Способ и устройство для покрытия металлической полосы и изделия из полосы

Способ и устройство для покрытия металлической полосы и изделия из полосы

Реферат

 

Описывается способ экструзионного покрытия металлической полосы для получения покрытой металлической полосы, включающий предоставление полосы металла толщиной приблизительно 0,1778 - 0,356 мм, нагревание этой металлической полосы до температуры по меньшей мере около 204°С, но не слишком высокой, чтобы не оказать вредного воздействия на желаемые свойства металлической полосы, экструзию полимерной смолы на одну сторону и той же или другой полимерной смолы на другую сторону нагретой металлической полосы с образованием покрытия, которое по меньшей мере частично связано с металлической полосой, причем каждое такое покрытие имеет толщину в интервале примерно 7,6 - 38 мкм, нагревание покрытой металлической полосы до температуры, по меньшей мере равной температуре стеклования смолы, не слишком высокой, чтобы не оказать вредного воздействия на желаемые свойства металлической полосы так, чтобы смола связалась с металлической полосой; и охлаждение покрытой металлической полосы до температуры ниже примерно 40°С, чтобы смола затвердела в существенно некристаллической форме. Описывается также устройство для покрытия металлической полосы и изделия из полосы. Технический результат - упрощение и удешевление процесса. 3 с. и 8 з.п. ф-лы, 14 ил. ;

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для нанесения полимерного покрытия на полосу металла и, в частности к способу покрытия обеих сторон алюминиевой полосы термопластичной смолой из экструдеров и экструзионных головок, которые расположены таким образом, чтобы наносить термопластичную смолу на противоположную сторону полосы. Продуктом этого изобретения является полоса металла, такого как алюминий, который имеет тонкое полимерное покрытие на обеих сторонах листа и используется во многих отраслях, но особенно хорошо приспособлен для использования в производстве упаковок, таких как торцы и корпус консервных банок.

Известно, что покрытие металлических листов или полос термопластичной смолой с одной или обеих сторон улучшает коррозионную стойкость, формуемость, внешний вид или другие свойства материала. Покрытие может быть нанесено с помощью множества процессов, таких как валковое покрытие, реверсивное валковое покрытие, распыление, электропокрытие, порошковое покрытие и ламинирование. Покрытые полосы могут применяться во многих отраслях, таких как торцы и корпус консервных банок, мешки из фольги, как сырье для крышек, в бытовой электронике, электрических устройствах, строительстве, воздушном пространстве или в кузове автомобиля.

В патенте США N 5093208 (Хейес и другие) раскрыт способ формирования ламинированных металлических листов, в которых предварительная отливка термопластичной полиэфирной пленки прессуется на одной или обеих поверхностях металлического листа, чтобы закрепить эту некристаллическую пленку на листе. Непокрытый лист металла нагревают до температуры выше точки плавления полиэфирной пленки, и пленку наносят на лист под давлением, получая слоистый материал. Затем этот слоистый материал нагревают выше точки плавления пленки для упрочнения связи пластиковой пленки с металлом и быстро охлаждают до температуры ниже точки стеклования полиэфира, получая некристаллический полиэфир. Закаливание ламината осуществляют путем пропускания материала через водяную завесу.

В заявке на Европатент 0067060 фирмы Тайе Стил Лтд. описан способ получения покрытой металлической пластины путем непосредственной экструзии термопластичной смолы на нагретую поверхность пластины. В соответствии с этой патентной заявкой расплавленную смолу наносят непосредственно из головки экструдера на металлическую пластину без формования смолы в независимую пленку. Толщина пленки может быть меньше чем 50 мкм и предпочтительно от 35 до 5 мкм. В этой патентной заявке утверждается, что затраты на получение покрытого металла снижаются, поскольку исключается стадия формования независимой пленки. Подходящие термопластичные смолы, используемые для покрытия металлических поверхностей, включают полиолефины, акриловые смолы, полиамиды, поливинилхлориды и многие другие смолы, которые перечислены в этой опубликованной заявке на патент. Покрытие из смолы может быть или монослойным, или многослойным из одной или нескольких различных смол. В этой патентной заявке описано нанесение смолы только на одну сторону металлической полосы.

