ЭТИКЕТКА И СПОСОБ ПРИКРЕПЛЕНИЯ ЭТИКЕТКИ К ПРЕДМЕТУ
LABEL AND METHOD FOR LABEL ATTACHMENT TO OBJECT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к этикетке, включающей в себя подложку, имеющую лицевую сторону и заднюю сторону и клеевой слой, нанесенный на заднюю сторону подложки, причем клеевой слой не является клейким, но его можно активировать, чтобы он стал клейким. Настоящее изобретение также относится к способу прикрепления этикетки к предмету.
Предпосылки создания изобретения
Известен ряд технологических способов оформления этикетками, каждый их которых обладает различными достоинствами и недостатками.
Хорошо известны и широко применяются в промышленности самоклеющиеся этикетки или этикетки, чувствительные к давлению. Однако они страдают от ряда недостатков, которые включают в себя тот факт, что процесс их изготовления является довольно сложным. Сначала одну сторону покрывают снимаемой антиадгезивной накладкой, применяя антиадгезивное вещество, обычно силикон, а затем поверх этого отвержденного силиконового слоя наносят слой чувствительного к давлению липкого клея, который остается клейким неограниченно долго в течение всего срока годности продукта. Затем на покрытую клеем снимаемую антиадгезивную накладку ламинированием наносят бумажный или пленочный носитель печатного изображения и/или текста, при этом клей, предпочтительно, переносят на этот печатный носитель. Затем рулоны такого слоистого материала, чувствительного к давлению, направляют на стадию печатания на его лицевой стороне, высекают штампом этикетки требуемой формы и в завершение с их лицевой стороны удаляют лишний матричный материал. После этого этикетки готовы к нанесению на этикетируемые предметы, и в этот момент удаляемая антиадгезивная накладка становится отбросом, представляющим собой главный предмет отходов для субъектов, применяющих такие этикетки, и для промышленности в целом, а также для всей окружающей среды.
Другой известной альтернативой является применение этикеток с водорастворимым клеевым слоем, когда предварительно напечатанные и высеченные штампом этикетки покрывают водорастворимым клеем и наносят на подложку. Обычно такие операции нанесения этикеток с водорастворимым клеевым слоем являются очень грязными, и много времени теряется в операциях очистки, размещения этикеток и изменения их форматов. Кроме того, такие этикетки с водорастворимым клеем почти всегда демонстрируют непривлекательные следы захвата от «магазина этикеток» на конечном этикетированном объекте (магазин этикеток представляет собой устройство, в котором этикетки содержатся до нанесения клея и наклеивания на поверхность). Кроме того, вследствие технических проблем недоступны этикетки с водорастворимым клеем и прозрачными пленками, поскольку вода из таких этикеток не может испариться полностью удовлетворительным образом, в результате чего в этикетке образуются непривлекательные пузыри.
Другим технологическим способом оформления является применение термоусадочных материалов, при котором очень велики накладные расходы и сложен производственный процесс. Термоусадочные пленки обычно печатают на широкозахватных машинах глубокой печати или на флексографических печатных машинах, применяя типографские краски на основе опасных растворителей, вредных в экологическом отношении. После стадии печати, в отдельном самостоятельном процессе, пленку формуют в виде трубки и склеивают швы, применяя сварку с растворителем. Эту трубку затем разрезают на более короткие фрагменты и надевают на этикетируемые предметы, которые затем при высокой температуре пропускают через термоусадочную камеру, вызывая усадку пленки до формы контейнера. Хотя для некоторых целевых сегментов рынка эта технология дает ряд броских и привлекательных результатов, она имеет и ряд недостатков. Эти недостатки включают в себя тот факт, что, по определению, термоусадочный материал покрывает всю поверхность этикетируемого объекта и поэтому невозможно оформление только на 180° или нанесение этикетки лишь на часть поверхности контейнера. Отрицательным обстоятельством является и то, что на термоусадочных этикетках заметны непривлекательные швы. Термоусадочные материалы нельзя применять для контейнеров с плоскими сторонами или для контейнеров с ручками. С термоусадочными материалами нельзя применять бумажные этикетки, невозможно получать и разнообразные текстурные и тактильные эффекты. Применяя термоусадочные материалы, нельзя получать и локальные этикетки ограниченной площади, невозможны несколько этикеток на одном контейнере или этикетки уникальной формы. С термоусадочными материалами нельзя достигнуть и так называемого эффекта «кажущегося отсутствия этикеток», когда этикетка сливается с цветом и материалом контейнера и создается впечатление, что она отсутствует, а текст и/или изображение напечатаны на самом контейнере.
