BR112015021910B1

BR112015021910B1 - Métodos para preparar um cilindro de trabalho para aplicar um acabamento de brilho opaco sobre uma superfície de substrato de metal e para formar um acabamento de brilho opaco sobre um substrato de metal

Info

Publication number: BR112015021910B1
Application number: BR112015021910-1A
Authority: BR
Inventors: David Skingley Wright; Franz Josef Rawe
Original assignee: Novelis Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2022-08-30
Also published as: WO2014150417A1; JP2016515047A; CA2901307C; MX365507B; EP2828010A1; NO3077451T3; MX2015010846A; KR20150131305A; KR101747587B1; US20170348744A1; US20140272466A1; EP2828010B1; JP6085391B2; CA2901307A1; US9914160B2; ES2640368T3; BR112015021910A2

Abstract

CILINDRO DE TRABALHO, MÉTODOS PARA PREPARAR UM CILINDRO DE TRABALHO PARA APLICAR UM ACABAMENTO DE BRILHO OPACO SOBRE UMA SUPERFÍCIE DE SUBSTRATO DE METAL E PARA FORMAR UM ACABAMENTO DE BRILHO OPACO SOBRE UM SUBSTRATO DE METAL, E, PRODUTO Este pedido divulga superfícies laminadas a frio que têm um acabamento de brilho opaco. O acabamento tem um brilho suavemente uniforme com uma aparência ligeiramente fosca e com uma direcionalidade mínima. As superfícies são preparadas a partir de cilindros de trabalho que têm um valor de Ra de 0,2 a 0,4 (mi)m e um valor de Rz menor que 3,0 (mi)m. Os métodos para preparar as superfícies também estão descritos neste documento.

Description

PEDIDOS RELACIONADOS ANTERIORES

[001] Este pedido de patente reivindica a prioridade de Pedido Provisório no U.S. 61/788.637, depositado no dia 15 de março de 2013, incorporado ao presente documento em sua totalidade, a título de referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção fornece superfícies laminadas que têm um acabamento de brilho opaco. O acabamento de brilho opaco tem um brilho uniforme com uma aparência ligeiramente fosca e com uma direcionalidade mínima.

ANTECEDENTES

[003] Os acabamentos de superfície que têm uma superfície lisa são desejáveis para muitos itens fabricados. Reduzir a rugosidade de uma superfície triturada convencional demora e leva a uma sensibilidade extrema a imperfeições de trituração, de modo que o produto possa apenas ser produzido em fresas de alto brilho especializadas. Qualquer imperfeição aparece imediatamente e prejudica a impressão do produto. Além disso, uma direcionalidade residual é frequentemente deixada na superfície de modo que o produto não possa ser facilmente misturado com outros em direções diferentes.

[004] Uma superfície fosca, por outro lado, tende a ser mais rugosa e a ter uma aparência muito cinza. Para diversas aplicações, a rugosidade é muito expressiva. Além disso, as superfícies são difíceis de produzir e ficam sujas, devido ao fato de que os cilindros rugosos tendem a raspar a superfície e deixar grandes quantidades de pó fino que impedem o processamento adicional, exceto quando são limpos. O embaçamento causado por velocidades relativas entre a tira e o cilindro de trabalho tendem a limitar as reduções e velocidades que podem ser usadas na fabricação. De outro modo, uma superfície não utilizável é resultante.

SUMÁRIO

[005] A presente invenção soluciona esses problemas através do fornecimento de superfícies laminadas que têm um acabamento de brilho opaco. O acabamento de brilho opaco conforme descrito neste documento tem um brilho relativamente uniforme com uma aparência ligeiramente fosca e com uma direcionalidade mínima. O acabamento de brilho opaco descrito neste documento combina o efeito de uma quantidade aceitável de brilho com o efeito de ofuscamento uniforme. Através da quebra dos picos de rugosidade no cilindro e a substituição dos mesmos por um alisamento controlado, o produto não é suscetível ao embaçamento dos parâmetros rugosos e à geração de pós finos. A rugosidade também supera a tendência de ser sensível às imperfeições mínimas no componente de brilho. A superfície é adequada para o uso litográfico e para uso de extremidade de lata.

[006] A superfície do cilindro de trabalho usado para aplicar um acabamento de brilho opaco em uma superfície de substrato de metal, conforme descrito neste documento, pode ter um valor de Ra de cerca de 0,15 a 0,4 μm (por exemplo, de 0,20 a 0,4) e um valor de Rz menor que 3,0 μm. Opcionalmente, a superfície do cilindro de trabalho tem um valor de Ra de cerca de 0,27 μm a 0,3 μm e um valor de Rz menor que 2,5 μm. O cilindro de trabalho pode ser um cilindro de trabalho de fresa fria.

