專利名稱：層壓金屬板的制造方法及制造設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及層壓金屬板的制造方法及制造設備。更為具體地說，涉及高速制造用于罐容器等的層壓金屬板的方法及實施該方法的制造設備。
背景技術：
近來，在金屬薄板(特別是厚0.13～0.38mm的冷軋鋼板)單面或兩面層壓了聚酯等塑料薄膜的層壓金屬板被用來代替鍍錫鋼板以作為罐容器的片材。對于這樣的層壓金屬板來說，在將塑料薄膜層壓到金屬板上的場合，具有利用薄膜的自粘合性進行熱粘合的方法和借助于粘合劑將薄膜粘合到金屬板的方法，但所有場合都是加熱金屬板，在其上重合常溫的薄膜，并同時用層壓輥壓接。例如在金屬板兩面進行層壓的場合，將金屬板通過通電加熱裝置、高頻加熱裝置、熱風爐等加熱到高于薄膜軟化點的溫度，一邊在其兩面重合常溫的薄膜一邊使其通過形成橡膠襯的一對層壓輥，將薄膜粘合在金屬板(參照特開平6-8335號公報等)。
在層壓時加熱金屬板的現有制造方法中，如以20m/min左右的低速度進行層壓則沒有問題，但在以150m/min以上的高速進行層壓的場合，得到的層壓金屬板的氣泡混入率(氣泡率)以面積比表示時可達到10～30％左右。這樣的氣泡部分在為了將金屬板加工成罐容器而進行深沖成形時，易在表面形成缺陷，導致質量下降。當為200m/min以上的高速時，粘合強度產生不均勻性，可能導致粘合強度降低。
本發明的技術課題就在于提供一種層壓金屬板的制造方法和提供用于該制造方法的制造設備，該制造方法可以消除現有制造方法中的上述問題，即使在高速層壓加工的場合，空氣的咬入也少，而且粘合不均勻性小。
發明的公開本發明的層壓金屬板的制造方法通過至少在帶狀金屬板的單面層壓塑料薄膜來制造層壓金屬板；其特征在于將塑料薄膜加熱到可與金屬板熱粘合的溫度，在該加熱后立即將塑料薄膜壓接到金屬板。在該制造方法中，最好將塑料薄膜加熱到該塑料薄膜的玻璃轉化溫度與薄膜收縮容許溫度之間的溫度，該薄膜收縮容許溫度為將薄膜在一定溫度下維持30分鐘時熱收縮率為3％的溫度。另外，此時最好一邊向薄膜施加2～14N/mm2的張力，一邊進行層壓。
本發明的層壓金屬板的制造設備具有一對層壓輥、將帶狀金屬板連續地供給到該層壓輥的金屬板輸送裝置、以及為了層壓到該金屬板的至少單面而連續地供給塑料薄膜的輸送裝置；其特征在于具有在即將層壓前將塑料薄膜加熱到規定溫度的薄膜加熱裝置。上述加熱裝置，最好可將塑料薄膜加熱到該塑料薄膜的玻璃轉化溫度與薄膜收縮容許溫度之間的溫度，該薄膜收縮容許溫度為將薄膜在一定溫度下維持30分鐘時熱收縮率為3％的溫度。另外，最好具有可向薄膜施加2～14N/mm2的張力的裝置。
附圖的簡單說明圖1為示出本發明制造設備的實施形式的一例的示意側視圖。
圖2為示出本發明的設備的其它實施形式的要部側視圖。
本發明的最佳實施形式在現有方法中，由于在與金屬板接觸之前薄膜為常溫，所以薄膜自身的剛性使其難以緊密粘貼在金屬板上，因而需要由層壓輥強制地將其粘貼。為此，可以認為當高速運轉時，易于在薄膜與金屬板之間咬入(卷入)氣泡。然而，在本發明的制造方法中，加熱到可與金屬板熱粘合的溫度的塑料薄膜在與金屬板接觸之前就已軟化。所以可認為與金屬板的緊密粘合性良好，不易封入空氣(不易在金屬板與塑料薄膜之間形成氣泡)。當緊接著在溫度下降之前與金屬板壓接時，可由塑料薄膜自身具有的自粘合性均勻地粘合在金屬板。通過也加熱金屬板，可以進一步提高塑料板與金屬板的粘合性。
