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      耐磨強度、透明度和一致性增強的薄膜的制作方法

      文檔序號:12506649閱讀:339來源:國知局
      耐磨強度、透明度和一致性增強的薄膜的制作方法與工藝
      本申請要求2014年6月2日提交的第62/006,447號美國臨時專利申請的權(quán)益,該申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。發(fā)明背景本發(fā)明涉及縱向拉伸(MDO)薄膜和此類薄膜的組成成分。本發(fā)明還涉及將MDO薄膜用于裝飾工藝、標(biāo)簽和薄膜上涂覆或未涂覆膠粘劑的貼標(biāo)應(yīng)用,以及將其用于將膠粘劑直接涂覆于基材和間接涂覆于薄膜的情況中。具體而言,本發(fā)明涉及多層薄膜,其中內(nèi)部核心層含有較高的聚乙烯含量,但卻出乎意料地保留了聚乙烯含量較低的MDO薄膜才具有的透明度,并增強了耐磨強度。同時本發(fā)明還考慮了對此類薄膜進行表面處理,從而增強油墨固化性能,以及使用激光模切技術(shù)切割此類薄膜的效應(yīng)。眾所周知,當(dāng)聚合物薄膜受熱后從非晶態(tài)變?yōu)槔鞈B(tài)時,如果受到拉伸,薄膜的性能能夠大范圍提高。這樣形成的薄膜通常稱為MDO(縱向拉伸)薄膜,具有較高的剛度、抗張強度、光學(xué)性能、厚度均勻性和阻隔性能。MDO薄膜的使用因減少了原材料的消耗,所以可以大幅節(jié)約成本,而且還能夠改善性能。同時進行擠塑薄膜工藝和縱向拉伸,或者在執(zhí)行吹塑薄膜工藝后執(zhí)行縱向拉伸,這兩種方法都可以制作出MDO薄膜。MDO工藝可在線上或線下進行,薄膜層可在模具內(nèi)或外組合。薄膜制造其中一個最常用的方法稱為吹塑薄膜(也可能稱為管狀吹塑薄膜)擠塑。此工藝涉及通過環(huán)形模擠出塑料,然后膨脹成“氣泡狀”薄膜。使用此工藝制造薄膜時,僅需一次操作即可制造管材(扁平管和橫褶管);通過控制膜泡內(nèi)的空氣量、擠出機的輸出和引出機的速度,調(diào)節(jié)薄膜寬度和厚度;消除平模薄膜擠出可能引致的端部效應(yīng)(例如邊緣球狀物去除)和溫度不均;以及雙向拉伸薄膜(提高機械性能均勻性)。吹塑薄膜擠塑可用于制造共擠、多層薄膜,應(yīng)用在高阻隔性應(yīng)用中,包括食品包裝。一種吹膜擠塑工藝方法是,從環(huán)形縫模擠出塑料熔體(通常采用垂直擠出的方法),形成薄壁管。然后通過模具中心上的孔引入空氣,往薄壁管內(nèi)吹氣,形成氣球一樣的薄膜。模具頂部安裝的高速環(huán)形氣囊往此熱薄膜中吹氣,使之冷卻。然后,薄膜管繼續(xù)上移并持續(xù)冷卻,直到通過軋輥,被軋輥壓平,形成所謂的“平折”薄膜管。然后,此平折或折疊薄膜管通過更多的軋輥,沿擠出塔下降返回。在輸出較高的生產(chǎn)線上,還會交換膜泡內(nèi)的空氣,這個過程稱為內(nèi)部膜泡冷卻。然后,平折膜保留原樣,或者將平折膜的邊緣切掉,形成兩塊平膜板,繞在卷筒上。如果保留平折薄膜的原樣,可通過沿薄膜寬度方向橫向密封薄膜,然后切割或穿孔形成一個個薄膜袋,將薄膜管制成薄膜袋。此制袋過程可以與吹膜工藝同步進行,也可以隨后進行。通常,模具與吹塑薄膜管之間的膨脹率將是模具直徑的1.5至4倍。熔體壁厚與冷膜厚度在徑向和縱向均出現(xiàn)減小的情況,這可通過改變膜泡內(nèi)的空氣量,然后選擇性地或者額外地更改引出速度進行控制。這種處理方法可提高吹塑薄膜在各個方向上的性質(zhì)一致性,而對于傳統(tǒng)鑄制薄膜或擠塑薄膜,只會沿擠出方向慢慢減小?;蛘?,也可利用雙膜泡工藝制作薄膜。在此類工藝中,拉伸流水線通過所謂的“雙膜泡工藝”進行工作,即,聚合物通過環(huán)形模擠出,然后水淬,形成較厚的毛坯管,然后將毛坯管重新加熱至合適的溫度并吹氣,形成主要的薄膜泡。啟動階段的充氣會引起非接觸式同步定向拉伸。這種充氣可以實現(xiàn)橫向拉伸,而由于拉伸軋輥與擠出塔軋輥之間存在速度差,使縱向拉伸也同步進行。膜泡被空氣冷卻,然后壓扁;修整邊緣后,得到的兩張網(wǎng)繞在兩個卷筒上。通過對雙向拉伸設(shè)備上的產(chǎn)物進行退火處理,可獲得熱定型薄膜,包括BOPP、BOPA和BOPET。可在生產(chǎn)過程中執(zhí)行完全或部分退火處理,也可隨后執(zhí)行此處理。許多MDO薄膜屬于多層薄膜,且至少包括一層緊貼核心層的表層。鑒于乙烯醋酸乙烯酯(EVA)可壓縮且適于印刷,所以通常使用其中一層或兩層。但是,由于EVA和基于EVA的材料需求和成本日益增長,含EVA的MDO薄膜價格預(yù)期會上升。