KR20230159858A - 적층 캔 단부 스톡 - Google Patents

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lacquer
annealing
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얀-토비아스 파페
크리스티안 터씽
즈벨 부르크하르트 폰
마르쿠스 망겔스
코넬리아 슈뢰더
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노벨리스 인크.
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Abstract

알루미늄 캔 단부 스톡(CES) 및 CES를 생산하기 위한 방법이 본원에서 제공된다. CES는 중합체 필름 코팅을 갖고 유리하게는 낮은 페더링, 낮은 헤어링 및 높은 내마모성을 나타내는 적층 금속 스트립을 포함한다. 적층 금속 스트립은 외부 대향측상에 있는 적층 중합체 코팅 및 내부 대향측상에 있는 래커 코팅을 포함할 수 있다. CES는 금속 스트립의 일측에 중합체 필름을 적층하고 적층 금속 스트립을 어닐링하여 형성된다. 일부 경우, 금속 스트립에 적층되는 중합체 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이며, 이는 착색될 수 있다.

Description

적층 캔 단부 스톡
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 4월 22일자로 출원된, 미국 가출원 번호 제63/178,323호의 이익 및 우선권을 주장하며, 이는 모든 목적을 위해 전문이 참조에 의해 본원에 원용된다.
본 개시내용은 일반적으로 금속가공(metalworking), 더 구체적으로는, 캔 단부 스톡(can end stock)으로서 사용하기에 적합한 적층 금속 스트립 및 이의 제조에 관한 것이다.
알루미늄 음료 캔과 같은 특정 금속 제품은 금속과 내용물 사이에 보호 층이 필요할 수 있거나 달리 이로부터 유익을 얻을 수 있다. 예를 들어, 소다 및 콜라와 같은 가혹한 음료로 인한 금속 손상을 방지하기 위한 것뿐만 아니라 변색 또는 맛 변화와 같은 음료에 대한 바람직하지 않은 영향을 방지하기 위해 음료 캔은 종종 음료 캔의 금속과 그 안에 있는 음료 사이에 충분한 보호를 제공해야 한다. 또한, 금속 제품은 금속과 외부 환경 사이의 보호층으로부터 더 유익을 얻을 수 있다. 음료 캔의 외부상의 보호 층은, 예를 들어, 제조 공정 동안 마모 또는 다른 손상으로부터 음료 캔을 보호할 수 있다. 또한, 음료 캔의 외부상의 보호층은 음료 캔상에 외부 디자인을 적용하는 데 필요하거나 유익할 수 있다.
금속 제품의 내부 및 외부 표면상에 있는 보호 층상에 배치되는 요건이 종종 존재한다. 예를 들어, 보호층은 금속 제품에 적절하게 부착되어야 한다. 외부 표면상에서, 추가 예로서, 보호 층은 전형적으로 적층 후 균질한 색상, 내마모성, 적절한 개방 거동, 및 최종 제조 동안 적절한 일반적 거동을 나타내야 한다. 래커와 같은 종래의 보호 층은 부적절한 내마모성을 입증하는 것으로 밝혀졌다. 한편, 종래의 보호층에 대해 이전에 시도된 대안은 바람직하지 않은 헤어링 및 페더링을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 또한, 종래의 보호층은 금속 제품에 대해 부적절한 접착력을 나타내었으며 비용이 많이 들고 시간 집약적인 제조 공정을 필요로 하였다. 따라서, 종래의 보호층은 효과가 없다.
일부 양태에서, 본 개시내용은 캔 단부 스톡을 제조하는 공정을 제공하며, 이는 금속 스트립을 250 °C 미만의 제1 온도로 예열하는 단계; 중합체 필름을 금속 스트립의 제1 측으로 적층하여 적층 금속 스트립을 생산하는 단계로서, 금속 스트립의 제1 측은 금속 스트립으로부터 형성되는 캔 단부의 외부 대향측에 대응하는 단계; 및 적층 금속 스트립을 어닐링 온도로 어닐링하는 단계로서, 어닐링 온도는 175 °C 초과인 단계를 포함한다. 일부 경우, 금속 스트립은 알루미늄 스트립이다. 일부 경우, 중합체 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 포함한다. 일부 경우, 공정은 접착 코팅을 금속 스트립에 적용하는 단계를 더 포함하며, 중합체 필름을 금속 스트립의 제1 측으로 적층하는 단계는 중합체 필름을 접착 코팅으로 적층하는 단계를 포함한다. 일부 경우, 중합체 필름은 착색제를 포함한다. 일부 경우, 착색제는 카본 블랙 및 이산화 티타늄으로 구성되는 군으로부터 선택된다. 일부 경우, 공정은 래커 층을 금속 스트립의 제2 측에 적용하는 단계를 더 포함하며, 금속 스트립의 제2 측은 금속 스트립으로부터 형성되는 캔 단부의 내부 대향측에 대응한다. 일부 경우, 래커는 에폭시계 용액, 폴리에스테르 용액 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 경우, 어닐링 온도는 225 °C 초과이다. 일부 경우, 어닐링 온도는 300 °C 미만이다. 일부 경우, 공정은 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계 후 적층 금속 스트립을 냉각하는 단계를 더 포함한다. 일부 경우, 공정은 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계 후 윤활제를 적층 금속 스트립에 적용하는 단계를 더 포함한다.
일부 양태에서, 본 개시내용은 본원에서 설명되는 공정에 따라 제조되는 캔 단부 스톡 제품을 제공한다. 일부 경우, 금속 스트립의 제1 측은 캔 단부 스톡 제품의 외부 대향측에 대응한다. 일부 경우, 중합체 필름은 150μm 미만의 두께를 갖는다.
일부 양태에서, 본 개시내용은 바디 피스(body piece) 및 단부 캡을 포함하는 음료 캔을 제공하며, 단부 캡은 임의의 선행 예시에 따라 제조되는 캔 단부 스톡으로부터 형성된다.
일부 양태에서, 본 개시내용은 시스템을 제공하며, 이는 금속 스트립을 수용하고 금속 스트립을 예열 온도로 예열하기 위한 예열 오븐; 예열된 온도에서 금속 스트립을 수용하고 중합체 필름을 금속 스트립의 제1 측에 적용하기 위해 예열 오븐의 다운스트림에 배치되는 적층 시스템으로서, 금속 스트립의 제1 측은 금속 스트립으로부터 형성되는 캔 단부의 외부 대향측에 대응하는 적층 시스템; 및 적층 금속 스트립을 수용하고 어닐링 온도에서 적층 금속 스트립을 가열하기 위해 적층 시스템의 다운스트림에 배치되는 어닐린 오븐으로서, 어닐링 온도는 200 °C 초과인 어닐링 오븐을 포함한다. 일부 경우, 금속 스트립은 알루미늄 스트립이다. 일부 경우, 시스템은 접착 코팅을 금속 스트립에 적용하기 위한 접착 코팅 적용 시스템을 더 포함하며, 적층 시스템은 중합체 필름을 접착 코팅에 적용하도록 구성된다. 일부 경우, 적층 시스템은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 공급원에 연결된다. 일부 경우, 시스템은 래커 층을 금속 스트립의 제2 측에 적용하기 위한 래커 적용 시스템을 더 포함한다. 일부 경우, 어닐링 온도는 225 °C 초과이다. 일부 경우, 어닐링 온도는 300 °C 미만이다.
본 개시내용은 첨부되는 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명되며, 유사한 참조부호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 개시내용의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡을 제조하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 캔 단부 스톡의 확대 측면도이다
도 3a는 본 개시내용의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡의 시트이다.
도 3b는 본 개시내용의 특정 양태에 따라 절단된 후 도 3a의 캔 단부 스톡의 시트를 도시한다.
도 3c는 본 개시내용의 특정 양태에 따른 도 3a의 캔 단부 스톡의 시트로부터 생성된 캔 단부 블랭크 세트를 도시한다.
도 3d는 본 개시내용의 특정 양태에 따른 도 3c의 캔 단부 블랭크로부터 형성된 캔 단부를 포함하는 음료 캔을 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡 단면의 다중 층을 도시하는 등각 컷어웨이 다이어그램이다.
도 5는 본 개시내용의 특정 양태에 따라 캔 단부 스톡을 제조하기 위한 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 6는 본 개시내용의 특정 양태에 따른 적층 시스템의 개략도이다.
알루미늄 스트립과 같은 금속 스트립으로부터 캔 단부 스톡을 생산하기 위한 공정 및 시스템이 본원에서 설명된다. 본원에서 설명되는 공정에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름과 같은 중합체 필름이 금속 스트립의 외측에 적층된다. 생성된 캔 단부 스톡은 예를 들어 음료 캔에 사용될 수 있다.
본원에서 설명되는 방법에 따라 생산되는 캔 단부 스톡은 유리하게는 개선된 성질을 나타낸다. 특히, 캔 단부 스톡은 개선된 내마모성을 나타낸다. 또한, 본원에서 설명되는 캔 단부 스톡은 높은 내마모성에 더하여 낮은 페더링(feathering) 및 낮은 헤어링(hairing)을 나타내도록 구체적으로 개발되었다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 페더링 및 헤어링은 내마모성 캔 단부 스톡의 개발에서 직면하는 문제였다. 본원에서 설명되는 캔 단부 스톡은 내마모성, 낮은 페더링 및 낮은 헤어링 3가지 모두를 달성한다.
