PL185928B1

PL185928B1 - Etykieta nośna na pojemnik i sposób zmywania etykiety nośnej z pojemnika

Info

Publication number: PL185928B1
Application number: PL97329029A
Authority: PL
Inventors: Thomas L. Brandt; Neal D. Turner; Erwin A. Rosens; Patrick J. Blom
Original assignee: Heineken Tech Services
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2003-09-30
Also published as: NO984326L; CN1219262A; AU711502B2; OA10877A; US6250316B1; NO984326D0; AP9801345A0; IL126248A; EE9800320A; ATE203845T1; IL126248A0; HK1017753A1; AU1946697A; DE69705935T2; AP1037A; PL329029A1; CA2250140A1; KR20000064708A; LV12217A; CZ295898A3

Abstract

1. Etykieta nosna na pojemnik, zawiera- jaca warstwe podlozowa i nietrwale przymo- cowana do niej warstwe nosna, która zawiera warstwe tuszu, znamienna tym, ze warstwa nosna (4, 50) zawiera z kazdej strony war- stwy tuszu (7, 7'; 52, 52') warstwy oslania- jace odpowiednio górna (5, 5’; 51, 51') i dol- na (6, 6'; 53, 53'), przy czym warstwy osla- niajace górna (5, 5'; 51, 51') i dolna (6, 6'; 53, 53') stykaja sie jedna z druga poza ob- wodem warstwy tuszu (7, 7'; 52, 52') two- rzac zam knieta oslone wokól warstwy tuszu (7, 7'; 52, 52'). f i g - 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest etykieta nośna na pojemnik i sposób zmywania etykiety nośnej z pojemnika.

Znane jest w dziedzinie technologii pakowania odnośnie oznaczania pojemników, na przykład skrzynek z tworzywa sztucznego, dostarczanie nieusuwalnego, stałego wizerunku przy pomocy sitodruku. Etykiety takie oferują wysoce wytrzymałe wykończenie, przy czym dostępne są dwa lub trzy kolory. Technika ta jednak oferuje ograniczoną ilość kolorów, nie ma poprawionych możliwości graficznych oferowanych przez inne techniki etykietowania, nie jest elastyczna na wprowadzanie zmian graficznych w celu dostosowania do strategii rynkowych, co prowadzi do powstawania dużych zapasów przestarzałych jednostek i wykazuje oznaki zuzycia po około czterech podróżach.

Kiedy na używanych wielokrotnie skrzynkach z tworzywa sztucznego mają być naniesione usuwalne tusze przy pomocy sitodruku lub druku tamponowego, tusze muszą być nanoszone w fabryce butelkującej, na przykład w browarze, co może sprawiać trudności w rejestrowaniu. Po usunięciu ze skrzynek przy pomocy urządzeń myjących skrzynki, tusze rozpuszczają się wpłynie myjącym i w ten sposób zanieczyszczają urządzenia myjące skrzynki. Oprócz tego szybkość nanoszenia jest ograniczona, zaś utwardzanie tuszy wymaga dużej przestrzeni i długich czasów składowania przed dostawą.

Znane są także papierowe etykiety z nadrukiem do pojemników, na przykład skrzynek z tworzywa sztucznego lub butelek, które nakłada się w czasie napełniania i zamykania. Ten typ etykiet posiada jednak małą odporność na uszkodzenie etykiety w wyniku przenoszenia i narażenia na wilgoć (marszczenie się). Dalej, etykiety papierowe są trudne do usunięcia ze skrzynek i zatykają dostępne obecnie urządzenia myjące skrzynki. Po usunięciu papierowych etykiet ze skrzynek z tworzywa sztucznego resztki kleju mogą zostać na skrzynkach.

Znane są także etykiety na pojemniki, w szczególności szklane butelki opisane w WO 90/05088. W publikacji tej opisano etykiety do znakowania butelek, które są trwałe, wysoce odporne, a dodatkowo pozwalają na drukowanie etykiet z wysoką rozdzielczością. Etykieta nośna zawiera usuwalną warstwę podłożową która ma negatywowy nadruk wykonany

185 928 winylowym lub akrylowym tuszem, który jest utwardzony i pokryty klejem. Etykieta jest przykładana do pojemnika powierzchnią z klejem. Warstwa podłożowa jest oddzielana od warstwy nośnej etykiety, na przykład przez ogrzanie albo pojemnika, albo etykiety albo obu elementów. Na oznakowany pojemnik jest następnie nakładane pokrycie, które jest następnie utwardzane. Utwardzone pokrycie zapewnia żądaną odporność na uderzenia i trwałości. Wadą etykiet mocowanych na stałe jest to, że kiedy etykiety te zostaną zarysowane lub zniszczone, nie mogą być łatwo usunięte z butelek. Nie jest również możliwe dostarczanie tych samych pojemników za każdym razem z nową i/lub inną etykietą co jest pożądane w działalności promocyjnej.

Znane są także etykiety nośne, zawierające warstwę podłożową i warstwę nośną która jest w sposób nietrwały przymocowana do warstwy podłożowej, przy czym warstwa nośna zawiera warstwę tuszu.

Zwykle sposób zmywania etykiety nośnej z pojemnika polega na tym, ze umieszcza się etykiety z pojemnikiem w wodnym roztworze i moczy się ją doprowadzając do rozpuszczenia etykiety i tuszu w roztworze. Taki sposób zmywania powoduje przechodzenie tuszu do roztworu, który następnie, przy jego usuwaniu zanieczyszcza środowisko.

Według wynalazku, etykieta nośna na pojemnik, zawierająca warstwę podłożową i nietrwale przymocowaną do niej warstwę nośną która zawiera warstwę tuszu, charakteryzuje się tym, ze warstwa nośna zawiera z każdej strony warstwy tuszu warstwy osłaniające odpowiednio górną i dolną przy czym warstwy osłaniające górna i dolna stykają się jedna z drugą poza obwodem warstwy tuszu tworząc zamkniętą osłonę wokół warstwy tuszu.

Warstwa tuszu zawiera oddzielne strefy o wymiarach od 0,5 mm² do 500 cm², przy czym górna warstwa osłaniająca i dolna warstwa osłaniająca stykają się jedna z drugą poza oddzielnymi strefami warstwy tuszu stanowiąc indywidualne osłony wokół każdej strefy warstwy tuszu. Warstwa tuszu korzystnie zawiera tusz rozpuszczalny w wodzie.

Górna warstwa osłaniająca zawiera niezabarwiony tusz, zaś dolna warstwa osłaniająca zawiera klej. Korzystnie też górna warstwa osłaniająca jest nieciągła a jej granice pokrywają się z granicami stref warstwy tuszu. Dolna warstwa osłaniająca jest nieciągła.

Poza oddzielnymi strefami warstwy tuszu warstwa nośna jest przepuszczalna dla płynu namakającego.

Warstwa nośna zawiera warstwę klejącą zawierającą klej, którego kleistość zmniejsza się w kontakcie z płynem namakającym, korzystnie w wyniku rozpuszczenia w roztworze namakającym. Warstwa klejąca jest nieciągła i jej granice pokrywają się z granicami poszczególnych stref warstwy tuszu. Roztwór namakający jest wodnym roztworem zasadowym.

Warstwy osłaniające górna i dolna mają grubości poniżej 30 mikrometrów, korzystnie poniżej 20 mikrometrów, a ciężar warstwy osłaniającej górnej i dolnej wynosi od 1 g/m² do 10 g/m².

Warstwa klejąca ma ciężar od 1 do 10 g/m², korzystnie od 3 do 7 g/m². Warstwa klejąca zawiera przynajmniej dwie podwarstwy, przy czym kleistość podwarstwy, która po przymocowaniu etykiety do pojemnika jest bliższa pojemnika, jest mniejsza niż kleistość podwarstwy kleju umieszczonej dalej od pojemnika.

Warstwa nośna jest przykryta warstwą pokryciową zawierającą wosk akrylowy.

Warstwa nośna jest nanoszona na powierzchnię nanoszenia mającą napięcie powierzchniowe równe co najmniej 60 χ 10'⁵ N na 1 cm.

Warstwa nośna ma twardość zmierzoną testem ołówkowym od 1 N do 7 N w stanie suchym i twardość mniejszą niż 0,5 N po namoczeniu przez czas od 1 do 15 minut w wodzie o temperaturze 20°C jako roztworze namakającym.

Warstwa nośna ma wartość pochłaniania wody po 3 godzinach większą niż 0 i mniejszą mz 100 g/m², korzystnie około 5 g/m².