[007] Um método para preparar um cilindro de trabalho para aplicar um acabamento de brilho opaco sobre uma superfície de substrato de metal também é descrito neste documento. Em uma modalidade, o método inclui as etapas de enrugar uma superfície de cilindro de trabalho inacabada para formar uma superfície de cilindro de trabalho rugosa, em que o cilindro de trabalho rugoso tem uma Ra de 0,20 μm ou menos e uma Rz de 2,00 μm ou menos; o polimento da superfície de cilindro de trabalho rugosa para formar uma superfície de cilindro de trabalho polida que tem uma Ra menor que 0,015 μm e uma Rz menor que 0,25 μm; enrugar uniformemente a superfície de cilindro de trabalho polida para formar uma superfície de cilindro de trabalho uniformemente rugosa que tem uma Ra de 0,35 μm a 0,45 μm e uma Rz menor que 5 μm; e realizar o acabamento de uma superfície de cilindro de trabalho uniformemente rugosa para formar uma superfície de cilindro de trabalho, em que a superfície de cilindro de trabalho tem um valor de Ra de cerca de 0,2 a 0,4 μm e um valor de Rz menor que 3,0 μm. Os cilindros de trabalho preparados de acordo com esse método também são descritos neste documento.

[008] São descritos ainda neste documento métodos para formar um acabamento de brilho opaco sobre um substrato de metal. Em uma modalidade, o método inclui as etapas de enrugar uma superfície de cilindro de trabalho inacabada para formar uma superfície de cilindro de trabalho rugosa, em que o cilindro de trabalho rugoso tem uma Ra de 0,20 μm ou menos e uma Rz de 2,00 μm ou menos; o polimento da superfície de cilindro de trabalho rugosa pra formar uma superfície de cilindro de trabalho polida que tem uma Ra menor que 0,015 μm e uma Rz menor que 0,25 μm; enrugar uniformemente a superfície de cilindro de trabalho polida para formar uma superfície de cilindro de trabalho uniformemente rugosa que tem uma Ra de 0,35 μm a 0,45 μm e uma Rz menor que 5 μm; realizar o acabamento de uma superfície de cilindro de trabalho uniformemente rugosa para formar uma superfície de cilindro de trabalho, em que a superfície de cilindro de trabalho tem um valor de Ra de 0,2 a 0,4 μm e um valor de Rz menor que 3,0 μm; inserir o cilindro de trabalho em uma fresa fria; e laminar a frio o substrato de metal com o cilindro de trabalho para alcançar o acabamento de brilho opaco sobre o substrato de metal. Opcionalmente, o substrato de metal pode ser uma folha de alumínio ou uma folha de liga de alumínio. Opcionalmente, o substrato de metal pode ser uma folha de aço. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[009] A Figura 1 é uma imagem que mostra a estrutura de superfície do acabamento de brilho opaco.

[0010] A Figura 2 é uma imagem que mostra a estrutura de superfície do acabamento granulado padrão.

[0011] A Figura 3 é um gráfico que mostra os níveis de brilho de 20° das amostras de acabamento laminado brilhante, o acabamento de brilho opaco (DGF) e o acabamento granulado padrão. "CES" se refere a estoque de extremidade de lata.

[0012] A Figura 4 é um gráfico que mostra os níveis de brilho de 60° das amostras de acabamento laminado brilhante, o acabamento de brilho opaco (DGF) e o acabamento granulado padrão.

[0013] A Figura 5 é um gráfico da razão das direções para as leituras de brilho de 20° e 60° das amostras do acabamento laminado brilhante, do acabamento de brilho opaco (DGF) e do acabamento granulado padrão.

[0014] A Figura 6 é um gráfico que mostra os níveis de brilho de 85° das amostras de acabamento laminado brilhante, o acabamento de brilho opaco (DGF) e o acabamento granulado-padrão.

[0015] A Figura 7 é um gráfico que mostra os cálculos de imagem confocal da isotropia de superfície para as superfícies a partir das amostras do acabamento laminado brilhante, do acabamento de brilho opaco (DGF) e do acabamento granulado padrão.

[0016] A Figura 8 é um gráfico que mostra uma rugosidade média (Sa) das superfícies a partir das amostras do acabamento laminado brilhante, do acabamento de brilho opaco (DGF) e do acabamento granulado padrão.

[0017] A Figura 9 é uma representação da área de segundo quartil (isto é, as áreas projetadas acima de 50% da altura) para as amostras do acabamento laminado brilhante, do acabamento de brilho opaco (DGF) e do acabamento granulado padrão.

[0018] A Figura 10 é uma representação da curtose de altura de superfície para as amostras do acabamento laminado brilhante, do acabamento de brilho opaco (DGF) e do acabamento granulado padrão.

