CN107538883A - 一种金属薄板热覆膜设备及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属薄板热覆膜设备，其特征在于：包括通过传送装置依次连接的开卷机、焊接单元、清洗单元、一次烘干单元、加热单元、覆膜单元、冷却单元、二次烘干单元、飞剪设备和收卷机，同时也介绍了该金属薄板热覆膜设备的加工方法。本发明可同时适用于钢板和铝板两种材料的热覆膜设计合理，且具有运行平稳、环保节能、控制准确的优点，可连续化作业，有效提升了生产效率和提升了产品性能。

Description

一种金属薄板热覆膜设备及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种覆膜设备，尤其是一种金属薄板热覆膜设备及其加工方法。

背景技术

通常食品、饮料及化工等产品的金属包装材料，包括金属罐、盖、桶等材料，是使用金属薄板如镀铬铁、镀锡铁或铝板材，经过涂层工艺做表面处理保护后再印刷加工的。涂层工艺的材料和生产过程会产生有毒有害的化学物品，污染环境及损害操作人员身体健康。其材料残留的有害物质还会污染食品饮料包装的内容物，损害消费者的健康。采用热覆膜的工艺技术，除避免使用涂层材料及工艺之外，热覆膜技术也不同于预涂胶水的冷覆膜技术，符合食品安全要求的高分子薄膜通过高温高压直接贴覆到金属薄板上。上海联净环保科技有限公司拥有的发明专利“一种覆膜铁加工工艺及设备”（申请号201110298975.3）主要是针对覆膜铁技术。奥瑞金包装股份有限公司上海分公司在浙江上虞工厂的覆膜线因加热方式和清洗装置的限制，也只能覆钢板，不适合铝板的覆膜。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种金属薄板热覆膜设备及其加工方法，通过本发明的设备和技术工艺，达到适合钢板和铝板两种材料热覆膜的目的，覆膜产品适合金属包装制品深冲、拉伸、印刷和高温蒸煮等要求，并且对酸、碱、盐有一定的耐蚀性。

本发明的技术方案为：一种金属薄板热覆膜设备，其特征在于：包括通过传送装置依次连接的开卷机、焊接单元、清洗单元、一次烘干单元、加热单元、覆膜单元、冷却单元、二次烘干单元、飞剪设备和收卷机。

所述焊接单元包括依次设置的自动焊机、缝合机和开卷活套。

所述清洗单元包括若干个连续设置的清洗装置，所述清洗装置包括不锈钢箱体、药液槽、转向辊、沉没辊和喷淋系统，所述不锈钢箱体内安装有药液槽，所述药液槽内安装有热交换器、转向辊和沉没辊，所述药液槽连接有喷淋系统，所述喷淋系统包括安装在药液槽上的喷淋管、回流管以及设置在管道上的水泵。

所述清洗单元还包括有表面处理装置和化学处理装置，用于先将铝板表面腐蚀成凹凸状结构然后在铝板表面形成金属膜层。

每个清洗装置后部均安装有一组挤干辊，用于挤干和回收该装置的清洗药液。

所述一次烘干单元和二次烘干单元均为采用天然气加热的烘干箱。

所述加热单元包括热风炉、热风管道、风刀和马弗炉，所述热风炉内设置有采用天然气进行燃烧的燃烧器，所述热风炉通过带有热风风机的热风管道连接有风刀，所述风刀安装在带有温度控制器的马弗炉内，所述马弗炉内设有保温层。

所述覆膜单元包括液压站、放膜机和覆膜装置，所述放膜机有两个且分别将胶膜通过覆膜装置的两条覆膜辊热覆在金属薄板的上下表面，所述覆膜装置上安装有与液压站连接的液压伺服控制系统，所述覆膜辊上安装有压力检测器。

所述冷却单元包括闭式冷却塔、水箱、水泵、喷淋箱体、喷淋管及喷嘴，所述闭式冷却塔通过管路依次连接有水箱、水泵和喷淋箱体，所述喷淋箱体上安装有喷淋管及喷嘴。

所述冷却单元后部安装有一组挤干辊，用于挤干和回收该单元的冷却水。

所述传送装置由依次布置的传送辊和张力控制系统组成，所述的张力控制系统由PLC控制器进行调节，PLC控制器根据测得的运动速度信号，向张力控制系统的变频电机发送控制信号，调节张力控制系统的运动速度，所述传送装置上还设置有由PLC控制的纠偏控制系统。

一种金属薄板热覆膜设备的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将金属薄板依次经过开卷、焊接、缝合等预处理步骤，然后送入清洗单元进行表面预处理；

