CN1178186C - 标签及包含所述标签的容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仅用油墨的标签，该标签至少由粘合剂层、仅有油墨的图案层和可选择采用的保护层组成，其中，当覆印在基体上时，所述的标签具有这里所定义的水渗透系数，即足以能快速地用水或碱的水溶液从基体上去除，而不对所述的基体进行破坏性的处理。

Description

标签及包含所述标签的容器

技术领域

本发明涉及一种仅用油墨的标签，通过用水或碱的溶液清洗它可从所附基体上去除；并且涉及一种转印标签(transfer label)，它包括背层和附在背层上可分离的仅用油墨的标签。

本发明还涉及其上有本发明的仅用油墨的标签之容器和从该容器上去除仅用油墨的标签的方法。

尤其，本发明涉及用于可重复使用的塑料容器如包装箱的标签，更具体地，是适合用在塑料包装箱上的用于装饰性推销和/或信息的标签。更为具体地，本发明涉及一种复合的标签，其仅将图案的油墨涂布到聚合物基体上，它可从基体上去除，而不需要对基体表面进行破坏性处理，这样，基体可再被标记。

背景技术

在包装箱技术领域，熟知的例如是采用丝网印刷方法，通过不可去除的永久图案来标记容器，如塑料包装箱。这种标签采用两到三种颜色，提供了长寿命的整饰。可是，该技术所能提供的颜色品种有限，缺乏其它标记技术能够提供的改进的图案，在变换图案以满足市场战略方面不具有灵活性而导致了大量过时产品的库存，而且仅在四个往返(trips)后就显示出磨损痕迹(典型包装箱的预期寿命为60个往返)，因此与其它标记手段相比费用较高。

当采用丝网印刷或擦涂(tampon)印刷工艺在可再使用的塑料包装箱上覆印可去除的油墨时，该油墨必须在瓶装厂、如酒厂被覆印，这带来标记问题。想用包装箱清洗机从包装箱上去除油墨，油墨必须溶于清洗液，这就污染了包装箱清洗机。而且，覆印速度受限制，并且油墨的固化需要大量的空间和运输前长时间的存放。

第二种标记容器的方法包括，在装料和封口时，在容器如塑料包装箱或瓶子上胶贴印制好的纸标签。然而，这种标记方法几乎不能经受搬运和暴露于潮湿带来的损伤(起皱)。而且，纸标签难于从包装箱上去除，易于堵塞目前的包装箱清洗机。从塑料包装箱上去除纸标签时，胶的残余物会留在包装箱上。

第三种标记容器尤其玻璃瓶的技术基于WO 90/05088描述的原理。该标记瓶子的方法提供了耐久的、高耐冲击的标签，且能印制高清晰标签。提供了包含可去除背层的转印标签，其背层是用乙烯基或丙烯酸油墨反印的，它是固化的并且再印上了粘合剂。该标签被帖附在了容器上，它的粘合剂表面与此接触。背层可与标签转印层分离，例如通过加热容器或标签或两个一起加热。经标记的容器然后被涂敷上一涂层，该涂层随后被固化。固化的涂层提供了所需的耐冲击和耐用的程度。永久粘附标签的缺点是，当标签刮损或有其它损伤时，难于从瓶上去除。而且，不可能每一次都给同一容器贴附新的和/或不同的标签，但这正是是推销活动所需要的。

对可重复使用的瓶和包装箱的需求是工业上优先的，并且关于在世界不同地区可重复使用的(可再装料的)容器替代一次性包装箱的政府立法的直接结果。在此回收利用的氛围中，一个装卸包装饮料容器的全新市场已经形成。目前对于可再装料的PET和玻璃瓶容器，确已如此。一些国家，尤其在欧洲，已投入了大量资金创建主要依赖于可重复使用的包装箱概念的分销体系。

显然，在这样的回收(再装料)市场中，唯一的产品是那些能够在包装箱外部印刷的那些。考虑到装卸、空间和存放，销售、商标、促销、UPC代码或其它信息是印在包装箱外表的信息。原因是，多数情况下，包装箱堆在发售商如杂货店中，只露出侧板和端板。象这样，在包装箱所述的端板是唯一区别一种产品和另一种产品的特征。

在使用可重复使用的包装箱时，对各种不同的产品或品牌使用一种统一的包装箱是非常有吸引力的。然而，只有存在一种能在包装箱上提供图案或印记的方便廉价的方法，并且当包装箱返回瓶装线再装瓶后，图案或印记能够除去时，这才成为可能。

另一方面，非常重要的是，包装箱上的标签、图案或印记必须持久，尤其在运输和储存中，甚至在潮湿的条件下。

所以，本发明的目的是提供一种可重复使用的塑料包装箱，在其至少一个表面有印记、或图案，使用时，持久、耐刻划、耐磨损、耐气候、耐潮湿，但一旦返回装瓶在清洗包装箱时容易除去。

本发明另一个目的是，塑料容器上的标签将能承受所有装卸接触以及室内或室外环境的存放条件。

本发明另一个目的是，当塑料容器返回饮料厂用于装箱时，如果需要，采用标准包装箱清洗机，标签能被轻松、彻底地除去。

本发明另一个目的是，有关除去标签的性能可被控制，以便施行标准包装箱清洗操作时，标签不被除去或损伤，但在特殊的、更加严格的包装箱清洗操作中才被除去。

本发明另一个目的是，标签综合了图案的全部范围，从简单的单色直到全照相复制。

最后还有一个目的是，该方法简便便宜。

发明内容

通过本发明的仅用油墨的标签可以达到上述的这些和其他的目的，所述标签至少由粘合剂层、仅有油墨的图案层和可选择采用的保护层所组成，其中，当该标签被覆印在基体上时，其具有这里所定义的水渗透系数，即足以能快速地用水或碱水溶液从基体上去除标签，而不需要对所述的基体进行破坏性处理。