再者,由于光伏產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域?qū)VA材料需求的不斷增長,可能會變得難以獲取EVA或含EVA的薄膜。這就是選擇含EVA的MDO薄膜面臨的另一個難題。因此,這就需要有一種能夠容易制成MDO薄膜的薄膜材料,這種材料應(yīng)該減少EVA含量,即便不能完全具備含EVA的MDO薄膜的所有性能,也要至少能夠表現(xiàn)出這種薄膜的多數(shù)特性。同時最好還可以增加聚乙烯的用量,避免因為一致性提高而導(dǎo)致透明度降低。用于表層時,一般情況下,聚乙烯含量越高,MDO薄膜的耐磨強度越低。發(fā)明摘要本薄膜、標(biāo)簽組件、標(biāo)簽物品及相關(guān)方法解決了上述薄膜及其使用相關(guān)的困難和弊端。在本發(fā)明的一個方面,本發(fā)明提供了一種包括分層的拉伸薄膜,包括:一種第一聚合物材料,材料選自由以下聚合物組成的基團,包括聚乙烯(PE)均聚物、α聚烯烴、PE共聚物以及這些聚合物的組合物;和一種含聚丙烯(PP)的材料,材料選自由以下聚合物組成的基團,包括PP均聚物、含PP的共聚物和這些聚合物的組合物。第一聚合物材料的含量可高于、小于或等于含PP的材料的含量。在本發(fā)明的另一個方面中,本發(fā)明提供了一種包括擁有分層的拉伸薄膜的標(biāo)簽組件,包括:一種第一聚合物材料,材料選自由以下聚合物組成的基團,包括聚乙烯(PE)均聚物、α聚烯烴、PE共聚物以及這些聚合物的組合物;和一種含聚丙烯(PP)的材料,材料選自由以下聚合物組成的基團,包括PP均聚物、含PP的共聚物和這些聚合物的組合物。第一聚合物材料的含量可高于、小于或等于含PP的材料的含量。此標(biāo)簽組件還包括一層粘膠層。而在本發(fā)明的另一個方面,本發(fā)明提供一種包括用于定義某個表面的制品的標(biāo)簽制品和一種包括擁有分層的拉伸薄膜的標(biāo)簽組件,包括:一種第一聚合物材料,材料選自由以下聚合物組成的基團,包括聚乙烯(PE)均聚物、α聚烯烴、PE共聚物以及這些聚合物的組合物;和一種含聚丙烯(PP)的材料,材料選自由以下聚合物組成的基團,包括PP均聚物、含PP的共聚物和這些聚合物的組合物。第一聚合物材料的含量可高于、小于或等于含PP的材料的含量。此標(biāo)簽組件還包括一層粘膠層。所述標(biāo)簽組件的所述粘膠層與所述制品的表面接觸,而所述標(biāo)簽組件粘附于所述標(biāo)簽制品上。在本發(fā)明的又一個方面中,本發(fā)明提供一種制作標(biāo)簽制品的方法。本方法包括提供一種表面可粘貼標(biāo)簽的制品。本方法還包括提供一種包括拉伸薄膜的標(biāo)簽組件,拉伸薄膜的一層采用一種第一聚合物材料,材料選自由以下聚合物組成的基團,包括聚乙烯(PE)均聚物、α聚烯烴、PE共聚物以及這些聚合物的組合物;和一種含聚丙烯(PP)的材料,材料選自由以下聚合物組成的基團,包括PP均聚物、含PP的共聚物和這些聚合物的組合物。第一聚合物材料的含量可高于、小于或等于含PP的材料的含量。此標(biāo)簽組件還包括一層粘膠層。本方法還包括將標(biāo)簽組件的粘膠層粘附于制品表面,進而制作標(biāo)簽制品。在可實現(xiàn)的技術(shù)方案方面,本發(fā)明足以實施其他和不同的實施例,本發(fā)明的若干技術(shù)細(xì)節(jié)可以在很多方面進行修改,均不脫離本發(fā)明的范疇。因此,附圖和說明書只用作說明用途,而不具有限制性。附圖說明圖1為本發(fā)明的多層薄膜的實施例橫截面示意圖。圖2為本發(fā)明的多層薄膜的另一個實施例橫截面示意圖。圖3為本發(fā)明的多層薄膜的另一個實施例橫截面示意圖。圖4為本發(fā)明的多層薄膜的另一個實施例橫截面示意圖。圖5為本發(fā)明的標(biāo)簽組件的橫截面示意圖。圖6為本發(fā)明中圖5所示標(biāo)簽組件應(yīng)用到聚合物基材后的橫截面示意圖。圖7為應(yīng)用了圖5和6所示標(biāo)簽組件的容器的透視示意圖。實施例的詳細(xì)說明本發(fā)明涉及一種拉伸薄膜,尤其是一種有一層含有特殊核心成分的核心層的MDO薄膜。MDO薄膜一般包括1)至少一層表層和2)一層核心層。在本發(fā)明的許多實施例中,MDO薄膜包括兩層或兩層以上表層。盡管許多實施例只包括一層核心層,但是本發(fā)明在一個多層薄膜中使用多層核心層。實施例還可能包括多層相同配方組成的層,或者只是單層結(jié)構(gòu)。表層(可能多層)可能包括本文描述的或者本領(lǐng)域常用的一種或多種材料。所述核心層包括第一聚合物材料與含聚丙烯的材料的混合物,所述第一聚合物材料選自由以下聚合物組成的基團,包括聚乙烯(PE)、α烯烴、PE共聚物和這些聚合物的組合物;所述含聚丙烯的材料選自由以下聚合物組成的基團,包括PP均聚物、含PP的共聚物和這些聚合物的組合物。