bordes delantero (130) y trasero (140) de la etiqueta de película (100) se superpongan, en donde al menos porciones del adhesivo curable por LED están dispuestas en la superposición entre los bordes delantero y trasero; y
curar el adhesivo curable por LED (110, 120) dispuesto en la superposición entre los bordes delantero (130) y trasero (140) con luz LED (160),
en donde el adhesivo curable por LED (110, 120) se expone a la luz LED (160) durante 10 milisegundos o menos, y
en donde el adhesivo curable por LED (110, 120) se cura a una temperatura inferior a 70 °C.
2. El método de la reivindicación 1, en donde la etiqueta de película (100) es una etiqueta de película retráctil, opcionalmente comprendiendo además pasar la botella envuelta a través de un túnel de retractilado (312) para formar una botella etiquetada con una película retráctil.
3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde la botella (150) está caracterizada por un cuerpo que comprende al menos dos partes que tienen diferentes diámetros o dimensiones, y en donde la etiqueta de película (100) envuelve al menos una porción de la botella (150) entre e incluyendo las dos partes diferentes que tienen diferentes diámetros o dimensiones.
4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el adhesivo curable por LED (110, 120) se aplica cerca del borde trasero (140) de la etiqueta de película.
5. El método de la reivindicación 4, que comprende además aplicar un adhesivo de borde delantero (110) cerca del borde delantero (130) de la etiqueta de película retráctil (100),
opcionalmente en donde el adhesivo de borde delantero (110) es curable por LED,
opcionalmente en donde al menos una porción del adhesivo de borde delantero (110) se dispone entre la botella (150) y el borde delantero (130), y en donde el método comprende además curar el adhesivo de borde delantero (110) dispuesto entre la botella (150) y el borde delantero (130),
opcionalmente en donde el adhesivo de borde delantero (110) dispuesto entre la botella (150) y el borde delantero (130) se cura simultáneamente con el adhesivo curable por LED dispuesto en la superposición entre los bordes delantero y trasero, u
opcionalmente en donde el adhesivo de borde delantero (110) se aplica a una temperatura por debajo de 70 °C.
6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el adhesivo curable por LED (110, 120) se aplica sobre la etiqueta de película (100) en una cantidad de 5 g/m2 hasta 50 g/m2.
7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde curar el adhesivo curable por LED (110, 120) comprende someter la botella a luz LED (160) a una longitud de onda de entre 365 nm y 420 nm.
8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el adhesivo curable por LED (110, 120) es
una mezcla de prepolímeros etilénicamente insaturados, oligómeros etilénicamente insaturados, monómeros etilénicamente insaturados, fotoiniciadores con absortividad de luz en proximidad cercana y dentro del rango de LED de 385 nm a 405 nm, y opcionalmente uno o más rellenos compatibles inertes, o
una mezcla de poliuretano funcional de acrilato o metacrilato, monómero funcional de acrilato o metacrilato, fotoiniciador de tipo óxido de fosfina con absortividad de luz en proximidad cercana y dentro del rango de LED de 385 nm a 405 nm, y opcionalmente uno o más rellenos compatibles inertes, en donde el uno o más rellenos inertes son resinas de hidrocarburos, ésteres de colofonia, poliamidas, poliésteres o una combinación de los mismos.
9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde el adhesivo curable por LED (110, 120) se cura a una velocidad adecuada para etiquetar de 500 a 720 botellas por minuto de forma secuencial.
10. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde el adhesivo curable por LED (110, 120) tiene una fuerza de adhesión de al menos 5 N, o en donde el adhesivo curable por LED (110, 120) tiene una viscosidad de al menos 2 Pas a 25 °C.
11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde la etiqueta de película (100) es una etiqueta transparente.
12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde el curado se realiza usando solo una lámpara LED.
13. Un aparato para etiquetar una botella (150) con una etiqueta de película (100), comprendiendo el aparato:
una unidad de alimentación (31) configurada para alimentar botellas (150) a etiquetar;
un alimentador de etiquetas (33) configurado para alimentar la etiqueta de película (100);
un aplicador de adhesivo de LED (307) configurado para aplicar un adhesivo curable por LED en la etiqueta de película;
un mecanismo para entregar tiras de etiquetas (308) de la etiqueta de película (100) para envolver las botellas, en donde cada tira de etiqueta tiene un borde delantero (130) y un borde trasero (140), en donde al envolver una botella (15) los bordes delantero y trasero (130, 140) de las tiras de etiquetas de la etiqueta de película se superponen, y en donde al menos porciones del adhesivo curable por LED (110, 120) se disponen en la superposición entre los bordes delantero y trasero (130, 140);
una estación LED (309) que comprende al menos una lámpara LED, en donde la estación LED (309) está configurada para exponer el adhesivo curable por LED a la luz LED (160) durante 10 milisegundos o menos y para curar el adhesivo curable por LED (110, 120) dispuesto en la superposición entre los bordes delantero y trasero a una temperatura inferior a 70 °C; y una unidad de salida (32) configurada para entregar los artículos etiquetados.
14. El aparato de la reivindicación 13, que comprende además un túnel de retractilado (312) configurado para encoger la etiqueta de película (100) sobre la botella (150).
15. El aparato de las reivindicaciones 13 o 14, en donde la al menos una lámpara LED emite luz a una longitud de onda de entre 385 nm y 405 nm.
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