为提供理想去除特性，发现，当覆印到基体表面、如包装箱表面时，控制标签的水渗透特性是必须的。一方面，当浸入或喷洒水时，为了破坏和/或泡涨其材质，快速去除标签，水渗透性必须足够高。另一方面，水渗透性也不能太高以防其处于正常的周围环境时也可除去。事实上，水渗透特性可微调到提供满足上面规定标准的标签。

水渗透系数定义为，标签浸入20℃水3小时后的吸水量占其干重的份额。该系数可通过水吸收试验方法测定。

上文所示，该系数值一方面足以能用水从基体上去除标签，而不对所述基体进行破坏性处理，另一方面，在正常室外条件下，标签完好无损。

通常，这意味着水渗透系数的下限是0.15、优选0.25、最优选0.50，其上限是2.50、优选1.35、最优选1.00。

根据本发明的第一方面，提供了一种转印标签，包括一层背层和一层可脱离地贴附在该背层上的转印层，所述的转印层包括仅用油墨的标签，所述的仅用油墨的标签至少由一层粘合剂层、一层仅用油墨的图案层和选择使用的一层保护涂层组成，其特征在于，当该标签覆印到基体上时，它具有这里定义的水渗透系数，该系数足以使得用水或碱溶液能够从该基体上快速去除该标签，而不需要对所述的基体进行破坏性的处理，其中所述水渗透系数为被定义为该标签浸入20℃水中3小时的吸水量占其干重的分额，数值范围在0.15-2.50；且该标签的铅笔硬度干燥状态下在1N到7N之间，且在20℃水中浸泡1到15分钟后，其铅笔硬度小于0.5N。

依照一个优选实施方案，本发明标签的吸收试验值在1和75克水/米²标签之间；典型的是约5g/m²。水吸收试验值尤其是标签抗浸泡去除能力的尺度。该试验如下面进一步限定的方法进行。

当该值不超过75g/m²时，在室外环境中标签抗去除，即，当标签覆印在包装箱上，处于雨天环境下的包装箱上的标签至少在很大程度上不受损或被去除。

另一方面，当该值超过1g/m²时，优选超过2.5g/m²，在标准包装箱清洗设备中，标签能被足够快地去除。

同样，在干燥或潮湿环境下，在下文中有描述的铅笔刻划试验也能检验标签性能。一般，普通环境(干燥)条件下，对铅笔硬度至少1N的试验，标签显示足够的耐受力。一般可接受值为1到10N，低值导致耐刻划能力不足，超过7N显示标签不易去除。在一段可接受的时间内(10分钟，优选3分钟，最优选1分钟)浸水后，铅笔硬度要降到0.5N以下。

决定从基体上去除标签的难易的另一个重要的标签性质是每24小时每平方米水蒸汽透过量。该值当然要大于0，否则就没有水蒸汽透过(同样没有水吸收)。通常，合适的标签所具有的水蒸汽透过率至少50，其上限大约750，而典型适合值大约600g/cm²/24h。

术语“仅用油墨的标签”这里限定标签为没有纸或塑料背层，包括有直接覆印在一个表面上的油墨的图案层。经常地，通过图案层可至少部分地看见该表面。采用图案转印，可方便地将仅用油墨的标签覆印在一个表面上。

按照本发明所使用的标签，必须基于没有支撑材料的油墨图案。油墨图案通过粘合剂粘在包装箱表面，图案表面可用保护层保护起来。

根据本发明的另一方面，提供一种容器，包括在其至少一个表面上的仅用油墨的标签，该标签至少由一层粘合剂层、一层仅用油墨的图案层和任意选择使用的一层保护涂层所组成，其特征在于，当所述的仅用油墨的标签覆印到基体上时，它具有这里定义的水渗透系数，该系数足以使得用水或碱溶液能够从该基体上快速去除该标签，而不需要对所述的基体进行破坏性的处理，其中所述水渗透系数为被定义为该标签浸入20℃水中3小时的吸水量占其干重的分额，数值范围在0.15-2.50；且该标签的铅笔硬度干燥状态下在1N到7N之间，且在20℃水中浸泡1到15分钟后，其铅笔硬度小于0.5N。

本发明明显地改进了基于纸张或塑料标签的现有技术体系。为除去那些标签，必须采用昂贵的高压设备，尤其需要标签在包装箱的相邻面的情况下。想要象本发明一样，通过简单浸泡去除标签是根本不可能的。而且，标签残渣易于堵塞包装箱清洗设备。

本发明的系统廉价，更有益于环境，因为仅用油墨的标签容易从水中回收，这样，水可以被循环使用。

本发明也提供了使用用于扫描的标签的可能性，如在其中包括一个UPC代码用来限定容器、内容物或任何其它合适的信息。本系统也允许生产商减少包装箱库存，因为不再有必要储备所有品牌或种类的包装箱。对于生产商来说，依照本发明的系统，使对于每种原材料，如瓶子，只用一种类型的包装箱，而不管原材料的品牌就成为了可能。这就使大量节约包装箱库存成为可能。当然，如果一个国家或洲的全部工业都决定采用于本系统的话，将有非常大的节约额。

在这种情况下，许多不同的饮料容器制造商(瓶生产商)可使用共用的包装箱，但仍通过本发明保持各自独立的市场特性。同时，有改进的、有益于用户且成本有效的回收系统将是完美的。一个国家甚至多个国家均可采用这样的系统。

