專利名稱：將標簽貼附到熱塑性襯底上的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及標簽。一方面，本發(fā)明涉及一種將標簽貼附到襯底(substrate) 上的方法，另一方面，本發(fā)明也涉及將標簽貼至熱塑性襯底上。還有另外一 方面，所述方法涉及不使用粘合劑而將標簽貼至熱塑性襯底上，此外另一方 面，本發(fā)明涉及熱塑性襯底，該襯底具有不使用粘合劑或機械扣件而貼附在 其上的標簽。
背景技術(shù)：
在標識領(lǐng)域，通常使用標簽。 一種常見的標簽形式包括(i )中間層 或襯底層，例如薄膜、金屬薄片、非紡織品(例如Tyvek (特衛(wèi)強)熱壓 粘合聚烯烴)、人造紙(例如Valeron⑧(維羅朗標簽))或紙；(ii )供識別 的頂層或標記層，例如墨水、染料等；(iii)用于將標簽貼在物體表面的底 層或粘合層。很多類型的粘合劑可用于標簽，如壓敏粘合劑(PSA)、熱熔粘 合劑和其他類似物，但是壓敏粘合劑(PSA)由于可快速便捷地將標簽粘貼 在物體上而被廣泛應用。
盡管具有壓敏粘合劑(PSA)的標簽使用方便，但它們并不是沒有局限 性。其中一種重要的局限性在于它們在苛刻環(huán)境中的使用。在高熱(或極冷)、 壓力提高或降低、和/或暴露于多種溶劑的條件下，尤其是較長時間處于該 條件下時，所述PSA會失去將標簽粘貼在物體上的能力。
一個例子是在為組織盒(tissue cassettes)提供標識的領(lǐng)域中。這些裝置 典型地由熱塑性材料制成，并且這些裝置設(shè)計成容納生物組織樣本，該樣本 要經(jīng)受脫水隨后蠟封的處理。脫水過程需要暴露在一定量的溶劑下，如福爾 馬林、酒精和二甲苯。然后將脫水樣本嵌入到熱蠟(如熔化的石蠟)中。這些過程會持續(xù)數(shù)小時并且包括暴露在高溫和真空中。盡管有較廣范圍的PSA 可供使用，如丙烯酸酯、增強粘性的天然和人造橡膠、硅樹脂和聚氨酯橡膠，
但是沒有一種PSA具有對組織盒通常暴露于其中的全部條件范圍的抗耐性。 同樣地，PSA通常不適用于將標識標簽可靠貼附在組織盒和同樣暴露在苛刻 環(huán)境條件下的許多工業(yè)過程容器上，如用于食品和奶制品工業(yè)的容器，或者 用于儲藏危險材料的容器，或者用于冷凍儲藏的容器(在該條件下很多PSA 失去了它們的粘附性質(zhì))。此外，在襯底未暴露于苛刻的環(huán)境條件，但是襯 底的表面太粗糙或不平整而無法在襯底和標簽之間提供良好的粘附力的情 況下，PSA提供的粘附性會不夠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種將標簽貼在熱塑性襯底上的可靠的方法，采用這種方 法，標簽在苛刻的環(huán)境中不會與襯底分離。這種粘附不需要粘合劑或機械緊 固件，并且標簽和襯底可以由能夠經(jīng)受得住其所暴露的環(huán)境條件的材料制 成。
在一種實施方式中，本發(fā)明是一種將具有頂部表面、底部底部和邊緣表 面的標簽貼附到熱塑性襯底上的方法，所述方法包括以下步驟-
A. 將所述標簽的底部表面放置為與所述襯底的表面接觸；
B. 將所述襯底的位于所述標簽下方或者鄰近所述標簽的邊緣的部分熔
化；
C. 拉動該熔化的襯底的一部分經(jīng)過所述標簽的邊緣并拉至所述標簽的 頂部表面上，使得位于所述標簽的頂部表面上的該部分熔化的襯底與所述襯 底相連；以及
D. 使所述熔化的襯底凝固。
所述熔化的襯底被拉動經(jīng)過的標簽邊緣可以為標簽的外邊緣或內(nèi)邊緣。標簽的外邊緣當然是限定標簽的立體尺寸和結(jié)構(gòu)的邊緣，而標簽的內(nèi)邊緣 (如果有的話)則是限定標簽的外邊緣內(nèi)的任意尺寸和結(jié)構(gòu)的一個或多個孔 的邊緣。
在另一種實施方式中，本發(fā)明是一種將具有頂部表面和底部表面的標簽 貼附到熱塑性襯底上的方法，所述方法包括以下步驟
A. 將所述標簽的底部表面放置為與所述襯底的表面接觸；
B. 形成穿過所述標簽的孔；
C. 將所述襯底的位于所述標簽的所述孔下方的部分熔化；
D. 拉動該熔化的襯底的一部分穿過所述孔并且拉到所述標簽的頂部表 面上，使得位于所述標簽的頂部表面上的該部分熔化的襯底與所述襯底相 連；以及
E. 使所述熔化的襯底凝固。
在另一種實施方式中，本發(fā)明是一種將具有頂部表面和底部表面的可熔 化的標簽貼附到熱塑性襯底上的方法，所述方法包括以下步驟
A. 將所述標簽的底部表面放置為與所述襯底的表面接觸；
B. 采用探針形成穿過所述標簽的孔，所述探針包括主體和加熱的尖端， (i )所述尖端被加熱至足以熔化與其接觸的標簽部分的溫度，(ii)所述
