可剥离卷曲标签的制作方法

专利名称：可剥离卷曲标签的制作方法
技术领域：
本发明涉及标签，更具体地涉及用在重复利用的容器例如饮料 瓶上的可剥离聚合物膜标签。
背景技术：
将标签施用到聚合物或玻璃形成的容器或瓶子上是一种常见的 实践。具有很多种形状和大小的这类容器和瓶子是可得的，用于容纳 许多不同类型的物质，例如洗涤剂、化学品、机油、饮料，包括果汁、 软饮料、酒精饮料等等。所述标签提供诸如容器的供应商或容器的内 含物的信息。聚合物膜材料和膜面材己经被描述为用作许多领域中的标签。 对于许多应用特别是透明聚合物标签，聚合物膜正被日渐需要，原因 在于它们为接受装饰的玻璃容器和塑料容器提供了无标签外观。纸质 标签妨碍了容器和/或容器内含物的可视性。透明的聚合物标签增强了 容器的视觉美感，从而增强产品的视觉美感，并且在包装装饰市场中 其增长比纸质标签快得多，因为消费品公司正持续努力升级他们的产 品的外观。聚合物膜标签还具有优良的机械性能，例如拉伸强度和抗在瓶装饮料工业，特别是瓶装啤酒工业中，保持标签的要求可 能非常严格。例如，带有标签的瓶子必须经受巴氏杀菌法。所述标签 必须是耐磨性的，原因在于装瓶、包装、运输和储存过程中的需求。 所述标签必须还能经受长期浸没在冰水中。此外，用在饮料工业中的瓶子通常被多次重复利用。所述瓶子
必须被清洗，并且标签必须在瓶子被再次装满和重新贴标签之前被除 去。纸质标签，尽管一般来说在美感上较不合意，但在所述瓶子经受
热洗漆液体例如被加热到50-9(TC的稀释苛性钠的洗涤过程中，纸质标
签容易被除去。因为聚合物标签不具有纸质标签的透水性，所以已经 发现聚合物标签更难以用现有的洗涤法完全除去。因此，生产可以在洗涤过程中从瓶子上完全除去、但仍保持它 们的出色美感和机械性能的聚合物膜标签将是期望的。
发明概述在一个实施方式中，本发明涉及标签，其包括(a)具有第一热 膨胀系数的第一聚合层；(b)在所述第一聚合层下的具有第二热膨胀 系数的第二聚合层，其中所述第一热膨胀系数小于所述第二热膨胀系 数；和(c)在所述第二聚合层下的粘合剂层，其中所述标签在5(TC或 以上的温度下向所述第一聚合层可逆地巻曲。本发明进一步涉及从物体上分离标签的方法，其中所述标签包 括(a)具有第一热膨胀系数的第一聚合层；(b)位于所述第一聚合层 下的具有第二热膨胀系数的第二聚合层，其中所述第一热膨胀系数小 于所述第二热膨胀系数；和(c)在所述第二聚合层下的粘合剂层；其 中所述方法包括加热洗涤液，以形成热洗涤液；以及逐渐从所述物体 上分离所述标签，其中所述逐渐从所述物体上分离所述标签的步骤包 括将所述标签暴露于所述热洗涤液至少一段预定时间的步骤，以便 所述标签朝向所述第一聚合层可逆巻曲，从而克服所述粘合剂层的粘 合力。
附图简述

图1A是本发明的标签结构的横截面。图1B是图1A的标签在施用到一个圆柱形容器上时的横截面。
图2-9是本发明的标签结构的实施方式的横截面。
发明详述当提及一个或第一层相对于另一个或第二层的关系时，术语"覆
在...上面(overlies)"和同源术语例如叠置(overlying)和类似术语， 是指如下事实所述第一层部分或全部覆在所述第二层上面。覆在所 述第二层上的第一层可以与所述第二层接触或者不与所述第二层接 触。例如， 一个或多个另外的层可以被置于所述第一层和第二层之间。 术语"在…下面(underlies)"和同源术语，例如放在下面(underlying), 和类似术语，具有相似的含义，除了所述第一层部分或全部位于所述 第二层下面，而不是在上面。当提及所述标签的一个或多个层时，术语"透明的(transparent)" 是指在这类层之下的任何材料都可以通过这类层被看到。涉及被施用 到透明容器例如啤酒瓶的"透明的(transparent)"或"透亮的(clear)" 标签的使用，所述瓶和瓶内啤酒通过所述标签可见。
当提及所述标签的一个或多个层或所述标签本身时，术语"透 亮的(clear)"是指所述层或标签的不透明度在约5%以下，并且所述 层或标签具有约10%以下的雾度。根据TAPPI测试T425 os测量不透 明度，而根据ASTM测试方法D-1003测量雾度。
第一实施方式的标签包括(a)具有第一热膨胀系数的第一聚合 层；(b)在所述第一聚合层下的具有第二热膨胀系数的第二聚合层， 其中所述第一热膨胀系数小于所述第二热膨胀系数；禾卩(c)在所述第 二聚合层下的粘合剂层，其中所述标签在50'C或以上的温度下向所述 第一聚合层可逆地巻曲。如图1A所述，标签10包括第一聚合层11、在聚合层11下面 的第二聚合层12、以及在第二聚合层12下面的粘合剂层16。在高温 下，例如在5(TC或以上，具有较高热膨胀系数的第二聚合层12膨胀的 程度将比具有较低热膨胀系数的第一聚合层11高。所述层12的较大 膨胀导致所述标签向层11巻曲。所述标签的变形或巻曲是可逆的，并 且所述标签在室温下将回复其原始形状。巻曲程度是聚合层的膜厚度、 杨氏模量(Youngs modulus)和线性热膨胀系数的函数。
图IB显示出图1A的标签粘合到圆柱状容器19的曲面上。在 该实施方式中，标签的主巻曲方向在容器的圆周方向上延伸。当所述 容器被暴露于热时，例如在瓶装工业中使用的热洗涤液，所述标签朝 着上层11巻曲。在一个实施方式中，粘合剂层16的粘合剂在高于环
