CN1084672C - 层压金属板的制造方法及制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属板的制造方法，该金属板的制造方法可以降低在层压金属板的深冲成形时于合成树脂薄膜上产生针孔的比率(针孔发生率)。为此，在一边将加热了的金属板7与从薄膜卷筒开卷取出的合成树脂薄膜23重合一边通过一对层压辊21、21而对两者加压使其贴合的金属板制造方法中，将层压室1维持在平均粒径超过3μm的微粒浓度为100个/ft3以下的环境下，并在该层压室1内进行上述贴合工序。
Description
技术领域
本发明涉及层压金属板的制造方法及制造装置。
背景技术
近来，作为饮料用罐等的材料，采用在薄钢板或电镀薄钢板等金属板的单面或两面层压聚酯薄膜等合成树脂薄膜的层压金属板。当对该层压金属板进行深冲加工等而成形为罐体时，合成树脂薄膜将保护金属板不受装入物的腐蚀。由于成形时合成树脂薄膜可起到润滑层的作用，所以还具有省去涂抹和清洗润滑油麻烦的优点。
在对层压金属板进行深冲成形时，在某些加工条件下可能会在合成树脂薄膜产生裂纹和针孔。由于这样的裂纹形成在凸缘部的下方附近，所以外观很不好看。而且由于基材变得易于腐蚀，所以还存在耐久性的问题。为此，本申请的发明人等提出了局部控制合成树脂薄膜的定向度和提高基材与合成树脂的粘合程度等多种裂纹防止对策(参照国际申请号PCT/JP94/01260等)。由这样的方法可大大减少裂纹的发生。
然而，随机发生的针孔采用上述对策仍不能充分地使其减少，因而不能充分防止罐内装着的物质从针孔渗出而腐蚀基材、使耐久性降低。本发明的技术课题就在于提供一种可在深冲加工等中抑制针孔发生的层压金属板，由此提高饮料罐等的耐久性。
上述针孔的发生率虽然当改变合成树脂薄膜的条件及金属板的表面粗糙度等条件时会有某种程度的减少，但还存在即使改变原材料的条件也基本不变化的因素。本发明人认识到空气中浮游的微粒的存在为原材料以外的条件。也就是认为，可能是由于这样的微粒吸附在薄膜表面上、存在于金属板和薄膜之间，所以在用该层压金属板制罐时，以微粒为起点，在薄膜产生针孔。于是提高层压(贴合)加工环境的空气清洁度进行观察，结果发现在级别清洁度(美国标准Fed.Std No.209D)与针孔发生率之间有大的相关关系，该级别清洁度为一般空气清洁度的基准，示出1ft3的空间内存在的0.5μm以上的微粒的个数。另外，本发明者认为平均粒径3μm以下的微粒与针孔的发生没有太大关系，并认识到，作为度量层压(贴合)工序的环境的清洁度的基准，将平均粒径为3μm以上的微粒的密度作为基准，比美国标准更有利于进一步抑制针孔的发生，而且不需要过高的空气清洁度，从而完成了本发明。
发明的公开
本发明的层压金属板的制造方法，是一边将加热了的金属板与从薄膜卷筒开卷取出的合成树脂薄膜重合在一起，一边通过一对层压辊对两者加压使其贴合；其特征在于：上述贴合工序在平均粒径超过3μm的微粒的密度为100个/ft3以下的环境下进行。
上述贴合的工序最好在级别5000以下的清洁度的环境下进行。另外，最好在清洁度为级别20000以下的环境下从薄膜卷筒将上述合成树脂薄膜开卷取出，然后使其与金属板贴合。另外，最好将上述层压金属板的制造线的全体设在清洁度为级别100000以下的环境，而在比周围气压高一些的气压环境下进行上述贴合工序和开卷取出工序则更好。
本发明的层压金属板制造装置具有将合成树脂薄膜从薄膜卷筒开卷取出的开卷机部和将开卷机取出的合成树脂薄膜与加热了的金属板贴合的层压部；其特征在于：将上述层压辊部设在与其它部分隔离开的层压室，并设置可将该层压室维持在平均粒径超过3μm的微粒的密度为100个/ft3以下的环境的空气滤清器。
在这样的制造装置中，上述空气滤清器最好可将层压室维持在级别5000以下。另外，最好设置将上述开卷机部与其它部分隔离开的开卷机室，并设置第2空气滤清器，该第2空气滤清器可将开卷机室维持在级别20000以下的清洁度。另外，最好将包含上述开卷机室和层压室的层压金属板的制造线的全体收容于与外部隔离开来的制造线间内，并设置可将制造线间的清洁度维持在100000以下的第3空气滤清器。最好设置将上述开卷机室和层压室维持在高于周围气压一些的加压装置。
附图的简单说明
