专利名称：用于将标签附着到物品的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将标签附着到物品的方法。
技术背景
标签可以附着到物品例如以便视觉地示出与物品相关联的信息。该信息可以包括例如制造商的商标、广告信息、价格信息或者操作指令。
存在许多种可用的标签装饰技术，每种技术具有各种优点和挑战。自粘合或者压敏标签是公知的并且在工业中广泛使用。然而它们受到许多缺点的困扰，包括这样的事实 生产过程相当复杂并且在一些情况下产生了不必要地加重环境负担的废料。
参照图1，已知的标签100包括载体层10、粘合剂层20和可去除脱离衬层99。载体层10可以包括打印图案30。
传统上，首先利用脱离剂(典型地是硅树脂)将脱离衬层涂敷在一面上，并且利用热使该脱离层固化。随后在该固化的硅树脂层上形成压敏的永久粘性的粘合剂层。典型地通过将基于水的粘合剂分散体施加在脱离层上并且随后使用热使该分散体干燥以变为压敏粘合剂膜来形成该粘合剂层。随后将纸或膜打印载体、面材层叠到涂覆有粘合剂的脱离衬层，此时粘合剂优先转印到该打印载体。随后可以将成卷的这种压敏叠层提供给价值链中的下一方，即打印机，其打印叠层的正面并且将标签模切成所需的形状并且去除外框废料，外框废料是正面的未使用的部分。
随后可以在价值链中向上转发打印标签叠层，并且负责最终用途的下一方将标签施加到需要加上标签的物品或容器。在该阶段中，脱离衬层变为废弃物，这是这些标签的用户和一般的工业以及整个环境的主要的废物处理问题。
其中可以避免使用脱离衬层的一种替选方案是使用湿胶标签，其中预打印的和模切的纸标签涂覆有湿粘合剂并且随后直接施加到将要加标签的物品。典型地，这些湿胶标签操作是相当肮脏的，大量的时间丧失在打扫、设置和改变标签格式上。此外这些湿胶标签几乎总是呈现完成的加标签的物体上的“标签盒”的难看的夹具(gripper)标记。此外，由于技术问题，即水不能令人满意地蒸发以及从标签下面逸出，总是导致标签中的难看的气泡，因此对于澄明膜，湿胶标签是不可用的。
另一装饰技术是收缩套管，在该情况下总的施加成本极高并且生产过程非常复杂。收缩套管膜通常基于这样的墨水被打印在宽幅凹版或者柔性版印刷机上，这可能引起环境和安全危害。在打印之后，在单独的离线过程中，将膜形成到管中并且通过使用溶剂焊接工艺将缝隙粘合在一起。随后将该管切割成较短的长度，放在待加标签的物件上并且在高温下馈送通过收缩隧道，使得膜收缩并且配合容器的形状。尽管该技术对于一些目标市场细分产生了许多引人瞩目的和吸引人的结果，但是它具有许多缺点。这些缺点包括这样的事实根据限定，收缩套管覆盖待加标签物体的整个表面并且因此180°装饰或者仅覆盖部分容器表面的标签是不可能的。收缩套管标签上的难看的缝隙的可见性也是不利的问题。在实践中不可能使用收缩套管用于具有平坦面的容器或者具有手柄的容器。此外，对于收缩套管，不可能使用纸标签，也不能具有多种纹理或触觉效果。再者，不可能在容器上具有斑点标签、多个标签，或者当使用收缩套管时，不可能具有独特的标签形状。再者，不可能通过收缩套管实现所谓的“无标签”外观，就是说，不可能使标签混合到容器颜色和材料中，如同那里没有标签并且容器被预先打印那样。
另一广泛使用的标签技术是绕贴标签。绕贴标签可以由纸或膜制成并且可以从固定料盒馈送或者从卷筒直接馈送。典型地将热熔粘合剂施加到标签的前缘，标签围绕正在以受控速度旋转的容器紧密缠绕，通过第二热熔粘合剂的窄条将后缘固定就位。由于缺乏高级外观并且因此缺乏标签的市场吸引力，所以这种标签的主要市场是软饮料和矿泉水。 在该情况下不可能实现“无标签”外观。材料的选择非常有限并且设计种类限于简单的圆柱形。发明内容
本发明的目的在于提供一种用于将标签附着到物品的方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于将标签(100)附着到物品(300)的表面的方法，标签(100)包括载体层(10)和接合层(20)，该方法包括通过使用红外光(IRl)加热接合层(20)，这样的红外光(IRl)具有峰值波长(λ ρ)处的最大光谱辐照度，其中接合层 (20)具有在光谱上与所述峰值波长(λ ρ)匹配的吸收光谱区域。