作為選擇方案或者附加方案,含PP的材料也可是PP三元共聚物。第一聚合物材料的含量可高于、小于或等于含PP的材料的含量。核心層包括上述混合物,且可選擇性地包括上述一個或多個其他成分。本發(fā)明還涉及這些薄膜在各種應(yīng)用環(huán)境的使用,例如壓敏膠(PSA)標(biāo)簽和其他包裝應(yīng)用。聚乙烯可以是線型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、極低密度聚乙烯(VLDPE)(茂金屬聚乙烯)、高密度聚乙烯(HDPE)和這些聚合物的組合物。PE共聚物成分可以是在聚合物鏈中具有極性功能的各種功能化聚乙烯類的形式。此類含PE的成分的示例包括但不僅限于:乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸(EAA)、乙烯-甲基丙烯酸(EMA)、乙烯三元聚合物、醋酸改性乙烯、丙烯酸乙酯(EA)、與羧基和金屬離子(沙林樹脂)共聚的乙烯以及含酸或丙烯酸酯改性劑的乙烯醋酸乙烯酯。還可以使用含PE成分的組合物。聚丙烯可以是幾乎任何合適的PP均聚物。含PP的成分可以是聚丙烯與另一個單體的共聚物或三元共聚物,或者單體的組合物。它也可以稱為異相聚丙烯或耐沖擊共聚物。這些耐沖擊共聚物的乙烯含量可以是1%至30%、5%至25%或10%至18%。此類聚丙烯可以通過齊格勒-納塔和茂金屬催化劑進行催化。例如,在某些實施例中,可以采用低乙烯含量或高乙烯含量的PP和PE的共聚物?!暗鸵蚁┖俊币辉~指的是PP-PE共聚物中乙烯含量低于3.5%,一般介于0.1%至3.2%之間?!案咭蚁┖俊币辉~指的是PP-PE共聚物中乙烯含量至少3.5%,一般介于5.5%至7.5%之間。預(yù)期乙烯含量最高可達10.5%。在某些實施例中,可使用PP與一個或多個其他單體聚合的嵌段共聚物。含PP的成分可以是PP與一個或多個功能化極性基團聚合的形式,例如順丁烯二酸酐。含PP的成分也可以是PP三元共聚物的形式。還可以使用含PP成分的組合物。對于α聚烯烴成分,這種工藝稱為聚丙烯和聚乙烯在催化劑的作用下產(chǎn)生丁烯、己烷或辛烯共聚物的工藝。聚乙烯類型的例子有陶氏化學(xué)公司的AffinityEG8200、埃克森美孚的Exact4049、埃克森美孚的Exceed3515CB、諾瓦化學(xué)的FPs-417-A以及三井化學(xué)的TafmerA和P系列產(chǎn)品。聚丙烯類型的例子有三井化學(xué)的TafmerXM系列和利安德巴塞爾工業(yè)公司的DP8220M。此外還有乙烯和α烯烴的共聚物以及丙烯和α烯烴的共聚物。除了至少其中一種聚乙烯(PE)和/或α烯烴和PE共聚物,以及至少其中一個聚丙烯(PP)和含PP的共聚物的混合物以外,薄膜或核心成分也可能包含附加成分。至少其中一種PE和含PE的成分的含量可大于、小于或等于至少其中一種PP和PP共聚物的含量。例如,薄膜或核心成分也可以包括苯乙烯基成分、尼龍、成核劑以及各種各樣的填充劑和其他添加劑,這部分內(nèi)容將在本文進一步詳細(xì)介紹。對于許多實施例,在核心層中,PE和/或含PE的成分的含量大于或小于PP和/或含PP的成分的含量。在本發(fā)明的特定實施例中,核心層包含至少9%的PE和/或含PE的成分,最多大約89%的PE和/或含PE的成分。在某些實施例中,核心層包含大約25%的PE和/或含PE的成分。除非另外說明,本文提及的所有量均為重量。再者,除非另外說明,本文提及的所有百分比均為重量百分比。在擁有多層表層和至少一層核心層的多層薄膜的某些實施例中,表層的組成成分可能與核心層相同(單層)或者不同(多層)。在某些實施例中,一層或多層表層包括聚丙烯(PP)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、線型低密度聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、高密度聚丙烯(HDPP)、苯乙烯雙嵌段共聚物、各種離聚物樹脂(例如杜邦公司銷售的產(chǎn)品,例如)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、極低密度聚乙烯(VLDPE)、乙烯丙烯酸(EAA)共聚物、α烯烴和這些聚合物的組合物。在本發(fā)明的多層薄膜的許多實施例中,核心層的重量比例高于表層的重量比例,或者,如果使用了多層表層,則大于表層的總重量比例。重量比例基于多層薄膜的總重。例如,在某些實施例中,核心層的重量比例是多層薄膜的重量的60%至90%。而且,一層或一層以上表層(例如,兩層表層)的重量比例是多層薄膜的重量的10%至40%。