DK154126B - Kemisk resistent varmeoverfoeringsetiket - Google Patents

Description

DK 154126 B

fclft

Opfindelsen angår et laminatprodukt af den i indledningen til krav 1 angivne art eller med andre ord en kemisk resistent varmeoverføringsetiket, der er kendt som et "varmeoverføringsorgan", især forbedringer af en sådan varmeoverføringsetiket til formstofflasker, hvor etiketten har forbedret kemisk resistens over for indholdet af formstofflasker.

Varmeoverføringsetiketter, der kan overføres fra en substratbærer til -en produktbærer ved varmeaktivering baseret på anvendelse af en frigørelseslag af forskellige voksmaterialer, der smelter under varmeaktiveren-de betingelser, har væsentlig kommerciel anvendelse.

De kendte varmeoverføringsetiketter, det kendte maskineri og de kendte metoder til påføring af disse er beskrevet i US patentskrift nr. 3,616,015, samt i de referencer, der deri er henvist til, og desuden i US patentskrift nr. 3,516,904 og 3,516,842 samt i de referencer, der deri er henvist til.

Varmeoverføringsetiketter af den art, der er beskrevet i det foregående, anvendes ofte til beholdere til alkohbler, æteriske olier og detergenter eller til produkter, der på anden måde udsættes for et milieu omfattende sådanne agressive kemikalier og nødvendiggør resistens over for sådanne kemikalier for at undgå tab af etiketinformation eller tab af selve etiketten. Resistens over for sådanne kemikalier er vigtig for den sluttelige bruger og også for fabrikanten eller distributøren, der arbejder med spild langs fyldelinien eller som anvender sådanne kemikalier i forbindelse med initial behandling af produkter eller med gentagen be-

DK 154126 B

2 handling af genanvendte genstande. Yderligere er tryksværter og klæbemidler, der i stort omfang foretrækkes til varmeoverføringsetiketter, opløselige i alkoholer, således at man derfor udelukker deres effektive anvendelse som såkaldte resistente etiketter på alkoholhol-dige produkter. Beslægtede krav omfatter, at etiketten skal være gnideresistent og ubeskadiget ved at udsættes for vand- eller vanddampholdige milieuer.

US patentskrift nr. 3,516,904 og 3,516,842 beskriver varmeoverføringsetiketter, der omfatter et af voks bestående varmefrigørelseslag, et grundingslag og et beskyttende lag, et design-tryk og et overtryk af et ther-moplastisk, klæbende lag. Grundingslaget og det beskyttende lag, en voksfri vinyl-acryl-fernis, fungerer som et grundlæggende lag for design-trykket og forhindrer sværtens vandring til eller kontakt med frigørelses-laget under etikettens dannelse, tilvejebringer passende adhæsion mellem frigørelseslaget og design-trykket, og siges desuden at tilvejebringe kemisk resistens og gnideresistens i etiketten efter at den er overført. Skønt denne fernis forbedrer gnide-resistensen og den kemiske resistens og fungerer som en forbedret basis for trykning i et vist omfang, tilvejebringer den liden eller ingen forbedring hvad angår forhindringen af deformationen af et design-tryk, fordi dette materiale i sig selv undergår dimensionsmæssig ændring ved overføring og som følge deraf kun tilfører liden understøtning til det klæbende lag i kontakt med et varmt, voksholdigt frigørelseslag.

Som følge deraf er det opfindelsens formål at tilvejebringe et laminatprodukt af den i indledningen til

DK 154126 B

3 krav 1 angivne art# d.v.s* en kemisk resistent varmeover-føringsetiket, der overvinder en eller flere af de ovenfor angivne ulemper eller tilfredsstiller et eller flere af de ovenfor angivne behov, at tilvejebringe et beskyttende lag med ringe deformationstendens til varme overføringsetiketter, der har de før angivne egenskaber, at tilvejebringe et kemisk resistent, beskyttende lag for varmeoverføringsetiketter, der har de før angivne egenskaber, og at tilvejebringe en varmeov-erføringsetiket af den før angivne art, der er forligelig med en eller flere eksisterende varmeoverførings-sværter, substratbærere og klæbende lag, kendte metoder og kendt maskineri, økonomi, pålidelighed og sikkerhed.