[0019] A Figura 11 é um gráfico que mostra a área do segundo quartil em função da curtose de distribuição de altura de superfície para as amostras do acabamento granulado padrão (quatro diamantes acima de 10% da área projetada), amostras do acabamento de brilho opaco (DGF) (área projetada de quatro diamantes médios abaixo de 6% da área projetada) e a amostra do acabamento laminado brilhante (diamante direito entre 10% e 11% da área projetada).

[0020] A Figura 12 contém painéis que mostram imagens confocais das amostras. O painel (a) mostra o acabamento brilhante; o painel (b) mostra DGF 2009 12; o painel (c) mostra DGF 2011 07 a; o painel (d) mostra DGF 2011 07 b; o painel (e) mostra DGF CES 2012 06 a; o painel (f) mostra DGF CES 2012 06 b; o painel (g) mostra DGF 2009 10; o painel (h) mostra Estoque de Extremidade de Lata Granulada Laminada (CES) 2011 07; e o painel (i) mostra Traseira de CES Granulada Laminada.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] A presente invenção soluciona esses problemas através do fornecimento de um acabamento de superfície de brilho opaco para produtos laminados. O acabamento de "brilho opaco", conforme usado neste documento, se refere a um acabamento que têm um brilho relativamente uniforme com uma aparência ligeiramente fosca. O acabamento de brilho opaco pode ser caracterizado por ter uma aparência intermediária em relação à de um acabamento de folha brilhante (por exemplo, um acabamento semelhante à folha metálica) e um acabamento de estoque de lata padrão. Opcionalmente, o acabamento de brilho opaco pode ser caracterizado por ter uma aparência de "brilho de cetim". Opcionalmente, o acabamento de brilho opaco pode ser caracterizado por ter uma aparência não semelhante ao espelho. Além disso, o acabamento de superfície de brilho opaco tem uma direcionalidade mínima quando comparado a um acabamento granulado laminado tradicional. Os produtos que têm o acabamento de superfície de brilho opaco descrito neste documento têm um baixo nível de rugosidade, de modo que o processamento subsequente possa ser aprimorado. Por exemplo, menos laca é necessária para produtos revestidos, tais como extremidades de lata e menos processamento e remoção de material do cliente (por exemplo, de aplicações de litografia). Os produtos preparados que têm o acabamento de superfície de brilho opaco conforme descrito neste documento também exibem uma capacidade de fabricação facilitada em fresas laminadoras padrão em altas velocidades e com grandes reduções na espessura de folha.

[0022] A formabilidade de produtos preparados que têm o acabamento de superfície de brilho opaco é aprimorada em relação à do material com um metal padrão com uma superfície "direcional". Os produtos com formabilidade aprimorada preparados com o uso dos cilindros de trabalho descritos neste documento são menos propensos a problemas resultantes de uma baixa formabilidade, tal como uma rachadura do produto. Sem se limitar à teoria, isso se deve, em parte, ao fato de que o atrito na direção a 90° em relação à direção de laminação é mais alto no material direcional padrão. No material direcional padrão, as cargas de formação são aumentadas devido à colisão direta dos picos topográficos criados com uma superfície triturada de cilindro padrão. Nos produtos descritos neste documento, a quantidade de picos é diminuída em pelo menos 10% em relação ao material direcional padrão. Por exemplo, a quantidade de picos pode ser diminuída pelo menos 20%, pelo menos 30%, pelo menos 40%, pelo menos 50%, pelo menos 60%, pelo menos 70%, pelo menos 80%, pelo menos 90% ou pode estar ausente. Dessa forma, o atrito é equilibrado em todas as direções e as cargas extremas do atrito no componente de 90° são diminuídas. Ademais, quando um produto circular, tal como a extremidade de uma lata, é formado a partir do material direcional padrão, o formato resultante não é um círculo perfeito, mas é "deformado" de modo a formar um formato elíptico sutil em que o maior diâmetro está na direção de 90°. Isso é um resultado direto do atrito mais alto (e, assim, carga de formação maior) na orientação de 90°. A janela de operação para a formação pode ser ampliada com as superfícies descritas neste documento para alcançar os fenômenos de "deformação".

[0023] O acabamento de superfície de brilho opaco, conforme descrito neste documento, foi desenvolvido para substituir a superfície granulada laminada. Uma vista da estrutura de superfície do acabamento de brilho opaco é mostrada na Figura 1, enquanto uma vista da estrutura de superfície da superfície granulada laminada é mostrada na Figura 2. O acabamento de brilho opaco é desejável, por exemplo, onde mais isotropia é necessária. Método de Preparo do Cilindro de Trabalho de Acabamento de Brilho Opaco

[0024] O cilindro de trabalho é produzido a partir do acabamento de modo liso de um cilindro antes do jateamento com granalha do mesmo e de submeter o mesmo a um polimento final. Um cilindro de trabalho rugoso para uma fresa laminadora produzido, por exemplo, através de um jateamento de areia, pode ser polido para alisar os picos superiores da superfície rugosa. A superfície da folha resultante pode conter uma base aplanada (isto é, um brilho) que se torna opaca através da rugosidade residual do cilindro rugoso. Opcionalmente, os micropicos pequenos aleatoriamente espalhados ao longo da superfície podem permanecer. O acabamento pode ser gerado em alta velocidade e com reduções de passagem normais em uma fresa fria.

