способ изготовления этикетки

Формула изобретения

1. Способ изготовления этикетки, состоящей из прилегающих друг к другу нижнего слоя из магнитного винила, среднего слоя из листового материала с рисунком, нанесенным на внешней поверхности и адгезионным покрытием на его нижней поверхности, и верхнего полимерного слоя, при котором первый слой этикетки соединяют посредством адгезионных сил со вторым слоем этикетки, поверх которого наносят прозрачный жидкий полимер, в течение процесса полимеризации выдерживают этикетку, расположенную на плоском горизонтальном ферромагнитном основании, отличающийся тем, что границы среднего слоя этикетки смещают внутрь границ ее нижнего слоя, на твердой поверхности прозрачного полимера формируют, по крайней мере, одну замкнутую область, ограниченную по контуру слоем гидрофобного вещества, внутри которой наносят, по крайней мере, один слой жидкого полимера и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации каждого слоя жидкого полимера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй слой жидкого полимера выполняют непрозрачным.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой гидрофобного вещества по контуру замкнутой области на твердой поверхности прозрачного полимера формируют с использованием вощеного штампа.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой гидрофобного вещества по контуру замкнутой области на твердой поверхности прозрачного полимера формируют с использованием воскового карандаша.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что прилежащие к вогнутым границам области ограничивают по контуру слоем гидрофобного вещества, нанесение полимера на область с вогнутыми границами начинают с прилежащих к вогнутым границам областей, выдерживают этикетку в течение времени, достаточного для фиксации полимера на вогнутых границах области этикетки, после чего заканчивают нанесение полимера на оставшиеся области этикетки, ограниченные по контуру слоем гидрофобного вещества, и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации данного слоя жидкого полимера, причем толщину наносимого слоя полимера вблизи границ разной кривизны области определяют по формуле

h^-=h(1-r/R ^-),

где h^- и h - толщина слоя жидкого полимера вблизи вогнутой и плоской границы области, соответственно, м, r и R^- - радиусы слоя полимера на краю этикетки и вогнутой границы этикетки.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что границы среднего слоя этикетки смещают внутрь от границ ее нижнего слоя на расстояние l, определяемое формулой

tg >s/l,

где - угол смачивания нижнего слоя этикетки жидким компаундом;

s - толщина среднего слоя этикетки.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что средний слой этикетки выполняют состоящим из, по крайней мере, двух подслоев, причем смежные подслои соединяют между собой посредством адгезионных сил.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что границы верхнего подслоя среднего слоя этикетки смещают внутрь от границ его нижнего подслоя на расстоянии L1, определяемом формулой

L1>s1·ctg 1,

где 1 - угол смачивания нижнего подслоя среднего слоя этикетки жидким компаундом;

s1 - толщина верхнего подслоя среднего слоя этикетки из листового материала.

Описание изобретения к патенту

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

Известен аналог предложенного - способ изготовления гибкого слоистого знака [1] (US Pat N6,821,573, Nov.23, 2004), 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

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является принятый в качестве прототипа способ изготовления этикетки, состоящей из прилегающих друг к другу нижнего слоя из магнитного винила, среднего слоя из листового материала с рисунком, нанесенным на внешней поверхности и адгезионным покрытием на его нижней поверхности, и верхнего полимерного слоя, при котором первый слой этикетки соединяют со вторым слоем этикетки, поверх которого наносят прозрачный жидкий полимер, выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации, расположив ее на плоском горизонтальном ферромагнитном основании [2] (Способ изготовления этикетки RU 2313833 G09F 3/02. Опубликовано: 27.12.2007), что совпадает с существенными признаками предлагаемого способа.

Кроме того, вырезают по заданному контуру невогнутой формы соединенные нижний и средний слои этикетки.