2）在清洗单元中，将金属薄板通过经过药液多级处理以去除表面的保护油层和氧化层；

3）清洗完成后，将金属薄板进行一次烘干后再送入加热单元；

4）在加热单元中控制覆膜前板面温度在150~300℃，再送入覆膜单元；

5）在覆膜单元中将胶膜高压贴覆在高温金属薄板上；

6）在冷却单元中通过喷淋方式来快速冷却高温覆膜板材；

7）冷却后的覆膜板经二次烘干后再由飞剪设备和收卷机完成收卷。

所述步骤2）中，金属薄板为铝板，则在去除表面的保护油层和氧化层后，将铝板表面腐蚀成凹凸状微孔结构并在铝板表面形成金属膜层。

本发明的有益效果为：

1、本发明的整线结构设计合理，运行平稳，设计速度为100米/分钟。

2、开卷段由双开卷机、自动焊机、缝合机和开卷活套组成，确保卷板转换时不影响覆膜段工艺正常运行，确保生产效率和工艺稳定，其中缝合机是为钢板和铝板转换时配置的。

3、收卷段由张力辊、飞剪设备、双收卷机组成，可确保机组不间断转换运行，不需配置收卷活套，减少了场地占用。

4、清洗成膜工艺段可以灵活调配使用，适合不同金属材料清洗的不同工艺要求要求。各清洗装置有独立的药液加热热交换器，便于工艺控制。各清洗装置药液温度根据工艺需要可控制在35~70℃。

5、加热系统和烘干系统采用天然气清洁能源，清洁环保，温度控制简单稳定，热能可循环利用，能耗低。金属薄板加热温度范围广，可灵活控制在150~300℃的范围。根据工艺要求加热系统可准确控制板温在工艺需要的温度，并确保板温均匀，温差小于5℃。

6、覆膜系统采用液压伺服控制及压力闭环控制系统，确保压力控制准确稳定。

7、冷却单元可满足覆膜工艺后快速冷却的要求。

8、覆膜产品适合于食品饮料及化工等产品的罐、盖制作材料，特别在需要深冲制罐、高温蒸煮杀菌用途的包装材料上有明显的优越性。

附图说明

图1为本发明的设备结构图；

图2为本发明的工艺流程图；

图中，1-双开卷机，2-自动焊机，3-开卷活套，4-清洗装置，5-1#烘干箱，6-加热单元，7-放膜机，8-覆膜装置，9-冷却单元，10-2#烘干箱，11-飞剪设备，12-双收卷机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明的所提供的金属薄板热覆膜设备，包括双开卷机1、自动焊机2、缝合机、开卷活套3、张力控制系统、纠偏控制系统、清洗成膜工艺段、1#烘干箱5、加热单元6、覆膜系统、冷却单元9、2#烘干箱10、飞剪设备11、双收卷机12等构件。其中开卷机、自动焊机2、缝合机、开卷活套3、张力控制系统、纠偏控制系统、飞剪设备11、收卷机这部分组成的功能是确保钢带或铝带运行、转换顺畅，并保持在机组中心运行，属于通用技术。清洗、成膜、烘干、加热、覆膜、冷却属于工艺段，属本发明的核心技术。其中清洗和成膜工艺需根据钢板或铝板的材料性能和覆膜产品的用途选用不同的清洗药液和不同的成膜工艺。

本发明的清洗成膜工艺段由5个清洗装置4组成。根据不同的金属薄板材料和覆膜产品的使用要求，选用不同的清洗药液和清洗装置4的工艺组合。每个清洗装置4包括有：不锈钢箱体、转向辊、沉没辊、喷淋管、水泵及管道、回流管、药液槽、热交换器等。与清洗药液接触到的所有箱体、管道等器件都必须选用耐酸碱腐蚀的材料制作。清洗单元的工作原理是：热交换器将药液槽内清洗药液加热到需要的温度，通常是在35~70℃的范围，视药液的性能和机组速度而定。机组运行时，待覆膜的金属薄板在箱体内绕转向辊和沉没辊上下运行，水泵将清洗药液以高压形式喷射在金属薄板两面进行冲洗，药液清洗金属薄板后，在重力作用下，通过回流管回流到药液槽循环使用。通过监控清洗药液的浓度、温度、PH值等参数确保清洗效果。

钢板和铝板的清洗工艺主要区别是，钢板主要是清洗掉表面的油层和杂质。而铝板清洗不仅要清洗掉表面的保护油层和氧化层，还要对铝板表面适当的腐蚀形成只能在高倍显微镜下才能看到的凹凸点，然后在成膜段通过化学反应在清洗干净的铝板表面形成一层特殊的膜层，这层膜层有利于增加铝板覆膜的附着力和提高后加工性能。本发明拥有的技术能够分别满足钢板和铝板各自的清洗成膜工艺要求。

每一个清洗装置4后段，都会配置安装一组挤干辊，用于挤干该装置的清洗药液，避免大量带入下一个箱体。另一个作用是减少药液的损耗浪费，保持药液的浓度和PH值稳定。最后一个清洗装置4的挤干辊后，配置了一台天然气加热烘干箱（1#烘干箱5），将板材上的水分充分烘干，避免带入到加热单元6。

