KR20230160861A - 균열 방지 캔 단부 스톡 - Google Patents

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마이클 하이네만
얀-토비아스 파페
크리스티안 터씽
디렌 부파티알 루퍼렐리아
코넬리아 슈뢰더
이안 머슨 캠벨
리차드 팔라츠
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노벨리스 인크.
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Abstract

본 명세서에는 알루미늄 캔 단부 스톡(CES) 및 CES를 생산하는 방법이 제공된다. CES는 중합체 필름 코팅을 갖고 균열 저항성을 유리하게 나타내는 적층 금속 스트립을 포함한다. 일부 경우에는, 본 명세서에 기술된 균열 방지 CES는 또한 낮은 페더링 및 높은 내마모성을 나타낸다. 적층 금속 스트립은 금속 스트립의 내부 대향 측에 적층 중합체 코팅을 포함할 수 있다. 적층 금속 스트립은 중합체 필름 코팅과 금속 스트립 사이에 전처리 코팅을 추가로 포함할 수 있다. CES는 금속 스트립의 측에 중합체 필름을 적층하고 적층된 금속 스트립을 어닐링하여 형성된다. 일부 경우에는, 금속 스트립에 적층된 중합체 필름이 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이다.

Description

균열 방지 캔 단부 스톡
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 4월 22일에 출원된 미국 가출원 번호 제63/178,313호의 이익과 우선권을 주장하며, 이는 모든 목적을 위해 그 전체 내용이 참조로 본 명세서에 포함된다.
분야
본 개시는 일반적으로 금속가공(metalworking)에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 캔 단부 스톡(can end stock)으로 사용하기에 적합한 적층 금속 스트립(laminated metal strip) 및 그 제조에 관한 것이다.
알루미늄 음료 캔과 같은 특정 금속 제품은 금속과 그 내용물 사이에 보호 층이 필요하거나 그로부터 이점을 얻을 수 있다. 예를 들어, 음료 캔은 탄산음료, 콜라와 같은 독한 음료로 인해 금속이 손상되는 것을 방지하기 위해 그리고 변색이나 맛 변화 등 음료에 바람직하지 않은 영향을 방지하기 위해 음료 캔의 금속과 그 안에 들어 있는 음료 사이에 충분한 보호 기능을 제공해야 하는 경우가 많다.
금속 제품의 내부 표면 상의 보호 층에 대한 요구 사항이 있는 경우가 많다. 예를 들어, 보호 층은 금속 제품에 적절하게 접착되어야 한다. 기존의 보호 층은 균열 및/또는 페더링(feathering)과 같은 손상에 대한 바람직하지 않은 민감성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 따라서 기존의 보호 층은 효과가 없다.
일부 양태에서, 본 개시는 균열 방지 캔 단부 스톡을 제조하는 방법을 제공하며, 금속 스트립의 제1 측에 전처리 코팅을 적용하는 단계; 적층 금속 스트립을 형성하기 위해 금속 스트립의 제1 측에 중합체 필름을 적층하는 단계-여기서, 중합체 필름은 전처리 코팅의 적어도 일부에 접착됨-; 및 어닐링 온도에서 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계를 포함하고, 어닐링 온도는 250°C 미만이다. 일부 경우에는 캔 단부 스톡에 눈에 띄는 균열이 나타나지 않는다. 일부 경우에는 금속 스트립의 제1 측은 금속 스트립으로 형성된 캔 단부의 내부 대면 측에 해당한다. 일부 경우에는 금속 스트립이 알루미늄 스트립이다. 일부 경우에는 중합체 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 포함한다. 일부 경우에는 전처리 코팅은 중합체 또는 공중합체를 포함한다. 일부 경우에는 어닐링 온도가 230°C 미만이다. 어떤 경우에는 어닐링 온도가 150°C보다 높다.
일부 양태에서, 본 개시는 본 명세서에 기술된 임의의 방법에 따라 제조된 캔 단부 스톡 제품을 제공한다. 일부 경우에, 금속 스트립의 제1 측은 캔 단부 스톡 제품의 외부 대향 측에 해당한다. 일부 경우에는 중합체 필름의 두께가 50μm 미만이다.
일부 양태에서, 본 개시는 바디 부분과 단부 캡을 포함하는 음료 캔을 제공하고, 단부 캡은 본 명세서에 기술된 임의의 방법에 따라 제조된 캔 단부 스톡으로부터 형성된다.
일부 양태에서, 본 개시는 캔 단부 스톡을 제공하며, 금속 스트립; 전처리 조성물; 및 중합체 필름을 포함하고, 캔 단부 스톡은 눈에 띄는 균열을 나타내지 않는다. 일부 경우에, 캔 단부 스톡은 스트레인 테스트 후 24시간 이내에 눈에 띄는 균열을 나타내지 않고, 스트레인 테스트는 10N/mm2·s 힘으로 2% 스트레인을 적용하는 것을 포함한다. 일부 경우에는 캔 단부 스톡이 스트레인 테스트 후 24시간 이내에 UV광 하에서 눈에 띄는 균열을 나타내지 않으며, 스트레인 테스트는 샘플을 형광 마커로 코팅하는 것을 더 포함한다. 일부 경우에는 금속 스트립이 알루미늄 스트립이다. 일부 경우에는 중합체 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한다. 일부 경우에는 전처리 조성물은 중합체 또는 공중합체이다. 일부 경우에는 중합체 필름이 0.4보다 큰 FTIR 흡광도 피크 강도 비율(A/B)을 나타내고, A는 1330cm-1에서 1350cm-1 까지의 파수에서의 제1 흡광도 피크를 나타내고, B는 1400cm-1에서 1420cm-1까지의 파수에서 제2 흡광도 피크를 나타낸다. 일부 경우에는 흡광도 피크 강도 비율(A/B)이 1.0보다 크다.
일부 양태에서, 본 개시는 시스템을 제공하며, 금속 스트립을 수용하고 금속 스트립의 제1 측에 중합체 필름을 적용하기 위한 적층 시스템; 및 적층 금속 스트립을 수용하고 적층 금속 스트립을 어닐링 온도로 가열하기 위해 적층 시스템의 하류에 위치하는 어닐링 노를 포함하고, 어닐링 온도는 250°C 미만이다. 일부 경우에는 금속 스트립이 알루미늄 스트립이다. 일부 경우에는 시스템은 금속 스트립에 전처리 코팅을 적용하기 위한 전처리 코팅 적용 시스템을 더 포함하고, 적층 시스템은 중합체 필름을 전처리 코팅에 적용하도록 구성된다. 일부 경우에는 적층 시스템이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 공급원에 결합된다. 일부 경우에는 어닐링 온도가 230°C 미만이다. 일부 경우에는 어닐링 온도가 150°C보다 높다.
일부 양태에서, 본 개시는 캔 단부 스톡의 균열에 대한 민감성을 평가하는 방법을 제공하며, 방법은 캔 단부 스톡을 스탬핑하여 테스트 샘플을 생성하는 단계; 응력이 가해진 샘플을 생성하기 위해 테스트 샘플에 스트레인을 적용하는 단계; 및 균열이 발생하는지 응력이 가해진 샘플을 관찰하는 단계를 포함한다. 일부 경우에는 스트레인을 적용하는 것은 10N/mm2·s 힘으로 2% 스트레인을 적용하는 것을 포함한다. 일부 경우에는 응력이 가해진 샘플을 관찰하는 것은 응력이 가해진 샘플에 빛을 비추는 것을 포함한다. 일부 경우에는 방법은 테스트 샘플 및/또는 응력이 가해진 샘플을 형광 마커로 코팅하는 것을 추가로 포함하고, 응력이 가해진 샘플을 관찰하는 것은 응력이 가해진 샘플에 UV 광을 조사하는 것을 포함한다.
본 개시는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명되며, 여기서 유사한 숫자는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 개시의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡을 제조하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 캔 단부 스톡의 근접 측면도이다.
도 3a는 본 개시의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡의 시트이다.
도 3b는 본 개시의 특정 양태에 따른 절단된 후의 도 3a의 캔 단부 스톡의 시트를 도시한다.
도 3c는 본 개시의 특정 양태에 따른 도 3a의 캔 단부 스톡 시트로부터 생성된 캔 단부 블랭크들의 세트를 도시한다.
도 3d는 본 개시의 특정 양태에 따른 도 3c의 캔 단부 블랭크로 형성된 캔 단부를 포함하는 음료 캔을 도시한다.
도 4는 본 개시의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡의 섹션의 다중 층들을 도시하는 등축 절단 다이어그램이다.
도 5는 본 개시의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡을 제조하는 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 특정 양태에 따른 적층 시스템의 개략도이다.
본 명세서에는 알루미늄 스트립과 같은 금속 스트립으로부터 캔 단부 스톡을 생산하기 위한 프로세스 및 시스템이 설명되어 있다. 본 명세서에 기술된 프로세스에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름과 같은 중합체 필름은 금속 스트립의 내부 측에 적층된다. 생성된 캔 단부 스톡은 예를 들어 음료 캔에 사용될 수 있다.
본 명세서에 기술된 방법에 따라 생산된 캔 단부 스톡은 유리하게는 개선된 속성을 나타낸다. 특히, 캔 단부 스톡은 균열에 대한 저항성을 나타낸다(아래 정의됨). 일부 경우에는, 본 명세서에 설명된 캔 단부 스톡도 낮은 페더링을 나타낸다. 본 명세서에 기술된 방법은 또한 금속 스트립에 보호 필름(들)을 적용하는 보다 효율적인 수단을 제공한다.
본 개시에서 추가로 설명되는 바와 같이, 종래의 중합체 필름(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트)은 균열에 매우 취약할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 기존의 중합체 필름은 특히 캔 단부 스톡과 캔 바디 스톡을 연결하는 시밍 프로세스(seaming process) 중에 균열이 발생하기 쉽다. 시밍 프로세스는 중합체 필름의 균열을 시작하거나 촉진하거나 악화시키는 것으로 밝혀졌다.
