CN102378654B - 经挤压涂敷的用于包装体的刚性带体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造涂层的铝带的方法，其中，将铝带从带卷展开，并导引至单面或双面挤压涂敷装置，采用热塑性聚合物对铝带进行挤压涂敷处理，在挤压涂敷处理之后，使铝带在高于热塑性聚合物熔点温度的金属温度条件下进行再加热。本发明的目的是提供一种用于制造铝带的方法，通过该方法可以制成经挤压涂敷的铝带，这样的铝带能够以较高的加工速度在后续复合工具中进行加工，该目的这样实现，即，在再加热过程之后，使用具有表面结构的辊子对铝带的单面或双面的聚合物涂层进行纹理处理。

Description

经挤压涂敷的用于包装体的刚性带体
技术领域
本发明涉及一种用于制造涂层的铝带的方法，其中，将铝带从带卷展开，并导引至单面或双面挤压涂敷装置，采用热塑性聚合物对铝带进行挤压涂敷处理，在挤压涂敷处理之后，使铝带在高于热塑性聚合物熔点温度的金属温度条件下进行再加热。此外，本发明还涉及一种相应制成的铝带以及铝带根据本发明的应用。
背景技术
用于制造饮料罐、特别用于制造罐盖的铝带必须要防止饮料罐内侵蚀物质的腐蚀。这一点通过对用于制造罐盖的铝带进行涂层来实现。迄今为止，对于罐盖的带体的涂层采用喷漆系统，喷漆系统使涂层在涂覆之后必须经过烘烤过程。除了需要较高的溶剂消耗以及这种设备的废气的高成本处理之外，喷漆系统还具有相对较高的烘烤温度，即在230至270℃的温度范围，由此使铝带显著软化。为了仍然实现充分的稳定性和强度，在此必须采用昂贵的、含镁量大的铝合金，而这样的材料又容易被腐蚀。由国际专利申请文件WO 96/32202公开了一种具有挤压涂层的罐盖的带体。对此，首先要对铝带进行预热，然后通过挤压涂敷装置进行单面或双面涂层处理。接下来，铝带经过冷却处理，通过冷却处理使铝带冷却到接近室温的温度。在完全冷却到室温以后，才使铝带与其它的带运输辊相接触，这些带运输辊将铝带继续运送到卷起工艺中。然而，经挤压涂敷的铝带为了制成罐盖必须进行不同的变形处理，也就是指冲压和冲裁步骤。对此，在罐盖的制造过程中，使铝带经过高速运转的后续复合工具，在这样的工具中，各个加工步骤都是在极短的时间周期内进行。尽管由上述国际专利申请公开的挤压涂层的粘附性能非常好，但是经挤压涂敷的铝带在后续复合工具中的加工在高生产速度的条件下会存在重大问题。因此迄今为止，若要使经挤压涂敷的铝带以非常高的加工速度加工成罐盖，在没有损失加工速度的情况下是不能实现的。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于制造铝带的方法，通过该方法可以制成经挤压涂敷的铝带，这样的铝带能够以较高的加工速度在后续复合工具中进行加工。此外，本发明的目的还在于，提供一种相应的铝带以及铝带的有利的应用。
根据本发明的第一技术方案，上述目的这样实现：在再加热过程之后，使用具有表面结构的辊子对铝带的单面或双面的聚合物涂层进行纹理处理。
令人意想不到的是实现了，在再加热处理之后尚软的热塑性聚合物涂层的表面进行纹理处理的过程中，可以使铝带的摩擦性能显著改善。通过对铝带的聚合物涂层的表面纹理处理，在后续的加工过程中能够对于铝带的滑动性能产生影响，从而使铝带为了在后续复合工具中的加工而进行优化调整。此外，还可以在所采用的热塑性聚合物中加入添加剂，该添加剂可以进一步改善经涂层的铝带的滑动性能。
