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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Applizieren einer mehrschichtigen Folie aus einem thermoplastischen Polymer mit einer Haftvermittlerschicht auf wenigstens eine Oberfläche eines in einer Bandlaufrichtung bewegten Stahlbands gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Beschichten eines in einer Bandlaufrichtung bewegten Stahlbands, wobei auf wenigstens eine Oberfläche des Stahlbands eine mehrschichtige Folie auf Basis eines thermoplastischen Polymers mit einer Haftvermittlerschicht appliziert wird.
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Zur Herstellung von Dosen für Lebensmittel und Getränke werden häufig verzinnte Stahlbleche (Weißbleche) oder Stahlbleche mit einer elektrolytisch aufgebrachten Beschichtung aus Chrom und Chromoxiden (electrolytic chromium coated steel, ECCS) verwendet. Auch für die Herstellung von Aerosoldosen können solche mit einer Zinnbeschichtung oder einer Chrom-/Chromoxid-Beschichtung versehene Stahlbleche verwendet werden. Wenn die aus diesen beschichteten Stahlblechen hergestellten Dosen mit säurehaltigen Inhalten befüllt werden sollen, beispielsweise mit sauren Lebensmitteln oder Getränken, ist es erforderlich, die Doseninnenseite mit einer zusätzlichen Schutzschicht, beispielsweise einer Lackierung mit einem organischen Lack oder einer Polymerbeschichtung, zu versehen. Der Lack oder die Polymerbeschichtung verhindert dabei, dass das säurehaltige Füllgut der Dose das beschichtete Stahlblech (Weißblech oder ECCS) angreift und damit Metallionen des beschichteten Stahlblechs in das Füllgut gelangen können. Für die Lackierung der Innenseite von Dosen werden seit langer Zeit Lacke auf Basis von Epoxydharzen verwendet. Eines der Ausgangsmaterialien dieser Lacke ist Bisphenol-A (BPA), welches wegen seiner hormonähnlichen Wirkung gesundheitsschädlich ist. zur Vermeidung von BPA-haltigen Lacken zur Herstellung von Innenlackierungen für Dosen werden deshalb inzwischen auch alternative Lacke bzw. Beschichtungsmaterialien auf Polyesterbasis eingesetzt. Diese Lacke bzw. Beschichtungsmaterialien haben sich in der Praxis in Bezug auf ihre Langzeitbeständigkeit jedoch noch nicht bewährt.
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Für die Innenbeschichtung von Dosen werden weiterhin Polymermaterialien wie z.B. Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polyethylenterephthalat (PET) verwendet. Diese Polymermaterialien können auf die Oberfläche von verzinnten Stahlblechen oder von elektrolytisch verchromten Stahlblechen (ECCS) durch Extrusion des Polymermaterials im schmelzflüssigen Zustand oder durch Auflaminieren einer Folie aus dem Polymermaterial appliziert werden. Die Oberfläche von elektrolytisch mit einer Beschichtung aus Chrom und Chromoxid beschichteten Stahlblechen (ECCS) oder mit einer chromhaltigen Passivierungsschicht versehene Weißbleche (verzinnte Stahlbleche) weisen dabei eine gute Haftgrundlage für die genannten Polymermaterialien auf. Die Haftung der Polymerbeschichtung auf der chromhaltigen Oberfläche des ECCS bzw. des mit chromhaltigen Materialien passivierten Weißblechs hält dabei auch starken Umformungen, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Dosen in Tiefzieh- oder Abstreckziehverfahren auftreten, sowie Sterilisationsprozessen stand. In Herstellungsverfahren für Metallbehälter, in denen starke Verformungen der Bleche erforderlich sind, wie z.B. bei der Herstellung von Ventiltellern für Aerosoldosen, werden aufgrund der guten Haftung bevorzugt mit Polymerbeschichtungen versehene ECCS-Bleche verwendet.
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Bei der Herstellung von ECCS-Blechen werden jedoch Chrom-VI-haltige Materialien eingesetzt, welche hochgradig gesundheitsschädlich und insbesondere karzinogen sind. Auch bei der Passivierung von Weißblech werden teilweise noch Chrom-VI-haltige Passivierungsmittel eingesetzt. Wegen ihrer gesundheitsschädlichen Eigenschaften sollen Chrom-VI-haltige Materialien zukünftig vermieden und durch chromfreie Alternativmaterialien ersetzt werden.
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Unpassivierte Weißblech-Oberflächen oder Weißblech-Oberflächen, die mit chromfreien Passivierungsmitteln behandelt worden sind, weisen jedoch eine ungenügende Haftgrundlage für Polymerbeschichtungen auf Basis von thermoplastischen Polymeren wie PP, PE oder PET auf. Deshalb ist es beispielsweise erforderlich, Polymerfolien auf Basis von PP unter Verwendung eines Klebers auf die Oberfläche von unpassivierten oder chromfrei passivierten Weißblechoberflächen zu applizieren. Die hierfür verwendeten Kleber, bspw. ein Zweikomponentenkleber auf PU-Basis mit Isocyanat, enthalten allerdings Bisphenol-A (BPA) als Ausgangssubstanz oder sind zumindest nicht vollständig frei von Bisphenol-A (BPA-non-intent, BPA-NI). Wegen der gesundheitsschädlichen Wirkung der BPA-haltigen Kleber besteht ein Bedürfnis, auf die Verwendung solcher Kleber bei der Beschichtung von verzinnten Stahlblechen oder von ECCS-Blechen mit Polymerbeschichtungen auf Basis von thermoplastischen Polymeren zu verzichten. Weiterhin benötigen die verwendeten Kleber eine lange Trocknungs- und Aushärtezeit von mehreren Tagen in einer Wärmekammer. In einer Bandbeschichtungsanlage hat die Verwendung eines Klebers den weiteren Nachteil, dass der Kleber nur einseitig auf eine Oberfläche des Stahlbands aufgebracht werden kann, weil eine Seite des Stahlbands nach dem Aufbringen des Klebers um wenigstens eine Umlenkrolle geführt werden muss. Die mit einem Kleber auf die Stahlbandoberfläche aufgebrachte Polymerfolie kann deshalb nur einseitig appliziert werden.
