KR100352552B1 - 금속스트립의코팅방법및장치그리고그제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 스트립(10)의 양면을 코팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 알루미늄 합금 스트립과 같은 금속 스트립(10)은 예비-조절기(20), 두 개의 압출 다이(22, 32), 후-가열기(42) 및 냉각 시스템(44)을 통해 이동한다. 스트립(10)의 양면은 열가소성 중합체의 얇은 코팅재로 코팅된다. 코팅된 금속 스트립(11)은 자동차, 항공기, 건설 및 전기 장치와 캔 및 캔 단부와 같은 용기에 유용하다.

Description

금속 스트립의 코팅 방법 및 장치 그리고 그 제품{Method and Apparatus for Coating a Metal Strip and the Product thereof}

미합중국 특허 제 5,093,208 호는 예비주조 열가소성 플라스틱 필름을 금속 시트의 양면 또는 한면에 가압하여 비정질 형태로 부착하는 것에 의해 적층된 금속 시트를 형성하는 방법을 게시하고 있다. 코팅되지 않은 금속 시트를 폴리에스테르필름의 융점 이상의 온도로 가열하고 필름을 시트에 가압하에 적용하여 적층 물질을 형성한다. 적층물질을 다시 필름의 융점 이상으로 가열하여 플라스틱 필름의 금속에의 결합을 증가시키고 폴리에스테르의 유리 전이점 이하로 급속 냉각하여 비정질 폴리에스테르를 형성한다. 냉각은 적층물을 물 커튼을 통과시키는 것으로 행해진다.

유럽 특허출원 제 0,067,060 호는 열가소성 수지를 가열된 플래이트 표면에 직접 압출하는 것에 의해 코팅된 플래이트를 제조하는 방법을 게시하고 있다. 이 방법에 의하면, 용융수지는 수지가 독립적인 필름을 형성하는 단계없이 직접 압출 다이로부터 금속 플래이트로 적용된다. 필름의 두께는 50미크론 이하, 바람직하게는 35 내지 5미크론이다. 이 특허출원은 별도의 필름을 형성하는 단계를 생략하여 코팅된 금속을 제조하는 비용을 절감시켰다고 기술하고 있다. 금속표면을 코팅하는데 사용되는 적합한 수지로는 폴리올레핀, 아크릴 수지, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리염화비닐 및 이 특허출원에 기술된 많은 다른 수지들이 있다. 수지는 단층으로 코팅되거나 같거나 다른 수지들로 다층으로 코팅될 수 있다. 이 특허출원은 금속 스트립의 한면에만 수지를 적용하는 것을 게시하고 있다.

포장용과 같은 용도에 적합한 금속 스트립의 양면에 얇은 중합체 코팅을 적용하기 위한 개선된 방법이 필요하다. 스트립으로부터 제조되는 제품의 사용 또는 후속의 스트립 성형중에 중합체가 벗겨지지 않도록 스트립에 중합체를 강하게 부착 또는 용접시키기 위한 방법이 필요하다.

본 발명은 금속 스트립에 중합체 코팅재를 적용하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 스트립의 반대면 상에 열가소성 수지를 침적시키도록 위치한 압출기와 압출다이로부터 열가소성 수지로 알루미늄 스트립의 양면을 코팅하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제품은 양면에 얇은 중합체 코팅을 갖는 알루미늄과 같은 금속 스트립으로, 여러 용도로 사용될 수 있으며 캔 및 캔 단부와 같은 포장용으로 특히 유용하다.

열가소성 수지로 금속 스트립의 한면 또는 양면을 코팅하는 것은 내식성, 성형성, 외양 및 다른 성질들을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 코팅은 롤 코팅, 역 롤 코팅, 분무, 전기코팅, 분말 코팅, 및 적층과 같은 다양한 방법으로 행해질 수 있다. 코팅된 스트립은 캔 및 캔 단부, 호일 파우치, 뚜껑이 있는 용기, 자동차, 항공기, 건설 및 전기 장치와 같은 여러 용도에 유용하다.

도 1은 본 발명의 시스템의 일례를 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 시스템의 다른 예를 나타낸 개략도.

도 3 및 도 4는 본 발명의 시스템의 또 다른 예를 나타낸 개략도.

도 5는 수지가 스트립에 적용되는 것을 보여주기 위한 도 4의 스트립 및 압출 다이의 확대도.

도 6 내지 도 14는 본 발명의 시스템의 다른 예를 나타낸 개략도.

본 발명은 포장용 또는 다른 용도에 적합한, 금속 스트립의 양면에 얇은 중합체 수지를 코팅하여 코팅된 스트립을 형성하기 위한 방법을 제공한다.

따라서, 본 발명의 목적은 금속 스트립의 양면에 폴리에스테르 수지를 부착시키는 개선된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적들은 하기의 설명과 첨부 도면에 의해 면확하게 이해될 것이다.

첨부된 도면은 첫 번째 코일로부터 코팅된 후 금속이 감기는 두 번째 코일로 이동할 때 금속 스트립의 양면을 코팅하기 위한 시스템을 도시한 것이다. 도 1에서, 코일(12)로부터 풀린 알루미늄 합금의 스트립(10)은, 롤(14)을 통해, 롤(16) 위로 수직으로 상향 이동하여, 롤(16)으로부터 코팅장치를 향해 하향하게 된다. 지지 롤(18)은 금속 스트립(10)이 롤(16) 위로 이동할 때 스트립(10)을 평평하게 유지하는데 사용된다.

스트립(10)이 롤(16)로부터 하향으로 이동할 때, 먼저 히터(20)에 의해 중합체의 융점 근처 또는 그 이상으로 가열된다. 도 1에 도시된 예에서, 히터(20)는 유도 가열기이나, 화염처리, 적외선, 플라즈마, 및/또는 코로나 방전과 같은 다른 히터 또는 예비조절기가 단일 또는 조합으로 사용될 수 있다. 화염 히터가 각 면에 하나씩 또는 한면에만 가열과 결합을 증가시키기 위해 사용될 수도 있다. 코일(12)이 또한 히터(20)에 의한 가열 필요성을 최소화 또는 없애기 위해, 롤링 또는 열처리와 같은 전처리과정으로 사용될 수 있다. 열가소성 물질이 적용되기 전의 금속의 가열온도는 일반적으로, 여러 요인, 특히 스트립에 적용되는 특정 중합체에 따라 121-260℃ (250-500℉)이다.

두 개의 분리된 압출 코팅 시스템(21,31)이 가열된 웹의 두 표면에 폴리에스테르 수지와 같은 열가소성 중합체의 얇은 웹을 적용시키기 위해 제공된다. 시스템(21,31)은 유도 가열기(20) 바로 아래 위한다. 압출 코팅시스템(21,31)은 각각 압출기를 포함하여, 좁은 출구 슬릿을 갖는 시트 다이(22,32)를 통해 용융 중합체 압출물을 이송하여 세 개의 롤 스택을 통과하는 것에 의해 얇은 웹의 압출물(24,34)이 제조되도록 되어 있다. 혹은, 하나의 압출기가 이송 파이프 또는 다른 매니폴딩을 통해 두 압출 다이를 공급할 수도 있다.

시스템(21,31)의 첫 번째 롤(26,36)은 중합체 압출물이 매끄러운 롤 표면에 부착하는 온도로 유지되는 고정 및 연신 롤이다. 이 목적을 위한 일반적인 온도는 사용되는 수지에 따라 120-180℃(248-356℉)이다. 롤(26,36)의 표면속도는 압출물이 유출되는 다이(22,32)의 속도보다 빠르므로, 중합체는 감소된 두께로 연신된다.압출속도 내 연신속도의 일반적인 비는 5 : 1 내지 40 : 1이다. 압출기로부터의 수지는 일반적으로 약 0.127-0.635mm(0.005-0.025인치) 두께로 연신되어 약 0.0076-0.038mm(0.0003-0.0015인치)로 두께가 감소된다.