加热辐射的光谱分布可以在光谱上与其中接合层具有高吸收率的区域匹配。
得益于本发明，可以利用较高分数的光功率用于加热接合层。可以减少该工艺的能耗。
在一个实施例中，标签配送装置的部件可以在较低的温度下操作和/或标签配送装置的部件可以需要较少的有效冷却。
在一个实施例中，可以使用高的能量密度用于加热接合层的可热激活粘合剂。因此，可以减少加热标签所需的总时间。因此，可以减少总能耗，和/或可以增加将标签附着到产品的速度。
在一个实施例中，可以减少载体层的厚度和/或载体层可以由具有较低的软化温度的材料制成。因此，可以减少总能耗，和/或当生产标签时可以消耗较少的材料。因此， 标签的生产方法可以更加经济和/或环境友好。
可以避免使用脱离衬层。因此，可以减少废料量。
在一个实施例中，可以以无粘性状态处置和存储标签，并且可以仅在标签的接合层与物品表面接触之后将标签转换到粘性状态。因此，可以避免处置粘性标签。这是优于已知的压敏标签的改进。具体地，这是优于湿胶标签的改进。
在一个实施例中，接合层可以在施加到待加标签的物品表面之前通过热转换到其粘性状态。在与表面接触之后，可以使接合层冷却。
在一个实施例中，标签不需要完全围绕物品。这是优于其中使用热用于使标签材料收缩的已知的收缩套管的改进。
在一个实施例中，标签不具有可见的缝隙。这是优于已知的绕贴标签的改进。
在以下示例中，将参照附图更详细地描述本发明的实施例，其中图1以三维视图示出了现有技术的标签，图2以三维视图示出了通过辐射进行的接合层的热激活， 图3a示出了载体层的光谱吸收率和接合层的光谱吸收率， 图北示出了载体层的光谱吸收率和接合层的光谱吸收率， 图3c示出了载体层的光谱吸收率和接合层的光谱吸收率， 图3d示出了载体层的光谱吸收率和接合层的光谱吸收率， 图如示出了通过使用透射滤光器进行的辐射过滤， 图4b示出了通过使用反射滤光器进行的辐射过滤， 图5以三维视图示出了通过直接撞击在接合层上的辐射进行的热激活， 图6以三维视图示出了包括RFID应答器的标签， 图7以三维视图示出了通过使用红外光源从纸幅(web)切割标签， 图8a示出了聚氨酯粘合剂的热激活， 图8b示出了作为温度的函数的聚氨酯粘合剂的粘合剂性质， 图9示出了淀积在玻璃表面上的丙烯酸粘合剂的薄层的透光率， 图10示出了淀积在玻璃表面上的聚氨酯粘合剂的薄层的透光率， 图11示出了根据FIlR测量确定的聚氨酯粘合剂的透光率， 图12示出了根据FIlR测量确定的丙烯酸粘合剂的透光率， 图13示出了三个不同温度下的黑体辐射源的光谱辐照功率，图14示出了作为加热器和测量点之间的距离的函数的红外加热器的测量的功率密度，图15以三维视图示出了实验设置，其包括红外加热器和样本，具有调整加热器和样本之间的距离的可能，图16a示出了作为辐射功率密度和距离的函数的聚氨酯样本A的激活时间， 图16b示出了作为辐射功率密度和距离的函数的聚氨酯样本B的激活时间， 图16c示出了作为辐射功率密度和距离的函数的聚氨酯样本2A的激活时间， 图16d示出了作为辐射功率密度和距离的函数的聚氨酯样本2B的激活时间， 图17示出了作为样本和辐射源之间的距离的函数的纸载体层上的丙烯酸粘合剂的激活时间，图18以侧视图示出了通过使用(X)2激光器用于测试接合层的激活的设置，以及图19以三维视图示出了接合层的状态的光学监控。
具体实施方式
参照图2，标签100可以包括载体层10和接合层20。标签可以包括图形图案30。
可以通过加热接合层20并且通过将激活的接合层按压到物品300的表面来将标签100附着到该表面。物品300可以是例如瓶子。
这种将标签附着到待加标签的物品典型地通过标签施加器或者标签配送设备来执行。将标签附着到物品300还可以被称为“配送”。
可以在将标签施加到瓶子之前，即在将标签100按压到物品300的表面之前或期间，执行加热。
加热激活接合层20，即通过加热可以使接合层的状态从非粘性状态变为粘性状态，并且因此激活标签的行为如同压敏标签，即可以借助于轻微压力使其附着到表面。
加热激活接合层20，即通过加热可以使接合层的状态从非粘性状态变为粘性状态。
可以通过由红外光源200提供的红外光IRl对接合层20加热。红外光IRl还可以被称为红外辐射。sx、SY和SZ表示正交方向。
