專利名稱:共擠出多層片材和用它制作的套筒標(biāo)簽的制作方法
本發(fā)明涉及一種共擠出的多層片材，它適用于制作包在容器外面的一種堅韌的套筒標(biāo)簽，雖然這種標(biāo)簽的邊縫可用超聲波、熱空氣和熱封方法封合，但也可用溶劑封合。還可以用熱熔化粘合劑封合。
容器的套筒標(biāo)簽用的層壓(共擠出涂層的)片材，在先有技術(shù)(如 James Karabedian的美國專利3979000和4069934，Amberg等人的美國專利3760968)中已作公開報道，這幾個專利均已轉(zhuǎn)讓給了Owens-Illinois公司。Tusbone等人的美國專利4463861也公開了包裹容器的一種層壓(共擠出雙層)片材和一種熱縮性套筒標(biāo)簽。該層壓片材套筒標(biāo)簽包括一層硬膜和一層泡沫膜，硬膜包括含50%(重量)以上的苯乙烯殘基的聚苯乙烯，泡沫膜則包括含50%(重量)以上的苯乙烯及30%(重量)之內(nèi)任意量的橡膠。
先有技術(shù)中這些含聚苯乙烯類層材的共擠出多層套筒標(biāo)簽的堅韌性不能滿足要求。此外，對一種易用溶劑封合的韌性標(biāo)簽，特別是適用于包裹裝充含碳酸氣飲料的取向的塑料瓶(Oriented plastic carbonated beverage bottles)的標(biāo)簽有所需求。
本發(fā)明的目的之一在于提供一種容器用的，如充含碳酸氣飲料的取向塑料容器用的韌性而有吸引力的共擠出多層片材套筒標(biāo)簽。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種共擠出多層片材，它適于制作包在容器外面的那種套筒標(biāo)簽，而且其邊縫可用溶劑進(jìn)行密封，該片材包括一層靠近容器的聚苯乙烯泡沫層和一層作裝飾用的硬表層，這一層硬表層和泡沫層是由具有下列組成的混合料共擠出形成的約30-60%(重量)高密度聚乙烯、約30-50%(重量)苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物(作相容性試劑)和約10-30%(重量)的聚苯乙烯;這些含量的嵌段共聚物可足以平衡在泡沫層和表層界面間的粘合作用，這種粘合作用可足以防止標(biāo)簽的過早剝離或撕裂，但又小到使標(biāo)簽整體結(jié)構(gòu)具有最大的堅韌度。
本發(fā)明的這些目的和其它目的可從下述說明書、權(quán)利要求
書和附圖中體現(xiàn)出來，其中圖1為容器的正視圖，該容器為帶底杯的取向的塑料容器，圖2是圖1容器的透視圖，容器上部分包上了按本發(fā)明制成的一塑料的取向套筒標(biāo)簽;
圖3是圖2所示共擠出多層塑料標(biāo)簽的平面頂視圖，該標(biāo)簽在其前后沿均有限定區(qū)，這些限定區(qū)上粘有泡沫層聚合物的粘性溶液，溶劑可采用二氯甲烷。
圖4是表示標(biāo)簽硬表層和泡沫層情況的局部放大剖視圖;
圖5是標(biāo)簽局部放大剖視圖，表示當(dāng)標(biāo)簽受拉伸時泡沫層略有斷裂，而堅韌的表層保持完好的狀況。
在本技術(shù)領(lǐng)域：
中尚未認(rèn)識到共擠出堅韌表層/脆性泡沫層的結(jié)構(gòu)一定不能粘得太牢，否則表層的韌性將會喪失。但事實(shí)上又必須具有一定的粘接強(qiáng)度。本發(fā)明可提供一種平衡堅韌表層和脆性泡沫層間的粘合性以使標(biāo)簽整體結(jié)構(gòu)的韌性達(dá)最大值的方法。
當(dāng)表層和泡沫層間的結(jié)合剪切強(qiáng)度盡可能趨于一致而又小于表層的屈服強(qiáng)度時，標(biāo)簽的韌性最大。
本發(fā)明可提供一種堅韌而有吸引力、能密封的共擠出多層片材，它適于制作包在容器外面的平整不皺縮的熱縮性套筒標(biāo)簽，容器包括那些當(dāng)裝滿飲料時會膨脹的取向塑料瓶。這種韌性套筒標(biāo)簽容易密封，可通過如超聲波、熱空氣或熱封等高速封接方法，形成牢固的邊縫。如已述及，這種標(biāo)簽易用溶劑密封，從而提供了一種生產(chǎn)中可用溶劑封接的韌性標(biāo)簽。
