经高温退火的层压的罐盖料的制作方法

专利2025-11-16  1


本公开总体上涉及金属加工,并且更具体地说涉及对金属条进行层压和预处理。


背景技术:

1、某些金属产品,如铝饮料罐,可能需要保护层,如金属与其内容之间的聚合物涂层。例如,饮料罐通常必须在饮料罐的金属与容纳在其中的饮料之间提供足够的保护,以避免如苏打水和可乐等刺激性饮料损坏金属,以及避免对饮料的如变色或味道的变化等不良影响。

2、在保护层的基本属性方面通常有要求。可以期望生产满足各种要求的层压的金属产品。在某些情况下,可能期望对金属产品进行层压而不是对金属产品进行涂漆。

3、例如,饮料罐中使用的某些罐盖料(ces)必须具有保护层,所述保护层具有小于最大量的羽化以及小于最大量的发白。羽化可以指保护层的伸长和分层,特别是在金属断裂时,如打开饮料罐时产生的孔。发白可以指保护层的变色,当涂层后金属在特定媒体中经受高温时,例如在巴氏杀菌或灭菌过程期间,可能发生这种变色。可以期望在巴氏杀菌过程期间没有变色。在某些情况下,保护层必须经受酸测试,如乙酸测试。涂覆后金属条可能需要符合这些和其它要求中的一个或多个要求。

4、为了确保与聚合物层压的金属板满足期望的要求,已经断言必须对材料和预成形的处理过程的选择进行某些限制。这些限制可能包含对聚合物选择的限制、具有小窗口误差的严格温度调节以及其它这种限制。

5、美国5,582,319描述了一种生产聚合物膜涂层的金属板的过程,指出不期望无定形聚合物的使用,因为它太富有弹性并且在开罐时将产生过多的羽化,并且例如在巴氏杀菌期间,由于聚合物的结晶机制,因此它太容易发白。所描述的过程涉及将退火过程温度维持在主要聚合物层的熔点以下,以实现符合ces要求,如巴氏杀菌之后的羽化和发白。另外,'319专利中公开的铝合金具有低mg含量范围,落在用于aa5182的标准工业合金之外,这反过来对产品属性产生影响。

6、可以期望提供能够满足或超过期望的要求的层压的金属产品。可以期望使用无定形聚合物生产这种层压的金属产品。


技术实现思路

1、术语实施例和类似的术语旨在宽泛地指代本公开和以下[的所有主题。含有这些术语的声明应理解为不限制本文所述的主题或限制以下[的含义或范围。本文所涵盖的本公开的实施例由以下[而非本
技术实现要素:
限定。本发明内容是本公开的各种方面的高级概述,并且引入了一些在以下具体实施方式部分中进一步描述的概念。本发明内容并非旨在标识出所请求保护主题的关键或必要特征,也并非旨在被单独用来确定所请求保护主题的范围。主题应通过参考本公开的全部说明书的适当部分,任何或所有附图以及每个[来理解。

2、本公开的实施例包含用于制备罐盖料的方法,所述方法包括:将金属条预热到低于250℃的第一温度;将聚合物膜层压到所述金属条的第一面以产生层压的金属条,其中所述聚合物膜的主要组分具有高于所述第一温度的熔化温度;以及在退火温度下对所述层压的金属条进行退火,其中所述退火温度高于所述聚合物膜的所述熔化温度。

