KR20210109590A - 캔 뚜껑 원료를 라미네이트하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

캔 뚜껑 원료를 라미네이트하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20210109590A
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크리스티안 투싱
미하엘 하이네만
트히렌 프후파틀랄 루파렐리아
외르크 회네
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노벨리스 인크.
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Abstract

개선된 알루미늄 캔 뚜껑 원료(CES)가 개시된다. CES는 다양한 산성 테스트에서 낮은 페더링과 높은 성능을 나타내는 접착 폴리머 코팅을 포함한다. 낮은 페더링 및 내산성 테스트는 라미네이션 전에 알루미늄 합금에 코폴리머 접착 촉진제 필름을 통합함으로써 달성된다. 일부 경우들에서, 상기 금속 스트립은 3가 크롬(Cr(III))과 인산염 또는 티타늄과 지르코늄의 화합물들을 포함할 수 있는 변환층으로 전처리된다.

Description

캔 뚜껑 원료를 라미네이트하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 1월 2일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제62/787,582호의 출원 혜택 및 이에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본원에 참조로서 통합된다.
기술분야
본 개시는 일반적으로 금속 가공에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 금속 스트립을 라미네이트하고 전처리하는 것에 관한 것이다.
알루미늄 음료수 캔과 같은 특정 금속 제품들은 금속과 그 내용물 사이에 폴리머 코팅과 같은 보호 층을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 음료수 캔은 음료수 캔의 금속과 그 안에 함유된 음료 사이에 충분한 보호를 제공하여 소다 및 콜라와 같은 해로운 음료로 인한 금속 손상을 방지할 뿐만 아니라 변색 또는 맛의 변화와 같은 음료수에 대한 바람직하지 않은 영향을 방지해야 한다.
기본 특성들과 관련하여 보호층에 대한 요구 사항이 종종 있다. 다양한 요구 사항들을 충족하는 라미네이트된 금속 제품을 생산하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 경우들에서, 금속 제품에 래커를 칠하는 것보다 금속 제품을 라미네이트하는 것이 바람직할 수 있다. 금속 제품들을 라미네이트하는 것은 예를 들어 폴리머 코팅이 액체 상태가 아닌 경우(예를 들어, 반고체, 연질 재료, 겔, 용융 재료 또는 열가소성 수지) 적용에 새로운 과제들을 제시한다. 라미네이션은 금속 제품들에 대한 양호한 접착력을 위해 라미네이트 재료(즉, 금속 제품들과 완전하고 균일하게 접촉)에 의한 금속 제품들의 표면의 습윤을 필요로 한다. 일부 경우들에서, 금속 제품들에 대한 보호층의 접착을 촉진하기 위해 중간층을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
일부 예들에서, 음료수 캔에 사용되는 특정 캔 두껑 원료(CES)에는 최대 페더링 양보다 적은 보호 층이 있어야 한다. 페더링은, 특히 음료수 캔의 골이 있는 오리피스를 딸 때(예를 들어, 팝-탑을 개봉 시) 생성되는 개구와 같은 금속의 파단 부분에서, 보호층의 신장 및 박리를 의미할 수 있다.
페더링은 기술 분야에서 일관된 문제이다. 그러나, 페더 링을 유발하는 메커니즘은 잘 알려져 있지 않다. 표준 접착 테스트(예를 들어, 크로스 해치 테스트)에서 접착력이 약한 것으로 나타나면, 페더링이 극심한 경우가 많다. 그러나, 표준 접착 테스트에서 접착력이 약함을 나타내지 않는 경우에도, 허용되지 않는 페더링이 종종 관찰된다. 이는 기존 코팅(예를 들어, 에폭시)보다 높은 탄성을 나타내는 라미네이트의 경우 특히 그렇다. 따라서, 산업계의 노력들은 전통적으로 금속 제품에 대한 보호층의 접착을 무시하면서 페더링의 원인으로 보호층의 탄성에 초점을 맞추었다. 폴리머로 라미네이트된 금속 제품이 원하는 요구 사항들을 충족하도록 보장하기 위해, 보호층의 탄성과 관련하여 재료 및 처리 공정의 선택에 특정 제한을 두어야 한다는 주장이 제기되었다. 이러한 제한으로는 폴리머 선택에 대한 제한을 포함할 수 있다.
일부 경우들에서, 보호층은 아세트산 테스트 또는 구연산 테스트와 같은 산성 테스트를 견뎌야 한다. 산성 테스트는 하기에 추가로 설명되는 바와 같은, 희석된 산성 매체에 대한 코팅의 내성 평가를 포함한다. 코팅된 금속 제품은 이들 및 기타 요구 사항들 중 하나 이상을 준수해야 할 수 있다.
도 1은 본 개시의 특정 양태들에 따른 캔 뚜껑 원료를 제조하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 특정 양태들에 따른 금속 스트립을 라미네이트하기 위한 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 페더링을 나타내는 캔 뚜껑의 개구의 일부를 도시하는 부분 평면도이다.
도 4는 본 개시의 특정 양태들에 따른 페더링이 없는 캔 뚜껑의 개구의 일부를 도시하는 부분 평면도이다.
도 5는 폴리머 필름의 금속 및/또는 금속 산화물 스트립에 대한 폴리머 필름의 접착력을 평가하기 위해 본원에서 사용된 크로스 컷 패턴의 개략도로서, 분리된 폴리머 필름의 5% 미만을 나타낸다.
도 6은 폴리머 필름의 금속 및/또는 금속 산화물 스트립에 대한 접착력을 평가하기 위해 본원에서 사용되는 크로스 컷 패턴의 개략도로서, 전체 정방형의 손실없이 분리된 폴리머 필름의 적어도 5% 내지 15% 미만을 나타낸다.
도 7은 폴리머 필름의 금속 및/또는 금속 산화물 스트립에 대한 접착력을 평가하기 위해 본원에서 사용되는 크로스 컷 패턴의 개략도로서, 적어도 전체 정방형의 손실이 있는 분리된 폴리머 필름의 적어도 15% 내지 65% 미만을 나타낸다.
도 8은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET)로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립, Ti-Zr로 전처리되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립, Cr(III)로 전처리되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립, 및 다양한 양의 접착 촉진제로 코팅되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립의 인열 및 박리 테스트 결과를 나타낸 그래프이다. 이 예의 전처리는 롤러 코팅을 통해 적용되었다. 샘플들은 저온 살균 전(각 그룹에서 왼쪽 세 개의 히스토그램들)과 저온 살균 후(각 그룹에서 오른쪽 세 개의 히스토그램들) 테스트되었다.
도 9는 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립, Ti-Zr로 전처리되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립, Cr(III)로 전처리되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립, 및 접착 촉진제로 코팅되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립의 인열 및 박리 테스트 결과를 나타낸 그래프이다. 이 예에서 접착 촉진제는 딥 코팅, 바 코팅 및 롤 코팅을 통해 적용되었다. 샘플들은 저온 살균 전(각 쌍의 왼쪽 히스토그램) 및 저온 살균 후(각 쌍의 오른쪽 히스토그램) 테스트되었다.
도 10은 크로스-컷 및 페더링 테스트에서 테스트된 세 개의 위치들(왼쪽, 중간 및 오른쪽)를 도시하는 알루미늄 합금 시트의 예시이다.
도 11은 수분 민감성으로 인한 PET 필름의 박리를 도시하는 디지털 이미지들을 포함하는 패널이다.
개선된 알루미늄 캔 뚜껑 원료(CES)가 본원에 개시된다. 본원에 사용된 바와 같이, CES는 절단 및 캔 뚜껑(예를 들어, 팝-탑 뚜껑, 풀-탑 뚜껑 등)로 형성될 수 있는 압연 금속 제품(예를 들어, 압연 알루미늄 합금 스트립)이다. CES는 다양한 산성 테스트에서 낮은 페더링과 높은 성능을 나타내는 접착 폴리머 코팅을 포함한다. 낮은 페더링 및 내산성 테스트는 아래에 설명된 바와 같이 라미네이션 전에 알루미늄 합금에 코폴리머 접착 촉진제 필름을 통합함으로써 달성된다.
접착 폴리머 필름(예를 들어, PET)은 먼저 알루미늄 합금에서 벗겨져(예를 들어, 박리되어) 박리된 필름의 해당 부분이 늘어나거나 길어지도록 하여, 페더링을 제공해야 한다고 결정되었다. 알루미늄 가장자리 위로 연장되는 페더의 길이는 폴리머 필름(예를 들어, PET)의 벗겨진 길이와 파단시 연신율의 함수가 된다. 따라서, 강화된 접착력은 알루미늄으로부터 필름의 박리를 감소시킬 수 있으며, 따라서 연신에 이용 가능한 필름의 양을 제한하여 결과적으로 페더링의 양을 감소시킨다는 것을 알았다.
추가로, 페더링은 알루미늄 합금으로 만든 용기(예를 들어, 알루미늄 음료수 캔)에 저장된 액체로부터 나온 물로 인해 접착 폴리머 필름의 박리를 허용할 수 있다. 페더 필름은 물(예를 들어, 캔에 저장된 액체 물 또는 캔에 존재하는 수증기)이 캔 뚜껑의 금속과 라미네이트 필름 사이에서 전파되도록 할 수 있다. 이러한 물의 침투는 라미네이트 필름을 현저하게 박리시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 박리는 탄산 액체 및/또는 가압 액체에 의해 가속화될 수 있다.
정의 및 설명:
본원에 사용된 "발명(invention)", "상기 발명(the invention)", "이 발명(this invention)" 및 "본 발명(the present invention)" 이라는 용어들은 하기의 본 특허 출원 및 청구범위의 모든 주제를 폭넓게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 설명들은 본원에 설명된 주제를 제한하거나 아래의 특허청구 범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이 설명에서는, "시리즈" 또는 "5xxx"와 같은, 알루미늄 산업 명칭들로 식별되는 합금들을 참조한다. 알루미늄과 그 합금들의 명칭을 정하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템에 대한 이해를 위해, 둘 모두 알루미늄 협회의 의해 공개된, "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" 또는 "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot"을 참조한다.
본원에 사용된 바와 같이, "주조 금속 제품", "주조 제품", "주조 알루미늄 합금 제품" 등과 같은 용어들은 상호 교환 가능하며 직접 냉각 주조(직접 냉각 공동 주조를 포함함) 또는 반 연속(semi-continuous) 주조, 연속 주조(예를 들어, 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터, 블록 캐스터 또는 기타 연속 캐스터를 포함하여, 예를 들어 사용하여), 전자기 주조, 핫 탑 주조(hot top casting) 또는 임의의 기타 주조 방법에 의해 생성된 제품을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, "하나(a)", "하나(an)" 또는 "상기(the)"의 의미는 문맥상 명백히 달리 명기하지 않는 한 단수 및 복수의 지시 대상들을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, "실온"의 의미는 약 15 ℃ 내지 약 30 ℃, 예를 들어 약 15 ℃, 약 16 ℃, 약 17 ℃, 약 18 ℃, 약 19 ℃, 약 20 ℃, 약 21 ℃, 약 22 ℃, 약 23 ℃, 약 24 ℃, 약 25 ℃, 약 26 ℃, 약 27 ℃, 약 28 ℃, 약 29 ℃ 또는 약 30 ℃의 온도를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "주변 조건들"의 의미는 약 실온의 온도, 약 20 % 내지 약 100 %의 상대 습도 및 약 975 밀리바(mbar) 내지 약 1050 mbar의 기압을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대 습도는 약 20 %, 약 21 %, 약 22 %, 약 23 %, 약 24 %, 약 25 %, 약 26 %, 약 27 %, 약 28 %, 약 29 %, 약 30 %, 약 31 %, 약 32 %, 약 33 %, 약 34 %, 약 35 %, 약 36 %, 약 37 %, 약 38 %, 약 39 %, 약 40 %, 약 41 %, 약 42 %, 약 43 %, 약 44 %, 약 45 %, 약 46 %, 약 47 %, 약 48 %, 약 49 %, 약 50 %, 약 51 %, 약 52 %, 약 53 %, 약 54 %, 약 55 %, 약 56 %, 약 57 %, 약 58 %, 약 59 %, 약 60 %, 약 61 %, 약 62 %, 약 63 %, 약 64 %, 약 65 %, 약 66 %, 약 67 %, 약 68 %, 약 69 %, 약 70 %, 약 71 %, 약 72 %, 약 73 %, 약 74 %, 약 75 %, 약 76 %, 약 77 %, 약 78 %, 약 79 %, 약 80 %, 약 81 %, 약 82%, 약 83 %, 약 84 %, 약 85 %, 약 86 %, 약 87 %, 약 88 %, 약 89 %, 약 90 %, 약 91 %, 약 92 %, 약 93 %, 약 94 %, 약 95 %, 약 96 %, 약 97 %, 약 98 %, 약 99 %, 약 100 %, 또는 그 사이 어딘 가일 수 있다. 예를 들어, 기압은 약 975 mbar, 약 980 mbar, 약 985 mbar, 약 990 mbar, 약 995 mbar, 약 1000 mbar, 약 1005 mbar, 약 1010 mbar, 약 1015 mbar, 약 1020 mbar, 약 1025 mbar, 약 1030 mbar, 약 1035 mbar, 약 1040 mbar, 약 1045 mbar, 약 1050 mbar, 또는 그 사이 어딘 가일 수 있다.
본원에 개시된 모든 범위들은 임의의 및 모든 엔드포인트들과 그 안에 포함된 임의의 및 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 명시된 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이의 (그리고 이들을 포함하는) 임의의 및 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 즉, 모든 하위 범위들은 최소값 1 이상, 예를 들어 1 내지 6.1로 시작하고 최대값 10 이하, 예를 들어, 5.5 내지 10으로 끝난다.
본원에 사용되는 바와 같이, 결정질이라는 용어는 단결정 구조, 다결정 구조, 반결정 구조 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 폴리머라는 용어는 호모폴리머 및 코폴리머를 포함한다. 호모폴리머는 단일 중합 가능 모노머에서 파생된 폴리머를 말한다. 코폴리머는 둘 이상의 중합 가능 모노머에서 파생된 폴리머를 말한다.
본원에 사용된 바와 같이, 물에 대한 민감성은 물에 쉽게 영향을 받는 물질을 말한다. 예를 들어, 라미네이트 필름의 수분 감도는 라미네이트 필름과 기재 사이의 접착제 또는 접착 촉진제가 물에 노출되는 경우의 박리를 말한다.
접착 촉진제 처리된 캔 뚜껑 원료
본 개시의 특정 양태들 및 특징은 알루미늄 캔 뚜껑 원료(CES)에 관한 것이다. 본원에 사용되는 CES는 알루미늄 캔의 마개 역할을 하는 형태로 형성될 수 있는 알루미늄 합금을 말한다. 마개는 캔 내에 저장된 임의의 제품을 회수하기 위해 캔 뚜껑에 개구를 형성하도록 소비자가 딸 수 있는 골이 있는 오리피스를 포함할 수 있다. 본 개시의 특정 양태들 및 특징들은 접착 촉진제로 코팅되고 접착 촉진제에 의해 제공되는 알루미늄 합금에 대한 향상된 접착력으로 인해 매우 낮은 페더링을 나타내는 폴리머 코팅으로 라미네이트된 CES에 관한 것이다. 라미네이트된 CES(즉, 알루미늄 합금 금속 스트립)는 선택적으로 변환층 및 내부 대향 면(예를 들어, 제품 측)의 접착 폴리머 코팅을 포함할 수 있다.
본원에 설명된 캔 뚜껑 원료 제품은 제1 면과 제2 면을 갖는 금속 스트립을 포함한다. 제1 면은 폴리머 필름 층에 결합된 접착 촉진제 층을 포함할 수 있다. 접착 촉진제 층은 하기에 추가로 설명된 바와 같이, 폴리머(예를 들어, 코폴리머 또는 산성 폴리머), 실란, 티타네이트, 에폭시, 또는 이들의 혼합물일 수 있는 접착 촉진제를 포함한다.
