专利名称：热成型贴标签的制作方法
技术领域：
本发明涉及为片材贴标签并然后热成型贴标签的片材以获得贴标签的完成物品的方法。本发明还涉及标签，和热成型的贴标签片材的组合。
背景技术：
各种各样的消费品和零售产品被包装于通过热成型生产的容器中或物品中。这种热成型的物品通常在形成后被贴标签。为了生产热成型的物品，聚合物片材或膜首先被加热至其软化点。一旦片材或膜变得柔软，通过对片材的一侧应用真空将片材安置到模腔中，同时相对于模适当地安置片材。可选地，凸形构件可用于促进或以另外方式将片材安置到凹形模腔中。在任意一种技术中，加热并柔软的片材被压制或以另外方式被拉动以匹配地接触模腔。结果，片材接受与模腔的构型相对应的期望构型。冷却后，从腔中去除形成的物品。然后，在独立的操作中随后为物品贴标签——通过热成型制造商或通过第三方(thirdparty)，诸如加工者(convertor)或下游终端用户进行。这些常规的步骤通常是令人满意的。但是，需要单独的贴标签操作来产生最终的贴标签物品增加了生产成本、复杂性和库存量。模内贴标签技术也是已知的，其中标签在物品热成型过程中被结合到物品中。在这些方法中，标签被放置或以另外方式被安置在模腔中。在热成型过程中与加热的物品接触后，标签然后被贴到物品上。模内贴标签技术有若干缺点，而且可能需要专用的成型设备、实践和控制，以使标签容纳并保留在成型腔内。可选地，标签标记或标识在热成型前被结合到片材或膜组件的其它技术是已知的。在该技术中，预印刷的可成型网(web)通过如下步骤制备:首先反转印刷多层可成型网中的一层，然后在脱机层压工艺中将反转印刷的膜粘合地层压至相同(或不同)材料的第二层，以产生完成的可成型网，其作为完成的辊筒被提供给热成型操作。该技术提供某些优势，然而，其并没有补救与常规或其它已知热成型和贴标签操作有关的所有缺点。因此，对于容易地产生贴标签的完成的热成型物品的策略仍存在需求。尤其地，存在对产生完成的和贴标签的物品的热成型方法的需求，其中该方法不需要涉及一个或更多个层的任何预层压操作。尤其期望提供用于在单一的连续过程中产生完成的和贴标签的物品的方法。发明概述与此前已知的实践有关的困难和缺点在用于产生完成的和贴标签的热成型物品的本发明方法中得到解决。在一个方面，本发明提供生产贴标签物品的方法。该方法包括提供具有热成型表面的热成型设备和提供限定第一面和第二面的标签。该方法还包括在标签的第一面和第二面至少之一上形成视觉图案。该方法另外包括提供片材，其限定第一面和第二面。并且，该方法包括沿着片材的第一和第二面之一安置标签，形成物品中间体。另外，该方法包括利用热成型设备直接热成型物品中间体，由此物品中间体对于热成型表面变形，从而形成贴标签物品。在另一方面，本发明提供形成贴标签物品的方法。该方法包括提供聚合物片材和聚合物标签。片材包括第一材料和标签包括第二材料。该方法还包括在标签上印刷视觉图案。该方法另外包括使标签附着于片材的旁边，以形成物品中间体。并且，该方法包括直接热成型物品中间体，从而形成贴标签物品。在再另一方面，本发明提供这样的标签，其适于放置在片材上，并与其同时被热成型。标签包括限定内面的至少一层聚合物膜和布置在聚合物膜内面上的粘合剂层。各种材料被选择，以便聚合物膜材料具有软化点，片材材料具有软化点，并且聚合物膜材料的软化点和片材的软化点之间的差异小于10°c。如将被认识到的，本发明能够进行其它和不同的实施方式，并且，其若干细节在各个方面能够进行修饰，这均不背离本发明。因此，附图和描述被视为是示例性的而非限制性的。附图简述
图1是产生根据本发明的贴标签的热成型物品的优选实施方式方法的示意图。图2是根据本发明的优选贴标签构型的示意图。图3是根据本发明的另一优选贴标签构型的示意图。图4是根据本发明的另外另一优选贴标签构型的示意图。图5是根据本发明的优选实施方式标签组件的示意性截面图。图6是根据本发明的另一优选实施方式标签组件的示意性截面图。图7是根据本发明的另一优选实施方式标签组件的示意性截面图。实施方式的详细描述本发明提供用于生产贴标签和完成的热成型物品的各种方法。所述方法避免使用脱机(offline)预层压工艺。在本发明中，标签附着于或安置并保留在形成物品的底基片材或膜的期望区域中的适当位置。标签优选在临热成型前被附着或安置。更优选地，在临热成型前，并且通常在临相对于底基片材或膜附着或安置标签之前，印刷标签。在热成型过程中，热成型热软化标签和片材，并且，标签变得柔软并随片材拉伸，同时物品形成。在完成热成型操作后，完成的物品包括所有期望的贴标签，从而排除对另外的贴标签步骤的需要。在本文所述的优选实施方式中，几乎任意形状的容器或装饰用品均可以以其整体被贴标签。例如，半圆热成型容器可以利用优选实施方式方法被贴标签。相比之下，在通过常规热成型形成和施加压敏标签后，通常不可能为这样的容器整体贴标签。这是因为压敏标签将围绕具有明显曲线或复杂几何形状的容器不均匀地覆盖。与涉及对热成型件贴标签的传统实践相比，优选实施方式技术存在许多其它优势。例如，这些优势包括但不限于物品的后期差别、物品库存减少、针对终端用户灵活性增加——诸如当从一个货架单位(SKU)换到另一个时、减轻促销产品准备和成本降低。本发明还提供各种标签和标签组件，其在联合本文所述的方法和/或在形成各种贴标签的容器、包装、和/或基材中尤其有用。