在光IRl撞击在接合层20上之前，光IRl可以透射通过载体层10。
当光IRl具有一定波长范围处的足够的光功率时可以由光IRl加热接合层20，并且接合层20吸收所述波长范围处的光。
光IRl还加热载体层20。然而，在将标签100附着到物品300时，载体层20的加热典型地不是必需的。事实上，载体层10的过度加热可能是无用的并且可能永久地损坏标签 100。
红外光IRl的光谱性质和接合层20的光谱性质可以被选择为使得载体层10的加热少于接合层20。
特别地，可以通过使用红外光IRl加热接合层20，使得最大光谱辐照度处于波长 λ P处，其中接合层20的光谱吸收率显著高于载体层10的光谱吸收率。
图3a借助于示例示出了载体层10的光谱吸收率和接合层20的光谱吸收率A (入)。载体层由纸制成，并且接合层20包括丙烯酸粘合剂。
红外光IRl的最大光功率在峰值波长λ ρ处辐射。光IRl的90%的光功率在长于或等于截止波长(edge wavelength) λ 90的波长处辐射。红外光IRl可以具有光谱峰值H(l。 当光谱位置以纳米表述时，光谱辐照度的单位可以是例如WnT3，或者当光谱位置以波数表述时，光谱辐照度的单位可以是例如WnT1。
红外光(IRl)可以具有峰值波长(λρ)处的最大光谱辐照度，使得接合层(20)具有在光谱上与峰值波长(λ ρ)匹配的吸收光谱区域。加热辐射IRl可以在光谱上与例如图 3a中所示的光谱区域REG1、REG2和/或REG3匹配。
“匹配”可以指示如下情形，其中接合层20的吸收光谱区域在光谱上与辐照的光谱峰值的FWHM宽度的至少50%重叠。FWHM指的是半峰全宽。
有利地，加热辐射IRl可以在光谱上与接合层20的最高吸收峰值匹配。
辐照光IRl的光谱最大值λ ρ可以例如在波长10. 6 μ m处。波长10. 6 μ m对应于波数934. 4 cm—1。光源200可以是例如CO2激光器(二氧化碳激光器)。
Aato表示在预定光谱范围上计算的平均吸收率。例如，可以例如在2. 5 μπι至5 μπι的波长范围上，在2.5 μ m至10 μπι的波长范围上，或者在400 nm至5 ym的波长范围上确定平均吸收率AAve。
在某些光谱位置，特别地在光谱峰值处，光谱吸收率A ( λ )可以显著高于平均吸收率Aatc。
具体地，光谱吸收率Α(λ)可以高于或等于在2.5 μπι至5 Pm的波长上计算的平均吸收率Aave的两倍。
当接合层20具有红外光IRl的峰值波长λ ρ处，即最大光谱辐照度的波长处的高6吸收率时，可以确保高效的加热。
具体地，可以通过使用红外光(IRl)加热接合层(20)，这样的红外光(IRl)具有峰值波长(λρ)处的最大光谱辐照度，其中接合层(20)在所述峰值波长(λρ)处的吸收率大于或等于接合层(20)在从2. 5 μπι至5 μ m的波长范围中的平均吸收率的两倍。
红外光(IRl)的光谱可以与接合层(20)的光谱吸收率匹配，使得撞击在接合层 (20)上的红外光(IRl)的光功率的至少20%在接合层(20)中被吸收。
在辐照光IRl的波长λ ρ处，载体层10的光谱吸收率可以显著低于接合层的光谱吸收率。
最大光谱辐照度可以处于波长(λ ρ)处，其中接合层(20)的光谱吸收率显著高于载体层(10)的光谱吸收率。
当光谱性质匹配时，可以存在选择载体层10的材料的相当可观的自由度。参照图北和3c，载体层10可以具有辐照光IRl的光谱区域外部的光谱区域中的高吸收率。参照图北，接合层20的加热可以大于载体层10，即使是在其中载体层10在比截止波长λ 90短的波长λ处具有非常高的吸收率的情形下。
图3d示出了比较示例，其中最大光谱辐照度处于波长λ ρ处，并且接合层20的光谱吸收率在波长λ ρ处相对低。该种情形可以导致接合层20的低效的加热。图3d还示出了其中在波长λ ρ处载体层10的光谱吸收率高于接合层20的光谱吸收率的情形。这可以导致载体层10的过度加热和/或接合层20的不足的加热。因此，标签100可能被损坏和 /或标签100与物品300的粘合可能是差的。
