CN102431269A - 一种覆膜铁加工工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种覆膜铁加工工艺，所述经表面镀铬处理的冷轧薄成卷钢板（镀铬铁）经钢板开卷机放卷后，经如下步骤，经清洗、干燥后进入预热装置预热，预热后的钢板经压膜装置使之与塑料薄膜进行热复合。同时，本发明还提供一种覆膜铁加工设备。本发明提供的一种覆膜铁加工工艺和设备可以实现高效、环保、低成本地对钢板表面覆膜，生产过程环保，产品更耐冲击，耐腐蚀，且没有毒性低分子物质残留，符合低碳环保的现代工业大生产的理念。

Description

一种覆膜铁加工工艺及设备

技术领域

本发明涉及一种覆膜铁生产工艺流程及设备，尤其是通过高温对镀铬铁与塑料薄膜进行热复合的工艺及设备。

背景技术

金属包装是中国包装工业的重要组成部分，其产值约占中国包装工业总产值的10%，主要为食品、罐头、饮料、油脂、化工、药品、文化用品及化妆品等行业提供包装服务。从产品形式上分主要有各种饮料易拉罐、食品包装罐/盒、金属气雾罐、礼品罐、化工材料罐/桶等等。从包装材质上分主要有铝罐和铁罐。

目前在我国，大多数食品包装金属罐都是用涂料罐，这种罐的内面也即直接接触食品的表面所用的涂料是以环氧树酯为基料的，而环氧树酯往往含有对人体有害的物质双酚A。双酚A对人体生殖系统存在很大危害，会导致生殖系统发育异常、女性提早性成熟、精子数量减少以及容易诱发前列腺癌和乳腺癌等与激素相关的癌症。如果双酚A进入女性子宫，将易导致胎儿疾病变异，如易患糖尿病和癌症。另外，这种涂料罐内面所使用涂料的添加剂中还可能含有三聚氰胺等有害物质。由此可见，现有金属食品包装材料对于食品安全和人体健康是个很大的隐患，必须引起足够的重视。

现有金属包装罐中的铁罐的制作材料主要有马口铁（表面镀锡的薄钢板）和镀铬铁（表面不镀锡钢板）。为将涂料涂覆到金属表面，其加工工艺中需要用到大量有机溶剂，这些有机溶剂在生产过程中有部分会排放到大气中造成环境污染，在包装罐内部，虽经挥发但也会有微量残留，残留的有机溶剂最终会渗入到食品饮料中，进而危害人体健康。

另外，涂料罐所用的外涂料包括底涂料、白涂料及上光涂料，以丙烯酸和聚酯树脂为主。涂料罐外部印刷所用的油墨必须与涂料配套使用，为保证油墨的色彩和附着力等性能，这种涂料中往往加入固化剂、增稠剂、色调剂等配料，溶解在溶剂和稀释剂中使用，这些都会给周边环境带来污染。因此，这些都是亟待解决的环保问题。

同时，由于现有金属包装罐生产中用到大量涂料和其它有机物质，造成现有金属包装罐的生产工艺复杂，能源和材料消耗大，生产成本高。

为了克服以上技术弊端，近年来，也出现了另一种在冷轧薄钢板（大都是镀铬铁）上直接贴塑料薄膜的方法。通常是在钢板上下表面各贴合一层塑料薄膜，贴好薄膜的钢板称为覆膜铁。这种技术理论上可以大大降低环保问题，但存在很高的技术门槛。目前，国内仅有少数企业能够生产覆膜铁，而且仅限于在低温下涂胶后将塑料薄膜与钢板复合，所用热熔胶主要成分是丙烯酸树脂或其它热熔胶。由于丙烯酸树脂等热熔胶的熔点低，因此这种方式复合的产品无法用高温蒸煮杀菌，并且，丙烯酸树脂本身也存在一定的毒性，因此，在饮料、果汁、番茄酱等包装罐中都无法使用。

