ES2346006T3 - Procedimiento para la fabricacion de una hoja de aluminio con un revestimiento directo funcional. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de una hoja de aluminio revestida, en el que la hoja de aluminio está fabricada a partir de una banda laminada en caliente o de una banda colada de aluminio o de una aleación de aluminio, mediante laminación en frío con o sin recocido intermedio, y se enrolla sobre un rollo, donde antes de enrollarlo puede tener lugar opcionalmente un recocido de la hoja de aluminio, caracterizado porque antes del enrollado, en particular antes del recocido opcional de la hoja de aluminio se realiza un revestimiento de la hoja de aluminio por una o por las dos caras, mediante por lo menos un revestimiento funcional.
Description
Procedimiento para la fabricación de una hoja de
aluminio con un revestimiento directo funcional.
La invención se refiere a una fabricación de una
hoja de aluminio revestida, en la que la hoja de aluminio está
fabricada a partir de una banda laminada en caliente o de una banda
colada de aluminio o de una aleación de aluminio, mediante
laminación en frío con o sin recocido intermedio y se enrolla en un
rollo, donde antes de enrollarlo se realiza de modo óptimo un
recocido de la hoja de aluminio.
Hasta ahora, la fabricación de hojas de aluminio
se realizaba colando primeramente un barrón de aluminio o de una
aleación de aluminio, se laminaba en caliente el barrón formando una
banda laminada en caliente y a continuación se reducía la banda
laminada en caliente mediante laminación en frío con o sin recocidos
intermedios hasta obtener el espesor final de la hoja de aluminio,
o bien se fabricaba a partir de una banda colada mediante
laminación en frío con eventual tratamiento térmico. El barrón se
puede someter a voluntad antes de la laminación en caliente a un
tratamiento térmico o de homogeneizado. Para conseguir unos
espesores lo más reducidos posible de la hoja de aluminio, se
lamina en frío la hoja de aluminio preferentemente replegada, y
antes de enrollarla sobre una bobina se vuelve a desdoblar. Después
de la laminación en frío o del desdoblamiento la hoja de aluminio
por lo general se rebordea, se corta a medida y se enrolla formando
un rollo. Durante el ulterior tratamiento se desenrolla entonces de
nuevo la hoja de aluminio fabricada de este modo y se somete a un
tratamiento previo. El tratamiento previo consiste por ejemplo en
un barnizado al horno, una imprimación o un tratamiento de
conversión de la hoja de aluminio. En el tratamiento de conversión
se forma mediante una reacción química superficial una capa de
barrera y/o de mejora de la adherencia, que es cristalina o amorfa,
que por ejemplo protege contra la corrosión y/o que permite una
mejor adherencia del barniz. Dado que la velocidad del tratamiento
ulterior de la hoja de aluminio, de la así denominada "hoja
mejorable", por ejemplo para la fabricación de medios de
embalaje esterilizables, generalmente es mayor que la del
tratamiento previo de las hojas de aluminio, por lo que la hoja de
aluminio se vuelve a enrollar de nuevo después del tratamiento
térmico formando un rollo, y se lleva el rollo entonces al proceso
de ulterior transformación. Las velocidades de transformación
presentan diferencias aún mayores en el caso de que se utilicen
moléculas auto-organizantes como revestimiento
funcional de la hoja de aluminio, ya que la
auto-organización de las moléculas resulta sólo
incompleta para altas velocidades de la banda.
Por el documento JP 2004-360068
A se conoce una hoja de aluminio con un revestimiento funcional.
Partiendo del estado de la técnica antes
descrito, la presente invención se plantea el objetivo de facilitar
un procedimiento para la fabricación de una hoja de aluminio
revestida, por el cual se puedan reducir los costes de fabricación
para los productos, en particular para medios de embalaje o medios
compuestos esterilizables, consistentes en una hoja de aluminio
revestida.