[0025] Em algumas modalidades, as superfícies descritas neste documento podem ser preparadas de acordo com uma série de etapas conforme descrito neste documento. As superfícies modificadas são caracterizadas neste documento através de vários parâmetros, inclusive Ra e Rz, que são medidos em micrômetros (mícrons) e são conhecidos pelos elementos versados na técnica. Opcionalmente, os parâmetros podem ser medidos com o uso do Software de Metrologia e Imageamento de Superfície MountainsMap® (Digital Surf; Besancon, França). Todos os valores de rugosidade podem ser mecanicamente medidos com um estilo padrão. Um cilindro de trabalho não acabado é usado para preparar o cilindro que tem o acabamento descrito neste documento. Os cilindros de trabalho não acabados adequados para o uso podem ser obtidos a partir de uma fonte comercial, tal como, por exemplo, Steinhoff GmbH & Cie. OHG (Dinslaken, Alemanha) e Union Electric Steel BVBA (Lummen, Bélgica). O cilindro de trabalho não acabado pode ser um cilindro de metal, tal como, por exemplo, um cilindro de trabalho de aço. Opcionalmente, o cilindro de trabalho não acabado é um cilindro de trabalho liso que não contém nenhuma marca de arranhão.

Etapa de Trituração

[0026] O cilindro de trabalho não acabado é, então, triturado com o uso de um disco abrasivo, para formar um cilindro de trabalho triturado. O cilindro de trabalho não acabado é triturado até que uma rugosidade alvo seja alcançada. A rugosidade-alvo, após a etapa de trituração, pode ser caracterizada por uma Ra de 0,2 μm ou menos. Por exemplo, a rugosidade-alvo em Ra, após a etapa de trituração, pode ser de 0,19 μm ou menos, 0,18 μm ou menos, 0,17 μm ou menos, 0,16 μm ou menos ou 0,15 μm ou menos. A rugosidade-alvo, após a etapa de trituração, pode ser caracterizada por uma Rz de 2,00 μm ou menos. Por exemplo, a rugosidade-alvo em Rz, após a etapa de trituração, pode ser de 1,80 μm ou menos, 1,60 μm ou menos, 1,40 μm ou menos, 1,20 μm ou menos ou 1,00 μm ou menos. Os discos abrasivos adequados para alcançar a rugosidade-alvo no cilindro de trabalho incluem 360 e discos abrasivos abaixo. Por exemplo, os discos abrasivos adequados incluem um disco abrasivo 360, um disco abrasivo 320, um disco abrasivo 280, um disco abrasivo 220 e um disco abrasivo 180.

Etapa de Superacabamento

[0027] O cilindro de trabalho triturado é, então, polido com o uso de um superacabador, para alcançar uma Ra menor que 0,015 μm e uma Rz menor que 0,25 μm. Por exemplo, a Ra do cilindro de trabalho após a etapa de superacabamento pode ser de 0,014 μm, 0,013 μm, 0,012 μm, 0,011 μm. 0,010 μm. 0,009 μm, 0,008 μm, 0,007 μm, 0,006 μm, 0,005 μm, 0,004 μm, 0,003 μm, 0,002 μm ou 0,001 μm. A Rz do cilindro de trabalho após a etapa de superacabamento pode ser menor que 0,20 μm, menor que 0,15 μm, menor que 0,10 μm ou menor que 0,05 μm. Os superacabadores adequados incluem o Loser Model SF 100 (Waldemar Loser KG Machinenfabrik; Speyer, Alemanha) ou um Superacabador GEM 04150-M ou 08150-C comercialmente disponíveis junto à Grinding Equipment & Machinery Co. (Youngstown, OH). Após a etapa de superacabamento, a superfície do cilindro pode ter uma aparência semelhante a espelho.