Желательно разработать усовершенствованный способ нанесения тонкого полимерного покрытия на обе стороны металлической полосы, пригодной для использования в такой области применения, как упаковка. Желателен способ получения плотного сцепления или сварки полимера с металлической полосой с тем, чтобы полимер не мог отслаиваться при последующем формовании полосы или при использовании продуктов, полученных из этой полосы.

Это изобретение раскрывает способ покрытия обеих сторон металлической полосы термопластичной полимерной смолой с получением покрытой полосы, которую можно использовать для упаковки или в других областях применения.

Соответственно целью настоящего изобретения является разработка усовершенствованного способа закрепления полиэфирной смолы на обеих сторонах металлической полосы.

Указанная выше и другие цели, и преимущества этого изобретения можно будет полностью понять и оценить, обращаясь к следующему описанию и прилагаемым к нему чертежам.

Фиг. 1 представляет собой схематический вид сбоку одного варианта воплощения этого изобретения.

Фиг. 2 представляет собой схематический вид сбоку узла другого варианта воплощения этого изобретения.

Фиг. 3 и 4 представляют собой схематические виды сбоку дополнительных вариантов воплощения этого изобретения.

Фиг. 5 представляет собой вид с частичным вырезом полосы и головок экструдера фиг. 4 со значительным увеличением, чтобы продемонстрировать нанесение смолы на полосу.

Фиг. 6-14 представляют собой схематические виды сбоку дополнительных вариантов воплощения этого изобретения.

Прилагаемые к описанию чертежи иллюстрируют системы покрытия обеих сторон металлической полосы, когда она направляется от первой катушки на вторую катушку, на которую полоса наматывается после покрытия смолой. Обращаясь конкретно к фиг. 1, видно, что полоса 10 алюминиевого сплава разматывается с катушки 12, передвигается вокруг натягивающих роликов 14, подается вертикально наверх через ролик 16 и затем вниз от ролика 16 через устройство для покрытия. Подпорный ролик 18 может использоваться для поддержания металлической полосы 10 в плоскостном состоянии, когда она движется через поддерживающий ролик 16.

Когда полоса 10 движется вниз от ролика 16, сначала она нагревается нагревателем 20 до температуры, близкой или превышающей точку плавления полимера, который будет наноситься на полосу. В варианте воплощения изобретения, иллюстрируемом на фиг. 1, нагревателем является индукционный нагреватель, однако также могут применяться другие нагреватели или предварительные кондиционеры, такие как пламенная обработка, инфракрасное излучение, плазма и/или коронный разряд, или индивидуально, или в сочетании. Пламенные нагреватели могут использоваться в паре (по одному на каждой стороне) или на одной стороне, только для улучшения эксплуатационного режима (улучшение связывания, а также нагревания). Типичная температура, до которой металл нагревается до нанесения термопластичного материала, находится в интервале приблизительно от 121 до 260^oC в зависимости от ряда факторов, главным образом от типа полимера, который будет наноситься на полосу.

Предусмотрены две раздельные системы экструзионного покрытия 21 и 31 для нанесения тонких слоев термопластичного полимера, такого как термопластичная смола, к двум поверхностям нагретой заготовки. Системы 21, 31 расположены непосредственно ниже индукционного нагревателя 20. Каждая из систем экструзионного покрытия 21 и 31 включает экструдер для подачи расплавленного полимерного экструдата через пластинчатые головки 22, 32, имеющие узкую выходную щель для получения тонких слоев экструдата 24, 34, которые проходят через трехроликовый блок. Альтернативно один экструдер может запитывать обе экструзионные головки через транспортные трубки или другой коллектор.

Первые ролики 26, 36 системы 21, 31 являются шарнирными и раскатывающими роликами, температура которых поддерживается на таком уровне, который способствует прилипанию или сцеплению полимерного экструдата к полированной поверхности ролика. Для такой цели типичная температура находится в интервале приблизительно от 120 до 180^oC в зависимости от используемой смолы. Скорость вращения поверхности роликов 26, 36 существенно больше скорости экструдата, выходящего из головок 22, 32, таким образом, полимер раскатывается до пониженной толщины. Типичные отношения скорости раскатывания к скорости экструдата изменяются в интервале примерно от 5:1 до 40:1. Слой смолы из экструдера обычно имеет толщину приблизительно от 0.127 до 0.635 мм, причем он раскатывается до меньшей толщины, приблизительно от 0.0076 до 0.038 мм.