Недостаток указанного способа состоит в использовании выпуклых форм при заливке этикетки жидким полимером. Это обусловлено тем, что вогнутые поверхности, имеющие отрицательный радиус кривизны, характеризуются меньшим значением лапласова давления, удерживающего слои жидкого компаунда от растекания за установленные границы заливаемой области. Это уменьшает выпуклость формируемой линзы, снижая ее рельефность и ограничивает ассортимент изготавливаемой продукции. Кроме того, сцепление первого слоя (магнитного винила) этикетки со вторым осуществляется за счет адгезионных сил самоклеящейся пленки, что снижает прочность соединения. Кроме того, процессы температурной деформации и деструкции вещества на стыке слоев под действием внешних, факторов (механических, влажности) снижают прочность и долговечность изделия, что также является существенным недостатком этого способа. Кроме того, сложность автоматизации процесса изготовления этикетки, повышает временные затраты и, соответственно, стоимость продукции. Кроме того, эксплуатация этикетки, слои которой связаны адгезионными силами самоклеящейся пленки, в широком температурном диапазоне невозможна, поскольку силовые нагрузки температурных деформаций не могут быть компенсированы вышеуказанными адгезионными силами, что приводит к расслоению этикетки.

Итак, недостаток способа-прототипа [2] состоит в ухудшении следующих характеристик:

- рельефности изделий;

- ограничение ассортимента форм;

- ограничение температурного диапазона;

- прочности, долговечности;

- влагозащиты;

- временных затрат и стоимости изготовления.

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

Список чертежей.

Фиг.1a. Поперечное сечение этикетки по п.1 формулы.

Фиг.1б. Вид сверху на этикетку по п.1 формулы.

Фиг.2. Схема заливки второго слоя линзы этикетки по п.5 формулы.

Фиг.3. Поперечное сечение этикетки по п.6 формулы.

Фиг.4. Поперечное сечение этикетки по п.8 формулы.

На чертежах фиг.1-4 использованы следующие условные обозначения составных элементов:

1 - этикетка;

2 - нижний слой этикетки;

3 - средний слой этикетки

4 - первый слой полимерной линзы этикетки

5 - ферромагнитное основание (платформа);

6 - первый гидрофобный контур;

7 - второй гидрофобный контур;

8 - второй слой полимерной линзы этикетки;

9 - третий слой полимерной линзы этикетки

10 - вогнутый участок с минимальным радиусом

11 - гидрофобный контур с участком отрицательного радиуса

12 - гидрофобный контур, ограничивающий заливку вогнутой области

13 - заливаемая область с вогнутой границей

14 - нижний подслой среднего слоя этикетки

15 - верхний подслой среднего слоя этикетки.

На фиг.1 (а, б) представлены боковое сечение и вид сверху 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 представлен вид сверху на этикетку 1, при заливке 2-го слоя линзы с вогнутыми границами, реализуемую с помощью предлагаемого способа (по п.5 формулы), где показана схема нанесения гидрофобных контуров перед заливкой жидкого компаунда на поверхность 1-го слоя линзы 4.

На фиг.3 представлено поперечное сечение этикетки по п.6 формулы, где показано смещение границ среднего слоя внутрь границ нижнего слоя этикетки 1.

На фиг.4 представлено поперечное сечение этикетки по п.8 формулы, где показано, что средний слой этикетки 3 составлен из верхнего и нижнего подслоя, причем границы верхнего подслоя смещены внутрь границ нижнего.

Для устранения недостатков способа-прототипа предложен способ изготовления этикетки, состоящей из прилегающих друг к другу нижнего слоя из магнитного винила, среднего слоя из листового материала с рисунком, нанесенным на внешней поверхности, и адгезионным покрытием на его нижней поверхности, и верхнего полимерного слоя, при котором нижний слой этикетки соединяют посредством адгезионных сил со средним слоем. этикетки, поверх которого наносят прозрачный жидкий полимер, в течение процесса полимеризации выдерживают этикетку, расположенную на плоском горизонтальном ферромагнитном основании, что совпадает с существенными признаками прототипа.

При этом границы среднего слоя этикетки смещают внутрь границ ее нижнего слоя, на твердой поверхности прозрачного полимера формируют, по крайней мере, одну замкнутую область, ограниченную по контуру слоем гидрофобного вещества, внутри которой наносят, по крайней мере, один слой жидкого полимера и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации каждого слоя жидкого полимера.

Кроме того, второй слой жидкого полимера выполняют непрозрачным.

Кроме того, слой гидрофобного вещества по контуру замкнутой области на твердой поверхности прозрачного полимера формируют с использованием вощеного штампа.