图1为示出本发明的制造装置的一实施例的主要部分的侧断面图。
图2为图1中制造装置的局部放大图。
图3为示出图1中制造装置的整体的侧断面图。
图4为示出由本发明的制造方法获得的层压金属板的一侧的示意放大断面图。
图5为示出由该层压金属板成形的罐容器的一例的断面图。
图6为示出本发明层压工序环境的微粒浓度与针孔发生率的关系的曲线图。
图7为示出3μm以上的微粒的浓度与美国标准的空气清洁度的相关关系的曲线图。
本发明的最佳实施形式
在层压薄膜产生针孔的微粒的平均粒径为3μm以上，如将该微粒的贴合工序环境下的浓度设在100个/ft3以下，则可使附着在合成树脂薄膜而卷入到薄膜与金属板之间的微粒个数为大约1000个/m2。在该程序下，由于制造层压金属板时针孔的发生率大体在0.1％以下，所以对于实际的罐的制造来说针孔的影响基本上不存在。另外，由于该微粒浓度在一般的微粒分布的场合大体与美国标准的清洁度的级别5000相当，所以即使在级别5000的环境下进行层压工序也可获得大体相同的作用效果。这里，所谓“低于级别”意味着微粒的浓度低于该数值。
在从层压辊将层压薄膜开卷的工序中，不需要那么高的清洁度，如设定为级别20000的环境，则可使附着在合成树脂薄膜上且被运送到层压工序的微粒的数目为6000个/m2左右。虽然将开卷工序和层压工序气密地分开较困难，但如在开卷工序中设定到级别20000以上的清洁度，则易于维持层压工序中的清洁度。因此，通过增加比较筒单的设备就可以进一步降低针孔的发生率。同样，通过将制造线全体的环境维持在级别100000以上，通过增加比较简单的设备就可以进一步降低针孔发生率。
在上述制造方法中，如将层压工序和开卷工序中的气压设定得大于周围气氛，则可以抑制来自外部的带有微粒的空气的侵入，所以易于维持各工序的空气清洁度。
由本发明的制造装置，可以实施上述制造方法。
下面参照附图说明本发明的制造装置及制造方法的优选实施形式。图1为示出本发明制造装置的一实施形式的要部的侧断面图，图2为图1的制造装置的局部放大图，图3为示出图1的制造装置全体的侧断面图，图4为示出由本发明的制造方法得到的层压金属板的一个例子的示意放大断面图，图5为示出用该层压金属板成形的罐容器的一例的断面图，图6为示出本发明的层压工序的环境微粒浓度与针孔发生率的关系的曲线图，图7为示出本发明中3μm以上的微粒浓度与美国标准的空气清洁度的相关关系的曲线图。
在图1和图2中，符号1为层压室，符号2和3为隔着分隔壁4分别设于该层压室1两侧的开卷机室。在层压室1的上部设置有金属板的加热炉5，从加热炉5贯通层压室1的顶板6地设置着包围金属板7的管道8。在加热炉5连接着来自送风机9和由过滤器10、11构成的空气滤清器的空气的送风口12，并连接着将内部空气排出的排气口13。
在加热炉5内设置有多个加热辊14，该多个加热辊14用于使金属板7的线路增长和增大接触压力和接触面积，提高加热效率。在管道8的下端出口部设置有导向辊。为了减少微粒的发生，加热炉5最好是换热式的加热炉。最好在加热炉5的入口部(图的右端)设置与金属板7两面滑动接触的橡胶密封件16，以使金属板7进入时不带尘埃。另外，在管道8的出口最好也设置同样的密封件17。另外，为了捕捉、除去炉内粉尘，还可考虑使用过滤器。
在层压室1的中央部，于上述管道8的出口部下方可绕平行轴心自由回转地设置有一对层压辊21、21，并使其相互接触。在各层压辊21、21接触着兼作冷却辊的支承辊22。另外，还设置有导向辊24，用于引导从邻接的开卷室2、3进入的合成树脂薄膜23。在层压室1的顶板设置有送风口26，该送风口具有空气滤清器，用于将从升压风机25送来的空气在除去其中的尘埃后供给到层压室1，该升压风机25用于在加压状态下送风。上述的升压风机25和送风口26构成第1空气滤清器。在层压室1的下部设置有用于送出层压金属板27的开口部和排气口28。在该开口部最好设置用于防止来自外部的带尘埃空气的侵入的密封件。另外，为了使层压室内的风的流动安定，最好为上下方向的风的流动。
在开卷室2、3配置有开卷机30，在该开卷机30可自由回转地支承着合成树脂薄膜23的卷筒。开卷室内的符号31和32分别为薄膜卷筒，该薄膜卷筒是为了在后面使用而准备的。在开卷室2、3的顶板也安装有送风口34，该送风口34具有过滤器，用于将上述升压风机25送来的空气在除去其中的尘埃后供给到开卷室。上述升压风机25和送风口34构成第2空气滤清器。