境温度或室温的温度下具有较低的剥离粘着力，并将从容器的表面离 开。在一个实施方式中，洗涤液特别是苛性洗涤液，起着溶解或化学 攻击所述粘合剂的作用，这使得所述标签从容器除去。当所述标签巻 曲时，粘合剂以更大程度暴露于热洗涤液，并将最终从所述容器完全 除去。本发明的标签还可以被施用到扁平状而非圆柱形的制品或容器 上。聚合层11和12可以是共挤出膜。可选地，如图2所示，标签 20可以包括层叠结构，其中聚合层11通过层压粘合剂18被粘合到聚 合层12。在一个实施方式中，聚合层ll和12被一起热封。
本发明的涂胶标签可以并且通常确实包含其它层。例如，如图3 所示，标签30可以含有金属层13，其覆在第一聚合层11之上并与之 接触。可选地，印刷层14可以在聚合层11的上表面上，如图4所示。
在一个实施方式中，所述标签的聚合层之一包括聚合型油墨层。 例如，第一聚合层11可以包含交联的油墨，其己被丝网印刷到第二聚 合层12。可选地，所述第二聚合层12可以包括己经被丝网印刷到所述 第一聚合层ll的油墨层。图5举例说明了标签50，其包括第一聚合层11、在第一聚合层 11下面的第二聚合层12、在第二聚合层12下面的粘合剂层16、覆在 第一聚合层11上面的印刷层14，以及覆在印刷层14上面并与其上表 面接触的透明保护层15。图6举例说明了标签60，其类似于图5的标签，除了标签60 在印刷层14和第一聚合层11之间含有额外的抗静电聚合物层17。
本发明的标签还可以含有在所示的一个或多个层之间的多个增 粘层。例如，增粘层可以被插入到第二聚合层12和粘合剂层16之间； 第一聚合层11和金属层13或印刷层14之间；等等。
在另一个实施方式中，本发明的标签包括(a)具有第一热膨 胀系数的第一聚合层；(b)在所述第一聚合层下具有第二热膨胀系数 的第二聚合层，其中所述第一热膨胀系数小于所述第二热膨胀系数； (c)在所述第二聚合层下的粘合剂层；(d)覆在所述第一聚合层上的 金属层；和(e)在所述金属层上的印刷层；其中所述标签在5(TC或以 上的温度下向所述第一聚合层可逆地巻曲。本实施方式的标签在图7
和8中被说明。在图7中，标签70包括第一聚合层11、在第一聚合层 11下面的第二聚合层12和在第二聚合层12下的粘合剂层16。金属层 13覆在第一聚合层11上面，而印刷层14覆在金属层13上面。在图8 中，标签80类似于图7中的标签，并增加覆在印刷层14之上并与之 接触的透明保护层15。在另一个实施方式中，在图9中举例说明，标签90包括具有上 表面和下表面的第一聚合层11、在第一聚合层11的下表面上的印刷层 14。在其上具有印刷层14的第一聚合层11通过层压粘合剂18被粘合 到第二聚合层12。粘合剂层16被粘附到第二聚合层12的下表面。
聚合层11和12具有不同的热膨胀系数。在高温下的膨胀态中， 具有较高热膨胀系数的层膨胀，使得该多层结构向具有较低热膨胀系 数的层巻曲。随着温度降低到室温或环境温度，该巻曲是可逆的。
热膨胀系数通过下面的等式计算
线性热膨胀系数(％) = [(B-A)/A] x 100 (I) 其中A和B分别表示在Ot:和5(TC下保持2分钟后树脂样品的测量长 度(cm)，所述样品宽lcm，长4.5cm，厚度不超过0.5 cm，如在室温 下所制备的。当经受较高的温度时，例如洗涤液的较高温度，如果所述标签 的巻曲力(F終)大于所述标签对支持基材的剥离粘着力(FpA)时， 所述标签将巻曲并从其粘附的支持基材除去
F标签> FpA
利用下面的等式，可以确定标签的巻曲力，F标签
F标签=(cc2-od)(T-T。) (1/8 t)(E^2/(E一E2》 (2) 其中《2是底层(聚合层12)的线性热膨胀系数；cd是顶层(聚合层11) 的线性热膨胀系数；T是洗涤液的温度，TG是标签被制备时的温度， 通常为室温(23°C); t是标签的总厚度；E,是顶层(聚合层ll)的弹 性模量，而E2是底层(聚合层12)的弹性模量。
在一个实施方式中，底层和顶层的线性热膨胀系数之间的差异 (oc2-cd)大于或等于大约3 x l(T5 (1厂C)。在一个实施方式中，arod为大约 7x IO,I厂C)。在本发明中有用的聚合层，不表现出超出热稳定性压敏粘合剂
膜通常可接受限度的热收缩，例如在70匸下<1%和在100卩下<2%。在 一个实施方式中，聚合层11在8(TC下的热收縮是在4y。以下。
聚合层11和12的每一个可以是单层膜或多层膜。多层膜可以 包括二至十个或更多层。取决于标签的最终用途，聚合层可以是透明 的或不透明的。不透明聚合层通常包括如下所述的聚合物和一种或 多种颜料，以提供聚合层或者多层聚合物膜的一层期望的颜色。为本 目的有用的颜料在本领域中是熟知的。例如，通过引入二氧化钛和其 它白色颜料到聚合物中，可以制备白色膜。碳黑可以被引入，以提供 黑色或灰色膜。在一个实施方式中，聚合层11和聚合层12被层压在一起。聚 合层12可以包括共挤出膜，或可以包括单层膜。聚合层11可以包括 共挤出膜，或可以包括单层膜。当巻曲在标签的纵向(machine direction, MD)时，聚合层11和12在纵向(MD)上通常具有不同的线性热膨 胀系数，而在横向(cross direction, CD)上具有非常低的线性热膨胀系 数。可选地，当巻曲在标签的横向时，聚合层ll和12在CD通常具有 不同的线性热膨胀系数，而在MD上具有非常低的线性热膨胀系数。 通过利用不同的高分子材料可以获得热膨胀系数的不同，例如用于聚 合层12的聚乙烯和用于聚合层11的聚对苯二甲酸乙二酯。可选地， 通过分子方向的不同，可以获得热膨胀系数的不同。例如，用于聚合 层ll的横向(反向)定向膜和用于聚合层12的纵向定向膜。
