способ изготовления этикетки

Формула изобретения

1. Способ изготовления этикетки, состоящей из прилегающих друг к другу и ограниченных по заданному контуру нижнего, среднего и верхнего слоев, отличающийся тем, что нижний слой этикетки, сформированный из магнитного винила, соединяют с расположенным над ним средним слоем этикетки, изготовленным из листового материала с рисунком, нанесенным на его внешней поверхности, поверх которой наносят верхний слой этикетки в виде прозрачного жидкого двухкомпонентного полимера, и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации, а соединение среднего и нижнего слоев этикетки осуществляют за счет сцепления верхней поверхности магнитного винила с адгезионным покрытием, нанесенным на нижней стороне среднего слоя, вырезают по заданному контуру невогнутой формы соединенные нижний и средний слои этикетки, после чего наносят заданную дозу жидкого двухкомпонентного полимера на поверхность этикетки, расположенной на плоском горизонтальном ферромагнитном основании.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что внешнюю поверхность среднего слоя выполняют гидрофильной.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рисунок на внешней поверхности среднего слоя выполняют с использованием технологии струйной печати.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют двухкомпонентную композицию эпоксидной или полиуретановой смолы с весовой долей отвердителя от 30 до 60% по отношению к массе смолы при температуре проведения реакции полимеризации от 18 до 40°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс полимеризации проводят в интервале времени от 24 ч до 7 суток.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхний слой этикетки в виде прозрачного полимера наносят, начиная с зоны этикетки, предварительно охлажденной на 10-20°С.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что зону, с которой начинают нанесение верхнего слоя удлиненной этикетки прямоугольной формы с отношением сторон более 2:1, располагают вблизи длинной центральной оси прямоугольника на расстоянии, равном половине его короткой стороны, отмеренном от его короткой стороны, и заканчивают нанесение двухкомпонентного полимера в симметрично расположенной зоне у противоположной короткой стороны, причем неравномерность расхода двухкомпонентного полимера уменьшают с увеличением отношения сторон прямоугольника.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением верхнего слоя удлиненной этикетки прямоугольной формы с отношением сторон n>3:1 ее разбивают на n примерно равных прямоугольных зон, последовательно расположенных вдоль удлиненной стороны этикетки, и полимер последовательно наносят парциальными дозами в каждую из указанных зон.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением полимера на удлиненную этикетку непрямоугольной формы ее площадь разбивают на ряд зон с отношением полуосей не более 2:1 и полимер последовательно наносят парциальными дозами в каждую из указанных зон.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что этикетку выполняют со скругленными углами, причем радиус дуги скругления определяют в соответствии с формулой

R>K(М_отв /М_см)Т,

где М_отв и М_см - масса отвердителя и смолы соответственно, кг;

Т - температура смеси отвердителя и смолы, К;

K - экспериментальный коэффициент, м/К.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс полимеризации двухкомпонентного полимера проводят в два этапа, длительность второго этапа задают в 2-6 раз короче, чем длительность первого, а температура проведения реакции полимеризации на первом этапе на 30-60°С ниже температуры на втором этапе.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют завершающий этап полимеризации двухкомпонентного полимера, который проводят на плоской негоризонтальной ферромагнитной поверхности.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что при изготовлении этикеток площадью, большей формата А6, удельный расход компаунда увеличивается на 7-10% по сравнению с его расходом при изготовлении этикетки формата визитки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области изготовления многослойных изделий и может быть использовано, в частности, для повышения качества изготовления объемных этикеток.

Из документа US 4207697, 17.06.1980 известен способ изготовления магнитного крепления для знаков, при котором указанный знак с возможностью магнитного крепления к ферромагнитной поверхности составляют из прилегающих друг к другу и ограниченных по заданному контуру первого и второго слоев, при котором первый слой, сформированный из магнитного материала, соединяют с расположенным над ним вторым слоем, изготовленным из полимерного материала с рисунком, нанесенным на его внешней поверхности, что совпадает с существенными признаками предлагаемого способа. При этом первый слой выполняют с пазом, в котором размещают второй слой знака, изготовленный из полимерного материала с рисунком, нанесенным на его внешней поверхности.