在具體實施例中,核心層的重量比例大約為70%,而表層的重量比例大約為30%。在多層薄膜的具體實施例中,如果核心層的PE含量大于當(dāng)前可用的MDO薄膜(一些為15%,另一些使用30%),則核心層的PE含量無需達到80%,本發(fā)明的薄膜也可以取得較好的結(jié)果。因此,在具體實施例中,核心層中的PE含量大約介于30%至80%之間,而在某些實施例中,介于35%至75%之間。核心成分包括兩個成分的混合物,(1)即,PE和/或含PE的成分,和(2)PP和/或含PP的成分,這兩種成分可通過在Bandbury軋機、擠出機或類似傳統(tǒng)設(shè)備中熔融共混,組合成均質(zhì)混合物。或者,通過溶液共混或干混兩種成分,然后通過擠出操作以熔融的方式制作干混料,來制作混合物。本發(fā)明的核心層成分和表層成分可包含其他添加劑,以改變相應(yīng)成分的特性。例如,成分中可包含著色劑和礦物填料,例如二氧化鈦、碳酸鈣、滑石、二氧化硅、云母等。例如,存在少量二氧化鈦會導(dǎo)致成分不透明或變白。成分中可包含礦物填料。一般而言,其他添加劑的重量占比一般約為1%到40%,更多的時候介于約1%至約20%之間。要考慮有機填料。本發(fā)明的成分中可能包含的其他添加劑包括成核劑、澄清劑、熒光增白劑、金屬顆粒、纖維、阻燃劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、抗光劑、紫外光穩(wěn)定劑、防粘連劑、加工助劑等。由于本發(fā)明的某些薄膜的兩個或多個接觸層可能容易粘在一起或者粘連(例如,薄膜繞在卷筒上時),可在成分中添加防粘連劑防止粘連。防粘連劑一般屬于無機礦物填料,可通過減少薄膜層之間緊密接觸來減少“粘連”的情況。本發(fā)明的成分中可包含的防粘連劑包括礦物填料,例如硅藻土、滑石、碳酸鈣、交聯(lián)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、二氧化硅和合成二氧化硅。交聯(lián)PMMA和合成二氧化硅是兩種最常用的防粘連劑。在本發(fā)明的某些實施例中,核心成分也可包含一種或多種增容劑。在一個實施例中,增容劑可包含與極性反應(yīng)物共聚或接枝到極性反應(yīng)物的聚烯烴。例如,增容劑可以是丙烯酸改性聚丙烯接枝共聚物(例如BP化工的1003),或順酐化聚丙烯接枝共聚物(例如BP化工的3001)。一般而言,這些增容劑可稱為羧化聚烯烴或順酐化聚烯烴。本發(fā)明的成分為熱塑性組合物,適合擠出、吹塑以及各種制品的制作,例如模制品、擠壓型材、管件制品、薄膜、薄板、層壓制品等??赏ㄟ^加入發(fā)泡劑或者其他廣泛使用的添加劑,如顆粒成核劑,然后擠制組合物,使用本發(fā)明的成分制作泡沫。本發(fā)明的成分對于制作連續(xù)性好、具備良好特性的薄膜特別有用,尤其是對于標(biāo)簽應(yīng)用。這些薄膜由所屬領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員利用擠壓工藝進行制作,薄膜的厚度可從約0.5至約5.7或10密耳不等。薄膜厚度從約1.2至約4密耳的情況比較常見,最常見的薄膜厚度介于約2.0至約3.5密耳之間。在許多實施例中,最好使用縱向拉伸的成分制作這些薄膜。例如,薄膜可以至少2:1的比率縱向熱拉伸。較為常見的是薄膜以介于2:1和9:1之間的拉伸比進行熱拉伸。在這個領(lǐng)域中,執(zhí)行拉伸的方法很多,例如吹制、鑄塑或拉幅等工藝。薄膜熱拉伸后,一般要通過退火輥,在約50℃到約150℃的溫度范圍內(nèi)(較常見的為100℃)對薄膜進行退火或熱定形處理,然后執(zhí)行冷卻處理。此類拉伸處理可提高薄膜的性能,例如增強薄膜的剛度,在某些情況下,還能提高印刷適性。盡管不希望拘泥于任何理論,但是人們認(rèn)為,是拉伸導(dǎo)致表面聚合物分布和有效表面積發(fā)生變化,進而提高印刷適性。同時,人們還認(rèn)為,拉伸溫度也會影響印刷適性。一般而言,拉伸溫度越低,薄膜的印刷適性越高。薄膜的縱向拉伸模量也因為拉伸而增加,從而提高了尺寸穩(wěn)定性,實現(xiàn)良好的印刷套準(zhǔn)。在某些實施例中,縱向拉伸可提高薄膜的模具可切割性以及這些薄膜制成的標(biāo)簽的可分配性。在某些實施例中,還可改善耐磨強度。更具體一點來說,本發(fā)明的MDO薄膜表現(xiàn)出了出色的印刷適性和可壓縮性特征。印刷適性一般通過薄膜表面粘附的油墨量進行衡量。如果標(biāo)簽可在可壓縮容器(例如某些洗發(fā)水瓶或化妝盒)上使用,行業(yè)通常將擁有這類屬性的標(biāo)簽稱為“可壓縮標(biāo)簽”。一般而言,可壓縮標(biāo)簽的一個指標(biāo)就是該標(biāo)簽的一致性特征。