物品的片材或膜各种材料均可以用于片材(一种或多种)或膜(一种或多种)，所述片材或膜接收标签，然后进行热成型，以形成感兴趣的物品(一种或多种)。例如，由标准可热成型材料及其掺和物诸如聚苯乙烯(PS)、聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯(ethylene terephthalate glycol)) (PETG)、丙烯酸聚合物、聚碳酸酯、聚乙烯或其它聚烯烃或其它聚合物及其组合——通常在应用诸如盘、食品/蔬菜包装、杯子、装饰用品或功能性用品等中用于热成型——制成的聚合物膜或片材均适于优选实施方式方法。适于待被热成型的片材或膜的聚合物材料的另外具体实例包括:聚丙烯和改性聚丙烯。当热成型聚丙烯时，可以使用高性能成核剂来提高速度、物理性质和部件美学。并且，可以在聚合物材料中包括各种澄清剂，以提供接近于玻璃和非晶态聚合物的透明度。高性能成核剂可以改善挤出的聚丙烯片材原料的质量。此外，用于聚丙烯的澄清剂使该聚合物能够在透明物品，尤其是浅拉伸盖和容器以及高端应用中替代聚苯乙烯和聚(对苯二甲酸乙二酯)。均聚物聚丙烯被广泛用于片材挤出和热成型应用中，这是由于其挺度、透明度和成本效益。无规共聚物聚丙烯可用于提供甚至更高水平的透明度和光泽度以及更好的低温冲击性质。从环境的观点来看，聚丙烯的低密度有助于降低所需材料的量以及总包装重量，这有助于最小化垃圾填埋(landfilling)和减少运输期间的燃料使用。由于在制造过程中释放的较少排放物，聚丙烯还具有低碳足迹(footprint)。在现有的废物管理系统中，聚丙烯容易再循环，允许材料无限地再利用。另外，聚丙烯在再循环过程中通常不具有不期望的副作用，诸如交联和形成凝胶或放气(放出气态物质，outgassing)。除了用于片材(一种或多种)或膜的聚合物材料之外，或替代用于片材(一种或多种)或膜的聚合物材料，本发明包括使用某些纸基材料。例如，主要由可更新资源形成的纸基材料据信也是待被热成型的片材或膜的合适候选物。此外，可以使用各种复合材料，诸如涂布以聚合物材料的纸基材料或与聚合物材料共挤出的纸基材料，尤其地，聚合物阻隔(barrier)材料，诸如聚乙烯(PE)和乙烯乙烯醇(EVOH)。复合材料可以包括聚合物材料(一种或多种)、纸基材料(一种或多种)、金属(一种或多种)和合金(一种或多种)——其形式可以为例如箔及其组合。形成片材(一种或多种)或膜(一种或多种)的材料(一种或多种)还可以包括一种或更多种添加剂。例如，可以包括各种结构添加剂，诸如纤维状高拉伸强度材料。可以包括提供某些阻隔性质诸如氧或水渗透性的剂。可以在片材或膜的材料中使用赋予物品具体性质或特性的密度调节剂、着色剂、诸如用于紫外保护的环境保护剂和其它剂。形成感兴趣的物品(一种或多种)的片材或膜可以是单独的层或单层，或可以包括多层。对于多层组件，层可以由不同的材料或由相同的材料形成。另外，考虑可以将各种涂料和/或功能添加剂包含在形成感兴趣物品(一种或多种)的片材或膜中。还考虑，可以包括各种包装措施，诸如提供再密封或封闭功能的层组件、篡改指示器等。被选择用作待被热成型的片材或膜的任何材料优选显示这样的软化点，其适于终端应用并适于用于形成完成的和贴标签的物品的热成型装置。如本文所使用的，术语“软化点”是指这样的温度，在该温度下材料变得足够柔软以便材料可以被热成型，但并不过度流动或变形。对于许多材料，其软化点可以在一温度范围内。对于在环境温度下的终端应用，通常优选形成片材或膜的材料的软化点大于约60°C。然而，本发明包括使用软化点小于60°C的材料。术语“软化点”还包括玻璃化转变温度(Tg)——如果使用通过其Tg被更精确描述的材料。被选择用于待被热成型的片材或膜的材料的另外优选特性是材料在热成型过程中不撕破、裂开或破裂。该特性还取决于具体的热成型工艺和热成型模和表面的构型。热成型领域的技术人员将会理解，在很多，即使不是大多数，热成型操作中，材料在一个或更多个方向上被拉伸、拉动、和/或延伸。其发生是由于材料随其接受热成型表面的轮廓和/或构型而变形。标签和其它方面用于优选实施方式方法的标签材料具有特性，以便在热成型工艺过程中标签材料随片材或膜拉伸或延伸而不撕破。因此，标签材料可以由与被热成型的片材或膜相同的材料制成，以保证其在热成型工艺过程中的相容性。然而，标签材料和底基片材并不一定需要由相同材料制成。在热成型温度下拉伸或以另外方式变形是标签的能力，其对于形成贴标签的热成型件是重要的。即，在热成型温度下，标签和底基片材的拉伸特性彼此相容，并优选至少相当或基本上如此。如果在发生热成型的温度下，在具体热成型操作中，没有标签或片材撕破或破裂，则标签和片材被视为彼此相容。例如，PETG膜可被用作由PETG制成的完成物品的标签膜材料。在热成型温度下，如果标签不拉伸到与底基片材相同的程度和/或以与底基片材相同的速率拉伸，则标签可能在工艺中撕破。另一方面，在热成型温度下，如果标签能够比底基片材进行更高的拉伸量，则可以获得期望的结果。例如，PETG标签材料可用于底基片材/膜聚合物为PET的应用中，因为PETG标签在PET形成温度下会显示相容的拉伸特性。另一方面，PET标签膜对于给由PETG制成的热成型容器贴标签通常不是期望的，因为标签膜在PETG形成温度下将不会充分拉伸。类似地，PET标签膜材料将不适于成型片材材料由低密度聚乙烯(LDPE)制成的应用。后面实例的反例也是不可行的，因为LDPE标签会在PET热成型温度下熔融。因此，待被热成型的标签和片材的材料在发生热成型的温度下必需显示相一致的拉伸特性，优选显示相当的拉伸特性。除了拉伸量之外，标签和底基片材的软化点和熔点也必需适当地考虑和选择。应该理解，优选选择标签和片材的材料，以便在工艺的任何点处没有材料经历过度熔融。因此，优选标签和片材的材料的熔点显著地高于发生热成型的温度。