通过由光源单元210发射的光BO的光学过滤可以修改光IRl的光谱性质。光源单元210可以是例如激光器、加热炽热物体(热辐射源)或者钨卤素灯。图如示出了透射滤光器布置。在该情况下滤光器220可以是例如彩色玻璃滤光器、二向色滤光器或者介质干涉滤光器。图4b示出了反射滤光器布置。在该情况下滤光器可以是二向色滤光器或者介质干涉滤光器。
光学滤光可以抑制波长比限制波长短的光谱分量以便提供红外光顶1。光学滤光可以抑制波长在预定范围外部的光谱分量以便提供红外光顶1。
参照图5，红外光IRl可以撞击在接合层20上，使得红外光IRl在撞击在接合层 20之前未透射通过载体层10。该布置可以提供极高的加热速率。
然而，当接合层20到粘性状态的变换可逆时，标签应在接合层20冷却之前按到物品300的表面。这在某些实施例中可能是成问题的。
参照图6，标签100可以包括RFID应答器40。应答器40可以包括天线44和RFID 芯片42。RFID表示射频识别。在将标签100附着到物品300时不应过度加热RFID芯片 42。出于该原因在接合层20中具有高吸收率也是有利的，即加热期间的载体层10的温度可以保持在安全的水平。
参照图7，还可以使用大功率光源200沿线Lim从纸幅TOB切割标签100。同一光源200可用于切割标签100并且用于加热接合层20。
接合层20包括可激活粘合剂。红外光IRl的(多个)光谱分量可以被选择为与接合层20的光谱性质匹配。此外，载体层10的(多种)材料(面材)可以被选择为使得载体层 10的加热小于接合层20。将与物品300接触的接合层20的外表面可以达到比接合层20和载体层10之间的界面高的最大温度。
因此，载体层10的厚度可以减小和/或载体层10可以包括不能承受高温的材料。
标签100包括载体层10 (S卩，面材)，即承载打印图像的材料。载体层10可以包括例如纸或塑料膜。塑料膜可以是澄明的或白色的。塑料膜可以是金属化的、有色的和/或有纹理的。载体层的一面可以涂覆有涂层，该涂层在升高的温度下干燥并且在其上形成接合层20。接合层20包括可激活粘合剂。在使所述涂层干燥之后，所形成的接合层20可以是无粘性的和非粘性的。较之传统的压敏标签材，接合层20不需要使用特殊的脱离衬层(参见图1)。避免脱离衬层节约了重要的资源，并且简化了制造。可以避免在施加标签之后丢掉脱离衬层。在该情况下不需要丢掉脱离衬层，也不存在所牵涉的或者施加到面材以便防止标签卷中的堵塞的任何硅树脂，其可能干扰后继的面材(载体层)的打印能力。
在将包括可激活粘合剂的涂层施加到载体层10之后，可以使涂层干燥，并且具有涂层20的载体层10可以缠绕到卷筒中并且提供给例如打印机(例如，用于打印图形图案) 用于进一步的处理。
可以利用任何类型的打印过程来打印载体层10，诸如UV柔印、UV凸印、水基柔印、 凹版印刷、胶印、丝网印刷、热转印、直接热热或冷烫金(hot-or cold-foil stamping)。在打印之后，标签可以被模切并且以预切形式提供。标签可以具有任意的形状和/或设计格式。
替选地，标签可以成卷提供到施加点，其中可以使用激光对它们进行模切并且将它们转移到真空鼓，其类型典型地用于绕贴标签，其中面材反面的非粘性干涂层可以由热激活。通过使用真空鼓生成的吸力可以拾起标签100并且将其转移到期望位置(desider location)。
已注意到，辐射热以及传统的热空气鼓风不能总是足够快地激活粘合剂以便实现商业上可行的工业过程。直接增加来自传统的、宽带的热源的热能不仅不必要地增加了能耗，而且还使得标签材料自身严重地劳损和/或不必要地过度加热处理设备的其他部分。 如果通过降低最大温度来应对该问题，则加热装置(例如，激活隧道)变长和/或标签纸幅的速度需要降低以增加在加热区域中的驻留时间。
已经发现，通过连同待激活的粘合剂一起调节热激活的本质，可以避免上述问题和挑战。
较之首先在面材上施加典型地作为分散体的粘合剂涂层时的粘合剂膜的干燥或其他制备，热激活在这里指的是单独的动作。激活在这里意味着采取以激活先前干燥的或以其他形式制备的可激活粘合剂层的动作。换言之，激活意味着使接合层20从基本上非粘性状态变换到粘性状态。在粘性状态下，粘合剂可以用作压敏粘合剂。
接合层20可以包括例如丙烯酸粘合剂或者基于聚氨酯的粘合剂。
