CN102514302B - 覆膜金属板、生产方法及其生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种覆膜金属板、生产方法及其生产装置。覆膜金属板包括金属板和包覆在其表面的聚酯薄膜，金属板与聚酯薄膜之间无粘合剂。覆膜金属板生产方法包括以下步骤：将金属板加热，使金属板的温度高于聚酯薄膜的熔点；通过覆膜装置对聚酯薄膜施加机械压力，使聚酯薄膜覆盖在金属板上；聚酯薄膜靠近金属板一侧融化，远离金属板一侧不融化；然后将覆盖有聚酯薄膜的金属板急剧冷却得到覆膜金属板。本发明克服了现有技术的诸多缺点，实现了无粘合剂，安全环保，附着力强、耐腐蚀性强，可直接用于食品包装；生产工艺简单、易行；生产装置满足工业化生产的需要。

Description

覆膜金属板、生产方法及其生产装置

技术领域

本发明涉及材料技术，尤其涉及一种覆膜金属板、生产方法及其生产装置。

背景技术

随着技术发展、消费观念与时尚的变化，在包装材料中金属、塑料、纸张和玻璃之间的竞争日趋激烈，而金属包装材料以其密闭性好、质地坚硬、弹性好、阻光性好和阻气性好等特点，在包装领域一直占有重要地位。

镀锡板作为金属包装材料的重要组成部分，在食品、饮料、气雾罐和化工罐等领域有着重要的角色。但是，由于锡为一种主要的战略资源，价格较贵，且资源日益枯竭，覆膜金属板作为一种可以替代镀锡板的产品，越来越为人们所关注。

覆膜金属板例如覆膜铁是在冷轧薄钢板/镀铬铁两面覆盖上聚脂薄膜(厚度约为15～25μm)，为一种兼有塑料薄膜和金属板材双重特点的金属功能材料。可避免来自金属板所溶解出的金属造成罐内食物或饮料的味道变差、风味变坏、内容物变质、及穿孔的产生。

传统的覆膜金属板制造工艺是低温粘合工艺，使用粘合剂在低温环境下使金属板和聚酯薄膜粘合而成，用此种方法生产出来的覆膜金属板产品，具有以下几方面缺点：

1、低温粘合工艺是通过粘结剂将金属板和聚酯薄膜复合在一起，在复合的过程中，粘结剂在烘干时，会有溶剂挥发，此过程不环保、不稳定，生产出来的覆膜金属板产品不可以直接和食品接触，此类覆膜金属板产品仅用于化工等非食品罐行业；

2、传统的覆膜金属板中金属板和聚酯薄膜的贴合度弱、附着力小，导致耐冲、耐腐蚀性差；

3、传统的覆膜金属板生产方法，受环境温度、湿度的影响比较大，工艺不稳定，产品稳定性差；

4、低温粘合工艺生产效率比较低，成本高。

发明内容

本发明提供一种覆膜金属板，用以解决现有技术中的缺陷，实现结构简单、无毒无害、可广泛应用于食品包装行业。

本发明提供一种覆膜金属板，包括金属板和包覆在其表面的聚酯薄膜，所述金属板与聚酯薄膜之间无粘合剂。所述金属板可选自金属包装领域常见的金属，如钢板、镀铬板、铝合金板等。

本发明所述聚酯薄膜可采用如中国专利申请号200910259903.0(白膜)或200910223570.6(透明膜)中所述的聚酯薄膜，采用上述聚酯薄膜生产的覆膜金属板具有附着力强，耐蒸煮的优点。

本发明的另一个目的是还提供了上述覆膜金属板的生产方法，以实现生产效率高、生产成本低的优点。

上述覆膜金属板的生产方法，包括以下步骤：

将金属板加热，使金属板的温度高于或等于聚酯薄膜的熔点；通过覆膜装置对聚酯薄膜施加机械压力，使聚酯薄膜覆盖在金属板上；所述聚酯薄膜靠近金属板一侧融化，远离金属板一侧不融化；然后将覆盖有聚酯薄膜的金属板急剧冷却得到覆膜金属板。所述加热的金属板温度高于或等于聚酯薄膜的熔点(一般所采用的聚酯薄膜的熔点为200-300℃)，在覆膜辊的压力作用下，聚酯薄膜和金属板压合。聚酯薄膜靠近金属板的一侧通过金属板的温度传递，到达熔点后，熔化，复合到金属板上，而聚酯薄膜远离金属板的另外一侧则未达到熔点，未熔化，冷却后成为覆膜金属板。

