JP3913777B2 - Method and apparatus for coating metal strip and product thereof - Google Patents

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Description

本発明は金属帯材に重合体被覆を付与する方法および装置に係わり、特に帯材の向かい合っている両側即ち反対両側に熱可塑性樹脂を付着させるように配置された押出機および押出型によってアルミニウム帯材の両面に熱可塑性樹脂を被覆する方法に関する。本発明の製品は両面に薄い重合体被覆を有するアルミニウムのような金属帯材であり、多くの応用例を有するが、特に缶端部および缶本体のようなパッケージ(packaging)の応用例に使用するのに好適である。
金属板または金属帯材の片面または両面に熱可塑性樹脂を被覆して耐食性、成形性、外観、またはその材料の他の特性を改善することは周知である。被覆はロールコーティング、逆ロールコーティング、スプレー、エレクトロコーティング、粉末コーティングおよび積層のような各種方法で付与することができる。被覆された帯材は缶本体および缶端部、箔ポーチ、リッディング・ストック(lidding stock)、器具、電気装置、構造体、航空宇宙飛行体または自動車用の板材などの応用例に使用できる。
ヘイエス(Heyes)氏他に付与された他米国特許第5093208号は、プレキャスト形成された熱可塑性ポリエステル薄膜を金属板材の片面または両面に対してプレス加工して、その薄膜を非晶形の状態で金属板材に付着させる積層金属板材の形成方法を開示している。無被覆金属板材はポリエステル薄膜の融点より高い温度まで加熱され、積層材料を形成するようにポリエステル薄膜は圧力を加えられて金属板材に付与される。その後、積層材料は薄膜の融点より高い温度まで加熱されて金属板材に対するプラスチック薄膜の結合を改善させるようになされ、そしてポリエステルのガラス転移温度より低い温度まで急冷されて非晶形ポリエステルを形成するようになされる。急冷は積層材料を水カーテンに通すことで行われる。
タイヨー・スチール・リミテッド社の名称において出願されたヨーロッパ特許出願第0067060号は、金属プレートの加熱した上に熱可塑性樹脂を直接に押出加工することで有被覆金属プレートを製造する方法を開示している。この特許出願によれば、溶融樹脂は、その樹脂を独立した薄膜として形成せずに、押出型から直接に金属プレートに付与される。薄膜の肉厚は50ミクロン未満とされることができ、35〜5ミクロンまで薄くされることが好ましい。この特許出願は、独立した薄膜の形成段階が省略されているために被覆された金属板材を製造する費用は減少されると記載している。金属表面の被覆材として使用される適当な熱可塑性樹脂には、ポリオレフィン、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリアミド、塩化ポリビニル、および公開されたその特許出願明細書に列挙されている他の多くの樹脂が含まれる。樹脂は単一層として、あるいは同種または異種樹脂からなる複数層として被覆形成されることができる。この特許出願は金属帯材の片面だけに樹脂を付与することを開示している。
パッケージのような応用例に使用するのに好適な金属帯材の両面に薄い重合体被覆を付与するための改良された方法が望まれる。帯材に対する重合体の緊密な付着すなわち溶着を生じて、重合体がその後の帯材形成工程時またはその帯材から製造された製品の使用時に剥離しないようにする方法が望まれる。
本発明は、パッケージおよび他の応用例に使用するのに好適な有被覆帯材を形成するために、熱可塑性樹脂で金属帯材の両面を被覆する方法を提供する。
したがって本発明の目的は、金属帯材の両面にポリエステル樹脂を付着させる改良された方法を提供することである。
本発明の上述のおよび他の目的および利点は、以下の説明および添付図面を参照することでより完全に理解し認識するであろう。
図1は本発明の装置の一実施例の概略的な側立面図である。
図2は本発明の他の実施例の一部分の概略的な側立面図である。
図3および図4は本発明のさらに他の実施例の概略的な側立面図である。
図5は帯材に対する樹脂の付与を示すために著しく拡大した図4の帯材および押出型の部分的断面図である。
図6〜図14は本発明のさらに他の実施例の概略的な側立面図である。
本明細書に添付された図面は、金属帯材が第一コイルから第二コイルへ移動する際に金属帯材の両面に被覆を行う装置を示しており、金属帯材は被覆された後に第二コイル上に巻き上げられる。特に図1を参照すれば、アルミニウム合金の帯材10がコイル12から巻出され、緊張ローラー14のまわりを移動し、垂直上方へ向かって移動してロール16上をまわった後、そのロール16から下方へ向かって移動して被覆装置に通される。金属帯材10が支持ロール16上を移動する際にその金属帯材を平坦状に保持するためにバックアップロール18が使用できる。
帯材10がロール16から下方へ向かって移動するとき、金属帯材はまず最初に、その金属帯材に付与される重合体の融点に近い温度またはそれを超える温度にまでヒーター20によって加熱される。図1に示される実施例では、ヒーターは誘導ヒーターであるが、火炎処理、赤外線、プラズマおよび(または)コロナ放電などの他のヒーターまたは事前調整装置(プレコンディショナ)を単独で、または組合わせて使用することもできる。火炎ヒーターは、二連装(各側に一つ)または片側のみに使用されて、性能(結合ならびに加熱)を向上させることができる。圧延または熱処理のようなそれまでの工程のために依然として高温であるコイル12も使用することができ、これによりヒーター20による加熱の必要性は最少限にされ、省略することすらできる。金属帯材が加熱される典型的な温度は、熱可塑性材料を付与される前で約121°〜260°C(250°〜500°F)の範囲であり、この温度は多数の要因、第一には帯材に付与されるべき特定の重合体、によって決まる。
ポリエステル樹脂のような熱可塑性重合体の薄いウェブを加熱されたウェブの両面に付与するために、二つの別個の押出被覆装置21,31が備えられている。この装置21,31は誘導ヒーター20の直ぐ下方に配置される。この押出被覆装置21,31は各々が溶融重合体をシート型22,32に通して押出すように供給する押出機を含んでおり、シート型は薄い押出ウェブ24,34を形成するための狭い出口スロットを有しており、押出ウェブは3本ロールスタック(three-roll stack)を通過される。これに代えて、一つの押出機で送りパイプまたは他のマニホルドを通して両方の押出型に給送することができる。
装置21,31の第一ロール26,36は薄肉化および引延しロールであり、ロールの研磨面に重合体の押出材が粘着すなわち付着するのを促進する温度に保持される。このための典型的な温度は約120°〜180°C(248°〜356°F)の範囲であり、この温度は使用される樹脂によって決まる。ロール26,36の表面速度は実質的に押出されて型22,32を出る速度よりも速く、したがって重合体を引延して厚さを減じる。押出し速度に対する引延し速度の典型的な速度比は約5:1〜40:1の範囲である。押出機からの樹脂は典型的には約0.127〜0.635mm(0.005〜0.025インチ)の厚さであり、引延されて約0.0076〜0.038mm(0.0003〜0.0015インチ)の厚さまで減じられる。
第二ロール28,38は第一ロールよりも冷えており、このロールと押出材との間の圧延接触によってその押出材を磨く、および冷却するように設計されている。第二ロール28,38はまた押出材を付与ロールである第三ロールへ送る。第三ロール30,40はばね、流体圧、空気圧などを使用して張力を負荷されており、また半冷却された押出材を加熱された金属ウェブすなわち帯材10に押圧するために弾性(耐熱性の高いエラストマーのような)外面、すなわちロールシェルを有することが好ましい。二つの押出装置セットの第三ロール30,40は互いの圧力すなわち作用力に抗して帯材10の反対両側を支持し、これにより半冷却された押出材24,34がこのような第三ロール30,40の圧力のもとで帯材に対して押圧されることができるようにしている。
被覆された金属帯材11は垂直下方へ向けて第二ヒーター42を通過して引き続き移動されており、第二ヒーターは、金属帯材またはそのプラスチック被覆に所望された特性を悪化させたり、そうでなければ悪影響を及ぼしたりせずに、金属帯材に対する重合体の結合が完璧となるような温度にまで、特に金属帯材およびプラスチック被覆の間の境界面における温度を高めるように、金属またはプラスチックの一方、または金属およびプラスチックの両方を一様に加熱する。所望温度は被覆として付与される特定の重合体材料によって決まるが、およそ約200°〜260°C(392°〜500°F)の範囲である。第二ヒーター42はこの分野で周知の誘導式ヒーターであるのが好ましい。これに代えて、ヒーター42は対流式の炉または赤外線ヒーターとされることができる。
第二ヒーター42から出て垂直下方へ移動を続ける間に、被覆された帯材11は水スプレー44、水カーテン、または他の適当な冷却手段により急冷される。この冷却は、被覆された帯材がその被覆または金属に悪影響を与えることなくローラーをまわって転向できるようにするのに十分な低い温度にまでその複合構造体の温度を冷却しなければならない。3004合金のようなアルミニウム合金の缶板材にポリエステル樹脂を被覆する好ましい方法において、その複合構造体はローラー48に接触するまでに約40°C(104°F)以下に冷却されるのが好ましい。このような好ましい実施例では、冷却はそのポリエステル被覆が実質的に非晶形で凝固されるのに十分な速さとされる。これを達成する冷却速度は、ポリエステルによって決まる。冷却速度は、被覆された帯材に対する冷却水の温度および体積流量を調整することで制御される。
図1に示した実施例においては、被覆された帯材はその被覆が乾燥される前に水浴のような浴槽46を通り、その浴槽の向かい合った両端即ち反対両端に配置されたローラー48,50をまわって移動する。水浴は冷却工程を完了させる。
被覆された帯材11は水浴槽46から垂直上方へ向かって乾燥装置52を通して移動され、巻上げるまでに残留水分を帯材から除去するようになされる。乾燥装置52は典型的に温暖空気の送風機を含んでなる。複合帯材は次ぎにローラー54,56および58を経て、巻上げロール60へと移動する。この装置は図示していないがロールの変化すなわちコイルの変化を許容するためにアキュムレータを含むことができ、また被覆された後に金属帯材を平滑化する手段も含むことができる。この装置はまた、図示していないが被覆された金属ウェブ11の縁部をトリミングする、すなわち金属ウェブの縁部を超えて突出した重合体をすべて除去するために、トリマーを含むことが好ましい。トリマーは帯材の移動路に沿う様々な位置に波長されることができ、例えば重合体樹脂が帯材に付与された直後、スプレー冷却機の後、または乾燥装置の後に配置されることができる。
本発明により被覆されるアルミニウム帯材は、その帯材の使用に応じて各種の合金および焼戻しにより作られ得る。缶端部および缶本体を形成するのに好適な幾つかの典型的なアルミニウム合金には、数ある中からH−14,H−19およびH−39の焼戻しを含む中間硬度の焼戻しを行われたAA5042合金、AA5182合金およびAA3004合金が含まれる。この金属帯材は典型的に0.1778〜0.356mm(0.007〜0.014インチ)の厚さである。
本発明によれば、ポリエステルのような様々な熱可塑性重合体が缶本体または缶端部のようなパッケージに使用するように設計されたアルミニウム帯材を被覆するのに使用できる。好ましいポリエステル樹脂は、炉処理可能な金属トレー、液体箔パッケージおよび熱シール可能な箔パッケージを被覆するのにこれまで使用されてきた形式の高溶融粘度(HMV)樹脂である。E.I.Du Pontde Nemours Companyから販売されているSELAR(登録商標)、PT8307HMVの共重合体樹脂が本発明で使用するのが好適な高性能のポリエステル樹脂の例である。このような共重合体は、約0.72以上の固有粘度を有するボトル等級(bottle grade)のポリエステルのような他の熱可塑性ポリエステルと混ぜることができる。例えば、SELAR(登録商標)、PT8307HMVの共重合体と、Hoescht−Celanese社から販売されているT89PET(ポリエチレンテレフタレート)との混合材は、飲料缶の端部のような製品の製造に使用するために、本発明によって被覆されるアルミニウム帯材の性能を改良する。この応用例において使用するのに好適な他の熱可塑性重合体には、数ある中からポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド(ナイロン)、ポリイミド、ポリカーボネートおよび塩化ポリビニル(PVC)が含まれる。
図2は本発明を実現する装置の代替例の一部分を示している。この装置において、金属帯材70は図1におけるように垂直下方へ移動されるのではなく、その代わりに垂直上方へ好ましく移動される際にその両面を被覆される。金属帯材70は送込みロール72をまわり、そのロールから誘導加熱装置のようなプレヒーター74を通して垂直上方へ向かって移動される。その後、この帯材は任意な火炎処理装置76を通り、帯材両面を被覆されるように反対両側に配置された押出装置78,80の間を通って移動される。火炎処理装置は、樹脂被覆が結合されることに対する帯材の受入れ性を向上させる。
図2の押出被覆装置78,80は、この押出被覆装置78,80の各々が図1におけるように3本のロールではなく、たった2本のロールを含んでいること以外は、図1の装置と同じである。薄肉化および引延しロール82,84の表面速度は、押出型90,92からの重合体の出口速度よりも数倍速い。ロール82,84よりも冷えているロール86,88はロール82,84からの押出材を受入れ、その押出材を帯材70に付与する。
帯材70は両面を被覆された後、引き続き垂直上方へ向かって移動して断熱室94に進入し、この断熱室は帯材を冷却するとともに垂直下方へ向けて方向決めする冷却転向ロール96を収容している。断熱室94は、帯材が冷却転向ロール96上を移動する際に正確な温度制御を行えるように断熱されていることが好ましい。ロール96は少なくとも約91センチメートル(3フィート)の外径を有することが好ましい。ロールの直径が大きいことは、湾曲作用による金属帯材の応力発生を最少限にする。ロール96および帯材71の温度は、ロール外側シェル97と内側シェルとの間の環状室93内の流体91で制御される。環状室93は慣性の影響(粘性ダンピングを与える)を最少限にするように、また速度制御およびトラッキングを可能にするように、空間容量を充満されないことが好ましい。