本發(fā)明提供一種共擠出多層片，適于制作容器的套筒標(biāo)簽，該片材包括一層靠近容器的聚苯乙烯泡沫層和一層作裝飾用的硬表層，硬表層是由下列組成的混合料擠出形成約30或35至60%(重量)的高密度聚乙烯、約30至50%(重量)苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物和約10-30%(重量)的聚苯乙烯;這些含量的嵌段共聚物可足以平衡在泡沫層和表層界面間的粘合作用，這種粘合作用可足以防止標(biāo)簽的過早剝離或撕裂，但又小到使標(biāo)簽整體結(jié)構(gòu)具有最大的韌度。該混合料最好含有約38至45%(重量)的聚乙烯，約38至45%(重量)的嵌段共聚物和約15-25%(重量)的聚苯乙烯。另一種較好的混料配方是40%(重量)高密度聚乙烯，約40%(重量)的嵌段共聚物和約20%(重量)的聚苯乙烯。
這種嵌段共聚物是苯乙烯和丁二烯通過負(fù)離子聚合方式制得的產(chǎn)物之一。該共聚物為熱塑性橡膠，在室溫時顯示出硫化高彈體的性能，其苯乙烯長的硬鏈段的作用類似于交聯(lián)作用，可防止聚丁二烯嵌段基體的蠕變。在更高溫度時，它便具有一般的塑料流動性。
共聚物中的丁二烯成分可以被異戊二烯或乙烯-丁烯所取代，例如可從Shell化學(xué)制品公司買到Kraton 1102和1107牌號的橡膠材料。
Akron，Ohio的Firestone公司生產(chǎn)的Stereon 840A和其它Stereon牌號的彈性體是優(yōu)選的丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體，這種優(yōu)選的嵌段共聚物含有約35～55%(重量)的結(jié)合苯乙烯，其數(shù)均分子量約為50，000至100，000。Stereon 840A手冊中列出了兩種嵌段共聚物，其結(jié)合苯乙烯的量為53%和43%(重量)，數(shù)均分子量為60，000～80，000。
從附圖可見，圖2中含瓶體9和底杯9a的容器8上，部分地包裹著標(biāo)簽10。
從圖2、3的實(shí)例可見，標(biāo)簽有一硬聚合物外層15和一泡沫層20。泡沫層20有內(nèi)表面22，前沿25和后沿27。泡沫層內(nèi)表面靠前沿處有限定區(qū)65，后沿上則有限定區(qū)66。這些區(qū)域是帶泡沫聚合物溶液的粘性區(qū)或帶熱熔粘合劑的粘性區(qū)，它們能使套筒包裹在容器上并形成密封邊縫。也可用另一種方法形成套筒，即先在卷筒上形成套筒，再從卷筒上將套筒退下將其套在容器上，用熱縮法使標(biāo)簽牢固地貼合在容器的外表面上。在這種情況下，套筒標(biāo)簽的邊縫可用熱空氣封合或熱封合。
多層片材的共擠出工藝在本技術(shù)領(lǐng)域：
中是熟知的，如James E·Heider的美國專利4244900中所公開的。如已所知，熱縮套筒標(biāo)簽用的熱縮性多層片材可用共擠出工藝制造，它包括同時擠出泡沫膜(如聚苯乙烯泡沫膜)和非泡沫硬表皮膜(如聚苯乙烯膜)。這種層壓片材的泡沫膜邊緣通常比表皮膜冷卻快，當(dāng)后來用作容器的熱縮套筒標(biāo)簽時，泡沫邊緣的皺縮程度比表皮膜邊緣的大。
受熱時，表層和泡沫層發(fā)生取向并收縮在容器上，加熱溫度需高于泡沫材料的軟化點(diǎn)(tg)，如從約180°F或200°F直至230°F，250°F或更高。高速生產(chǎn)操作中使套筒標(biāo)簽皺縮的熱量常來自本領(lǐng)域共知的紅外線熱源。使熱縮塑性套筒標(biāo)簽包在容器上的方法和設(shè)備可見轉(zhuǎn)讓給Owons-Illinois公司的美國專利3959065(Aschr oft)和3767496(Amberg等人)。
按照本發(fā)明，現(xiàn)已認(rèn)識到韌性表層15和脆性泡沫20一定不能粘得太牢，否則表層的韌性將會喪失。從圖5的局部放大的剖面圖可見，表層和泡沫層的結(jié)合剪切強(qiáng)度低于韌性表層的屈服強(qiáng)度，而使標(biāo)簽的整體結(jié)構(gòu)的堅韌度最大值。當(dāng)按圖5箭頭所示方向?qū)訅喊迨┘油饬r，泡沫層20在70處逐漸撕裂，并從表層的鄰近表面75處拉離。表層可抗拒撕裂，在80處稍有伸長和頸縮，但不會與聚苯乙烯泡沫層同時被拉斷。