尖端具有側(cè)面和橫截面積，并且(iii)所述尖端連接至所述主體以形成肩部； 形成于所述標簽上的所述孔具有周緣，該周緣所限定的橫截面積大于所述尖 端的橫截面積，并且在所述尖端的側(cè)面與所述孔的周緣之間形成空間；
C. 使所述加熱的尖端穿過所述標簽上的孔并前進至所述襯底中，以使 得與所述尖端接觸的襯底被熔化并被該前進的尖端移動穿過由所述孔的周 緣和所述尖端的側(cè)面所限定的空間，所述熔化的襯底移動穿過所述空間直到 與所述探針的肩部接觸，在該接觸點，所述熔化的襯底分散到所述孔的周緣 之外并分散到所述標簽的頂部表面上；
10D. 將所述探針的尖端從所述襯底和所述標簽上的孔中收回；以及
E. 使所述熔化的襯底凝固，從而使所述標簽頂部的凝固的襯底與所述 標簽下方的襯底相連。
在基于該方法的一種變化中，所述探針的尖端在標簽上形成大小與所述 尖端的橫截面積大約相同的孔，然后在所述尖端前進到所述襯底中之前，將 所述尖端側(cè)向移動或者圍繞所述孔旋轉(zhuǎn)以擴張該孔，使孔的橫截面積大于所 述尖端但小于所述肩部的橫截面積。在基于該方法的另一種變化中，所述探 針包括嵌套在襯套內(nèi)的可伸縮的尖端，并且所述肩部是可選的。所述尖端和 襯套均被加熱，并且當兩者均與標簽接觸時，它們在標簽上形成孔，該孔的 大小與襯套的橫截面積大約相等。 一旦在標簽上形成該孔，便使所述尖端前 進至襯底中，并且熔化的襯底穿過由前進的尖端和孔的邊緣所形成的區(qū)域而 向上移動到標簽表面上。
"標簽頂部的襯底與襯底相連"和類似的術(shù)語的意思是熔化狀態(tài)或者凝 固狀態(tài)的襯底是整體而完整的。隨著熔化的襯底的凝固，整個或部分標簽被 嵌入在襯底中，這樣，標簽就被貼附在襯底上并與襯底結(jié)合。"拉動"，"移 動"和類似術(shù)語的意思是熔化的襯底被任何力或者動作從未熔化的襯底穿過 標簽邊緣中或邊緣上的孔移動至標簽的頂部表面上。
在還另一種實施方式中，本發(fā)明為一種載有標簽的熱塑性襯底，該標簽 通過熔化并再凝固的襯底貼附到襯底上，尤其是這種載有標簽的襯底是由上 述方法中的一種所制得的。


圖1是具有預制孔的標簽的俯視平面圖2是用于將標簽連接到熱塑性襯底的表面的工具(也稱為探針)的側(cè) 視圖；圖3A至圖3C是圖2所示的工具的不同形狀的底部視圖4A至圖4B是圖2所示的工具的兩種肩部形狀的側(cè)視圖5A至圖5F是在將標簽貼附到熱塑性襯底上的一系列步驟中的圖2
所示的工具的側(cè)視圖6A至圖6D是用于將標簽連接到熱塑性襯底表面的兩種其他工具的
底部視圖和側(cè)視圖7A至圖7K是在將標簽貼附到熱塑性襯底上的一系列步驟中的圖6A
至圖6D所示的工具的側(cè)視圖。
具體實施例方式
任意能夠經(jīng)受得住其使用環(huán)境條件的標簽都能夠在本發(fā)明中實際使用。 標簽可以是任意大小和形狀的，這些標簽可以具有用于粘附到襯底上的預制 孔，特別地，如果制成標簽的材料的熔點與其要貼附的熱塑性襯底的熔點基 本上不同時，可以具有該預制孔。如果這樣的孔存在，那么這種孔可以是任 意適當?shù)拇笮?、形狀和位置，并且可以以任何適當?shù)姆椒ㄖ瞥?，如沖壓、鑄 模等等。圖1所示為具有預制孔的標簽。在該具體實施方式
中，標簽10大 致為矩形并且載有信息11。標簽10包括連續(xù)的外邊緣12和連續(xù)的內(nèi)邊緣 13，所述外邊緣12限定了標簽10的大小和大致矩形的形狀，所述內(nèi)邊緣13 限定了孔14的大小和大致圓形的形狀。
標簽的襯底材料可以是但不限于塑料、紙、金屬、陶瓷、布料、木材、 合成物和這些材料中的兩種或更多種的組合。標簽的結(jié)構(gòu)基本上包括但不限 定于單層或多層塑料薄膜、金屬薄片、紙基金屬箔片層、塑料紙層、塑料金 屬箔片層、固態(tài)塑料或金屬標簽、塑封紙或金屬箔片、以及其他類似物。典 型地，將標簽的尺寸定為與其將貼附的襯底相同；標簽可以是柔性的的或者 是剛性的；并且標簽通常薄且質(zhì)輕。典型地，標簽具有載有信息的標記層，或者在應用于物體上時至少有一層能夠接收和承載信息(盡管襯底層可以直接提供這種功能)，盡管在本發(fā)明的內(nèi)容中粘合劑層不是必須的，但是標簽可以包括粘合劑層。
在本發(fā)明的一個實施方式中，標簽包括塑料薄膜，該薄膜的一面(如頂部表面)載有標記，另一面(如底部表面)有粘合劑。典型地，薄膜可以為帶狀，這樣它具有六個面兩個表面和四個邊緣面。如果薄膜為盤狀或其他彎曲幾何形狀，則薄膜具有兩個表面和一個連續(xù)的邊緣面。不論其結(jié)構(gòu)如何，這些邊緣面是外邊緣，它們限定了薄膜或標簽的立體尺寸和結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的上下文中，薄膜(或任何其他標簽)可以為任意結(jié)構(gòu)或大小。可以釆用為標簽的使用環(huán)境而設(shè)計的材料(如墨水、顏料和其他類似物)以任何傳統(tǒng)的方式來進行標記。墨水或其他顯示信息的介質(zhì)不是薄膜層，而是標簽的獨立層。