또한, 본원에서 설명되는 방법은 보호 필름을 금속 스트립에 적용하는 더 효율적인 수단을 제공할 수 있다. 종래의 공정은 종종 다수의 공정 단계를 필요로 한다. 일부 경우, 종래의 공정은 상이한 목적을 위해 연속 래커 층을 적용한다. 예를 들어, 보호 래커 층 및 별개의 착색 래커 층이 있다. 한편, 본원에서 설명되는 방법은 단일 층에서 보호 및 표시(예를 들어, 착색) 둘 모두를 달성할 수 있다. 또한, 본원에서 설명되는 방법은 (예를 들어, 금속 스트립의 외부 표면에 적용된 래커 층으로부터 용매를 제거하기 위해) 건조 단계를 필요로 하지 않을 수 있다. 이러한 개선은 시간과 비용을 모두 절약한다.
정의 및 설명
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "발명" 또는 "본 발명"은 본 특허 출원 및 아래의 청구범위의 모든 특허 대상을 광범위하게 지칭하도록 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 서술은 본원에서 설명되는 특허 대상을 제한하거나 또는 아래 특허 청구범위의 범위 또는 의미를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이 설명에서는, "시리즈" 또는 "7xxx"와 같은 알루미늄 산업 지정으로 식별되는 합금을 참조한다. 알루미늄 및 이의 합금을 명명하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 체계에 대한 이해를 위해, "단조 알루미늄 및 단조 알루미늄 합금에 대한 국제 합금 명칭 및 화학 조성 제한(International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys)" 또는 "알루미늄 협회 합금 명칭 및 화학 조성 제한 등록 기록, 주물 및 잉곳 형태의 알루미늄 합금(Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot)"을 참조하며, 둘 모두는 알루미늄 협회에 의해 발행되었다.
알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율(wt. %)의 원소 조성과 관련하여 본원에 설명된다. 각각의 합금의 특정 예에서, 나머지는 알루미늄이고, 불순물의 합계에 대해 0.15 %의 최대 wt. %이다.
본원에서 사용되는 "페더링"은 금속 스트립상의 보호 층(예를 들어, 중합체 필름)에서의 신장 및 박리를 지칭한다. 페더링의 정도는 연장 및 박리의 결과로서 절단된 알루미늄 에지상으로 연장되는 보호 층(예를 들어, 중합체 필름)의 양에 의해 측정된다. 캔 단부 스톡은 캔 단부를 생산하기 위해 캔 단부 스톡으로부터 디스크(disc)를 절단할 때 페더링에 특히 취약하다. 또한, 페더링은 음료 캔을 개봉할 때 생성되는 오리피스와 같은 금속이 파손될 위험이 있다.
본원에서 사용되는 "헤어링"은 금속 스트립상의 보호 층(예를 들어, 중합체 필름)에서 가시적인 모발형 변형의 형성을 지칭한다. 캔 단부 스톡은, 예컨대, 스코어 라인을 생성하기 위해, 보호 층(예를 들어, 중합체 필름)을 통해 절단될 때 특히 마모에 취약하다. 일부 경우, 헤어링은 금속 스트립에 대한 보호층의 불량한 접착의 결과이다.
본 출원에서는 합금 상태 또는 템퍼를 참조한다. 가장 일반적으로 사용되는 합금 템퍼 설명의 이해를 위해, "합금 및 템퍼 명칭 시스템에 대한 미국 국가 표준(ANSI) H35"를 참조하라. F 조건 또는 성질은 제작된 알루미늄 합금을 나타낸다. O 조건 또는 템퍼는 어닐링 후 알루미늄 합금을 지칭한다. T1 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 (예를 들어, 실온에서) 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T2 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 냉간 가공되고 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T3 조건 또는 템퍼는 열처리, 냉간 가공 및 자연 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T4 조건 또는 템퍼는 열처리 및 자연 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T5 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 (승온에서) 인공 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T6 조건 또는 템퍼는 열처리 및 인공 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T7 조건 또는 템퍼는 열처리 및 인공 과시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T8x 조건 또는 템퍼는 열처리, 냉간 가공 및 인공 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T9 조건 또는 템퍼는 열 처리, 인공 시효 및 냉간 가공된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다.
본원에서 사용되는 단수형 표현의 의미는 문맥상 달리 명확하게 지시하지 않는 한 단수형 및 복수형 참조를 포함한다.
본원에서 사용되는 "실온"의 의미는 약 15 °C 내지 약 30 °C, 예를 들어, 약 15 °C, 약 16 °C, 약 17 °C, 약 18 °C, 약 19 °C, 약 20 °C, 약 21 °C, 약 22 °C, 약 23 °C, 약 24 °C, 약 25 °C, 약 26 °C, 약 27 °C, 약 28 °C, 약 29 °C 또는 약 30 °C의 온도를 포함할 수 있다.
본원에서 개시되는 모든 범위는 해당 범위 내에 포함되는 임의의 모든 하위범위를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 명시되는 범위는 최솟값 1과 최댓값 10 사이(및 이들을 포함함)의 임의의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 간주되어야 하며; 즉, 모든 하위 범위는 1 이상의 최솟값, 예를 들어 1 내지 6.1으로 시작하고 10 이하의 최댓값, 예를 들어 5.5 내지 10으로 끝난다.
금속 스트립
본 개시내용은 금속 스트립으로부터 캔 단부 스톡을 생산하기 위한 공정 및 시스템을 제공한다. 더 구체적으로, 본원에서 설명되는 방법은 중합체 필름을 금속 스트립의 제1 측에 적층하는 단계를 포함한다. 고분자 필름이 적층되는 금속 스트립의 조성은 제한되지 않는다. 본원에서 설명되는 방법은 특히 알루미늄 스트립에 매우 적합하나 이에 제한되지 않는다. 중합체 필름은, 예를 들어, 알루미늄 합금의 연속 코일과 같은 임의의 적합한 알루미늄 합금에 적용될 수도 있다. 유용한 알루미늄 합금은 예를 들어 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 또는 8xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다.
비제한적인 예로서, 금속 스트립으로서 사용하기 위한 예시적인 1xxx 시리즈 알루미늄 합금은 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 AA1199를 포함할 수 있다. 일부 경우, 알루미늄 합금은 적어도 99.9% 순수 알루미늄(예를 들어, 적어도 99.91%, 적어도 99.92%, 적어도 99.93%, 적어도 99.94%, 적어도 99.95%, 적어도 99.96%, 적어도 99.97%, 적어도 99.98%, 또는 적어도 99.99% 순수 알루미늄)이다.
금속 스트립으로서 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 2xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA2001, AA2002, 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 AA2199를 포함할 수 있다.
금속 스트립으로서 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 3xxx 시리즈 알루미늄 합금은 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 AA3065를 포함할 수 있다.
금속 스트립으로서 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 4xxx 시리즈 알루미늄 합금은 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 AA4147을 포함할 수 있다.
금속 스트립으로서 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 5xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA5182, AA5183, 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 AA5088을 포함할 수 있다.
금속 스트립으로서 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 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 AA6092를 포함할 수 있다.
금속 스트립으로서 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 7xxx 시리즈 알루미늄 합금은 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, AA7204, 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 AA7099를 포함할 수 있다.
금속 스트립으로서 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 8xxx 시리즈 알루미늄 합금은 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 및 AA8093을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 금속 스트립은 AA3104, AA5006, AA5182 또는 이들의 조합을 포함한다.
알루미늄 합금 제품이 본 개시내용 전반에 걸쳐 설명되나, 방법 및 제품은 임의의 금속 스트립에 적용된다. 일부 실시양태에서, 금속 제품은 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 다른 적합한 금속 또는 재료의 조합이다. 제품은 모놀리식 재료뿐만 아니라 롤 본드 재료, 클래드 재료, 복합 재료 또는 다양한 다른 재료와 같은 비모놀리식 재료를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 금속 제품은 금속 코일, 금속 스트립, 금속 플레이트, 금속 시트, 금속 빌렛, 금속 잉곳 등이다.
금속 스트립은 임의의 적합한 템퍼의 합금으로부터 제조될 수 있다. 특정 예에서, 합금은 F, O, T3, T4, T6, 또는 T8x 템퍼에서 사용될 수 있다. 합금은 직접 냉각 주조(직접 냉각 공동 주조 포함), 반연속 주조, 연속 주조(예를 들어, 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기, 블록 주조기 또는 기타 연속 주조기 사용 포함), 전자기 주조, 핫 탑 주조 또는 다른 주조 방법에 의해 생산된다.
중합체 필름
본원에서 설명되는 공정 및 이로부터 생산되는 캔 단부 스톡은 중합체 필름을 금속 스트립에 적층하는 단계를 포함한다. 특히, 본 개시내용의 공정은 금속 스트립으로부터 형성되는 캔 단부의 외부 대향측에 대응하는 금속 스트립의 측(예를 들어, 제1 측)상에 중합체 필름을 적층하는 단계를 포함한다. 따라서, 중합체 필름은 캔 단부 스톡의 공용측의 일부를 형성한다.
아래의 실시예에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, (예를 들어, 래커와 대조적으로) 캔 단부의 외부 대향측상의 중합체 필름의 사용은 유리하게는 캔 단부 제품의 품질을 개선한다. 특히, 중합체 필름은 종래의 캔 단부 제품에 비해 더 큰 내마모성을 부여한다. 또한, 본원에서 설명되는 중합체 필름, 특히 본원에서 설명되는 제조 방법에 따라 가공되는 중합체 필름은 감소된 페더링 및/또는 헤어링을 나타낸다.
중합체 필름은 특별히 제한되지 않으며, 캔 단부 스톡의 원하는 용도에(예를 들어, 음료 캔으로서) 적합한 임의의 중합체를 포함할 수 있다. 중합체 필름에 적합한 중합체는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함한다. 일부 경우, 금속 스트립에 적층된 중합체 필름은 이축 배향(biaxially oriented) 중합체, 예컨대, 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트(BoPET) 필름이다.