发明内容

针对现有技术中生产工艺复杂、能源和材料消耗大、生产成本高、对环境污染严重，且对人体存在健康隐患等缺点，本发明通过提供一种全新的生产设备和工艺，能彻底解决上述问题，在提高产品质量、降低污染的同时，也能够降低生产成本。本发明是通过如下技术方案来实现的：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种覆膜铁加工工艺，经表面镀铬处理的冷轧薄成卷钢板（镀铬铁）经钢板开卷机放卷后，经如下步骤，清洗、干燥；经清洗、干燥后的钢板进入预热装置预热；预热后的钢板经压膜装置使之与塑料薄膜进行热复合。

进一步地，所述步骤清洗、干燥步骤包括如下步骤，经压缩空气吹淋；经碱液清洗；经纯水清洗；经烘箱干燥。

所述压缩空气使用洁净空气，压力为1.5~5kg/cm²；所述碱液采用40~80℃的氢氧化钠溶液，浓度为0.1~5%；所述清洗用纯水采用反渗透加离子交换树脂方法进行制备，电阻率为1~5MΩ·cm，温度为10~30℃。

经预热后，钢板表面温度达到120~270℃。

    进一步地，对与塑料薄膜进行热复合后的钢板进行冷却。冷却介质使用纯水，所述纯水的温度为12~35℃。

进一步地，对冷却后的钢板进行蒸煮。蒸煮采用温度为120~160℃的水蒸汽，蒸煮时间为3~20分钟。

进一步地，对经蒸煮后的钢板进行干燥，所述干燥温度为50~100℃。

进一步地，对干燥后的钢板经检测后由收卷机进行收卷。 

根据本发明的又一面，本发明还提供一种覆膜铁加工设备，包括清洗干燥装置、预热装置、压膜装置，所述经表面镀铬处理的冷轧薄成卷钢板由钢板开卷机放卷，通过导辊逐次传送到清洗干燥装置进行清洗干燥，再进入预热装置中预热，再经压膜装置将钢板与塑料薄膜进行高温热复合压膜。

进一步地，还包括冷却装置、干燥装置，所述热复合后的钢板经冷却装置冷却后，进入干燥装置进行干燥。

进一步地，所述预热装置包含若干个子预热装置。

进一步的，所述干燥装置使用电热管加热干燥方式。

进一步地，所述子预热装置使用电磁感应加热辊，所述电磁感应加热辊的辊面温度为120~270℃，所述电磁感应加热辊辊面温差为±1℃~±2℃。

进一步地，所述压膜装置包括塑料薄膜放卷机和压膜辊，所述压膜辊为耐高温胶辊，耐温范围为120~250℃。

进一步地，在所述压膜辊周围设置若干支冷却辊，对压膜辊冷却，所述冷却辊的温度为18~35℃，所述冷却辊的辊面温差为±2℃~5℃。

进一步地，还包括脱水装置，所述脱水装置为脱水辊。

进一步地，还包括蒸煮装置，所述蒸煮装置使用蒸汽喷头对冷却后的钢板进行蒸煮。

 

藉由上述技术特征，可以实现在不涂覆任何胶的前提下将塑料薄膜与镀铬铁复合的技术目的，从而避免在钢板上涂涂料。并且，通过本发明还可以实现钢板与塑料薄膜的高温热复合，实现贴合紧密无气泡的良好效果。本发明至少具有如下有效效果：

1、 具有良好的防锈、装饰、隔热、减震等功能，尤其耐冲压、耐腐蚀；

2、 表面针孔少，致密，抗拉强度高；

3、 生产效率高，能源消耗和材料消耗低，因此生产成本更低；

4、 没有有机溶剂排放，也不会有小分子有害物质残留，生产过程及产品都更加环保。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出本发明覆膜铁加工工艺一种实施例的生产线示意图；