標(biāo)簽可壓縮性可通過薄膜的模量進行量化。一般而言,薄膜的模量越低,可壓縮性越高。在某些實施例中,本發(fā)明的薄膜也表現(xiàn)出良好的抗劃傷性??箘潅钥梢酝ㄟ^行業(yè)公認(rèn)的Sutherland摩擦試驗和硬度試驗進行量化。一般而言,薄膜的硬度越高,抗劃傷性越高。本文還進一步詳細(xì)介紹了本發(fā)明的這些和其他特性特征。盡管在本發(fā)明的許多實施例中,薄膜往一個或多個方向拉伸,但是須清楚的是,在其他實施例中,薄膜可能未經(jīng)過拉伸。本發(fā)明的薄膜可以是由本發(fā)明所述成分制成的單層薄膜?;蛘?,本發(fā)明的薄膜也是多層薄膜,其中,至少有一層(例如核心層)包括本發(fā)明的成分。聚合物膜的功能層可在薄膜的一側(cè)或者兩側(cè)。功能層或功能膜指的是多層薄膜內(nèi)具有耐氣候性、印刷適性、阻隔層、防靜電等諸多特性的某一層。此類多層薄膜的制作方法包括:共擠兩層或多層;使用本發(fā)明的成分?jǐn)D制連續(xù)膜,然后通過擠制一層或者多層附加層,施加在擠制的薄膜上;將本發(fā)明的預(yù)成型薄膜層壓成預(yù)成型功能膜;或者利用聚合物膜成形材料的乳化液或溶液,在薄膜上加上附加層。本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)可包含一層功能膜或功能層,為該薄膜提供額外的特性和/或改善印刷適性、可壓縮性、模具可切割性、耐氣候性、剛性、耐磨性等特性。例如,可在薄膜的打印標(biāo)記上擠制或?qū)訅阂粚油该魍繉踊虮∧?,防止由于直接接觸相鄰物體而損壞印刷品,以及防止由于接觸潮濕環(huán)境、水或天氣而造成的損壞。透明涂層也可以增強底層打印標(biāo)記的光學(xué)性能,從而增加圖像的光照度和飽滿度。也可以包括一層功能膜,提高薄膜與基材的附著力。相對于核心膜的厚度,增加的功能膜一般較薄,但是,在某些應(yīng)用中,功能層越厚越好。功能膜通常稱為表層,尤其是當(dāng)比核心膜薄時。或者,本發(fā)明的薄膜可用作表層,覆蓋厚度較高的基膜。表層可與基膜共擠,或者層壓在預(yù)成型基膜上。許多熱塑性聚合物都可以用于制作功能膜,且所選擇的特定熱塑性聚合物應(yīng)該能夠提供結(jié)構(gòu)所需的特性。有用材料的例子包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚脂、聚碳酸酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚(乙烯-乙烯醇)、聚醋酸乙烯酯、離聚物和這些聚合物的混合物。乙烯醋酸乙烯酯共聚物對于可印刷覆蓋層尤其有用。可使用本發(fā)明的成分制作的薄膜非常有用,尤其是制作膠粘標(biāo)簽所用的面紙和隨后的標(biāo)簽紙時。標(biāo)簽紙一般包括薄膜面紙(可以是單層或多層)和粘膠層。粘膠層一般接觸并附著于本發(fā)明的薄膜的一面。本發(fā)明的標(biāo)簽紙所利用的粘膠層可直接涂于所示層的下表面,或者可從與面紙相結(jié)合的襯里調(diào)節(jié)膠粘劑。一般而言,粘膠層的厚度介于約0.4至約1.6密耳之間(約介于10至約40微米之間)。通常本領(lǐng)域可提供適用于本發(fā)明的標(biāo)簽紙的膠粘劑。一般而言,這些膠粘劑包括壓敏膠粘劑、熱活化膠、熱熔膠等。壓敏膠粘劑(PSA)用途尤其廣泛。這包括丙烯酸類膠粘劑以及其他彈性體,如含天然橡膠或合成橡膠的聚合物或苯乙烯、丁二烯、氰乙烯、異戊二烯和異丁烯的共聚物。PSA在本領(lǐng)域也有較大的知名度,任何已知的這類膠粘劑都可以和本發(fā)明的面紙配合使用。在一個實施例中,PSA基于丙烯酸酯(例如丙烯酸辛酯)與極性單體(例如丙烯酸)的共聚物。此類膠粘劑可能是乳膠、熱溶膠或者溶劑型膠。這類膠粘劑可能是永久的,可水洗、堿洗的,或者可循環(huán)的膠水,也可能是其他溶劑。也可以直接使用油墨將其他表層印刷在標(biāo)簽紙上,或者可在標(biāo)簽紙上涂覆底漆或者面漆,然后用油墨印刷在面漆上。印刷品或面層的成分可同于或不同于膠粘劑面層的成分。典型的面層可以基于聚氨酯、丙烯酸或聚酯。此外,膠粘劑或表層可以經(jīng)電暈處理或火燒處理。作為選擇方案或者附加方案,表層可通過真空電鍍工藝進行金屬化。如上所述,在一些情況下,可通過在本發(fā)明的薄膜上覆蓋一層薄膜層,改善本文所述的薄膜和面紙的特性。覆膜層可增強膠粘劑結(jié)構(gòu)的特性,例如剛性和耐氣候性。覆膜層也可以在打印標(biāo)記上形成一層透明涂層或薄膜,防止由于直接接觸相鄰物體而損壞印刷品,以及防止由于接觸潮濕環(huán)境、水或天氣而造成的損壞。