3、在一些情况下,所述金属条是铝条,如aa5182铝合金。在一些情况下,所述方法可以包含将转化涂层涂覆到所述金属条,其中将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面包含将所述聚合物膜层压到所述转化涂层。在一些情况下,对所述聚合物膜进行层压包含将聚对苯二甲酸乙二酯膜层压到所述金属条。在一些情况下,所述方法包含将漆层或另一种聚合物膜涂覆到所述金属条的第二面,其中所述金属条的所述第一面与由所述金属条形成的罐盖的朝内面相对应,并且其中所述金属条的所述第二面与由所述金属条形成的罐盖的朝外面相对应。在一些情况下,对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高持续时间,所述持续时间足以将所述聚合物膜熔入所述金属条的表面纹理。在一些情况下,对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高到至少250℃。在一些情况下,对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高到至少265℃。在一些情况下,对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高到至少280℃。在一些情况下,所述方法可以包含对所述层压的金属条进行退火之后,冷却所述层压的金属条,以确保所述聚合物膜保持无定形。在一些情况下,所述方法可以包含对所述层压的金属条进行退火之后,将润滑剂涂覆到所述层压的金属条。在一些情况下,所述方法可以包含:基于测试的性能从多个转化层参数候选中选择转化层参数并且在将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面之前,根据所述转化层参数将转化层涂覆到所述金属条。在一些情况下,所述测试的性能是发白性能。

4、本公开的实施例包含用于确定转化层参数的方法,所述方法包括:确定多个转化层参数候选;根据所述前述方法,针对所述多个转化层参数候选中的每一个制备罐盖料样品;评估所述罐盖料样品中的每一个样品的发白性能;以及基于所述评估的发白性能从所述多个转化层参数候选中选择转化层参数。

5、在一些情况下,所述方法可以包含在将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面之前,调节所述金属条的表面粗糙度。在一些情况下,调节所述表面粗糙度包含将所述表面粗糙度的高度降低到低于所述聚合物膜的接触层的厚度的值。在一些情况下,将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面包含:使用具有围绕中空金属芯的可压缩层的涂覆辊将所述聚合物膜压靠在所述金属条的所述第一面上;并且使流体通过所述中空金属芯以控制所述可压缩层的温度。在一些情况下,所述方法可以包含在将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面之前,预热所述可压缩层。在一些情况下,使所述流体通过所述中空金属芯包含冷却所述流体以从所述可压缩层的内表面提取热量,以引起所述可压缩层的所述内表面与所述可压缩层的外表面之间的热梯度。在一些情况下,冷却所述流体包含充分降低所述流体的温度以将所述可压缩层的所述内表面处的内部温度维持在最大设定点以下,并且将所述可压缩层的所述外表面处的外部温度维持在最小设定点以上。在一些情况下,所述方法可以包含确定所述可压缩层的温度;以及基于所述可压缩层的所述温度调节所述流体的温度或体积流速。

6、本公开的实施例包含根据所述前述方法制备的罐盖料产品。本公开的实施例包含饮料罐,所述饮料罐包括体块和盖帽,其中所述盖帽由根据所述前述方法制备的罐盖料形成。

7、本公开的实施例包含系统,所述系统包括:用于接收金属条并将所述金属条预热到预热温度的预热炉;位于所述预热炉的下游的层压系统,用于接收在所述预热温度下的所述金属条并将聚合物膜涂覆到所述金属条的第一面,其中所述预热温度低于所述聚合物膜的主要组分的熔化温度;以及位于所述层压系统的下游的退火炉,用于接收层压的金属条并将所述层压的金属条加热到退火温度,其中所述退火温度高于所述聚合物膜的所述主要组分的所述熔化温度。