일부 실시양태에서, 중합체 필름은 착색제, 예컨대, 염료 또는 착색제를 더 포함한다. 달리 말하면, 중합체 필름은 착색 중합체 필름(예를 들어, 착색 PET 필름)일 수 있다. 아래의 실시예에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 착색 중합체 필름의 사용은 캔 단부 제품의 품질을 유리하게 개선하는 것으로 밝혀졌다. 무색 중합체 필름에 비해, 착색 필름은 헤어링에 대해 낮은 경향성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 이론에 얽매이지 않고, 필름 내 착색제 입자의 존재는 (예를 들어, 음료 캔을 개방하는 경우 오리피스의 생성에서) 필름의 원활한 파단을 용이하게 하기 위해 필름의 조성에 영향을 미치는 것으로 여겨진다.
착색 중합체 필름에서 사용되는 착색제는 특별히 제한되지 않는다. 적합한 착색제는, 예를 들어, (예를 들어, 백색 중합체 필름을 생성하기 위해) 이산화 티타늄 및 (예를 들어, 흑색 중합체 필름을 생성하기 위해) 카본 블랙을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 중합체 필름은 평균 두께가 5 μm 내지 150 μm, 예를 들어, 5 μm 내지 125 μm, 5 μm 내지 100 μm, 5 μm 내지 75 μm, 5 μm 내지 50 μm, 5 μm 내지 25 μm, 6 μm 내지 150 μm, 6 μm 내지 125 μm, 6 μm 내지 100 μm, 6 μm 내지 75 μm, 6 μm 내지 50 μm, 6 μm 내지 25 μm, 8 μm 내지 150 μm, 8 μm 내지 125 μm, 8 μm 내지 100 μm, 8 μm 내지 75 μm, 8 μm 내지 50 μm, 8 μm 내지 25 μm, 10 μm 내지 150 μm, 10 μm 내지 125 μm, 10 μm 내지 100 μm, 10 μm 내지 75 μm, 10 μm 내지 50 μm, 10 μm 내지 25 μm, 12 μm 내지 150 μm, 12 μm 내지 125 μm, 12 μm 내지 100 μm, 12 μm 내지 75 μm, 12 μm 내지 50 μm 또는 12 μm 내지 25 μm이다.
하한에 관하여, 중합체 필름은 평균 두께가 5 μm 초과, 예를 들어, 6 μm 초과, 8 μm 초과, 10 μm 초과 또는 12 μm 초과이다. 상한에 관하여, 중합체 필름은 평균 두께가 150 μm 미만, 예를 들어, 125 μm 미만, 100 μm 미만, 75 μm 미만, 50 μm 미만 또는 25 μm미만이다.
중합체 필름의 적합한 평균 두께의 예는 10 μm, 11 μm, 12 μm, 13 μm, 14 μm, 15 μm, 16 μm, 17 μm, 18 μm, 19 μm, 20 μm, 21 μm, 22 μm, 23 μm, 24 μm, 25 μm, 26 μm, 27 μm, 28 μm, 29 μm, 30 μm, 31 μm, 32 μm, 33 μm, 34 μm, 35 μm, 36 μm, 37 μm, 38 μm, 39 μm, 40 μm, 41 μm, 42 μm, 43 μm, 44 μm, 45 μm, 46 μm, 47 μm, 48 μm, 49 μm, 50 μm, 51 μm, 52 μm, 53 μm, 54 μm, 55 μm, 56 μm, 57 μm, 58 μm, 59 μm, 60 μm 및 이들 사이의 임의의 두께를 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용의 공정은 중합체 필름의 다중 층을 금속 스트립상에 적층하는 단계를 포함한다. 이러한 실시양태에서, 각각의 중합체 필름 층은 독립적으로 위에서 설명되는 바와 같은 중합체 필름일 수 있다. 일부 경우, 다수의 중합체 필름 층이 금속 스트립상에 적층되며, 각각의 층은 (예를 들어, 조성, 착색제 및/또는 두께에 관하여) 동일하다. 일부 경우, 다수의 중합체 필름 층이 금속 스트립상에 적층되며, 각각의 층은 (예를 들어, 조성, 착색제 및/또는 두께에 관하여) 동일하지 않다.
접착 코팅
일부 실시양태에서, 본 개시내용에 따라 생산되는 캔 단부 스톡은 접착 코팅을 포함한다. 특히, 접착 코팅을 금속 스트립에 적용할 수 있으며, 중합체 필름을 이의 위에 적층할 수 있다. 접착 코팅은 유리하게 중합체 필름을 금속 스트립에 고정시킨다.
아래의 실시예에서 예시되는 바와 같이, 접착 코팅은 개선된 페더링 성능을 제공할 수 있다. 특히, 금속 스트립에 대한 중합체 필름의 접착은 적절한 접착 코팅의 선택에 의해 그리고 (아래에서 설명되는 바와 같은 어닐링 온도와 같은) 공정 파라미터를 제어하여 제어될(예를 들어, 개선될) 수 있다.
일부 실시양태에서, 접착 코팅은 금속 스트립에 적용되는 전처리, 예를 들어, 금속 스트립에 적합한 전처리이다. 접착 코팅으로서 사용될 수 있는 적합한 전처리의 상업적 예는 솔베이(Solvay, 벨기에 브뤼셀)의 Addibond 712 - CP 30을 포함한다.
왁스 코팅
일부 실시양태에서, 본 개시내용에 따라 생산되는 캔 단부 스톡은 왁스 코팅을 포함한다. 일부 경우 예를 들어, 왁스 코팅은 중합체 필름의 외부 대향 표면에 적용될 수 있다. 왁스 코팅은 유익하게는 캔 단부 스톡의 외관을 개선한다. 특히, 본 개시내용에 따른 왁스 코팅은 외관에서 최소의 스트리킹(streaking)을 갖거나 스트리킹을 갖지 않는 균질한 외관을 나타낸다. 또한, 왁스 코팅은 표면상의 마찰력을 감소시키는 윤활제 역할을 한다. 윤활은 캔 단부 스톡의 생산에서 사용되는 기계의 적절한 기능을 보장하기 위해 필요할 수 있다.
왁스 코팅은 왁스의 용액, 예를 들어, 카르나우바(carnauba) 왁스를 포함할 수 있다. 왁스 코팅으로서 사용될 수 있는 적합한 왁스 제품의 상업적 예는 뮌징(M
Figure pct00001
nzing, 독일 압슈타트) LUBA-print 965-A를 포함한다. 일부 실시양태에서, 왁스 코팅은 수중 카르나우바 왁스의 희석물을 포함한다. 예를 들어, 왁스 코팅은 물과 1:2 내지 1:50(예를 들어, 1:5, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, 1:14, 1:16, 1:18 또는 1:20)의 부피비로 카르나우바 왁스(예를 들어, LUBA-print 965-A)의 희석물을 포함할 수 있다. 왁스 코팅을 희석하면 왁스 코팅이 상업적 적용 동안 닙(nip) 내로 펌핑될 수 있고 발포가 완화되도록 하며, 이는 캔 단부 스톡의 표면상에 고체 카르나우바 입자를 건조시키고 유도하는 것으로 밝혀졌다.
일부 실시양태에서, 왁스 코팅은 두께가 5 mg/m2 내지 150 mg/m2, 예를 들어, 5 mg/m2 내지 120 mg/m2, 5 mg/m2 내지 115 mg/m2, 5 mg/m2 내지 110 mg/m2, 5 mg/m2 내지 105 mg/m2, 5 mg/m2 내지 100 mg/m2, 6 mg/m2 내지 150 mg/m2, 6 mg/m2 내지 120 mg/m2, 6 mg/m2 내지 115 mg/m2, 6 mg/m2 내지 110 mg/m2, 6 mg/m2 내지 105 mg/m2, 6 mg/m2 내지 100 mg/m2, 7 mg/m2 내지 150 mg/m2, 7 mg/m2 내지 120 mg/m2, 7 mg/m2 내지 115 mg/m2, 7 mg/m2 내지 110 mg/m2, 7 mg/m2 내지 105 mg/m2, 7 mg/m2 내지 100 mg/m2, 8 mg/m2 내지 150 mg/m2, 8 mg/m2 내지 120 mg/m2, 8 mg/m2 내지 115 mg/m2, 8 mg/m2 내지 110 mg/m2, 8 mg/m2 내지 105 mg/m2, 8 mg/m2 내지 100 mg/m2, 9 mg/m2 내지 150 mg/m2, 9 mg/m2 내지 120 mg/m2, 9 mg/m2 내지 115 mg/m2, 9 mg/m2 내지 110 mg/m2, 9 mg/m2 내지 105 mg/m2, 9 mg/m2 내지 100 mg/m2, 10 mg/m2 내지 150 mg/m2, 10 mg/m2 내지 120 mg/m2, 10 mg/m2 내지 115 mg/m2, 10 mg/m2 내지 110 mg/m2, 10 mg/m2 내지 105 mg/m2, or 10 mg/m2 내지 100 mg/m2이다.
하한에 관하여, 왁스 코팅은 평균 두께가 5 mg/m2 초과, 예를 들어, 6 mg/m2 초과, 7 mg/m2 초과, 8 mg/m2 초과, 9 mg/m2 초과 또는 10 mg/m2 초과이다. 상한에 관하여, 125 mg/m2 미만, 예를 들어, 120 mg/m2 미만, 115 mg/m2 미만, 110 mg/m2 미만, 105 mg/m2 미만 또는 100 mg/m2 미만이다.
래커
일부 실시양태에서, 본 개시내용에 따라 생산되는 캔 단부 스톡은 래커 층을 포함한다. 일부 경우, 예를 들어, 래커 층은 금속 스트립의 표면, 예를 들어, 내부 대향 표면에 적용될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 래커는 금속 스트립과 캔 단부 스톡의 내용물(예를 들어, 캔 단부 스톡으로부터 형성되는 음료 캔의 내용물) 사이에서 보호층을 형성한다.