被覆された複合帯材71は冷却転向ロール96から垂直下方へ向かって移動してポストヒーターを通過し、ポストヒーターは図1の実施例のばあいと同様に複合帯材を約204〜260°C(400〜500°F)に加熱して、ポリエステル樹脂のような重合体の帯材に対する結合性を向上させる。ヒーター98は通常の誘導ヒーター、対流炉または赤外線ヒーターとされ得る。複合帯材71はヒーター98から図示していない冷却すなわち急冷手段を通って第二冷却転向ロール99へ移動し、第二冷却転向ロールから図示していない巻上げロールへ移動する。第二冷却転向ロール99は上述で説明したロール96とデザインおよび寸法が同じである。
図3は本発明の他の実施例の概略図であり、これにおいて清浄で、室温とされた調整済みの板材ストック(sheet stock)100は巻出しロール102から巻き出されて引延しロールセット104へ向かって上方へ給送され、この引延しロールセットはロール103と、任意であるがその処理スタック(processing stack)における頂部に位置するバックアップロール105とを含んで構成される。図示していないがアキュムレータが巻出しロール102上のコイルの変化を許容するために含まれることができる。
引延しロールセット104からウェブ100は垂直下方へ移動され、また垂直から約30°〜45°ほど傾斜されるのが好ましい。このような傾きは下流側での押出し被覆および加工機の配置を容易にする。ウェブ100はプレヒーター106を通過し、そこでは誘導磁界が発生されて金属を、金属帯材に所望された特性を低下させたりそうでなければ悪影響を及ぼしたりせずに、金属帯材に結合された重合体の下流側における「生剥離(green peel)」強度を向上させる温度にまで、一様に加熱するようになされる。本明細書で使用される「生剥離」強度は、重合体が金属帯材に対して十分強い保持力で接着されて、この重合体が引き続く処理工程で金属帯材から剥離しないことを意味する。所望温度は約204°〜260°C(400〜500°F)の範囲でなければならず、ポリエステルを付与するばあいは約215°〜246°C(425°〜475°F)であるのが好ましい。
予熱されたウェブ100は下へ向かう傾斜した方向へ移動を続け、任意な火炎表面処理装置108を通過される。火炎処理装置は予熱された金属の表面を還元して酸化物を除去し、最少量となし、または増大させて、これによりその後に付与される重合体の接着力を高めるようにすることができる。
加熱され処理されたウェブ100はその後に二つの押出被覆ステーションのうちの第一のステーションに進入する。図示していないが押出機がポリエチレンテレフタレート(PET)重合体または他の熱可塑性樹脂を溶融−可塑化して、それを垂直方向または垂直から斜めの方向のいずれかに配置されて狭い出口スリットを有するシート型110を通して供給する。このスリットは、押出機に背圧を発生して押出材112が少なくとも帯材100の幅と同じ幅になるように拡張できるようにセットされる。スリットは、数ある中から重合体樹脂の性質および厚さ、押出機と金属帯材との相対速度および型形状、押出薄膜の形状のような幾つかの要因に応じて、帯材100の幅より狭い幅とされることができる。押出機112はロールスタックl14に引き込まれて、その厚さがウェブに付与される最終厚さにまで減少されるようになされる。引延し厚さの比は押出される重合体に応じて約10〜25:1でなければならない。
2本ロールスタック(two-roll stack)114は、ロールの中心線を通る平面が水平から約30°ほど傾斜するように配置される。「内側」すなわち転向ロール116は、耐温度性の高いエラストマーで作られた弾性面を有し、そのエラストマーの劣化を最少限に抑えるために内部および(または)外部から冷却されることが好ましい。
外側すなわち押圧ロールl18はクロムメッキ鋼で研磨されており、約150°Fすなわち66°C(ポリエステルのばあい)以下の温度に保持されるのが好ましく、この温度は重合体が帯材に付与されるときに重合体に対してライン圧力を与える溶融重合体の「粘着」温度よりは低い。このことは金属帯材100に対する重合体の接着性を向上させ、同時に表面の見栄えも改善する。ロール116,118の表面層度は、押出型110から出る押出材の出口速度の約10倍であり、これにより重合体をウェブ100上に引延して約0.00762mm〜0.02032mm(0.3〜0.8ミル)の範囲の所望寸法、好ましくは約0.01016mm(0.4ミル)の厚さとなるようにさせる。2本ロールスタック114はウェブ100の第一側に適当な「生剥離」強度を有して被覆を形成し、引き続く処理工程で重合体が金属から剥離するのを防止するようになす。
片面被覆されたウェブ101はスタックl14を出て、約60°(第二押出ステーションの好ましい位置決めによる結果としてこうなる)ほどエラストマー被覆されたロール116のまわりに転向されて、ウェブの下方へ向いて垂直から30°〜45°(第一スタックに進入する状態から約60°)傾くようになされる。予熱された片面被覆されたウェブ101は30°〜45°傾いて下方へ引き続き移動して、任意な第二(多分さらに大きい)火炎ヒーターまたは他の形式のブーストヒーター(boost heater)120を通過されるのであり、これにおいて予熱された金属表面は第二面の酸化物を除去/最少量化するように処理されて重合体の接着性を向上させ、同時に最適結合状態を達成するためにいかなる必要温度の「ブースト」も行うようにする。
予熱され、また予熱されたウェブ101はその後二つの押出被覆ステーションのうちの第二のステーションへ進入して、第一被覆ステーションで被覆されたのと反対側のウェブ面を被覆するようになされる。第二押出機に関する押出機の性能条件、配置および処理工程は第一押出機と同じである。押出型124から出た溶融押出材122は2本ロールスタック126のニップに進入するのであり、このロールスタックはロール128,130の中心線を通る平面が水平から約30°〜45°(第一ロールスタック114の中心線位置から45〜60°)ほど傾斜される。
ロール128,130の幾何学形状、配置、性能および機能は、第一スタック114のそれと同じである。予熱されたウェブ101の第二面は、第一面に関して上述で説明したように適当な「生剥離」強度を生じるように押出材122を被覆される。両面を被覆されたウェブ103はその後スタック126を出て、ゴム被覆されたロール上で約45°〜90°程転向され、これにより誘導結合ヒーター132にとって好ましい位置決め、すなわち下方へ向かって垂直から約30°〜45°を得る。
両面被覆されたウェブ103は傾斜して下方へ向かって引き続き移動し、誘導ヒーターであるのが好ましい第二ヒーター132を通過して、所望される金属特性またはプラスチックを実質的に悪化させたり、そうでなければ悪影響を及ぼしたりせずに、金属帯材に対する重合体の結合が完璧となるような温度にまで、金属/プラスチックの境界面を一様に加熱する。この温度は、約204°〜228°C(400°〜550°F)であるのが好ましく、ポリエステルのばあいは215°〜246°C(425°〜475°F)であるのが好ましい。
誘導ヒーター132を出て、傾斜して下方へ引き続き移動する間、スプレーノズル134(または他の適当装置)がこの複合構造体を冷却して、その複合構造体の最終使用の性能条件に悪影響を与えずにローラー136をまわって転向できるようにさせるのに十分な低い温度となす。半冷却された複合体103は転向され、水平な水浴槽138を通されて、冷却工程を完了する。
乾燥装置140は複合体103が水浴槽138を出た後に使用され、巻上げ前に残留水分を除去するようになす。金属帯材100のローラーをまわる転向すなわち曲げによって発生した応力を除去するために平滑化(レベリング)が行われる。完成した材料103はその後巻上げローラー142によって巻上げられる。図示していないがアキュムレータが巻上げローラー142のロール変化およびコイル変化を許容するように使用されることができる。
図4および図5は本発明の他の実施例を示しており、これにおいて金属帯材150は被覆処理の間を垂直上方へ向かって移動し、また押出型152,154が溶融樹脂を帯材の反対両面に直接に付与する。図4の装置は巻出しローラー156を含み、この巻出しローラーから帯材150はプレヒーター158を通って上方へ移動し、その後二つの押出型152,154の間を移動される。これらの押出型152,154は図示していないが通常の押出機によって供給される。
図5は押出材160,162を金属帯材150に対して直接に付与するときの押出型152,154を示す著しく拡大された図面である。型開口は帯材に接近して位置決めされ、これにより押出型から出る押出材の力が帯材に対して付与されるようになされている。押出型は帯材から約5〜20mmの範囲内に配置され、好ましくは帯材から10mm未満の範囲に配置される。金属帯材150は押出型152,154から出る押出材の移動速度より約10〜20倍速い速度で移動し、これにより押出材に作用する帯材の引延しによって押出材が引延されて厚さを減じるようになされる。押出材は帯材の各面にて0.0127〜0.0508mm(0.0005〜0.002インチ)の範囲の厚さとされ得る。
押出型152,154は帯材1510の反対両面上で互いに直接に対向するように配置され、これにより帯材の反対両側からの押出材の圧力が押出型の中央位置に帯材を位置づけるようになされるのが好ましい。溶融重合体は押出型から押出材が出たほぼ直後に金属帯材の表面に突き当てられ、これにより重合体が帯材に付与されるより前に冷却される、すなわち縮む(neck-in)ことがないようにされる。これは、帯材の両面に一様な樹脂被覆を付与することの保証に役立つ。
被覆された帯材151は押出型152,154から誘導形式のポストヒーター164を通って移動するのが好ましく、このポストヒーターは複合帯材をポリエステル樹脂の融点より高い温度にまで加熱して、帯材に対する樹脂の結合力を向上させるようになす。複合帯材はその後図示していない手段によって急冷され、ロール166,168を経て巻上げローラー170へ移動される。
図6〜図14は、アルミニウム、鋼、銅、金属積層材などの金属帯材の両面に被覆を行うための本発明の代替実施例を示す。これらの実施例はいずれも金属帯材を予熱する手段と、押出型および付与ロールを含んでなる第一および第二の押出被覆装置と、両面に被覆を行われた後に帯材を事後加熱する手段と、帯材を冷却する手段とを含んでいる。これらの装置はまた任意であるが第一および第二被覆装置の間で帯材を再加熱するための手段を含む。この装置はいずれも押出型に対して重合体押出材を給送するための一つまたは複数の押出機を含んでいる。この装置における第一および第二押出被覆装置の各々は、金属帯材に対して重合体押出材を押圧するために重合体押出材のウェブに接触するキャスティングロールと、金属帯材を支持して金属帯材および重合体ウェブを互いに押圧し、重合体を帯材表面に付着させるための圧延ニップを形成するバックアップロールとを含む。この装置は任意ではあるが、バックアップロールを支持するとともにその冷却を助けるようにするバックアップロールの一方または両方のための支持ロールを含むことができる。
これらの装置におけるプレヒーター、再加熱ヒーターおよびポストヒーターは誘導式、火炎式、赤外線式、輻射式、電気式、化石燃料対流炉、加熱ロールのような各種の形式、またはこれらの装置の組合わせとされることができる。帯材はコイル形状のままで予熱されることができ、また帯材のそれまでの工程で予熱されてプレヒーター装置を補助するか、取って代えることができる。ヒーターの好ましい形態は英国プールのデーヴィー・マッキー(プール)リミテッドから購入できるTFX(登録商標)誘導ヒーターである。
これらの装置における押出型は、各対またはロール間の押出型ニップ(die nip)の約10.2〜30.5cm(4〜12インチ)、好ましくは15.2〜20.3cm(6〜8インチ)(押出型およびロールの寸法によって決まる)以内に配置される。押出された重合体のウェブは、ロールニップ位置で金属帯材とキャスティングロールとに実質的に同時に接触するか、またはロールニップよりも僅かに先行して金属帯材に接触するのが好ましい。この代わりに、押出されたウェブはロールニップに進入する前に数度の回転角度でキャスティングロールに接触することができる。ロールニップの前のキャスティングロールのこのような接触は、重合体がロールニップ位置で金属帯材に接触するより前の重合体の冷却を最少限にするために、ロールの約0〜25°のような数度の回転を超えてはならない。
重合体の押出されたウェブは約0.127〜0.76mm(0.005〜0.030インチ)の厚さで、金属帯材およびロールによって下方へ向かって引延されてウェブ厚さを減少されるようになされるのが好ましい。引延し比は約1:1〜200:1とされ、好ましくは約10:1〜40:1とされる。本明細書で使用される引延し比は、金属帯材に付与されるときのウェブ厚さに対する押出されたときのウェブ厚さの比を意味する。引延し比は押出型から押出される速度と、被覆される金属帯材の速度との間の差で決定される。例えば、20:1の引延し比は一般に、帯材が押出型開口を出るときのウェブ速度よりも約20倍速く移動することを意味する。重合体の押出されたウェブの引延しおよび薄肉化はこの分野で周知である。
幾つかの装置に関しては、金属帯材の表面に対して押出されたウェブを留付けすなわち付与するために、組ロールよりも先に補助手段を備えることが望まれる得る。留付け補助手段は、数ある中でナイフ、静電装置、および真空留付け手段を含むことができる。ウェブは金属帯材上で完全幅でキャスト形成されるか、金属帯材より広い幅にキャスト形成されて後余剰被覆を除去するようにトリミングされることができる。
