专利名称：一种覆膜设备和覆膜方法
技术领域：
本发明涉及一种覆膜设备和覆膜方法，尤其涉及一种用于对金属板进行覆膜的覆膜设备和覆膜方法。
背景技术：
目前，金属材料以其密闭性好、质地坚硬、弹性好、阻光性好、阻气性好等特点，相比于塑料、纸张、玻璃等包装材料，在包装领域一直占据着举足轻重的地位，传统的金属包装材料采用喷涂工艺在金属罐内表面披覆上树脂层制成，然而在这种制备工艺中会有有毒溶剂挥发，并且涂层中的低分子迁移物会影响被包装的食品的安全，同时喷涂设备及工艺复杂，需要消耗大量稀缺资源，成本昂贵。为了解决上述问题，人们开发了将聚烯烃薄膜(例如PE膜、PP膜)在低温环境下通过树脂粘合层将聚烯烃薄膜与金属板贴合的覆膜技术，但由于聚烯烃薄膜多为低分子聚合物，这些低分子物容易扩散渗出到薄膜表面，因此不适合作为食品和饮料的直接接触材料，而且将聚烯烃贴合在金属板上的工艺复杂，成本高。由于聚酯薄膜具有机械强度高、光学性能好、使用温度广、阻隔性能优良、耐油、耐腐蚀、成本低、环保节能等特点，人们开始尝试使用聚酯薄膜来代替聚烯烃薄膜贴覆至金属板上来作为包装材料，然而，目前还没有不使用粘合剂即可将聚酯薄膜直接贴合到金属板上以制备出覆膜设备和覆膜方法。
发明内容
本发明提供一种覆膜设备，通过该设备中的覆膜单元和急冷单元，可实现将聚酯薄膜不使用粘合剂直接贴覆到金属板上，从而制备出没有粘合剂的覆膜金属板。本发明还提供了一种覆膜方法，通过使用上述的覆膜设备，使聚酯薄膜通过高温、 高压环境下直接与金属板贴合，然后再经急剧冷却制造出膜与金属板良好贴覆、且不含粘合剂的覆膜金属板。本发明提供的一种覆膜设备，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、压力提供单元以及急冷单元；其中所述覆膜单元由内部中空并与冷却流体系统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；所述急冷单元包括沿覆膜金属板传送方向依次设置的风冷装置和水冷槽，且所述风冷装置具有覆膜金属板传送通道。 在本发明的覆膜设备中，所述覆膜单元中的定辊和动辊用于在压力提供单元驱动下将聚酯薄膜贴合到加热的金属板上制成覆膜金属板初品，所述覆膜单元中的辅助冷却辊用于在定辊和动辊受热膨胀时与定辊和动辊接触，辅助定辊和动辊控制其表面的温度。进一步的，所述辅助冷却辊可通过上下可移动的机架安装在所述定辊和动辊的外侧并形成膨胀间隙，用于实现更加准确的控制所述辅助冷却辊与所述定辊和动辊的接触或分离。所述急冷单元中的风冷装置为本领域常用的风冷装置。所述冷却流体系统可以是冷却循环水系统。所述抛光处理、镜面处理(也可以是超镜面处理)均为本领域常规处理手段，只要使胶层表面没有纹路，杂痕，不影响贴覆的聚酯薄膜的表面质量即可。在本发明的另一个具体实施方式
中，所述压力提供单元包括两套移动液压装置， 所述移动液压装置与所述动辊连接。所述移动液压装置用于驱动所述动辊与定辊的压合和分离。在本发明的一个实施方式中，所述压力提供单元的两套移动液压装置分别分布在动辊的操作侧和传送侧，用于使定辊上沿径向的压力保持平衡。进一步的，所述移动液压装置由油缸、涡轮蜗杆丝杠和变频电机组成。在本发明的覆膜设备中，所述覆膜设备还包括至少一套展膜单元和干燥单元，所述展膜单元用于将聚酯薄膜展开并输送到覆膜单元，所述干燥单元用于对来自急冷单元的覆膜金属板进行干燥。进一步的，所述干燥单元包括沿覆膜金属板传送方向依次设置的挤水装置与烘干装置。所述挤水装置可以是本领域常用的挤干辊。所述干燥单元例如可以是本领域常用的热风干燥设备。在本发明的一个具体实施方式