Из документа US 6821573, 23.11.2004 известен способ изготовления гибкого слоистого знака, состоящий в том, что указанный знак выполняют состоящим из прилегающих друг к другу и ограниченных по заданному контуру нижнего, среднего и верхнего слоев, при котором нижний слой знака, сформированный из магнитного винила, соединяют с расположенным над ним средним слоем, изготовленным из полимерной пленки с рисунком, нанесенным на его внешней поверхности, поверх которой наносят верхний слой этикетки в виде прозрачной пленки, что совпадает с существенными признаками предлагаемого способа. Кроме того, верхний и нижний слои присоединяют к среднему слою путем горячего прессования.

Существо известного способа состоит в том, что на несущий (средний) слой сверху с помощью термически активируемого клея крепят оптически активный слой, создающий в отраженном свете необходимый информационный сигнал, а снизу с помощью термически активируемого клея прикрепляют магнитный слой, обладающий постоянной намагниченностью и обеспечивающий магнитное сцепление указанного знака с ферромагнитной поверхностью.

Недостаток указанного способа состоит в использовании операции термического прессования для соединения слоев. Это обусловлено тем, что воздействие высокой температуры ухудшает магнитные свойства слоя, обладающего постоянной намагниченностью, а в сочетании с давлением прессования деформирует материал слоев знака. Этим ограничивается выбор материалов, используемых для изготовления слоев, увеличивается сложность и стоимость изготовления изделий, что также является существенным недостатком этого способа.

Недостаток известного способа состоит в ухудшении следующих характеристик: расходуемой мощности, ассортимента исходного сырья, внешнего вида, качества, стоимости.

Соответственно требуемый при реализации устройства технический результат состоит в устранении вышеуказанных недостатков.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ изготовления этикеток, состоящих из нескольких слоев, известный из документа RU 2253573.

Краткое описание чертежей.

Фиг.1. Боковое сечение этикетки по п.1 формулы.

Фиг.2. Этикетка по п.7 формулы: а) вид сверху; б) вид сбоку.

Фиг.3. Этикетка, по п.8 формулы, вид сверху.

На фиг.1-3 использованы следующие условные обозначения составных элементов:

1 - этикетка;

2 - нижний слой этикетки;

3 - средний слой этикетки;

4 - верхний слой этикетки;

5 - ферромагнитное основание (платформа);

6 - зона первичного нанесения струи жидкого компаунда;

7 - конечная зона нанесения струи жидкого компаунда;

8 - струя жидкого компаунда;

9 - резервуар, содержащий жидкий компаунд.

На фиг.1 представлено боковое сечение этикетки 1, реализуемой с помощью предлагаемого способа (по п.1 формулы), где показано размещение слоев этикетки и ее расположение на плоском ферромагнитном основании 5.

На фиг.2 (а, б) представлены вид сверху и вид сбоку этикетки 1, реализуемой с помощью предлагаемого способа (по п.7 формулы), где показана схема нанесения жидкого компаунда на поверхность среднего слоя 3.

На фиг.3 представлена этикетка, реализуемая с помощью предлагаемого способа (по п.8 формулы), где показана схема параллельного нанесения жидкого компаунда в отдельных зонах 6 удлиненной этикетки 1.

Предложен способ изготовления этикетки, состоящей из прилегающих друг к другу и ограниченных по заданному контуру нижнего, среднего и верхнего слоев, отличающийся тем, что нижний слой этикетки, сформированный из магнитного винила, соединяют с расположенным над ним средним слоем этикетки, изготовленным из листового материала с рисунком, нанесенным на его внешней поверхности, поверх которой наносят верхний слой этикетки в виде прозрачного жидкого двухкомпонентного полимера и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации, а соединение среднего и нижнего слоев этикетки осуществляют за счет сцепления верхней поверхности магнитного винила с адгезионным покрытием, нанесенным на нижней стороне среднего слоя, вырезают по заданному контуру невогнутой формы соединенные нижний и средний слои этикетки, после чего наносят заданную дозу жидкого двухкомпонентного полимера на поверхность этикетки, расположенной на плоском горизонтальном ферромагнитном основании.