依照一个优选的实施方案，一层透明的保护涂层贴在图案层的上面。该图层增加了标签的抗环境影响能力。通常，保护涂层的材质和油墨材质是相匹配的。更优选地，所有材料、粘合剂、油墨和保护涂层都至少部分地基于丙烯酸酯聚合物。为进一步增加标签的寿命，在标签(和该涂层)覆印后，最好再处理一次或多次，以增加不同材质层的聚结(coalescence)，延长使用寿命，但不增加清洗难度。

仔细选择标签的组成、保护膜的使用和后处理方法，有可能控制标签的性质，尤其有关清洗包装箱时的性质。更具体地，有可能设计一种系统，使标签能在标准包装箱清洗时被去除。这意味着每次返还饮料装瓶厂，可去除旧标签再粘上新的任选是不同的标签。另一方面，在标准包装箱清洗时，标签不被去除或损伤，除非采用特殊的严格的清洗操作。这样，标签是非永久性的，但具有永久印记如丝网印刷的所有优点，而没有它的缺点，如投资成本高、能源需求大、适应性差、颜色品种少。

在包装箱表面粘贴标签图案时所使用的粘合剂的选择，至少部分地根据标签的期望使用寿命，是一个还是多个往返。当然，在清洗包装箱时，粘合剂必须能被去除。在包装箱上覆印图案前或覆印期间，粘合剂必须被活化。覆印图案方便且通常优选的方法是，采用以反印标签方式覆印在图案上的可热活化的粘合剂。其它的方法有使用可采用辐照、化学试剂、电子束、微波、紫外线等活化的粘合剂。也可以使用能通过光引发、湿，酶作用以及压力或超声处理活化的粘合剂。

优选使用能用热或压力活化的粘合剂。后一种情况也包括这样的粘合剂，虽然没有压力时也是粘的但需要压力来保持粘结。优选可热活化的粘合剂的初期粘性温度不超度90℃，优选70℃到87.5℃之间。

优选地，在包装箱表面覆印图案前，粘合剂存在于图案的反面。然而，也可以在转印图案前先在包装箱上涂布粘合剂。另一种可行的方法是，在图案中采用其中已掺加粘合剂的油墨。

如果使用保护层，可在将图案转印在包装箱后涂布，如采用传统的辊涂机或喷雾系统。另一种方式，在图案转印时，保护层是图案材质的一部分。

依照又一个优选实施方案，标签层由图案层构成，图案层容在包容层内，正如同日递交的待审申请中所描述过的，该申请题为：“有油墨包容层的转印标签，包含转印层的容器，以及清洗这种容器的方法”。(代理人案卷号BO 40707)，该申请内容并入本文作为参考。

本发明的标签可覆印在基体表面，在其最广泛的形式下该方法包括：

—提供一个表面，优选地依匀速运动，

—依照本发明在基体上置一反印标签，它可与基体分离，且

—将该标签油墨转印到该聚合物的表面。

根据本发明的另一方面，提供一种将标签覆印在容器上的方法，其中该标签包括一层背层和一层可脱离地贴附在该背层上的转印层，所述的转印层包括仅用油墨的标签，所述的仅用油墨的标签至少由一层粘合剂层、一层仅用油墨的图案层和选择使用的一层保护涂层组成；当该标签覆印到基体上时，它具有这里定义的水渗透系数，该系数足以使得用水或碱溶液能够从该基体上快速去除该标签，而不需要对所述的基体进行破坏性的处理，其中所述水渗透系数为被定义为该标签浸入20℃水中3小时的吸水量占其干重的分额，数值范围在0.15-2.50；且该标签的铅笔硬度干燥状态下在1N到7N之间，且在20℃水中浸泡1到15分钟后，其铅笔硬度小于0.5N，其特征在于，所述的方法包括有步骤：

(a)通过预热处理的方法对该容器实现表面处理和温度稳定处理；

(b)从该基体转印该转印层中的油墨的图案层和粘合剂层到该容器表面；

(c)涂布该转印层中的保护层；及

(d)将该涂布的保护层、油墨的图案层和粘合剂层聚结在一起，

并使该粘合剂层与该基体相互扩散。

标签覆印在优选经表面处理的且温度稳定化的聚合物的表面上。标签覆印是通过采用辊子或涂漆用橡胶片，从膜基体转印油墨。优选地，在压力下采用热辊。如前文所述，粘合剂可置于标签上也可置于聚合物表面上。在转印前或转印期间，粘合剂必须被活化。根据粘合剂的种类，活化方法将是不同的。本领域的熟练人员知道需要使用哪种活化方法。对于压敏粘合剂，在转印时需施加压力。如采用可热活化的粘合剂，优选预热聚合物表面，可选择性地与热转印系统如热辊结合。

在一优选实施方案中，采用可热活化的粘合剂，和聚合物表面一起预热处理。当油墨上的可热活化的粘合剂变粘时，油墨从膜基体上脱落并粘在塑料表面上。

标签可置于辊子上，图案从辊子上转印到基体上，并且可选择性地和切割操作结合。也可以采用适当的覆印设备如自动进样贴标签机(magazine fed labeler)准备一叠分离的标签。

根据图案需要，优选地可在图案上使用保护涂层。它可作为反印标签的一部分，在转印图案时加覆。在一优选实施方案中，在转印图案后涂敷保护涂层，如采用辊涂机。

这种情况下，转印机表面涂敷了一薄层保护涂层，如丙烯酸蜡。紧接着后处理，优选地给予一次或多次热处理。通过这样的处理，标签材质聚结而非粘结在基体上，一般认为，这样得到的持久的粘结，通过粘合剂和塑料表面相互扩散而起作用。