中，所述覆膜设备包括两套展膜单元，对称设置于所述覆膜单元的两侧，用于对金属板两面同时进行覆膜，并且所述展膜单元包括开膜机、张力辊、膜转向辊、展平辊，以及废膜收取装置，其中所述开膜机包括气胀轴。上述展膜单元工作时，开膜机将一卷聚酯薄膜打开，通过张力辊、膜转向辊、展平辊，以及废膜收取装置展开聚酯薄膜，使其在待覆膜金属板两侧平滑顺畅的运动，进入覆膜单元与待覆膜金属板贴覆。在本发明的一个实施方式中，所述定辊和动辊的辊径相同，所述辅助冷却辊的辊径与定辊或动辊的辊径比为1 3-4。所述定辊与动辊表面所附的胶层可以为硅橡胶层， 厚度为10_15mm，所述胶层用于提供良好的覆膜辊表面的表观质量，以减少在覆膜过程中覆膜辊对覆膜金属板产品表面质量的不良影响，因此所述胶层应为表面经过精加工处理的胶层，例如表面经抛光处理的胶层。同时由于辅助冷却辊和覆膜辊在聚酯薄膜贴合金属板时会直接与聚酯薄膜接触，因此所述辅助冷却辊的表面应为经镜面处理的表面，优选为经镜面处理的镀铬表面。本发明还提供了一种覆膜方法，利用上述覆膜设备，所述方法包括1)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与动辊之间，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，并在上述过程中通过向覆膜辊和辅助冷却辊内腔通入冷却流体控制覆膜辊表面温度为 120-150°C ；2)将所制成的覆膜金属板初品依次通过急冷单元的风冷装置和水冷槽而被急剧冷却，并控制所述急剧冷却速度为每秒钟温度降低70 80°C。在上述方法中，可以通过所述展膜单元使聚酯薄膜处理平展状态，进一步的，可以通过所述展膜单元使所述聚酯薄膜上存有80-100N的张力，在本发明的一个具体实施方式
中，通过所述展膜单元使聚酯薄膜处理平展状态包括在开膜机中的气胀轴未充气状态下，先将聚酯薄膜卷到气胀轴上，然后为气胀轴充气，使卷在其上的聚酯薄膜被固定在气胀轴上，然后将所述聚酯薄膜依次经张力辊、膜转向辊、展平辊延伸到所述废膜收取装置，将部分聚酯薄膜(未贴覆至金属板的聚酯薄膜)缠绕在所述废膜收取装置上，可根据需要使废膜收取装置再收取适当的聚酯薄膜(未贴覆至金属板的聚酯薄膜)，从而使聚酯薄膜从开膜机到废膜收取装置之间处于平展状态，并保持适当的张力。通过所述覆膜单元在压力提供单元驱动下将聚酯薄膜贴合到加热的金属板上制成覆膜金属板初品，然后进行急剧冷却包括当加热的金属板连续穿过所述覆膜单元的动辊与定辊之间，启动压力提供单元，在其驱动下，聚酯薄膜和金属板进行压合，聚酯薄膜靠近金属板的一侧熔化后贴合到金属板上，即制成覆膜金属板初品，然后使该覆膜金属板初品迅速地进入急冷单元进行急剧冷却(在不断穿过动辊和定辊之间的金属板的带动下，所述动辊和定辊不断旋转，覆膜金属板初品在动辊和定辊旋转作用下进入急冷单元被急剧冷却)。进一步的，上述覆膜金属板初品经急剧冷却后，可进一步经所述干燥单元干燥获得覆膜金属板。在本发明的方法中，所述聚酯薄膜，例如可以是专利102108193A或102070882A的中记载的聚酯薄膜，该金属板例如可以选自金属包装领域常见的金属，如钢板、镀铬板以及铝合金板。本发明人摸索发现，当覆膜辊温度低于120°C时，贴覆的聚酯薄膜表观质量不合格，当覆膜辊温度超过150°C时，覆膜辊表面的硅橡胶较热，在压力的作用下，覆膜辊表面容易粘合上融掉的聚酯薄膜，覆膜质量受到影响，所以在本发明的方法中应控制覆膜辊的温度在120-150°C之间。由于受加热的金属板(温度一般在左右)的影响，在聚酯薄膜与加热的金属板贴合时，覆膜辊表面的温度上升很快，虽然其内部通有的循环水能带走一部分热量，但是还不足以控制覆膜辊表面的温度在120-150°C之间，所以还需要设置在覆膜辊上下部的辅助冷却辊来辅助覆膜辊表面降温。在覆膜辊的温度由于加热的金属板升高之前，所述辅助冷却辊表面未与覆膜辊的表面接触，随着覆膜辊的温度的升高，覆膜辊的辊径由于覆膜辊的受热膨胀而变大，使得辅助冷却辊表面能够与覆膜辊的表面接触以帮助覆膜辊带走其表面的热量。本发明的方案具有以下优势1、本发明的覆膜设备中的覆膜单元可以实现在高温下将聚酯薄膜直接贴覆到金属板上得到覆膜金属板初品，急冷单元可以实现急剧冷却该覆膜金属板初品，最终可制出聚酯薄膜与金属板良好贴覆，且不含粘合剂的覆膜金属板，克服了传统的覆膜金属板设备无法实现在没有粘合剂的情况下直接将聚酯薄膜贴合到金属板上的缺陷；2、本发明的覆膜方法，操作简单，生产过程不使用粘合剂，不存在有害溶剂的挥发，减少了对环境的污染，并且制备出的覆膜金属板产品洁净安全，可以直接作为符合食品饮料行业要求的包装材料，克服了由传统覆膜金属板生产设备和工艺得到的含有粘合剂的覆膜金属板不适合直接作为食品、饮料包装材料的问题。