본원에서 설명되는 공정에서 사용하기에 적합한 래커의 조성은 특별히 제한되지 않는다. 일부 경우, 래커는 수계 및/또는 용매계 조성물을 포함하며, 이는 바람직하게는 금속 스트립의 표면에 분사되거나, 부어지거나 달리 적용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 금속 스트립의 표면에 적용되는 래커는 에폭시계 용액, 폴리에스테르 용액 또는 이들의 조합을 포함한다. 본 개시내용에 대한 래커로서 사용하기에 적합한 조성물의 상업적 예는 셔윈-윌리엄스(Sherwin-Williams, 미국 오하이오 주 클리블랜드)의 EzDex를 포함한다.
일부 실시양태에서 래커 층은 평균 두께가 2 μm 내지 20 μm, 예를 들어, 2 μm 내지 18 μm, 2 μm 내지 16 μm, 2 μm 내지 14 μm, 2 μm 내지 12 μm, 2 μm 내지 10 μm, 3 μm 내지 20 μm, 3 μm 내지 18 μm, 3 μm 내지 16 μm, 3 μm 내지 14 μm, 3 μm 내지 12 μm, 3 μm 내지 10 μm, 4 μm 내지 20 μm, 4 μm 내지 18 μm, 4 μm 내지 16 μm, 4 μm 내지 14 μm, 4 μm 내지 12 μm, 4 μm 내지 10 μm, 5 μm 내지 20 μm, 5 μm 내지 18 μm, 5 μm 내지 16 μm, 5 μm 내지 14 μm, 5 μm 내지 12 μm, 5 μm 내지 10 μm, 6 μm 내지 20 μm, 6 μm 내지 18 μm, 6 μm 내지 16 μm, 6 μm 내지 14 μm, 6 μm 내지 12 μm 또는 6 μm 내지 10 μm이다.
하한에 관하여, 래커 층은 평균 두께가 2 μm 초과, 예를 들어, 3 μm 초과, 4 μm 초과, 5 μm 초과 또는 6 μm 초과일 수 있다. 상한에 관하여, 래커 층은 평균 두께가 20 μm 미만, 예를 들어, 18 μm 미만, 16 μm 미만, 14 μm 미만, 12 μm 미만 또는 10 μm미만일 수 있다.
래커 층의 적합한 평균 두께의 예는 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 11 μm, 12 μm, 13 μm, 14 μm, 15 μm, 16 μm, 17 μm, 18 μm, 19 μm 및 20 μm 및 이들 사이의 임의의 두께를 포함한다.
일부 경우, 래커 층의 두께는 평량으로 표현될 수 있다. 일부 실시양태에서, 래커 층은 평량이 1 g/m2 내지 15 g/m2, 예를 들어, 1 g/m2 내지 14 g/m2, 1 g/m2 내지 12 g/m2, 1 g/m2 내지 10 g/m2, 1 g/m2 내지 8 g/m2, 1 g/m2 내지 6 g/m2, 1.5 g/m2 내지 15 g/m2, 1.5 g/m2 내지 14 g/m2, 1.5 g/m2 내지 12 g/m2, 1.5 g/m2 내지 10 g/m2, 1.5 g/m2 내지 8 g/m2, 1.5 g/m2 내지 6 g/m2, 2 g/m2 내지 15 g/m2, 2 g/m2 내지 14 g/m2, 2 g/m2 내지 12 g/m2, 2 g/m2 내지 10 g/m2, 2 g/m2 내지 8 g/m2, 2 g/m2 내지 6 g/m2, 2.5 g/m2 내지 15 g/m2, 2.5 g/m2 내지 14 g/m2, 2.5 g/m2 내지 12 g/m2, 2.5 g/m2 내지 10 g/m2, 2.5 g/m2 내지 8 g/m2, 2.5 g/m2 내지 6 g/m2, 3 g/m2 내지 15 g/m2, 3 g/m2 내지 14 g/m2, 3 g/m2 내지 12 g/m2, 3 g/m2 내지 10 g/m2, 3 g/m2 내지 8 g/m2, or 3 g/m2 내지 6 g/m2이다.
하한에 관하여, 래커 층은 평량이 1 g/m2 초과, 예를 들어, 1.5 g/m2 초과, 2 g/m2 초과, 2.5 g/m2 초과 또는 3 g/m2 초과일 수 있다. 상한에 관하여 래커 층은 평량이 15 g/m2 미만, 예를 들어, 14 g/m2 미만, 12 g/m2 미만, 10 g/m2 미만, 8 g/m2 미만 또는 6 g/m2 미만일 수 있다.
래커 층의 적합한 평량의 예는 1 g/m2, 1.5 g/m2, 2 g/m2, 2.5 g/m2, 3 g/m2, 3.5 g/m2, 4 g/m2, 4.5 g/m2, 5 g/m2, 5.5 g/m2, 6 g/m2, 6.5 g/m2, 7 g/m2, 7.5 g/m2, 8 g/m2, 9 g/m2, 10 g/m2, 11 g/m2, 12 g/m2, 13 g/m2, 14 g/m2, 15 g/m2 또는 이들 사이의 임의의 두께를 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용에 따라 생산되는 캔 단부 스톡은 금속 스트립과 래커 층 사이에 접착 코팅을 포함한다. 특히, 접착 코팅은 금속 스트립에 적용될 수 있으며, 래커를 이의 위에 적용할 수 있다. 접착 코팅은 유리하게 래커를 금속 스트립에 고정시킨다. 일부 실시양태에서, 접착 코팅은 금속 스트립에 적용되는 전처리, 예를 들어, 금속 스트립에 적합한 전처리이다. 금속 스트립과 래커 층 사이의 접착 코팅은 중합체 필름과 금속 스트립 사이의 접착 코팅과 동일하거나 상이할 수 있다. 금속 스트립과 래커 사이의 접착 코팅으로서 사용될 수 있는 적합한 전처리의 상업적 예는 헨켈 어드히시브 테크놀로지스(Henkel Adhesive Technologies, 독일 뒤셀도르프)의 본데라이트(Bonderite)와 같은 티타늄 지르코늄(Ti-Zr) 기반 전처리를 포함한다.
캔 단부 스톡 제조 방법 및 시스템
일부 양태에서, 본 개시는 캔 단부 스톡을 제조하기 위한 공정을 제공한다. 본원에서 설명되는 공정은 유리하게는 낮은 페더링 및 낮은 헤어링을 갖는 적층 캔 단부 스톡을 생산한다. 일부 실시양태에서, 본원에서 설명되는 공정은 박리를 초래할 수 있는 산성 조건에 대한 적층의 내부식성을 평가할 수 있는 아세트산 시험과 같은 다른 시험 파라미터에서 또한 높은 성능을 나타내는 적층 캔 단부 스톡을 생산한다. 이러한 공정은 중합체 필름을 금속 스트립에 적층하는 단계 및 적층 금속 스트립을 어닐링 온도(T2)로 어닐링하는 단계를 포함할 수 있으며, 중합체 필름을 금속 스트립에 적층하는 단계 전 금속 스트립을 예열 온도(T1)로 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 개시내용의 공정에 따르면, 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계는 175 °C 초과의 온도 T2로 가열하는 단계를 포함한다. 이론에 얽매이지 않고, 이러한 온도에서의 어닐링은 중합체 필름의 금속 스트립에 대한 접착을 개선하며, 이에 의해 생산된 캔 단부 스톡의 성능 특성을 크게 개선하는 것으로 여겨진다.
일부 실시양태에서, 금속 스트립은 양측상에 코팅된다. 본 개시내용에 따른 실시양태에서, 금속 스트립은 일측상에 될 수 있으며 반대측상에 래커링될 수 있다. 예를 들어, 금속 스트립이 외부 대향측상에 적층되고 내부 대향측상에 래커링될 수 있으나, 다른 구성이 사용될 수 있다. 이러한 하이브리드 적층/래커 금속 스트립은 래커의 사용을 통해 캔 단부 스톡의 내부상에 개선된 기능적 성능을 제공하면서 중합체 필름의 사용을 통해 캔 단부 스톡 외부상에 높은 미용 및 기능적 성능을 유지할 수 있으며, 이는 쉽게 헤어링되지 않을 수 있다. 일부 경우, 전술한 바와 같이, 중합체 필름은 필름에 착색을 제공하고 캔 단부 스톡의 기능적 특성을 개선하는 것으로 밝혀진 착색제와 같은 첨가제를 포함할 수 있다.
일부 경우, 적층 금속 스톡은 적층 공정에서 어닐링 공정으로(예를 들어, 어닐링 오븐 내로) 직접 전달된다. 일부 경우, 적층 금속 스톡은 적층 공정에서 래커 적용 시스템으로 그 후 어닐링 공정으로(예를 들어, 어닐링 오븐 내로) 직접 전달된다. 일부 경우, 적층 금속 스톡은 래커 적용 시스템 내로 진입하기 전 냉각(예를 들어, 공냉 또는 수냉)된다.
캔 단부 스톡을 제조하기 위한 일부 종래의 공정에서, 금속 스트립은 양측상에 래커링된다. 래커 조성물은 용매 함량이 비교적 높기 때문에, 래커는 금속 스트립의 양측에 적용될 수 없으며 오븐에서 동시에 어닐링될 수 없다. 또한, 래커 조성물의 높은 용매 함량은 추가적인 건조 단계를 필요로 한다. 따라서, 종래의 공정은 전형적으로 래커 조성물을 적용하고 건조시키기 위해 다수의 공정 단계를 필요로 한다. 이는 라인 속도를 제한하고 생산 동안 추가 통과를 요구하여 비용을 증가시킨다.
