有油墨包层的转印标签,包含转印层的容器以及清洗该容器的方法

专利名称：有油墨包层的转印标签,包含转印层的容器以及清洗该容器的方法
背景技术：
本发明涉及包括背层和可剥离地附着在背层上的转印层的转印标签，该转印层包含油墨层。
本发明也涉及具有依照本发明转印层的容器以及从该容器上去除转印层的方法。
为人熟知的包装技术是用丝网印刷方法提供不可去除的永久图案来标记容器如塑料包装箱。这种标签通过仅可获得的两种或三种颜色得到了高耐久的润饰。但该技术所提供的颜色品种有限，缺乏其它标签手段能够提供的改进图案，不具有灵活地变换图案品种以满足市场战略的能力而导致了大量的过时产品，而且仅在大约四个往返(trips)后就显现磨损痕迹。
当通过丝网印刷方法或墨垫印刷(tampon printing)工艺将油墨覆印在可重复使用的塑料包装箱上时，油墨必须在瓶装厂如酒厂覆印，这带来了有关的注册问题。当通过包装箱清洗机从包装箱上去除，油墨将溶在清洗液中，这样就污染包装箱清洗机。而且，覆印速度受到限制，油墨的固化需要大量空间以及运输前长时间的储藏。
第二种标记容器的方法包括注填和封口时在容器如塑料包装箱或瓶子上胶贴印好的纸标签。然而，这种标签几乎不能经受搬运和暴露于潮湿(起皱)带来的标签损伤。而且，纸标签难于从塑料包装箱上除去，易于堵塞目前可得到的包装箱清洗机。若从塑料包装箱上去除纸标签，残余胶留了在包装箱上。
第三种标记容器尤其玻璃瓶的技术基于WO 90/05088中描述的原理。在其公开的文件中，描述了一种标记瓶子的方法，该方法提供了耐久的高抗冲击力的标签且允许高分辨率的标签印刷。提供了一种包括可去除背层的标签，其背层用乙烯基或丙烯酸油墨反印，这些油墨被固化并印其粘合剂。标签通过与容器接触的粘合剂表面覆印在容器上。背层从标签转印层上脱离，例如通过对容器或标签或两者都实施加热来进行。然后，标记容器覆一层随后固化的涂层。该固化的涂层提供了想要的抗冲击程度和耐久力。永久粘附标签的不足在于，当这些标签有刮痕或其它损伤时，它们不能从瓶子上轻松除去。并且，不能每次为同样的容器提供新的和/或不同的标签，而这对于促销活动是所希望的。
本发明的目的是提供容易覆在容器上并能以环境友好的方式除去的转印层。
本发明另一个目的是提供这样的转印标签使其能在清洗工艺中用清洗液去除，而标签上的油墨不污染清洗液。
本发明另一个目的是提供这样的转印标签，使其在容器存放和使用时有好的粘着力，然而也容易以经济的方式从容器上快速地去除，以用新的和/或不同的标签取代原标签。
本发明另一个目的是提供这样的转印标签，其采用水溶性油墨作为印刷基料，这样的油墨环境友好且广泛地用于食品技术中。
本发明另一个目的是提供能提供有吸引力标签的可重复利用的包装箱体系，标签能经济方便地去除和再覆印。标签应以较快的速度覆印和除去。
发明概述依照本发明转印标签的特征在于转印层包括分别在油墨层每一侧面上的上下包层，上下包层在油墨层的周边外相互接触形成包围油墨层的密封套。
通过将油墨包在包层间的封套中，可以通过湿去除工艺如浸泡工艺或采用高压水喷射的工艺从已覆了标签的容器上去除转印层。在此工艺中防止了油墨泄出封套，使得没有清洗液污染发生。在湿去除工艺中，转印层中不超过10wt％的油墨溶在碱性溶液中。兹此，防止容器由于油墨而脱色。而且，清洗液中的油墨量保持足够低的水平以不影响废水处理厂的有氧和无氧处理。清洗液中油墨的低浓度防止了废水厂淤渣中的金属积累，这样，这种淤渣不须按政府条例当作化学废物处理。通过简单地从清洗液中收集去除标签达到了很经济的清洗工艺。
优选地油墨层包含尺寸在0.5mm2到500mm2之间的分立区，上包层(top containment layer)和底包层(bottom containment layer)在分立区外相互接触形成包围每一个油墨区的单个封套。与油墨层的分立区相接触的转印层区域与在包层之间有油墨层的区域相比有缩减的厚度。转印层转印到容器上后，在分立的油墨区外没有标签材料存在是可能的。这些缩减厚度的区域或封套外标签的开放区域形成了清洗液的天然进攻点，这样标签可以分立的部分被去除。因为清洗液能通过包围覆印图形的封套外的区域进入标签容器界面，可以很快地从容器上将标签层以分立的碎片除去。这些碎片能通过传统的有尺寸在0.1mm到10mm之间、优选约2mm的开孔尺寸的筛子从清洗液中滤出。
虽然，依照本发明转印层优选用于可重复使用的塑料包装箱，但也可用于塑料瓶，如PET瓶、塑料食品盘、玻璃瓶等等。
