专利名称：生产涂覆金属片材的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产金属基材上粘合有一层或多层聚合物膜的涂覆材料的方法和设备。具体讲，本发明涉及使这种涂覆金属片材急冷的方法和设备。
GB-1324952介绍了一种在金属片材两侧同时层合聚烯烃膜的方法。然后将所得到的层合制品再加热到高于聚烯烃熔点温度下，使聚烯烃可靠地粘合在金属材上，然后冷却该层合制品。使用强制空气冷却，降低GB-1324952层合制品温度，使之低于聚烯烃的软化点，接着在喷水条件下进行最后的快速冷却。
然而，已经发现使用GB-1324952中方法急冷会导致形成不完全的结晶涂层，或者在聚丙烯的情况下导致一种α-型结晶。假如要把所说的层合制品成形为物品就应当加以特别避免，因为这样会在所说的不完全的结晶涂层中形成一些连续性。
EP-B-0312309中说明了使用空气冷却到大约180℃以下或者由较高温度下使用喷水急冷法时出现的这些问题。EP-B-0312309中的方法利用在层合制品的涂覆表面上流动的冷却液体淹没该层合制品来减小或者消除聚丙烯涂层变成α-型结晶的倾向。这些急冷方法减小或者消除层合制品形成这种不连续性的倾向，所说的不连续性是当成形为具有不完全的α-型结晶而非基本上近晶型的结晶聚丙烯涂层的层合制品时出现的。
在EP-B-0312309中，使用稳定、不间断和连续的冷却液体与所说的涂层接触来完全满流(淹没)。冷却液体被逢续地循环和冷却，以便使之不会出现例如使用水浴时出现的那种被所说的层合制品温热的现象。优选来自用作堰的分配器挡板的冷却液体淹没层合制品，以便通过水在层合制品上流动的方式进行热交换使之降至室温。
在EP-B-0312309中，所述的淹没所说的层合制品的各种方法，需要小心控制流速，以便阻止回溅和层合制品不均匀的冷却。冷却液的不均匀回流都会导致不均匀冷却和在层合制品上形成急冷标记。这种急冷标记不仅难看，而且不均匀的冷却还会导致涂层具有晶体结构。
本发明试图提供一种避免涂覆的金属片材的不均匀冷却和避免产生问题的方法和设备。
本发明提供了一种为生产涂覆聚合物的金属片材使用的设备，其中包括涂覆金属片材急冷用而且具有内含冷却液储罐的装置，使Tq温度下的至少一股喷射液流流向处于冷却液表面下方的涂覆金属片材的导流装置，以及使所说的冷却液从所说的储罐再循环至所说的导流装置并将所说的冷却液温度调节至所说温度Tq的装置。
所说的聚合物优选聚合物膜；在这种情况下，所说的设备还包括向压辊间隙送入金属片和聚合物膜的装置，将所说的金属片加热到高于聚合物膜初始粘合温度的第一温度T1下，使所说的膜和所说的金属片材紧密接触的装置，以及将得到的涂覆金属片材再加热到第二温度T2，使所说的膜与所说的金属片材相互作用并粘合到金属片材上的装置。
再加热之后，可以按照第9306140号待批的英国专利申请中所说的方法，在一种加热或冷却区内对涂覆的金属片材进行加热和/或冷却，以便无论线速度如何均使之在恒定的温度T3下进入所说的急冷装置。
所说的涂覆金属片材可以是层合制品。而且所说的聚合物也可以是挤压涂层、粉末喷涂涂层、浸涂涂层等等。
已经出人意料地发现，使用浸没式导流装置可以对于涂覆金属片材提供一种快速、均匀、和受控的冷却作用，并且能形成所需的聚合物膜无定形结构。
所说的导流装置，优选包括一个喷咀或一组基本上水平排列的喷咀。所说的喷咀可以各限定通常与涂覆金属运动方向呈锐角倾斜的一条缝或一个孔，以便使每一个喷咀将冷却液体喷入涂覆金属片材的运动方向。
