PL186479B1

PL186479B1 - Etykieta nośna na pojemnik i sposób zmywania etykiety nośnej z pojemnika

Info

Publication number: PL186479B1
Application number: PL97329030A
Authority: PL
Inventors: Thomas L. Brandt; Daniel N. Willkens; Erwin A. Rosens; Patrick J. Blom
Original assignee: Heineken Tech Services
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2004-01-30
Also published as: HK1017754A1; SK128298A3; EP0888601A1; JP2000507364A; US6379761B1; DE69709073D1; BR9708132A; CA2250142A1; CN1121670C; CN1219263A; ES2167715T3; NZ331864A; DE69709073T2; DK0888601T3; EP0888601B1; SI0888601T1; AU1946797A; PL329030A1; PT888601E; ATE210876T1

Abstract

1. Etykieta nosna na pojemnik, zawierajaca warstwe podlozowa i warstwe nosna z warstwa tuszu, przy czym warstwa nosna jest przymocowana w spo- sób nietrwaly do warstwy podlozowej i odlaczalna od warstwy podlozowej do przeniesienia na pojemnik, znamienna tym, ze warstwa nosna (50) ma grubosc mniejsza niz 30 mikrometrów, korzystnie od 5 do 20 mikrometrów, a jej twardosc w tescie olówkowym w stanie suchym wynosi od IN do 7N, a w stanie mo- krym, po czasie namakania od 1 do 15 minut w wodzie o temperaturze 20°C, wynosi 0,5N, przy czym warstwa nosna (50), przymocowana do pojemnika i w warun- kach turbulencyjnego namakania w wodnym roztworze alkalicznym o temperaturze powyzej 20°C i nie wiek- szej niz 100°C, korzystnie nie wiekszej niz 70°C, posiada pekniecia, które oddzielaja co najmniej cztery czesci warstwy nosnej (50) nierozpuszczalne w roztworze, a kazdy wymiar kazdej z czesci jest nie mniejszy niz 5 mikrometrów i sa one odlaczalne od pojemnika w czasie namakania nie dluzszym niz 20 minut, korzystnie nie dluzszym niz 10 sekund. Fiq -1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest etykieta nośna na pojemnik i sposób zmywania etykiety nośnej z pojemnika.

Znane jest w dziedzinie technologii pakowania oznaczanie pojemników, na przykład skrzynek z tworzywa sztucznego, za pomocą etykiet w postaci nieusuwalnego, stałego wizerunku przy pomocy sitodruku. Etykiety takie oferują wysoce wytrzymałe wykończenie, przy czym dostępne są dwa lub trzy kolory. Technika ta jednak oferuje ograniczoną ilość kolorów, nie ma poprawionych właściwości graficznych oferowanych przez inne techniki etykietowania, nie jest elastyczna na wprowadzanie zmian graficznych w celu dostosowania do strategii rynkowych, prowadząc do powstawania dużych zapasów przestarzałych jednostek i wykazuje oznaki zużycia po około czterech podróżach.

Kiedy na używanych wielokrotnie skrzynkach z tworzywa sztucznego mają być naniesione usuwalne tusze przy pomocy sitodruku lub druku tamponowego, tusze muszą być nanoszone w fabryce butelkującej, takiej jak browar, co może sprawiać trudności w rejestrowaniu. Po usunięciu z skrzynek przy pomocy urządzeń myjących skrzynki, tusze rozpuszczają się w płynie myjącym i w ten sposób zanieczyszczają urządzenia myjące skrzynki. Oprócz tego szybkość nanoszenia jest ograniczona, zaś utwardzanie tuszy wymaga dużej przestrzeni i długich czasów składowania przed dostawą.

Znane jest także oznaczanie pojemników za pomocą przyklejanych papierowych etykiet z nadrukiem do pojemników, na przykład skrzynek z tworzywa sztucznego lub butelek w czasie napełniania i zamykania. Ten typ etykiet posiada jednak małą odporność na uszkodzenie etykiety w wyniku przenoszenia i narażenia na wilgoć (marszczenie się). Dalej, etykiety papierowe są trudne do usunięcia ze skrzynek i zatykają dostępne obecnie urządzenia myjące skrzynki. Po usunięciu papierowych etykiet ze skrzynek z tworzywa sztucznego resztki kleju mogą zostać na skrzynkach.

Trzecia technika etykietowania pojemników, w szczególności szklanych butelek, jest oparta na zasadach opisanych w WO 90/05088. W publikacji tej opisano sposób znakowania butelek, w którym wykorzystuje się trwałą, wysoce odporną etykietę, a dodatkowo pozwala na drukowanie etykiet z wysoką rozdzielczością. Dostarczona jest etykieta nośna zawierająca usuwalną warstwę podłożową, która ma negatywowy nadruk winylowym lub akrylowym tuszem, który jest utwardzony i pokryty klejem. Etykieta ma warstwę klejową, którą jest przykładana do pojemnika. Warstwa podłożowa jest oddzielana od warstwy nośnej etykiety na przykład przez ogrzanie albo pojemnika, albo etykiety, albo obu elementów. Na oznakowany pojemnik jest następnie nakładane pokrycie, które jest następnie utwardzane. Utwardzone pokrycie dostarcza żądanej trwałości i odporności na uderzenia. Wadą etykiet mocowanych na stałe jest to, że kiedy etykiety te zostaną zarysowane lub zniszczone, nie mogą być łatwo usunięte z butelek. Nie jest również możliwe dostarczanie tych samych pojemników za każdym razem z nową i/lub inną etykietą, co jest pożądane w działalności promocyjnej.

Etykieta nośna na pojemnik, według wynalazku, zawierająca warstwę podłożową i warstwę nośną z warstwą tuszu, przy czym warstwa nośna jest przymocowana w sposób nietrwały do warstwy podłożowej i odłączalna od warstwy podłożowej do przeniesienia na pojemnik, charakteryzuje się tym, że warstwa nośna ma grubość mniejszą niż 30 mikrometrów, korzystnie od 5 do 20 mikrometrów, a jej twardość w teście ołówkowym w stanie suchym wynosi od IN do 7N, a w stanie mokrym, po czasie namakania od 1do 15 minut w wodzie o temperatu4

186 479 rze 20°C, wynosi 0,5N, przy czym warstwa nośna, przymocowana do pojemnika i w warunkach turbulencyjnego namakania w wodnym roztworze alkalicznym o temperaturze powyżej 20°C i nie większej niż 100°C, korzystnie nie większej niż 70°C, posiada pęknięcia, które oddzielają co najmniej cztery części warstwy nośnej nierozpuszczalne w roztworze, a każdy wymiar każdej z części jest nie mniejszy niż 5 mikrometrów i są one odłączalne od pojemnika w czasie namakania nie dłuższym niż 20 minut, korzystnie nie dłuższym niż 10 sekund.

Warstwa nośna korzystnie jest przepuszczalna dla płynu namakającego. Warstwa nośna zawiera warstwę pokrywającą, przykrywającą warstwę tuszu, która jest zwrócona na zewnątrz po przymocowaniu warstwy nośnej do pojemnika, przy czym warstwa pokrywająca jest przepuszczalna dla płynu namakającego.

Warstwa nośna ma mniejszą grubość poza nieciągłymi strefami warstwy tuszu. Nieciągłe pola tuszu są przykryte nieciągłą warstwą pokrywającą.

Warstwa nośna zawiera też warstwę klejącą która w kontakcie z płynem namakającym ma mniejszą kleistość, a korzystnie klej jest rozpuszczalny w płynie namakającym. Korzystnie, warstwa klejąca jest nieciągła. Granice warstwy klejącej pokrywają, się z granicami stref tuszu.

Roztwór namakający jest wodnym roztworem alkalicznym.

Warstwa klejącą ma gramaturę od 1do 10 g/m², korzystnie od 3 do 7 g/m².

Warstwa nośna zawiera co najmniej dwie warstwy klejące, przy czym warstwa klejącą która po przymocowaniu do pojemnika jest bliższa pojemnika, ma kleistość mniejszą niż warstwa klejąca umieszczona dalej od pojemnika.

Sposób zmywania etykiety nośnej z pojemnika, według wynalazku obejmujący umieszczanie etykiety z pojemnikiem w wodnym roztworze i moczenie jej, charakteryzuje się tym, że umieszcza się pojemnik w wodnym roztworze namakającym o temperaturze niższej od 100°C, korzystnie niższej od 70°C, na czas namakania nie dłuższy niż 20 minut, korzystnie nie dłuższy niż 1 minuta, i wywołuje się jednocześnie turbulencje w roztworze namakającym, przy czym moczy się etykietę do zmniejszenia jej twardości do wartości wynoszącej, według testu ołówkowego, do 0,5N i do pęknięcia jej z oddzieleniem co najmniej czterech części, z których każda ma wymiary nie mniejsze niż 5 mikrometrów, a następnie odłącza się etykietę od pojemnika, a roztwór namakający pompuje się przez sito, na którym zbiera się części etykiet i okresowo, a korzystnie ciągle, czyści się sito ze zgromadzonych części etykiet.