본원에서 개시되는 공정 및 시스템 및 이들의 다양한 추가적인 특징 및 예를 같은 숫자가 같은 구성요소를 나타내는 도면을 참조하여 설명되며, 방향적인 설명은 예시적인 실시예를 설명하기 위해 사용되나, 예시적인 실시예와 같은, 본 개시내용을 한정하기 위해 사용되지 않아야 한다. 본원의 예시에 포함되는 구성요소는 축척에 따라 작도되지 않을 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡(CES)을 제조하기 위한 시스템(100)의 개략도이다. 금속 스트립(102)은 금속 스트립(102)을 예열 온도(T1)로 가열하는 예열 오븐(112) 내로 통과된다. 예열 온도(T1)는 금속 스트립(102)에 적층될 중합체 필름(120)의 용융 온도보다 훨씬 낮다. 일부 실시양태에서, 예열 온도(T1)는 175 °C 내지 300 °C, 예를 들어, 175 °C 내지 290 °C, 175 °C 내지 280 °C, 175 °C 내지 270 °C, 175 °C 내지 260 °C, 175 °C 내지 250 °C, 185 °C 내지 300 °C, 185 °C 내지 290 °C, 185 °C 내지 280 °C, 185 °C 내지 270 °C, 185 °C 내지 260 °C, 185 °C 내지 250 °C, 195 °C 내지 300 °C, 195 °C 내지 290 °C, 195 °C 내지 280 °C, 195 °C 내지 270 °C, 195 °C 내지 260 °C, 195 °C 내지 250 °C, 205 °C 내지 300 °C, 205 °C 내지 290 °C, 205 °C 내지 280 °C, 205 °C 내지 270 °C, 205 °C 내지 260 °C, 205 °C 내지 250 °C, 215 °C 내지 300 °C, 215 °C 내지 290 °C, 215 °C 내지 280 °C, 215 °C 내지 270 °C, 215 °C 내지 260 °C, 215 °C 내지 250 °C, 225 °C 내지 300 °C, 225 °C 내지 290 °C, 225 °C 내지 280 °C, 225 °C 내지 270 °C, 225 °C 내지 260 °C 또는 225 °C 내지 250 °C의 온도이다. 하한에 관하여, T1은 175 °C 초과, 예를 들어, 185 °C 초과, 195 °C 초과, 205 °C 초과 또는 215 °C 초과이다. 상한에 관하여, T1은 300 °C 미만, 예를 들어, 290 °C 미만, 280 °C 미만, 270 °C 미만, 260 °C 미만 또는 250 °C 미만이다.
일부 실시양태에서, 금속 스트립(102)의 표면은 예열 오븐에 진입하기 전 표면을 세정하기 위해 (예를 들어, 황산, 플루오르화 수소산, 인산 또는 이들의 조합과 같은 산 용액을 사용하여) 탈지될 수 있다.
예열된 금속 스트립(104)은 적층 시스템(114) 내로 통과한다. 예열된 금속 스트립(104)으로서 금속 스트립(102)은 중합체 필름(120)을 금속 스트립(102)의 일측에 적용하는 적층 시스템(114)을 통과한다. 일부 경우, 중합체 필름은 금속 스트립(102)의 양측에 적용될 수 있다. 적층 시스템(114)은 중합체 필름(120)을 금속 스트립(102)에 적층하기 위한 임의의 적합한 시스템일 수 있다. 일부 경우에, 적층 시스템(114)은 핫 멜트(hot melt) 적층 시스템이다. 적층 금속 스트립(106)은 적층 시스템(114)을 탈출하며, 금속 스트립(102)을 중합체 필름(120)과 조합한다.
일부 실시양태에서, 적층 금속 스트립(106)은 래커 적용 시스템(116)으로 통과할 수 있다. 래커 적용 시스템(116)에 진입하기 전, 적층 금속 스트립(106)은 냉각(예를 들어, 공냉 또는 수냉)될 수 있다. 래커(124)는 래커 적용 시스템(116)에 의해 금속 스트립(102)에 적용된다. 래커 적용 시스템(116)은 래커(124)를 금속 스트립(102)에 적용하기 위한 임의의 적합한 시스템일 수 있다. 래커 적용 시스템(116)은 래커(124)를 금속 스트립(102)상에 가열하거나 경화시키기 위한 오븐을 포함할 수 있다. 일부 경우, 래커 적용 시스템(116)은 적층 시스템(114)의 다운스트림에(예를 들어, 후에) 있다. 일부 경우, 래커 적용 시스템(116)은 어닐링 오븐(118)의 업스트림에(예를 들어, 전에) 있다. 일부 경우, 래커 적용 시스템(116)은 적층 시스템(114) 또는 예열 오븐(112)의 업스트림에 있다. 일부 경우, 래커 적용 시스템(116)은 적층 시스템(114) 및 어닐링 오븐(118) 모두의 다운스트림에 있다. 도 1에 나타낸 실시양태에서, 래커 적용 시스템(116)은 적층 시스템(114)과 어닐링 오븐(118) 사이에 위치된다. 적층 래커링된 금속 스트립(108)은 래커 적용 시스템(116)을 탈출할 수 있다.
업스트림 래커 적용 시스템(116)이 사용되는 경우, 적층 래커링된 금속 스트립(108)이 어닐링 오븐(118) 내로 통과할 수 있다. 일부 경우, 래커 적용 시스템(116)이 적층 시스템(114)과 어닐링 오븐(118) 사이에 사용되지 않는 경우, 적층 금속 스트립(106)은 어닐링 오븐 내로 통과할 수 있다.
어닐링 오븐(118)은 적층 시스템(114) 및 선택적으로 래커 적용 시스템(116)의 다운스트림에(예를 들어, 후에) 위치될 수 있다. 일부 경우, 어닐링 오븐(118)은 래커 적용 시스템(116)의 바로 다운스트림에 위치되어, 래커 적용 시스템(116)을 탈출하는 래커링된 적층 금속 스트립(108)이 다른 기계 또는 시스템을 통과하거나 또는 다른 기계 또는 시스템과 접촉하기 전 어닐링 오븐(118) 내로 통과하게 한다.
어닐링 오븐(118)은 래커링된 적층 금속 스트립(108)의 온도를 어닐링 온도(T2)로 상승시킨다. 일부 실시양태에서, 어닐링 온도(T2)는 175 °C 내지 300 °C, 예를 들어, 175 °C 내지 290 °C, 175 °C 내지 280 °C, 175 °C 내지 270 °C, 175 °C 내지 260 °C, 175 °C 내지 250 °C, 185 °C 내지 300 °C, 185 °C 내지 290 °C, 185 °C 내지 280 °C, 185 °C 내지 270 °C, 185 °C 내지 260 °C, 185 °C 내지 250 °C, 195 °C 내지 300 °C, 195 °C 내지 290 °C, 195 °C 내지 280 °C, 195 °C 내지 270 °C, 195 °C 내지 260 °C, 195 °C 내지 250 °C, 205 °C 내지 300 °C, 205 °C 내지 290 °C, 205 °C 내지 280 °C, 205 °C 내지 270 °C, 205 °C 내지 260 °C, 205 °C 내지 250 °C, 215 °C 내지 300 °C, 215 °C 내지 290 °C, 215 °C 내지 280 °C, 215 °C 내지 270 °C, 215 °C 내지 260 °C, 215 °C 내지 250 °C, 225 °C 내지 300 °C, 225 °C 내지 290 °C, 225 °C 내지 280 °C, 225 °C 내지 270 °C, 225 °C 내지 260 °C 또는 225 °C 내지 250 °C의 온도이다. 하한에 관하여, T2는 175 °C 초과, 예를 들어, 185 °C 초과, 195 °C 초과, 205 °C 초과 또는 215 °C 초과이다. 상한에 관하여, T2는 300 °C 미만, 예를 들어, 290 °C 미만, 280 °C 미만, 270 °C 미만, 260 °C 미만 또는 250 °C 미만이다.
래커링된 적층 금속 스트립(108)은, 금속 스트립(102)의 어닐링 및 중합체 필름(120)의 원하는 접착을 포함하는, 래커링된 적층 금속 스트립(108)상에 원하는 특성을 부여하기에 충분한 길이의 어닐링 오븐(118) 내 지속시간을 소비한다 어닐링 오븐(118) 내 지속시간은 오븐 길이 및 금속 스트립의 속도를 기반으로 할 수 있다. 일부 경우, 지속시간은 대략 2초 내지 대략 30초, 대략 9초 내지 대략 15초, 대략 10초 내지 대략 14초 또는 대략 12초의 범위 내에 있을 수 있다. 일부 경우, 지속시간은 어닐링 오븐(118) 내의 온도의 변화를 보상하기 위해 필요에 따라 (예를 들어, 금속 스트립 속도를 조정하여) 조정될 수 있다.
어닐링 오븐(118)을 탈출한 후, 캔 단부 스톡(110)(예를 들어, 어닐링되고 래커링된 적층 금속 스트립)은 선택적으로 예를 들어, 공기 또는 냉각 액체(예를 들어, 물)로 또는 캔 단부 스톡(110)에 대한 냉각제 적용을 통해 냉각될 수 있다. 캔 단부 스톡(110)은 냉각 또는 다른 방식을 통해 어닐링 오븐(118)을 탈출한 직후 냉각될 수 있다.
일부 경우, 시스템(100)에 의해 생산되는 캔 단부 스톡(110)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 적층 중합체 필름(120) 층이 제1 측에 적용되고 래커 층(124)이 제2 측에 적용되는 금속 스트립(102)을 포함할 수 있다.