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Hiervon ausgehend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren aufzuzeigen, mit denen Stahlbleche wie z.B. verzinnte Stahlbleche (Weißbleche) oder elektrolytisch verchromte Stahlbleche (ECCS-Bleche) ohne Verwendung von BPA-haltigen Klebern mit einer Polymerbeschichtung auf Basis von thermoplastischen Polymeren beschichtet werden können. Die auf die Oberfläche des (elektrolytisch verzinnten oder verchromten) Stahlblechs aufgebrachte Polymerbeschichtung soll dabei sowohl starken Umformungen, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von tiefgezogenen Dosen oder bei der Herstellung von Ventiltellern für Aerosoldosen auftreten, als auch einer Sterilisation einer aus dem Stahlblech hergestellten Dose standhalten, ohne dass es zu einem Ablösen der Polymerbeschichtung von der Oberfläche des Stahlblechs kommen kann. Dies soll insbesondere auf Weißbleche zutreffen, die entweder eine unpassivierte oder eine mit einem chromfreien Passivierungsmittel passivierte Zinnoberfläche und eine darauf applizierte Polymerbeschichtung auf Basis eines thermoplastischen Polymers und insbesondere auf Basis von Polypropylen aufweisen. Weiterhin soll eine beidseitige Applikation des Stahlbands mit einer Polymerbeschichtung erfolgen können.
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Aus der
WO 97/03823 -A ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Applizieren von Polymerfolien auf Basis von PP, PET oder PVC auf Oberflächen von elektrolytisch verzinnten oder verchromten Stahlblechen bekannt, wobei die Polymerfolien eine Haftvermittlerschicht aufweisen können, welche die Haftung des Polymermaterials der Folie auf der Oberfläche des elektrolytisch verzinnten bzw. verchromten Stahlblechs verbessert. Mit der Vorrichtung können auf beide Seiten des Stahlblechs Polymerfolien mit einer Haftvermittlerschicht thermisch auflaminiert werden. Hierzu umfasst die Vorrichtung eine Induktionsheizung zum Erhitzen des Stahlbands auf Temperaturen im Bereich von 160°C, ein Paar von Laminierwalzen, zwischen denen ein Laminierspalt ausgebildet ist, zwei Zufuhreinrichtungen zur Zuführung einer ersten Polymerfolie und einer zweiten Polymerfolie zu dem Laminierspalt sowie eine Kühleinrichtung, beispielsweise in Form eines mit einer Kühlflüssigkeit gefüllten Abschrecktanks. Die beiden Polymerfolien werden dabei jeweils zwischen einer Oberfläche des Stahlbands und einer Laminierwalze durchgeführt und dadurch thermisch auf die Oberfläche des erhitzten Stahlbands laminiert. Nach dem Auflaminieren der Polymerfolien auf beide Seiten des Stahlbands wird das Stahlband in der Kühleinrichtung abgekühlt. Die mit dieser Vorrichtung auf die Oberfläche von Weißblechen aufgebrachten Polymerfolien weisen jedoch trotz der Haftvermittlerschicht der Polymerfolien eine unzureichende Haftung auf der Oberfläche von verzinnten Stahlblechen (Weißbleche) auf, die unpassiviert oder mit einem chromfreien Passivierungsmittel passiviert worden sind. Insbesondere bei starken Verformungen und beim Sterilisieren von Dosen, die aus den polymerbeschichteten Weißblechen hergestellt worden sind, kann es zu einem Ablösen der Polymerbeschichtung von der Weißblechoberfläche kommen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die bekannte Vorrichtung und das bekannte Verfahren zum Laminieren einer Polymerfolie auf Basis eines thermoplastischen Polymers auf die Oberfläche eines verzinnten Stahlblechs so weiterzubilden, dass eine bessere Haftung der Polymerfolie auf der Zinnoberfläche erzielt werden kann, insbesondere wenn die Zinnoberfläche unpassiviert oder mit einem chromfreien Passivierungsmittel passiviert worden ist und wenn es sich bei der Polymerfolie um eine Polymerfolie auf Basis von Polypropylen handelt.
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Die genannten Aufgaben werden mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine erste Heizeinrichtung zum Erhitzen des sich in einer Bandlaufrichtung durch die Vorrichtung bewegten Stahlbands, ein Paar von Laminierwalzen, die in Bandlaufrichtung stromabwärts der ersten Heizeinrichtung angeordnet sind und zwischen denen ein Laminierspalt ausgebildet ist, durch den das Stahlband durchgeführt wird, sowie zumindest eine erste Zufuhreinrichtung zur Zuführung einer ersten Folie zu dem Laminierspalt und eine Kühleinrichtung.
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Bei der ersten Folie handelt es sich um eine mehrschichtige Folie auf Basis eines thermoplastischen Polymers oder Copolymers mit einer Trägerschicht und einer Haftvermittlerschicht. Die Trägerschicht kann dabei von einem thermoplastischen Homopolymer, insbesondere PP, PE oder PET oder einem thermoplastischen Copolymer, bspw. einem Polypropylen/Polyethylen-Copolymer, gebildet sein. Die Haftvermittlerschicht enthält zweckmäßig eine polare Gruppe.
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Die Schmelztemperatur der Haftvermittlerschicht und die Schmelztemperatur der Trägerschicht können unterschiedlich oder auch zumindest im Wesentlichen gleich sein. Wenn von der Schmelztemperatur der Folie gesprochen wird, ist dabei die jeweils höhere Schmelztemperatur gemeint, so dass bei einer Erwärmung der Folie auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der Folie die gesamte Folie, einschließlich der Trägerschicht und der Haftvermittlerschicht, schmilzt.
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Die durch die erste Zufuhreinrichtung dem Laminierspalt zugeführte erste Folie wird durch die Laminierwalzen auf eine der beiden Oberflächen des Stahlbands thermisch auflaminiert, wobei die Haftvermittlerschicht der Oberfläche des Stahlbands zugewandt ist. Hierfür wird das Stahlband in der ersten Heizeinrichtung zumindest auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der Haftvermittlerschicht erhitzt, so dass im Laminierspalt zumindest die Haftvermittlerschicht angeschmolzen wird. Bei Verwendung einer mehrschichtigen Folie auf Basis von Polypropylen oder eines Polypropylen-Copolymers wird das Stahlband in der ersten Heizeinrichtung bspw. auf Temperaturen im Bereich von 160°C bis 230°C und insbesondere von 180°C bis 225°C erhitzt. Wenn es sich bei dem Stahlband um ein Weißblechband handelt, sollte die Temperatur des Bands den Schmelzpunkt von Zinn (232°C) nicht überstiegen, um ein An- oder Aufschmelzen der Zinnbeschichtung zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung ist in Bandlaufrichtung zwischen dem Laminierspalt und der Kühleinrichtung eine zweite Heizeinrichtung angeordnet, in der das laminierte Stahlband auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der Folie nacherhitzt wird. Unmittelbar nach dem Erhitzen in der zweiten Heizeinrichtung wird das laminierte Stahlband in der Kühleinrichtung rasch auf Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der ersten Folie und insbesondere auf Raumtemperatur abgekühlt.