Кроме того, внешнюю поверхность среднего слоя выполняют гидрофильной.

Кроме того, рисунок на внешней поверхности среднего слоя выполняют с использованием технологии струйной печати.

Кроме того, используют двухкомпонентную композицию эпоксидной или полиуретановой смолы с весовой долей отвердителя от 30 до 60% по отношению к массе смолы при температуре проведения реакции полимеризации от 18 до 40°С.

Кроме того, процесс полимеризации проводят в интервале времени от 24 часов до 7 суток.

Кроме того, верхний слой этикетки в виде прозрачного полимера наносят, начиная с зоны этикетки, предварительно охлажденной на 10-20°С.

Кроме того, зону, с которой начинают нанесение верхнего слоя удлиненной этикетки прямоугольной формы с отношением сторон более 2:1, располагают вблизи длинной центральной оси прямоугольника на расстоянии, равном половине его короткой стороны, отмеренном от его короткой стороны, и заканчивают нанесение двухкомпонентного полимера в симметрично расположенной зоне у противоположной короткой стороны, причем неравномерность расхода двухкомпонентного полимера уменьшают с увеличением отношения сторон прямоугольника.

Кроме того, перед нанесением верхнего слоя удлиненной этикетки прямоугольной формы с отношением сторон n>3:1 ее разбивают на n примерно равных прямоугольных зон, последовательно расположенных вдоль удлиненной стороны этикетки, и полимер последовательно наносят парциальными дозами в каждую из указанных зон.

Кроме того, перед нанесением полимера на удлиненную этикетку непрямоугольной формы ее площадь разбивают на ряд зон с отношением полуосей не более 2:1 и полимер последовательно наносят парциальными дозами в каждую из указанных зон.

Кроме того, этикетку выполняют со скругленными углами, причем радиус дуги округления определяют в соответствии с формулой:

R>K(М_отв/М_см )Т,

где М_отв и М_см - масса отвердителя и смолы соответственно, кг;

Т - температура смеси отвердителя и смолы, К;

К - экспериментальный коэффициент, м/К.

Кроме того, процесс полимеризации двухкомпонентного полимера проводят в два этапа, длительность второго этапа задают в 2-6 раз короче, чем длительность первого, а температура проведения реакции полимеризации на первом этапе на 30-60°С ниже температуры на втором этапе.

Кроме того, завершающий этап полимеризации двухкомпонентного полимера проводят на плоской негоризонтальной ферромагнитной поверхности.

Кроме того, при изготовлении этикеток площадью, большей формата А6, удельный расход компаунда увеличивается на 7-10% по сравнению с его расходом при изготовлении этикетки формата визитки.

Удобство предлагаемой этикетки состоит в том, что она легко и надежно (за счет сил магнитного притяжения) фиксируется на ферромагнитных поверхностях. Основные проблемы технологии получения таких этикеток состоят в образовании пузырей внутри жидкого компаунда после его нанесения на поверхность среднего слоя 3. Кроме того, в ходе реакции полимеризации верхние слои компаунда сокращаются, вызывая коробление этикетки. В местах закруглений малого радиуса происходит срыв нижней границы верхнего слоя 4 с кромки заливаемого контура на среднем слое 3 этикетки 1. Изменение характеристик компаунда существенно сказывается на качестве изделий. Увеличивается процент брака, изменяется высота линзы. Предлагаемый способ является обобщением наработанного технологического опыта производителя указанных этикеток и содержит ряд признаков операций, направленных на получение вышеуказанного технического результата.