Sposób zmywania etykiety nośnej z pojemnika, według wynalazku, obejmujący umieszczanie etykiety z pojemnikiem w wodnym roztworze i moczenie jej, charakteryzuje się tym, ze umieszcza się etykietę z pojemnikiem w wodnym roztworze namakającym o temperaturze nizszej od 100°C, korzystnie nizszej od 70°C, na czas namakania nie dłuzszy niz 20 minut, korzystnie nie dłuższy niz 1 minuta, i wywołuje się jednocześnie turbulencje w roztworze namakającym. przy czym moczy się etykietę do powstania pęknięć oddzielających co najmniej

185 928 cztery części, z których każda ma wymiary nie mniejsze niż 5 mikrometrów, a następnie odłącza się etykietę od pojemnika przy zachowaniu pozostałości tuszu w osłonie, a roztwór namakający pompuje się przez sito, na którym zbiera się części etykiet i okresowo, a korzystnie ciągle, czyści się sito ze zgromadzonych części etykiet.

Stosuje się sito o wielkości otworów między 1 mm a 10 mm, korzystnie około 2 mm. Przed i/lub po umieszczeniu etykiety z pojemnikiem w roztworze namakającym na etykietę na pojemniku kieruje się strumienie wody.

Stosuje się roztwór namakający zawierający od 0,1% do 5% wagowych NaOH, korzystnie 0,5% wagowych.

Etykieta nośna według wynalazku jest łatwo mocowana do pojemnika i może być usuwana w sposób przyjazny dla środowiska. Sposób zmywania etykiety według wynalazku nie zanieczyszcza płynu tuszem. Ponadto etykieta nośna ma dobrą przyczepność podczas przechowywania i używania pojemnika i korzystnie może być bardzo szybko usunięta z pojemnika w ekonomiczny sposób w celu zamiany etykiety na nową i/lub inną etykietę.

Etykieta nośna według wynalazku wykorzystuje rozpuszczalne w wodzie tusze jako substancję drukującą, które są przyjazne dla środowiska i są szeroko używane w technolo giach związanych z żywnością.

Przez zamknięcie tuszu w osłonie między warstwami osłaniającymi możliwe jest usunięcie warstwy nośnej z pojemnika, do którego została przyczepiona w procesie usuwania na mokro, na przykład w procesie namakania lub procesie wykorzystującym wysokociśnieniowe strumienie wody. Tusz nie może wyciec z osłony podczas takich procesów, tak że nie występuje zanieczyszczenie wody myjącej. Podczas procesu usuwania na mokro, nie więcej niż 10% wagowo tuszu w warstwie nośnej jest rozpuszczane w zasadowym roztworze myjącym. Unika się zabarwiania pojemników przez tusze. Dalej, zawartość tuszu w roztworze myjącym pozostaje dostatecznie niska, aby nie wpływała na tlenowe lub beztlenowe oczyszczanie w stacjach oczyszczania ścieków. Niska koncentracja tuszy w wodzie myjącej zapobiega gromadzeniu się metali w osadach w stacjach oczyszczania ścieków, tak że taki osad nie jest traktowany jako odpady chemiczne zgodnie z odpowiednimi unormowaniami. Przez proste zebranie usuniętych etykiet z płynu myjącego można uzyskać bardzo ekonomiczny proces mycia.

Powierzchnie warstwy nośnej łączące oddzielne strefy warstwy tuszu mają zmniejszoną grubość w porównaniu ze strefami, gdzie warstwa tuszu jest obecna między warstwami osłaniającymi. Po naniesieniu warstwy nośnej na pojemnik, może się zdarzyć, ze poza oddzielnymi strefami tuszu nie ma materiału etykiety. Rejony o zmniejszonej grubości lub otwarte rejony etykiety poza osłonami tworzą naturalne obiekty ataku dla roztworu myjącego, tak że etykieta korzystnie jest usuwana w oddzielnych częściach. Ponieważ roztwór myjący ma dostęp do miejsca połączenia etykiety z pojemnikiem przez powierzchnie na zewnątrz osłon wokół pól tuszu, możliwe jest bardzo szybkie usuwanie warstwy nośnej z pojemnika, przy czym etykieta jest usuwana w oddzielnych częściach. Części te mogą być wydzielone z roztworu myjącego przy użyciu tradycyjnych filtrów o rozmiarach oczek między 0,1 mm a 10 mm, korzystnie około 2 mm.

Wskazana przepuszczalność warstwy nośnej dla płynu namakającego oznacza, że wartość przepuszczania pary wodnej przez te warstwy jest między 50 a 750 g/m², korzystnie około 600 g/m² po 24 godzinach dla wody w temperaturze pokojowej.

Warstwa pokryciowa korzystnie jest warstwą ciągłą, lub korzystnie jest nieciągła i może mieć granice pokrywające się z granicami pól tuszu. Warstwa pokryciowa jest bardzo korzystnie przepuszczalna dla na przykład 0,5% roztworu NaOH, a jednocześnie dostarczać dostatecznej nieprzepuszczalności dla wilgoci podczas przechowywania i eksploatacji etykiety na pojemniku

Warstwa nośna etykiety według wynalazku ma taką konfigurację, ze rozpada się na przynajmniej cztery części w warunkach turbulentnego namakania w płynie wodnym o temperaturze poniżej 100°C, korzystnie poniżej 70°C w czasie nawilżania nie dłuższym niz 20 minut, korzystnie nie dłuższym niz 10 sekund. Kiedy warstwa nośna jest odłączona od pojemnika, rozmiar większości części utworzonych po rozpadzie warstwy nośnej korzystnie jest nie mniejszy niz rozmiary oddzielnych stref tuszu. Chociaż niektóre osłony mogą pęknąć podczas procesu

185 928 mycia, spowoduje to stosunkowo mały wyciek tuszu zawartego w osłonach, gdyż tusz będzie wciąż otoczony przez znaczną część warstw osłaniających.

Przy zastosowaniu warstw osłaniających według niniejszego wynalazku, można stosować tusze rozpuszczalne w wodzie. W korzystnym przykładzie wykonania górna warstwa osłaniająca zawiera bezbarwny tusz, który jest kompatybilny z leżącą poniżej strefą nadruku. Dolna warstwa osłaniająca korzystnie zawiera warstwę kleju lub pośrednią warstwę, która jest kompatybilna z lezącą poniżej warstwą kleju i ze znajdującą się wyżej warstwą strefy tuszu.

Górna warstwa osłaniająca korzystnie jest nieciągła i naniesiona tak, że jej granice pokrywają się z granicami tuszu. W ten sposób podczas usuwania warstwy nośnej dolna warstwa osłaniająca korzystnie jest bezpośrednio atakowana przez płyn myjący. Kiedy dolna warstwa osłaniająca jest również nieciągłą leżąca poniżej warstwa kleju korzystnie jest bezpośrednio atakowana przez płyn myjący. W korzystnym przykładzie wykonania zarówno warstwy osłaniające jak i leząca poniżej warstwa kleju są nieciągłe a granice wszystkich warstw pokrywają się.

Po nałożeniu warstwy nośnej na pojemnik, na warstwę nośną korzystnie jest nałożona warstwa pokrycia, przy czym warstwa pokrycia zawiera wosk akrylowy. Wosk akrylowy jest stosunkowo nieprzepuszczalny dla wody, tak że dostarczona jest dobra odporność etykiety na zadrapania i usuwanie etykiety podczas użytkowania pojemnika.

Korzystnie warstwa nośna jest poddawana obróbce cieplnej po naniesieniu na pojemnik w celu spowodowania skurczenia przynajmniej części warstwy nośnej. W wyniku obróbki cieplnej zachodzi koalescencja różnych warstw etykiety nośnej.

Etykieta według niniejszego wynalazku, która łączy dostateczną trwałość podczas przechowywania i użytkowania z szybkim i ekonomicznym usuwaniem jest korzystnie poddawana obróbce cieplnej po nałożeniu na pojemnik, o temperaturze od 40°C do 100°C, bardziej korzystnie od 50°C do 90°C.

Przez staranny dobór kompozycji etykiety, użycie pokrycia ochronnego i naturę obróbki końcowej (obróbki cieplnej) możliwe jest regulowanie właściwości warstwy nośnej, szczególnie w stosunku do zachowania podczas zmywania.

Dobór kleju stosowanego przy przyklejaniu etykiety do powierzchni pojemnika wpływa na charakterystyki zmywania. Klej jest aktywowany przed lub podczas nakładania warstwy nośnej na pojemnik. Łatwym i ogólnie korzystnym sposobem nakładania etykiety jest użycie aktywowanego ciepłem kleju, który został nałożony na wzór w postaci etykiety z negatywowym nadrukiem Inne sposoby obejmują użycie kleju, który korzystnie jest aktywowany przez promieniowanie, środki chemiczne, wiązkę elektronową mikrofale, UV i tym podobnie. Możliwe jest również użycie kleju, który korzystnie jest aktywowany przez fotoinicjację, wilgoć, działanie enzymów, nacisk lub obróbkę ultradźwiękową.