Вторые ролики 28, 38 холоднее, чем первые ролики, причем они предназначены для полирования и охлаждения экструдата за счет вращательного контакта между роликами и экструдатом. Вторые ролики 28, 38 также переносят экструдат к третьим роликам, которые представляют собой накладные ролики. Третьи ролики 30, 40 могут быть нагружены силой натяжения, используя пружины, гидравлические или пневматические устройства и т.п., и предпочтительно имеют эластичные (такие как из эластомеров с высокой термостойкостью) внешние поверхности или роликовые оболочки для того, чтобы прижимать полуохлажденные экструдаты к нагретой металлической заготовке или полосе 10. Третьи ролики 30, 40 двух экструзионных блоков поддерживают противоположные стороны полосы 10 от действия давления или силы (уравновешивают друг друга) с тем, чтобы можно было прижимать полуохлажденные экструдаты 24, 34 к полосе под давлением каждого третьего ролика 30, 40.

Покрытая полоса металла 11 продолжает свое движение вертикально вниз, мимо или сквозь второй нагреватель 42, который равномерно нагревает металл или пластик, или металл с пластиком, особенно их поверхность раздела, до температуры, при которой завершится связывание полимера с металлической полосой без существенного снижения или иначе вредного воздействия на желательные свойства металлической полосы или пластикового покрытия на ней. Желательная температура будет зависеть от конкретного полимерного материала, который наносится в виде покрытия, однако находится где-то в интервале приблизительно от 200 до 260^oC. Второй нагреватель 42 предпочтительно является нагревателем индукционного типа, который хорошо известен из уровня техники. Альтернативно нагреватель 42 может быть конвекционной печью или инфракрасным нагревателем.

После выхода из второго нагревателя 42, продолжая движение вертикально вниз, покрытая полоса 11 быстро охлаждается водяной струей 44, водяной завесой или другим подходящим охлаждающим средством. Такое охлаждение должно снижать температуру композитной структуры до такого достаточно низкого уровня, чтобы обеспечить вращение покрытой полосы вокруг роликов без вредного воздействия на металл или покрытие. В предпочтительном способе покрытия алюминиевый сплав, такой как сплав 3004, может покрываться полиэфирной смолой, причем композитная структура предпочтительно охлаждается приблизительно ниже 40^oC до контактирования с роликом 48. В таком предпочтительном варианте воплощения охлаждение происходит достаточно быстро, чтобы полиэфирное покрытие отвердевало в существенно некристаллическом состоянии. Необходимая для этого скорость охлаждения будет зависеть от типа полиэфира. Эта скорость охлаждения может регулироваться посредством контроля температуры и объемной скорости потока охлаждающей воды, подаваемой на покрытую полосу.

В варианте воплощения, иллюстрируемом на фиг.1, покрытая полоса двигается сквозь ванну 46, такую как водяная баня, и вокруг роликов 48 и 50 на противоположных концах ванны до высушивания покрытия. Водяная ванна завершает процесс охлаждения.

После водяной ванны 46 покрытая полоса 11 предпочтительно движется вертикально вверх сквозь систему сушки 52, в которой удаляется остаточная влага из полосы до ее повторной намотки. Обычно система сушки 52 может включать обдуватели теплым воздухом. Затем композитная полоса движется через ролики 54, 56 и 58 и поступает на устройство намотки 60. Эта система может включать накопители (не показаны), чтобы приспособиться к замене роликов или катушек, и также может включать устройство для выравнивания металла после его покрытия.

Предпочтительно, эта система включает резальные машины (не показаны) для обрезки кромок покрытой металлической перегородки 11 или для удаления полимера, который выступает за кромки металла. Эти резальные машины могут быть расположены в различных местах на пути движения полосы, например, сразу после нанесения полимерной смолы на полосу, после охлаждения распылением или после системы сушки.

Алюминиевая полоса, которая покрывается способом этого изобретения, может быть произведена из любого сплава и отпушенного сплава в зависимости от области применения этой полосы. Некоторые типичные алюминиевые сплавы, которые пригодны для формования корпуса и краев консервных банок, включают сплавы Алюминиевой ассоциации 5042, 5182 и 3004 с промежуточным или жестким режимом отпуска, включая (среди других) отпущенные сплавы Н-14, Н-19 и Н-39. Обычно полоса металла имеет толщину от 0.1778 до 0.356 мм.