根据本发明方法的第一实施方案，这样实现辊子纹理处理的特别精确的成型，即，对用于进行纹理处理的辊子进行温度控制。经过温度控制的辊子可以在其表面温度方面有针对性地调整到再加热处理后的铝带或聚合物涂层的温度，从而实现在该温度条件下特别有利的成型。例如，如果聚合物涂层的辊子同时使铝带冷却，那么冷却的辊子用于聚合物涂层的纹理处理。此外还实现了，通过加热的辊子使再加热后铝带的温度损失得到补偿，从而能够实现充分的变形。在此，纹理到涂层中的转移程度可以既通过熔化的聚合物涂层的柔韧性、又通过辊子的压力来进行调整。
如果用于纹理处理的辊子具有均质的纹理，或具有利用电子放电法形成EDT表面结构，那么对于实现在后续复合工具中的最大加工速度能够达到特别好的效果。辊子的EDT表面结构由最精细的、以毫米范围均质分布的凹陷部构成，这些凹陷部形成了铝带的挤压涂层上的相应的表面粗糙度。可替换地，还可以采用其它纹理处理方法，由这些方法可以形成适宜的均质表面结构。
根据本发明方法的另一个有利的实施方案，进行纹理处理之后，使聚合物涂层的粗糙度Ra为0.02μm至10μm。铝带以这样的粗糙度值可以实现在后续复合工具中的最大加工速度。
为了使加工在经挤压涂敷的铝带上的纹理尽可能精确地加工，并且在后续的加工中不被损坏，如果有必要的话除了所采用的温度控制的纹理辊之外，在纹理处理之后，使经挤压涂敷的铝带还通过使用空气冷却和/或水冷却的方式进行冷却。在此，优选铝带大体冷却到室温，从而使热塑性聚合物涂层完全硬化。
根据本发明的另一优选实施方案，聚合物涂层的厚度为0.2μm至20μm，由此一方面实现了非常少的材料应用，而另一方面通过充分的保护例如避免了饮料罐的内部物质对于铝带的腐蚀作用。因此可以了解到，厚度为0.2μm至20μm的聚合物涂层还特别有利于例如进一步加工成罐盖。
优选聚合物涂层采用聚丙烯或聚丙烯混合物。首先，聚丙烯相对于腐蚀性液体具有良好的屏障性能，并且能够以较高的速度挤压在铝带上。因此，聚丙烯涂层在再加热过程中需要较低的金属温度。由此，例如超过165℃的PMT温度(峰值金属温度)就足以实现纹理处理，以及同时改善挤压的聚合物涂层的粘附性能。高出所使用聚合物熔点温度约30℃就能实现特别好的效果，对于聚丙烯选择195℃至210℃的温度范围。由于相对于喷漆系统实现明显较低的再加热温度，因此使铝带的软化减轻，从而可以采用含镁量较少的铝合金。
根据本发明方法的再一实施方案，在进行单面或双面的挤压涂敷之前，对铝带进行清洁、脱脂、酸洗以及涂覆置换层或阳极氧化的预处理。铝带的适宜的预处理实现了，在挤压涂敷之前不需要预热的情况下就能实现本发明的方法，这是因为，聚合物涂层在铝带上的粘附性能已经通过预处理得到显著改善。然而特别是，还显著改善了耐腐蚀性能，这是因为，通过辊压过程中对铝带表面的酸洗，使产生的铝磨损、合金元素的沉淀和氧化皮非常彻底地被清除，并且能够形成均质的铝表面。
根据本发明方法的另一实施方案，这样实现热塑性聚合物涂层在铝带上的粘附性能的改善，即，除了热塑性聚合物涂层之外，在挤压涂敷的过程中同时还复合挤压出粘附促进层。在进一步改善聚合物涂层在铝带上的粘附性能的同时，通过粘附促进层和聚合物涂层的复合挤压还实现了，对于粘附促进层和聚合物涂层的涂覆不需要进行两步操作过程。
另外，本发明方法的特别优势在于，制成特别用于饮料罐的包装带。如已经所述，用于制造罐盖的铝带要经过一系列的变形处理，这些变形处理需要经涂层的铝带具有特别好的滑动性能，以能够实现较高的加工速度，同时可以保持所有的用于罐盖的后续准备，如强度和耐腐蚀性。而且，在再加热过程中不需要太高的温度，因此原理上在进行本发明方法的同时还使铝带的软化减轻。