두 번째 롤(28,38)은 첫 번째 롤보다 온도가 낮고 매끄럽게 디자인되어 롤과 압출물의 접촉에 의해 압출물이 냉각된다. 두 번째 롤(28,38)은 또한 적용 롤인 세 번째 롤로 압출물을 이송시킨다. 세 번째 롤(30,40)은 스프링, 유압, 공기압 등을 사용하는 인장하중이 있고 탄성(고온 내성 탄성체와 같은) 외부 표면, 또는 롤 셀을 가지고 반-냉각된 압출물을 가열된 금속 웹 또는 스트립(10)에 대해 가압한다. 두 압출 세트의 세 번째 롤(30,40)은 상호간의 힘 또는 압력에 대해 스트립(10)의 반대면을 지지하여 반-냉각된 압출물(24,34)이 그러한 세 번째 롤(30,40)의 압력하에 스트립에 대해 가압될 수 있게 한다.

금속의 코팅된 스트립(11)은 금속 또는 플라스틱, 또는 금속과 플라스틱을, 특히 그 사이를 금속 스트립이나 그 위에 코팅되는 중합체의 성질에 악영향 없이 중합체를 금속 스트립에 결합시키는 온도로 균일하게 가열 하는 두 번째 히터(42)를 통해 하향한다. 바람직한 온도는 코팅재로 적용되는 중합체에 따라 달라지며 약 200 내지 260℃(392-500℉)이다. 두 번째 히터(42)는 바람직하게는 유도형 가열기로, 공지되어 있는 것이다. 또는, 히터(42)는 대류 오븐 또는 적외선 히터를 사용할 수도 있다.

두 번째 히터(42)로부터 유출될 때, 또는 수직 하향을 계속하는 동안, 코팅된 스트립(11)은 물 분사기(44), 물 커튼, 또는 다른 적합한 냉각수단에 의해 급속냉각된다. 그러한 냉각은 코팅이나 금속에 별다른 영향 없이 롤러 주위로 코팅된 스트립을 선회시키기에 충분한 온도로 조성물 구조의 온도를 낮추는 것이어야 한다. 합금 3004와 같은, 알루미늄 합금을 폴리에스테르 수지로 코팅하는 바람직한 방법에서, 조성물 구조는 바람직하게 롤러(48)와 접촉하기 전에 40℃로 냉각된다. 그러한 바람직한 예에서, 냉각은 폴리에스테르 코팅이 비정질 형태로 고화되기에 충분하도록 빠르게 진행된다. 냉각속도는 폴리에스테르에 따라 달라진다. 냉각속도는 코팅된 스트립에 대한 냉각수의 양과 온도를 조절하는 것에 의해 조절된다.

도 1에 도시된 예에서, 코팅된 스트립은 수조와 같은 조(46)를 통해 조의 반대 단부 상의 롤러(48,50)주위로 이동되어 건조된다. 수조에서 냉각과정이 종료된다.

수조(46)로부터, 코팅된 스트립(11)은 바람직하게 수직으로 상향되어 건조시스템(52)을 통과하게 되고 스트립으로부터 잔류수분이 제거된 후 다시 감기게 된다. 건조시스템(52)은 일반적으로 온풍기로 구성된다. 조성물 스트립은 롤러(54,56,58)상으로 이동되어 리와인더(60)상으로 다시 이동된다. 시스템은 롤 교환도는 코일 교환을 위한, 도시하지 않은, 어큐뮬레이터를 포함할 수 있고, 코팅 후 금속을 레벨링 하는 수단을 포함할 수도 있다. 시스템은 또한 금속의 가장자리로 연장되는 중합체를 제거하거나 코팅된 금속 웹(11)의 가장자리를 트리밍하기 위한 트리머를 포함할 수 있다. 토리머는 스토립의 경로를 따라 여러 가지 지점에 위치 할 수 있고, 예를 들어 중합체가 스트립에 적용된 직후, 분사 냉각기 뒤, 또는 건조시스템 뒤에 위치할 수 있다.

본 발명에 의해 코팅된 알루미늄 스트립은 스트립으로 제조되어 용도에 따라 다양한 합금 또는 템퍼일 수 있다. 캔 단부 및 본체의 성형에 적합한 합금으로는 경화 템퍼, H-14, H-19, 및 H39의 중간체인 Aluminum Association 합금 5042, 5182 및 3004가 있다. 금속 스트립은 일반적으로 0.1778-0.356mm(0.007 내지 0.014인치) 두께를 갖는다.

본 발명에 따라, 폴리에스테르와 같은 여러 가지 열가소성 중합체가 캔이나 캔 단부와 같은 포장용으로 디자인되는 알루미늄 스트립을 코팅하는데 사용된다. 바람직한 폴리에스테르 수지는 금속접시, 액체 호일 포장 및 열밀봉가능한 호일 포장을 코팅하는데 사용되는 고융점 점성(HMV)수지이다. 본 발명에 적합한 고성능 폴리에스테르 수지의 예로는 듀퐁에 의해 판매되는 SELAR, PT8307 HMV 공중합체 수지가 있다. 그러한 공중합체는 예를 들어 0.72 IV 이상의 고유 점도를 갖는 시약급 폴리에스테르와 같은 다른 열가소성 폴리에스테르와 혼합될 수 있다 예를 들어, SELAR, PT8307 HMV 공중합체와 획스트-켈란제사에 의해 판매되는 T89PET의 혼합물은 음료용 캔과 같은 제품을 제조하는데 사용되는 본 발명의 피복된 알루미늄 스트립에 향상된 성능을 제공한다. 이러한 용도에 적합한 다른 열가소성 중합체로는 폴리프로필렌, 폴리아미드(나일론), 폴리아미드, 폴리카보네이트 및 폴리염화비닐(PVC)등이 있다.

도 2는 본 발명의 실시예를 위한 시스템의 다른 예의 일부를 보여준다. 이 시스템에서, 금속 스트립(70)은 도 1과 같이 수직 하향하는 대신 바람직하게는 수직 상향하면서 양면이 코팅된다. 금속 스트립(70)은 공급 롤(14)을 통해 위로 수직으로 상향 이동하여, 유도 가열 시스템과 같은 예비-가열기(74)를 통과한다. 스트립(10)은 임의의 화염 처리기(76)를 통해 스트립(70)의 양면을 코팅하기 위한 대향되는 압출 시스템(78,80) 사이로 이동된다.

도 2의 압출 코팅 시스템(78,80)은 도 1의 세 개의 롤 대신 두 개의 롤을 포함하는 것을 제외하고는 도 1의 시스템과 유사하다. 고정 및 연신 롤(82,84)의 표면속도는 압출물이 유출되는 다이(90,92)의 속도보다 몇배 빠르므로, 압출물은 도 1과 같이 연신되어 얇게 된다. 롤(82,84)보다 냉각된 롤(86,88)은 롤(82,84)로부터 압출물을 받아 스트립(70)에 적용한다.

스트립(70)의 양면이 코팅된 후, 스트립은 계속 상향 이동하여 스트립을 냉각하고 수직하향으로 방향전환하기 위한 롤(96)을 포함하는 절연 챔버(94)로 들어간다. 챔버(94)는 스트립이 롤(96) 위로 이동할 때 스트립의 정확한 온도조절을 위해 바람직하게는 절연된다. 롤(96)은 바람직하게 약 3피트의 외부 셀 직경을 갖는다. 롤의 큰 직경은 곡률효과에 기인한 금속의 응력을 최소화한다. 롤(96)및 스트립(71)의 온도는 롤의 외부 셀(97)과 내부 셀(95) 사이에 있는 관형 챔버(93)의 유체(91)에 의해 조절된다. 관형 챔버(93)는 바람직하게는 관성효과를 최소화화고 속도 조절 및 트랙킹이 가능하도록 완전히 채워지지 않는다.