构成层压室1和开卷机室2、3的顶板、壁及底板只要具有维持其内部清洁度所需要的气密性和强度，则都可以使用。而且也可以使用一般的洁净室用的顶板材、壁材及底板材。上述第1空气滤清器的过滤器为高性能HEPA薄膜，该高性能HEPA薄膜具有可将3μm以上的微粒维持在100/ft3以下那样程度的细网。第2空气滤清器具有可将开卷机室2、3内维持在级别10000以上的清洁度那样程度的网。
图1中的符号35为薄膜准备室。在薄膜准备室35的顶板设有用于将清洁送风机36送来的空气供给薄膜准备室35的送风口37。分别设在层压室1和薄膜准备室35的底板的排气口28、38通过小型空调39连接到上述的升压风机25，或直接连接到清洁送风机36。因此，升压风机25以及清洁送风机36的空气过滤器只需除去在各室中所产生的微粒，以便可以有效地净化室内的空气。
如图3所示，上述层压室1和开卷机室2、3配置在收容以上全体装置的制造线间40内。该制造线间40通过取入空气用送风机41及带电热器42的空气过滤器43，时常使制造线间的空气在适当温度，并维持在级别100000以下的空气清洁度。在制造线间40的顶板设置有排气用顶部风机44，在壁部设置有排气用风机45。这些带电热器的空气过滤器43等可以采用将普通电热器中的过滤器换成网眼细小的过滤器后的电热器。然而，也可以采用洁净室用的过滤器。
图3中的符号55为公知的用于对制造的层压金属板27进行淬火处理的淬火槽，符号56为在更换板卷时用于堆积的出口活套挑，符号57为用于交替地卷取层压金属板27的张力卷筒。在本实施形式中，这些淬火槽55、出口活套挑56以及张力卷筒57也收容于由分隔壁58分开的气密室59内，通过由带过滤器的空气风机60向该气密室59内送清洁的空气，将气密室59维持在5000以下的清洁度。因此，将作为产品的层压金属板27卷取到张力卷筒57上时，附着的微粒少。
图3的符号62为在连接层压加工前的金属板7时用于堆积的入口活套挑，符号63分别为用于交替地供给金属板的开卷机。由于这些设备及图中示出的其它附带设备实质上与现有公知的设备相同，所以省去详细说明。
按照上述那样构成的层压金属板的制造装置，从开卷机63开卷后的金属板7通过入口活套挑62后，在加热炉5中加热到200～280℃左右，通过管道8进入到层压室1内。在这里，从邻接的开卷机室2、3进入的合成树脂薄膜23重合到金属板7的两面，在通过一对层压辊21之间时贴合在一起。然后，获得的层压金属板27通过淬火槽55，再通过出口活套挑56，由张力卷筒57卷取。
上述的层压加工的贴合工序在3μm的微粒的浓度为100个/ft3以下的环境下进行。为此，如图4所示，卷入到金属板7与薄膜23之间的微粒(以及薄膜上的微粒)70的数目极少。因此，由该层压金属板27成形例如图5所示那样的罐容器71时，基本上不产生针孔。另外，由于将邻接层压室1的开卷机室2、3维持在级别20000以下的清洁度，所以随着合成树脂薄膜23进入到层压室1的微粒也极少。因此易于将层压室1的清洁度维持得更高。由于采用具有可将制造线间40全体维持到级别100000以下的清洁度那样的高清洁度的分隔室围住具有更高程度的清洁度的分隔室，所以可实现各室有效的清洁化。
作为本发明的制造方法中使用的金属板，可列举出钢板、铝、铜板、不锈钢板、TFS、镀锡钢板等，但并不限于此。作为合成树脂薄膜，可列举出聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二酯等，但不限于此。由升压风机供给的空气的压力通常约为20Aq左右，但不限于此。
实施例
下面以具体的实施例说明本发明的制造方法的实际效果。作为实施例，制造在厚0.26mm、宽980mm的TFS的表面以图1～3所示装置层压了聚对苯二甲酸乙二醇酯的层压金属板。此时，以多种混合比在25Aq下向层压室内供给来自高过滤能力的空气滤清器的空气与来自过滤能力更高的空气滤清器的空气的混合气体，从而改变层压室1内的微粒浓度。
图6示出以1m长的单位测定所获得的各层压金属板的针孔发生率的结果。发生率用％示出金属板每m长的针孔个数。试样的全长约为2000m。
