Однонаправленная ориентированная термоусаживающая полимерная этикетка на основе полиэтилена
Изобретение относится к самоклеящимся этикеткам, полученным из однонаправленных термоусаживающихся полиэтиленовых пленок, и их применению в потребительских товарах, таких как контейнеры, тюбики, бутылки и батарейки. Термоусаживающаяся этикетка на основе полиэтилена включает двухосноориентированную и после этого одноосно продольно ориентированную полиэтиленовую пленку, где указанная пленка включает полиэтилен в количестве между 50 мас.% и 100 мас.% и имеет усадку в одном направлении больше 20% в продольном направлении и меньше 5% усадки в поперечном направлении при температуре ниже температуры плавления пленки. Этикетка по настоящему изобретению обладает превосходными оптическими свойствами, проявляет улучшенные характеристики стабильности при хранении. 3 н.и 24 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.
Предпосылки создания изобретения
Однонаправленные термоусаживающиеся пленки использовали для этикетирования и декорирования контейнеров и деталей на основании усадки в поперечном направлении или продольном направлении. Пленки с усадкой в поперечном направлении обычно преобразуют в рукава перед нанесением на контейнер или этикетируемое изделие. Пленки с усадкой в продольном направлении наносят методом подачи с рулона или в некоторых областях применения в виде самоклеющейся этикетки. Данные термоусаживающиеся пленки изготавливали из поливинилхлорида (PVC) и полистирола (OPS) для областей применения, связанных с самоклеющимися этикетками для цилиндрических сухих батарей. Другие термоусаживающиеся пленки на основе полиэтилентерефталата, модифицированного гликолем (PETG), и полипропилена (ПП) также упоминались как потенциальные кандидаты. Этикетки могут быть выполнены как однослойные или ламинированные из двух или более пленок. Методы однонаправленной ориентации раскрыты в патенте US 6436496. Пленки из однонаправленно ориентированных поливинилхлорида, поливинилфторида, винилиденфторида и полипропилена для использования в этикетках для сухих батарей раскрыты в патенте US 5747192.
Ориентированные пленки составляют важный класс промышленных продуктов, используемых при заключении в оболочку или упаковке различных товаров. Известно, что пленка из ориентированного изотактического полипропилена используется из-за ее высоких барьерных свойств, прозрачности и жесткости. Полипропиленовые полимеры, используемые для ориентированных пленок, являются обычно типичными изотактическими гомополимерами или смесями изотактических полипропиленовых полимеров с различными скоростями течения расплава (MFR), или показателями тактичности, или смесями изотактического полипропилена с атактическим полипропиленом, синдиотактическим полипропиленом, статистическими полипропиленовыми сополимерами, содержащими небольшие количества этилена, или более высоких альфа-олефинов, и сополимеров этилена (см., например, патенты US 4950720 и 5691043). Как раскрыто в патенте US 4921749, другие компоненты, такие как нефтяные смолы, могут быть добавлены для модификации таких свойств, как термосклеивающие свойства, газопроницаемость и жесткость. Данные пленки из ориентированного полипропилена, включая двухосноориентированные полипропиленовые пленки (BOPP), обладают многими желательными свойствами для использования в упаковке и этикетировании продуктов. Патент US 6436496 раскрывает термоусаживающиеся пленки, которые могут иметь центральный слой с содержанием полиолефинового материала до 55 мас.%, а остальное составляет этиленпропиленовый сополимер.
Термоусаживающиеся пленки дополнительно описаны в патентах US 4194039, 3808304, 4188350, 4194039, 4377616, 4390385, 4448792, 4582752 и 4963418. Получение полипропиленовых термоусаживающихся пленок с использованием модификаторов в усаживающемся слое на основе полипропилена с получением пленок, подходящих для упаковки, этикетирования и других областей применения, описано в патентах US 5691043, 5888640, 6303233, 6322883 и 6908687.
В известных технических решениях подаваемые из рулона термоусаживающиеся (в продольном направлении) полиолефиновые пленки показывают усадку приблизительно 25% при 135°С. Пленки часто имеют низкую стабильность при хранении, проявляя существенную усадку при хранении при температурах 60°С или выше. Например, патент US 5747192 указывает, что традиционные пленки обычно сохраняют менее 95% от их усадки после высокотемпературного хранения. Традиционные пленки могут также иметь плохую целостность швов при использовании в сочетании с клеями-расплавами при использовании для этикетирования.
По сравнению с термоусаживающимися пленками из PVC, OPS и PETG термоусаживающиеся пленки на основе полиолефинов являются предпочтительнее из-за присущей им более низкой плотности и более высокой текучести при эквивалентной толщине. Кроме того, некоторые проблемы существующих технологий касаются проблемы окружающей среды при утилизации и переработке этикеток на основе PVC. Термоусаживающиеся в продольном направлении пленки на основе полипропилена получали путем продольной одноосевой ориентации литьевых и двухосноориентированных пленок. Одноосноориентированные в продольном направлении литьевые полипропиленовые пленки характеризуются тем, что имеют несбалансированные прочностные свойства, плохую плоскостность пленки, высокие силы усадки, высокие температуры усадки и максимальную усадку 40 процентов. Одноосноориентированные в продольном направлении, двухосноориентированные полипропиленовые пленки характеризуются тем, что имеют высокие силы усадки, высокие температуры усадки и максимальную усадку 40 процентов. Соответственно, существует потребность в данной области в усовершенствованных термоусаживающихся пленках.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение относится к однонаправленно ориентированной термоусаживающейся этикетке на основе полиэтилена, состоящей из двухосноориентированной и после этого одноосно ориентированной в продольном направлении полиэтиленовой пленке, которая имеет однонаправленную усадку более 20% в продольном направлении и менее 5% усадки в поперечном направлении при температуре ниже температуры плавления и напечатана и разрезана в соответствии с потребительским товаром. В одном из вариантов осуществления изобретения полиэтилен представляет полиэтилен высокой плотности, полиэтилен средней плотности, полиэтилен низкой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен сверхнизкой плотности или полиэтилен очень низкой плотности, высокомолекулярный полиэтилен высокой плотности или смеси их гомополимеров или сополимеров. В другом из вариантов осуществления изобретения этикеточная пленка включает одну или больше добавок, которые улучшают технологические свойства, показатели усадки, прочностные свойства или оптические свойства. Еще в одном из вариантов осуществления изобретения усадка этикетки составляет больше 40% в продольном направлении. Некоторые варианты осуществления изобретения относятся к однослойной или многослойной этикетке, тогда как другие варианты осуществления изобретения включают использование безусадочной пленки, такой как двухосноориентированная полиэтиленовая или двухосноориентированная полипропиленовая пленка. Также другие варианты осуществления изобретения включают пленку с прозрачным наружным слоем, контактный клей, например, имеющий прочность на сдвиг при высокой температуре до 71°С, и съемный слой.