일부 경우, 금속 스트립(102)은 위에서 설명되는 바와 같이 하나 이상의 접착 코팅 층을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들어, 하나 이상의 접착 코팅 층은 예열 오븐(112) 또는 적층 시스템(114)에 진입하기 전 사전 적용될 수 있다.
일부 경우, 왁스 코팅이 어닐링 오븐(118)을 탈출한 후 캔 단부 스톡(110)에 더 적용될 수 있다.
도 2는 도 1의 캔 단부 스톡(110)의 확대 측면도이다. 캔 단부 스톡(110)은 적층 중합체 필름(120)과 래커 층(124) 사이에 개재된 금속 스트립(102)을 포함한다.
전술한 바와 같이, 일부 경우, 향상된 접착 성능을 제공하기 위해 금속 스트립을 제조하기 위해, 하나 이상의 접착 코팅 층(202)이 나금속상에 적용될 수 있다. 이러한 접착 코팅(202)은 향상된 접착, 저온 살균 후 낮은 블러싱 및 아세트산 시험에서 양호한 부식 성능을 제공할 수 있다. 일부 경우, 금속 스트립(102)은 적층 중합체 필름(120)과 래커 층(124) 중 하나 또는 둘 모두 사이에 위치되는 하나 이상의 접착 코팅(202)을 포함할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 다양한 생산 단계의 캔 단부 스톡(302)의 축척도 묘사이다. 일부 경우, 캔 단부 스톡(302)은 적층 중합체 필름 및 래커를 포함하는 본원에서 설명되는 바와 같은 캔 단부 스톡이다.
도 3a는 본 개시내용의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡(302)의 시트이다. 캔 단부 스톡(302)의 시트는 도 1에서 도시되는 캔 단부 스톡(110) 또는 유사한 캔 단부 스톡일 수 있다. 도 3b는 절단된 후 도 3a의 캔 단부 스톡(302)의 시트를 도시한다. 캔 단부 스톡(302)의 시트는 다이 커팅되거나, 펀칭되거나 또는 도 3c에서 나타낸 바와 같이 캔 단부 블랭크(306)를 생성하도록 절단될 수 있다. 도 3c는 도 3a의 캔 단부 스톡의 시트로부터 생성된 캔 단부 블랭크(306) 세트를 도시한다. 도 3d는 도 3c의 캔 단부 블랭크(306)로부터 형성된 캔 단부(308)를 포함하는 음료 캔(310)을 도시한다.
캔 단부(308)는 외부 대향측(예를 들어, 도 3d에서 볼 수 있음) 및 내부 대향측(예를 들어, 음료 캔(310)의 내부를 대향함)을 포함한다. 본원에서 설명되는 바와 같이, 캔 단부 (308)는, 비록 필요하지는 않으나, 래커 층이 내부 대향측상에 존재하며 적층 중합체 필름이 외부 대향측상에 존재하도록 형성될 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 특정 양태에 따라 제조되는 캔 단부 스톡(400) 단면의 다중 층을 도시하는 등각 컷어웨이 다이어그램이다. 캔 단부 스톡(400)은 적층 중합체 필름(402)에 의해 둘러싸인 알루미늄(예를 들어, 알루미늄 합금)과 같은 금속 층(404)과 래커 층(406)을 포함할 수 있다. 캔 단부 스톡(400)은 도 1의 캔 단부 스톡(110)일 수 있다.
도 5는 본 개시내용의 특정 실시양태에 따라 캔 단부 스톡을 제조하기 위한 공정(500)을 도시하는 흐름도이다. 블록(502)에서, 금속 스트립이 제공된다. 금속 스트립은 캔 단부 스톡을 형성하기에 적합한 알루미늄 스트립일 수 있다. 금속 스트립의 표면은 선택적으로 (예를 들어, 산 용액을 사용하여) 탈지될 수 있다. 블록(503)에서, 접착 코팅이 선택적으로 금속 스트립에 적용된다. 블록(504)에서, 금속 스트립은 예열 온도(T1)로 예열된다. 블록(506)에서, 금속 스트립은 중합체 필름, 예를 들어, PET 필름과 적층된다. 블록(508)에서, 왁스 코팅이 금속 스트립의 일측 또는 양측에 선택적으로 적용된다. 블록(510)에서, 적층 금속 스트립은 어닐링 온도(T2)에서 어닐링된다. 블록(512)에서, 어닐링된 금속 스트립은 선택적으로 냉각된다.
도 6은 본 개시내용의 특정 양태에 따른 적층 시스템(614)의 개략도이다. 적층 시스템(614)은 도 1의 적층 시스템(114) 또는 다른 적층 시스템일 수 있다. 도 6에서 도시되는 특정 구성요소는 단지 예시 목적을 위해 과장된 축척으로 나타나 있다.
적층 시스템(614)은 예열된 금속 스트립(604)이 통과할 수 있는 한 쌍의 롤러(652)를 포함할 수 있다. 롤러(652)는 고무 또는 금속(예를 들어, 강철)과 같은 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. 일부 경우, 롤러(652) 중 하나(예를 들어, 중합체 필름측상의 롤러)는 고무로 구성되며, 롤러(652) 중 다른 하나(예를 들어, 반대측상의 롤러)는 강철로 구성된다. 예열된 금속 스트립(604)은, 예컨대 도 1의 예열 오븐(112)에 의해, 예열된 금속 스트립(602)을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 예열된 금속 스트립(604)은 하나 이상의 변환 층(603)을 포함한다.
롤러(652)를 통과하는 경우, 중합체 필름(624)은 적층 금속 스트립(606)을 생성하기 위해 예열된 금속 스트립(604)에 대해 가압될 수 있다. 일부 경우, 단일 적층 시스템(614)은 제2 중합체 필름을 중합체 필름(624)으로부터 예열된 금속 스트립(604)의 반대측에 도포하기 위한 추가적인 롤러 세트를 포함할 수 있다. 일부 경우, 롤러(652)는 중합체 필름(624)으로부터 예열된 금속 스트립(604)의 반대측에 제2 중합체 필름을 추가로 적용할 수 있다.
캔 단부 스톡 특성
전술한 바와 같이, 본 발명의 캔 단부 원료, 예를 들어, 설명된 공정에 따라 제조되는 캔 단부 스톡은 유리하게는 다수의 개선된 특성을 나타낸다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용의 캔 단부 스톡은 낮은 헤어링을 나타낸다. 위에서 정의되는 바와 같이, 헤어링은 금속 스트립상의, 특히 음료 캔을 개방하는 경우 생성되는 오리피스와 같은 금속 내의 파단 시, 보호 층(예를 들어, 중합체 필름)의 가시적인 모발형 변형의 형성을 지칭한다. 본 발명의 캔 단부 스톡 개발에 있어서, 해어링이 특히 문제가 되는 것으로 밝혀졌다. 일부 경우, 헤어링이 가시적일 수 있고 캔 단부 스톡이 보기 흉하고 상업용으로 부적절할 수 있다. 일부 경우, 헤어링은 캔 단부 스톡의 부식에 기여할 수 있다. 조기 시험(아래에서 상세하게 설명)에서, 외부 표면상에 중합체 필름을 갖는 캔 단부 스톡이 헤어링을 나타낼 수 있다.
그러나, 본 개시내용의 캔 단부 스톡은 헤어링 문제를 극복한다. 일부 실시양태에서, 캔 단부 스톡은 주요 (예를 들어, 가시적) 헤어링을 나타내지 않는다. 특히, 착색(예를 들어, 흑색 또는 백색) 중합체 필름을 갖는 캔 단부 스톡의 실시양태는 특히 헤어링에 내성이 있었다. 일부 경우, 무색(예를 들어, 투명) 외부 코팅을 포함하는 캔 단부 스톡은 캔 개방 동안 스코어 라인 영역에서 헤어링을 나타내었다. 착색(예를 들어, 흑색 또는 백색) 중합체 필름을 포함하는 실시양태는 헤어링에 대해 더 감소된 경향을 나타낸다. 이론에 얽매이지 않고, 중합체 필름 내 착색제(예를 들어, 카본 블랙 또는 이산화 티타늄)의 입자는 매끄러운 필름 브레이크를 촉진하는 것으로 여겨진다.
일부 양태에서, 캔 단부 스톡은 캔 단부 제조 공정 동안 헤어링이 낮거나 없음을 나타낸다. 예를 들어, 스코어 라인(예를 들어, V형)의 스탬핑 동안, 종래의 캔 단부는 특히 헤어링에 취약할 수 있다. 그러나, 본 개시내용의 캔 단부 스톡은 이러한 공정 동안 헤어링이 낮거나 없음을 나타낸다.
일부 양태에서, 캔 단부 스톡은 개방 동안 헤어링이 낮거나 없음을 나타낸다. 여기서 저온살균 공정 후 원점 조건에서 시험을 진행한다. 예를 들어, 음료 캔이 개방되는 경우, 종래의 캔 단부는 특히 헤어링에 취약할 수 있다. 그러나, 본 개시내용의 캔 단부 스톡은 이러한 공정 동안 헤어링이 낮거나 없음을 나타낸다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용의 캔 단부 스톡은 개선된 접착성을 나타낸다. 일부 경우, 예를 들어, 본 개시내용의 캔 단부 스톡은 3% 아세트산 시험에서 개선된 결과를 나타낸다. 본원에서 사용되는 3% 아세트산 시험은 30분 동안 대략 100°C에서 희석된 산성 매질에 대해 코팅의 내성을 평가하는 단계를 포함할 수 있다. 시험은 크로스해칭된 마킹(crosshatched marking)을 샘플로 절단하는 단계 및 샘플을 30분 동안 대략 100°C에서 3% 아세트산에 위치시킨 후, 샘플을 제거하고 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다. 냉각 후, 추가 크로스 컷 세트를 각각의 샘플에 대해 수행하고, 접착 테이프를 산욕(acid bath) 전후 크로스해칭된 영역 위에 위치시키고 테이프를 대략 60°의 각도에서 0.5 내지 1초로 꾸준히 제거한다. (예를 들어, 박리의 존재 및 강도에 기반하는) 시험의 결과는 특정한 사양의 경우 금속 스트립이 허용 가능한지 또는 허용 불가능한지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 박리도가 관찰되며, 박리가 일어나는 정도까지, 1(최소 박리) 내지 5의 척도로 평가된다. 본원에 사용된 바와 같이, 샘플이 박리를 나타내지 않거나 또는 낮은 박리를 나타내는 경우 샘플은 3% 아세트산 시험을 통과한다.