В соответствии с этим изобретением можно использовать разнообразные термопластичные полимеры, такие как полиэфиры, для покрытия алюминиевой полосы, которая предназначается для использования в упаковке, такой как корпуса и края консервных банок. Предпочтительной полиэфирной смолой является смола с высокой вязкостью расплава (Эйч-Эм-Ви) такого типа, который до сих пор применяется для покрытия металлических лотков, используемых в хлебопекарне, фольговой упаковке жидкостей и фольговой упаковке, уплотняющейся при нагреве. Примером высококачественной полиэфирной смолы, пригодной для использования в этом изобретении, является сополимерная смола СЕЛАР, Пи-Ти-8307 (Йч-Эм-Ви, поставляемая фирмой И-Ай Дюпон де Немурз Компани). Такой сополимер также можно смешивать с другими термопластичными полиэфирами, такими как полиэфиры для производства бутылок, имеющих характеристическую вязкость (ХВ) примерно 0.72 ХВ и выше. Например, смесь сополимера СЕЛАР, Пи-Ти-8307 Эйч-Эм-Ви с полиэтилентерефталатом Ти-89, поставляемым фирмой Хехст-Селанез, может обеспечить улучшенные характеристики для алюминиевой полосы, покрытой в соответствии с этим изобретением, используемой в производстве таких продуктов, как края консервных банок для напитков. Другие термопластичные полимеры, пригодные для использования в таком нанесении, включают полипропилен, полиэтилен, полиамиды (найлоны), полиимиды, поликарбонаты, поливинилхлорид (ПВХ) и другие.

На фиг. 2 показана часть альтернативного варианта системы для осуществления настоящего изобретения. В этой системе металлическая полоса 70 покрывается с обеих сторон, когда эта полоса предпочтительно движется вертикально вверх, вместо движения вертикально вниз, как на фиг. 1. Металлическая полоса 70 движется вокруг подающего ролика 72 и от него вертикально вверх через подогреватель 74, такой как индукционная система нагрева. Затем полоса движется через необязательное устройство обработки пламенем 76 и проходит между противоположными экструзионными системами 78, 80 для покрытия обеих сторон полосы. Устройство обработки пламенем улучшает приемистость полосы к связыванию с полимерным покрытием.

Экструзионные системы 78, 80 покрытия на фиг. 2 аналогичны системе на фиг. 1, за исключением того, что каждая система 78 или 80 включает только два ролика, а не три ролика, как на фиг. 1. Поверхностная скорость вращения шарнирного и вытягивающего роликов 82, 84 в несколько раз превышает скорость выхода полимера из головок экструдера 90, 92 с тем, чтобы вытягивать и утоньшать экструдат, как в системе фиг. 1. Ролики 86, 88, которые холоднее роликов 82, 84, принимают экструдат с роликов 82, 84 и наносят экструдат на полосу 70.

После того как полоса 70 покрывается с обеих сторон, она продолжает двигаться вертикально вверх в изолированную камеру 94, которая содержит охлаждающий и вращающий ролик 96 для охлаждения полосы и смены направления ее движения вертикально вниз. Предпочтительно эта камера 94 изолирована для тщательного регулирования температуры полосы, когда она движется над охлаждающим и вращающим роликом 96. Предпочтительно, ролик 96 имеет внешний диаметр оболочки по меньшей мере приблизительно три фута (92 см). Такой большой диаметр ролика минимизирует напряжение металла за счет кривизны ролика. Температура ролика 96 и полосы 71 регулируется жидкостью 91 в кольцевой камере 93 между внешней 97 и внутренней 95 оболочками ролика. Предпочтительно, объем кольцевой камеры 93 заполнен не полностью, чтобы минимизировать действие инерции (обеспечивает вязкую амортизацию) и обеспечить контроль скорости и выдерживание направления.