所说的导流装置也可以是可调的，以便使所说的喷射液射流在锐角和恰处于水平线之上某角度之间的任意角度射出。然而，这个角度最好是水平线下30°。
所说的喷咀或者每一个喷咀优选包括被所说的缝分开的上凸缘和下凸缘。这两个凸缘中通常一个固定而另一个可以基本上垂直移动，用以调节所说缝的尺寸。优选的情况是下凸缘固定而上凸缘部分可以移动。
所说的喷咀或者每一个喷咀优选包括至少能使部分凸缘朝向或者远离另一个凸缘移动的旋转装置。借助于这种旋转可以细调缝的尺寸。单个凸缘的旋转，能够在细调时实现所说的导流装置在宽度上喷咀之间偏差的校正。所说的旋转装置通常包括处于一个凸缘中基本上水平的沟槽以及使所说沟槽之下的凸缘部分偏转的装置。这种偏转装置，例如可以是螺杆。
所说的导流装置一般包括处于喷咀之后的一个基本上水平的孔，使Tq温度下的液体首先流过该孔，然后再由单个喷咀喷出。
所说的循环装置一般包括泵和热交换器。此外，例如还可以利用所说的泵或控制阀来调节来自导流装置的液体流速。一般而言，所说的流速可以随着线速度、金属片材厚度和/或聚合物膜规格的变化而增加。所说的导流装置优选浸没在5-200毫米处。
据发现，这种浸没深度对于确保均匀冷却而无回流或回溅来说是最有利的，因为涂覆金属片材首先与储罐中的冷却液进行平面接触，然后立即迅速而均匀地被沿着涂覆金属片材表面流动的冷却液急冷。而且，使用浸没式的喷咀能保证冷却液的最佳循环并且能阻止例如使用简单的水浴时会出现的那种冷却液在储罐中被局部加热的现象。
本发明另一方面，提供一种涂覆聚合物的金属片材的生产方法，其中包括使Tq温度下的至少一股喷射液流流向处于冷却液表面之下的涂覆金属片材，使层合制品在含有所说冷却液的储罐中迅速而均匀的急冷，使所说的冷却液循环，并且将所说的冷却液温度调节到涂覆金属片材急冷的Tq温度下。
所说的聚合物优选是一种聚合物膜，而且所说的方法还包括下列步骤将所说的金属片材加热到高于聚合物膜初始粘合点的第一温度T1下，在压辊间隙中将所说的聚合物膜施加在预热的金属片材上，并且将所说的涂覆金属片材再加热到第二温度T2，以使所说的膜与所说的金属片材相互作用并粘合在金属片材上。所说的方法还包括在涂覆金属片材急冷之前，按照我们共同未决的专利申请加热和/或冷却涂覆金属片材的步骤，以便使涂覆金属片材无论线速度如何都能以基本上恒定的温度T3进入所说的储罐中。所说的涂覆金属片材可以是层合制品。而且所说的涂覆金属片材也可以是挤压涂覆、粉末喷涂涂覆或浸涂涂覆等等。
本发明的又一方面，提供一种涂覆聚合物的金属片材急冷的设备，其中包括具有底壁和侧壁的罐，用于容纳基本上充满所说罐的冷却液；以及安装在所说罐的侧壁上且处于冷却液表面之下的分配器挡板，所说的挡板具有可调的切口，通过此切口可以将Tq温度下的液体喷射在涂覆金属片材上。
现在，仅通过实施例，参照
本发明的优选实施方案。附图中图1是在金属片上层合聚合物膜用设备的示意图；图2是图1设备中使用的喷咀的剖面图；以及图3是两侧具有聚合物膜的金属片层合制品急冷使用的分配装置的剖面图。
由图1可以看出，所说的设备包括金属片15在其上通过的第一辊10、聚合物膜25在其上通过的第二辊20、使金属片15和聚合物膜25层合在一起的夹紧辊30和35以及浸没聚合物膜/金属片层合制品50并且使冷却液喷射液流流向所说的层合制品的急冷装置40。
预热器60设置在所说的辊10以及夹紧辊30和35之间，用于将所说的金属片15预热到高于所说的聚合物膜初始粘合点的温度T1，然后在夹紧辊30和35之间进行层合。第二预热器70设置在夹紧辊和急冷装置40之间，用于把所说的层合制品再加热到既高于预热温度T1又高于聚合物膜熔点的T2温度下。通常在加热器70和急冷装置40之间使用一个有效的加热/冷却区，以便当层合制品进入急冷装置40中时控制层合制品的温度T3，使此温度T3无论线速度如何都保持恒定不变。