일부 예들에서, 접착 촉진제는 호모폴리머 또는 코폴리머와 같은 폴리머일 수 있다. 선택적으로, 접착 촉진제는 코폴리머이다. 본원에 설명된 바와 같은 적합한 코폴리머는 블록 코폴리머, 랜덤 코폴리머, 그래프트 코폴리머, 코폴리머 블렌드, 호모폴리머, 통계적 코폴리머, 주기적 코폴리머, 교대 코폴리머, 스타 코폴리머, 스타블록 코폴리머 및/또는 이들의 임의의 조합들을 포함한다. 코폴리머는 헤드 투 헤드(head-to-head) 코폴리머 및/또는 헤드 투 테일(head-to-tail) 코폴리머로 구성될 수 있다. 코폴리머의 중량 평균 분자량(Mw)은 몰당 약 50 그램(g/mol) 내지 약 500,000 g/mol일 수 있다. 예를 들어, Mw는 약 20,000 g/mol 내지 약 400,000 g/mol; 약 30,000 g/mol 내지 약 300,000 g/mol; 또는 약 40,000 g/mol 내지 약 100,000 g/mol, 또는 그들 사이의 임의의 값일 수 있다. 예를 들어, Mw는 50 g/mol, 100 g/mol, 200 g/mol, 300 g/mol, 400 g/mol, 500 g/mol, 600 g/mol, 700 g/mol, 800 g/mol, 900 g/mol, 1,000 g/mol, 2,000 g/mol, 3,000 g/mol, 4,000 g/mol, 5,000 g/mol, 6,000 g/mol, 7,000 g/mol, 8,000 g/mol, 9,000 g/mol, 10,000 g/mol, 20,000 g/mol, 30,000 g/mol, 40,000 g/mol, 50,000 g/mol, 60,000 g/mol, 70,000 g/mol, 80,000 g/mol, 90,000 g/mol, 100,000 g/mol, 110,000 g/mol, 120,000 g/mol, 130,000 g/mol, 140,000 g/mol, 150,000 g/mol, 160,000 g/mol, 170,000 g/mol, 180,000 g/mol, 190,000 g/mol, 200,000 g/mol, 210,000 g/mol, 220,000 g/mol, 230,000 g/mol, 240,000 g/mol, 250,000 g/mol, 260,000 g/mol, 270,000 g/mol, 280,000 g/mol, 290,000 g/mol, 300,000 g/mol, 310,000 g/mol, 320,000 g/mol, 330,000 g/mol, 340,000 g/mol, 350,000 g/mol, 360,000 g/mol, 370,000 g/mol, 380,000 g/mol, 390,000 g/mol, 400,000 g/mol, 410,000 g/mol, 420,000 g/mol, 430,000 g/mol, 440,000 g/mol, 450,000 g/mol, 460,000 g/mol, 470,000 g/mol, 480,000 g/mol, 490,000 g/mol, 또는 500,000 g/mol일 수 있다.
선택적으로, 접착 촉진제는 카르복실산 함유 폴리머, 코폴리머 또는 이의 유도체이다. 선택적으로, 접착 촉진제는 인산 함유 또는 포스폰산 함유 폴리머, 코폴리머 또는 그의 유도체이다. 선택적으로, 접착 촉진제는 비닐 포스폰산 - 카르복실산 코폴리머 또는 그 유도체이다. 일부 비제한적인 예들에서, 코폴리머 접착 촉진제는 시판되는 폴리(비닐 포스폰산-코-아크릴산)일 수 있다.
일부 예들에서, 접착 촉진제는 실란 함유 화합물(즉, 실란)이다. 적합한 실란은, 예를 들어, 플루오로실란, 실란아민, 실라놀, 실라니온, 할로실란, 유기실란, 헤테로실란 및 유기에헤테로실란을 포함한다.
접착 촉진제로 사용하기에 적합한 폴리머는 약 100 g/mol 내지 약 500,000 g/mol의 Mw를 가질 수 있다. 예를 들어, Mw는 약 20,000 g/mol 내지 약 400,000 g/mol; 약 30,000 g/mol 내지 약 300,000 g/mol; 또는 약 40,000 g/mol 내지 약 100,000 g/mol, 또는 그들 사이의 임의의 값일 수 있다. 예를 들어, Mw는 100 g/mol, 200 g/mol, 300 g/mol, 400 g/mol, 500 g/mol, 600 g/mol, 700 g/mol, 800 g/mol, 900 g/mol, 1,000 g/mol, 2,000 g/mol, 3,000 g/mol, 4,000 g/mol, 5,000 g/mol, 6,000 g/mol, 7,000 g/mol, 8,000 g/mol, 9,000 g/mol, 10,000 g/mol, 20,000 g/mol, 30,000 g/mol, 40,000 g/mol, 50,000 g/mol, 60,000 g/mol, 70,000 g/mol, 80,000 g/mol, 90,000 g/mol, 100,000 g/mol, 110,000 g/mol, 120,000 g/mol, 130,000 g/mol, 140,000 g/mol, 150,000 g/mol, 160,000 g/mol, 170,000 g/mol, 180,000 g/mol, 190,000 g/mol, 200,000 g/mol, 210,000 g/mol, 220,000 g/mol, 230,000 g/mol, 240,000 g/mol, 250,000 g/mol, 260,000 g/mol, 270,000 g/mol, 280,000 g/mol, 290,000 g/mol, 300,000 g/mol, 310,000 g/mol, 320,000 g/mol, 330,000 g/mol, 340,000 g/mol, 350,000 g/mol, 360,000 g/mol, 370,000 g/mol, 380,000 g/mol, 390,000 g/mol, 400,000 g/mol, 410,000 g/mol, 420,000 g/mol, 430,000 g/mol, 440,000 g/mol, 450,000 g/mol, 460,000 g/mol, 470,000 g/mol, 480,000 g/mol, 490,000 g/mol, 또는 500,000 g/mol일 수 있다.
일부 예들에서, 접착 촉진제는 티탄산염이다. 선택적으로, 티탄산염은 티타늄 오르토에스테르 또는 유기-티타늄 킬레이트와 같은 유기 티탄산 화합물이다. 선택적으로, 티탄산염은 티탄산염이 티탄산 바륨, 티탄산 스트론튬, 티탄산 칼슘 및 티탄산 디스프로슘으로 구성된 군에서 선택되는 무기 티탄산 화합물이다.
일부 예들에서, 접착 촉진제는 에폭시이다. 일부 예들에서, 에폭시는 노볼락 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 글리시딜아민 에폭시 수지, 에폭시 에스테르, 에폭시 포스페이트 에스테르(예를 들어, DSM NeoResins+, Inc.에서 시판되는 URAD DD 79; 윌밍턴, 매사추세츠주), 및/또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
폴리머 필름 층은 폴리에스테르, 에폭시, 폴리우레탄, 폴리올레핀(예를 들어, 폴리비닐), 폴리아크릴, 폴리메타크릴, 폴리아미드 및 실리콘을 포함할 수 있다. 적합한 폴리머 필름 층들은 예를 들어 시판되는 중합체 필름 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리머 필름은 Mitsubishi Polymer Film, Inc.(그리어, 사우스캐롤라이나주), DuPont(윌밍턴, 델라웨어주) 및 Toray Plastics(America), Inc.(노스 킹스타운, 로드 아일랜드주)에서 시판되는 것들과 같은 핫 라미네이션용 필름들을 포함할 수 있다.
선택적으로, 폴리머 필름 층은 폴리에스테르일 수 있다. 일부 비제한적인 경우들에서, 폴리머 필름은 Mitsubishi RHSL 또는 Mitsubishi RBLS 필름(Mitsubishi Polyester Film, Inc.), MYLAR 폴리에스테르 필름(DuPont) 또는 LUMIRROR 폴리에스테르 필름(Toray Plastics (America), Inc.)일 수 있다. 선택적으로, 폴리머 필름 층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 층일 수 있다. 일부 예들에서, PET 필름 층은 에틸렌 글리콜, 테레프탈산 또는 테레프탈레이트-함유 화합물로부터 파생된 폴리머, 및 선택적으로는 하나 이상의 추가 코모노머를 포함한다. 하나 이상의 추가 코모노머는 용융 온도와 같은 필름 층의 특성들을 조정하는 데 사용될 수 있다. 추가 코모노머로 사용하기 위한 예시적인 코모노머는 몇 가지 예를 들어 이소프탈산, 부틸렌 디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 프탈레이트, 1,8-나프탈렌디카르복실레이트 및 1,8-안트라센디카르복실레이트를 포함할 수 있다. 선택적으로, 폴리머 필름 층은 폴리에틸렌 나프탈레이트 필름을 포함한다.
선택적으로, 폴리머 필층 층은 폴리마미드를 포함할 수 있다. 폴리아미드는 아미드 결합에 의해 연결된 반복 유닛들을 가진 임의의 고분자일 수 있다. 적합한 폴리아미드의 예들로는, 이에 제한되는 것은 아니나, 나일론(예를 들어, 나일론 6; 나일론 6,6; 나일론 6,10; 나일론 11; 나일론 12), 아라미드(예를 들어, 헥사메틸렌디아민 및 테레프탈산) 및 폴리프탈아미드(예를 들어, 파라페닐렌디아민 및 테레프탈산)를 포함한다. 바람직한 폴리아미드는 나일론 12를 포함한다. 일부 양태들에서, 폴리머 필름 층은 전체적으로 폴리아미드로 구성될 수 있다. 필름 층이 폴리아미드를 함유하는 다른 양태들에서, 폴리머 필름 층은 적어도 10 중량% 폴리아미드(예를 들어, 적어도 25 중량% 폴리아미드, 적어도 30 중량% 폴리아미드, 적어도 50 중량% 폴리아미드, 적어도 70 중량% 폴리아미드, 적어도 80 중량% 폴리아미드, 적어도 85 중량% 폴리아미드, 적어도 90 중량% 폴리아미드, 적어도 93 중량% 폴리아미드, 적어도 95 중량% 폴리아미드, 적어도 96 중량% 폴리아미드, 적어도 97 중량% 폴리아미드, 적어도 98 중량% 폴리아미드, 적어도 99 중량% 폴리아미드, 적어도 99.5 중량% 폴리아미드 또는 적어도 99.8 중량% 폴리아미드)로 구성될 수 있다. 폴리머 필름이 폴리아미드를 포함하는 일부 양태들에서, 필름은 하나 이상의 폴리아미드, 예를 들어, 적어도 두 개의 폴리아미드들 또는 세 개의 폴리아미드들을 포함할 수 있다.
폴리아미드를 포함하는 폴리머 필름 층의 두께는, 일부 양태들에서는, 100 ㎛ 미만, 예를 들어 50 ㎛ 미만, 30 ㎛ 미만, 25 ㎛ 미만, 20 ㎛ 미만, 15 ㎛ 미만, 또는 10 ㎛ 미만일 수 있다. 범위의 측면에서, 폴리아미드를 포함하는 폴리머 필름 층의 두께는, 일부 양태들에서는, 5 ㎛ 내지 100 ㎛, 예를 들어 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 5 ㎛ 내지 25 ㎛, 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 5 ㎛ 내지 15 ㎛ 또는 10 ㎛ 내지 20 ㎛ 일 수 있다. 유리하게는, 폴리아미드를 포함하는 폴리머 필름 층들은 저온 살균 후 낮은 블러싱을 나타낼 수 있으며 층으로부터 물질들이 침출되지 않는다.
폴리아미드를 포함하는 폴리머 필름 층을 포함하는 일부 양태들에서, 필름 층은 접착 촉진제없이 도포될 수 있다. 예를 들어, 폴리아미드 함유 필름들은 적절한 도포 온도를 사용하여 캔 뚜껑 기질에 라이네이팅될 수 있다. 적합한 도포 온도의 예는 폴리머 필름 층이 부드러워지지만 온도가 전체 용융 온도보다 낮은 온도입이다. 일부 양태들에서, 라미네이트된 폴리아미드 함유 폴리머 필름은 본원에 설명된 바와 같이 어닐링 단계를 거칠 수 있다. 그러나, 폴리아미드를 포함하는 폴리머 필름 층을 포함하는 다른 양태들에서, 폴리머 필름 층은 본원에 설명된 바와 같이 접착 촉진제로 도포된다.
폴리머 필름 층으로 사용하기에 적합한 폴리머들은 약 10,000 g/mol 내지 약 500,000 g/mol의 코폴리머의 Mw를 가질 수 있다. 예를 들어, Mw는 약 20,000 g/mol 내지 약 400,000 g/mol; 약 30,000 g/mol 내지 약 300,000 g/mol; 또는 약 40,000 g/mol 내지 약 100,000 g/mol, 또는 그들 사이의 임의의 값일 수 있다. 예를 들어, Mw는 10,000 g/mol, 20,000 g/mol, 30,000 g/mol, 40,000 g/mol, 50,000 g/mol, 60,000 g/mol, 70,000 g/mol, 80,000 g/mol, 90,000 g/mol, 100,000 g/mol, 110,000 g/mol, 120,000 g/mol, 130,000 g/mol, 140,000 g/mol, 150,000 g/mol, 160,000 g/mol, 170,000 g/mol, 180,000 g/mol, 190,000 g/mol, 200,000 g/mol, 210,000 g/mol, 220,000 g/mol, 230,000 g/mol, 240,000 g/mol, 250,000 g/mol, 260,000 g/mol, 270,000 g/mol, 280,000 g/mol, 290,000 g/mol, 300,000 g/mol, 310,000 g/mol, 320,000 g/mol, 330,000 g/mol, 340,000 g/mol, 350,000 g/mol, 360,000 g/mol, 370,000 g/mol, 380,000 g/mol, 390,000 g/mol, 400,000 g/mol, 410,000 g/mol, 420,000 g/mol, 430,000 g/mol, 440,000 g/mol, 450,000 g/mol, 460,000 g/mol, 470,000 g/mol, 480,000 g/mol, 490,000 g/mol, 또는 500,000 g/mol일 수 있다.
일부 경우들에서, 금속 스트립에 라미네이트된 폴리머 필름은 연속 생산 라인의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름과 같은 이축 연신 폴리머일 수 있다. 폴리머 필름은 주성분(예를 들어, PET 층)만을 포함할 수 있거나, 주성분 및 하나 이상의 보조 성분들(예를 들어, 접착층들)을 포함할 수 있다.
접착 촉진제 층 및 폴리머 필름 층은 기계적 결합, 반 데르 발스 힘, 극성 간 상호 작용 또는 금속 스트립, 변환층 및/또는 접착 촉진제 층 및 금속 스트립 상에 라미네이트될 폴리머 필름 층 사이의 긴밀한 접촉에 의해 시작되는 임의의 적합한 메커니즘을 사용하여 결합될 수 있다.
언급된 바와 같이, 금속 스트립의 제1 면은 변환층을 더 포함할 수 있다. 변환층은 폴리머 필름 층으로부터 접착 촉진제 층 반대편에 배열될 수 있다. 일부 경우들에서, 변환층은 3가 크롬(Cr(III)) 및 인산염의 화합물들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 변환층은 티타늄과 지르코늄(Ti-Zr)의 화합물들을 포함할 수 있다. 선택적 변환층은 향상된 접착력, 저온 살균 후 낮은 블러싱, 및 산성 테스트(예를 들어, 아세트산 테스트 또는 구연산 테스트)에서 우수한 부식 성능을 제공할 수 있다. 일부 경우들에서, 금속 스트립은 내부 대향 면(예를 들어, 제품 측) 및/또는 외부 대향 면(예를 들어, 소비자 측)에 위치된 하나 이상의 선택적 변환층들을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 금속 스트립의 제2 면은 래커 층 또는 폴리머 층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적으로, 금속 스트립의 제2 면은 래커 층과 폴리머 층 둘 다를 포함한다. 폴리머 층은 상기에 설명된 바와 같은 폴리머 필름 층일 수 있다. 폴리머 층은 선택적으로 임의의 적합한 폴리머 코팅(예를 들어, 페인트, 라미네이트, 랩 또는 잉크)일 수 있다.
일부 예들에서, 캔 뚜껑 원료는 캔 뚜껑 제품으로 형성될 수 있다. 일부 추가 예들에서, 캔 뚜껑 제품은 개방 가능한 골이 있는 오리피스를 정의하도록 골이 질 수 있다. 골이 있는 오리피스는 캔 뚜껑 개구를 형성하도록 개방 가능할 수 있다. 본원에 설명된 바와 같이, 캔 뚜껑 제품의 골이 있는 오리피스는 오리피스 개방 시 폴리머 필름 층의 눈에 띄는 페더링된 부분들이 없다.