在現有的方法中，當由輥將薄膜推壓在金屬板時，由傳熱作用將熱從預先加熱了的金屬板傳遞到薄膜，薄膜熔融軟化，從層壓輥離開后在常溫下散熱冷卻。因此，在金屬板和薄膜的輸送速度低的場合雖然沒有問題，但當為高速時，薄膜的溫度難以上升，產生溫度不均勻性，從而粘合強度產生不均勻性。然而在本發明的制造方法中，由于將塑料薄膜預先加熱到規定的溫度，所以在厚度方向上的溫度分布均勻，即使在高速運轉時效果也好。
在本發明的制造方法中，在將塑料薄膜加熱到其玻璃轉化溫度與某一特定溫度(在一定溫度下保持30分鐘時薄膜的熱收縮率為3％的溫度)之間的溫度的場合，即使高速進行層壓加工，在薄膜與金屬板之間卷入的氣泡也少，粘合性好。另外，一邊向薄膜施加2～14N/mm2的張力一邊進行層壓的場合，可更有效地防止氣泡的卷入。
實施例下面參照


本發明的制造方法和制造裝置的最佳實施形式。圖1為示出本發明的制造設備的實施形式的一例的示意側視圖，圖2為示出本發明的設備的其它實施形式的要部側視圖。
圖1示出在金屬板1的單面層壓塑料薄膜(以下簡稱為薄膜)2的設備的一例，在圖1中，符號3為薄膜2的卷筒，符號4為用于控制薄膜2送出時的張力的張力控制裝置，符號5示出將塑料薄膜2加熱到預定溫度的裝置。符號6、7為用于向金屬板1推壓薄膜2的層壓輥，符號8、9為金屬板1及獲得的層壓板的輸送裝置。
上述張力控制裝置4由張力控制裝置15和張力測定裝置18構成。該張力控制裝置15在一對固定導向輥10、11之間配置可動導向輥12，并在該可動導向輥12設置測力傳感器13等力檢測器。該張力測定裝置18在上述導向輥11與另一固定導向輥17之間具有可動導向輥16，該可動導向輥16具有張力測定用測力傳感器14。該張力控制裝置4用于適當地設定薄膜2行走時的張力，維持薄膜的平滑性。
上述加熱裝置5由加熱輥19構成，并配置在層壓輥6、7近前的工序；該加熱輥19為由蒸汽、電加熱等裝置進行加熱的類型。加熱輥19的溫度雖然隨薄膜的材質不同而相異，但最好設定在構成該薄膜的合成樹脂的玻璃轉化溫度Tg與薄膜收縮容許溫度Tx之間的溫度。薄膜容許溫度Tx為將薄膜保持在該溫度30分鐘時熱收縮率相當于3％的溫度。在低于玻璃轉化溫度Tg的溫度的場合，難以保證薄膜的平滑性，在高于薄膜收縮容許溫度的場合，薄膜收縮量大，難以維持尺寸。另外，薄膜伸長過多，松馳下來，在壓合薄膜時也易于發皺。
雖然加熱輥為1根也可以，但為了在高速運行時也可以確定地將薄膜溫度加熱到預定的溫度，最好采用多根。作為加熱裝置，可以采用以蒸汽(熱媒)等加熱的加熱輥，也可以將薄膜通過通電加熱裝置、高頻加熱裝置、熱風爐等中而進行加熱。
層壓輥6、7為在直徑460～670mm左右的鋼制輥的表面形成厚20～40mm左右的橡膠襯的輥，直徑比現有的層壓輥大。采用直徑這樣大的層壓輥時，即使層壓速度快，也可以獲得充分的夾持時間，所以可確實地進行層壓。在層壓輥6、7的周圍配置1～4根冷卻輥20進行冷卻，以將層壓輥6、7的溫度維持在規定的范圍。金屬板的輸送裝置8及層壓板的輸送裝置9可以沿用現有公知的裝置。
在如上述那樣構成的設備中，從卷筒3開卷的薄膜2一邊由固定導向輥10、可動導向輥12以及固定導向輥11轉換方向，一邊由可動導向輥12的測力傳感器13測定加在輥上的向上的負荷。進一步一邊由可動導向輥16和固定導向輥17轉換方向一邊由可動導向輥16的測力傳感器14測定張力。根據測定的張力移動(例如升降)可動導向輥12，將薄膜的張力時常保持在規定的范圍。