Кроме того, слой гидрофобного вещества по контуру замкнутой области на твердой поверхности прозрачного полимера формируют с использованием воскового карандаша.

Кроме того, нанесение полимера на область с вогнутыми границами, начинают с прилежащих к вогнутым границам участков, выдерживают этикетку в течение времени, достаточного для фиксации полимера на вогнутых границах области этикетки, после чего заканчивают нанесение полимера на остальные участки области и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации данного слоя жидкого полимера, причем толщину наносимого слоя полимера вблизи границ разной кривизны области определяют по формуле

h^-=h(1-r/R^-),

где h^- и h - толщина слоя жидкого полимера вблизи вогнутой и плоской границы области соответственно, м;

r и R^- - радиусы слоя полимера на краю этикетки и вогнутой границы этикетки.

Кроме того, границы среднего слоя этикетки смещают внутрь от границ ее нижнего слоя, на расстояние l, определяемое формулой

l>s·ctg

где - угол смачивания нижнего слоя этикетки жидким компаундом,

s - толщина среднего слоя этикетки из листового материала.

Кроме того, средний слой этикетки выполняют состоящим из по крайней мере двух подслоев, которые соединяют между собой посредством адгезионных сил.

Кроме того, границы верхнего подслоя среднего слоя этикетки смещают внутрь от границ его нижнего подслоя слоя, на расстояние L1, определяемое формулой

L1>s1·ctg 1

где 1 - угол смачивания нижнего подслоя среднего слоя этикетки жидким компаундом,

s1 - толщина верхнего подслоя среднего слоя этикетки.

Предлагаемый способ является развитием технологического опыта производителя указанных этикеток и содержит ряд признаков - операций, направленных на получение вышеуказанного технического результата.

Итак, рассмотрим работу предлагаемого способа, существо которого состоит в том, что на нижний слой этикетки, например, магнитный винил, накладывают второй слой этикетки, например, из самоклеящейся пленки, и соединяют первый и второй слои этикетки за счет сил адгезии. Затем заливают жидким полимером этикетку, образуя первый слой т.н. линзы, которая выполняется, по крайней мере, двухслойной. После затвердевания первого слоя линзы на ее поверхности восковым карандашом чертят замкнутый контур, который затем заливают жидким полимером, формируя второй слой линзы. На поверхности второго слоя линзы аналогичным образом формируют третий и последующие слои линзы. При этом края самоклеящейся пленки отстоят на заданное расстояние l от границ нижнего слоя, чтобы жидкий полимер первой линзы был скреплен также с нижним слоем этикетки. Величину l выбирают достаточной, чтобы обеспечить выпуклость линзы. Кроме того, второй слой этикетки выполняют многослойным, состоящим по крайней мере, из двух подслоев. Границы верхнего подслоя смещены внутрь относительно границ нижнего на расстояние L1, достаточное для формирование выпуклой поверхности линзы.

Как показано на фиг.1, средний слой 3 этикетки вырезают такой формы, чтобы он не доходил до границ нижнего слоя 2 этикетки при соединении указанных слоев, 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. При этом слой жидкого полимера переливается через край среднего слоя и вытекает на края нижнего слоя 2 - магнитного винила, образуя общую выпуклую линзу - первый слой 4 общей многослойной линзы.

После, выдерживания этикетки 1 в течение времени полимеризации на твердой поверхности прозрачного полимера (так называемой, первой линзы 4) формируют, по крайней мере, одну замкнутую область, ограниченную по контуру слоем гидрофобного вещества 6, внутри которой наносят, по крайней мере, один слой жидкого полимера 8 и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации каждого слоя жидкого полимера. Затем на поверхности второго слоя линзы 8 восковым карандашом или каким-либо иным способом наносят гидрофобный замкнутый контур 7, например, логотип или иной рекламный знак, который при заливке гидрофобного контура 7 изнутри жидким полимером будет служить границами третьего слоя линзы 9. На поверхности слоя линзы 9 после ее отверждения можно опять нарисовать гидрофобный контур, залить его полимером и получить многослойную линзу, рельефность, оригинальность и информативность которой существенно улучшены по сравнению с прототипом. Расположение структурных элементов этикетки в плане поясняется на фиг.1б.