在一个实施方式中，聚合层11和12被共挤出。例如，聚合层 11和12可以包括聚丙烯/乙烯乙酸乙烯酯共挤出物；聚丙烯酸酯/聚乙 烯共挤出物；或聚丙烯酸酯/乙烯乙烯醇共挤出物。许多其它的共挤出 的组合是可能的，包括含有两层以上的共挤出物。
很多种聚合物膜材料可用于制备在本发明中有用的聚合层。例 如，聚合物膜材料可以包括聚合物和共聚物，例如至少一种聚烯烃、 聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸亚垸酯 (poly(alkylene acrylate))、聚乙烯乙烯醇、聚亚烷基乙酸乙烯酯 (poly(alkylene vinyl acetate))、聚氨酯、聚丙烯腈、聚酯、聚酯共聚物、 含氟聚合物、聚砜、聚碳酸酯、苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯 腈共聚物、基于乙烯甲基丙烯酸的钠盐或锌盐的离子交联聚合物、纤
维素制品、聚丙烯腈、亚烷基-乙酸乙烯酯共聚物、或它们的两个或以 上的组合。可被用作聚合物膜材料的聚烯烃包括含2至约12个碳原子的
烯烃单体例如乙烯、丙烯、1-丁烯等的聚合物和共聚物，或此类聚合物 和共聚物的混合物的掺合物。在一个实施方式中，聚烯烃包括乙烯和 丙烯的聚合物和共聚物。在另一个实施方式中，聚烯烃包括丙烯均聚 物、以及共聚物例如丙烯-乙烯和丙烯-l-丁烯共聚物。聚丙烯和聚乙烯 相互间的掺合物、或者它们的一种或两种与聚丙烯-聚乙烯共聚物的掺 合物也是有用的。在另一个实施方式中，聚烯烃膜材料是那些具有非 常高的丙烯含量的材料，或者聚丙烯均聚物或丙烯-乙烯共聚物或者具 有低乙烯含量的聚丙烯和聚乙烯掺合物，或者丙烯-l-丁烯共聚物或具 有低丁烯含量的聚丙烯和聚-l-丁烯的掺合物。有用的丙烯均聚物和共
聚物被描述在美国专利5，709，937 (Adams etal.)中。共聚物包括含按 重量计可达约10%的乙烯的丙烯-乙烯共聚物、以及含有按重量计可达 约15%的l-丁烯的丙烯-l-丁烯共聚物。在该专利中描述的定向膜是可 用作本发明的标签中的聚合层的透明膜。美国专利5,709,937的公开内 容被并入于此作为参考。各种聚乙烯可以被用作聚合物膜材料，包括低密度、中密度和 高密度聚乙烯、以及它们的混合物。有用的低密度聚乙烯(lowdenstity polyethylenes， LDPE)的例子是可获自Huntsman的Rexene 1017。有用 的高密度聚乙烯(high denstity polyethylenes, HDPE)的例子是可获自 Formosa Plastics的Formoline LH5206。在一个实施方式中，聚合物膜 材料包括80-90%的HDPE和10-20%的LDPE的掺合物。
可单独或与丙烯共聚物一起被用作本发明的聚合物膜材料的丙 烯均聚物包括各种丙烯均聚物，例如具有如ASTM测试D 1238所测 定的约0.5到约20的熔体流动速率(melt flow rate, MFR)的那些。在 一个实施方式中，MFR在10以下的丙烯均聚物、以及更通常地MFR 约4到约10的丙烯均聚物是特别有用的。有用的丙烯均聚物的特征还 可以是具有从大约0.88到大约0.92 g/cn^的范围内的密度。许多有用 的聚丙烯均聚物通过各种来源是商业可得的， 一些有用的聚合物包括 5A97，获自Dow Chemical并具有12.0 g/0 min的熔体流动和0.90 g/cm3
的密度；DX5E66,也获自Dow Chemical并具有8.8 g/10min的MFI 和0.卯g/cn^的密度；以及WRD5-I057，来自Dow Chemical,具有3.9 g/10 min的MFI和O.卯g/cm3的密度。有用的商业丙烯均聚物也可获自 Fina禾口 Montel。有用的聚酰胺树脂的例子包括获自以通用商标名Grivoiy例如 CF6S、 CR-9、 XE3303和G-21从EMS Americ肌Grilon Inc., Sumter， SC 获得的树脂。GrivoryG-21是无定形尼龙共聚物，其具有125'C的玻璃 化转变温度、卯ml/10 mhi的熔体流动指数(DIN 53735)和15的断裂仲 长(elongation at break) (ASTM D63S)。 Grivory CF65是尼龙6/12膜级树 脂，其具有135'C的熔点、50ml/10min的熔体流动指数以及超过350% 的断裂伸长。Grilon CR9是另一种尼龙6/12膜级树脂，其具有200'C 的熔点、200 ml/10 min的熔体流动指数以及250。/。的断裂伸长。