Stosuje się sito o wielkości otworów między 1 mm a 10 mm, korzystnie około 2 mm.

Na etykietę na pojemniku kieruje się strumienie wody przed i/lub po umieszczeniu etykiety z pojemnikiem w roztworze namakającym.

Stosuje się roztwór namakający zawierający od 0,1% do 5% wagowych NaOH, korzystnie 0,5% wagowych.

Niniejszy wynalazek zapewnia etykietę nośną z warstwą nośną posiadającą dobrą przyczepność do pojemnika podczas składowania i użytkowania, ale którą można również łatwo usunąć z pojemnika w celu zastąpienia etykiety przez nową i/lub inną etykietę.

Etykieta nośna według wynalazku ma atrakcyjny wygląd i można ją zadrukowywać na wiele różnych sposobów i kolorów, a przy tym korzystnie jest usuwana z pojemnika w sposób przyjazny dla środowiska.

Etykiety według wynalazku mogą być łatwo i ekonomicznie usuwane ze skrzynek i ponownie nakładane przy stosunkowo dużej wydajności. Rozpadanie się warstwy nośnej podczas usuwania przez namakanie, wynika z liczby miejsc etykiety, gdzie roztwór namakający może przeniknąć i zaatakować połączenie między pojemnikiem a etykietą, a więc może odłączyć etykietę od pojemnika. W ten sposób bardzo szybkie usuwanie etykiety z pojemnika jest uzyskiwane przy stosunkowo niskich temperaturach. Ponieważ etykieta rozpada się na małe fragmenty, można je usunąć z roztworu namakającego w prostym procesie odfiltrowywama bez rozpuszczania etykiety w roztworze namakającym. W ten sposób nie występuje zanieczyszczenie roztworu myjącego i można zapobiec przedostawaniu się do otoczenia tuszu i innych części etykiety.

Podczas procesu usuwania na mokro, nie więcej niż 10% wagowo tuszu w warstwie nośnej jest rozpuszczane w zasadowym roztworze myjącym. W ten sposób zapobiega się zabar186 479 wianiu pojemników przez tusze. Dalej, poziom tuszu w roztworze myjącym pozostaje dostatecznie niski, aby nie wpływać na tlenową i beztlenową obróbkę w oczyszczalniach wody. Niskie koncentracje tuszy w wodzie myjącej zapobiegają akumulowaniu metali w osadzie stacji oczyszczania wody, tak że osad nie musi być traktowany jako odpad chemiczny zgodnie z odpowiednimi uregulowaniami.

Etykiety nośne według wynalazku, które rozpadaj ą się na części w roztworze namakającym według niniejszego wynalazku mogą być bardzo szybko usuwane przy użyciu tradycyjnych urządzeń do mycia skrzynek, które są normalnie używane w celu usuwania brudu i/lub papierowych etykiet ze zwrotnych skrzynek z tworzywa sztucznego, przeznaczonych do transportu butelek. Etykieta nośna według niniejszego wynalazku może na przykład być usuwana ze skrzynki w ciągu dziesięciu sekund, co można porównać z czasem usuwania rzędu kilku minut lub więcej dla tradycyjnych etykiet papierowych, a przy tym przyczepność etykiety nośnej według wynalazku do pojemnika, korzystnie do zwrotnej skrzynki z tworzywa sztucznego na butelki, podczas warunków eksploatacyjnych i jej odporność na zarysowanie są bardzo dobre w porównaniu z tradycyjnymi etykietami papierowymi.

Chociaż korzystne jest używanie warstwy nośnej według niniejszego wynalazku na wielokrotnie używanych skrzynkach z tworzywa sztucznego, etykieta korzystnie jest również używana w połączeniu z butelkami z tworzywa sztucznego, takimi jak butelki typu PET, tacki na żywność z tworzywa, sztucznego, szklane butelki i podobne.

Etykieta nośna według niniejszego wynalazku zawiera warstwę nośną, która jest przepuszczalna dla płynów zwilżających, przy czym określenie „przepuszczalna” oznacza, że wartość pochłaniania wody przez warstwę nośną po 3 godzinach jest równa od 0 do 100 g/m², korzystnie około 5 g/m2, po zanurzeniu w wodzie o temperaturze pokojowej. Takie etykiety mają szybkość przepuszczania pary wodnej między 50 a 750 g/m2, korzystnie około 600 g/m²po 24 godzinach dla wody w temperaturze pokojowej.

Warstwa nośna może zawierać warstwę pokrywająca, osłaniającą warstwę tuszu, tworzącą zwróconą na zewnątrz powierzchnię po przymocowaniu warstwy nośnej do pojemnika. Warstwa pokrywająca jest na przykład utworzona przez pokrycie akrylowym woskiem. Warstwa pokrywająca jest warstwą ciągłą, albo jest nieciągła i może mieć granice pokrywające się z granicami warstw tuszu. Warstwa pokrywająca, wykonana z wosku akrylowego korzystnie jest bardzo przepuszczalna dla na przykład 0,5% roztworu NaOH, a jednocześnie dostarcza dostatecznej nieprzepuszczalności dla wilgoci podczas przechowywania i eksploatacji etykiety na pojemniku.

Etykieta nośna według niniejszego wynalazku, korzystnie posiada nieciągłe warstwy tuszu z utworzeniem rejonów o zmniejszonej grubości. W procesie zmywania, rejony o zmniejszonej grubości, na przykład między oddzielnymi strefami warstw tuszu, mogą tworzyć naturalne linie osłabienia, tak że w tych rejonach łatwiej może wystąpić rozpad etykiety.

Warstwa nośna korzystnie zawiera warstwę kleju, której kleistość jest przynajmniej zredukowana przy zetknięciu z płynem namakąjącym. Według korzystnego przykładu wykonania, klej jest rozpuszczany przez płyn namakający. Korzystnie warstwa kleju jest nieciągła, a jej granice pokrywają się z granicami pola tuszu.

Gramatura warstwy kleju nie przekracza 10 g/m2, korzystnie jest równa około 3-7 g/m2. Taka gramatura zapewnia dobrą przyczepność etykiety podczas użytkowania i umożliwia przełamywanie etykiety na części podczas procesu mycia.

Etykiety nośne według wynalazku mo^^ być nakładane na zwrotne skrzynki, które są stosowane zgodnie z preferencjami przemysłu i rządowymi przepisami w różnych częściach świata w odniesieniu do zwrotnych (wielokrotnie wykorzystywanych) pojemników zamiast opakowań jednorazowych. W związku z rym być też wykorzystywane do obsługi pojemników na napoje. Dotyczy to zarówno zwrotnych butelek PET, jak i szklanych. Etykieta nośna według niniejszego wynalazku korzystnie jest naniesiona na pojedyńczą, czystą skrzynkę, która korzystnie jest w łatwy i tani sposób wyposażona w nadruk wizerunku i która korzystnie jest również łatwo usunięta po powrocie skrzynki do linii butelkującej w celu ponownego wykorzystania.

Pojemniki wyposażone w etykietę nośną według niniejszego wynalazku mogą być „czyszczone” bardzo szybko w tradycyjnej stacji mycia skrzynek, przy czym czas czyszczenia

186 479 pojemnika jest krótszy od 1 minuty, korzystnie krótszy od 10 sekund przy temperaturach poniżej 100°C, korzystnie poniżej 70°C. Roztwór namakający jest pompowany przez filtr, który zbiera fragmenty rozdzielonych etykiet. Filtry są okresowo czyszczone, a części etykiet są usuwane z filtrów stacji myjącej.

Przezroczysta warstwa ochronna nakładana na warstwie nośnej podczas lub po przymocowaniu warstwy nośnej do pojemnika poprawia odporność etykiety na wpływ środowiska bez pogorszenia jej łamliwości podczas zmywania. Korzystny materiał na okrycie ochronne jest kompatybilny z materiałem tuszu, używanym w warstwie nośnej. Korzystniej, wszystkie materiały, klej, tusz i ochronne pokrycie są oparte na polimerach akrylowych. W celu dodatkowego polepszenia trwałości etykiety, bez pogorszenia jej łamliwości podczas zmywania, dokonuje się obróbki cieplnej po nałożeniu etykiety w celu wywołania skurczenia przynajmniej części warstwy nośnej i w celu uzyskania koalescencji materiałów z różnych warstw. W wyniku tego uzyskuje się wydłużenie czasu eksploatacji bez pogorszenia zachowania etykiety nośnej podczas zmywania.

Etykieta według niniejszego wynalazku, która łączy dostateczną trwałość podczas przechowywania i użytkowania z szybkim i ekonomicznym usuwaniem jest korzystnie poddawana obróbce cieplnej po nałożeniu na pojemnik w temperaturze między 40°C a 100°C, bardziej korzystnie między 50°C a 90°C.