所说的急冷装置40包括容纳水之类冷却液90用的储罐80，从所说的储罐抽取液体的泵100，冷却由所说泵送来的液体用的热交换器110，以及用于接受来自热交换器110的冷却液体并将处于急冷温度Tq下的所说液体从喷咀125(只示出一个)喷出的喷射液流输送到所说的聚合物膜上的分配器装置120。
通过调节泵的转速或者使用控制阀可以改变液体的流速。利用这种方法可以按照金属片的厚度和/或聚合物膜规格来选择不同的流速，以便实现恒定的冷却而与这些因素无关。流速也可以随线速度增加而增加。低线速度时不需要高热转移效率，所以可以使用较低的流速。同样，当使用较厚的金属片和/或聚合物膜规格时，流速增加。
经过急冷的层合制品绕转向辊130通过之后从急冷装置40中移出，然后通过一对刮液辊140和145刮掉所说的冷却液。
附图2中更详细地示出安装在板115上的喷咀125。此喷咀包括上凸缘150和下凸缘160。上下凸缘被一个缝或者通道170隔开，被所说的热交换器冷却的液体通过它能以单一的射流或者“翅片状流”的形式通到所说的层合制品上。
缝170的宽度可以用凸缘150和160的相对运动来调节。一般而言，下凸缘160固定，而上凸缘150可以通过调节分配装置120中的安装螺栓垂直移动。使用处于点划线152和154标明位置的两个螺栓安装上凸缘150，并且使之沿着于板115上的A和B之间延伸的切口移动。由点划线162标明的单个螺栓将下凸缘固定在板115和其余的分配装置120上。这样通过改变上凸缘150的垂直位置，可以调节冷却液喷射速度和压力。当然，上凸缘固定而下凸缘可以移动，或者上下凸缘都可以移动的方案也是能够实现的。
缝170的下边缘180一般相对于水平线倾斜30°，而上边缘185相对于水平线倾斜32°。与平行的侧缝相比，这种结构能使喷射物流进一步集中在层合制品上。
通过使穿过孔190并承载于槽或凹槽200下缘上的螺栓195移动，可以实现上凸缘150的附加调节。这可以使上凸缘150的210部分折曲和转向。这种附加的调节作用能够在沿上凸缘150的十个位置上实现，并且可以作沿喷咀125喷射中任何偏差校正用的细调。这种转向功能也可以通过例如将上凸缘铰接的方式实现。
层合制品50在温度T2下进入储罐80后立即与冷却液90的表面相遇。由于液体的表面未被扰动，所以回溅作用很小或者几乎不发生。所说的层合制品经受未被扰动的冷却液初步急冷之后，立即由处于所说的表面下方50mm、冷却到Tq温度下的冷却液射流急冷。
这样冷却液以浸没和在所说的层合制品上流动相结合的方式使层合制品急冷。所以，在所说的层合装置上不可能出现例如使用水浴时会出现的那种温液层的危险性。而且处于储罐80中的液体连续地被泵100循环和被热交换器110所冷却，所以液体总是在Tq温度下与层合制品接触，而且表面上的液体永远不会比此温度高出几度。
虽然本实施例中示出了带有纵向缝170的单一喷咀125，但是例如也可以使用带有数个缝或孔的单一喷咀，或者各带有自己喷咀或孔的几个分开的喷咀。
层合制品通常是由来自两侧的射流急冷的。如图3所示，当对于两侧具有聚合物膜的金属片进行急冷时，这种方法是特别有利的；而且也可以用于冷却图1层合制品的金属侧，用来平衡层合制品因射流所施加的压力。