조성물이 코팅된 스트립(71)은 롤(96)을 통해 후-가열기(98)로 이동되고 204-260℃(400-500℉)로 가열되어, 도 1의 예와 마찬가지로, 스트립에 대해 폴리에스테르 수지와 같은 중합체의 결합이 증대되게 된다. 히터(98)는 일반적인 유도 가열기, 대류 오븐 또는 적외선 가열기등이다. 히터(98)로부터 유출된 스트립(71)은도시되지 않은 냉각 및 급속냉각 수단을 통해, 두 번째 롤(99)로 이송되고 다시 도시하지 않은 리와인드 롤로 이송된다. 롤(99)은 직경과 디자인이 상기 롤(96)과 유사하다.

도 3은 본 발명의 다른 예의 개략도이다. 스트립을 푸는 장치(102)로부터 풀려나온 세척되고, 실온, 조절된 시트 원료(100)는, 롤 (103)과 반대편의 지지 롤(105)로 구성되는 연신 롤 세트(104)을 통해, 위로 이동한다. 도시하지 않은 어큐뮬레이터가 코일 교환을 수용하기 위해 포함될 수 있다.

연신 롤 세트(104)로부터, 웹(100)은 수직 하향 이동하고, 바람직하게는 수직에서 30-45도 경사지게 된다. 그러한 경사는 하향 압출 코팅 및 기계 배열을 용이하게 한다. 웹(100)은 예비-가열기(106)을 통과하여 유도장이 균일하게 금속을 가열하여 금속의 성질에 나쁜 영향 없이 스트립에 결합되는 중합체의 "그린필"(green peel)강도를 증가시키는 온도로 가열된다. "그린 필" 강도는 후속공정에서 중합체가 벗겨지지 않는 충분한 유지력을 가지고 중합체가 금속스트립에 부착되는 것을 의미한다. 바람직한 온도는 폴리에스테르가 적용될 때 204-260℃ (400-500℉) , 바람직하게는 215-246℃ (425-475℉)이다.

예비-가열된 웹(100) 하향으로 경사진 방향으로 계속 이송되어 임의의 화염 표면 처리기(108)을 통과한다. 화염 처리기는 예비 가열된 금속 표면의 산화물을 제거, 최소화 또는 증가시키는 것에 의해 후에 적용되는 중합체의 접착력을 증가시킨다.

가열되고 처리된 웹(100)은 두 개의 압출 코팅 스태이션으로 들어간다. 도시되지 않은, 압출기는 PET 중합체 또는 다른 열가소성 수지를 용융-가소화시키고 좁은 출구 슬릿을 가지고 수직 또는 거의 수직으로 위치하는 시트 다이(22,32)를 통해 용융 중합체 압출물을 이송한다. 슬릿은 압력을 압출기에 제공하여 스트립(100)의 폭 이상의 넓이로 압출물을 분무할 수 있도록 되어 있다. 슬릿은 중합체의 성질 및 두께, 압출기와 금속 스트립의 상대속도 및 다이의 형태, 압출물 필름의 형태 등과 같은 여러 요인에 의해 스트립(100)의 폭보다 작은 폭을 가질수도 있다. 압출물(112)은 롤 스택(114)로 연신되어 웹에 적용되기 위한 최종 두께로 두께가 감소된다. 연신 비율은 압출되는 중합체에 따라 10-25 : 1이다.

두 개의 롤 스택(114)은 롤의 중심선을 통과하는 평면이 수평으로부터 약 30도 경사지도록 위치하고 있다. 안쪽 롤(116)은 바람직하게는 고온 내성 탄성체로 이루어진 탄성 표면을 가지고 탄성체의 변형을 최소화하기 위해 내부적으로 및/또는 외부적으로 냉각된다.

바깥쪽의 가압 롤(118)은 크롬-도금된 철로, 연마되고 바람직하게는 스트립물질에 적용될 때 중합체에 압력을 가하는 용융 중합체의 "점성" 온도 이하인 150℉ 또는 66℃(폴리에스테르에 대하여)로 유지된다. 이것은 금속(100)에 대한 중합체의 접착을 증가시키고 표면 외관을 향상시킨다. 롤(116,118)의 표면속도는 압출 다이(110)로부터의 압출물의 유출속도보다 10배 빠르므로, 웹(100)상에서 중합체가 바람직한 두께, 0.00762mm 내지 0.02032mm, 더욱 바람직하게는 약 0.1016mm로 연신된다. 두 개의 롤 스택(114)는 웹의 첫 번째 면을 후속공정에서 금속으로부터 중합체의 분리를 방지하는 적절한 "그린 필"강도로 코팅한다.

한면이 코팅된 웹(101)은 스택(114)을 나와 탄성체로 피복된 롤(116) 상에서 60도로 방향을 전환하여 수직으로부터 30-45도 경사지게 하향한다(첫번째 스택의 입구 위치로부터 약 60도). 예비 가열되고 한면이 코팅된 웹(100)은 계속 30-45도 경사지게 하향하여, 임의의 두 번째 화염 또는 다른 형태의 부스트 히터(120)을 통과하게 되어, 예비가열된 금속의 표면이 처리되어 두 번째 표면 상의 산화물이 제거/최소화되고 중합체의 접착이 증가되며, 최적 결합조건을 얻는데 필요한 온도 "부스트(boost)"를 제공하게 된다.

예비-가열된 웹(101)은 첫 번째 코팅 스태이션에 의해 코팅된 웹 면의 반대면을 코팅하기 위한 두 번째 코팅 스태이션으로 들어간다. 두 번째 압출기에 대한 압출기 성능 요건, 배열, 및 공정은 첫 번째 압출기와 동일하다. 압출 다이(124)로부터 유출된 용융된 압출물(122)은 수평으로부터 30-45도 경사진(첫번재 스택의 중심선으로부터 45-60도) 롤(128,130)의 중심선을 통과하는 평판을 갖는 두개의 롤 스택(126)의 닙으로 이동한다,

롤(128,130)의 형태, 배열, 성능 및 작용은 첫 번째 스택(114)와 동일하다. 예비 가열된 웹(101)의 두 번째 면은 압출물(122)로 코팅되어 상기 첫 번째 면에서 기술한 적절한 "그린 필" 강도를 형성한다. 양면 코팅된 웹(103)은 스택(126)을 나와 바람직하게는 고무 코팅된 를 상에서 45-90도 방향을 전환하여 수직에서 30-45도 각도로 하향하는 위치로 유도 가열기(132)를 위한 바람직한 위치를 얻는다.

코팅된 웹(103)은 하향으로 경사지게 두 번째 히터(132), 바람직하게는 유도 가열기, 롤 통과하여 금속플라스틱 사이면이, 금속이나 플라스틱의 바람직한 성질에 나쁜 영향 없이 금속과 플라스틱의 결합을 강화하는 온도로, 균일하게 가열된다.

바람직한 온도는 폴리에스테르에 대해 204-260℃ (400-500℉), 바람직하게는 215-246℃ (425-475℉)이다.

유도 가열기(132)로 부터 나와 하향으로 경사지게 계속 이동한다. 분사 노즐(134)(또는 다른 적합한 장치)은 조성물의 최종 용도의 성능 요건에 나쁜 영향을 주지 않고, 롤러(136)을 따라 회전하기에 충분히 낮은 온도로 조성물 구조를 냉각시킨다. 반-냉각된 조성물(103)은 방향을 전화하여 수평 수조(138)로 들어가게 되고 냉각 과정이 종료된다.