进一步地，所述金属板加热前经过碱洗、水洗去除表面的油渍，以保证金属板的清洁。

进一步地，所述聚酯薄膜覆盖在加热的金属板上时，聚酯薄膜上存有80-100牛的张力，此张力闭环控制，聚酯薄膜在存在张力的条件下经过展膜辊，可保证聚酯薄膜覆盖在金属板前的平滑度，不易产生波纹，进而保证覆膜金属板的质量。

进一步地，所述金属板加热先后采用电阻加热和感应加热。感应加热设备为常规设备，既可采购市售设备，也可自行设计。

进一步地，所述金属板在加热过程中的传送速度不限，可选的为20-60m/min，优选的为40-50m/min，此传送速度可以保证金属板的加热和覆膜效果。

进一步地，所述覆膜即可为单向覆膜也可为双向覆膜，优选的为双向覆膜，即在金属板两侧同时覆盖聚酯薄膜。所述覆膜装置包括覆膜辊，所述覆膜辊为两个，一个为定辊、另一个为动辊。

进一步地，所述覆膜装置对聚酯薄膜施加线压力为6-12kg/mm，可选的线压力为6-7kg/mm。

进一步地，所述急剧冷却为每分钟温度降低70～80℃。急剧冷却可采用风冷和/或水冷。

进一步地，在冷却得到覆膜金属板后，将所述覆膜金属板卷成卷便于存储和运输。

本发明的另一个目的是提供了实现上述覆膜金属板生产方法的生产装置，以实现覆膜金属板连续、快速的生产。

覆膜金属板的生产装置，包括：按照金属板传送方向依次设置的入口单元、清洗单元、加热单元、覆膜单元、冷却单元和出口单元。所述入口单元将金属板展开；所述清洗单元清洗掉金属板表面的异物，所述异物包括油脂、粉尘等影响覆膜效果的物质；所述加热单元对金属板进行加热；所述覆膜单元，将聚酯薄膜覆在金属板上；所述冷却单元对覆膜金属板进行冷却；所述收卷单元将覆膜金属板卷成卷。

所述入口单元用于将金属板展开，使金属板沿工艺路线平稳、顺畅的运行。所述入口单元包括沿金属板传送方向顺次设置的开卷机、夹送辊、焊机和转向辊。将金属板卷(如钢卷)放置于开卷机上，通过辅助的夹送辊，转向辊把金属板卷展开；

所述清洗单元用于清洗金属板表面的油渍，所述清洗单元包括沿金属板传送方向顺次设置的碱洗设备、水洗设备、挤干设备和烘干设备。金属板卷经入口单元展开后，进入清洗单元，由于金属板表面存在油渍(如钢卷是镀铬板表面有油脂，要经过脱脂处理)，在碱洗液的作用下，将所述金属板表面的油渍去除，然后进行喷淋水洗，在挤干设备(如挤干辊)的作用下，所述金属板表面的水被挤干，进入烘干设备，确保金属板经过清洗单元后，表面清洁，干燥。

所述加热单元包括依金属板传送方向顺次设置的电阻加热和感应加热，所述感应加热是对电阻加热的补充。所述电阻加热设备为两组导电辊，两组导电辊间还设置有保温装置，以保证导电辊之间的金属板温度不易流失，所述保温装置可选的为马弗炉。所述电阻加热是在金属板以20-60m/min(优选的为45m/min)运行条件下，对两个导电辊之间的金属板进行加热。电阻加热过程中金属板能达到的温度受环境、保温装置的影响，不容易控制，电阻加热功率应该适中，功率过高，金属板会变形，金属板速度过低，金属板也会变形。采用感应加热是对电阻加热的补充和调节，保证金属板通过感应加热后温度提升至预设值。所述预设值为240-260℃，可选的为245-265℃。针对不同聚酯薄膜，其熔点各不相同，仅需调整加热温度将金属板加热至聚酯薄膜熔点即可。