Способ состоит в том, что на средний слой из листового материала, например самоклеящуюся пленку, наносят необходимый рисунок. После чего соединяют средний и нижний слои этикетки за счет адгезионного покрытия, нанесенного на нижней стороне среднего слоя. Затем вырезают по заданному контуру невогнутой формы соединенные нижний 2 и средний 3 слои этикетки, после чего наносят заданную дозу жидкого двухкомпонентного полимера 4 на поверхность листового материала среднего слоя, причем этикетку на данном этапе ее изготовления располагают на плоском горизонтальном ферромагнитном основании 5, как показано на фиг 1. Указанный листовой материал среднего слоя не должен обладать способностью интенсивного впитывания двухкомпонентного полимера, что с учетом слабой предсказуемости взаимодействия двухкомпонентного полимера с пористым слоем затруднило бы правильную дозировку полимера и увеличило бы процент бракованных изделий.

Выпуклость формы контура позволяет обеспечить большую рельефность верхнего слоя 4 - большую толщину линзы h, с учетом того что силы натяжения поверхностной пленки жидкого полимера должны уравновесить гидростатическое, т.н. лапласово давление р в жидкой среде:

где кривизна поверхности

R₁ и R₂ - радиусы кривизны двух взаимно перпендикулярных нормальных сечений поверхности в данной точке, практически минимальный и максимальный радиусы поверхностной пленки жидкого полимера,

- поверхностное натяжение жидкого полимера.

Размещение заготовки на плоском горизонтальном ферромагнитном основании предохраняет плоскость этикетки от деформирования в ходе процесса полимеризации, обеспечивает ее прилегание к плоскости за счет сил магнитного притяжения.

При этом внешнюю поверхность среднего слоя 3 выполняют гидрофильной, что позволяет обеспечить режим ламинарного растекания компаунда по поверхности заготовки (среднего слоя 3). Этим уменьшается количество пузырей в верхнем слое 4.

С той же целью рисунок на внешней поверхности среднего слоя 3 выполняют с использованием технологии струйной печати.

Как показали проведенные испытания, оптимальный состав двухкомпонентной композиции эпоксидной или полиуретановой смолы имеет весовую долю отвердителя от 30 до 60% по отношению к массе смолы при температуре проведения реакции полимеризации от 18 до 40°С, а процесс полимеризации проводят в интервале времени от 24 часов до 7 суток. При этом уменьшается процент брака и улучшается внешний вид изделий.

С целью повышения вязкости жидкого компаунда у самой поверхности среднего слоя 3 этикетки верхний слой 4 этикетки в виде прозрачного полимера наносят, начиная с зоны этикетки, предварительно охлажденной на 10-20°С. Локальное нанесение компаунда на охлажденную поверхность согласно проведенным экспериментам также позволяет уменьшить процент брака и улучшить внешний вид изделий. Это может поясняться снижением скорости растекания жидкого компаунда по поверхности среднего слоя этикетки и соответственно затруднением перехода в турбулентный режим, для которого характерна неоднородность поля скоростей и давлений - предположительная причина газовыделения в объеме жидкого компаунда.

Кроме того, струю жидкого компаунда 8, истекающую из дозатора 9, направляют на поверхности слоя 3 в зону 6, с которой и начинают процесс нанесения верхнего слоя 4 удлиненной этикетки 1 прямоугольной формы с отношением сторон более 2:1, как показано на фиг.2 (а, б). Затем резервуар 9 перемещают над поверхностью этикетки 1 по направлению к ее противоположному краю. При этом струя 8 перемещается в горизонтальном направлении со скоростью V_струи , как показано на фиг.2б. При этом указанную зону 6 располагают вблизи длинной центральной оси прямоугольника на расстоянии, равном половине его короткой стороны, отмеренном от его короткой стороны, и заканчивают нанесение двухкомпонентного полимера в симметрично расположенной зоне 7 у противоположной короткой стороны этикетки 1. При этом неравномерность расхода двухкомпонентного полимера в струе 8 уменьшают с увеличением отношения сторон прямоугольника. Это вызвано условием минимизации краевых углов в процессе распределения жидкого компаунда по поверхности среднего слоя 3, что предотвращает переливание компаунда за границы заливаемого контура этикетки 1.