Korzystny klej ma niską temperaturę klejenia, korzystnie między 60°C a 90°C, bardziej korzystnie między 80°C a 90°C. Zamiast oddzielnych warstw kleju, możliwe jest również użycie w warstwie nośnej tuszu, który ma właściwości klejące po uaktywnieniu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przewodzącą ciepło etykietę według wynalazku, w której oddzielne pola tuszu są zamknięte w indywidualnych osłonach, fig. 2 - schemat urządzenia myjącego do usuwania etykiety z pojemnika, w szczególności ze skrzynki z tworzywa sztucznego, w widoku z przodu, fig. 3 - przekrój poprzeczny urządzenia myjącego z fig. 2 wzdłuż linii ΠΙ-ΠΙ, fig. 4-7 przedstawiają różne przykłady wykonania warstwy nośnej etykiety nośnej według niniejszego wynalazku, fig. 8 - schematycznie widok z góry przykładu wykonania etykiety nośnej według wynalazku, zawierającej osłony o różnych wymiarach wokół pól tuszu, fig. 9 - schematycznie sposób nakładania warstwy nośnej według niniejszego wynalazku na zwrotnej skrzynce, zaś fig. 10 i 11 przedstawiają graficznie czas usuwania etykiety nośnej przy różnych temperaturach obróbki cieplnej odpowiednio bez woskowej warstwy pokrycia i z woskową warstwą pokrycia.

Figura 1 przedstawia przykład wykonania etykiety nośnej 1 według niniejszego wynalazku, posiadającej nośnik lub warstwę podłożową 2, utworzoną przez na przykład folię polipropylenową o grubości 0,05 mm Na nośniku lub warstwie podłożowej 2' jest umieszczona silikonowa warstwa rozdzielająca 3. Na warstwie rozdzielającej 3 jest umieszczona warstwa

185 928 nośna 4, która zawiera górną warstwę osłaniającą 5, 5', warstwę tuszu 7, 7', dolną warstwę osłaniającą 6, 6' i warstwę kleju 8, 8'.

Po przyłożeniu warstwy nośnej 4 na pojemnik, warstwa podłożowa 2 i warstwa rozdzielająca 3 są usuwane przy zastosowaniu ciepła i nacisku. Warstwa kleju 8 wiąże warstwę nośną 4 z lezącą poniżej powierzchnią pojemnika, zaś zwrócona na zewnątrz warstwa jest utworzona przez górną warstwę osłaniającą 5, 5'.

Warstwa podłożowa 2 etykiety, która jest wyposażona w utwardzoną wiązką elektronową silikonową warstwę rozdzielającą 3 korzystnie jest na przykład folią polipropylenową o grubości od 0,02 do 0,08 mm. Przed nadrukowaniem górnej warstwy osłaniającej 5, 5' na warstwie rozdzielającej 3, powierzchnia silikonowa jest poddana obróbce wyładowaniem koronowym. Obróbka wyładowaniem koronowym umożliwia jednorodne zwilżanie nanoszonych materiałów, a przy tym w dalszym ciągu umożliwia usunięcie warstwy nośnej 4. Korzystnie obróbka wyładowaniem koronowym jest wykonywana w stosunku do warstwy podłożowej 2 i silikonowej warstwy rozdzielającej 3 krótko przed wykonaniem pierwszego naniesienia górnej warstwy osłaniającej 5. Poziom obróbki materiału powinien być w przybliżeniu równy 30% z 3,5 kW.

Podczas obróbki pokrytej silikonem warstwy podłożowej 2 należy zwracać uwagę, aby nie zadrapać silikonowej warstwy rozdzielającej 3. Zarysowanie silikonowej warstwy rozdzielającej 3 powoduje zetkniecie się górnej warstwy osłaniającej 5 i przyklejenie jej do leżącej poniżej warstwy podłożowej 2 z folii polipropylenowej, co wpływa negatywnie na możliwość nanoszenia warstwy nośnej 4 podczas etykietowania.

Górna warstwa osłaniająca 5, 5' jest wykonana na przykład z bezbarwnego tuszu i spełnia kilka funkcji. Po pierwsze zwalnia lub uniemożliwia przedostawanie się wody do leżącej niżej warstwy tuszu 7, 7'. Ponieważ warstwa 5, 5' jest nanoszona szerzej niż lezące poniżej pole tuszu 7, 7', tworzy część osłony, która całkowicie otacza warstwy zabarwionego tuszu 7, 7'. Dalej, górna warstwa osłaniającą 5, 5' dostarcza gęstego ośrodka między tuszem a powierzchnią silikonowej warstwy rozdzielającej 3. Warstwa osłaniająca 5, 5' jest bardzo ważna dla całkowitej wytrzymałości etykiety i powinna mieć ciężar właściwy równy przynajmniej 1,4 g/m². Istotne jest, aby po nałożeniu górnej warstwy osłaniającej 5,5' warstwa ta była wolna od pęcherzyków powietrza i porów. Na suchą górną warstwę osłaniającą nanosi się warstwę tuszu 7, 7'.

Po nałożeniu górnej warstwy osłaniającej 5, 5' na warstwę rozdzielającą 3, w standardowym teście zdzierania taśmy powinna być uzyskana optymalnie siła zdzierania 100 g lub mniejsza. Po pięciu godzinach od nałożenia siła zdzierania górnej warstwy osłaniającej powinna być około 60% mniejsza lub równa 40 g. Przy podanej wartości siły zdzierania, warstwa osłaniająca 5 powinna być usuwana całkowicie.

Przykłady korzystnego tuszu dla warstwy tuszu 7, 7' obejmują organiczne kleje rozpuszczalne w wodzie. Tusze te powinny mieć wysoką stabilność nawet w temperaturach ponad 200°C bez odbarwiania lub utraty przyczepności.

Dolna warstwa osłaniająca 6, 6' stanowi wytrzymałe połączenie między warstwą klejącą 8, 8' a warstwami tuszu 7, 7'. Jest tak skonstruowana, że chemicznie wiąże się z tuszem i dostarcza doskonałego zwilżania i wiązania warstwy klejącej. Dolna warstwa osłaniająca 6, 6' łączy się poza warstwą tuszu 7, 7' z górną warstwą osłaniającą 5, 5' tak, że tworzona jest zamknięta osłona wokół oddzielnych pól warstw tuszu 7, 7'.

Warstwa klejąca 8, 8' korzystnie jest tworzona przez organiczny materiał rozpuszczalny w wodzie, który jest nakładany w pewnej liczbie kolejnych fleksograficznych stanowisk, na przykład trzech stanowisk lub korzystnie jest nałożony na pojedynczym stanowisku. Warstwa klejąca 8, 8' korzystnie jest również nałożona przez pojedynczą maszynę do druku wklęsłego. Korzystnie warstwa klejąca 8, 8' jest aktywowana cieplnie i ma niską temperaturę klejenia od 80°C do 107°C. Korzystnie ciężar właściwy kleju jest równy w przybliżeniu 3,5 g/m².

Warstwa nośna 4 korzystnie jest nakładana w procesie druku fleksograficznego, obejmującego do 10 stanowisk drukowania. Pięć stanowisk korzystnie jest użytych do nakładania warstw osłaniających górnych 5, 5' i dolnych 6, 6' oraz warstwy klejącej 8, 8', która korzystnie jest złożona z trzech oddzielnych warstw. Pięć rodzajów barwnych warstw tuszu 7, 7' korzystnie jest nakładanych przy użyciu pięciu pozostałych stanowisk drukowania fleksograficznego.

185 928

Zamiast procesu drukowania fleksograficznego można zastosować również prasę druku wklęsłego, wyposażoną w środki do obróbki wyładowaniem koronowym. Ponieważ stosowany materiał jest cięzszy niz stosowany w procesie fleksograficznym, mogą wystarczyć tylko trzy stanowiska do druku wklęsłego w celu nałożenia warstw osłaniających 5, 5' i 6, 6' oraz warstwy klejącej 8, 8'.

Do nakładania warstw osłaniających górnych 5, 5' i dolnych 6, 6' i 8, 8' mogą być użyte obrotowe procesy sitodrukowe. Po naniesieniu dolnej warstwy osłaniającej 6, 6', należy zwrócić uwagę na to, aby wystawała ona poza obwód pól tuszu 7, 7', ale pozostawała wewnątrz obwodu górnej warstwy osłaniającej 5, 5'. Jest korzystne, aby warstwa klejąca 8, 8' wystawała poza obwód dolnej warstwy osłaniającej, ajej granice pokrywały się z granicami najwyższej warstwy osłaniającej 5, 5’.