所述覆膜单元用于在无粘合剂条件下对金属板贴覆聚酯薄膜以得到覆膜金属板，所述覆膜设备至少包括覆膜单元和压力提供单元；其中所述覆膜单元由内部中空并与冷却流体***连通的覆膜辊和辅助冷却辊构成，所述冷却流体***可以为冷却水，用于冷却覆膜辊和辅助冷却辊；所述覆膜辊包括定辊和动辊，并能在压力提供单元驱动下实现对金属板的覆膜，所述辅助冷却辊至少为二个，分别设置于定辊和动辊的外侧并形成膨胀间隙，所述膨胀间隙设置为定辊和动辊受热膨胀时恰与辅助冷却辊相接触；所述定辊与动辊表面均附有表面经抛光处理的胶层，所述辅助冷却辊具有经镜面处理的表面。

所述冷却单元包括沿金属板传送方向顺次设置的风冷设备、水冷设备和烘干设备。当覆膜金属板初品迅速地进入冷却单元，先经过风冷设备把一部分热量带走，然后进入水冷设备。所述风冷设备采用风管，所述水冷采用水冷槽，覆膜金属板初品进入水冷槽后急速降温，金属板和聚酯薄膜的复合达到稳定，所述水冷槽中通有循环水，会将覆膜金属板表面的热量带走，避免过多的水汽产生。经过冷却段的覆膜金属板产品表面温度到达室温状态。

所述出口单元用于将覆膜金属板产品收卷，所述出口单元包括沿金属板传送方向顺次设置的转向辊，EPC跟边装置和卷取机。所述EPC跟边装置在钢带收卷前，可实现自动检测钢卷的边部，然后对齐的作用。

所述覆膜金属板生产装置的工作过程：

入口单元将卷曲成卷的金属板展开；将金属板送入清洗单元洗掉其表面的异物，保证金属板表面的清洁，和干燥；将金属板加热到设定温度(等于或略高于聚酯薄膜的熔点)；通过覆膜装置将聚酯薄膜覆盖在金属板上(可以一侧也可以两侧)；冷却单元将覆盖有薄膜的金属板冷却；最后经过收卷单元将覆膜金属板卷成卷。

本发明一种覆膜金属板、生产方法及其生产装置，原料选取安全、环保，生产方法科学、合理，相比现有技术主要具有以下几方面优点：

1、安全环保，金属板和薄膜直接在高温高压下覆膜，不存在中间粘合剂的使用，因此生产出来的覆膜金属板产品洁净安全，因此可以直接与食品进行接触；

2、覆膜金属板产品聚酯薄膜的附着力强，耐冲、耐腐蚀性强；

3、覆膜金属板生产对环境的依赖性不强，达到所需工艺条件，就可以直接制备；

4、生产效率高、成本低；

5、覆膜金属板的生产装置可实现覆膜金属板的连续化工业生产。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的覆膜金属板生产装置连接关系示意图；

图2为本发明的覆膜单元结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-开卷机；        2-夹送辊；     3-焊机；

4-转向辊；        5-碱洗设备；   6-水洗设备；

7-挤干设备；      8-烘干设备；   9-导电辊；

10-感应加热设备； 11-金属板；    12-风冷设备；

13-水冷设备；     14-烘干设备；  15-转向辊；

16-EPC跟边装置；  17-卷取机；    18-保温装置；

19-动辊；         20-定辊；      21-辅助冷却辊；

22-开膜机；       23-张力辊；    24-膜转向辊；

25-展平辊；    26-废膜收取装置；    27-移动液压装置。

具体实施方式

实施例一

本实施例提供一种覆膜金属板，包括金属板和包覆在其表面的聚酯薄膜，所述金属板与聚酯薄膜之间无粘合剂。采用的聚酯薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯，具体的，本实施例采用的聚酯薄膜为中国专利申请号200910259903.0所公开的白膜，其熔点为230-260℃。金属板为镀铬冷轧薄钢板。