雖然不希望受理論的約束，但所提出的標(biāo)簽結(jié)構(gòu)可以用靠近或處于表層和泡沫層界面處的許多苯乙烯格點(diǎn)進(jìn)行說明。這些格點(diǎn)是一些非常小的苯乙烯群體，它們無規(guī)則地分布在表層中，而且一般主要分布在泡沫層中，在沿界面的部位處形成相容性結(jié)合區(qū)域，特別是在采用溶劑封合邊縫時。很顯然，在表層和泡沫層中均混有苯乙烯分子。在結(jié)構(gòu)中這種格點(diǎn)愈多，泡沫層和表層間結(jié)合愈牢固。因此，為了獲得更符合要求而又有限度的粘合，格點(diǎn)愈少，粘合強(qiáng)度愈低。
聚苯乙烯是制作泡沫層的第一優(yōu)選的聚合物。聚苯乙烯可以是結(jié)晶聚苯乙烯，也可以是抗沖擊聚苯乙烯。適用的聚苯乙烯泡沫一般為低密度泡沫，每立方英尺重3或4至14或15磅;或中密度至高密度泡沫，每立方英尺約15至45或50磅。
在可部分替代或全部替代聚苯乙烯的其它一些較好的聚合物中，應(yīng)用最多的是苯乙烯類聚合物，如苯乙烯和可共聚的乙烯基單體的共聚物，可共聚的乙烯基單體包括醋酸乙烯、氯乙烯、1，1-二氯乙烯以及丙烯酸和丙烯酸酯單體，如甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯。苯乙烯在苯乙烯聚合物中的量至少約為40或50%(重量)，最好約為60至75%。
泡沫層厚度的變化范圍為從1或2密爾至約15或20密爾，最好為8至10密爾。
一種引人注目的標(biāo)簽是雙層標(biāo)簽，它是一種聚合物硬表層和泡沫層的共擠出結(jié)構(gòu)。多層標(biāo)簽的硬表層的厚度約為1/4或1/2至5密耳，泡沫層厚度約為3至20密爾，最好為4至12密爾。
用下列整體結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽已取得良好結(jié)果表層厚2密耳，含高密度聚乙烯40%，具有43%(重量)結(jié)合苯乙烯的苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物40%，共聚物的數(shù)均分子量約為80000，聚苯乙烯20%，表層與約5密爾厚的共擠出泡沫層相結(jié)合，泡沫層和表層的組成相同。改用含50%高密度聚乙烯，30%的共聚物和20%(均為重量)的聚苯乙烯的標(biāo)簽，也已取得良好結(jié)果。
這些具體的混合配料已可提供韌性的溶劑可封接標(biāo)簽，其中用二氯甲烷作為封接溶劑。
多層標(biāo)簽的溶劑封接技術(shù)已公開于1983年11月28日提交的美國共同未決專利申請555786(Fumei)中，它也已轉(zhuǎn)讓給本申請的同一受讓人。
這種韌性表層/脆性泡沫共擠出層壓材料，可采用抗氧劑或其它穩(wěn)定劑來防止熱、光和氧氣對它的降解作用，抗氧劑或穩(wěn)定劑包括紫外吸收劑，受阻胺光穩(wěn)定劑，抗氧劑和鎳猝滅劑。合適的穩(wěn)定劑包括以羥苯基并三唑?yàn)榛A(chǔ)的紫外穩(wěn)定劑，它包括Tinuvin 328(瑞士Ciba-Geigy化學(xué)制品公司產(chǎn)品);受阻胺光穩(wěn)定劑，它包括Tinuvin 92(Ciba-Geigy);抗氧劑包括Iganox受阻酚類化合物，如Iganoz 1010、1076和B225(Ciba-Geigy)，這是一種有機(jī)亞磷酸鹽和受阻酚的協(xié)合混合物(synergistic mixture);以及Irgastab 2002(Ciba-Geigy)等磷酸鎳。
權(quán)利要求