Еще одним широко применяемым технологическим способом является применение этикеток, обертывающих весь предмет по кругу. Обертывающие этикетки можно изготавливать как из бумаги, так и из пленки, и их можно наносить со стационарных устройств подачи или непосредственно с бобин. Обычно наносят термоплавкий клей на передний край этикетки, которую плотно обматывают вокруг объекта, вращаемого с контролируемой скоростью, фиксируя задний край второй узкой полосой термоплавкого клея. Главным сегментом рынка для таких этикеток являются безалкогольные напитки и минеральные воды вследствие отсутствия надбавок сверх номинальной цены товара, что делает их рыночно привлекательными. В этом случае невозможно достигнуть эффекта кажущегося отсутствия этикетки. Выбор материалов очень ограничен, а варианты дизайна сводятся к простым цилиндрическим формам.
Публикация US 2007/0014985 раскрывает композиции, имеющие некоторую структурированную морфологию. При запуске или активации посредством соответствующего действия эта морфология меняется, вызывая соответствующее, заранее заданное, изменение свойства композиции. Примеры включают в себя переход из неклейкого состояния в клейкое, из неотвержденного в отвержденное, изменение цвета, появление аромата или запаха или изменение его интенсивности, переход из нереактивного состояния в реактивное и из стабильного в нестабильное. Указанная публикация также описывает неклейкие пленки, которые становятся клейкими при нагревании. Такая активация нагреванием приводит, таким образом, к изменению клейкости пленки, но эта клейкость сохраняется и после охлаждения, и конечный результат подобен тем, что получают с клеем, чувствительным к давлению, который остается клейким в течение неограниченного времени.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление новой этикетки, которая устраняет вышеуказанные недостатки этикеток. Конкретно, этикетка согласно настоящему изобретению, среди прочего, не требует наличия снимаемой антиадгезивной накладки, что не только сберегает важные ресурсы и уменьшает сложность производства, но и позволяет избежать главного недостатка чувствительных к давлению этикеток, которым является удаление антиадгезивной накладки после нанесения этикеток. В этом случае нет ни удаляемой антиадгезивной накладки, ни какого бы то ни было силикона, вводимого в лицевой материал или наносимого на него для предотвращения залипания в рулонах, что могло бы помешать последующему печатанию на лицевой стороне.
Целью настоящего изобретения также является предоставление этикетки, которая делает возможным прочный контакт между меткой и поверхностью, к которой метку прикрепляют.
Дополнительными преимуществами, связанными с новой этикеткой согласно настоящему изобретению, являются следующие:
- можно наносить этикетки на очень чувствительные материалы, которые не переносят горячих клеев даже в течение короткого времени,
- этикетировочные машины становятся более простыми, поскольку отделение активации клея может быть расположено вдали от того отделения, где этикетку прикрепляют к поверхности, и
- ручное нанесение этикеток также возможно, поскольку перед прикреплением этикетки можно охлаждать.
Для достижения вышеуказанных целей и преимуществ этикетка согласно настоящему изобретению, содержащая подложку, имеющую лицевую сторону и заднюю сторону, и клеевой слой, нанесенный на заднюю сторону подложки, причем клеевой слой является неклейким, но его можно активировать, чтобы он стал клейким, характеризуется тем, что клеевой слой содержит полиуретановую композицию, обратимо изменяемую из неклейкого состояния в клейкое состояние.
В этикетках согласно настоящему изобретению период временной клейкости клея не связан непосредственно с длительностью периода активации. Например, если активацию из неклейкого состояния в клейкое проводят с нагреванием, клейкость сохраняется в течение определенного времени также и вне периода охлаждения. Другими словами, уже охлажденный клей сохраняет свою клейкость в течение определенного периода времени после того, как его температура сравнялась с температурой окружающей среды. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, клеевое покрытие может оставаться клейким до 15 минут, что более чем достаточно для его нанесения на этикетируемый объект после активации.