Laminatproduktet ifølge opfindelsen, der er af den i indledningen til krav 1 angivne art, er ejendommeligt ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Opfindelsen angår således kemisk resistente varmeoverføringsetiketter af den type, der bliver varme-aktive ved at overføre dem fra et som bærer tjenende substrat til en overflade af en pakke eller af andet slutteligt substrat ved en frigørelsesproces med smeltet voks, og hvilke er kendt som "varmeoverfø-ringsorganer". Varmeoverføringsetiketterne ifølge opfindelsen udviser forbedret modstandsdygtighed overfor agressive kemikalier, såsom alkoholer, olier og detergenter, til beskyttelse af varmeoverføringen, per se og/eller med trykt materiale derpå, samt resistens overfor deformation under betingelser svarende til frigørelsespåføring af smeltet voks, anvende-

DK 154126B

4 lighed ved konventionelle påføringsmetoder og kendt maskineri, og forligelighed med andre lag afi’varme-overføringsetiketten og substratbæreren.

Særligt foretrukne udførelsesformer for laminatproduktet ifølge opfindelsen er ejendommelige ved det i de kendetegnende dele af kravene 2, 3 og 4 angivne.

Det hår. således ifølge opfindelsen vist sig, at visse polymerblandinger kan indbygges som et basislag over vokslaget, der tjener som frigørelseslag for varmeoverføringsetiketten, der under overføring vil modstå deformation, og som efter overføring vil tjene som et beskyttende lag, der medfører forbedret kemisk resistens.

Kendt teknik omfatter anvendelsen af lineære polymere, hvis struktur svarer til carbon-carbon-bindinger, og som er gode filmdannende materialer, når de er udfældet fra opløsningsmiddelopløsninger, såsom ved trykning. Imidlertid udviser disse lange, tynde polymer-kæder betydelig mobilitet under opvarmningen og voks-strømningen svarende til varmeoverføringen i forbindelse med frigørelsen af smeltet voks, hvilket frembringer en betydelig deformation hidrørende fra skrump-ning, og design-trykket bliver påvirket i tilsvarende grad. De polymere materialer med en voluminøs struktur har i det tilfælde, at de formuleres i overenstemmelse med opfindelsen, større dimensionsmæssig stabilitet på frigørelsesoverflader af smeltet voks.

5

DK 154126 B

Passende polymere af trykke- eller overtrækskvalitet indeholdende aromatiske ringstrukturer bør også have anvendelig opløselighed i almindelige opløsningsmidler og transparens og et ensartet refraktionsindex med henblik på opfyldelsen af opfindelsens formål.

Den første .polymere bestanddel alene er i almindelighed ikke anvendelig i sig selv som beskyttelseslag til opfyldelse af opfindelsens formål, fordi den ville deformere ved de temperaturer, hvor voksen smelter. Deformationen ville forekomme, når varmeoverførings-etiketten svømmer frit, d.v.s. midlertidigt uunder-støttet af såvel bærersubstratet som af produktsubstratet under overføringen. Den anden polymere bestanddel tjener ikke i sig selv som beskyttelseslag, fordi dens filmstruktur enten kunne føre til blokering (uønsket adhæsion til andet papir, etiketter, genstande, tilgrænsede vindinger af en rulle, o.s.v.) eller til diskontinuitet. I kombination vil blandingen af de to bestanddele ikke deformere eller blokere i noget uacceptabelt omfang.

At opfindelsens formål opfyldes ifølge opfindelsen vil fremgå af den følgende detaljerede beskrivelse under henvisning til tegningen, der skal beskrives nøjere i det følgende.

Fig. 1 viser på en afbildning, hvor de enkelte dele er trukket fra hinanden, en afskåret og i sektioner foreliggende del 10 af et produkt, som skal etiketteres, fortrinsvis en væg af en formet termoplastisk 6

DK 154126 B

beholder, men også alternativt en væg af et andet produkt end en beholder, en opslagstavle, pakningskort eller postkortmateriale eller et sekundært overføringsmedium, såsom et bånd. Produktet har fortrinsvis et specielt fremstillet overfladeområde 12 til optagelse af varmeoverføringsetiketter.

Etiketteringsmediet 20 omfatter et bærersubstrat 22, der'fortrinsvis er en aflang bane af papir eller formstoffolie eller en bane af formstoffibre, der er blevet anordnet under anvendelse af luft, overtrukket med et voksfrigøre Ises lag 24. På voksfrigørelseslaget er der yderligere påført et overtræk på separate områder med yderligere overtrækslag: et beskyttende lag 26, der optager den "første nedadrettede" lagposition; et trykkelag 28, der kan omfatte tryk-i sværter eller farveløse per se eller som kan omfatte et som grundingslag tjenende underliggende lag, hvorpå der er påført eller som er imprægneret med-sværte eller farvestof, og et klæbende, "sidste nedadrettede" lag 30.