Grilon XE3303是尼龙6.6/6.10膜级树脂，其具有200'C的熔点、60ml/10min 的熔体流动指数以及100%的断裂伸长。其它有用的聚酰胺树脂包括商 购可得的那些，例如来自International P邵er of Wayne, New Jersey的 Uni-Rez产品系列，以及来自Bostik， International Paper, Fuller, Henkel (Versamid产品系列)的二聚体基聚酰胺树脂。其它合适的聚酰胺包括通 过縮合二聚化的植物酸和六亚甲基二胺所产生的那些。从International Paper可得的聚酰胺的例子包括Uni-Rez2665、 Uni-Rez2620、 Uni-Rez 2623、和Uni-Rez 2695。聚苯乙烯也可以被用作聚合物膜材料，并且这些包括苯乙烯和 取代的苯乙烯例如cx-甲基苯乙烯的均聚物以及共聚物。苯乙烯共聚物 和三元共聚物的例子包括丙烯腈-丁烯-苯乙烯(ABS)、苯乙烯-丙烯 腈共聚物(SAN)、苯乙烯丁二烯(SB)、苯乙烯-马来酸酐(SMA)、和 苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯(SMMA);等等。有用的苯乙烯共聚物的例 子是来自Phillips Petroleum Co.的KR-10。KR-10被认为是苯乙烯与1,3-丁二烯的共聚物。聚氨酯也可备用作聚合物膜材料，并且聚氨酯可以包括脂族聚 氨酯以及芳族聚氨酯。聚氨酯通常是(A)每分子具有至少两个异氰酸酯(-NCO)官能度 的聚异氰酸酯和(B)至少一个异氰酸酯反应性基团例如具有至少两个
羟基的多元醇或者胺的反应产物。合适的聚异氰酸酯包括二异氰酸酯 单体、以及低聚物。有用的聚氨酯包括芳族聚醚型聚氨酯、脂族聚醚型聚氨酯、芳 族聚酯型聚氨酯、脂族聚酯型聚氨酯、芳族聚己内酰胺聚氨酯、和脂 族聚己内酰胺聚氨酯。特別有用的聚氨酯包括芳族聚醚型聚氨酯、脂 族聚醚型聚氨酯、芳族聚酯型聚氨酯和脂族聚酯型聚氨酯。
商业可得的聚氨酯的例子包括Sancure 271(f和/或Avalure UR 445 (其是聚丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和2，2-二羟甲基丙酸的等当 量共聚物，具有International Nomenclature Cosmetic Ingredient (国际化 妆品成分命名)名称"PPG-17/PPG- 34/1PDI/DMPA Copolymer")、 Sancure 878 、 Sancure 815 、 Sancure 1301 、 Sancure 2715 、 Sancure 1828*、 Sancure 2026*、和Sancure 12471 (所有这些可从Noveon， Cleveland, Ohio商购获得)、Bayhydrol DLN (从Bayer Corp., McMurray， Pa.商购获得)、Bayhydrol LS-2033 (Bayer Corp.)、 Bayhydrol 123 (Bayer Corp.)、 Bayhydrol PU402A (Bayer Corp.)、 Bayhydrol 110 (Bayer Corp.)、 Witcobond W-320 (从Witco Performance Chemicals商购获得)、 Witcobond W-242 (Witco Performance Chemicals) 、 Witcobond W-160 (Witco Performance Chemicals) 、 Witcobond W~612 O^tco Performance Chemicals)、 Witcobond W-506 (Witco Performance Chemicals)、 NeoRez R-600 (用异异佛尔酮二胺延长的聚四亚甲基醚氨基甲酸乙酯，可从 Avecia——以前为Avecia Resins商购获得)、NeoRez R-940 (Avecia)、 以及NeoRez R-960 (Avecia)。此类脂族聚醚型聚氨酯的例子包括Sancure 2710@和/或Avalure UR 445 、 Sancure 878 、 NeoRez R-600、 NeoRez R- 966、 NeoRez R-967、 和Witcobond W-320。在一个实施方式中，聚合层之一包括至少一种聚酯型聚氨酯。 这些聚氨酯的例子包括以下列名称出售的那些Sanncor公司的 "Sancure 2060"(聚酯-聚氨酯)、"Sancure 2255"(聚酯-聚氨酯)、"Sancure 815"(聚酯-聚氨酯)、"Sancure 878"(聚醚-聚氨酯)和"Sancure 861"(聚醚 -聚氨酯)，Avecia公司的"Neorez R-974"(聚酯-聚氨酯)、"NeorezR-981" (聚酯-聚氨酯)和"Neorez R-970"(聚醚-聚氨酯)，以及Avecia公司的以
名称"Neocryl XK-卯"销售的丙烯酸共聚物分散体。