还优选标签和片材的软化点彼此类似。在某些实施方式中，优选待被热成型的标签和片材的软化点的差异小于10°c，和更优选小于5°C。当彼此比较软化点温度范围时，通过使用彼此最接近的较高或较低温度来确定差异。标签和片材的软化点彼此越接近，并且标签和片材在热成型温度下的拉伸特性彼此越相似，则完成物品的贴标签质量和均匀性越好。在本发明的另一方面，标签材料可以被选择、形成和/或具有特定的特性，以便赋予期望的功能性给完成物品。即，可使用“功能标签”来赋予其功能性给完成物品。例如，标签可以在初始挤出工艺中被部分拉动。当这种标签在热成型工艺过程中被进一步拉动，完成物品的阻隔性质可以被提高。由阻隔膜形成的标签可以赋予这样的特性(一种或多种)给完成物品。功能标签的另一实例是在标签中使用着色剂或抗紫外线添加剂，以将其功能赋予完成物品。除了赋予另外的容器功能性之外，这样的贴标签技术还可导总体成本降低，因为如果取而代之的是底基片材被热成型并用压敏标签贴标签，则膜所需的特定添加剂或着色剂的量会比底基片材所需的量少的多。可以掺入到标签或标签组件用于随后在热成型前粘着于层(一种或多种)的功能剂的另外的非限制性实例包括芳香剂、增亮剂、促光泽剂或减光泽剂以及其它美学或外观促进剂。如之前针对片材或膜所描述的，标签可以是单层或包括多层。对于多层标签组件，层可以由不同的材料或由相同的材料形成。标签可以包括一种或更多种所述的功能剂，或不含这样的剂。根据本发明，提供了各种优选实施方式标签和标签组件。在某些实施方式中，标签组件通常包括一个或更多个聚合物层或膜和一个或更多个粘合剂层，以粘合地将聚合物层(一种或多种)稳固到感兴趣的另一片材或膜，如本文所述。聚合物层或膜包括一个或更多个聚烯烃层和/或一个或更多个聚酰胺层。图5图解优选实施方式标签400的示意性截面图，该优选实施方式标签400包括聚合物膜层410和粘合剂层420。聚合物膜层410限定外表面402。而粘合剂层420限定方向相反的内面或内侧422。各种聚合物均可用于膜层410。优选地，膜层410包括至少一种聚烯烃和/或聚酰胺。图6是另一优选实施方式标签组件500的示意性截面图，该优选实施方式标签组件500包括第一膜层510——限定外面502，第二膜层520和粘合剂层530——限定内面532。第一膜层510可以包括聚烯烃和/或聚酰胺中的一种或更多种。第二膜层520也可以包括聚烯烃和/或聚酰胺中的一种或更多种。第二层也可以包括一个或更多个连结组件，如更详细地描述的。用于优选实施方式标签组件的聚烯烃可以包括本领域中已知的各种聚烯烃。聚烯烃可以是均聚物或共聚物。可用于制备聚烯烃的烯烃包括具有约2个至约10个，或约2个至约8个，或约2个至约4个碳原子的那些烯烃。有用的烯烃的实例包括乙烯、丙烯、丁烯、甲基-戊烯、己烯、辛烯等。在优选实施方式中，聚烯烃是衍生自乙烯、丙烯或丁烯的均聚物或共聚物。在一个实施方式中，聚烯烃是乙烯均聚物或乙烯共聚物。共聚物制备自乙烯、丙烯或丁烯和烯烃，其具有约3至约100，或约4至约30个碳原子。在一个实施方式中，烯烃具有约3至约12，或约4至约10个碳原子。在另一实施方式中，烯烃具有约10至约100或约12至约30个碳原子。在一个实施方式中，用于制备共聚物的烯烃是α-烯烃。有用的烯烃的实例包括丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基-1-戊烯、己烯、庚烯、辛烯、壬烯、癸烯、十一碳烯、十二碳烯、十四碳烯、十六碳烯、十八碳烯和二十二烯。通常，烯烃以按摩尔计约1%上至约50%，或约5%至约30%，或约7%上至约25%的量存在。乙烯共聚物的实例包括乙烯和烯烃的乙烯/丙烯共聚物、乙烯/ 丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/辛烯共聚物和乙烯/十二碳烯共聚物,所述烯烃诸如在授予Brant等的美国专利号5，475，075和授予Tse等的美国专利号5，530，054中公开的α-烯烃。这些专利通过引用以其乙烯烯烃及其制作工艺的公开内容并入本文。优选地，聚烯烃是聚乙烯。用于优选实施方式标签组件的聚酰胺可以包括一定范围的聚酰胺。例如，有用的聚酰胺树脂包括可以从，例如Union Camp of Wayne, N.J.以UN1-REZ产品系列商购的那些和可从Bostik、Emery、Fuller、Henkel (以VERSAMID产品系列)得到的二聚物基聚酰胺树月旨。其它合适的聚酰胺包括通过缩合二聚植物酸与六亚甲基二胺产生的那些。还考虑利用一种或更多种脂族尼龙，诸如尼龙-MXD6，其是产生自二甲苯二胺(MXDA)的一些聚酰胺的总称。
还考虑，优选实施方式标签组件500可以包括一个或更多个连结层(未显示)，其布置在第一和第二膜层510和520之间和/或布置在第二膜层520的两个面任意之一上。根据用于形成共挤出的面材的具体聚合物材料，在一些实施方式中，同时挤出一种或更多种材料装料(charge)是有利的，该材料装料变成共挤出的层之间的“连结”层。尤其地，在两层材料共挤出时不能以另外方式充分彼此粘附或结合的情况下，“连结”层与该两层共挤出，并在该两层之间共挤出，以基本上永久的整体状态将它们保持在一起。例如，通过同时挤出尼龙6、聚乙烯和对两种材料均具有亲和性的聚合物，诸如改性聚乙烯或乙烯乙烯基乙酸酯共聚物，尼龙6和聚乙烯可以被共挤出以形成基本上永久的整体挤出物。这样的聚合物变成尼龙6和聚乙烯层之间的“连结”层。通常，“连结”层材料的选择至少部分取决于待连接或“连结”在一起的材料的各种性质，包括，例如材料的极性对比非极性性质、模量、流动性质等。