더욱이, 프로세스 조건은 균열에 대한 중합체 필름의 민감성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 특히, 적층 금속 스트립을 더 낮은 온도에서 어닐링하면 생산된 캔 단부 스톡의 균열에 대한 민감성이 유리하게 감소된다. 기존 프로세스에서는 더 높은 접착력과 페더링 저항성을 갖춘 중합체 필름을 생성하기 위해 높은 어닐링 온도를 권장하는 반면, 본 명세서에 기술된 신규 프로세스는 상대적으로 낮은 온도에서 어닐링하여 우수한 접착력 및 균열 저항성을 갖는 캔 단부 스톡을 생성한다. 달리 말하면, 본 개시는 균열 방지 캔 단부 스톡을 생산하는 방법을 제공한다.
정의 및 설명
본 명세서에 사용된 용어 "발명", "본 발명", "본 발명" 및 "이 발명"은 본 특허 출원 및 하기 청구범위의 모든 주제를 광범위하게 지칭하려는 의도이다. 이러한 용어를 포함하는 설명은 본 명세서에 설명된 주제를 제한하거나 아래 특허 청구 범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 설명에서는 "시리즈" 또는 "7xxx"와 같은 알루미늄 산업 명칭으로 식별되는 합금을 참조한다. 알루미늄 및 그 합금의 이름을 지정하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템을 이해하기 위해, 모두 알루미늄 협회에서 출판한 "단조 알루미늄 및 단조 알루미늄 합금에 대한 국제 합금 지정 및 화학 조성 제한" 또는 "주물 및 주괴 형태의 알루미늄 합금에 대한 알루미늄 협회 합금 지정 및 화학 조성 제한 등록 기록"을 참조한다.
알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 한 원소 조성의 중량 백분율(wt.%)로 본 명세서에서 설명된다. 각 합금의 특정 예에서, 불순물 합계의 최대 wt.%는 0.15%이며 나머지는 알루미늄이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "균열"은 특히 시밍 프로세스 중, 예를 들어 캔 바디 스톡에 대한 캔 단부 스톡의 금속 스트립에 있는 보호 층(예를 들어, 중합체 필름)의 표면 및/또는 반대 면 위 또는 근처에 작은 균열이 형성 및/또는 전파되는 것을 의미한다. 일부 경우에는, 균열이 보호 층(예를 들어, 중합체 필름)을 통해, 즉 보호 층 표면에서 금속 스트립을 향한 표면까지 확장된다.
본 명세서에 사용된 "페더링"은 금속 스트립 상의 보호 층(예를 들어, 중합체 필름)의 신장 및 박리를 의미하며, 특히 음료 캔을 개봉할 때 생성되는 오리피스(orifice)와 같은 금속의 파손부분에서 그러하다.
본 출원에서는 합금 상태 또는 템퍼에 대한 언급이 이루어졌다. 가장 일반적으로 사용되는 합금 템퍼 설명을 이해하려면 "합금 및 템퍼 지정 시스템에 대한 미국 국가 표준(ANSI) H35"를 참조한다. F 상태 또는 템퍼는 가공된 알루미늄 합금을 나타낸다. O 상태 또는 템퍼는 어닐링 후의 알루미늄 합금을 나타낸다. T1 상태 또는 템퍼는 열간 가공에서 냉각되고 자연 에이징된(예를 들어, 실온에서) 알루미늄 합금을 나타낸다. T2 상태 또는 템퍼는 열간 가공, 냉간 가공 및 자연 에이징 과정을 거쳐 냉각된 알루미늄 합금을 나타낸다. T3 상태 또는 템퍼는 알루미늄 합금 용액 열처리, 냉간 가공 및 자연 에이징을 나타낸다. T4 상태 또는 템퍼는 알루미늄 합금 용액을 열처리하고 자연 에이징 처리한 것을 나타낸다. T5 상태 또는 템퍼는 열간 가공에서 냉각되고 인공적으로 에이징된(높은 온도에서) 알루미늄 합금을 나타낸다. T6 상태 또는 템퍼는 알루미늄 합금 용액을 열처리하고 인공적으로 에이징한 것을 나타낸다. T7 상태 또는 템퍼는 열처리되고 인위적으로 오버에이징된 알루미늄 합금 용액을 나타낸다. T8x 상태 또는 템퍼는 알루미늄 합금 용액 열처리, 냉간 가공 및 인공 에이징을 나타낸다. T9 상태 또는 템퍼는 알루미늄 합금 용액 열처리, 인공 에이징 및 냉간 가공을 나타낸다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수용어("a", "an" 또는 "the")의 의미는 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 단수 및 복수 참조를 포함한다.
본 명세서에 사용된 "실온"의 의미는 약 15°C 내지 약 30°C의 온도, 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°C를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 모든 범위는 그 안에 포함된 임의의 및 모든 서브 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"이라는 명시된 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이(포함)의 모든 서브 범위를 포함하는 것으로 간주되어야 한다; 즉, 모든 서브 범위는 1 이상의 최소값, 예를 들어 1 내지 6.1으로 시작하고 10 이하의 최대값, 예를 들어 5.5 내지 10으로 끝난다.
금속 스트립
본 개시는 금속 스트립으로부터 캔 단부 스톡을 생산하기 위한 프로세스 및 시스템을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 명세서에 기술된 방법은 금속 스트립의 제1 측에 전처리 코팅을 적용하는 단계 및 금속 스트립의 제1 측에 중합체 필름을 적층하는 단계를 포함한다. 중합체 필름이 적층되는 금속 스트립의 조성은 제한되지 않는다. 본 명세서에 설명된 방법은 알루미늄 스트립에 특히 적합하지만 이에 제한되지는 않는다. 중합체 필름은 예를 들어 알루미늄 합금의 연속 코일과 같은 임의의 적합한 알루미늄 합금에 적용될 수 있다. 적합한 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, 8xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다.
비제한적인 예로서, 금속 스트립으로 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 AA1199을 포함할 수 있다. 일부 경우에는, 알루미늄 합금이 적어도 99.9%의 순수 알루미늄이다(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).
금속 스트립으로 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 스트립으로 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 스트립으로 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 스트립으로 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 스트립으로 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 스트립으로 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 스트립으로 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 또는 AA8093을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 금속 스트립은 AA3104, AA5006, AA5182, 또는 이들의 조합을 포함한다.
알루미늄 합금 제품이 본 개시 전체에 걸쳐 설명되어 있지만, 방법 및 제품은 임의의 금속 스트립에 적용된다. 일부 실시예에서, 금속 스트립은 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘계 재료, 티타늄, 티타늄계 재료, 구리, 구리계 재료, 강철, 강철계 재료, 청동, 청동계 재료, 황동, 황동계 재료, 복합재, 복합재에 사용되는 시트 또는 기타 적절한 금속 또는 재료의 조합이다. 제품은 모놀리식 재료뿐만 아니라 롤 본드 재료, 클래드 재료, 복합 재료 또는 다양한 기타 재료와 같은 비모놀리식 재료를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 금속 물품은 금속 코일, 금속 스트립, 금속 플레이트, 금속 시트, 금속 빌렛, 금속 잉곳 등이다.
금속 스트립은 임의의 적절한 템퍼의 합금으로 제조될 수 있다. 특정 예에서, 합금은 F, O, T3, T4, T6 또는 T8x 템퍼로 사용될 수 있다. 합금은 직접 냉각 주조(직접 냉각 공동 주조 포함) 또는 반연속 주조, 연속 주조(예를 들어 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터, 블록 캐스터 또는 기타 연속 캐스터를 사용하는 것을 포함), 전자기 주조, 핫탑 주조 또는 기타 주조 방법으로 생산될 수 있다.
전처리 코팅
본 명세서에 기술된 프로세스 및 그로부터 생산된 캔 단부 스톡은 금속 스트립에 전처리 코팅을 적용하는 단계를 포함한다. 특히, 본 개시의 방법은 금속 스트립의 측(예를 들어, 제1 측)에 전처리 코팅을 적용하고 그 위에 중합체 필름을 적층하는 단계를 포함한다. 다르게 말하면, 중합체 필름은 전처리 코팅의 적어도 일부에 접착될 수 있다. 일부 경우에, 전처리 코팅은 금속 스트립으로 형성된 캔 단부의 내부를 향하는 측에 대응하는 금속 스트립의 측에 적용된다. 따라서, 전처리 코팅은 캔 단부 스톡의 제품 측의 일부를 형성한다.
하기 실시예에 예시된 바와 같이, 전처리 코팅은 개선된 페더링 성능을 제공할 수 있다. 특히, 금속 스트립에 대한 중합체 필름의 접착성은 적절한 전처리 코팅의 선택 및 프로세스 파라미터(아래에 설명된 어닐링 온도 등)의 제어에 의해 제어(예를 들어, 개선)될 수 있다.
일부 실시예에서, 전처리 코팅은 금속 스트립에 적용되는 전처리제, 예를 들어 금속 스트립에 적합한 전처리제이다. 일부 경우에, 전처리 코팅은 중합체 또는 공중합체, 예를 들어 폴리(비닐포스폰산-코-아크릴산) 공중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전처리 코팅으로서 사용될 수 있는 적합한 전처리제의 상업적인 예에는 Solvay(벨기에 브뤼셀 소재)의 Addibond 712 - CP 30이 포함된다.
일부 실시예에서, 전처리 코팅은 5nm에서 100nm까지, 예를 들어 5nm에서 95nm까지, 5nm에서 90nm까지, 5nm에서 85nm까지, 5nm에서 80nm까지, 5nm에서 75nm까지, 6nm에서 100nm까지, 6nm에서 95nm까지, 6nm에서 90nm까지, 6nm에서 85nm까지, 6nm에서 80nm까지, 6nm에서 75nm까지, 8nm에서 100nm까지, 8nm에서 95nm까지, 8nm에서 90nm까지, 8nm에서 85nm까지, 8nm에서 80nm까지, 8nm에서 75nm까지, 10nm에서 100nm까지, 10nm에서 95nm까지, 10nm에서 90nm까지, 10nm에서 85nm까지, 10nm에서 80nm까지, 10nm에서 75nm까지, 12nm에서 100nm까지, 12nm에서 95nm까지, 12nm에서 90nm까지, 12nm에서 85nm까지, 12nm에서 80nm까지, 또는 12nm에서 75nm까지의 평균 두께를 갖는다.