图1为实施例2的覆膜设备的示意图。
图2为实施例2的覆膜设备的示意图中Q部分的放大图。图3为图1的A向视图，显示了实施例2的覆膜设备中展膜单元的张力辊的截面图。图4为图2的B-B视图，显示了实施例2的覆膜设备中覆膜单元的辅助冷却辊的截面图。图5为图2的C-C视图，显示了实施例2的覆膜设备中覆膜单元的定辊的截面图。图6为图1的D-D视图，显示了实施例2的覆膜设备中风冷装置的风管的截面图。图7为图1的E-E视图，显示了实施例2的覆膜设备中水冷槽的截面图。主要附图标记说明1开模机2张力辊3膜转向辊 4展平辊5动辊5，定辊6辅助冷却辊 8聚酯薄膜7镀铬板(TFS) 10工作台9移动液压装置 12地平面11废膜收取装置14水冷槽13风冷装置16转向辊15挤水装置21轴头一17热风干燥设备23辊筒22轴板一25轴板二24胶层27手柄26 轴头二3O 辊29 风管
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。实施例1本发明的覆膜金属板设备。本发明的覆膜设备，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、压力提供单元以及急冷单元；其中所述覆膜单元由内部中空并与冷却流体系统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；所述急冷单元包括沿覆膜金属板传送方向依次设置的风冷装置和水冷槽，且所述风冷装置具有覆膜金属板传送通道。使用上述设备进行覆膜的方法包括1)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与动辊之间，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内腔通入冷却流体控制覆膜辊表面温度为120-150°C ；
2)将所制成的覆膜金属板初品依次通过急冷单元的风冷装置和水冷槽而被急剧冷却，并控制所述急剧冷却速度为每秒钟温度降低70 80°C。本实施例的覆膜设备生产覆膜金属板可在无粘合剂的条件下，通过覆膜设备中的覆膜单元以及急冷单元来提供使金属板和聚酯薄膜能够良好贴覆所需要的温度、压力、以及聚酯薄膜的表面质量条件，克服了传统的覆膜金属板设备无法实现在没有粘合剂的情况下直接将聚酯薄膜贴合到金属板上的缺陷，避免了有毒有害的粘合剂挥发，减少了对环境的污染。实施例2使用图1-2所示的覆膜设备根据本发明覆膜方法制备无粘合剂覆膜金属板。从图1-2可以看出，本实施例的覆膜设备包括设置在工作台10上的展膜单元、覆膜单元，压力提供单元，以及沿覆膜金属板传送方向依次设置在工作台10下的急冷单元和干燥单元；所述覆膜单元由内部中空并与冷却流体系统连通的覆膜辊和辅助冷却辊6构成， 所述覆膜辊分为定辊5’和动辊5，所述辅助冷却辊6分别设置在定辊5’和动辊5的上部和下部的外侧并形成膨胀间隙，所述膨胀间隙设置为定辊5’和动辊5受热膨胀时恰与辅助冷却辊相接触，本实施例的覆膜设备中有两套展膜单元，所述展膜单元包括开膜机1、张力辊 2、膜转向辊3，展平辊4，以及废膜收取装置11，其中所述开膜机1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设备可在金属板两侧贴覆聚酯薄膜。在上述覆膜设备中，所述覆膜辊的动辊5与所述压力提供单元连接，所述压力提供单元包括移动液压装置9，其由油缸、涡轮蜗杆丝杠和变频电机组成，所述移动液压装置 9用于驱动所述动辊5和定辊5’的压合或分离。