상기에 설명된 캔 뚜껑 원료 제품은 적어도 부분적으로 접착 촉진제의 사용으로 인해 다른 캔 뚜껑 원료 제품들과 비교하여 예상치 못한 이점들을 제공한다. 라미네이트된 알루미늄 합금 금속 스트립(즉, 금속 스트립)을 제조할 때 접착 촉진제의 사용은 예를 들어 개선된 페더링 성능을 제공한다. 이론에 얽매이지 않고, 일부 예들에서, 접착 촉진제는 금속 스트립을 적실 수 있다(즉, 금속 스트립과 완전하고 균일하게 접촉함). 일부 추가 예들에서, 금속 스트립에 도포된 접착 촉진제는 폴리머 코팅과 결합할 수 있다. 일부 경우들에서, 접착 촉진제는 산업계에서 허용되는 한계를 넘어 금속 스트립에 대한 필름의 접착력을 향상시킬 수 있다.
일부 추가 예들에서, 라미네이트된 금속 스트립을 제조할 때 변환층과 접착 촉진제를 함께 사용하면 향상된 페더링 성능을 포함하여 예상치 못한 이점들을 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 접착 촉진제는 변환층을 적시고 폴리머 코팅과 결합하여 접착을 더욱 촉진할 수 있다. 예를 들어, 접착 촉진제는 프라이머와 유사하게 기능할 수 있다. 이와 같이, 폴리머 코팅을 변환층에 결합하는 것은 접착 촉진제에 의해 강화될 수 있다.
특정 양태들에서, 향상된 페더링 성능은 금속 스트립에 부착된 필름의 박리를 줄이거나 제거한다. 일부 비제한적인 예들에서, 본원에 설명된 바와 같은 CES 제품 상에 라미네이트된 필름은, 예를 들어, 캔이 개방될 때 캔 뚜껑으로부터 박리될 수 있다. 일부 양태들에서, 캔을 여는 것은 개구를 만들기 위해 필름의 미리 규정된 찢김을 포함한다. 미리 규정된 찢김으로 인해 위에서 설명된 바와 같은 페더링이 발생할 수 있다. 일부 경우들에서, 페더링이 발생하면, 물(예를 들어, 캔에 저장된 액체 또는 캔에 저장된 액체로부터의 수증기로부터 비롯됨)이 필름과 금속 스트립 사이에서 전파될 수 있다. 필름과 금속 스트립 사이에 물이 침투하면 위에서 설명된 라미네이션 공정 동안 형성된 접착 결합이 끊어져, 금속 스트립에서 필름이 분리(예를 들어, 필름이 박리)될 수 있다. 따라서, 위에서 설명된 바와 같이, 향상된 페더링 반응은 필름과 금속 스트립 사이의 물 침투로 인한 박리를 없앨 수 있다.
일부 비제한적인 예들에서, 페더링 반응은 금속 스트립 상의 접착 촉진제의 코팅 중량을 최적화함으로써 박리를 없애기에 충분히 개선될 수 있다. 예를 들어, 약 0.08 중량% 내지 약 0.45 중량%(예를 들어, 약 0.2 중량% 내지 약 0.32 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 0.44 중량%, 약 0.11 중량% 내지 약 0.43 중량%, 약 0.12 중량% 내지 약 0.42 중량%, 약 0.13 중량% 내지 약 0.41 중량%, 약 0.14 중량% 내지 약 0.4 중량%, 약 0.15 중량% 내지 약 0.39 중량%, 약 0.16 중량% 내지 약 0.38 중량%, 약 0.17 중량% 내지 약 0.37 중량%, 약 0.18 중량% 내지 약 0.36 중량%, 약 0.19 중량% 내지 약 0.35 중량%, 약 0.2 중량% 내지 약 0.34 중량%, 약 0.21 중량% 내지 약 0.33 중량%, 약 0.22 중량% 내지 약 0.32 중량%, 약 0.23 중량% 내지 약 0.31 중량%, 약 0.24 중량% 내지 약 0.3 중량%, 약 0.25 중량% 내지 약 0.29 중량%, 또는 약 0.26 중량% 내지 약 0.28 중량%)를 함유하는 수용액의 접착 촉진제를 금속 스트립에 도포함으로써 침착된 코팅 중량. 접착 촉진제는 물 침투에 의한 박리를 없앨 수 있으며, 따라서 금속 스트립 상에 필름의 최적 접착력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 박리는 접착 촉진제를 약 0.08 중량%, 약 0.09 중량%, 약 0.1 중량%, 약 0.11 중량%, 약 0.12 중량%, 약 0.13 중량%, 약 0.14 중량%, 약 0.15 중량%, 약 0.16 중량%, 약 0.17 중량%, 약 0.18 중량%, 약 0.19 중량%, 약 0.2 중량%, 약 0.21 중량%, 약 0.22 중량%, 약 0.23 중량%, 약 0.24 중량%, 약 0.25 중량%, 약 0.26 중량%, 약 0.27 중량%, 약 0.28 중량%, 약 0.29 중량%, 약 0.3 중량%, 약 0.31 중량%, 약 0.32 중량%, 약 0.33 중량%, 약 0.34 중량%, 약 0.35 중량%, 약 0.36 중량%, 약 0.37 중량%, 약 0.38 중량%, 약 0.39 중량%, 약 0.4 중량%, 약 0.41 중량%, 약 0.42 중량%, 약 0.43 중량%, 약 0.44 중량%, 또는 약 0.45 중량%의 양의 접착 촉진제를 함유하는 수용액의 접착 촉진제를 금속 스트립에 도포함으로써 제거될 수 있다.
추가 예들에서, 놀랍게도, 필름이 캔을 개봉하기 전에 원하는 온도로 일정 시간 동안 물(예를 들어, 수돗물, 증류수, 탈염수 또는 탈이온수)에 노출될 때 접착 촉진제의 더 높은 코팅 중량이 사용될 수 있다. 시간 기간과 원하는 온도는 서로 비례한다(예를 들어, 더 높은 온도와 더 짧은 시간은 박리 제거를 제공할 수 있다). 일부 경우들에서, 접착 촉진제는 접착 촉진제의 약 0.28 중량% 내지 약 0.45 중량%(예를 들어, 약0.29 중량% 내지 약 0.44 중량%, 약 0.3 중량% 내지 약 0.43 중량%, 약 0.31 중량% 내지 약 0.42 중량%, 약 0.32 중량% 내지 약 0.41 중량%, 약 0.33 중량% 내지 약 0.4 중량%, 약 0.34 중량% 내지 약 0.39 중량%, 약 0.35 중량% 내지 약 0.38 중량%, 또는 약 0.36 중량% 내지 약 0.37 중량%)를 함유한 수용액으로부터 금속 스트립에 도포될 수 있다. 예를 들어, 접착 촉진제는 0.28 중량%, 0.29 중량%, 0.3 중량%, 0.31 중량%, 0.32 중량%, 0.33 중량%, 0.34 중량%, 0.35 중량%, 0.36 중량%, 0.37 중량%, 0.38 중량%, 0.39 중량%, 0.4 중량%, 0.41 중량%, 0.42 중량%, 0.43 중량%, 0.44 중량%, 또는 0.45 중량% 양의 접착 촉진제를 함유한 수용액으로부터 금속 스트립에 도포될 수 있다.
예를 들어, 접착 촉진제의 약 0.28 중량% 내지 약 0.45 중량%를 함유하는 수용액의 접착 촉진제를 도포하는 것은 약 8 ℃에서 약 24시간 내지 약 120시간 동안, 실온에서 약 24시간 내지 약 120시간동안, 약 60 ℃에서 약 30분 내지 약 60분 동안, 80 ℃에서 약 15분 내지 약 60분 동안, 또는 100 ℃에서 약 5분 내지 약 60분 동안 물에 노출한 후 물 침투에 의한 박리를 제거할 수 있다.
따라서, 보관 온도가 약 5 ℃ 내지 약 30 ℃(예를 들어, 약 6 ℃ 내지 약 29 ℃, 약 7 ℃ 내지 약 28 ℃, 약 8 ℃ 내지 약 27 ℃, 약 9 ℃ 내지 약 26 ℃, 약 10 ℃ 내지 약 25 ℃, 내지 약 11 ℃ 내지 약 24 ℃, 약 12 ℃ 내지 약23 ℃, 약 13 ℃ 내지 약 22 ℃, 약 14 ℃ 내지 약 21 ℃, 약 15 ℃ 내지 약 20 ℃, 약 16 ℃ 내지 약 19 ℃, 또는 약 17 ℃ 내지 약 18 ℃)일 때, 수용성으로 채워진 캔을 약 24시간 내지 120시간(예를 들어, 약 25시간 내지 약 119시간, 약 26시간 내지 약 118시간, 약 27시간 내지 약 117시간, 약 28시간 내지 약 116시간, 약 29시간 내지 약 115시간, 30시간 내지 약 114시간, 약 31시간 내지 약 113시간, 약 32시간 내지 약 112시간, 약 33시간 내지 약 111시간, 약 34시간 내지 약 110시간, 약 35시간 내지 약 109시간 시간, 약 36시간 내지 약 108시간, 약 37시간 내지 약 107시간, 약 38시간 내지 약 106시간, 약 39시간 내지 약 105시간, 약 40시간 내지 약 104시간, 약 41시간 시간 내지 약 103시간, 약 42시간 내지 약 102시간, 약 41시간 내지 약 101시간, 약 42시간 내지 약 100시간, 약 43시간 내지 약 99시간, 약 44시간 내지 약 98시간, 약 45시간 내지 약 97시간, 약 46시간 내지 약 96시간, 약 47시간 내지 약 95시간, 약 48시간 내지 약 94시간, 약 49시간 내지 약 93시간, 약 50시간 내지 약 92시간, 약 51시간 내지 약 91시간, 약 52시간 내지 약 90시간, 약 53시간 내지 약 89시간, 약 54시간 내지 약 88시간, 약 55시간 내지 약 87시간, 약 56시간 내지 약 86시간, 약 57시간 내지 약 85시간, 약 58시간 내지 약 86시간, 약 59시간 내지 약 85시간, 약 60시간 내지 약 84시간, 약 61시간 내지 약 83시간, 약 62시간 내지 약 82시간, 약 63시간 내지 약 81시간, 약 64시간 내지 약 80시간, 약 65시간 내지 약 79시간, 약 66시간 내지 약 78시간, 약 67시간 내지 약 77시간, 약 68시간 내지 약 76시간, 약 69시간 내지 약 75시간, 약 70시간 내지 약 74시간, 또는 약 71시간 내지 약 73시간) 동안 보관하면 개봉 후 필름과 금속 사이의 물 침투로 인한 박리를 제거할 수 있다. 예를 들어, 보관 온도는 약 5 ℃, 6 ℃, 7 ℃, 8 ℃, 9 ℃, 10 ℃, 11 ℃, 12 ℃, 13 ℃, 14 ℃, 15 ℃, 16 ℃, 17 ℃, 18 ℃, 19 ℃, 20 ℃, 21 ℃, 22
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, 23 ℃, 24 ℃, 25 ℃, 26 ℃, 27 ℃, 28 ℃, 29 ℃, 또는 30 ℃일 수 있다. 추가로, 예를 들어, 수용성으로 채워진 캔은 약 24 시간, 25 시간, 26 시간, 27 시간, 28 시간, 29 시간, 30 시간, 31 시간, 32 시간, 33 시간, 34 시간, 35 시간, 36 시간, 37 시간, 38 시간, 39 시간, 40 시간, 41 시간, 42 시간, 43 시간, 44 시간, 45 시간, 46 시간, 47 시간, 48 시간, 49 시간, 50 시간, 51 시간, 52 시간, 53 시간, 54 시간, 55 시간, 56 시간, 57 시간, 58 시간, 59 시간, 60 시간, 61 시간, 62 시간, 63 시간, 64 시간, 65 시간, 66 시간, 67 시간, 68 시간, 69 시간, 70 시간, 71 시간, 72 시간, 73 시간, 74 시간, 75 시간, 76 시간, 77 시간, 78 시간, 79 시간, 80 시간, 81 시간, 82 시간, 83 시간, 84 시간, 85 시간, 86 시간, 87 시간, 88 시간, 89 시간, 90 시간, 91 시간, 92 시간, 93 시간, 94 시간, 95 시간, 96 시간, 97 시간, 98 시간, 99 시간, 100 시간, 101 시간, 102 시간, 103 시간, 104 시간, 105 시간, 106 시간, 107 시간, 108 시간, 109 시간, 110 시간, 111 시간, 112 시간, 113 시간, 114 시간, 115 시간, 116 시간, 117 시간 118 시간, 119 시간, 또는 120 시간 동안 보관 온도로 보관될 수 있다.
일부 경우들에서, 보관 온도 또는 일부 양태들에서는 열 처리 온도가 약 60 ℃일 때, 수용성으로 채워진 캔을 약 30분 내지 약 60분(예를 들어, 약 31분 내지 약 59분, 약 32분 내지 약 58분, 약 33분 내지 약 57분, 약 34분 내지 약 56분, 약 35분 내지 약 55분, 약 36분 내지 약 54분, 약 37분 내지 약 53분, 약 38분 내지 약 52분, 약 39분 내지 약 51분, 약 40분 내지 약 50분, 약 41분 내지 약 49분, 약 42분 내지 약 48분, 약 43분 내지 약 47분, 또는 약 44분 내지 약 46분) 동안 보관하면 개봉 후 필름과 금속 사이의 물 침투로 인한 박리를 제거할 수 있다. 예를 들어, 수용성으로 채워진 캔은 약 60 ℃에서 약 30분, 31분, 32분, 33분, 34분, 35분, 36분, 37분, 38분, 39분, 40분, 41분, 42분, 43분, 44분, 45분, 46분, 47분, 48분, 49분, 50분, 51분, 52분, 53분, 54분, 55분, 56분, 57분, 58분, 59분 또는 60분 동안 보관될 수 있다.
일부 추가 경우들에서, 보관 온도 및/또는 열 처리 온도가 약 80 ℃일 때, 수용성으로 채워진 캔을 약 15분 내지 약 60분(예를 들어, 약 16분 내지 약 59분, 약 17분 내지 약 58분, 약 18분 내지 약 57분, 약 19분 내지 약 56분, 약 20분 내지 약 55분, 약 21분 내지 약 54분, 약 22분 내지 약 53분, 약 23분 내지 약 52분, 약 24분 내지 약 51분, 약 25분 내지 약 50분, 약 26분 내지 약 49분 분, 약 27분 내지 약 48분, 약 28분 내지 약 47분, 약 29분 내지 약 46분, 약 30분 내지 약 45분, 약 31분 내지 약 44분, 약 32분 분 내지 약 43분, 약 33분 내지 약 42분, 약 34분 내지 약 41분, 약 35분 내지 약 40분, 약 36분 내지 약 39분, 또는 약 37분 내지 약 38분) 동안 보관하면 개봉 후 필름과 금속 사이의 물 침투로 인한 박리를 제거할 수 있다. 예를 들어, 수용성으로 채워진 캔은 약 80 ℃에서 약 15분, 16분, 17분, 18분, 19분, 20분, 21분, 22분, 23분, 24분, 25분, 26분, 27분, 28분, 29분, 30분, 31분, 32분, 33분, 34분, 35분, 36분, 37분, 38분, 39분, 40분, 41분, 42분, 43분, 44분, 45분, 46분, 47분, 48분, 49 분, 50분, 51분, 52분, 53분, 54분, 55분, 56분, 57분, 58분, 59분 또는 60분 동안 보관될 수 있다.
일부 경우들에서, 보관 온도 및/또는 열 처리 온도가 약 100 ℃일 때, 수용성으로 채워진 캔을 약 5분 내지 60분(예를 들어, 약 6분 내지 약 59분, 약 7분 내지 약 58분, 약 8분 내지 약 57분, 약 9분 내지 약 56분, 약 10분 내지 약 55분, 약 11분 내지 약 54분, 약 12분 내지 약 53분, 약 13분 내지 약 52분, 약 14분 내지 약 51분, 약 15분 내지 약 50분, 약 16분 내지 약 49분, 약 17분 내지 약 48분, 약 18분 내지 약 47분, 약 19분 내지 약 46분, 약 20분 내지 약 45분, 약 21분 내지 약 44분, 약 22분 내지 약 43분, 약 23분 내지 약 42분, 약 24분 내지 약 41분, 약 25분 내지 약 40분, 약 26분 내지 약 39분, 약 27분 내지 약 38분, 약 28분 내지 약 37분, 약 29분 내지 약 36분, 약 30분 내지 약 35분, 약 31분 내지 약 34분, 또는 약 32분 내지 약 33분) 동안 보관하면 개봉 후 필름과 금속 사이의 물 침투로 인한 박리를 제거할 수 있다. 예를 들어, 수용성으로 채워진 캔은 약 100 ℃에서 약 5분, 6분, 7분, 8분, 9분, 10분, 11분, 12분, 13분, 14분, 15분, 16분, 17분, 18분, 19분, 20분, 21분, 22분 , 23분, 24분, 25분, 26분, 27분, 28분, 29분, 30분, 31분, 32분, 33분, 34분, 35분, 36분, 37분, 38분, 39분, 40분, 41분, 42분, 43분, 44분, 45분, 46분, 47분, 48분, 49분, 50분, 51분, 52분, 53분, 54분, 55분, 56분, 57분, 58분, 59분 또는 60분 동안 보관될 수 있다.