Разработан потребительский продукт, такой как контейнер, бутылка, тюбик или батарея, содержащий этикетку, а также способ этикетирования потребительского товара.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана термоусаживающаяся самоклеющаяся этикетка, нанесенная над краем тюбика, где встречаются корпус и плечо головки (фиг. 1А), так что при тепловой обработке этикетка усаживается на головке (фиг. 1В) и полностью покрывает корпус тюбика (фиг. 1С).
Фиг. 2 показывает термоусаживаюшуюся самоклеющуюся этикетку, нанесенную на край сухой батарейки. Как показано, этикетка отрезана длиной, не превышающей длину батарейки (фиг. 2А), при этом этикетку наносят на батарейку (фиг. 2В) и при тепловой обработке этикетка усаживается на корпусе батарейки и покрывает часть верхнего и нижнего концов батарейки (фиг. 2С).
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к печатной и отрезанной этикетке, полученной из однонаправленно ориентированной термоусаживающейся полимерной пленки на основе полиэтилена. Данная этикетка может быть объединена с контактным клеем и использована для этикетирования различных потребительских товаров. Данная этикетка имеет несколько преимуществ по сравнению с этикетками согласно известным техническим решениям. В частности, данную этикетку получают из двухосноориентированных и затем одноосно продольно ориентированных полиэтиленовых термоусаживающихся пленок, обеспечивая, таким образом, способность к использованию более тонких пленок и получение этикеток со сбалансированными прочностными свойствами. Данная этикетка проявляет типичные параметры усадки с продольной усадкой от 20 до 75%. Кроме того, данная этикетка проявляет низкую остаточную силу усадки/силу сдвига и имеет продольную усадку меньше 5% при температуре ниже 80°С. Кроме того, учитывая, что данная этикетка проявляет поперечную усадку меньше 5%, данная этикетка является стабильной в ходе производства, транспортировки и хранения. Прочностные свойства в продольном направлении и жесткость при изгибе увеличены за счет одноосного ориентирования в продольном направлении, что обеспечивает данной этикетке хорошую отрабатываемость в ходе изготовления этикетки, нанесения этикетки и конечного ее использования. Кроме того, поскольку данная этикетка вся представляет собой полиэтиленовую этикетку, этикетка безопасна для окружающей среды и не наносит ущерба окружающей среде.
Как использовано в настоящем документе, термин «ориентированный» относится к термопластичному полотну, которое образует пленочную структуру, в которой полотно удлинено в любом одном из направлений («одноосно») или в двух направлениях («двухосно») при повышенных температурах с последующей «фиксацией» в удлиненной конфигурации при охлаждении материала с, по существу, сохранением удлиненных размеров. Данная комбинация удлинения при повышенных температурах с последующим охлаждением вызывает укладку полимерных цепей в более параллельные конфигурации, что в результате улучшает механические свойства полимерного полотна. После последующего нагревания некоторого не закрепленного, не отпущенного ориентированного листа полимера до его температуры ориентации можно получить термическую усадку. В соответствии с настоящим изобретением, пленка данной этикетки является двухосноориентированной и после этого одноосноориентированной в продольном направлении.
Способ одноосного ориентирования в продольном направлении известен в данной области. Пленку вытягивают с помощью вытяжных вальцов, имеющих резьбу в направлении продольной ориентации, которые состоят из одного или более предварительно нагретых валков, одной или более стадий вытяжки с нормализирующим валком после одной или нескольких стадий вытяжки, кондиционирующего и нормализирующего валка и охлаждающего валка. Все валки имеют отдельный привод и регулировку температуры. Вытяжка осуществляется путем создания разницы скоростей вращения двух соседних валков на стадиях вытяжки, где максимальное отношение вытяжки определяется материалом. Отношение вытяжки или ориентации определяется как отношение скорости второго валка на стадии вытяжки, разделенной на скорость вращения первого валка на стадии вытяжки. Ориентация в продольном направлении протекает, когда отношение вытяжки превышает единицу. Уровень продольной или поперечной усадки является результатом отношения вытяжки, когда более высокие отношения вытяжки приводят к более высокой продольной усадке. Нормализация после вытяжки является минимальной и предпочтительно протекает при температуре ниже 100°С с сохранением параметров продольной усадки выше 80°С. Параметры усадки в продольном направлении являются следствием выбора материала и условий процесса двухосной ориентации и одноосной ориентации.