由该曲线图可知，当微粒的浓度在100个/ft3以下时，针孔发生率在0.1％以下，基本上没有波动。在100～200个/ft3的范围时，波动为0％～1％，在超过200个/ft3的范围内时，随着浓度上升针孔发生率也上升。
图7示出3μm的微粒的浓度与作为表示空气净化环境(洁净室)清洁度的一般标准的美国标准的级别表示的相关关系的测定结果。由该曲线图可知，3μm的微粒的浓度为100个/ft3时大体与级别5000相当。但严格地说，由于在美国标准中是以0.5μm以上的微粒的浓度划分级别的，所以，如果0.5μm以下的微粒、0.5～3.0μm的微粒以及3.0μm的微粒的分布差别大，则上述相关关系将不再存在。但由一般空气净化器净化了的空气中，上述相关关系基本在直线R上。为此，在本发明中，也可以用美国标准的级别5000来代替超过3μm的微粒的浓度。
产业上利用的可能性
按照本发明的制造方法，可以将针孔的发生率降到几乎可以忽视的程度，可以基本上消除大批量生产时针孔造成的次品。另外，由本发明的制造装置，可以实施上述制造方法。
Claims (16)
1.一种层压金属板的制造方法，该方法是：一边将加热了的金属板与从薄膜卷筒开卷取出的合成树脂薄膜重合，一边通过一对层压辊，对两者加压使其贴合；其特征在于，上述贴合工序在平均粒径超过3μm的微粒的密度为100个/ft3以下的环境下进行。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，上述贴合工序在级别5000以下的清洁度的环境下进行。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在清洁度为级别20000以下的环境下从薄膜卷筒将上述合成树脂薄膜开卷取出，然后使其与金属板贴合。
4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在清洁度为级别20000以下的环境下从薄膜卷筒将上述合成树脂薄膜开卷取出，然后使其与金属板贴合。
5.如权利要求1至4中任一项所述的制造方法，其特征在于，将上述层压金属板的制造线的全体设在清洁度为级别100000以下的环境。
6.如权利要求1至4中任一项所述的制造方法，其特征在于，在此环境气压高一些的气压环境下进行上述贴合工序和开卷取出工序。
7.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在此环境气压高一些的气压环境下进行上述贴合工序和开卷取出工序。
8.一种层压金属板的制造装置，它具有将合成树脂薄膜从薄膜卷筒开卷取出的开卷机部和将开卷取出的合成树脂薄膜与加热了的金属板贴合的层压部；其特征在于，将上述层压部设在与其它部分隔离开的层压室，并设置可将该层压室维持在平均粒径超过3μm的微粒的密度为100个/ft3以下的空气滤清器。
9.如权利要求8所述的制造装置，其特征在于，上述空气滤清器可将层压室维持在级别5000以下。
10.如权利要求8或9所述的制造装置，其特征在于，设置将上述开卷机部与其它部分隔离开的开卷机室，并设置第2空气滤清器，该第2空气滤清器可将该开卷机室维持在级别20000以下的清洁度。
11.如权利要求8或9所述的制造装置，其中，将包含上述开卷机室和层压室的层压金属板的制造线整体收容于与外部隔离开来的制造线楼内，并设置可将制造线楼的清洁度维持在100000以下的第3空气清洁器。
12.如权利要求10所述的制造装置，其中，将包含上述开卷机室和层压室的层压金属板的制造线整体收容于与外部隔离开来的制造线楼内，并设置可将制造线楼的清洁度维持在100000以下的第3空气清洁器。
13.如权利要求8或9所述的制造装置，其特征在于，具有将上述开卷机室和层压室维持在比环境气压高一些的气压的加压装置。
14.如权利要求10所述的制造装置，其特征在于，具有将上述开卷机室和层压室维持在比环境气压高一些的气压的加压装置。
15.如权利要求11所述的制造装置，其特征在于，具有将上述开卷机室和层压室维持在比环境气压高一些的气压的加压装置。
16.如权利要求12所述的制造装置，其特征在于，具有将上述开卷机室和层压室维持在比环境气压高一些的气压的加压装置。
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