ほとんどの応用例においては、キャスティングロールはクロムメッキ、クロム酸化物、アルミニウム酸化物または他の硬質金属ロール面を有する硬質金属ロールであるのが好ましい。このようなロール面は研磨されるか、織り模様を付されることができる。キャスティングロールは重合体の粘着温度すなわち軟化温度より低い温度にまで冷却されて、重合体がロールに粘着しないようになされることが好ましい。ほとんどの応用例のバックアップロールはシリコーンゴム、ポリウレタン、VITON(登録商標)またはKEL−F(登録商標)のようなクロロトリフルオロエチレン重合体、TEFLON(登録商標)のようなテトラフルオロエチレン・フルオロカーボン重合体、または他の耐熱性の高い剛性ゴムまたはエラストメリック材料、またはそれらの材料の組合わせで作られた弾性の外面部分を有することが好ましい。VITON、KEL−FまたはTEFLONは、E.I.Du Pontde Nemours Companyのトレードマークである。このようなエラストメリック材料の外面は約75〜85のショアーAのジュロメータ硬さを有する。幾つかの応用例においては、硬い摩耗面および適当な圧縮性を与えるために、天然または合成ゴムのようなさらに弾性の材料よりも、VITON、KEL−FまたはTEFLONのエラストマーのような硬い表面を有することが望まれる。キャスティングロールおよびバックアップロールのいずれも、約2〜20の範囲の実効値(rms)の比較的滑らかな面を有していなければならない。幾つかの実施例では、キャスティングロールはこれに代えてバックアップロールに関して説明したように硬質で耐熱性の高い合成ゴム面を有することができる。
キャスティングロールおよびバックアップロールは金属帯材および重合体ウェブがロールニップを通って移動されるときにそれらの金属帯材および重合体ウェブに対して押圧され、これによりウェブを帯材に接着させるようになされる。ローラーどうしを互いに押圧することは、金属帯材をバックアップロール上の弾性材料に対して押圧して、重合体ウェブが接触部に隙間の全くない状態でローラーニップの全幅を横断して金属帯材に対して押圧されるのを保証するのに役立つ。ロールニップを横断するこの作用力はロールの整合不良または帯材厚さの変化、そしてロール仕上げにより非常に僅かであるが変化するが、不適当なロール力の隙間があってはならない。ロールどうしを互いに押圧することは、バックアップロールおよび(または)キャスティングロール上のエラストマー材料を圧縮して、ロール長さに沿ってロールニップにバンド状の接触面積部分を形成するようになし、これは平坦度から外れた金属帯材のロールのすべての整合誤差を許容し、良好な被覆の一様性および結合を与えるように金属帯材に対する重合体ウェブのさらに一様な力分布をあえるものと考えられる。ロールどうしを押圧するための力を与え、またその力を制御すなわち調整する装置はこの分野で周知であり、この装置には空気圧および流体圧作動シリンダ、ジャッキ、およびロールに作用するねじが含まれる。
本発明により付与される重合体被覆は、図1に関して上述で説明したように各種樹脂のいずれとされることもできる。樹脂は基本的に100%の重合体で、揮発性の溶液はほとんどまたは全く含まれないのが好ましい。同種または異種の樹脂が帯材の反対両面に付与され、一方または両方の被覆は着色剤または他の添加剤を含有することができる。金属帯材は図1に関連して上述で説明したように約0.1778〜0.3556mm(0.007〜0.014インチ)の厚さを有する中間〜硬質焼戻しのアルミニウムであるのが好ましいが、鋼または銅のような他の金属または積層材も使用できる。帯材は事前浄化されることが好ましく、また陽極酸化処理または変換コーティング(非クロムであるのが好ましい)によるような事前処理、または表面粗面化によるような事前処理を行って、性能改善および帯材に対する重合体の付着性を向上させることができる。例えば、アルミニウム帯材はチタンまたは燐酸ジルコニウム処理、シリケート処理、またはBETZ METCHEM変換コーティングで浄化され処理されることができる。BETZ METCHEMは、米国ペンシルヴァニア州ホースハムのベッツ・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド社の登録されたトレードマークである。帯材はまた片面または両面を有機材被覆で事前被覆され、または仕上げられて、帯材に対する重合体の結合力を向上させることができる。
これらの装置の作動において、金属帯材は約90〜450m/分(300〜1500フィート/分)、好ましくは180〜360m/分(600〜1200フィート/分)の範囲の速度で装置を通って移動される。高い速度は明らかに生産性を高め、また金属が上昇温度にある時間(滞留時間)を短縮させる。短い滞留時間はしばしば金属特性の低下を最少限に抑えるために好ましい。
図6を参照すれば、被覆装置が示されており、この装置はロール172を含み、そのロール上を金属帯材174が移動して誘導ヒーターのような予熱装置173へ給送されてこれを通過し、この予熱装置は帯材を数ある中でその金属および焼戻し、被覆後の帯材に望まれる特性、および付与される重合体に応じて約121°〜288°C(250°〜550°F)の範囲の温度にまで加熱するようになされている。パッケージの応用例において被覆された帯材を使用するためにポリエステル樹脂で被覆されるアルミニウム帯材に関しては、より好ましい予熱の温度範囲は約204〜288°C(400〜550°F)である。この予熱温度ならびにポスト加熱温度は、金属帯材またはその重合体被覆の望ましい特性に悪影響を及ぼすほど高くてはいけない。
予熱された帯材174はその後二つの押出型176,178および二組のロール180,182および184,186によって反対両面に被覆を行われる。図示していないが二つの押出機の一方は溶融重合体樹脂を押出型176,178へ給送する。この樹脂は押出型176,178へ給送されるときに177°〜343°C(350°〜650°F)の温度を有し、押出型は樹脂を所望温度に保持するために電気抵抗手段で加熱されるのが好ましい。押出型176,178は細長く狭い型開口を有し、この開口はその長さが被覆すべき帯材174の幅にほぼ等しく、約25.4〜215.9cm(10〜85インチ)とされ得る。型開口の長さは帯材174の幅と少なくとも同じかまたは大きい幅とされて、押出型から押出される重合体ウェブが帯材を完全にカバーできるようになされるのが好ましい。型開口は薄いウェブを押出すために長く狭い。型開口は0.762mm(0.030インチ)まで、好ましくは約0.127〜0.381mm(0.005〜0.015インチ)の範囲とされ得る。押出型は一般に従来の型であり、様々な販売元から購入できる。押出型176,178は薄いウェブ188,190を押出し、このウェブはロール組180,182および184,186で帯材174の反対両面に対して付与される。
第一ロール組において、ロール182はキャスティングロールであって押出型176から押出された重合体のウェブ188に接触し、ロール180はバックアップロールであって帯材174をキャスティングロールに押当てて支持する。上述したように、キャスティングロール182は硬質金属ロールであるのが好ましく、バックアップロールは180はシリコーンゴムの外側層のような弾性の外側ロール面すなわちシェルを有するのが好ましい。ロール180,182の両方は内部を通して循環される水のような冷媒によって冷却される。キャスティングロールは約66°C(150°F)未満の温度にまで冷却され、重合体ウェブがロールに粘着しないようにされる。バックアップロール180は内部および(または)外部から冷却されて、ロール上の弾性層に与える損傷を最少限に抑えるようになされている。支持ロール181はバックアップロール180を支持してその冷却を補助するために備えられる。
図示したように、ロール180,182は軸線を実質的な水平面内に並べて平行に配置されて、金属帯材174および重合体ウェブ188がロール間のニップに下方へ向かって送り込まれ、またロールニップの底部を通して出るようにすることができる。金属帯材174はバックアップロールの表面から離れて再加熱ヒーター192へ向かって移動するより前に、バックアップロールを約0〜120°の円弧にわたって周回して外面に追従することができる。金属帯材174上の重合体ウェブ188は、キャスティングロール182に粘着したり悪影響を及ぼされることを最少限に抑えるために、キャスティングロール182と最少限に接触されることが好ましい。この接触を最少限にすることは、特にポリエステル樹脂に適用され得ることであり、ポリプロピレン樹脂(図14を参照されたい)に望まれるのはキャスティングロールによって強力に接触され、強力に冷却されることである。ロール180,182はロールニップの長さに沿って約9.0〜53.7kg/cm(50〜300ポンド/インチ)、好ましくは約21.5〜32.2kg/cm(120〜180ポンド/インチ)、さらに好ましくは約2.69kg/cm(150ポンド/インチ)の力で互いに押圧される。この力は弾性的で圧縮可能なバックアップロール180の外側部分を僅かに変形させ、すなわち押し縮めて、ロールニップの全長に沿って金属帯材に作用するロールによる力に隙間が全くないことを保証し、ロールの整合不良または板材の平坦度の外れを許容すなわち受入れる手段を与える。しかしながらこの力は重合体または帯材のゲージ寸法を減じることはない。上述したように、バックアップロール180の圧縮可能な層の圧縮はロール180,182とロールニップ位置の帯材174との缶に狭い幅の接触面積を形成する。数ある要因の中でロールどうしを押圧する力の大きさ、および支持ロール180の弾性値によって、典型的な接触バンド面積部分は約0.64〜2.54cm(1/4〜1インチ)の幅、典型的には約1.9cm(3/4インチ)とされる。
帯材174が片面を被覆された後、任意ではあるが帯材は例えば誘導ヒーター192などで再加熱されることができる。帯材は、付与される重合体によって決まるが約120〜288°C(250°〜550°F)の範囲の温度、好ましくはポリエステル被覆では約204°〜288°C(400°〜550°F)に再加熱される。幾つかの応用例および幾つかの重合体に関しては、帯材174が反対両面に被覆される前に帯材を再加熱する必要はない。
再加熱ヒーター192から帯材174は第二押出型178およびロール組184,186、および任意ではあるが第一ウェブ188で被覆された面とは反対側の帯材の面に付与される第二重合体ウェブ190のための冷却ロール187へ向かって移動される。第一ニップから第二ニップへ至る距離は、その二つのロールニップ間を帯材が移動するときの金属からの熱損失を制御するために短くされることが好ましい。第二押出型178および第二ロール組184,186は第一押出型176およびロール組180,182と同じであるが、ロールが反対に配置され、第二キャスティングロールが第一ロールから帯材の反対側にあって、ロール軸線は別の平面内に位置し、第二押出型178は異なる配向とされていることが相違する。金属帯材174を実質的に真直線に沿って第二押出型のニップを通過させるために、ロール184,186の軸線を通る平面は、押出型ニップを通って垂直に対してある角度で移動する帯材の面に実質的に直角である。それ故に帯材174は、バックアップロール186の弾性材料で作られた外側部分の弾性変形によって形成される狭いバンド状の接触面積部分以外ではロール184,186と最少限に接触することになる。上述したように、帯材174の重合体に対するロール184,186の接触を最少限にすることは、幾つかのポリエステル樹脂の最終被覆製品の品質および性能を向上させるのに役立つと考えられる。ポリプロピレンのような他の重合体では、被覆された帯材がロールを離れる前に重合体のかなりロール周回および冷却の行われるのが好ましい。
第一ロール組によるように、第二ロール組184,186は金属帯材174および重合体ウェブに対して、重合体ウェブ190がロールニップの全幅に沿って帯材に対して緊密に押圧されるのを保証するほど十分な力によって押圧されねばならない。第二ロール組184,186の間の力は、約9.0〜53.7kg/cm(50〜300ポンド/インチ)、好ましくは約21.5〜32.2kg/cm(120〜180ポンド/インチ)の範囲の力でなければならない。
帯材174が重合体ウェブ188,190で両面を被覆された後、完全に被覆された帯材はポストヒーター194を通り、被覆された帯材を冷却する装置を通って移動する。本発明の基本的なことではないが、ロールにより、または被覆ロール184,186の間の他の機械装置によって被覆された帯材の、重合体が冷却されて凝固したときの接触面積部分は最少限にすることが望まれると考えられる。例えば、帯材174はロール184,186からポストヒーター(post-heater)194を通り、帯材を少なくとも部分的に冷却して帯材上の重合体被覆の融点より少なくとも低い温度にさせる図示していない手段を通して移動されることが望ましい。このようにすれば、ロールなどによる帯材上の重合体との接触は重合体が凝固されるより前においては避けられ、被覆はロールなどによって悪影響を及ぼされることは起こりそうにない。
ポストヒーター194は、誘導ヒーター、赤外線ヒーター、対流炉、またはその二つまたは三つの組合わせとされることが好ましく、これらは板材上の樹脂を少なくともほぼ軟化温度にまで、好ましくは重合体の融点より高い温度にまで急速加熱できる。このような加熱は、帯材の金属または帯材上の重合体被覆の特性に大きな悪影響を及ぼす用に高い温度にまで加熱されてはならないことが重要である。少なくとも融点にまで重合体を加熱することは、重合体に流れを生じさせて、これにより帯材上の被覆の傷を修復し、および(または)一様でない箇所を滑らかにするようになすので望ましい。
帯材が事後加熱された後、急冷されて実質的に非晶形で被覆が凝固される。帯材をまず最初に空気または他のガスで部分冷却し、次ぎに部分冷却された帯材を水スプレーまたは水浴により急冷することが望まれる。空気による帯材の部分冷却は、水では溶融されたままの重合体に及ぼすであろう悪影響の可能性を最少限にすると考えられる。本明細書に使用される「急冷」は、被覆された帯材がポストヒーターを出た後、帯材が約90〜450m/分(300〜1500フィート/分)、好ましくは180〜360m/分(600〜1200フィート/分)の速度で移動するとき、重合体被覆が冷却されることを意味する。冷却すなわち急冷ユニットはポストヒーターの1.524〜15.24m(5〜50フィート)のような数フィート内に配置され、これにより被覆された帯材がポストヒーターを出た後に重合体被覆が好ましくは約10秒未満で凝固され、さらに好ましくは約1秒未満で凝固されるようになされる。
帯材が冷却された後、縁部のトリミング、切断、平滑化、コイルとしての巻上げの処理をさらに行われるか、巻上げて、または巻上げずに、缶端部および缶本体のような製品に作られることができる。
図7は、上側のロール対202,204がそれらのロールの軸線をロールニップを通過する帯材196に直角な平面内に位置されていることを除いて、図6に示した装置に類似の代替装置を示している。図示していないが冷却ロールがロール202,208,212の冷却を補助するために付加され得る。この装置において、バックアップロールに対する帯材の接触が最少限とされて、帯材からバックアップロールへの伝熱損が小さくなり、バックアップロールの弾性的な外側部分に対する熱的損傷が小さくなる。これはまた、金属帯材の冷却が軽減されることを意味し、これは帯材が反対面に被覆を行われる前に補助加熱または再加熱される必要性をなくす。再加熱が望まれるならば、片面被覆された帯材はロール208で転向され、補助ヒーター210を通過される。この帯材は次ぎに反対面を押出型216およびロール212,214によって被覆される。完全に被覆された帯材は、その後図6に関連して上述で説明したのと同様にして事後加熱され、冷却/急冷される。