然后使薄膜2接觸在加熱輥19上，加熱到規定的溫度。再由層壓輥6、7熱粘合于金屬板1的單面。在該場合，薄膜2被加熱到玻璃轉化溫度Tg以上、薄膜收縮容許溫度Tx以下的溫度，所以可確實地熱粘合于金屬板，而且熱收縮也小。另外，由于在施加張力的狀態下層壓，所以可保證層壓板表面平滑。
作為在上述制造方法中使用的金屬板1，可以使用厚0.13～0.38mm的TFS、鋁板等用于現有層壓板的金屬板中的任一種。另外，作為薄膜2，可以采用厚12～25μm的聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯、以及聚萘二甲酸乙二酯等用于現有層壓板的任一種薄膜。
下面參照圖2說明本發明的其它實施形式。圖2示出在金屬板1的兩面層壓薄膜2的例子。層壓輥6、7為形成有橡膠襯的鋼制輥，直徑較大(例如700～750mm)，橡膠襯的厚度也大(例如40mm)。并且用冷卻輥20抑制層壓輥6、7的溫度上升。由于采用大直徑輥時夾持長度變大，所以即使高速運行也可以確保必要的夾持時間。因此，可以確實實現薄膜在金屬板的熱粘合。
另外，由于對薄膜施加2～14N/mm2的張力，所以咬入空氣少。為此，獲得的層壓板的氣泡咬入率(氣泡率)以面積比表示時在10％以下的低狀態。因此，即使高速運行也可以生產高質量的層壓板。
下面列舉具體的實施例和比較例說明本發明的制造方法。〔實施例1～10〕準備將圖1的設備中的層壓輥6、7周圍部分換成圖2的部分的設備，以層壓速度200m/min將寬980mm、厚25μm的PET樹脂(玻璃轉化溫度Tg74℃，薄膜收縮容許溫度Tx130℃)的薄膜層壓到寬960mm、厚0.26mm的預先加熱的鍍Cr鋼板。調查了改變此時的即將層壓之前的薄膜加熱溫度及薄膜張力的場合下氣泡率(面積比率)的變化。
作為氣泡率的測定方法，例如在層壓板上，是表示氣泡面積S2與其標準面積S1的比率，即氣泡率(S2/S1×100)的值。
氣泡可用金屬顯微鏡等以例如400倍左右的放大率觀察測定。當用金屬顯微鏡觀察形成氣泡的層壓板時，可以明顯區分氣泡部分和非氣泡部分。用金屬顯微鏡觀察時，呈泡狀的部分為氣泡。將該顯微鏡視野全體照相，在獲得的照片上畫出氣泡部分的輪廓線并將該輪廓線內涂色(例如將內部涂黑)，使其與其它部分不同。然后用圖象解析裝置測定該涂色部分的比例并將其數字化。
通過顯微鏡照相可以計算出在每單位基準面積下氣泡以怎樣的比例形成。基準面積S1可以采用直徑為2mm左右的圓。
由于在層壓加工時氣泡最易形成于帶狀層壓板的側緣附近，所以分別在例如中心部和距邊部25mm左右的位置測定，采用其平均值。
在層壓加工時進行實時測定的場合，可用計算機處理由圖象攝象機攝下的圖象，自動地計算氣泡部分和非氣泡部分的面積比。
表1示出如以上那樣改變條件進行測定的結果。
表1中，薄膜張力一欄為“-‘是指以薄膜不產生波形的程度輕輕地施加力的狀態，實質上意味著”0“。層壓輥的直徑為750mm，橡膠襯的厚度為40mm，冷卻輥為單側4根，并設定得比層壓輥的溫度低10℃。層壓輥壓力最大為120,000N。此時的夾持長度為105mm。〔實施例11～12〕將薄膜為70℃、薄膜張力實質為“0”及4.1N/mm2的場合作為實施例11和12，表示于相同表1中。
〔表1

比較例1～4〕表2中示出在除了薄膜為常溫外其它與實施例1～12相同的條件下進行層壓的結果〔表2