Однонаправленная термоусаживающаяся этикетка определяется в настоящем документе как этикетка, имеющая усадку больше 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, или, наиболее предпочтительно, больше 45% в направлении усадки (т.е. продольном направлении). В некоторых вариантах осуществления изобретения усадка данной этикетки составляет ≤75% при температуре ≤10°С температуры плавления пленки. В других вариантах осуществления изобретения усадка данной этикетки составляет от 20% до 75% в продольном направлении при температуре ≤10°С температуры плавления пленки. Кроме того, усадка в поперечном направлении составляет меньше 10% и, предпочтительно, меньше 5% при температурах ниже температуры плавления пленки. В частности, усадка не происходит при использовании или распределении температур продукта, содержащего данную этикетку, и только происходит при воздействии температур выше температуры использования или распределения в ходе процесса нанесения этикетки. В этом отношении конкретные варианты данной этикетки характеризуются усадкой, начинающейся при температуре больше 80°С. Процент усадки можно измерить традиционными методами, включая, например, ASTM D1204.
В некоторых вариантах осуществления изобретения продольная усадка данной этикетки превышает 40% при температурах между 100 и 135°С и составляет меньше 5% в поперечном направлении. Кроме того, продольная усадка составляет меньше 5% при температурах до 80°С и поперечная усадка составляет меньше 5% при температурах до 135°С.
Однонаправленно ориентированная термоусаживающаяся этикетка по настоящему изобретению состоит из основного полимерного компонента, которым является полиэтилен. В некоторых вариантах осуществления изобретения полиэтилен состоит по меньшей мере из одного полиэтиленового гомополимера, сополимеров полиэтилена, смесей его гомополимеров или сополимеров, которые могут быть использованы по отдельности как основной полимерный компонент или в сочетании с другими полимерными материалами или добавками с образованием основного полимерного компонента. Типичные полиэтиленовые полимеры, предназначенные для применения в данной этикетке, включают полиэтилен высокой плотности (HDPE; плотность больше 0,941 г/см3; температура плавления 126-135°С), полиэтилен средней плотности (MDPE; плотность между 0,926 и 0,940 г/см3; температура плавления 120-125°С), полиэтилен низкой плотности (LDPE; плотность между 0,910 и 0,925 г/см3; температура плавления 105-118°С), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE; плотность между 0,919 и 0,925 г/см3; температура плавления 126°С), полиэтилен сверхнизкой плотности (ULDPE) или полиэтилен очень низкой плотности (VLDPE; плотность между 0,885 и 0,915 г/см3), высокомолекулярный HDPE (HMW-HDPE; плотность в интервале 0,935 и 0,955 г/см3) и аналоги с бимодальным и мультимодальным распределением молекулярной массы (см. US 6613841 и US 8034461) или смеси его гомополимеров или сополимеров. В некоторых вариантах осуществления изобретения смеси гомополимеров или сополимеров полиэтилена содержат >50% этилена. В одном из вариантов осуществления изобретения полиэтилен данной этикетки содержит по меньшей мере один полиэтилен. В другом варианте осуществления изобретения полиэтилен данной этикетки состоит из полиэтилена или смеси гомополимеров полиэтилена или сополимеров полиэтилена. Основной полимерный компонент или полиэтилен предпочтительно представляет приблизительно от 50 мас.% до приблизительно 100 мас.% однонаправлено ориентированной термоусаживающейся полимерной пленки, используемой в производстве данной этикетки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения использованы смеси HMW-HDPE и LLDPE, где отношение смешения составляет между 80/20 до 20/80, и индекс плавления (190°С) - между 0,01 и 0,05 дг/минута (см. US 6613841).
В других вариантах осуществления изобретения данную этикетку получают из HMW-HDPE с плотностью между 0,935 и 0,948 г/см3 и индексом плавления (190°С, ASTM 1238) между 0,03 и 0,15 дг/минута (см. US 7011892).
Смеси HDPE, MDPE, LLDPE, VLDPE, включающие бимодальное и мультимодальное молекулярно-массовое распределение, охватываются настоящим изобретением (см. US 8034461). В некоторых вариантах осуществления изобретения данная этикетка содержит больше 50 мас.% HDPE или MDPE. В других вариантах осуществления изобретения данная этикетка содержит бимодальный или мультимодальный HDPE. В еще одних вариантах осуществления изобретения данная этикетка содержит 0% LDPE.
Помимо полиэтиленового компонента этикетки по настоящему изобретению могут также включать добавку для улучшения или изменения технологических свойств, параметров усадки, прочностных свойств и оптических свойств. Некоторые добавки также могут быть использованы для усиления способности к однонаправленной ориентации пленки и достижения приемлемых параметров усадки. Примеры добавок включают антиоксиданты, стабилизаторы, окрашивающие агенты, диспергаторы и т.п. Добавки могут также быть использованы для придания дополнительных функциональных свойств, таких как контроль коэффициента трения (COF), антиблокирующие свойства и мутность. Чтобы осуществить процесс одноосной ориентации в продольном направлении, конкретные варианты осуществления изобретения характеризуются использованием низкомолекулярного полиэтилена (например, с плотностью 0,950 г/см3, молекулярной массой 2654-5994 г/моль), олефиновые воски или LLDPE очень низкой плотности в качестве добавок к данной этикетке. В некоторых вариантах осуществления изобретения добавка составляет меньше 50 мас.% от состава пленки. В других вариантах осуществления изобретения добавка составляет от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 40 мас.% пленки, использованной в производстве данной этикетки. Хотя некоторые варианты осуществления изобретения характеризуются введением добавки в пленку, использованную в производстве данной этикетки, отличительным признаком других вариантов осуществления изобретения является использование добавки в покрытии или лаке.