1.一種適宜于制作可用溶劑封合的容器標(biāo)簽套筒的共擠出多層片材，該套筒也可用超聲波、熱空氣和加熱方法封接，該片材的特征在于它包括用作靠近容器的套筒內(nèi)層的泡沫層和硬的外表層，表層和泡沫層由下列組成的混合料共擠出形成約30%(重量，下同)至高達(dá)約60%的高密度聚乙烯，約10～30%聚苯乙烯和約30～50%的相容性試劑，后者可與聚乙烯和聚苯乙烯相容而給表層和泡沫層界面提供有限的相容性和粘結(jié)性，苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物組成的相容性試劑的量占混合料的約30～50%，共聚物中苯乙烯的結(jié)合量為約35～55%，共聚物的數(shù)均分子量為約50，000至100，000，制成的標(biāo)簽是有吸引力的、堅韌的并符合高速生產(chǎn)可封接的要求。
2.一種如權(quán)利要求
1所述的片材，其中混合料的組成為約38～45%(重量，下同)高密度聚乙烯，約38～45%相容性試劑和約15～25%的聚苯乙烯。
3.一種如權(quán)利要求
1所述的片材，其中混合料的組成為約40%的高密度聚乙烯，約40%的相容性試劑和約20%的聚苯乙烯。
4.一種如權(quán)利要求
1所述的片材，其中作封接套筒標(biāo)簽用的溶劑是二氯甲烷。
5.一種如權(quán)利要求
1所述的片材，其中的混合料包括防止混合料受熱和氧氣作用而降解的抗氧化劑。
6.一種適宜于制作可用溶劑封合的容器標(biāo)簽套筒的共擠出多層片材，該套筒也可用超聲波、熱空氣和加熱方法封接，該片材的特征在于它包括作靠近容器的套筒內(nèi)層用的泡沫層和與它相結(jié)合形成密封邊縫的外裝飾硬表層，表層和泡沫層由下列組成的可擠出混合料共擠出形成約38～45%(重量，下同)的高密度聚乙烯，約30～50%作相容性試劑用的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(其苯乙烯結(jié)合量為約35～55%)，以及約15～25%聚苯乙烯，制成的套筒標(biāo)簽堅韌并在高速大量生產(chǎn)中可用溶劑封接。
7.一種如權(quán)利要求
1所述的片材，其中的容器是取向的聚乙烯對苯二甲酸酯碳酸化飲料瓶。
8.一種容器及其片狀套筒標(biāo)簽，片的特征由權(quán)利要求
1所規(guī)定。
9.一種取向的塑料碳酸化飲料容器，其片形套筒標(biāo)簽由權(quán)利要求
6所規(guī)定。
10.一種如權(quán)利要求
1所述片材，它和玻璃容器結(jié)合使用。
11.一種適宜于制作可用溶劑封合的容器標(biāo)簽套筒的共擠出雙層片材，該片材的特征在于它包括用作靠近容器的套筒內(nèi)層的泡沫層和可用溶劑與泡沫層形成密封邊縫的外裝飾硬表層，表層和泡沫層由下列組成的可擠出混合料共擠出形成約40%(重量，下同)高密度聚乙烯，約40%作相容性試劑用的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和約20%聚苯乙烯，制成的套筒標(biāo)簽堅韌，在高速生產(chǎn)中可用溶劑密封。
12.如權(quán)利要求
11所述的片材，其中容器是取向的聚乙烯對苯二甲酸酯碳酸化飲料瓶。
13.如權(quán)利要求
1所述的片材，它與罐頭容器結(jié)合使用。
14.如權(quán)利要求
1所述的片材，其中混合料組成為約40%(重量，下同)高密度聚乙烯，約20%相容性試劑和約40%(重量)聚苯乙烯。
專利摘要
一種共擠出多層片材，適于制作包在容器上的一種韌性的溶劑可封合的套筒標(biāo)簽。該片材包括用作靠近容器的套筒內(nèi)層的泡沫層和裝飾用的硬外表層，表層和泡沫層由下列組成的可擠出混合物共擠出制成約30-60％(重量)高密度聚乙烯、約30-50％(重量)作相容性試劑的苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物，和約10～30％(重量)的聚苯乙烯，得到的套筒標(biāo)簽堅韌，在高速生產(chǎn)中易用溶劑封合，也可用超聲波、熱空氣和加熱封接。
文檔編號B65B53/00GK86100083SQ86100083
公開日1986年9月24日 申請日期1986年1月14日
發(fā)明者詹姆斯·阿拉姆·卡拉貝迪安 申請人:歐文斯-伊利諾衣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan