CN1201420A - 层压金属板的制造方法及制造设备 - Google Patents

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Abstract

在制造层压金属板的场合,可以减少层压时的空气的咬入,从而获得气泡率小的层压金属板。为此,在通过向带状金属板1的至少单面层压塑料薄膜2而制造层压金属板的方法中,将塑料薄膜2加热到该塑料薄膜的玻璃转化温度与薄膜收缩容许温度(将薄膜在一定温度下维持30分钟时热收缩率为3%的温度)之间的温度,并在该加热之后立即在向塑料薄膜施加张力的状态下将其压接于金属板上。这样,在层压时,不易咬入空气,可以获得气泡率少的层压板。

Description

层压金属板的制造方法及制造设备
技术领域
本发明涉及层压金属板的制造方法及制造设备。更为具体地说，涉及高速制造用于罐容器等的层压金属板的方法及实施该方法的制造设备。
背景技术
近来，在金属薄板(特别是厚0.13～0.38mm的冷轧钢板)单面或两面层压了聚酯等塑料薄膜的层压金属板被用来代替镀锡钢板以作为罐容器的片材。对于这样的层压金属板来说，在将塑料薄膜层压到金属板上的场合，具有利用薄膜的自粘合性进行热粘合的方法和借助于粘合剂将薄膜粘合到金属板的方法，但所有场合都是加热金属板，在其上重合常温的薄膜，并同时用层压辊压接。例如在金属板两面进行层压的场合，将金属板通过通电加热装置、高频加热装置、热风炉等加热到高于薄膜软化点的温度，一边在其两面重合常温的薄膜一边使其通过形成橡胶衬的一对层压辊，将薄膜粘合在金属板(参照特开平6-8335号公报等)。
在层压时加热金属板的现有制造方法中，如以20m/min左右的低速度进行层压则没有问题，但在以150m/min以上的高速进行层压的场合，得到的层压金属板的气泡混入率(气泡率)以面积比表示时可达到10～30％左右。这样的气泡部分在为了将金属板加工成罐容器而进行深冲成形时，易在表面形成缺陷，导致质量下降。当为200m/min以上的高速时，粘合强度产生不均匀性，可能导致粘合强度降低。
本发明的技术课题就在于提供一种层压金属板的制造方法和提供用于该制造方法的制造设备，该制造方法可以消除现有制造方法中的上述问题，即使在高速层压加工的场合，空气的咬入也少，而且粘合不均匀性小。
发明的公开
本发明的层压金属板的制造方法通过至少在带状金属板的单面层压塑料薄膜来制造层压金属板；其特征在于：将塑料薄膜加热到可与金属板热粘合的温度，在该加热后立即将塑料薄膜压接到金属板。在该制造方法中，最好将塑料薄膜加热到该塑料薄膜的玻璃转化温度与薄膜收缩容许温度之间的温度，该薄膜收缩容许温度为将薄膜在一定温度下维持30分钟时热收缩率为3％的温度。另外，此时最好一边向薄膜施加2～14N/mm2的张力，一边进行层压。
本发明的层压金属板的制造设备具有一对层压辊、将带状金属板连续地供给到该层压辊的金属板输送装置、以及为了层压到该金属板的至少单面而连续地供给塑料薄膜的输送装置；其特征在于：具有在即将层压前将塑料薄膜加热到规定温度的薄膜加热装置。上述加热装置，最好可将塑料薄膜加热到该塑料薄膜的玻璃转化温度与薄膜收缩容许温度之间的温度，该薄膜收缩容许温度为将薄膜在一定温度下维持30分钟时热收缩率为3％的温度。另外，最好具有可向薄膜施加2～14N/mm2的张力的装置。
附图的简单说明
图1为示出本发明制造设备的实施形式的一例的示意侧视图。
图2为示出本发明的设备的其它实施形式的要部侧视图。
本发明的最佳实施形式
在现有方法中，由于在与金属板接触之前薄膜为常温，所以薄膜自身的刚性使其难以紧密粘贴在金属板上，因而需要由层压辊强制地将其粘贴。为此，可以认为当高速运转时，易于在薄膜与金属板之间咬入(卷入)气泡。然而，在本发明的制造方法中，加热到可与金属板热粘合的温度的塑料薄膜在与金属板接触之前就已软化。所以可认为与金属板的紧密粘合性良好，不易封入空气(不易在金属板与塑料薄膜之间形成气泡)。当紧接着在温度下降之前与金属板压接时，可由塑料薄膜自身具有的自粘合性均匀地粘合在金属板。通过也加热金属板，可以进一步提高塑料板与金属板的粘合性。
在现有的方法中，当由辊将薄膜推压在金属板时，由传热作用将热从预先加热了的金属板传递到薄膜，薄膜熔融软化，从层压辊离开后在常温下散热冷却。因此，在金属板和薄膜的输送速度低的场合虽然没有问题，但当为高速时，薄膜的温度难以上升，产生温度不均匀性，从而粘合强度产生不均匀性。然而在本发明的制造方法中，由于将塑料薄膜预先加热到规定的温度，所以在厚度方向上的温度分布均匀，即使在高速运转时效果也好。
在本发明的制造方法中，在将塑料薄膜加热到其玻璃转化温度与某一特定温度(在一定温度下保持30分钟时薄膜的热收缩率为3％的温度)之间的温度的场合，即使高速进行层压加工，在薄膜与金属板之间卷入的气泡也少，粘合性好。另外，一边向薄膜施加2～14N/mm2的张力一边进行层压的场合，可更有效地防止气泡的卷入。
实施例
下面参照附图说明本发明的制造方法和制造装置的最佳实施形式。图1为示出本发明的制造设备的实施形式的一例的示意侧视图，图2为示出本发明的设备的其它实施形式的要部侧视图。
图1示出在金属板1的单面层压塑料薄膜(以下简称为薄膜)2的设备的一例，在图1中，符号3为薄膜2的卷筒，符号4为用于控制薄膜2送出时的张力的张力控制装置，符号5示出将塑料薄膜2加热到预定温度的装置。符号6、7为用于向金属板1推压薄膜2的层压辊，符号8、9为金属板1及获得的层压板的输送装置。
上述张力控制装置4由张力控制装置15和张力测定装置18构成。该张力控制装置15在一对固定导向辊10、11之间配置可动导向辊12，并在该可动导向辊12设置测力传感器13等力检测器。该张力测定装置18在上述导向辊11与另一固定导向辊17之间具有可动导向辊16，该可动导向辊16具有张力测定用测力传感器14。该张力控制装置4用于适当地设定薄膜2行走时的张力，维持薄膜的平滑性。
上述加热装置5由加热辊19构成，并配置在层压辊6、7近前的工序；该加热辊19为由蒸汽、电加热等装置进行加热的类型。加热辊19的温度虽然随薄膜的材质不同而相异，但最好设定在构成该薄膜的合成树脂的玻璃转化温度Tg与薄膜收缩容许温度Tx之间的温度。薄膜容许温度Tx为将薄膜保持在该温度30分钟时热收缩率相当于3％的温度。在低于玻璃转化温度Tg的温度的场合，难以保证薄膜的平滑性，在高于薄膜收缩容许温度的场合，薄膜收缩量大，难以维持尺寸。另外，薄膜伸长过多，松驰下来，在压合薄膜时也易于发皱。
虽然加热辊为1根也可以，但为了在高速运行时也可以确定地将薄膜温度加热到预定的温度，最好采用多根。作为加热装置，可以采用以蒸汽(热媒)等加热的加热辊，也可以将薄膜通过通电加热装置、高频加热装置、热风炉等中而进行加热。
层压辊6、7为在直径460～670mm左右的钢制辊的表面形成厚20～40mm左右的橡胶衬的辊，直径比现有的层压辊大。采用直径这样大的层压辊时，即使层压速度快，也可以获得充分的夹持时间，所以可确实地进行层压。在层压辊6、7的周围配置1～4根冷却辊20进行冷却，以将层压辊6、7的温度维持在规定的范围。金属板的输送装置8及层压板的输送装置9可以沿用现有公知的装置。
在如上述那样构成的设备中，从卷筒3开卷的薄膜2一边由固定导向辊10、可动导向辊12以及固定导向辊11转换方向，一边由可动导向辊12的测力传感器13测定加在辊上的向上的负荷。进一步一边由可动导向辊16和固定导向辊17转换方向一边由可动导向辊16的测力传感器14测定张力。根据测定的张力移动(例如升降)可动导向辊12，将薄膜的张力时常保持在规定的范围。
然后使薄膜2接触在加热辊19上，加热到规定的温度。再由层压辊6、7热粘合于金属板1的单面。在该场合，薄膜2被加热到玻璃转化温度Tg以上、薄膜收缩容许温度Tx以下的温度，所以可确实地热粘合于金属板，而且热收缩也小。另外，由于在施加张力的状态下层压，所以可保证层压板表面平滑。
作为在上述制造方法中使用的金属板1，可以使用厚0.13～0.38mm的TFS、铝板等用于现有层压板的金属板中的任一种。另外，作为薄膜2，可以采用厚12～25μm的聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯、以及聚萘二甲酸乙二酯等用于现有层压板的任一种薄膜。
下面参照图2说明本发明的其它实施形式。图2示出在金属板1的两面层压薄膜2的例子。层压辊6、7为形成有橡胶衬的钢制辊，直径较大(例如700～750mm)，橡胶衬的厚度也大(例如40mm)。并且用冷却辊20抑制层压辊6、7的温度上升。由于采用大直径辊时夹持长度变大，所以即使高速运行也可以确保必要的夹持时间。因此，可以确实实现薄膜在金属板的热粘合。
另外，由于对薄膜施加2～14N/mm2的张力，所以咬入空气少。为此，获得的层压板的气泡咬入率(气泡率)以面积比表示时在10％以下的低状态。因此，即使高速运行也可以生产高质量的层压板。
下面列举具体的实施例和比较例说明本发明的制造方法。〔实施例1～10〕
准备将图1的设备中的层压辊6、7周围部分换成图2的部分的设备，以层压速度200m/min将宽980mm、厚25μm的PET树脂(玻璃转化温度Tg：74℃，薄膜收缩容许温度Tx：130℃)的薄膜层压到宽960mm、厚0.26mm的预先加热的镀Cr钢板。调查了改变此时的即将层压之前的薄膜加热温度及薄膜张力的场合下气泡率(面积比率)的变化。
作为气泡率的测定方法，例如在层压板上，是表示气泡面积S2与其标准面积S1的比率，即气泡率(S2/S1×100)的值。
气泡可用金属显微镜等以例如400倍左右的放大率观察测定。当用金属显微镜观察形成气泡的层压板时，可以明显区分气泡部分和非气泡部分。用金属显微镜观察时，呈泡状的部分为气泡。将该显微镜视野全体照相，在获得的照片上画出气泡部分的轮廓线并将该轮廓线内涂色(例如将内部涂黑)，使其与其它部分不同。然后用图象解析装置测定该涂色部分的比例并将其数字化。
通过显微镜照相可以计算出在每单位基准面积下气泡以怎样的比例形成。基准面积S1可以采用直径为2mm左右的圆。
由于在层压加工时气泡最易形成于带状层压板的侧缘附近，所以分别在例如中心部和距边部25mm左右的位置测定，采用其平均值。
在层压加工时进行实时测定的场合，可用计算机处理由图象摄象机摄下的图象，自动地计算气泡部分和非气泡部分的面积比。
表1示出如以上那样改变条件进行测定的结果。
表1中，薄膜张力一栏为“-‘是指以薄膜不产生波形的程度轻轻地施加力的状态，实质上意味着”0“。层压辊的直径为750mm，橡胶衬的厚度为40mm，冷却辊为单侧4根，并设定得比层压辊的温度低10℃。层压辊压力最大为120,000N。此时的夹持长度为105mm。〔实施例11～12〕
将薄膜为70℃、薄膜张力实质为“0”及4.1N/mm2的场合作为实施例11和12，表示于相同表1中。
〔表1〕
 薄膜加热温度(℃)  薄膜张力(N/mm2)   气泡率(％)
实施例1     100     -     8
实施例2     100     3.5     7
实施例3     130     -     7
实施例4     130     2.5     6
实施例5     150     -     6
实施例6     150     2.9     5
实施例7     175     -     4
实施例8     175     2.4     3
实施例9     200     -     3
实施例10     200     2.1     2
实施例11     70     -     10
实施例12     70     4.1     7
〔比较例1～4〕
表2中示出在除了薄膜为常温外其它与实施例1～12相同的条件下进行层压的结果
〔表2〕
  薄膜张力(N/mm2)     气泡率(％)
    比较例1比较例2比较例3比较例4     -2.92.14.1     40201712
由表1可知，在加热温度高于玻璃转化温度的实施例1～10中，即使高速进行层压加工，也可制造出气泡率为2～8％的高品质的层压板。另外可知，与实施例1、3、5、7、9相比，施加2.1～3.5N/mm2的薄膜张力的实施例2、4、6、8、10的气泡率都低一个百分点左右，如其它条件相同，则在薄膜施加张力的情况下气泡率降低。另外还可看出，薄膜的加热温度高的情况下气泡率低。
另外，在加热温度比70℃和玻璃转化温度低一些、没有薄膜张力的实施例11的场合，气泡率也为10％，足以实用，如提高薄膜张力(4.1N/mm2)，则气泡率为7％，达到与实施例2～3相同的程度。但在实施例1～10的场合，即使施加薄膜张力，或即使将薄膜张力设在2.1～3.5N/mm2的比较易于控制的范围，气泡率也为深冲时不易产生缺陷的8％以下，所以更为有利。
另一方面，在不加热薄膜的表2的比较例1～4的场合，其气泡率均为12～40％，在深冲时易产生表面缺陷，不适于用作罐用材料。
产业上利用的可能性
按照本发明的制造方法，即使在以高速层压的场合，空气的咬入也少，另外粘合不均匀性也小。在对加热了的薄膜施加张力的场合，可进一步使空气的咬入变少。本发明的设备可以实施上述制造方法。

Claims (8)

1.一种层压金属板的制造方法，该方法是：通过至少在带状金属板的单面层压塑料薄膜来制造层压金属板；其特征在于，将塑料薄膜加热到可与金属板热粘合的温度，在该加热后立即将塑料薄膜压接到金属板。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，将塑料薄膜加热到该塑料薄膜的玻璃转化温度和使薄膜在一定温度下维持30分钟时的热收缩率为3％的温度之间的温度。
3.如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，一边向薄膜施加张力，一边进行层压。
4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，一边向薄膜施加2～14N/mm2的张力，一边进行层压。
5.一种层压金属板的制造设备，该制造设备具有一对层压辊、将带状金属板连续地供给到该层压辊的金属板输送装置、以及至少向该金属板的单面连续地供给要层压的塑料薄膜的薄膜输送装置；其特征在于：具有在即将层压前将塑料薄膜加热到规定温度的薄膜加热装置。
6.如权利要求5所述的制造设备，其特征在于，上述加热装置可将塑料薄膜加热到该塑料薄膜的玻璃转化温度和使薄膜在一定温度下维持30分钟时的热收缩率为3％的温度之间的温度。
7.如权利要求5或6所述的制造设备，其特征在于，具有向薄膜施加张力的装置。
8.如权利要求7所述的制造设备，其特征在于，向上述薄膜施加张力的装置施加2～14N/mm2的张力的装置。
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