專利名稱：生產(chǎn)涂覆金屬片材的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)金屬基材上粘合有一層或多層聚合物膜的涂覆材料的方法和設(shè)備。具體講，本發(fā)明涉及使這種涂覆金屬片材急冷的方法和設(shè)備。
GB-1324952介紹了一種在金屬片材兩側(cè)同時層合聚烯烴膜的方法。然后將所得到的層合制品再加熱到高于聚烯烴熔點溫度下，使聚烯烴可靠地粘合在金屬材上，然后冷卻該層合制品。使用強制空氣冷卻，降低GB-1324952層合制品溫度，使之低于聚烯烴的軟化點，接著在噴水條件下進行最后的快速冷卻。
然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用GB-1324952中方法急冷會導致形成不完全的結(jié)晶涂層，或者在聚丙烯的情況下導致一種α-型結(jié)晶。假如要把所說的層合制品成形為物品就應當加以特別避免，因為這樣會在所說的不完全的結(jié)晶涂層中形成一些連續(xù)性。
EP-B-0312309中說明了使用空氣冷卻到大約180℃以下或者由較高溫度下使用噴水急冷法時出現(xiàn)的這些問題。EP-B-0312309中的方法利用在層合制品的涂覆表面上流動的冷卻液體淹沒該層合制品來減小或者消除聚丙烯涂層變成α-型結(jié)晶的傾向。這些急冷方法減小或者消除層合制品形成這種不連續(xù)性的傾向，所說的不連續(xù)性是當成形為具有不完全的α-型結(jié)晶而非基本上近晶型的結(jié)晶聚丙烯涂層的層合制品時出現(xiàn)的。
在EP-B-0312309中，使用穩(wěn)定、不間斷和連續(xù)的冷卻液體與所說的涂層接觸來完全滿流(淹沒)。冷卻液體被逢續(xù)地循環(huán)和冷卻，以便使之不會出現(xiàn)例如使用水浴時出現(xiàn)的那種被所說的層合制品溫熱的現(xiàn)象。優(yōu)選來自用作堰的分配器擋板的冷卻液體淹沒層合制品，以便通過水在層合制品上流動的方式進行熱交換使之降至室溫。
在EP-B-0312309中，所述的淹沒所說的層合制品的各種方法，需要小心控制流速，以便阻止回濺和層合制品不均勻的冷卻。冷卻液的不均勻回流都會導致不均勻冷卻和在層合制品上形成急冷標記。這種急冷標記不僅難看，而且不均勻的冷卻還會導致涂層具有晶體結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明試圖提供一種避免涂覆的金屬片材的不均勻冷卻和避免產(chǎn)生問題的方法和設(shè)備。
本發(fā)明提供了一種為生產(chǎn)涂覆聚合物的金屬片材使用的設(shè)備，其中包括涂覆金屬片材急冷用而且具有內(nèi)含冷卻液儲罐的裝置，使Tq溫度下的至少一股噴射液流流向處于冷卻液表面下方的涂覆金屬片材的導流裝置，以及使所說的冷卻液從所說的儲罐再循環(huán)至所說的導流裝置并將所說的冷卻液溫度調(diào)節(jié)至所說溫度Tq的裝置。
所說的聚合物優(yōu)選聚合物膜；在這種情況下，所說的設(shè)備還包括向壓輥間隙送入金屬片和聚合物膜的裝置，將所說的金屬片加熱到高于聚合物膜初始粘合溫度的第一溫度T1下，使所說的膜和所說的金屬片材緊密接觸的裝置，以及將得到的涂覆金屬片材再加熱到第二溫度T2，使所說的膜與所說的金屬片材相互作用并粘合到金屬片材上的裝置。
再加熱之后，可以按照第9306140號待批的英國專利申請中所說的方法，在一種加熱或冷卻區(qū)內(nèi)對涂覆的金屬片材進行加熱和/或冷卻，以便無論線速度如何均使之在恒定的溫度T3下進入所說的急冷裝置。
所說的涂覆金屬片材可以是層合制品。而且所說的聚合物也可以是擠壓涂層、粉末噴涂涂層、浸涂涂層等等。
已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)，使用浸沒式導流裝置可以對于涂覆金屬片材提供一種快速、均勻、和受控的冷卻作用，并且能形成所需的聚合物膜無定形結(jié)構(gòu)。
所說的導流裝置，優(yōu)選包括一個噴咀或一組基本上水平排列的噴咀。所說的噴咀可以各限定通常與涂覆金屬運動方向呈銳角傾斜的一條縫或一個孔，以便使每一個噴咀將冷卻液體噴入涂覆金屬片材的運動方向。
