CN103209837A - 用于均质卡结构的装饰性和/或安全元件 - Google Patents

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Abstract

一种层压板包括由可回收、可生物分解、可降解和/或可堆肥的材料构成的基膜，设置在基膜上的金属薄膜层或反射性薄膜层，以及设置在基膜上的耐热层。

Description

用于均质卡结构的装饰性和/或安全元件
相关申请数据的交叉引用
本申请要求2010年11月15日提交的申请号为61/413,720的美国临时专利申请的优先权权益，通过全文引用将其公开内容并入本文。
背景技术
通常，包含全息、金属和/或反射性特征的层压板卡是由化学性质不同的多层材料构成，例如塑料基或纸基的衬底，全息、金属化、反射性、印花或透明的薄膜或箔片，粘合剂以及其他涂层。层压板卡还可以包括印花、图案、附加的全息元件、安全油墨和其他特征。层压板的典型用途包括在包装、标牌、展示品等内使用。层压板还可以用于制作层压卡和非热层压卡，例如***、身份证、电话卡、钥匙卡、礼品卡等。
通常，整面为金属和全息的卡片是通过将金属或全息的聚对苯二甲酸乙二酯(“PET”)薄膜层压到聚氯乙烯(“PVC”)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(“ABS”)或聚碳酸酯(“PC”)的卡体或衬底以内或以上而制成。但是，薄膜、卡体和/或衬底的不同材料特性使卡片和从卡片模切出的骨架无法轻易地回收、生物分解、降解或堆肥。
在制作这些层压卡时还会出现其他问题，制作层压卡必须基本满足关于剥离强度或防脱层性的一定标准，例如，为了实用性。成品层压卡中的各种缺陷，例如各层之间的气泡或褶皱、桔皮效应、翘曲、卷曲或弯曲，可能会出现在加工过程期间或之后。例如，翘曲可能会由于辊层压工艺而出现，其中制备各层的卷材在受到不平衡的张力的情况下展开、涂覆和送入层压机时会粘接在一起。而且，这种辊对辊的层压通常包括被卷起并由此使辊组呈现卷曲的较重的塑性材料。
在复合材料或混合材料的卡片内通常需要平衡、对称的结构，目的是为了避免层压卡发生卷曲或弯曲。例如，在对称结构中，即使只有卡片的一侧需要层压的PET薄膜，例如金属化薄膜或反射性表面，复合结构的相对侧也应包括匹配的PET薄膜类型。因此，这样的一种已知的卡层压制品包括由邻接的两层12密耳(300微米)白色PVC共聚物芯板构成的***式核心衬底。层压至每一个PVC***式核心一侧的是具备或不具备接合涂层的0.75规格厚度(19微米)或0.92规格厚度(23微米)的PET全息膜、金属化膜、拉丝膜、涂膜、印花膜或透明膜。接合涂层或底漆可以被用于改善粘合剂和薄膜的金属化表面之间的粘合。这种层压包括辊对辊的层压工艺。
上述卡层压制品具有多种缺点，例如，辊组成中的PVC由于辊组的卷曲而能够造成板的卷曲和波浪边，印花板在干燥烘箱内或紫外线下被加热时可能会卷曲或表现出其他的尺寸不稳定性的缺点，以及辊组成中的PVC可能会限制某些产品的结构。辊对辊的层压工艺可能还需要特殊板材以实现规定的成像，需要能够造成可见缺陷的较多的粘合剂涂覆量，并且需要最终层压循环以激活粘合剂和满足用于通常最终用途的剥离强度要求，例如ANSI/ISO规范。
但是，本公开的层压板卡克服了现有技术中层压板卡的一种或多种问题及缺点。
发明内容
根据一个示例，一种层压板包括由可回收、可生物分解、可降解和/或可堆肥的材料构成的基膜，设置在基膜上的金属薄膜层或反射性薄膜层，以及设置在基膜上的耐热层。
根据另一个示例，一种层压卡包括薄板，该薄板包括基膜和设置在基膜上的金属薄膜层或反射性薄膜层，层压卡还包括设置在薄板上的一层或多层外核和保护性包覆层。基膜以及一层或多层外核和保护性包覆层或涂层由具有类似物理特性、热特性和/或稳定特性的可回收、可生物分解、可降解和/或可堆肥的材料构成。