Przez staranny dobór kompozycji etykiety, użycie pokrycia ochronnego i naturę obróbki końcowej (obróbki cieplnej) możliwe jest regulowanie właściwości warstwy nośnej, szczególnie w stosunku do zachowania podczas zmywania.

Dobór kleju stosowanego przy przyklejaniu etykiety do powierzchni pojemnika wpływa na charakterystyki zmywania. Klej musi być aktywowany przed lub podczas nakładania warstwy nośnej na pojemnik. Łatwym i ogólnie korzystnym sposobem nakładania etykiety jest użycie aktywowanego ciepłem kleju, który został nałożony na wzór w postaci etykiety z negatywowym nadrukiem. Inne sposoby obejmują użycie kleju, który korzystnie jest aktywowany przez, promieniowanie, środki chemiczne, wiązkę elektronową, mikrofale, UV i tym podobnie. Możliwe jest również użycie kleju, który korzystnie jest aktywowany przez fotoinicjację, wilgoć, działanie enzymów, nacisk lub obróbkę ultradźwiękową.

Korzystny klej ma niską temperaturę klejenia, korzystnie między 60° a 90°, bardziej korzystnie między 80° a 90°. Zamiast oddzielnych warstw kleju, możliwe jest również użycie w warstwie nośnej tuszu, który ma właściwości klejące po uaktywnieniu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia etykietę nośną według wynalazku w przekroju, fig. 2 - urządzenie myjące do usuwania warstwy nośnej według niniejszego wynalazku z pojemnika, w szczególności ze skrzynki z tworzywa sztucznego, fig. 3 - przekrój poprzeczny urządzenia myjącego według fig. 2 wzdłuż linii III-III, fig. 4-8 przedstawiają różne przykłady wykonania warstwy nośnej etykiety nośnej według niniejszego wynalazku, fig. 9 przedstawia schematycznie sposób nakładania warstwy nośnej według niniejszego wynalazku na zwrotnej skrzynce, zaś fig. 10 i 11 przedstawiają wykres czasu usuwania etykiety nośnej przy różnych temperaturach obróbki cieplnej odpowiednio bez woskowej warstwy pokrywającej i z woskową warstwą osłania... . .

Korzystny przykład wykonania etykiety według niniejszego wynalazku zostanie opisany najpierw w odniesieniu do fig. 1, która przedstawia etykietę nośną przygotowaną do nałożenia. Etykieta jest nadrukowana na warstwie podłożowej utworzonej przez podłoże foliowe, które korzystnie jest dowolną cienką follą ale w opisywanym przypadku jest polipropylenem o grubości 0.05 mm. Na warstwie podłożowej 1 jest umieszczona warstwa rozdzielająca 2, a na niej warstwa pokrywająca 3, korzystnie akrylowa, która jest, lub może nie być wykorzystywana, zależnie od dostępnego typu i pochodzenia folii warstwy podłożowej 1. W przypadku wynalazku warstwa pokrywająca 3 jest z silikonu, który jest nałożony podczas wytwarzania folii warstwy podłożowej

1. Nawwstwie polokwającąj ej j4st naniesiona wwslwa ńiszu 4. Zależnie oddrafiki etykiety i wymagań na niepfzezfoczyutość, werstwą tuszu 4 może obejmować aż pięć różnych kolorów w jednej lub wielu w'ąfstwąjh, przy czym jedne warstwy mogą przeerywać inne. Na warstwie tuszu 4 jest umieszczona co najmniej jedna wąrstwe klejąca 5, 6. W przykładzie przedstawionym na fig. 1

186 479 występują dwie warstwy klejące, o łącznej gramaturze kleju od 0,25 do 0,68 kg na ryzę, zależnie od jednorodności powierzchni, na którą nakładana jest etykieta i sztywności etykietowanego pojemnika.

Po nałożeniu, wszystkie drukowane materiały są przenoszone z silikonową warstwą rozdzielającą 2, pokrywającą foliową warstwę podłożową 1. Warstwa nośna jest więc utworzona przez warstwę pokrywającą 3, warstwę tuszu 4 i warstwy kleju 5 i 6. Warstwa tuszu 4 zawiera materiał uretanowy, winylowy lub oparty na żywicy akrylowej, zabarwiony pigmentami odpornymi na działanie ultrafioletu i temperatury. W przypadku białego tuszu, najchętniej wybierany jest jako pigment dwutlenek tytanu. Rozmiar cząsteczek pigmentu waha się od 3 do 5 pm. Nanoszona warstwa klejąca 5, 6 jest z materiału organicznego rozpuszczalnego w wodzie o temperaturze początkowej kleistości równej 85°C. Temperatura początkowej kleistości jest bardzo istotna dla procesu etykietowania tworzyw sztucznych, ponieważ określa żądaną temperaturę powierzchni tworzywa sztucznego w czasie nanoszenia. W przypadku, gdy etykietowanym konkretnym pojemnikiem z tworzywa sztucznego jest zwrotna skrzynka na butelki, nie ma wzmocnienia wewnętrznej powierzchni. Zatem pożądane jest utrzymanie tworzywa sztucznego skrzynki poniżej 93 °C w celu uniknięcia uszkodzenia powierzchni w wyniku osiągnięcia jej punktu odkształcenia podczas nanoszenia etykiety.

Figura 2 przedstawia schematycznie widok z boku urządzenia do mycia skrzynek, służącego do usuwania warstw nośnych według niniejszego wynalazku ze skrzynek 12, które są dostarczane do myjni 10 przenośnikiem 11. Skrzynki 12 najpierw przenoszone do stanowiska wstępnego płukania 13 gdzie są natryskiwane roztworem wstępnego płukania, który jest dostarczany z licznych dysz 14, umieszczonych nad i pod przenośnikiem 11. Prędkość przenośnika 11 jest taka, aby czas przebywania skrzynek 12 w stanowisku wstępnego płukania był równy od 6 do 8 sekund. Temperatura roztworu wstępnego płukania jest równa 60°C. Roztwór wstępnego płukania korzystnie stanowi 0,5% roztwór NaOH.

Po przejściu przez stanowisko wstępnego płukania 13, skrzynki są przenoszone na stanowisko namakania 15 przez pochyloną w dół część 16 przenośnika 11. Czas przebywania skrzynki w stanowisku namakania jest między 10 a 40 sekund. W stanowisku namakania skrzynka jest całkowicie zanurzona, a roztwór namakający cyrkuluje w stanowisku 15 w wyniku działania dysz 35, wywołujących warunki turbulencyjnego namakania.

Warunki turbulencyjnego namakania mogą na przykład obejmować cyrkulowanie płynu od stanowiska namakania 15 przez dysze 35 z szybkością 60 mm przy całkowitej objętości roztworu namakającego równej 5 m³. Istotne jest, aby warstwa nośna była całkowicie usuwana ze skrzynek 12 w stanowisku namakania 15 tak, aby żadna część warstwy nie pozostała na skrzynkach. Nieusunięte części mogłyby, po wyschnięciu, przylepić się silnie do skrzynek i utworzyć niepożądane zanieczyszczenie powierzchni skrzynki.

Ze stanowiska namakania 15 skrzynki są przenoszone przez pochyloną do góry część 17 przenośnika do stanowiska końcowego płukania 18. Roztwór końcowego płukania może zawierać wodę o temperaturze 30°C. Czas przebywania skrzynek na stanowisku końcowego płukania 18 jest równy od 6 do 13 sekund.

Z każdym stanowiskiem płukania 13, 18 i ze stanowiskiem namakania 15 połączone są stanowiska filtrowania 20, 21 i 22. Każde stanowisko filtrowania zawiera filtr z obrotową taśmą 23, 24, 25, która jest napędzana przez silniki 26, 27, 28 odpowiednio. Pompy 29, 30 i 31 wyciągają płyn płuczący i płyn namakający z każdego stanowiska poprzez obracające się taśmy filtrów 23, 24, 25 z szybkością na przykład 60 m3/h. Przefiltrowane płyny są zawracane do dysz 14 i 19 w stanowiskach wstępnego płukania 13 i końcowego płukania 18 i do stanowiska namakania 15.

Figura 3 przedstawia przekrój poprzeczny wzdłuż linii III-III z fig. 2. Można zauważyć, że taśma filtru 24 jest obracana wokół dwóch wałków 37, 38. Górny koniec taśmy filtrującej 24 wystaje nad poziomem płynu namakającego w stanowisku namakania 15. Taśma filtru 24 zawiera podwójną warstwę taśmowego elementu filtrującego o rozmiarze oczek siatki równym 2 milimetry. Podczas działania istotne jest ciągłe obracanie taśmy filtru 24 w celu uniemożliwienia, aby części etykiet z warstw nośnych, które rozpadają się na części w stanowisku namakającym 15, zatykały taśmę filtrującą. Dysza 39 oczyszcza powierzchnię taśmowych ele8

186 479 mentów filtrujących przy pomocy strumienia wody lub powietrza pod wysokim ciśnieniem. Usunięte części etykiety są zbierane w pojemniku zbiorczym 40.