Клеевой слой этикетки можно изменить из клейкого в неклейкий, т.е. после прикрепления этикетки клей изменяется до неклейкого состояния. Это происходит после прикрепления этикетки к поверхности; таким образом, образуется прочный контакт, и этикетку трудно удалить с ее места.
Характерной особенностью такого клея является то, что при комнатной температуре он является неклейким. Клей становится клейким, когда его активируют посредством внешней энергии, и становится неклейким спустя определенный период времени после удаления источника внешней энергии. Таким образом, следуя вышеуказанному принципу, клей становится клейким, когда его нагревают, и становится неклейким спустя определенный период после охлаждения. Однако клей можно повторно нагревать, чтобы он опять стал клейким. Поэтому полимерная композиция является обратимо изменяемой из неклейкого состояния в клейкое состояние. По механизму действия данного клея, неклейкий высококристаллический полимер плавится при нагревании и изменяется до преимущественно аморфного клейкого состояния.
По сравнению с клеями, чувствительными к давлению, клей согласно настоящему изобретению имеет, например, лучшую прочность связывания, водостойкость, устойчивость к растворителям и нагреванию.
Этикетка согласно настоящему изобретению содержит подложку и клеевой слой. Подложка имеет лицевую сторону и заднюю сторону. Клеевой слой расположен на задней стороне подложки. Однако возможны и такие варианты, когда этот конкретный клеевой слой не является самым близким слоем к задней стороне подложки, но между задней стороной подложки и клеевым слоем могут существовать и другие слои. Подложка может состоять из одного слоя, или она может состоять из нескольких слоев, которые могут быть, например, совместно экструдированными или ламинированными слоями. Подложка может быть изготовлена из бумаги или пластической массы или из их комбинации. Слой пластической массы содержит полимеры или сополимеры, такие как полимерный сложный эфир, полиолефин, полистирол, полиуретан, полимер молочной кислоты, сополимер циклического олефина, полиамид или их комбинации. Лицевая сторона может служить в качестве подложки для печатания, но также возможно, что лицевая сторона остается без напечатанного текста и/или изображения. Лицевую сторону можно также обрабатывать для того, чтобы свойства поверхности становились более подходящими для печатания. Подложка может быть пластмассовой пленкой, которая может быть прозрачной или непрозрачной. Можно также изготавливать этикетки с эффектом кажущегося отсутствия этикетки. Подложку, или по меньшей мере один слой подложки, можно металлизировать, окрашивать или текстурировать.
Клей, находящийся в клеевом слое, в своем исходном состоянии является неклейким, т.е. этикетку можно изготавливать без снимаемой накладки. Однако клей, находящийся в клеевом слое, может активироваться, становясь клейким, когда на клеевой слой воздействуют внешней энергией. Клей содержит полиуретановую композицию, которая является обратимо изменяемой из неклейкого состояния в клейкое состояние. Клей также может содержать другие полимеры в дополнение к полиуретановой композиции. Клей может включать в себя такие полимеры, как акриловые полимеры, поливиниловый спирт, сополимеры этилена с винилацетатом или стирола с акрилатом. Клей может также содержать инертные наполнители, вещества, повышающие клейкость, и/или пластификаторы вместе с полимерной композицией, такой как полиуретановая композиция. Внешняя энергия может включать в себя, например, теплоту, инфракрасное излучение, микроволны, лазер или какую-нибудь другую внешнюю энергию, способную активировать клеевой слой. В качестве одной из возможностей, клеевой слой активируют, нагревая его до температуры 50-90°C.
На лицевой стороне этикетки можно проводить печатание любым способом печати, таким как УФ-флексография, высокая УФ-печать, флексография на водной основе, глубокая печать, офсет, литография, трафаретная печать, печатание с использованием термопереноса, прямая термическая штамповка по горячей или холодной фольге. После печатания этикетки можно высекать штампом и направлять на стадию этикетирования в предварительно высеченной форме любого требуемого контура или дизайнерского формата. В качестве альтернативы, этикетки можно в рулонах направлять на стадию этикетирования, где их можно было бы высекать штампом, например, применяя лазер, и переносить к вакуумному барабану того типа, который обычно применяют для обертывающих этикеток, где происходило бы активирование неклейкого сухого покрытия обратной стороны лицевого материала под действием тепла, ИК-излучения или другого источника энергии с получением покрытия с «горячей клейкостью», достаточной для нанесения на контейнер и прочного удерживания на месте во время охлаждения и после него.