제조 공정
개시된 라미네이트된 CES 제품(예를 들어, 라미네이트된 금속 스트립)은 본원에 설명된 바와 같은 공정을 사용하여 생성될 수 있다. 공정은 금속 스트립의 하나 이상의 면들에서 수행되어 유리하게는 하나 이상의 면들에 라미네이트되는 금속 스트립을 생성할 수 있다. 본원에 설명된 바와 같이, 일부 경우들에서, 금속 제품은 본원에 개시된 공정을 사용하여 라미네이트된 제품 대향 면 및 표준 래커 기법을 사용하여 래커 칠한 소비자 대향 면을 포함할 수 있다. 이 공정은 (1) 코팅 전에 금속 스트립을 세정하는 단계, (2) 선택적으로는 금속 스트립을 변환층으로 전처리하는 단계, (3) 금속 스트립에 접착 촉진제를 도포하는 단계, 및 (4) 금속 스트립을 라미네이트하는 단계를 포함한다. 이러한 단계들은 하기에 추가로 설명된다.
공정은 코팅 전에 금속 스트립을 세정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 금속 스트립은 산 처리로 세정된다. 예를 들어, 세정 공정은 황산(H2SO4), 불화수소산(HF), 인산(H3PO4), 질산(HNO3), 염산(HCl), 브롬화수소산(HBr), 과염소산(HClO4), 요오드화수소산(HI), 붕산(H3BO3), 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 산 처리를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 금속 스트립은 알칼리(즉, 염기) 처리로 세정된다. 예를 들어, 세정 공정은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 알칼리 처리를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 금속 스트립은 알칼리성 유기 화합물(즉, 유기 염기) 처리로 세정된다. 예를 들어, 세정 공정은 바륨 터트-부톡시드(C8H18BaO2), 수산화콜린(C5H15NO2), 디에틸아민((C2H5)2NH), 디메틸아민((CH3)2NH), 에틸아민(C2H5NH2), 메틸아민(CH3NH2), 피페리딘(C5H11N), 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이 세정 처리는 알루미늄 합금 스트립의 표면에 있는 임의의 산화알루미늄 또는 수산화물 층들을 줄이고/줄이거나 제거할 수 있다.
선택적으로, 공정은 금속 스트립을 변환층으로 전처리하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 이 변환층은 3가 크롬(Cr(III)) 및 인산염의 화합물들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 이 변환층은 티타늄과 지르코늄(Ti-Zr)의 화합물들을 포함할 수 있다. 이 선택적 변환층은 향상된 접착력, 저온 살균 후 낮은 블러싱, 및 산성 테스트(예를 들어, 아세트산 테스트 또는 구연산 테스트)에서 우수한 부식 성능을 제공할 수 있다. 일부 경우들에서, 금속 스트립은 내부 대향 면(예를 들어, 제품 측) 및/또는 외부 대향 면(예를 들어, 소비자 측)에 위치된 하나 이상의 선택적 변환층들을 포함할 수 있다.
공정은 접착 촉진제를 금속 스트립에 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 접착 촉진제는 선택적 다운스트림 코팅 단계들에서 향상된 접착력을 제공할 수 있다. 이 공정에 사용하기에 적합한 접착 촉진제들은 상기에 설명되어 있다. 접착 촉진제는 딥 코팅, 바 코팅, 롤 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 스크린 코팅, 드롭 코팅, 또는 임의의 다른 적합한 코팅 기술에 의해 도포될 수 있다. 금속 스트립이 변환층으로 전처리된 경우, 변환층으로 전처리된 금속 스트립은 상기에 설명된 바와 같이 접착 촉진제로 추가로 코팅될 수 있다.
알루미늄 합금 금속 스트립들에 대한 래커들(즉, 액체 코팅들)의 접착을 촉진하기 위해 취한 다양한 조치들에 대한 시도 및 실험은 이러한 조치들이 알루미늄 합금 금속 스트립들에 라미네이트된 폴리머 필름들과 관련된 페더링을 줄이는 데 적합하지 않거나 효과적이지 않음을 보여주었다. 폴리머 필름들은 페더링을 제어하기 위해 다른 코팅 및 접착 수단들이 필요하다는 것을 알았다. 놀랍게도, 일반적인 표준 접착 테스트에 의해 승인된 레벨 이상으로 접착을 향상시키는 것이 페더링에 상당한 영향을 미친다는 것을 알았다. 낮은 페더링을 갖는 라미네이트된 캔 뚜껑 원료를 제조하기에 적합한 기술들은 코폴리머 접착 촉진제를 금속 스트립에 도포하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 코폴리머는 금속 스트립 상에 라미네이트될 폴리머 필름의 접착을 촉진한다. 선택적으로, 접착 촉진제는 폴리머 필름이 감소된 온도로 도포되도록 한다. 감소된 온도로 폴리머 필름을 도포하면 폴리머 필름이 결정 상태를 유지하도록 한다. 결정질 폴리머 필름은 페더링에 내성이 있을 수 있다.
공정은 접착 촉진제로 코팅되고 선택적으로는 변환층으로 전처리된 금속 스트립을 라미네이트하는 단계를 더 포함한다. 라미네이트하는 단계는 폴리머 필름이 부드럽고 점착성이 되도록 하는 온도로 폴리머 필름을 가열하는 단계, 가열된 폴리머 필름을 스트립의 적어도 내부 대향 면에 도포하는 단계, 및 결합된 금속 스트립 및 폴리머 필름을 선택적으로는 폴리머 필름이 적어도 부분적으로 점성일 수 있고 스트립의 측면을 적셔질 수 있도록 하는 어닐링 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 폴리머 필름은 폴리에스테르, 에폭시, 폴리우레탄, 폴리비닐, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리올레핀, 및/또는 실리콘을 포함할 수 있다.
일부 경우들에서, 금속 스트립에 라미네이트된 폴리머 필름은 연속 생산 라인의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름과 같은 이축 연신 폴리머일 수 있다. 폴리머 필름은 주성분(예를 들어, PET 층)만을 포함할 수 있거나, 주성분 및 하나 이상의 보조 성분들(예를 들어, 접착층들)을 포함할 수 있다. 폴리머 필름은 가열 또는 어닐링 공정 동안 비정질로 렌더링될 수 있다. 비정질 폴리머 필름은 페더링을 줄이기 위한 선택적 처리가 필요함을 나타내는 페더링에 대한 낮은 내성을 가질 수 있다.
일부 경우들에서, 금속 스트립 및 폴리머 필름은 폴리머 필름이 적어도 부분적으로 점성이 있고 금속 스트립의 측면을 적실 수 있도록 하는 어닐링 온도로 가열될 수 있으며, 이는 필름 접착력을 충분히 향상시켜 향상된 성능을 제공할 수 있다. 필름의 용융 온도보다 높은 온도로 어닐링하는 동안, 필름은 임의의 변환층(들) 및/또는 접착 촉진제들을 포함하여 금속 스트립의 지형으로 흘러 들어가도록(즉, 금속 스트립을 적시도록) 허용되어, 기계적 결합, 반 데르 발스 힘, 극성 간 상호 작용 또는 금속 스트립, 변환층 및/또는 접착 촉진제 층 및 금속 스트립 상에 라미네이트될 폴리머 필름 사이의 긴밀한 접촉에 의해 시작되는 임의의 적절한 메커니즘을 통해 금속 스트립과 필름 사이의 접착력을 향상시킨다.
일부 경우들에서, 금속 스트립은 두 면들 상에 라미네이트될 수 있다. 다른 경우들에서, 금속 스트립은 한 면에 라미네이트되고 반대쪽 면에 래커를 칠할 수 있다. 예를 들어, 금속 스트립은 내부 대향 면에 라미네이트되고 외부 대향 면에 래커를 칠할 수 있지만, 다른 구성들이 사용될 수도 있다. 이 하이브리드 라미네이트된/래커 칠한 금속 스트립은 폴리머 필름의 사용을 통해 캔 뚜껑 원료의 내부에 향상된 기능적 성능을 제공할 수 있는 반면, 저온 살균 동안과 같이 블러싱이 잘 생기지 않을 수 있는 래커의 사용을 통해 캔 뚜껑 원료 외부에 높은 코스메틱 성능을 유지한다. 일부 경우들에서, 폴리머 필름은 후속 처리 동안 변하지 않는 약간의 착색을 필름에 제공하는 첨가제를 포함할 수 있다.
일부 경우들에서, 라미네이트된 금속 스트립은 라미네이션 공정에서 어닐링 공정(예를 들어, 어닐링로)으로 직접 전달된다. 일부 경우들에서, 라미네이트된 금속 스트립은 라미네이션 공정에서 래커 도포 시스템으로 직접 전달된 다음 어닐링 공정(예를 들어, 어닐링로)으로 전달된다. 일부 경우들에서, 어닐링은 수행되지 않는다.
시도 및 실험을 통해, 폴리머 필름들은 필름과 금속 스트립 사이의 접착력이 제어될 수 있을 때 향상된 페더링 성능을 제공할 수 있음을 알았다. 접착력은 어닐링 온도(예를 들어, 높은 어닐링 온도는 지점에 대한 향상된 접착력으로 이어질 수 있음), 기질 특성들(예를 들어, 텍스처, 표면 에너지 및 화학), 및 필름 화학을 제어하여 제어될 수 있다. 일부 경우들에서, 금속 스트립 상에 또는 금속 스트립의 변환층 상에 비닐 포스폰산 - 아크릴산 코폴리머와 같은 접착 촉진제들의 제어된 도포는 접착 성능을 향상시키고 따라서 향상된 페더링 성능을 제공할 수 있다.
일부 예들에서, 접착 촉진제는 라미네이트된 1xxx 시리즈 알루미늄 합금, 2xxx 시리즈 알루미늄 합금, 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 4xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 7xxx 시리즈 알루미늄 합금, 및 8xxx 시리즈 알루미늄 합금 상의 페더링 성능을 향상시킬 수 있다.
선택적으로, 본원에 설명된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 명칭들 중 하나에 따른 1xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다: AA1100, AA1100A, AA1200, AA1200A, AA1300, AA1110, AA1120, AA1230, AA1230A, AA1235, AA1435, AA1145, AA1345, AA1445, AA1150, AA1350, AA1350A, AA1450, AA1370, AA1275, AA1185, AA1285, AA1385, AA1188, AA1190, AA1290, AA1193, AA1198, 또는 AA1199.
선택적으로, 본원에 설명된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 명칭들 중 하나에 따른 2xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다: AA2001, A2002, AA2004, AA2005, AA2006, AA2007, AA2007A, AA2007B, AA2008, AA2009, AA2010, AA2011, AA2011A, AA2111, AA2111A, AA2111B, AA2012, AA2013, AA2014, AA2014A, AA2214, AA2015, AA2016, AA2017, AA2017A, AA2117, AA2018, AA2218, AA2618, AA2618A, AA2219, AA2319, AA2419, AA2519, AA2021, AA2022, AA2023, AA2024, AA2024A, AA2124, AA2224, AA2224A, AA2324, AA2424, AA2524, AA2624, AA2724, AA2824, AA2025, AA2026, AA2027, AA2028, AA2028A, AA2028B, AA2028C, AA2029, AA2030, AA2031, AA2032, AA2034, AA2036, AA2037, AA2038, AA2039, AA2139, AA2040, AA2041, AA2044, AA2045, AA2050, AA2055, AA2056, AA2060, AA2065, AA2070, AA2076, AA2090, AA2091, AA2094, AA2095, AA2195, AA2295, AA2196, AA2296, AA2097, AA2197, AA2297, AA2397, AA2098, AA2198, AA2099, 또는 AA2199.
선택적으로, 본원에 설명된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 명칭들 중 하나에 따른 3xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다: AA3002, AA3102, AA3003, AA3103, AA3103A, AA3103B, AA3203, AA3403, AA3004, AA3004A, AA3104, AA3204, AA3304, AA3005, AA3005A, AA3105, AA3105A, AA3105B, AA3007, AA3107, AA3207, AA3207A, AA3307, AA3009, AA3010, AA3110, AA3011, AA3012, AA3012A, AA3013, AA3014, AA3015, AA3016, AA3017, AA3019, AA3020, AA3021, AA3025, AA3026, AA3030, AA3130, 또는 AA3065.
선택적으로, 본원에 설명된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 명칭들 중 하나에 따른 4xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다: AA4004, AA4104, AA4006, AA4007, AA4008, AA4009, AA4010, AA4013, AA4014, AA4015, AA4015A, AA4115, AA4016, AA4017, AA4018, AA4019, AA4020, AA4021, AA4026, AA4032, AA4043, AA4043A, AA4143, AA4343, AA4643, AA4943, AA4044, AA4045, AA4145, AA4145A, AA4046, AA4047, AA4047A, 또는 AA4147.
선택적으로, 본원에 설명된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 명칭들 중 하나에 따른 5xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다: AA5005, AA5005A, AA5205, AA5305, AA5505, AA5605, AA5006, AA5106, AA5010, AA5110, AA5110A, AA5210, AA5310, AA5016, AA5017, AA5018, AA5018A, AA5019, AA5019A, AA5119, AA5119A, AA5021, AA5022, AA5023, AA5024, AA5026, AA5027, AA5028, AA5040, AA5140, AA5041, AA5042, AA5043, AA5049, AA5149, AA5249, AA5349, AA5449, AA5449A, AA5050, AA5050A, AA5050C, AA5150, AA5051, AA5051A, AA5151, AA5251, AA5251A, AA5351, AA5451, AA5052, AA5252, AA5352, AA5154, AA5154A, AA5154B, AA5154C, AA5254, AA5354, AA5454, AA5554, AA5654, AA5654A, AA5754, AA5854, AA5954, AA5056, AA5356, AA5356A, AA5456, AA5456A, AA5456B, AA5556, AA5556A, AA5556B, AA5556C, AA5257, AA5457, AA5557, AA5657, AA5058, AA5059, AA5070, AA5180, AA5180A, AA5082, AA5182, AA5083, AA5183, AA5183A, AA5283, AA5283A, AA5283B, AA5383, AA5483, AA5086, AA5186, AA5087, AA5187, 또는 AA5088.
선택적으로, 본원에 설명된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 명칭들 중 하나에 따른 6xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다: AA6101, AA6101A, AA6101B, AA6201, AA6201A, AA6401, AA6501, AA6002, AA6003, AA6103, AA6005, AA6005A, AA6005B, AA6005C, AA6105, AA6205, AA6305, AA6006, AA6106, AA6206, AA6306, AA6008, AA6009, AA6010, AA6110, AA6110A, AA6011, AA6111, AA6012, AA6012A, AA6013, AA6113, AA6014, AA6015, AA6016, AA6016A, AA6116, AA6018, AA6019, AA6020, AA6021, AA6022, AA6023, AA6024, AA6025, AA6026, AA6027, AA6028, AA6031, AA6032, AA6033, AA6040, AA6041, AA6042, AA6043, AA6151, AA6351, AA6351A, AA6451, AA6951, AA6053, AA6055, AA6056, AA6156, AA6060, AA6160, AA6260, AA6360, AA6460, AA6460B, AA6560, AA6660, AA6061, AA6061A, AA6261, AA6361, AA6162, AA6262, AA6262A, AA6063, AA6063A, AA6463, AA6463A, AA6763, A6963, AA6064, AA6064A, AA6065, AA6066, AA6068, AA6069, AA6070, AA6081, AA6181, AA6181A, AA6082, AA6082A, AA6182, AA6091, 또는 AA6092.
선택적으로, 본원에 설명된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 명칭들 중 하나에 따른 7xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다: AA7011, AA7019, AA7020, AA7021, AA7039, AA7072, AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7033, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041, AA7049, AA7049A, AA7149, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, 또는 AA7099.