Figura 2 przedstawia schematycznie widok z boku urządzenia 10 do zmywania etykiety nośnej ze skrzynki sposobem według wynalazku, służącego do usuwania warstw nośnych etykiety według niniejszego wynalazku ze skrzynek 12, które są dostarczane do urządzenia 10 przenośnikiem 11. Skrzynki 12 są najpierw przenoszone do stanowiska wstępnego płukania 13, gdzie zraszane są roztworem wstępnego płukania, który jest dostarczany z licznych dysz 14, umieszczonych nad i pod przenośnikiem 11. Prędkość przenośnika 11 jest taka, aby czas przebywania skrzynki 12 w stanowisku wstępnego płukania był równy od 6 do 8 sekund. Temperatura roztworu wstępnego płukania jest równa 60°C. Roztwór wstępnego płukania korzystnie zawiera 0,5% roztwór NaOH.

Po przejściu przez stanowisko wstępnego płukania 13, skrzynki są przenoszone na stanowisko namakania 15 przez pochyloną w dół część 16 przenośnika 11. Czas przebywania skrzynki w stanowisku namakania jest między 10 a 40 sekund. W stanowisku namakania skrzynka jest całkowicie zanurzona, a roztwór namakajacy cyrkuluje w stanowisku namakania 15 w wyniku działania dysz 35, wywołujących warunki turbulentnego namakania. Warunki turbulentnego namakania na przykład obejmują cyrkulowanie płynu od stanowiska namakania 15 przez dysze 35 z szybkością 60 m³/h przy całkowitej objętości roztworu namakajacego równej 5 m³. Istotne jest, aby warstwy nośne etykiet były całkowicie usuwane ze skrzynek 12 w stanowisku namakania 15 tak, aby żadna część warstwy nie pozostała na skrzynkach. Nieusunięte części mogłyby, po wyschnięciu, przylepić się silnie do skrzynek i utworzyć niepożądane zanieczyszczenie powierzchni skrzynki

Ze stanowiska namakania 15 skrzynki są przenoszone i przez pochyloną do góry część 17 przenośnika do stanowiska końcowego płukania 18. Roztwór końcowego płukania może zawierać wodę o temperaturze 30°C. Czas przebywania skrzynek na stanowisku końcowego płukania 18 jest równy od 6 do 13 sekund.

Z każdym stanowiskiem płukania 13, 18 i ze stanowiskiem namakania 15 połączone są stanowiska filtrowania 20, 21 i 22. Każde stanowisko filtrowania zawiera filtr z obrotową taśmą 23, 24, 25, która jest napędzana przez silniki 26, 27, 28 odpowiednio. Pompy 29, 30 i 31 wyciągają płyn płuczący i płyn namakający z każdego stanowiska poprzez obracające się taśmy filtrów 23, 24, 25 z szybkością na przykład 60 m³/h. Przefiltrowane płyny są zawracane do dysz 14 i 19 w stanowiskach wstępnego płukania 13 i końcowego płukania 18 i do stanowiska namakania 15.

Figura 3 przedstawia przekrój poprzeczny wzdłuż linii III-III urządzenia 10 z fig. 2. Można zauważyć, ze taśma filtru 24 jest obracana wokół dwóch wałków 37, 38. Górny koniec taśmy filtru 24 wystaje nad poziomem płynu namakającego w stanowisku namakania 15. Taśma filtru 24 zawiera podwójną warstwę taśmowego elementu filtrującego o rozmiarze oczek siatki równym 2 milimetry. Podczas działania istotne jest ciągłe obracanie taśmy filtru 24 w celu uniemożliwienia, aby części etykiet z warstw nośnych, które rozpadają się na części w stanowisku namakającym 15 zatykały taśmę filtrującą. Dysza 39 oczyszcza powierzchnię taśm filtru przy pomocy strumienia wody lub powietrza pod wysokim ciśnieniem. Usunięte części etykiety są zbierane w pojemniku zbiorczym 40.

Stwierdzono, ze bardzo wydajne usuwanie etykiet ze skrzynek 12 jest uzyskiwane przy użyciu 0,5% roztworu NaOH na stanowisku wstępnego płukania 13 i stanowisku namakania 15.

185 928

Jednakże możliwe jest również przed wprowadzeniem do urządzenia 10 skrzynek 12 nałożenie materiału, który zmiękcza etykietę.

Na przykład podczas przenoszenia skrzynek do urządzenia 10 na skrzynki 12 korzystnie jest nakładany natryskowo środek czynny powierzchniowo. Jest również możliwe nałożenie materiału typu żelu o składzie chemicznym, który rozpoczyna usuwanie etykiety przed wprowadzeniem do urządzenia 10. W takim przypadku korzystnie jest możliwe użycie w urządzeniu 10 tylko wody zamiast zasadowego roztworu.

Figura 4 przedstawia alternatywny przykład wykonania etykiety nośnej według wynalazku, zawierającej warstwę podłożową 48, silikonową warstwę rozdzielającą 49 i warstwę nośną 50. Warstwa tuszu 52 warstwy nośnej 50 jest warstwą ciągłą, która może mieć wymiary na przykład 10 na 10 centymetrów. Górna warstwa osłaniająca 51 i dolna warstwa osłaniająca 53 osłaniają warstwę tuszu 52 i łączą się jedna z drugą wokół obwodu warstwy tuszu. Tutaj pojedyncza osłona jest tworzona wokół warstwy tuszu 52. Podczas usuwania warstwy nośnej 50 z pojemnika, do którego została przymocowana, warstwa nośna 50 może rozpaść się na kilka części. Przy tym rozpada się osłona utworzona przez warstwy osłaniające górną 51 i dolną 53. Jednakże stwierdzono, ze w tym przypadku wciąż występuje dostateczne osłaniania tuszu, aby uniemożliwić rozpuszczenie się warstwy tuszu 52 w roztworze myjącym.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 5, są umieszczone oddzielne warstwy tuszu 52, 52'. Każda warstwa tuszu korzystnie stanowi na przykład poszczególne litery, poszczególne zdania lub poszczególne bloki słów. Poszczególne warstwy tuszu 52, 52' mogą być również tworzone przez inne obiekty graficzne. Górna warstwa osłaniająca 51 przylega do dolnej warstwy osłaniającej 53 wokół obwodu każdej indywidualnej warstwy tuszu 52, 52'. Zatem są utworzone osłony wokół każdej warstwy tuszu i możliwa jest efektywna osłona.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 6, są rozmieszczone oddzielne górne warstwy osłaniające 51, 5Γ. Przez otwarte pola między poszczególnymi górnymi warstwami osłaniającymi 51, 51' może łatwo przedostawać się roztwór myjący i może atakować leżące niżej dolne warstwy osłaniające 53 i warstwę klejącą 54.

Jak widać na fig. 7, warstwa klejąca 54, dolna warstwa osłaniająca 53, warstwa tuszu 52 i górna warstwa osłaniająca 51 są naniesione tak, że mają jednakowe obwody i tworzą oddzielne grupy warstw 51, 5Γ, 52, 52', 53, 53' i 54, 54'. Taka warstwa nośna ma bardzo atrakcyjny wygląd i powierzchnia pojemnika jest wyraźnie widoczna między każdą warstwą tuszu 52, 52'. W przypadku tej specyficznej konstrukcji można uzyskać bardzo wydajne czyszczenie, gdyż płyn myjący bardzo szybko atakuje warstwę klejącą 54, 54', przedostając się przez otwarte pola między każdą warstwą tuszu 52, 52'.

Jak widać na fig. 8, warstwa nośna według niniejszego wynalazku może składać się z kilku części. Na przykład obiekt graficzny 55, na przykład obraz, może składać się z pojedynczej warstwy tuszu, która wokół jego obwodu 55' jest zamknięta między warstwami osłaniającymi górną i dolną o strukturze pokazanej na fig. 4. Zamiast graficznego obiektu 55, między warstwami osłaniającymi górną i dolną mogą być zamknięte oddzielne linie tekstu 56, na przykład w konstrukcji według fig. 5, fig. 6 lub fig. 7. Jak wskazuje oznacznik 58, między warstwami osłaniającymi górną i dolną mogą być indywidualnie zamknięte poszczególne litery w zdaniu.

Figura 9 przedstawia schematycznie proces nanoszenia warstwy nośnej etykiety nośnej według wynalazku na zwrotną skrzynkę 59.

Proces nanoszenia etykiety zostanie teraz opisany po kolei. Na stanowisku wstępnym 60 prowadzi się wstępną obróbkę cieplną przy użyciu grzejnika płomieniowego lub palnika 60'. W celu uzyskania połączenia dwóch materiałów polimerowych uwzględnia się wiele czynników, takich jak czystość, nacisk, temperatura, czas styku, szorstkość powierzchni, ruch podczas wiązania i grubość warstwy klejącej. Dodatkowym istotnym czynnikiem jest krytyczne napięcie powierzchniowe. Ogólnie akceptowalnym sposobem pomiaru krytycznego napięcia powierzchniowego jest zastosowanie rozwiązania dyny, które jest dobrze znane. Dla większości zastosowań kleju krytyczne napięcie powierzchniowe polietylenu wynosi 31 10‘⁵ N na centymetr. Wykonano szereg testów, które wykazały, ze aby uzyskać najlepszą przyczepność kleju opisanego powyżej do powierzchni polietylenu konieczna była obróbka rzędu 60 do

185 928 · 10'⁵ N na centymetr. Inne testy dostępnych w handlu urządzeń wykazały, że obróbka płomieniem optymalizowała zarówno ogólny koszt, koszt operacyjny i czas potrzebny do uzyskania żądanej krytycznej obróbki powierzchniowej.