Наполнитель жидкого полимера при заливке вторичной линзы выбирают непрозрачным, чтобы, например, повысить контрастность восприятия рекламного символа.

Слой гидрофобного вещества по контуру замкнутой области на твердой поверхности прозрачного полимера наносят жидким воском оттиском штампа, либо с использованием воскового и любого другого гидрофобного карандаша.

При нанесении полимера на область с вогнутыми границами следует учесть, что жидкий компаунд растекается под действием гравитационных сил. Этому препятствует т.н. лапласово давление - силы поверхностного натяжения жидкого компаунда, удерживающие.его поверхностный слой от растекания.

На границе плоской этикетки, имеющей радиус округления R, лапласово давление определяется формулой

,

где r - поперечный радиус линзы у границы заливаемой области.

Для вогнутых границ R<0 и давление Р уменьшается, соответственно, склонность слоя жидкого полимера к растеканию увеличивается. Отсюда следует, что в условиях одноэтапного нанесения слоя жидкого полимера общая выпуклость линзы ограничена ее выпуклостью на участках вогнутых границ 10, что поясняется фиг.2. Поэтому нанесение жидкого слоя начинают с прилежащих к вогнутым границам 10 областей 13, выдерживают этикетку в течение времени, достаточного для фиксации кривизны поверхности полимера на вогнутых границах 10 области 13 этикетки, после чего заканчивают нанесение полимера и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации данного слоя жидкого полимера, причем максимальную толщину наносимого слоя полимера вблизи границ разной кривизны области определяют по формуле:

h^-=h(1-r/R^-)

где h^- и h - толщина слоя жидкого полимера вблизи вогнутой и плоской границы области соответственно, м;

R^- - радиус вогнутой границы 10.

При этом, как показано на фиг.3, границы среднего слоя 3 этикетки смещают внутрь от границ ее нижнего слоя 2, на расстояние l, определяемое формулой:

tg >s/l,

где - угол смачивания нижнего слоя этикетки жидким компаундом,

s - толщина среднего слоя этикетки из листового материала,

l - смещение границ среднего слоя от границ нижнего слоя этикетки,

что позволяет получить округлость формы поверхности линзы.

Кроме того, средний слой 3 этикетки выполняют, как показано на фиг.4, состоящим из, по крайней мере, двух подслоев 14 и 15, смежные подслои 14 и 15 соединяют между собой посредством адгезионных сил, причем границы верхнего подслоя 15 среднего слоя 3 этикетки смещают внутрь от границ его нижнего подслоя 14 на расстояние L1, определяемое формулой:

l>s1·ctg 1,

где 1 - угол смачивания нижнего подслоя среднего слоя этикетки жидким компаундом,

s1 - толщина верхнего подслоя среднего слоя этикетки.

Таким образом, сам рельеф среднего слоя 3 может быть увеличен, что повышает выразительность и оригинальность изделия.

Это также позволяет избежать растекания компаунда за пределы заливаемой области.

Далее покажем, что именно благодаря существенным отличиям предлагаемого способа обеспечивается требуемый технический результат.

То, что этикетку выполняют состоящей из прилегающих друг к другу нижнего слоя 2 из магнитного винила, среднего слоя 3 из листового материала с рисунком, нанесенным на внешней поверхности и адгезионным покрытием на его нижней поверхности, и верхнего полимерного слоя 4, причем первый слой 2 этикетки соединяют посредством адгезионных сил со вторым слоем 3 этикетки, поверх которого наносят прозрачный жидкий полимер 4, в течение процесса полимеризации выдерживают этикетку, расположенную на плоском горизонтальном ферромагнитном основании 5, а границы среднего слоя 3 этикетки смещают внутрь границ ее нижнего слоя 2, на твердой поверхности прозрачного полимера 4 формируют, по крайней мере, одну замкнутую область, ограниченную по контуру слоем гидрофобного вещества 6, внутри которой наносят, по крайней мере, один слой жидкого полимера 8 и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации каждого слоя жидкого полимера обеспечивает повышение - рельефности изделий, снимает ограничение ассортимента форм, повышает влагозащиту и прочность изделий, в том числе с учетом деформации в условиях температурных перепадов, вместе с этим - их качество и долговечность. Очевидно, с использованием данного способа возможно многослойное нанесение жидкого компаунда верхнего слоя этикетки. При этом после каждой заливки повторяется процедура полимеризации - отвердевания жидкого слоя, нанесения на его поверхность гидрофобного контура, очередная заливка и т.д.