하한의 관점에서, 전처리 코팅은 5nm 초과, 예를 들어 6nm 초과, 8nm 초과, 10nm 초과, 또는 12nm 초과의 평균 두께를 가질 수 있다. 상한의 관점에서, 전처리 코팅은 100nm 미만, 예를 들어 95nm 미만, 90nm 미만, 85nm 미만, 80nm 미만, 또는 75nm 미만의 평균 두께를 가질 수 있다.
중합체 필름
본 명세서에 기술된 프로세스 및 그로부터 생산된 캔 단부 스톡은 금속 스트립에 중합체 필름을 적층하는 단계를 포함한다. 특히, 본 개시의 프로세스는 금속 스트립으로부터 형성된 캔 단부의 내부를 향하는 측에 대응하는 금속 스트립의 측(예를 들어, 제1 측)에 중합체 필름을 적층하는 것을 포함한다. 따라서, 중합체 필름은 캔 단부 스톡의 제품 측의 일부를 형성한다. 아래 실시예에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 캔 단부의 내부를 향하는 측(예를 들어, 래커와 반대로)에 중합체 필름을 사용하면 캔 단부 제품의 품질이 유리하게 향상된다. 또한, 본 명세서에 기술된(예를 들어, 기술된 프로세스 조건에 따라 생성된) 중합체 필름은 감소된 페더링을 나타낸다. 또한, 중합체 필름에는 일반적으로 불순물이 거의 없기 때문에 금속 스트립에 중합체 필름을 적층하는 것이 더 재현성이 높고 깨끗하다.
중합체 필름은 특별히 제한되지 않으며 캔 단부 스톡의 원하는 용도(예를 들어, 음료 캔)에 적합한 임의의 중합체를 포함할 수 있다. 중합체 필름에 적합한 중합체는 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함한다. 일부 경우에, 금속 스트립에 적층된 중합체 필름은 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트(BoPET) 필름과 같은 이축 배향 중합체이다. 본 명세서에 사용하기에 적합한 중합체 필름의 상업적 공급업체로는 예를 들어 Toray Plastics(버지니아주 프론트 로얄), Mitsubishi Polyester Film(사우스 캘리포니아 그리어) 및 DuPont Performance Polymers(독일주 윌밍턴)를 포함한다.
일부 실시예에서, 중합체 필름은 염료 또는 안료와 같은 착색제를 추가로 포함한다. 달리 말하면, 중합체 필름은 착색된 중합체 필름(예를 들어, 착색된 PET 필름)일 수 있다. 착색 중합체 필름에 사용되는 착색제는 특별히 제한되지 않는다. 적합한 착색제에는 예를 들어 이산화티타늄이 포함된다(예를 들어, 백색 중합체 필름을 생성하기 위한 것).
일부 실시 형태에서, 중합체 필름은 5μm에서 50μm, 예를 들어 5μm에서 48μm, 5μm에서 46μm, 5μm에서 44μm, 5μm에서 42μm, 5μm에서 40μm, 6μm에서 50μm, 6μm에서 48μm, 6μm에서 46μm, 6μm에서 44μm, 6μm에서 42μm, 6μm에서 40μm, 8μm에서 50μm, 8μm에서 48μm, 8μm에서 46μm, 8μm에서 44μm, 8μm에서 42μm, 8μm에서 40μm, 10μm에서 50μm, 10μm에서 48μm, 10μm에서 46μm, 10μm에서 44μm, 10μm에서 42μm, 10μm에서 40μm, 12μm에서 50μm, 12μm에서 48μm, 12μm에서 46μm, 12μm에서 44μm, 12μm에서 42μm, 또는 12μm에서 40μm의 평균 두께를 갖는다.
하한의 관점에서, 중합체 필름은 5μm보다 큰, 예를 들어 6μm 초과, 8μm 초과, 10μm 초과, 또는 12μm 초과의 평균 두께를 가질 수 있다. 상한의 관점에서, 중합체 필름은 50μm 미만, 예를 들어 48μm 미만, 46μm 미만, 44μm 미만, 42μm 미만, 또는 40μm 미만의 평균 두께를 갖는다.
중합체 필름의 적합한 평균 두께의 예는 5μm, 6μm, 7μm, 8μm, 9μm, 10μm, 11μm, 12μm, 13μm, 14μm, 15μm, 16μm, 17μm, 18μm, 19μm, 20μm, 21μm, 22μm, 23μm, 24μm, 25μm, 26μm, 27μm, 28μm, 29μm, 30μm, 31μm, 32μm, 33μm, 34μm, 35μm, 36μm, 37μm, 38μm, 39μm, 40μm 그리고 그 사이의 두께를 포함한다.
일부 실시예에서, 본 개시의 프로세스는 금속 스트립 상에 중합체 필름의 다중 층들을 적층하는 것을 포함한다. 이들 실시예에서, 중합체 필름의 각 층은 독립적으로 상기 기재된 바와 같은 중합체 필름일 수 있다. 일부 경우에는, 여러 층들의 중합체 필름이 금속 스트립에 적층되고, 하나 이상의 층들이 동일하다(예를 들어, 조성 및/또는 두께 측면에서). 일부 경우에는, 여러 층들의 중합체 필름이 금속 스트립에 적층되어 있으며 층들이 동일하지 않다(예를 들어, 조성 및/또는 두께 측면에서).
위에서 언급된 바와 같이, 종래의 캔 단부 스톡 제품은 온도 처리(예를 들어, 전처리와 같은 고온 처리)된 중합체 필름을 우선적으로 포함한다. 높은 접착력과 낮은 페더링과 같은 특정 속성을 제공하려면 고온 처리가 필요하다고 믿어졌다. 그러나 기존의 온도 처리된 중합체 필름은 균열이 발생하기 매우 쉽다. 특히, 캔 단부 스톡의 내부 대면(예를 들어, 제품) 측에 적층된 비정질 중합체 필름(예를 들어, PET 필름)의 표면 근처 또는 표면에 균열이 나타난다. 온도 처리(예를 들어, 고온 처리)는 중합체 필름의 형태를 변화시키는 것으로 밝혀졌다. 중합체 필름의 변형된 형태는 균열에 더 취약할 수 있다. 캔 단부 스톡에 가해지는 응력(예를 들어, 캔 바디 스톡을 사용한 시밍 프로세스 중)은 이러한 균열을 악화시킨다. 캔 단부 스톡의 내부 측에 균열이 발생하는 것은 캔 내에 포함된 제품(예를 들어, 액체 음료)이 균열을 더욱 악화시키거나 금속 스트립과 반응할 수 있기 때문에 특히 문제가 된다. 이는 금속 스트립에서 금속을 침출시켜 캔과 제품 모두의 무결성과 품질에 영향을 미칠 수 있다.
균열 문제를 해결하기 위해, 본 명세서에 기술된 프로세스의 일부 실시예와 그로부터 생산된 캔 단부 스톡에서, 중합체 필름은 고온 처리된 중합체를 포함하지 않는다. 달리 말하면, 일부 실시예에서, 중합체 필름의 형태는 실질적으로 변형되지 않는다. 일부 경우에는, 중합체 필름이 캔 단부 스톡 생산 전후에 유사한 형태를 갖는다. 일부 경우에는, 중합체 필름은 생산 전후에 동일한 형태를 갖는다. 일부 실시예에서, 이는 적층 동안 중합체 필름의 용융을 방지하거나 제한함으로써 달성된다. 일부 실시예에서, 이는 중합체 필름이 고온, 예를 들어 200°C 초과, 210°C 초과, 220°C 초과, 230°C 초과, 240°C 초과 또는 250°C 초과의 온도에 노출되는 것을 방지하거나 제한함으로써 달성된다. 본 명세서에 기재된 바와 같이 온도 처리되지 않은 중합체 필름을 활용하면 균열에 대한 민감성이 낮은 캔 단부 스톡을 유리하게 생성한다. 즉, 본 개시에 따라 제조된 캔 단부 스톡은 내균열성을 갖는다. 유익하게도, 캔 단부 스톡은 페더링에 대한 민감성이 낮을 수도 있다.
FTIR 테스트
일부 경우에, 캔 단부 스톡에 대한 중합체 필름의 적합성은 본 발명자들에 의해 개발된 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 테스트에 의해 평가될 수 있다. FTIR은 고체, 액체 또는 기체의 흡광도 또는 방출에 대한 적외선 스펙트럼을 얻기 위해 다양한 정량 분석에 사용되는 기술이다. 본 개시의 FTIR 테스트에서는, 중합체 필름의 FTIR 흡광도 스펙트럼을 분석하여 캔 단부 스톡에 사용하기 위한 중합체 필름의 적합성을 결정한다. 특히, FTIR 테스트는 제1 파수(A)의 흡광도 피크 강도와 제2 파수(B)의 흡광도 피크 강도의 비율(A/B)을 평가한다.
FTIR 흡광도 스펙트럼은 예를 들어 Varian, Inc.(Palo Alto, CA)의 모델 670을 포함하여 상업적으로 이용 가능한 분광계에 의해 얻어질 수 있다. 일부 경우에는, FTIR 분광계에 다이아몬드 ATR과 같은 감쇠전반사율(ATR) 부착장치가 포함될 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 ATR 부착장치의 한 예는 Pike Technologies(Madison, WI)의 GladiATR이다. 일부 실시예에서, FTIR 흡광도 스펙트럼은 중합체 필름 상의 한 위치에서 측정함으로써 획득된다. 일부 실시예에서, FTIR 흡광도 스펙트럼은 중합체 필름 상의 여러 위치들(예를 들어, 적어도 2개, 적어도 3개, 또는 적어도 4개 위치)에서 측정하고 스펙트럼으로부터의 출력을 평균함으로써 획득된다.