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Es hat sich gezeigt, dass durch eine Nacherhitzung des bereits mit der Folie laminierten Stahlbands in der zweiten Heizeinrichtung (also in Bandlaufrichtung nach dem Laminierspalt) eine Verbesserung der Haftung der Folie, und insbesondere der Haftvermittlerschicht auf einer verzinnten Oberfläche des Stahlbands, erzielt werden kann, wenn die auflaminierte Folie durch das Nacherhitzen des Stahlbands zumindest im wesentlichen vollständig aufgeschmolzen wird. Bei Verwendung von sehr dicken Folien, die bspw. eine Dicke von mehr als 100 µm aufweisen, wird zwar nur der dem Stahlband zugewandte Teil der Folie aufgeschmolzen, bspw. nur bis zu 50% oder bis zu 70% der Foliendicke. Allerdings zeigt sich auch hier eine deutliche Verbesserung der Haftung durch die Nacherhitzung des laminierten Stahlbands in der zweiten Heizeinrichtung.
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Das laminierte Stahlband wird bevorzugt in der zweiten Heizeinrichtung soweit und solange erhitzt, dass die auflaminierte Folie zumindest im Wesentlichen vollständig über ihre gesamte Dicke aufschmilzt. Dadurch wird einerseits die Haftung der Haftvermittlerschicht auf der Oberfläche des Stahlbands verbessert und andererseits wird durch das (vollständige) Aufschmelzen der Folie deren Kristallstruktur zumindest teilweise zerstört. Das Erhitzen der (ersten) Folie in der zweiten Heizeinrichtung erfolgt zweckmäßig bei Heizraten im Bereich von 100 bis 200 °C/s und bspw. während einer Heizdauer von wenigstens 0,2 Sekunden und insbesondere für eine Heizdauer von 0,3 bis 0,5 Sekunden. Grundsätzlich können in der zweiten Heizeinrichtung auch längere Heizdauern als 0,5 Sekunden eingehalten werden. Allerdings müssten hierfür geringere Bandgeschwindigkeiten eingehalten werden, um eine genügend lange Verweilzeit des Bands in der zweiten Heizeinrichtung zu gewährleisten, was zu einer Verlängerung der Dauer des Applikationsverfahrens und damit zu einer Verringerung der Effizienz des Verfahrens führen würde. Eine Verkürzung der Heizdauer durch eine (wesentliche) Erhöhung der Heiztemperatur in der zweiten Heizeinrichtung scheidet jedenfalls bei einem verzinnten Stahlblech (Weißblech) aus, da die Temperatur des Bands auch in der zweiten Heizeinrichtung den Schmelzpunkt von Zinn nicht übersteigen sollte, um ein Auf- oder Anschmelzen der Zinnschicht zu vermeiden.
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Unmittelbar nach dem Nacherhitzen des laminierten Stahlbands in der zweiten Heizeinrichtung erfolgt ein schnelles Abkühlen in der Kühleinrichtung auf Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der Folie, bspw. mit einer Kühlflüssigkeit und bei bevorzugten Kühlraten im Bereich von 500°C/s bis 2000°C/s, um ein Rekristallisieren der Folie zu vermeiden. Bevorzugt weist das in der zweiten Heizeinrichtung erhitzte Stahlband nach dem Verlassen der zweiten Heizeinrichtung nur für eine kurze Dauer, die insbesondere weniger als 1 Sekunde, bevorzugt weniger als 0,8 Sekunden und insbesondere zwischen 0,2 und 0,8 Sekunden beträgt, Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der Folie auf.
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Durch das schnelle Abkühlen kann bspw. bei einer Folie auf Basis von PP oder eines PP-Copolymers verhindert werden, dass der Kristallisationsgrad der Folie 60% übersteigt. Bevorzugt liegt der Kristallisationsgrad der Folie auf Basis von PP nach dem Abkühlen unterhalb von 50%. Dadurch bleibt die durch das Nacherhitzen aufgeschmolzene Folie zumindest im Wesentlichen in einem nichtkristallinen oder teilkristallinen Zustand, der die Umformfähigkeit der auf das Stahlband auflaminierten Folie sowie deren Sterilisierbarkeit verbessert und insbesondere einen (Weiß-)Bruch der auflaminierten Folie bei starken Verformungen verhindert.
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Bevorzugt sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowohl die erste Heizeinrichtung als auch die zweite Heizeinrichtung als Induktionsheizungen mit jeweils wenigstens einer Induktionsspule ausgebildet. Dies ermöglicht ein schnelles Aufheizen des Stahlbands mit hohen Aufheizraten von mehr als 40°C/s und insbesondere im Bereich von 60°C/s bis 200°C/s sowie eine genaue Einhaltung einer gewünschten Heiztemperatur. Die erste Heizeinrichtung kann jedoch anstatt der Induktionsheizung auch durch einen Durchlaufofen gebildet sein, durch den das Stahlband mit einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit durchgeführt wird. Die erste Heizeinrichtung kann auch einen Durchlaufofen und eine Induktionsheizung umfassen, die in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei die Induktionsheizung bevorzugt stromabwärts des Durchlaufofens angeordnet ist, so dass der Durchlaufofen für eine Vorerwärmung des Stahlbands eingesetzt und in der Induktionsheizung eine gewünschte Temperatur des Stahlbands exakt und möglichst schnell eingestellt werden kann.
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Um zu ermöglichen, dass das Stahlband auf einer Oberfläche mit der mehrschichtigen Folie und auf der anderen Oberfläche mit einem Lack beschichtet werden kann, ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung stromaufwärts der ersten Heizeinrichtung eine Lackierstation angeordnet, in der zunächst eine der beiden Oberflächen des Stahlbands mit einem organischen Lack lackiert werden kann. Bei dem organischen Lack kann es sich um einen Lack auf Epoxydharz- oder Polyesterbasis handeln. Bevorzugt wird ein BPA-freier Lack oder zumindest ein Lack ohne BPA als Ausgangsstoff (BPA-NI-Lack) verwendet. Auf die andere Oberfläche des Stahlbands wird in dem stromabwärts der Lackierstation angeordneten Laminierspalt dann die mehrschichtige Folie laminiert. Der aufgebrachte Lack kann in der ersten Heizeinrichtung getrocknet und eingebrannt werden, wofür die erste Heizeinrichtung zweckmäßig einen Durchlaufofen enthält.