根据本发明的第二技术方案，上述目的通过这样的铝带来实现，即，该铝带具有单面或双面在铝带上挤压的热塑性聚合物涂层，并且，铝带的聚合物涂层的表面具有在涂层处理之后加工成的均质的纹理，该纹理优选为EDT表面的纹理。
如上文所述，适宜的铝带特别适用于制造罐盖，这是因为，尽管有挤压的聚合物涂层，但是通过均质的纹理或EDT表面可以使铝带的滑动性能得到优化，从而实现较高的加工速度。
优选热塑性聚合物涂层的表面的粗糙度Ra为0.02μm至10μm，从而确保实现铝带加工过程中的优化的滑动性能。该粗糙度的得出是基于根据DIN测量的平均粗糙度Ra。
较少的材料使用、良好的可加工性能以及充分的防腐蚀保护之间的优化综合这样来实现，即，使铝带的挤压涂层的厚度为0.2μm至20μm。
如果挤压涂层具有聚丙烯或聚丙烯混合物层，以及可选择地具有粘附促进层，那么由于聚丙烯的良好加工性能同样还可以实现较高的加工速度，而且通过聚丙烯实现对饮料罐的腐蚀成分的屏障作用。聚丙烯混合物额外还实现了，例如设置特殊的耐热性能和强度。对此，粘附促进层以简单的方式与聚丙烯或聚丙烯混合物层复合挤压，从而提供了一种特别经济地用于制造铝带的挤压涂层的方法。
最后，本发明的上述目的通过应用本发明的铝带制造罐盖、特别是饮料罐盖来实现。如上文所述，本发明铝带的特征是：在同时经济地制造过程中具有特别好的加工性能以及强度和耐腐蚀性能。
附图说明
本发明还提供了用于制造铝带的方法、相应的铝带以及铝带的有利应用的多种能够组合和扩展的技术方案。对此，一方面通过权利要求1和11的从属权利要求进行说明，而另一方面通过结合附图的两个实施例进行说明。图中示出了：
图1为本发明用于铝带单面涂层的方法的第一实施例的示意图；
图2为本发明用于铝带双面涂层的方法的第二实施例的示意图；
图3a和b为本发明铝带的第三实施例的截面图和俯视图。
具体实施方式
首先，图1中示出了本发明的用于制造铝带的方法的第一实施例，特别是制造由铝制成的罐盖的带体。铝带1由一个未示出的带卷展开，并且能够可选择地先进行预热。铝带1的预热使挤压的聚合物涂层的粘附性得到改善。在预热之后，使铝带导引至单面挤压涂敷装置3。用于挤压涂敷的装置3由挤压机3a和相匹配的涂料辊和压辊3b和3c。涂料辊和压辊3b和3c通常要进行冷却或加温。
在该实施例中，挤压机3a这样实现，即，该挤压机可以复合挤压出一层粘附促进层、同时还有一层热塑性聚合物涂层。作为热塑性聚合物涂层，优选采用聚丙烯或聚丙烯混合物，这是因为这些材料在饮料罐盖的制造方面特别具有优势。然而也可以考虑采用其它聚合物，这样的聚合物能够以简单的方式挤压，并且具有良好的涂层性能，例如采用聚乙烯、聚酯、聚酰胺或采用聚碳酸酯。
在铝带的单面挤压涂敷过程之后，对铝带进行再加热处理，该处理在加热装置4中进行。加热装置4可以通过对流、感应或热辐射的方式使铝带加热到特定的温度。在加热装置4中，铝带1加热到这样的温度，该温度高于所采用的热塑性聚合物的熔点温度。当采用聚丙烯时，熔点温度是165℃。
例如可以了解到，如果铝带1加热到超过所采用的热塑性聚合物的熔点温度多于30℃，并持续0.5至3s，那么薄膜在铝带上的粘附性得到优化，而且放缓了在挤压过程中细微定向的挤压涂敷。然而在此，使再加热温度明显低于至此在喷漆系统中所使用的烘烤温度。由此，例如使金属温度、也就是峰值金属温度高于165℃，在本发明的方法中优选约为210℃。相对于喷漆系统所要求的230℃至260℃的温度，由此可以使铝带1的软化显著减轻，并因而改善罐盖的带体的强度。因此，上述方法实现了：即使采用含少量镁的铝带也能够制造出高强度的盖体。