根据另一个示例，一种层压板包括基膜，设置在基膜上的压印涂层，设置在压印涂层上的金属薄膜层或反射性薄膜层，设置在金属薄膜层或反射性薄膜层上的耐热层，设置在耐热层上的粘合剂层以及设置在粘合剂层上的衬底。基膜和衬底由具有类似物理特性、热特性和/或稳定特性的可回收、可生物分解、可降解和/或可堆肥的材料构成。
附图简要说明
本公开的其他应用和优点将通过阅读以下的详细说明和参考附图而变得显而易见，在附图中：
图1是根据一个示例得到的层压板的示意性截面图；
图2是根据另一个示例利用图1中的层压板得到的卡结构的示意性截面图；以及
图3是用于制作卡结构的一个方法实施例的示意图。
具体实施方式
尽管本公开允许有各种不同形式的实施方案，在附图中示出并且在以下介绍了一个或多个示例，但是应该理解本公开不应将公开内容和/或潜在权利要求的实质和保护范围限定为图示和公开的一个或多个示例。
参照图1，层压板10包括可回收、可生物分解、可降解或可堆肥的基膜12。可构成基膜12的薄膜示例包括：PVC薄膜；聚烯烃(“PO”)薄膜；聚乙烯醇(“PVOH”)薄膜；聚苯乙烯(“PS”和“HIPS”)薄膜；PET、乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PETG”)以及其他可回收、可生物分解、可降解的和/或基于聚酯的薄膜；聚己酸内酯(“PCL”)薄膜；在聚合物骨架内具有酐键或酰胺键的薄膜；由包含促进降解的添加剂的合成聚合物制成的薄膜；聚交酯(“PLA”)薄膜；聚羟基烷酸酯(“PHA”)薄膜；基于纤维素、淀粉、壳聚糖和蛋白质的薄膜，和/或其他已知的可回收、可生物分解、可降解或可堆肥的薄膜。基膜12可以设置在由跟上述基膜12相同的一种或多种材料构成的衬底层14上，以使薄膜12和衬底层14由具有类似物理特性、热特性和/或稳定特性的材料构成，从而构建均质组成的层压板10。这样的物理特性例如可以包括抗拉强度、伸展或拉伸能力、杨氏模量、密度、硬度和结晶度。热特性的示例可以包括热收缩和热膨胀的性质、维卡硬度、玻璃化温度范围、熔点和粘度。另外，稳定特性的部分示例可以包括对生化酶、光分解、热氧化和/或化学降解的敏感度。作为非限制性示例，均质组成的薄板10可以包括均由一种或多种相同材料，例如PVC、PO、PVOH、PET等构成的基膜12和衬底层14。
基膜12可以利用任何已知的工艺或方法直接层叠在衬底14上。但是，如图1所示，薄板10还可以包括设置在基膜12和衬底14之间的金属层或反射层16。金属层或反射层16可以包括铝、氧化钛、氧化锆、硫化锌等以产生所需的用于薄板10的视觉效果或安全特征。在一个示例中，基膜和/或金属层或反射层16被压印以生成金属图像或全息图像。可选地或组合地，附加涂层18被设置在基膜12和金属层或反射层16之间并被压印以生成金属图像或全息图像。
而且，薄板10可以包括设置在层12和14之间的耐热层20和/或粘合剂层22。耐热层20可以包括例如通过紫外光(“UV”)或电子束(“EB”)辐射而被辐射硬化或交联的涂层。另外，耐热层20可以是化学和/或热硬化或交联，具有高温热转化性例如高玻璃化温度(“Tg”)的热塑性聚合物或者是用无机材料增强的聚合物。可以包括耐热层20以使得例如加入各层12，16和/或18内的那些金属或全息图像能够在卡的加工过程期间更好地承受热层压循环。而且，粘合剂层22可以包括已知的粘性膜，热封性粘合剂、热熔性粘合剂、水基粘合剂、溶剂型的粘合剂和辐射可硬化的粘合剂等。