캔 단부 스톡에 대한 중합체 필름의 적합성은 2개의 흡광도 피크들의 상대 강도를 평가하고 비교함으로써 결정될 수 있다. 즉, 중합체 필름의 적합성은 제1 파수(A)의 FTIR 흡광도 피크 강도와 제2 파수(B)의 흡광도 피크 강도의 비(A/B)로 결정될 수 있다. 일부 경우에, (본 명세서에 사용된) 중합체 필름의 적합성은 어닐링 전 및/또는 후에 균열에 대한 중합체 필름의 민감성을 의미한다.
일부 실시예에서, FTIR 비율의 제1 흡광도 피크(A)는 1330cm-1 내지 1350cm-1의 파수에서의 피크이다. 하한으로 보면, 제1 흡광도 피크(A)는 1330cm-1 초과, 예를 들어, 1332cm-1 초과, 1334cm-1 초과, 1336cm-1 초과, 1338cm-1 초과의 파수에서의 피크일 수 있다. 상한으로 보면, 제1 흡광도 피크(A)는 1350cm-1 미만, 예를 들어 1348cm-1 미만, 1346cm-1 미만, 1344cm-1 미만 또는 1342cm-1 미만의 파수에서의 피크일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 흡광도 피크(A)는 파수 1330cm-1, 1331cm-1, 1332cm-1, 1333cm-1, 1334cm-1, 1335cm-1, 1337cm-1, 1338cm-1, 1339cm-1, 1340cm-1, 1341cm-1, 1342cm-1, 1343cm-1, 1344cm-1, 1345cm-1, 1346cm-1, 1347cm-1, 1348cm-1, 1349cm-1, 또는 1345cm-1 또는 그 사이의 임의의 파수에 있을 수 있다.
일부 실시 형태에서, FTIR 비율의 제2 흡광도 피크(B)는 1400cm-1 내지 1420cm-1의 파수에서의 피크이다. 하한으로 보면, 제2 흡광도 피크(B)는 1400cm-1 초과, 예를 들어, 1402cm-1 초과, 1404cm-1 초과, 1406cm-1 초과 또는 1408cm-1 초과의 파수에서의 피크일 수 있다. 상한으로 보면, 제2 흡광도 피크(B)는 1420cm-1 미만, 예를 들어 1418cm-1 미만, 1416cm-1 미만, 1414cm-1 미만 또는 1412cm-1 미만의 파수에서의 피크일 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 흡광도 피크(B)는 파수 1400cm-1, 1401cm-1, 1402cm-1, 1403cm-1, 1404cm-1, 1405cm-1, 1407cm-1, 1408cm-1, 1409cm-1, 1410cm-1, 1411cm-1, 1412cm-1, 1413cm-1, 1414cm-1, 1415cm-1, 1416cm-1, 1417cm-1, 1418cm-1, 1419cm-1, 또는 1415cm-1 또는 그 사이의 임의의 파수에 있을 수 있다.
높은 FTIR 비율(A/B)을 나타내는 중합체 필름은 본 명세서에 기술된 캔 단부 스톡에 특히 적합하다. 특히, FTIR 비율이 높은 중합체 필름을 활용하면 균열 발생 가능성이 낮은 캔 단부 스톡이 생성된다. 일부 실시예에서, 중합체 필름은 0.4 초과, 예를 들어 0.5 초과, 0.6 초과, 0.8 초과, 1.0 초과, 1.1 초과, 1.2 초과, 1.3 초과, 1.4 초과 또는 1.5 초과의 흡광도 피크 강도 비(A/B)를 나타낸다. 상한의 관점에서, 중합체 필름의 흡광도 피크 강도 비(A/B)는 2.0 미만, 예를 들어 1.9 미만, 1.8 미만, 1.7 미만 또는 1.6 미만일 수 있다.
래커
일부 실시예에서, 본 개시에 따라 생산된 캔 단부 스톡은 래커의 층을 포함한다. 일부 경우에는, 예를 들어 래커의 층이 금속 스트립의 표면, 예를 들어 외부를 향한 표면에 적용될 수 있다. 이들 실시예에서, 래커는 금속 스트립과 캔 단부 스톡의 내용물(예를 들어, 캔 단부 스톡으로부터 형성된 음료 캔의 내용물) 사이에 보호 층을 형성한다.
본 명세서에 기술된 프로세스에 사용하기에 적합한 래커의 조성은 특별히 제한되지 않는다. 일부 경우에, 래커는 수성 및/또는 용매 기반 조성물을 포함하며, 이는 바람직하게는 금속 스트립의 표면에 분무되거나, 부어지거나, 달리 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 스트립의 표면에 적용된 래커는 에폭시계 용액을 포함한다. 본 개시의 래커로 사용하기에 적합한 조성물의 상업적 예는 AkzoNobel(네덜란드 암스테르담 소재)의 포장 코팅을 포함한다.
일부 실시예에서, 래커 층은 2μm에서 20μm, 예를 들어 2μm에서 18μm, 2μm에서 16μm, 2μm에서 14μm, 2μm에서 12μm, 2μm에서 10μm, 3μm에서 20μm, 3μm에서 18μm, 3μm에서 16μm, 3μm에서 14μm, 3μm에서 12μm, 3μm에서 10μm, 4μm에서 20μm, 4μm에서 18μm, 4μm에서 16μm, 4μm에서 14μm, 4μm에서 12μm, 4μm에서 10μm, 5μm에서 20μm, 5μm에서 18μm, 5μm에서 16μm, 5μm에서 14μm, 5μm에서 12μm, 5μm에서 10μm, 6μm에서 20μm, 6μm에서 18μm, 6μm에서 16μm, 6μm에서 14μm, 6μm에서 12μm, 또는 6μm에서 10μm의 평균 두께를 갖는다.
하한의 관점에서, 래커의 층은 2μm 초과, 예를 들어 3μm 초과, 4μm 초과, 5μm 초과 또는 6μm 초과의 평균 두께를 가질 수 있다. 상한의 관점에서, 래커의 층은 20μm 미만, 예를 들어 18μm 미만, 16μm 미만, 14μm 미만, 12μm 미만, 또는 10μm 미만의 평균 두께를 가질 수 있다.
래커의 층의 적합한 평균 두께의 예는 2μm, 3μm, 4μm, 5μm, 6μm, 7μm, 8μm, 9μm, 10μm, 11μm, 12μm, 13μm, 14μm, 15μm, 16μm, 17μm, 18μm, 19μm 및 20μm 그리고 그 사이의 두께를 포함한다.
일부 경우에, 래커의 층의 두께는 평량으로 표현될 수 있다. 일부 실시예에서, 래커의 층은 1g/m2 내지 15g/m2, 예를 들어 1g/m2 내지 14g/m2, 1g/m2 내지 12g/m2, 1g/m2 내지 10g/m2, 1g/m2 내지 8g/m2, 1g/m2 내지 6g/m2, 1.5g/m2 내지 15g/m2, 1.5g/m2 내지 14g/m2, 1.5g/m2 내지 12g/m2, 1.5g/m2 내지 10g/m2, 1.5g/m2 내지 8g/m2, 1.5g/m2 내지 6g/m2, 2g/m2 내지 15g/m2, 2g/m2 내지 14g/m2, 2g/m2 내지 12g/m2, 2g/m2 내지 10g/m2, 2g/m2 내지 8g/m2, 2g/m2 내지 6g/m2, 2.5g/m2 내지 15g/m2, 2.5g/m2 내지 14g/m2, 2.5g/m2 내지 12g/m2, 2.5g/m2 내지 10g/m2, 2.5g/m2 내지 8g/m2, 2.5g/m2 내지 6g/m2, 3g/m2 내지 15g/m2, 3g/m2 내지 14g/m2, 3g/m2 내지 12g/m2, 3g/m2 내지 10g/m2, 3g/m2 내지 8g/m2, 또는 3g/m2 내지 6g/m2까지의 평량을 갖는다.
하한의 관점에서, 래커의 층은 1g/m2 초과, 예를 들어 1.5g/m2 초과, 2g/m2 초과, 2.5g/m2 초과, 또는 3g/m2 초과의 평량을 가질 수 있다. 상한의 관점에서, 래커의 층은 15g/m2 미만, 예를 들어, 14g/m2 미만, 12g/m2 미만, 10g/m2 미만, 8g/m2 미만, 또는 6g/m2 미만의 평량을 가질 수 있다.
래커의 층의 적합한 평량의 예는 1g/m2, 1.5g/m2, 2g/m2, 2.5g/m2, 3g/m2, 3.5g/m2, 4g/m2, 4.5g/m2, 5g/m2, 5.5g/m2, 6g/m2, 6.5g/m2, 7g/m2, 7.5g/m2, 8g/m2, 9g/m2, 10g/m2, 11g/m2, 12g/m2, 13g/m2, 14g/m2, 15g/m2 그리고 그 사이의 두께를 포함한다.
일부 실시예에서, 본 개시에 따라 생산된 캔 단부 스톡은 금속 스트립과 래커의 층 사이에 접착 코팅을 포함한다. 특히, 접착 코팅이 금속 스트립에 적용될 수 있고 래커가 그 위에 적용될 수 있다. 접착 코팅은 래커를 금속 스트립에 유리하게 고정시킨다. 일부 실시예에서, 접착 코팅은 금속 스트립에 적용되는 전처리제, 예를 들어 금속 스트립에 적합한 전처리제이다. 금속 스트립과 래커의 층 사이의 접착 코팅은 중합체 필름과 금속 스트립 사이의 접착 코팅과 동일하거나 다를 수 있다. 금속 스트립과 래커 사이의 접착 코팅으로 사용될 수 있는 적합한 전처리제의 상업적인 예는 티타늄 지르코늄(Ti-Zr) 기반 전처리제 또는 크롬(Cr3) 기반 전처리제, 예를 들어 Henkel 접착 기술(독일 뒤셀도르프)의 Bonderite을 포함한다.
캔 단부 스톡을 제조하기 위한 프로세스 및 시스템
일부 양태에서, 본 개시는 캔 단부 스톡을 제조하는 방법을 제공한다. 본 명세서에 설명된 프로세스는 균열 방지 캔 단부 스톡을 유리하게 생성한다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 기술된 프로세스는 박리를 초래할 수 있는 산성 조건에 대해 적층체의 내식성을 평가할 수 있는 아세트산 테스트와 같은 다른 테스트 파라미터에서도 높은 성능을 나타내는 적층 캔 단부 스톡을 생성한다. 이들 프로세스에는 금속 스트립에 전처리 코팅을 적용하고, 중합체 필름을 금속 스트립에 적층하고, 적층된 금속 스트립을 어닐링 온도(TA)에서 어닐링하는 것이 포함될 수 있다. 본 개시의 프로세스에 따르면, 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계는 250°C 미만의 온도 TA로 가열하는 단계를 포함한다. 이 온도에서의 어닐링은 중합체 필름이 비정질(예를 들어, 용융에 의해)로 되는 것을 방지하여 생산된 캔 단부 스톡의 성능 특성을 크게 향상시킨다.
일부 실시예에서, 금속 스트립은 양측에 코팅된다. 본 개시에 따른 실시예에서, 금속 스트립은 한 측에 적층되고 반대쪽 측에 래커칠될 수 있다. 예를 들어, 금속 스트립을 내부 대면 측에 적층하고 외부 대면 측에 래커칠할 수 있지만 다른 구성도 사용될 수 있다. 이 하이브리드 적층/래커칠된 금속 스트립은 중합체 필름을 사용하여 캔 단부 스톡 내부에 향상된 기능적 성능을 제공하는 동시에 래커 사용을 통해 캔 단부 스톡 외부에 높은 미용 및 기능적 성능을 유지할 수 있다.
일부 경우에, 적층된 금속 스톡은 적층 프로세스에서 어닐링 프로세스(예를 들어, 어닐링 오븐으로)으로 직접 전달된다. 일부 경우에는, 적층된 금속 스톡이 적층 프로세스에서 직접 래커 적용 시스템으로 전달된 다음 어닐링 프로세스(예를 들어, 어닐링 오븐)으로 전달된다. 일부 경우에는 래커 적용 시스템에 들어가기 전에 적층된 금속 스톡이 담금질된다(예를 들어, 공기 담금질 또는 물 담금질).
본 명세서에 설명된 프로세스 및 시스템, 그리고 그 다양한 추가 특징 및 예는 유사한 숫자가 유사한 요소를 나타내는 도면을 참조하여 본 명세서에 설명되어 있으며, 방향 설명은 예시적인 실시예를 설명하는 데 사용되지만 예시적인 실시예와 마찬가지로 본 개시 내용을 제한하는 데 사용되어서는 안 된다. 본 문서의 도면에 포함된 요소는 일정 비율로 그려지지 않았을 수 있다.
도 1은 본 개시의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡을 제조하기 위한 시스템(100)의 개략도이다. 금속 스트립(102)은 금속 스트립(102)에 전처리 코팅을 적용하는 전처리 코팅 적용 시스템(112)으로 전달된다. 전처리 코팅 적용 시스템(112)은 금속 스트립(102)에 전처리 코팅을 적용하기 위한 임의의 적합한 시스템일 수 있다.
일부 경우에, 금속 스트립(102)은 전처리 코팅 적용 시스템에 들어가기 전에 처리될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 스트립(102)의 표면은 탈지되어(degreased)(예를 들어, 산성 용액을 사용하여) 표면을 세척할 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 스트립(102)은 전처리 코팅 적용 시스템에 들어가기 전에 예열될 수 있다.
전처리된 금속 스트립(104)은 적층 시스템(114)으로 전달된다. 전처리된 금속 스트립(104)인 금속 스트립(102)은 금속 스트립(102)의 한 측에 중합체 필름(120)을 적용하는 적층 시스템(114)을 통과한다. 일부 경우에는 금속 스트립(102)의 양 측에 중합체 필름이 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 핫멜트(hot melt) 적층 시스템이다. 적층된 금속 스트립(106)은 적층 시스템(114)에서 빠져나와 금속 스트립(102)을 중합체 필름(120)과 결합시킨다.
일부 실시예에서, 적층 금속 스트립(106)은 선택적인 래커 적용 시스템(116)으로 전달될 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 금속 스트립(102) 위에 래커(124)를 가열하거나 경화시키기 위한 오븐을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 래커 적용 시스템(116)은 적층 시스템(114)의 하류(예를 들어, 이후)에 있다. 일부 경우에, 래커 적용 시스템(116)은 어닐링 오븐(118)의 상류(예를 들어, 전)에 있다. 일부 경우에, 래커 적용 시스템(116)은 적층 시스템(114) 또는 예열 오븐(112)의 상류에 있다. 일부 경우에, 래커 적용 시스템(116)은 적층 시스템(114)과 어닐링 오븐(118) 모두의 하류에 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 래커 적용 시스템(116)은 적층 시스템(114)과 어닐링 오븐(118) 사이에 위치된다. 적층된, 래커칠된 금속 스트립(108)은 래커 적용 시스템(116)에서 나올 수 있다.
상류 래커 적용 시스템(116)이 사용될 때, 적층된 래커칠된 금속 스트립(108)은 어닐링 오븐(118)으로 들어갈 수 있다. 적층 시스템(114)과 어닐링 오븐(118) 사이에 래커 적용 시스템(116)이 사용되지 않는 일부 경우에, 적층 금속 스트립(106)은 어닐링 오븐으로 들어갈 수 있다.
어닐링 오븐(118)은 적층 시스템(114) 및 선택적으로 래커 적용 시스템(116)의 하류(예를 들어, 이후)에 위치될 수 있다. 일부 경우에는, 어닐링 오븐(118)이 래커 적용 시스템(116)의 바로 하류에 위치하여 래커 적용 시스템(116)에서 나오는 래커칠된 적층 금속 스트립(108)이 다른 기계 또는 시스템을 통과하거나 접촉하기 전에 어닐링 오븐(118)으로 들어가도록 한다.
어닐링 오븐(118)은 래커칠된 적층 금속 스트립(108)의 온도를 어닐링 온도(TA)로 상승시킨다. 어닐링 온도(TA)는 중합체 필름(120)의 용융 온도(Tm)보다 낮을 수 있다. 일부 실시예에서, 어닐링 온도 TA는 175°C 내지 250°C, 예를 들어 175°C 내지 245°C, 175°C 내지 240°C, 175°C 내지 235°C, 175°C 내지 230°C, 175°C 내지 225°C, 180°C 내지 250°C, 180°C 내지 245°C, 180°C 내지 240°C, 180°C 내지 235°C, 180°C 내지 230°C, 180°C 내지 225°C, 185°C 내지 250°C, 185°C 내지 245°C, 185°C 내지 240°C, 185°C 내지 235°C, 185°C 내지 230°C, 185°C 내지 225°C, 190°C 내지 250°C, 190°C 내지 245°C, 190°C 내지 240°C, 190°C 내지 235°C, 190°C 내지 230°C, 190°C 내지 225°C, 195°C 내지 250°C, 195°C 내지 245°C, 195°C 내지 240°C, 195°C 내지 235°C, 195°C 내지 230°C, 195°C 내지 225°C, 200°C 내지 250°C, 200°C 내지 245°C, 200°C 내지 240°C, 200°C 내지 235°C, 200°C 내지 230°C 또는 200°C 내지 225°C의 온도이다. 하한의 관점에서, T2는 175°C 초과, 예를 들어 180°C 초과, 185°C 초과, 190°C 초과, 195°C 초과, 또는 200°C 초과일 수 있다. 상한의 관점에서, TA는 250°C 미만, 예를 들어 245°C 미만, 240°C 미만, 235°C 미만, 230°C 미만, 또는 225°C 미만일 수 있다.
래커칠된 적층된 금속 스트립(108)은 어닐링 오븐(118)에서 충분한 길이의 시간을 보내고 금속 스트립(102)의 어닐링 및 중합체 필름(120)의 원하는 접착을 포함하여 래커칠된 적층 금속 스트립(108)에 원하는 속성을 부여한다. 어닐링 오븐(118) 내의 지속시간은 오븐 길이와 금속 스트립의 속도에 따라 달라질 수 있다. 일부 경우에, 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 경우에는, 어닐링 오븐(118) 내의 온도 변화를 보상하기 위해 필요에 따라 지속시간이 조정될 수 있다(예를 들어, 금속 스트립 속도를 조정함으로써).
어닐링 오븐(118)에서 나온 후, 캔 단부 스톡(110)(예를 들어, 어닐링된, 래커칠된 및 적층 금속 스트립)은 선택적으로 공기 또는 일정량의 담금질 액체(예를 들어 물) 중에서 또는 캔 단부 스톡(110)에 냉각제를 적용하여 담금질될 수 있다. 캔 단부 스톡(110)은 어닐링 오븐(118)에서 나온 직후 담금질 등을 통해 냉각될 수 있다.
일부 경우에, 도 1과 2에 도시된 바와 같이 시스템(100)에 의해 생산된 캔 단부 스톡(110)은 적층된 중합체 필름(120)의 층이 제1 측에 도포되고 선택적인 래커의 층(124)이 제2 측에 도포된 금속 스트립(102)을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 캔 단부 스톡(110)의 근접 측면도이다. 캔 단부 스톡(110)은 적층된 중합체 필름(120)과 선택적인 래커의 층(124) 사이에 샌드위치된 금속 스트립(102)을 포함한다. 적층된 중합체 필름(120)과 금속 스트립(102) 사이, 그리고 선택적인 래커의 층(124)과 금속 스트립(102) 사이에 전처리 코팅(202)이 샌드위치되어 있다.
도 3a 내지 3d는 다양한 생산 단계들에서 캔 단부 스톡(302)의 부등각 투영도이다. 일부 경우에, 캔 단부 스톡(302)은 적층된 중합체 필름 및 래커를 포함하여 본 명세서에 기술된 캔 단부 스톡이다.