Термоусаживающаяся этикетка на основе полиэтилена согласно изобретению может состоять из одного компонента или однослойной пленки. В других вариантах осуществления изобретения термоусаживающаяся этикетка на основе полиэтилена состоит из многослойной пленки, содержащей два или более отдельных слоев одинакового или различного состава.
Многослойные этикетки согласно изобретению могут включать слой лака для обеспечения защитного или функционального покрытия; наружный слой из прозрачной пленки; наружный слой из прозрачной пленки с обратной печатью; прозрачная пленка с печатной поверхностью, мутная или металлизированная внутри пленочного слоя; слой безусадочной пленки; слой контактного клея или пленочная съемная прокладка. Подходящие пленки наружного слоя для данных многослойных этикеток могут состоять из продольно термоусаживающихся пленок на основе полиэтилена или безусадочных пленок на основе полиэтилена или полипропилена. Безусадочные пленки могут состоять из полиэтилена или полипропилена. Безусадочная полиэтиленовая или полипропиленовая пленка может состоять из гомополимеров, сополимеров или смесей полиэтиленовых или полипропиленовых гомополимеров и сополимеров. Когда данная этикетка является многослойной, предпочтительно этикетка представляет ламинат, где одна или более пленок ламината являются однонаправленными термоусаживающимися пленками, и где ламинат включает прозрачный наружный пленочный слой. В некоторых вариантах осуществления изобретения этикетка согласно изобретению представляет ламинат, состоящий по меньшей мере из двух слоев, где по меньшей мере один из пленочных слоев ламината представляет собой однонаправленную термоусаживающуюся пленку на основе полиэтилена. В конкретных вариантах осуществления изобретения этикетка по изобретению представляет собой ламинат, состоящий из двух пленочных слоев, где оба пленочных слоя представляют собой однонаправленные термоусаживающиеся пленки на основе полиэтилена. В других вариантах осуществления изобретения этикетка по изобретению представляет собой ламинат, где по меньшей мере одна из пленок ламината отличается тем, что является однонаправленной термоусаживающейся пленкой на основе полиэтилена, и пленка ламината включает слой из безусадочной пленки, которая является биаксиально ориентированной на основе полиэтилена или биаксиально ориентированной на основе полипропилена. Когда этикетка по изобретению является ламинированной из более чем одной пленки, желательно, чтобы пленки ламината были объединены с использованием перманентного клея.
Этикетки по настоящему изобретению могут быть получены из полиэтиленовой однонаправленной термоусаживающейся пленки, и, опционаьно, безусадочной пленки, при толщине пленки между 10 микрон и 200 микрон. Когда этикетку по изобретению получают из ламината из усаживающейся и безусадочной пленки, толщина усаживающейся пленки предпочтительно превышает 50% от общей толщины пленки. Желательно общая толщина данной этикетки составляет величину между 0,5 и 10 мил.
В соответствии с настоящим способом, пленку данной этикетки производят получением соответствующих смол на основе полиэтилена экструзией полиэтиленового слоя, двухосного ориентирования экструдированного полиэтиленового слоя и последующего одноосного продольного ориентирования двухосноориентированного полиэтиленового слоя с образованием однонаправленно ориентированной в продольном направлении термоусаживающейся полимерной пленки на основе полиэтилена. В некоторых вариантах осуществления изобретения отношение ориентации в продольном направлении превышает 4/1. В других вариантах осуществления изобретения отношение ориентации в продольном направлении составляет меньше 13/1. В конкретных вариантах осуществления изобретения отношение ориентации в продольном направлении составляет величину между 5/1 и 10/1. Усадка пленки в продольном направлении является следствием отношения ориентации в продольном направлении, когда нормализация и релаксация напряжения минимальны, и протекает при температуре 100°С или ниже, предпочтительно, ниже 80-90°С. Преимущественно, этикетка, полученная данным способом, имеет исключительную усадку, прочностные свойства и жесткость.
Этикетка по изобретению может состоять из одного пленочного слоя или множества пленочных слоев. Многослойные пленки могут быть получены соэкструзией, экструзионным покрытием или покрытием. Когда этикетка по изобретению состоит более чем из одного слоя, этикетка может иметь число слоев между одним и пятью слоями, хотя допустимо любое число слоев, включающих четное число пленочных компонентов слоев. Кроме того, поверхность этикетки может быть обработана коронным разрядом или пламенем или покрыта для повышения поверхностной функциональности и поверхностного натяжения.
Этикетка по настоящему изобретению обладает превосходными оптическими свойствами и, когда состоит из прозрачной пленки, имеет показатель мутности (haze value) менее 10, или более характерно, меньше 6. Кроме того, этикетка по настоящему изобретению проявляет улучшенные характеристики стабильности при хранении с уровнем усадки меньше 5% в продольном направлении при температуре 60°С или ниже, предпочтительно, при или ниже 70°С или, наиболее предпочтительно, при или ниже 80°С. В некоторых вариантах осуществления изобретения этикетка проявляет усадку меньше 5% в продольном направлении при данных температурах.
При использовании в изделиях этикетирования для потребительских товаров этикетку по изобретению получают в рулонной форме и печатают информацию о продукте, например, графическую, изображения, текст, окрашиванием или другими средствами на части или всей поверхности одной или более пленок, использованных в этикетке, и разрезают на этикетки конечных размеров перед их нанесением на потребительский товар. Помимо информации о продукте этикетка по изобретению может быть прозрачной, белой, непрозрачной, металлизированной или содержит специальные средства выделения контура, такие как тиснение. Графическое изображение, окрашивание, рисунки или текст могут быть напечатаны на оборотной стороне или напечатаны на поверхности. В некоторых вариантах осуществления изобретения, когда этикетка является многослойной, графическое изображение, окрашивание, рисунки или текст напечатаны на оборотной стороне на прозрачном наружном слое или напечатаны на поверхности на прозрачном, матовом или металлизированном слое.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, изобретение относится к этикетке, полученной из однослойной полиэтиленовой однонаправленной термоусаживающейся пленки, где пленка подвергнута печати на оборотной стороне или печати по поверхности с опциональным защитным покрытием или покрытием печатного изображения лаком.