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Um zu ermöglichen, dass eine Oberfläche des Stahlbands mit der mehrschichtigen Folie und die andere Oberfläche des Stahlbands mit einer anderen (ein- oder mehrschichtigen) Polymerfolie beschichtet werden kann, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung statt oder ergänzend zu der Lackierstation eine zweite Zufuhreinrichtung zur Zuführung einer zweiten Folie zu dem Laminierspalt und auf die andere Oberfläche des Stahlbands. Bei der zweiten Folie handelt es sich zweckmäßig um eine einschichtige Folie aus einem thermoplastischen Polymer oder Copolymer, insbesondere um eine Folie auf Basis von Polypropylen oder Polyethylen oder um eine Polyesterfolie, insbesondere um eine PET-Folie. Die zweite Folie kann jedoch auch durch eine mehrschichtige Folie gebildet sein, insbesondere auf Basis von Polypropylen, die eine Haftvermittlerschicht enthält. Die erste und die zweite Folie können dabei verschieden voneinander sein oder eine identische Zusammensetzung aufweisen.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es bei der mehrschichtigen ersten Folie um eine zweischichtige Folie mit einer Trägerschicht und einer Haftvermittlerschicht, wobei die Trägerschicht aus Homo-Polypropylen oder einem Polypropylen-Copolymer ist und die Haftvermittlerschicht eine polare Gruppe enthält. Die Haftvermittlerschicht kann bspw. bei einer Trägerschicht auf Basis von Polypropylen durch ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes Polypropylen gebildet sein. Bei dem Material der Trägerschicht kann es sich bspw. um ein statistisches Polypropylen/Polyethylen-Copolymer (random-PP-Copolymer) mit zufälliger Verteilung und einem Ethylenanteil im Bereich von 2 bis 5 Gew.% handeln. Die mehrschichtige erste Folie kann neben der Trägerschicht und der Haftvermittlerschicht noch weitere Schichten umfassen, bspw. eine obere Deckschicht, die nach dem Auflaminieren die Außenseite des laminierten Stahlblechs bildet.
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Die erste und optional die zweite Folie werden zweckmäßig jeweils unter Raumtemperatur zu dem Laminierspalt geführt und darin mittels der Laminierwalzen auf eine Oberfläche des in der ersten Heizeinrichtung erhitzten Stahlbands laminiert. Bevorzugt wird das Stahlband in der ersten Heizeinrichtung zumindest auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunkts der Haftvermittlerschicht der mehrschichtigen (ersten) Folie erhitzt. Dadurch schmilzt zumindest die Haftvermittlerschicht der mehrschichtigen (ersten) Folie beim Einlaufen in den Laminierspalt, in dem die Folie an die Oberfläche des Stahlbands gepresst wird. Durch das Aufschmelzen der Haftvermittlerschicht bildet diese eine gute Haftung mit der Oberfläche des Stahlbands aus.
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Zweckmäßig hat die Haftvermittlerschicht der mehrschichtigen Folie eine niedrigere Schmelztemperatur als die Trägerschicht. Dadurch ist es möglich, beim Laminieren nur die Haftvermittlerschicht der mehrschichtigen Folie, nicht jedoch deren Trägerschicht aufzuschmelzen, indem das Stahlband in der ersten Heizeinrichtung auf eine Temperatur erhitzt wird, die oberhalb des Schmelzpunkts der Haftvermittlerschicht, jedoch unterhalb des Schmelzpunkts der Trägerschicht der mehrschichtigen Folie liegt. Beim Anpressen der mehrschichtigen Folie in dem Laminierspalt auf die Oberfläche des Stahlbands wird dabei nur die bei niedrigerer Temperatur schmelzende Haftvermittlerschicht aufgeschmolzen. Die Trägerschicht verbleibt zunächst im festen, kristallinen Zustand. Dies hat den Vorteil, dass die außen liegende Trägerschicht (und/oder die optional vorhandene Deckschicht) in dem Laminierspalt zumindest an ihrer außen liegenden Oberfläche nicht aufgeschmolzen wird, wodurch ein Ankleben der Folie an den Laminierwalzen verhindert werden kann.
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Um ein Ankleben der Folie an den Außenflächen der Laminierwalzen zu verhindern, ist es weiterhin zweckmäßig, wenn die Laminierwalzen gekühlt werden, beispielsweise mittels einer Kühlflüssigkeit, die durch die Laminierwalzen geleitet wird. Bevorzugt wird die Temperatur der Laminierwalzen dadurch im Bereich von 30 bis 60 °C gehalten.
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Diese und weitere Vorteile sowie Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschriebenen Ausführungsbeispielen. Die Zeichnungen zeigen:
- 1: Schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2: Schematische Schichtdarstellung eines erfindungsgemäß mit einer mehrschichtigen Folie beschichteten Stahlbands;
- 3: Schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 4: Temperaturverlauf des Stahlbands bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel der Applikation einer mehrschichtigen Folie auf Basis von Polypropylen auf ein passiviertes Weißblechband;
- 5: Temperaturverlauf des Stahlbands bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel der Applikation einer mehrschichtigen Folie auf Basis von Polypropylen auf eine Oberfläche eines Weißblechbands und einer Lackierung der anderen Oberfläche des Weißblechbands;
- 6: Temperaturverlauf des Stahlbands bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel der Applikation einer mehrschichtigen Folie auf Basis von Polypropylen auf eine Oberfläche eines Weißblechbands und einer einschichtigen PET-Folie auf die andere Oberfläche des Weißblechbands.
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Die in 1 schematisch gezeigte Vorrichtung dient zum Applizieren einer Folie F auf Basis eines thermoplastischen Polymers auf eine Oberfläche eines in einer Bandlaufrichtung v bewegten Stahlbands S und zur Lackierung der anderen Oberfläche des Stahlbands mit einem organischem Lack. Bei dem Stahlband, das über eine erste Oberfläche O (Oberseite) und eine zweite Oberfläche U (Unterseite) verfügt, kann es sich um ein unbeschichtetes Stahlband (Schwarzblech) oder um ein beschichtetes Stahlband, wie z.B. ein verzinntes Stahlband (Weißblech), ein verzinktes Stahlband oder ein elektrolytisch verchromtes Stahlband (ECCS, Electrolytic Chromium Coated Steel) handeln. Die Oberflächen des Stahlbands S können dabei unpassiviert oder auch passiviert sein, wobei die Passivierung bevorzugt mit einem chromfreien Passivierungsmittel erfolgt ist. Das Stahlband S ist bevorzugt ein kaltgewalztes Stahlband mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt, insbesondere im Bereich von 0,01 bis 0,1 Gew. %.