도 3a는 본 개시의 특정 양태에 따른 캔 단부 스톡(302)의 시트이다. 캔 단부 스톡(302)의 시트는 도 1에 도시된 캔 단부 스톡(110) 또는 유사한 캔 단부 스톡일 수 있다. 도 3b는 절단된 후의 도 3a의 캔 단부 스톡(302)의 시트를 도시한다. 캔 단부 스톡(302)의 시트는 다이 컷, 펀칭 또는 다른 방식으로 절단되어 도 3c에 도시된 바와 같이 캔 단부 블랭크(306)를 생성할 수 있다. 도 3c는 도 3a의 캔 단부 스톡의 시트로부터 생산된 캔 단부 블랭크들(306)의 세트를 도시한다. 도 3d는 도 3c의 캔 단부 블랭크(306)에 의해 캔 바디까지 형성된 캔 단부(308)를 포함하는 음료 캔(310)을 도시한다.
캔 단부(308)는 외부 대면 측(예를 들어, 도 3d에서 볼 수 있음)과 내부 대면 측(예를 들어, 음료 캔(310)의 내부를 향함)을 포함한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 캔 단부(308)는 적층된 중합체 필름이 내부 대면 측에 존재하도록 형성될 수 있다.
도 3c의 캔 단부 블랭크(306)와 캔 바디로부터 도 3d의 음료 캔을 형성하기 위해 종래의 시밍 프로세스가 사용될 수 있다. 일부 양태에서, 본 개시는 본 명세서에 기술된 캔 단부 스톡으로부터 형성된 캔 단부 블랭크를 캔 바디에 시밍하는 단계를 포함하는 음료 캔을 제조하는 방법을 제공한다. 시밍 프로세스는 캔 바디 위에 캔 단부 블랭크를 배치하는 단계, 캔 단부에 시밍 척(seaming chuck)을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 선택적으로 시밍 롤을 사용하여 캔 단부와 캔 바디를 시밍하는 단계를 포함할 수 있다. 시밍 롤은 캔 단부에 컬을 형성 및/또는 맞물릴 수 있으며, 이는 캔 단부와 캔 바디 사이에 밀봉을 형성하기 위해 척에 대해 주변 컬을 압축할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 종래의 캔 단부 스톡(예를 들어, 비정질 상태의 중합체 필름을 포함하는 캔)은 시밍 프로세스 후에 균열을 나타낸다. 대조적으로, 본 개시의 캔 단부 스톡은 균열 저항성을 갖는다. 일부 실시예에서, 예를 들어 캔 단부 스톡은 시밍 프로세스 전 및/또는 후에 눈에 띄는 균열을 나타내지 않는다.
도 4는 본 개시에 따라 제조된 캔 단부 스톡(400)의 섹션의 다중 층들을 도시하는 등축 절단 다이어그램이다. 캔 단부 스톡(400)은 적층된 중합체 필름(402)으로 둘러싸인 알루미늄(예를 들어, 알루미늄 합금)과 같은 금속(404) 층 및 선택적인 래커의 층(406)을 포함할 수 있다. 캔 단부 스톡(400)은 도 1의 캔 단부 스톡(110)일 수 있다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따라 캔 단부 스톡을 제조하기 위한 프로세스(500)를 도시하는 흐름도이다. 블록(502)에서, 금속 스트립이 제공된다. 금속 스트립은 캔 단부 스톡을 형성하는데 적합한 알루미늄 스트립일 수 있다. 블록(503)에서, 금속 스트립의 표면은 선택적으로 탈지된다(예를 들어, 산성 용액을 사용하여). 블록(504)에서, 전처리 코팅이 금속 스트립에 적용된다. 블록(506)에서, 금속 스트립은 예를 들어 PET 필름과 같은 중합체 필름으로 적층된다. 블록(508)에서, 적층 금속 스트립은 어닐링 온도 TA에서 어닐링된다. 블록(510)에서, 어닐링된 금속 스트립은 선택적으로 담금질된다(예를 들어, 공기 중에서). 블록(512)에서, 선택적으로 왁스 코팅이 금속 스트립의 한 측 또는 양측에 적용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 특정 양태에 따른 적층 시스템(614)의 개략도이다. 적층 시스템(614)은 도 1의 적층 시스템(114) 또는 다른 적층 시스템일 수 있다. 도 6에 도시된 특정 요소는 단지 설명의 목적으로 과장된 비율로 표시되어 있다.
적층 시스템(614)은 전처리된 금속 스트립(604)이 통과할 수 있는 한 쌍의 롤러들(652)을 포함할 수 있다. 전처리된 금속 스트립(604)은 도 1의 예열 오븐(112)에 의해 전처리된 금속 스트립(602)을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 전처리된 금속 스트립(604)은 하나 이상의 변환 층(conversion layer)(603)을 포함한다.
롤러(652)를 통과할 때, 중합체 필름(624)은 전처리된 금속 스트립(604)에 대해 가압되어 적층 금속 스트립(606)을 생성할 수 있다. 일부 경우에, 단일 적층 시스템(614)은 중합체 필름(624)으로부터 예열된 금속 스트립(604)의 반대 측에 제2 중합체 필름을 적용하기 위한 추가 롤러들의 세트를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 롤러(652)는 추가로 중합체 필름(624)으로부터 전처리된 금속 스트립(604)의 반대 측에 제2 중합체 필름을 적용할 수 있다.
캔 단부 스톡의 속성
위에서 언급한 바와 같이, 본 개시의 캔 단부 스톡, 예를 들어 설명된 프로세스에 따라 제조된 캔 단부 스톡은 유리하게는 다수의 개선된 속성을 나타낸다.
일부 실시예에서, 본 개시의 캔 단부 스톡은 균열에 대한 낮은 민감성을 나타낸다. 다르게 말하면, 본 개시는 내균열 캔 단부 스톡을 설명한다. 위에서 정의한 바와 같이, 특히 캔 바디 스톡부터 캔 단부 스톡까지의 시밍 프로세스 중에 균열은 금속 스트립의 보호 층(예를 들어, 중합체 필름) 표면 위 또는 근처에 작은 균열이 형성 및/또는 전파되는 것을 의미한다. 일부 실시예에서, 캔 단부 스톡은 눈에 띄는 균열을 나타내지 않는다. 예를 들어, 캔 단부 스톡은 시밍 프로세스 전 및/또는 후에 눈에 띄는 균열이 나타나지 않을 수 있다.
일부 경우에, 본 개시의 캔 단부 스톡은 2% 스트레인 테스트에서 개선된 결과를 나타낸다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 2% 스트레인 테스트는 인장 응력에 반응하여 균열에 대한 캔 단부 스톡의 민감성을 평가하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 스트레인 테스트는 균열이 특히 문제가 되는 시밍 프로세스를 시뮬레이션할 수 있다. 테스트는 캔 단부 스톡 샘플의 스탬핑을 포함할 수 있다(예를 들어, 자동 프레스 사용). 샘플은 인장 강도 테스트에 적합한 임의의 모양으로 스탬핑될 수 있다. 그런 다음 스탬핑된 샘플에 10N/mm2·s의 2% 스트레인을 적용하여 응력을 가한다. 그 후 응력을 받은 샘플을 예를 들어 실온에서 24시간 동안 방치하면 균열이 눈에 띄게 된다.
일부 경우에는, 균열에 대한 샘플의 민감성을 최대화하기 위해 에이징된 샘플에 대해 2% 스트레인 테스트를 수행할 수 있다. 예를 들어, 샘플 캔 단부 스톡은 중합체 필름의 유리 전이 온도보다 10°C 낮은 온도에서 며칠(예를 들어, 2일, 3일 또는 4일) 동안 오븐에서 가열될 수 있다.
일부 경우에는, 캔 단부 스톡에 균열이 예를 들어 육안으로 보일 수 있다. 일부 경우에는 광원의 도움으로 균열이 보일 수 있다. 예를 들어, 빛은 카메라 방향에서 샘플에 대해 평평한 각도로(예를 들어, 샘플에 평행하게) 비춰질 수 있다. 일부 실시예에서 광원은 샘플에 가시광선을 비출 수 있다. 일부 실시예에서 광원은 샘플에 UV 광을 비출 수 있다. UV 광원을 사용하여 관찰을 용이하게 하기 위해 샘플을 형광 마커로 코팅할 수 있다. 예를 들어, 샘플을 형광 마커(예를 들어, MET-L-CHEK(Santa Monica, CA)의 FBP-914)로 10분 동안 덮고 물로 헹굴 수 있다. 형광은 자외선 아래에서 균열의 가시성을 크게 증가시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 캔 단부 스톡은 스트레인 테스트 후에 눈에 띄는 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시예에서, 캔 단부 스톡은 스트레인 테스트 후 빛 하에서 눈에 띄는 균열을 나타내지 않는다. 일부 실시예에서, 캔 단부 스톡은 스트레인 테스트 후 UV 광 하에서 눈에 띄는 균열을 나타내지 않는다.
일부 실시예에서, 본 개시의 캔 단부 스톡은 개선된 접착력을 나타낸다. 일부 경우에, 예를 들어, 본 개시의 캔 단부 스톡은 3% 아세트산 테스트에서 개선된 결과를 나타낸다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 3% 아세트산 테스트에는 약 100°C에서 30분 동안 희석된 산성 매질에 대한 코팅의 저항성을 평가하는 것이 포함될 수 있다. 테스트에는 크로스해칭 표시를 샘플로 절단하고 샘플을 약 100°C에서 30분 동안 3% 아세트산 용액에 넣은 후 샘플을 제거하고 냉각하는 것이 포함될 수 있다. 냉각 후 각 샘플에 대해 추가 세트의 교차 절단을 수행하고 접착 테이프를 산욕 전후 교차 영역 위에 놓고 약 60° 각도에서 0.5 내지 1초 내에 테이프를 꾸준히 제거한다. 테스트 결과(예를 들어, 박리의 존재 및 강도를 기반으로 함)를 사용하여 원하는 사양에 따라 금속 스트립이 허용 가능한지 또는 허용되지 않는지를 결정할 수 있다. 박리 정도를 관찰하고, 박리가 발생하는 정도를 1(최소 박리)에서 5까지의 등급으로 평가한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 샘플이 박리 현상이 없거나 낮은 것으로 입증되면 샘플은 3% 아세트산 테스트를 통과한다.