本发明标签，在存放和使用时既有足够的耐久性，又可快速而优经济地去除，在覆印到容器上后，优选地以40℃到100℃之间的温度热处理，最好在50℃到90℃之间。

如果希望图案更加耐久，如多次往返使用，优选采用更耐久的涂层，如聚氨酯、或交联的聚氨酯和/或长时间更昂贵的后处理。

已知聚合物材料、尤其是高密度聚乙烯难于和粘合剂粘结。本发明描述了专门的表面处理方法，保证快速又经济地与粘合剂粘结。

本发明描述的一个重要发现是，通过把要标记的区域在非常高的温度中放置几秒钟的方法使标签材质和表面涂层聚结，增加了耐用性和耐气候性。这个过程将标签的复合结构从浸泡在水中两或多小时后就容易分离的一系列粘合层，改变到标签粘合剂、标签油墨和外涂层的聚结体。在加热过程中，粘合剂材料和塑料表面相互扩散。在本发明的优选实施方案中，同时发生的内扩散和聚结使标签基质非常耐久。基于不同的暴露时间和最终温度，其抗水浸泡能力从几小时到几星期不等。

必须指出，基于本发明的未处理标签的抗水浸泡能力是足够的，它从未彻底失去与聚合物表面的聚结。粘结只是减弱；干燥后，粘结强度恢复到其初始值。

在标签得到了所需的耐久力之后，完成了在消费前标记容器内容物的功能后，必须去除标签。空的塑料容器和饮料瓶返回饮料厂用于再装料。塑料容器被清洗。根据要求(一次性或多次往返)，清洗过程中，标签要么必须彻底去除要么是完好无损地保持在表面上。

前一种情况中，用来粘结油墨基质的经热处理的粘合剂，虽然在水中耐久，但在清洗液中被破坏，优选地，热碱能使标签和粘合剂彻底除去。标签残渣从碱液中滤出。后一种情况中，仅当清洗条件改变到去除标签时的清洗条件，如延长浸泡时间和/或更强的碱液，选择性地和高压喷射(液体或气体)一起采用时，才被除去。

去除图案对基体(聚合物)表面不进行破坏性处理的替换方法包括化学除剂(溶剂)、超声波、过冷、加热、刷洗、酶处理、真空处理、剥离和辐照如紫外线。各种方法结合当然也是可能的。

本发明也涉及清洗包装箱以去除仅用油墨的标签的方法。

需要安置加工设备，使得在正常程序中，通过饮料设备在线标记塑料容器，使包装箱标签与内容器匹配。

附图说明

图1    热转印标签

图2    表面处理和温度稳定化

图3    标签覆印和油墨转印

图4    涂敷

图5    后处理

图6    在可重复使用的包装箱上覆印本发明图案层的方法简图

图7    显示从容器上尤其从塑料包装箱上去除本发明转印层的清洗装置图。

图8    显示图7中清洗设备在线III-III处的剖视图。

具体实施方式

根据本发明，标签和覆印的优选实施方案首先将参考图1进行描述，图1中示出了塑料容器(1)和标签覆印位置。标签可以覆印在一种薄膜基体(10)上，该薄膜可以是任意的薄膜，但在本例中是2密尔厚的聚丙烯。(14)是丙烯酸涂层，根据可得到的膜的来源和种类可涂可不涂。(12)是覆盖膜的防粘材料。本发明中，是在制作膜时涂布的硅氧烷。(20)代表所有覆印的油墨材质。根据标签图案和透明性要求，油墨材质可多达五种(5)不同颜色，它们分布在一层或多层中，可相互迭合。(30)和(40)代表两层(2)粘合剂，依据被标记容器的标记表面的均匀性和刚性，粘合剂的累积是每令0.5～1.5磅。

涂布时，从硅氧烷防粘涂敷的膜基体上转印所有涂印材料。涂印油墨的材质是基于聚氨酯、乙烯基或丙烯酸树脂，用对温度和紫外稳定的颜料着色。对于白色油墨，选择二氧化钛作颜料。颜料粒度从3到5微米。涂印粘合剂是水基的有机材料，其初期粘性温度是185°F(85℃)。该初期粘性温度决定了转印时塑料表面所需温度，因而对塑料标记工艺非常重要。对于特定的被标记塑料容器，内表面没有支撑物，因此，需保持塑料在200°F(93℃)以下，以避免转印时达到其形变点而使表面扭曲。