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Bei der Folie F, die auf wenigstens eine Oberfläche des Stahlbands S appliziert werden soll, handelt es sich um eine mehrschichtige Folie auf Basis eines thermoplastischen Polymers, insbesondere auf Basis von Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polyethylenterephthalat (PET) oder Copolymere dieser Materialien. Die mehrschichtige Folie F umfasst dabei wenigstens eine Trägerschicht t und eine Haftvermittlerschicht h. Ein Querschnitt eines mit einer solchen mehrschichtigen Folie F beschichteten Stahlbands S ist in 2 gezeigt. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die mehrschichtige Folie neben der Trägerschicht t und der Haftvermittlerschicht h noch eine Deckschicht d. Die Folie F wird, wie aus 2 ersichtlich, mit der Haftvermittlerschicht h auf eine Oberfläche U oder O des Stahlbands S appliziert, d.h. die Haftvermittlerschicht h ist der Oberfläche O, U des Stahlbands S zugewandt. Die Dicke des Stahlbands S liegt bspw. im Bereich von 0,15 bis 1,0 mm und die Dicken der Folie F können im Bereich von 5 bis 250 µm liegen.
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Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst eine Lackierstation 8, eine erste Heizeinrichtung 1 zum Erhitzen des Stahlbands S, ein paar von Laminierwalzen 2, 3, zwischen denen ein Laminierspalt 4 ausgebildet ist, eine erste Zufuhreinrichtung 5 zur Zuführung einer mehrschichtigen Folie F zu dem Laminierspalt 4, eine zweite Heizeinrichtung 7 sowie eine Kühleinrichtung 6. Die zweite Heizeinrichtung 7 ist dabei zwischen dem Laminierspalt 4 und der Kühleinrichtung 6 angeordnet und ist zweckmäßig als Induktionsheizung mit wenigstens einer Induktionsspule 7a ausgebildet. Die in Bandlaufrichtung v nach der Lackierstation 8 angeordnete erste Heizeinrichtung 1 umfasst einen Durchlaufofen 1a und eine Induktionsheizung 1b mit wenigstens einer Induktionsspule.
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Das Stahlband S wird zum Applizieren einer Folie F auf eine Oberfläche des Stahlbands S mit einer Bandgeschwindigkeit durch die Vorrichtung von 1 geleitet, wobei die Bandgeschwindigkeit bevorzugt mehr als 40 m/min beträgt und insbesondere zwischen 50 m/min und 100 m/min liegt.
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In der Lackierstation 8 kann eine der beiden Oberflächen des Stahlbands S, bevorzugt die Oberseite O, mit einem organischen Lack, beispielsweise einem Epoxidharz-Lack oder einem Lack auf Polyesterbasis lackiert werden. Bevorzugt wird ein BPA-freier Lack oder zumindest ein Lack ohne Bisphenol-A als Ausgangsstoff (BPA-NI) verwendet. Zum Lackieren einer Oberfläche des Stahlbands S wird das Stahlband zunächst mit der Bandgeschwindigkeit durch die Lackierstation 8 geführt. Danach wird das lackierte Stahlband S durch den Durchlaufofen 1a der ersten Heizeinrichtung 1 geleitet, um den Lack zu trocknen, bspw. bei Temperaturen von ca. 200°C.
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Mit der ersten Zufuhreinrichtung 5 wird die mehrschichtige Folie F über eine Umlenkrolle 9 in den Laminierspalt 4 und auf die zweite Oberfläche des Stahlbands S, nämlich die Unterseite U, geführt. Die mehrschichtige Folie F wird in dem Laminierspalt 4 von den Laminierwalzen 3, 4 auf die Oberfläche (Unterseite U) des Stahlbands S gepresst und dadurch thermisch auflaminiert. Hierfür wird das Stahlband S in der ersten Heizeinrichtung 1 auf Temperaturen erhitzt, die zumindest oberhalb der Schmelztemperatur der Haftvermittlerschicht h der ersten Folie F liegen. Dabei ist es möglich, dass die Haftvermittlerschicht h der ersten Folie F unterschiedliche oder gleiche Schmelzpunkte aufweisen. Falls der Schmelzpunkt der Haftvermittlerschicht h niedriger ist als der Schmelzpunkt der Trägerschicht t ist es zumindest bei dünnen Folien mit Dicken von weniger als 10 µm zweckmäßig, das Stahlband S in der ersten Heizeinrichtung 1 auf eine Temperatur zu erhitzen, die zwischen dem niedrigeren Schmelzpunkt der Haftvermittlerschicht h und dem höheren Schmelzpunkt der Trägerschicht t liegt. Es ist jedoch auch möglich, die mehrschichtige Folie F zumindest im Wesentlichen vollständig, d.h. über ihre gesamte Dicke, aufzuschmelzen, indem das Stahlband S in der ersten Heizeinrichtung 1 auf Temperaturen erhitzt wird, die oberhalb der Schmelztemperatur der Haftvermittlerschicht und der Trägerschicht (und damit oberhalb der Schmelztemperatur der gesamten Folie F) liegen.
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Wenn die erste Heizeinrichtung 1, wie in dem Ausführungsbeispiel der 1, einen Durchlaufofen 1a und eine nachgeordnete Induktionsheizung 1b umfasst, wird das Stahlband S zunächst in dem Durchlaufofen 1a vorerwärmt (und gleichzeitig wird der Lack getrocknet). Nach Durchlauf des Durchlaufofens 1a wird das Stahlband S um eine Umlenkrolle 11 umgelenkt und in die Induktionsheizung 1b eingeführt. In der Induktionsheizung 1b kann das Stahlband innerhalb kurzer Zeit und insbesondere mit Heizraten von mehr als 50 °C/s auf eine gewünschte Temperatur erhitzt werden.