在图1中，各层12，18，16，20，22和14被示出为以连续的顺序分层。但是，在其他的实施例中，可以用任意合适的顺序包括更少或更多的层，这对本领域普通技术人员应该是显而易见的。在一个示例中，衬底14被省略并且薄板10包括基膜12以及各层18，16，20和22中的一层或多层。
现参照图2，根据一个示例，卡40包括附图1中薄板10，薄板10设置在第一外核42和第二外核44之间，并设置在外核上的第一保护性包覆层或涂层46和第二保护性包覆层或涂层48之间。在一个示例中，外核42，44和包覆层46，48均由具有跟基膜12和衬底14(如果有的话)相类似的物理特性、热特性和/或稳定特性的可回收、可生物分解、可降解和/或可堆肥的薄膜构成，由此形成轻易地可回收、可生物分解、可降解或可堆肥的均质卡。物理特性、热特性和/或稳定特性的相似性可能会受到薄板10和/或卡40的寿命周期结束时计划处理手段的影响。例如，如果计划将薄板10和/或卡40回收，那么薄膜的物理特性和热特性的类似可能就比较重要。在另一个示例中，如果薄板10和/或卡40被计划为可生物分解，那么薄膜的生化酶稳定特性的类似可能就比较重要。
返回参照图2，在其他示例中，外核42，44和包覆层46，48中的一个或多个可以从卡40的结构中省略。而在另一个示例中，包覆层46，48中的一个或多个可以用清漆或真漆涂层代替而不是单独的包覆薄膜层。而且，薄板10和/或卡40可以包括印花或者具有加至任何层或表面的其他特征。
根据一个示例，卡40具有小于或等于约33密耳的成品厚度，这是用于多种类型事务处理卡的典型厚度。在一个非限制性示例中，薄板10具有约10密耳的厚度，每一个外核42，44都具有约8密耳的厚度，并且每一个保护性包覆层或涂层46，48都具有约2密耳的厚度。
在另一个示例中，薄板10具有约2密耳的厚度，每一个外核42，44都具有约12密耳的厚度，并且每一个保护性包覆层或涂层46，48都具有约2密耳的厚度。在本示例中，具有约2密耳厚度的薄板10可以省略衬底层14。
薄板10和卡40中的每一层的设置和厚度都可以被修改以适应任何所需的应用，正如对本领域普通技术人员显而易见的那样。
如上所述，典型的整面为全息的卡或安全卡是由多层具有不同物理特性、热特性和/或稳定特性的材料构成。在本公开的一个实施例中，构成卡40主体的各层均由具有类似物理特性和热特性的相似聚合材料构成。这种结构导致热层压期间困于卡内的应力更小，并且进一步降低了卡以某种方式弯曲、卷曲、翘曲或变形的可能性。薄板10和卡40的均质结构还消除了对于薄板和卡对称性的要求。这种实现非对称性卡结构的能力允许薄板10和卡40包括比现有已知的薄膜和卡更少的层，由此得到更简单的设计和制造工艺。更进一步地，已经发现本文中公开的薄板10和卡40具有使得例如桔皮效应等缺陷最少的改善外观，并且与此同时还提供了具有良好剥离强度和防脱层性的层压制品。
薄板10和卡40可以利用任何已知的工艺制作。但是，例如在图3所示的一个示例中，薄板10和卡40是利用辊对板的层压工艺制成，例如Herring等人的美国专利US7544266(“Herring”)中介绍的工艺，其通过全文引用并入此文。在辊对板工艺中，例如已经向其施加各种分层安全性、功能性和/或装饰性特征的薄膜50从供应源52展开并经过涂覆站54，其中例如在56处用层压粘合剂在线涂覆薄膜50。涂覆的薄膜接下来绕过烘箱60内的加热滚筒58，涂有粘合剂的薄膜在此干燥。可选地，在涂覆站的位置，热封性粘合剂被预涂到薄膜上，并随后通过烘箱和加热滚筒激活。在另一个实施例中，粘合剂可以是可辐射硬化的，并且在烘箱内干燥粘合剂的位置，粘合剂通过将其在层压之前或之后(例如在62处)暴露给紫外光而被交联，或者通过在层压之后(例如在64处)用EB源照射薄板而被交联。在又一个实施例中，薄膜可以通过热熔/挤压模具用热熔性粘合剂在线涂覆。