Aby klej szybko uzyskał i utrzymał kleistość, ogrzewa się polietylenową skrzynkę 59 na stanowisku ogrzewania 61 przed zetknięciem z nią kleju etykiety. W celu uniknięcia deformowania pojemnika pożądane jest nie ogrzewanie jego powierzchni powyżej 93°C. Ponieważ temperatura powierzchni po opuszczeniu obróbki płomieniem jest równa około 52°C, konieczne jest ogrzewanie powierzchni o około 24°C na stanowisku ogrzewania 61. Dostępnych jest wiele opcji ogrzewania. Gorące powietrze, dodatkowe grzejniki płomieniowe, ogrzewane gazem płyty emitujące podczerwień i ogrzewane elektrycznie płyty ceramiczne były testowane i stwierdzono, że są albo zbyt wolne, albo zbyt trudne do sterowania. Stwierdzono, ze elektrycznie ogrzewana płaska płyta emisyjna 61' z topionego kwarcu ze strefową kontrolą pasmową dla lokalnego umieszczania etykiet dostarcza maksymalnej transmisji energii podczerwieni w swobodnym powietrzu bez wpływu na otaczające środowisko. Przy emisyjności 0,9 dla polietylenu, pożądana temperatura płyty emitera miedzy 900°C do 940°C daje emisję energii promieniowania podczerwonego o najbardziej efektywnej długości fali 2,5 do 3,2 pm dla uzyskania maksymalnej absorpcji. Testowana jednostka była ustawiona na 9,3 watów na centymetr kwadratowy. Czas do nagrzania powierzchni polietylenu o żądane 24°C był równy 4,5 sekundy przy odległości od płytki emitującej 2,5 centymetra.

W stanowisku nanoszenia 62 materiały z nadrukowy wanym tuszem są przenoszone z folii polipropylenowej na powierzchnię polietylenową wykorzystując klejące właściwości uaktywnionego ciepłem kleju w celu pokonania połączenia warstwy nośnej z pokryciem silikonowym poddanym obróbce wyładowaniem koronowym. Czynnikami, które wpływają na przenoszenie są czas kontaktu, temperatura i nacisk przykładany podczas kontaktu i napięcie folii podczas kontaktu, w szczególności napięcie folii po uwolnieniu tuszu. Do tych czynników należy także średnica wałka naciskowego 63, która jest stałą. W tym zastosowaniu średnica wałka jest równa 38 mm. Wałek naciskowy 63 jest wykonany z gumy silikonowej na stalowym rdzeniu, przy czym twardość gumy jest w zakresie od 50 do 80 według skali twardości Shore'a. Odkształcenie (spłaszczenie) wałka gumowego jest mniejsze przy wyższej twardości, a w konsekwencji powierzchnia kontaktu jest mniejsza, zaś nacisk przenoszenia jest większy. Jest to ważne przy wyższych prędkościach linii, gdzie czas kontaktu jest minimalizowany. Zatem skrzynka poruszająca się z prędkością 18,3 metra na minutę mijając wałek o średnicy 38 mm ma czas kontaktu równy 1 milisekundy na 1 stopień obrotu wałka, przy czym w wyliczeniach nie uwzględniono odkształcenia wałka.

Nacisk wałka jest zapewniony przez cylinder powietrzny 64 uaktywniany przez tradycyjny zawór solenoidowy, który jest obsługiwany przez dwa przełączniki zbliżeniowe, jeden służący do wysunięcia wałka, a drugi do wycofania go. Inne środki, takie jak mechaniczne połączenia są oczywiste i nie będą tutaj wymieniane. Nacisk jest rozłożony na długości cylindra i dla tej w szczególności etykiety pożądane są naciski w zakresie od 120 do 170 N na centymetr długości wałka.

Zatem według wynalazku folia jest przesuwana z dokładnie taką samą prędkością z jaką skrzynki mijają wałek przy czym aktywowany ciepłem klej przyklejany jest do wysokoenergetycznych powierzchni skrzynek. Wałek naciskowy 63, który obraca się swobodnie, utrzymuje taką samą prędkość styczną jak prędkość liniowa folii i skrzynki. Zatem tusz jest przenoszony w całości i bez zniekształceń.

W celu szybkiego i całkowitego przyklejenia wałek naciskowy 63 jest wytłoczony na wnękowym rdzeniu. Wewnątrz wnękowego rdzenia zawieszony jest grzejnik oporowy, obsługiwany przez operatora. Element grzejny, o mocy 500 W, utrzymuje na powierzchni wałka określoną temperaturę. Dla potrzeb wynalazku temperatura powierzchni wałka jest w zakresie od 120°C do 190°C.

Wiele folii polimerowych pokrytych silikonem korzystnie jest użytych na drukowane podłoże. Folie wysokotemperaturowe, takie jak poliester mogą być obsługiwane w ciągłej styczności z ogrzewanym wałkiem. Niskotemperaturowe folie, takie jak polipropylenowe, muszą być chronione przed kontaktowaniem się z ogrzewanym wałkiem podczas przerw w procesie etykietowania. W tym

185 928 celu używane są prowadnice 65 folii w celu podtrzymywania folii, kiedy wałek jest wycofywany Prowadnice 65 są tak zamontowane, ze utrzymują prześwit około 13 mm miedzy prowadnicami a etykietowaną powierzchnią. W tym samym czasie wałek jest wycofywany w przybliżeniu 13 mm za folię. Utrzymując takie prześwity unika się naciągania i zniekształcania folii, na przykład polipropylenowej. Folie wysokotemperaturowe nie wymagają stosowania prowadnic.

Napięcie folii, szczególnie po stronie, gdzie folia opuszcza wałek, jest istotne dla dokończenia przenoszenia tuszu. Podczas prób stwierdzono, że użyteczne jest ciągłe napięcie około 25N. Jest to uzyskiwane dzięki ramieniu z wałkiem, odchylanym przez sprężynę.

Tradycyjne wałki chwytne i silniki krokowe są używane do przesuwania folii do następnej etykiety i dokładnego ustawienia jej, używając nadrukowanego oznaczenia w celu wyzwolenia urządzenia realizującego optyczne skanowanie.

Ochrona tuszu przed zadrapaniem przy przypadkowej obsłudze, jak również zapewnienie mu odporności na zmiany pogody podczas przechowywania poza pomieszczeniem są uzyskiwane przez nałożenie na drugim stanowisku nanoszenia 66 emulsji wodnej wosku akrylowego. Jest on nanoszony przez wałkowy dozownik 68, który jest zasilany z mokrego wałka z regulowaną ilością okrycia. Regulacja jest uzyskiwana przy pomocy listwy zgarniającej. Pokrycie rozciąga się znacznie za krawędzie pól tuszu i uszczelnia krawędzie przed niepożądaną wilgocią.

Końcowym etapem procesu jest koalescencja warstw pokrycia, tuszu etykiety i kleju na stanowisku wykańczającym 67 przy pomocy grzejnika płomieniowego 67', a także dyfuzja warstwy kleju w podłożu polietylenowym, utworzonym przez skrzynkę 59. Obróbka płomieniem okazała się najlepszą techniką która dostarcza wymaganej energii powierzchniowej dla przymocowania etykiety, a ponadto obróbka płomieniowa etykiety i pokrycia jest najlepszą^ techniką która wytwarza wymaganą trwałość nieprzepuszczalności dla wody bez poświęcania właściwości mechanicznych lub zmieniania wizualnych właściwości nakładanej etykiety lub zniekształcania polipropylenowej skrzynki 59.

W celu zilustrowania różnych właściwości, które wpływają na przyczepność i zmywalność etykiety nośnej według niniejszego wynalazku, zostały przeprowadzone następujące testy, włącznie z próbą zmywania, testem zarysowania ołówkiem, testem pobierama/uwalniania wody i szybkością przepuszczania pary wodnej, jak opisano poniżej.