下面，以图6为基础描述标签覆印方法，这是目前本发明开发的最佳覆印模式，图2-5更详细地显示了本方法的各个步骤。

图6显示覆印方法简图，依照本发明，该方法工艺将反印标签转印到可重复使用的包装箱59上。

下面以该图为基础，按顺序描述标签覆印方法。操作台60显示了通过使用火焰加热器或燃烧器60′预热处理的方法实现表面处理和温度稳定的步骤。要粘合两层聚合物材料，必须考虑许多因素，如洁净度、压力、温度、接触时间、表面粗糙度、粘结时的移动和粘合剂膜的厚度。另一重要因素是临界表面张力。测量临界表面张力的通常做法是采用熟知的达因溶液(Dyne solution)。对大多数粘合剂的涂布而言，聚乙烯的临界表面张力是31Ergs/cm²(达因/厘米)。一系列测试表明，对于前述粘合剂对聚乙烯表面的最强粘合来说，60到70Ergs/cm²(达因/厘米)的处理水平是必须的，进一步对商业上可得到的设备测试表明，火焰处理法优化了达到所要求的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，包装箱59必须在操作台61加热。为避免容器形变，不要将其表面加热超过200°F(93℃)。由于留待火焰处理的表面温度为大约125°F52℃)，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。用辐射系数0.9的聚乙烯，1652°F(900℃)到1725°F(940℃)之间的发射盘温度，发出对峰吸收红外能量最有效的波长(2.5到3.2微米)。测试单元定为每平英寸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解释了标签覆印方法，用这种方法，从聚丙烯膜基体转印印制油墨材料到聚乙烯表面，利用被热活化的粘合剂的触知性来克服转印层对电晕处理的硅氧烷涂层的粘结。影响转印的因素，是接触时间、接触时的温度、覆印压力和接触时的膜张力，尤其是油墨脱离后膜上的张力。压力辊子63的直径也是一个因素但不是一个可变量。对本覆印方法而言，辊子直径是38mm。辊子63用硅氧烷橡胶制成的，中间有一钢芯，橡胶硬度范围从肖氏A50到80。应该指出，在更高硬度下，橡胶辊子的形变(被压平)更小，这样接触面积更小，转印压力更大。当线速度更大、接触时间缩短时，这非常重要。因此，一个包装箱以每分钟18.3米(每分钟60英尺)的速率通过直径38毫米的辊子时，每滚动1°接触时间为1毫秒，辊子没有形变。

辊子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，一个使辊子前进，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，对本例特殊油墨，需要从每厘米辊子长度上转印12千克到17千克。

这样，靠粘在高能包装箱表面的热活化的粘合剂，本发明使膜精确地以与包装箱相同的速率通过辊子。可自由转动的压力辊子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，压力辊子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瓦级别的加热元件将保持辊子表面在任何预设的温度之下。为本发明目的，辊子表面温度在250°F和370°F之间(120℃和190℃)。

许多涂敷聚合物膜的硅氧烷可用作印制基体。高温膜如聚酯可与热辊持续接触。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，当辊子后退时，采用膜导向器65来支撑膜。安装导向器65，在导向器和被标记表面之间保持大约13mm的间隙。同时，在膜后面的辊子后退约13mm。通过保持该间隙避免了膜如聚丙烯膜的拉扯和扭曲。高温膜不需要导向器。

研究发现，膜张力，尤其是膜离开辊子的一端，对完成油墨转印至关重要。通过试验，发现大约2.5千克的持续张力非常有用。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。

通过在操作台66涂布丙烯酸基蜡的乳液，可以达到保护油墨、以防装卸时无意的刮擦，同时保证室外储运时耐气候的能力的目的。通过用装有带可控涂料量的湿辊的辊涂机68来涂布。控制是通过刮刀来进行的。膜良好地扩展，越过油墨图案的边缘并封口以防湿气侵入。

最后加工步骤是借助火焰加热器61′，将该涂层、标签油墨和粘合剂层在操作台67处聚结在一起，并使粘合剂层和包装箱59上的聚乙烯基体相互扩散。这是通过对多种加热体系的广泛试验后发现的。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，而不用牺牲覆印标签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。

图2显示了表面处理和温度稳定化技术。

图3说明了标签覆印的方法，用该方法从聚丙烯薄膜基体转印油墨材质到聚乙烯表面，利用热活化粘合剂的被触知性来克服油墨层对电晕处理的硅氧烷涂层12的粘结。

图4所示的系统用来保护油墨以防装卸时无意的刮擦，同时增加室外存放时耐气候的能力。

最后加工步骤是把该涂层、标签油墨和粘合剂层聚结起来，并使粘合剂层和聚乙烯基体相互扩散，如图5所示。

图7显示了包装箱清洗设备的侧视示意图，该设备用来从包装箱112上去除本发明转印层，通过传送带111将包装箱112送到包装箱清洗设备110。包装箱112首先被运到预洗操作台113，在此喷洒预洗液，预洗液来源于固定在传送带111上面和下面的数个喷嘴114。控制传送带111的速度使包装箱111在预洗操作台驻留6到8秒。预洗液温度为60℃。预洗液优选包括0.5％的NaOH溶液。

经过预洗操作台113后，由传送带111的下斜部分116带着包装箱经过浸泡操作台115。包装箱在浸泡操作台驻留40到110秒，在浸泡操作台，包装箱被完全浸没，浸泡液在浸泡操作台115内环流，并通过喷嘴35引起湍流的浸泡条件。湍流浸泡，例如，包括用喷嘴35引起液体从浸泡操作台115以60m³/h的速率环流，浸泡液总体积为5m³。在浸泡操作台115，彻底从包装箱112上去除标，不留下任何残片是非常重要的。当干燥时，这种残片会牢固粘结在包装箱上，形成不希望的包装箱表面污染。

从浸泡操作台115，包装箱通过上斜传送带117传送到后清洗操作台118。后清洗液溶液可以包括30℃的水。包装箱在后清洗操作台118驻留6到13秒。

每一个清洗操作台113、118和浸泡操作台115都连接筛滤部分120，121和122，每一筛滤部分都包含旋转带筛123，124，125，分别由发达126，127，128驱动。泵129，130和131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123，124，125。经筛滤的液体分别环流回预清洗操作台和后清洗操作台113和118中的喷嘴114和119以及浸泡操作台115。

图8显示了沿图7中线III-III的剖面图。可以看到，筛滤带124绕着两个辊子137，138旋转。筛滤带124的顶部伸出浸泡操作台115中的浸泡液。筛滤带124包含双层带状筛滤元件，其筛孔尺寸2毫米。操作时，连续旋转筛滤带124以防在浸泡操作台115破碎的转印层标签残片堵塞筛滤带是非常重要的。喷嘴119用高压水流或气流清洗带状筛滤元件的带状表面。被去除的标签残片收集在收集池140中。