图2示出本发明一种实施例的压膜装置示意图；

图3示出本发明一种实施例的冷水装置示意图；

图4示出本发明一种实施例的蒸煮箱示意图。

图中标号说明：

1  钢板开卷机；

2  压缩空气吹淋室；

3  碱液清洗槽；

4  纯水清洗槽；

5  烘箱；

6  预热室； 

7  电磁感应加热辊；

8  压膜装置；

9  塑料薄膜放卷机；

10  急冷水槽；

11  脱水辊；

12  蒸煮箱；

13  干燥机；

14  检测仪；

15  收卷机；

16  压膜辊；

17  冷却辊；

18  循环水泵；

19  换热器；

20   蒸汽喷头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述：

图1是本发明覆膜铁加工工艺的一种实施例的生产线示意图。

整个工艺流程分为清洗干燥阶段、预热阶段、压膜阶段、冷却阶段及辅助阶段等。下面结合附图对本发明的整个工艺流程和步骤进行详细说明。

所述需要加工的钢板为表面镀铬处理的冷轧薄成卷钢板（镀铬铁），所述用于复合的塑料薄膜可以是PP塑料（聚丙烯），也可以是PET塑料（聚酯）。

首先是清洗干燥阶段。如图1中，需要加工的经表面镀铬处理的冷轧薄成卷钢板（镀铬铁）经钢板开卷机1开卷后由导辊传输（本领域技术人员理解，所述钢板经开卷后均由一个或多个导辊传送至各个工艺流程，所述导辊的个数根据钢板的传输方向、传输距离决定，这一点并非本发明的要点，在如下文字中省略）进入到压缩空气吹淋室2，所述压缩空气吹淋室2内使用压力为1.5~5kg/cm²的洁净空气，通过压缩空气将钢板上大部分的浮尘吹扫去除。经初步除尘后的钢板进入到碱液清洗槽3内，碱液清洗槽3内为碱液，碱液可以选择通常的氢氧化钠、氢氧化钾等，碱液的温度和浓度根据钢板表面油污灰尘的情况进行选择，浓度可以在0.1~5%之间，并根据碱液浓度的大小和钢板表面油污情况选择是常温态的碱液还是经加热到一定温度的碱液。

在本发明的一种实施例中，选择浓度为3%的氢氧化钠溶液，温度设定在50℃。通过碱液将金属钢板表面的油污去除后，再进入纯水清洗槽4，用纯水将钢板表面洗净。清洗所用的纯水采用常规的反渗透水处理技术加离子交换树脂处理技术制备得到，水的电阻率和温度根据钢板表面情况进行设定，一般地，电阻率可以在1~5MΩ·cm之间选择，温度为10~30℃。本发明的一种实施例中，选择电阻率为3 MΩ·cm，水温控制在20℃。经水洗后的钢板进入烘箱5内，通过放置在烘箱5内的红外灯管将钢板表面残留的水烘干干燥。

钢板经清洗干燥后进入预热阶段。预热阶段是整个覆膜铁生产工艺流程中的关键阶段。该阶段对钢板表面温度控制的是否合适将决定其后的压膜阶段中钢板与薄膜复合的紧密度、牢固度、压膜是否存在气泡和翘皮等异常情况，从而决定整个覆膜铁产品的质量。具体预热过程如下：

经清洗干燥后的钢板进入到预热室6内预热。本发明的预热装置为一组电磁感应加热辊7，这也是本发明的关键工艺之一。选择电磁感应加热辊有如下几个优点：一是可以实现良好的温度控制效果，使钢板表面的温度既能控制均匀又能做到精准控制；二是可以实现更高的加热温度，从而能满足本工艺所需的钢板与薄膜表面复合的温度要求；三是不会影响污染经清洗干燥后的钢板和对环境造成污染。如果使用普通的加热辊，如导热油加热辊，在加热过程中势必会造成加热油的泄露，污染钢板和环境，致使产品不能用于食品包装，另外，普通的加热辊也达不到本发明所需的复合温度，从而导致工艺失败。