종래의 금속 스트립(예를 들어, 외부 표면에 적용된 래커 층을 갖는 금속 스트립)은 일반적으로 3% 아세트산 시험에서 불량한 점수를 받는다. 일부 경우, 본원에서 개시되는 어닐링된 적층 캔 단부 스톡은 표준 래커링된 캔 단부 스톡보다 3% 아세트산 시험에서 더 유리한 결과를 수득한다(예를 들어, 박리가 없거나 낮음). 일부 실시양태에서, 본원에서 개시되는 캔 단부 스톡은 낮은 박리로 3% 아세트산 시험을 통과한다. 일부 경우, 본원에서 개시되는 어닐링된 적층 캔 단부 스톡은 박리 없이 3% 아세트산 시험을 통과한다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용의 캔 단부 스톡은 감소된 페더링을 나타낸다. 일부 경우, 예를 들어, 본 개시내용의 캔 단부 스톡은 표준 페더링 시험에서 개선된 결과를 나타낸다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 표준 페더링 시험은 캔 단부에 대해 수행될 수 있고, 30분 동안 약 75°C의 탈이온수 욕에 캔 단부를 침지하는 단계, 냉각된 탈이온수에서 캔 단부를 헹구어 캔 단부를 실온으로 복귀시키는 단계 및 이어서 캔 단부의 단부 탭을 즉시 개방하는 단계를 포함할 수 있다. 페더링은 골이 있는 패널 또는 타설 구멍 개구상에서 관찰되고 측정될 수 있다. 일부 경우, 페더링 시험은 캔 단부 스톡의 편평한 시트와 같은 금속의 편평한 시트에 대해 수행될 수 있다. 이러한 경우, 페더링 시험은 40분 동안 80°C의 탈염수에 샘플을 침지하는 단계를 포함할 수 있고, 그 후 샘플을 실온으로 냉각시킬 수 있으며, 샘플을 절단할 수 있고, 금속의 스트립을 스트립을 절단으로부터 멀어지는 방향으로 잡아당겨 분리할 수 있다. 어느 하나의 페더링 시험에서, 페더링은 측정될 수 있으며 0.7 mm 미만의 페더링 최대량을 나타내는 캔 단부 스톡은 시험을 통과하였다고 한다.
일부 예에서, 본원에서 설명되는 캔 단부 스톡은 표준 페더링 시험을 통과한다. 일부 실시양태에서, 캔 단부 스톡은 0.7 mm 미만, 예를 들어, 0.6 mm 미만, 0.5 mm 미만, 0.4 mm 미만, 0.3 mm 미만 또는 0.2 mm 미만의 페더링 최대량을 나타낸다. 이러한 페더링 양은 개방된 캔 단부의 오리피스를 따라 특정 표시 위치에 위치될 수 있다. 또한, 필름의 페더링 양은 제품의 절단, 성형 및 스탬핑 공구 디자인에 의존한다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용의 캔 단부 스톡은 개선된 내마모성을 나타낸다. 일부 경우, 예를 들어, 캔 단부 스톡은 2000 주기의 마찰된 후 0.25 중량% 미만, 예를 들어, 0.2 중량% 미만, 0.15 중량% 미만, 0.14 중량% 미만, 0.13 중량% 미만, 0.12 중량% 미만, 0.11 중량% 미만 또는 0.1 중량% 미만을 나타낸다
실시예
하기 실시예는 본 발명을 추가로 설명하는 역할을 하지만, 본 발명에 대한 어떠한 제한도 구성하지 않는다. 반대로, 본원의 설명을 판독한 후 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 통상의 기술자에게 스스로 제안할 수 있는 다양한 실시양태, 변형 및 이의 균등물에 의존할 수 있음을 명확하게 이해하여야 한다.
실시예 1: 캔 단부 스톡
여러 캔 단부 스톡 샘플을 개시된 방법에 따라 제조하였다. 샘플을 금속 스트립으로서 0.208 mm 게이지의 AA5182 알루미늄 합금을 사용하여 제조하였다. 각각의 시험된 샘플을 표 1에 나타내었다. 각각의 샘플을 표 1에 나타낸 바와 같이 전처리하고, 중합체 필름을 제1 측(외부)에 적층하고, 래커 층을 제2 측(내부)에 적용하고, 어닐링 온도에서 어닐링하여 캔 단부 스톡을 제조하였다. 또한, AA5182 알루미늄 합금을 사용하나, 래커 층을 제1 측(외부)에 적용하고, 중합체 필름을 제2 측(내부)에 적층하고, 어닐링 온도에서 어닐링하여 비교 샘플(A)을 제조하였다.
샘플 전처리 외부 코팅 내부 코팅 어닐링
온도
1 Cr3 백색 PET 필름(18 μm) 투명 PET 필름(6 μm) 250°C
2 Cr3 백색 PET 필름(18 μm) 투명 PET 필름(6 μm) 265°C
3 공중합체 백색 PET 필름(18 μm) 에폭시 래커(9 μm) 235°C
4 공중합체 백색 PET 필름(18 μm) 에폭시 래커(9 μm) 250°C
5 공중합체 흑색 PET 필름(12 μm) 에폭시 래커(9 μm) 240°C
6 공중합체 흑색 PET 필름(12 μm) 에폭시 래커(9 μm) 260°C
7 공중합체 백색 PET 필름(12 μm) 에폭시 래커(9 μm) 250°C
8 공중합체 투명 PET 필름(6 μm) 투명 PET 필름(6 μm) 235°C
9 Cr3 투명 PET 필름(6 μm) 투명 PET 필름(6 μm) 235°C
A Cr3 백색 에폭시 래커 에폭시 래커(9 μm) 250°C
B Cr3 흑색 에폭시 래커 에폭시 래커(9 μm) 250°C
위 샘플 캔 단부 스톡의 성능을 평가하기 위해 다양한 시험을 수행하였다. 접착력을 평가하기 위해, 각각의 샘플을 위에서 설명되는 3% 아세트산 시험에 따라 시험하였다. 박리가 관찰될 정도로 1(최소 박리)에서 5까지의 척도로 평가하였다. 1 등급은 박리가 관찰되지 않았음을 나타낸다. 2 등급은 박리된 영역이 샘플의 5% 미만이었음을 나타낸다. 3 등급은 박리된 영역이 샘플의 5% 내지 15%였음을 나타낸다. 4 등급은 박리된 영역이 샘플의 15%를 초과하였음을 나타낸다. 5 등급은 샘플이 완전한 박리를 나타냈음을 나타낸다. 1 또는 2 등급은 합격으로 간주되고, 3 등급은 경계선으로 간주되며, 4 또는 5 등급은 불합격으로 간주된다. 결과는 표 2에서 나타나 있다.
페더링을 평가하기 위해, 위에서 설명되는 시험을 40분 동안 80 °C의 탈염수에 샘플을 침지하여 수행하였다. 예시적인 캔 단부 스톡으로부터 유래한 샘플을 저온살균 전후 시험하였다. 0.7 mm 미만의 최대 페더링은 합격으로 간주되고, 0.7 내지 0.8 mm의 최대 페더링은 경계선으로 간주되며, 0.8 mm 초과의 최대 페더링은 불합격으로 간주된다. 시험의 결과는 아래의 표 2에서 나타나 있다.
헤어링을 평가하기 위해, 캔 단부 스톡을 시밍(seaming) 및/또는 개방 동안 가시적인 헤어링에 대해 관찰하였다. 각각의 샘플에 1부터 3까지의 순위를 할당하였다. 1 등급은 헤어링이 가시적이지 않으며 합격으로 간주된다. 2 등급은 작은 헤어링이 가시적이며 경계선으로 간주된다. 3 등급은 긴 헤어링이 가시적이며 불합격으로 간주된다. 시험의 결과는 아래의 표 3에서 나타나 있다.
샘플 아세트산 시험 최대. 페더링(mm) 헤어링
이전 크로스 컷 이후 크로스 컷 저온살균 이전 저온살균 이후
1 박리 없음. 1 1.1 1.4 3
2 박리 없음. 1 0.9 1.2 3
3 박리 없음. 1 0.3 0.3 1
4 박리 없음. 1 0.3 0.3 1
5 박리 없음. 1 0.2 0.3 1
6 박리 없음. 1 0.2 0.3 1
7 박리 없음. 1 0.1 0.2 1
8 박리 없음. 2 1.0 0.6 2
9 박리 없음. 5 1.1 1.4 3
시험된 샘플(샘플 1 내지 9)은 우수한 접착력, 페더링에 대한 낮은 취약성 및 가시적인 헤어링이 없음을 입증하였다.