Покрытая композитная полоса 71 движется вертикально вниз от охлаждающего и вращающего ролика 96 через вторичный нагреватель 98, который нагревает композитную полосу приблизительно до 204- 260^oC, чтобы усилить связывание полимера, такого как полиэфирная смола, с полосой, как в воплощении фиг. 1. Нагреватель 98 может быть традиционным индукционным нагревателем, конвекционной печью или инфракрасным нагревателем. Композитная полоса 71 движется из нагревателя 98 через не показанное устройство охлаждения или закалки ко второму охлаждающему и вращающему ролику 99 и от него к наматывающему ролику (не показан). По конструкции и размерам ролик 99 аналогичен описанному выше ролику 96.

Фиг.3 представляет собой схему другого варианта воплощения этого изобретения, в котором очищенная кондиционированная при комнатной температуре листовая заготовка 100 разматывается с катушки 102 и подается вверх на устройство вытягивающего ролика 104, состоящего из ролика 103 и необязательного подпорного ролика 105 на верху блока обработки. Могут быть добавлены накопители (не показаны) для приспособления к замене катушек на разматывающем устройстве 102.

От устройства вытягивающего ролика 104 заготовка 100 движется в направлении вертикально вниз и предпочтительно отклоняется примерно на 30-45 градусов от вертикали. Такое отклонение облегчает последующее экструзионное покрытие и расположение оборудования. Заготовка 100 проходит сквозь подогреватель 106, в котором генерируется индукционное поле для равномерного нагревания металла до температуры, при которой увеличивается прочность к "новому отслаиванию" полимера, связанного с полосой, без существенного вредного воздействия на желательные свойства металла. Используемый здесь термин прочность к "новому отслаиванию" означает, что полимер присоединяется к металлической полосе с достаточным фиксирующим усилием, чтобы полимер не отслаивался от полосы при последующей обработке. При нанесении полиэфира желательная температура должна находиться в интервале приблизительно 204-260^oC и предпочтительно приблизительно от 215 до 246^oC.

Подогретая заготовка 100 движется вниз в наклонном направлении и проходит через необязательный узел 108 пламенной обработки поверхности. Этот узел пламенной обработки может восстанавливать поверхность подогретого металла, удаляя, минимизируя или усиливая оксиды, и, тем самым, усиливается адгезия полимера, который в последующем наносится на металл.

Затем нагретая и обработанная заготовка 100 поступает в первый из двух пунктов экструзионного покрытия. В экструдере (не показан) полиэтилентерефталат или другая термопластичная смола пластифицируется в расплаве и поступает через листовую головку 110, которая расположена или вертикально, или наклонно к вертикали и которая имеет узкую выходную щель. Эта щель предназначена для создания противодавления в экструдере, что позволяет распределять экструдат 112 по ширине, по меньшей мере равной ширине полосы 100. Щель может иметь ширину меньше ширины полосы 100 в зависимости от нескольких факторов, таких как природа и толщина слоя полимерной смолы, относительных скоростей экструдера и металлической полосы и формы головки, формы пленки экструдата и других факторов. Экструдат 112 вытягивается в роликовом блоке 114, чтобы уменьшить его толщину до окончательной толщины пленки для нанесения на заготовку. В зависимости от экструдируемого полимера это отношение толщин при вытягивании должно быть приблизительно 10-25:1.

Двухроликовый блок 114 расположен таким образом, чтобы плоскость, проходящая через центральную ось роликов, отклонялась приблизительно на 30 градусов от горизонтали. Предпочтительно, "внутренний" или вращающий ролик 116 имеет эластичную поверхность, выполненную из эластомера с высокой термической стойкостью, причем он охлаждается изнутри и/или снаружи, чтобы минимизировать разложение эластомера.

Внешний или нагнетающий ролик 118 покрыт хромированной сталью, отполирован, причем он предпочтительно выдерживается при температуре ниже 66^oC (для полиэфира), которая ниже точки "прилипания" расплавленного полимера, передающего давление в линии полимеру, когда он наносится на материал полосы. Это увеличивает адгезию полимера к металлу 100, а также улучшает внешний вид поверхности. Скорость поверхности роликов 116, 118 примерно в 10 раз больше, чем скорость выхода экструдата из экструзионной головки, таким образом, полимер вытягивается на заготовку 100, имея желательную толщину в интервале приблизительно от 0.00762 до 0.02032 мм и предпочтительно около 0.01016 мм. Двухроликовый блок 114 покрывает первую сторону заготовки 100 при соответствующей прочности к "новому отслаиванию", чтобы избежать отделения полимера от металла при последующей обработке.