透明涂層也可以增強底層打印標(biāo)記的光學(xué)性能,從而增加圖像的光照度和飽滿度。本發(fā)明的覆膜結(jié)構(gòu)特別適合用作后期會接觸液體的基材上的標(biāo)簽,例如瓶子清洗/沖洗、充裝和巴氏殺菌或浸液(例如冰浴),這種標(biāo)簽不會出現(xiàn)不良后果,例如標(biāo)簽剝離或起霧。當(dāng)連續(xù)膜有一層膠粘材料插在膠接結(jié)構(gòu)的連續(xù)聚合物膜與覆膜層之間時,所述覆膜層可在受壓的情況下層壓至本發(fā)明的薄膜上。當(dāng)薄膜或覆膜由在被熱活化時會形成其自己的層壓粘接面的材料制成時,所述覆膜層可在受熱和受壓的情況下層壓至薄膜。可在聚丙烯薄膜表面和/或覆膜層背面表面設(shè)置打印標(biāo)記。圖1為本發(fā)明的多層薄膜10的實施例橫截面示意圖。薄膜10包括一層第一表層20、一層第二表層30以及設(shè)置在表層20與30之間的核心層40。在某些實施例中,核心層40設(shè)在表層20與30之間,緊貼這兩個表層,如圖1所示。但是,本發(fā)明還包括核心層不緊貼其中一層或兩層表層的實施例,例如,兩層表層之間還有其他層的情況。圖2為本發(fā)明的多層薄膜110的另一個實施例橫截面示意圖。薄膜110包括第一組表層122和124,統(tǒng)一稱為表層120。薄膜110還包括第二組表層132和134,統(tǒng)一稱為表層130。薄膜110還包括設(shè)在表層120和130之間的核心層140。圖3為本發(fā)明的多層薄膜210的另一個實施例橫截面示意圖。薄膜210包括一層第一表層220、一層第二表層230以及一組核心層242和244,統(tǒng)一顯示為240,設(shè)置在表層220與230之間。圖4為本發(fā)明的多層薄膜310的另一個實施例橫截面示意圖。薄膜310包括一層第一表層320、一層第二表層330以及僅緊貼其中一層表層的核心層340,即層330。圖5為本發(fā)明的標(biāo)簽組件410的橫截面示意圖。標(biāo)簽組件410包括一個多層薄膜,盡管顯示為圖1的薄膜10,但是也可以是薄膜110、210、310的任何一種或者本文描述的其他薄膜。標(biāo)簽組件410也有一層粘膠層450緊貼薄膜的其中一層。一般而言,膠粘劑是壓敏膠,但是本發(fā)明包括一系列其他膠粘劑。圖6為本發(fā)明中圖5所示的標(biāo)簽組件410應(yīng)用到聚合物基材560后,進而形成標(biāo)簽系統(tǒng)510的橫截面示意圖。圖7為本發(fā)明的標(biāo)簽容器610的透視示意圖。標(biāo)簽容器610包括應(yīng)用于基材560外表面(例如,可以是容器的側(cè)壁)的圖5和6所示的標(biāo)簽組件410。示例按本發(fā)明制作各種多層薄膜。每個多層薄膜包括一層設(shè)在兩層表層之間的核心層。在一些示例中,表層的成分相同,而在其他示例中,表層的成分不同。核心層的重量比例為70%,而每層表層的重量比例為15%。表1歸納了使用表層-核心層-表層布置的多層薄膜以及各層的成分。表1-示例1-14的多層薄膜假設(shè)標(biāo)簽制品(包括標(biāo)簽瓶)可能要在高速生產(chǎn)線上的金屬軌道或內(nèi)襯高密度聚乙烯的金屬軌道上進行傳送,增強的耐磨強度合乎這種需要。標(biāo)簽物品壁的摩擦可能導(dǎo)致表面缺陷,包括劃傷或擦傷,從而影響外觀,對于標(biāo)簽物品來說,這不合要求。在某些應(yīng)用中,出于美學(xué)角度考慮,可能需要霧度低的透明標(biāo)簽,例如,在貼到瓶身后肉眼很難看到的標(biāo)簽——“無標(biāo)簽感外觀”。過去使用的是具有一定霧度的HDPE和LDPE容器。當(dāng)前的趨勢是使用聚酯瓶,這類瓶子瓶身透明,因此,可能需要更為透明的標(biāo)簽,才能實現(xiàn)相同的“無標(biāo)簽感外觀”。下表羅列了多種薄膜進行對比,還給出了從Sutherland摩擦試驗獲取的耐劃傷結(jié)果,其中劃傷數(shù)量與抗劃傷性成反比。表2-霧度和抗劃傷性測量從上表的數(shù)據(jù)可以看出,與之前的MDO薄膜(即GlobalCoex(GCX)、GlobalMDO、Fasclear250)相比,示例8和9的薄膜的抗劃傷性相對較高,而霧度相對較低。此外,相比吹制PE薄膜(AveryPE85),示例8和9的薄膜所表現(xiàn)出來的耐磨強度和抗劃傷性組合更合乎需要。相比(GCX和GlobalMDO),示例8和9的聚乙烯含量較高,但仍然表現(xiàn)出增強的耐磨強度。之前的實驗顯示,聚乙烯含量與耐磨強度之間呈反比關(guān)系;因此,示例8和9的性能結(jié)果出乎意料。薄膜的另一個方面是關(guān)于縱向剛度與橫向剛度的比。