8、在一些情况下,所述金属条是铝条,如aa5182铝合金。在一些情况下,所述系统包含用于将转化涂层涂覆到所述金属条的转化涂层涂覆系统,其中所述层压系统被配置成将所述聚合物膜涂覆到所述转化涂层。在一些情况下,所述层压系统耦合到聚对苯二甲酸乙二酯膜的供应。在一些情况下,所述系统包含用于将漆层涂覆到所述金属条的第二面的漆涂覆系统。在一些情况下,所述层压系统被配置成将额外的聚合物膜涂覆到所述金属条的与所述第一面相对的第二面。在一些情况下,所述退火炉具有足以将所述聚合物膜的所述温度升高持续时间的长度,所述持续时间足以将所述聚合物膜熔入所述金属条的表面纹理。在一些情况下,所述退火炉被配置成提供足以将所述聚合物膜的所述温度升高到至少250℃的热量。在一些情况下,所述退火炉被配置成提供足以将所述聚合物膜的所述温度升高到至少265℃的热量。在一些情况下,所述退火炉被配置成提供足以将所述聚合物膜的所述温度升高到至少280℃的热量。在一些情况下,所述系统包含转化层涂覆器,所述转化层涂覆器用于根据基于测试的性能从多个转化层参数候选选择的转化层参数将转化层涂覆到所述金属条。在一些情况下,所述系统包含用于调节所述金属条的表面粗糙度的表面粗糙度调节器,其中所述表面粗糙度调节器位于所述层压系统的上游。在一些情况下,所述表面粗糙度调节器被配置成将所述表面粗糙度的高度降低到低于所述聚合物膜的接触层的厚度的值。在一些情况下,所述层压系统包括:涂覆辊,所述涂覆辊包括围绕中空金属芯的可压缩层;以及冷却剂源,所述冷却剂源用于向所述中空金属芯的通道提供冷却剂以控制所述可压缩层的温度。在一些情况下,所述系统包含外部加热器,所述外部加热器位于所述可压缩层附近以对所述可压缩层进行预热。在一些情况下,所述层压系统进一步包括耦合到所述冷却剂源的控制器,用于调节由所述冷却剂源提供的所述冷却剂的体积流速或温度以维持跨所述可压缩层的内表面与所述可压缩层的外表面的温度梯度。在一些情况下,所述层压系统进一步包括耦合到所述控制器的温度传感器,用于提供与所述可压缩层的温度相关联的温度信号。在一些情况下,所述层压系统进一步包括含有模型的数据存储器,并且其中所述控制器耦合到所述数据存储器以基于所述模型控制所述冷却剂源。在一些情况下,所述层压系统进一步包括耦合到所述冷却剂源的控制器,用于调节由所述冷却剂源提供的所述冷却剂的体积流速或温度以将所述可压缩层的内表面的内部温度维持在最大设定点以下并将所述可压缩层的外表面的外部温度维持在最小设定点以上。

9、本公开的实施例包含用于层压金属的方法,所述方法包括:使用具有围绕中空金属芯的可压缩层的涂覆辊将聚合物膜压靠在预热的金属条的第一面上;并且使流体通过所述中空金属芯以控制所述可压缩层的温度。在一些情况下,所述方法包含在将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面之前,预热所述可压缩层。在一些情况下,对所述可压缩层进行预热包含使加热的流体通过所述中空金属芯。在一些情况下,对所述可压缩层进行预热包含外部加热所述可压缩层。在一些情况下,使所述流体通过所述中空金属芯包含冷却所述流体以从所述可压缩层的内表面提取热量,以引起所述可压缩层的所述内表面与所述可压缩层的外表面之间的热梯度。在一些情况下,冷却所述流体包含充分降低所述流体的温度以将所述可压缩层的所述内表面处的内部温度维持在最大设定点以下,并且将所述可压缩层的所述外表面处的外部温度维持在最小设定点以上。在一些情况下,所述方法包含确定所述可压缩层的温度;以及基于所述可压缩层的所述温度调节所述流体的温度或体积流速。在一些情况下,其中确定所述可压缩层的所述温度包括从温度传感器接收所述可压缩层的温度测量结果。在一些情况下,确定所述可压缩层的所述温度包括从温度传感器接收所述可压缩层附近的元件的温度测量结果。在一些情况下,确定所述可压缩层的所述温度包括访问模型。在一些情况下,所述方法包含感测所述预热的金属条的线速度的变化;以及基于所述线速度的变化调节所述流体的温度或体积流速。

10、本公开涉及以下内容。

11、[1]一种用于制备罐盖料的方法,包括:

12、将金属条预热到低于250℃的第一温度;