粘合劑優(yōu)選為足以在周圍環(huán)境下(如23C和大氣壓力)將標簽至少臨時地貼附在熱塑性襯底的表面上的任何化學合成物的PSA。與墨水類似，粘合
劑并不是薄膜的一層，而是標簽的一層。所述粘合劑可以以任何常規(guī)的方式和常規(guī)的量使用，并且粘合劑可以被任何傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的離型紙覆蓋來受保護直至標簽即將要應用到襯底上。
薄膜本身可為單層或多層，如果是多層可以是任意數(shù)量層。薄膜可包括任何成分，但優(yōu)選由一種或多種熱塑性材料制成，如聚烯烴、聚酯、聚氨酯、聚醚、尼龍或其他類似物。熱塑性材料的選擇主要由標簽將要暴露的環(huán)境條件決定，如溫度、壓力、溶劑、磨損等等。優(yōu)選地，熱塑性材料為熔化和再凝固后性能變化很小(如果有變化的話)的材料。
標簽所貼附的襯底或物體可由任何材料或復合材料制成，但是標簽所貼附的襯底或物體的表面由熱塑性材料制成。在某些實施方式中，如組織盒，物體的整體或接近整體都由熱塑性材料制成。在其他實施方式中，物體的主體是由非熱塑性材料制成，如金屬、木材、熱固塑料、陶瓷等等，但至少物體的適于接納標簽的部分含有熱塑性材料。任何熱塑性材料可以形成標簽的適于接納物體的表面，但是優(yōu)選材料為熔化和再凝固后性能變化很小(如果有變化的話)的材料。這些熱塑性材料包括但不限定于聚烯烴(如聚乙烯、聚丙烯等等)、聚苯乙烯、聚縮醛、聚酯、聚氨酯和其他類似物。
在一種實施方式中，將標簽貼附到襯底上的方法包括以下步驟(i)
將標簽的底部表面與襯底的表面接觸，(ii)熔化標簽內(nèi)邊緣或外邊緣的下方或附近的襯底部分，(iii)將邊緣上的熔化的襯底部分拉動或用其他方式移動至所述標簽的頂部表面，從而所述標簽的頂部表面上的熔化的襯底部分與襯底相連；以及(iv)使熔化的襯底凝固。優(yōu)選地，標簽的底部表面包括PSA，從而當襯底的一部分熔化并拉動到標簽的頂部表面上時將標簽保持在襯底的適當位置上。襯底可以使用任何傳統(tǒng)的裝置采用任何傳統(tǒng)的方式熔化，例如將工具或氣體加熱至熱塑性襯底會熔化流動的溫度，但是該溫度不會使該熱塑性襯底燃燒，否則該熱塑性襯底會劣化，典型地，僅襯底的該部分被烙化，以提供足夠的熔化物流到標簽的頂部表面，以便在熔化物凝固后將其貼附在襯底上。熔化的襯底可以以任何方式拉動到標簽的頂部表面，如通過使用放置工具，升高或降低壓力、表面張力和其他類似方式。
根據(jù)標簽和襯底的性質(zhì)，標簽的頂部表面可以被熔化后凝固的襯底完全覆蓋(假想凝固的襯底足夠透明或半透明，以使得標簽的頂部表面上的信息可被人或機器識別，如所述盒便可以如此)，或者更典型地，僅將足夠的熔化的襯底拉動或用其他方式移動到標簽的頂部表面的僅該部分上，然后凝固，以使得標簽在預設(shè)的意圖和時間保持在適當位置上。在該實施方式中，標簽優(yōu)選地包括孔，從而標簽不需刺穿、切開、滲透、巻曲、凹入、折疊、刻槽或以其他方式修改或成形，以便在標簽接觸襯底時幫助標簽隨著熔化襯底的凝固而貼附到襯底上，但是如果需要，也可以對標簽進行上述修改或成
14形。標簽上的孔的大小設(shè)置為，如果使用放置工具(例如加熱探針)將熔化的襯底穿過所述孔移動到標簽的頂部表面，則所述孔要比工具大，例如比探針的尖端大。優(yōu)選地，在該實施方式中，標簽由熔點足夠高的材料制成，從而在襯底熔化、拉動和凝固的時候標簽不會熔化，否則標簽會劣化。
在另一種實施方式中，將標簽貼附到襯底上的方法包括以下步驟(i )
將標簽的底部表面放置為與襯底的表面接觸，(ii)形成穿過標簽的孔，(iii)熔化標簽的所述孔下方的襯底部分，(iv)將熔化的襯底的一部分穿過所述孔拉動或用其他方式移動至標簽的頂部表面，使得標簽的頂部表面上的熔化的襯底的該部分與襯底相連；以及(v)使所述熔化的襯底凝固。在這個實施方式中，作為該方法的一部分，將標簽修改為在其中產(chǎn)生孔，從而熔化的或已熔化的襯底能夠穿過所述孔被拉動或以其他方式移動到標簽的頂部表面?？椎拇笮『托螤钍怯捎糜诖┛椎墓ぞ邲Q定的，并且該大小和形狀可以根據(jù)便利性而改變。典型地，孔的大小和形狀僅需要將標簽牢固地貼附在襯底上。在優(yōu)選的實施方式中，將足夠的熔化的襯底拉動或放置到圍繞孔周緣的標簽的頂部表面上，以便在熔化的襯底凝固時圍繞所述孔形成小的突起或肩狀。
在另一種實施方式中，將標簽貼附到襯底上的方法包括以下步驟-
A. 將標簽的底部表面放置為與襯底的表面接觸；