종래의 금속 스트립(예를 들어, 외부 표면에 래커의 층이 도포된 금속 스트립)은 종종 3% 아세트산 테스트에서 낮은 점수를 받았다. 일부 경우에, 본 명세서에 개시된 어닐링된 적층 캔 단부 스톡은 3% 아세트산 테스트에서 표준 래커 처리된 캔 단부 스톡보다 더 유리한 결과(예를 들어 박리 없음 또는 낮은 박리)를 얻는다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 개시된 캔 단부 스톡은 낮은 박리로 3% 아세트산 테스트를 통과한다. 일부 경우에, 본 명세서에 개시된 어닐링되고 적층된 캔 단부 스톡은 박리 없이 3% 아세트산 테스트를 통과한다.
일부 실시예에서, 본 개시의 캔 단부 스톡은 감소된 페더링을 나타낸다. 일부 경우에, 예를 들어, 본 개시의 캔 단부 스톡은 표준 페더링 테스트에서 개선된 결과를 나타낸다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 표준 페더링 테스트는 캔 단부에 대해 수행될 수 있으며, 캔 단부를 약 75°C의 탈이온수 욕조에 30분 동안 담그고, 캔 단부를 차가운 탈이온수로 헹구어 캔 단부를 실온으로 되돌린 다음, 즉시 캔 단부의 단부 탭을 여는 단계를 포함할 수 있다. 페더링은 점수가 매겨진 패널이나 타설 구멍 개구에서 관찰되고 측정될 수 있다. 일부 경우에는, 페더링 테스트는 캔 단부 스톡의 평평한 시트와 같은 평평한 금속 시트에서 수행될 수 있다. 일부 경우에, 페더링 테스트는 샘플을 80°C의 탈염수에 40분간 담그는 것을 포함할 수 있고, 그 후 샘플을 실온으로 냉각시키고 샘플을 절단할 수 있으며 절단된 부분에서 멀어지는 방향으로 스트립을 당겨 금속 스트립을 분리할 수 있다. 어느 쪽의 페더링 테스트에서도 페더링의 양을 측정할 수 있으며, 페더링의 최대량이 0.7mm 미만인 캔 단부 스톡을 테스트에 합격했다고 한다.
일부 예에서, 본 명세서에 기술된 캔 단부 스톡은 표준 페더링 테스트를 통과한다. 일부 실시예에서, 캔 단부 스톡은 0.7mm 미만, 예를 들어 0.6mm 미만, 0.5mm 미만, 0.4mm 미만, 0.3mm 미만, 또는 0.2mm 미만의 최대 페더링 양을 나타낸다. 이러한 양의 페더링은 개방된 캔 단부의 오리피스를 따라 특정 표시 위치에 위치할 수 있다. 필름의 페더링 정도는 제품의 절단, 성형 및 스탬핑 도구 설계에 따라 달라진다.
예시
다음 실시예는 본 발명을 추가로 설명하는 역할을 할 것이지만, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 오히려 본 명세서의 설명을 읽은 후 본 발명의 사상에서 벗어나지 않고 당업자에게 제안될 수 있는 다양한 실시예, 수정 및 등가물에 의지할 수 있다는 것을 분명히 이해해야 한다.
예 1: 캔 단부 스톡
개시된 방법에 따라 캔 단부 스톡의 여러 샘플이 제조되었다. 샘플은 금속 스트립으로 0.208mm 두께의 AA 5182 알루미늄 합금을 사용하여 제조되었다. 테스트된 각 샘플은 표 1에 나와 있다. 각 샘플은 표 1에 표시된 대로 전처리되었으며, 12μm 중합체 필름을 제1 측(내부)에 적층하고 어닐링 온도에서 어닐링하여 캔 단부 스톡을 제조하였다.
상기 샘플 캔 단부 스톡의 성능을 평가하기 위해 다양한 테스트를 수행하였다. 캔 단부 스톡의 균열에 대한 민감성을 평가하기 위해 여러 가지 테스트가 수행되었다. 각 샘플은 위에서 설명한 FTIR 테스트에 따라 테스트되었으며, 각 샘플에 대한 테스트는 시트의 중간 위치에서 수행되었다. FTIR 비율(A/B)은 약 1340cm-1(A)에서의 흡광도 피크 강도를 약 1409cm-1(B)의 흡광도 피크 강도와 비교하여 계산되었다. 균열을 관찰하기 위해 위에서 설명한 2% 스트레인 테스트를 수행하였다. 샘플 1 내지 22의 스트레인 테스트는 에이징된 실시예에 대해 실행되었다. 샘플 9 내지 24의 경우, 2% 스트레인 테스트를 수행한 후 샘플을 MET-L-CHEK(Santa Monica, CA)의 형광 마커 FBP-914에 10분간 코팅하고 물로 헹구었다. 균열을 더 잘 나타내기 위해 샘플에 UV 광선을 조사하였다. 이러한 테스트의 결과는 표 2에 나와 있다.
상기 샘플이 입증하는 바와 같이, 에이징된 캔 단부 스톡은 어닐링 온도가 증가함에 따라 균열이 발생하기 쉬워진다. 이는 낮은 어닐링 온도가 균열 저항성을 유리하게 부여한다는 것을 보여준다.
에이징에 대한 캔 단부 스톡의 민감성을 추가로 평가하기 위해, 추가 균열 테스트를 위해 여러 샘플(샘플 4, 5, 7, 12, 15, 22, 23 및 24)을 선택하였다. 이 테스트에서는 캔 단부 스톡에 시밍 프로세스를 실시하였다. 샘플 캔 단부 스톡으로부터 제조된 단부를 빈 캔 바디(AA3104, 0.33 mm)에 놓고 실험실 시머(Stiller DV10 PS-SD)로 시밍하였다. 캔 단부를 바디에 연결하기 위해 캔 단부의 에지를 바디의 림 주위로 말아서 압축한다. 시밍 후 캔을 24시간 동안 보관하였다. 그 후, 심의 캔 단부를 형광 마커로 10분간 덮고 세척한 후 UV 조명을 비추어 균열을 관찰하였다. 이 테스트의 결과는 표 3에 나와 있다.
캔 단부 스톡의 부식 민감성을 추가로 평가하기 위해, 여러 샘플(샘플 4, 12 및 22)에 대해 팩 테스트 부식 평가를 실시하였다. 샘플 캔 단부 스톡으로부터 제조된 단부를 캔 바디(AA3104, 0.33mm) 위에 놓고 실험실 시머(Stiller DV10 PS-SD)로 시밍하였다. 캔에는 다양한 음료가 채워져 있었다. 그 후, 캔 단부와 바디 사이의 심이 음료로 덮이도록 캔을 거꾸로 6개월 동안 보관하였다. 캔의 부식에 대해 3개월 및 6개월에 평가하였다. 표 3에 보고된 바와 같이 부식은 발견되지 않았다.
상기 샘플은 어닐링 온도가 증가함에 따라 에이징된 캔 단부 스톡이 균열에 취약해진다는 것을 다시 입증한다. 이는 낮은 어닐링 온도가 균열 저항성을 유리하게 부여하고 후속 상업 프로세스에 유리하다는 것을 추가로 보여준다.
접착력을 평가하기 위해, 각 샘플을 위에서 설명한 3% 아세트산 테스트에 따라 테스트했으며, 각 샘플에 대한 테스트는 시트의 중간 위치에서 수행되었다. 박리가 관찰되는 정도에 따라 1(최소 박리)부터 5까지의 등급으로 평가되었다. 페더링을 평가하기 위해 샘플을 80°C의 탈염수에 40분간 담가서 위에서 설명한 테스트를 수행하였다. 페더링은 시트의 중간 위치에서 평가되었으며, 각 샘플은 두 번 평가되었다. 이들 테스트의 결과를 표 4에 나타내었다.
상기 샘플은 접착력이 우수하고 페더링에 대한 민감성이 낮은 것으로 나타났다.
예시들
아래에 사용된 바와 같이, 일련의 예시에 대한 언급은 각각의 예시에 대한 분리적 언급으로 이해되어야 한다(예를 들어, "예시 1 내지 4"는 "예시 1, 2, 3 또는 4"로 이해된다).
예시 1은 균열 방지 캔 단부 스톡을 제조하는 프로세스로서, 금속 스트립의 제1 측에 전처리 코팅을 적용하는 단계; 적층 금속 스트립을 형성하기 위해 상기 금속 스트립의 상기 제1 측에 중합체 필름을 적층하는 단계-여기서, 상기 중합체 필름은 상기 전처리 코팅의 적어도 일부에 접착됨-; 및 어닐링 온도에서 상기 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계를 포함하고, 상기 어닐링 온도는 250°C 미만이다.
예시 2는 이전 또는 후속 예시의 프로세스로서, 상기 캔 단부 스톡이 눈에 띄는 균열을 나타내지 않는다.
예시 3은 이전 또는 후속 예시의 프로세스로서, 상기 금속 스트립의 상기 제1 측은 상기 금속 스트립으로 형성된 캔 단부의 내부 대면 측에 해당한다.
예시 4는 이전 또는 후속 예시의 프로세스로서, 상기 금속 스트립이 알루미늄 스트립이다.
예시 5는 이전 또는 후속 예시의 프로세스로서, 상기 중합체 필름이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 포함한다.
예시 6은 이전 또는 후속 예시의 프로세스로서, 상기 전처리 코팅이 중합체 또는 공중합체를 포함한다.
예시 7은 이전 또는 후속 예시의 프로세스로서, 상기 어닐링 온도가 230°C 미만이다.
예시 8은 이전 또는 후속 예시의 프로세스로서, 상기 어닐링 온도가 150°C보다 높다.
예시 9는 임의의 이전 또는 후속 예시의 프로세스에 따라 제조된 캔 단부 스톡 제품이다.
예시 10은 이전 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡 제품으로서, 상기 금속 스트립의 상기 제1 측은 상기 캔 단부 스톡 제품의 외부대면 측에 대응한다.
예시 11은 이전 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡 제품으로서, 상기 중합체 필름의 두께가 50μm 미만이다.