铝带1经由再加热装置4的流程之后，利用纹理辊5和压辊6对铝带的聚合物涂层进行纹理处理。因为压辊6仅用于支撑纹理辊5，所以压辊不具有特殊的纹理，而主要设置用于经济地运输铝带。对纹理辊5进行温度控制处理，并因此可以这样设定其表面温度，即，根据再加热之后铝带1的温度，实现辊子表面在聚合物涂层上的优化成型。在本发明的范围内，为了使纹理辊6的温度可以提供良好的成型，辊子的温度控制可以既包括辊子的加热、又包括辊子的冷却。对于将涂层的铝带例如加工成罐盖，聚合物涂层的纹理化的表面具有显著改善的滑动性能。纹理处理之后涂层的平均粗糙度Ra为0.02μm至10μm。在接下来的加工步骤中，使经适宜处理的表面首先要特别良好地适合于所采用的用于制造罐盖的后续复合工具。可以了解到，对于铝带在接下来的冲压和变形过程中的加工性能，具有EDT表面的纹理辊5实现了尤为良好的结果，这是因为，纹理处理特别精细、均质和均匀。根据再加热过程之后铝带的温度，可以对纹理辊5进行冷却或加热到特定温度，从而实现良好的成型性能。接下来，具有纹理化的聚合物涂层的铝带进行进一步冷却处理，在该处理过程中，优选利用空气冷却或水冷却装置7使铝带1冷却到室温。优选直接在涂层的铝带表面的纹理处理之后进行冷却处理，从而使经由带体运输实现的纹理例如不会受到其它辊子的破坏。图1中未示出铝带怎样卷成带卷。
图2所示的实施例与图1所示的实施例的区别在于，挤压涂敷装置8进行的是铝带1的双面挤压涂敷处理。铝带1经过挤压涂敷处理，并仍然处于未预热状态。由此可知，通过这样有目的的铝带表面处理，在实际挤压涂敷之前可以省略预加热处理，而不会使挤压涂层在铝带1上的粘附性遭受损坏。对此，铝带在制造过程之后必须进行脱脂处理，然后进行酸洗步骤。酸洗处理是在酸性或碱性条件下对铝带的表面连同氧化铝进行酸洗，氧化铝是由于辊压过程而产生在表面上。然后在铝带表面上形成薄的氧化铝薄膜，该氧化铝薄膜的形成为置换处理提供了特别均匀的表面。接下来进行铝带的预处理，在该处理中例如引入置换层，然后，该置换层在大约80-150℃的条件下进行干燥和活化处理。置换层的引入通过喷涂、辊压或浸泡处理来实现。替换铝带的置换层，还可以对铝带表面进行阳极氧化处理。
这样处理的铝带，即使在挤压涂敷之前没有预热处理，也能够使挤压的聚合物涂层具有充分的粘附性能。挤压涂敷装置8优选在铝带表面上复合挤压出一层聚丙烯或聚丙烯混合物层、同时还有一层粘附促进层，其中，粘附促进层额外改善了吸附性能。
在图2的实施例中，铝带两个表面的挤压涂敷在挤压涂敷装置8按顺序进行。还可以考虑在铝带1上同时进行挤压涂敷处理。在单独的挤压步骤之间还可以考虑设置其它的冷却步骤，用以优化铝带1的温度保持。接下来，铝带1再经过再加热装置9，在该再加热装置中，将铝带1加热到高于熔点温度的PMT温度。优选对于聚丙烯涂层，PMT温度为210℃的条件下持续0.5至3秒。通过聚丙烯涂层在铝带1上的短暂熔化实现良好的粘附性能。然而，聚丙烯涂层的表面在该温度条件下变得光滑，因此，铝带1的滑动性能在随后的继续处理中不是最佳的。
对此，使铝带1经过纹理辊对10、11。纹理辊对10和11二者在辊子表面上都具有纹理结构，从而当铝带1经过纹理辊对时，在仍然热的聚合物涂层上印出纹理结构。接下来，铝带1再进入冷却装置12，该冷却装置或者包括水冷却装置、或者包括空气冷却装置。图2中未示出，经挤压涂敷的铝带1随后卷成一个带卷。