上述覆膜金属板的生产方法，包括以下步骤：

将金属板加热，使金属板的温度高于聚酯薄膜的熔点，即加热到260-280℃；通过覆膜装置对聚酯薄膜施加线压力6kg/mm，使聚酯薄膜覆盖在金属板的一侧；所述聚酯薄膜靠近金属板一侧融化，远离金属板一侧不融化；然后将覆盖有聚酯薄膜的金属板急剧冷却得到覆膜金属板。

实施例二

本实施例提供一种覆膜金属板，包括金属板和包覆在其表面的聚酯薄膜，所述金属板与聚酯薄膜之间无粘合剂。采用的聚酯薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯，具体的，聚酯薄膜采用如中国专利申请200910223570.6所述的透明膜，其熔点为210-260。金属板为镀铬冷轧薄钢板。

上述覆膜金属板的生产方法，包括以下步骤：

将金属板加热，使金属板的温度等于聚酯薄膜的熔点，即将本金属板加热到245℃；通过覆膜装置对聚酯薄膜施加线压力6kg/mm，使聚酯薄膜覆盖在金属板(镀铬冷轧薄钢板)的两侧上；聚酯薄膜靠近金属板一侧融化，远离金属板一侧不融化；然后将覆盖有聚酯薄膜的金属板急剧冷却得到覆膜金属板。

上述覆膜金属板的生产装置如图1所示，包括沿金属板11运动方向依次设置的入口单元、清洗单元、加热单元、覆膜单元、冷却单元和出口单元。入口单元将卷曲成卷的金属板展开；清洗单元清洗掉金属板11表面的异物；加热单元对金属板11进行加热；覆膜单元，将聚酯薄膜覆在金属板11上；冷却单元对覆膜金属板进行冷却；收卷单元将覆膜金属板卷成卷。

入口单元用于将卷曲成卷的金属板展开，然后使金属板11沿覆膜金属板生产装置的工艺路线平稳、顺畅的运行。入口单元包括沿金属板11传送方向顺次设置的开卷机1、夹送辊2、焊机3和转向辊4。

清洗单元用于清洗金属板11表面的油渍，所述清洗单元包括沿金属板11传送方向顺次设置的碱洗设备5、水洗设备6、挤干设备7和烘干设备8。由于钢卷是镀铬板表面有油脂，要经过脱脂处理，在碱洗液的作用下，将金属板11表面的油渍去除，然后进行喷淋水洗，在挤干辊的作用下，金属板11表面的水被挤干，进入烘干设备。

加热单元包括依金属板11传送方向顺次设置的电阻加热和感应加热，感应加热是对电阻加热的补充。本实施例中的电阻加热为两组导电辊9，两组导电辊9的中间的传送带上设置有保温装置18马弗炉。电阻加热是在金属板11运行条件下，对两个导电辊9之间的金属板11进行加热。电阻加热过程金属板11达到的温度受环境、保温装置的影响，不容易控制，电阻加热功率应该适中，功率过高或过低，金属板11都会变形。感应加热设备10为常规设备，既可采购市售设备，也可自行设计。

如图1所示本实施例的覆膜单元包括：展膜单元、覆膜单元，压力提供单元；覆膜单元由内部中空并与冷却流体***连通的覆膜辊和辅助冷却辊21构成，冷却流体***用于冷却覆膜辊和辅助冷却辊21，冷却流体***可选用水冷***；覆膜辊包括定辊20和动辊19，并能在压力提供单元驱动下实现对金属板的覆膜，辅助冷却辊21为四个，分别设置于定辊20和动辊19的外侧并形成膨胀间隙，膨胀间隙设置为定辊20和动辊19受热膨胀时恰与辅助冷却辊19相接触；定辊20与动辊19表面均附有表面经抛光处理的胶层，辅助冷却辊21具有经镜面处理的表面。如图2所示本实施例的覆膜单元中有两套展膜单元，展膜单元包括开膜机22、张力辊23、膜转向辊24，展平辊25，以及废膜收取装置26，其中所述开膜机22包括气胀轴，两套展膜单元分别对称设置于覆膜单元的两侧，用于展开所述聚酯薄膜，使得本实施例的覆膜单元可在金属板11两侧贴覆聚酯薄膜。