试验发现，从包装箱112上高效去除标签，是通过在预洗操作台113和浸泡操作台115中的0.1％到5％，优选0.5％的NaOH溶液完成的。然而，也可以在进入包装箱清洗机110前，在标签上使用预处理材料，它在标签进入包装箱清洗机前能软化标签。例如，当包装箱112进入包装箱清洗机110时，向包装箱112喷洒表面活性剂。也可以涂布一种胶状材料，它含有在标签进入包装箱清洗机10前开始就进攻标签的化学成分。这种情况下，可以在包装箱清洗机110中仅用水，而不用碱溶液。

优选标签性质和包装箱清洗机是这样的，使标签至少碎成4片，在不超过20分钟、优选10秒的浸泡时间里，它们可从包装箱清洗机中的水里滤出。

为解释影响本发明优选转印层粘附性能和清洗性能的各种性质，进行了下面的试验，包括清洗试验，铅笔刻划试验，水吸收/释放试验和水蒸汽透过率试验，这些将在后文叙述。

                      清洗试验

为确定本发明标签的最佳清洗条件，标签50被覆印在聚乙烯包装箱上。标签尺寸约10×10厘米，粘合剂54是100％聚氨酯粘合剂，其粘性温度为79℃。图6中在辊子63的温度155℃、压力2.5巴下，于包装箱上覆印标签。包装箱的预热温度(在图6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。为了确定在图6的操作台67中在标签覆印后包装箱被加热后处理温度的影响，分别试验了40℃、65℃和90℃的后处理温度。覆印标签后，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升没有湍流的浸泡浴中，浸泡时间10～50秒，用喷头以6升/分钟速率喷射已浸泡过的包装箱，其后2秒内，标签彻底除去。

第二套包装箱在覆印标签后，涂布了一层蜡的涂层，如在图6中操作台66。

在2秒内去除标签需要的浸泡时间对水渗透系数和后处理温度的结果在表I和II给出。从表I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

                         (没有涂布的蜡层)

			5％苛性碱
							T(℃)	预热(℃)	WPC	时间(秒)	时间(秒)	时间(秒)	平均值(秒)
							20	无	-	90	120		105
	40	-	180	150		165
								65	-	210	240		225
	90	-	480	420		450
50	无	-	2	2	2	2
								40	-	3	3	3	3
	65	-	3	3	4	3.4
								90	-	15	14	13	14
							70	无	-	1	1	1	1
	40	-	1	1	1	1
								65	-	1	1	1	1
	90	-	6	6	7	6.3

还发现，最佳后热处理温度在65℃和90℃之间。后热处理温度低于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。后热处理温度高于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。在用喷头喷射期间，发现浸泡后标签从包装箱上脱落，碎成几片(2-4片)。

在图6中操作台67中的火焰处理步骤前，在操作台66涂上蜡层时，水渗透系数降低，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，蜡层导致了长的浸泡时间。

                         表II  包装箱清洗试验(有涂布的蜡层)

			5％苛性碱
							T(℃)	预热(℃)	WPC	时间(秒)	时间(秒)	时间(秒)	平均值(秒)
							20	无	-	150	150		150
	40	-	180	180		180
								65	0.7	300	270		285
	90	-	＜600			600
50	无	-	4	4	5	4.3
								40	-	6	6	6	6
	65	0.7	7	7	8	37.3
								90	-	13	14	16	14.3
							70	无	-	2	2	3	2.3
	40	-	2	2	2	2
								65	0.7	2	2	2	2
	90	-	6	6	7	6.3

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°，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覆盖蜡层和热处理使标签层聚结等不同方法得到的标签的最大和最小耐久力。试验中，带标签的包装箱被施以不同后加热温度，覆或不覆蜡层。

用和上文叙述的清洗试验相同的标签，以同样条件覆印在包装箱上。

依由Erichsen(PO Box 720，D-5870 Hemer Germany)提供的“抗刻划(scare resistance)试验规范435”进行铅笔刻划试验。铅笔刻划试验中，用带塑料芯的铅笔，以90°角在标签中间平行地刻划。

覆印标签后，包装箱在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，单位N。

                                           表III 铅笔划痕试验(N)

                                              没有蜡涂层的标签

后热处理温度(℃)	WPC	浸泡时间(分钟)
														0	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5
											无	-		1	0.4	0.2	0.1
			1	0.3	0.2	0.1
40	-		1.3	0.9	0.2	0.1
														1.1	0.7	0.2	0.1
											65	-		1.1	0.7	0.2	0.1
			1	0.5	0.1	0.1
90	-		1.5	1.2	0.8	0.6	0.6	0.4	0.2	0.1
														1.1	1	0.8	0.6	0.5	0.3	0.2	0.1

                                           表IV 铅笔划痕试验(N)

                                                有蜡涂层的标签

后处理温度					浸泡时间
															(℃)					(分)
	0	0.5	1	1.5	2	2.5	3	4	5	6	7	8	9	10
无	5	3	1.4	0.5	0.3	0.2	0.1
																5	3	1.5	0.7	0.4	0.2	0.1
															40	5	2.8	1.3	0.4	0.3	0.1
	5	3	1.4	0.6	0.4	0.2	0.1
65	5	2.5	1.2	0.5	0.3	0.2	0.1
																5	2.9	1.3	0.5	0.2	0.1
															90	5	4	2.5	1.3	0.7	0.7	0.6	0.4	0.4	0.4	0.3	0.3	0.3	0.3
	5	1	2.8	1.5	0.8	0.7	0.5	0.3	0.3	0.3	0.2	0.2	0.2	0.2