В других вариантах осуществления изобретения изобретение относится к этикетке, полученной из полиэтиленовой однонаправленной термоусаживающейся пленки в виде ламината, где одна или более из пленок ламината являются однонаправленными термоусаживающимися пленками и где ламинат включает прозрачную пленку в виде наружного слоя.
Еще в одном из вариантов осуществления изобретение относится к этикетке, полученной из полиэтиленовой однонаправленной термоусаживающейся пленки, где этикетка является либо однослойной пленкой, либо ламинатом из двух пленок, и где оборотная сторона (внутренняя) пленки покрыта (100% покрытие) контактным клеем. В некоторых вариантах осуществления изобретения клей имеет прочность на сдвиге при высокой температуре до 160°F. В соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, этикетка может дополнительно включать пленочную съемную прокладку.
При нанесении на потребительский товар оборотная сторона (внутренняя) этикетки покрыта (100% покрытия) контактным клеем. Контактный клей наносят после того, как на этикетке напечатано графическое изображение или другие данные. Этикетка, покрытая контактным клеем, может быть затем ламинирована покрытой силиконом или аналогичной съемной пленкой (лайнером) или съемной подложной и затем разрезана на этикетки желательного размера. Альтернативно, в случае ламинированной конструкции, контактный клей и съемный слой могут быть ламинированы с базовой пленкой, на поверхность которой можно затем нанести печатную информацию или, в альтернативном случае, ламинировать с прозрачной наружной пленкой, отпечатанной на оборотной стороне, и разрезать на этикетки желательного размера.
Контактные клеи для использования в настоящем изобретении включают, но не ограничиваются ими, резиновые клеи, винилацетатные клеи, этиленвинилацетатные клеи, клеи на основе поливинилового спирта, клеи на основе поливинилацеталя, винилхлоридные клеи, акрилатные клеи, полиамидные клеи, клеи на основе полиэтилена, целлюлозные клеи, полисульфидные клеи и клеи-расплавы с высоким содержанием полимера. Желательно, контактный клей по изобретению является контактным по своей природе, и также характеризуется тем, что является устойчивым, как только этикетка нанесена, имеет прочность клея на сдвиг больше 400 г/дюйм и является стабильным при температуре до 70°С. В других вариантах осуществления изобретения клей имеет прочность на сдвиг при высокой температуре до 160°F (71°C). Полученная этикетка с нанесенным контактным клеем сохраняет хорошую целостность шва внахлестку и не имеет загибов или сдвига этикетки по концам.
Этикетка по настоящему изобретению может быть использована для упаковки и этикетирования различных продуктов. Этикетка по настоящему изобретению проявляет высокую степень усадки регулированным и последовательным образом, обеспечивая ряд других положительных свойств, таких как оптическая прозрачность, превосходные характеристики транспортировки, исключительные прочностные свойства, жесткость и стабильность при хранении. Кроме того, чтобы снизить нагрузку на окружающую среду этикетки по изобретению, желательно, чтобы этикетка по изобретению содержала больше 10% или больше 20% полиэтилена, подлежащего повторной переработке. В конкретных вариантах осуществления изобретения содержание повторно используемого материала в этикетке по изобретению лежит в интервале от 10 до 90%.
Как отмечено, этикетка находит применение в этикетировании, нанесении покрытий и/или декорировании различных потребительских товаров. Этикетка может быть использована в различных процессах этикетирования, включая подачу из рулона, рукава и нанесение самоклеющейся этикетки.
Также обеспечивается потребительский товар, обернутый в этикетку по изобретению. Потребительские товары включают контейнеры, бутылки, тюбики, например, гибкие пластмассовые тюбики; или батарейки, например, цилиндрические сухие батарейки, где этикетка образует, по меньшей мере, полный оборот на 360° вокруг цилиндрической поверхности контейнера, бутылки, тюбика или батарейки.
Усаживающаяся пленка по изобретению может быть использована при нанесении плотного покрытия на продукты неравномерного контура, а также может проходить по высоте продукта и при термоусадке образовывать плотную оболочку и этикетку на поверхности продукта и в верхней и/или нижней части поверхности.
Этикетки изготавливают, свертывают в рулон с одной полосой этикеток и наносят с помощью соответствующего этикетирующего оборудования на потребительский товар, где периферическая поверхность потребительского продукта полностью покрыта по меньшей мере на 360 градусов и в последующем плотно усажена на потребительский товар с применением горячего воздуха или тепла пара. Усаживающаяся этикетка по изобретению особенно пригодна для нанесения на неравномерные или контурные потребительские товары, когда этикетка при нанесении плотно садится вокруг самого большого диаметра контейнера, а затем, при применении горячего воздуха или пара, плотно усаживается до меньшего диаметра и контурной области потребительского товара. Этикетка может быть также нанесена на верхний и/или нижний концы потребительского продукта и плотно усажена по радиусу и верхней и/или нижней части продукта.