Próba zmywania

W celu określenia optymalnych warunków zmywania etykiet według niniejszego wynalazku, na polietylenową skrzynkę została naniesiona warstwa nośna 50 mająca konfigurację jak pokazano na fig. 4. Wymiary etykiety były równe około 10 na 10 centymetrów, zaś warstwa klejąca 54 była wykonana w 100% z kleju metanowego o temperaturze klejenia 79°C. Etykiety były nanoszone na skrzynkę przy temperaturze wałka 63 na fig. 9 równej 155°C i nacisku wałka równym 25 · 10‘⁵ Pa. Wstępnie ogrzano skrzynkę (w stanowiskach 60 i 61 z fig. 9) do temperatury 75°C. Prędkość przenoszenia skrzynek 59 przez dozownik etykiet była równa 40 skrzynek na minutę. W celu określenia wpływu temperatury końcowej obróbki, do której skrzynka po nałożeniu etykiety była ogrzewana na stanowisku 67 z fig. 9, stosowano temperatury końcowej obróbki równe 40°Ć, 65°C i 90°C. Po nałożeniu etykiety skrzynki były przechowywane przez przynajmniej 24 godziny w temperaturze 20°C. Skrzynki, na które naniesiono etykiety były następnie moczone w 0,5% roztworze NaOH o temperaturze 20°C, 50°C lub 70°C.

Namakanie skrzynek było wykonywane w kąpieli namakającej o objętości 20 litrów bez turbulencji przez taki czas namakania (10-50 sekund), że po poddaniu namoczonej skrzynki natryskowi o wydajności 6 litrów/minutę etykieta była całkowicie usuwana w ciągu 2 sekund.

Przygotowano drugi zestaw skrzynek, przy czym po naniesieniu etykiety naniesiono woskową warstwę pokrycia, jak w stanowisku 66 z fig. 9.

Wyniki czasów namakania wymaganych dla usuwania etykiety w ciągu 2 sekund, w funkcji temperatury obróbki końcowej są podane w tabelach 1 i II. W tabeli I, której wyniki są przedstawione graficznie na fig. 10, można zauważyć, że dla etykiet, na których nie naniesiono warstwy woskowej czas namakania maleje drastycznie przy temperaturze roztworu

185 928 namakającego powyżej 20°C. Dla temperatur końcowej obróbki rzędu 90°C trwałość etykiety rosła i czas namakania był wyzszy od 5 sekund.

Tabela I. Próba zmywania skrzynek (bez naniesionej warstwy wosku)

T (°C)	Grzanie końcowe (°C)	0,5% roztworu NaOH	Średnio (s)
Czas (s)	Czas (s)	Czas (s)
20	brak	90	120		105
	40	180	150		165
	65	210	240		225
	90	480	420		450

50	brak	2	2	2	2
	40	3	3	3	3
	65	3	3	4	3.3
	90	15	14	13	14

70	brak	1	1	1	1
	40	1	1	1	1
	65	1	1	1	1
	90	6	6	7	63

Stwierdzono, że optymalna temperatura końcowej obróbki jest równa między 65°C a 90°C. Przy temperaturach końcowej obróbki poniżej 65°C, uzyskiwano zbyt małą koalescencję nakładanej warstwy nośnej, tak że nakładane warstwy nośne miały niedostateczną trwałość i mogły być zbyt łatwo usuwane podczas przechowywania i użytkowania. Przy temperaturach obróbki końcowej wyższych niż 90°C trwałość warstwy nośnej stawała się zbyt duża i czasy szybkiego usuwania nie mogły być uzyskiwane w ekonomicznie wykonalny sposób. Podczas natrysku przy pomocy głowicy natryskowej obserwowano, ze po namoczeniu etykiety odłączały się od skrzynki i rozpadały na kilka (2 do 4) części.

Kiedy przed etapem obróbki płomieniem na stanowisku 67 na fig. 9 naniesiono warstwę wosku na stanowisku 66, trwałość etykiet poprawiła się i czasy namakania zwiększyły się. W tabeli II można zauważyć, że dla 0,5% roztworu NaOH pokrycie woskowe daje dłuzsze czasy namakania. Wyniki z tabeli II są przedstawione graficznie na fig. 11.

Zaobserwowano, ze próbując usuwać etykiety testowane w próbie zmywania opisanej powyżej tylko przy pomocy wysokociśnieniowych strumieni wody o temperaturze 20°C i przy ciśnieniu 120 barów, przy prędkości przenośnika równej 15 metrów na minutę i kącie

185 928 natrysku 90° z odległości 10 centymetrów, nie uzyskiwano usuwania etykiet. Nawet dla etykiet bez pokrycia woskowego i bez cieplnej obróbki końcowej, nie było możliwe usuwanie przy pomocy wysokociśnieniowych strumieni wody.

Tabela II Próby zmywania skrzynek (z naniesioną warstwą wosku)

T (°C)	Grzanie końcowe (°C)	0, 5% roztwór NaOH	Średnia (s)
Czas (s)	Czas (s)	Czas (s)

20	brak	150	150		150
	40	180	180		180
	65	300	270		285
	90	<600			600

50	brak	4	4	5	43
	40	6	6	6	6
	65	7	7	8	7.3
	90	13	14	16	14 3

70	brak	2	2	3	2.3
	40	2	2	2	2
	65	2	2	2	2
	90	6	6	7	63

Test zarysowania ołówkiem

Celem testu zarysowania ołówkiem jest identyfikacja minimalnej i maksymalnej trwałości etykiety, co korzystnie jest uzyskane przez wykorzystanie różnych środków, takich jak zastosowanie pokrywającej warstwy woskowej i obróbka cieplna w celu wywołania koalescencji warstw etykiety. Testowano skrzynki z etykietami, które nałożono z różnymi temperaturami grzania końcowego z i bez wosku.

Etykietami były takie same etykiety, jak używane w próbach zmywania opisanych powyżej, nanoszone na skrzynki w tych samych warunkach.

Testy zarysowania ołówkiem były przeprowadzane przy pomocy „Scare resistance test model 435” dostarczanego przez firmę Erichsen (PO Box 720, D-5870 Hemer, Niemcy).

Podczas testu zarysowania, ołówek z wkładem z tworzywa sztucznego był używany do zarysowania etykiety pod kątem 90° poziomo w środku etykiety.

Po naniesieniu etykiety, skrzynki były przechowywane przez przynajmniej 24 godziny w temperaturze 20°C. Przed zarysowaniem, skrzynki były moczone w wodzie bez turbulencji,

185 928 w temperaturze 20°C. Wyniki testu zarysowania są podane w tabeli III i w tabeli IV, w których wyniki zarysowania są dane w N.

Tabela III Test zarysowania ołówkiem (w N). Etykieta bez pokrycia woskowego.

Grzanie końcowe (°C)	Czas namakania (min)
0	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5

brak	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

W tabelach III i IV można zauważyć, że końcowa obróbka płomieniem nie wpływa znacznie na odporność na zarysowanie warstw nośnych w stanie suchym. Trwałość warstwy nośnej rośnie jednak dzięki końcowej obróbce płomieniem, co wynika z wyzszej odporności na zarysowanie po namakaniu. Z tabeli IV wynika, że nałożenie warstwy woskowej pokrywającej etykietę znacznie poprawia odporność na zarysowanie suchej etykiety. Stwierdzono, że przy wysokich temperaturach końcowej obróbki płomieniem, równych około 110°C w połączeniu z pokryciem woskowym, uzyskiwana była siła zarysowania równa około 8 N. Etykiety o twardości 8 N są uważane za etykiety quasi - stałe, które nie mogą być usunięte w ekonomicznie wykonalny sposób.

Również przy temperaturze grzania końcowego wyższej od 90°C występowały problemy podczas etykietowania, gdyż przy tych temperaturach skrzynki polietylenowe stają się kruche po kilku użyciach, stwierdzono, że pigment skrzynek odbarwia się i występują deformacje zmiękczonych skrzynek na przenośniku i granulatorze.

Przy temperaturach grzania końcowego poniżej 65 °C stwierdzono, że wytrzymałość etykiet jest niedostateczna w przypadku etykiet bez pokrycia woskowego. W przypadku etykiet bez pokrycia woskowego twardość w teście zarysowania ołówkiem w stanie suchym powinna być równa około 1,2 N, zaś czas namakania, trwającego dotąd, az siła zarysowania spadnie poniżej 0,3 N, powinien być krótszy od 3 minut. W przypadku etykiet pokrytych woskiem, siła zarysowania powinna być równa około 5 N w stanie suchym, zaś czas namakania do chwili, gdy siła zarysowania spadnie poniżej 0,3 N powinien być krótszy od 10 minut. Stwierdzono, ze warstwy nośne mające powyższe właściwości mają optymalne połączenie trwałości i zmywalności

185 928

Tabela IV. Test zarysowania ołówkiem (w N). Etykieta z woskowym pokryciem.

