[发明专利]供电池应用的单层PSA标签

说明书

干电池是最普及的便携式电能源。它们包括闪光灯、工具、玩具、器具电池，以及其他类似电池。干电池以各种各样的结构和电压输出出现，它们可以是单个使用电池或多个使用电池。最普及尺寸是“AA”，“AAA”，“C”，“D”和“9伏”电池。除某些其他结构以外，AA，AAA，C和D尺寸电池还利用至少一个提供并用作正端电极的拉制的金属圆柱壳，以及一个用作负极的端。正极和负极由绝缘物隔开。

在早期电池中，在电池壳上施加用来向用户显示电池信息的图形。图形然后显示到用于电池壳的金属纸包层上。金属纸包层现已主要由基于使用多层聚合收缩膜的标签所代替，最普及的聚合材料是聚氯乙烯。所使用的多层结构即是本领域所称为的“三层”和“双层”结构，以三层最常见。

参考以“现有技术”为标题的附图，三层结构包括一个复合叠层，即在第一热缩自支持聚合物膜层(2)上施加一层通常是用汽相淀积形成的金属(4)，其上附加第二自支持热缩聚合物膜层(2’)；一个图形层(6)；以及一个顶保护层，即另一个自支持热缩聚合物膜层(2”)。在膜层(2)的下表面施加一个压敏粘合层(8)。

在双层结构中，省去第一中间热缩聚合物层(2’)，以提供一个叠层，即在第一热缩聚合物膜层(2)上提供金属层(4)；有色层(6)；以及热缩聚合物层(2”)。再给热缩聚合物膜层(2)底涂上压敏粘合层(8)。在两种结构中，尤其在自支持热缩聚合物层和金属层之间，当结合较弱时，通常利用一层粘合剂来提高结合的强度。多层粘合标签例如在属于Will等人的美国专利4,801,514，4,911,994，5,032,477，5,262,251和5,312,712中叙述，这里各自参考引入。

已经作出种种尝试，以把金属层从自支持热缩聚合物膜层之间移到热缩聚合物膜层和压敏粘合层之间。一种这样的不包括使用收缩聚合膜的结构在属于Sharklett，III的美国专利5,292,566中叙述，这里参考引入。然而，这种结构的一个重要限制是金属对聚合层的结合弱，并且金属层易受用来给标签加批号和日期码信息的在线冲击力作用而破裂。已知破裂的金属层断片透入相对软的压敏粘合层，并且使电池短路，引起电能耗散。

另一种市场上曾作过尝试的方法是用紫外线凝固漆来代替顶层热缩聚合物膜(2”)。这种结构在属于Lin等人的美国专利5,190,609中叙述，这里参考引入。已经发现这些标签只被有限接受，因为已经证明该涂层为弱键合，表现低劣耐磨性和低劣抗环境条件变化性。

多层结构还存在使几层聚合膜的收缩特性相配合，以便在热缩时在相邻热缩聚合膜层之间无滑动出现的问题。如果不这样，则会出现图形变形，皱纹和可能的离层。双层结构也呈现标签从电池壳隆起以及低劣环境老化的问题。

理想的是提供一种用来包裹电池壳的压敏粘合单层结构。单层结构将比现今使用的多层标签结构便宜。

起作用的单层电池标签必须具有五年以上的使用寿命，而不呈现由于包括循环暴露在150°F以上温度及接近100％温度的环境压力所引起的种种损失。更重要的是单层标签必须适当经受因没有现得其他层的利益而来自制造厂的严格要求，其他层的特性可以用来增加或更改单层的特性，以解决制造和环境压力。

因此，尽管有成本和生产利益，然而单层标签结构通过减小标签厚度而使功能电池体积最大，由此使电池制造厂可以在固定外部尺寸的总电池结构中充积更多的能量，所以提供一种有效的单层标签仍是本领域一项正在进行的探索。

按照本发明提供用于干电池的单层标签，该干电池提供一个圆周外壳和封闭一个直流电能供给芯的相对端。该标签用透明、自支持、单轴取向、热缩的聚合膜面料或背衬形成，背衬具有一定的宽度和长度。背衬的宽度在其端部提供第一和第二相对纵边，该宽度足够使背衬包围电池壳，以便使第一边和第二边至少按对接关系遇合。背衬的长度足够使背衬延伸到电池壳长度之外，该长度在其端部提供第一和第二相对圆周边，当绕电池壳包裹时它们适应延伸到电池壳长度之外。一个不透明抗碱不导电有色层覆盖背衬下表面上印刷的任何可见标记，它也印刷在背衬的下表面上并且由背衬支持。一个不导电压敏粘合层至少沿背衬的第一边和第二边的长度延伸，优选地绕背衬的周边延伸，并且从背衬的几个相对边向内足够延伸，以保证至少在电池的各相对端和电池的圆周壳粘合接触。优选地压敏粘合剂在整个有色层上延伸。压敏粘合剂有足够的剪切或粘结强度，以防止背衬至少绕电池周边热缩，以及足够的剥离粘合强度，以防止标签沿电池长度从电池壳隆起。