Настоящее изобретение также относится к способу прикрепления этикетки согласно настоящему изобретению к предмету. Способ характеризуется тем, что он включает в себя по меньшей мере следующие стадии:
- активирования неклейкого клеевого слоя этикетки, делающего его клейким, и
- прикрепления этикетки к предмету, так что клейкий клеевой слой приходит в контакт с поверхностью предмета.
Этикетку согласно настоящему изобретению можно прикреплять к предмету любого типа, контейнеру или поверхности, изготовленным, например, из пластической массы, стекла, металла или картона.
Описание чертежей
В нижеследующем тексте будет дано объяснение настоящего изобретения посредством примера и со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
Фиг.1 показывает сырьевые материалы для производства полиуретановых дисперсий;
Фиг.2 показывает стабилизацию частиц дисперсии гидратными оболочками, которые образуются благодаря наличию анионных групп;
Фиг.3 показывает приготовление полиуретановых дисперсий с применением ацетонового способа;
Фиг.4 показывает приготовление полиуретановых дисперсий с применением способа диспергирования расплава;
Фиг.5 показывает сушку и образование пленки полимерной дисперсии;
Фиг.6 показывает термоактивирование полиуретановых клеев с кристаллическими мягкими сегментами при измерении посредством ТМА.
Подробное описание изобретения
В нижеследующем тексте будет дано более подробное объяснение настоящего изобретения.
Приготовление клеевого слоя
В нижеследующем тексте будет дано объяснение одного возможного варианта приготовления клея для клеевого слоя.
Полиуретановые клеи обычно производят по реакции длинноцепочечных полиолов с ароматическими или алифатическими изоцианатами, применяя способ диизоцианатной аддитивной полимеризации. У полиуретановых термоактивируемых клеев полимерный скелет основан прежде всего на кристаллических полимерных сложных эфирах полиолов, но для производства термоактивируемых клеев применяют и аморфные полимерные сложные эфиры полиолов (см. Фиг.1, которая показывает сырьевые материалы для производства полиуретановых дисперсий).
При производстве полиуретановых дисперсий ацетоновым способом или способом с диспергированием расплава применяют эмульгаторы, интегрированные в полимерную цепь. Гидрофильное модифицирование может быть осуществлено посредством ковалентного интегрирования ионных групп в полимерную цепь или посредством длинных единиц полимерных простых эфиров на концах цепей. Затем вокруг диспергированных частиц возникает стабилизирующая гидратная оболочка, при этом ионные и неионные гидрофильные группы действуют в основном синергично (см. Фиг.2).
По сравнению с применением внешних эмульгаторов, включение гидрофильных центров приносит ряд преимуществ, таких как самодиспергируемость, высокая стабильность дисперсий и хорошие пленкообразующие свойства. К этому следует добавить тот факт, что ковалентная связь предотвращает диффузию эмульгаторов к поверхности полимера.
В ацетоновом способе (проиллюстрированном на Фиг.3) первая реакционная стадия - так называемая реакция образования форполимера - включает в себя реакцию диизоцианата с полиолом в расплаве с образованием форполимера с концевыми изоцианатными группами. На второй реакционной стадии - реакции удлинения цепи - после добавления ацетона молекулярную массу увеличивают посредством добавления подходящих удлинителей цепи, несущих ионные группы. Посредством добавления воды к ацетоновому раствору образуют тонкую дисперсию и на последней стадии отгоняют ацетон. Вследствие однородной структуры полимера ацетоновый способ производит особо высококачественные дисперсии.
Способ с дисперсией расплава (проиллюстрированный на Фиг.4) был принят в качестве более простой альтернативной производственной процедуры. В реакции образования форполимера полиолы реагируют с диизоцианатами с образованием форполимера с изоцианатными концами. После диспергирования в воде, при котором, благодаря внутреннему гидрофильному характеру форполимера, спонтанно образуется тонкая дисперсия, производят полиуретан с высокой молекулярной массой, применяя короткоцепочечный диамин в реакции удлинения цепи.