Det etiketterende medium 20 skifter plads i forhold til produktet, således at en af dets således fremstillede dele får kontakt me-d overfladeareal 12 af produktets substrat, og der tilføres varme til lokal smeltning af vokslaget 24, hvorved man frigør lagene 26, 28, 30 til overfladen 12, hvilken adhæsion fremmes ved det samme opvarmningstrin. En del af det smeltede voks overføres med sådanne lag.

Det resulterende overtrukne produkt 10' og det brugte medium 20' er vist på fig. 2 på den overtrukne overfla-

DK 154126-B

7 deregion 12' finde der, angivet i den efterfølgende rækkefølge i udadgående retning, et klæbende lag 30, et trykkelag 28 og et beskyttende lag 26, der sædvanligvis er dækket med et voksagtigt lag 24A. Resten af voksen fra den opvarmede region af overføringsmedium 20' er angivet ved 24B. Fortrinsvis overlapper laget 28 kanter af trykkelaget 28 og det klæbende lag 30 til tilvejebringelse af den maximale beskyttelse over for de ellers følsomme materialer. Imidlertid er lagene 26, 28, 30, de,r er trykt i et perfekt flugtende forhold, velegnet til mange formål, hvor det kræves, at produktet skal udvise resistens.

Det har vist sig, at sammensætningen af det beskyttende lag 26 ifølge opfindelsen kan anvendes som erstatning for det konventionelle sidste nedadrettede klæbende lag 30 (fig. 1), hvorved der fremkommer en etiket af sandwich-typen i slutproduktet (fig. 2) med konventionelle sværter anordnet mellem sådanne beskyttende lag. Den kemiske resistens forbedres ved en sådan sandwich-konstruktion, især i forbindelse med til varmeoverføringsetiketter bestemte flasker af polyvi-nylchlorid og glasflasker, der er overtrukket med blødgjort polyvinylchlorid.

Det på figur 3 viste blokdiagram viser de kombinerede processer af fremstillingen af overføringsmedium (blokkene 32-40) og etikettering (blokkene 42-46). Blok 32 angiver det initiale trin omfattende voksovertrækning af papirsubstrat (22 på fig. 1) under anvendelse af materialer, metoder og maskineri, der er kendt per se, og som fortrinsvis er de samme som dem, der er angivet

DK 154126 B

8 i det citerede US patentskrift nr. 3,615,015.

Blok 34 viser, at blandingen af det blandede polymere beskyttende lag kan påføres under anvendelse af enhver konventionel overtræksproces, f.eks, emulsion, varm smeltning eller opløsningsmiddelfrigørelse, fortrinsvis det sidst angivne. Individuelle eller fælles opløsningsmidler for de forstærkende polymere og de grundmasse polymere blandes dermed sammen med andre modifikationsmidler, fyldstoffer, blødgørings-midler eller farvemidler, efter ønske. Det beskyttende overtræk påføres (blok 36) over vokslaget, og opløsningsmidlet fordampes derfra og behandles ved konventionelt udstyr til regenerering af opløsningsmiddel. Blok 38 angiver det konventionelle trykketrin under anvendelse af kopipresse, rotationsdybtryk, afstøbning, "doctor-blade" eller andre overførings-midler. Det sidste nedadrettede overtrækstrin 40 kan omfatte en gentagelse af trin 36, som angivet i det foregående, eller påføringen af en basislak .af nitrocellulose under anvendelse af materialer og metoder beskrevet i vol. III, kapitel 18 i Mathiello, "Protective and Decorative Coatings", (John Wiley & Sons,

New York 1943). Polyamid-nitrocellulose er det mest foretrukne lag med henblik på adhæsion til polyethy-len-flasker, og polyisobuty1-methacrylat er den mest foretrukne lak med henblik på adhæsion til PVC-flasker.

Tykkelserne af det første nedadrettede og det sidste nedadrettede lag er 2,5-7,6 Aim, og trykkelaget kan have en tykkelse på 2,5-12,7 Aim. Tykkelsen af vokslaget er 6,6-8,9 Aim i overenstemmelse med sædvandlig praksis.

9

DK 154126 B

b·*.

Produktsubstratet kan fremstilles klar till etikettering ved forudgående flammebehandling som angivet i blok 42 eller ved slibning eller coronauifiladning.

Blok 44 angiver sammenføringen og opvarmningen, fortrinsvis flammeopvarmning, af de to sxtbstrater under anvendelse af udstyr, der f.eks. βτ beskrevet i US patentskrift nr. 2,981,432, 3,616,01156. Substraterne trækkes fra hinanden, mens de er varme, og man foretager overføringen. Det brugte bæreraubstrat kan igen forsynes med voks og kan genbehandlers på anden måde, og det etiketterede produktsubstrat kan underkastes en efterfølgende flammebehandling (blok 46) for at forbedre den voksoverførende evne ?af det overliggende lag, som angivet i US patentskrd'ft nr.