从表III和IV可知，后火焰处理不明显影响标签抗刻划能力，表IV显示，给标签覆一蜡层，明显降低了干标签的水渗透系数，增大了其抗刻划能力。110℃温度后火焰处理并覆蜡层，可抗8牛顿刮擦力。具有8牛顿铅笔硬度的标签被认为是半永久性标签，不能以经济实用性的方式去除。

后热处理温度高于90℃，在标记时有如下问题：该温度下几次覆印后聚乙烯包装箱变脆，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。

后热处理温度低于65℃，发现没有蜡涂层标签的强度不够。对没有蜡涂层的标签，干燥状态下目标铅笔硬度大约1.2N，且使刮擦力降到0.3牛顿以下所需的浸泡时间应在3分钟以下。对覆蜡层标签，干燥状态下目标刻划力约5牛顿，使刻划力降到0.3牛顿以下所需浸泡时间应少于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

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，所以容易去除，尤其从塑料包装箱上去除。优选的标签发现有约0.5的水渗透系数。对应下文描述的水吸收试验，即3小时后吸收水约5g/m²。本发明标签有24小时后高于0、优选大于1、低于100的水吸收值，优选小于75g/m²。在下文叙述的试验中，30分钟内，优选标签的水释放量是4.5g/m²。本发明优选标签，数小时内的水释放值高于0、小于100g/m²。

制备两组样品，每组包括2个12.7微米厚的标签，均处在22.4℃和48％的相对湿度中，每组样品的表面积是85.8cm²。每组样品中，两个标签覆在3英寸×9英寸×0.02英寸洁净的单片玻璃上。由于标签重量极小，每片玻璃上必须覆两个标签，以使其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130℃。然后从加热炉上取下玻璃放在硅橡胶垫上。立即置标签于玻璃上，并用硅氧烷橡胶辊使其贴牢。辊连续加压于标签全部长度，直到去除全部的内容空气(大约5-6次往复)。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131℃的方法标记玻璃片的另一面，再把玻璃放在铝片表面(标记面朝下)，这样可以加热玻璃上表面。然后如前面所述覆印标签并用硅氧烷辊使其牢固。再一次，当玻璃冷却时，除去载体膜。在两标签表面涂布干重0.043g的蜡涂层。最后，用丙烷氧化焰使样品标签的整个表面快速经过火焰对两标签进行火焰处理。样品冷却后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。样品放到池中使最小尺寸边垂直于底。玻璃载体放在位于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中。对于样品1，3小时吸水达到最大量0.04克，并保持到5小时。5小时后标签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小时也达到其最大吸水量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，优选的厚12.7微米的标签，室温下3小时有0.04g/85.8cm²或约5g/m²的吸水量。

                         表V水吸收试验

时间	样品1重量(克)	样品2重量(克)	池水温度(°F)
				8:00a.m.	59.77g	59.77g	71
8:10a.m.	59.80g	59.80g	71
				9:00a.m.	59.81g	59.81g	71
10:00a.m.	59.83g	59.83	71
				11:00a.m.	59.85g	59.85g	72
12:00p.m.	59.85g	59.85g	72
				1:00p.m.	59.85		72
2:00p.m.	59.84g		72
				3:00p.m.	59.81		72

                       水释放实验

得到上面水吸收试验结论后，样品2立即进行水释放试验。吸干样品表面水，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，样品放置于预温的(53℃)的试验烘箱(电加热小烘箱，Quieng Lab Inc.，20型实验烘箱或等效的)。样品在预温烘箱中放置超过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得出，暴露于室温及湿度(48％)中30分钟内样品2吸收的水被释放。事实上，样品从其最初重量所记录的重量损失为0.01克，这似乎说明贴标签时它未完全干燥。所以优选的85.8cm²大小、12.7微米厚的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

时间	样品2重量(克)	室温(°F)	相对湿度	烘箱温度(℃)
					12:00p.m.	59.85g	72.6	48	53.5
12:30p.m.	59.76g	72.6	48	53.7
					1:30p.m.	59.76g			52.3
第二天5:00p.m.	59.76g			53.0

                              水蒸汽透过试验

本发明标签耐久性和易洗性的最优组合至少部分取决于标签对浸泡液的透水性。与水吸收/释放试验同样的转印膜样品，厚12.7μm(微米)，用来做水蒸汽透过试验。25毫升玻璃容器，带15.9毫升口端(orifice)，用丙酮洗净，注入约10毫升去离子水。口端区域加热到大约47.8℃(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涂层。容器/标签冷却后，仔细地取下背层。加入蜡涂层(1.99cm²表面用0.001g)后空气干燥，这样就制成了备用样品。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，注入10ml去离子水。样品口端的区域同样加热。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，24小时的全部实验时间内水蒸汽透过率等于568.75g/m²。时间从0直到28分钟，才达到水蒸汽透过率的“平稳态”。当使用“平稳态”数据后从0到28分钟，发现在24小时之内的水蒸汽透过率是约525g/m²。

对没有标签的对照样品，24小时内全部试验时间里的水蒸汽透过率是1085.7g/m²。本发明优选标签的水蒸汽透过率在24小时(22.2℃、44％相对湿度)后，在50到750g/m²之间，优选地在24小时后为约500g/m²。

应当理解，在不偏离所附权利要求的本发明范围的情况下，对上面公开的实施方案还可以作进一步的改进，同时还能获得许多优点。

Claims (19)