在正常情況下,MDO薄膜往一個方向拉伸(縱向),得到的薄膜的縱向剛度較高,橫向剛度較低。橫向無拉伸時,人們通常將會局限于橫向剛度的輸出所獲得的任何結(jié)果。在上述新配方中,包括示例8和9,橫向剛度可通過改變薄膜的成分進行控制。通過此類配制方法,可得到性能比MDO薄膜更為均衡的薄膜,無需使用機械手段來橫向拉伸薄膜。因此,可制作一種一致性較好,但橫向無“褶皺”的標(biāo)簽;這個結(jié)果再次出乎意料??v向/橫向剛度比為1.0時達到理想狀態(tài)。這些新配方接近這個理想狀態(tài),并解決了MDO薄膜的剛度、一致性和透明度之間內(nèi)在平衡的特有問題,且滿足終端消費需求,包括提高裝飾工藝的可改變性,用在衛(wèi)生和私人護理領(lǐng)域,提高再循環(huán)能力、阻隔性能,在蒸汽滅菌、耐用標(biāo)簽、制藥、血液袋、新瓶貼標(biāo)和管道等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,同時,通過金屬噴鍍或金屬油墨印刷增強美感。如表3所示,所披露的標(biāo)簽的縱向剛度與橫向剛度的比率可介于1.2至1.9之間。更具體地說,比率可介于1.24至1.89之間。表3-剛度測量材料MDL&W(mN)CDL&WMD/CD比AveryGlobalCoex(GCX)44192.32AveryGlobalMDO28112.55AveryFasclear25029142.07示例123161.43示例753281.89示例830241.25示例928221.27示例1428231.24示例1548351.38示例1620230.87AveryPE8538530.72Avery2.0milBOPP29510.57RaflatacRaflexPlus42371.13標(biāo)簽的另一個物理屬性稱為一致性,指的是在標(biāo)簽不起皺且不出現(xiàn)其他類似缺陷的情況下,用戶可施加于瓶子上的“壓縮”量。壓縮瓶子時,薄膜一致性越好,膠粘劑浸濕、瓶子移動和當(dāng)瓶子貼標(biāo)并使用內(nèi)容物時(瓶子擴口/往空瓶加入材料然后清空)出現(xiàn)的其他類似現(xiàn)實生活現(xiàn)象可能引起的缺陷就越少。其中一個存在很久的范例就是,一致性較好的標(biāo)簽(PE薄膜或MDO薄膜),其縱向和橫向(一致)的模量較低,但霧度也較高。BOPP薄膜是透明的,但是模量較高(剛硬,因此性質(zhì)不一致)。正因為如此,最好有一種一致性好、霧度低的薄膜。在這些表格中,PE85、Fasclear250以及示例8和9視為完全一致。GlobalCoex和GlobalMDO視為半一致,而BOPP視為剛硬(即,性質(zhì)不一致)。表4-一致性和霧度測量隨著標(biāo)簽處理加工技術(shù)持續(xù)發(fā)展,除了傳統(tǒng)的金屬砧和鎂模切割方法以外,還有另一種標(biāo)簽處理加工方法就是激光。標(biāo)簽處理加工使用的激光的工作波長一般為10.2和10.6微米(接近紅外波長),但是其他波長也可以使用。這些波長的激光可用于切割其分層由一種或多種材料組成的那些標(biāo)簽,這些材料包括BOPP(白色透明)、PE(白色透明)、紙張、PET(白色透明)以及MDO薄膜(白色透明)等。值得注意的是,每一種材料(和/或內(nèi)含的添加劑)會吸收前文所述的傳統(tǒng)激光發(fā)射出來的波長中的光。一般而言,白色薄膜和紙張可正確進行模切,即,此類材料至少會吸收10.2和10.6微米波長中的其中一個波長的光,然后從矩陣上切割標(biāo)簽;在此應(yīng)用中,此類材料稱為“可激光模切”。但是,PE薄膜當(dāng)前不適合激光模切,考慮它能夠吸收激光,這也給標(biāo)簽行業(yè)中那些希望擁有一種適合模切的成型薄膜的人員帶來了一個問題。人們自然會希望激光在符合以下標(biāo)準(zhǔn)的薄膜上可很好地模切:1)低熔點,2)采用的結(jié)構(gòu)可允許材料吸收激光。就MDO薄膜的激光模切而言,AveryDennison公司在市場上銷售的Fasclear薄膜滿足人們所期待的激光模切標(biāo)準(zhǔn),但是這些薄膜并非光學(xué)透明,這就進一步限制了標(biāo)簽的選擇。與本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所預(yù)想的相反,我們已發(fā)現(xiàn)性質(zhì)一致的透明MDO標(biāo)簽可激光模切。因為聚合物的熔點實際上高于之前證明可激光切割的材料的熔點,且這些材料不在激光的吸收帶內(nèi),所以這個表現(xiàn)出乎意料。表5-所選薄膜的激光切割性能除了增強了本發(fā)明的耐用性和激光可切割性之外,本發(fā)明還增強了油墨在所披露的薄膜上的附著力,并縮短了油墨固化時間。