由表1可知，在加熱溫度高于玻璃轉化溫度的實施例1～10中，即使高速進行層壓加工，也可制造出氣泡率為2～8％的高品質的層壓板。另外可知，與實施例1、3、5、7、9相比，施加2.1～3.5N/mm2的薄膜張力的實施例2、4、6、8、10的氣泡率都低一個百分點左右，如其它條件相同，則在薄膜施加張力的情況下氣泡率降低。另外還可看出，薄膜的加熱溫度高的情況下氣泡率低。
另外，在加熱溫度比70℃和玻璃轉化溫度低一些、沒有薄膜張力的實施例11的場合，氣泡率也為10％，足以實用，如提高薄膜張力(4.1N/mm2)，則氣泡率為7％，達到與實施例2～3相同的程度。但在實施例1～10的場合，即使施加薄膜張力，或即使將薄膜張力設在2.1～3.5N/mm2的比較易于控制的范圍，氣泡率也為深沖時不易產生缺陷的8％以下，所以更為有利。
另一方面，在不加熱薄膜的表2的比較例1～4的場合，其氣泡率均為12～40％，在深沖時易產生表面缺陷，不適于用作罐用材料。
產業上利用的可能性按照本發明的制造方法，即使在以高速層壓的場合，空氣的咬入也少，另外粘合不均勻性也小。在對加熱了的薄膜施加張力的場合，可進一步使空氣的咬入變少。本發明的設備可以實施上述制造方法。
權利要求
1.一種層壓金屬板的制造方法，該方法是通過至少在帶狀金屬板的單面層壓塑料薄膜來制造層壓金屬板；其特征在于，將塑料薄膜加熱到可與金屬板熱粘合的溫度，在該加熱后立即將塑料薄膜壓接到金屬板。
2.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，將塑料薄膜加熱到該塑料薄膜的玻璃轉化溫度和使薄膜在一定溫度下維持30分鐘時的熱收縮率為3％的溫度之間的溫度。
3.如權利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，一邊向薄膜施加張力，一邊進行層壓。
4.如權利要求3所述的制造方法，其特征在于，一邊向薄膜施加2～14N/mm2的張力，一邊進行層壓。
5.一種層壓金屬板的制造設備，該制造設備具有一對層壓輥、將帶狀金屬板連續地供給到該層壓輥的金屬板輸送裝置、以及至少向該金屬板的單面連續地供給要層壓的塑料薄膜的薄膜輸送裝置；其特征在于具有在即將層壓前將塑料薄膜加熱到規定溫度的薄膜加熱裝置。
6.如權利要求5所述的制造設備，其特征在于，上述加熱裝置可將塑料薄膜加熱到該塑料薄膜的玻璃轉化溫度和使薄膜在一定溫度下維持30分鐘時的熱收縮率為3％的溫度之間的溫度。
7.如權利要求5或6所述的制造設備，其特征在于，具有向薄膜施加張力的裝置。
8.如權利要求7所述的制造設備，其特征在于，向上述薄膜施加張力的裝置施加2～14N/mm2的張力的裝置。
全文摘要
在制造層壓金屬板的場合,可以減少層壓時的空氣的咬入,從而獲得氣泡率小的層壓金屬板。為此,在通過向帶狀金屬板1的至少單面層壓塑料薄膜2而制造層壓金屬板的方法中,將塑料薄膜2加熱到該塑料薄膜的玻璃轉化溫度與薄膜收縮容許溫度(將薄膜在一定溫度下維持30分鐘時熱收縮率為3%的溫度)之間的溫度,并在該加熱之后立即在向塑料薄膜施加張力的狀態下將其壓接于金屬板上。這樣,在層壓時,不易咬入空氣,可以獲得氣泡率少的層壓板。
文檔編號B32B15/08GK1201420SQ96198023
公開日1998年12月9日 申請日期1996年11月1日 優先權日1995年11月2日
發明者安仲健二, 武居惠亮, 宮田健一 申請人:東洋鋼鈑株式會社