Enrugamento do Cilindro

[0028] O cilindro pode, em seguida, ser uniformemente enrugado para alcançar uma Ra de 0,35 μm a 0,45 μm e uma Rz menor que 5 μm. Por exemplo, a Ra pode ser 0,45 μm, 0,44 μm, 0,43 μm. 0,42 μm, 0,41 μm, 0,40 μm, 0,39 μm, 0,38 μm, 0,37 μm, 0,36 μm ou 0,35 μm. A Rz do cilindro após o processo de enrugamento pode ser menor que 5 μm (por exemplo, menor que 4,8 μm, menor que 4,6 μm, menor que 4,4 μm, menor que 4,2 μm, menor que 4,0 μm, menor que 3,8 μm, menor que 3,6 μm, menor que 3,4 μm, menor que 3,2 μm ou menor que 3,0 μm). A etapa de enrugamento pode ser realizada com o uso de um jateador de grânulos. Opcionalmente, o jateador de grânulos pode incluir um grânulo de 220 que contém partículas de Al2O3. Em alguns exemplos, a aplicação de grânulos preferencial, a pressão de escape e o diferencial são de 0,25 a 0,45 MPa (2,5 bar a 4,5 bar).). A etapa de enrugamento pode ser opcionalmente realizada com o uso de um método de rebitagem. Conforme usado neste documento, rebitagem se refere ao impacto na superfície do cilindro com partículas que usam força suficiente para enrugar a superfície.

Acabamento Final do Cilindro

[0029] O cilindro enrugado pode ser, então, acabado com o uso de um polidor. Opcionalmente, uma faixa de polimento de película abrasiva graduada em 9 μm é usada para polir o cilindro enrugado. O polidor pode ser passado sobre o cilindro até quatro vezes (por exemplo, 1 vez, 2 vezes, 3 vezes ou 4 vezes) até que os valores de Ra e Rz desejados sejam alcançados. O cilindro após a etapa de acabamento pode ter uma Ra de 0,2 μm a 0,4 μm (por exemplo, de 0,22 μm a 0,37 μm, 0,25 μm a 0,35 μm ou de 0.27 μm a 0,3 μm). Por exemplo, o cilindro acabado pode ter uma Ra de 0,2 μm, 0,21 μm, 0,22 μm, 0,23 μm, 0,24 μm, 0,25 μm, 0,26 μm, 0,27 μm, 0,28 μm, 0,29 μm, 0,30 μm, 0,31, μm, 0,32 μm, 0,33 μm, 0,34 μm, 0,35 μm, 0,36 μm, 0,37 μm, 0,38 μm, 0,39 μm ou 0,40 μm). A Rz do cilindro acabado pode ser abaixo de 3 μm (por exemplo, abaixo de 2,5 μm). Por exemplo, a Rz do cilindro acabado pode ser abaixo de 3 μm, abaixo de 2,9 μm, abaixo de 2,8 μm, abaixo de 2,7 μm, abaixo de 2,6 μm, abaixo de 2,5 μm, abaixo de 2,4 μm, abaixo de 2,3 μm, abaixo de 2,2 μm, abaixo de 2,1 μm ou abaixo de 2,0 μm. Opcionalmente, uma faixa de polimento de filme de uso único é usada para polir o cilindro enrugado. Em alguns exemplos, um polidor ou triturador de correia de rotação contínua não é usado.

[0030] O cilindro pode ser usado em uma fresa para produzir o acabamento conforme descrito neste documento. Opcionalmente, um ou ambos os lados do cilindro podem ser tratados. Por exemplo, um ou ambos os lados do cilindro podem ser tratados com o uso de uma ou mais dentre as etapas a seguir: texturização, modificação de superfície controlada, jateamento de meios, revestimento de cromo e galvanização. O cilindro acabado final pode ser analisado com o uso de um medidor de Brilho Gardner conforme descrito no Exemplo 1. O cilindro de trabalho conforme descrito neste documento (isto é, o cilindro final) pode, em seguida, ser usado para processos de laminação, inclusive laminação a frio. Por exemplo, o cilindro final pode ser usado em uma fresa que inclui uma etapa de cilindro frio. Opcionalmente, múltiplos cilindros de trabalho conforme descritos neste documento podem ser usados em uma fresa. Por exemplo, dois cilindros de trabalho conforme descrito neste documento podem ser usados para acabar simultaneamente ou em conjunto ambos os lados de um substrato de metal.

Produtos de Acabamento de Brilho Opaco

[0031] Os substratos de metal podem ser laminados a frio com o uso dos cilindros de trabalho descritos neste documento para preparar produtos que têm um acabamento de brilho opaco. Opcionalmente, o substrato de metal pode ser uma folha de alumínio ou folha de liga de alumínio. Opcionalmente, o substrato de metal pode ser uma folha de aço. Por exemplo, as ligas de alumínio podem ser ligas de famílias de 1.000, 3.000 ou 5.000 ligas de acordo com o Registro de Associação de Alumínio.