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Mit der zwischen dem Laminierspalt 4 und der Kühleinrichtung 6 vorgesehenen zweiten Heizeinrichtung wird die in dem Laminierspalt 4 auf eine Oberfläche (Unterseite U) des Stahlbands S applizierte Folie F aufgeschmolzen. Hierfür wird das Stahlband S bevorzugt induktiv in der zweiten Heizeinrichtung auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der Folie F erhitzt. Durch Wärmeübertragung wird die auflaminierte Folie F dabei ebenfalls auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der Folie F gebracht, wodurch die Folie F zumindest teilweise oder vollständig über ihre gesamte Dicke aufschmilzt (je nach Dicke der Folie F und der bis zum Abkühlen der Folie verstreichenden Zeit). Dabei geht die Folie F zumindest teilweise in einen nicht-kristallinen, schmelzflüssigen Zustand über. Das Aufschmelzen der Folie F in der zweiten Heizeinrichtung 7 bewirkt dadurch einerseits eine Verbesserung der Haftung der Haftvermittlerschicht h auf der Oberfläche des Stahlbands S und andererseits eine Überführung der Folie F in einen nicht-kristallinen oder teilkristallinen Zustand.
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Um den nicht-kristallinen oder teilkristallinen Zustand der aufgeschmolzenen Folie F zumindest weitgehend beizubehalten, wird das mit der Folie F laminierte Stahlband S danach unmittelbar in der Kühleinrichtung 6 auf Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der Folie und insbesondere bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Zweckmäßig weist die Folie F nach dem Verlassen der zweiten Heizeinrichtung 7 nur über eine begrenzte Dauer von maximal einer Sekunde und bevorzugt von weniger als 0,8 Sekunden eine Temperatur auf, die oberhalb der Schmelztemperatur der Folie und insbesondere oberhalb des Schmelzpunkts der Trägerschicht t liegt.
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Die Kühleinrichtung 6 umfasst zur schnellen Kühlung des mit der Folie F laminierten Stahlbands S einen mit einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, gefüllten Behälter 6a und optional einen Kühlkanal 6b, der sich oberhalb des Behälters 6a erstreckt und in dem das mit der Folie F laminierte Stahlband S geführt wird. In dem Kühlkanal 6b kann das Stahlband S mit einer Kühlflüssigkeit besprüht werden oder der Kühlkanal 6b kann mit der Kühlflüssigkeit gefüllt sein. Dadurch wird das Band mit der auflaminierten Folie F in der Kühleinrichtung 6 mit bevorzugten Kühlraten von mehr als 500°C/s, insbesondere im Bereich von 900°C/s bis 1500°C/s, auf Raumtemperatur gekühlt. Zum Herausführen des gekühlten Stahlbands aus der Kühleinrichtung 6 sind zwei Umlenkrollen 12, 13 vorgesehen, über die das Stahlband S aus dem Behälter 6a herausgeführt wird. Anschließend wird das laminierte Stahlband S getrocknet und aufgewickelt.
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Die schnelle Abkühlung der Folie F nach Verlassen der zweiten Heizeinrichtung 7 auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunkts bewirkt, dass die Rekristallisation des Polymermaterials der Folie F unterbunden oder zumindest gehemmt wird. Es bilden sich beim Abkühlen der Folie zwar noch Kristalle aus, diese bleiben jedoch sehr klein und führen insbesondere nicht zu einem Weißbruch der auflaminierten Folie beim Verformen (insbesondere beim Ziehen) des laminierten Stahlbands.
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Die Laminierwalzen 2, 3 werden zweckmäßig auf Temperaturen im Bereich von 30°C bis 60°C gekühlt, indem beispielsweise eine Kühlflüssigkeit durch die Laminierwalzen geleitet wird oder indem - wie in dem Ausführungsbeispiel von 1 gezeigt - am Außenumfang der Laminierwalzen 2, 3 Kühlrollen 10 angeordnet sind, die mit ihrem Außenumfang mit den Laminierwalzen 2, 3 in Kontakt stehen und die Laminierwalzen dadurch kühlen. Das Kühlen der Laminierwalzen 2, 3 verhindert ein Ankleben der ggf. im Laminierspalt 4 bis zur Folienoberfläche aufgeschmolzenen Folie F.
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In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Mit der Vorrichtung der 3 kann auf beide Seiten des Stahlbands S, also sowohl auf die Oberseite O als auch auf die Unterseite U, eine Kunststofffolie auf Basis eines thermoplastischen Polymers appliziert werden. Hierfür umfasst die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels von 3 neben der ersten Zufuhreinrichtung 5, mit der ein erste Folie F in den Laminierspalt 4 geführt wird, noch eine zweite Zufuhreinrichtung 5' zur Zuführung einer zweiten Folie F' zu dem Laminierspalt 4. Mit der ersten Zufuhreinrichtung 5 wird eine mehrschichtige erste Folie F (die eine Haftvermittlerschicht h enthält) auf die erste Oberfläche (Oberseite O) des Stahlbands S geführt und mit der zweiten Zufuhreinrichtung 5' wird üner eine Umlenkrolle 9' eine zweite Folie F' auf die zweite Oberfläche (Unterseite U) des Stahlbands S geführt. Sowohl die erste Folie F als auch die zweite Folie F' wird in dem Laminierspalt 4 von den Laminierwalzen 3, 4 auf die jeweilige Oberfläche O, U des Stahlbands S gepresst und dadurch thermisch auf die jeweilige Oberfläche des Stahlbands S laminiert. Hierfür wird das Stahlband S, wie in dem Ausführungsbeispiel von 1, in der ersten Heizeinrichtung 1 auf Temperaturen erhitzt, die zumindest oberhalb der Schmelztemperatur der Haftvermittlerschicht h der mehrschichtigen ersten Folie F liegen.
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Bei der zweiten Folie F' kann es sich wie bei der ersten Folie F um eine mehrschichtige Folie auf Basis eines thermoplastischen Polymers mit einer Trägerschicht t und einer Haftvermittlerschicht h handeln. Bei der zweiten Folie F' kann es sich jedoch auch um eine einschichtige Kunststofffolie aus einem thermoplastischen Homo-Polymer oder Copolymer handeln, wie z.B. um eine einschichtige Folie aus PP, PE oder PET oder Copolymere dieser Kunststoffe.