B. 釆用探針形成穿過標簽的孔，所述探針包括主體和熱的尖端，所述尖端(i )被加熱至足以使與其接觸的標簽部分熔化的溫度，(ii)具有側(cè)面和橫截面積，并且(iii)連接至所述主體以形成肩部，形成在標簽上的孔的周緣所限定的橫截面積大于尖端的橫截面積，并且在尖端的側(cè)面和孔的周緣之間形成空間；
C. 使所述熱的尖端穿過標簽上的孔前進至襯底，從而與尖端接觸的襯底被熔化，并且該襯底被所述前進的尖端推動而穿過由所述孔的周緣和所述尖端的側(cè)面限定的空間，熔化的襯底穿過所述空間直到與所述探針的肩部接觸，在該接觸點，熔化的襯底分散到所述孔的周緣之外并分散到所述標簽的頂部表面上；
D. 從襯底和標簽的孔中抽回所述探針的尖端；以及
E. 使熔化的襯底凝固，從而標簽頂部的凝固的襯底與標簽下方的襯底相連。
這個實施方式尤其適用于將標簽貼附到組織盒上，所述組織盒由熱塑性材料制成，如聚醛樹脂(也稱為聚甲醛或聚甲醛樹脂)。接觸結(jié)構(gòu)(即重新凝固的襯底)通常為包括邊沿或頭和壁的孔眼狀，所述壁限定了中心孔(圖5F)。該結(jié)構(gòu)通過以下方式形成，使加熱的探針前進至剛好刺穿標簽，以使得孔的直徑或橫截面積擴大到比探針的直徑或橫截面積大的方式操作探針，然后使探針前進至襯底內(nèi)，使得襯底熔化，并且熔化的襯底穿過孔移動到標簽的頂部表面。熔化的襯底與未熔化的襯底相連，從而當熔化的襯底凝固時，在標簽頂部的重新凝固的熔化物與標簽下未熔化的襯底形成為一體，快速將標簽保持在襯底的表面。
在該實施方式的一種變化中，探針包括嵌套在加熱襯套內(nèi)的可伸縮的加熱尖端，尖端和襯套都與標簽接觸以熔化或用其他方式在標簽上形成橫截面積與襯套的橫截面積相近的孔，然后使尖端穿過所述孔前進至襯底內(nèi)以熔化襯底，并將熔化的襯底穿過所述孔的邊緣和所述尖端之間的區(qū)域移動至標簽的頂部表面。在這種變化中，尖端和襯套可以為任意橫截面結(jié)構(gòu)，典型地都為圓形。此外，在這種變化中，所述襯套可以替代主體因而省略了肩部，或者在可選的設(shè)計中，所述襯套可以與主體接合以形成肩部，該形成方式與前面所述的尖端和主體形成肩部的方式在本質(zhì)上相同。
優(yōu)選地，制造標簽的材料通過熔化或以其他方式變形來形成孔，從而允許探針進入并熔化襯底。在一種實施方式中，標簽和襯底用相同或相似的熱塑性材料制成，例如都由聚酯制成，然而在另一種實施方式中，標簽和襯底 用不同的熱塑性材料制成，例如標簽用聚酯制成而襯底用聚醛樹脂制成。標 簽和襯底可以具有類似或者不同的熔點，優(yōu)選地兩者熔點彼此接近，例如在
4(TC內(nèi)，更優(yōu)選地在3(TC內(nèi)。
參考圖2，圖中示出了一種典型的探針。探針15包括主體16和尖端17， 所述尖端連接到所述主體上以形成肩部18。所述尖端包括側(cè)壁19，該壁如 果是彎曲的(例如圓形)則為單一的壁，或者如果是多邊形的(例如正方形) 則為多個壁或者多個面的單一壁)。所述探針可被安裝到機械臂或其他類似 裝置(未顯示)上以用于操作。所述尖端以任意適當?shù)姆绞?如電阻)被加 熱到高于標簽和襯底的熔點而低于使襯底燃燒、蒸發(fā)或其他方式破壞的溫 度。探針由機械強度足以經(jīng)受重復和快速使用以及操作時必須升高的溫度的 材料(如不銹鋼或金屬陶瓷)制成。探針可以帶有涂層，以減少摩擦和粘著， 并減少或者消除在工具從熔化的襯底和標簽孔中收回的過程中從襯底抽出 細絲。
探針15可以為任意形狀，圖3A至圖3C圖示了一些這樣的形狀。圖3A 所示為凹槽型，這種結(jié)構(gòu)中，如果在刺穿襯底后旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生很多熔化襯底的 帶狀物(ribbon)，這些帶狀物可以通過標簽中的孔流動。圖3B所示為方形 橫截面探針，這種結(jié)構(gòu)在探針從孔中移出時也會產(chǎn)生很多熔化襯底的帶狀 物。對于其他的多邊形(如五邊形、六邊形等等)也是如此。圖3C所示為 圓形橫截面探針，這是一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，因為該探針與形狀和大小一致的孔、 壁(即主體)和頭部形成貼附結(jié)構(gòu)。探針以任何方式與主體連接，如焊接、 機械緊固等等，或者探針可以簡單地設(shè)計成與主體形成一體。肩部形狀也可 以變化，如圖4A (平的)和圖4B (凹形的)所示。
探針形成貼附結(jié)構(gòu)的操作典型地按照圖5A至圖5F中所示的一系列步 驟進行。將加熱到超過標簽20和襯底21熔點的溫度的具有肩部17的探針
1715設(shè)置標簽上方的任何適當位置(圖5A)，典型地設(shè)置在不承載信息或者不