依照本发明的转印标签优选包括浸泡液而言能透过的转印层。
这里“能透过”意味着转印层在室温下水中3小时后的水吸收值在0.0到100g/m2之间，优选约5g/m2。这种标签，室温下水中24小时后的水蒸汽透过率在50到750g/m2之间，优选约600g/m2。
转印层可以包括覆盖油墨图案的覆盖层，当转印层粘到容器上时，该覆盖层构成外向面。覆盖层，例如，可由丙烯酸蜡涂层构成。覆盖层可以是连续层，也可以不连续，并与油墨图案对齐覆印(print inregister)。丙烯酸蜡覆盖层能利于，例如，0.5％的NaOH溶液透过，同时提供有效的屏障防止在容器上的标签存放和使用下透过湿气。既有足够耐久力又能快速而经济地去除的依照本发明标签，干态下，铅笔硬度(pencil hardness)在1N到7N之间，在20℃水中浸泡1分钟到15分钟后，铅笔硬度小于0.5N。
优选地，转印层有这样的构造，在温度低于100℃、优选低于70℃的水溶液中，在不超过20分钟、优选不超过10秒钟的浸泡时间里，在湍流浸泡条件下，它碎成至少四片。当转印层从容器上脱离时，破碎转印层时形成的大多数碎片的尺寸优选不小于油墨图案的分立带的尺寸。虽然在清洗工艺中一些封套可能破裂，但是引起相对少的包含在封套中的油墨泄漏，因为这些油墨将仍然被包层的大部分所包围。
通过采用依照本发明的包层，可采用水溶性油墨。在一优选实施方案中，最上面的包层包含与下衬覆印区相匹配的非染料油墨。底包层优选包含粘合剂层或与下衬粘合剂层和与位于上方的油墨带层相容的中介层。
上包层可以是非连续的并与油墨图案对齐覆印(print in register)。用这种方法在去除转印层时底包层可直接被清洗液进攻。当底包层也非连续时，下衬粘合剂层可直接被清洗液进攻。在一优选实施方案中，包层和下衬粘合剂层都是非连续的并对齐覆印。
当把转印层覆到容器上后，一层覆盖膜被覆在转印层上，覆盖层包含丙烯酸蜡。该丙烯酸蜡相对不易透过水，这样在使用容器时提供了好的标签抗刻划和标签抗去除。然而丙烯酸蜡覆盖层易透过碱性水溶液，这样通过例如0.5％的NaOH溶液容易去除转印层。
优选地，在转印层覆印到容器上后，对转印层进行热处理可使至少部分转印层皱缩。通过热处理，发生转印标签各层的聚结。
存放和使用时既有足够耐久力又能快速经济去除的依照本发明的标签，在覆到容器上后，优选地，给予温度在40℃到100℃之间、更优选50℃到90℃之间的热处理。
仔细选择标签组成、保护涂层、和后处理(热处理)条件，可以控制转印层性能，尤其有关清洗时的性能。
在容器表面覆标签图案所用粘合剂的选择将影响洗落性能。在转印层覆到容器上之前或之中，粘合剂必须被活化。容易又普遍的覆印图案的方法是通过采用以反印标签的形式覆在图案上的热活化粘合剂。其它方法包括采用能通过辐射、化学物质、电子束、微波和紫外等等活化的粘合剂。也可以采用能通过光引发、湿、酶作用、压力或超声处理活化的粘合剂。
优选粘合剂有低的发粘温度，优选60℃到90℃之间，更优选80℃到90℃之间。也可以在转印层中采用活化时本身有粘性的油墨代替独立的粘合剂层。
优选地，用于接收转印层的容器覆印表面有至少每厘米60达因的表面张力。清洗包含依照本发明转印层的容器的方法包括如下步骤——将容器放置在浸泡液中，浸泡时间不超过20分钟、优选不超过1分钟，浸泡液温度低于100℃、优选低于70℃，同时使浸泡液湍流，使得该标签碎成至少四片，每片不小于5微米，并从容器上脱落，大部分油墨仍然包含在封套内，——泵送浸泡液通过一滤筛，在滤筛上收集标签残片，——定期地通过收集或去除该标签残片清洗滤筛。
用传统的包装箱清洗设备可去除依照本发明转印层，其中，可以通过筛滤从浸泡液中除去脱落下来的标签残片。因为没有标签残片溶在浸泡液中，就不需要采用专门的处理设备来净化清洗液。
附图的简要说明依照本发明的转印标签和清洗方法的实施方案，将参照附图在下文中详细描述。附图中

图1显示依照本发明的热转印标签，这里，每一个分立的油墨图案被各自包在单个的封套中，图2显示从容器、尤其从塑料包装箱上去除依照本发明转印层的清洗设备。
图3显示沿着依照图2清洗设备中线Ⅲ-Ⅲ的剖视图。
图4～7显示依照本发明的转印标签的转印层的各种实施方案，图8简述包含包围油墨图案的不同大小封套的本发明转印标签的实施方案的示意图，图9示意性地显示了将依照本发明的转印层覆到可重复利用的包装箱上的方法，并且图10和11分别图示了没有蜡覆盖层和有蜡覆盖层的转印层在不同后热处理温度的去除时间。