선택적으로, 본원에 설명된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 명칭들 중 하나에 따른 8xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다: AA8005, AA8006, AA8007, AA8008, AA8010, AA8011, AA8011A, AA8111, AA8211, AA8112, AA8014, AA8015, AA8016, AA8017, AA8018, AA8019, AA8021, AA8021A, AA8021B, AA8022, AA8023, AA8024, AA8025, AA8026, AA8030, AA8130, AA8040, AA8050, AA8150, AA8076, AA8076A, AA8176, AA8077, AA8177, AA8079, AA8090, AA8091, 또는 AA8093.
일부 경우들에서, 본 개시의 양태들 및 특징들은 예를 들어 AA5182와 같은 5xxx 시리즈 알루미늄 합금에 특히 유용하다. 일부 경우들에서, 본 개시의 양태들 및 특징들은 다른 유형의 알루미늄 또는 기타 금속들이 사용될 수 있지만, 예를 들어 AA3104(예를 들어, 알루미늄 캔 본체 원료)와 같은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금에 특히 유용하다. 일부 예들에서, 알루미늄 합금은 모놀리식 합금이다. 일부 예들에서, 알루미늄 합금은 코어층과 하나 또는 두 개의 클래딩 층들을 갖는 클래드 알루미늄 합금이다. 일부 경우들에서, 코어 층은 클래딩 층들 중 하나 또는 둘 모두와 다를 수 있다.
알루미늄 합금 물품들이 본문 전체에 걸쳐 설명되어 있지만, 방법들 및 물품들은 임의의 금속에 적용된다. 일부 예들에서, 금속 물품은 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘계 재료, 티타늄, 티타늄계 재료, 구리, 구리계 재료, 강철, 강철계 재료, 청동, 청동계 재료, 황동, 황동계 재료, 합성물, 합성물에 사용되는 시트 또는 임의의 기타 적절한 금속 또는 재료들의 조합이다. 물품은 모노리식 재료들뿐만 아니라 롤 결합 재료들, 클래드 재료들, 복합 재료들 또는 다양한 기타 재료들과 같은 비모놀리식 재료들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 금속 물품은 금속 코일, 금속 스트립, 금속 플레이트, 금속 시트, 금속 빌릿, 금속 잉곳 등이다.
예시적인 라미네이션 시스템은 예열된 금속 스트립이 통과할 수 있는 한 쌍의 롤러들을 포함할 수 있다. 예열된 금속 스트립은 예열로에 의해 예열될 수 있다. 상기에 논의된 바와 같이, 예열된 금속 스트립은 하나 이상의 변환층들 및 하나 이상의 코폴리머 접착 촉진제 층들을 포함할 수 있다.
롤러들을 통과할 때, 폴리머 필름은 예열된 금속 스트립에 대고 눌러 라미네이트된 금속 스트립을 생성할 수 있다. 일부 경우들에서, 단일 라미네이션 시스템은 제1 폴리머 필름으로부터 예열된 금속 스트립의 반대 쪽 면에 제2 폴리머 필름을 도포하기 위한 추가 롤러 세트들을 포함할 수 있다.
본원에 설명된 방법들 및 제품들은 음료수 및 식품 용기들(예를 들어, 캔들)을 제조하거나 임의의 다른 원하는 용도에 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 방법들 및 제품들은 음료수 캔 본체들을 제조하는 데 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 방법들 및 제품들은 건축 용도, 건설 용도 또는 기타 적절한 용도에 사용될 수 있다.
이러한 예시적인 예들은 여기서 논의된 일반적인 주제에 대해 독자에게 소개하기 위해 제공되며 개시된 개념들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 다음 섹션들에서는 도면들을 참조하여 다양한 추가 특징들 및 예들을 설명하며, 도면에서 유사한 번호들은 유사한 요소들을 나타내고 방향 설명은 예시적인 실시예들을 설명하는 데 사용되지만, 예시적인 실시예들과 마찬가지로 본 개시를 제한하는 데 사용되어서는 안된다. 본원의 예시들에 포함된 요소들은 축척에 맞게 그려지지 않을 수 있다.
도 1은 본 개시의 특정 양태들에 따른 캔 뚜껑 원료(CES)를 제조하기 위한 시스템(100)의 개략도이다. 금속 스트립(102)은 스트립을 세정하고 임의의 금속 산화물 층(즉, 표면적에 금속 산화물을 형성하기 위해 공기 중의 산소와 반응한 금속 스트립의 임의의 표면적) 또는 금속 스트립(102)의 표면 상의 금속 수산화물 층(즉, 공기 중의 수분과 반응하여 표면적 상에 금속 수산화물을 형성하는 금속 스트립의 임의의 표면적)을 제거하거나 삭감시키는 스트립 클리너(112)를 통과한다. 스트립 클리너(112)는 스프레이 노즐, 딥핑(dipping), 또는 기타 기술들을 통해 금속 스트립(102)의 하나 이상의 표면들에 도입될 수 있는 산(예를 들어, 황산 및/또는 불화수소산)의 공급을 포함할 수 있다. 스트립 클리너(112)를 통과한 후, 금속 스트립(102)은 세정된 금속 스트립(104)일 수 있다. 세정된 금속 스트립(104)은 하나 이상의 표면들(예를 들어, 라미네이트될 표면) 상에 금속 산화물 또는 수산화물을 전혀 함유하지 않거나 소량으로 함유할 수 있다. 소량의 금속 산화물 또는 수산화물은 세정 후 및 임의의 다운스트림 공정 전에 세정된 금속 스트립(104) 상에 금속 산화물 또는 수산화물 층을 형성할 수 있는 임의의 금속 산화물 또는 수산화물을 포함한다. 예를 들어, 금속 산화물 또는 수산화물 층은 5 나노미터(nm) 미만 두께, 4 nm 미만 두께, 3 nm 미만 두께, 2 nm 미만 두께, 1 nm 미만 두께, 또는 0.5 nm 미만 두께일 수 있다. 일부 예들에서, 금속 산화물 또는 수산화물은 라미네팅될 표면에 존재하지 않는다.
세정된 금속 스트립(104)은 선택적으로 변환층 도포기(114)를 통과할 수 있다. 변환층 도포기(114)는 금속 스트립을 변환층으로 전처리할 수 있다. 일부 경우들에서, 상기에 언급된 바와 같이, 이 변환층은 3가 크롬(Cr(III)) 및 인산염의 화합물들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 이 변환층은 티타늄과 지르코늄(Ti-Zr)의 화합물들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 금속 스트립은 변환층이 도포된 후 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도로 가열된다. 예를 들어, 금속 스트립은 약 90℃, 약 100℃, 또는 약 110℃로 가열될 수 있다. 변환층을 도포하기 위한 임의의 적절한 기술은 원하는 파라미터에 기초하여(예를 들어, 원하는 시간 양 동안, 원하는 온도로, 원하는 두께로 및/또는 원하는 양의 건조 시간으로) 변환 용액을 도포하는 것과 같은 변환층 도포기(114)에 의해(예를 들어, 스프레이 노즐, 딥핑 또는 기타 기술들을 통해) 사용될 수 있다. 변환층 도포기(114)를 빠져나가는 세정된 금속 스트립(104)은 선택적 변환층(106)을 갖는 금속 스트립일 수 있다.
선택적 변환층(106)을 갖는 금속 스트립은 접착 촉진제 도포기(116)에 들어갈 수 있다. 접착 촉진제 도포기(116)는 비닐 포스폰산-아크릴산 코폴리머와 같은 접착 촉진제를 세정된 금속 스트립(104)의 하나 이상의 면들 또는 선택적 변환층(106)을 갖는 금속 스트립에 도포할 수 있다(예를 들어, 접착 촉진제 도포기(116)는 스프레이 노즐, 딥핑 장비 등과 같은, 접착 촉진제를 금속 스트립(102)에 삽입하기 위한 임의의 적절한 장비를 포함할 수 있다). 접착 촉진제 도포기(116)는 도포된 양, 도포 시간, 도포 두께(예를 들어, 약 3.0㎛ 내지 약 6.0 ㎛, 예를 들어 약 4.57 ㎛), 건조 시간(예를 들어, 대류 건조기 또는 실온에서의 건조와 같은 임의의 적합한 건조 방법을 사용하여, 최대 약 30초, 예를 들어 약 20초 동안), 도포 온도, 또는 기타 이러한 파라미터들과 같은, 접착 촉진제를 세정된 금속 스트립(104) 또는 변환층(106)을 갖는 금속 스트립에 삽입하는 임의의 적절한 파라미터들을 제어할 수 있다. 세정된 금속 스트립(104) 또는 접착 촉진제 도포기(116)를 빠져나가는 선택적 변환층(106)을 갖는 금속 스트립은 접착 촉진제(108)로 코팅된 금속 스트립일 수 있다. 일부 경우들에서, 접착 촉진제(108)로 코팅된 금속 스트립은 세정된 금속 스트립(104) 또는 선택적 변환층(106)을 갖는 금속 스트립의 적어도 하나의 표면 상에 접착 촉진제 층을 가질 수 있다. 특정 예들에서, 전체 세정된 금속 스트립(104) 또는 선택적 변환층(106)을 갖는 전체 금속 스트립은 접착 촉진제로 코팅된다. 접착 촉진제(108)로 코팅된 금속 스트립은 라미네이팅 전에 건조된다.
접착 촉진제(108)로 코팅된 금속 스트립은 라미네이션 시스템(118)으로 통과할 수 있다. 라미네이션 시스템(118)은 폴리머 필름(126)을 금속 스트립(102)에 라미네이트하기 위한 임의의 적절한 시스템일 수 있다. 접착 촉진제(108)로 코팅된 금속 스트립은 폴리머 필름(126)을 접착 촉진제(108)로 코팅된 금속 스트립의 적어도 하나의 면(예를 들어, 접착 촉진제를 갖는 면)에 도포하는 라미네이션 시스템(118)을 통과한다. 일부 경우들에서, 폴리머 필름은 접착 촉진제(108)로 코팅된 금속 스트립의 양면에 도포될 수 있다. 일부 예들에서, 금속 스트립은 폴리머 필름이 도포되기 전에 약 200℃ 내지 약 280℃(예를 들어, 205 ℃ 내지 275 ℃, 210 ℃ 내지 260 ℃, 215 ℃ 내지 280 ℃, 220 ℃ 내지 279 ℃, 225 ℃ 내지 275 ℃, 또는 230 ℃ 내지 280 ℃)의 온도로 가열된다. 예를 들어, 금속 스트립은 약 200 ℃, 약 201 ℃, 약 202 ℃, 약 203 ℃, 약 204 ℃, 약 205 ℃, 약 206 ℃, 약 207 ℃, 약 208 ℃, 약 209 ℃, 약 210 ℃, 약 211 ℃, 약 212 ℃, 약 213 ℃, 약 214 ℃, 약 215 ℃, 약 216 ℃, 약 217 ℃, 약 218 ℃, 약 219 ℃, 약 220 ℃, 약 221 ℃, 약 222 ℃, 약 223 ℃, 약 224 ℃, 약 225 ℃, 약 226 ℃, 약 227 ℃, 약 228 ℃, 약 229 ℃, 약 240 ℃, 약 235 ℃, 또는 약 254 ℃로 가열될 수 있다. 예를 들어, 급속 스트립은 약 230 ℃, 약 231 ℃, 약 232 ℃, 약 233 ℃, 약 234 ℃, 약 235 ℃, 약 236 ℃, 약 237 ℃, 약 238 ℃, 약 239 ℃, 약 240 ℃, 약 241 ℃, 약 242 ℃, 약 243 ℃, 약 244 ℃, 약 245 ℃, 약 246 ℃, 약 247 ℃, 약 248 ℃, 약 249 ℃, 약 250 ℃, 약 251 ℃, 약 252 ℃, 약 253 ℃, 약 254 ℃, 약 255 ℃, 약 256 ℃, 약 257 ℃, 약 258 ℃, 약 259 ℃, 약 260 ℃, 약 261 ℃, 약 262 ℃, 약 263 ℃, 약 264 ℃, 약 265 ℃, 약 266 ℃, 약 267 ℃, 약 268 ℃, 약 269 ℃, 약 270 ℃, 약 271 ℃, 약 272 ℃, 약 273 ℃, 약 274 ℃, 약 275 ℃, 약 276 ℃, 약 277 ℃, 약 278 ℃, 약 279 ℃, 또는 약 280 ℃로 가열될 수 있다. 라미네이트된 금속 스트립(110)은 라미네이션 시스템(118)을 빠져나간다.
일부 경우들에서, 라미네이트된 금속 스트립(110)은 선택적 래커 도포 시스템(120)으로 통과할 수 있다. 래커(124)는 래커 도포 시스템(120)에 의해 라미네이트된 금속 스트립(110)에 도포된다. 래커 도포 시스템(120)은 금속 스트립(102)에 래커(124)를 도포하기 위한 임의의 적합한 시스템일 수 있다. 래커 도포 시스템(120)은 라미네이트된 금속 스트립(110) 상에 래커(124)를 가열하거나 경화시키기 위한 오븐을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서 및 도 1에 도시된 바와 같이, 래커 도포 시스템(120)은 라미네이션 시스템(118)의 다운스트림(예를 들어, 이후)에 있다. 일부 경우들에서, 래커 도포 시스템(120)은 라미네이션 시스템(118) 또는 접착 촉진제 도포기(116)의 업스트림에 있다. 라미네이트된 래커를 칠한 금속 스트립(122)은 래커 도포 시스템(120)을 빠져나갈 수 있다.
도 2는 라미네이트된 금속 스트립을 생성하기 위한 공정(200)을 도시하는 흐름도이다. 블록(202)에서, 금속 스트립은 세정될 수 있다. 금속 스트립을 세정하는 것은 황산 또는 불화수소산과 같은 금속 스트립을 산 처리하는 것을 포함할 수 있다. 금속 스트립을 세정하는 것은 금속 스트립(예를 들어, 금속 스트립)의 표면으로부터 임의의 산화알루미늄 또는 수산화물 층을 부분적으로 또는 완전히 삭감 및/또는 제거하는 것을 포함할 수 있다.
블록(204)에서, 금속 스트립은 변환층으로 전처리될 수 있다. 블록(204)에서 금속 스트립을 전처리하는 것은 3가 크롬(Cr(III)) 및 인산염의 화합물을 갖는 변환층을 생성하거나 티타늄 및 지르코늄(Ti-Zr)의 화합물을 갖는 변환층을 생성하도록 설계된 변환 용액을 금속 스트립에 도입하는 것을 포함할 수 있다.
블록(206)에서, 접착 촉진제는 금속 스트립에 도포될 수 있다. 일부 경우들에서, 접착 촉진제의 도포는 금속 스트립의 세정된 표면(예를 들어, 금속 산화물이 적거나 없는 표면)에 접착 촉진제를 도입하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 접착 촉진제의 도포는 접착 촉진제 층을 금속 스트립의 변환층에 도입하는 것을 포함할 수 있다. 접착 촉진제는 상기 기재된 바와 같은 코폴리머(예를 들어, 비닐 포스폰산-아크릴산 코폴리머)와 같은 임의의 적합한 접착 촉진제일 수 있다.
블록(208)에서, 금속 스트립은 PET 필름과 같은 폴리머 필름으로 라미네이트될 수 있다. 일부 양태들에서, 폴리머 필름은 적어도 하나의 폴리마이드, 예를 들어, 나일론 12를 포함할 수 있다. 라미네이션은 블록(206)에서 접착 촉진제로 코팅된 금속 스트립의 표면에 폴리머 필름을 도포하는 것을 포함할 수 있다.