支撑辊66位置靠近烘箱和加热滚筒以构成层压辊隙68。来自衬底的基本平整的薄板堆72中的薄板70和芯板被邻接支撑辊适当地支撑。薄板通过薄板输送领域内已知的任意合适的薄板输送机构和/或传送***送入层压辊隙68内。随着薄板70被送入层压辊隙68内，对位单元74将薄板70与薄膜50对准。
在一个示例中，薄膜包括区别标记M、图像和/或运行线。对位单元读取图像、对位标记或对位线并通过将输送薄板70与薄膜50同步进入辊隙68内而使薄膜对准个体薄板70。更具体地，在薄膜50围绕滚筒58行进时，薄板70在传送带76上送往层压辊隙68(滚筒58和支撑辊66之间的位置)。对位单元74检测薄膜50上的视觉标记或图像M并通知驱动器调节薄板70的定位以将对位标记M放置在薄板70的前缘E或者其他期望的可重复位置上。
在对准之后，薄膜50随即在其经过对准的辊隙68时被层压到薄板70上，由此制成改进的薄板或卡层压制品。薄板或卡层压制品随后分离，例如通过用移动刀片(未示出)在邻接薄板重叠的位置(例如在O处)切开或割开薄膜，或者用穿孔转轮切开薄膜并传递裂缝或切口，然后再层叠。本领域内已知的任意合适的切割和/或分离设备均可使用。薄膜可以被层压，以将薄膜具备或不具备接合涂层的全息侧面、金属化(蒸汽沉积的金属或其他化合物)侧面、拉丝侧面、涂覆侧面或印花侧面涂以粘合剂。但是应该理解薄膜层压时上述特征可以面朝上、面朝下或者这些特征也可以位于待层压薄膜的两侧。
在一个可选实施例中，薄膜是热压印或冷转印产品。通过上述方法中可应用的一种(以全部或局部或图案式的覆盖)施加粘合剂并使之硬化。薄板随后被对准并与薄膜同步地送入层压辊隙内。在此情况下，粘合剂将选定部分或全部的一层或多层涂层从薄膜上移除，将其中对准的涂层或选定部分有效转印至薄板。在转印其中的涂层或各个部分之后，将用过的薄膜从薄板上移除并卷到重绕滚筒上。层压板/装饰板随后即可被集中并堆叠。
上述工艺和Herring专利中的更多细节可以被修改并适用于生产本文中所述的薄板10和卡40，正如对本领域普通技术人员显而易见的那样。
其他的实施例包括本文中介绍的每一个实施例中独立特征的所有不同组合。
在本公开中，词语“一”或“一个”应被理解为包括了单数和复数形式。反过来，对复数项目的任何说明在合适时也应该包括单数形式。
根据上述内容应该意识到可以实现各种修改和变形而并不背离本公开新颖思想的实质和保护范围。应该理解关于给出的具体实施例并不是为了加以限制或者不应被解读为有所限制。本公开应该由所附权利要求概括，所有这样的修改都应落入权利要求的保护范围内。

Claims (20)

1.一种层压板，包括：
由一种或多种可回收、可生物分解、可降解和可堆肥的材料构成的基膜；
设置在基膜上的金属薄膜层或反射性薄膜层；以及
设置在基膜上的耐热层。
2.如权利要求1所述的薄板，进一步包括设置在耐热层上的衬底，其中基膜和衬底由一种或多种具有类似物理特性、热特性和/或稳定特性的可回收、可生物分解、可降解和/或可堆肥的材料构成。
3.如权利要求2所述的薄板，其中基膜和衬底由聚氯乙烯(“PVC”)、聚交酯(“PLA”)、聚对苯二甲酸乙二酯(“PET”)、乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PETG”)、聚烯烃(“PO”)、聚乙烯醇(“PVOH”)、聚苯乙烯(“PS”和“HIPS”)、聚己酸内酯(“PCL”)、在聚合物骨架内具有一种或多种酐键或酰胺键的薄膜、由包含促进降解的添加剂的合成聚合物制成的薄膜、聚羟基烷酸酯(“PHA”)和/或基于纤维素、淀粉、壳聚糖和蛋白质的薄膜构成。
4.如权利要求2所述的薄板，其中基膜和衬底以辊对板的层压工艺成形。
5.如权利要求1所述的薄板，进一步包括设置在耐热层上的粘合剂层。