В частности, при нанесении на контейнер по высоте этикетка может заходить за концы контейнера или может быть равной высоте контейнера или покрывать часть высоты контейнера. Этикетку затем подвергают термоусадке на контейнере, так что этикетка плотно и равномерно садится на поверхность контейнера, где верх и низ контейнера покрываются этикеткой.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, таких как применение самоклеящейся этикетки, этикетка имеет съемный слой, который снимается перед нанесением на контейнер или батарейку. Желательно, чтобы длина этикетки была, больше, чем полный оборот вокруг потребительского товара. Соответственно, в конкретных вариантах осуществления изобретения этикетка покрывает и/или декорирует цилиндрический потребительский товар и образует по меньшей мере полный оборот на 360°, или, более предпочтительно, больше, чем полный оборот на 360°С, и проходит за концы цилиндрического потребительского товара. Например, при нанесении на батарейку высота этикетки в поперечном направлении должна быть выше, чем размер батарейки, так чтобы проходить над концами батарейки. Когда данную этикетку используют для полного оборота пластмассового тюбика с боковым швом, слабый шов и область гофрирования, связанные с боковым швом тюбика, исключаются, таким образом, обеспечивая 100% декорирование тюбика и исключение недекорированной полоски, традиционно присутствующей на экструдированных тюбиках. Чтобы достичь этого, термоусаживающуюся самоклеящуюся этикетку разрезают на отрезки длиной, превышающей длину тюбика, и наносят на тюбик, так что этикетка проходит за кромку тюбика, где встречаются корпус и плечо головки (фигура 1А). На второй стадии этикетку подвергают воздействию тепла, вызывая этим усадку этикетки на зоне плеча и полное покрытие корпуса тюбика (фиг. 1В). Как только присоединен колпачок, тюбик полностью покрывают этикеткой, исключая любую недекорированную полоску между тюбиком и колпачком (фиг. 1С).
Аналогичным образом получают этикетированную батарейку путем разрезания этикетки на отрезки длиной, превышающей длину батарейки (фигура 2А), этикетка крепится к батарейке (фиг. 2В) и этикетку подвергают термоусадке к батарейке, так что часть верхнего и нижнего концов батарейки закрываются этикеткой (фиг. 2С).
Изобретение рассмотрено более подробно с помощью следующих неограничивающих примеров.
Пример 1. Усадка одного слоя
В таблице 1 представлены данные о проценте усадки безусадочной двухосноориентированной однослойной этикетки на основе полиэтилена (Образец #1, 110 калибр) по сравнению с однонаправленно ориентированной термоусаживающейся однослойной этикеткой на основе полиэтилена, полученной двухосной ориентацией с последующей одноосной продольной ориентацией (образец #2, 75 калибр; #3, 110 калибр; #4, 150 калибр; #5, 175 калибр и #6, 200 калибр).
| Таблица 1 | |||||||
| Температура (°С) | Направление | Усадка образца | |||||
| #1 | #2 | #3 | #4 | #5 | #6 | ||
| 70 | Продольное | 0 | 3,5 | 2,5 | 1,5 | 1 | 0 |
| Поперечное | -0,5 | -1 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
| 80 | Продольное | 0,5 | 5,5 | 5 | 3 | 2,5 | 2 |
| Поперечное | -0,5 | -1 | 0 | -0,5 | 0 | 0,5 | |
| 90 | Продольное | 1 | 9 | 9 | 5,5 | 6 | 5 |
| Поперечное | 0 | -1 | 0 | 0 | -0,5 | -1 | |
| 100 | Продольное | 1,5 | 14 | 14 | 9 | 9 | 6 |
| Поперечное | -0,5 | -1,5 | -1 | -1 | -1 | -1 | |
| 120 | Продольное | 2 | 76 | 75 | 55 | 71 | 28 |
| Поперечное | -1 | -4 | -4 | -3 | -5 | -4 |
| 130 | Продольное | 6 | 83 | 82 | 85 | 84 | 82 |
| Поперечное | -4 | -3 | -4 | -4 | -5 | -6 |
Пример 2. Усадка ламината
В таблице 2 представлены данные об усадке этикетки из двух ламинированных пленок. Образцы #7-#9 получены ламинированием двух пленок, где обе пленки представляют собой однонаправленно ориентированные термоусаживающиеся пленки на основе полиэтилена, полученные двухосной ориентацией с последующей продольной ориентацией. Образцы #10-#11 получены ламинированием двух пленок, где наружная пленка представляет собой однонаправленно ориентированную термоусаживающуюся пленку на основе полиэтилена, полученную двухосной ориентацией с последующей продольной ориентацией, а внутренняя пленка представляет собой безусадочную двухосноориентированную пленку на основе полиэтилена. Пленки, использованные в этикетках, выбраны из пленок, перечисленных в таблице 1. В частности, образец #7 получен ламинированием #3 (100 калибр) и #2 (75 калибр); образец #8 получен ламинированием двух пленок #2 (каждая 75 калибра); образец #9 получен ламинированием пленки #4 (150 калибр) и #2 (75 калибр); образец #10 получен ламинированием пленок #3 (100 калибр) и #1 (110 калибр) и образец #11 получен ламинированием пленок #6 (200 калибр) и #1 (110 калибр).