수조(138)로부터, 조성물(103)은 건조시스템(140)으로 통과하게 되고 잔류수분이 제거된 후 다시 감기게 된다. 롤 상에서 금속 스트립(100)을 구부리거나 방향전환하는 것에 의해 생기는 응력을 제거하기 위해 레벨링이 수행된다. 도시하지 않은 어큐뮬레이터가 리와인더(142)상에서 롤 교환 또는 코일 교환을 위해 사용될 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 예를 도시한 것이다. 금속 스트립(150)은 코팅과정 동안 수직으로 상향하고, 압출 다이(152,154)가 용융 수지를 직접 스트립의 대향면에 적용하게 된다. 도 4의 시스템은 스트립을 푸는 장치(156)을 포함한다. 이 장치로부터 스트립(150)은 상향 이동하여 유도 예비 가열기(158) 및 두 개의 압출 다이(152,154) 사이를 통과하게 된다. 다이(152,154)는 도시되지 않은 일반적인 압출기에 의해 제공된다.

도 5는 압출물(160,162)이 금속 스트립에 직접 적용될 때 다이(152,154)를 확대한 도면이다. 다이의 출구는 스트립에 근접하도록 위치하고 있으므로 다이로부터 유출된 압출물의 힘이 스트립에 대해 적용된다. 다이는 스트립으로부터 5 내지 20mm, 바람직하게는 스트립으로부터 10mm 이내에 위치한다. 금속 스트립(150)은 압출 다이(152,154)로부터의 압출물의 유출속도보다 10배 빠르게 이동하므로, 압출물은 압출물상에서 스트립을 당기는 것에 의해 두께가 감소하고 연신된다. 압출물은 스트립의 각 표면에서 0.0127mm 내지 0.0508mm 두께로 연신된다.

다이(152,154)는 스트립(150)의 반대면에서 서로 대향하도록 위치하므로 압출물의 압력이 다이 사이의 스트립에 집중될 것이다. 용융 중합체는 압출물이 다이로부터 유출된 직후 금속 스트립의 표면에 충돌하게 되므로, 스트립에 적용되기 전에 냉각되지 않는다. 이것은 스트립의 양면에 수지를 균일하게 코팅하는 것을 도와준다

압출 다이(152,154)로부터, 코팅된 스트립(151)은 바람직하게는 유도형 후-가열기(164)를 통해 이동한다. 후-가열기(164)는 조성물 스트립을 폴리에스테르 수지의 융점 이상으로 가열하여 수지의 금속에로의 결합을 증가시킨다. 조성물 스트립은 도시하지 않은 수단에 의해 급속 냉각되어 롤(166) 및 롤(168) 상을 이동하여 리코일러(170)으로 이송된다.

도 6 내지 도 14는 알루미늄, 철, 구리, 금속 적층물 등과 같은 스트립의 양면을 코팅하기 위한 본 발명의 다른 예를 나타낸 것이다. 이러한 예는 모두 금속 스트립을 예비가열하기 위한 수단, 압출 다이 및 적용 롤을 포함하는 첫 번째 및두 번째 압출 코팅 장치, 스트립을 양면 코팅한 후에 후-가열하기 위한 수단, 및 스트립의 냉각수단을 포함한다. 시스템은 또한 임의로 첫 번째 및 두 번째 코팅장치 사이에 스트립을 재가열하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 시스템은 모두 다이에 중합체 압출물을 공급하기 위한 하나의 압출기 또는 압출기들을 포함한다. 시스템에서 첫 번째 및 두 번째 압출 코팅 장치는 각각 중합체 압출물의 웹과 접촉하여 그것을 스트립에 대해 가압하는 주조 롤과 스트립 금속을 지지하는 지지 롤을 포함하고, 중합체 웹과 스트립 금속을 함께 가압하여 스트립 면에 대해 중합체를 부착시키기 위한 롤 닙을 제공한다. 시스템은 임의로 지지 롤을 지지하고 냉각을 돕는 하나 이상의 롤을 포함할 수 있다.

시스템의 예비가열기, 재가열기, 후-가열기는 유도, 화염, 적외선, 전기, 화석연료, 대류 오븐, 가열 롤 또는 이러한 장치의 조합과 같은 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 스트립은 또한 예비 가열장치를 보조하거나 대체하기 위해 스트립의 가공 전에 코일 형태로 예비가열될 수 있다. 가열기의 바람직한 형태로는 영국 풀리에 소재하는 Davy Mckee Ltd 사 제품인 TFX 유도 가열기가 있다.

이들 시스템의 다이는 각 롤 쌍 사이의 다이 닙의 4-12인치(10.2-30.5cm), 보다 바람직하게는 6-8인치(15.2-20.3cm) 내에 위치한다. 중합체의 압출된 웹은 바람직하게는 금속 스트립과 접촉하고 거의 동시에 롤 닙에서 주조 롤과 접촉하거나, 롤 닙의 바로 앞에서 금속 스트립과 접촉한다. 혹은, 압출된 웹은 롤 닙으로 들어가기 전에 몇도 회전하여 주조 롤과 접촉할 수 있다. 롤 닙으로 들어가기 전의 그러한 접촉은 0-25도와 같이, 몇도를 넘어서서는 안되는데, 이것은 롤 닙에서 중합체가 금속 스트립과 접촉하기 전에 중합체의 냉각을 최소화하기 위해서다.

압출된 중합체 웹은 0.005 내지 0.030인치(0.127-0.254mm) 두께로 바람직하게는 금속 스트립에 의해 아래로 연신되어 웹의 두께가 감소된다. 연신비율은 1:1 내지 200:1, 바람직하게는 10:1 내지 40:1이다. 여기에서 사용된 연신 비율의 의미는 압출된 웹의 두께 대 스트립에 적용되는 웹의 두께 비율이다. 연신 비율은 일반적으로 다이로부터의 압출속도와 코팅되는 스트립 금속의 속도 차이에 의해 결정된다. 예를 들어, 연신비율 20:1은 일반적으로 스트립이 다이 출구를 나오는 웹의 속도보다 20배 빠르다는 것을 의미한다. 중합체의 연신 기술은 당업자에게 공지 되어 있다.

몇 시스템에 대해, 압출된 웹을 스트립 면에 대해 적용하거나 고정하는 롤 쌍 앞에 위치하는 보조수단을 포함하는 것이 바람직하다. 보조 고정 수단은 에어 나이프, 정전 장치, 및 진공 고정 수단 등을 포함할 수 있다. 웹은 스트립 금속상에서 완전히 성형되거나 또는 금속 보다 넓게 성형된 후 과잉의 코팅 부분이 트림되거나 할 수 있다.

대부분의 적용에 있어서, 주조 롤은 바람직하게 그 위에 크롬 도금, 산화 크롬, 산화 알루미늄 또는 다른 경질 금속 표면을 갖는 경질 금속 롤이다. 그러한 롤 표면은 연마하거나 결을 내는 가공을 할 수 있다.

주조 롤은 바람직하게는 롤에 중합체가 부착하지 않도록 중합체의 연화점 이하로 냉각된다. 대부분의 적용에 있어서, 지지 롤은 바람직하게는 실리콘 고무, 폴리우레탄, VITON 이나 KEL-F와 같은 클로로트리플루오로에틸렌 중합체, TEFRON과같은 테트라플루오로에틸렌 중합체, 또는 다른 고온 내성 합성 고무 또는 탄성체 물질, 또는 이들의 조합으로 이루어진 탄성 외부 표면부를 갖는다. VITON 이나 KEL-F, TEFRON은 듀퐁사에 의해 제조된 제품명이다. 그러한 탄성체 물질의 외부표면은 바람직하게는 약 75-85 쇼어 A의 듀로미터 경도를 갖는다. 몇 경우에는 천연 고무나 합성고무와 같이 보다 탄력적인 물질보다는 VITON, KEL-F, TEFRON과 같은 경질 표면을 갖는 것이 경질의 외관과 적절한 압축성을 제공하는데 바람직하다. 주조 롤 및 지지 롤은 2-20rms 범위의 비교적 부드러운 표면을 가져야 한다. 몇 경우에, 주조 롤은 지지 롤에 대해 상기한 바와 같은 경질의 고온 내성 합성 고무 표면을 가질 수도 있다.