Korzystnie, wydajnie usuwa się etykiety ze skrzynek 12 przy użyciu 0,5% roztworu NaOH w stanowisku wstępnego płukania 13 i stanowisku namakania 15. Jednakże możliwe jest również nałożenie materiału wstępnej obróbki na etykiety przed wprowadzeniem do myjni skrzynek 10, który zmiękcza etykietę przed wprowadzeniem do myjni skrzynek.

Na przykład nakłada się środek czynny powierzchniowo natryskowo na skrzynki 12 podczas przenoszenia skrzynek do myjni 10. Jest również możliwe nałożenie materiału typu żelu o składzie chemicznym, który rozpoczyna atakowanie etykiety przed wprowadzeniem do myjni 10. W takim przypadku korzystnie jest możliwe użycie tylko wody w myjni 10 zamiast zasadowego roztworu.

Figura 4 przedstawia etykietę nośną według niniejszego wynalazku, zawierającą warstwę podłożową 48 utworzoną z na przykład folii polipropylenowej o grubości 0,05mm. Na warstwie podłożowej 48 jest umieszczona silikonowa warstwa rozdzielająca 49. Na warstwie rozdzielającej 49 umieszczona, jest warstwa nośna 50, która składa się z warstwy pokrywającej 51, ciągłej warstwy tuszu 52, warstwy osłaniającej 53 i warstwy klejącej 54.

Po przymocowaniu warstwy nośnej 50 do pojemnika, warstwa podłożowa 48 i warstwa rozdzielająca 49 są usuwane przy zastosowaniu ciepła i nacisku. Warstwa klejąca 54 wiąże warstwę nośną 50 z leżącą poniżej powierzchnią pojemnika, zaś zwrócona na zewnątrz warstwa jest utworzona przez warstwę pokrywającą 51.

Warstwa podłożowa 48 etykiety, która jest wyposażona w utwardzoną wiązką elektronową warstwę rozdzielającą 49 korzystnie jest na przykład folią polipropylenową o grubości od 0,025 do 0,075 mm. Przed nadrukowaniem warstwy pokrywającej 51 na warstwie rozdzielającej 49, powierzchnia silikonowa musi być poddana obróbce wyładowaniem koronowym. Obróbka wyładowaniem koronowym umożliwi jednorodne zwilżanie nadrukowywanych materiałów, a przy tym w dalszym ciągu umożliwi usunięcie warstwy nośnej 50. Korzystnie obróbka wyładowaniem koronowym jest wykonywana w stosunku do warstwy podłożowej 48 i warstwy rozdzielającej 49 krótko przed wykonaniem pierwszego nadrukowania warstwy pokrywającej 51. Docelowy poziom obróbki materiału powinien być w przybliżeniu równy 30% z 3,5 kW.

Podczas stosowania pokrytej silikonem warstwy podłożowej 48 należy zwracać uwagę, aby nie zadrapać silikonowej warstwy rozdzielającej 49. Zarysowanie warstwy rozdzielającej 49 powoduje zetknięcie się i przyklejenie warstwy pokrywającej 51 do leżącej poniżej folii polipropylenowej warstwy podłożowej 48, co wpływa negatywnie na proces nanoszenia warstwy nośnej 50.

Warstwa pokrywająca 51 jest wykonana na przykład z bezbarwnego tuszu i spełnia kilka funkcji. Po pierwsze zwalnia lub uniemożliwia przedostawanie się wody do leżącej niżej warstwy tuszu 52. Ponieważ warstwa pokrywająca 51 jest nanoszona szerzej niż leżący poniżej warstwa tuszu 52, tworzy część osłony, która całkowicie otacza zabarwioną warstwę tuszu 52. Dalej warstwa pokrywająca 51 zapewnia ośrodek o dużej gęstości między warstwą tuszu 52 a silikonową powierzchnią warstwy rozdzielającej 49. Warstwa pokrywająca 51 jest bardzo ważna dla możliwości nanoszenia etykiety i korzystnie ma ciężar właściwy równy przynajmniej 1,4 g/m². Istotne jest, aby po nałożeniu warstwy pokrywającej 51 warstwa ta była wolna od pęcherzyków powietrza i porów. Warstwa pokrywająca 51 także musi być sucha przed nadrukowaniem na niej następnej warstwy tuszu 52.

Po nałożeniu warstwy pokrywającej 51 na warstwę rozdzielającą 49, w standardowym teście zdzierania taśmy powinna być uzyskana optymalnie siła zdzierania 100 g lub mniejsza. Po pięciu godzinach od nałożenia siła zdzierania warstwy pokrywającej powinna być około 60% mniejsza lub równa 40 g. Przy podanej wartości siły zdzierania, warstwa pokrywająca 51 powinna być usuwana całkowicie.

Przykłady korzystnego tuszu dla warstwy tuszu 52 obejmują organiczne kleje rozpuszczalne w wodzie. Tusze te mają wysoką stabilność nawet w temperaturach ponad 200°C bez odbarwiania lub utraty przyczepności.

186 479

Warstwa osłaniająca 53 stanowi wytrzymałe połączenie między warstwą klejącą 54 a zabarwioną warstwą tuszu 52. Warstwa osłaniająca 53 ma zdolność do chemicznego wiązania się z tuszem i zapewnia doskonałe zwilżanie i wiązanie z warst-wą klejącą 54. Warstwa osłaniająca 53 łączy się poza warstwą tuszu 52 z warstwą pokrywającą 51 tak, że tworzona jest zamknięta osłona wokół oddzielnych warstw tuszu 52.

Warstwa klejącą 54 korzystnie jest utworzona przez organiczny materiał rozpuszczalny w wodzie, który jest nakładany w pewnej liczbie kolejnych fleksograficznych stanowisk, na przykład trzech stanowisk lub korzystnie jest nałożony na pojedynczym stanowisku. Warstwa klejącą 54 korzystnie jest również nałożona na pojedynczym stanowisku do druku wklęsłego. Korzystnie warstwa klejąca 54 zawiera klej aktywowany cieplnie i mający niską temperaturę klejenia od 80°C do 107°C. Korzystnie gramatura kleju jest równa w przybliżeniu 3,5 g/m².

Warstwa nośna 50 jest korzystnie nakładana w procesie druku fleksograficznego, obejmującego do 10 stanowisk drukowania. Pięć stanowisk korzystnie jest użytych do nakładania warstw pokrywającej 51 i osłaniającej 53 oraz warstwy klejącej 54, która korzystnie jest złożona z trzech oddzielnych warstw kleju. Pięć typów barwnej warstwy tuszu 52 korzystnie jest nakładanych przy użyciu pięciu pozostałych stanowisk drukowania fleksograficznego.

Zamiast procesu drukowania fleksograficznego można zastosować również prasę druku wklęsłego, wyposażoną w środki do obróbki wyładowaniem koronowym. Ponieważ stosowany materiał jest cięższy niż stosowany w procesie fleksograficznym, mogą wystarczyć tylko trzy stanowiska do druku wklęsłego w celu nałożenia warstw pokrywającej 51 i osłaniającej 53 oraz warstwy klejącej 54.

Także, do nakładania warstw 51, 53 i 54 mogą być użyte obrotowe procesy sitodrukowe. Po naniesieniu warstwy osłaniającej 53, należy zwrócić uwagę na to, aby wystawała ona poza obwód warstw tuszu 52, ale pozostawała wewnątrz obwodu warstwy pokrywającej 51. Korzystnie, granice warstwy klejącej 52 wystają poza obwód warstwy osłaniającej 53 i pokrywają się z granicami warstwy pokrywającej 51.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 5, warstwa tuszu 52, 52' i warstwa klejąca 54, 54' są nieciągłe. Warstwy klejące 54, 54' są naniesione na warstwy tuszu 52, 52' tak, że rozciągają się nieco poza nadrukowanymi polami. Warstwa klejąca 54, 54' w tym przykładzie wykonania łączy się z ciągłą warstwą pokrywającą 51. W ten sposób, w celu przełamania warstwy nośnej 50, trzeba rozerwać tylko warstwę pokrywającą 51, tak że roztwór namakający może szybko przeniknąć do warstwy klejącej 54 i warstwa nośna 50 jest łatwo oddzielana od pojemnika.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 6, warstwa klejąca 54 jest warstwą ciągłą. Warstwa pokrywająca 51, 51' znajduje się pod strefami warstw tuszu 52, 52', tak że rozciąga się nieco poza warstwy tuszu. Warstwy tuszu 52, 52' tutaj też są zamknięte między warstwą pokrywającą 51, 51' a warstwą klejąca 54, warstwy tuszu 52, 52' mogą być utworzone przez poszczególne litery, poszczególne słowa lub poszczególne symbole, takie jak kropki, kwadraty itd. Minimalny wymiar poszczególnych warstw tuszu korzystnie jest równy na przykład 0,5 mm.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 7, zostały użyte samoprzylepne warstwy tuszu 52, 52', które bezpośrednio wiążą się z powierzchnią pojemnika. Warstwy tuszu 52,52' są przykryte ciągłą warstwą pokrywającą 51.