图3中，一种三层的层合制品250在浸没于冷却液体(末示出)中的喷咀125之间通过。喷咀各自安装于板220上，而板220本身又安装在不锈钢正方形强制通液管230上。冷却液(通常是水)沿圆筒形管250通过后由孔255中流出进入正方形强制通液管230中，它经由板220中的狭缝240向喷咀供给冷却液体。因而在通液管230中沿着其水平宽度上保持恒定的压力，结果使喷咀125保持均匀流量。
上凸缘150可以在板220上下移动，而下凸缘160固定。因而可以在1-15mm之内改变喷咀狭缝170的尺寸。
旋转正方形通液管230和喷咀125也可以调节喷咀组件的总角度。所选择的角度一般为30°，也可以从恰好在水平之上向几乎向下垂直的范围内变化。喷咀的选择应当使冷却效果最佳，而且没有回溅的任何危险性；但是由于所说的喷咀是浸没式的，所以本发明设备的操作要求并不严格。
本发明不仅可以避免回溅现象和实现均匀的冷却，而且还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。这种射流由于具有较好的热交换作用而能够更有效地冷却层合制品，进而可以采用更高的层合速度和/或更厚的聚合涂层。
应当知道，上面通过唯一实施例说明了本发明，但是只要不超出本发明范围可以对本发明作出各种改变。
权利要求
1.一种为生产涂覆聚合物的金属片材所使用的设备，其中包括涂覆金属片材急冷用而且具有内含冷却液储罐的装置，使Tq温度下的至少一股喷射液流流向处于冷却液表面下方的涂覆金属片材的导流装置，以及使所说的冷却液从所说的储罐循环至所说的导流装置并将所说的冷却液温度调节至所说温度Tq的装置。
2.按照权利要求1所说的设备，其中所说的导流装置沿着一定角度喷出一股或者数股液流，所说的角度可以在与涂覆金属片材运动方向成锐角至恰好在水平方向之上的角度之间变化。
3.按照权利要求1或2所说的设备，其中所说的导流装置包括一个或者数个基本上水平排列的并且具有一个或数个缝或孔的喷咀。
4.按照权利要求3所说的设备，其中的喷咀或者每一个喷咀都具有被缝隔开的上凸缘和下凸缘。
5.按照权利要求4所说的设备，其中至少一个凸缘是在基本上垂直方向上可以移动的，借此狭缝的尺寸成为可调的。
6.按照权利要求4或5所说的设备，其中两个凸缘中一个至少一部分可以旋转得朝向或者远离另一个凸缘。
7.按照权利要求1-6中任何一项所说的设备，其中所说的导流装置浸没在5-200mm深处。
8.按照权利要求1-7中任何一项所说的设备，其中所说的一股或者数股喷射液流的流速是可以变化的。
9.一种涂覆聚合物的金属片材的生产方法，其中包括通过使Tq温度下的至少一股喷射液流流向处于冷却表面之下的涂覆金属片材，使层合制品在含有所说冷却液的储罐中被迅速而均匀的急冷；以及使所说的冷却液循环并且将所说的冷却液温度调节到涂覆金属片材急冷的Tq温度下。
10.一种涂覆聚合物的金属片材急冷用设备，其中包括具有底壁和侧壁的罐，用于容纳基本上充满所说罐的冷却液，以及安装在所说罐的侧壁上且处于冷却液表面之下的分配器档板，所说的档板具有可调的切口，通过此切口可以将Tq温度下的液体导流在涂覆金属片材上。
全文摘要
一种生产涂覆金属片材用的方法和设备，其中包括一个急冷装置，此装置中利用浸没于储罐中冷却液面下方的喷嘴将一或数股喷射液流导所说的涂覆金属片材表面，并且对所说的冷却液进行循环和冷却，以便精确地控制涂覆金属片材的冷却温度。
文档编号B32B15/08GK1123535SQ941921
公开日1996年5月29日 申请日期1994年3月17日 优先权日1993年3月25日
发明者J·M·哈蒙, M·J·罗兰 申请人:卡瑙德金属箱公开有限公司