所述动辊5和定辊5’上附有表面经抛光处理的硅橡胶层，所述胶层具有15mm厚度，所述辅助冷却辊6具有经镜面处理的镀铬表面， 在本实施例中所述覆膜辊的动辊5和定辊5’的直径均为560mm，所述辅助冷却辊的直径为 150mmo所述急冷单元包括沿覆膜金属板传送方向依次设置的风冷装置13和水冷槽14 ；所述干燥单元包括沿覆膜金属板传送方向依次设置的挤水装置15与热风干燥设备17。所述挤水装置15由两个呈轴对称放置的挤干辊(未示出)组成。在使用所述覆膜设备制备无粘合剂覆膜金属板时，所述设备的水冷槽14、挤水装置15可以设置在地面12以下。以下具体描述使用上述覆膜设备根据本发明方法制备无粘合剂覆膜金属板的过程，其中金属板为镀铬板，聚酯薄膜为14-30um厚的聚酯薄膜1)通过所述展膜单元使聚酯薄膜处理平展状态，并使所述聚酯薄膜上存有 80-100N的张力，包括在开膜机1中的气胀轴未充气状态下，先将聚酯薄膜8卷到气胀轴上，然后为气胀轴充气，使卷在其上的聚酯薄膜8被固定在气胀轴上，然后将所述聚酯薄膜 8依次经张力辊2、膜转向辊3、展平辊4，穿过所述覆膜单元的动辊5和定辊5’之间，延伸到所述废膜收取单元的废膜收取装置11上，将部分聚酯薄膜(未贴覆至镀铬板的聚酯薄膜)缠绕在所述废膜收取装置11上，可根据需要使废膜收取装置11再收取适当的聚酯薄膜(未贴覆至镀铬板的聚酯薄膜)，从而使膜从开膜机1到废膜收取装置11之间处于平展状态，并保持80-100N的张力。2)所述覆膜单元在压力提供单元驱动下将处于平展状态的聚酯薄膜贴合到加热的镀铬板7上制成覆膜金属板初品，通过覆膜单元中的所述辅助冷却辊辅助控制所述覆膜辊表面温度为120-150°C，并通过急冷单元进行急剧冷却，以及通过干燥单元干燥包括在内部中空的覆膜辊和辅助冷却辊6中通入循环水，然后当加热的镀铬板7 (镀铬板的加热温度应超过聚酯薄膜熔点，并能使聚酯薄膜靠近镀铬板的一侧熔化，而聚酯薄膜远离镀铬板的另外一侧不熔化)连续穿过所述覆膜单元的动辊5和定辊5’之间时，启动所述移动液压装置9，在其驱动下所述动辊5和定辊5’压合，进而使位于动辊5和定辊5’之间的聚酯薄膜8和镀铬板7进行贴合以得到覆膜镀铬板初品，然后使该覆膜镀铬板初品迅速地进入急冷单元进行急剧冷却(在不断穿过动辊5和定辊5’之间的镀铬板7的带动下，所述动辊5 和定辊5’不断旋转，覆膜镀铬板初品在动辊5和定辊5’旋转作用下进入急冷单元)，并控制所述急剧冷却速度为每秒钟温度降低70 80°C，经急剧冷却后的覆膜镀铬板初品经所述干燥单元中的挤水装置15与热风干燥设备17进行干燥即可成为质量稳定的覆膜镀铬板，所述挤水装置15与热风干燥设备17之间设有转向辊16。在上述方法中控制所述移动液压装置9作用在动辊上的压力为4. 5-6T，所述覆膜辊的表面温度为120-150°C (通过覆膜辊与辅助冷却辊6内部通有的循环水来控制)。在上述方法中，在膜8贴覆至所述镀铬板7之前，所述辅助冷却辊6和覆膜辊之间有膨胀间隙，随着覆膜辊的温度的升高，覆膜辊的辊径受热后变大，使得辅助冷却辊6表面能够与覆膜辊的表面接触以帮助覆膜辊带走其表面的热量。图3为图1的A向视图，显示了本实施例覆膜设备中展膜单元的张力辊的截面图， 可以看出张力辊2由两个机架支撑。图4为图2的B-B视图，显示了本实施例覆膜设备中覆膜单元的辅助冷却辊6的截面图，其中辅助冷却辊6在手柄27的作用下可上下移动，以准确控制辅助冷却辊6与覆膜辊的接触或分离，进一步提高本发明的覆膜设备的操作精度。图5为图2的C-C视图，显示了本实施例的覆膜设备中覆膜单元的定辊5’的截面图，其中轴板一 22、轴板二 25用于支撑内部中空的覆膜辊，使覆膜辊可以承受来自移动液压装置的压力，轴头一 21，轴头二沈用于与基座连接，覆膜辊的辊筒23外衬有胶层对。图6为图1的D-D视图，显示了本实施例的覆膜设备中风冷装置风管的截面图，所述风冷装置可以是风冷机，通过风管四来对贴覆聚酯薄膜的镀铬板进行急剧冷却。