Natomiast na fig. 8 przedstawiono przykład wykonania, w którym warstwa pokrywająca 51, 51',51 i warstwa klejąca 54, 54' są nieciągłe i są naniesione nad nieciągłymi warstwami tuszu 52, 52', 52. Każda warstwa tuszu 52, 52', 52 jest zamknięta w osłonach między warstwami pokrywającymi 51, 51', 51” i warstwami klejącymi 54, 54', 54. Dostęp roztworu namakającego do warstw klejących 54, 54', 54 jest bardzo dobry dzięki otwartym powierzchniom między poszczególnymi zestawami warstw utworzonymi przez warstwy 51, 52, 54,51', 52', 54'i 51, 52 i 54.

Figura 9 przedstawia schematycznie proces nanoszenia warstwy nośnej z etykiety nośnej według wynalazku na zwrotny skrzynkę 59.

Stanowisko 60 symbolizuje wstępną obróbkę cieplną przy użyciu grzejnika płomieniowego lub palnika 60'. W celu uzyskania połączenia dwóch materiałów polimerowych trzeba

186 479 uwzględnić wiele czynników, takich jak czystość, nacisk, temperatura, czas styku, szorstkość powierzchni, ruch podczas wiązania i grubość warstwy klejącej. Dodatkowym istotnym czynnikiem jest krytyczne napięcie powierzchniowe. Ogólnie akceptowalnym sposobem pomiaru krytycznego napięcia powierzchniowego jest zastosowanie rozwiązania dyny, które jest dobrze znane. Dla większości zastosowań kleju krytyczne napięcie powierzchniowe polietylenu wynosi 31x10'⁵ N/cm. Wykonano szereg testów, które wykazały, że aby uzyskać najlepszą przyczepność kleju opisanego powyżej do powierzchni polietylenu konieczna jest obróbka rzędu 60x10’⁵ N/cm do 70x10'⁵ N/cm. Inne testy dostępnych w handlu urządzeń wykazały, że obróbka płomieniem optymalizowała zarówno ogólny koszt, koszt operacyjny jak i czas potrzebny do uzyskania żądanej krytycznej obróbki powierzchniowej.

Aby klej szybko uzyskał i utrzymał kleistość, konieczne jest ogrzanie polietylenowej skrzynki 59 na stanowisku 61 przed zetknięciem z nią kleju etykiety. W celu uniknięcia deformowania pojemnika pożądane jest nie ogrzewanie jego powierzchni powyżej 93°C. Ponieważ temperatura powierzchni po opuszczeniu obróbki płomieniem jest równa około 52°C, konieczne jest ogrzewanie powierzchni o około 24°C na stanowisku 61. Tutaj ponownie dostępnych jest wiele opcji ogrzewania. Gorące powietrze, dodatkowe grzejniki płomieniowe, ogrzewane gazem płyty emitujące podczerwień i ogrzewane elektrycznie płyty ceramiczne były testowane i stwierdzono, że są albo zbyt wolne, albo zbyt trudne do sterowania. Elektrycznie ogrzewana płaska płyta emisyjna 61' z topionego kwarcu ze strefową kontrolą pasmową dla lokalnego umieszczania etykiet zapewnia maksymalną transmisję energii podczerwieni w swobodnym powietrzu bez wpływu otaczającego środowiska. Przy emisyjności 0,9 dla polietylenu, pożądana temperatura płyty emitera między 900°C do 940°C daje emisję energii promieniowania podczerwonego o najbardziej efektywnej długości fali (2,5 do 3,2 (im) dla uzyskania maksymalnej absorpcji. Testowana jednostka była ustawiona na 96kW/m2. Czas do nagrzania powierzchni polietylenu o żądane 24°C był równy 4,5 sekundy przy odległości od płytki emitującej 2,5 centymetra.

Stanowisko 62 ilustruje sposób nanoszenia etykiety, gdzie materiały z nadrukowywanym tuszem są przenoszone z folii polipropylenowej na powierzchnię polietylenową wykorzystując klejące właściwości uaktywnionego ciepłem kleju w celu pokonania połączenia warstwy nośnej z pokryciem silikonowym poddanym obróbce wyładowaniem koronowym. Czynnikami, które wpływają na przenoszenie są czas kontaktu, temperatura i nacisk przykładany podczas kontaktu i napięcie folii podczas kontaktu, w szczególności napięcie folii po uwolnieniu tuszu. Średnica wałka naciskowego 63 jest również czynnikiem, ale nie jest ona zmienna. W tym zastosowaniu średnica wałka jest równa 38 mm. Wałek 63 jest wykonany z gumy silikonowej na stalowym rdzeniu, przy czym twardość gumy jest w zakresie od 50 do 80 według skali twardości Shore'a. Należy zauważyć, że odkształcenie (spłaszczenie) wałka gumowego jest mniejsze przy wyższej twardości, a w konsekwencji powierzchnia kontaktu jest mniejsza, zaś nacisk przenoszenia jest większy. Jest to ważne przy wyższych prędkościach linii, gdzie czas kontaktu jest minimalizowany. Zatem skrzynka poruszająca się z prędkością 18,3 metra na minutę mijając wałek o średnicy 38 mm będzie miała czas kontaktu równy 1 milisekunda na 1 stopień obrotu wałka, przy czym w wyliczeniach nie uwzględniono odkształcenia wałka.

Nacisk wałka jest dostarczany przez cylinder powietrzny 64 uaktywniany przez tradycyjny zawór solenoidowy, który jest obsługiwany przez dwa przełączniki zbliżeniowe, jeden służący do wysunięcia wałka, a drugi do wycofania go. Inne środki, takie jak mechaniczne połączenia, są oczywiste i nie będą tutaj wymieniane. Nacisk jest rozłożony na długości cylindra i dla tej w szczególności etykiety pożądane są naciski w zakresie od 12 do 17 kilogramów na centymetr długości wałka.

Zatem według wynalazku folia jest przesuwana z dokładnie taką samą prędkością, z jaką skrzynki mijają wałek przy czym aktywowany ciepłem klej przyklejany jest do wysokoenergetycznych powierzchni skrzynek. Wałek naciskowy 63, który obraca się swobodnie, utrzymuje taką samą, prędkość styczną jak prędkość liniowa folii i skrzynki. Zatem tusz jest przenoszony w całości i bez zniekształceń.

186 479

W celu szybkiego i całkowitego przyklejenia etykiety wałek naciskowy 63 jest wytłoczony na wnękowym rdzeniu. Wewnątrz wnękowego rdzenia jest zawieszony grzejnik oporowy, obsługiwany przez operatora. Element grzejny, o mocy 500W, utrzymuje na powierzchni wałka określoną temperaturę. Dla potrzeb wynalazku temperatura powierzchni wałka jest w zakresie od 120°C do 190°C.

Wiele folii polimerowych pokrytych silikonem korzystnie jest użytych na drukowane podłoże. Folie wysokotemperaturowe, takie jak poliester mogą być obsługiwane w ciągłej styczności z ogrzewanym wałkiem. Niskotemperaturowe folie, takie jak polipropylenowe, muszą być chronione przed kontaktowaniem się z ogrzewanym wałkiem podczas przerw w procesie etykietowania. W tym celu używane są prowadnice 65 folii w celu podtrzymywania folii, kiedy wałek jest wycofywany. Prowadnice 65 są tak zamontowane, że utrzymują prześwit około 13 mm między prowadnicami a etykietowaną powierzchnią. W tym samym czasie wałek jest wycofywany w przybliżeniu 13 mm za folię. Utrzymując takie prześwity unika się naciągania i zniekształcania folii, na przykład polipropylenowej. Folie wysokotemperaturowe nie wymagają stosowania prowadnic.

Stwierdzono również, że napięcie folii, szczególnie po stronie, gdzie folia opuszcza wałek, jest istotne dla dokończenia przenoszenia tuszu. Podczas prób stwierdzono, że użyteczne jest ciągłe napięcie około 2,5 kilograma. Jest to uzyskiwane dzięki ramieniu z wałkiem, odchylanym przez sprężynę.

Tradycyjne wałki chwytne i silniki krokowe są używane do przesuwania folii do następnej etykiety i dokładnego ustawienia jej, używając nadrukowanego oznaczenia w celu wyzwolenia urządzenia realizującego optyczne skanowanie.

Ochrona tuszu przed zadrapaniem przy nieostrożnej obsłudze, jak również zapewnienie mu odporności na zmiany pogody podczas przechowywania poza pomieszczeniem są uzyskiwane przez nałożenie na stanowisku 66 emulsji wodnej wosku akrylowego. Jest on nanoszony przez wałkowy dozownik 68, który jest zasilany z mokrego wałka z regulowana ilością pokrycia. Regulacja jest uzyskiwana przy pomocy listwy zgarniającej. Pokrycie rozciąga się znacznie za krawędzie warstw tuszu i uszczelnia krawędzie przed niepożądana wilgocią.