내마모성을 평가하기 위해, 각각의 샘플을 테이버 인더스(Taber Induus)의 테이버 애버서(Taber Abraser)를 사용하여 시험하였다. (Tonawanda, NY), 2개의 마모 휠로 샘플에 마찰 마모를 가하였다. 샘플을 기계에 고정하기 위해 펀칭 홀(punched hole)로 10 x 10 cm로 시험 샘플을 절단하였으며 테이버 애버서(Taber Abraser)의 2000 주기에 노출시켰다. 시험 전후 중량을 측정하고 중량 손실 백분율을 측정하였다. 여러 예시적인 캔 단부 스톡으로부터 유래한 3개의 샘플을 시험하였으며 평균 중량 손실은 표 3에 보고된다.
샘플 마모 중량 손실(%)
5 0.07
7 0.09
A 0.18
B 0.23
시험된 샘플(샘플 5 및 7)은 특히 비교 샘플(샘플 A 및 B)과 비교하여 높은 내마모성을 입증하였다.
예시
아래에서 사용되는 바와 같이, 일련의 예시에 대한 참조는 각각의 예시에 대한 참조로 분리적으로 이해되어야 한다(예를 들어, "예시 1 내지 4"는 "예시 1, 2, 3 또는 4"로 이해되어야 한다).
예시 1은 캔 단부 스톡을 제조하는 공정이며, 이는 금속 스트립을 250 °C 미만의 제1 온도로 예열하는 단계; 중합체 필름을 금속 스트립의 제1 측으로 적층하여 적층 금속 스트립을 생산하는 단계로서, 금속 스트립의 제1 측은 금속 스트립으로부터 형성되는 캔 단부의 외부 대향측에 대응하는 단계; 및 적층 금속 스트립을 어닐링 온도로 어닐링하는 단계로서, 어닐링 온도는 175 °C 초과인 단계를 포함한다.
예시 2은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 금속 스트립은 알루미늄 스트립이다.
예시 3은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 중합체 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 포함한다.
예시 4는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 이는 접착 코팅을 금속 스트립에 적용하는 단계를 더 포함하며, 중합체 필름을 금속 스트립의 제1 측으로 적층하는 단계는 중합체 필름을 접착 코팅으로 적층하는 단계를 포함한다.
예시 5는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 중합체 필름은 착색제를 포함한다.
예시 6은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 착색제는 카본 블랙 및 이산화 티타늄으로 구성되는 군으로부터 선택된다.
예시 7은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 이는 래커 층을 금속 스트립의 제2 측에 적용하는 단계를 더 포함하며, 금속 스트립의 제2 측은 금속 스트립으로부터 형성되는 캔 단부의 내부 대향측에 대응한다.
예시 8은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 래커는 에폭시계 용액, 폴리에스테르 용액 또는 이들의 조합을 포함한다.
예시 9는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 어닐링 온도는 225 °C 초과이다.
예시 10은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 어닐링 온도는 300 °C 미만이다.
예시 11은 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 이는 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계 후 적층 금속 스트립을 냉각하는 단계를 더 포함한다
예시 12는 임의의 선행 또는 후속 예시의 공정이며, 공정은 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계 후 윤활제를 적층 금속 스트립에 적용하는 단계를 더 포함한다.
예시 13은 임의의 선행 예시의 공정에 따라 제조되는 캔 단부 스톡 제품이다.
예시 14는 임의의 선행 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡 제품이며, 금속 스트립의 제1 측은 캔 단부 원료 제품의 외부 대향측에 대응한다.
예시 15는 임의의 선행 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡 제품이며, 중합체 필름은 150μm 미만의 두께를 갖는다.
예시 16은 바디 피스(body piece) 및 단부 캡을 포함하는 음료 캔이며, 단부 캡은 임의의 선행 예시에 따라 제조되는 캔 단부 스톡으로부터 형성된다.
예시 17은 시스템이며, 이는 금속 스트립을 수용하고 금속 스트립을 예열 온도로 예열하기 위한 예열 오븐; 예열된 온도에서 금속 스트립을 수용하고 중합체 필름을 금속 스트립의 제1 측에 적용하기 위해 예열 오븐의 다운스트림에 배치되는 적층 시스템으로서, 금속 스트립의 제1 측은 금속 스트립으로부터 형성되는 캔 단부의 외부 대향측에 대응하는 적층 시스템; 및 적층 금속 스트립을 수용하고 어닐링 온도에서 적층 금속 스트립을 가열하기 위해 적층 시스템의 다운스트림에 배치되는 어닐린 오븐으로서, 어닐링 온도는 200 °C 초과인 어닐링 오븐을 포함한다.
예시 18은 임의의 선행 또는 후속 예시의 시스템이며, 금속 스트립은 알루미늄 스트립이다.
예시 19는 임의의 선행 또는 후속 예시의 시스템이며, 이는 접착 코팅을 금속 스트립에 적용하기 위한 접착 코팅 적용 시스템을 더 포함하며, 적층 시스템은 중합체 필름을 접착 코팅에 적용하도록 구성된다.
예시 20은 임의의 선행 또는 후속 예시의 시스템이며, 적층 시스템은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 공급원에 연결된다.
예시 21은 임의의 선행 또는 후속 예시의 시스템이며, 이는 래커 층을 금속 스트립의 제2 측에 적용하기 위한 래커 적용 시스템을 더 포함한다.
예시 22는 임의의 선행 또는 후속 예시의 시스템이며, 어닐링 온도는 225 °C 초과이다.
예시 23은 임의의 선행 또는 후속 예시의 시스템이며, 어닐링 온도는 300 °C 미만이다.

Claims (23)

  1. 캔 단부 스톡을 제조하는 공정으로서,
    금속 스트립을 250 °C 미만의 제1 온도로 예열하는 단계;
    중합체 필름을 상기 금속 스트립의 제1 측으로 적층하여 적층 금속 스트립을 생산하는 단계로서, 상기 금속 스트립의 제1 측은 상기 금속 스트립으로부터 형성되는 캔 단부의 외부 대향측에 대응하는 단계; 및
    상기 적층 금속 스트립을 어닐링 온도로 어닐링하는 단계로서, 상기 어닐링 온도는 175 °C 초과인 단계를 포함하는 공정.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 스트립은 알루미늄 스트립인 공정.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중합체 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 포함하는 공정.
  4. 제1항에 있어서, 접착 코팅을 상기 금속 스트립에 적용하는 단계를 더 포함하며, 상기 중합체 필름을 상기 금속 스트립의 제1 측으로 적층하는 단계는 상기 중합체 필름을 상기 접착 코팅으로 적층하는 단계를 포함하는 공정.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중합체 필름은 착색제를 포함하는 공정.
  6. 제5항에 있어서, 상기 착색제는 카본 블랙 및 이산화 티타늄으로 구성되는 군으로부터 선택되는 공정.
  7. 제1항에 있어서, 래커 층을 상기 금속 스트립의 제2 측에 적용하는 단계를 더 포함하며, 상기 금속 스트립의 제2 측은 상기 금속 스트립으로부터 형성되는 캔 단부의 내부 대향측에 대응하는 공정.
  8. 제7항에 있어서, 상기 래커는 에폭시계 용액, 폴리에스테르 용액 또는 이들의 조합을 포함하는 공정.
  9. 제1항에 있어서, 상기 어닐링 온도는 225 °C 초과인 공정.
  10. 제1항에 있어서, 상기 어닐링 온도는 300°C 미만인 공정.
  11. 제1항에 있어서, 상기 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계 후 상기 적층 금속 스트립을 냉각하는 단계를 더 포함하는 공정.
  12. 제1항에 있어서, 상기 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계 후 윤활제를 상기 적층 금속 스트립에 적용하는 단계를 더 포함하는 공정.
  13. 제1항의 공정에 따라 제조되는 캔 단부 스톡 제품.
  14. 제13항에 있어서, 상기 금속 스트립의 제1 측은 상기 캔 단부 원료 제품의 외부 대향측에 대응하는 캔 단부 스톡 제품.
  15. 제13항에 있어서, 상기 중합체 필름은 150μm 미만의 두께를 갖는 캔 단부 스톡 제품.
  16. 바디 피스(body piece) 및 단부 캡을 포함하는 음료 캔으로서, 상기 단부 캡은 제1항의 공정에 따라 제조되는 캔 단부 스톡으로부터 형성되는 음료 캔.
  17. 시스템으로서,
    금속 스트립을 수용하고 상기 금속 스트립을 예열 온도로 예열하기 위한 예열 오븐;
    상기 예열된 온도에서 상기 금속 스트립을 수용하고 중합체 필름을 상기 금속 스트립의 제1 측에 적용하기 위해 상기 예열 오븐의 다운스트림에 배치되는 적층 시스템으로서, 상기 금속 스트립의 제1 측은 상기 금속 스트립으로부터 형성되는 캔 단부의 외부 대향측에 대응하는 적층 시스템; 및
    적층 금속 스트립을 수용하고 어닐링 온도에서 상기 적층 금속 스트립을 가열하기 위해 상기 적층 시스템의 다운스트림에 배치되는 어닐린 오븐으로서, 상기 어닐링 온도는 200 °C 초과인 어닐링 오븐을 포함하는 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 금속 스트립은 알루미늄 스트립인 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 접착 코팅을 상기 금속 스트립에 적용하기 위한 접착 코팅 적용 시스템을 더 포함하며, 상기 적층 시스템은 상기 중합체 필름을 상기 접착 코팅에 적용하도록 구성되는 시스템.
  20. 제17항에 있어서, 상기 적층 시스템은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 공급원에 연결되는 시스템.
  21. 제17항에 있어서, 래커 층을 상기 금속 스트립의 제2 측에 적용하기 위한 래커 적용 시스템을 더 포함하는 시스템.
  22. 제17항에 있어서, 상기 어닐링 온도는 225 °C 초과인 시스템.
  23. 제17항에 있어서, 상기 어닐링 온도는 300 °C 미만인 시스템.
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