Conforme a una primera doctrina de la presente
invención se resuelve el objetivo antes citado para un procedimiento
genérico por el hecho de que antes de enrollar, en particular antes
del recocido opcional de la hoja de aluminio, tiene lugar un
revestimiento por una o dos caras de la hoja de aluminio, con un
revestimiento funcional.
Dado que conforme a la invención el
revestimiento por una o dos caras de la hoja de aluminio mediante un
revestimiento funcional tiene lugar todavía durante la fabricación
de la hoja de aluminio, se pueden evitar los procesos de
desenrollado y enrollado de la hoja de aluminio necesarios durante
la ulterior transformación para la aplicación de revestimientos
funcionales, y se pueden reducir los costes de fabricación de los
productos con hojas de aluminio revestidas. El revestimiento
funcional por una o dos caras de la hoja de aluminio puede adaptarse
a la ulterior transformación de la hoja de aluminio, por ejemplo
para obtener un medio de embalaje o un medio compuesto
esterilizable, garantizando las funciones más diversas.
Las hojas de aluminio de un espesor
especialmente reducido se pueden obtener de forma sencilla, de
acuerdo con una forma de realización perfeccionada del
procedimiento objeto de la invención descrito a continuación, por
el hecho de que durante la laminación en frío se repliega la hoja de
aluminio y porque la aplicación del revestimiento funcional tiene
lugar durante o después del desdoblamiento de la hoja de
aluminio.
Si la hoja de aluminio se rebordea antes de
enrollarla y se corta a medida, aplicando el revestimiento funcional
de la hoja de aluminio durante el rebordeado o corte de la hoja de
aluminio, se pueden utilizar instalaciones existentes para disponer
los medios para el revestimiento de la hoja de aluminio, ahorrando
costes de inversión. Se requiere únicamente un dispositivo de
aplicación para el revestimiento funcional.
Una posibilidad especialmente sencilla de
efectuar un revestimiento de la hoja de aluminio por una o dos caras
se consigue conforme a una siguiente forma de realización
perfeccionada del procedimiento objeto de la invención por el hecho
de que el revestimiento funcional se aplica utilizando un
disolvente, en particular un aceite de laminación, y porque antes
de enrollar la hoja de aluminio se efectúa por lo menos un
tratamiento térmico de la hoja de aluminio para eliminar el
disolvente, en particular el aceite de laminación. El empleo de
aceite de laminación resulta especialmente ventajoso ya que el
aceite de laminación ya se emplea durante la laminación en frío.
Esto da lugar entonces a un humedecimiento sin problemas de la
superficie de la hoja de aluminio al aplicar el revestimiento
funcional, y por lo tanto a un revestimiento uniforme. Con el fin de
evitar problemas de humedecimiento al efectuar el revestimiento,
los disolventes empleados deben ser preferentemente compatibles con
el aceite de laminación, de modo que se logre una relación de
humedecimiento lo más alta posible. Ahora bien, también cabe
imaginar que el revestimiento funcional tenga lugar después del
recocido de la hoja de aluminio, en cuyo caso la hoja de aluminio
por lo general apenas presenta residuos de aceite de laminación
después del recocido. En este caso puede emplearse por lo tanto casi
cualquier tipo de disolvente.
El revestimiento funcional de la hoja de
aluminio se aplica preferentemente empleando un dispositivo de
aplicación por pulverizado o laminación. El dispositivo de
aplicación por pulverizado permite, gracias a la disposición de
varias toberas sobre una barra de pulverización, realizar una
adaptación flexible de las anchuras de revestimiento de acuerdo con
la correspondiente anchura de la hoja de aluminio. En el dispositivo
de aplicación por laminación se efectúa el revestimiento de la hoja
de aluminio mediante laminación, en cuyo caso la cantidad aplicada
depende del grabado elegido, de la trama, de la rugosidad y de la
velocidad relativa del rodillo. De este modo se pueden controlar
con gran precisión las cantidades que se apliquen para el
revestimiento funcional.
El procedimiento conforme a la invención resulta
especialmente ventajoso si la hoja de aluminio presenta un espesor
de 2 a 100 \mum, ya que las hojas de aluminio de este espesor son
las que se emplean generalmente revestidas para la fabricación de
medios de embalaje.