図8は本発明の代替実施例を示しており、これは下側被覆ステーションのロール218,220が軸線を実質的に水平面内に位置して並んで水平に配置され、また帯材222がバックアップロール210の後で約90°回転され、その後図示していないポストヒーターおよび冷却装置へ向かって移動することを除いて、図6の実施例と類似している。図8はまた点線によって帯材222が下側キャスティングステーションのロールニップを出た後の幾つかの帯材移動路を示している。
図9は、金属帯材230の移動方向がプレヒーター231,第一ロール組232、補助ヒーター234および第二ロール組236を通して実質的に垂直な本発明の他の実施例を示している。第二ロール組から両面被覆された帯材は図示していないポストヒーターおよび図示していない冷却装置を通して移動される。空間的に許されるならば、ポストヒーターは2本の被覆ロールの垂直下方に直線的に配置されることが好ましく、帯材は転向ロールに接触する前に重合体の融点より低い温度にまで冷却されることが好ましい。このような重合体の融点より低い温度までの冷却は空冷で行われ、その後帯材は転向されて水冷浴のような流体による急冷部を通過される。
図10は金属帯材240が押出型242,244およびロール組の間を実質的に水平に移動する本発明の他の実施例を示している。この装置では、帯材240はキャスティングロール248とロールニップを形成しているバックアップロール246のまわりで転向される。押出型242は薄い重合体ウェブ250をロールニップの上方で押出し、このウェブは帯材に対して押圧されて付着される前に引延されて厚さを減じるようになされる。キャスティングロール248およびバックアップロール246の両方ともこれまで説明した装置によるようにして冷却される。
バックアップロール246から帯材240は任意であるが補助ヒーター252を通して水平に移動し、その後キャスティングロール256とともにロールニップを形成している他のバックアップロール254のまわりを移動する。押出型244は重合体の第二ウェブを押出し、このウェブは引延されて厚さを減じ、またロール254,256の間のニップにおいて帯材240に対して押圧される。ロール254,256の両方とも第一ロール組におけるのと同様にして冷却されるのが好ましい。両面被覆された帯材はその後ポストヒーター260を通して移動し、その後冷却/急冷装置262を通して移動して最終製品を生じるようになされており、最終製品はコイルとして巻上げられるか、さらに加工処理されることができる。
図11は帯材が転向ロール265をまわり、プレヒーター266を通して移動し、また重合体ウェブ268,270が帯材の反対両面に対して実質的に同時に付与されるようになされた金属帯材264を被覆する他の実施例を示している。この装置の押出型272,274は重合体ウェブ268,270を押出し、このウェブはキャスティングロール276,278で引延されてロールニップ間に送り込まれ、金属帯材の反対両面に対して押圧される。両方でないならばキャスティングロール276,278の少なくとも一方はTEFLON、VITON、KEL−Fおよびエラストマーのような圧縮可能な外側層を有して、ロールニップの全長にわたる連続した結合力を保証するようになされる。この装置は冷却ロール280,282を含んでキャスティングロール276,278の冷却を助け、キャスティングロールの寿命を延長させるようにすることが好ましい。この装置はさらにポストヒーター284および水スプレー284のような急冷手段を含んでおり、これらはこれまでの図で示したものと同様である。
アルミニウム帯材290のような帯材が転向ロールをまわり、プレヒーター294を通り、上側キャスティングロール300と上側バックアップロール302との間を移動して、上側押出型296から押出された重合体ウェブ298で第一面を被覆されるようになされた本発明の他の実施例が図12に示されている。キャスティングロールは研磨鋼ロールであるのが好ましく、バックアップロールは圧縮可能な外側層を有することが好ましい。上側冷却ロール303はバックアップロール302の圧縮可能材の寿命を延ばすために含められるのが好ましい。ロール300,302の間のロールニップから片面被覆された帯材は、反対面を下側押出型310から押出された第二重合体ウェブ312で被覆するために、帯材の温度を再加熱または加熱補助されるべくヒーター304を通って移動する。下側キャスティングロール308およびバックアップロール306はウェブ312を帯材に押圧して付着させる。下側キャスティングロール308は研磨された鋼とされることが好ましく、下側バックアップロール306はTEFLON、VITONまたはKEL−Fおよびエラストマーのような圧縮可能な外側面を有している。下側冷却ロール314は任意であるが上側ロール組のばあいと同様に含められる。第二重合体ウェブを付与した後、両面被覆された帯材はヒーター316により重合体(一種以上)の融点(一種以上)より高い温度にまで事後加熱された後、水スプレー318によるようにして急冷される。
図13には本発明のさらに他の実施例が示されており、これにおいて金属帯材320は装置を通して全体的に「S」字形の経路を移動する際に順次に向かい合った両面即ち反対両面を被覆される。この装置では、金属帯材320は転向ロール322をまわり、プレヒーター324を通り、そしてキャスティングロール330およびバックアップロール332の間を通って、押出型328からの第一重合体ウェブ326が帯材の片面に付着されるようになされる。冷却ロール348はバックアップロールの圧縮可能材料の寿命を延長させるために含められるのが好ましい。この装置では、キャスティングロール330およびバックアップロール332の位置は、帯材320がロールの回転で約45°〜90°にわたりロールのまわりを部分的に周回するようになされており、この角度は二つのロールの軸線を通る平面に対する帯材の移動方向によって決まる。
第一被覆を受取った後、金属帯材320は転向ロール336によって転向されることが好ましく、ヒーター338を通って帯材の温度を補助加熱するように移動され、これに続いてキャスティングロール344、バックアップロール346、冷却ロール348および押出型340によって帯材の反対面に被覆が付与されるのであり、押出型は重合体ウェブ342をロールニップに押入れる。帯材320の移動方向に対するロール344,346の位置は上側被覆ステーションと類似しており、帯材はまた下側被覆ステーションを通って移動する際にロールのまわりを部分的に周回する。下側被覆ステーションからの両面を被覆された帯材320は重合体(一種以上)の融点より高い温度にまで事後加熱された後、帯材上の重合体を凝固させるために急冷されることが好ましい。
図14は本発明のさらに他の実施例を示しており、これはポリプロピレン被覆をアルミニウム帯材の両面に付与するのに特に好適な例である。この装置では、金属帯材352は転向ロール354をまわり、垂直に対して約30°〜60°の角度で下方へ向かってプレヒーター356を通って移動し、バックアップロール358とキャスティング/冷却ロール360との間のロールニップ内に進入して、押出型362からの重合体ウェブ364が帯材に付与されるようになされる。この装置では、金属帯材352はキャスティング/冷却ロール360を部分的に周回して帯材上の重合体が冷却されるようになし、これにより重合体、特にポリプロピレン材料がそのロールから剥離して帯材上に保持されることを保証する。取出しロール370が帯材352を図示したようにキャスティング/冷却ロール360に追従させるようにするために使用されることができる。キャスティング/冷却ロールは内部から冷却されるのが好ましく、約0.91〜1.83m(3〜6フィート)の直径のように比較的大きな径を有して、その上の帯材および重合体を十分に冷却できるようになされる。この取出しロールは圧縮可能な外側層を有しており、内部および(または)外部から冷却されるのが好ましい。
上側被覆ステーションから帯材352は転向ロール372をまわり、ヒーター374を通って移動して、下側被覆ステーションにより第二被覆を付与されるようになされるのであり、このステーションは基本的に上側被覆ステーションと同じである。下側被覆ステーションは押出型382,バックアップロール376、キャスティング/冷却ロール378、および取出しロール384を含み、ポリプロピレンのような重合体ウェブを帯材に付与する。取出しロール384からの両面を被覆された帯材は、その後、本明細書で説明した他の装置と同様に事後加熱され、急冷される。
本発明の幾つかの実施例に関しては、被覆は金属帯材の反対両面で異種重合体とされ、また異なる厚さとされることができる。例えば、片面の被覆は高溶融粘度重合体とボトル等級のポリエステルとの混合材とされ、また他面の被覆はポリエステルまたはビニル樹脂とされることができる。片面または両面の被覆は顔料すなわち着色剤を含むこともできる。
本発明による被覆金属帯材は、缶本体または缶端部を作るのに使用されるようなパッケージの応用例に使用するために、被覆が金属帯材に緊密に接着されることを必要とする。パッキング応用例に対する帯材の使用もまた、被覆表面が滑らかで光沢のあることを要求する。表面は凹凸(irregularity)が最少限で、表面汚点を浮き出すようでなければならない。金属帯材の引張り強さ、降伏強度、伸び、成形性、耐食性のような機械的性質もまた最大限であることが望まれる。被覆はまた可撓性で、帯材が缶本体、缶端部のような最終製品または他の製品に加工されるときに亀裂を発生したり剥離したりすることのないようでなければならない。パッケージ応用例の被覆はまた約0.0127mm(0.5ミル)の厚さのように極めて薄く、厚さも一様でなければならない。
本発明を実施するにおいて、ロール組、事後加熱装置および冷却/急冷装置を通る金属帯材の通路は、被覆された帯材の品質に重大な役割を果たす。特に、被覆が少なくとも融点より低い温度、またおそらくは被覆の重合体の軟化温度にまで冷却し終わるまでに帯材上の被覆がロールと接触するのを最少限に抑えることが望まれる。幾つかの装置では、事後加熱後に、水急冷される前に重合体の融点より低い温度まで被覆された帯材を空冷することが望まれる。この空冷は、急冷において水により溶融被覆に及ぼされる悪影響をできるだけ最少限に抑える。
本発明により被覆されたアルミニウム帯材は、従来技術の方法によって被覆されまたは積層された帯材よりも優れた多くの利点を有する。一つの重要な利点は、被覆が金属帯材の両面に対して緊密に付着すなわち結合され、帯材が延伸、または延伸およびアイロン加工した缶本体、缶端部、または自動車や飛行機の装飾トリム材のような製品に形成されるときに剥離すなわち剥がれを生じないことである。この帯材はまた従来技術の帯材よりも安価に製造できる。何故なら、本発明は、従来技術では帯材に積層されていた薄膜の成形、ローリングおよびアンローリングの二次工程を省略できるからである。
それ故に、本発明は金属帯材の両面に熱可塑性被覆をコーティングする改良された連続処理法、およびそのように形成された改良された帯材を提供することが分かる。本発明を実施するための幾つかの代替態様を説明したが、請求の範囲の欄の記載は本発明の精神に含まれるすべての態様および実施例を網羅することを意図していることは明白である。例えば、被覆が研磨されたキスロールによって溶融点に近いかそれより高い温度にされている間に、金属帯材の被覆(一つまたは複数)は研磨されることができるのであり、被覆された金属帯材は事後加熱された後で被覆が冷却される前に金属帯材ロール上を通過される。他の代替処理法は本明細書の記載に鑑みて明白となろう。
The present invention relates to a method and apparatus for applying a polymer coating to a metal strip, in particular an aluminum strip by means of an extruder and an extrusion mold arranged to deposit a thermoplastic resin on opposite or opposite sides of the strip. The present invention relates to a method for coating a thermoplastic resin on both sides of a material. The product of the present invention is a metal strip such as aluminum with thin polymer coatings on both sides and has many applications, especially for packaging applications such as can ends and can bodies It is suitable for doing.
It is well known to coat one or both surfaces of a metal plate or metal strip with a thermoplastic resin to improve corrosion resistance, formability, appearance, or other properties of the material. The coating can be applied by various methods such as roll coating, reverse roll coating, spraying, electrocoating, powder coating and lamination. The coated strip can be used in applications such as can bodies and can ends, foil pouches, lidding stock, appliances, electrical equipment, structures, aerospace vehicles or automotive boards.