从各种乙二醇或多元6享和一种或多种脂族或芳族酸酸制各的聚 酯也是有用的膜材料。聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)和PETG (用环己烷二甲醇改性的PET)是有用的成膜材料，其 可从多个商业来源包括Eastman获得。例如，Kodar 6763是供应自 Eastman Chemical的PETG。另一种来自duPont的有用的聚酯是Selar PT-8307,其为聚对苯二甲酸乙二酯。丙烯酸酯聚合物和共聚物以及亚烷基乙酸乙烯酯树脂(例如 EVA聚合物)也是制造本发明的结构中的有用的成膜材料。可以获得 的聚合物的商业例子包括Escorene UL-7520 (Exxon)，是乙烯与19.3% 乙酸乙烯酯的共聚物；Nucrell 699 (duPont)，含有11°/。甲基丙烯酸的乙 烯共聚物；等等。离子交联聚合物(含有离子键合的分子链的聚烯烃)也是有用的。 离子交联聚合物的例子包括含离子键聚合物的乙烯共聚物，例如Surlyn 1706 (duPont),其被认为包含基于乙烯甲基丙烯酸共聚物的锌盐的链间 离子键。来自duPont的Suriyn 1702也是有用的离子交联聚合物。
聚碳酸酯也是有用的，并且这些可从Dow Chemical Co. (Calibre) G E. Plastics (Lexan)和Bayer (Makrolon)获得。大部分商业聚碳酸酯通 过双酚A和碳酰氯在界面法中反应得到。典型的商业聚碳酸酯的分子 量在约22,000到约35,000中变化，并且熔体流动速率通常在4到22 g/10min的范围内。在一个实施方式中，聚合层之一可以包括氟化聚合物。氟化聚 合物包括热塑性碳氟化合物，例如聚偏l，l-二氟乙烯(polyvinyliene fluoride,PVDF)。氟化聚合物还可以包括l，l-二氟乙烯的共聚物和三元 共聚物。有用的热塑性碳氟化合物是被称为Kynai——Pennwalt Corp. 的商标——的聚偏1,1-二氟乙烯。该聚合物是高分子量(400,000)聚 合物，其提供具有耐久性和耐化学性的有用掺合物。 一般而言，使用 高分子量PVDF树脂——具有约200,000到约600,000的重均分子量。
聚合物膜材料可以不含有无机填料和/或颜料，用于透亮膜和透 亮标签，或者聚合物膜材料可以被空化和/或包含无机填料和其它有机 或无机添加剂，以提供期望的性能例如外观性能(不透明膜或有色膜)、耐久性和加工特性。成核剂可以被加入，以增加结晶度并从而增加刚 度。有用的材料的例子包括碳酸钙、二氧化钛、金属颗粒、纤维、阻 燃剂、抗氧化化合物、热稳定剂、抗光剂、紫外线稳定剂、防粘连剂、 操作助剂、酸性接受体等等。当本文中所描述的标签不含有覆在外面 的聚合层之上的金属层时，通常使用不透明的和/或白色聚合物胰。选择聚合物膜材料，以在本发明的膜结构中提供连续的聚合物 膜，所述膜结构具有期望的性质例如改善的拉伸强度、伸长、冲击强 度、撕破强度和光学性质(雾度和光泽)。聚合物膜形成材料的选择还 通过其物理性质例如熔体粘度、高速拉伸强度、伸长率等等加以确定。 在一个实施方式中，当透亮或透明标签被期望时，透亮或透明的聚合 物膜被用在标签结构中。每一聚合层的厚度为至少5微米，或者至少15 ^^e。标签膜的 总厚度为从约2.5微米到约250微米，或从约25微米到约125微米。 在一个实施方式中，标签膜的总厚度为从25微米到约75微米。每一 聚合层可以包括单层，或可以足两个或多个相邻层的多层膜。例如， 聚合层可以包括--个聚烯烃层和一个聚烯烃和乙烯和乙酸乙烯酯的共 聚物(EVA)的掺合物层。在另一个实施方式中，聚合层包括三层， 例如聚烯烃的基本层或核心层、和在基本层或核心层的两面的表层， 所述表层可以由相同或不同的聚合物掺合物组成。多层膜的单独层可 以被选择，以提供期望的性质。在本文中的标签中有用的聚合物膜可以通过本领域的技术人员 已知的那些方法制造，例如铸模或挤出。在一个实施方式中，所述膜 通过聚合物挤出法或共挤出法制造。通过从合适的已知类型的挤出或 共挤山模头同时挤出，形成聚合物膜材料的挤出物或共挤出物，并且 在共挤出物的情况下，层间以永久结合态相互粘合，以提供一元共挤 出物(unitary coextrudate)。除了共挤出之外，在本发明中有川的多层膜可以被如下制各 挤出连续膜而形成一个层，随后通过一个或多个额外层的挤出将一个 或多个额外层应用到该挤出的层上；将预聚物膜层压到预形成功能膜 上；或从聚合物膜形成材料的乳液或溶液在预形成膜上沉积额外层。
在一个实施方式中，用在本发明中的聚合物膜不被定向。也就是说，膜未经受热拉伸和退火步骤。在其它实施方式中，通过本领域 技术人员已知的技术进行热拉伸和退火，在本发明中使用的标签包含 的膜可以在纵向(单轴)被定向或者在纵向和横向都被定向(双轴)。
例如，膜可以仅以至少2:1的比率，以及更经常地以约2:1到约9:1 之间的比率在纵向上被热拉伸。在该膜被热拉伸后，其通常通过退火 辊，在那里该膜，在从约50'C更经常从IOO'C到约150TC的温度范围内， 被退火或热变定，随后冷却。在另一个实施方式中，聚合物膜被双轴 定向。期望的是，该膜在纵向和横向上表现出一定程度的刚度，有助 于处理、印刷和分配。因此，在一个实施方式屮，在纵向上和横向上 的刚度应当为至少约14 Gurley (mg)，如使用TAPPI测试T543 pm所 测定，以及在进一步的实施方式中，在两个方向的Guriey刚度在约5个 Gurley单位内(有时称为平衡刚度(balanced stiffhess))。