发明的详细说明图1显示了包含由例如2密尔厚的聚丙烯膜形成的载体，或背层2的依照本发明转印标签1的实施方案。硅氧烷层3位于载体或背层2上，在硅氧烷层3上设置由上包层5,5＇、油墨层7,7＇、底包层6,6＇和粘合剂层8,8＇组成的转印层4。
转印层4覆到容器上时,背层2和硅氧烷层3在热和压力作用下被除去。粘合剂层8将转印层4粘在下衬的容器表面，并通过上包层5,5＇形成外向层。
带有用电子束固化的硅氧烷层3的标签载体2可以是，例如，1～3密尔厚的由Mobil Chemical,Films Division,Rochester,New York提供的聚丙烯膜。在硅氧烷层3上印上包层5,5＇之前，硅氧烷表面必须经电晕处理。电晕处理将使得覆印材料均匀湿润，并使得转印层4剥离。优选地对载体层2和硅氧烷层3进行电晕处理，然后立即进行上包层5的首次覆印。目标处理水平应该在大约3.5kW的30％。
在处理覆硅氧烷载体层2时，小心不要划伤硅氧烷层3。划伤硅氧烷层3将使得上包层5接触并粘到下衬聚丙烯膜2上，这将对覆印时转印层4的转印有负面影响。
上包层5,5＇由，例如，非染色油墨组成，它有几个功能。首先，它减慢或防止水透过到下衬油墨层7,7＇。由于层5,5＇印得比下衬油墨层7,7＇要宽，它形成完全包围着色油墨层7,7＇的封套的一部分。而且，上包层5,5＇在油墨和硅氧烷分离表面3之间提供了连续介质。层5,5＇对于标签的彻底转印性是非常重要的，应覆至少1.4g/m2的重量。覆上包层5,5＇时，该层没有气泡和针眼是很重要的。而且，在其上顺序印制油墨层7,7＇之前，上包层必须是干燥的。
在剥离层3上印上包层5,5＇后，在标准胶接试验(tape peel test)中，测量到100g或更小的最佳剥离力。覆印后5小时之内，上包层的剥离力将减少约60％，或是40g。用这些特定的剥离力，上包层5应完全剥离。对于上包层51合适的材料可从Environmental Inks andCoatings,Morganton,North Carolina以型号1304获得。
对于油墨层7,7＇，优选油墨的实例包括可从Environmental Inks andCoatings,Morganton,North Carolina以型号Aqua BW EH-31721、EH53016、EH 90967获得的水性有机物。这些油墨甚至在温度超过200℃时仍有高稳定性，不褪色不失去粘性。
底包层6,6＇在粘合剂层8,8＇和着色油墨层7,7＇之间提供了强界面。底包层6,6＇可经配制而以化学键的方式锚定在油墨上并提供极好的对粘合剂层的湿润和结合。底包层6,6＇将油墨层7,7＇的外侧面覆到上包层5,5＇上，这样围绕分立的油墨图案7,7＇形成了封闭的封套。对于底包层6,6＇合适的材料可从Environmental Inks and Coatings以型号XP11358获得。
粘合剂层8,8＇可通过水性有机材料在几个连续弹性版印刷操作台如三个操作台覆印，或者在单个操作台泛墨涂覆(floodcoated)形成。粘合剂层8,8＇也可以通过单个照相凹版印刷操作台覆印。优选地，粘合剂层8,8＇是热活化的并且具有从80℃到高达107℃的低发粘温度。粘合剂的优选重量是大约3.5g/m2。
转印层4的层可在弹性版印刷机中用多达10个印刷操作台覆印。5个操作台用来印制层5,5＇、6,6＇和由三个独立的粘合剂层构成的粘合剂层8,8＇。5种着色油墨7,7＇可用5个剩余的橡胶版印刷操作台来覆印。
不用弹性版印刷方法，也可用带电晕处理器的照相凹版印刷机。因为材料的涂覆比在弹性印刷工艺中重，只需三个照相凹版印刷操作台用来覆印包容层5,5＇和6,6＇和粘合剂层8,8＇。
进一步，旋转丝印工艺可用来覆层5,5＇、6,6＇和8,8＇。当印底包层6,6＇时，注意让它超出油墨图案7,7＇的周边但保持在上包层5,5＇的周边之内。最好粘合剂层8,8＇超出底包层的周边并与最外围包层5,5＇的周边相吻合。
图2显示了包装箱清洗设备的侧视简图，该设备用来从通过传送带11送到包装箱清洗机10的包装箱12上去除依照本发明转印层。包装箱12先被送到预洗操作台13并喷洒来自数个固定在传送带12上方和下方的喷头14的预洗液。传送带11的速度使包装箱11在预洗操作台的驻留时间在6到8秒之间。预洗液温度是60℃。预洗液优选包含0.5％的NaOH溶液。