3,616,015, med ‘henblik på fuldstændiggørjalse af etiketteri ngsprocessen.

Grundmassekomponenten i det beskyttende Il-ag 26 omfatter fortrinsvis polyester- og polyester-polyurethan-resiner, der er opløselige i fælles gravare-opløsnings-midler. Foretrukne polyestere er aromatiske polyestere på syrebasis, såsom Goodyear's polyesterprodukter "PE-200" og "PE-222", der bærer varemærket "i/itel", hvilke er gule, amorfe granulater med syretal 1 til 10 (fortrinsvis 1-4), hvilke har en D skala Shore "Durometer" hårdhed på 75-80, en massefylde på 1,25 .ag et ring-og kugle blødgøringspunkt på 150-170°C, eller de polyestere, der sælges af USM Chemical Co. under varemærket "Bostili^' model 7976 og 7977, og som fremstilles ud fra phenylinda.n-carboxylsyre omsat med en blanding af glycoler, hvilket især er angivet i US pæiientskrift nr. 2,830,966,

DK 154126 B

10

Harpiksestere, der er anvendelige som den sekundære polymerbestanddel af blandingen, fremstilles ved reaktion meillem polyvalente alkoholer generelt, maleinsyreanhydrid eller phenolaldehyd med dobbeltbindinger af harpikssyrer (abietinsyre og pimarin-syre) og omfatter methylabietat, methylhydroabietat, glycerylhydroabietat, estergummi. At anvende penta-erythritol i stedet for glycerol til dannelse af harpiksestere er angivet i US patentskrift nr.

1,920,265 (1931). Produkterne med varemærkerne "Neo-lyn" og "Pentaly^^1 fra Hercules Chemical Co. er særligt velegnet med henblik på opfyldelsen af formålet med den foreliggende opfindelse. Harpikser beskrevet i US patentskrift nr. 2,047,004 kan også anvendes.

Harpikserne bør have et ring-og-kugle-blødgøringspunkt på 50 til 250°C.

Vinylresiner, der er anvendelige som den sekundære polymerbestanddel omfatter copolymere af ethylen/ dt) vinylacetat. DuPont's produkter af serien "Elvax^' er særligt velegnet til opfyldelse af formålet med opfindelsen. "Elvax®-40" er en resin, der indeholder 39-42/0 vinylacetat og som har en middelhøj til lav viskositet (0,70 cP ved 30°C og 0,25 g i 1100 ml toluen), som er opløselig i organiske opløsningsmidler og har en løs massefylde på 0,481 g/cm^ (ASTM D-1895/B), et ring-og-kugle blødgøringspunkt på 200°C (og et smelteindex på 45-65 g per 10 minutter (ASTM-D 1238 modificeret). "Elva>c^"-150 er en resin, der indeholder 32 — 3496 vinylacetat, og som også er anvendelig i overtræk, der påføres med opløsningsmiddel, og som har en viskositet på 0,78 cP,

DK 154126B

11 en løs massefylde på 0,529 g/cm^, et blødgørimgspunkt på 240°C og et smselteindex på 22-28 g per 10 raninutter.

Forstærkningskompenenten og grundmassen for tfenne bør begge være opløselige i det samme opløsningsiniiddel eller blandbare opløsningsmidler. De bør have et re-fraktionsindex på ca. 1,5. Forstærkningskomponenten bør fortrinsvis omfatte 20 til 50 vægt-% af blandingen af forstærkningskømponenten og grundmassen fra: denne.

Disse forhold indstilles i forhold til udvælgelsen af bestanddel for at forhindre blokering med grundmassen og for at begrænse deformation af det beskyttede lag i løbet af varmeoverføringen per se eller de fervarmetrin eller efterfølgende varmebehandlinger, der høner sammen dermed.

Opfindelsens udøvelse skal yderligere illustreres ved de følgende eksempler.

EKSEMPEL 1

En blanding af 80 vægtdele polyester, fra Goodyear af typen "Vitel PR-200" og 20 vægtdele phenolisk modificeret pentaerythritølester af harpiks ("Pentalym®1, Hercules) blev opløst i opløsningsmidlet methyl ett hyl keton, reduceret til en viskositet, der var velegnet til gra-vure-trykning, og trykningsovertrukket på et vvoksfri-gørelsespapir fremstillet i overensstemmelse nmed US patentskrift nr. 3,616,015. Et design-tryk blev derpå trykt over laklaget under anvendelse af sværter af polyamid-nitrocellulose. Et klæbende lag omfattende en opløsning af en blanding af resiner omfattende termo-

DK 154126 B

12 S " plastisk polyamid og nitrocellulose blev derpå overtrykt på sværten. Varmeoverføringslaget blev derpå bragt i kontakt med en polyethylenflaske, hvis overflade var blevet behandlet på en sådan måde, at den kunne optage klæbemidler ved flammebehandling, og overføringen blev gennemført under anvendelse af konventionelle, automatiske midler, herunder et efterfølgende flammebehandlingstrin, som beskrevet i det foregående .