在上述覆膜单元中，覆膜辊分为定辊20与动辊19，动辊19与压力提供单元连接，压力提供单元包括移动液压装置27，其由油缸、涡轮蜗杆丝杠和变频电机组成，移动液压装置27用于驱动动辊19与定辊20的压合或分离。定辊20和动辊19上附有表面经抛光处理的硅橡胶胶层，胶层具有15mm厚度，辅助冷却辊21具有经镜面处理的镀铬表面，在本实施例中覆膜辊的定辊20和动辊19的辊径均为辅助冷却辊21的辊径为一般辅助冷却辊21与定辊20和动辊19的辊径的可选比例为1∶3-4。

覆膜单元的工作机理是：将被展开的聚酯薄膜及待覆膜的加热金属板同时输送至覆膜单元的定辊20与动辊19之间，同时启动压力提供单元，驱动覆膜辊将聚酯薄膜贴合到金属板上制成覆膜金属板初品，并通过向覆膜辊和辅助冷却辊21内腔通入冷却流体控制覆膜辊表面温度为120-150℃。

冷却单元包括沿金属板传送方向顺次设置的风冷设备12、水冷设备13和烘干设备14。当上述覆膜金属板初品迅速地进入冷却单元，先经过风冷设备12把一部分热量带走，然后进入水冷设备13。风冷设备12采用风管，水冷设备13采用水冷槽，覆膜金属板初品进入水冷槽后急速降温，金属板和聚酯薄膜的复合达到稳定，水冷槽中通有循环水，会将覆膜金属板表面的热量带走，避免过多的水汽产生。经过冷却段的覆膜金属板产品表面温度到达室温状态。

出口单元用于将覆膜金属板产品收卷，出口单元包括沿金属板传送方向顺次设置的转向辊15，EPC跟边装置16和卷取机17。

所述覆膜金属板生产装置的工作过程如下：

展卷：将钢卷放置于开卷机1上，通过辅助的夹送辊2，转向辊4把钢卷展开成钢带；然后经过焊机3将两段钢带焊接在一起。

清洗：通过碱洗设备5、水洗设备6对金属板(钢带)进行清洗处理，清洗掉金属板表面的油脂，然后再通过挤干设备7挤干，烘干设备8烘干，确保金属板表面的清洁、干燥；本实施例所采用的碱洗设备5、水洗设备6和挤干设备7分别为碱洗槽、水洗槽和挤干辊

加热：金属板在清洗后进入加热环节，加热环节由电阻软熔加热(电阻加热)和感应软熔加热(感应加热)组成，电阻加热是在金属板以一定速度运行条件下，在保证金属板不变形的前提下对导电辊9之间的金属板进行加热，本实施例中金属板的运动速度为45m/min。电阻软熔加热由于各种因素的影响，无法保证金属板被均匀的加热至设定温度，此时进一步用感应加热来调控温度，即对电阻加热的补充和调节，保证金属板在经过加热环节后，达到工艺温度245℃。

覆膜：经过电阻加热和感应加热的金属板以45m/min的速度运行，行至覆膜点，温度达到工艺要求，在金属板两侧是已经平展的聚酯薄膜，在张力辊，展平辊、膜转向辊的共同作用下，聚酯薄膜比较平直，没有波纹产生，此时通过移动液压装置，控制覆膜辊的动辊19向定辊20方向压合，保持动辊19两侧的压力平衡，当动辊19和定辊20将金属板和两侧聚酯薄膜压合在一起的时候，覆膜开始，此时聚酯薄膜靠近金属板的一侧，达到熔点，粘合在金属板上，远离金属板的一侧，未达到熔点不熔化，保证了覆膜金属板的表观质量。由于金属板运动速度较快，聚酯薄膜的加热时间较短，可实现聚酯薄膜的一部分熔化，一部分未熔化。金属板和聚酯薄膜复合后，成为覆膜金属板初品，所述覆膜金属板初品以45m/min的速度进入冷却环节。