예시 12는 바디 부분과 단부 캡을 포함하는 음료 캔으로서, 단부 캡은 임의의 이전 또는 후속 예시의 프로세스에 따라 제조된 캔 단부 스톡으로 형성된다.
예시 13은 캔 단부 스톡으로서, 금속 스트립; 전처리 조성물; 및 중합체 필름을 포함하고, 상기 캔 단부 스톡은 눈에 띄는 균열을 나타내지 않는다.
예시 14는 임의의 이전 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡으로서, 상기 캔 단부 스톡은 스트레인 테스트 후 24시간 이내에 눈에 띄는 균열이 나타나지 않고, 상기 스트레인 테스트는 10N/mm2·s 힘으로 2% 스트레인을 적용하는 것을 포함한다.
예시 15는 임의의 이전 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡으로서, 상기 캔 단부 스톡은 상기 스트레인 테스트 후 24시간 이내에 UV 광 하에서 눈에 띄는 균열을 나타내지 않고, 상기 스트레인 테스트는 상기 샘플을 형광 마커로 코팅하는 것을 더 포함한다.
예시 16은 임의의 이전 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡으로서, 상기 금속 스트립은 알루미늄 스트립이다.
예시 17은 임의의 이전 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡으로서, 상기 중합체 필름이 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한다.
예시 18은 임의의 이전 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡으로서, 상기 전처리 조성물이 중합체 또는 공중합체이다.
예시 19는 임의의 이전 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡으로서, 상기 중합체 필름이 0.4보다 큰 FTIR 흡광도 피크 강도 비율(A/B)을 나타내고, A는 1330cm-1 내지 1350cm-1의 파수에서의 제1 흡광도 피크를 나타내고, B는 1400cm-1 내지 1420cm-1의 파수에서의 제2 흡광도 피크를 나타낸다.
예시 20은 임의의 이전 또는 후속 예시의 캔 단부 스톡으로서, 상기 흡광도 피크 강도 비율(A/B)이 1.0보다 크다.
예시 21은 시스템으로서, 금속 스트립을 수용하고 상기 금속 스트립의 제1 측에 중합체 필름을 적용하기 위한 적층 시스템; 및 상기 적층 금속 스트립을 수용하고 상기 적층 금속 스트립을 어닐링 온도로 가열하기 위해 적층 시스템의 하류에 위치하는 어닐링 노를 포함하고, 상기 어닐링 온도는 250°C 미만이다.
예시 22는 임의의 이전 또는 후속 예시의 시스템으로서, 상기 금속 스트립은 알루미늄 스트립이다.
예시 23은 임의의 이전 또는 후속 예시의 시스템으로서, 상기 금속 스트립에 전처리 코팅을 적용하기 위한 전처리 코팅 적용 시스템을 더 포함하고, 상기 적층 시스템은 상기 전처리 코팅에 상기 중합체 필름을 적용하도록 구성된다.
예시 24는 임의의 이전 또는 후속 예시의 시스템으로서, 상기 적층 시스템은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 공급원에 결합된다.
예시 25는 임의의 이전 또는 후속 예시의 시스템으로서, 상기 어닐링 온도는 230°C 미만이다.
예시 26은 임의의 이전 또는 후속 예시의 시스템으로서, 상기 어닐링 온도는 150°C보다 높다.
예시 27은 캔 단부 스톡의 균열에 대한 민감성을 평가하는 방법으로서, 캔 단부 스톡을 스탬핑하여 테스트 샘플을 생성하는 단계; 응력이 가해진 샘플을 생성하기 위해 상기 테스트 샘플에 스트레인을 적용하는 단계; 및 균열이 발생하는지 상기 응력이 가해진 샘플을 관찰하는 단계를 포함한다.
예시 28은 임의의 이전 또는 후속 예시의 방법으로서, 스트레인을 적용하는 단계는 10N/mm2·s 힘으로 2% 스트레인을 적용하는 단계를 포함한다.
예시 29는 임의의 이전 또는 후속 예시의 방법으로서, 상기 응력이 가해진 샘플을 관찰하는 단계는 상기 응력이 가해진 샘플에 빛을 조사하는 단계를 포함한다.
예시 30은 임의의 이전 또는 후속 예시의 방법으로서, 상기 테스트 샘플 및/또는 상기 응력이 가해진 샘플을 형광 마커로 코팅하는 단계를 더 포함하고, 상기 응력이 가해진 샘플을 관찰하는 단계는 상기 응력이 가해진 샘플에 UV 광을 조사하는 단계를 포함한다.

Claims (30)

  1. 균열 방지(crazing-resistant) 캔 단부 스톡(can end stock)을 제조하는 프로세스로서,
    금속 스트립(metal strip)의 제1 측에 전처리 코팅(pretreatment coating)을 적용하는 단계;
    적층 금속 스트립을 형성하기 위해 상기 금속 스트립의 상기 제1 측에 중합체 필름을 적층하는 단계-여기서, 상기 중합체 필름은 상기 전처리 코팅의 적어도 일부에 접착됨-; 및
    어닐링 온도(annealing temperature)에서 상기 적층 금속 스트립을 어닐링하는 단계를 포함하고, 상기 어닐링 온도는 250°C 미만인, 프로세스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캔 단부 스톡이 눈에 띄는 균열을 나타내지 않는, 프로세스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 스트립의 상기 제1 측은 상기 금속 스트립으로 형성된 캔 단부의 내부 대면 측에 해당하는, 프로세스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 스트립이 알루미늄 스트립인, 프로세스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중합체 필름이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 포함하는, 프로세스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전처리 코팅이 중합체 또는 공중합체를 포함하는, 프로세스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 어닐링 온도가 230°C 미만인, 프로세스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 어닐링 온도가 150°C보다 높은, 프로세스.
  9. 제1항의 방법에 따라 제조된 캔 단부 스톡 제품.
  10. 제9항에 있어서, 상기 금속 스트립의 상기 제1 측은 상기 캔 단부 스톡 제품의 외부대면 측에 대응하는, 캔 단부 스톡 제품.
  11. 제9항에 있어서, 상기 중합체 필름의 두께가 50μm 미만인, 캔 단부 스톡 제품.
  12. 바디 부분과 단부 캡을 포함하며, 상기 단부 캡은 제1항의 방법에 따라 제조된 캔 단부 스톡으로 형성되는, 음료 캔.
  13. 캔 단부 스톡에 있어서,
    금속 스트립;
    전처리 조성물; 및
    중합체 필름을 포함하고,
    상기 캔 단부 스톡은 눈에 띄는 균열을 나타내지 않는, 캔 단부 스톡.
  14. 제13항에 있어서, 상기 캔 단부 스톡은 스트레인 테스트(strain test) 후 24시간 이내에 눈에 띄는 균열이 나타나지 않고, 상기 스트레인 테스트는 10N/mm2·s 힘으로 2% 스트레인을 적용하는 것을 포함하는, 캔 단부 스톡.
  15. 제14항에 있어서, 상기 캔 단부 스톡은 상기 스트레인 테스트 후 24시간 이내에 UV 광 하에서 눈에 띄는 균열을 나타내지 않고, 상기 스트레인 테스트는 상기 샘플을 형광 마커로 코팅하는 것을 더 포함하는, 캔 단부 스톡.
  16. 제13항에 있어서, 상기 금속 스트립은 알루미늄 스트립인, 캔 단부 스톡.
  17. 제13항에 있어서, 상기 중합체 필름이 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는, 캔 단부 스톡.
  18. 제13항에 있어서, 상기 전처리 조성물이 중합체 또는 공중합체인, 캔 단부 스톡.
  19. 제13항에 있어서, 상기 중합체 필름이 0.4보다 큰 FTIR 흡광도 피크 강도 비율(A/B)을 나타내고, A는 1330cm-1 내지 1350cm-1의 파수에서의 제1 흡광도 피크를 나타내고, B는 1400cm-1 내지 1420cm-1의 파수에서의 제2 흡광도 피크를 나타내는, 캔 단부 스톡.
  20. 제19항에 있어서, 상기 흡광도 피크 강도 비율(A/B)이 1.0보다 큰, 캔 단부 스톡.
  21. 시스템에 있어서,
    금속 스트립을 수용하고 상기 금속 스트립의 제1 측에 중합체 필름을 적용하기 위한 적층 시스템; 및
    상기 적층 금속 스트립을 수용하고 상기 적층 금속 스트립을 어닐링 온도로 가열하기 위해 적층 시스템의 하류에 위치하는 어닐링 노(annealing furnace)를 포함하고, 상기 어닐링 온도는 250°C 미만인, 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 금속 스트립은 알루미늄 스트립인, 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 금속 스트립에 전처리 코팅을 적용하기 위한 전처리 코팅 적용 시스템을 더 포함하고, 상기 적층 시스템은 상기 전처리 코팅에 상기 중합체 필름을 적용하도록 구성되는, 시스템.
  24. 제21항에 있어서, 상기 적층 시스템은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 공급원에 결합되는, 시스템.
  25. 제21항에 있어서, 상기 어닐링 온도는 230°C 미만인, 시스템.
  26. 제21항에 있어서, 상기 어닐링 온도는 150°C보다 높은, 시스템.
  27. 캔 단부 스톡의 균열에 대한 민감성을 평가하는 방법에 있어서,
    캔 단부 스톡을 스탬핑(stamping)하여 테스트 샘플을 생성하는 단계;
    응력이 가해진 샘플을 생성하기 위해 상기 테스트 샘플에 스트레인을 적용하는 단계; 및
    균열이 발생하는지 상기 응력이 가해진 샘플을 관찰하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서, 스트레인을 적용하는 단계는 10N/mm2·s 힘으로 2% 스트레인을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 응력이 가해진 샘플을 관찰하는 단계는 상기 응력이 가해진 샘플에 빛을 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 테스트 샘플 및/또는 상기 응력이 가해진 샘플을 형광 마커로 코팅하는 단계를 더 포함하고, 상기 응력이 가해진 샘플을 관찰하는 단계는 상기 응력이 가해진 샘플에 UV 광을 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
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