| Таблица 2 | ||||||
| Температура (°С) | Направление | Усадка образца | ||||
| #7 | #8 | #9 | #10 | #11 | ||
| 70 | Продольное | 3 | 1 | 2 | 1,5 | 0,5 |
| Поперечное | -1 | -0,5 | -0,5 | 0 | -1 |
| 80 | Продольное | 5 | 5 | 4 | 0,5 | 1 |
| Поперечное | -1 | -1 | -1 | 2 | -1 | |
| 90 | Продольное | 8 | 7 | 6 | 3 | 1 |
| Поперечное | -2 | -1 | -1 | -1 | -1 | |
| 100 | Продольное | 18 | 13 | 14 | 8 | 3 |
| Поперечное | -2 | -2 | -2 | -1 | -1 | |
| 120 | Продольное | 50 | 48 | 66 | 62 | 22 |
| Поперечное | -5 | -4 | -0,5 | -4 | -2 | |
| 130 | Продольное | 79 | 75 | 78 | 74 | 70 |
| Поперечное | 1 | -6 | -7 | -2 | -4 |
Пример 3. Свойства однослойной и многослойной этикеток
В таблице 3 представлены данные по прочностным и оптическим свойствам безусадочной двухосноориентированной пленки на основе полиэтилена (#1, 110 калибр) и однонаправленно ориентированных термоусаживающихся пленок на основе полиэтилена, полученных двухосной ориентацией с последующей одноосной продольной ориентацией (#2, 75 калибр; #3, 110 калибр; #4, 150 калибр; #5, 175 калибр; #6, 200 калибр) и этикеток из двух ламинированных пленок. Ламинированные образцы #7-9# состояли из двух пленок, каждая из которых представляла однонаправленно ориентированную термоусаживающуюся пленку на основе полиэтилена, полученную двухосной ориентацией с последующей продольной ориентацией (#7, 110 калибр+75 калибр; #8, 200 калибр+75 калибр; #9, две пленки калибром 75). Ламинированные образцы #10-№11 состояли из двух пленок, где наружной пленкой была однонаправленно ориентированная термоусаживающаяся пленка на основе полиэтилена, полученная двухосной ориентацией с последующей продольной ориентацией, а внутренняя пленка была безусадочной двухосноориентированной пленкой на основе полиэтилена (#10, 110 калибр) PE MDS+110 PE; #11, 200 калибр PE MDS+110 PE). Модуль при растяжении для образцов #1-#6 измеряли при 5% удлинении, а для образцов #7-#11 измеряли при 2% удлинении.
| Таблица 3 | |||||
| Образец # | Модуль при растяжении в продольном направлении (фунт/ кв.дюйм) |
Модуль при растяжении в поперечном направлении (фунт/кв.дюйм) | Жесткость при изгибе в продольном направлении | Жесткость при изгибе в поперечном направлении | Мутность |
| 1 | 60,000 | 85,000 | 6 | 8 | 11 |
| 2 | 198,700 | 173,000 | 2,5 | 2,5 | 4,9 |
| 3 | 165,000 | 170,000 | 5 | 5 | 10 |
| 4 | 175,000 | 165,000 | 6 | 7 | 10 |
| 5 | 99,640 | 111,100 | 7 | ||
| 6 | 200,000 | 165,000 | 8,8 | 8,8 | 6,8 |
| 7 | 78,280 | 82,180 | 8 | 10 | |
| 8 | 136,270 | 102,980 | 21 | 16 | |
| 9 | 103,585 | 111,755 | 3,3 | 8,7 | |
| 10 | 63,835 | 68,955 | 7 | 11 | |
| 325 | 68,455 | 74,580 | 12 | 17 |
Пример 4. Конкурентная усадка
В таблице 4 представлены данные по проценту продольной усадки альтернативных продольных усаживающихся пленок. PVC 211/01 представляет PENTALABEL Rigid Vinyl OM-L211/01; PVC 210/01 представляет PENTALABEL Rigid Vinyl OM-L210/01; PETG 20/30 представляет прозрачный PETG OM-EG20/30 толщиной 2 мил и PETG 20/40 представляет прозрачный PETG OM-EG20/40 толщиной 2 мил, каждый от Klockner Pentaplast. PP представляет многослойную полипропиленовую пленку, как описано в примере 4 патента US 6908687.
| Таблица 4 | ||||||||
| Образец | Температура (°C) | |||||||
| 65 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | |
| PVC 211/01 | 0 | 2 | 25 | 50 | ||||
| PVC 210/01 | 0 | 2 | 10 | 32 | ||||
| PETG 20/30 | 10 | 30 | 48 | 53 | ||||
| PETG 20/40 | 0 | 38 | 55 | 62 | ||||
| PP | 1,95 | 3,5 | 6,25 | 11,3 | 21,9 | 32,8 | 36,7 |
Пример 5. Способ этикетирования полностью экструдированного тюбика с защелкивающимся колпачком.
Ниже рассмотрено два альтернативных способа этикетирования полностью экструдированных тюбиков с защелкивающимся колпачком.
Способ 1. Шприцованный рукав корпуса тюбика получают с использованием процесса моно- или многослойной соэкструзии, и рукав нарезают на отрезки желательной длины. На корпус тюбика крепят головку методом компрессионного формования или другими средствами. Затем повышают поверхностную энергию корпуса тюбика и конической головки тюбика (например, обработкой коронным разрядом или пламенем), чтобы наиболее эффективно нанести клей этикетки. Этикетку наносят так, чтобы края этикетки перекрывались, но еще не приклеивались к конической части головки. Затем подают горячий воздух или тепловое излучение к части этикетки, перекрывающей коническую головку, вызывая усадку этикетки. Крепление этикетки к конической головке усиливается действием мягкого валка, прижимающего кольцо, соответствующее форме головки, или других средств, чтобы обеспечить прочное крепление клея к головке. В качестве опциональной стадии, тюбик и/или крышку вращают до положения, подходящего для ориентации крышки к графическому изображению на этикетке передней панели тюбика. Затем монтируют крышку.