Det viste sig, at adhæsion af etiketten til flasken var udmærket, og påvirkning fra et stort sortiment af fra forskellige firmaer hidrørende, kommercielle produkter på alkoholbasis viste liden eller ingen virkning på etiketten. Konventionelle etiketter, der er ubeskyttet med det ovenfor angivne, beskyttende lag viste hurtig nedbrydning og sluttelig fuldstændig ødelæggelse ved lignende påvirkning.

EKSEMPEL 2

Man gentog eks.l med undtagelse af, at den beskyttende lak bestod af 80 dele "Vital PE-200" og 26,7 dele af en polymeriseret elastomer harpiksester ("Neolyn 23-75T", Hercules, 75¾ tørstoffer i toluen) opløst i en opløsningsmiddelblanding, der består af ‘40 dele nbutylacetat, 40 dele toluen, og 20 dele methyl(butyl)keton. Resultaterne var af lignende art som i eks. 1.

EKSEMPEL 3

Eks. 2 blev gentaget med undtagelse af, at den beskyttende lak bestod af 87 dele "Vitel PE-200" og 13 dele af en copolymer ethylen/vinylacetat ("Elvaxw 40", duPont) 13

DK 15 412 6 B

opløst i en opløsntlngsmiddelblanding bestående af 40 dele n-butyl-acetat, 40 dele toluen og 20 dele methyl-butylketon som i etks. 2. Resultaterne var af Mgnende art som i eks. 1.

EKSEMPEL 4

Eks. 2 blev gentaget med undtagelse af, at den beskyttende lak også var trykt, som et sidste nedadraettet overtryk og som en erstatning for den termopløestiske resinblanding polyamid/riitrocellulose. Den resulterende etikette viste sig efter at være overført tril en flaske af polyvinylchlorid at have udmærket adhæsion og resistens over for produkter på basis af alkoholer.

EKSEMPEL 5

Eks. 1 blev gentaget med undtagelse af, at polyesteren var fremstillet ud fra phenylindan-dicarboxyls>yre (jfr.

US patentskrift nr. '2,830,966) og en blanding ?af gly-coler (polyglycolester nr. 7977, USM Chemical CCo.).

Resultaterne var de samme som i eks. 1.

Betegnelsen "tryk" emfatter i den foreliggende sammenhæng den blotte farvning samt mønstring og midler, der modstår skrumpning eller deformation, såledesat skrump-ningen bliver mindre end 2% i enhver lineær dimension af en etiket eller således, at der i øvrigt derved fremstilles en etiket med en deformation i et sådamt begrænset omfang, at skrumpning eller expansion er under 2% af enhver lineær dimension af etiketten.

Claims (4)

1. Laminatprodukt i form af en varmeoverføringsetiket til fastgørelse på overflader af produktsubstrater, og som omfatter et lag (30) af et varmeaktiverbart klæbemiddel, et op til klæbemiddellaget (30) grænsende tryk-lag (28) omfattende et polymerlag i form af et påtrykt mønster, og et op til tryklaget (28) grænsende beskyttelseslag (26), kendetegnet ved, at beskyttelseslaget (26) udgøres af en blanding af mindst i'to polymere komponenter, af hvilke den ene komponent er en forstærkning og den anden komponent er en grundmasse derfor, og at forstærkningskomponenten omfatter en kolofoniumester eller en eten-vinylacetat-copolymer og grundmassen omfatter en copolyester baseret på isophthal-syre og terephthalsyre eller en polyester af glycoler og phenylindancarboxylsyre.

2. Laminatprodukt ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det klæbende lag (30) i det væsentlige har samme sammensætning som beskyttelseslaget (26).

3. Laminatprodukt ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det yderligere omfatter et vokslag (24), der grænser op til beskyttelseslaget (26), og et substrat (22) i baneform, som bærer vokslaget (24), beskyttelseslaget (26), tryklaget (28) og klæbelaget (30).

4. Laminatprodukt ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den i beskyttelseslaget indgående forstærkning (26) udgør 20-50 vægt-?o deraf.