在本发明的标签中有用的聚合物膜可从下列多个来源商购获 得例如Avery Dennison Corp" Painesville， Ohio; AMTOPP, lnterplast Group LTD的分公司，Livingston, New Jersey 07039: Exxon Mobil Chemical Co" Macdon， New York 14502; AET Films, New Castle， Delaware 19720;以及UCB Films Inc., Smyrna Georgia 30080。透亮膜 和白色膜是可得的。在本发明的一个实施方式中，聚合层11包括层压到聚合层12 的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜，所述聚合层2包括双轴定向的聚 丙烯(biaxially oriented polypropylene, BOPP)膜。如上所述，本发明的标签还可以包括覆在所述第一聚合层11上 的金属层13。在一个实施方式中，所述金属层与第一聚合层11的上表 面接触并粘附到所述上表面，所述第一聚合层11已经提前被电晕处理 或火焰处理。通过任何已知的方法例如电镀、溅射、真空敷金属、印
刷等等，金属可以被施用到聚合层。在一些情况下，化学底漆(chemical primers)或其它增粘组合物可以被施用到聚合层的表面，以增加金属 与聚合层的粘合。所述金属层的金属可以是许多金属的任何一种，包括锡、铬、 镍、不锈钢、铜、铝、铟、金、银以及它们的一种或多种的合金。有 用的金属化膜是商业可得的。尽管未在图1-9中示出，本发明的标签还可以包括在聚合层11 或金属层13上的吸油墨组合物(ink-receptive composition)层，其增 强聚合层或金属层的印刷适性，从而获得印刷层的质量。许多此类组 合物在本领域中是己知的，并且这些组合物通常包括粘合剂和分散在 该粘合剂中的颜料，例如硅石或滑石。颜料的存在降低了一些油墨的 干燥时间。此类吸油墨组合物被描述在美国专利第6,153,288号(Shihet al)中，并且该专利的公开内容被引入于此作为参考。
本发明的标签可以，并且通常确实包括一个或多个印刷层。在 一个实施方式中，如图7和8所述，印刷层14被粘附到金属层13的 上表面。在图4和5所示的实施方式中，印刷层14与第一聚合层11 的上表面接触。印刷层可以是油墨层或图形层(graphics layer),并且根据印刷 的信息和/或目标图画设计，印刷层可以是单色或多色印刷层。这些包 括可变的印刷数据例如序列号、条形码、商标等等。印刷层的厚度通 常为从约0.5到约10微米，并且在一个实施方式中为约1到约5微米， 以及在另一个实施方式中为约3微米。用在印刷层中的油墨包括商业 可得的水基油墨、溶剂型油墨或辐射可固化油墨。这些油墨的例子包 括Sun Sheen (Sun Chemical的产品，被鉴定为醇可稀释聚酰胺油墨)、 Suntex MP (Sun Chemical的产品，被鉴定为配制用于表面印刷丙烯酸 涂布基材、PVDC涂布基材和聚烯烃膜的溶剂型油墨)、X-Cel (Water Ink Technologies的产品，被鉴定为用于印刷膜基材的水基薄膜油墨)、 Uvilith AR-109 Rubine Red (Daw Ink的产品，被鉴定为UV油墨)以及 CLA91598F (Sun Chemical的产品，被鉴定为Multibond黑溶剂型汕墨 (multibond black solvent-based ink))。在一个实施方式中，印刷层包括聚酯/乙烯基油墨、聚酰胺油墨、
丙烯酸汕墨和/或聚酯类油墨。以常规的方式，通过利用凹版印刷或类 似印刷方式，将含有上述类型的树脂、合适的颜料或染料以及一种或 多种合适的挥发性溶剂的油墨组合物沉积到金属层的一个或多个期望 区域上，印刷层得以形成。在施用油墨组合物之后，油墨组合物的挥 发性溶剂组分(一种或多种)蒸发，仅留下非挥发性油墨成分，形成
印刷层。用于形成聚酯类汕墨的合适树脂的例子是ViTEL 2700 (Bostik-Findley)——具有高拉伸强度(7000 psi)和低伸长(4。/。伸长)的共 聚多酯树脂。ViTEI^2700基聚酯类油墨组合物可以包括18%ViTEL 2700、 6%颜料、30.4。/。乙酸正丙酯(NP Ac)和45.6%甲苯。正如可容易 地理解,ViTEL 2700决不是可用于配制聚酯类油墨的唯一的聚酯类树 脂，并且除了 NP Ac/甲苯体系之外的溶剂体系可以是适于与ViTEL 2700以及其它聚酯类树脂一起使用。聚酯类粘合剂组合物的例子包括 按重量计10.70%的ViTEL 2300聚酯类树脂；按重量计10.70%的 ViTEL 2700聚酯类树脂;按重量计1.1%的BENZOFLEX S404增塑剂； 按重量计1.1%的HULS 512增粘剂；按重量计19.20%的甲苯；以及按 重量计57.10%的甲基，乙基酮。