U.S. Pat. No. 5,093,208 to Heies et al. Presses a precast-formed thermoplastic polyester film against one or both sides of a metal sheet and forms the film in an amorphous state. A method for forming a laminated metal plate to be attached to a plate is disclosed. The uncoated metal sheet is heated to a temperature higher than the melting point of the polyester thin film, and the polyester thin film is applied with pressure to the metal sheet so as to form a laminated material. Thereafter, the laminate material is heated to a temperature above the melting point of the thin film to improve the bonding of the plastic thin film to the metal plate and is quenched to a temperature below the glass transition temperature of the polyester to form an amorphous polyester. Made. The rapid cooling is performed by passing the laminated material through a water curtain.
European Patent Application No. 0067060, filed in the name of Taiyo Steel Limited, discloses a method of manufacturing a coated metal plate by directly extruding a thermoplastic resin on a heated metal plate. Yes. According to this patent application, the molten resin is applied directly to the metal plate from the extrusion die without forming the resin as an independent thin film. The thickness of the thin film can be less than 50 microns and is preferably reduced to 35-5 microns. This patent application states that the cost of producing the coated sheet metal is reduced because the separate thin film formation step is omitted. Suitable thermoplastic resins used as coatings on metal surfaces include polyolefins, acrylic resins, polyesters, polyamides, polyvinyl chloride, and many other resins listed in the published patent application. It is. The resin can be coated as a single layer or as multiple layers of the same or different resins. This patent application discloses applying resin to only one side of a metal strip.
An improved method for providing a thin polymer coating on both sides of a metal strip suitable for use in applications such as packages is desired. It would be desirable to have a method of intimate adhesion or welding of the polymer to the strip so that the polymer does not delaminate during subsequent strip forming steps or when using products made from the strip.
The present invention provides a method of coating both sides of a metal strip with a thermoplastic resin to form a coated strip suitable for use in packages and other applications.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved method of depositing a polyester resin on both sides of a metal strip.
The above and other objects and advantages of the present invention will be more fully understood and appreciated by reference to the following description and the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic side elevational view of one embodiment of the apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side elevation view of a portion of another embodiment of the present invention.
3 and 4 are schematic side elevation views of yet another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the strip of FIG. 4 and the extrusion mold, greatly enlarged to show the application of resin to the strip.
6-14 are schematic side elevational views of yet another embodiment of the present invention.
The drawings attached to this specification show an apparatus that coats both sides of a metal strip as the metal strip moves from the first coil to the second coil. Winded on two coils. With particular reference to FIG. 1, an aluminum alloy strip 10 is unwound from a coil 12, moves around a tensioning roller 14, moves vertically upwards and rolls over a roll 16, then the roll 16 From below to pass through the coating device. When the metal strip 10 moves on the support roll 16, a backup roll 18 can be used to hold the metal strip flat.
As the strip 10 moves downward from the roll 16, the metal strip is first heated by the heater 20 to a temperature close to or above the melting point of the polymer applied to the metal strip. The In the embodiment shown in FIG. 1, the heater is an induction heater, but other heaters or preconditioners, such as flame treatment, infrared, plasma and / or corona discharge, alone or in combination Can also be used. Flame heaters can be used in duplicate (one on each side) or only on one side to improve performance (bonding and heating). Coils 12 that are still hot can be used for previous processes such as rolling or heat treatment, so that the need for heating by the heater 20 is minimized and can even be omitted. Typical temperatures at which the metal strip is heated range from about 121 ° -260 ° C. (250 ° -500 ° F.) prior to being applied with the thermoplastic material, and this temperature is a number of factors. In part, it depends on the specific polymer to be applied to the strip.
In order to apply a thin web of thermoplastic polymer such as polyester resin to both sides of the heated web, two separate extrusion coating devices 21, 31 are provided. The devices 21 and 31 are disposed immediately below the induction heater 20. The extrusion coating devices 21 and 31 each include an extruder that feeds the molten polymer to be extruded through sheet dies 22 and 32, the sheet dies being narrow to form thin extruded webs 24 and 34. It has an exit slot and the extruded web is passed through a three-roll stack. Alternatively, both extruders can be fed through a feed pipe or other manifold with a single extruder.
The first rolls 26, 36 of the devices 21, 31 are thinned and drawn rolls and are held at a temperature that promotes the sticking of the polymeric extrudate to the polished surface of the rolls. Typical temperatures for this range from about 120 ° to 180 ° C (248 ° to 356 ° F), depending on the resin used. The surface speed of the rolls 26, 36 is substantially higher than the speed at which they exit and exit the molds 22, 32, thus stretching the polymer to reduce the thickness. Typical ratios of drawing speed to extrusion speed range from about 5: 1 to 40: 1. The resin from the extruder is typically about 0.127 to 0.635 mm (0.005 to 0.025 inch) thick and stretched to about 0.0076 to 0.038 mm (0.0003). Reduced to a thickness of ~ 0.0015 inches).
The second rolls 28, 38 are cooler than the first roll and are designed to polish and cool the extrudate by rolling contact between the roll and the extrudate. The second rolls 28 and 38 also send the extruded material to a third roll which is an application roll. The third rolls 30, 40 are tensioned using springs, fluid pressure, air pressure, etc., and are elastic (heat resistant) to press the semi-cooled extruded material against the heated metal web or strip 10. It is preferred to have an outer surface (such as a highly functional elastomer), i.e. a roll shell. The third rolls 30, 40 of the two sets of extruders support opposite sides of the strip 10 against each other's pressure or acting force, so that the semi-cooled extrudates 24, 34 become such third The belt 30 can be pressed against the strip under the pressure of the rolls 30 and 40.
The coated metal strip 11 continues to be moved vertically downward through the second heater 42, which may deteriorate the properties desired for the metal strip or its plastic coating. Metal or metal, so as to increase the temperature to the point where the polymer bond to the metal strip is perfect, especially at the interface between the metal strip and the plastic coating, without adversely affecting it. Uniformly heat one of the plastics or both metal and plastic. The desired temperature depends on the particular polymeric material applied as a coating, but is approximately in the range of about 200 ° -260 ° C (392 ° -500 ° F). The second heater 42 is preferably an induction heater well known in the art. Alternatively, the heater 42 can be a convection furnace or an infrared heater.
While leaving the second heater 42 and continuing to move vertically downward, the coated strip 11 is quenched by a water spray 44, water curtain, or other suitable cooling means. This cooling must cool the temperature of the composite structure to a temperature low enough to allow the coated strip to turn around the roller without adversely affecting the coating or metal. In a preferred method of coating a polyester resin on an aluminum alloy can plate such as 3004 alloy, the composite structure is preferably cooled to about 40 ° C. (104 ° F.) or less before contacting the roller 48. In such a preferred embodiment, the cooling is fast enough that the polyester coating solidifies in a substantially amorphous form. The cooling rate to achieve this depends on the polyester. The cooling rate is controlled by adjusting the temperature and volume flow rate of the cooling water for the coated strip.
In the embodiment shown in FIG. 1, the coated strip passes through a bath 46, such as a water bath, before the coating is dried, and rollers 48, 50 disposed on opposite or opposite ends of the bath. Move around. A water bath completes the cooling process.
The coated strip 11 is moved vertically upward from the water bath 46 through the drying device 52 so that residual moisture is removed from the strip before winding. The drying device 52 typically comprises a warm air blower. The composite strip then travels through rollers 54, 56 and 58 to the winding roll 60. Although not shown, this apparatus can include an accumulator to allow roll or coil changes, and can also include means for smoothing the metal strip after it has been coated. The device also preferably includes a trimmer to trim the edge of the coated metal web 11 (not shown), i.e. to remove any polymer protruding beyond the edge of the metal web. Trimmers can be wavelengthd at various locations along the strip travel path, for example, immediately after the polymer resin is applied to the strip, after the spray cooler, or after the dryer. .
The aluminum strip coated according to the present invention can be made by various alloys and tempering depending on the use of the strip. Some typical aluminum alloys suitable for forming can ends and can bodies are tempered to medium hardness, including H-14, H-19 and H-39, among others. AA5042 alloy, AA5182 alloy and AA3004 alloy. The metal strip is typically 0.1778 to 0.356 mm (0.007 to 0.014 inches) thick.
In accordance with the present invention, various thermoplastic polymers such as polyester can be used to coat aluminum strips designed for use in packages such as can bodies or can ends. A preferred polyester resin is a high melt viscosity (HMV) resin of the type previously used to coat furnace treatable metal trays, liquid foil packages and heat sealable foil packages. E. I. A copolymer resin of SELAR®, PT 8307 HMV, available from Du Pontde Nemours Company, is an example of a high performance polyester resin suitable for use in the present invention. Such copolymers can be blended with other thermoplastic polyesters such as bottle grade polyesters having an intrinsic viscosity of about 0.72 or greater. For example, a blend of SELAR®, PT8307 HMV copolymer and T89PET (polyethylene terephthalate) sold by Hoescht-Celanese is used to make products such as the end of beverage cans. In addition, the performance of the aluminum strip coated by the present invention is improved. Other thermoplastic polymers suitable for use in this application include polypropylene, polyethylene, polyamide (nylon), polyimide, polycarbonate, and polyvinyl chloride (PVC), among others.
FIG. 2 shows a portion of an alternative apparatus for implementing the present invention. In this device, the metal strip 70 is not moved vertically downward as in FIG. 1, but instead is coated on both sides as it is preferably moved vertically upward. The metal strip 70 moves around the feed roll 72 and is moved vertically upward from the roll through a preheater 74 such as an induction heating device. The strip is then moved through an optional flame treatment device 76 and between extrusion devices 78, 80 located on opposite sides to cover both sides of the strip. The flame treatment device improves the acceptability of the strip for bonding the resin coating.
The extrusion coating apparatus 78, 80 of FIG. 2 is the same as that of FIG. 1 except that each of the extrusion coating apparatuses 78, 80 includes only two rolls instead of three rolls as in FIG. Is the same. The surface speed of the thinning and drawing rolls 82 and 84 is several times faster than the exit speed of the polymer from the extrusion dies 90 and 92. The rolls 86 and 88 that are cooler than the rolls 82 and 84 receive the extruded material from the rolls 82 and 84 and apply the extruded material to the band material 70.
After the strip 70 is coated on both sides, the strip 70 continues to move vertically upward and enters the heat insulation chamber 94. The heat insulation chamber cools the strip and also has a cooling diverting roll 96 that directs it vertically downward. Contained. The heat insulation chamber 94 is preferably insulated so that accurate temperature control can be performed when the strip moves on the cooling turning roll 96. Roll 96 preferably has an outer diameter of at least about 91 centimeters (3 feet). The large roll diameter minimizes the stress generation of the metal strip due to the bending action. The temperature of the roll 96 and the strip 71 is controlled by the fluid 91 in the annular chamber 93 between the roll outer shell 97 and the inner shell. The annular chamber 93 is preferably not filled with space so as to minimize the influence of inertia (giving viscous damping) and to allow speed control and tracking.
The coated composite strip 71 moves vertically downward from the cooling diversion roll 96 and passes through the post heater. The post heater passes the composite strip about 204 to 260 ° as in the embodiment of FIG. Heat to C (400-500 ° F.) to improve the binding of the polymer, such as polyester resin, to the strip. The heater 98 can be a conventional induction heater, a convection furnace or an infrared heater. The composite strip 71 moves from the heater 98 to the second cooling turning roll 99 through the cooling (not shown), that is, the rapid cooling means, and moves from the second cooling turning roll to the winding roll (not shown). The second cooling turning roll 99 has the same design and dimensions as the roll 96 described above.
FIG. 3 is a schematic view of another embodiment of the present invention in which a clean and room temperature adjusted sheet stock 100 is unwound from an unwinding roll 102 and drawn roll set. Feeded upwards 104, this extended roll set is comprised of a roll 103 and optionally a backup roll 105 located at the top of its processing stack. Although not shown, an accumulator can be included to allow for changes in the coil on the unwind roll 102.
The web 100 is preferably moved vertically downward from the draw roll set 104 and is inclined about 30 ° to 45 ° from the vertical. Such tilt facilitates downstream extrusion coating and processing machine placement. The web 100 passes through a preheater 106 where an induced magnetic field is generated to bond the metal to the metal strip without degrading or otherwise adversely affecting the properties desired for the metal strip. Heat is applied uniformly to a temperature that improves the “green peel” strength downstream of the polymer. As used herein, “raw peel” strength means that the polymer is bonded to the metal strip with a sufficiently strong holding force so that the polymer does not peel from the metal strip in subsequent processing steps. . The desired temperature should be in the range of about 204 ° -260 ° C. (400-500 ° F.) and about 215 ° -246 ° C. (425 ° -475 ° F.) when applying polyester. Is preferred.
The preheated web 100 continues to move in a downwardly inclined direction and is passed through an optional flame surface treatment device 108. The flame treatment device can reduce the surface of the preheated metal to remove oxides and minimize or increase it, thereby increasing the adhesion of the subsequently applied polymer. .
The heated and processed web 100 then enters the first of the two extrusion coating stations. Although not shown, an extruder melt-plasticizes a polyethylene terephthalate (PET) polymer or other thermoplastic resin, which is placed either in the vertical direction or in a vertical to diagonal direction and has a narrow exit slit Supply through sheet mold 110. This slit is set so that a back pressure is generated in the extruder so that the extruded material 112 can be expanded so as to have at least the same width as the width of the strip 100. The slit can vary in width of the strip 100 depending on several factors such as the nature and thickness of the polymer resin, the relative speed and shape of the extruder and the metal strip, the shape of the extruded thin film, among others. It can be made narrower. The extruder 112 is drawn into the roll stack 114 so that its thickness is reduced to the final thickness imparted to the web. The ratio of stretched thickness should be about 10-25: 1, depending on the polymer being extruded.