С этой же целью перед нанесением верхнего слоя удлиненной этикетки 1 прямоугольной формы с отношением сторон n>3:1 ее разбивают на n примерно равных прямоугольных зон 6, последовательно расположенных вдоль удлиненной стороны этикетки, и полимер последовательно наносят парциальными дозами в каждую из указанных зон 6 (фиг.3). По мере нанесения компаунда соседние зоны начинают сливаться, образуя общую "линзу" на поверхности этикетки.

При изготовлении этикеток более сложной формы учитывают вышеизложенные принципы. Так, перед нанесением полимера на удлиненную этикетку 1 непрямоугольной формы ее площадь разбивают на ряд зон с отношением полуосей не более 2:1 и полимер последовательно наносят парциальными дозами в каждую из указанных зон. Это также позволяет избежать растекания компаунда за пределы заливаемого контура.

С учетом формулы (1) ясно, что в углах этикетки уменьшение радиуса R₁ закруглений контура этикетки 1 величина лапласова давления р возрастает, приводя к переливанию компаунда за границу контура этикетки 1. Напротив, повышение температуры компаунда и доли отвердителя в нем уменьшает вязкость и соответственно снижает лапласово давление. Поэтому этикетку 1 выполняют со скругленными углами, причем радиус дуги округления определяют в соответствии с формулой:

R>K(М_отв/М _см)Т,

где М_отв и М _см - масса отвердителя и смолы соответственно, кг;

Т - температура смеси отвердителя и смолы, К;

К - экспериментальный коэффициент, м/К.

Практически определено значение К=3·10 ^-5.

Кроме того, для удобства реализации производственного цикла процесс полимеризации двухкомпонентного полимера проводят в два этапа. На первом этапе обеспечивают стабилизацию формы верхнего слоя, а на втором - ускоренное "дозревание" полимера с приобретением им расчетных механических характеристик. С учетом полученных экспериментальных данных длительность второго этапа задают в 2-6 раз короче, чем длительность первого, а температура проведения реакции полимеризации на первом этапе на 30-60°С ниже температуры на втором этапе.

На завершающем этапе полимеризации двухкомпонентного полимера, когда он приобрел в свободном состоянии окончательную форму, этикетки можно расположить (с целью компактного размещения партии изделий), например, на вертикальной ферромагнитной поверхности, в общем случае - на плоской негоризонтальной поверхности.

Также получен экспериментальный результат, состоящий в том, что при изготовлении этикеток 1 площадью, большей формата А6, удельный расход компаунда увеличивается на 7-10% по сравнению с его расходом при изготовлении этикетки формата визитки. Это позволяет повысить рельефность изделия, улучшает его внешний вид, а также придает ему повышенную прочность.

Благодаря существенным признакам предлагаемого способа обеспечивается требуемый технический результат.

То, что этикетку выполняют состоящей из прилегающих друг к другу и ограниченных по заданному контуру нижнего, среднего и верхнего слоев, при котором нижний слой этикетки, сформированный из магнитного винила, соединяют с расположенным над ним средним слоем этикетки, изготовленным из полимерной пленки с рисунком, нанесенным на его внешней поверхности, поверх которой наносят верхний слой этикетки в виде прозрачного жидкого двухкомпонентного полимера и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации, а соединение среднего и нижнего слоев этикетки осуществляют за счет сцепления верхней поверхности магнитного винила с адгезионным покрытием, нанесенным на нижней стороне среднего слоя, вырезают по заданному контуру невогнутой формы соединенные нижний и средний слои этикетки, после чего наносят заданную дозу жидкого двухкомпонентного полимера на поверхность этикетки, расположенной на плоском горизонтальном ферромагнитном основании, обеспечивает снижение энергетических затрат при изготовлении этикетки, повышает качество изделий, снижает их трудоемкость и стоимость.

То, что внешнюю поверхность среднего слоя выполняют гидрофильной, также повышает качество изделий, устраняет пузырьки в объеме компаунда, улучшает их внешний вид, снижает процесс брака, снижает стоимость изготовления за счет отказа от операции обработки верхнего слоя газовой горелкой.