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Da in dem Ausführungsbeispiel der 3 auf beide Seiten des Stahlbands S eine Folie auflaminiert wird, ist eine Lackierung des Stahlbands nicht notwendig, weshalb die Vorrichtung der Figur nicht über eine Lackierstation verfügt. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung wie in dem Ausführungsbeispiel der 3 über eine erste und eine zweite Zufuhreinrichtung 5, 5' zur Zuführung einer ersten und einer zweiten Folie F, F' und zusätzlich noch, wie in dem Ausführungsbeispiel der 1, über eine Lackierstation 8 verfügt, da dann mit derselben Vorrichtung sowohl eine beidseitige Applizierung einer Kunststofffolie F, F' auf das Stahlband als auch alternativ eine Lackierung auf einer Seite und eine Folienbeschichtung auf der anderen Seite ermöglicht wird. Wenn eine Oberfläche des Stahlbands S (bevorzugt die Oberseite O) dabei in der Lackierstation 8 mit einem organischen Lack lackiert wird, kommt die zweite Zufuhreinrichtung nicht zum Einsatz, und umgekehrt.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die Temperatur-Zeit-Profile der 4 bis 6 beschrieben:
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Beispiel 1 (Figur 4):
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Ein beidseitig mit einem chromfreien Passivierungsmittel passiviertes Weißblech (verzinntes Stahlblech mit einer Passivierung auf Basis einer Titan- und/oder Zirkonium-haltigen Passivierungslösung) wird in Form eines Bands mit einer Bandgeschwindigkeit von 90 m/min durch die Vorrichtung der 1 bewegt. Die Lackierstation 8 wird dabei nicht verwendet, d.h. die Oberseite O des Bands bleibt unbeschichtet. Das Band wird zunächst in dem Durchlaufofen 1a von Raumtemperatur auf eine Temperatur von 210°C erwärmt. Danach erfolgt eine weitere Erwärmung des Bands in der Induktionsheizung 1b der ersten Heizeinrichtung 1 auf eine Temperatur von 225°C. Nach Verlassen der ersten Heizeinrichtung 1 kühlt sich das Band durch Wärmestrahlung auf eine Temperatur von 216°C ab und wird mit dieser Temperatur in den Laminierspalt 4 eingeführt. Im Laminierspalt 4 wird auf eine Oberfläche des Bands (Unterseite U) eine zweischichtige Folie auf Basis von Polypropylen mit einer Trägerschicht t aus einem Polypropylen/Ethylen-Copolymer mit statistischer Verteilung (random-PP-Copolymer) und einer Haftvermittlerschicht h auflaminiert. Die Haftvermittlerschicht h der Folie F ist durch ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes Polypropylen gebildet. Die (mittlere) Schmelztemperatur der Folie beträgt dabei 151 °C.
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Am Ende des Laminierspalts 4 hat sich das Band aufgrund des Kontakts mit den auf ca. 60°C gekühlten Laminierwalzen 2, 3 auf eine Temperatur von 176°C abgekühlt. Nach Verlassen des Laminierspalts 4 kühlt sich das Band durch Wärmestrahlung weiter auf eine Temperatur von 172°C ab. Mit dieser Temperatur wird das Band in die zweite Heizeinrichtung 7 eingeführt, wo das Band mit den Induktionsspulen 7a bei einer Aufheizrate von ca. 177°C/s auf eine Temperatur von 225°C erwärmt wird. Nach Verlassen der zweiten Heizeinrichtung 7 erfolgt ein Abkühlen des Bands durch Wärmeabstrahlung auf 220°C. Mit dieser Temperatur wird das Band innerhalb von 0,5 Sekunden in die Kühleinrichtung 6 eingeleitet und dort bei einer mittleren Kühlrate von ca. 1500°C/s auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Temperatur-Zeit-Profil (T[°C] - t [s]) des Bands in diesem Beispiel ist in 4 gezeigt.
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Beispiel 2 (Figur 5):
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Ein unpassiviertes Weißblech wird in Form eines Bands mit einer Bandgeschwindigkeit von 60 m/min durch die Vorrichtung der 1 bewegt. In der Lackierstation 8 wird die Oberseite O des Bands mit einem organischen BPA-NI-Lack (insbesondere ein Lack auf Polyester-Basis) lackiert. Nach dem Lackieren der Oberseite des Weißblechbands wird das Band durch den Durchlaufofen 1a geführt, um den Lack zu trocknen. Dabei wird das Weißblechband in dem Durchlaufofen auf 210°C erwärmt. Nach Verlassen des Durchlaufofens 1a wird das Weißblechband um die Umlenkrolle 11 geführt und in die Induktionsheizung 1b geleitet. Beim Eintritt des Weißblechbands in die Induktionsheizung 1b weist das Weißblechband eine Temperatur von 190°C auf. In der Induktionsheizung 1b wird das Weißblechband bei einer Aufheizrate von ca. 60°C/s auf eine Temperatur von 220°C erwärmt und danach in den Laminierspalt 4 eingeführt. Am Anfang des Laminierspalts hat sich das Weißblechband durch Wärmeabstrahlung auf eine Temperatur von 207°C abgekühlt.
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Mit der ersten Zufuhreinrichtung 5 wird eine mehrschichtige Folie F in den Laminierspalt 4 und auf die Unterseite U des Weißblechbands geführt. Bei der Folie F handelt es sich um die Folie des Beispiels 1 auf Basis eines random-PP-Copolymers mit einer Haftvermittlerschicht.
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Im Laminierspalt 4 wird die Folie F auf die Unterseite U des Bands laminiert, indem die auf eine Temperatur von 60°C gekühlten Laminierwalzen 3, 4 die Folie F auf die Unterseite U des Bands pressen. Während des Auflaminierens der Folie F vermindert sich die Temperatur des Bands auf 157°C am Ende des Laminierspalts 4. Nach dem Laminierspalt 4 bewegt sich das Band zur zweiten Heizeinrichtung 7, wobei sich das Bands durch Wärmeabstrahlung bis zum Beginn der zweiten Heizeinrichtung 7 auf Temperaturen von 150,5°C abgekühlt hat. In der zweiten Heizeinrichtung 7 wird das mit der Folie F laminierte Band induktiv mittels der Induktionsspulen 7a bei einer Heizrate von ca. 154°C/s auf eine Temperatur von 220°C erwärmt. Nach Verlassen der zweiten Heizeinrichtung 7 kühlt sich das laminierte Band durch Wärmeabstrahlung ab und wird innerhalb von 0,75 Sekunden in die Kühleinrichtung 6 eingeführt. Am Beginn der Kühleinrichtung beträgt die Temperatur des laminierten Weißblechbands 212,5°C. In der Kühleinrichtung 6 wird das Weißblechband durch Wasserkühlung schrittweise von dieser Temperatur auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die über den gesamten Kühlprozess gemittelte Kühlrate bei ca. 950°C/s liegt. Die Dauer, während das Band nach dem Verlassen der zweiten Heizeinrichtung 7 eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Folie F aufweist beträgt weniger als 0,8 Sekunden. Das Temperatur-Zeit-Profil (T[°C] - t [s]) des Bands in diesem Beispiel ist in 5 gezeigt.