加热单元6由天然气燃烧器、热风炉、热风风机、马弗炉、热风管道、风刀、温度控制器等组成。天然气通过燃烧器在热风炉内燃烧，产生的热风由热风风机通过热风管道和风刀吹送到在马弗炉内运行的金属薄板表面，对其进行加热。通过调整和控制热风温度和机组速度，可以达到控制覆膜前板面温度在150~300℃范围，达到覆膜要求温度，进入覆膜单元。马弗炉具有保温层，炉内热风通过风管送回热风炉循环加热，确保了温度稳定，能源因循环利用得以节省。

覆膜单元由液压站、覆膜装置8、两台放膜机7组成。覆膜装置8的两条覆膜辊在压力检测、液压伺服控制系统控制下，将双面胶膜高压贴覆在高温金属薄板上。覆膜的压力和温度需视胶膜材料性能和覆膜产品的用途设置和调整。通常覆膜辊单边压力为4~6吨。

冷却单元9采用喷淋的形式快速冷却高温覆膜板材。由喷淋箱体、喷淋管及喷嘴、水泵、管道、水箱、闭式冷却塔组成相对封闭的冷却水循环系统，冷却水温度控制在低于40℃。冷却水采用去离子水，并定时更换，确保冷却水洁净。冷却后的覆膜板经挤干辊和2#烘干箱10烘干后由收卷机收卷。

本发明可同时适用于钢板和铝板两种材料的热覆膜设计合理，且具有运行平稳、环保节能、控制准确的优点，可连续化作业，有效提升了生产效率和提升了产品性能。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种金属薄板热覆膜设备，其特征在于：包括通过传送装置依次连接的开卷机、焊接单元、清洗单元、一次烘干单元、加热单元、覆膜单元、冷却单元、二次烘干单元、飞剪设备和收卷机。

2.根据权利要求1所述的金属薄板热覆膜设备，其特征在于：所述焊接单元包括依次设置的自动焊机、缝合机和开卷活套。

3.根据权利要求1所述的金属薄板热覆膜设备，其特征在于：所述清洗单元包括若干个连续设置的清洗装置，所述清洗装置包括不锈钢箱体、药液槽、转向辊、沉没辊和喷淋系统，所述不锈钢箱体内安装有药液槽，所述药液槽内安装有热交换器、转向辊和沉没辊，所述药液槽连接有喷淋系统，所述喷淋系统包括安装在药液槽上的喷淋管、回流管以及设置在管道上的水泵。

4.根据权利要求3所述的金属薄板热覆膜设备，其特征在于：所述清洗单元还包括有表面处理装置和化学处理装置。

5.根据权利要求1所述的金属薄板热覆膜设备，其特征在于：所述加热单元包括热风炉、热风管道、风刀和马弗炉，所述热风炉内设置有采用天然气进行燃烧的燃烧器，所述热风炉通过带有热风风机的热风管道连接有风刀，所述风刀安装在带有温度控制器的马弗炉内，所述马弗炉内设有保温层。

6.根据权利要求1所述的金属薄板热覆膜设备，其特征在于：所述覆膜单元包括液压站、放膜机和覆膜装置，所述放膜机有两个且分别将胶膜通过覆膜装置的两条覆膜辊热覆在金属薄板的上下表面，所述覆膜装置上安装有与液压站连接的液压伺服控制系统，所述覆膜辊上安装有压力检测器。

7.根据权利要求1所述的金属薄板热覆膜设备，其特征在于：所述冷却单元包括闭式冷却塔、水箱、水泵、喷淋箱体、喷淋管及喷嘴，所述闭式冷却塔通过管路依次连接有水箱、水泵和喷淋箱体，所述喷淋箱体上安装有喷淋管及喷嘴。

8.根据权利要求1所述的金属薄板热覆膜设备，其特征在于：所述传送装置由依次布置的传送辊和张力控制系统组成，所述的张力控制系统由PLC控制器进行调节，PLC控制器根据测得的运动速度信号，向张力控制系统的变频电机发送控制信号，调节张力控制系统的运动速度，所述传送装置上还设置有由PLC控制的纠偏控制系统。

9.一种金属薄板热覆膜设备的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将金属薄板依次经过开卷、焊接、缝合等预处理步骤，然后送入清洗单元进行表面预处理；

2）在清洗单元中，将金属薄板通过经过药液多级处理以去除表面的保护油层和氧化层；

3）清洗完成后，将金属薄板进行一次烘干后再送入加热单元；

4）在加热单元中控制覆膜前板面温度在150~300℃，再送入覆膜单元；

5）在覆膜单元中将胶膜高压贴覆在高温金属薄板上；

6）在冷却单元中通过喷淋方式来快速冷却高温覆膜板材；

7）冷却后的覆膜板经二次烘干后再由飞剪设备和收卷机完成收卷。

10.根据权利要求9所述的金属薄板热覆膜设备的加工方法，其特征在于：所述步骤2）中，金属薄板为铝板，则在去除表面的保护油层和氧化层后，将铝板表面腐蚀成凹凸状微孔结构并在铝板表面形成金属膜层。