Końcowym etapem procesu jest koalescencja warstw pokrycia, tuszu etykiety i kleju na stanowisku 67 przy pomocy grzejnika płomieniowego 67', a także dyfuzja warstwy kleju w podłożu polietylenowym, stanowiącym ściankę skrzynki 59. Obróbka płomieniowa okazała się najlepszą techniką, która dostarcza wymaganą energię powierzchniową dla przymocowania etykiety. Ponadto, obróbka płomieniowa etykiety i pokrycia jest najlepszą technika, która wytwarza wymaganą trwałość nieprzepuszczalności dla wody bez poświęcania właściwości mechanicznych lub zmieniania wizualnych właściwości nakładanej etykiety lub zniekształcania polipropylenowej skrzynki 59.

W celu zilustrowania różnych właściwości, które wpływają na przyczepność i zmywalność korzystnej warstwy nośnej według niniejszego wynalazku, zostały przeprowadzone następujące testy, włącznie z próbą zmywania, testem zarysowania ołówkiem, testem pobierania/uwalniania wody i szybkością przepuszczania pary wodnej, jak opisano poniżej.

W celu określenia optymalnych warunków zmywania etykiet według niniejszego wynalazku, warstwa nośna 50 mająca budowę jak pokazano na fig. 4 została naniesiona na polietylenową skrzynkę. Wymiary etykiety były równe około 10 na 10 centymetrów, zaś warstwa klejąca 54 była wykonana w 100% z kleju uretanowego o temperaturze klejenia 79°C. Etykiety były nanoszone na skrzynkę przy temperaturze wałka 63 na fig. 9, równej 155°C i nacisku wałka równym 124N/m². Wstępnie ogrzano skrzynkę (w stanowiskach 60 i 61 z fig. 9) do temperatury 75°C. Prędkość przenoszenia skrzynek 59 przez dozownik etykiet była równa 40 skrzynek na minutę. W celu określenia wpływu temperatury końcowej obróbki, do której skrzynka po nałożeniu etykiety była ogrzewana na stanowisku 67 z fig. 9, stosowano temperatury końcowej obróbki równe 40°C, 65°C i 90°C. Po nałożeniu etykiety skrzynki były przechowywane przez przynajmniej 24 godziny w temperaturze 20°C . Skrzynki, na które naniesiono etykiety były następnie namaczane w 0,5% roztworze NaOH o temperaturze 20°C, 50°C lub 70°C.

186 479

Namakanie skrzynek było wykonywane w kąpieli namakającej o objętości 20 litrów bez turbulencji przez taki czas namakania (10-50 sekund), że po poddaniu namoczonej skrzynki natryskowi o wydajności 6 litrów/minutę etykieta była całkowicie usuwana w ciągu 2 sekund.

Przygotowano drugi zestaw skrzynek, przy czym po naniesieniu etykiety naniesiono woskową warstwę pokrycia, jak w stanowisku 66 z fig. 9.

Wyniki czasów namakania wymaganych dla usuwania etykiety w ciągu 2 sekund, w funkcj i temperatury obróbki końcowej są podane w tabelach I i II. W tabeli I, której wyniki są przedstawione graficznie na fig. 10 można zauważyć, że dla etykiet, na których nie naniesiono warstwy woskowej czas namakania maleje drastycznie przy temperaturze roztworu namakającego powyżej 20°C. Dla temperatur końcowej obróbki rzędu 90°C trwałość etykiety rosła i czas namakania był wyższy od 5 sekund.

Tabela I. Próba zmywania skrzynek (bez naniesionej warstwy wosku).

	0,5% roztworu NaOH
T	Grzanie końcowe	Czas	Czas	Czas	Średnio
(°C)	(°C)	(s)	(s)	(s)	(s)

20	brak	90	120		105
	40	180	150		165
	65	210	240		225
	90	480	420		450

50	brak	2	2	2	2
	40	3	3	3	3
	65	3	3	4	3.3
	90	15	14	13	14

70	brak	1	1	1	1
	40	1	1	1	1
	65	1	1	1	1
	90	6	6	7	6.3

Stwierdzono, że optymalna temperatura końcowej obróbki jest równa między 65°C a 90°C. Przy temperaturach końcowej obróbki poniżej 65°C, uzyskiwano zbyt małą koalescencję nakładanej warstwy nośnej, tak że nakładane warstwy nośne miały niedostateczną trwałość i mogły być zbyt łatwo usuwane podczas przechowywania i użytkowania. Przy temperaturach obróbki końcowej wyższych niż 90°C trwałość warstwy nośnej stawała się zbyt duża i czasy szybkiego usuwania nie mogły być uzyskiwane w ekonomicznie wykonalny sposób. Podczas natrysku przy pomocy głowicy natryskowej obserwowano, że po namoczeniu etykiety odłączały się od skrzynki i rozpadały na kilka (2 do 4) części.

Kiedy przed etapem obróbki płomieniem na stanowisku 67 na fig. 9 naniesiono warstwę wosku na stanowisku 66, trwałość etykiet poprawiła się i czasy namakania zwiększyły się. W tabeli II można zauważyć, że dla 0,5% roztworu NaOH pokrycie woskowe daje dłuższe czasy namakania. Wyniki z tabeli II są przedstawione graficznie na fig. 11.

Zaobserwowano, że próbując usuwać etykiety testowane w próbie zmywania opisanej powyżej tylko przy pomocy wysokociśnieniowych strumieni wody o temperaturze 20°C i przy ciśnieniu 120 barów, przy prędkości przenośnika równej 15 metrów na minutę i kącie natrysku 90° z odległości 10 centymetrów, nie uzyskiwano usuwania etykiet. Nawet, dla etykiet bez pokrycia woskowego i bez cieplnej obróbki końcowej, nie było możliwe usuwanie przy pomocy wysokociśnieniowych strumieni wody.

186 479

Tabela II. Próby zmywania skrzynek (z naniesioną warstwą wosku).

		0 5% roztwór NaOH
T	Grzanie końcowe	Czas	Czas	Czas	Średnia
(°C)	(°C)	(s)	(s)	(s)	(s)

20	brak	150	150		150
	40	180	180		180
	65	300	270		285
	90	<600			600

50	brak	4	4	5	4,3
	40	6	6	6	6
	65	7	7	8	7,3
	90	13	14	16	14,3

70	brak	2	2	3	2,3
	40	2	2	2	2
	65	2	2	2	2
	90	6	6	7	6,3

Minimalną i maksymalną trwałość etykiety określano w teście zarysowania ołówkiem. Trwałość etykiety jest zależna od wykorzystywanych różnych środków, takich jak zastosowanie pokrywającej warstwy woskowej i obróbka cieplna w celu wywołania koalescencji warstw etykiety. Testowano skrzynki z etykietami, które nałożono z różnymi temperaturami grzania końcowego z i bez wosku.

Etykietami były takie same etykiety, jak używane w próbach zmywania opisanych powyżej, nanoszone na skrzynki w tych samych warunkach.

Testy zarysowania ołówkiem były przeprowadzane przy pomocy „Scare resistance test model 435” dostarczanego przez firmę Erichsen (PO Box 720, D-5870 Hemer, Niemcy).

Podczas testu zarysowania, ołówek z wkładem z tworzywa sztucznego był ustawiony w celu zarysowania etykiety pod kątem 90°C (poziomo), w środku etykiety.

Po naniesieniu etykiety, skrzynki był przechowywane przez przynajmniej 24 godziny w temperaturze 20°C. Przed zarysowaniem, skrzynki były moczone w wodzie bez turbulencji, w temperaturze 20°C. Wyniki testu zarysowania są podane w tabeli III i w tabeli IV, w których wyniki zarysowania są dane w N.

Tabela III. Test zarysowania ołówkiem (w N). Etykieta bez pokrycia woskowego.

Grzanie końcowe (°C)	Czas namakania (min)
1	2	3	4	5	6	7	8	9

	0	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5
brak	1	0,4	0,2	0,1
	1	0,3	0,2	0,1

40	1,3	0,9	0,2	0,1
	1,1	0,7	0,2	0,1

186 479

c.d. tabeli III

1	2	3	4	5	6	7	8	9
65	1,2	0,7	0,2	0,1
	1	0,5	0,1	0,1

90	1,5	1,2	0,8	0,6	0,6	0,4	0,2	0,1
	1,1	1	0,8	0,6	0,5	0,3	0,2	0,1

Tabela IV. Test zarysowania ołówkiem (w N). Etykieta z woskowym pokryciem.