設(shè)計用于承載信息的標簽區(qū)域。尖端的大小可以變化，典型地相對標簽的尺
寸要小。通過圖示，對于表面積約為150平方毫米(mm2)(即標簽的一個 表面的面積)且厚度約為0.075毫米的標簽，尖端的直徑或其他橫截面尺寸 是典型地為小于約2毫米(mm)，優(yōu)選地小于約1.5mm，更優(yōu)選地小于約 lmm。
然后使探針前進以正好刺穿標簽(圖5B)，從而標簽的刺穿區(qū)域被熔化 或以其他方式變形，以形成形狀和大小與加熱的尖端相同的孔。然后使探針 尖端在相對孔的中心的側(cè)向移動(圖5C)，接著圍繞孔的中心旋轉(zhuǎn)(圖5D)， 從而形成孔22，孔22的直徑或橫截面積大于尖端17的直徑或橫截面積。這 種移動方式對于圓形橫截面的尖端尤其有效。側(cè)向移動的距離可以根據(jù)便利 性而變化，但是通常不大于將孔的尺寸擴大至肩部的橫截面積大小所需的距 離，優(yōu)選地該距離將孔的尺寸擴大至尖端的橫截面積與其肩部橫截面積之 間。然后探針返回到孔的中心。對于直徑約為lmm的尖端，初始孔的直徑 也約為lmm，該孔通過尖端的側(cè)向移動和旋轉(zhuǎn)擴大到約為肩部的直徑(如 約2mm)。根據(jù)標簽的大小和組成、襯底的組成、標簽和襯底將要暴露的環(huán) 境條件和其他因素，標簽可以在多于一個貼附點粘附在襯底上，該貼附點也 就是標簽上的點或位置，在該點或位置，熔化的襯底從襯底拉出，穿過孔， 并拉到標簽的圍繞孔的表面上，然后允許其凝固，從而使得標簽貼附在襯底 上。如果產(chǎn)生多于一個的貼附點，則每一個接觸點在尺寸和設(shè)計上可以與標 簽貼附到襯底上的其他貼附點相同或者不同，并且貼附點在標簽上可以是隨 機的或者形成圖案。
然后使尖端1前進至襯底中(圖5E)以熔化所述孔下面的襯底，這樣 尖端的前進使得熔化的襯底23移動，穿過由尖端的外壁和孔的邊緣形成的 環(huán)面，直至肩部，在該點，該熔化的襯底返回到標簽頂部表面。典型地，突起或邊沿24會形成為標簽的頂部表面與探針的肩部之間的空間的尺寸，當 從標簽上方觀察時形成孔眼狀結(jié)構(gòu)。然后將探針收回，典型地收回至位于熔
化的襯底的突出的邊沿24頂部的上方的高度(圖5F)，熔化的襯底迅速凝 固成貼附結(jié)構(gòu)，該貼附結(jié)構(gòu)將標簽貼附到襯底上，將襯底從探針下方取下或 者將探針從標簽上方取下。貼附結(jié)構(gòu)包括邊沿(也稱為頭)24和壁25 (限 定了中心孔26)，并且所述結(jié)構(gòu)與襯底21相連。
在另一種方法中，用兩種可選的探針設(shè)計(即，圖6A和圖6B的探針 設(shè)計或者圖6C和圖6D的探針設(shè)計)中的一種將標簽貼附到熱塑性襯底上。 圖6A為探針的底部橫截面視圖，圖6B為探針的側(cè)視圖，該探針包括加熱 的尖端17，該尖端17在收回并嵌套在加熱的第一襯套27內(nèi)時以及與第一襯 套底部邊緣28平齊時顯示為虛線輪廓。圖6C和6D所示為類似的探針視圖， 但是該探針還包括第二襯套或主體29，第二襯套29與第一襯套27連接形成 肩部或第二襯套底部30。所述尖端和襯套可以為任意結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，兩者都 為圓形，并且可以以任何便捷的方式加熱(未顯示)。尖端設(shè)計為在從襯套 中伸出或收回時運動摩擦(未顯示)很小(如果有的話)，并且所述尖端設(shè) 計為在安裝在襯套內(nèi)時尖端的外壁與襯套的內(nèi)壁之間的間隙很小(如果有的 話)。當在第一襯套27內(nèi)時，尖端17的底部優(yōu)選與第一襯套27的底部邊緣 28平齊或接近平齊。第一襯套27略微延伸超過第二襯套29以形成肩部30。 在一種可選的設(shè)計中，尖端17不收回，但是第一襯套27收回到第二襯套29 中，優(yōu)選地使得第一襯套底部28與第二襯套底部或肩部30平齊。
參照圖7A至圖7K，圖7A、圖7C、圖7E和圖7G圖示了圖6A至圖 6B中所示的探針的操作。圖7B、圖7D、圖7F和圖7H圖示了圖6C至圖 6D中的探針的操作。圖71至圖7K圖示了對圖6C至圖6D所示探針設(shè)計的 一種變化的探針的操作。在圖7A至圖7D中，將標簽20和襯底21置于探 針下方(圖7A和圖7B)，使加熱的第一襯套27和加熱的尖端17與標簽20接觸，從而襯套和尖端在標簽20上形成與第一襯套27橫截面積大小相似的 孔(圖7C和圖7D)。對于圖7D中的雙襯套探針，肩部30距離第一襯套底 部28足夠遠，從而當?shù)谝灰r套底部28被刺入到并穿過標簽20的底部時， 在標簽20的頂部表面和肩部30之間形成間隙31。在優(yōu)選實施方式中，當使 加熱的第一襯套27和加熱的尖端17與標簽20接觸時，所述尖端收回到第 一襯套內(nèi)，這樣與標簽接觸的尖端的表面就與第一襯套27的底部邊緣28平 齊或接近平齊。