可以例如使用10 μ m附近的波长范围中的热辐射来进行激活。可以使用二氧化碳激光(CO2)激光器，其发射10. 6 μ m处的红外光顶1。二氧化碳激光器被发现适用于加热丙烯酸粘合剂和基于聚氨酯的粘合剂。
替选地，可以使用中间顶，更精确地2 μπι至3 μ m范围中的波长范围中的热辐射进行激活。加热辐射IRl的最大光谱功率可以位于波长2. 5 μπι处。2 μπι至3 μπι范围中的红外辐射被发现适用于基于聚氨酯的粘合剂。
热辐射可以被布置为具有3至8KJ/m2范围中的能量水平，其中粘合剂的激活可以在0. 2秒内发生。短于或等于0. 2秒的激活时间可以是可接受的工业过程。
通过将染料添加到接合层20可以修改接合层20的粘合剂的吸收性质。染料可以是水溶性的。染料可以吸收红外光顶1。染料可以在可见范围(VIS)中基本上透明以便于提供澄明的和视觉上透明的标签结构。染料的光谱性质可以被选择为使得染料在例如0. 8 至1.6 μ m的范围中，有利地在1 μ m的附近(例如，在0.9至1.2 μ m的范围中)的波长处具有高吸收率。这使得可以使用二极管激光发射器用于粘合剂的热激活。这样的发射器的优点在于它们的小尺寸，高的效率、可靠性和耐久性。因此，这些发射器可以适用于工业过程。
钨卤素灯也可以用作光源200，或者当接合层具有1 μ m的附近的可观的吸收时用作光源单元210。可以使用滤光器(参见图^、4b)修改钨卤素灯的辐射光谱。
用作激活热源的激光源200也可以用于切割标签(参见图7)。
可以基于光学性质的改变光学地监控接合层20的状态。例如，可以通过监控从接合层20的表面散射的光来监控接合层20的状态。例如，该表面在粘性状态下较之在非粘性状态下可以更平滑。在非粘性状态下，接合层20可以包括微观颗粒或裂缝，当接合层20 被转换到粘性状态中时这些微观颗粒或裂缝可以基本上消失。因此，该表面在非粘性状态下较之在粘性状态下可以引起更多的漫反射。可以基于接合层20的监控状态来调整激活时间和/或功率水平。可以使用闭环控制，特别地使用PID控制来调整激活时间和/或功率水平。
接合层20可以包括可激活丙烯酸盐。可激活丙烯酸盐可以是基于水分散体的粘合剂，其含有固体增塑剂作为其一种成分。当形成粘合剂层时，在基板上施加分散体之后， 可以在足够低不致引起增塑剂的软化和/或熔化的温度处使分散体干燥。因此，水从分散体蒸发可以产生基本上非粘性的粘合剂层。使用较高的温度(能量水平)执行激活，这使得增塑剂熔化并且使得粘合剂是永久粘性的。该变换涉及降低粘合剂的玻璃转化温度Tg。即使在再次降低温度之后，增塑剂也不会再次结晶，并且因此这种从非粘性状态到粘性状态的温度切换不是可逆的过程。换言之，丙烯酸盐粘合剂的变换可以是不可逆的。在热激活之后，粘合剂即使在冷却之后仍保持粘性。
接合层20可以包括可激活聚氨酯。在将粘合剂施加到基板10并且使其干燥之后， 可以首先获得非粘性可激活聚氨酯膜。可激活聚氨酯膜可以通过将膜加热到高于或等于最小激活温度的温度而变得粘性。
接合层20可以包括可激活聚氨酯，其包括聚酯段。在将粘合剂施加到基板10并且使其干燥之后，可以首先获得非粘性可激活聚氨酯膜。可激活聚氨酯膜可以通过将膜加热到高于或等于最小激活温度的温度而变得粘性。该膜可以在高于或等于最小激活温度的温度处，在膜的聚酯段的软化时变得粘性。
图示出了测试针穿透聚氨酯粘合剂层20。在低温下，测试针具有低的对层20 的穿透度。在较高的温度下，层20变得较软，并且测试针穿透层20更深。在低温下，聚氨酯可以处于晶体状态，并且在较高温度下，层20可以包括软的非晶聚合物。
图8b示出了关于接合层20的热激活的最优温度范围。、表示最优范围的下限而 、表示最优范围的上限。具体地，接合层20可以包括可热激活聚氨酯，其包括聚酯段。最优温度范围可以是例如50至75°C。在、以下的温度处，粘合剂可以处于晶体状态。在最优范围中，粘合剂可以处于非晶状态，并且层20可以具有高粘性值。粘性值指的是接合层 20和物品300的表面之间的接合的抗张强度，即每单位面积的粘合力。当激活温度超过上限t2时，层20可以变软，使得粘性值开始下降。此外，将接合层20加热到过高的温度可能浪费能量和时间。此外，将接合层20加热到过高的温度可能损坏载体层10。