Czas namakania	(mm)	: 10 i											i 0, 3	0,2
στ											0, 3	0,2
co											0, 3	0, 2
											0, 3	0,2
kO											o	0,3
LD											o	0, 3
											o	0, 3
co		0, 1	0,1			O		o			0, 6	0,5
2,5		0, 2	0, 2		O	0,2		! 0,2	0, 1		O	O
		0, 3	O		0.3	O		0,3	Λ2		o	0, 8
1,5		0, 5	o		O	9'0		0,5	j 0, 5		1,3	1,5
		1,4	1,5		1,3			1,2	1,3		2,5	___8'2
0, 5		CO	n		2,8	00		Li) CN	2, 9			rH
O		m	LO		Li)	to		Li)	UO		uo	Li)

Grzanie końcowe	u			brak			O			65			90

185 928

Test pochłaniania wody

Etykiety według niniejszego wynalazku mogą być łatwo usuwane z pojemnika, w szczególności ze skrzynek z tworzywa sztucznego w wyniku ich szczególnej przenikalności dla wody, która umożliwia penetrację etykiety przez roztwór namakający, a następnie rozpad etykiety na części i odłączenie jej od pojemnika. Stwierdzono, że korzystne etykiety mają absorpcję wody równą około 5 g/m² po 3 godzinach w teście pochłaniania wody, jak opisano poniżej. Etykiety według wynalazku mają wartość pochłaniania wody wyzsząniż 0 i mniejszą niz 100 g/m² w ciągu 3 godzin. Uwalnianie wody przez korzystną etykietę było równe 4,5 g/m² w ciągu 30 minut w teście uwalniania wody, jak opisano poniżej. Korzystne etykiety według niniejszego wynalazku mają wartość uwalniania wody większą niż 0 (kompletna bariera) i mniejszą niz 100 g/m² po 3 godzinach.

Przygotowano dwie próbki, przy czym każda próbka zawierała 2 etykiety o grubości 12,7 mikrona każda o temperaturze 22,4°Ć i względnej wilgotności 48%, przy czym każda próbka miała powierzchnię równą 85,8 cm². Dla każdej próbki dwie etykiety nałożono na pojedynczy fragment czystego szkła o wymiarach 7,5 cm x 22,6 cm x 0,05 cm. W wyniku ekstremalnie małej wagi etykiet było konieczne nakładanie dwóch etykiet na fragment szkła w celu uzyskania ciężaru, który mógł być rejestrowany na elektronicznej skali ciężaru wyrażonej w gramach, z dwoma miejscami po przecinku.

Próbki przygotowano w następujący sposób: szklane podłoża zostały starannie wyczyszczone i umieszczone w ogrzanym piecu, aż osiągnięto temperaturę około 121 °C na powierzchni szkła. Następnie usunięto szkło z pieca i umieszczono na macie z gumy silikonowej. Natychmiast nałożono etykietę na szkło i przymocowano ją do powierzchni przy' użyciu silikonowego walca. Toczny nacisk był ciągle przykładany do całej długości etykiety, aż całe powietrze spod etykiety zostało usunięte (około 5-6 ruchów do przodu i do tyłu). Po ochłodzeniu szkła usunięto folię nośnika. Następnie na przeciwną stronę płytki szklanej naniesiono etykietę w ten sposób, ze ogrzano czystą płytkę aluminiową (nieco większą niz płytka szklana) do około 250°C w piecu konwekcyjnym, następnie umieszczono szkło na powierzchni płytki aluminiowej (powierzchnią etykiety w dół), co pozwoliło na ogrzanie górnej powierzchni szkła. Następnie przyłożono etykietę i przymocowano silikonowym wałkiem jak opisano powyżej. Ponownie, po ochłodzeniu szkła, usunięto folię nośnika. Następnie na powierzchnie obu etykiet nałożono pokrycie woskowe o ciężarze w stanie suchym równym 0,043 grama. W ostatnim etapie, używając płomień utleniający z palnika propanowego, zastosowano obróbkę płomieniem obu etykiet przez szybkie przesunięcie płomienia po całej powierzchni próbki etykiety. Po ochłodzeniu, etykiety były gotowe do testu pochłaniania wody.

Zbiornik zanurzeniowy ze stali nierdzewnej o średnicy 33,66 centymetra i wysokości 24,13 cm został napełniony dejonizowaną wodą. Zwrócono uwagę, aby poziom wody był dostatecznie wysoki, aby pozwolił na całkowite zanurzenie próbki. Próbkę umieszczono tak, ze krótszy bok był prostopadły do dna zbiornika. Szklane podłoża umieszczono na ramie z cienkiego drutu w zbiorniku zanurzeniowym. Zainstalowano termoparę wewnątrz wodnego zbiornika zanurzeniowego. Po każdym okresie czasu, jak podano w tabeli V wyjmowano próbkę ze zbiornika, wysuszano nadmiar wody na powierzchni, ważono próbkę i umieszczano ją ponownie w zbiorniku. Kontynuowano procedurę przez cały czas trwania testu. Wyniki są pokazane w tabeli V. W odniesieniu do próbki 1, osiągnęła ona maksymalną absorpcję równą 0,04 grama po 3 godzinach i utrzymywała ten poziom do godziny piątej zanim straciła możliwość utrzymywania takiej ilości wody. Po pięciu godzinach etykieta straciła możliwość utrzymywania wody. Sądzimy, że zjawisko to zostało wywołane degradacją struktury etykiety. Próbka 2 również osiągnęła maksymalną absorpcję 0,04 gramów po trzech godzinach. Po 5 godzinach przerwano dalsze testowanie tej próbki i przygotowano do testu uwalniania wody, opisanego poniżej.

Z testu pochłaniania wody można wywnioskować, że korzystna etykieta o grubości 12,7 mikrona ma wartość pochłaniania wody równą 0,04 g/85,8 cm² lub około 5 g/m^- po 3 godzinach w temperaturze pokojowej.

185 928

Tabela V. Test pochłaniania wody

Czas	Próbka 1 Ciężar w gramach	Próbka 2 Ciężar w gramach	Wilgotność względna	Temperatura zbiornika wody (°C)	Temperatura powietrza w pokoju (°C)
8 00	59,77	59,77	47	21	22,5
8 10	59,80	59,80	47	21	22,5
9Ό0	59,81	59,81	47	21	22,5
10 00	59,83	59,83	47	21	22,5
11.00	59,85	59,85	48	22	22,5
1200	59,85	59,85	48	22	22,5
13.00	59,85		48	22	22,5
14:00	59,84		48	22	22,5
15 00	59,81		49	22	22,5

W celu wyliczenia ciężaru poszczególnych etykiet z danych z tabeli V, należy postępować jak w poniższym przykładzie:

W każdej próbce znajdują się dwie etykiety. W celu wyliczenia ciężaru próbki 1 dla godziny 13:00, odejmij odczyt dla godziny 8:00 od odczytu dla godziny 13:00 i podziel przez 2.

Na przykład:

Odczyt dla godziny 13:00: 59,85

Odczyt dla godziny 8:00: - 59,77

0,08/2 = 0,04 grama

Test uwalniania wody

Natychmiast po zakończeniu powyższego testu pochłaniania wody próbka 2 przygotowana według powyższego opisu, została poddana testowi uwalniania wody. Próbka została osuszona w celu usunięcia nadmiaru wody, zważona, a dane zostały zarejestrowane. Próbka najpierw przez pół godziny znajdowała się w temperaturze otoczenia, po czym została zważona. Pół godziny po zważeniu próbki, została ona umieszczona w ogrzanym wcześniej (53°C) piecu (mały, elektrycznie ogrzewany piec, firmy „Quieny Lab” Inc., Model 20 Laboven lub równoważny). Próbka przebywała w ogrzanym piecu przez ponad godzinę, po czym została zwazona. Następnie próbka została umieszczona ponownie w piecu i pozostawała w mm przez 3,5 godziny.

Z tabeli VI można wywnioskować, że woda zaabsorbowana przez próbkę 2 została uwolniona wciągu 30 minut przebywania w temperaturze pokojowej i wilgotności 48%. Faktycznie, próbka straciła 0,01 grama ciężaru w stosunku do początkowego ciężaru, co wskazuje, ze etykieta nie została dokładnie wysuszona przy instalowaniu. Zatem korzystna etykieta o wielkości 85,8 cm² i grubości 12,7 mikrona ma uwalnianie wody większe niż 0 i mniejsze niz 0,1 g/24 godziny, przy czym średnie uwalnianie wyniosło 0,045 g w ciągu 30 minut dla tych parametrów.

185 928

Tabela VI. Test uwalniania wody.