Способ 2. Экструдированный рукав корпуса тюбика получают с использованием метода моно- или многослойной соэкструзии, и рукав разрезают на отрезки желательной длины. Затем повышают поверхностную энергию корпуса тюбика, чтобы наиболее эффективно нанести клей этикетки. Рукав затем располагают точно на сердечнике с учетом положения края этикетки, предназначенной для нанесения на рукав. Этикетку наносят на трубчатый рукав вровень с концом трубчатого рукава. Затем приваривают головку, полученную литьем под давлением, к трубчатому рукаву, содержащему этикетку, с использованием системы создания горячего воздуха, известной в области изготовления тюбиков. Горячий воздух, использованный в операции приваривания головки, будет вызывать усадку этикетки, поскольку трубчатый рукав соответствует форме головки тюбика. В качестве опциональной стадии, тюбик вращают на сердечнике и/или крышке до положения, подходящего для ориентации крышки по графическому изображению на передней панели этикетки тюбика. Затем монтируют крышку.
Пример 6. Способ этикетирования полностью экструдированного тюбика с защелкивающейся крышкой с ориентацией
Способ, описанный в примере 2, может быть модифицирован, чтобы позволить ориентировать винтовые крышки формованными выступами в прессованной головке в соответствии с расположением начала резьбы. Датчик процесса будет затем определять этот выступ и использовать его как сигнал для нанесения этикетки относительно выступа и, следовательно, положения начала резьбы. Когда крышка завинчивается на тюбике, она будет заканчиваться в правильном положении относительно графического рисунка этикетки.
1. Однонаправленно ориентированная термоусаживающаяся этикетка на основе полиэтилена, включающая двухосноориентированную и после этого одноосно продольно ориентированную полиэтиленовую пленку, где указанная пленка включает полиэтилен в количестве между 50 и 100 мас.% и имеет усадку в одном направлении больше 20% в продольном направлении и меньше 5% усадки в поперечном направлении при температуре ниже температуры плавления пленки.
2. Этикетка по п. 1, где полиэтилен включает полиэтилен высокой плотности, полиэтилен средней плотности, полиэтилен низкой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен ультранизкой плотности или полиэтилен очень низкой плотности, высокомолекулярный полиэтилен высокой плотности или смеси их гомополимеров или сополимеров.
3. Этикетка по п. 2, дополнительно включающая одну или более добавок, которые улучшают технологические свойства, параметры усадки, прочностные свойства или оптические свойства.
4. Этикетка по п. 1, где усадка этикетки превышает 40% в продольном направлении.
5. Этикетка по п. 1, где указанная этикетка является однослойной или многослойной.
6. Этикетка по п. 5, где этикетка является многослойной и включает слой безусадочной пленки.
7. Этикетка по п. 6, где слой безусадочной пленки включает полиэтилен или полипропилен.
8. Этикетка по п. 5, где этикетка является многослойной и включает прозрачный наружный пленочный слой.
9. Этикетка по п. 1, дополнительно включающая контактный клей.
10. Этикетка по п. 9, где клей имеет прочность на сдвиг при высокой температуре до 71°С.
11. Этикетка по п. 9, дополнительно включающая съемный слой.
12. Этикетка по п. 1, где этикетка дополнительно подвергнута усадке на потребительском товаре.
13. Потребительский товар, включающий
однонаправленно ориентированную термоусаживающуюся этикетку на основе полиэтилена, включающую двухосноориентированную и после этого одноосноориентированную в продольном направлении полиэтиленовую пленку, где указанная пленка включает полиэтилен в количестве между 50 и 100 мас.%, которая имеет усадку в одном продольном направлении больше 20% и усадку в поперечном направлении меньше 5% при температуре ниже температуры плавления пленки, и
потребительский товар с указанной этикеткой, нанесенной на него.
14. Потребительский товар по п. 13, где товаром является контейнер, бутылка, тюбик или батарейка.
15. Потребительский товар по п. 14, где батарейка является цилиндрической сухой батарейкой.
16. Потребительский товар по п. 15, где этикетка образует полный оборот по меньшей мере на 360° вокруг батарейки и где по высоте этикетка выходит за концы батарейки.
17. Потребительский товар по п. 16, где этикетка подвергается тепловой усадке на батарейке так, чтобы верхний и нижний концы батарейки были закрыты этикеткой.
18. Потребительский товар по п. 15, где тюбик представляет собой гибкий сдавливаемый тюбик, включающий корпус и плечо.
19. Потребительский товар по п. 18, где этикетка образует полный оборот по меньшей мере на 360° и где этикетка подвергается термоусадке на гибком сдавливаемом тюбике, так что этикетка выступает над плечом тюбика.
20. Способ этикетирирования потребительского товара, включающий приклеивание однонаправленно ориентированной термоусаживающейся пленки на основе полиэтилена, включающей двухосно ориентированную и после этого одноосно ориентированную в продольном направлении полиэтиленовую пленку, где указанная пленка включает полиэтилен в количестве между 50 и 100 мас.%, которая имеет усадку в одном направлении больше 20% в продольном направлении и меньше 5% усадки в поперечном направлении, при температуре ниже температуры плавления пленки; и усадку этикетки на потребительском товаре, в результате чего происходит этикетирование потребительского товара.
21. Этикетка по п. 1, где на этикетке выполнена печать и она разрезана в соответствии с потребительским товаром.
22. Этикетка по п. 2, дополнительно включающая добавку для придания функциональных свойств, выбранную из антиоксидантов, стабилизаторов, окрашивающих агентов и диспергаторов.
23. Этикетка по п. 5, где одна или более пленок этикетки получены соэкструзией.
24. Этикетка по п. 5, где одна или более пленок этикетки получены нанесением покрытия методом экструзии.
25. Этикетка по п. 5, где одна или более пленок этикетки получены нанесением покрытия.
26. Этикетка по п. 1, дополнительно включающая лак, напечатанный на пленку, и имеющая добавку для придания одного или более функциональных свойств, выбранную из антиоксидантов, стабилизаторов, окрашивающих агентов и диспергаторов.
27. Этикетка по п. 26, где указанное одно или более функциональных свойств включает регулирование коэффициента трения.