전통적인 라미네이트된 금속 스트립은 종종 3% 아세트산 테스트에서 낮은 점수를 받았다. 그러나, 본원에 설명된 기술들에 따라 제조된 폴리머 필름들은 3% 아세트산 테스트에서 더 잘 수행된다. 본원에 사용된 바와 같이, 3% 아세트산 테스트에는 약 100 ℃에서 30분 동안 희석된 산성 매질에 대한 코팅의 내성을 평가하는 것을 포함할 수 있다. 테스트는 메스를 사용하여 크로스해치 마크들을 샘플들로 절단하는 것을 포함할 수 있다. 절단부는 약 3mm 간격으로 배치될 수 있으며, 라미네이트된 금속 스트립들에서 볼 수 있는 롤링 라인들에 실질적으로 평행하게 정렬된다. 크로스해칭 절단부들은 약 3mm 간격으로 배치되며, 라미네이트된 금속 스트립에서 볼 수 있는 롤링 라인들에 실질적으로 수직으로 정렬될 수 있다. 일부 추가 예들에서, 샘플들은 추가로 절단부들이 약 1mm 간격으로 떨어져 있는 추가 크로스 컷 접착력 테스트를 받는다. 다중 날 절단 도구는 해치 사이의 간격이 약 1mm인 크로스해치 절단부를 생성하는 데 사용될 수 있다. 테스트는 샘플들을 약 100℃에서 30분 동안 3% 아세트산 용액에 두는 것을 더 포함할 수 있으며, 그 후 샘플들이 3% 아세트산 용액으로부터 제거되고, 탈염수로 냉각하고, 티슈로 건조된다. 냉각 및 건조 후, 접착 테이프를 크로스해치된 부분들에 두고 약 90°의 각도로 0.5 내지 1초 이내에 꾸준히 제거한다. 10배 확대경은 절단된 가장자리와 전체 정방형을 따라 코팅 손실을 평가하는 데 사용된다. 테스트 결과(예를 들어, 박리의 존재 및 강도 기반)를 사용하여 원하는 사양에서 주어진 라미네이트된 금속 스트립이 허용 가능한지 또는 허용되지 않는지를 결정할 수 있다. 일부 경우들에서, 본원에 개시된 라미네이트된 캔 뚜껑 원료는 박리 없이 3% 아세트산 테스트를 통과한다. 일부 경우들에서, 본원에 개시된 라미네이트된 캔 뚜껑 원료는 3% 아세트산 테스트(예를 들어, 박리율이 낮거나 없음)에서 표준 래커 처리된 캔 뚜껑 원료보다 더 유리한 결과들을 얻는다.
본원에 설명된 바와 같이, 캔 뚜껑에 대한 표준 페더링 테스트에는 캔 뚜껑을 약 75℃의 탈이온수 욕조에 30분 동안 담그고, 캔 뚜껑을 실온으로 되돌리기 위해 차가운 탈이온수에 헹군 다음, 캔 뚜껑의 골이 있는 오리피스를 즉시 개봉하는 것을 포함할 수 있다. 페더링은 골이 있는 패널 또는 타설 구멍 개구에서 관찰 및 측정될 수 있다. 일부 경우들에서, 페더링 테스트는 캔 뚜껑 원료의 평평한 시트와 같은 평평한 금속 시트(본원에서는 "인열 및 박리" 테스트로 지칭됨)에 대해 수행될 수 있다. 이러한 경우들에서, 인열 및 박리 테스트는 샘플을 80 ℃의 탈염수에 40분 동안 담그는 것을 포함할 수 있으며, 그 후 샘플을 실온으로 냉각시키고 샘플이 절단되고 절단면에서 멀어지는 방향으로 스트립을 당김으로써 금속 스트립이 분리될 수 있다. 다른 페더링 테스트들이 사용될 수 있다.
도 3은 캔 뚜껑 원료(302)의 단편을 도시하는 부분 평면도이다. 캔 뚜껑 원료(302)는 어닐링되지 않은 폴리머 필름(306)의 층을 포함한다. 캔 뚜껑 원료(302)는 스코어 라인(304)을 따라 분리되었다. 폴리머 필름(306)이 스코어 라인(304)을 지나 페더링되는 것을 볼 수 있다. 도 3의 캔 뚜껑 원료(302)는 페더링이 불량한 것으로 간주될 수 있다.
도 4는 본 개시의 특정 양태들에 따른 캔 뚜껑 원료(402)의 단편을 도시하는 부분 평면도이다. 캔 뚜껑 원료(402)는 도 1의 라미네이트된 금속 스트립(110)과 같은, 본 개시의 특정 양태들에 따라 접착 촉진제로 코팅된 금속 표면에 도포된 폴리머 필름의 층을 포함한다. 캔 뚜껑 원료(402)는 스코어 라인(404)을 따라 분리되었다. 폴리머 필름은 스코어 라인(404)을 넘어 페더 아웃되지 않았다. 도 4의 캔 뚜껑 원료(402)는 우수한 페더링(예를 들어, 0.8 mm 미만, 0.7 mm 미만, 0.6 mm 미만, 0.5 mm 미만, 0.4 mm 미만, 0.3 mm 미만, 0.2 mm 미만 또는 0.1 mm 미만의 페더링)을 갖거나 페더링이 없는 것으로 간주될 수 있다.
예시된 실시예들를 포함하여, 실시예들에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로만 제시되었으며, 개시된 정확한 형태들에만 철저하거나 제한되도록 의도되지 않는다. 이들의 수많은 수정들, 적응들 및 사용들은 당업자에게 명백할 것이다. 하기 예들은 그 어떠한 제한도 구성하지 않지만, 동시에 본 발명을 더 설명하도록 제공될 것이다. 반대로, 본원의 설명을 읽은 후 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 이들 자체를 제안할 수 있는 다양한 실시예들, 수정들 및 등가물들에 대한 수단이 있음을 명확하게 이해해야 한다.
예들
페더링은 음료수 캔을 개봉했을 때 오리피스를 형성하는 알루미늄의 가장자리 위로 확장되어 소비자가 볼 수 있는 느슨한 폴리머 페더의 형성을 설명한다. 이러한 페더는 음료수를 분리하여 오염시킬 수 있고 소비자가 페더를 품질이 좋지 않다는 표시로 이해하기 때문에 바람직하지 않다. 도 3은 바람직하지 않은 페더링의 예를 도시하는 반면, 도 4는 바람직한 페더링의 예를 도시한다. 평판 캔 뚜껑 원료(CES)를 사용하여, 플라이어를 사용하여 라미네이트된 알루미늄을 수동으로 인열되고 라미네이트된 알루미늄의 가장자리 위로 뻗어 있는 PET 필름의 느슨한 페더를 측정("인열 및 박리" 테스트라고 함)하여 페더링을 유도했다. 수용성 음료수의 잠재적 영향을 시뮬레이션하기 위해 탈염수에서 저온 살균 절차를 거친 라미네이트된 패널들에 대해 인열 및 박리 테스트가 추가로 수행되었다.
코팅된 알루미늄 합금은 다양한 음료수를 운반하는 것과 같은 다양한 목적을 위해 캔들에 사용될 수 있기 때문에 식품 모조물에 대한 캔 뚜껑 원료의 내성 분석은 중요하다. 코팅의 접착력은 다음 조건들에서 다양한 산과 물에 보관한 후 테스트되었다.
(i) 구연산/산 레토르트: 2 중량% 수용액, 121 ℃에서 30분;
(ii) 아세트산: 3 볼륨% 수용액, 100 ℃에서 30분; 및
(iii) 저온 살균: 탈이온수에서 80 ℃에서 40분.
기질로부터의 분리에 대한 코팅의 내성 평가를 제공하기 위해 크로스 컷 테스트를 수행했다. 테스트 절차는 기질의 가시적인 롤링 라인들에 45°로 정렬된 약 1mm x 1mm 정방형 패턴(도 5 내지 7 참조)을 얻기 위해 날들이 1mm 간격으로 떨어져 있는 다중 절단 도구를 사용하여 코팅을 통해 크로스 컷을 생성하는 것이었다. 접착 테이프를 사용하여 임의의 박리된 코팅을 제거하여 코팅의 접착력을 평가했다. 표준 테스트 결과의 평가 및 분류는 표 1에 설명되어 있다.
크로스 컷 등급 설명 외관 그레이드
1 코팅 손실 없음 도시되지 않음 통과
2 5 % 미만의 코팅 손실 도 5 통과
3 전체 정방형의 손실이 없이 적어도 5% 내지 15% 미만의 코팅 손실 도 6 경계
4 적어도 15% 내지 최대 65%의 코팅 손실 또는 적어도 전체 정방형 손실 도 7* 실패
5 65% 보다 큰 코팅 손실 도시되지 않음 실패
* 도 7은 약 35% 내지 최대 65% 손실을 예시한다.
예 1
도 8은 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금(도 8에서 "무피복 알루미늄 + PET"로 지칭됨), Ti-Zr(Alodine® 802N, Henkel AG & Co. KGaA, 뒤셀도르프, 독일)로 전처리되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립(도 8에서 "Ti-Zr 전처리된 알루미늄 + PET"로 지칭됨), Cr(III)(Alodine® 6207)로 전처리되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립(도 8에서 "Cr(III) 전처리된 알루미늄 + PET"로 지칭됨), 및 접착 촉진제의 두 가지의 상이한 농도(1.07 %(도 8에서 "접착 촉진제 1.07 % 코팅된 알루미늄 합금 + PET"로 지칭됨) 및 1.62%(도 8에서 "접착 촉진제 1.62% 코팅된 알루미늄 + PET"로 지칭됨) 각각)로 코팅되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립들의 인열 및 박리 테스트 결과들을 나타낸다. 이 예에서 변환층 전처리는 상용 생산 라인에서 롤 코터를 통해 도포되었다. 이 예에서 접착 촉진제들은 선택 샘플들에 바 코터를 통해 도포되었다. 저온 살균 전(각 세트의 왼쪽 바 세트) 및 저온 살균 후(각 세트의 오른쪽 바 세트) 샘플들이 테스트되었다. 그래프에서 명백한 것은 접착 촉진제("AP"라고 함)가 라미네이션 구조에 병합될 때 페더링의 감소이다. PET 필름의 접착력이 접착 촉진제에 의해 강화되었을 때 페더링이 0.5 mm 미만으로 감소되었다. 일부 경우들에서, 페어링은 크기가 한 순위 감소되었다. 전반적으로, 접착 촉진제를 라미네이션 구조에 통합하면 금속 스트립에 대한 라미네이트된 필름의 향상된 접착력을 통해 라미네이트된 필름의 페더링이 크게 감소했다.
접착 촉진제 용액은 다음과 같이 제조되었다. 폴리(비닐 포스폰산-코-아크릴산)(p(VPA-AA))의 용액을 변성 에탄올(EtOH)로 약 0.15 중량% 내지 약 5.07 중량%의 농도로 희석되었다. 예를 들어, 코폴리머 용액은 EtOH로 1.07%, 1.62%, 0.3% 또는 2.78%의 농도로 희석될 수 있으며, 이는 모두 중량%이다. 예를 들어, 코폴리머 용액은 EtOH로 0.15%, 0.25 %, 0.35 %, 0.45 %, 0.55 %, 0.65 %, 0.75 %, 0.85 %, 0.95 %, 1.05 %, 1.15 %, 1.25 %, 1.35 %, 1.45 %, 1.55 %, 1.65 %, 1.75 %, 1.85 %, 1.95 %, 2.05 %, 2.15 %, 2.25 %, 2.35 %, 2.45 %, 2.55 %, 2.65 %, 2.75 %, 2.85 %, 2.95 %, 3.05 %, 3.15 %, 3.25 %, 3.35 %, 3.45 %, 3.55 %, 3.65 %, 3.75 %, 3.85 %, 3.95 %, 4.05 %, 4.15 %, 4.25 %, 4.35 %, 4.45 %, 4.55 %, 4.65 %, 4.75 %, 4.85 %, 4.95 %, 5.05 %, 또는 5.07 %의 농도로 희석될 수 있으며, 이는 모두 중량%이다. 도 8에서, 알루미늄 합금 스트립은 EtOH로 1.07%의 농도로 희석되고 PET로 라미네이트된 p(VPA-AA) 용액으로 코팅되었고, 다른 알루미늄 합금 스트립은 EtOH로 1.62 중량%의 농도로 희석되고 PET로 라미네이트된 p(VPA-AA) 용액으로 코팅되었다. 희석된 코폴리머 용액을 5분 동안 교반하였다.
예 2
접착 촉진제를 적용하기 위해 아래에 설명된 바와 같이 딥 코팅, 바 코팅 및 롤 코팅을 포함하여, 다양한 실험실 코팅 방법이 사용되었다.
딥 코팅은 기질을 접착 촉진제 용액에 일정 시간 기간 동안 침지시켜 수행되었다. 접착 촉진제 용액에서 기질을 제거하고 기질 표면에 습윤 필름이 생성되었다. 필름은 접착 촉진제 필름을 남기고 건조되었다.
바 코팅은 기질에 코딩을 도포하기 위해 권선된 바를 사용하여 수행되었다. 코팅 두께는 와이어 게이지 및 권선 견고성에 의해 결정되었다. 일정량의 접착 촉진제 용액을 기질에 떨어뜨리고 막대를 용액 위로 드래그하여 습윤 필름을 생성했다. 습윤 필름은 접착 촉진제 필름을 남기고 건조되었다. 접착 촉진제 용액의 도포는 4.57㎛의 공칭 습윤 필름 두께로 바 코팅에 의해 수행되었다. 필름을 주변 조건 하에 20초 동안 건조시켰다. 주변 조건에서 필름을 건조하는 것은 실온에서 또는 추가 열없이 필름을 건조하는 것을 포함할 수 있다. 접착 촉진제로 코팅된 샘플은 200℃의 롤 온도로 본원에 설명된 방법들에 따라 PET로 라미네이트되었다. 알루미늄 합금 스트립은 250℃ 피크 금속 온도(PMT)에서 20초 동안 벨트 오븐에서 어닐링되었다.
롤 코팅은 접착 촉진제 용액으로 적셔진 롤 위에 기질을 통과시켜 기질에 습윤 필름을 생성함으로써 수행되었다. 습윤 접착 촉진제 필름을 건조하여 건조 접착 촉진제 필름을 제공하였다. 접착 촉진제로 코팅된 샘플은 200℃의 롤 온도로 본원에 설명된 방법들에 따라 PET로 라미네이트되었다. 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립은 250 ℃ PMT에서 20초 동안 벨트 오븐에서 어닐링되었다.
도 9는 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립(도 9에서 무피복 알루미늄 + PET로 지칭됨), Ti-Zr로 전처리되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립(도 9에서 "Ti-Zr 전처리된 알루미늄 + PET"로 지칭됨), Cr(III)으로 전처리되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립(도 9에서 "Cr(III) 전처리된 알루미늄 + PET"로 지칭됨), 및 접착 촉진제로 코팅되고 PET로 라미네이트된 알루미늄 합금 스트립(이러한 샘플은 도 9에서 "침지액", "바 코팅" 및 "롤 코팅"으로 라벨링됨)의 인열 및 박리 테스트 결과들을 나타낸다. 이 실시예에서 접착 촉진제는 딥 코팅(도 9에서 "침지액"로 지칭됨)을 통해 하나의 샘플에 도포되었고, 바 코팅(도 9에서 "바 코팅"으로 지칭됨)을 통해 다른 샘플에 도포되었으며, 롤 코팅(도 9에서 "롤 코팅"으로 지칭됨)을 통해 다른 샘플에 도포되었다. 용액 내 접착 촉진제의 농도는 건조 후 금속 스트립 샘플들에 유사한 코팅 중량을 달성하기 위해 도포 방법에 따라 달라졌다. 저온 살균 전(각 세트의 왼쪽 바 세트) 및 저온 살균 후(각 세트의 오른쪽 바 세트) 샘플들이 테스트되었다. 그래프에서 알 수 있는 것은 접착 촉진제가 라미네이션 구조에 통합될 때 페더링이 감소한다는 것이다. PET 필름의 접착력이 접착 촉진제에 의해 강화되었을 때 페더링이 0.5 mm 미만으로 감소되었다. 일부 경우들에서, 페더링은 접착 촉진제가 라미네이션 아키텍처에 통합되었을 때 전체 크기 순서로 감소되었다. 금속 스트립에 대한 라미네이트된 필름의 개선된 접착력은 페더링을 상당히 감소시켰다. 추가로, 금속 스트립에 대한 라미네이트된 필름의 개선된 접착으로 인한 감소된 페더링은 접착 촉진제를 적용하는 데 사용된 방법에 관계없이 달성되었다는 것이 분명했다.
표 2 내지 11은 다양한 테스트 조건들에 노출된 다양한 코팅 아키텍쳐들의 결과들을 요약한 것이다. 모든 샘플들은 궁극적으로 PET 필름으로 라미네이트되었다. 다음의 예들에서, 라미네이션 전 처리에는 전처리(즉, 무피복 알루미늄); Ti-Zr; Cr(III); 에탄올(EtOH) 중 다양한 농도의 폴리(비닐 포스폰산-코-아크릴산)(p(VPA-AA)) 접착 촉진제; Ti-Zr 및 p(VPA-AA); 및 Cr(III) 및 p(VPA-AA)이 포함되지 않았다. p(VPA-AA) 접착 촉진제는 바 코팅, 딥 코팅 및 롤 코팅을 통해 코팅되었으며, 이들의 파라미터들은 위에 설명되어 있다.