Непрозрачность второго слоя 8 жидкого полимера также повышает контрастность рекламного символа на этикетке, что повышает ее оригинальность и выразительность.

То, что слой гидрофобного вещества 6 по контуру замкнутой области на твердой поверхности прозрачного полимера 4 формируют с использованием вощеного штампа либо с использованием воскового карандаша снижает стоимость изготовления этикетки, снижает временные затраты, позволяет автоматизировать процесс производства.

То, что нанесение полимера на область с вогнутыми границами, начинают с прилежащих к вогнутым границам 10 участков, выдерживают этикетку в течение времени, достаточного для фиксации полимера на вогнутых границах 10 области этикетки, после чего заканчивают нанесение полимера и выдерживают этикетку в течение процесса полимеризации данного слоя жидкого полимера, причем толщину наносимого слоя полимера вблизи границ разной кривизны области определяют по формуле

h^-=h(1-r/R^-)

где h^- и h - толщина слоя жидкого полимера вблизи вогнутой и плоской границы области соответственно, м, позволяет автоматизировать процесс изготовления этикетки, снижает временные затраты, снижает стоимость производства. При этом снижается процент брака, повышается рельефность этикетки и ее оригинальность.

То, что границы среднего слоя этикетки смещают внутрь от границ ее нижнего слоя, на расстояние l, определяемое формулой

tg >s/l,

где - угол смачивания нижнего слоя этикетки жидким компаундом,

s - толщина среднего слоя этикетки также позволяет автоматизировать процесс изготовления этикетки, снижает временные затраты, снижает стоимость производства. При этом снижается процент брака, повышается рельефность этикетки и ее оригинальность.

Этот же технический результат обеспечивается тем, что средний слой 3 этикетки выполняют состоящим из, по крайней мере, двух подслоев 14 и 15, причем смежные подслои 14 и 15 соединяют между собой посредством адгезионных сил. Этому способствует то, что границы верхнего подслоя 15 среднего слоя 3 этикетки смещают внутрь от границ его нижнего подслоя 14 слоя 3, на расстояние l, определяемое формулой:

l>s1·ctg 1

где 1 - угол смачивания нижнего подслоя среднего слоя этикетки жидким компаундом,

s1 - толщина верхнего подслоя среднего слоя этикетки. При этом линза 4 верхнего подслоя 15 среднего слоя 3 этикетки имеет гладкую округлую форму и опирается на нижний подслой 14 среднего слоя 3 этикетки. Кроме отмеченного выше технического результата это дополнительно повышает прочность изделия и его рельефность. Все это в целом обеспечивает получение оптимальных характеристик изделий - прочности, долговечности, качества, внешнего вида, себестоимости, снижает процент брака, и, кроме того, обеспечивает функциональную гибкость способа, дает возможность оптимальной переналадки технологического оборудования при изменении характеристик исходного сырья и заданных форм изделия.

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.

Таким образом, показано, что требуемый технический результат, действительно, достигается за счет существенных отличий предлагаемого способа.

Проведенные эксперименты показали реализуемость предлагаемого изобретения. В. частности, экспериментально определены предельные краевые углы полимера, свободно растекающегося по поверхности магнитного винила (8.5°) и того же полимера - в пределах гидрофобного контура (68°). Это подтверждает возможность повышения выпуклости линзы с использованием гидрофобного контура, нанесенного на отвердевшую полимерную поверхность. Кроме того, из повседневной практики известно, что сцепление эпоксидной смолы с магнитным винилом существенно превышает адгезионные силы самоклеящейся пленки и вполне может противостоять усилиям температурной деформации, что повышает температурный диапазон эксплуатации этикеток. Поэтому расслаивание слоев этикетки по ее торцам, характерное для способа прототипа, эффективно и надежно преодолено в предлагаемом способе.