[0032] O acabamento de brilho opaco descrito neste documento é adequado para qualquer produto que se beneficie de um acabamento de brilho opaco desprovido de forte direcionalidade e que tenha picos de superfície limitados (por exemplo, aplicações litográficas, aplicações de lata e aplicações de Laca). Por exemplo, o acabamento de brilho opaco descrito neste documento pode ser adequado para extremidades de lata, refletores, produtos pintados e laminados, sinalização, transporte, qualidade de anodização e acabamento decorativos. Em uma modalidade, a extremidade de lata é a extremidade de uma lata de bebida. Uma vantagem desse acabamento é que há um potencial para preservar os pesos de revestimento devido ao fato de que os volumes de pico de rugosidade são reduzidos para uma rugosidade transversal média similar. Opcionalmente, o acabamento de brilho opaco descrito neste documento pode ser adequado para aplicações estéticas, inclusive para produtos eletrônicos (por exemplo, superfícies externas de produtos eletrônicos) e para outras aplicações em que a reflexão visual é desejada. Os produtos eletrônicos exemplificativos adequados para o acabamento de brilho opaco incluem computadores, telefones celulares, automóveis, blocos de anotação e similares.

[0033] Os seguintes exemplos irão servir para ilustrar adicionalmente a presente invenção sem, ao mesmo tempo, entretanto, constituir nenhuma limitação da mesma. Pelo contrário, deve-se entender claramente que é possível que haja várias modalidades, modificações e equivalentes das mesmas que, após a leitura da descrição neste documento, podem ser sugeridos aos elementos versados na técnica sem que se afaste do espírito da invenção.

Exemplo 1

[0034] As medidas de reflexão e microscopia confocal foram usadas para gerar dados quantitativos a partir de três acabamentos a seguir: acabamento laminado brilhante, acabamento granulado padrão e acabamento de brilho opaco (DGF) descritos neste documento. Os dados foram analisados para detectar parâmetros que distinguem numericamente o acabamento de DGF dos outros acabamentos de superfície. A aparência do acabamento de DGF é de um brilho semelhante ao cetim com uma direcionalidade mínima e significativamente diferente do acabamento granulado laminado comum.

Experimental:

[0035] O material foi obtido a partir da série de produção do acabamento de brilho opaco e comparado tanto com as superfícies laminadas brilhantes quanto com as superfícies laminadas tradicionalmente em produtos similares.

[0036] O acabamento de brilho opaco (DGF) foi aplicado a ligas AA1050 (como litografia) e AA5182 (como Extremidade de Lata) em bobinas completas com uniformidade e repetibilidade satisfatórias. Outras ligas da série 3000 também foram laminadas de modo bem- sucedido conforme bobinas de aquecimento, sem obter nenhuma amostra.

[0037] Um acabamento que foi produzido foi uma mistura de um acabamento granulado com o DGF sobreposto. O acabamento fornece a aparência de brilho opaco, mas visualmente era considerado muito direcional, quase como o acabamento granulado normal e, assim, foi declarado insatisfatório para o uso do produto.

[0038] O material foi, primeiramente, analisado com um medidor de Brilho Gardner em ângulos de 20°, 60° e 85°. O procedimento de medição de brilho indica adequadamente as diferenças de refletividade para os metais.

[0039] Uma amostra de cada superfície foi, em seguida, analisada com um microscópio confocal de Nanofoco para gerar uma distribuição de altura de uma área de superfície representativa a partir da qual diversos parâmetros de superfície foram gerados.

Metodologia de Análise Confocal

[0040] Uma 20x objetiva foi usada, de modo a fornecer uma área de superfície de 0,8 mm x 0,8 mm para análise. Os dados brutos de superfície medida continham componentes de forma e ondulação que precisaram ser removidos. Não há uma maneira padronizada para realizar isso em superfícies 3D generalizadas e o procedimento foi aplicado da seguinte forma: remoção da forma pelo polinômio de segunda ordem, calculado para cada superfície individualmente (isso remove qualquer curvatura de superfície de grande escala geral); remoção de ondulação através da aplicação de um filtro Gaussiano robusto com recorte em 0,08 mm e com gerenciamento de borda de modo que a área resultante permanecesse com 0,8 x 0,8 mm2 (isso remove as ondas e ondulações de menor escala, de modo que uma superfície de rugosidade plana seja mantida). Essa é a superfície usada para comparar com a superfície de rugosidade granulada laminada ou de alto brilho equivalente.

[0041] A superfície de rugosidade resultante ainda pode conter excursões extremas individuais geradas pela remoção de ondulação ou poeira, etc. As mesmas foram removidas através da aplicação de um limiar, de modo que nenhuma excursão superior e inferior fosse removida de modo aproximadamente simétrico ao redor do nível de altura médio, de modo a deixar uma variação de 2 μm de cada amostra para análise. Isso foi adequado para todas as superfícies estudadas sem que nenhum recurso significativo fosse removido. Os pontos fora dos limiares foram estabelecidos como "dados faltantes".