PET로 라미네이트된 미처리 샘플들, Ti-Zr로 전처리되고 PET로 라미네이트된 샘플들, 및 Cr(III)으로 전처리되고 PET로 라미네이트된 샘플들과 비교하여 바 코팅을 통해 적용된 접착 촉진제를 통합하는 다양한 샘플의 결과들이 표 2 내지 5에 요약되어 있다.
표 2는 구연산 테스트의 결과들을 나타내며, 그 파라미터들은 위에 제시되어 있다. 위에서 설명된 대로 3 mm 크로스 것 테스트에 대한 크로스 컷 등급에는 다음을 포함한다: 정방형 패턴에서 임의의 전체 정방형의 손실을 나타내는, "박리"; 코팅의 덜 심각한 박리를 나타내는 "경미한 박리"; 코팅 손실이 없음을 나타내는, "박리 없음" 및 절단부에서 멀리 확장되는 부식의 양을 나타내는, "부식 크리프". 1mm 크로스 컷 테스트에 대한 크로스 컷 등급은 위의 표 1에 정의되어 있다. 크로스 컷 테스트는 도 10에 도시된 바와 같이 왼쪽(1010), 중간(1020) 및 오른쪽(1030) 위치들에서, 시트(1000)의 폭에 걸쳐 3개의 샘플들에 대해 수행되었다.
구연산 테스트
샘플 전처리/코팅 크로스 컷 전 (3 mm) 크로스 컷 후 (1 mm)
왼쪽 중간 오른쪽 왼쪽 중간 오른쪽
미처리됨(무피복 알루미늄)/PET 라미네이트됨 박리 박리 박리 2 2 2
Ti-Zr/PET 라미네이트됨 박리 박리/
부식 크리프: 1.1mm		 박리/
부식 크리프: 1.3mm		 3 3 4
Cr(III)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 3 3 5
Ti-Zr+p(VPA-AA)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
Cr(III)+p(VPA-AA)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1-2 1 1
p(VPA-AA)(2.68%)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
p(VPA-AA)(4.05%)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
표 3은 구연산 테스트의 크로스 컷 결과들을 나타내며, 그 파라미터들은 위에 제시되어 있다.
아세트산 테스트
샘플 전처리/코팅 크로스 컷 전 (3 mm) 크로스 컷 후 (1 mm)
왼쪽 중간 오른쪽 왼쪽 중간 오른쪽
미처리됨/PET로 라미네이트됨 박리 박리 박리 5 5 5
Ti-Zr/PET 라미네이트됨 박리 박리 박리 5 5 5
Cr(III)/PET 라미네이트됨 경미한 박리 박리
없음		 경미한 박리 1 1 1-2
Ti-Zr+p(VPA-AA)/PET 라미네이트됨 박리
없음		 박리
없음		 박리
없음		 1 1 1
Cr(III)+p(VPA-AA)/PET 라미네이트됨 박리
없음		 박리
없음		 박리
없음		 2 2 1-2
p(VPA-AA)(2.68%)/PET 라미네이트됨 박리
없음		 박리
없음		 박리
없음		 1 1 1
p(VPA-AA)(4.05%)/PET 라미네이트됨 박리
없음		 박리
없음		 박리
없음		 1 1 1
표 4는 저온 살균 전 크로스 컷과 페더링 결과들(예를 들어, 샘플에서 박리된 폴리머 필름의 길이)를 나타낸다. 크로스 컷 및 페더링 테스트들은 도 10에 도시된 바와 같이 왼쪽(1010), 중간(1020) 및 오른쪽(1030) 위치들에서, 시트(1000)의 폭에 걸쳐 3개의 샘플들에 대해 수행되었다.
저온 살균 전 페더링 결과
샘플 전처리/코팅 크로스 컷 (1 mm) 페더링 (mm)
왼쪽 중간 오른쪽 왼쪽 중간 오른쪽
미처리됨/PET로 라미네이트됨 3 3 3 1.1 1.4 1.2
Ti-Zr/PET 라미네이트됨 3 3 3 1.4 1.4 1.4
Cr(III)/PET 라미네이트됨 1-2 2 1-2 0.7 0.9 0.8
Ti-Zr + p(VPA-AA)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.2 0.4 0.4
Cr(III) + p(VPA-AA)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.3 0.2 0.2
p(VPA-AA)(2.68%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.2 0.2 0.1
p(VPA-AA)(4.05%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.2 0.1 0.2
표 5는 저온 살균 후 크로스 컷 및 페더링 결과들을 나타낸다. 크로스 컷 및 페더링 테스트들은 도 10에 도시된 바와 같이 왼쪽(1010), 중간(1020) 및 오른쪽(1030) 위치들에서, 시트(1000)의 폭에 걸쳐 3개의 샘플들에 대해 수행되었다.
저온 살균 후 페더링 결과
샘플 전처리/코팅 크로스 컷 (1 mm) 페더링 (mm)
왼쪽 중간 오른쪽 왼쪽 중간 오른쪽
미처리됨/PET로 라미네이트됨 4 3 3 3 2.3 3.5
Ti-Zr/PET 라미네이트됨 4 5 5 4 6 3.2
Cr(III)/PET 라미네이트됨 3 3 3 1 0.9 0.9
Ti-Zr+p(VPA-AA)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.4 0.3 0.3
Cr(III)+p(VPA-AA)/PET 라미네이트됨 3 3 3 0.8 0.8 0.8
p(VPA-AA)(2.68%)/PET 라미네이트됨 1 1-2 1-2 0.2 0.2 0.2
p(VPA-AA)(4.05%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.2 0.2 0.2
롤 코팅을 통해 도포된 접착 촉진제를 포함하는 다양한 샘플들의 결과들이 표 6 내지 9에 요약되어 있다. 표 6은 구연산 침지 테스트에 대한 라미네이션의 내성 결과들을 보여준다. 크로스 컷 테스트들은 도 10에 도시된 바와 같이 왼쪽(1010), 중간(1020) 및 오른쪽(1030) 위치들에서, 시트(1000)의 폭에 걸쳐 3개의 샘플들에 대해 수행되었다.
구연산 테스트
샘플 전처리/코팅 크로스 컷 전 (3 mm) 크로스 컷 후 (1 mm)
왼쪽 중간 오른쪽 왼쪽 중간 오른쪽
Ti-Zr + p(VPA-AA)(0.27%)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
Cr(III) + p(VPA-AA)(0.4%)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
p(VPA-AA)(0.27%)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
p(VPA-AA)(0.4%)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
표 7은 아세트산 침지 테스트에 대한 라미네이션의 내성 결과들을 보여준다. 접착 촉진제는 롤 코팅을 통해 도포되었다. 크로스 컷 테스트들은 도 10에 도시된 바와 같이 왼쪽(1010), 중간(1020) 및 오른쪽(1030) 위치들에서, 시트(1000)의 폭에 걸쳐 3개의 샘플들에 대해 수행되었다.
아세트산 테스트
샘플 전처리/코팅 크로스 컷 전 (3 mm) 크로스 컷 후 (1 mm)
왼쪽 중간 오른쪽 왼쪽 중간 오른쪽
Ti-Zr + p(VPA-AA)(0.27%)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
Cr(III) + p(VPA-AA)(0.4%)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
p(VPA-AA)(0.27%)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
p(VPA-AA)(0.4%)/PET 라미네이트됨 박리 없음 박리 없음 박리 없음 1 1 1
표 8은 저온 살균 전 페더링 테스트에 대한 라미네이션의 내성 결과들을 보여준다. 접착 촉진제는 롤 코팅을 통해 도포되었다. 크로스 컷 및 페더링 테스트들은 도 10에 도시된 바와 같이 왼쪽(1010), 중간(1020) 및 오른쪽(1030) 위치들에서, 시트(1000)의 폭에 걸쳐 3개의 샘플들에 대해 수행되었다.
저온 살균 전 페더링 테스트
샘플 전처리/코팅 크로스 컷 (1 mm) mm 단위의 페더링
왼쪽 중간 오른쪽 왼쪽 중간 오른쪽
Ti-Zr + p(VPA-AA)(0.27%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.2 0.2 0.2
Cr(III) + p(VPA-AA)(0.4%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.2 0.3 0.3
p(VPA-AA)(0.27%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.3 0.3 0.2
p(VPA-AA)(0.4%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.2 0.2 0.2
표 9는 저온 살균 후 페더링 테스트에 대한 라미네이션의 내성 결과들을 보여준다. 접착 촉진제는 롤 코팅을 통해 도포되었다. 크로스 컷 및 페더링 테스트들은 도 10에 도시된 바와 같이 왼쪽(1010), 중간(1020) 및 오른쪽(1030) 위치들에서, 시트(1000)의 폭에 걸쳐 3개의 샘플들에 대해 수행되었다.
저온 살균 후 페더링 테스트
샘플 전처리/코팅 크로스 컷 (1 mm) mm 단위의 페더링
왼쪽 중간 오른쪽 왼쪽 중간 오른쪽
Ti-Zr + p(VPA-AA)(0.27%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.3 0.3 0.2
Cr(III) + p(VPA-AA)(0.4%)/PET 라미네이트됨 1 1-2 1 0.4 0.3 0.4
p(VPA-AA)(0.27%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.4 0.2 0.2
p(VPA-AA)(0.4%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.3 0.2 0.2
표 10 내지 11은 다양한 테스트 조건들에 노출된 다양한 코팅 아키텍쳐들의 결과들을 요약한 것이다. 모든 샘플들은 궁극적으로 PET 필름으로 라미네이트되었다. 다음의 예들에서, 라미네이션 전 처리에는 Cr(III); Ti-Zr; 및 p(VPA-AA)이 포함되어 있다. 수용성 p(VPA-AA) 용액(예를 들어, 에탄올 없이 제조됨)은 페인트 라인에 상용 코터로 도포되었다. 샘플들은 단일 실행으로 세종(예를 들어, 탈지), 전처리 및 라미네이션을 수행하는 상업용 공정 라인에서 제조되었다.
표 10은 저온 살균 전, 페더링 테스트 및 크로스 컷 테스트의 결과들을 나타낸다. 크로스 컷 및 페더링 테스트들은 도 10에 도시된 바와 같이 왼쪽(1010), 중간(1020) 및 오른쪽(1030) 위치들에서, 시트(1000)의 폭에 걸쳐 3개의 샘플들에 대해 수행되었다. Cr(III)/PET 라미네이트된 샘플들의 테스트 1 내지 3은 3개의 개별 샘플들에 대해 수행되었다.
저온 살균 전 페더링 테스트
샘플 전처리/코팅 크로스 컷 (1 mm) mm 단위의 페더링
왼쪽 중간 오른쪽 왼쪽 중간 오른쪽
Cr(III)/PET 라미네이트됨 - 시험 1 1-2 1-2 1-2 0.9 0.7 0.8
Cr(III)/PET 라미네이트됨 - 시험 2 1-2 1-2 1-2 1.0 0.9 0.8
Cr(III)/PET 라미네이트됨 - 시험 3 1 1 1 0.7 1.0 0.6
Ti-Zr/PET 라미네이트됨 1 1 1 1 1.1 1
p(VPA-AA)(0.6%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.3 0.2 0.2
p(VPA-AA)(0.6%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.2 0.2 0.3
표 11은 저온 살균 후, 페더링 테스트 및 크로스 컷 테스트의 결과들을 나타낸다. 크로스 컷 및 페더링 테스트들은 도 10에 도시된 바와 같이 왼쪽(1010), 중간(1020) 및 오른쪽(1030) 위치들에서, 시트(1000)의 폭에 걸쳐 3개의 샘플들에 대해 수행되었다. Cr(III)/PET 라미네이트된 샘플들의 테스트 1 내지 3은 3개의 개별 샘플들에 대해 수행되었다.
저온 살균 후 페더링 테스트
샘플 전처리/코팅 크로스 컷 (1 mm) mm 단위의 페더링
왼쪽 중간 오른쪽 왼쪽 중간 오른쪽
Cr(III)/PET 라미네이트됨 - 시험 1 2 2 2 1.0 1.2 1.3
Cr(III)/PET 라미네이트됨 - 시험 2 2 2 2 1.1 1.2 1.1
Cr(III)/PET 라미네이트됨 - 시험 3 2 2 2 1.1 1.1 1
Ti-Zr/PET 라미네이트됨 1 1 1 1.2 1.5 1.2
p(VPA-AA)(0.6%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.6 0.3 0.3
p(VPA-AA)(0.6%)/PET 라미네이트됨 1 1 1 0.5 0.2 0.4
표 2 내지 11은 접착 촉진제를 알루미늄 합금 금속 스트립의 라미네이션 아키텍처에 통합하는 긍정적인 효과를 예시한다. 코폴리머 접착 촉진제가 존재하는 경우, 샘플들은 식품 모의 테스트들(예를 들어, 아세트산, 구연산)에서 매우 유리한 결과들을 나타내었고, 크로스 컷 테스트에서 박리가 거의 또는 전혀 없었으며 페더링이 상당히 감소되었다. 관찰된 페더들은 접착 촉진제가 존재하지 않는 테스트된 필름에서 관찰된 페더보다 종종 크기가 한 순위 더 작다. 놀랍게도, 접착 촉진제를 금속 스트립 라미네이션 아키텍처에 통합하면 금속 스트립에 대한 폴리머 필름의 접착력이 향상되어, 산업에서 허용되는 한계를 훨씬 넘어선 페더링이 감소했다.
예 3
도 11은 수용성 환경에 노출된 다양한 코팅 아키텍처들의 결과들을 보여준다. 모든 샘플들은 궁극적으로 PET 필름으로 라미네이트되었다. 다음의 예들에서, 라미네이션 전 처리에는 에탄올(EtOH)의 다양한 농도들로 시판되는 폴리(비닐 포스폰산-코-아크릴산)(p(VPA-AA)) 접착 촉진제가 포함된다. p(VPA-AA) 접착 촉진제는 롤 코팅을 통해 코팅되었으며, 이들의 파라미터들은 위에 제시되어 있다. 이론에 구속되지 않고, 캔 뚜껑에 라미네이트된 필름은 캔을 개봉하는 동안 및 개봉 후에 수분 민감성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 페더 필의 작은 면적은 물(예를 들어, 캔에 저장된 액체 물 또는 캔에 존재하는 수증기)이 캔 뚜껑의 금속과 라미네이트 필름 사이에서 전파되도록 할 수 있다. 이러한 물의 침투는 라미네이트 필름을 현저하게 박리시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 박리는 탄산 액체 및/또는 가압 액체에 의해 가속화될 수 있다.
본원에서 입증된 바와 같이, 수분 민감성은 p(VPA-AA) 접착 촉진제의 코팅 중량을 제어함으로써 제어될 수 있다. 도 11은 수용성 환경 테스트 동안 라미네이트된 필름의 접착력에 대한 p(VPA-AA) 접착 촉진제 코팅 중량의 영향을 보여주는 디지털 이미지들을 포함한다. 금속 스트립은 상기에 설명된 바와 같이 전처리 및 라미네이트되었다. 샘플들은 금속 스트립(예를 들어, 캔 뚜껑을 형성하기 전)에서 10 cm x 21 cm 쿠폰으로 절단되었다. 쿠폰들은 무탄산수에 10분 동안 두었다. 쿠폰들은 금속 스트립의 압연 방향에 횡방향으로 및 금속 스트립의 압연 방향과 동일한 방향(예를 들어, 금속 스트립의 압연 방향에 대해 세로 방향)으로 테스트할 수 있도록 두 개의 다른 위치들에서 절단되었다. 절단된 샘플들은 물에 침지되었다. 금속 스트립_을 절단할 때 느슨해진 금속 스트립의 부분(1110)은 금속 스트립의 라미네이트된 면에서 멀어지는 방향으로 구부러졌다. 도 11에 도시된 바와 같이, 테스트 조건들에서 p(VPA-AA) 접착 촉진제에 대한 최적의 코팅 중량이 존재한다. 도 11의 예에서, 최대 약 0.45 중량% p(VPA-AA) 접착 촉진제를 함유한 수용액으로부터 p(VPA-AA) 접착 촉진제를 도포함으로써 달성된 코팅 중량이 최적 접착력을 제공했다. 따라서, 약 0.45 중량%보다 큰 p(VPA-AA) 접착 촉진제를 도포하면 접착력에 악영향을 미치며, 라미네이트된 필름이 박리되도록 한다.