Оба процесса в результате дают дисперсии с хорошим сроком хранения и с содержанием твердого вещества, составляющим 40-50% по массе, в которых полимер присутствует в дискретных частицах диаметром 100-200 нм. В отличие от систем, основанных на применении растворителей, это означает, что можно достигнуть низких значений вязкости наносимого материала при высоком содержании твердых веществ и даже можно производить разветвленные и поперечно-сшитые полиуретаны.
Дисперсии дают однородную клеевую пленку на подложке после испарения воды (см. Фиг.5). Хотя процесс сушки с клеевыми дисперсиями первоначально рассматривали как довольно проблематичную процедуру, оказалось возможным, при правильном выборе температуры, достижение такой скорости сушки клеев на водной основе, которая подобна скорости сушки систем на основе органических растворителей.
Сушка и связывание клея
В нижеследующем тексте будет дано объяснение процесса сушки и связывающих свойств клея, описанного выше.
Важным процессом при связывания с полиуретановыми клеями, как на основе органических растворителей, так и на основе дисперсий, является термическая активация. После нанесения клея на подложку получают неслипающиеся пленки. Эти пленки становятся клейкими после активации в термокамере или под инфракрасной лампой при плавлении кристаллических полимерных сложноэфирных сегментов при температурах выше минимальной температуры активации (см. Фиг.6). Период времени, в течение которого полимерная пленка имеет клейкость, достаточную для связывания, называют временем горячей клейкости. В течение этого времени, которое может составлять от секунд до минут, подложки можно соединять. Следует заметить, что время горячей клейкости не связано непосредственно с температурой клея. Период горячей клейкости, т.е. период, когда клей является клейким, может выходить за пределы периода, после которого клей достигает температуры окружающей среды.
Посредством охлаждения клеевой пленки и кристаллизации полимерных сложноэфирных сегментов получают высокую начальную прочность склеивания.
Еще одной характеристикой термоактивируемых полиуретановых клеев является то, что вследствие их высокой молекулярной массы и сегментированной полимерной структуры термостабильность является более высокой, чем температура декристаллизации полимерных сложноэфирных сегментов. Это означает, что эти клеи начинают в заметной степени замедлять термопластический поток лишь при температурах, значительно более высоких, чем минимальная температура активации.
Применение этикеточного материала согласно настоящему изобретению
Изготовляли этикеточный материал согласно настоящему изобретению. Обратную сторону лицевого материала покрывали полиуретановым покрытием, описанным выше. Это покрытие сушили при повышенной температуре. После сушки покрытие было полностью неклейким и нелипким и поэтому, в сравнении с чувствительным к давлению этикеточным материалом, оно не требовало снимаемой противоадгезивной накладки.
После нанесения покрытия и сушки полиуретанового покрытия на лицевом материале этикеточный материал наматывали на бобины и затем направляли на принтеры для дальнейшей обработки.
На лицевом материале можно проводить печатание посредством любого типа процесса печати, такого как УФ-флексография, высокая УФ-печать, флексография на водной основе, глубокая печать, офсет, литография, трафаретная печать, печатание с использованием термопереноса, прямая термическая штамповка (тиснение) по горячей или холодной фольге.
После печатания этикетки можно высекать штампом, например, применяя лазер, и направлять на стадию этикетирования в предварительно высеченной форме любого требуемого контура или дизайнерского формата. В качестве альтернативы, этикетки можно в рулонах направлять на стадию этикетирования, где их можно было бы высекать штампом, применяя лазер, и переносить к вакуумному барабану того типа, который обычно применяют для обертывающих этикеток, где происходило бы активирование неклейкого сухого покрытия на обратной стороне лицевого материала под действием тепла, ИК-излучения или другого источника энергии, с получением покрытия с «горячей клейкостью», достаточной для нанесения на контейнер и прочного удерживания на месте во время охлаждения и после него. Обычно полиуретановое покрытие можно было активировать, нагревая его до температуры 50-90°C в течение лишь нескольких секунд.
Однако даже при коротком периоде нагревания покрытие обычно будет оставаться клейким до 15 минут, что более чем достаточно для его адекватного нанесения на контейнер после активации. После этого покрытие больше не является клейким; оно образует постоянное склеивание с контейнером и демонстрирует хорошую термоустойчивость. Применяя эту технику, можно выбирать любой бумажный или пленочный лицевой материал с любой формой этикетки и применять любой известный способ печати. Можно получать и прозрачные этикетки с эффектом «отсутствия этикетки».