所說的導流裝置也可以是可調(diào)的，以便使所說的噴射液射流在銳角和恰處于水平線之上某角度之間的任意角度射出。然而，這個角度最好是水平線下30°。
所說的噴咀或者每一個噴咀優(yōu)選包括被所說的縫分開的上凸緣和下凸緣。這兩個凸緣中通常一個固定而另一個可以基本上垂直移動，用以調(diào)節(jié)所說縫的尺寸。優(yōu)選的情況是下凸緣固定而上凸緣部分可以移動。
所說的噴咀或者每一個噴咀優(yōu)選包括至少能使部分凸緣朝向或者遠離另一個凸緣移動的旋轉(zhuǎn)裝置。借助于這種旋轉(zhuǎn)可以細調(diào)縫的尺寸。單個凸緣的旋轉(zhuǎn)，能夠在細調(diào)時實現(xiàn)所說的導流裝置在寬度上噴咀之間偏差的校正。所說的旋轉(zhuǎn)裝置通常包括處于一個凸緣中基本上水平的溝槽以及使所說溝槽之下的凸緣部分偏轉(zhuǎn)的裝置。這種偏轉(zhuǎn)裝置，例如可以是螺桿。
所說的導流裝置一般包括處于噴咀之后的一個基本上水平的孔，使Tq溫度下的液體首先流過該孔，然后再由單個噴咀噴出。
所說的循環(huán)裝置一般包括泵和熱交換器。此外，例如還可以利用所說的泵或控制閥來調(diào)節(jié)來自導流裝置的液體流速。一般而言，所說的流速可以隨著線速度、金屬片材厚度和/或聚合物膜規(guī)格的變化而增加。所說的導流裝置優(yōu)選浸沒在5-200毫米處。
據(jù)發(fā)現(xiàn)，這種浸沒深度對于確保均勻冷卻而無回流或回濺來說是最有利的，因為涂覆金屬片材首先與儲罐中的冷卻液進行平面接觸，然后立即迅速而均勻地被沿著涂覆金屬片材表面流動的冷卻液急冷。而且，使用浸沒式的噴咀能保證冷卻液的最佳循環(huán)并且能阻止例如使用簡單的水浴時會出現(xiàn)的那種冷卻液在儲罐中被局部加熱的現(xiàn)象。
本發(fā)明另一方面，提供一種涂覆聚合物的金屬片材的生產(chǎn)方法，其中包括使Tq溫度下的至少一股噴射液流流向處于冷卻液表面之下的涂覆金屬片材，使層合制品在含有所說冷卻液的儲罐中迅速而均勻的急冷，使所說的冷卻液循環(huán)，并且將所說的冷卻液溫度調(diào)節(jié)到涂覆金屬片材急冷的Tq溫度下。
所說的聚合物優(yōu)選是一種聚合物膜，而且所說的方法還包括下列步驟將所說的金屬片材加熱到高于聚合物膜初始粘合點的第一溫度T1下，在壓輥間隙中將所說的聚合物膜施加在預熱的金屬片材上，并且將所說的涂覆金屬片材再加熱到第二溫度T2，以使所說的膜與所說的金屬片材相互作用并粘合在金屬片材上。所說的方法還包括在涂覆金屬片材急冷之前，按照我們共同未決的專利申請加熱和/或冷卻涂覆金屬片材的步驟，以便使涂覆金屬片材無論線速度如何都能以基本上恒定的溫度T3進入所說的儲罐中。所說的涂覆金屬片材可以是層合制品。而且所說的涂覆金屬片材也可以是擠壓涂覆、粉末噴涂涂覆或浸涂涂覆等等。
本發(fā)明的又一方面，提供一種涂覆聚合物的金屬片材急冷的設(shè)備，其中包括具有底壁和側(cè)壁的罐，用于容納基本上充滿所說罐的冷卻液；以及安裝在所說罐的側(cè)壁上且處于冷卻液表面之下的分配器擋板，所說的擋板具有可調(diào)的切口，通過此切口可以將Tq溫度下的液體噴射在涂覆金屬片材上。
現(xiàn)在，僅通過實施例，參照


本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。附圖中圖1是在金屬片上層合聚合物膜用設(shè)備的示意圖；圖2是圖1設(shè)備中使用的噴咀的剖面圖；以及圖3是兩側(cè)具有聚合物膜的金屬片層合制品急冷使用的分配裝置的剖面圖。
由圖1可以看出，所說的設(shè)備包括金屬片15在其上通過的第一輥10、聚合物膜25在其上通過的第二輥20、使金屬片15和聚合物膜25層合在一起的夾緊輥30和35以及浸沒聚合物膜/金屬片層合制品50并且使冷卻液噴射液流流向所說的層合制品的急冷裝置40。
預熱器60設(shè)置在所說的輥10以及夾緊輥30和35之間，用于將所說的金屬片15預熱到高于所說的聚合物膜初始粘合點的溫度T1，然后在夾緊輥30和35之間進行層合。第二預熱器70設(shè)置在夾緊輥和急冷裝置40之間，用于把所說的層合制品再加熱到既高于預熱溫度T1又高于聚合物膜熔點的T2溫度下。通常在加熱器70和急冷裝置40之間使用一個有效的加熱/冷卻區(qū)，以便當層合制品進入急冷裝置40中時控制層合制品的溫度T3，使此溫度T3無論線速度如何都保持恒定不變。