The two-roll stack 114 is arranged such that a plane passing through the center line of the roll is inclined by about 30 ° from the horizontal. The “inner” or turning roll 116 has an elastic surface made of a temperature resistant elastomer and is preferably cooled internally and / or externally to minimize degradation of the elastomer.
The outer or press roll 118 is polished with chrome-plated steel and is preferably maintained at a temperature of about 150 ° F. or 66 ° C. (for polyester) or less, this temperature being applied to the strip by the polymer. Lower than the “stick” temperature of the molten polymer which gives the line pressure to the polymer when done. This improves the adhesion of the polymer to the metal strip 100 and at the same time improves the appearance of the surface. The surface layer degree of the rolls 116 and 118 is about 10 times the exit speed of the extruded material exiting the extrusion mold 110, whereby the polymer is drawn on the web 100 to about 0.00762 mm to 0.02032 mm (0 .3 to 0.8 mils), preferably about 0.01016 mm (0.4 mils) thick. The two roll stack 114 has a suitable “green peel” strength on the first side of the web 100 to form a coating that prevents the polymer from peeling from the metal in subsequent processing steps.
The single-sided coated web 101 exits the stack 114 and is turned around the elastomer-coated roll 116 by about 60 ° (which is the result of the preferred positioning of the second extrusion station) and directed down the web. It is inclined 30 ° to 45 ° from the vertical (about 60 ° from the state of entering the first stack). The preheated single sided coated web 101 continues to move downward at an angle of 30 ° to 45 ° and is passed through an optional second (possibly larger) flame heater or other type of boost heater 120. In this, the preheated metal surface is treated to remove / minimize the second side oxide to improve the adhesion of the polymer and at the same time any necessary temperature to achieve the optimum bonding state. "Boost" is also performed.
The preheated and preheated web 101 then enters a second of the two extrusion coating stations to cover the web surface opposite that coated at the first coating station. . Extruder performance conditions, placement and processing steps for the second extruder are the same as for the first extruder. The molten extruded material 122 coming out of the extrusion die 124 enters the nip of the two-roll stack 126, and this roll stack has a plane passing through the center line of the rolls 128 and 130 of about 30 ° to 45 ° (first It is inclined 45-60 ° from the center line position of the roll stack 114.
The geometry, arrangement, performance and function of the rolls 128, 130 are the same as those of the first stack 114. The second side of the preheated web 101 is coated with the extrudate 122 to produce a suitable “raw peel” strength as described above with respect to the first side. The double-sided coated web 103 then exits the stack 126 and is turned by about 45 ° -90 ° on the rubber-coated roll, thereby favoring positioning for the inductively coupled heater 132, ie, downwardly from about vertical. 30 ° to 45 ° is obtained.
The double-coated web 103 continues to move downwardly at an incline and passes through a second heater 132, which is preferably an induction heater, to substantially exacerbate the desired metal properties or plastic. Otherwise, the metal / plastic interface is uniformly heated to a temperature at which the polymer bond to the metal strip is perfect without adverse effects. This temperature is preferably about 204 ° to 228 ° C (400 ° to 550 ° F), and in the case of polyester is preferably 215 ° to 246 ° C (425 ° to 475 ° F).
While exiting the induction heater 132 and continuing to move downwardly, the spray nozzle 134 (or other suitable device) cools the composite structure, adversely affecting the end use performance conditions of the composite structure. The temperature is low enough to allow the roller 136 to turn around without being applied. The semi-cooled composite 103 is turned and passed through a horizontal water bath 138 to complete the cooling process.
The drying device 140 is used after the composite 103 exits the water bath 138 so as to remove residual moisture before winding. Smoothing (leveling) is performed in order to remove stress generated by turning around the roller of the metal strip 100, that is, bending. The finished material 103 is then wound up by a winding roller 142. Although not shown, an accumulator can be used to allow roll and coil changes of the winding roller 142.
4 and 5 show another embodiment of the present invention in which the metal strip 150 moves vertically upward during the coating process, and the extrusion dies 152, 154 are used to melt the molten resin. Apply directly to the opposite side of The apparatus of FIG. 4 includes an unwind roller 156 from which the strip 150 moves upward through the preheater 158 and is then moved between the two extrusion dies 152,154. Although not shown, these extrusion dies 152 and 154 are supplied by a normal extruder.
FIG. 5 is a greatly enlarged view showing the extrusion dies 152 and 154 when the extrusion materials 160 and 162 are directly applied to the metal strip 150. The mold opening is positioned close to the strip, so that the force of the extruded material exiting the extrusion mold is applied to the strip. The extrusion mold is placed in the range of about 5-20 mm from the strip, preferably in the range of less than 10 mm from the strip. The metal strip 150 moves at a speed approximately 10 to 20 times faster than the moving speed of the extruded material exiting from the extrusion molds 152 and 154, whereby the extruded material is stretched by stretching the strip acting on the extruded material. It is made to reduce the thickness. The extruded material may be in the range of 0.0127 to 0.0508 mm (0.0005 to 0.002 inches) on each side of the strip.
Extrusion dies 152, 154 are arranged directly opposite each other on opposite sides of the strip 1510 so that the pressure of the extrusion from opposite sides of the strip positions the strip at the center of the extrusion die. Preferably it is made. The molten polymer is abutted against the surface of the metal strip almost immediately after the extrudate exits the extrusion mold, thereby cooling or neck-in before the polymer is applied to the strip. There will be no such thing. This helps to ensure a uniform resin coating on both sides of the strip.
The coated strip 151 is preferably moved from the extrusion dies 152, 154 through the induction type post heater 164, which heats the composite strip to a temperature above the melting point of the polyester resin, The bonding strength of the resin to the material is improved. The composite strip is then rapidly cooled by means not shown and moved to rolls 170 through rolls 166 and 168.
6-14 show an alternative embodiment of the present invention for coating both sides of a metal strip such as aluminum, steel, copper, metal laminates. In each of these examples, means for preheating the metal strip, first and second extrusion coating apparatuses comprising an extrusion die and an application roll, and post heating the strip after coating on both sides Means and means for cooling the strip. These devices also optionally include means for reheating the strip between the first and second coating devices. Both of these devices include one or more extruders for feeding polymer extrudate to the extrusion mold. Each of the first and second extrusion coating devices in this apparatus supports a casting roll that contacts the web of polymer extrudate to press the polymer extrudate against the metal strip, and the metal strip. And a backup roll that presses the metal strip and polymer web together to form a rolling nip for attaching the polymer to the strip surface. The apparatus can optionally include a support roll for one or both of the backup rolls that support and assist in cooling the backup roll.
The preheater, reheat heater and post heater in these devices are various types such as induction type, flame type, infrared type, radiation type, electric type, fossil fuel convection furnace, heating roll, or a combination of these units. Can be taken. The strip can be preheated in the form of a coil and can be preheated in the previous process of the strip to assist or replace the preheater device. A preferred form of heater is a TFX® induction heater, which can be purchased from Davy McKee (Pool) Limited, UK Pool.
The extrusion dies in these devices are about 10.2 to 30.5 cm (4 to 12 inches), preferably 15.2 to 20.3 cm (6 to 8) of the die nip between each pair or roll. Inches) (determined by the dimensions of the extrusion mold and roll). The extruded polymer web preferably contacts the metal strip and the casting roll substantially simultaneously at the roll nip location, or contacts the metal strip slightly prior to the roll nip. Alternatively, the extruded web can contact the casting roll at several degrees of rotation before entering the roll nip. Such contact of the casting roll before the roll nip is such as about 0-25 ° of the roll to minimize cooling of the polymer before the polymer contacts the metal strip at the roll nip position. Do not exceed a few degrees of rotation.
The polymer extruded web is approximately 0.127 to 0.76 mm (0.005 to 0.030 inch) thick and is drawn downward by a metal strip and roll to reduce the web thickness. It is preferred that it be made. The draw ratio is about 1: 1 to 200: 1, preferably about 10: 1 to 40: 1. As used herein, the draw ratio refers to the ratio of the web thickness when extruded to the web thickness when applied to a metal strip. The draw ratio is determined by the difference between the speed of extrusion from the extrusion mold and the speed of the metal strip being coated. For example, a draw ratio of 20: 1 generally means that the strip moves about 20 times faster than the web speed as it exits the extrusion opening. Drawing and thinning polymer extruded webs is well known in the art.
For some devices, it may be desirable to provide ancillary means prior to the set rolls to secure or apply the extruded web to the surface of the metal strip. Fastening aids can include knives, electrostatic devices, and vacuum fastening means, among others. The web can be cast on the metal strip at full width or it can be cast to a wider width than the metal strip and trimmed to remove the excess surplus coating.
For most applications, the casting roll is preferably a hard metal roll having a chrome plating, chromium oxide, aluminum oxide or other hard metal roll surface. Such a roll surface can be polished or woven. The casting roll is preferably cooled to a temperature lower than the sticking temperature of the polymer, that is, a temperature lower than the softening temperature, so that the polymer does not stick to the roll. Backup rolls for most applications include silicone rubber, polyurethane, chlorotrifluoroethylene polymers such as VITON® or KEL-F®, and tetrafluoroethylene fluorocarbon heavy polymers such as TEFLON®. It is preferred to have a resilient outer surface portion made of a coalesced or other heat resistant rigid rubber or elastomeric material, or a combination of those materials. VITON, KEL-F or TEFLON I. Du Pontde Nemours Company trademark. The outer surface of such elastomeric material has a Shore A durometer hardness of about 75-85. In some applications, a hard surface such as a VITON, KEL-F or TEFLON elastomer is used rather than a more elastic material such as natural or synthetic rubber to provide a hard wear surface and appropriate compressibility. It is desirable to have. Both the casting roll and the backup roll must have a relatively smooth surface with an effective value (rms) in the range of about 2-20. In some embodiments, the casting roll can alternatively have a hard, heat resistant synthetic rubber surface as described for the backup roll.
Casting rolls and backup rolls are pressed against the metal strip and polymer web as they are moved through the roll nip, thereby adhering the web to the strip. The Pressing the rollers together means pressing the metal strip against the elastic material on the backup roll and crossing the entire width of the roller nip with the polymer web having no gaps in the contact area. Helps to ensure that it is pressed against. This acting force across the roll nip varies very little due to roll misalignment or changes in strip thickness and roll finish, but there should be no inadequate roll force gaps. Pressing the rolls together compresses the elastomeric material on the backup roll and / or casting roll to form a banded contact area portion in the roll nip along the roll length, which is flat It is believed to allow for a more uniform force distribution of the polymer web against the metal strip to allow for any misalignment of the roll of metal strip out of degree and to provide good coating uniformity and bonding. It is done. Devices for applying and controlling the force between rolls are well known in the art and include pneumatic and hydraulic cylinders, jacks, and screws acting on the rolls. .
The polymer coating provided by the present invention can be any of a variety of resins as described above with respect to FIG. The resin is essentially 100% polymer and preferably contains little or no volatile solution. Homogeneous or dissimilar resins are applied to the opposite sides of the strip, and one or both coatings can contain colorants or other additives. The metal strip is preferably medium to hard tempered aluminum having a thickness of about 0.1778 to 0.3556 mm (0.007 to 0.014 inches) as described above in connection with FIG. However, other metals or laminates such as steel or copper can also be used. The strip is preferably pre-cleaned and is subjected to pre-treatment such as by anodizing or conversion coating (preferably non-chromium), or pre-treatment such as by surface roughening to improve performance and The adhesion of the polymer to the strip can be improved. For example, the aluminum strip can be cleaned and treated with a titanium or zirconium phosphate treatment, a silicate treatment, or a BETZ METCHEM conversion coating. BETZ METCHEM is a registered trademark of Betz Laboratories, Inc. of Horseham, Pennsylvania. The strip can also be pre-coated or finished on one or both sides with an organic coating to improve the bond strength of the polymer to the strip.
In the operation of these devices, the metal strip passes through the device at a speed in the range of about 90-450 m / min (300-1500 ft / min), preferably 180-360 m / min (600-1200 ft / min). Moved. High speed obviously increases productivity and shortens the time the metal is at elevated temperature (residence time). Short residence times are often preferred in order to minimize degradation of metal properties.
Referring to FIG. 6, a coating apparatus is shown which includes a roll 172 on which a metal strip 174 moves and is fed to a preheater 173 such as an induction heater. This preheater passes the strip to about 121 ° -288 ° C. (250 ° -550 ° C. depending on the metal and tempering of the strip, the properties desired for the coated strip, and the polymer applied. It is designed to heat to a temperature in the range of ° F). For aluminum strips that are coated with polyester resin to use the strips that are coated in package applications, a more preferred preheating temperature range is about 204-288 ° C (400-550 ° F). This preheating temperature as well as the post heating temperature should not be so high as to adversely affect the desired properties of the metal strip or its polymer coating.