То, что рисунок на внешней поверхности среднего слоя выполняют с использованием технологии струйной печати, также обеспечивает вышеуказанный технический результат.

То, что используют двухкомпонентную композицию эпоксидной или полиуретановой смолы с весовой долей отвердителя от 30 до 60% по отношению к массе смолы при температуре проведения реакции полимеризации от 18 до 40°С, обеспечивает повышение качества изделий, улучшает их внешний вид, снижает процент брака и соответственно себестоимость продукции.

То, что процесс полимеризации проводят в интервале времени от 24 часов до 7 суток, также обеспечивает вышеуказанный технический результат.

То, что верхний слой этикетки в виде прозрачного полимера наносят, начиная с зоны этикетки, предварительно охлажденной на 10-20°С, также обеспечивает вышеуказанный технический результат.

То, что зону, с которой начинают нанесение верхнего слоя удлиненной этикетки прямоугольной формы с отношением сторон более 2:1, располагают вблизи длинной центральной оси прямоугольника на расстоянии, равном половине его короткой стороны, отмеренном от его короткой стороны, и заканчивают нанесение двухкомпонентного полимера в симметрично расположенной зоне у противоположной короткой стороны, причем неравномерность расхода двухкомпонентного полимера уменьшают с увеличением отношения сторон прямоугольника, обеспечивает получение оптимальных характеристик изделий - качества, внешнего вида, себестоимости, снижает процент брака.

То, что перед нанесением верхнего слоя удлиненной этикетки прямоугольной формы с отношением сторон n>3:1 ее разбивают на n примерно равных прямоугольных зон, последовательно расположенных вдоль удлиненной стороны этикетки, и полимер последовательно наносят парциальными дозами в каждую из указанных зон, также обеспечивает вышеуказанный технический результат.

То, что перед нанесением полимера на удлиненную этикетку непрямоугольной формы ее площадь разбивают на ряд зон с отношением полуосей не более 2:1 и полимер последовательно наносят парциальными дозами в каждую из указанных зон, также обеспечивает вышеуказанный технический результат.

То, что этикетку выполняют со скругленными углами, причем радиус дуги округления определяют в соответствии с формулой:

R>K(М_отв/М_см )Т,

где R - радиус дуги округления, м;

М _отв и М_см - масса отвердителя и смолы соответственно, кг;

Т - температура смеси отвердителя и смолы, К;

К - экспериментальный коэффициент, м/К,

также обеспечивает вышеуказанный технический результат и, кроме того, обеспечивает функциональную гибкость способа, дает возможность оптимальной переналадки технологического оборудования при изменении характеристик исходного сырья.

То, что завершающий этап полимеризации двухкомпонентного полимера проводят на плоской негоризонтальной ферромагнитной поверхности, обеспечивает уменьшение габаритов технологического оборудования, предотвращает искажение формы этикеток в ходе полимеризации.

То, что процесс полимеризации двухкомпонентного полимера проводят в два этапа, длительность второго этапа задают в 2-6 раз короче, чем длительность первого, а температура проведения реакции полимеризации на первом этапе на 30-60°С ниже температуры на втором этапе, ускоряет процесс изготовления этикеток, обеспечивает оптимальные характеристики изготовляемой продукции - качества, внешнего вида.

То, что при изготовлении этикеток площадью, большей формата А6, удельный расход компаунда увеличивается на 7-10% по сравнению с его расходом при изготовлении этикетки формата визитки, также улучшает внешний вид, в т.ч. рельефность этикеток, повышает их прочность.

Кроме того, следует отметить возможность расширения диапазона применения этикеток большого формата с учетом их повышенной прочности, например, придавая им функции каких-либо конструкционно-силовых элементов. Вместе с тем улучшается внешний вид изделий за счет повышения их рельефности.

Таким образом обеспечивается возможность использовать полученный эффект для одновременного улучшения нескольких характеристик этикеток, изготовленных с применением предлагаемого способа. Проведенные эксперименты показали реализуемость предлагаемого изобретения.