可以在标签组件400和500中粘合剂层的暴露内面上提供硅氧烷剥离层和相应的衬垫。还考虑，任何优选实施方式标签组件均可以包括一种或更多种氧阻隔物或其它膜。用于膜组件的氧阻隔物的优选实例是包括乙烯乙烯醇(EVOH)的层。取代氧阻隔物，或除了氧阻隔物之外，优选膜组件也可以包括一种或更多种阻隔物，用于减少或防止其它剂或化学剂种类的通过或迁移。例如，在某些应用中，可以期望包括一个或更多个减少或防止水蒸气或湿气迁移的层。此外，优选实施方式标签和标签组件包括阻隔层，其抵抗氧、二氧化碳、香味/臭味、湿气、油、化学剂和/或其任意组合。代表性的阻隔材料包括但不限于尼龙(所有类型)、尼龙_MXD6、EV0H、PVOH、G-聚合物、丙烯腈丙烯酸甲酯(ANMA)，诸如以名称BAREX可商购的、环状烯烃共聚物(COC)、环状烯烃聚合物(C0P)、聚表氯醇(polyepichlorohydrin) (ECO)聚合物、液晶聚合物(LCP)、聚乙二醇酸聚合物(PGA),诸如以名称KUREDUX可从Kureha Corporation商购的那些和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。各种阻隔涂层技术也是可以商购的，诸如以名称NAN0L0K可以从Inmat Inc.得到的那些；以NAN0SEAL从Nanopack Inc.得到的那些；和以G0SHEN0L从Nippon Gosher得到的那些，其均是基于PVOH的材料。另外，可以使用来自Ceramis的SiOX材料，其是通过液-汽沉积施用的二氧化硅层。另外，也可能使用基于乳清的涂料，诸如可从Wheylayer得到的那些。通过真空敷金属形成的阻隔涂料也可包括在优选实施方式中。图7是优选实施方式标签组件600的示意性横截面图，该优选实施方式标签组件
600包括第一膜层610-限定外表面602、第一连结层620、氧阻隔层630、第二连结层640
和第二膜层650—限定内面652。标签组件600还包括粘合剂层660——限定第一外面
662和方向相反的第二外面664。标签组件600优选进一步包括娃氧烧剥离层670-限定
剥离面672和剥离衬垫680，该剥离衬垫680与剥离层670接触并具有暴露的内面682。优选实施方式标签组件包括如下若干特别优选的标签。在一种构造中，第一膜层610包括聚烯烃，并最优选包括聚乙烯，和第二膜层650包括聚酰胺。氧阻隔层63优选包括乙烯乙烯醇。粘合剂层660优选为紫外线热熔性丙烯酸基粘合剂。剥离衬垫680可以提供在各种材料中，如例如纸或聚酯，并优选为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。在另一优选构造中，对于粘合剂层660使用乳液丙烯酸基粘合剂，而不是紫外线热熔性丙烯酸基粘合剂。
在再另一构造中，第一膜层610是聚酰胺和第二膜层650是聚烯烃，诸如聚乙烯。用于该构造的粘合剂层660优选为紫外线热熔性丙烯酸基粘合剂。在再另一构造中，第一膜层610是聚酰胺和第二膜层650是聚烯烃，诸如聚乙烯。粘合剂层660是乳液丙烯酸基粘合剂。如前所述，优选实施方式标签和标签组件可以任选地包括一个或更多个阻隔层并优选包括一个或更多个氧阻隔层。氧(02)阻隔涂料材料通常是水溶性的，并可以包括，例如基于PVOH的共聚物或三元共聚物、基于乙烯乙烯醇的共聚物(诸如S0ARN0L,来自Nippon Gohsei)和/或含有亲水性官能团诸如- OH、-NH、酰胺以及两性离子部分等的材料。氧阻隔物涂料通常涂布在透明膜上，尽管在可选实施方式中，膜可以是半透明或不透明的。在某些实施方式中另外的优选材料是聚乙二醇酸。此外，在另外的实施方式中，可以优选包括丙烯腈丙烯酸甲酯(ANMA)，诸如可以名称BAREX从Ineos Barex-1neos USA, LLC的分公司商购的那些。阻隔湿气或氧的性质可以通过加入另外的层被进一步增强。涂料材料可以是，例如水基或溶剂基的。一些优选涂料材料包括PVDC胶乳涂料或PVAc胶乳涂料。此外，本发明包括应用一种或更多种剂和/或阻隔层，以用于减少紫外(UV)光透射和/或提供紫外光防护。如所知的，暴露于UV光会有害地影响食品或饮料的味道或其它性质。而且，暴露于UV光也可以影响许多维生素、药物等的功效。因此，可以掺入到本文所述的任意层、材料和/或部件的一种或更多种UV阻断剂和/或吸收剂如下。在UV吸
收剂家族-在适当的时候可以使用-中为二苯酮、水杨酸酯(salicyclate)、苯并三
唑、受阻胺和烷氧基(例如，甲氧基)肉桂酸酯。对这些种类的叙述不意为是对可以使用的UV吸收剂其它种类的限制。在可以使用的苯并三唑UV吸收剂中为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑，其可以作为TINUVIN P从Ciba-Geigy Corp.，Tarrytown, NY获得。尤其有用的水溶性UV吸收剂包括、但不限于:苯基苯并咪唑磺酸(作为NEO HEL10PAN,类型Hydro由Haarmann and Reimer Corp.出售)、2_轻基-4-甲氧基二苯丽-5-横酸(作为SYNTASE230 由 Rhone-Poulenc 出售，和作为 UVINUL MS-40 由 BASF Corp.出售)、2，2' -二羟基_4，V -二甲氧基-5-硫代二苯酮钠(作为UVINUL DS-49由BASF Corp.出售)和PEG-25对氨基苯甲酸(作为UVINUL P-25由BASF Corp.出售)。可以使用的其它UV吸收剂在如下文献中限定:McCutcheon的第2卷,Functional Materials (功能材料)，NorthAmerican 版，由 Manufacturing Confectioner Publishing Company (1997)出版，其通过引用被并入本文。UV吸收剂——如果使用——可以约0.001%至约3wt.%存在于标签和任选的包装和/或片材中的每一种中，优选地，如果存在，在0.001和0.05wt.%之间，尽管在某些情况下优选范围可以为0.05%至Iwt.%。还考虑，在某些应用中，有可能在标签组件中包括一种或更多种纸或纸基材料。这样的纸或纸基材料可以包括额外量的其它材料，诸如聚合物树脂、无机添加剂和其它剂，以调整其所得特性。任选的粘合剂在某些实施方式中，标签优选通过使用粘合剂附着于可热成型片材，所述粘合剂可经受热成型条件并在热成型温度和拉动量下保持其粘合性质。这种粘合剂的非限制性实例包括溶剂基粘合剂和UV和/或热固化环氧和/或丙烯酸或橡胶粘合剂，其被设计成忍耐这些苛刻的处理条件。对于成功的操作，除了高温下的粘合性质之外，优选选择粘合剂的粘度，以便粘合剂在热成型温度下不会成为流体并从标签和片材界面流出。然而，在某些优选的热成型贴标签方法中粘合剂的使用可能不是必需的。例如，如果标签和成型膜/片材可彼此充分混合或相容，诸如PETG标签和PETG基片材，并且如果标签通过机械手段或气流等保持在合适的位置；则标签可以在升高的热成型温度下软化并粘附于片材而无需粘合剂的帮助。通过这种方式，标签膜和底基片材的部分混性也可能足够。实例是使用在其表面结构中含有苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(SEBS)共聚物的标签，此时这样的标签结合聚苯乙烯底基片材被使用。即使这样的标签不能通过除了施用粘合剂以外的任何其它手段而在片材上保持适当位置，其与底基片材的部分混性增加粘着，因而允许减少以另外方式贴标签所需的粘合剂的量，从而导致实质上成本降低。利用聚合物，诸如乙烯乙烯基乙酸酯(EVA)、乙烯丙烯酸丁酯(EBA)或其它聚合物将粘合聚合物包含在将附着于物品的标签表面侧中，也可以使标签粘着于底基片材而不使用粘合剂，这取决于底基片材的化学性质。合适的粘合聚合物——可以包含在标签表面侧中，用于随后与形成感兴趣物品的片材接触——的另外的实例是某些乙烯乙烯基乙酸酯、聚乙烯、聚丙烯、酸共聚物和乙烯/丙烯酸酯共聚物，其可以名称BYNELi9商购自DuPont。这些聚合物通过反应性单体，诸如
酸基团或酐基团而官能化。可用于优选实施方式的粘合聚合物的另外的实例包括、但不限于以名称KRATON可从Kraton Polymers商购的材料、以名称SEPTON可从Kuraray C0.商购的材料、以名称VECTOR可从Dexco Polymers商购的材料和以名称ADMER可从Mitsui商购的材料。印刷优选实施方式标签可以在其应用前或附着于热成型片材前用墨进行印刷。类似于粘合剂，墨优选显示合适的特性，以便墨可以经受高热成型温度(一种或多种)和所需的拉动量。如果墨不能随标签拉伸，则墨会潜在地裂开或破裂，并将具有无法接受的外观。在拉伸后，墨应该不过度失去其不透明性，因为印刷材料的质量可能不被接受。例如，由聚氨酯或其组合物中的类似弹性聚合物配制的墨是用于这样的应用的合适的材料。将聚氨酯掺入到墨组合物中一般允许墨拉伸。墨配制物中聚氨酯或其它类似弹性聚合物组分的量或百分比可能最可能与热成型物品忍耐的拉伸量相关。优选墨的非限制性实例包括L10VALUE和AQUAL10NA墨,来自Toyo Ink Company,日本。这些墨已被研发,用于包装应用,其中包含食品的印刷(以及层压的)包装在约121°C (250° F)至约135°C (275° F)的高温下被灭菌。被设计用于包装煮沸应用的类似墨也可能是合适的。在许多应用中，优选利用溶剂墨，其被设计用于热成型。优选的新型低粘度低聚物被命名为CN2285,来自Sartomer Company,其在一些应用中可用于UV柔版墨(flexo ink)。这种新型低聚物可用于发生高度变形的应用中。墨配制物中颜料的量和在热成型过程中所需的标签拉伸量是影响印刷质量和不透明性的因子。含有聚氨酯的金属墨也可以证明提供具有高光泽度的、能够应用于轮廓形状热成型容器的印刷物的优势。也可以使用本领域技术人员已知的满足这样的要求的其它材料和墨配制物。通常形成标签，以显示图形。图形可以包括，例如设计、标识、标记、文本或图案。图形可以几乎任何方式并入到标签中或标签上。如在本文中更详细地描述的，图形优选通过将一种或更多种墨印刷在标签上而形成。
印刷标签的图形在热成型工艺的拉伸阶段通常曲变。该曲变将因此在印刷预期中设计或构建印版滚筒或印版时需要被考虑。优选地，使用曲变印刷工艺，其抵消标签在热成型工艺过程中将经历的伸展。在一种方法中，在热成型件各种位置处的拉伸量首先被测定。栅格图案化印刷标签有助于在形成件上各种位置处的曲变测量，这类似于在下面参考文献中描述的方法:Marcinkowski, Stanley, Michael 等，国际公布 W02008/111000A1。曲变剖面以及对各种局部位置处厚度变化的精确测量是通常用于印版滚筒或印版设计的参数，以“曲变地”印刷图形。在热成型过程中拉伸印刷的标签后，完成物品的图形然后将显得正常。由于应用或对象彼此间的拉伸量不同，每一标签均可能需要其自身的“曲变”印刷，这取决于其材料、在完成物品上的位置和热成型操作。
可以几乎任何方式在标签上进行印刷。尽管可以使用常规的印刷技术，诸如平版印刷、柔性版印刷和凹版印刷，但通常优选使用数字印刷工艺，以在标签上形成期望的标记、标识、文本、图案和/或设计，尤其在用于数字印刷的墨具有期望的拉伸特性时。这些在本文中统称为“视觉图案(visual designs)”。通过如下部件进行数字印刷:存储关于待印刷主题的信息的电子控制器或处理器，和一个或更多个印刷头或其它部件，其形成期望的标记、标识、文本、图案和/或设计，即视觉图案。如前所述。如果期望，可以最初形成视觉图案，或以曲变方式将其沉积。在热成型后，这种曲变的视觉图案以其预期的方式出现。_7] 述
图1是形成根据本发明的贴标签的热成型物品50的优选实施方式方法的示意图。具体地，提供标签片材或膜10，其限定第一面12和相反方向的第二面14。标签片材10优选包括一种或更多种聚合物膜材料，并且优选地，如本文所述。一个或更多个标记、标识，诸如文本20和/或设计被印刷或以另外方式形成在两个面12、14之一或两者上，以形成印刷的标签10a。文本或标识可以被“曲变地”形成，如图1所示意。然后，使标签IOa相对于聚合物片材或膜30附着或以另外方式安置，该聚合物片材或膜30被热成型，形成物品50。片材30限定第一面12和相反方向的第二面14。如本文前述，标签10可以几乎任何方式被粘附、粘贴或以另外方式固定于片材30。优选地，使用粘合剂层。然而，本发明包括仅仅相对于片材30安置标签IOa和使该两部件接触。暴露于热，诸如来自热成型操作的热，可用于给予标签IOa和片材30之间的界面足够的粘性，从而保持组件相对于彼此在期望的位置中。标签IOa可以安置在片材30的任一面32或34的旁边。在许多应用中，优选使标签IOa沿着片材30的面定位，所述片材30的面将形成或组成最终形成的物品的外面。例如，参考图1，将最终形成物品50的外面的片材30的面是面34。因此，标签IOa被安置在片材30的面34的旁边。然而，应该理解，本发明包括其它排列和构型。
然后，片材30和标签IOa优选进行热成型操作，其涉及一个或更多个模腔或成型腔，如本领域中已知的。例如，可以使用限定凹腔和热成型表面42的模40。热成型表面，例如表面42，是与待被热成型的材料接触的表面。如将被理解的，热成型表面具有轮廓和/或构型，以便在与待被热成型的材料密切接触后，热成型表面的轮廓和/或构型被转印到经历热成型的材料。在热成型后，产生，例如贴标签物品50。热成型技术在本领域中是悉知的。关于热成型聚合物坯料(blank)、片材和膜的细节容易在本领域中获得。
本发明包括图1所示意性描述的方法的许多可选形式。即，本发明决不限于图1所示的具体方法。例如，尽管图1所示意性显示的优选实施方式方法描述载有标签IOa的片材的面34，但是应该理解，标签IOa可以被安置在片材30的面32的旁边。类似地，片材30和标签IOa的集合也可以相对于热成型表面42被安置，以便标签IOa与表面42接触，或者以便片材30的相应面一与标签IOa沿其所在的面相对一与热成型表面42接触。
本发明及其各种技术均可用于许多贴标签策略中。例如，标签可以并入物品中，其中仅部分物品或物品面被标签覆盖。其实例描述在图1中。在其它实施方式中，一个或更多个标签均可并入到物品中，其中物品或物品面的整体被标签覆盖或基本上如此。其实例显示在图2中。图2示出标签110，其面积接近等于或大于可热成型片材130的面积，它们在热成型前彼此并列安置。在再其它实施方式中，一个或更多个标签可以单一跨度沿物品面的整体被并入，诸如横过物品或物品面的整个宽度或高度，如图3和4所描述。图3描述标签210，其在热成型前沿可热成型片材230安置。标签210横过片材230的宽度延伸。图4显示标签310，其在热成型前沿可热成型片材330安置。标签310横过片材330的长度延伸。各种贴标签实践的应用在包装和容器设计中提供很大的灵活性。
在本发明的许多优选实施方式方法中，尤其优选标签在临热成型前被印刷和沿待被热成型的片材的面附着或以另外方式安置。该实践避免必需存储和维持多种预印刷标签——必需然后被选择、获取并整合到热成型工艺中——的库存。在原位印刷和施用标签后直接热成型并且作为形成感兴趣物品的热成型工艺的部分的这种实践在本文中被称为“直接热成型(immediately thermoforming)”。S卩，在印刷或将标签施用到待被热成型的片材后立即进行热成型。因此，本发明包括这样的方法，其中标签被印刷，然后在热成型后被立即施用(或安置)到片材。而且，本发明包括这样的方法，其中标签附着于待被热成型的片材，然后进行一个或更多个印刷操作，以在标签和片材组件上形成标识、文本和/或设计，然后，印刷的组件被直接热成型，产生感兴趣的物品。
本发明的优选实施方式方法应该能够明显减少进行容器包装和成型操作另外所需的占地面积。此外，优选实施方式方法是环境友好的，并且会导致较少的材料浪费以及提高总工艺效率。另外，优选实施方式方法可以在准时生产(JIT)实践中被容易地实施。
尽管主要通过参考单一标签和/或单一片材描述了本发明及其各种优选实施方式，但是应该理解，本发明包括形成多种贴标签物品于单一片材上。因此，本发明包括这样的操作，其中多种产品或对象通过热成型单一的贴标签片材而形成。单一片材可以接收多个标签、安置在片材区域处的一个或更多个标签，所述片材被鉴别用于形成一个或更多个感兴趣的产品。然后，部分或完全贴标签的片材经受一个或更多个热成型操作，由此形成多个感兴趣的产品或对象。
本发明技术的应用包括但不限于透明食品包装，诸如例如产品，诸如零食薯片(snack chip)和咖啡；药物包装,诸如例如片剂、胶囊和凝胶盖(gel_cap),其可以获得更长的保存期限以及针对水和氧的扩大的防护；和健康美容包装，诸如例如产品，诸如牙膏和洗液。
尽管据信本发明将在许多行业和应用中具有有用性，但对食品包装进行生产和贴标签是本发明应用的主要领域。
通过对该技术将来的应用和研发，许多其它益处将无疑变得明显。
本文所述的所有专利、公布的申请和文章均通过引用以其整体并入本文。
应该理解，本文所述一个实施方式的任何一个或更多个特征或组件均可以与其它实施方式的一个或更多个其它特征或组件进行组合。因此，本发明包括本文所述实施方式的组件或特征的任意和所有组合。
如上文所述，本发明解决了与之前已知的实践有关的许多问题。然而，应该理解，本领域的技术人员可以进行组件和/或操作的细节、材料和排列——在本文中被描述和示例，以阐释本发明的性质一的各种变化而不背离所附权利要求书所表达的、本发明的原则和范围。
权利要求
1.生产贴标签物品的方法，所述方法包括: 提供热成型设备，其具有热成型表面； 提供标签，其限定第一面和第二面； 在所述标签的所述第一面和所述第二面至少之一上形成视觉图案； 提供片材，其限定第一面和第二面； 沿所述片材的所述第一和第二面之一布置所述标签，形成物品中间体； 利用所述热成型设备直接热成型所述物品中间体，由此所述物品中间体对于所述热成型表面变形，从而形成所述贴标签物品。
2.权利要求1所述的方法，还包括: 冷却所述贴标签物品； 从所述热成型设备去除所述贴标签物品。
3.权利要求1-2任一项所述的方法，还包括: 使所述标签附着于所述片材。
4.权利要求3所述的方法，其中所述标签通过有效量的粘合剂附着于所述片材。
5.权利要求1-4任一项所述的方法，其中通过如下操作在所述标签上形成视觉图案: 将墨印刷在所述标签上，以形成所述视觉图案。
6.权利要求5所述的方法，其中通过数字印刷进行印刷。
7.权利要求5所述的方法，其中通过选自如下的技术进行印刷:平版印刷、柔性版印刷和凹版印刷。
8.权利要求5-7任一项所述的方法，其中所述印刷的墨图案在热成型前曲变。
9.权利要求8所述的方法，其中所述印刷的墨图案在热成型后不曲变。
10.权利要求1-9任一项所述的方法，其中热成型包括: 加热所述标签、所述片材和所述物品中间体至少之一；和 使所述物品中间体与所述热成型表面接触。
11.权利要求1-10任一项所述的方法，其中所述片材包括选自下面的材料:聚合物材料、纸基材料和复合材料。
12.权利要求11所述的方法，其中所述片材包括聚合物材料。
13.权利要求11-12任一项所述的方法，其中所述片材中的所述聚合物材料选自聚苯乙烯、聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚烯烃及其组合。
14.权利要求13所述的方法，其中所述片材中的所述聚合物材料是聚烯烃。
15.权利要求14所述的方法，其中所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯及其组合。
16.权利要求1-15任一项所述的方法，其中所述标签包括聚合物材料。
17.权利要求1-16任一项所述的方法，其中所述标签显示第一软化点和所述片材显示第二软化点，所述第一软化点和所述第二软化点之间的差异小于10°C。
18.权利要求17所述的方法，其中所述第一软化点和所述第二软化点之间的差异小于5℃。
19.权利要求1-18任一项所述的方法，其中在热成型温度下进行热成型，并且，所述标签和所述片材在所述热成型温度下的拉伸特性彼此相容，以便在热成型过程中，所述标签和所述片材均不撕破或破裂。
20.权利要求1-19任一项所述的方法，其中所述标签包括至少一种功能添加剂。
21.权利要求20所述的方法，其中所述功能添加剂选自阻隔剂(一种或多种)、着色剂(一种或多种)、抗紫外线剂(一种或多种)、芳香剂(一种或多种)、增亮剂(一种或多种)、促光泽剂(一种或多种)、减光泽剂(一种或多种)及其组合。
22.权利要求1-19任一项所述的方法，其中所述标签不含功能添加剂。
23.权利要求1-22任一项所述的方法，其中所述贴标签物品限定外面和所述标签部分覆盖所述外面。
24.权利要求1-22任一项所述的方法，其中所述贴标签物品限定外面和所述标签完全覆盖所述外面。
25.贴标签的热成型物品，由权利要求1-24任一项所述的方法生成。
26.形成贴标签物品的方法，所述方法包括: 提供聚合物片材，所述片材包括第一材料； 提供聚合物标签，所述标签包括第二材料； 将视觉图案印刷到所述标签上； 使所述标签附着于所述片材的旁边，形成物品中间体； 直接热成型所述物品中间体，从而形成所述贴标签物品。
27.权利要求26所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料在热成型发生的温度下显示相容的拉伸特性。
28.权利要求26-27任一项所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料的软化点的差异小于10°C。
29.权利要求28所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料的软化点的差异小于5。。。
30.权利要求26-29任一项所述的方法，还包括: 冷却所述贴标签物品。
31.权利要求26-30任一项所述的方法，其中所述标签通过布置在所述标签和所述片材之间的有效量的粘合剂附着于所述片材。