所說的急冷裝置40包括容納水之類冷卻液90用的儲罐80，從所說的儲罐抽取液體的泵100，冷卻由所說泵送來的液體用的熱交換器110，以及用于接受來自熱交換器110的冷卻液體并將處于急冷溫度Tq下的所說液體從噴咀125(只示出一個)噴出的噴射液流輸送到所說的聚合物膜上的分配器裝置120。
通過調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速或者使用控制閥可以改變液體的流速。利用這種方法可以按照金屬片的厚度和/或聚合物膜規(guī)格來選擇不同的流速，以便實現(xiàn)恒定的冷卻而與這些因素無關(guān)。流速也可以隨線速度增加而增加。低線速度時不需要高熱轉(zhuǎn)移效率，所以可以使用較低的流速。同樣，當使用較厚的金屬片和/或聚合物膜規(guī)格時，流速增加。
經(jīng)過急冷的層合制品繞轉(zhuǎn)向輥130通過之后從急冷裝置40中移出，然后通過一對刮液輥140和145刮掉所說的冷卻液。
附圖2中更詳細地示出安裝在板115上的噴咀125。此噴咀包括上凸緣150和下凸緣160。上下凸緣被一個縫或者通道170隔開，被所說的熱交換器冷卻的液體通過它能以單一的射流或者“翅片狀流”的形式通到所說的層合制品上。
縫170的寬度可以用凸緣150和160的相對運動來調(diào)節(jié)。一般而言，下凸緣160固定，而上凸緣150可以通過調(diào)節(jié)分配裝置120中的安裝螺栓垂直移動。使用處于點劃線152和154標明位置的兩個螺栓安裝上凸緣150，并且使之沿著于板115上的A和B之間延伸的切口移動。由點劃線162標明的單個螺栓將下凸緣固定在板115和其余的分配裝置120上。這樣通過改變上凸緣150的垂直位置，可以調(diào)節(jié)冷卻液噴射速度和壓力。當然，上凸緣固定而下凸緣可以移動，或者上下凸緣都可以移動的方案也是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
縫170的下邊緣180一般相對于水平線傾斜30°，而上邊緣185相對于水平線傾斜32°。與平行的側(cè)縫相比，這種結(jié)構(gòu)能使噴射物流進一步集中在層合制品上。
通過使穿過孔190并承載于槽或凹槽200下緣上的螺栓195移動，可以實現(xiàn)上凸緣150的附加調(diào)節(jié)。這可以使上凸緣150的210部分折曲和轉(zhuǎn)向。這種附加的調(diào)節(jié)作用能夠在沿上凸緣150的十個位置上實現(xiàn)，并且可以作沿噴咀125噴射中任何偏差校正用的細調(diào)。這種轉(zhuǎn)向功能也可以通過例如將上凸緣鉸接的方式實現(xiàn)。
層合制品50在溫度T2下進入儲罐80后立即與冷卻液90的表面相遇。由于液體的表面未被擾動，所以回濺作用很小或者幾乎不發(fā)生。所說的層合制品經(jīng)受未被擾動的冷卻液初步急冷之后，立即由處于所說的表面下方50mm、冷卻到Tq溫度下的冷卻液射流急冷。
這樣冷卻液以浸沒和在所說的層合制品上流動相結(jié)合的方式使層合制品急冷。所以，在所說的層合裝置上不可能出現(xiàn)例如使用水浴時會出現(xiàn)的那種溫液層的危險性。而且處于儲罐80中的液體連續(xù)地被泵100循環(huán)和被熱交換器110所冷卻，所以液體總是在Tq溫度下與層合制品接觸，而且表面上的液體永遠不會比此溫度高出幾度。
雖然本實施例中示出了帶有縱向縫170的單一噴咀125，但是例如也可以使用帶有數(shù)個縫或孔的單一噴咀，或者各帶有自己噴咀或孔的幾個分開的噴咀。
層合制品通常是由來自兩側(cè)的射流急冷的。如圖3所示，當對于兩側(cè)具有聚合物膜的金屬片進行急冷時，這種方法是特別有利的；而且也可以用于冷卻圖1層合制品的金屬側(cè)，用來平衡層合制品因射流所施加的壓力。