其间接合层20具有用于接合的足够的粘性的时间段被称为热粘性寿命。在该时段期间，粘合剂可以作为压敏粘合剂结合到物品300的表面。根据接合层20的结构和化学组分，热粘性寿命的范围可以是例如从几秒到几分钟。
通过粘合剂膜的冷却和聚酯段的可逆结晶，可以在短时间后获得高初始接合强度。可以说，这些(聚氨酯)系统的粘性可以开关，实现了极为有效的生产过程。通过其中使粘合剂膜交联并且化学接合到基板(即，接合到载体层10)的过程，可以实现强度的进一步增加。
包括聚酯段的可热激活聚氨酯粘合剂的另一特征性质在于，由于它们的高分子量和成段聚合物结构，层20可以在高于聚酯段的去晶(软化/熔化)温度的温度处是机械稳定的。因此，层20可以仅在显著高于最小激活温度的温度处呈现热塑流到可观的程度。
当粘合剂的分子获得足够的热能以克服激活阈能时，可以热激活丙烯酸粘合剂和聚氨酯粘合剂。热能可以诱发从粘合剂的固态和无粘性晶体分子结构到非晶粘性状态的转化。正是在该状态下粘合剂可以呈现接合性质。
在原理上，可以通过直接和/或间接手段来加热粘合剂。直接方法创建了材料自身内的热。在间接加热的情况下，通过传导、对流或辐射将热能转移到接合层20。对于介电材料，典型的直接加热方法是微波辐射，其经由材料内的介电谐振生成热。如同微波加热， 辐照加热不需要中间制剂将热转移(传导)到材料。在这一点上，非接触方法优于传导和对流加热。激活速度取决于粘合剂在每单位时间吸收的总能量。
除了加热辐射IRl的强度之外，加热辐射IRl的光谱分布也是重要的。当辐射源 200的发射光谱与接合层20的粘合剂的吸收曲线匹配时，实现了最佳激活效率。因此，大部分辐照可被吸收并且用于加热接合层20。
使用衍射光学分光光度计测量250至3200 nm的波长范围中的图9和10中所示的聚氨酯粘合剂和丙烯酸粘合剂的光谱，并且使用FIlR分光计测量4000至500 cnT1的波数范围中的图11和12中的光谱。缩写FIlR指的是傅立叶变化红外光谱学。根据式w=l/A， 波数w可以被转换为波长λ。因此，波数4000 cnT1对应于波长2. 5 μ m，波数2000 cnT1对应于波长5 μ m，波数1000 cnT1对应于波长10 μ m，并且波数500 cnT1对应于波长20 μ m。
在图11和12中，波数选择吸收率峰值接着所述峰值被指示。波数的单位是cm—1。
利用衍射分光光度计的测量基于透射并且因此图9和10的透射峰值的深度可以略微偏离使用衰减全反射系统(即，测量衰减全反射率的系统)测量的深度。
可以通过使用由分光光度计和FIlR分光计测量的数据，确定从近紫外(近UV)区域到远红外波长(远IR)的粘合剂的行为或吸收光谱。图9至12中示出了测量的光谱。
图9和10中的数据被绘出为透射率并且由此小的透射率意味着高吸收。因此，波长处的小透射率意味着所述波长处的增加的热辐射吸收。因此，小透射率还意味着改进的粘合剂热激活。
聚氨酯粘合剂的透射光谱在波长3 μ m的附近呈现极强的吸收。丙烯酸粘合剂在图9中的光谱各处具有相当小的透射并且没有看到特别强的吸收波长带。在图9和10的情况下，粘合剂薄层被施加到玻璃表面上。透射与粘合剂层的厚度成比例。根据结果补偿玻璃的影响。
图11和12中报导的FIlR测量基于测量来自粘合剂层的反射信号。在该实验中， 两个样本是几毫米厚的干燥的粘合剂层，其被夹紧到ATR金刚石晶体表面。缩写ATR指的是衰减全反射率。聚氨酯粘合剂和丙烯酸粘合剂两者的透射光谱在10 ym (10 μ m对应于波数1000 cm-1)周围的波长区域中具有极强的吸收。
图9和10中的光谱均呈现短波长处的1/λ 4行为，这是瑞利(Rayleigh)散射的结果。这使得紫外区域中的数据分析复杂化，但是可以看到，至少在光谱的可见光区域中未出现显著的吸收。880 nm和1650 nm处的光谱的小的不连续源自测量装置。
基于图9至12的结果，可以推断这些粘合剂的基本上所有主要吸收位于大于2. 5 μ m的波长处。
考虑工业环境中使用的最适合的辐射源，用于激活粘合剂的最优(多个)波长范围的选择可以基于粘合剂的吸收性质。