Grzanie końcowe (°C)	Czas namakania (min)
	0	0,5	1	1,5	2	2,5	3	4	5	6	7	8	9	10

brak	5	3	1,4	0,5	0,3	0,2	0,1
	5	3	1,5	0,7	0,4	0,2	0,1

40	5	2,8	1,3	0,4	0,3	0,1
	5	3	1,4	0,6	0,4	0,2	0,1

65	5	2,5	1,2	0,5	0,3	0,2	0,1
	5	2,9	1,3	0,5	0,2	0,1

90	5	4	2,5	1,3	0,7	0,7	0,6	0,4	0,4	0,4	0,3	0,3	0,3	03
	5	1	2,8	1,5	0,8	0,7	0,5	0,3	0,3	0,3	0,2	0,2	0,2	0,2

W tabelach IB i IV można zauważyć, że końcowa obróbka płomieniem nie wpływa znacznie na odporność na zarysowanie warstw nośnych w stanie suchym. Trwałość warstwy nośnej rośnie jednak dzięki końcowej obróbce płomieniem, co wynika z wyższej odporności na zarysowanie po nąmąkeeiu. Z tabeli IV wynika, że nałożenie warstwy woskowej pokrywającej etykietę znacznie poprawia odporność na zarysowanie suchej etykiety. Stwierdzono, że przy wysokich temperaturach końcowej obróbki płomieniem, równych około 110°C w połączeniu z pokryciem woskowym, uzyskiwana była siła zarysowania równa około 8 N. Etykiety o twardości 8 N są uważąno za etykiety guasi stałe, które nie mogą być usunięte w ekonomicznie wykonalny sposób.

Również przy temperaturze grzania końcowego wyższej od 90°C występowały problemy podczas etykietowania, gdyż przy tych temperaturach skrzynki polietylenowe stają się kruche po kilku użyciach, stwierdzono, że pigment skrzynek odbarwia się i występują deformacje zmiękczonych skrzynek na przenośniku i grąnzletorze.

Przy temperaturach grzania końcowego poniżej 65°C stwierdzono, że wytrzymałość etykiet jest niedostateczna w przypadku etykiet bez pokrycia woskowego. W przypadku etykiet bez pokrycia woskowego twardość w teście zarysowania ołówkiem w stąnie suchym powinna być równa około 1,2 N, zaś czas namekaeią, aż siła zarysowania spadnie poniżej 0,3 N, powinien być krótszy od 3 minut. W przypadku etykiet pokrytych woskiem, siła ząryuowenie

186 479 powirna być równa około 5 N w stanie suchym, zaś czas namakania do chwili, gdy siła zarysowania spadnie poniżej 0,3 N powinien być krótszy od 10 minut. Stwierdzono, że warstwy nośne mające powyższe właściwości mają optymalne połączenie trwałości i zmywalności.

Etykiety według niniejszego wynalazku mogą być łatwo usuwane z pojemnika, w szczególności z skrzynek z tworzywa sztucznego w wyniku ich szczególnej przenikalności dla wody, która umożliwia penetrację etykiety przez roztwór namakający, a następnie rozpad etykiety na części i odłączenie jej od pojemnika. Stwierdzono, że korzystne etykiety mają absorbcję wody równą około 5 g/m2 po 3 godzinach w teście pochłaniania wody, jak opisano poniżej. Etykiety według wynalazku mają wartość pochłaniania wody mniejszą niż 100 g/m2 w ciągu 3 godzin. Uwalnianie wody przez korzystną etykietę było równe 4,5 g/m2 w ciągu 30 minut w teście uwalniania wody, jak opisano poniżej. Korzystne etykiety według niniejszego wynalazku mają wartość uwalniania wody większą niż 0 (kompletna bariera) i mniejszą niż 100 g/m² po 3 godzinach.

Przygotowano dwie próbki, które poddano testowi pochłaniania wody, przy czym każda próbka zawierała dwie etykiety o grubości 12,7 mikrona każda o temperaturze 22,4°C i względnej wilgotności 48%, i każda próbka miała powierzchnię równą 85,8 cm2. Dla każdej próbki dwie etykiety nałożono na pojedynczy fragment czystego szkła o wymiarach 7,5cm x 22,5cm x 0,05cm. W wyniku ekstremalnie małej wagi etykiet było konieczne nakładanie dwóch etykiet na fragment szkła w celu uzyskania ciężaru, który mógł być rejestrowany na elektronicznej skali ciężaru wyrażonej w gramach, z dwoma miejscami po przecinku.

Próbki przygotowano w następujący sposób: szklane podłoża zostały starannie wyczyszczone i umieszczone w ogrzanym piecu, aż osiągnięto temperaturę około 121 °C na powierzchni szkła. Następnie usunięto szkło z pieca i umieszczono na macie z gumy silikonowej. Natychmiast nałożono etykietę na szkło i przymocowano ją do powierzchni przy użyciu silikonowego walca. Toczny nacisk był ciągle przykładany do całej długości etykiety, aż całe powietrze spod etykiety zostało usunięte (około 5-6 ruchów do przodu i do tyłu). Po ochłodzeniu szkła usunięto folię nośnika. Następnie na przeciwną stronę płytki szklanej naniesiono etykietę w ten sposób, że ogrzano czystą płytkę aluminiową (nieco większą niż płytka szklana) do około 250°C w piecu konwekcyjnym, następnie umieszczono szkło na powierzchni płytki aluminiowej (powierzchnią etykiety w dół), co pozwoliło na ogrzanie górnej powierzchni szkła. Następnie przyłożono etykietę i przymocowano silikonowym wałkiem jak opisano powyżej . Ponownie, po ochłodzeniu szkła, usunięto folię nośnika. Następnie na powierzchnie obu etykiet nałożono pokrycie woskowe o ciężarze w stanie suchym równym 0,043 grama. W ostatnim etapie, używając płomień utleniający z palnika propanowego, zastosowano obróbkę płomieniem obu etykiet przez szybkie przesunięcie płomienia po całej powierzchni próbki etykiety. Po ochłodzeniu, etykiety były gotowe do testu pochłaniania wody.

Zbiornik zanurzeniowy ze stali nierdzewnej o średnicy 33,66 centymetra i wysokości

24,13 centymetra został napełniony zdejonizowaną wodą. Poziom wody był dostatecznie wysoki, aby pozwolił na całkowite zanurzenie próbki. Próbkę umieszczono tak, że krótszy bok był prostopadły do dna zbiornika. Szklane podłoża umieszczono na ramie z cienkiego drutu w zbiorniku zanurzeniowym. Zainstalowano termoparę wewnątrz wodnego zbiornika zanurzeniowego. Po każdym okresie czasu, jak podano w tabeli V wyjmowano próbkę ze zbiornika, wysuszano nadmiar wody na powierzchni, ważono próbkę i umieszczano ją ponownie w zbiorniku. Kontynuowano procedurę przez cały czas trwania testu. Wyniki są pokazane w tabeli V. W odniesieniu do próbki 1, osiągnęła ona maksymalną absorpcję równą 0,04 grama, po 3 godzinach i utrzymywała ten poziom do godziny piątej, zanim straciła możliwość utrzymywania takiej ilości wody. Po pięciu godzinach etykieta straciła możliwość utrzymywania wody. Sądzimy, że zjawisko to zostało wywołane degra^^i^^rą struktury etykiety. Próbka 2 również osiągnęła maksymalną absorpcję 0.04 gramów po trzech godzinach. Po 5 godzinach przerwano dalsze testowanie tej próbki i przygotowano do testu uwalniania wody, opisanego poniżej.

Z testu pochłaniania wody można wywnioskować, że korzystna etykieta o grubości 12,7 mikrona ma wartość pochłaniania wody równą 0,04g/85,8 cm2 lub około 5 g/m po 3 godzinach w temperaturze pokojowej.

186 479

Tabela V. Test pochłaniania wody.

Czas	Próbka 1 Ciężar w gramach	Próbka 2 Ciężar w gramach	Wilgotność względna	Temperatura zbiornika wody °C	Temperaura powietrza w pokoju °C
8:00	59,77	59,77	47	21,6	22,4
8:10	59,80	59,80	47	21,6	22,4
9:00	59,81	59,81	47	21,6	22,4
10:00	59,83	59,83	47	21,6	22,4
11:00	59,85	59,85	48	21,6	22,4
12:00	59,85	59,85	48	21,6	22,6
13:00	59, 85		48	22	22,6
14:00	59,84		48	22	22,6
15:00	59,81		49	22	22,6

W celu wyliczenia ciężaru poszczególnych etykiet z danych z tabeli V, należy postępować jak w poniższym przykładzie:

W każdej próbce znajdują się dwie etykiety. W celu wyliczenia ciężaru próbki 1 dla godziny 13:00, odejmij odczyt dla godziny 8:00 od odczytu dla godziny 13:00 i podziel przez 2.