13、将聚合物膜层压到所述金属条的第一面以产生层压的金属条,其中所述聚合物膜的主要组分具有高于所述第一温度的熔化温度;以及

14、在退火温度下对所述层压的金属条进行退火,其中所述退火温度高于所述聚合物膜的所述熔化温度。

15、[2]根据[1]所述的方法,其中所述金属条是铝条。

16、[3]根据[1]所述的方法,其中所述金属条是aa5182铝合金。

17、[4]根据[1]所述的方法,进一步包括将转化涂层涂覆到所述金属条,其中将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面包含将所述聚合物膜层压到所述转化涂层。

18、[5]根据[1]所述的方法,其中对所述聚合物膜进行层压包含将聚对苯二甲酸乙二酯膜层压到所述金属条。

19、[6]根据[1]所述的方法,进一步包括将漆层或另一种聚合物膜涂覆到所述金属条的第二面,其中所述金属条的所述第一面与由所述金属条形成的罐盖的朝内面相对应,并且其中所述金属条的所述第二面与由所述金属条形成的罐盖的朝外面相对应。

20、[7]根据[1]所述的方法,其中对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高持续时间,所述持续时间足以将所述聚合物膜熔入所述金属条的表面纹理。

21、[8]根据[1]所述的方法,其中对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高到至少250℃。

22、[9]根据[1]所述的方法,其中对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高到至少265℃。

23、[10]根据[1]所述的方法,其中对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高到至少280℃。

24、[11]根据[1]所述的方法,进一步包括对所述层压的金属条进行退火之后,冷却所述层压的金属条,以确保所述聚合物膜保持无定形。

25、[12]根据[1]所述的方法,进一步包括对所述层压的金属条进行退火之后,将润滑剂涂覆到所述层压的金属条。

26、[13]根据[1]所述的方法,进一步包括:

27、基于测试的性能从多个转化层参数候选中选择转化层参数;并且

28、在将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面之前,根据所述转化层参数将转化层涂覆到所述金属条。

29、[14]根据[13]所述的方法,其中所述测试的性能是发白性能。

30、[15]一种用于确定转化层参数的方法,包括:

31、确定多个转化层参数候选;

32、根据[1]所述的方法,针对所述多个转化层参数候选中的每一个制备罐盖料样品;

33、评估所述罐盖料样品中的每一个样品的发白性能;以及

34、基于所述评估的发白性能从所述多个转化层参数候选中选择转化层参数。

35、[16]根据[1]所述的方法,进一步包括:

36、在将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面之前,调节所述金属条的表面粗糙度。

37、[17]根据[16]所述的方法,其中调节所述表面粗糙度包含将所述表面粗糙度的高度降低到低于所述聚合物膜的接触层的厚度的值。

38、[18]根据[1]所述的方法,其中将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面包含:

39、使用具有围绕中空金属芯的可压缩层的涂覆辊将所述聚合物膜压靠在所述金属条的所述第一面上;并且

40、使流体通过所述中空金属芯以控制所述可压缩层的温度。

41、[19]根据[18]所述的方法,进一步包括:

42、在将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面之前,预热所述可压缩层。

43、[20]根据[18]所述的方法,其中使所述流体通过所述中空金属芯包含冷却所述流体以从所述可压缩层的内表面提取热量,以引起所述可压缩层的所述内表面与所述可压缩层的外表面之间的热梯度。

44、[21]根据[20]所述的方法,其中冷却所述流体包含充分降低所述流体的温度以将所述可压缩层的所述内表面处的内部温度维持在最大设定点以下,并且将所述可压缩层的所述外表面处的外部温度维持在最小设定点以上。

45、[22]根据[18]所述的方法,进一步包括:

46、确定所述可压缩层的温度;以及

47、基于所述可压缩层的所述温度调节所述流体的温度或体积流速。

48、[23]一种罐盖料产品,根据[1]所述的方法制备。

49、[24]一种饮料罐,包括体块和盖帽,其中所述盖帽由根据[1]所述的方法制备的罐盖料形成。

50、[25]一种系统,包括:

51、用于接收金属条并将所述金属条预热到预热温度的预热炉;