1.转印标签，包括一层背层和一层可脱离地贴附在该背层上的转印层，所述的转印层包括仅用油墨的标签，所述的仅用油墨的标签至少由一层粘合剂层、一层仅用油墨的图案层和选择使用的一层保护涂层组成，其特征在于，当该标签覆印到基体上时，它具有这里定义的水渗透系数，该系数足以使得用水或碱溶液能够从该基体上快速去除该标签，而不需要对所述的基体进行破坏性的处理，其中所述水渗透系数为被定义为该标签浸入20℃水中3小时的吸水量占其干重的分额，数值范围在0.15-2.50；且该标签的铅笔硬度干燥状态下在1N到7N之间，且在20℃水中浸泡1到15分钟后，其铅笔硬度小于0.5N。

2.如权利要求1的转印标签，其特征在于，一层透明的保护涂层已被涂敷在所述图案层上。

3.如权利要求1或2的转印标签，其特征在于，水蒸汽透过值在50到750g/cm²/24h之间。

4.如权利要求1或2的转印标签，其特征在于，在图案层中的油墨是聚合物油墨。

5.如权利要求4的转印标签，其特征在于，在图案层中的油墨是基于聚氨酯、乙烯基或丙烯酸基的油墨。

6.如权利要求1或2的转印标签，其特征在于，该油墨是水溶性的。

7.如权利要求1或2的转印标签，其特征在于，该粘合剂是初期粘性温度为最大90℃的可热活化的粘合剂。

8.如权利要求7的转印标签，其特征在于，该粘合剂是聚氨酯-丙烯酸粘合剂。

9.如权利要求1或2的转印标签，其特征在于，保护涂层是基于聚丙烯酸蜡的。

10.如权利要求9的转印标签，其特征在于，覆印在基体上的转印标签，当浸泡在低于100℃温度的处于湍流浸泡条件下的水溶液中时，在不超过20分钟的浸泡时间内，至少碎成4片并从基体上脱落。

11.如权利要求10的转印标签，其特征在于，该水溶液的温度低于70℃，且浸泡时间不超过10秒。

12.容器，包括在其至少一个表面上的仅用油墨的标签，该标签至少由一层粘合剂层、一层仅用油墨的图案层和任意选择使用的一层保护涂层所组成，其特征在于，当所述的仅用油墨的标签覆印到基体上时，它具有这里定义的水渗透系数，该系数足以使得用水或碱溶液能够从该基体上快速去除该标签，而不需要对所述的基体进行破坏性的处理，其中所述水渗透系数为被定义为该标签浸入20℃水中3小时的吸水量占其干重的分额，数值范围在0.15-2.50；且该标签的铅笔硬度干燥状态下在1N到7N之间，且在20℃水中浸泡1到15分钟后，其铅笔硬度小于0.5N。

13.如权利要求12的容器，其特征在于，仅用油墨的标签上涂敷有包含丙烯酸蜡的覆盖层。

14.如权利要求12.或13的容器，其特征在于，它包含用于接受标签的覆印面，该覆印面具有60-70Ergs/cm²的表面张力。

15.如权利要求12或13中任何一项的容器，其特征在于，容器上标签的3小时后水吸收值大于1g/m²且小于75g/m²。

16.如权利要求15的容器，其特征在于，容器上标签的3小时后水吸收值大于1g/m²且小于5g/m²。

17如权利要求12.或13的容器，其特征在于，该容器选自由塑料包装箱、塑料瓶和玻璃瓶组成的一个组。

18.将标签覆印在容器上的方法，其中该标签包括一层背层和一层可脱离地贴附在该背层上的转印层，所述的转印层包括仅用油墨的标签，所述的仅用油墨的标签至少由一层粘合剂层、一层仅用油墨的图案层和选择使用的一层保护涂层组成；当该标签覆印到基体上时，它具有这里定义的水渗透系数，该系数足以使得用水或碱溶液能够从该基体上快速去除该标签，而不需要对所述的基体进行破坏性的处理，其中所述水渗透系数为被定义为该标签浸入20℃水中3小时的吸水量占其干重的分额，数值范围在0.15-2.50；且该标签的铅笔硬度干燥状态下在1N到7N之间，且在20℃水中浸泡1到15分钟后，其铅笔硬度小于0.5N，其特征在于，所述的方法包括有步骤：

(a)通过预热处理的方法对该容器实现表面处理和温度稳定处理；

(b)从该基体转印该转印层中的油墨的图案层和粘合剂层到该容器表面；

(c)涂布该转印层中的保护层；及

(d)将该涂布的保护层、油墨的图案层和粘合剂层聚结在一起，并使该粘合剂层与该所述容器的表面相互扩散。

19.如权利要求18的方法，其特征在于，该容器为聚乙烯包装箱，该油墨的图案层为基于聚氨酯、乙烯基或丙烯酸树脂的材料，该粘合剂层为水基的有机材料，该保护层为丙烯酸基蜡的乳液，该基体为聚丙烯膜基体；其中

在步骤(a)中，通过使用火焰加热器或燃烧器对该聚乙烯包装箱进行加热；

在步骤(b)中，从该聚丙烯模基体转印该油墨的图案层和粘合剂层到包装箱的聚乙烯表面；

在步骤(c)中，在被转印到包装箱的聚乙烯表面的该油墨的图案层和粘合剂层上涂布丙烯酸基蜡的乳液；及

在步骤(d)中，通过火焰加热器将该涂布的保护层、油墨的图案层和粘合剂层聚结在一起，并使该粘合剂层与该所述聚乙烯包装箱的表面相互扩散。

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