经过预洗操作台13后，包装箱借助传送带11的下斜部分16送到浸泡操作台15。包装箱在浸泡操作台的驻留时间在10到40秒之间。在浸泡操作台，包装箱完全被淹没，浸泡液通过喷头35在浸泡操作台15环流以引起湍流浸泡状态。湍流浸泡状态可能包括，例如，用喷嘴35对于5m3总体积的浸泡液以60m3/h的速率从浸泡操作台15使液体环流。在浸泡操作台15，彻底从包装箱12上去除转印层，而没有任何残片留在包装箱上是很重要的。这种残片一旦干燥会牢固附着在包装箱上，导致不希望的包装箱表面污染。
借助上斜传送带17，包装箱从浸泡操作台15送到后清洗操作台18。后清洗液可以是30℃温度的水。包装箱在后清洗操作台18的驻留时间在6到13秒之间。
与每个清洗操作台13、18和浸泡操作台15连接的是筛滤部件20,21和22。每一筛滤部件包含旋转筛滤带23,24,25,分别由电机26,27,28驱动。泵29,30和31从各自操作台抽清洗液和浸泡液使其以一速率，例如，60m3/h通过各自的旋转筛滤带23,24,25。过滤的液体分别环流回预清洗操作台13和后清洗操作台18中的喷嘴14和19以及浸泡操作台15。
图3显示了沿图2中线Ⅲ-Ⅲ的剖面图。可以看到，筛滤带24绕着两个辊37,38旋转。筛滤带24的顶部伸出浸泡操作台15中的浸泡液。筛滤带24包含双层筛孔尺寸2毫米的带状筛滤元件。操作时，连续旋转筛滤带24以防来自转印层在浸泡操作台15中的破碎的标签残片堵塞筛滤带，这是非常重要的。喷嘴39以高压水流或气流清洗带状筛滤元件。被去除的标签残片收集在收集池40中。
试验发现，从包装箱12上高效去除标签是采用在预洗操作台13和浸泡操作台15中的0.5％的NaOH溶液完成的。可是，也可以在进入包装箱清洗机10前，在标签上施用预处理材料，在进入包装箱清洗机前它起到了软化标签的作用。例如，当进入包装箱清洗机10时，在包装箱12上喷洒表面活性剂。也可以涂布一种胶状材料，该材料含有在标签进入包装箱清洗机10前就开始进攻标签的化学组分。这种情况下，可以在包装箱清洗机10中仅用水，而不用碱性溶液。
图4显示了依照本发明的包含背层48、硅氧烷剥离层49和转印层50的转印标签的又一实施方案。转印层50的油墨层52是例如有10×10厘米尺寸的连续层。上包层51和底包层53包围油墨层52并围绕油墨层的周边相互衔接。由此围绕油墨层52形成单一的封套。在从已覆转印层的容器上去除转印层50时，转印层50可能碎成几片。所以由上下包层51、53形成的封套将破碎。然而在这种情况下发现仍有足够的包容发生以防油墨层52溶在清洗液中。
在图5的实施方案中，油墨层52由分立区域52、52＇构成。油墨层的每一区域可由例如单字、单句或单词块构成。单一区域52、52＇也可由其他图形物构成。还显示，上包层51围绕每个单个的油墨区域52、52＇的周边覆在底包层53上。因此形成了围绕每个单个的油墨区域的封套并且有效的包容是可能的。
在图6的实施方案中，上包层51由分立区域51、51＇构成。通过在上包层51、51＇的分立区域之间的开放区域，清洗液能轻松透过并进攻下衬包层53和粘合剂层54。
如图7所示，粘合剂层54、底包层53、油墨层52和上包层51都对齐覆印并形成分立区域51、51＇、52、52＇、53、53＇和54、54＇。这样的转印层具有非常吸引人的外表并且容器表面在每一油墨区域52、52＇之间清晰可见。由于这种特殊结构，达到了非常快的清洗性能，因为清洗液可以通过透过在每个油墨区域52、52＇之间的开放区域快速进攻粘合剂层54、54＇。
如图8所示，依照本发明转印层可包含几个部分。例如，图形物55，如图画，可由围绕其周边55＇被包在上下包层之间的单一油墨层构成，如图4中显示的结构。代替图形物55的正文56的分立线可被包在上下包层之间，例如具有依照图5、图6或图7的结构。如58所指示的，句子中的单字可能被分别包在上下包层之间。
图9显示了从依照本发明转印标签覆印转印层到可重复利用的包装箱59的过程的示意图。