32.权利要求26-31任一项所述的方法，其中通过数字印刷来进行印刷。
33.权利要求26-31任一项所述的方法，其中通过选自下列的技术进行印刷:平版印刷、柔性版印刷和凹版印刷。
34.权利要求26-33任一项所述的方法，其中印刷在所述标签上的所述视觉图案在热成型前曲变。
35.权利要求26-34任一项所述的方法，其中印刷在所述标签上的所述视觉图案在热成型后不曲变。
36.权利要求26-35任一项所述的方法,其中所述热成型操作包括: 加热所述标签、所述片材和所述物品中间体至少之一。
37.权利要求26-36任一项所述的方法，其中在所述标签上印刷发生在附着所述标签之前。
38.权利要求26-36任一项所述的方法，其中附着所述标签发生在所述标签上印刷之前。
39.权利要求26-38任一项所述的方法，其中所述片材中的所述第一材料选自聚苯乙烯、聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚烯烃及其组合。
40.权利要求39所述的方法，其中所述片材中的所述第一材料是聚烯烃。
41.权利要求40所述的方法，其中所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯及其组合。
42.权利要求26-41任一项所述的方法，其中所述标签包括至少一种功能添加剂。
43.权利要求42所述的方法，其中所述功能添加剂选自阻隔剂(一种或多种)、着色剂(一种或多种)、抗紫外线剂(一种或多种)、芳香剂(一种或多种)、增亮剂(一种或多种)、促光泽剂(一种或多种)、减光泽剂(一种或多种)及其组合。
44.权利要求26-41任一项所述的方法，其中所述标签不含功能添加剂。
45.权利要求26-44任一项所述的方法，其中所述贴标签物品限定外面和所述标签部分覆盖所述外面。
46.权利要求26-44任一项所述的方法，其中所述贴标签物品限定外面和所述标签完全覆盖所述外面。
47.贴标签物品，由权利要求26-46任一项所述的方法产生。
48.标签，其适于放置于片材上并同时热成型所述标签和所述片材，所述标签包括: 至少一层聚合物膜，其限定内面；和 粘合剂层，其布置在所述聚合物膜的所述内面上； 其中所述聚合物膜的材料具有软化点，所述片材的材料具有软化点，并且所述聚合物膜材料的软化点与所述片材材料的软化点之间的差异小于10°C。
49.权利要求48所述的标签，其中所述聚合物膜材料选自聚烯烃、聚酰胺及其组合。
50.权利要求49所述的标签，其中所述聚合物膜材料是聚烯烃。
51.权利要求50所述的标签，其中所述聚烯烃是聚乙烯。
52.权利要求49所述的标签，其中所述聚合物膜材料是聚酰胺。
53.权利要求48-52任一项所述的标签，其中所述粘合剂是紫外线热熔性丙烯酸基粘合剂。
54.权利要求48-52任一项所述的标签，其中所述粘合剂是乳液丙烯酸基粘合剂。
55.权利要求48所述的标签，其中所述至少一层聚合物膜包括聚烯烃层和聚酰胺层。
56.权利要求55所述的标签，其中所述聚烯烃层包括聚乙烯。
57.权利要求55所述的标签，其中所述至少一层还包括氧阻隔层。
58.权利要求57所述的标签，其中所述氧阻隔层包括乙烯乙烯醇(EVOH)。
59.权利要求48所述的标签,还包括: 沿所述粘合剂的所述层布置的剥离组件。
60.权利要求59所述的标签，其中所述剥离组件包括沿所述粘合剂的所述层布置的硅氧烷剥离层，和沿所述硅氧烷剥离层布置的剥离衬垫。
61.权利要求57所述的标签，其中所述至少一层还包括连结层，其布置在两个其它层之间。
62.权利要求61所述的标签，其中所述标签包括:聚乙烯层，其限定所述标签的外面；聚酰胺层；氧阻隔层，其布置在所述聚乙烯层和所述聚酰胺层之间；第一连结层，其布置在所述聚乙烯层和所述氧阻隔层之间；和第二连结层，其布置在所述氧阻隔层和所述聚酰胺层之间。
63.权利要求62所述的标签，其中所述粘合剂层包括紫外线热熔性丙烯酸基粘合剂。
64.权利要求62所述的标签，其中所述粘合剂层包括乳液丙烯酸基粘合剂。
65.权利要求63或64所述的标签,还包括:剥离组件，其沿所述粘合剂的所述层布置。
66.权利要求61所述的标签，其中所述标签包括:聚酰胺层，其限定所述标签的外面；聚乙烯层；氧阻隔层，其布置在所述聚乙烯层和所述聚酰胺层之间；第一连结层，其布置在所述聚乙烯层和所述氧阻隔层之间；和第二连结层，其布置在所述氧阻隔层和所述聚酰胺层之间。
67.权利要求66所述的标签，其中所述粘合剂层包括紫外线热熔性丙烯酸基粘合剂。
68.权利要求66所述的标签，其中所述粘合剂层包括乳液丙烯酸基粘合剂。
69.权利要求67或68所述的标签,还包括:剥离组件，其沿所述粘合剂的所述层布置。
全文摘要
描述了形成热成型的贴标签物品的方法。标签附着于待被热成型的片材或附着于其部分。标签附着可任选地使用粘合剂。如果标签材料与片材完全或部分相容，则粘合剂的使用可能不是必需的。标签也可以，诸如通过印刷而接收各种图形或其它设计。在相对于片材适当地放置标签后，片材和标签的组件被热成型。在热成型之后，产生完成的和贴标签的物品。还描述了各种标签和标签组件，其独特地适于用于本发明所述的方法。
文档编号B32B27/08GK103201085SQ201180053594
公开日2013年7月10日 申请日期2011年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者F·F·吉安穆, V·P·霍尔伯特, M·扎永奇科夫斯基, K·O·亨德森 申请人:艾利丹尼森公司