Na przykład:

Odczyt dla godziny 13:00: 59.85

Odczyt dla godziny 8:00: - 59.77

0.0812 = 0.04 grama

Natychmiast po zakończeniu powyższego testu pochłaniania wody próbka 2 przygotowana według powyższego opisu, została poddana testowi uwalniania wody. Próbka została osuszona w celu usunięcia nadmiaru wody, zważona, a dane zostały zarejestrowane. Próbka najpierw przez pół godziny znajdowała się w temperaturze otoczenia, po czym została zważona. Pół godziny po zważeniu próbki, została ona umieszczona w ogrzanym wcześniej (53°C) piecu (mały, elektrycznie ogrzewany piec, firmy „Quieny Lab” Inc., Model 20 Lab oven lub równoważny). Próbka przebywała w ogrzanym piecu przez ponad godzinę, po czym została zważona. Następnie próbka została umieszczona ponownie w piecu i pozostawała w nim przez 3,5 godziny.

Z tabeli VI można wywnioskować, że woda zaabsorbowana przez próbkę 2 została uwolniona w ciągu 30 minut przebywania w temperaturze pokojowej i wilgotności 48%. Faktycznie, próbka straciła 0,01 grama ciężaru w stosunku do początkowego ciężaru, co wskazuje, że etykieta nie została dokładnie wysuszona przy instalowaniu. Zatem korzystna etykieta o wielkości 85,8 cm i grubości 12,7 mikrona ma uwalnianie wody większe niż 0 i niniejsze niż 0,1 g/24 godzin, przy czym średnie uwalnianie wyniosło 0,045 g w ciągu 30 minut dla tych parametrów.

Tabela VI. Test uwalniania wody.

Czas	Próbka 2 Ciężar w gramach	Temperatura pokojowa (°C)	Wilgotność względna	Temperatura pieca (°C)
12:00	59,85	22,5	48	53,5
12:30	59,76	22,6	48	53,7
13:30	59,76			52,3
Następny odczyt 5:00	59,76			53,0

186 479

Test szybkości przepuszczania pary wodnej

Optymalne połączenie trwałości i zmywalności etykiet według wynalazku jest przynajmniej częściowo wynikiem przepuszczalności etykiety dla roztworu namakającego. Próbka warstwy nośnej tego samego typu, jak testowana w testach pochłaniania/uwalniania wody, mająca grubość 12,7 mikrona, była badana w teście przepuszczalności pary wodnej. Pojemnik szklany o pojemności 25 mililitrów z okrągłym otworem o średnicy 15,9 milimetra został oczyszczony acetonem i napełniony w przybliżeniu 10 mililitrami zdejonizowanej wody. Rejon otworu pojemnika został ogrzany do około 47,7°C i kołowy segment warstwy nośnej został silnie przyciśnięty przy użyciu małego fragmentu silikonowego wałka jako przycisku. Po ochłodzeniu pojemnika/etykiety, łagodnie usunięto folię podłożową. Przygotowanie próbki dokończono dodając pokrycie woskowe (0,001 g na powierzchni 1,99 cm²) i pozostawiając na powietrzu do wyschnięcia. Drugi szklany pojemnik o tych samych wymiarach jak opisano wyżej został starannie oczyszczony acetonem i napełniony 10 mililitrami zdejonizowanej wody. Rejon otworu próbki również został ogrzany. Próbka była używana jako próbka kontrolna. Próbki były następnie ważone co pewien czas przez 26,6 godziny. Szybkość przepuszczania pary wodnej w całym doświadczeniu była równa 568,75 g/m2 w ciągu 24 godzin w temperaturze 22,2°C przy względnej wilgotności 46%. Stwierdzono, że „stan ustalony” szybkości przepuszczania pary wodnej nie został osiągnięty aż do około 28 minuty od czasu 0. Stosując dane dla „stanu ustalonego” po 28 minutach od czasu 0, szybkość przepuszczania pary wodnej była równa około 526,93 g/m2 w ciągu 24 godzin.

Dla próbki kontrolnej bez etykiety, szybkość przepuszczania pary wodnej w całym doświadczeniu była równa 1085,7 g/m2 w ciągu 24 godzin. Szybkość przepuszczania pary wodnej korzystnej etykiety według niniejszego wynalazku jest równa między 50 g/m² a 750 g/m²po 24 godzinach (22,2°C, 44% wilgotności względnej), korzystnie około 500 g/m2 po 24 godzinach.

186 479

Fi g -3

Fi g -7 Fi g -8

186 479

Fi g -1 □

Fig -U

186 479

Fig-1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Etykieta nośna na pojemnik, zawierająca warstwę podłożową i warstwę nośną z warstwą tuszu, przy czym warstwa nośna jest przymocowana w sposób nietrwały do warstwy podłożowej i odłączalna od warstwy podłożowej do przeniesienia na pojemnik, znamienna tym, że warstwa nośna (50) ma grubość mniejszą niż 30 mikrometrów, korzystnie od 5 do 20 mikrometrów, a jej twardość w teście ołówkowym w stanie suchym wynosi od IN do TN, a w stanie mokrym, po czasie namakania od 1do 15 minut w wodzie o temperaturze 20°C, wynosi 0,5N, przy czym warstwa nośna (50), przymocowana do pojemnika i w warunkach turbulencyjnego namakania w wodnym roztworze alkalicznym o temperaturze powyżej 20°C i nie większej niż 100°C, korzystnie nie większej niż 70°C, posiada pęknięcia, które oddzielają co najmniej cztery części warstwy nośnej (50) nierozpuszczalne w roztworze, a każdy wymiar każdej z części jest nie mniejszy niż 5 mikrometrów i są one odłączalne od pojemnika w czasie namakania nie dłuższym niż 20 minut, korzystnie nie dłuższym niż 10 sekund.
2. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa nośna (50) jest przepuszczalna dla płynu namakającego.
3. Etykieta nośna według zastrzeżenia 1, znamienna tym , że warstwa nośna (50) zawiera warstwę osłaniającą (53), przykrywającą warstwy tuszu (4, 52, 52', 52), która jest zwrócona na zewnątrz po przymocowaniu warstwy nośnej (50) do pojemnika, przy czym warstwa osłaniająca (53) jest przepuszczalna dla płynu namakającego.
4. Etykieta nośna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że warstwa nośna (50) ma grubość poza nieciągłymi warstwami tuszu (4, 52, 52', 52).
5. Etykieta nośna według zastrz. 4, znamienna tym, że nieciągłe warstwy tuszu (4, 52, 52', 52) są przykryte nieciągłą warstwą osłaniającą (53).
6. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa nośna (50) zawiera co najmniej jedną warstwę klejącą (5, 6, 54, 54', 54), która w kontakcie z płynem namakąjącym ma mniejszą kleistość, a korzystnie klej jest rozpuszczalny w płynie namakąjącym.
7. Etykieta nośna według zastrz. 6, znamienna tym, że warstwa klejącą (5, 6, 54, 54', 54) jest nieciągła.
8. Etykieta nośna według zastrz. 6 albo 7, znamienna tym, że granice warstwy klejącej (5, 6,54, 54', 54) pokrywają się z granicami warstw tuszu (4, 52, 52', 52).
9. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że roztwór namakający jest wodnym roztworem alkalicznym.
10. Etykieta według zastrz. 6, znamienna tym że warstwa klejąca (5, 6, 54, 54', 54) ma gramaturę od 1 do 10 g/m², korzystnie od 3 do 7 g/m².
11. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa nośna (50) zawiera co najmniej dwie warstwy klejące (5, 6, 54, 54', 54), przy czym warstwa klejąca, która po przymocowaniu do pojemnika jest bliższa pojemnika, ma kleistość mniejszą niż warstwa klejąca umieszczona dalej od pojemnika.
12. Sposób zmywania etykiety nośnej z pojemnika, obejmujący umieszczanie etykiety z pojemnikiem w wodnym roztworze i moczenie jej, znamienny tym, że umieszcza się pojemnik w wodnym roztworze namakąjącym o temperaturze niższej od 100°C, korzystnie niższej od 70°C, na czas namakania nie dłuższy niż 20 minut, korzystnie nie dłuższy niż 1 minuta, i wywołuje się jednocześnie turbulencje w roztworze namakąjącym, przy czym moczy się etykietę do zmniejszenia jej twardości do wartości wynoszącej, według testu ołówkowego, do 0,5N i do pęknięcia jej z oddzieleniem co najmniej czterech części, z których każda ma wymiary nie mniejsze niż 5 mikrometrów, a następnie odłącza się etykietę od pojemnika, a roztwór namakający pompuje się przez sito, na którym zbiera się części etykiet i okresowo, a korzystnie ciągle, czyści się sito ze zgromadzonych części etykiet.

186 479
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że stosuje się sito o wielkości otworów między 1 mm a 10 mm, korzystnie około 2 mm.
14. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że na etykietę na pojemniku kieruje się strumienie wody przed i/lub po umieszczeniu etykiety z pojemnikiem w roztworze namakającym.
15. Sposób według zastrz. 12, znamienna tym, że stosuje się roztwór namakający zawierający od 0,1% do 5% wagowych NaOH, korzystnie 0,5% wagowych.