如果必要，通过本领域普通技术人员熟知的技术，油墨与金属 层表面的粘合可以被改善。例如，如上所述，油墨底漆或其它油墨增 粘剂可以在施用油墨之前被施用到金属层或聚合物膜层上。可选地， 聚合物膜的表面可以被电晕处理或火焰处理，以改善油墨与聚合物膜 层的粘合。有用的油墨底漆可以是透明的或不透明的，并且该底漆可以是 溶剂型或水基的。在一个实施方式中，该底漆是辐射可固化的(例如 UV)。汕墨底漆通常包括基漆和稀释剂。基漆通常包括一种或多种聚 烯烃、聚酰胺、聚酯、聚酯共聚物、聚氨酯、聚砜、聚偏l，l-二氯乙烯、 苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、基于乙烯甲基丙烯酸 的钠盐或锌盐的离子交联聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸聚合物 和共聚物、聚碳酸酯、聚丙烯腈、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、以及它们 的两个或多个的混合物。可使用的稀释剂的例子包括醇例如乙醇、异 丙醇和丁醇；酯类例如乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯；芳香烃例如 甲苯和二甲苯；酮类例如丙酮和甲基，乙基酮；脂族烃例如庚烷；和它
们的混合物。基漆与稀释剂的比率取决于施用油墨底漆所需要的粘度， 此类粘度的选择在本领域的技术范围之内。可用的油墨底漆材料的例
子是CLB04275F-Prokote Primer (Sun Chemical Corporation的产品，被 鉴定为可与油墨和涂料一起使用的溶剂型底漆)。油墨底漆可以具有从 大约1到大约4微米，或从大约L5到大约3微米的厚度。
透明的聚合物保护性面涂层或外涂层可以存在于本发明的标签 中。在图5、 6和8中所示的实施方式中，透明的面涂层或外涂层15 覆在印刷层14之上。该保护性面涂层或外涂层在^R签被贴在基材例如 容器上之前或之后为所述标签提供期望的性质。在一些实施方式中， 在印刷层上透明面涂层的存在，提供了额外的性能例如抗静电性、刚 性和/或耐侯性，并且该面涂层可以保护印刷层免受例如气候、阳光、 磨损、湿气、水等的影响。该透明面涂层可以增强下面的印刷层的性 能，以提供更有光泽和更丰富的图像。该保护性透明保护层还可以被 设计成具有抗磨性、耐辐射性(例如紫外线)、耐化学性、耐热性，从 而保护标签，特别是保护印刷层免受这类原因导致的降解。该保护性 外涂层还可以含有抗静电剂或防粘连剂，以在标签以高速施用于容器 时更易于处理。用在本发明中的标签的保护性面涂层结构还可以被选 择，以提供在可用在容器上的标签，所述容器经受随后的液体处理例 如瓶子洗涤/冲洗、填充和巴氏杀菌、或者液体浸渍(例如，冰浴)，而 不展示出负面结果，例如标签起皱(lifting)或起雾(hazing)。通过本 领域普通技术人员已知的技术，保护层可以被施用到印刷层。聚合物 膜可以从溶液沉积，作为预形成膜施用(层压到印刷层)，等等。
当存在透明面涂层或外涂层时，它可以具有单层或多层结构。 保护层的厚度通常在约12.5到约125微米的范围内，并且在一个实施 方式中为约25到约75微米。该面涂层的例子被描述在美国专利第 6,106,982中，其被并入于此作为参考。保护层可以包含聚烯烃、乙烯和丙烯的热塑性聚合物、聚酯、 聚氨酯、聚丙烯酰(polyacryls)、聚甲基丙烯酰(polymethylacryls)、 乙酸乙烯酯均聚物、共聚物或三元共聚物、离子交联聚合物、和它们 的混合物。透明保护层可以包含UV线吸收剂和/或其它抗光剂。在UV线
吸收剂中，有用的是可从Ciba Speicality Chemical以商品名"Tinuvin" 获得的位阻胺吸收剂。可用的抗光剂包括可从Ciba Specialty Chemical 以下列商品名获得的位阻胺抗光剂Tinuvin 111、 Tinuvin 123，(双(l-辛氧基-2,2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；Tinuvin 622，(琥珀酸二甲酯 与 4-羟基-2,2,6,6-四甲基-l-哌啶基乙醇 (4-hydroxy-2,2，6，6~tetramethyl-l-piperidniethanol)的聚合物)；Tinuvin 770(双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯)；和Tinuvin 783。同样，有 用的抗光剂是从Ciba Specialty Chemical以商标名"Chemassorb"获得的 位阻胺抗光剂，特别是Chemassorb 119和Chemassorb 944。 UV线吸收 剂和/或抗光剂的浓度为按重量计可达约2.5%的范围，并且在一个实施 方式中，为按重量计约0.05%到约1%。透明保护层可以包含抗氧化剂。在制备热塑性膜中可用的任何 抗氧化剂可以被使用。这些包括受阻酚和有机亚磷酸酯。