6.如权利要求1所述的薄板，其中耐热层是被辐射、化学和热硬化或交联的层、具有高温热转化性的热塑性聚合物以及用无机材料增强的聚合物中的至少一种。
7.如权利要求1所述的薄板，进一步包括设置在基膜和金属薄膜层或反射性薄膜层之间的压印涂层。
8.一种层压卡，包括：
薄板，其中包括基膜和设置在基膜上的金属薄膜层或反射性薄膜层；以及
设置在薄板上的一层或多层外核和保护性涂层，
其中基膜以及一层或多层外核和保护性涂层由一种或多种具有类似物理特性、热特性和/或稳定特性的可回收、可生物分解、可降解和/或可堆肥的材料构成。
9.如权利要求8所述的卡片，其中薄板进一步包括设置在金属薄膜层或反射性薄膜层上的衬底，其中所述基膜，衬底和一层或多层外核和保护性涂层由一种或多种具有类似物理特性、热特性和/或稳定特性的可回收、可生物分解、可降解和/或可堆肥的材料构成。
10.如权利要求9所述的卡片，其中基膜、衬底以及一层或多层外核和保护性包覆层或涂层由聚氯乙烯(“PVC”)、聚交酯(“PLA”)、聚对苯二甲酸乙二酯(“PET”)、乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PETG”)、聚烯烃(“PO”)、聚乙烯醇(“PVOH”)、聚苯乙烯(“PS”和“HIPS”)、聚己酸内酯(“PCL”)、在聚合物骨架内具有一种或多种酐键或酰胺键的薄膜、由包含促进降解的添加剂的合成聚合物制成的薄膜、聚羟基烷酸酯(“PHA”)和/或基于纤维素、淀粉、壳聚糖和蛋白质的薄膜构成。
11.如权利要求9所述的卡片，其中基膜和衬底以辊对板的层压工艺成形，并且薄板以及一层或多层外核和保护性涂层以热层压工艺成形。
12.如权利要求8所述的卡片，其中设置在薄板上的一层或多层外核和保护性涂层构成非对称的卡结构。
13.如权利要求8所述的卡片，其中薄板进一步包括设置在基膜上的压印涂层、粘合剂层和耐热层。
14.如权利要求13所述的卡片，其中耐热层是被辐射、化学和热硬化或交联的层、具有高温热转化性的热塑性聚合物以及用无机材料增强的聚合物中的至少一种。
15.如权利要求8所述的卡片，进一步包括设置在薄板上的清漆或真漆涂层。
16.如权利要求8所述的卡片，进一步包括设置在薄板相对表面上的外核以及设置在每一个外核上的保护性包覆层。
17.如权利要求8所述的卡片，其中卡片具有小于或等于约33密耳的厚度。
18.一种层压板，包括：
基膜；
设置在基膜上的压印涂层；
设置在压印涂层上的金属薄膜层或反射性薄膜层；
设置在金属薄膜层或反射性薄膜层上的耐热层；
设置在耐热层上的粘合剂层；以及
设置在粘合剂层上的衬底；
其中基膜和衬底由一种或多种具有类似物理特性、热特性和/或稳定特性的可回收、可生物分解、可降解和可堆肥的材料构成。
19.如权利要求18所述的薄板，其中基膜、压印涂层、金属层或反射层、耐热层、粘合剂层和衬底以连续的顺序分层。
20.如权利要求18所述的薄板，其中基膜和衬底由聚氯乙烯(“PVC”)、聚交酯(“PLA”)、聚对苯二甲酸乙二酯(“PET”)、乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PETG”)、聚烯烃(“PO”)、聚乙烯醇(“PVOH”)、聚苯乙烯(“PS”和“HIPS”)、聚己酸内酯(“PCL”)、在聚合物骨架内具有一种或多种酐键或酰胺键的薄膜、由包含促进降解的添加剂的合成聚合物制成的薄膜、聚羟基烷酸酯(“PHA”)和/或基于纤维素、淀粉、壳聚糖和蛋白质的薄膜构成，并且耐热层是被辐射、化学和热硬化或交联的涂层、具有高温热转化性的热塑性聚合物以及用无机材料增强的聚合物中的至少一种。
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