Resultados Medição de Propriedade Óptica

[0042] Para medir a distintividade (claridade) da imagem, a medição de brilho padrão foi usada nas orientações paralela e transversal em relação à direção de laminação. Isso indica uma diferença na refletância e, assim, na indicação de a) "brilho" e b) anisotropia. O efeito varia com o ângulo de incidência, de modo que os três ângulos de medição de brilho fossem usados (20°, 60°, 85°). Os resultados do brilho para as variantes são apresentados na Tabela 1 abaixo.

Medição de Microscopia Confocal

[0043] As superfícies do microscópio confocal geraram os seguintes dados que foram analisados com o pacote de software MountainsMap SARL Digital Surf (Besancon, França) com o uso de métodos comumente aceitados e pela adesão aos padrões ISO. Os parâmetros de superfície avaliados confocalmente após um limiar de 2 μm são mostrados na Tabela 2.

[0044] A função de isotropia foi zero para superfície totalmente direcional e 100% para uma superfície isotrópica. O parâmetro foi gerado a partir de FFT de superfície com limiares de 5% (baixo) e 50% (alto).

[0045] Sa e Sku são conforme definidos nas Normas 2517-28 da Organização Internacional para Padronização (ISO) e as áreas projetadas dão de um corte através da superfície em duas posições de altura escolhidas arbitrariamente como quartis de 25% e 50% a partir de zero.

[0046] Os máximos de motivo foram obtidos a partir de uma análise em cascata dos dados em 3D presumindo-se que os pontos em 15% do limiar de altura devem estar juntos.

[0047] Devido às estruturas de superfície diferentes, os números de motivo não podem ser comparados entre as diferentes categorias.

Discussão Propriedades Ópticas

[0048] O nível de brilho de 20° mostra que o acabamento está disposto entre uma granulação de alto brilho e padrão, tanto paralelo quanto transversal à direção de laminação (consulte a Figura 3). O DGF 2009 10, que é a amostra de DGF com, visivelmente, muita granulação de laminação em seu plano de fundo se comporta como as amostras de granulação padrão, que se encaixa em um discernimento visual.

[0049] Os valores em um ângulo de 60° são mostrados na Figura 4. Observa-se que a anisotropia do acabamento granulado padrão é muito mais do que a do DGF, enquanto o acabamento brilhante é efetivamente isotrópico quanto ao brilho. A Figura 5, que mostra a razão das direções, também demonstra isso.

[0050] A Figura 5 mostra que o DGF se comporta isotropicamente, como o acabamento brilhante, com as razões próximas a 1 e abaixo de 1,5, enquanto os acabamentos granulados são fortemente isotrópicos. O acabamento granulado com DGF no topo se comporta entre o de uma folha brilhante e o de um acabamento de lata normal. Os 60°, em particular para essa superfície, não são tão anisotrópicos quanto o acabamento granulado real.

[0051] Isso fica claro a 85°, onde a anisotropia dos acabamentos granulados laminados ainda é grande, enquanto o DGF na granulação é mais próximo do nível do acabamento de DGF real sem anisotropia (consulte a Figura 6).

Parâmetros de Microscopia Confocal

[0052] A isotropia calculada das superfícies é mostrada na Figura 7. A diferença entre as 3 classes de brilhante, DGF e granulação laminada é clara, conforme estão na Figura 8 para uma rugosidade média (Sa) das superfícies.

[0053] As áreas projetadas nas posições de quartis fornecem uma indicação da distribuição de material sobre a superfície. O parâmetro de Sku é um parâmetro similar com base na largura da distribuição normal presumida das alturas. As mesmas sãs mostradas nas Figuras 9 e 10, respectivamente. A representação de ambas em conjunto mostra uma separação mais clara, conforme é mostrado na Figura 11. Na Figura 11, os dados apontam entre 0 e 10 Sku e entre 14 a 20% na área projetada correspondem ao acabamento granulado laminado; os pontos de dados entre 5 e 11 Sku e entre 0 e 7% na área projetada correspondem à superfície de teste e os pontos de dados entre 20 e 30 Sku e entre 10 e 13% na área projetada correspondem ao acabamento brilhante. Esses dados demonstram que o acabamento de teste exibe um fundo aplanado com uma superfície superior com picos. As imagens confocais das amostras são mostradas na Figura 12.