现在依行进顺序描述标签覆印工艺。操作台60显示了通过用火焰加热器或燃烧炉60＇预热处理的表面处理和温度稳定化步骤。为粘合两层聚合材料，必须考虑很多因素，如洁净度、压力、温度、接触时间、表面粗糙度、贴附时的运动方式和粘合剂膜的厚度。另一重要因素是临界表面张力。测量临界表面张力的通常方法是采用熟知的Dyne溶液。对大多数粘合剂涂布的情况而言，聚乙烯的临界表面张力是每厘米31达因。一系列试验测试表明，对于前述粘合剂对聚乙烯表面的最强粘合，每厘米60到70达因的处理水平是必须的。进一步对商业上可得到的设备的测试表明，火焰处理法优化了为达到所需临界表面处理所需的投资费用、操作费用和时间。
对于迅速发粘并保持的粘合剂，在标签粘合剂与聚乙烯包装箱59接触前，必须在操作台61加热聚乙烯包装箱。为避免容器形变，不要将表面加热到超过200°F(93℃)。由于火焰处理前的表面温度大约125°F(52℃)，还必须在操作台61加热表面大约75°F(24℃)。这里再一次，有许多加热方法可选择。热空气、附加火焰加热器、燃气红外板和电陶瓷板均被试验后发现，要么加热太慢要么难于控温。试验还发现，有用于标签转印定位的区域带控制(zonal band control)的电加热平板融凝石英发射盘61＇提供了红外能量最大值的自由空气传导，而不影响周围环境。对于聚乙烯采用辐射系数0.9，在1625°F(900℃)到1725°F(940 ℃)之间的期望发射盘温度，将发出对峰吸收红外能量的最有效波长(2.5到3.2微米)。测试单元定为每平方英寸60瓦。对所需的75°F(24℃)，从距离发射盘2.5厘米的位置加热聚乙烯表面的时间是4.5秒。
操作台62说明了标签覆印方法，用这种方法，从聚丙烯膜基体转印印油墨材质到聚乙烯表面，用热活化粘合剂有触知的特性克服对电晕处理过的硅氧烷涂层上的转印层的束缚。影响转印的因素，是接触时间、接触时所采用的温度和压力以及接触时的膜张力，尤其是油墨剥离后膜上的张力。压力辊63直径也是一个因素但不是一个可变量。对本文方法，辊直径是38mm。辊63用中间有一钢芯的硅氧烷橡胶制成，橡胶硬度范围从肖氏A级50到80。应该指出，在更高硬度下，橡胶辊的形变(被压平)也很小，所以接触面积更小，转印压力更大。当接触时间最少时，在大的线速度时这非常重要。因此，一个包装箱每分钟移动18.3米(每分钟60英尺)通过直径38毫米的辊时，每滚动1°接触时间为1毫秒，辊没有形变。
辊压力由传统电磁阀激发的气缸64提供，电磁阀依次由两个相邻开关控制，一个使辊前进，另一个使其后退。其它方法，如机械连接很显然，这里不赘述。压力分散在整个气缸长度上，对本例特殊标签，需要从每厘米辊长度上转印12千克到17千克。
这样，靠粘在高能包装箱表面的热活化粘合剂，本发明使膜精确地与包装箱以相同速率通过辊子。可自由转动的压力辊63保持与膜和包装箱的线速率相同的切线速率。这样油墨彻底被转印且没有变形。
为快速彻底粘合起见，压力辊63塑在中空的芯上。其间悬一通过控制器操作的加热电阻。500瓦级别的加热元件，保持辊表面在任何预设温度。为本发明目的，辊表面温度在250°F和370°F之间(120℃和190℃)。
许多覆有硅氧烷的聚合物膜可用作转印基体，高温膜如聚酯可与热辊持续接触操作。低温膜如聚丙烯在标记操作的间隙，必须防止与热辊接触。为此，当辊后退时，采用膜导带65带来支撑膜。安装导带65，在导带和标记表面之间保持大约13mm的间隙。同时膜后的辊子后退大约13mm。通过保持该间隙避免了膜如聚丙烯膜的拉扯和扭曲。高温膜不需要导带。
研究发现，膜张力，尤其是膜离开辊的一端，对完成油墨转印至关重要。通过试验，发现大约2.5千克的持续压力非常有用。这可通过弹性负载拉力自动调整装置(spring loaded dancer arm)和辊子来实现。
用传统的咬合辊和步进马达来推进膜到下一个标签，并通过用印制的标志引发光扫描装置来精确定位。
为保护油墨以防搬运时不小心刮擦，同时增加室外存放时耐气候的能力，在操作台66涂布丙烯酸基水蜡乳液。这通过用装有带可控涂料量的湿辊的辊涂机68来涂布。控制是通过刮刀实现的。膜良好地扩展，越过油墨图案的边缘并封口以防湿气侵入。
最后加工步骤是把涂层、标签油墨层和粘合剂层在操作台67通过火焰加热器67＇聚结在一起并使粘合剂层和由包装箱59形成的聚乙烯基体相互扩散。这个发现是通过对多种加热体系的广泛试验得到的。由于火焰处理被发现是提供标签粘合所需表面能的最佳技术，所以，标签的火焰处理和复合涂层被发现是扩大所需的水浸泡耐久力的最佳技术，不用牺牲覆印膜的机械性能或改变其外观特性，也不用扭曲聚丙烯包装箱59。
为了解释影响优选的本发明转印标签的粘合和清洗性能的各种性质，进行了下面的试验，包括下文描述的清洗试验、铅笔刻划试验、水吸收/释放试验和水蒸汽透过率试验。