주조 롤 및 지지 롤은 스트립 및 웹이 롤 닙을 통해 이동할 때 스트립 및 웹에 대해 가압하는 것에 의해 스트립에 웹을 부착시키게 된다. 롤을 서로 가압하는 것은 지지 롤 상의 탄성물질에 대해 금속 스트립을 가압하여, 접촉시 갭(gap) 없이 롤 닙 전체에 걸쳐 금속 스트립에 대해 중합체 웹을 가압하는 것을 도와준다. 롤 닙을 가로지르는 힘은 롤의 배열, 스트립 두께의 변화, 및 롤 마감재 등에 의해 약간 달라질 수 있으나, 부적당한 롤 힘의 갭(gap)을 가지지 않아야 한다.

롤을 서로 가압하는 것은 탄성 물질을 지지 및/또는 주조 롤상에 압착시켜 롤 길이를 따라 롤 닙에 접촉 영역을 만들어 내게 한다. 이것은 금속 스트립에 대한 중합체 웹의 힘을 보다 균일하게 분포시켜 더 나은 코팅 균일성과 결합을 제공하고 금속 스트립을 평평하지 않게 만드는 롤 배열의 에러를 수용한다. 서로에 대해 롤을 가압하는 힘을 제공하고 힘을 조절하는 장치는 이 기술분야에 공지되어 있고 롤에 작용하는 잭 및 스크류, 공기압 및 유압 실린더를 포함한다.

본 발명에 의한 중합체 코팅으로는 도 1에 대해 상기한 바와 같이 다양한 수지가 사용될 수 있다. 수지는 바람직하게는 기화될 수 있는 용매가 적거나 없는 순수한 100% 중합체이다. 같거나 다른 수지를 스트립의 반대면에 각각 적용할 수 있고, 한쪽 또는 양쪽 코팅은 안료나 다른 첨가제를 함유할 수 있다. 스트립 금속은 도 1에 대해 상기한 바와 같이, 일반적으로 0.1778-0.356mm(0.007 내지 0.014인치)의 두께를 갖는 경화 템퍼 알루미늄 합금 중간체이나, 철, 구리, 또는 적층물과 같은 다른 금속일 수도 있다. 스트립은 바람직하게는 미리 세척하고 음이온화, 전환 코팅(바람직하게는 비-크롬) 또는 표면 처리하여 성능 및 중합체 코팅의 스트립에의 부착능을 향상시킨다. 예를 들어, 알루미늄 스트립은 티타늄 또는 지르코늄 포스패이트 처리, 실리케이트 처리 또는 BETZ METCHEM 전환코팅으로 세척 및 처리된다. BETZ METCHEM는 미국 팬실베니아주에 소재하는 Betz Laboratories, Inc., 의 상표이다. 스트립은 유기 도료 또는 마감재로 한면 또는 양면을 예비 코팅하여 스트립의 중합체 결합을 증가시킬 수 있다.

이들 시스템의 조작에서, 금속 스트립은 시스템을 통해 분당 300-1500피트(fpm) 또는 90-450미터(mpm), 바람직하게는 600-1200fpm(180-360mpm)의 속도로 이동한다. 속도를 증가시키면 생산성은 증가되나 금속이 상승된 온도에 있는 동안의 기간(잔류시간)을 감소시킨다. 짧은 잔류시간은 때로는 금속성의 감소를 최소화하는데 바람직하다.

도 6에서, 코팅 시스템은 롤(172)을 포함하여 그 위로 금속 스트립(174)이이동하여 스트립의 금속 및 템퍼, 코팅 후의 스트립의 바람직한 성질, 및 적용되는 중합체 등에 따라 250-550℉(121-288℃) 범위의 온도로 스트립을 가열하는 유도 가열기와 갈은 예비가열 장치(173)로 공급된다. 포장용에 사용되는 금속 스트립으로 폴리에스테르에 의해 코팅된 알루미늄 스트립의 경우, 보다 바람직한 예비가열 범위는 400--550℉(204-288℃)이다. 예비가열 온도, 재가열 및 후-가열 온도는 스트립 금속 및 스트립 상의 중합체 코팅의 성질에 나쁜 영향을 주지 않을 만큼 높아야 한다. 예비가열된 스트립(174)은 대향하는 두 개의 압출 다이(176,178) 및 두쌍의 롤(180,182) 및 (184,186)에 의해 코팅된다. 도시되지 않은, 하나 또는 두 개의 압출기가 용융 중합체 수지를 압출 다이(176,178)에 공급한다. 수지는 다이(176,178)에 공급될 때 300-650℉(177-343℃)이고, 다이는 바람직하게는 전기저항 수단에 의해 수지를 바람직한 온도로 유지시킨다. 압출 다이(176,178)는 길고 좁은 개구부를 가지고 그 내부는 코팅되는 스트립(174)의 폭에 상응하는 길이, 10-85인치(25.4-215.9cm) 또는 그 이상의 길이를 갖는다. 다이 개구부의 길이는 바람직하게는 스트립(174)의 폭과 같거나 더 넓어서 각 다이로부터 압출된 중합체가 스트립을 충분히 피복할 수 있게 된다. 다이 개구부는 얇은 웹을 압출하도록 길고 좁게 되어 있다. 다이 개구부는 0.030인치(0.762mm) 이하, 바람직하게는 약 0.005내지 0.015인치(0.127-0.381mm)이다. 다이는 종래의 일반적인 다이를 사용할 수 있다. 다이(176,178)는 롤 쌍(180,182) 및 (184,186)에 의해 스트립(174)의 대향면에 적응되는 얇은 웹(188,190)을 압출한다.

첫 번째 롤 쌍에서, 롤(182)은 다이(176)로부터 유출되는 중합체의 웹(188)을 접촉하는 주조 롤이고, 롤(180)은 주조 롤(182)에 대해 스트립(174)를 지지하는 지지 롤이다. 상기한 바와 같이, 주조 롤(182)은 바람직하게는 경질 금속 롤이고, 지지 롤(180)은 바람직하게는 실리콘 고무 외층과 같은 탄성 외부 롤 표면을 갖는다. 롤(180,182)은 모두 바람직하게는 그들을 통해 순환되는 물과 같은 냉매에 의해 냉각된다. 주조 롤은 중합체 웹이 달라 붙지않도록 150℉(66℃) 이하로 냉각된다. 지지 롤(181)은 바람직하게는 내부 및/또는 외부적으로 냉각되어 롤의 탄성층에서 열 손실을 최소화한다. 지지 롤(180)을 지지하고 냉각하는 것을 돕기 위해 롤(181)이 임의로 제공될 수 있다.

도시한 바와 같이, 롤(180,182)는 수평면 상에 나란히 그 축에 평행으로 위치하므로 스트립 금속(174) 및 중합체 웹(188)은 롤 사이의 닙으로 하향으로 공급되어 롤 닙의 바닥으로 나올 수가 있다. 스트립(174)은 롤 표면을 떠나 재가열기(192)로 이동하기 전에 롤의 0-120° 호를 따라 지지 롤의 외부 표면을 이동하게 된다. 스트립 금속(174) 상의 중합체 웹(188)은 바람직하게는 주조 롤(182)과는 최소한의 접촉을 하여 웹에 대한 롤의 역효과 또는 접착을 최소화한다. 이렇게 접촉을 최소화하는 것은 폴리에스테르 수지에 특히 유용하나, 폴리프로필렌수지는 주조 롤에 의한 수지의 많은 접촉과 냉각이 바람직하다(도 14 참조). 롤(180,182)은 롤 임의 길이를 따라 50-300 파운드/인치(9.0-53.7kg/cm), 바람직하게는 120-180 파운드/인치(21.5-32.2kg/cm), 보다 바람직하게는 150 파운드/인치(26.9kg/cm)의 힘으로 서로 가압된다. 이 힘은 지지 롤(180)의 외부에 탄성 압축을 일으켜 롤 닙의 전체 길이를 따라 금속 스트립에 대한 롤의 힘에 갭이없다는 것을 보장하고 롤의 배열 잘못이나 시트상 물질이 편평한데서 벗어나는 것을 허용하는 척도를 제공하도록 약간 변형된다. 그러나, 이 힘은 중합체 또는 물질의 게이지를 감소시키지는 않는다. 상기한 바와 같이, 지지 롤(180)상의 압축 층의 이러한 압축은 롤 닙에서 롤(180,182)과 스트립(174) 사이의 좁은 접촉 영역을 만들게 된다. 롤이 서로 누르는 힘의 양, 지지 롤(180)의 탄성 및 다른 요인에 따라, 일반적인 접촉 영역은 1/4 내지 1인치(0.64-2.54cm)넓이이고 전형적으로는 3/4인치(1.9cm)이다.