The preheated strip 174 is then coated on opposite sides by two extrusion dies 176, 178 and two sets of rolls 180, 182 and 184, 186. Although not shown, one of the two extruders feeds the molten polymer resin to extrusion dies 176 and 178. This resin has a temperature of 177 ° to 343 ° C. (350 ° to 650 ° F.) when fed to the extrusion dies 176 and 178, and the extrusion die is an electric resistance means for maintaining the resin at a desired temperature. It is preferable to be heated at. Extrusion molds 176 and 178 have an elongated narrow mold opening, the length of which is approximately equal to the width of strip 174 to be coated, and can be about 10 inches to about 85 inches. . The length of the mold opening is preferably at least as large as or wider than the width of the strip 174 so that the polymer web extruded from the extrusion mold can completely cover the strip. The mold opening is long and narrow to extrude a thin web. The mold opening may be in the range of up to 0.730 mm (0.030 inch), preferably about 0.127 to 0.381 mm (0.005 to 0.015 inch). Extrusion molds are generally conventional molds and can be purchased from a variety of vendors. Extrusion dies 176 and 178 extrude thin webs 188 and 190 which are applied to opposite sides of strip 174 with roll sets 180, 182 and 184 and 186.
In the first roll set, the roll 182 is a casting roll that contacts the polymer web 188 extruded from the extrusion die 176, and the roll 180 is a backup roll that presses and supports the strip 174 against the casting roll. . As noted above, casting roll 182 is preferably a hard metal roll, and backup roll 180 preferably has an elastic outer roll surface or shell, such as an outer layer of silicone rubber. Both rolls 180 and 182 are cooled by a coolant such as water circulated through the interior. The casting roll is cooled to a temperature of less than about 66 ° C. (150 ° F.) to prevent the polymer web from sticking to the roll. The backup roll 180 is cooled from the inside and / or outside to minimize damage to the elastic layer on the roll. The support roll 181 is provided to support the backup roll 180 and assist in cooling it.
As shown, the rolls 180, 182 are arranged in parallel with their axes aligned in a substantially horizontal plane so that the metal strip 174 and polymer web 188 are fed downward into the nip between the rolls, and the roll nip It can come out through the bottom. Before the metal strip 174 moves away from the surface of the backup roll and moves toward the reheat heater 192, the backup roll can wrap around an arc of about 0-120 ° to follow the outer surface. The polymer web 188 on the metal strip 174 is preferably brought into minimal contact with the casting roll 182 in order to minimize sticking or adverse effects on the casting roll 182. Minimizing this contact is particularly applicable to polyester resins, and what is desired for polypropylene resins (see FIG. 14) is to be strongly contacted and cooled strongly by the casting roll. It is. Rolls 180, 182 are about 9.0 to 53.7 kg / cm (50 to 300 pounds / inch), preferably about 21.5 to 32.2 kg / cm (120 to 180 pounds / inch) along the length of the roll nip. ), More preferably, with a force of about 2.69 kg / cm (150 pounds per inch). This force slightly deforms or compresses the outer portion of the elastic and compressible backup roll 180 to ensure that there is no gap in the force due to the roll acting on the metal strip along the entire length of the roll nip. , Providing means for accepting or accepting misalignment of rolls or loss of flatness of the plate. However, this force does not reduce the gauge size of the polymer or strip. As described above, compression of the compressible layer of the backup roll 180 creates a narrow contact area on the can between the rolls 180, 182 and the strip 174 at the roll nip position. Depending on the amount of force pressing the rolls and the elasticity of the support roll 180 among other factors, the typical contact band area is about 1/4 to 1 inch. The width is typically about 1.9 cm (3/4 inch).
After the strip 174 is coated on one side, the strip can optionally be reheated with an induction heater 192 or the like. The strip is dependent on the polymer applied but is in the range of about 120-288 ° C (250 ° -550 ° F), preferably about 204 ° -288 ° C (400 ° -550 ° F for polyester coatings). ) Is reheated. For some applications and some polymers, it is not necessary to reheat the strip before the strip 174 is coated on the opposite side.
A strip 174 from the reheat heater 192 is applied to the second extrusion die 178 and roll set 184, 186 and optionally the second strip surface opposite the surface coated with the first web 188. It is moved toward the cooling roll 187 for the polymer web 190. The distance from the first nip to the second nip is preferably shortened in order to control the heat loss from the metal as the strip moves between the two roll nips. The second extrusion die 178 and the second roll set 184, 186 are the same as the first extrusion die 176 and the roll set 180, 182, but the rolls are arranged oppositely, and the second casting roll is stripped from the first roll. The opposite is that the roll axis is in a different plane and the second extrusion die 178 is oriented differently. In order to pass the metal strip 174 through the second extrusion nip along a substantially straight line, the plane passing through the axis of the rolls 184, 186 moves through the extrusion nip at an angle relative to the vertical. It is substantially perpendicular to the surface of the strip. Therefore, the strip 174 comes into minimal contact with the rolls 184 and 186 except for a narrow band-shaped contact area portion formed by elastic deformation of the outer portion made of the elastic material of the backup roll 186. As discussed above, minimizing the contact of rolls 184 and 186 to the polymer of strip 174 is believed to help improve the quality and performance of some polyester resin final coated products. For other polymers, such as polypropylene, it is preferred that the polymer be rolled and cooled significantly before the coated strip leaves the roll.
As with the first roll set, the second roll set 184, 186 causes the polymer web 190 to be pressed tightly against the strip along the entire width of the roll nip against the metal strip 174 and the polymer web. Must be pressed with sufficient force to guarantee The force between the second set of rolls 184 and 186 is about 9.0 to 53.7 kg / cm (50 to 300 pounds / inch), preferably about 21.5 to 32.2 kg / cm (120 to 180 pounds / inch). Must be in the range of inches).
After the strip 174 is coated on both sides with the polymer webs 188, 190, the fully coated strip passes through the post heater 194 and moves through a device that cools the coated strip. Although not fundamental to the invention, the area of contact of the strip coated by a roll or other machine between the coated rolls 184, 186 when the polymer is cooled and solidified is minimal. It is thought that it is desirable to limit. For example, strip 174 is shown from rolls 184 and 186 through post-heater 194 to at least partially cool the strip to a temperature at least below the melting point of the polymer coating on the strip. It is desirable to be moved through no means. In this way, contact with the polymer on the strip by a roll or the like is avoided before the polymer is solidified, and the coating is unlikely to be adversely affected by the roll or the like.
The post heater 194 is preferably an induction heater, an infrared heater, a convection furnace, or a combination of two or three thereof, which at least bring the resin on the plate to a softening temperature, preferably the melting point of the polymer. Rapid heating to higher temperatures. It is important that such heating should not be heated to a high temperature in order to have a significant adverse effect on the properties of the strip metal or polymer coating on the strip. Heating the polymer to at least the melting point causes the polymer to flow, thereby repairing coating flaws on the strip and / or smoothing uneven spots. desirable.
The strip is post-heated and then rapidly cooled to solidify the coating in a substantially amorphous form. It is desirable to first partially cool the strip with air or other gas, and then quench the partially cooled strip with a water spray or water bath. It is believed that partial cooling of the strip with air minimizes the potential for adverse effects that would have on the polymer as it was melted in water. As used herein, “quenching” means that the strip is about 90-450 m / min (300-1500 ft / min), preferably 180-360 m / min, after the coated strip leaves the post heater. When moving at a speed of (600-1200 feet / min), it means that the polymer coating is cooled. The cooling or quench unit is located within a few feet, such as 5-50 feet, of the post heater so that the polymer coating is preferred after the coated strip exits the post heater. Is solidified in less than about 10 seconds, more preferably in less than about 1 second.
After the strip has been cooled, it can be further trimmed, cut, smoothed, wound up as a coil, made into products such as can ends and can bodies, with or without winding. Can be done.
FIG. 7 shows an alternative similar to the apparatus shown in FIG. 6 except that the upper roll pairs 202, 204 are positioned in a plane perpendicular to the strip 196 passing through the roll nip with their roll axis. The device is shown. Although not shown, cooling rolls may be added to assist in cooling the rolls 202, 208, 212. In this apparatus, the contact of the strip with the backup roll is minimized, heat transfer loss from the strip to the backup roll is reduced, and thermal damage to the elastic outer portion of the backup roll is reduced. This also means that the cooling of the metal strip is reduced, which eliminates the need for auxiliary heating or reheating before the strip is coated on the opposite side. If reheating is desired, the single-sided strip is turned on roll 208 and passed through auxiliary heater 210. This strip is then covered on the opposite side by an extrusion die 216 and rolls 212,214. The fully coated strip is then post-heated and cooled / quenched in the same manner as described above in connection with FIG.
FIG. 8 shows an alternative embodiment of the present invention in which the lower coating station rolls 218, 220 are horizontally positioned with their axes positioned substantially in a horizontal plane, and the strip 222 is a backup. It is similar to the embodiment of FIG. 6 except that it is rotated about 90 ° after the roll 210 and then moves towards a post heater and cooling device not shown. FIG. 8 also shows several strip movement paths after the strip 222 has exited the lower casting station roll nip by dotted lines.
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention in which the moving direction of the metal strip 230 is substantially vertical through the pre-heater 231, the first roll set 232, the auxiliary heater 234 and the second roll set 236. The strip coated on both sides from the second roll set is moved through a post heater (not shown) and a cooling device (not shown). If spatially permitted, the post-heater is preferably placed linearly below the two coating rolls, and the strip is cooled to a temperature below the polymer melting point before contacting the turning roll. It is preferred that Cooling to a temperature lower than the melting point of such a polymer is performed by air cooling, and then the strip is turned and passed through a quenching section by a fluid such as a water cooling bath.
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention in which the metal strip 240 moves substantially horizontally between the extrusion dies 242 and 244 and the roll set. In this apparatus, the strip 240 is turned around a backup roll 246 that forms a roll nip with the casting roll 248. Extrusion mold 242 extrudes a thin polymer web 250 above the roll nip, and the web is stretched to reduce thickness before being pressed against the strip and applied. Both casting roll 248 and backup roll 246 are cooled in the manner described above.
The strip 240 from the backup roll 246 is optional but moves horizontally through the auxiliary heater 252 and then moves around another backup roll 254 that forms a roll nip with the casting roll 256. Extrusion die 244 extrudes a second web of polymer that is stretched to reduce thickness and is pressed against strip 240 at the nip between rolls 254 and 256. Both rolls 254, 256 are preferably cooled in the same manner as in the first roll set. The double coated strip is then moved through the post heater 260 and then moved through the cooling / quenching device 262 to produce the final product, which is wound up as a coil or further processed. Can do.
FIG. 11 shows that the metal strip 264 is adapted so that the strip travels around the diverting roll 265, moves through the preheater 266, and the polymer webs 268, 270 are applied substantially simultaneously to opposite sides of the strip. Another embodiment of coating is shown. Extrusion molds 272 and 274 of this apparatus extrude polymer webs 268 and 270, which are drawn by casting rolls 276 and 278, fed between roll nips, and pressed against opposite sides of the metal strip. If not both, at least one of the casting rolls 276, 278 has a compressible outer layer, such as TEFLON, VITON, KEL-F and elastomer, to ensure continuous bonding force over the entire length of the roll nip. . The apparatus preferably includes cooling rolls 280, 282 to assist in cooling the casting rolls 276, 278 and to extend the life of the casting roll. The apparatus further includes quenching means such as a post heater 284 and a water spray 284, which are similar to those shown in the previous figures.
A polymer web 298 extruded from an upper extrusion die 296 is moved by a strip, such as an aluminum strip 290, around a turning roll, passing through a pre-heater 294, moving between an upper casting roll 300 and an upper backup roll 302. Another embodiment of the present invention adapted to be coated on the first side is shown in FIG. The casting roll is preferably an abrasive steel roll and the backup roll preferably has a compressible outer layer. An upper cooling roll 303 is preferably included to extend the life of the backup roll 302 compressible material. The strip coated on one side from the roll nip between the rolls 300, 302 is reheated or heated to coat the opposite surface with the second polymer web 312 extruded from the lower extrusion die 310. Move through heater 304 to be assisted. The lower casting roll 308 and the backup roll 306 press and adhere the web 312 to the strip. The lower casting roll 308 is preferably ground steel and the lower backup roll 306 has a compressible outer surface such as TEFLON, VITON or KEL-F and elastomer. The lower cooling roll 314 is optional but included in the same manner as the upper roll set. After applying the second polymer web, the double-sided strip is post-heated to a temperature higher than the melting point (one or more) of the polymer (one or more) by a heater 316 and then by water spray 318. It is rapidly cooled.
FIG. 13 shows yet another embodiment of the present invention in which the metal strip 320 has two opposite faces that are sequentially opposed as they travel through an "S" shaped path through the apparatus. Covered. In this apparatus, the metal strip 320 passes around the turning roll 322, passes through the preheater 324, and passes between the casting roll 330 and the backup roll 332, and the first polymer web 326 from the extrusion mold 328 is stripped. It is made to adhere to one side. A cooling roll 348 is preferably included to extend the life of the backup roll compressible material. In this apparatus, the position of the casting roll 330 and the backup roll 332 is such that the strip 320 partially circulates around the roll for about 45 ° to 90 ° with the rotation of the roll. It depends on the moving direction of the strip relative to the plane passing through the axis of the roll.
After receiving the first coating, the metal strip 320 is preferably diverted by the diverting roll 336 and is moved through the heater 338 to assist in heating the strip temperature, followed by the casting roll 344, The backup roll 346, the cooling roll 348 and the extrusion die 340 provide a coating on the opposite side of the strip, which pushes the polymer web 342 into the roll nip. The position of the rolls 344, 346 relative to the direction of travel of the strip 320 is similar to the upper coating station, and the strip also partially circulates around the roll as it moves through the lower coating station. The strip 320 coated on both sides from the lower coating station can be post-heated to a temperature above the melting point of the polymer (s) and then rapidly cooled to solidify the polymer on the strip. preferable.