清洗试验为确定本发明标签的最佳清洗条件，具有图4中显示的规格的转印层50被覆印在聚乙烯包装箱上。标签尺寸约10×10厘米，粘合剂层54是100％发粘温度为79℃的聚氨酯粘合剂。采用图9辊63的155℃的温度、2.5巴辊压下覆印标签。包装箱的预热温度(在图9中的操作台60和61)是75℃。包装箱59通过标签覆印机的速率是每分种40个包装箱。为了决定在图9操作台67中，已覆印标签的包装箱被加热的后处理温度的影响，分别试验了后处理温度40℃、65℃和90℃。标签覆印后，包装箱在20℃温度下放置至少24小时。然后，已覆印标签的包装箱，浸泡在温度分别为20℃、50℃、70℃的0.5％NaOH溶液中。
包装箱浸泡在20升没有湍流的浸泡液中，采用10～50秒的浸泡时间，用喷头以6升/分钟速率喷洒已浸泡过的包装箱，在其后2秒内，标签被彻底除去。
第二套包装箱在覆印标签后，涂布了一蜡层，如在图9中操作台66那样。
在2秒内去除标签需要的浸泡时间对后处理温度的结果在表Ⅰ和Ⅱ给出。从表Ⅰ，其结果在图10以图的形式列出，可以看到，对于没有涂蜡层的标签，在浸泡液温度高于20℃时，浸泡时间减少很多。对于90℃的后处理温度，标签耐久力增加，浸泡时间保持5秒以上。
表Ⅰ包装箱清洗试验(未覆蜡层
还发现，最佳后处理温度在65℃和90℃之间。后处理温度低于65℃时，被覆印的转印层聚结太少，以致所覆的转印层没有足够的耐久力，在存放和使用时容易除去。后处理温度高于90℃时，转印层的耐久力太大，不能以经济可行的方式实现快速去除。在用喷头喷洒期间，发现浸泡后标签从包装箱上脱落，碎成几片(2到4片)。
在图9操作台67中的火焰处理步骤前，在操作台66涂上蜡层时，标签耐久力增大，浸泡时间增加。从表Ⅱ中可见，对于0.5％的苛性碱溶液，蜡涂层导致了较长的浸泡时间。表Ⅱ的结果以图的形式列在图11中。
表Ⅱ包装箱清洗试验(覆蜡层)
还发现，只采用20℃高压水喷射，压力120巴，传送带速度为每分钟15米，喷射角90度，距离10厘米，上文叙述的清洗试验不能去除标签。即使对于没有蜡层和后热处理过的标签，通过高压水喷射也不能去除。
铅笔刻划试验铅笔刻划试验的目的是检定采取不同方法如蜡覆盖层和热处理使标签层聚结得到的标签的最小和最大耐久力。覆或不覆蜡层的被施以不同后加热温度的有标签包装箱用来试验。
用和上文叙述的清洗试验同样的标签，以同样条件印在包装箱上。
依由Erichsen(PO Box 720,D-5870 Hemer Germany)提供的抗划试验(scare resistance)范例435进行铅笔刻划试验。
划试验中，用带塑料芯的铅笔，以与水平90度角在标签中间刻划。
标签覆印后，包装箱20℃下放置至少24小时。刻划前，包装箱浸泡在20℃非湍流水中。刻划试验结果在表Ⅲ和表Ⅳ中给出，其中数据以N给出。
表Ⅲ未覆蜡层标签的铅笔刻划试验(N>
表Ⅳ覆蜡层标签的铅笔刻划试验(N)
从表Ⅲ和Ⅳ可知，后火焰热处理不明显影响干态转印层抗划能力。然而，从浸泡后更高的铅笔硬度明显看出，通过后火焰热处理的转印层的耐久力明显增强。表Ⅳ显示，给标签覆一蜡层，明显改善了干标签的抗划能力。110℃温度的高后火焰热处理温度结合覆蜡层，可达到8牛顿刻划力。具有8牛顿铅笔硬度的标签被认为是半永久性标签，不能以经济可行的方式去除。
后热温度高于90℃，标记时也有问题发生，如在该温度下几次覆印后聚乙烯包装箱变脆，发现包装箱颜料褪色，软化的包装箱在传送带上变形，成粒现象发生。
后热温度低于65℃，发现，没有蜡层的标签的强度不够。对没蜡层标签，干燥状态下目标铅笔硬度应是大约1.2N，且使刻划力降到0.3牛顿以下所需浸泡时间应在3分钟以下。对覆蜡层标签，干燥状态下目标刻划力应是约5牛顿，使划力降到0.3牛顿以下所需浸泡时间少于10分钟。有上述性质的转印层具有耐久性和易洗性的优化组合。
水吸收试验依照本发明标签，由于其特殊的水渗透性允许浸泡液透过标签并使其碎成几片从容器上脱落，所以容易从容器、尤其从塑料包装箱上去除。发现标签优选有在下文描述的水吸收试验中的3小时后约5g/m2的水吸收。依照本发明标签有在3小时后高于0低于100g/m2的水吸收。在下文叙述的水释放试验中，30分种内，优选标签的水释放量是4.5g/m2。依照本发明优选标签，3小时后的水释放值高于0(完全屏障)小于100g/m2。