Затем заготовка 101, покрытая с одной стороны, покидает блок 114 и поворачивает приблизительно на 60 градусов (в результате предпочтительного расположения второго устройства экструзии) над роликом 116, покрытым эластомером, отклоняя заготовку вниз на 30-45 градусов от вертикали (примерно на 60 градусов от направления входа в первый блок). Подогретая и покрытая с одной стороны заготовка 101 движется вниз под наклоном 30-45 градусов и может проходить через необязательный второй (и, возможно, более крупный) форсированный нагреватель 120 пламенного или другого типа, в котором поверхность подогретого металла обрабатывается с целью удаления/минимизации оксидов на второй поверхности и усиления адгезии полимера, а также для обеспечения любой "форсированной" температуры, необходимой для достижения оптимальных условий связывания.

Подогретая и предварительно обработанная заготовка поступает на второй из двух блоков экструзионного покрытия для того, чтобы покрыть противоположную сторону заготовки, которая не была покрыта в первом блоке экструзионного покрытия. Требования к характеристикам экструдера, компоновке и процессу во втором экструдере идентичны таковым для первого экструдера. Расплавленный экструдат 122 из экструзионной головки 124 проходит в зазор двухроликового блока 126, расположенного таким образом, чтобы плоскость, проходящая через центральную ось роликов 128, 130, отклонялась приблизительно на 30-45 градусов от горизонтали (45-60 градусов от положения центральной оси первого блока 114).

Геометрия, компоновка, характеристики и функции роликов 128, 130 идентичны таковым для первого блока 114. Вторую сторону подогретой заготовки 101 покрывают экструдатом 122, получая соответствующую прочность к "новому отслаиванию", как описано выше для первой стороны. Затем покрытая с обеих сторон заготовка 103 покидает блок 126 и предпочтительно поворачивается приблизительно на 45-90 градусов над роликом, покрытым эластомером, для достижения предпочтительного расположения в индукционном связывающем нагревателе 132 примерно на 30-45 градусов от вертикали в направлении движения вниз.

Свежепокрытая заготовка 103 движется вниз под наклоном и проходит через второй нагреватель 132, предпочтительно индукционный нагреватель, чтобы равномерно нагреть поверхность раздела металл/пластик до температуры, при которой завершится связывание пластика с металлической заготовкой без существенного ухудшения или иначе вредного воздействия на желаемые свойства металла или пластика. Предпочтительно, эта температура составляет приблизительно 204-228^oC и предпочтительно около 215-246^oC для полиэфира.

При выходе из индукционного нагревателя 132, продолжая движение вниз под наклоном, композитная структура охлаждается с помощью распыляющих форсунок 134 (или других подходящих устройств) до достаточно низкой температуры, при которой ее можно вращать вокруг ролика 136 без существенного вредного воздействия на окончательные эксплуатационные свойства композитного материала. Наполовину охлажденный композит 103 поворачивается и проходит сквозь горизонтальную водяную ванну 138 для завершения процесса охлаждения.

После выхода композита 103 из ванны 138 применяется система осушки 140 для удаления остаточной влаги до наматывания композита. Выравнивание материала осуществляют с целью удаления напряжений, возникших при вращении или изгибе металлической полосы над роликами. Затем окончательный материал 103 поступает на устройство намотки 142. Могут использоваться накопители (не показаны), чтобы приспособиться к замене роликов или катушек в устройстве намотки 142.

Фиг. 4 и 5 иллюстрируют дополнительный вариант воплощения этого изобретения, в котором металлическая полоса 150 движется вертикально вверх в ходе процесса покрытия и в котором расплавленная смола наносится из головок экструдера 152, 154 непосредственно на противоположные стороны полосы. На фиг. 4 система включает размоточное устройство 156, из которого полоса 150 движется вверх через индукционный подогреватель 158 и затем проходит между двумя головками экструдера 152, 154. Эти головки 152, 154 запитываются из традиционного экструдера (не показан).