在圖7E中，將加熱的第一襯套27移動到由加熱的第一襯套27和加熱 的尖端17在標簽20上形成的孔32的正上方的位置，然后使加熱的尖端17 前進至襯底21中，使得襯底的至少一部分被熔化并穿過孔32移動到標簽20 的頂部表面(如箭頭33所示)以形成邊沿34，邊沿34與襯底21相連(圖 7G)。在該實施方式中，熔化的襯底穿過孔32移動直至其與襯套27的底部 邊緣28接觸，然后該熔化的襯底移動到標簽的頂部表面上，與圖5E和圖 5F所示的熔化的襯底與肩部接觸的方式基本相同。如果所述襯套開始不是 移動到孔的正上方的位置，則通過使孔的邊緣上的標簽變形以形成間隙來使 得熔化的襯底移動到標簽的頂部表面上，移動、熔化的襯底可以通過該間隙 滲出。然而，在這個實施方式中，移動、熔化的襯底的移動不可能均勻，因 此不可能形成圖7G中所示的優(yōu)選的貼附結(jié)構(gòu)，g口，具有壁35的孔眼狀頭 34，該壁35限定了孔36。
接著參考圖7G，加熱的尖端17收回到第一襯套27內(nèi)，形成邊沿34的 熔化的襯底凝固，從而該熔化的襯底與未熔化的襯底21連接并且標簽20因 此貼附在襯底21上。熔化的襯底的重新凝固可以發(fā)生在尖端從孔中收回之 前、同時或之后。然后將第一襯套27和尖端17收回到邊沿34的高度以上， 并準備好用另外的標簽和襯底重復這個過程。該方法的一個優(yōu)點在于探針的 設(shè)計不再需要尖端的側(cè)向移動和旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生橫截面積比尖端的橫截面積大的孔。
參考圖7F和圖7H，除了不需要首先使探針在標簽20上方移動之外， 該方法基本上與參考圖7E和圖7G所說明的方法相同。由于間隙31的存在， 加熱的第一襯套27可以簡單地收回到第二襯套29中，優(yōu)選地使得肩部30 和第一襯套底部28相互平齊，然后加熱的尖端17就可以伸入到襯底21中。 然后如箭頭37所示，熔化的襯底可以從孔32中流過。熔化的襯底穿過孔32 移動，直至與第一襯套底部28接觸，然后在肩部30下方流出到標簽20的 頂部表面上。然后熔化的襯底形成邊沿34，將加熱的尖端17從孔36中收回， 使探針在標簽上方移動，使得尖端17的底部表面位于邊沿34上方，尖端17 和第一襯套27返回到它們初始位置(如圖7B所示)，準備好用其他標簽和 襯底重復上述循環(huán)。在圖7H中，以與圖7G中標簽20貼附到襯底21上相 同的方式，將標簽20貼附到襯底21上。
在--種可選的欠優(yōu)選的實施方式中(圖71)，在將探針設(shè)置到標簽和襯 底上方之后，使探針與標簽接觸，以使得加熱的第一襯套底部28和加熱的 尖端17的底部延伸并穿過標簽20的底部。第一襯套底部28與肩部30之間 的距離基本上與標簽20的厚度相同，從而當?shù)谝灰r套底部28和尖端17的 底部發(fā)熱穿過標簽20的底部時，肩部30與標簽20的頂部表面平齊接觸。 在該實施方式中，沒有形成間隙31，這樣，在第一襯套和尖端發(fā)熱穿過標簽 20的底部表面后，探針必須收回以形成間隙31。然后將尖端17伸入襯底21 中，如箭頭40所示，熔化的襯底穿過孔39流動以形成邊沿34 (圖7J和圖 7K)。然后將尖端17收回到第一襯套27中，將探針升高到邊沿34以上的高 度，然后探針準備好重復該循環(huán)。
如果是自動的，則無論所使用的工具，從將標簽設(shè)置到襯底上，到在標 簽上制造孔，到熔化襯底，到形成粘附結(jié)構(gòu)，這整個過程可以在幾秒鐘內(nèi)完 成，甚至少于一秒。如果使用預打孔的標簽或者類似的標簽，即無需使用探針或類似工具在形成孔的標簽，那么這個過程可以進一步縮短，可以理解的 是，使用預打孔的標簽需要將孔與用于熔化和放置襯底的工具對準。
貼附結(jié)構(gòu)的強度取決于三個因素，即材料的強度(即凝固狀態(tài)的熱塑 性)，壁(也稱為主體或頸部)的厚度(該厚度基本上是由標簽孔的邊緣和 尖端或第一襯套的側(cè)壁形成的環(huán)狀物的厚度)，以及邊沿的厚度。如果材料 的強度足以達到襯底的要求(通常是指定的)，那么貼附結(jié)構(gòu)的強度就取決 于壁和邊沿的厚度。通過在標簽上生成大于探針尖端或襯套的孔來控制壁的 厚度，該孔允許熔化的襯底在孔的內(nèi)徑與探針尖端或襯套的外徑之間流動。 如上所述，孔的形狀可以采用多種形式并且可由多種不同的方法產(chǎn)生，但是
如圖5A至圖5F和圖7A至圖7K所示地產(chǎn)生圓孔是優(yōu)選方法。