圖3中，一種三層的層合制品250在浸沒于冷卻液體(末示出)中的噴咀125之間通過。噴咀各自安裝于板220上，而板220本身又安裝在不銹鋼正方形強制通液管230上。冷卻液(通常是水)沿圓筒形管250通過后由孔255中流出進入正方形強制通液管230中，它經(jīng)由板220中的狹縫240向噴咀供給冷卻液體。因而在通液管230中沿著其水平寬度上保持恒定的壓力，結(jié)果使噴咀125保持均勻流量。
上凸緣150可以在板220上下移動，而下凸緣160固定。因而可以在1-15mm之內(nèi)改變噴咀狹縫170的尺寸。
旋轉(zhuǎn)正方形通液管230和噴咀125也可以調(diào)節(jié)噴咀組件的總角度。所選擇的角度一般為30°，也可以從恰好在水平之上向幾乎向下垂直的范圍內(nèi)變化。噴咀的選擇應當使冷卻效果最佳，而且沒有回濺的任何危險性；但是由于所說的噴咀是浸沒式的，所以本發(fā)明設(shè)備的操作要求并不嚴格。
本發(fā)明不僅可以避免回濺現(xiàn)象和實現(xiàn)均勻的冷卻，而且還可以使用比迄今可能使用的射流具有更高急冷速度的射流。這種射流由于具有較好的熱交換作用而能夠更有效地冷卻層合制品，進而可以采用更高的層合速度和/或更厚的聚合涂層。
應當知道，上面通過唯一實施例說明了本發(fā)明，但是只要不超出本發(fā)明范圍可以對本發(fā)明作出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種為生產(chǎn)涂覆聚合物的金屬片材所使用的設(shè)備，其中包括涂覆金屬片材急冷用而且具有內(nèi)含冷卻液儲罐的裝置，使Tq溫度下的至少一股噴射液流流向處于冷卻液表面下方的涂覆金屬片材的導流裝置，以及使所說的冷卻液從所說的儲罐循環(huán)至所說的導流裝置并將所說的冷卻液溫度調(diào)節(jié)至所說溫度Tq的裝置。
2.按照權(quán)利要求1所說的設(shè)備，其中所說的導流裝置沿著一定角度噴出一股或者數(shù)股液流，所說的角度可以在與涂覆金屬片材運動方向成銳角至恰好在水平方向之上的角度之間變化。
3.按照權(quán)利要求1或2所說的設(shè)備，其中所說的導流裝置包括一個或者數(shù)個基本上水平排列的并且具有一個或數(shù)個縫或孔的噴咀。
4.按照權(quán)利要求3所說的設(shè)備，其中的噴咀或者每一個噴咀都具有被縫隔開的上凸緣和下凸緣。
5.按照權(quán)利要求4所說的設(shè)備，其中至少一個凸緣是在基本上垂直方向上可以移動的，借此狹縫的尺寸成為可調(diào)的。
6.按照權(quán)利要求4或5所說的設(shè)備，其中兩個凸緣中一個至少一部分可以旋轉(zhuǎn)得朝向或者遠離另一個凸緣。
7.按照權(quán)利要求1-6中任何一項所說的設(shè)備，其中所說的導流裝置浸沒在5-200mm深處。
8.按照權(quán)利要求1-7中任何一項所說的設(shè)備，其中所說的一股或者數(shù)股噴射液流的流速是可以變化的。
9.一種涂覆聚合物的金屬片材的生產(chǎn)方法，其中包括通過使Tq溫度下的至少一股噴射液流流向處于冷卻表面之下的涂覆金屬片材，使層合制品在含有所說冷卻液的儲罐中被迅速而均勻的急冷；以及使所說的冷卻液循環(huán)并且將所說的冷卻液溫度調(diào)節(jié)到涂覆金屬片材急冷的Tq溫度下。
10.一種涂覆聚合物的金屬片材急冷用設(shè)備，其中包括具有底壁和側(cè)壁的罐，用于容納基本上充滿所說罐的冷卻液，以及安裝在所說罐的側(cè)壁上且處于冷卻液表面之下的分配器檔板，所說的檔板具有可調(diào)的切口，通過此切口可以將Tq溫度下的液體導流在涂覆金屬片材上。
全文摘要
一種生產(chǎn)涂覆金屬片材用的方法和設(shè)備，其中包括一個急冷裝置，此裝置中利用浸沒于儲罐中冷卻液面下方的噴嘴將一或數(shù)股噴射液流導所說的涂覆金屬片材表面，并且對所說的冷卻液進行循環(huán)和冷卻，以便精確地控制涂覆金屬片材的冷卻溫度。
文檔編號B32B15/08GK1123535SQ941921
公開日1996年5月29日 申請日期1994年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月25日
發(fā)明者J·M·哈蒙, M·J·羅蘭 申請人:卡瑙德金屬箱公開有限公司