油墨在薄膜基材上的固化速度決定了質(zhì)量(越快越好)和印刷時間。換言之,在特定基材(例如,標(biāo)簽)上,油墨固化越快,印刷機運行就越快,進而提高印刷設(shè)備的工作效率和生產(chǎn)能力。許多實施例要求配設(shè)一個轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)油墨附著力與印刷速度的平衡,這是因為研究發(fā)現(xiàn),油墨附著力與印刷速度呈反比關(guān)系。作為避免油墨附著力與印刷速度之間相互矛盾的一種方式,業(yè)內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出內(nèi)在性質(zhì)上可印刷的薄膜(即,無涂層的薄膜,無論是面漆或印刷底漆);或者,可在要印刷的面紙表面涂上一層印刷底漆或面漆。涂上面漆或底漆自然會提高油墨的附著力,但是在標(biāo)簽紙上加一層這種材料也會提高標(biāo)簽制作的成本。鑒于日益加強的食品接觸監(jiān)管、行業(yè)對可持續(xù)性發(fā)展的日益重視以及成本原因,急需有一種方法既能夠增強油墨附著力,也不會因為在標(biāo)簽紙上涂一層面層而需要付出額外成本和時間。本領(lǐng)域認(rèn)為,樹脂配方加上表面處理可以實現(xiàn)所需的印刷/油墨附著效果,處理方法包括電暈、等離子或火焰處理或火焰等離子處理。在一個實施例中,可使用介于40:60至60:40之間的燃料氧氣比,從1800至2500btu/in對薄膜進行火焰處理或火焰等離子處理。作為一種工藝,表面處理會提高標(biāo)簽紙表面的達因水平,從而相應(yīng)增加油墨附著力。但是,印刷試驗意外發(fā)現(xiàn)油墨的固化速率增加。鑒于這個出乎意料的結(jié)果,其好處在于,即便印刷機轉(zhuǎn)換器的運行速度加快,但是通過增強表面處理,也仍然可以取得相同的油墨附著力。固化速率提高可加快印刷設(shè)備運行,進而提高生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率,反過來降低每單位面積成本。對使用標(biāo)準(zhǔn)Flint四色油墨(CMYK)的MarkAndy4150印刷機進行試驗后得出表6中的數(shù)據(jù)。經(jīng)過電暈處理后的對比薄膜(AveryFasclear)運行速度可達325fpm,直到開始缺乏油墨,而在500fpm時,經(jīng)過火焰處理的同一個薄膜以失敗告終。與此相反,示例8和示例9二者在印刷速度為325fpm時進行電暈處理后以及在500fpm時進行火焰處理后均可以實現(xiàn)100%的油墨附著力。表6:所選薄膜的油墨附著力薄膜處理類型最大印刷速度油墨附著力AveryFasclear電暈325100%AveryFasclear火焰50025%示例8電暈325100%示例8火焰500100%示例9電暈325100%示例9火焰500100%若要制作適合電暈處理的薄膜,相比制作適合火焰處理或火焰等離子處理的薄膜,必須使用更多的功能聚合物。功能聚合物使薄膜適合電暈處理,相對于適合火焰處理或火焰等離子處理的薄膜,獲得的薄膜整體較為柔軟,因此耐磨度較低。而適合火焰處理或火焰等離子處理的薄膜使用較少的功能聚合物,因此,與準(zhǔn)備后續(xù)電暈處理的薄膜相比,硬度相對較高,所以耐磨度較佳。本發(fā)明的薄膜和多層組件有望在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用。薄膜主要用作薄膜標(biāo)簽或者貼標(biāo)和包裝材料的裝飾媒介。必須注意,所有圖示的多層薄膜和標(biāo)簽組件都可包含附加層或材料。本發(fā)明絕不僅限于所述的特定實施例。毫無疑問,此技術(shù)經(jīng)過未來應(yīng)用和不斷發(fā)展,許多其他效益將逐漸突顯出來。本文所述所有專利、公開申請和文章也因此以全部內(nèi)容形式作為參考引用到本文中。如上所述,本發(fā)明解決了許多與之前策略、系統(tǒng)和/或設(shè)備相關(guān)的問題。但是,必須認(rèn)識到:為了解說本發(fā)明的本質(zhì),已經(jīng)描述和圖示組件的細(xì)節(jié)、材料和布置,所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在不偏離所附權(quán)利要求書中記載的本發(fā)明的原則和范圍的情形下可以進行各種其他的改變。當(dāng)前第1頁1 2 3 
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