冷却：金属板和聚酯薄膜复合形成覆膜金属板初品后，迅速地进入冷却环节，通过风冷设备12，水冷设备13来降低覆膜金属板表面的温度，使覆膜金属板产品的表面质量稳定；然后再由烘干设备将钢带表面的水迹快速蒸干。

收卷：将生产好的覆膜金属板产品进行收卷。

实施例三

将实施例二所制备的覆膜金属板应用在金属包装罐的盖子和两片罐产品中，实验证明，所述覆膜金属板具有附着力强，耐蒸煮的优点。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种覆膜金属板生产装置，其特征在于，包括：按照金属板传送方向依次设置的入口单元、清洗单元、加热单元、覆膜设备、冷却单元和出口单元，所述入口单元将金属板展开；所述清洗单元清洗掉金属板表面的异物；所述加热单元对金属板进行加热；所述覆膜设备将聚酯薄膜覆在金属板上；所述冷却单元对覆膜金属板进行冷却；所述出口单元将覆膜金属板卷成卷，

所述覆膜设备用于在无粘合剂条件下对金属板贴覆聚酯薄膜以得到覆膜金属板，所述覆膜设备至少包括覆膜单元和压力提供单元；其中

所述覆膜单元由内部中空并与冷却流体***连通的覆膜辊和辅助冷却辊构成，所述覆膜辊包括定辊和动辊，并能在压力提供单元驱动下实现对金属板的覆膜，所述辅助冷却辊至少为二个，分别设置于定辊和动辊的外侧并形成膨胀间隙，所述膨胀间隙设置为定辊和动辊受热膨胀时恰与辅助冷却辊相接触；

所述定辊与动辊表面均附有表面经抛光处理的胶层，所述辅助冷却辊具有经镜面处理的表面；

所述覆膜金属板包括金属板和包覆在其表面的聚酯薄膜，所述金属板与聚酯薄膜之间无粘合剂，所述覆膜金属板生产装置能够实现包括以下步骤的生产方法：

将金属板加热，使金属板的温度高于或等于聚酯薄膜的熔点；通过覆膜设备对聚酯薄膜施加机械压力，使聚酯薄膜覆盖在金属板上；所述聚酯薄膜靠近金属板一侧融化，远离金属板一侧不融化；然后将覆盖有聚酯薄膜的金属板急剧冷却得到覆膜金属板；所述金属板在加热过程中的传送速度为20-60m/min，所述覆膜设备对聚酯薄膜施加线压力为6-12kg/mm。

2.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于，所述金属板加热前经过碱洗、水洗去除表面的油渍。

3.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于，所述聚酯薄膜覆盖在金属板上时，聚酯薄膜上存有80-100牛的张力。

4.根据权利要求1或2所述的生产装置，其特征在于，所述金属板加热先后采用电阻加热和感应加热。

5.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于，在金属板两侧同时覆盖聚酯薄膜。

6.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于，所述急剧冷却为每秒钟温度降低70～80℃，急剧冷却可采用风冷和/或水冷。

7.根据权利要求1所述生产装置，其特征在于，所述清洗单元包括沿金属板传送方向顺次设置的碱洗设备、水洗设备、挤干设备和烘干设备。

8.根据权利要求1所述生产装置，其特征在于，所述加热单元包括沿金属板传送方向顺次设置的电阻加热和感应加热。

9.根据权利要求1所述生产装置，其特征在于，所述冷却单元包括沿金属板传送方向顺次设置的风冷、水冷和烘干。

10.根据权利要求1所述生产装置，其特征在于，所述出口单元包括沿金属板传送方向顺次设置的转向辊，EPC跟边装置和卷取机。