Conclusões

[0054] Há diferenças mensuráveis entre o acabamento brilhante, o acabamento granulado laminado e o acabamento de DGF que podem ser quantificadas. O brilho a 20° está disposto entre 500 e 1.100 unidades, bem separado tanto do acabamento granulado laminado quanto do acabamento brilhante. A 60°, a anisotropia de brilho é a metade da anisotropia da granulação laminada e está ainda separada na direção transversal em >= 200 unidades. A razão entre o brilho paralelo e o brilho transversal em relação aos ângulos de 20° e 60° está bem abaixo de 1,5, enquanto o acabamento granulado está bem acima desse valor. A 85° de incidência, o DGF aparenta ser isotrópico, como o acabamento brilhante, enquanto o acabamento granulado laminado ainda é anisotrópico. A microscopia confocal mostra a isotropia com base na frequência de superfície para estar disposta entre 15% e 30%. O acabamento brilhante está acima de 30% e o acabamento granulado está abaixo de 5%. A Sa da superfície enrugada mostra que o DGF é similar ao brilho e ao redor de 0,05 mm, bem distante da granulação acabada aplicada. A Sku e a área projetada acima de 50% dos parâmetros de altura são mais bem avaliadas uma em relação à outra, de modo a fornecer regiões de contorno claras para as 3 superfícies.

[0055] Todas as patentes, publicações e resumos mencionados acima estão incorporados neste documento a título de referência em sua totalidade. Várias modalidades da invenção foram descritas para satisfazer os vários objetivos da invenção. Deve-se reconhecer que essas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios da presente invenção. Inúmeras modificações e adaptações das mesmas ficarão facilmente evidentes para aqueles versados na técnica, sem que se desvie do caráter e âmbito da presente invenção conforme definido nas reivindicações a seguir.

Claims

1. Método para preparar um cilindro de trabalho para aplicar um acabamento de brilho opaco sobre uma superfície de substrato de metal, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) enrugar uma superfície de cilindro de trabalho inacabada para formar uma superfície de cilindro de trabalho rugosa, em que o cilindro de trabalho rugoso tem uma Ra de 0,20 μm ou menor e uma Rz de 2,00 μm ou menor; (b) polir a superfície de cilindro de trabalho rugosa para formar uma superfície de cilindro de trabalho polida que tem uma Ra menor que 0,015 μm e uma Rz menor que 0,25 μm; (c) enrugar uniformemente a superfície de cilindro de trabalho polida para formar uma superfície de cilindro de trabalho uniformemente rugosa que tem uma Ra de 0,35 μm a 0,45 μm e uma Rz menor que 5 μm; e (d) acabar a superfície de cilindro de trabalho uniformemente rugosa para formar uma superfície de cilindro de trabalho, em que a superfície de cilindro de trabalho tem um valor de Ra de 0,2 a 0,4 μm e um valor de Rz menor que 3,0 μm.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente tratar um ou ambos os lados do cilindro de trabalho.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o tratar compreende um ou mais dentre texturização, modificação de superfície controlada, jateamento de meios, revestimento de cromo e galvanização.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de cilindro de trabalho possui um valor de Ra de 0,22 μm a 0,37 μm.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de cilindro de trabalho possui um valor de Ra de 0,25 μm a 0,35 μm.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de cilindro de trabalho possui um valor de Rz menor que de 2,5 μm.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de cilindro de trabalho possui um valor de Rz menor que 2,0 μm.

8. Método para formar um acabamento de brilho opaco sobre um substrato de metal, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) enrugar uma superfície de cilindro de trabalho inacabada para formar uma superfície de cilindro de trabalho rugosa, em que o cilindro de trabalho rugoso tem uma Ra de 0,20 μm ou menor e uma Rz de 2,00 μm ou menor; (b) polir a superfície de cilindro de trabalho rugosa para formar uma superfície de cilindro de trabalho polida que tem uma Ra menor que 0,015 μm e uma Rz menor que 0,25 μm; (c) enrugar uniformemente a superfície de cilindro de trabalho polida para formar uma superfície de cilindro de trabalho uniformemente rugosa que tem uma Ra de 0,35 μm a 0,45 μm e uma Rz menor que 5 μm; (d) acabar a superfície de cilindro de trabalho uniformemente rugosa para formar uma superfície de cilindro de trabalho, em que a superfície de cilindro de trabalho tem um valor de Ra de 0,2 a 0,4 μm e um valor de Rz menor que 3,0 μm; (e) inserir o cilindro de trabalho em uma fresa fria; e (f) laminar a frio o substrato de metal com o cilindro de trabalho para alcançar o acabamento de brilho opaco no substrato de metal.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente tratar um ou ambos os lados do cilindro de trabalho após a etapa de acabamento.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o tratar compreende um ou mais dentre texturização, modificação de superfície controlada, jateamento de meios, revestimento de cromo e galvanização.

11. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o substrato de metal é alumínio ou uma folha de liga de alumínio.

12. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a superfície de cilindro de trabalho possui um valor de Ra de 0,22 μm a 0,37 μm.

13. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a superfície de cilindro de trabalho possui um valor de Ra de 0,25 μm a 0,35 μm.

14. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a superfície de cilindro de trabalho possui um valor de Rz menor que de 2,5 μm.

15. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a superfície de cilindro de trabalho possui um valor de Rz menor que 2,0 μm.