雖然參考附圖對本發(fā)明在相當多的細節(jié)上進行了說明，但該細節(jié)是以解 釋為目的的。在不背離所附的權(quán)利要求的精神和字面意義的情況下，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以對本發(fā)明做出很多變化和修改。上述參考的所有的美國專 利、公布的專利申請和允許的專利申請通過參考而合并于此。
權(quán)利要求
1. 一種將具有頂部表面和底部表面的標簽貼附到熱塑性襯底上的方法，該方法包括以下步驟A. 將所述標簽的底部表面放置為與所述襯底的表面接觸；B. 形成穿過所述標簽的孔；C. 將所述襯底的位于所述標簽的所述孔下方的部分熔化；D. 拉動該熔化的襯底的一部分穿過所述孔并且拉到所述標簽的頂部表面上，使得位于所述標簽的頂部表面上的該部分熔化的襯底與所述襯底相連；以及E. 使所述熔化的襯底凝固。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述標簽包括熱塑性薄膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，與所述襯底的表面接觸的所述 標簽的底部表面載有壓敏粘合劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述標簽上的孔由探針的加熱 的尖端形成，所述尖端具有橫截面積，并且所述孔形成為比所述尖端的橫截 面積大。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述熔化的襯底被拉動到所述 標簽的頂部表面上并形成圍繞所述孔的邊沿。
6. —種將具有頂部表面、底部表面和邊緣表面的標簽貼附到熱塑性襯底上的方法，該方法包括以下步驟A. 將所述標簽的底部表面放置為與所述襯底的表面接觸；B. 將所述襯底的位于所述標簽下方或者鄰近所述標簽的邊緣的部分熔化；C. 拉動該熔化的襯底的一部分經(jīng)過所述標簽的邊緣并拉至所述標簽 的頂部表面上，使得位于所述標簽的頂部表面上的該部分熔化的 襯底與所述襯底相連；以及D. 使所述熔化的襯底凝固。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述標簽包括熱塑性薄膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，與所述襯底的表面接觸的所述 標簽的底部表面載有壓敏粘合劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述標簽具有多個邊緣，并且 所述熔化的襯底被拉動經(jīng)過所述標簽的兩個或更多個邊緣。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述熔化的襯底沿著其被拉動 經(jīng)過的標簽的邊緣形成并凝固成邊沿。
11. 一種將具有頂部表面和底部表面的可熔化的標簽貼附到熱塑性襯底 上的方法，該方法包括以下步驟A. 將所述標簽的底部表面放置為與所述襯底的表面接觸；B. 采用探針形成穿過所述標簽的孔，所述探針包括主體和加熱的尖 端，(i )所述尖端被加熱至足以熔化與其接觸的標簽部分的溫度，(ii)所述尖端具有側(cè)面和橫截面積，并且(iii)所述尖端連接 至所述主體以形成肩部；形成于所述標簽上的所述孔具有周緣， 該周緣所限定的橫截面積大于所述尖端的橫截面積，并且在所述尖端的側(cè)面與所述孔的周緣之間形成空間；C. 使所述加熱的尖端穿過所述標簽上的所述孔并前進至所述襯底 中，以使得與所述尖端接觸的襯底被熔化并被該前進的尖端移動 穿過由所述孔的周緣和所述尖端的側(cè)面所限定的空間，所述熔化 的襯底移動穿過所述空間直到與所述探針的肩部接觸，在該接觸 點，所述熔化的襯底分散到所述孔的周緣之外并分散到所述標簽 的頂部表面上；D. 將所述探針的尖端從所述襯底和所述標簽的孔中收回；以及E. 使所述熔化的襯底凝固，從而使所述標簽頂部的凝固的襯底與所 述標簽下方的襯底相連。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，所述標簽包括熱塑性薄膜。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，與所述襯底的表面接觸的所 述標簽的底部表面載有壓敏粘合劑。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述熔化的襯底沿著所述孔 的邊緣形成并凝固成邊沿。