图7为图1的E-E视图，显示了本实施例的覆膜设备中水冷槽的截面图，水冷槽中通有没过辊30的循环水，经风冷机冷却的贴覆聚酯薄膜的镀铬板在该循环水中进行急剧冷却。作为本实施例的优选方案，本实施例的无粘合剂覆膜金属板的设备中包括两套移动液压装置9，分别分布在动辊的操作侧和传送侧，使作用在覆膜辊定辊上的沿径向的压力可以保持平衡，本实施例的风冷机内至少设置有两个风扇，该风冷机的通风口与风扇相连， 所述通风口至少设置有一个径向排列的排气孔。使用本发明的设备生产覆膜金属板，生产出的覆膜金属板没有粘合剂，可以直接作为符合食品饮料行业要求的包装材料，克服了传统覆膜金属板工艺成产的粘合剂覆膜金属板不适合直接作为食品、饮料包装材料的问题。
权利要求
1.一种覆膜设备，其特征在于，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、压力提供单元以及急冷单元；其中所述覆膜单元由内部中空并与冷却流体系统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；所述急冷单元包括沿覆膜金属板传送方向依次设置的风冷装置和水冷槽，且所述风冷装置具有覆膜金属板传送通道。
2.根据权利要求1所述的覆膜设备，其中，所述覆膜设备还包括至少一套展膜单元和干燥单元，所述展膜单元用于将聚酯薄膜展开并输送到覆膜单元，所述干燥单元用于对来自急冷单元的覆膜金属板进行干燥。
3.根据权利要求2所述的覆膜设备，其中，所述干燥单元包括沿覆膜金属板传送方向依次设置的挤水装置与烘干装置。
4.根据权利要求2所述的覆膜设备，其中，所述覆膜设备包括两套展膜单元，对称设置于所述覆膜单元的两侧。
5.根据权利要求1所述的覆膜设备，其中，所述压力提供单元包括两套移动液压装置， 所述移动液压装置与所述动辊连接。
6.根据权利要求5所述的覆膜设备，其中，所述移动液压装置由油缸、涡轮蜗杆丝杠和变频电机组成。
7.根据权利要求1所述的覆膜设备，所述定辊与动辊表面所附的胶层为硅橡胶层，厚度为 10-15mmo
8.根据权利要求1所述的覆膜设备，所述辅助冷却辊的表面为经镜面处理的镀铬表面。
9.根据权利要求1-8任一项所述的覆膜设备，所述定辊和动辊的辊径相同，所述辅助冷却辊的辊径与定辊或动辊的辊径比为1 3-4。
10.一种覆膜方法，利用权利要求1-9任一项所述的覆膜设备，在无粘合剂条件下覆膜制备覆膜金属板，所述方法包括1)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与动辊之间，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，并在上述过程中通过向覆膜辊和辅助冷却辊内腔通入冷却流体控制覆膜辊表面温度为 120-150°C ；2)将所制成的覆膜金属板初品依次通过急冷单元的风冷装置和水冷槽而被急剧冷却， 并控制所述急剧冷却速度为每秒钟温度降低70 80°C。
全文摘要
本发明提供一种覆膜设备和覆膜方法。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、压力提供单元以及急冷单元，其中所述覆膜单元由内部中空并与冷却流体系统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，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；所述急冷单元包括沿覆膜金属板传送方向依次设置的风冷装置和水冷槽。本发明还提供了一种覆膜方法。本发明提供的技术方案，无需使用粘合剂，即可制备出聚酯薄膜与基板牢固粘合的无粘合剂覆膜金属板。
文档编号B32B37/10GK102514342SQ2011103790
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者曾科, 赵宇晖, 马洪迅 申请人:奥瑞金包装股份有限公司