Czas	Próbka 2 Ciężar w gramach	Temperatura pokojowa (°C)	Wilgotność względna	Temperatura pieca (°C)
12Ό0	59,85	22,5	48	53,5
12 30	59,76	22,5	48	53,7
13 30	59,76			52,3
Następny odczyt 5.00	59,76			53,0

Test szybkości przepuszczania pary wodnej

Optymalne połączenie trwałości i zmywalności etykiet według wynalazku jest przynajmniej częściowo wynikiem przepuszczalności etykiety dla roztworu namakającego. Próbka warstwy nośnej tego samego typu, jak testowana w testach pochłaniania/uwalniania wody, mająca grubość 12,7 mikrometra, była badana w teście przepuszczalności pary wodnej. Pojemnik szklany o pojemności 25 mililitrów z okrągłym otworem o średnicy 15,9 milimetra został oczyszczony acetonem i napełniony w przybliżeniu 10 mililitrami dejonizowanej wody. Rejon otworu pojemnika został ogrzany do około 48°C i kołowy segment warstwy nośnej został silnie przyciśnięty przy użyciu małego fragmentu silikonowego wałka jako przycisku. Po ochłodzeniu pojemnika/etykiety, łagodnie usunięto folię podłożową. Przygotowanie próbki dokończono dodając pokrycie woskowe (0,001 g na powierzchni 1,99 cm²) i pozostawiając na powietrzu do wyschnięcia. Drugi szklany pojemnik o tych samych wymiarach jak opisano wyżej został starannie oczyszczony acetonem i napełniony 10 mililitrami dejonizowanej wody. Rejon otworu próbki również został ogrzany. Próbka była używana jako próbka kontrolna. Próbki były następnie ważone co pewien czas przez 26,6 godziny. Szybkość przepuszczania pary wodnej w całym doświadczeniu była równa 568,75 g/m² w ciągu 24 godzin w temperaturze 22,2°C przy względnej wilgotności 46%. Stwierdzono, że az do około 28 minuty od czasu 0 nie został osiągnięty „stan ustalony” szybkości przepuszczania pary wodnej. Stosując dane dla „stanu ustalonego” po 28 minutach od czasu 0, szybkość przepuszczania pary wodnej była równa około 526,93 g/m² w ciągu 24 godzin.

Dla próbki kontrolnej bez etykiety, szybkość przepuszczania pary wodnej w całym doświadczeniu była równa 1085,7 g/m² w ciągu 24 godzin. Szybkość przepuszczania pary wodnej korzystnej etykiety według niniejszego wynalazku jest równa między 50 g/m² a 750 g/m²po 24 godzinach (22,2°C, 44% wilgotności względnej), korzystnie około 500 g/m² po 24 godzinach.

Chociaż korzystne jest używanie warstwy nośnej według niniejszego wynalazku na wielokrotnie używanych skrzynkach z tworzywa sztucznego, etykieta korzystnie jest również używana w połączeniu z butelkami z tworzywa sztucznego, takimi jak butelki typu PET, tacki na żywność z tworzywa sztucznego, szklane butelki i podobne.

185 928

UD

O ID

185 928

TEMPERATURA OBRÓBKI KOŃCOWEJ (C)

185 928

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Etykieta nośna na pojemnik, zawierająca warstwę podłożową i nietrwale przymocowaną do niej warstwę nośną która zawiera warstwę tuszu, znamienna tym, ze warstwa nośna (4, 50) zawiera z każdej strony warstwy tuszu (7, 7'; 52, 52') warstwy osłaniające odpowiednio górną (5, 5'; 51, 5Γ) i dolną (6, 6'; 53 53'), przy czym warstwy osłaniające górna (5, 5'; 51, 5Γ) i dolna (6, 6'; 53, 53') stykają się jedna z drugą poza obwodem warstwy tuszu (7, 7'; 52, 52') tworząc zamkniętą osłonę wokół warstwy tuszu (7, 7'; 52, 52').
2. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa tuszu (7, 7'; 52, 52') zawiera oddzielne strefy o wymiarach od 0,5 mm² do 500 cm², przy czym górna warstwa osłaniająca (5 5'; 51, 51') i dolna warstwa osłaniająca (6, 6', 53, 53') stykają się jedna z drugą poza oddzielnymi strefami warstwy tuszu (7, 7'; 52, 52') stanowiąc indywidualne osłony wokół każdej strefy warstwy tuszu (7, 7'; 52, 52').
3. Etykieta nośna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że warstwa tuszu (7, 7'; 52, 52') zawiera tusz rozpuszczalny w wodzie.
4. Etykieta nośna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że górna warstwa osłaniająca (5, 5'; 51, 5Γ) zawiera bezbarwny tusz, zaś dolna warstwa osłaniająca (6, 6'; 53, 53') zawiera klej.
5. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że górna warstwa osłaniająca (5, 5'; 51, 5Γ) jest nieciągła a jej granice pokrywają się z granicami stref warstwy tuszu (7, 7'; 52, 52').
6. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że dolna warstwa osłaniająca (6, 6', 53, 53') jest nieciągła.
7. Etykieta nośna według zastrz. 2, znamienna tym, ze poza oddzielnymi strefami warstwy tuszu (7, 7'; 52, 52') warstwa nośna (4, 50) jest przepuszczalna dla płynu namakającego.
8. Etykieta nośna według zastrz. 1 albo 7, znamienna tym, ze warstwa nośna (4, 50) zawiera warstwę klejącą (8, 8'; 54, 54') zawierającą klej, którego kleistość zmniejsza się w kontakcie z płynem namakającym, korzystnie w wyniku rozpuszczenia w roztworze namakającym.
9. Etykieta nośna według zastrz. 8, znamienna tym, że warstwa klejąca (8, 8'; 54, 54') jest nieciągła i jej granice pokrywają się z granicami poszczególnych stref warstwy tuszu (7, 7'; 52, 52').
10. Etykieta nośna według zastrz. 8, znamienna tym, że roztwór namakający jest wodnym roztworem zasadowym.
11. Etykieta nośna według zastrz. 1 albo 5, albo 6, znamienna tym, że warstwy osłaniające górna (5, 5'; 51, 5Γ) i dolna (6, 6'; 53, 53') mają grubości poniżej 30 mikrometrów, korzystnie poniżej 20 mikrometrów, a ciężar warstwy osłaniającej górnej (5, 5'; 51, 5Γ) i dolnej (6, 6'; 53, 53') wynosi od 1 g/m² do 10 g/m².
12. Etykieta nośna według zastrz. 8, znamienna tym, że warstwa klejąca (8, 8'; 54, 54') ma ciężar od 1 do 10 g/m², korzystnie od 3 do 7 g/m².
13 Etykieta nośna według zastrz. 8, znamienna tym, że warstwa klejąca (8, 8'; 54, 54') zawiera przynajmniej dwie podwarstwy, przy czym kleistość podwarstwy, która po przymocowaniu etykiety (1) do pojemnika jest blizsza pojemnika, jest mniejsza niz kleistość podwarstwy kleju umieszczonej dalej od pojemnika.
14. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa nośna (4, 50) jest przykryta warstwą pokryciową zawierającą wosk akrylowy.
15. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, ze warstwa nośna (4, 50) jest nanoszona na powierzchnię nanoszenia mającą napięcie powierzchniowe równe co najmniej 60 x 10° N na cm.

185 928
16. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa nośna (4, 50) ma twardość zmierzoną testem ołówkowym od 1 N do 7 N w stanie suchym i twardość mniejszą niz 0,5 N po namoczeniu przez czas od 1 do 15 minut w wodzie o temperaturze 20°C jako roztworze namakającym.
17. Etykieta nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa nośna (4, 50) ma wartość pochłaniania wody po 3 godzinach większą niż 0 i mniejszą niż 100 g/m², korzystnie około 5 g/m².
18. Sposób zmywania etykiety nośnej z pojemnika,obejmujący umieszczanie etykiety z pojemnikiem w wodnym roztworze i moczenie jej, znamienny tym, że umieszcza się etykietę z pojemnikiem w wodnym roztworze namakającym o temperaturze niższej od 100°C, korzystnie nizszej od 70°C, na czas namakania nie dłuższy niż 20 minut, korzystnie nie dłuższy niz 1 minuta, i wywołuje się jednocześnie turbulencje w roztworze namakającym, przy czym moczy się etykietę do powstania pęknięć oddzielających co najmniej cztery części, z których każda ma wymiary nie mniejsze niż 5 mikrometrów, a następnie odłącza się etykietę od pojemnika przy zachowaniu pozostałości tuszu w osłonie, a roztwór namakający pompuje się przez sito, na którym zbiera się części etykiet i okresowo, a korzystnie ciągle, czyści się sito ze zgromadzonych części etykiet.
19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że stosuje się sito o wielkości otworów między 1 mm a 10 mm, korzystnie około 2 mm.
20. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że przed i/lub po umieszczeniu etykiety z pojemnikiem w roztworze namakającym na etykietę na pojemniku kieruje się strumienie wody.
21. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, ze stosuje się roztwór namakający zawierający od 0,1% do 5% wagowych NaOH, korzystnie 0,5% wagowych.

* * *