本发明中，经预热后钢板表面温度可以在120~270℃之间，具体的，根据所需复合的塑料品种和复合速度，来控制和调整钢板表面的温度，进一步地，因为所要达到的预热温度不同，所使用的电磁感应加热辊7的个数也不同。通常，为了实现良好的复合效果，需要使用一组电磁感应加热辊。各个电磁感应加热辊的温度均单独进行设定和控制，一般设置在前面的电磁感应加热辊的加热温度较低，到后面逐渐升高，直至达到最终所需要的预热温度。在本发明的一个实施例中，如将PP塑料与镀铬铁复合，在复合速度为100m/min 时，钢板表面预热后的温度设定为180~200℃，需要的电磁感应加热辊的个数为6个。在复合速度为130~140m/min时，钢板表面的预热温度设定为接近220℃，此时需要配置8支电磁感应加热辊才能满足复合压膜时的热量和温度需求。

关于预热阶段中的所述电磁感应加热辊，申请人已经申请多个专利，其结构和工作原理在此不再赘述。

钢板经预热到设定温度后进入压膜阶段。压膜阶段也是本发明工艺流程中的关键阶段。如图2中的8为压膜装置。所述压膜装置8包括塑料薄膜放卷机9和压膜辊16。所述压膜辊16为耐高温的胶辊。由于经预热后的钢板表面温度较高，因此，压膜辊的耐温范围也要与钢板表面温度相适应。

具体压膜过程如下：已经预备好的两卷塑料薄膜经塑料薄膜放卷机9分别从两个方向与需要复合的钢板靠近，分别通过两个压膜辊16的挤压将塑料薄膜与钢板高温热贴合在一起。当然，如果只需在钢板一面复合薄膜，则只需一个塑料薄膜放卷机从一个方向提供塑料薄膜即可。在复合过程中，由于经预热后的钢板表面温度很高，压膜辊16的温度也会逐渐升高，一方面将需要与钢板复合的塑料薄膜的一面熔融以实现与钢板表面良好复合，另一方面还要避免塑料薄膜的另一面温度不致过高，以避免薄膜完全熔融导致复合失败。因此，在复合压膜的同时，还需要对压膜辊16进行降温。在本发明的一个实施例中，在2个压膜辊16的旁边各设置一个冷却辊17，所述冷却辊17对压膜辊16的一个表面进行降温，防止塑料薄膜的一面熔融。在本实施例中，优选地，所述冷却辊17的温度设定在18~35℃，辊面温差为±2℃即可。根据工艺要求，所述冷却辊17可以设置一个或多个。

经压膜阶段后已经实现钢板表面与塑料薄膜的良好复合。为了实现钢板与塑料薄膜更好的粘结效果，本发明的一个实施例中还提供了对复合后的钢板进行冷却的流程。如图3所示用于冷却的急冷水槽10，该急冷水槽10同样使用纯水进行冷却，在本发明的一个实施例中，水温控制在12~35℃，以对经高温与塑料薄膜熔融复合的钢板进行急速冷却。优选地，本发明一个实施例中，水温在15~30℃。急速冷却的结果可以实现对复合后覆膜铁产品的更好的粘结效果，使复合后的塑料薄膜与钢板之间的粘结效果更好。

所述冷却阶段还包括循环水泵18和换热器19，其作用是保持急冷水槽10中的温度始终保持在设定温度。具体工作原理为：当热的钢板经过急冷水槽降温时，水槽中水的温度上升。这时，根据急冷水槽中的水温设定，通过相应控制系统，循环水泵18即将急冷水槽中的水输送到换热器19中进行冷却，至达到设定温度后再通过控制系统控制流回到急冷水槽10中，从而保持急冷水槽10中的水温始终在设定温度范围内。