制备两组样品，每组包括12.7微米厚的两个标签，均处在22.4℃和48％的相对湿度中，每组样品的每个标签表面积是85.8cm2。对每组样品，两个标签覆在3英寸×9英寸×0.02英寸洁净的单片玻璃上。由于标签极小的重量，每片玻璃上必须覆两个标签，以落在克电子秤小数点后两位的范围内。
如下制备样品玻璃载体彻底清洁后放在加热烘箱中直到其表面温度约250°F，然后从加热炉上取下玻璃放在硅氧烷橡胶垫上。立即于玻璃上放上一个标签，并用硅氧烷橡胶辊使其贴牢。辊连续加压于标签全部长度，直到去除全部内容的空气(大约5-6次往复运动)。玻璃冷却后，去除支撑膜，然后通过在对流烘箱加热一洁净铝片(比玻璃片稍大)到约250°F，再把玻璃放在铝片表面(已标记面朝下)以加热玻璃上表面的方法标记玻璃片另一面。然后如前面所述覆标签并用硅氧烷橡胶辊使其牢固。再一次当剥离冷却后去除支撑膜。下一步在两标签表面覆干重0.043g的蜡膜。最后，通过样品标签的全部表面快速经过火焰对两标签采用丙烷氧化焰施以火焰处理。一旦样品冷却，即可用于水吸收试验。
在直径33.66厘米，高24.13厘米的不锈钢浸泡池中注满去离子水。注意使水面足够高能没过全部样品。样品放到池中使最短边垂直于池底。玻璃载体放在水浸泡池中的一个窄金属线框上。水浸泡池中插入一热电偶。经过表Ⅴ给出的每段时间后，从池中取出样品，吸干表面剩水，样品称重后再放回池中。试验期内继续该步骤。结果列在表Ⅴ。对于样品1,3小时样品达到其最大吸水0.04克，并在失去其该水平水保持能力前保持到5小时。5小时后失去其保持水的能力。我们认为，引起这个现象的原因是标签结构降解。对样品2,3小时样品也达到其最大吸收0.04克。5小时时，该样品停止试验以用于下面叙述的水释放试验。
从水吸收试验得出，厚12.7微米的优选标签在室温下3小时后有0.04g/85.8cm2或约5g/m2吸水量。
表Ⅴ水吸收试验
为从表Ⅴ中数据计算每个标签重量，参考如下数据每组样品使用两个标签。下午1:00计算样品1的重量，从下午1:00的读数中减去上午8:00的读数，然后除以2。
例如下午1:00的读数59.85上午8:00的读数59.77 -0.08/2=0.04克水释放试验得到上面水吸收试验结论后，上面备好的样品2立即用于水释放试验。吸干样品除去表面剩水，称重记录数据。样品首先暴露于室温1.5小时，称重。称重后半小时后，样品放置于预温(53℃)的试验烘箱(电加热小烘箱，Quieny Lab Inc.,20型实验烘箱或等效的)。样品在预热烘箱中放置超过1小时，称重。然后把样品放回试验烘箱，保持3.5小时。
从表Ⅵ可得出，暴露于室温和湿度(48％)中，30分钟内样品2吸收的水被释放。事实上，样品比最初重量损失0.01克，这似乎说明贴体签时它未完全干燥。所以85.8cm2大小12.7微米厚的优选标签的水释放量大于0而小于0.10g/24小时，对给定参数的标签，30分钟内平均释放0.045g。
表Ⅵ水释放试验
水蒸汽透过试验依照本发明标签耐久性和易洗性的优化组合至少部分取决于标签对浸泡液的透过性。与水吸收/释放试验同样的厚12.7微米的转印层样品，用来做水蒸汽透过试验。带15.9毫米直径圆形口端(orifice)的25毫升玻璃容器，用丙酮洗净并注入约10毫升去离子水。容器口端区域加热到大约118°F，用一小块硅氧烷橡胶作加压垫，于口端区域牢固覆一圆片转印层。容器/标签冷却后，仔细地取下背膜。覆蜡膜(1.99cm2表面用0.001g)后空气干燥，这样就完成了样品制备。再取一个与上文叙述的同样尺寸的玻璃容器，丙酮彻底洗净并注入10ml去离子水。样品口端区域同样被加热。该样品作用对照样品。在26.6小时内，以不同的时间间隔称完成的样品。22.2℃,46％相对湿度下，24小时的全部实验时间内水蒸汽透过率等于568.75g/m2。发现直到时间从0到28分钟，才达到水蒸汽透过率的平稳态。达到平稳态后24小时之内的水蒸汽透过率发现是约526.93g/m2。
对没有标签的对照样品，24小时全部试验时间里的水蒸汽透过率是1085.7g/m2。依照本发明优选标签24小时后的水蒸汽透过率在50g/m2到750g/m2之间(22.2℃、44％相对湿度)，优选24小时后为约500g/m2。
权利要求
1．包含背层和可剥离地覆于背层上的转印层的转印标签，该转印层包含油墨层，其特征在于，该转印层包含分别在油墨层的每一侧面上的上包层和下包层，该上包层和下包层在油墨层周边外相互接触形成围绕该油墨层的密封套。