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Beispiel 3 (Figur 6):
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Ein unpassiviertes Weißblech wird in Form eines Bands mit einer Bandgeschwindigkeit von 90 m/min durch die Vorrichtung der 3 bewegt. Dabei wird das Band in dem Durchlaufofen auf 210°C erwärmt. Nach Verlassen des Durchlaufofens 1a wird das Weißblechband um die Umlenkrolle 11 geführt und in die Induktionsheizung 1b geleitet und darin auf eine Temperatur von 225°C erwärmt. Danach wird das Band mit einer Temperatur von 216°C in den Laminierspalt 4 eingeführt. Mit der ersten Zufuhreinrichtung 5 wird eine mehrschichtige erste Folie F in den Laminierspalt 4 und auf die Oberseite O des Weißblechbands geführt. Bei der ersten Folie F handelt es sich um die Folie des Beispiels 1 auf Basis eines random-PP Copolymers mit einer Haftvermittlerschicht. Mit der zweiten Zufuhreinrichtung 5' wird eine einschichtige zweite Folie F' in den Laminierspalt 4 und auf die Unterseite U des Bands geführt. Bei der zweiten Folie F handelt es sich um eine 12 µm dicke, zweischichtige Folie mit einer Trägerschicht aus PET und einer Haftvermittlerschicht, deren Schmelzpunkt bei ca. 215°C bis 220°C liegt.
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Im Laminierspalt 4 wird die erste Folie F auf die Oberseite O und die zweite Folie F' auf die Unterseite U des Bands laminiert, indem die auf eine Temperatur von 60°C gekühlten Laminierwalzen 3, 4 die Folien F, F' auf die Oberfläche des Bands pressen. Während des Auflaminierens der Folien F, F' vermindert sich die Temperatur des Bands auf 176°C am Ende des Laminierspalts 4. Nach dem Laminierspalt 4 bewegt sich das Band zur zweiten Heizeinrichtung 7, wobei sich das Band durch Wärmeabstrahlung bis zum Beginn der zweiten Heizeinrichtung 7 auf Temperaturen von 172°C abgekühlt hat. In der zweiten Heizeinrichtung 7 wird das mit den beiden Folien F, F' laminierte Band induktiv mittels der Induktionsspulen 7a bei einer Heizrate von ca. 176°C/s auf eine Temperatur von 225°C erwärmt. Dadurch schmilzt die erste Folie F (auf Basis von PP) zumindest teilweise auf und die Haftvermittlerschicht der zweiten Folie F' (auf Basis von PET) wird angeschmolzen. Nach Verlassen der zweiten Heizeinrichtung 7 kühlt sich das laminierte Band durch Wärmeabstrahlung ab und wird innerhalb von 0,5 Sekunden in die Kühleinrichtung 6 eingeführt. Am Beginn der Kühleinrichtung beträgt die Temperatur des laminierten Weißblechbands 220°C. In der Kühleinrichtung 6 wird das Weißblechband durch Wasserkühlung schrittweise von dieser Temperatur auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die über den gesamten Kühlprozess gemittelte Kühlrate bei ca. 1470°C/s liegt. Die Dauer, während das Band nach dem Verlassen der zweiten Heizeinrichtung 7 eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Folie F aufweist beträgt weniger als 0,5 Sekunden. Das Temperatur-Zeit-Profil (T[°C] - t [s]) des Bands in diesem Beispiel ist in 6 gezeigt.
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Die in den beschriebenen Beispielen 1 bis 3 erhaltenen Produkte wurden in Bezug auf die Haftung der auflaminierten mehrschichtigen Folie F untersucht. Dabei konnte eine lineare Haftkraft von mehr als 40 N/inch ermittelt werden. Weiterhin konnten bei den erfindungsgemäß hergestellten Produkten kein Weißbruch und auch keine Blasen oder Delaminationen der Folie von der Bandoberfläche festgestellt werden. Die Produkte haben ferner eine gute Schneidbarkeit gezeigt und insbesondere keine Fäden oder ein Überziehen der auflaminierten Folie an der Schnittkante erzeugt. Die gemäß der Erfindung erzeugten Produkte können für die Herstellung von Behältern, bspw. Dosen, und deren Teile verwendet werden. Dabei wird die mit der mehrschichtigen Folie F versehene Seite des Stahlbands als Innenseite des Behälters eingesetzt, welche eine gute Korrosions- und Marmorierungsbeständigkeit aufweist sowie lösemittel- und säureresistent und sterilisierbar ist. Wenn die Produkte bspw. für die Herstellung von Ventiltellern für Aerosoldosen verwendet werden sollen, weist die mehrschichtige Folie zweckmäßig hohe Dicken im Bereich von 100 bis 250 µm und insbesondere im Bereich von 180 bis 220 µm auf, so dass die innenliegende Folienbeschichtung in diesem Anwendungsfall gleichzeitig auch eine randseitige Dichtung für das in eine Öffnung des Ventiltellers einzusetzende Ventil bildet.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, sowohl Weißblechbänder als auch andere Stahlbänder wie Schwarzblech- oder ECCS-Bänder sowohl ein- als auch beidseitig mit einer mehrschichtigen Folie auf Basis eines thermoplastischen Polymers mit einer Trägerschicht und einer Haftvermittlerschicht zu versehen. Dabei können nicht nur mehrschichtige Folien auf Basis von Polypropylen sondern auch Polymerfolien aus anderen Polymermaterialen auf eine oder beide Oberflächen des Bands laminiert werden. Statt der beschriebenen mehrschichtigen Folie auf Basis von Polypropylen können beispielsweise auch Polyethylen-Folien mit einer Haftvermittlerschicht oder PET-Folien mit einer Haftvermittlerschicht verwendet werden. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise PET-Folien mit einer Haftvermittlerschicht aus glycolmodifiziertem Polyethylenterephthalat (PETG) oder glycolmodifiziertem Polycyclohexylendimethylenterepthalat (PCTG) bekannt. Auch derartige mehrschichtige Folien können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und mit dem Verfahren gemäß der Erfindung auf eine Oberfläche eines Stahlbands laminiert werden. Die Vorteile der Erfindung zeigen sich jedoch in besonderer Weise beim Auflaminieren einer mehrschichtigen Folie auf Basis von Polypropylen oder eines Polypropylen-Copolymers mit einer Haftvermittlerschicht, die beispielsweise durch ein mit Maleinsäureanhydrid gepropftem Polypropylen gebildet sein kann, auf eine unpassivierte oder mit einem chromfreien Passivierungsmittel passivierte Weißblechoberfläche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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