使用如下装置和方法进行测试-二氧化碳激光器，辐照度峰值在10. 6 μπι处，-LED (发光二极管)光源hpe Elipar FreeLight，辐照度或峰值在470 nm处(辐照度 12 kff/m2, Elipar 和 Freelight 是 3M Espe 公司的商标)， -卤素灯，辐照度峰值在1 ym处 -中波顶发射器，辐照度峰值在2. 5 μπι处 -频率2. 45 GHz处的微波辐射-波长可调谐OPO激光器mcspla NT 342/1/UVE (0P0是光学参数振荡器的缩写，NT 342/1/UVE是Expla公司的商标名称)-Ekspla NL202，辐照度峰值在355 nm处(NL202是Expla公司的商标名称)。
利用OPO激光器Ekspla NT 342/1/UVE在可见区域(VIS)中进行数次测试。这是 Q开关激光器，其在重复频率8至12 Hz处发射高强度脉冲。利用该激光器加热接合层是复杂的，因为不能实现高平均功率并且样本有时间在脉冲之间发射出所吸收的能量(冷却)。
通过将激光束聚焦到较窄的斑点可以实现略好的结果。然而，这可能导致因高局部强度引起的层20的损坏。
重复率高于500 Hz并且提供UV范围(波长短于380 nm)处的辐照的激光器可以在几秒内引起粘合剂层中的视觉可检测的改变。具体地，辐照度峰值可以位于355 nm处。 激光器可以是m^spla公司的NL202激光器。然而射束的尺寸可能相当小。在工业规模中， 加热大表面是个问题。
微波辐射被发现仅创建样本膜的微小的加热。微波在塑料中的耗散因数是小的。 因此，仅有小部分的总微波能量被转移到塑料膜的加热中。
钨卤素灯可以产生高辐照度。光谱的可观的部分驻留在中红外区域中，即从3 μπι 到8 ym的范围中。丙烯酸粘合剂和聚氨酯粘合剂吸收处于同一领域内的光。然而，发射光谱的峰值约为1 μ m，这意味着大部分辐射能不在粘合剂膜具有强吸收率的区域中。11
钨卤素灯可以适用于热激活。钨卤素灯可以是简单的、耐用的并且适于在工业中使用。然而，当辐照度的光谱不与接合层20的强吸收率匹配时，加热的效率可能是低的，加热的速度可能是低的，和/或标签配送器的部件可能被不必要地加热。载体层10中吸收的能量可能损坏载体层10。具体地，已注意到，当利用卤素灯辐照时，透明标签可能卷起。
使用染料可以调节粘合剂的吸收性质，该染料吸收适当的波长范围中的辐射。例如，染料可以吸收0.7 μπι至1 ym的波长范围中的光。特别地，染料可以具有波长1 μπι 周围的强吸收率。
通过将水溶性红外辐射吸收染料添加到粘合剂中，可以修改接合层20的光谱吸收率。在该情况下，激光二极管也可以适用于接合层20的热激活。光源200可以包括基于半导体的二极管激光发射器。这样的发射器的优点在于它们的小尺寸，高的效率、可靠性和耐久性，这使得适用于工业过程。
在激光二极管的情况下，可以容易地控制输出功率、激光束的形状和射束的尺寸。 因此，同一光源200可用于切割标签100以及加热接合层20。例如，可以首先通过使激光束在粘合剂区域上迅速地扫过/扫描来激活粘合剂，并且随后可以通过增加功率水平并且使用激光束围绕标签100的边缘行进来切掉标签(图7)。该过程还可以翻过来执行，即首先切割标签并且随后激活粘合剂。
使用同一辐射源用于切割和激活粘合剂二者可以提高加标签过程的灵活性。除其他之外，这使得可以通过构图等仅针对粘合剂层的所选择的部分执行激活。例如，接合层20 的中心区域可以包括第二区域，其未被完全加热，或者被加热到低于接合层20的第一区域的温度。这可以进一步增加加标签过程的速度和/或能量效率。在一个实施例中，仅标签 100的边缘被转换到粘性状态。在一个实施例中，加热区域可以形成网状图案、带状图案或螺旋图案。
对于没有任何特定激活改善染料的丙烯酸粘合剂和聚氨酯粘合剂，可以通过使用红外辐射IRl实现最佳激活结果。特别地，光源200可以是中波红外加热器或二氧化碳激光器。
应考虑最高效的激活方法的选择可以源自找到在实践中执行良好的最佳组合(粘合剂+激活波长+激活能量源)。因此，辐射源200的选择可以是重要的。
大部分红外发射器(热发射器)可以被近似为黑体辐射源。例如，石英的测热棒可以作为热辐射源操作。黑体辐射源的辐照度光谱Bv(T)取决于温度Τ，并且其可以根据普朗克辐射定律计算
权利要求