스트립(174)이 한 면 위에 피복된 후, 예를 들어 유도 가열기(192) 등에 의해 임의로 재가열될 수 있다. 적용되는 중합체에 따라 스트립은 120-288℃ (250-550℉),로 가열될 수 있고, 폴리에스테르에 대해서는 204-288℃ (400-550℉)가 바람직하다. 몇 적용 및 중합체에 대해서는 반대면을 코팅하기 전에 스트립(174)을 재가열할 필요가 없다.

재가열기(192)로부터, 스트립(174)은 두 번째 압출다이(178) 및 롤 쌍(184,186) 그리고 임의의 냉각 롤(187)로 이송되고 첫 번째 웹(188)에 의해 코팅된 스트립의 반대면에 두 번째 중합체 웹(190)이 적용된다. 첫 번째 임의 출구로부터 두 번째 닙까지의 거리는 바람직하게는 짧게 유지되어 두 개의 롤 닙 사이를 이동할 때 금속으로부터 열 손실을 조절한다. 두 번째 다이(178) 및 롤 쌍(184,186)은 첫 번째 다이(176) 및 롤 쌍(180,182)와 유사하나, 롤이 바뀌어져 두 번째 주조 롤이 첫 번째 주조 롤과는 스트립으로부터 반대면에 있고, 롤의 축이 다른 평면에 있으며, 두 번째 다이(178)가 다른 배향을 하고 있다. 스트립(174)을 두 번째 다이닙을 통해 직선으로 이동시키기 위해, 롤(184.186)의 축 면은 다이 법을 통해 이동하는 스트립 면에 수직이다. 그러므로, 스트립(174)은 지지 롤(186) 외부면의 탄성 물질의 탄성 변형에 의해 생성되는 좁은 영역의 접촉 외에는 롤(184,186)과 최소한의 접촉을 한다. 상기한 바와 같이, 스트립(174) 상의 중합체에 대한(184,186)과의 이러한 접촉의 최소화는 몇 폴리에스테르 수지에서 최종 코팅 제품의 성능과 품질을 향상시키는데 도움이 된다. 폴리프로필렌과 같은 다른 중합체에 대해서는, 충분한 접촉과 코팅된 스트립이 롤을 떠나기 전에 중합체를 냉각하는 것이 바람직하다.

첫 번째 세트의 롤과 마찬가지로, 두 번째 세트의 롤(184,186)은 롤 닙의 전체 폭을 따라 스트립에 대해 중합체 웹을 강하게 가압하기에 충분한 힘으로 스트립과 중합체 웹을 가압하여야 한다. 두 번째 롤 사이의 힘은 약 50-300 파운드/인치(9.0-53.7kg/cm) , 바람직하게는 120-180 파운드/인치(21.5-32.2kg/cm)이다.

스트립의 양 면이 중합체 웹(188,190)으로 코팅된 후, 완전히 코팅된 스트립은 후 가열기(194) 및 코팅된 스트립을 냉각하기 위한 시스템으로 이동된다. 본 발명에 필수적이지는 않으나, 중합체가 냉각에 의해 고화될 때 롤 또는 코팅 롤(184,186) 사이의 다른 기계적 장치에 의한 코팅된 스트립의 접촉은 최소화하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스트립(174)은 롤(184,186)로부터 후-가열기(194) 및, 도시하지 않은, 스트립 상의 중합체의 융점 이하로 스트립을 냉각시키기 위한 수단으로 일직선으로 이동하는 것이 바람직하다. 이 경우, 중합체가 고화되기 전에 롤 등과 스트립 상의 중합체와의 접촉은 피하게 되며, 롤 등에 의한 코팅의 역효과는 없게 된다.

후 가열기(194)는 바람직하게는 유도 가열기, 대류 오븐 , 적외선 가열기 또는 이들 중 두 개 또는 세 개 모두의 조합이고, 수지를 시트상에 연화점 이상으로, 바람직하게는 중합체의 융점 이상으로 빠르게 가열할 수 있다. 그러한 가열은 스트립의 금속과 스트립상의 중합체의 성질에 현저히 나쁜 영향을 줄 정도로 높지 않아야 하는 것이 중요하다. 중합체를 융점 가까이로 가열하는 것은 중합체를 흐르게 하여 스트립 상의 코팅이 평평하지 않은 것을 완화하는데 바람직하다.

스트립을 후-가열한 후, 비정질 형태로 코팅을 고화시킨다. 공기 또는 다른 가스를 사용하여 중합체의 융점 이하로 스트립을 냉각시키고 물 분사 또는 수조를 이용해 급냉시키는 것이 바람직하다. 공기를 사용해 스트립을 일부 냉각시키는 것은 용융 상태에 있는 중합체에 물이 줄 수 있는 역효과를 최소화시킨다. 여기에서 사용된 "급냉"의 의미는 스트립이 300-1500fpm, 바람직하게는 600-1200fp로 이동할 때, 코팅된 스트립이 후-가열기를 나온후 중합체 코팅을 즉각적으로 냉각시키는 것을 의미한다. 냉각 및 급냉 장치는 후-가열기의 몇 피트내, 예를 들어 5-50피트내에 위치하게 하여, 코팅된 스트립이 후-가열기를 나온후 중합체 코팅을 10초내에, 바람직하게는 1초 내에 고화시킨다.

스트립이 냉각된 후, 더 가공하여 가장자리를 트리밍하고, 슬릿팅, 레벨링하여, 코일로 감거나 감지 않은채로 캔 단부나 캔으로 제품으로 제조할 수 있다.

도 7은 롤 닙을 통과하는 스트립(196)에 수직인 평면에 위치한 롤 축으로 상부 롤 쌍(202,204)이 위치한 것을 제외하고는 도 6과 유사한 다른 시스템을 보여준다. 도시하지 않은 냉각 롤이 냉각 롤(202,208) 및 (212)을 돕기 위해 부가될 수 있다. 이 시스템에서는, 지지 롤에 대한 스트립의 최소한의 접촉으로, 스트립으로부터 지지 롤로의 열전달이 감소되어 지지 롤(202)의 탄성 외부 표면에 대한 열손실이 감소된다. 이것은 또한 스트립 금속을 덜 냉각시키는 것을 의미하는 것으로 반대면을 코팅하기 전에 스트립을 재가열할 필요가 있을 수 있다. 재가열이 필요하다면, 한면이 코팅된 스트립은 롤(208)에 의해 전환된 방향으로 부스트 히터(210)를 통과시킨다. 그 후 스트립은 다이(216) 및 롤(212,214)에 의해 반대면이 코팅된다. 완전히 코팅된 스트립은 도 6의 설명에서 기술된 바와 같이 후 가열되고 냉각/급냉된다.

도 8은 하부 코팅 스태이션의 롤(218,220)이 수평으로 나란히 위치한 것을 제외하고는 도 6과 유사한 다른 시스템을 보여준다. 축은 수평면에 있고, 스트립은 지지 롤(220)을 따라 90° 회전하여 도시하지 않은 후 가열기 및 냉각 장치로 이송된다. 도 8은 또한 점선으로 도시한 바와 같이 스트립이 하부 코팅 스태이션을 나온 후 이동될 수 있는 몇 개의 경로를 나타내고 있다.