在图3a和3b中，分别以截面图和俯视图示出了双面挤压涂敷的铝带13的实施例。在图3a中，除了铝带13以外，还示出了置换层14、粘附促进层15和聚丙烯层16。在此已知，粘附促进层15和聚丙烯层16一起复合挤压。与迄今为止公知的用于制造罐盖的铝带的区别在于，聚合物涂层具有精细限定的纹理结构，通过该纹理结构使铝带表面的滑动性能能够根据随后的加工步骤进行精确地调整。
图3b示出了铝带表面的示意图，该铝带表面经由具有纹理结构的辊子进行纹理处理，该辊子具有EDT表面。EDT表面具有特别均匀分布的圆形凹陷部或凹槽，这样的凹陷部或凹槽还在聚合物涂层上生成相应的表面结构。然后，这样的表面结构可以确保实现：在随后的加工工艺中铝带13的特别良好的继续加工性能。

Claims (15)

1.一种用于制造涂层的铝带的方法，其中，将铝带从带卷展开，并导引至单面或双面挤压涂敷装置，采用热塑性聚合物对铝带进行挤压涂敷处理，在挤压涂敷处理之后，使铝带在高于热塑性聚合物熔点温度的金属温度条件下进行再加热，
其特征在于，在再加热过程之后，使用具有表面结构的辊子对铝带的单面或双面的聚合物涂层进行纹理处理，所述热塑性聚合物涂层采用聚丙烯或聚丙烯混合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对用于进行纹理处理的辊子进行温度控制。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于进行纹理处理的辊子具有均质的纹理，或具有利用电子放电法形成EDT表面结构。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过辊子进行纹理处理之后，使聚合物涂层的粗糙度Ro为0.02μm至10μm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在纹理处理之后，使经挤压涂敷的铝带通过使用空气冷却和/或水冷却的方式进行冷却。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，聚合物涂层的厚度为0.2μm至20μm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行单面或双面的挤压涂敷之前，对铝带进行清洁、脱脂、酸洗以及涂覆置换层或阳极氧化的预处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除了热塑性聚合物涂层之外，在挤压涂敷的过程中同时还复合挤压出粘附促进层。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制成特别用于饮料罐的包装带。
10.一种铝带，其具有单面或双面在铝带上挤压的热塑性聚合物涂层，并且通过权利要求1至9中任意一项所述的方法制成，
其特征在于，所述铝带的聚合物涂层的表面具有在涂层处理之后加工成的均质的纹理，所述挤压涂层具有聚丙烯或聚丙烯混合物层，以及可选择地具有粘附促进层。
11.根据权利要求10所述的铝带，其特征在于，热塑性聚合物涂层的具有纹理的表面的粗糙度Ra为0.02μm至10μm。
12.根据权利要求10所述的铝带，其特征在于，所述铝带的挤压涂层的厚度为0.2μm至20μm。
13.根据权利要求10所述的铝带，其特征在于，所述均质的纹理为EDT表面的纹理。
14.应用根据权利要求10至12中任意一项所述的铝带制造刚性包装体。
15.根据权利要求14所述的应用，其特征在于，所述刚性包装体是罐盖。
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