De acuerdo con una siguiente forma de
realización perfeccionada del procedimiento conforme a la invención
se aplica un revestimiento funcional con propiedades de agente
adherente, antiadhesivo, protector de la corrosión y/o agente
humectante. Estas propiedades típicas de los revestimientos
funcionales se requieren a menudo en la fabricación de medios de
embalaje, por ejemplo para proteger la hoja de aluminio contra la
corrosión debida a influencias del producto envasado. Las
propiedades de agente adherente aseguran por ejemplo que las hojas
de plástico que se han de revestir sobre la hoja de aluminio, los
pegamentos, esmaltes o tintas de imprenta, queden especialmente
bien adheridas sobre la superficie de la hoja de aluminio. Los
revestimientos con propiedades de agente humectante se emplean
preferentemente cuando es necesario mejorar las características
humectantes de la hoja de aluminio al aplicar sobre la hoja de
aluminio un líquido, por ejemplo una laca líquida, por ejemplo para
conseguir una humectación casi total y adherencia. En cambio las
propiedades antiadhesivas evitan que la hoja se humedezca o
ensucie. Además de éstos cabe también imaginar otros revestimientos
funcionales.
La propiedad funcional del revestimiento, en
particular la propiedad de agente adherente y/o la propiedad de
agente humectante se pueden activar preferentemente a
posteriori, por ejemplo mediante un tratamiento de llama,
plasma o corona. De este modo se puede asegurar que las
correspondientes propiedades de la hoja de aluminio solamente se
manifestarán cuando se requieran éstas dentro del proceso de
fabricación, por ejemplo las propiedades de agente adherente poco
antes de aplicar otro material sobre la superficie de la hoja de
aluminio.
Se pueden conseguir unas propiedades
especialmente buenas con respecto a la protección contra la
corrosión, como agente adherente o la humectabilidad por el hecho
de que conforme a una siguiente relación ventajosa del
procedimiento conforme a la invención, el revestimiento funcional
está formado por una capa de injerto, especialmente a base de
moléculas auto-organizantes, preferentemente de
ácidos fosfónicos, ácidos carbónicos o sus combinaciones o silanos.
En una capa de injerto los grupos de cabeza de la molécula
adsorbiente entran en interacción con el sustrato, es decir en este
caso con las capas de la hoja de aluminio próximas a la superficie.
Debido a esta interacción, las moléculas de cabeza se aproximan más
entre sí en la superficie de modo que ahora las partes centrales de
la molécula empleada pueden entrar en interacción. Debido a las
fuerzas de Van-der-Waals, éstas
provocan adicionalmente un empaquetamiento denso de la capa de
injerto sobre la superficie de aluminio. Mediante esta
empaquetadura densa de la molécula adyacente a la superficie de la
hoja de aluminio se puede evitar por ejemplo que se produzca la
disolución de la capa de óxido de aluminio formada en la superficie
de la hoja de aluminio, ya que se mantienen alejados o se desplazan
de la superficie del aluminio otros compuestos, de modo que se
consigue una buena protección contra la corrosión. Los enlaces
covalentes, iónico-covalentes o polares que se
forman para la superficie del óxido de aluminio de la hoja de
aluminio se pueden emplear de forma sencilla para formar un agente
adherente activable. Al efectuar la activación del agente adherente,
los extremos de las moléculas de la capa de injerto orientadas en
dirección alejada de la superficie de la hoja de aluminio, forman
grupos reactivos, por ejemplo debido a un tratamiento corona, que
constituyen compuestos especialmente firmes, por ejemplo con una
masa fundida de plástico. Para la realización de una protección
contra la corrosión se emplean por lo general ácidos fosfónicos,
ácidos sulfónicos y ácidos carbónicos. En cambio los silanos se
emplean típicamente para forma una capa de agente adherente.