1.一种用于将标签(100)附着到物品(300)的表面的方法，所述标签(100)包括载体层(10)和接合层(20)，所述方法包括通过使用红外光(IRl)加热所述接合层(20)，这样的所述红外光(IRl)具有峰值波长(λ ρ)处的最大光谱辐照度，其中所述接合层(20)具有在光谱上与所述峰值波长(λ ρ)匹配的吸收光谱区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述红外光(IRl)的光谱与所述接合层(20)的光谱吸收率匹配，使得撞击在所述接合层(20)上的红外光(IRl)的至少20%的光学功率在所述接合层(20)中被吸收。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中最大光谱辐照度处于其中所述接合层(20)的光谱吸收率显著高于所述载体层(10)的光谱吸收率的波长(λ P)处。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述载体层(10)是纸。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述载体层(10)是塑料。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述载体层(10)在光的可见区域(VIS)中是透明的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述接合层(20)包括丙烯酸粘合剂，其在所述加热之前处于非粘性状态。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述接合层(20)包括聚氨酯粘合剂，其在所述加热之前处于非粘性状态。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述接合层(20)包括染料，其吸收红外光(IRl)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述红外光(IRl)由钨卤素灯(200)提供。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述红外光(IRl)由发射在800nm至1.6 ym 的范围中的波长处的光的激光二极管(200)提供。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述红外光(IRl)由二氧化碳激光器(200)提供。
13.根据权利要求11或12所述的方法，进一步包括使用所述激光器(200)从纸幅 (WEB)切割标签(100)。
14.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述红外光(IRl)由热辐射源 (200 )提供，其中所述热辐射源(200 )的温度在800° C至1000° C的范围内。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述红外光(IRl)在加热所述接合层(20 )之前透射通过所述载体层(10 )。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，进一步包括通过使用从所述接合层 (20)散射的光监控所述接合层的状态。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述接合层(20)包括光散射填料材料。
全文摘要
本发明涉及一种用于将标签(100)附着到物品(300)的表面的方法。标签(100)包括载体层(10)和接合层(20)。该方法包括通过使用红外光(IR1)加热接合层(20)，这样的红外光(IR1)具有峰值波长(λP)处的最大光谱辐照度，其中接合层(20)具有在光谱上与所述峰值波长(λP)匹配的吸收光谱区域。
文档编号B65C9/25GK102511060SQ201080042605
公开日2012年6月20日 申请日期2010年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者K·梅特萨约基, N·米歇尔 申请人:Upm拉弗拉塔克公司