15. —種載有標簽的熱塑性襯底，所述標簽通過熔化并再凝固的襯底而 貼附到所述襯底上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的襯底，該襯底為組織盒的形式。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的襯底，其中，所述標簽包括熱塑性薄膜。
18. —種將具有頂部表面和底部表面的可熔化的標簽貼附到熱塑性襯底 上的方法，該方法包括以下步驟A. 將所述標簽的底部表面放置為與所述襯底的表面接觸；B. 通過利用探針接觸所述標簽而形成穿過所述標簽的孔，所述探針 包括嵌套在加熱的第一襯套內(nèi)的可伸縮的加熱的尖端，(i )所述 尖端和第一襯套被加熱至足以熔化與它們接觸的標簽部分的溫度，并且(ii)所述尖端和第一襯套各自具有側(cè)面和橫截面積； 形成于所述標簽上的所述孔具有周緣，該周緣所限定的橫截面積 至少與所述第一襯套的橫截面積一樣大；C. 將所述加熱的尖端從所述第一襯套中伸出，并且使所述加熱的尖 端穿過所述標簽上的所述孔前進至所述襯底中，以使得與所述尖 端接觸的襯底被熔化并被該前進的尖端移動到所述標簽的頂部表 面上；D. 將所述探針的尖端從所述襯底中縮回到所述第一襯套內(nèi)；以及E. 使所述熔化的襯底凝固，從而使所述標簽頂部的凝固的襯底與所 述標簽下方的襯底相連。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，在將所述尖端從所述第一襯 套伸至所述襯底中之前，將所述第一襯套移動到位于所述標簽上方的位置， 并且移動的熔化的襯底穿過由所述第一襯套的移動和所述孔的周緣所形成 的空間而移動到所述標簽的頂部表面上。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述探針還包括第二襯套， 該第二襯套圍繞所述第一襯套嵌套，并連接到所述第一襯套上以形成肩部， 所述熔化的襯底移動穿過由所述孔的周緣和所述尖端的側(cè)面所限定的空間，與所述肩部接觸，然后分布到所述孔的周緣之外并分布到所述標簽的頂部表 面上。
21. —種將具有頂部表面和底部表面的可熔化的標簽貼附到熱塑性襯底 上的方法，該方法包括以下步驟A. 將所述標簽的底部表面放置為與所述襯底的表面接觸；B. 通過利用探針接觸所述標簽而形成穿過所述標簽的孔，所述探針 包括嵌套在加熱的可伸縮的第一襯套內(nèi)的加熱的尖端，所述第一 襯套嵌套在第二襯套內(nèi)，(i)所述尖端和可伸縮的第一襯套被加熱至足以熔化與它們接觸的標簽部分的溫度，(ii)所述尖端和可 伸縮的第一襯套具有側(cè)面和橫截面積，并且(iii)所述第二襯套 從所述第一襯套伸出大于所述標簽的厚度的距離，從而當所述第 一襯套刺穿所述標簽的底部時，在所述標簽的頂部表面和所述第 二襯套的底部邊緣之間形成間隙；C. 將所述第一襯套縮回到所述第二襯套內(nèi)，將所述加熱的尖端從所 述第一襯套伸出并前進到所述襯底中，以使得與所述尖端接觸的 襯底被熔化并被該前進的尖端移動穿過由所述孔的周緣和所述尖 端的側(cè)面所限定的空間，所述熔化的襯底移動穿過所述空間并且 分布到所述孔的周緣之外并分布到所述標簽的頂部表面上；D. 將所述探針的尖端從所述襯底中縮回到所述第一襯套內(nèi)；以及E. 使所述熔化的襯底凝固，從而使所述標簽頂部的凝固的襯底與所 述標簽下方的襯底相連。
22. —種由權(quán)利要求1所述的方法所制得的載有標簽的熱塑性襯底。
23. —種由權(quán)利要求6所述的方法所制得的載有標簽的熱塑性襯底。
24. —種由權(quán)利要求11所述的方法所制得的載有標簽的熱塑性襯底。
25. —種由權(quán)利要求18所述的方法所制得的載有標簽的熱塑性襯底。
26. —種由權(quán)利要求21所述的方法所制得的載有標簽的熱塑性襯底。
全文摘要
通過一種方法將具有頂部表面、底部表面和邊緣表面的標簽(10，20)貼附到熱塑性襯底(21)上，該方法包括以下步驟A.將所述標簽(10，20)的底部表面放置為與所述襯底(21)的表面接觸；B.將位于所述標簽下方或者鄰近所述標簽的邊緣的部分襯底熔化；C.將該熔化的襯底的一部分(24)拉動經(jīng)過所述標簽的邊緣并拉動至所述標簽的頂部表面上，使得位于所述標簽的頂部表面上的該部分熔化的襯底與所述襯底相連；以及D.使所述熔化的襯底凝固。這種貼附不需要粘合劑或其他機械緊固件，并且所述標簽和熱塑性襯底可以由能夠經(jīng)受得住其所暴露的環(huán)境條件的材料制成。
文檔編號B65C9/24GK101511565SQ200780033273
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月6日
發(fā)明者R·L·賽德斯 申請人:勃來迪環(huán)球股份有限公司