Si se emplean ácidos fosfónicos sustituidos o
sus derivados, en particular diglicérido-fosfonatos,
alquilendifosfonatos o alcoxisilanos para la formación de la capa
de injerto, se puede obtener mediante el revestimiento funcional,
debido a los diglicérido-fosfonatos, un agente
humectante, por los alquilendifosfonatos una protección contra la
corrosión y mediante los alcoxisilanos un agente adherente.
Tal como ya se ha expuesto anteriormente, la
hoja de aluminio fabricada conforme a la invención se puede emplear
sin desenrollarla adicionalmente, sin tratamiento superficial ni
enrollamiento para su ulterior transformación, por ejemplo para la
fabricación de un medio de embalaje, por lo que se pueden reducir
los costes de fabricación del medio de embalaje.
Por este motivo también es ventajoso el empleo
de la hoja de aluminio para la fabricación de materiales compuestos,
en particular materiales compuestos esterilizables o medios de
embalaje esterilizables. Por una parte el revestimiento funcional
asegura también en la aplicación a temperaturas superiores, tal como
las que aparecen durante el esterilizado, que se mantenga
suficiente adherencia entre la hoja de aluminio y el material
previsto para ponerse en contacto con el producto rellenado. Por
otra parte, debido al revestimiento de la hoja de aluminio con un
revestimiento funcional, inmediatamente después o durante la
fabricación de la hoja de aluminio se ahorran otros pasos de
proceso adicionales dentro del campo de la ulterior transformación.
Como resultado, al utilizar una hoja de aluminio fabricada conforme
a la invención se pueden conseguir unos costes de fabricación
especialmente reducidos para materiales compuestos, por ejemplo
materiales compuestos esterilizables o medios de embalaje
esterilizables.
Existe una multitud de posibilidades para
perfeccionar o continuar configurando el procedimiento conforme a
la invención y la hoja de aluminio conforme a la invención o su
utilización. Para ello se remite por una parte a las
reivindicaciones siguientes a la reivindicación 1 así como a la
descripción de un ejemplo de realización del procedimiento conforme
al a invención, en combinación con el dibujo.
La Figura única muestra en una vista esquemática
los pasos de transformación durante la fabricación de una hoja de
aluminio 1 conforme a la invención. En la Figura no está
representado que la hoja de aluminio duplicada 4 se fabricó
previamente y se enrolló replegada sobre el rollo 2, fabricada
previamente a parir de una banda laminada en caliente que se había
laminado en caliente a partir de un barrón de una aleación de
aluminio, mediante laminación en frío con o sin recocidos
intermedios.
De acuerdo con la Figura, primeramente se
desenrolla la hoja de aluminio 4 replegada de un rollo 2, se lamina
en frío empleando un tren de laminación en frío 3 y a continuación
se desdobla. La hoja de aluminio 4 replegada pasa a través de la
caja de laminación en frío 3, y se lamina de este modo, hasta una
dimensión final mínima, por ejemplo de 2 a 7 \mum. Después de la
laminación en frío de la hoja de aluminio 4 replegada, se desdobla
la hoja de aluminio replegada 4 en los rodillos guía 5 y 7 se
subdivide en dos hojas de aluminio 1 simples. Después del
desdoblamiento tiene lugar el revestimiento funcional por medio del
sistema de aplicación por pulverizado 6, que en el ejemplo de
realización representado del procedimiento conforme a la invención
se realiza inmediatamente después del desdoblamiento.