FIG. 14 shows yet another embodiment of the present invention, which is a particularly suitable example for applying a polypropylene coating to both sides of an aluminum strip. In this apparatus, the metal strip 352 moves around the turning roll 354 and moves downward through the preheater 356 at an angle of about 30 ° -60 ° with respect to the vertical, and the backup roll 358 and casting / cooling roll 360 are moved. The polymer web 364 from the extrusion die 362 is applied to the band material. In this apparatus, the metal strip 352 partially circulates around the casting / cooling roll 360 so that the polymer on the strip is cooled, so that the polymer, particularly the polypropylene material, is peeled from the roll. It is guaranteed to be held on the strip. A take-off roll 370 can be used to cause the strip 352 to follow the casting / cooling roll 360 as shown. The casting / cooling roll is preferably cooled from the inside and has a relatively large diameter, such as a diameter of about 0.91 to 1.83 m (3 to 6 feet), and a strip and polymer thereon. Can be cooled sufficiently. The take-off roll has a compressible outer layer and is preferably cooled from the inside and / or from the outside.
From the upper coating station, the strip 352 travels around the turning roll 372 and moves through the heater 374 so that a second coating is applied by the lower coating station, which is essentially the upper coating. Same as station. The lower coating station includes an extrusion die 382, a backup roll 376, a casting / cooling roll 378, and a take-off roll 384 to apply a polymer web such as polypropylene to the strip. The strip coated on both sides from the take-out roll 384 is then post-heated and quenched as with other devices described herein.
For some embodiments of the present invention, the coating can be a heteropolymer on opposite sides of the metal strip and can be of different thickness. For example, one side coating can be a blend of high melt viscosity polymer and bottle grade polyester, and the other side coating can be polyester or vinyl resin. One or both side coatings can also contain pigments or colorants.
The coated metal strip according to the present invention requires that the coating be intimately bonded to the metal strip for use in package applications such as those used to make can bodies or can ends. . The use of strips for packing applications also requires that the coated surface be smooth and glossy. The surface should have minimal irregularity and surface stains. It is desirable that the mechanical properties of the metal strip, such as tensile strength, yield strength, elongation, formability, and corrosion resistance, are also maximized. The coating must also be flexible so that it does not crack or peel when the strip is processed into a final product such as a can body, can end or other product. The coating of the package application must also be very thin, such as about 0.0127 mm (0.5 mil) thick, and the thickness should be uniform.
In practicing the present invention, the metal strip passage through the roll set, post-heating device and cooling / quenching device plays a critical role in the quality of the coated strip. In particular, it is desirable to minimize the coating on the strip from contacting the roll before the coating has cooled to at least a temperature below the melting point and possibly to the softening temperature of the coating polymer. In some devices it is desirable to air cool the coated strip to a temperature below the melting point of the polymer after post-heating and before water quenching. This air cooling minimizes as much as possible the negative effects of water on the melt coating during quenching.
Aluminum strips coated according to the present invention have many advantages over strips coated or laminated by prior art methods. One important advantage is that the coating is tightly attached or bonded to both sides of the metal strip, and the strip is stretched or stretched and ironed to the can body, can end, or automotive or airplane decorative trim No peeling or peeling occurs when formed into a product such as This strip can also be manufactured at a lower cost than prior art strips. This is because the present invention can omit the secondary steps of forming, rolling and unrolling the thin film laminated on the strip in the prior art.
Therefore, it can be seen that the present invention provides an improved continuous process for coating a thermoplastic coating on both sides of a metal strip, and an improved strip so formed. While several alternative embodiments for practicing the invention have been described, it is clear that the claims section is intended to cover all embodiments and examples that fall within the spirit of the invention. It is. For example, the coating (s) of the metal strip can be polished while the coating is being brought to a temperature near or above the melting point by a polished kiss roll, and the coated metal The strip is post-heated and passed over a metal strip roll before the coating is cooled. Other alternative processing methods will be apparent in view of the description herein.

Claims (7)

被覆された金属帯材を製造するために金属帯材に押出し被覆を行う方法であって、
0.1778〜0.356mm(0.007〜0.014インチ)の範囲の厚さの金属帯材を準備する段階と、
前記金属帯材を少なくとも121℃(250°F)であるが、金属帯材の所望特性に悪影響を及ぼすほどには高くない温度に加熱する段階と、
前記金属帯材に第一ロール組を通過させ、その後、第二ロール組を通過させる段階であって、各々のロール組が、キャスティングロールおよびバックアップロールを含み、それらが、前記金属帯材および重合体樹脂にその間を通過させて該重合体樹脂を前記金属帯材に接合させるためのニップを形成する段階と、
前記金属帯材に少なくとも部分的に結合され且つ各々が0.0076〜0.038mm(0.0003〜0.0015インチ)の範囲の厚さを有する被覆を形成するために、前記加熱された金属帯材の一方の面に重合体樹脂を押出し且つ同じ重合体樹脂をあるいは異なる重合体樹脂を該加熱された金属帯材の他の面に順次に押し出し、押し出された重合体樹脂を1:1〜200:1の引延し比で厚さを減じられるように引延す段階とを含む方法において、
前記キャスティングロールを重合体樹脂の軟化温度よりも低い温度に冷却する段階と、
前記バックアップロールを冷却する段階と、
前記一方の面への重合体樹脂の被覆後であり且つ前記他の面への重合体樹の被覆前に、前記金属帯材を加熱する段階と、
前記金属帯材が前記第二ロール組を出た後、前記金属帯材を重合体樹脂の融点以上の温度であるが、金属帯材の所望特性に悪影響を及ぼすほどには高くない温度に加熱し、それにより前記樹脂を前記金属帯材に結合させる段階と、
前記被覆された金属帯材を40℃(104°F)より低い温度まで冷却して、非晶形に前記樹脂を凝固させる段階とを含むことを特徴とする方法。
A method of extrusion coating a metal strip to produce a coated metal strip comprising:
Providing a metal strip having a thickness in the range of 0.1778 to 0.356 mm (0.007 to 0.014 inches);
Heating the metal strip to a temperature of at least 121 ° C. (250 ° F.) but not so high as to adversely affect the desired properties of the metal strip;
Passing the first roll set through the metal strip and then passing the second roll set, each roll set including a casting roll and a backup roll, which comprises the metal strip and the heavy roll. Forming a nip for passing the polymer resin between them to join the polymer resin to the metal strip;
The heated metal to form a coating that is at least partially bonded to the metal strip and each has a thickness in the range of 0.0003 to 0.0015 inches. A polymer resin is extruded on one side of the strip and the same polymer resin or a different polymer resin is sequentially extruded on the other side of the heated metal strip, and the extruded polymer resin is 1: 1. 200: a method comprising 1 of the steps you引延to be reduced thickness in stretching ratio,
Cooling the casting roll to a temperature lower than the softening temperature of the polymer resin;
Cooling the backup roll;
Before polymer tree covering fat into a polymer is a post-coating of the resin and the other surface of the to one surface, the method comprising: heating the metal strip,
After the metal strip exits said second roll sets, said a metal strip to a temperature above the melting point of the polymer resin, heated to the desired characteristics not as high as adversely affect the temperature of the metal strip And thereby bonding the resin to the metal strip,
Cooling the coated metal strip to a temperature below 40 ° C. (104 ° F.) to solidify the resin in an amorphous form.
請求項1に記載された方法であって、合体樹脂を各々のキャスティングロールに押し出して、該押し出した樹脂を前記金属帯材に付与する方法。The method as claimed in claim 1, by extruding a polymer resin to each of the casting roll, a method of imparting the extruded resin to the metal strip. 請求項1に記載された方法であって、押し出された重合体樹脂を、0.00254〜0.127mm(0.0001〜0.005インチ)の範囲あるいは0.00508〜0.0508mm(0.0002〜0.002インチ)の範囲の厚さに引延することを特徴とする方法。2. The method of claim 1 wherein the extruded polymer resin is in the range of 0.00254 to 0.127 mm (0.0001 to 0.005 inches) or 0.00508 to 0.0508 mm (0.005 inch). wherein that引延a thickness in the range of 0002 to .002 inches). 請求項1に記載された方法であって、記押し出された重合体樹脂を、10:1〜40:1あるいは25:1の引延し比で厚さを減じるように引延することを特徴とする方法。The method as claimed in claim 1, the pre-Symbol extruded polymer resins, 10: 1 to 40: 1 or 25: that引延to reduce the thickness at the first stretching ratio Feature method. 請求項1に記載された方法であって、記押し出された重合体樹脂を、前記押し出された重合体樹脂の一つが他の重合体樹脂よりも厚さが減少するように引延することを特徴とする方法。The method as claimed in claim 1, the pre-Symbol extruded polymer resin, that one thickness than other polymer resins of the extruded polymer resin is引延to reduce A method characterized by . 請求項1に記載された方法であって、記金属帯材は、
(a)アルミニウム合金であり、
(b)0.178〜0.356mm(0.007〜0.014インチ)の厚さで、中間〜硬質焼戻しのアルミニウム合金からなり、
(c)重合体ウェブで被覆される前に浄化され且つ処理され、および/または
(d)変換コーティングで処理されることを特徴とする方法。
The method as claimed in claim 1, before Symbol metal strip,
(A) an aluminum alloy,
(B) 0.178-0.356 mm (0.007-0.014 inch) thick, consisting of an intermediate to hard tempered aluminum alloy,
(C) is and processed is purified prior to being coated with a polymer web, and / or (d) wherein the processed in conversion coating.
請求項1または請求項2に記載された方法であって、ールは、
(a)前記金属帯材が前記第一および第二のロール組の間のニップを通って下方へ移動するように、配置され、
(b)前記第一ロール組の軸線が実質的に水平であり、前記金属帯材が水平に対して30°〜70°の範囲の角度で下方に移動して、前記第一ロール組のロール間のニップ内に進入し、金属帯材の該ロールへの進入の方向に対し60°〜140°の範囲の角度で下方に該ロールを出るように、配置され、
(c)前記金属帯材が、水平方向に対し45°の角度で前記第一ロール組に進入し、且つ水平に対し45°の角度で前記第一ロール組のロールから出るように、配置され、
(d)前記金属帯材が、前記第一ロール組から前記第二ロール組のロールへ実質的に真っ直ぐな通路を移動し且つ前記第二ロール組のロールを通って移動するように、配置され、
(e)前記第二ロール組のロールの軸線が、前記第二ロール組を通る前記金属帯材の移動の面に対し90°で存在する面内に位置されるように、配置され、あるいは
(f)前記金属帯材が前記第一および第二のロール組の間のニップを通って下方へ実質的に垂直に移動するように、配置されることを特徴とする方法。
The method as claimed in claim 1 or claim 2, B Lumpur,
(A) the metal strip is arranged to move downward through a nip between the first and second roll sets;
(B) The axis of the first roll set is substantially horizontal, and the metal strip moves downward at an angle in a range of 30 ° to 70 ° with respect to the horizontal, so In between the nips and arranged to exit the rolls downward at an angle in the range of 60 ° to 140 ° with respect to the direction of entry of the metal strip into the rolls,
(C) The metal strip is arranged so as to enter the first roll set at an angle of 45 ° with respect to the horizontal direction and to exit the roll of the first roll set at an angle of 45 ° with respect to the horizontal direction. ,
(D) the metal strip is arranged to move in a substantially straight path from the first roll set to the second roll set roll and through the second roll set roll; ,
(E) arranged so that the axis of the roll of the second roll set is positioned in a plane existing at 90 ° with respect to the plane of movement of the metal strip through the second roll set, or ( f) as the metal strip is substantially moved vertically downward through the nip between the first and second roll sets, wherein the disposed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19781716B4 (en) * 1996-04-10 2009-12-10 Toyo Kohan Co., Ltd. Process for producing a resin-coated aluminum alloy sheet for drawn and ironed cans
KR100336004B1 (en) * 1996-04-10 2002-06-20 다나베 히로까즈 Method of manufacturing resin coated aluminum alloy plates for drawn and ironed cans
DE102006059115A1 (en) * 2006-12-14 2008-06-19 W.R. Grace & Co.-Conn. Metal substrate coating process
EP2346616B1 (en) * 2008-10-15 2013-06-05 Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO) Laser cladding of a thermoplastic powder on plastics
DE102009003683B4 (en) * 2009-03-26 2011-03-24 Hydro Aluminium Deutschland Gmbh Process for producing a coated aluminum strip, aluminum strip and its use
EP2440405B1 (en) * 2009-06-08 2015-01-14 Arcelormittal Investigación y Desarrollo SL Composite metal and polymer part, use in particular in the automotive field
WO2012121188A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 出光ユニテック株式会社 Method for producing sheet, sheet, and device for producing packaged body and sheet
DE102012003724A1 (en) * 2012-02-28 2013-08-29 Sikora Aktiengesellschaft Method and device for measuring the temperature of a strand-like material
US8808796B1 (en) * 2013-01-28 2014-08-19 Ford Global Technologies, Llc Method of pretreating aluminum assemblies for improved adhesive bonding and corrosion resistance
ITMI20131777A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-25 Saipem Spa METHOD AND DEVICE FOR APPLYING A PROTECTIVE SHEET OF POLYMERIC MATERIAL WITH A PIPE
RU2717513C1 (en) * 2016-05-10 2020-03-23 Новелис Инк. Laminated blank of can ends with high annealing temperature

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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GB8724239D0 (en) * 1987-10-15 1987-11-18 Metal Box Plc Laminated metal sheet

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