    完成贴膜的钢板进入经急冷水槽10急冷至室温左右，即进入后续的辅助阶段。辅助阶段包括脱水、蒸煮、干燥及检测等阶段。具体如下：

通过脱水辊11将钢板表面大部分的水经脱水去除，再进入到蒸煮箱12内。如图4为蒸煮箱的示意图。图中20为蒸汽喷头。蒸煮的作用是将覆膜铁产品进行杀菌消毒，以适应包装食品、饮料的卫生要求。本发明的一个实施例中，使用温度为120~160℃的蒸汽对经覆膜后的钢板进行蒸煮。蒸煮温度的高低根据塑料薄膜的种类不同进行选择，本发明提供的一种实施例中，将PP薄膜与镀铬铁进行复合后，蒸煮需要的温度为120~130℃。经蒸煮消毒后，通过干燥机13将钢板烘干干燥，所述干燥机可以采用电热管加热方式将钢板表面水分烘干，干燥温度范围为50~100℃。所述干燥机还是采用其他的加热方式，在此不再赘述。本发明的一个实施例中，在100m/min的速度下复合PP膜需要的干燥温度为60~65℃。

干燥烘干的产品通过检测仪14经自动检测后，并记录下产品质量详情，由收卷机14将最终产品收卷，完成最终覆膜铁产品的生产。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要说明的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (18)

1.一种覆膜铁加工工艺，其特征在于，所述经表面镀铬处理的冷轧薄成卷钢板（镀铬铁）经钢板开卷机放卷后，经如下步骤，

a.经清洗、干燥；

b.经清洗、干燥后的钢板进入预热装置预热；

c.预热后的钢板经压膜装置使之与塑料薄膜进行热复合。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，进一步地，所述步骤a包括如下步骤，

a1)经压缩空气吹淋；

a2)经碱液清洗；

a3)经纯水清洗；

a4)经烘箱干燥；

所述压缩空气使用洁净空气，压力为1.5~5kg/cm²；所述碱液采用40~80℃的氢氧化钠溶液，浓度为0.1~5%；所述清洗用纯水采用反渗透加离子交换树脂方法进行制备，电阻率为1~5MΩ·cm，温度为10~30℃。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，经所述步骤b预热后，所述钢板的表面温度达到120~270℃。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，还包括如下步骤，

对与薄膜进行热复合后的钢板进行冷却。

5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，对热复合后的钢板进行冷却的介质使用纯水，所述纯水的温度为12~35℃。

6.根据权利要求1至5任一项所述的工艺，其特征在于，还包括如下步骤，

 对冷却后的钢板进行蒸煮。

7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述蒸煮采用温度为120~160℃的水蒸汽，蒸煮时间为3~20分钟。

8.根据权利要求1至7任一项所述的工艺，其特征在于，还包括如下步骤，

对经蒸煮后的钢板进行干燥，所述干燥温度为50~100℃。

9.根据权利要求1至8任一项所述的工艺，其特征在于，还包括如下步骤，

    干燥后的钢板经检测后由收卷机进行收卷。

10.一种覆膜铁加工设备，其特征在于，包括清洗干燥装置、预热装置、压膜装置，所述经表面镀铬处理的冷轧薄成卷钢板由钢板开卷机放卷，通过导辊逐次传送到清洗干燥装置进行清洗干燥，再进入预热装置中预热，再经压膜装置将钢板与塑料薄膜进行高温热复合压膜。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，进一步地，还包括冷却装置、干燥装置，所述热复合后的钢板经冷却装置冷却后，进入干燥装置进行干燥。

12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述预热装置包含若干个子预热装置。

13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述干燥装置使用电热管加热干燥方式。

14.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述子预热装置使用电磁感应加热辊，所述电磁感应加热辊的辊面温度为120~270℃，所述电磁感应加热辊辊面温差为±1℃~±2℃。

15.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述压膜装置包括塑料薄膜放卷机和压膜辊，所述压膜辊为耐高温胶辊，耐温范围为120~250℃。

16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，在所述压膜辊周围设置若干支冷却辊，对压膜辊冷却，所述冷却辊的温度为18~35℃，所述冷却辊的辊面温差为±2℃~5℃。

17.如权利要求10所述的设备，其特征在于，还包括脱水装置，所述脱水装置为脱水辊。

18.如权利要求10所述的设备，其特征在于，还包括蒸煮装置，所述蒸煮装置使用蒸汽喷头对钢板进行蒸煮。

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