Para el revestimiento funcional se emplea
preferentemente aceite de laminación como disolvente, que durante
la laminación en frío está presente sobre la banda de aluminio y que
por lo tanto permite una buena humectabilidad de la superficie de
la hoja de aluminio 1. Cabe imaginar el emplear durante la
laminación de la hoja el aceite de laminación como disolvente para
el revestimiento funcional. Las moléculas aplicadas sobre la
superficie de aluminio con el disolvente forman preferentemente una
capa de injerto que recubre totalmente la superficie de la hoja de
aluminio, por lo menos en el tratamiento ulterior. No se requiere
para ello la humectación total de la hoja de aluminio 1, ya que
especialmente en el caso de moléculas
auto-organizantes se forma sobre la superficie de
la hoja de aluminio una empaquetadura densa debido a la
auto-organización. Después de pulverizar el
revestimiento funcional sobre la superficie de la hoja de aluminio
se pueden realizar otras fases de tratamiento no representadas en
el dibujo, por ejemplo un rebordeado y un corte a medida. A
continuación se somete la hoja de aluminio en las estaciones de
tratamiento térmico 7 a un tratamiento térmico mediante el cual se
elimina especialmente el aceite de laminación de la superficie de
la hoja de aluminio 1. En este lugar no es absolutamente necesario
llevar a cabo un recocido de la hoja de aluminio, de modo que se
pueden fabricar también hojas de aluminio revestidas, con dureza de
laminación. El tratamiento térmico en las estaciones de tratamiento
térmico 7 sin embargo también puede utilizarse para acelerar o
completar el injerto de las moléculas aplicadas sobre la superficie
de aluminio. Los compuestos que se pueden aplicar sobre la
superficie de la hoja de aluminio 1 por medio del sistema de
aplicación por pulverización 6 permite preparar la superficie de la
hoja de aluminio 1 para los requisitos más diversos en el curso de
la transformación ulterior, para la fabricación de por ejemplo
materiales compuestos o medios de embalaje, a continuación de la
fabricación de la hoja de aluminio 1. Por lo tanto no se requieren
procesos adicionales de desenrollamiento, revestimiento y/o
enrollamiento para el tratamiento previo de la hoja de aluminio
para su ulterior transformación. Naturalmente también se puede
efectuar la laminación en frío de la hoja de aluminio, directamente
a su espesor final, realizando a continuación el revestimiento
conforme a la invención.
Claims (10)
1. Procedimiento para la fabricación de una hoja
de aluminio revestida, en el que la hoja de aluminio está fabricada
a partir de una banda laminada en caliente o de una banda colada de
aluminio o de una aleación de aluminio, mediante laminación en frío
con o sin recocido intermedio, y se enrolla sobre un rollo, donde
antes de enrollarlo puede tener lugar opcionalmente un recocido de
la hoja de aluminio,
caracterizado porque
antes del enrollado, en particular antes del
recocido opcional de la hoja de aluminio se realiza un revestimiento
de la hoja de aluminio por una o por las dos caras, mediante por lo
menos un revestimiento funcional.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la lámina de aluminio se repliega al
laminarla en frío, y porque la aplicación del revestimiento
funcional de la hoja de aluminio tiene lugar durante o después del
desdoblamiento de la hoja de aluminio.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la hoja de aluminio se rebordea y se
corta a la medida antes de enrollarla, donde durante el rebordeado o
corte de la hoja de aluminio se aplica el revestimiento funcional
de la hoja de aluminio.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el revestimiento
de la hoja de aluminio tiene lugar empleando un disolvente, en
particular un aceite de laminación, y porque antes de enrollar la
hoja de aluminio se lleva a cabo por lo menos un tratamiento térmico
de la hoja de aluminio para eliminar el disolvente, en particular
el aceite de laminación.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el revestimiento
de la hoja de aluminio se aplica utilizando un sistema de
pulverizado o aplicación por rodillo.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la hoja de
aluminio presenta un espesor de 2 a 100 \mum.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se aplica un
revestimiento funcional con propiedades de agente adherente, agente
antiadhesivo, protección contra la corrosión y/o agente
humectante.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque las propiedades del revestimiento, en
particular la propiedad de agente adherente y/o la propiedad de
agente humectante se pueden activar posteriormente.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el revestimiento
funcional está formado por una capa de injerto, en particular de
moléculas auto-organizantes, preferentemente de
ácidos fosfónicos, ácidos sulfónicos, ácidos carbónicos o sus
compuestos o silanos.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque para formar la capa de injerto se emplea
ácido fosfónico o sus derivados, en particular
diglicérido-fosfonatos sustituidos,
alquilendifosfonatos o alcoxisilanos.
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