2．如权利要求1的转印标签，其中，该油墨层包含尺寸在0.5mm2和500mm2之间的分立区域，该上包层和该底包层在分立区域外侧接触形成围绕每个油墨层区域的单个封套。
3．如权利要求1的转印标签，其中，当已覆在容器上的转印层在采用清洗液的清洗工艺中从所述容器上去除时，围绕该油墨图案的分立区域的封套的大部分仍是封闭的。
4．如权利要求3的转印标签，其中，在清洗工艺中，在不超过20分钟、优选不超过10秒中所浸泡时间里，在不超过100℃、优选不超过70℃温度的水溶液中，在湍流浸泡条件下，该转印层碎成至少四片，并从该容器上脱落，其中，在转印层破碎时形成的大部分碎片的大小不小于油墨图案分立区域的尺寸。
5．如前述任一项权利要求的转印标签，其中，该油墨是水溶性的。
6．如前述任一项权利要求的转印标签，其中，该上包层包含非染料油墨，该底包层包含粘合剂。
7．如前述任一项权利要求的转印标签，其中，该上包层是不连续的并与油墨图案对齐设置。
8．如前述任一项权利要求的转印标签，其中，该底包层是不连续的。
9．如前述任一项权利要求的转印标签，其中，在该油墨图案分立区域外的转印层对浸泡液是可透过的。
10．如前述任一项权利要求的转印标签，其中，该转印层包含粘合剂层，通过与浸泡液接触、优选通过溶在浸泡液中，至少是其粘性降低。
11．如权利要求10的转印标签，其中，该粘合剂层是非连续的并与油墨图案对齐设置。
12．如权利要求3或4的转印标签，其中，该浸泡液是碱性水溶液。
13．如前述任一项权利要求的转印标签，其厚度在30微米以下、优选在20微米以下，且包层重量在1g/m2到10g/m2之间。
14．如前述任一项权利要求的转印标签，包含重量在1到10g/m2之间、优选在3到7g/m2之间的粘合剂层。
15．如前述任一项权利要求的转印标签，其中，该粘合剂层包含至少两层亚层，当覆到容器上时最接近于容器的那个亚层的粘性，具有比位于更远离该容器的粘合剂层具有更小的粘性。
16．容器，该容器包含了用如前述任一项权利要求的转印标签转印的转印层。
17．如权利要求16的容器，其中，覆盖层覆印在该转印层之上，覆盖层包含一种丙烯酸蜡。
18．如权利要求17的容器，其中，于容器上覆印转印层时或之后，覆上该覆盖层。
19．如权利要求16、17或18的容器，其中，该转印层在覆到容器上后于40℃到100℃之间、优选50℃到90℃之间的经热处理。
20．如权利要求15到19中任一项的容器，它包含一个接受转印层的覆印表面，在覆印表面具有至少每厘米60达因的表面张力。
21．如权利要求16到20中任一项的容器，该容器上的标签的铅笔硬度在干燥状态下为1N到7N，在20℃水作为浸泡液浸泡1到15分钟后，其铅笔硬度小于0.5N。
22．如权利要求16到20中任一项的容器，其中，该容器上的标签在3小时后的水吸收值大于0小于100g/m2、优选约5g/m2。
23．清洗如权利要求16到22中任一项的容器的方法，包括以下步骤——将容器放置在水浸泡液中，浸泡时间不超过20分钟、优选不超过1分钟，浸泡液温度低于100℃、优选低于70℃，同时使浸泡液湍流，使得该标签碎成至少四片，每片不小于5微米，并从该容器上脱落，大部分油墨仍然包在封套内，——泵送浸泡液通过一滤筛，并在滤筛上收集标签残片，——定期地、优选连续地通过收集或去除标签残片清洗滤筛。
24．如权利要求23的方法，其中，该滤筛的开孔尺寸在0.1mm到10mm之间、优选约2mm。
25．如权利要求23或24的方法，包括在将容器放入浸泡液之前和/或之后，用水喷射冲刷容器的步骤。
26．如权利要求22、23或24的方法，其中，该浸泡液包含0.1wt％到5wt％、优选0.5％的NaOH。
全文摘要
本发明涉及包括背层和可剥离地附着在背层上的转印层的转印标签。转印层包含油墨层和在油墨层每一侧面上的上下包层。上下包层在油墨层的周边外相互接触形成包围油墨层的密封套。依照本发明转印标签可覆在容器如包装箱上,在清洗工艺中又容易从上面去除而油墨又不溶在清洗液中。
文档编号B08B9/08GK1219262SQ97194790
公开日1999年6月9日 申请日期1997年3月19日 优先权日1996年3月20日
发明者托马斯·林恩·勃兰特, 尼尔·唐纳德·特纳, 欧文·安东·罗森斯, 帕特里克·约翰内斯·布洛姆 申请人:海内肯技术服务公司