52、位于所述预热炉的下游的层压系统,用于接收在所述预热温度下的所述金属条并将聚合物膜涂覆到所述金属条的第一面,其中所述预热温度低于所述聚合物膜的主要组分的熔化温度;以及

53、位于所述层压系统的下游的退火炉,用于接收层压的金属条并将所述层压的金属条加热到退火温度,其中所述退火温度高于所述聚合物膜的所述主要组分的所述熔化温度。

54、[26]根据[25]所述的系统,其中所述金属条是铝条。

55、[27]根据[25]所述的系统,其中所述金属条是aa5182铝合金。

56、[28]根据[25]所述的系统,进一步包括用于将转化涂层涂覆到所述金属条的转化涂层涂覆系统,其中所述层压系统被配置成将所述聚合物膜涂覆到所述转化涂层。

57、[29]根据[25]所述的系统,其中所述层压系统耦合到聚对苯二甲酸乙二酯膜的供应。

58、[30]根据[25]所述的系统,还包括用于将漆层涂覆到所述金属条的第二面的漆涂覆系统。

59、[31]根据[25]所述的系统,其中所述层压系统被配置成将额外的聚合物膜涂覆到所述金属条的与所述第一面相对的第二面。

60、[32]根据[25]所述的系统,其中所述退火炉具有足以将所述聚合物膜的所述温度升高持续时间的长度,所述持续时间足以将所述聚合物膜熔入所述金属条的表面纹理。

61、[33]根据[25]所述的系统,其中所述退火炉被配置成提供足以将所述聚合物膜的所述温度升高到至少250℃的热量。

62、[34]根据[25]所述的系统,其中所述退火炉被配置成提供足以将所述聚合物膜的所述温度升高到至少265℃的热量。

63、[35]根据[25]所述的系统,其中所述退火炉被配置成提供足以将所述聚合物膜的所述温度升高到至少280℃的热量。

64、[36]根据[25]所述的系统,进一步包括转化层涂覆器,所述转化层涂覆器用于根据基于测试的性能从多个转化层参数候选选择的转化层参数将转化层涂覆到所述金属条。

65、[37]根据[25]所述的系统,进一步包括用于调节所述金属条的表面粗糙度的表面粗糙度调节器,其中所述表面粗糙度调节器位于所述层压系统的上游。

66、[38]根据[37]所述的系统,其中所述表面粗糙度调节器被配置成将所述表面粗糙度的高度降低到低于所述聚合物膜的接触层的厚度的值。

67、[39]根据[25]所述的系统,其中所述层压系统包括:

68、涂覆辊,所述涂覆辊包括围绕中空金属芯的可压缩层;以及

69、冷却剂源,所述冷却剂源用于向所述中空金属芯的通道提供冷却剂以控制所述可压缩层的温度。

70、[40]根据[39]所述的系统,进一步包括:

71、外部加热器,所述外部加热器位于所述可压缩层附近以对所述可压缩层进行预热。

72、[41]根据[39]所述的系统,其中所述层压系统进一步包括耦合到所述冷却剂源的控制器,用于调节由所述冷却剂源提供的所述冷却剂的体积流速或温度以维持跨所述可压缩层的内表面与所述可压缩层的外表面的温度梯度。

73、[42]根据[41]所述的系统,其中所述层压系统进一步包括耦合到所述控制器的温度传感器,用于提供与所述可压缩层的温度相关联的温度信号。

74、[43]根据[41]所述的系统,其中所述层压系统进一步包括含有模型的数据存储器,并且其中所述控制器耦合到所述数据存储器以基于所述模型控制所述冷却剂源。

75、[44]根据[39]所述的系统,其中所述层压系统进一步包括耦合到所述冷却剂源的控制器,用于调节由所述冷却剂源提供的所述冷却剂的体积流速或温度,以将所述可压缩层的内表面的内部温度维持在最大设定点以下并将所述可压缩层的外表面的外部温度维持在最小设定点以上。

76、[45]一种用于层压金属的方法,包括:

77、使用具有围绕中空金属芯的可压缩层的涂覆辊将聚合物膜压靠在预热的金属条的第一面上;并且

78、使流体通过所述中空金属芯以控制所述可压缩层的温度。

79、[46]根据[45]所述的方法,进一步包括:

80、在将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面之前,预热所述可压缩层。

81、[47]根据[46]所述的方法,其中对所述可压缩层进行预热包含使加热的流体通过所述中空金属芯。

82、[48]根据[46]所述的方法,其中对所述可压缩层进行预热包含外部加热所述可压缩层。

83、[49]根据[45]所述的方法,其中使所述流体通过所述中空金属芯包含冷却所述流体以从所述可压缩层的内表面提取热量,以引起所述可压缩层的所述内表面与所述可压缩层的外表面之间的热梯度。

84、[50]根据[49]所述的方法,其中冷却所述流体包含充分降低所述流体的温度以将所述可压缩层的所述内表面处的内部温度维持在最大设定点以下,并且将所述可压缩层的所述外表面处的外部温度维持在最小设定点以上。

85、[51]根据[45]所述的方法,进一步包括:

86、确定所述可压缩层的温度;以及

87、基于所述可压缩层的所述温度调节所述流体的温度或体积流速。

88、[52]根据[51]所述的方法,其中确定所述可压缩层的所述温度包括从温度传感器接收所述可压缩层的温度测量结果。

89、[53]根据[51]所述的方法,其中确定所述可压缩层的所述温度包括从温度传感器接收所述可压缩层附近的元件的温度测量结果。

90、[54]根据[51]所述的方法,其中确定所述可压缩层的所述温度包括访问模型。

91、[55]根据[45]所述的方法,进一步包括:

92、感测所述预热的金属条的线速度的变化;以及

93、基于所述线速度的变化调节所述流体的温度或体积流速。


技术特征:

1.一种用于制备罐盖料的方法,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其中所述金属条是铝条。

3.根据权利要求1所述的方法,其中所述金属条是aa5182铝合金。

4.根据权利要求1所述的方法,进一步包括将转化涂层涂覆到所述金属条,其中将所述聚合物膜层压到所述金属条的所述第一面包含将所述聚合物膜层压到所述转化涂层。

5.根据权利要求1所述的方法,其中对所述聚合物膜进行层压包含将聚对苯二甲酸乙二酯膜层压到所述金属条。

6.根据权利要求1所述的方法,进一步包括将漆层或另一种聚合物膜涂覆到所述金属条的第二面,其中所述金属条的所述第一面与由所述金属条形成的罐盖的朝内面相对应,并且其中所述金属条的所述第二面与由所述金属条形成的罐盖的朝外面相对应。

7.根据权利要求1所述的方法,其中对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高持续时间,所述持续时间足以将所述聚合物膜熔入所述金属条的表面纹理。

8.根据权利要求1所述的方法,其中对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高到至少250℃。

9.根据权利要求1所述的方法,其中对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高到至少265℃。

10.根据权利要求1所述的方法,其中对所述层压的金属条进行退火包含将所述聚合物膜的所述温度升高到至少280℃。


技术总结
本发明涉及经高温退火的层压的罐盖料。公开了改进的铝罐盖料(CES)。所述CES包含层压的、无定形聚合物涂层,所述聚合物涂层在乙酸测试中表现出低羽化、低发白以及高性能。所述层压的金属条(102)可以包含朝内面上的所述层压的聚合物涂层(124)和朝外面上的涂漆涂层。通过在所述层压的金属条(102)上执行退火过程来形成所述CES,其中将所述金属条提升到高于所述聚合物的熔点的退火温度足够的持续时间,以使所述聚合物无定形。在一些情况下,层压到所述金属条的所述聚合物膜是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜。

技术研发人员:P·斯帕恩,H·普林斯霍恩,N·C·坎普,D·B·鲁帕雷利亚
受保护的技术使用者:诺维尔里斯公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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