例子包括从 Ciba Specialty Chemical以商品名Irganox 1010、 Irganox 1076或lrgafos 168获得的那些。在热塑性膜组合物中的抗氧化剂的浓度可以在按重量 计可达约2.5%的范围内，并且在一个实施方式中，为按重量计约0.05% 到约1%。标签的粘合剂层16可以包括压敏粘合剂(pressure senstitve adhensive， PSA)。 PSA可以包括在升高的温度下表现出剥离粘合力下 降的粘合剂。在一个实施方式中，粘合剂包括乳液型粘合剂，其从室 温到50C表现出显著的剥离粘合力的下降。有用的压敏粘合剂的描述可以在五"c;;c/0;7e&a o/iW戸er 5We"ce朋c 五/2gz'we"wg， Vol. 13. Wiley- Interscience Publishers (New York, 1988)中找到。有用的多种PSA的另外的描述可以在 5W幼ce7fecA"o/ogy， Vol, 1， Interscience Publishers (New York, 1964) 中找到。常规的PSA，包括丙烯酸基PSA、橡胶基PSA和硅橡胶基PSA， 是有用的。PSA可以是溶剂型粘合剂或可以是水基粘合剂。热熔性粘 合剂也可以是有用的。在一个实施方式中，PSA包括丙烯酸乳液粘合 剂。本发明的标签在饮料工业中具有特别的用途，其中饮料容器经 受相对剧烈的处理。贴标签的容器必须经受的工艺包括填充、包装、
运输和储存、以及巴氏杀菌和再利用操作。所述标签可以被施用于玻 璃、聚合物和金属容器。透亮的标签可以用于实现"无外观"标签， 其中所述标签的存在对于消费者并非很明显。剥离衬垫可以被粘合到粘合剂层，以在将标签施用到基材之前 在运输、储存和处理期间保护粘合剂层。尽管木发明就其优选的实施方式已经被解释，但是应当理解， 在阅读了说明书之后，其各种变化对于本领域普通技术人员将变得明 显。因此，应当理解，本文中公开的发明意欲于覆盖这样的变化，因 为所述变化落入所附权利要求的范围内。
权利要求
1.标签，其包含具有第一热膨胀系数的第一聚合层；在所述第一聚合层下具有第二线性热膨胀系数的第二聚合层，其中所述第一线性热膨胀系数小于所述第二线性热膨胀系数；和在所述第二聚合层下的粘合剂层；其中所述标签在50℃或以上的温度下向所述第一聚合层可逆地卷曲。
2. 权利要求l所述的标签，其中所述粘合剂在5(TC或以上的温度 下比在室温下具有更低的剥离粘合力。
3. 权利要求1所述的标签，其中所述标签可粘合到制品的圆柱状 曲面上，并且所述标签的主膨胀方向在所述制品的圆周方向上延伸。
4. 权利要求1所述的标签，其中所述第一聚合层和所述第二聚合 层被共挤出。
5. 权利要求1所述的标签，其中所述第一聚合层和所述第二聚合 层通过层压粘合剂互相粘结在一起。
6. 权利要求1所述的标签，其中所述第一聚合层包括多层膜。
7. 权利要求1所述的标签，其中所述第二聚合层包括多层膜。
8. 权利要求l所述的标签，其中所述第一聚合层是透明的。
9. 权利要求l所述的标签，其进一步包括金属层。
10. 权利要求9所述的标签，其中所述金属层覆在所述第一聚合层 上面。
11. 权利要求l所述的标签，其进一步包括印刷层。
12. 权利要求11所述的标签，其中所述印刷层覆在所述第一聚合 层上面。
13. 权利要求9所述的标签，其进一步包括覆在所述金属层上面的印刷层。
14. 权利要求11所述的标签，其进一步包括覆在所述印刷层上面 的透明保护层。
15. 权利要求l所述的标签，其中所述粘合剂包括乳液型粘合剂。
16. 权利要求1所述的标签，其中线性热膨胀系数的差异大于或等 于约3xl(T5(l/°C)。
17. 可以粘合性地粘附到物品并在热洗涤液中再次分离的标签，其 包含具有第一线性热膨胀系数的第一聚合层；在所述第一聚合层下具有第二线性热膨胀系数的第二聚合层，其 中所述第一线性热膨胀系数小于所述第二线性热膨胀系数；和 在所述第二聚合层下的粘合剂层；其中所述标签在5(TC或以上的温度下向所述第一聚合层可逆地巻曲。
18. 从物品分离标签的方法，其中所述标签包含-具有第一线性热膨胀系数的第一聚合层；在所述第一聚合层下具有第二线性热膨胀系数的第二聚合层，其 中所述第一线性热膨胀系数小于所述第二线性热膨胀系数；和 在所述第二聚合层下的粘合剂层； 所述方法包括加热洗涤液，以形成热洗涤液；和 逐渐从所述制品分离所述标签，其中所述逐渐从所述制品分离所 述标签的步骤包括将所述标签暴露于所述热洗涤液至少一段预定时间 的步骤，以便所述标签向所述第一聚合层可逆巻曲，从而克服所述粘 合剂层的粘合力。
19. 权利要求18所述的方法，其中所述液体包括苛性钠。
20. 权利要求18所述的方法，其中所述热洗涤液具有在约5(TC到 约90。C范围内的温度。
全文摘要
本发明涉及标签，特别是用于可再利用容器上的可剥离聚合标签。所述标签含有至少两个具有不同线性热膨胀系数的聚合层，以便在暴露于升高的温度后所述标签可逆地卷曲。
文档编号G09F3/10GK101102889SQ200680001937
公开日2008年1月9日 申请日期2006年1月10日 优先权日2005年1月10日
发明者J·舒特, M·Y·克万特, M·多恩海姆 申请人:艾利丹尼森公司