도 9는 스트립 금속(230)이 예비가열기(231), 첫 번째 롤 세트(232), 부스트 히터(234), 및 두 번째 롤 세트(236)를 따라 수직방향으로 이동하는 본 발명의 다른 예를 보여준다. 두 번째 롤 세트로부터 나온 양면이 코팅된 스트립은 도시하지 않은 후-가열기 및 냉각 장치로 이송된다. 공간이 허용한다면, 후-가열기는 바람직하게는 두 개의 코팅 롤 아래 수직선 방향에 위치하고, 스트립은 방향전환 롤에 접촉하기 전에 중합체의 융점 이하로 냉각된다. 그러한 냉각은 공기 냉각에 의해 행해질 수 있고 그 후에 물과 같은 유체로 급냉시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 예를 보여준다. 금속 스트립(240)은 두 개의 압출 다이(242,244)와 롤 쌍 사이를 수평으로 이동한다. 시스템에서, 스트립(240)은 주조 롤(248)과 함께 롤 닙을 형성하는 지지 롤(246) 주위를 회전한다. 압출 다이(242)는 롤 닙 위로 얇은 중합체 웹(250)을 압출하고, 이 웹은 가압되기 전에 연신되어 두께가 감소되어 스트립에 부착된다. 주조 롤(248) 및 지지 롤(246)은 모두 상기한 바와 같이 냉각된다.

지지 롤(246)롤부터, 스트립(240)은 임의의 부스트 히터(252)를 통해 수평으로 이동하여 주조 롤(256)과 함께 롤 닙을 형성하는 또 하나의 지지 롤(254) 주위를 회전한다. 압출 다이(244)는 롤 닙 위로 얇은 중합체 웹(258)을 압출하고, 이 웹은 가압되기 전에 연신되어 두께가 감소되어 스트립에 부착된다. 주조 롤(254) 및 지지 롤(256)은 모두 상기한 바와 같이 냉각된다. 양면이 코팅된 스트립은 후-가열기(260) 및 냉각/급냉 시스템(262)으로 이송되어 최종제품으로 제조되어 코일(264)에 감기거나 더 가공된다.

도 11은 금속 스트립(264)를 코팅하기 위한 다른 예를 보여준다. 스트립은 방향전환 롤(265) 및 예비가열기(266)를 따라 이동하고, 중합체 웹(268,270)은 동시에 양면에 적용된다. 압출다이(272,274)에 의해 압출된 중합체 웹(268,270)은 주조 롤(176,278)에 의해 연신되어 롤 닙으로 들어가 양면이 가압된다. 주조 롤(276,278)의 하나 이상은 롤 닙 전체 길이를 통해 연속적인 결합력을 보장하기 위해 VITON, KEL-F, TEFRON과 같은 압축가능한 외부층을 갖는다. 시스템은 바람직하게는 주조 롤(276,278)의 냉각을 보조하고 주조 롤의 수면을 연장시키는 냉각 롤(280,282)을 포함한다. 시스템은 또한 후 가열기(284) 및 상기한 다른 도면에서와 유사한 물 분사기(286)와 같은 급냉수단을 포함한다.

도 12에 본 발명의 또 다른 예가 도시되어 있다. 알루미늄 스트립(290)과 같은 스트립은 방향전환 롤(292) 및 예비가열기(294)를 따라 이동하여 상부 주조롤(300)과 지지 롤(302) 사이에서 상부 다이(296)에 의해 압출된 중합체 웹(298)에 의해 첫 번째 면이 코팅된다. 주조 롤은 바람직하게는 연마된 철제 롤이고 지지 롤은 바람직하게는 압축가능한 외부층을 갖는다. 바람직하게는 지지 롤(302) 상의 압축가능한 물질의 수명을 연장하기 위해 상부 냉각 롤(303)이 포함된다. 롤(300,302) 사이의 롤 닙으로부터 나온, 한면이 코팅된 스트립은 스트립의 온도를 보존 또는 재가열하기 위한 재가열기(304)를 통과하여 하부 압출 다이(310)에 의해 압출된 중합체 웹(312)에 의해 반대 면이 코팅된다. 하부 주조 롤(308) 및 지지 롤(306)이 웹(312)를 스트립에 대해 가압하여 스트립에 부착시킨다. 하부 주조 롤(308)은 바람직하게는 연마된 철제 롤이고 지지 롤은 바람직하게는 VITON, KEL-F, TEFRON 탄성체와 같은 압축가능한 외부 표면 층을 갖는다. 상부 롤 세트와 마찬가지로 하부 냉각 롤(314)가 포함될 수 있다. 두 번째 중합체 웹의 적용후에, 양면이 코팅된 스트립은 가열기(316)에 의해 중합체의 융점 이상으로 바람직하게 후속 가열되고 물 분사기(318)에 의해 빠르게 냉각된다.

도 13에 본 발명의 또 다른 예가 도시되어 있다. 금속 스트립(320)은 시스템을 통해 "S" 자 경로를 따라 이동하면서 양면이 토팅된다. 금속 스트립(320)은 방향전환 롤(322) 및 예비가열기(324)를 따라 이동하여 상부 주조 롤(330)과 지지 롤(332) 사이에서 상부 다이(328)에 의해 압출된 중합체 웹(326)에 의해 첫 번째 면이 코팅된다. 바람직하게는 지지 롤(332) 상의 압축가능한 물질의 수명을 연장하기 위해 상부 냉각 롤(348)이 포함된다. 시스템에서 주조 롤(330)과 지지 롤(332)의 위치는 두 개의 롤 축을 통과하는 평면에 대해 스트립의 이동방향이 45-90° 의 각도를 가지도록 스트립 금속(320)이 부분적으로 롤을 감싸면서 회전할 수 있는 위치이다. 한면이 코팅된 스트립은 방향전환 롤(336)에 의해 방향이 전환되어, 스트립의 온도를 보존하기 위한 가열기(338)를 통과하여 하부 압출 다이(343)에 의해 압출된 중합체 웹(342), 하부 주조 롤(344), 지지 롤(346), 및 냉각 롤(348)에 의해 반대면이 코팅된다. 이송 방향에 대한 주조 롤(344)과 지지 롤(346)의 위치는 첫 번째 코팅 스태이션과 유사하게 스트립이 하부 코팅 스태이션을 통과할 때 스트립이 부분적으로 롤을 감싸면서 회전할 수 있는 위치이다. 두번째 중합체 웹의 적용후에, 양면이 코팅된 스트립은 중합체의 융점 이상으로 바람직하게 후속 가열되고 빠르게 냉각되어 스트립 상의 중합체가 고화되게 된다.

도 14는 알루미늄 스트립의 양면에 폴리프로필렌 피복을 적용하기에 특히 적합한 본 발명의 또 다른 예를 도시한 것이다. 시스템에서, 금속 스트립(352)은 방향전환 롤(354)에 의해 수직에서 30-60° 하향하여 예비가열기(324)를 따라 이동하여 상부 주조/냉각 롤(360)과 지지 롤(358) 사이의 롤 닙으로 들어가 상부 다이(362)에 의해 압출된 중합체 웹(364)에 의해 첫 번째 면이 코팅된다. 시스템에서, 스트립 금속(352)은 중합체, 특히 폴리프로필렌이 롤에서 벗겨져 금속 스트립상에 잔류하는 것을 보장하도록 스트립 상에서 중합체를 냉각하는 롤인 주조/냉각 롤(360)을 부분적으로 감싸며 회전한다. 이송롤(370)이 도시한 바와 같이 주조/냉각 롤(360)을을 따라 스트립(352)을 이송시키기 위해 사용될 수 있다. 주조/냉각 롤(360)은 내부적으로 냉각되고 예를 들어 3-6피트(0.91-1.83미터)의 비교적 큰 직경을 가지고 스트립 및 그 위의 중합체를 냉각시킨다. 지지 롤은 바람직하게는 압축 가능한 외부 층을 가지고 내부 및/또는 외부적으로 냉각된다.