표 12 내지 15는 형성된 캔 뚜껑들에 대해 수행된 수용성 환경 테스트의 결과들을 요약한 것이다. 금속 스트립은 상기에 설명된 바와 같이 전처리 및 라미네이트되었다. 수용성 환경 테스트는 캔 본체를 냉장된 탄산수(8℃)로 채우고, 캔 본체를 음료수 캔 뚜껑으로 봉하고, 캔을 38 ℃의 오븐에서 10분 동안 거꾸로 보관(예를 들어, 라미네이트된 캔 뚜껑이 바닥에 있음)하여 수행되었다. 캔을 오븐에 보관한 후, 캔은 압력과 액체의 일부가 빠져나갈 수 있도록 약간의 개구를 제공하도록 뒤집힌 상태에서 매우 천천히 개봉되었다. 압력을 해제한 후, 캔 본체를 절단하고 캔 본체에서 캔 뚜껑을 제거하여 캔을 비웠다. 그런 다음, 라미네이트된된 필름이 분석되었다. 육안으로 확인되는 박리는 모두 실패로 표시되었다. 육안으로 보이지 않는 박리는 통과로 표시되었다. 보관 시간, 온도 및 액체(예를 들어, 물) 노출의 영향들이 평가되었다. 접착 촉진제를 통합하고 다양한 온도로 다양한 시간 동안 보관된 다양한 샘플들의 결과들이 표 12에 요약되어 있다.
보관 시간 및 온도의 영향
시간
온도 		5분 15분 30분 60분 120분 240분
80 ℃ 실패 실패 실패 실패 해당 없음 해당 없음
100 ℃ 실패 실패 실패 실패 해당 없음 해당 없음
120 ℃ 실패 실패 실패 실패 실패 실패
140 ℃ 실패 실패 실패 실패 해당 없음 해당 없음
표 12에 도시된 바와 같이, 라미네이트된 필름들을 가열하고 건조한 환경에서 높은 온도를 유지하는 것은 수분 민감도를 완화시키지 않는다. 아래의 표 13 내지 15는 다양한 온도로 다양한 시간 동안 수용성 환경에 라미네이트된 필름들을 노출시킴으로써 발생하는 수분 민감도에 대한 영향을 입증한다.
접착 촉진제를 통합하고 다양한 온도로 다양한 시간 동안 탈염수에 노출된 다양한 샘플들의 결과들이 표 13에 요약되어 있다.
다양한 시간 및 온도에서의 수분 노출의 영향
시간
온도 		5분 15분 30분 60분
30 ℃ 실패 실패 실패 실패
40 ℃ 실패 실패 실패 실패
50 ℃ 실패 실패 실패 실패
60 ℃ 실패 실패 통과 통과
80 ℃ 실패 통과 통과 통과
100 ℃ 통과 통과 통과 통과
표 13에 나타낸 바와 같이, 수분 민감성은 라미네이트된 필름을 높은 온도(예를 들어, 적어도 약 60℃)에서 다양한 시간(예를 들어, 최대 약 1시간) 동안 물에 노출시킴으로써 제거될 수 있다.
접착 촉진제를 통합하고 다양한 온도로 다양한 시간 동안 탈 이온수에 노출된 다양한 샘플들의 결과들이 표 14에 요약되어 있다. 라미네이트된 필름을 포함하는 캔들은 캔들을 거꾸로 보관하여 탈 이온수에 침지되었다.
시간, 온도 및 수분 침지의 영향
시간
(시) 		2 4 6 9 24 48 72 120
25 ℃ 실패 실패 실패 실패 통과 통과 통과 통과
8 ℃ 실패 실패 실패 실패 통과 통과 통과 통과
표 14에 나타낸 바와 같이, 상온 또는 냉장고(예를 들어, 약 8℃)에서 최소 24시간 동안 거꾸로 보관된(예를 들어, 라미네이트된 캔 뚜껑이 바닥으로 가도록 한) 액체 충전 캔들의 경우에 수분 민감성이 제거될 수 있다.
접착 촉진제를 통합하고 다양한 온도로 다양한 시간 동안 탈 이온수에 노출된(예를 들어, 라미네이트된 필름들이 캔들을 똑바로 세워 보관함으로써 고습도 탈 이온수 환경에 노출됨) 다양한 샘플의 결과들이 표 15에 요약되어 있다.
시간, 온도 및 수증기 노출의 영향
시간
(시간) 		2 4 6 9 24 48 72 120
25 ℃ 실패 실패 실패 실패 통과 통과 통과 통과
8 ℃ 실패 실패 실패 실패 실패 실패 통과 통과
표 15에 도시된 바와 같이, 액체로 채워진 캔은 상온에서 최소 24시간 동안 또는 냉장고(예를 들어, 약 8℃)에서 최소 72시간 동안 똑바로 세워 보관된(예를 들어, 라미네이트된 캔 뚜껑이 위로 가도록 한) 액체로 채워진 캔의 경우에 수분 민감성이 제거될 수 있다.
라미네이트된 금속 스트립을 제조할 때 접착 촉진제의 사용은 향상된 페더링 성능을 포함하여 예상치 못한 이점들을 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 접착 촉진제는 허용 가능한 한계를 넘어 금속 스트립에 대한 폴리머 필름의 접착력을 향상시킬 수 있다. 추가로, 라미네이트된 금속 스트립을 제조할 때 변환층과 접착 촉진제를 함께 사용하면 향상된 페더링 성능을 포함하여 예상치 못한 이점들을 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 라미네이트된 금속 스트립을 제조할 때 접착 촉진제의 사용은 금속 스트립에 도포된 비정질 폴리머 필름의 무시 가능한 페더링을 제공할 수 있다. 추가로, 라미네이트된 골이 있는 오리피스(예를 들어, 캔 뚜껑 개구)를 개봉하기 전에 비정질 폴리머 필름을 수용성 환경에 노출시키는 것은 금속으로부터 비정질 폴리머 필름을 분리시키는 물에 의해 야기되는 박리를 제거할 수 있다.
예시들
예시 1은 캔 뚜껑 원료를 제조하는 공정으로서, 금속 스트립의 제1 면에 코폴리머 접착 촉진제 용액을 도포하는 단계; 코폴리머 접착 촉진제 용액을 건조하여 금속 스트립의 제1 면에 코폴리머 접착 촉진제 필름을 제공하는 단계; 금속 스트립의 제1 면 상의 코폴리머 접착 촉진제 필름을 경화시키는 단계; 금속 스트립의 제1 면 상의 코폴리머 접착 촉진제 필름에 폴리머 필름을 라미네이트하여 라미네이트된 금속 스트립을 생성하는 단계; 및 라미네이트된 금속 스트립을 어닐링 온도로 어닐링하는 단계를 포함한다.
예시 2는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 금속 스트립은 알루미늄 스트립이다.
예시 3은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 알루미늄 스트립은 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx, 7xxx, 및 8xxx 시리즈 알루미늄 합금이다.
예시 4는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 코폴리머 접착 촉진제 용액은 비닐 포스포산 - 아크릴산 코폴리머를 함유하는 용액이다.
예시 5는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 폴리머 필름은 폴리에스테르 필름을 포함한다.
예시 6은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 폴리에스테르 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 포함한다.
예시 7은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 코폴리머 접착 촉진제 용액을 도포하는 단계는 바 코팅, 롤러 코팅, 스프레이 코팅 또는 딥 코팅을 포함한다.
예시 8은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 코폴리머 접착 촉진제 용액은 수용성 코폴리머 접착 촉진제 용액이다.
예시 9는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 수용성 코폴리머 접착 촉진제 용액은 수용성 코폴리머 촉진제 용액의 중량에 기초하여 0.08 중량% 내지 0.45 중량% 코폴리머 접착 촉진제를 포함한다.
예시 10은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 수용성 코폴리머 접착 촉진제 용액은 수용성 코폴리머 촉진제 용액의 중량에 기초하여 0.2 중량% 내지 0.32 중량% 코폴리머 접착 촉진제를 포함한다.
예시 11은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 건조는 최대 30초 동안 수행된다.
예시 12는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 폴리머 필름을 라미네이트하는 단계는 금속 스트립에 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 라미네이트하는 단계를 포함한다.
예시 13은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 금속 스트립을 세정하는 단계를 더 포함하며, 금속 스트립을 세정하는 단계는 금속 스트립의 표면으로부터 천연 산화물 및/또는 수산화물 종을 제거하는 단계; 변환층을 도포하는 단계; 및 변환층을 경화시키는 단계를 포함한다.
예시 14는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 금속 스트립을 세정하는 단계는 황산 및 불화수소산의 혼합물에 금속 스트립을 침지시키는 단계를 포함한다.
예시 15는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 변환층은 크롬III 인산염 또는 티타늄/지르코늄의 화합물을 포함한다.
예시 16은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 폴리머 필름을 라미네이트하는 단계는 폴리머 필름을 적어도 200 ℃로 가열하고, 폴리머 필름을 금속 스트립의 제1 면 상의 코폴리머 접착 촉진제 필름과 좁촉시키는 단계; 및 폴리머 필름의 온도를 적어도 200 ℃의 온도로 1초 내지 30초 동안 유지하는 단계를 포함한다.
예시 17은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 금속 스트립의 제2 면에 래커 또는 다른 폴리머 필름의 층을 도포하는 단계를 더 포함하며, 금속 스트립의 제1 면은 금속 스트립으로 형성된 캔 뚜껑의 내부 대향 측면에 대응하고, 금속 스트립의 제2 면은 금속 스트립으로 형성된 캔 뚜껑의 외부 대향 측면에 대응한다.
예시 18은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 라미네이트된 금속 스트립을 어닐링하는 단계는 폴리머 필름을 금속 스트립의 표면 텍스처로 용융시키기에 충분한 기간 동안 폴리머 필름의 온도를 상승시키는 단계를 포함한다.
예시 19는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 라미네이트된 금속 스트립을 어닐링하는 단계는 폴리머 필름의 온도를 적어도 230 ℃로 상승시키는 단계를 포함한다.
예시 20은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 폴리머 필름은 적어도 하나의 폴리아미드를 포함한다.
예시 21은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정으로서, 적어도 하나의 폴리아미드는 나일론 12를 포함한다.
예시 22는 임의의 선행 또는 후속 예시에 따른 캔 뚜껑 원료로서, 제1 면 및 제2 면을 포함하는 금속 스트립을 포함하며, 적어도 제1 면은 접착 촉진제 층 및 접착 촉진제 층에 결합된 폴리머 필름 층을 포함한다.
예시 23은 임의의 선행 또는 후속 예시에 따른 캔 뚜껑 원료로서, 제1 면은 폴리머 필름 층으로부터 접착 촉진제 층 반대편에 배열된 변환층을 더 포함하며, 제2 면은 래커 층 또는 폴리머 층 중 적어도 하나를 포함한다.
예시 24는 임의의 선행 또는 후속 예시의 캔 뚜껑 원료 제품으로서, 캔 뚜껑 제품은 캔 뚜껑 개구를 형성하도록 개봉 가능한 골이 있는 오리피스를 포함한다.
예시 25는 임의의 선행 또는 후속 예시의 캔 뚜껑 제품으로서, 캔 뚜껑 개구는 오리피스를 개봉 시 폴리머 필름 층의 육안으로 보이는 페더 부분들이 없다.
상기에 인용된 모든 특허들, 간행물들 및 초록들은 그 전체가 본원에 참조로 통합된다. 본 발명의 다양한 목적들의 달성에 본 발명의 다양한 실시예들이 설명된다. 이들 실시예들은 단지 본 발명의 원리들을 예시하는 것임을 인식해야 한다. 많은 수정들 및 적응들은 다음의 청구 범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다.

Claims (20)

  1. 캔 뚜껑 원료를 제조하는 공정으로서,
    금속 스트립의 제1 면에 코폴리머 접착 촉진제 용액을 도포하는 단계;
    상기 코폴리머 접착 촉진제 용액을 건조하여 상기 금속 스트립의 제1 면에 코폴리머 접착 촉진제 필름을 제공하는 단계;
    상기 금속 스트립의 제1 면 상의 상기 코폴리머 접착 촉진제 필름을 경화시키는 단계;
    상기 금속 스트립의 제1 면 상의 상기 코폴리머 접착 촉진제 필름에 폴리머 필름을 라미네이트하여 라미네이트된 금속 스트립을 생성하는 단계; 및
    상기 라미네이트된 금속 스트립을 어닐링 온도로 어닐링하는 단계를 포함하는, 공정.
  2. 제1항에 있어서, 금속 스트립은 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx, 7xxx, 또는 8xxx 시리즈 알루미늄 합금인, 공정.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코폴리머 접착 촉진제 용액은 비닐 포스포산 - 아크릴산 코폴리머를 포함하는, 공정.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 필름은 폴리에스테르 필름을 포함하는, 공정.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 포함하는, 공정.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 필름은 적어도 하나의 폴리아미드를 포함하는, 공정.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 폴리아미드는 나일론 12를 포함하는, 공정.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코폴리머 접착 촉진제 용액을 도포하는 단계는 바 코팅, 롤러 코팅, 스프레이 코팅 또는 딥 코팅을 포함하는, 공정.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코폴리머 접착 촉진제 용액은 수용성 코폴리머 접착 촉진제 용액인, 공정.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코폴리머 접착 촉진제 용액을 건조시키는 단계는 최대 30초 동안 수행되는, 공정.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 스트립을 세정하는 단계로서, 상기 금속 스트립을 세정하는 단계는 상기 금속 스트립의 표면으로부터 천연 산화물 또는 수산화물 종을 제거하는 단계를 포함하는, 상기 세정하는 단계;
    변환층을 도포하는 단계; 및
    상기 변환층을 경화시키는 단계를 더 포함하는, 공정.
  12. 제11항에 있어서, 상기 금속 스트립을 세정하는 단계는 황산 및 불화수소산의 혼합물에 상기 금속 스트립을 침지시키는 단계를 포함하는, 공정.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 변환층은 크롬 III 인산염 또는 티타늄/지르코늄의 화합물을 포함하는, 공정.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 필름을 라미네이트하는 단계는,
    상기 폴리머 필름의 온도를 최소 200 ℃로 가열하는 단계;
    상기 폴리머 필름을 상기 금속 스트립의 제1 면 상의 상기 코폴리머 접착 촉진제 필름과 접촉시키는 단계; 및
    상기 폴리머 필름의 온도를 1초 내지 30초 동안 유지하는 단계를 포함하는, 공정.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라미네이트된 금속 스트립을 어닐링하는 단계는 상기 폴리머 필름의 온도를 최소 230 ℃로 상승시키는 단계를 포함하는, 공정.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 스트립의 제2 면에 래커 또는 다른 폴리머 필름의 층을 도포하는 단계를 더 포함하며, 상기 금속 스트립의 제1 면은 상기 금속 스트립으로 형성된 캔 뚜껑의 내부 대향 측면에 대응하고, 상기 금속 스트립의 제2 면은 상기 금속 스트립으로 형성된 캔 뚜껑의 외부 대향 측면에 대응하는, 공정.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 공정에 따라 제조된 캔 뚜껑 원료 제품으로서,
    제1 면 및 제2 면을 포함하는 금속 스트립을 포함하며, 적어도 상기 제1 면은 접착 촉진제 층 및 상기 접착 촉진제 층에 결합된 폴리머 필름 층을 포함하는, 캔 뚜껑 원료 제품.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 면은 상기 폴리머 필름 층으로부터 상기 접착 촉진제 층 반대편에 배열된 변환층을 더 포함하며, 상기 제2 면은 래커 층 또는 폴리머 층 중 적어도 하나를 포함하는, 캔 뚜껑 원료 제품.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 캔 뚜껑 원료 제품은 캔 뚜껑 개구를 형성하도록 개봉 가능한 골이 있는 오리피스를 포함하는, 캔 뚜껑 원료 제품.
  20. 제19항에 있어서, 상기 캔 뚜껑 개구는 상기 골이 있는 오리피스를 개봉 시 상기 폴리머 필름 층의 육안으로 보이는 페더 부분들이 없는, 캔 뚜껑 원료 제품.
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