한면이 코팅된 스트립(352)은 방향전환 롤(372)에 의해 방향이 전환되어, 가열기(374)를 통과하여 상부 코팅 시스템과 동일한 하부 코팅시스템에 의해 두 번째 코팅된다. 하부 코팅시스템은 압출 다이(382), 주조/냉각 롤(378), 지지 롤(376), 및 이송 롤(370)을 포함하여 폴리프로필렌과 같은 중합체를 금속 스트립에 적용한다. 이송 롤(384)에서 나온 양면이 코팅된 스트립은 바람직하게 다른 예와 마찬가지로 후속 가열되고 빠르게 냉각 된다.

본 발명의 몇 예에서, 코팅은 금속 스트립의 양면에 서로 다른 중합체로 행해질 수 있고 다른 두께를 가질수 있다. 예를 들어, 한면은 고융점 점성 폴리에스테르와 시약급 폴리에스테르의 혼합물로 또 다른 면은 폴리에틸렌 또는 비닐수지로 코팅될 수 있다. 코팅의 양면 또는 한면은 안료나 다른 첨가제를 포함할 수 있다.

캔이나 캔단부와 같이 포장용으로 사용하기 위한 본 발명의 코팅 스트립 금속은 금속 스트립에 강하게 부척된 코팅을 필요로 한다. 포장용 스트립은 또한 부드럽고 광택이 있는 코팅 표면을 필요로 한다. 표면은 엠보싱이나 홈과 같은 불규칙성이 최소화되어야 한다. 인장강도, 항복강도, 신장성, 성형성, 및 내부식성과같은 금속의 기계적 성질 또한 바람직하게는 최대화되어야 한다. 코팅은 탄성을 가져서 스트립이 캔이나 캔 단부와 같은 최종제품으로 가공될 때 균열이 생기지 않아야 한다. 포장용 코팅은 또한 0.5밀리와 같이 얇아야 하며 균일한 두께를 가져야 한다.

본 발명에서, 롤 쌍을 통과하는 금속의 경로, 후-가열 장치 및 냉각/급냉 시스템은 코팅된 스트립의 품질에 중요한 역할을 한다. 특히, 코팅이 중합체의 융점, 가능하다면 연화점 이하로 내려가기 전에 롤과 스트립의 접촉을 최소화하는 것이 바람직하다. 몇 시스템에서는, 후-가열후에 물로 급냉시키기 전에 코팅된 스트립을 중합체의 융점이하로 공기로 냉각시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해 코팅된 알루미늄 스트립은 공지기술에 의해 코팅되거나 적층된 스트립에 비해 많은 장점을 갖는다. 중용한 장점의 하나는 코팅이 금속 기판에 강하게 부착 또는 결합하여 압연된 캔이나 장식적인 트리밍이 행해진 자동차용품으로 성형될 때 벗겨지거나 분리되지 않는다는 점이다. 본 발명의 스트립은 또한 공지기술에 의해 적층되는 필름의 성형, 롤링 등의 이차 가공 과장이 생략되어 비용이 절감된다.

따라서, 본 발명은 금속 스트립의 양면을 열가소성 코팅재로 코팅하는 개선된 연속적인 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 스트립을 제공한다.

본 발명이 여러 가지 변형이 가능함은 당업자에게 자명한 일이다. 그러한 변형이 본 발명의 사상과 범주에 속하는 한 첨부되는 특허청구범위에 포함될 것이다. 예를 들어, 후-가열 후 코팅이 냉각되기 전에 연마된 키스 롤과 같은 수단에 의해코팅이 그 융점 가까이 또는 그 이상의 온도에 있는 동안 코팅 또는 금속 스트립상의 코팅을 연마할 수 있다.

Claims (8)

1. 0.007 내지 0.014인치(0.1778-0.356mm) 두께의 금속 스트립(10)을 제공하고;

   상기 금속 스트립을 250℉(121℃) 이상으로, 그러나 금속 스트립의 성질에 유해한 영량을 미치는 온도 이하의 온도로 가열(20)하여;

   상기 가열된 금속 스트립(10)의 양면에 동일한 중합체 수지 또는 각각 다른 중합체 수지를 압출(21,31)하여 각각 0.0003 내지 0.0015인치(0.776-0.038mm)의 두께를 가지고 상피 스트립에 적어도 부분적으로 결합하는 코팅을 형성하고;

   상기 코팅된 금속 스트립을 상기 수지의 유리 전이 온도 이상으로, 그러나 금속 스트립의 성질에 유해한 영향을 미치는 온도 이하의 온도로 가열(24)하고; 그리고

   상기 코팅된 금속 스트립을 104℉(40℃) 이하로 냉각(44)하여 상기 수지를 비정질 형태로 고화시키는 것

   으로 구성되는, 코팅된 금속 스트립(11)을 제조하기 위한 금속 스트립의 압출 코팅 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 금속(174) 스트립은 첫 번째 롤(180,182)의 닙을 통해 두번째 롤(184,186)의 닙으로 들어가고, 각 롤은 주조 롤(182,184) 및 지지 롤로 구성되며, 중합체 수지는 각 주조 롤 상에서 압출되어 상기 압출된 수지가 상기 금속 9174) 스트립에 적용되며; 그리고

   (a) 상기 금속 스트립은 상기 첫 번째 롤에서 나온 후 상기 두 번째 롤로 들어가기 전에 가열(192)되고,

   (b) 상기 스트립은 상기 두 번째 롤에서 나온 후 상기 중합체의 유리 전이 온도 이상으로 가열되고; 또는

   (c) 상기 스트립은 상기 두 번째 롤에서 나온 후 상기 융점 이상으로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 압출된 중합체는

   (a) 0.001 내지 0.005인치 범위의 두께로;

   (b) 1:1 내지 200:1의 연신 비율로 두께가 감소하도록 연신되어;

   (c) 상기 압출된 중합체 중 하나가 다른 것보다 두께가 감소하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 냉각은 상기 두 번째 롤을 나온 후 롤이나 다른 기계적 장치가 스트립상의 코팅을 접촉하기 전에 즉각적으로 수행되고, 임의로 상기 피복된 금속은 금속이 냉각되기 전에 상기 중합체의 융점 이상으로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 스트립 금속은

   (a) 알루미늄 합금이고;

   (b) 소입 중간체에서 0.007 내지 0.014인치의 두께를 갖는 알루미늄 합금으로 구성되고;

   (c) 상기 중합체 웹으로 코팅되기 전에 세척되고 전처리되며; 또는

   (d) 전환피복으로 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 상기 항 중의 어느 한 항의 방법에 의해 양면에 강하게 결합된 얇은 중합체 코팅을 갖는 알루미늄 스트립.
7. 금속 스트립을 예비가열하기 위한 수단(174);

   각각, 중합체 웹을 이동시켜 웹을 스트립에 부착시키고 금속 스트립(70)에 대한 닙을 형성하는 주조 롤(182,184)과 지지 롤(180,186)을 포함하는 첫 번째 쌍 및 두 번째 쌍의 롤;

   하나 이상의 압출기;

   중합체를 0.030인치 이하의 두께로 압출하기 위한 첫 번째 및 두 번째 압출다이(176,178);

   첫 번째 및 두 번째 쌍의 롤을 통해 이동하여 중합체 웹이 양면에 부착된 후에 금속 스트립을 후-가열하기 위한 수단(194); 및

   후-가열된 후 스트립을 금속 냉각하기 위한 수단(96),

   으로 구성되는 중합체로 금속 스트립의 양면을 코팅하기 위한 장치.
8. 제 36 항에 있어서, 상기 첫 번째 및 두 번째 쌍의 롤 사이를 이동할 때 상기 스트립을 재가열하는 수단(192)을 포함하고; 또는 상기 각 쌍에서 지지 롤은 롤의 외부 롤 부분에 압축가능한 재료를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.

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