Фиг. 5 представляет собой вид головок экструдера 152, 154 (со значительным увеличением), демонстрирующий нанесение экструдата 160, 162 непосредственно на металлическую полосу 150. Диафрагмы головок расположены близко к полосе с тем, чтобы усилие экструдата, выходящего из головок, было приложено к полосе. Эти головки расположены на расстоянии примерно от 5 до 20 мм от полосы и предпочтительно менее 10 мм от полосы. Металлическая полоса 150 передвигается приблизительно в 10-20 раз быстрее, чем экструдат, выходяший из головок 152, 154, таким образом, экструдат вытягивается и толщина его слоя уменьшается за счет вытягивания полосой. Слой экструдата может иметь толщину в интервале от 0.0127 до 0.0508 мм на каждой поверхности полосы.

Предпочтительно головки 152, 154 направлены противоположно друг другу на противоположные поверхности полосы 150. Таким образом, давление экструдата на противоположные стороны полосы будет центрировать полосу между головок. Расплавленный полимер ударяется о поверхность металлической полосы почти сразу же после выхода экструдата из головок, так что полимер не охлаждается или не загибается внутрь до нанесения на полосу. Это помогает обеспечить нанесение однородного покрытия смолы на обе поверхности полосы.

Покрытая полоса 151 из головок экструдера 152, 154 предпочтительно движется сквозь последующий нагреватель индукционного типа 164, который нагревает композитную полосу выше точки плавления полиэфирной смолы, для того чтобы усилить связывание смолы с полосой. Затем композитная полоса быстро охлаждается в устройстве (не показано) и направляется через ролики 166 и 168 в намоточную катушку 170.

Фиг. 6-14 демонстрируют альтерантивные варианты воплощения этого изобретения для покрытия обеих поверхностей полосы металла, такого как алюминий, сталь, медь, металлоламинаты и т.п. Все эти варианты воплощения включают средства для подогрева металлической полосы, первое и второе устройства экструзионного покрытия, включающие головки и наносящие ролики, средство для последующего нагрева полосы, покрытой с обеих сторон, и средство охлаждения полосы. Кроме того, эти системы необязательно могут включать средство повторного нагрева полосы между первым и вторым устройствами покрытия. Все эти системы включают экструдер или экструдеры для подачи полимерного экструдата в головки. Как первое, так и второе устройства экструзионного покрытия в этих системах включают отливочные ролики, которые контактируют со слоем полимерного экструдата, напрессовывая ее на металлическую полосу, и подпорный ролик, который поддерживает полосу металла и обеспечивает зазор между роликами для совместного сжатия полосы металла и слоя полимера и присоединения полимера к поверхности полосы. Эти системы необязательно могут включать поддерживающий ролик для одного или обоих подпорных роликов, который способствует их охлаждению.

Подогреватель, повторные и последующие нагреватели в этих системах могут иметь разнообразные формы, такие как индукционные, пламенные, инфракрасные, радиантные, электрические, конвекционные печи на ископаемом топливе, нагревающие вальцы или любая комбинация таких устройств. Кроме того, полосу можно подогревать в скрученном виде или от предшествующей обработки полосы до либо дополнения, либо замещения подогревательного устройства. Предпочтительным видом нагревателя является индукционный нагреватель TFX, поставляемый фирмой Дэйви Макки Лтд., Пул, Англия.

В этой системе головки расположены на расстоянии примерно от 10.2 до 30.5 см и более предпочтительно примерно в 15.2-20.3 см (в зависимости от размеров головки и ролика) от зазора между каждой парой роликов. Экструдированный слой полимера предпочтительно контактирует с металлической полосой и отливочным роликом практически одновременно в зазоре между роликами или контактирует с металлической полосой непосредственно выше этого зазора. Альтернативно экструдированный слой может контактировать с отливочным роликом за несколько градусов вращения до входа в зазор между роликами. Такой контакт с отливочным роликом до входа в зазор между роликами не должен быть больше, чем несколько градусов вращения ролика, например, примерно 0-25^o, чтобы минимизировать охлаждение полимера до его контакта с металлической полосой в зазоре между роликами.

Экструдированный слой полимера может иметь толщину приблизительно от 0.127 до 0.254 мм и предпочтительно вытягивается вниз металлической полосой и роликами с уменьшением толщины этого слоя. Это относительное вытягивание может составлять примерно от 1:1 до 200:1 и более предпочтительно примерно от 10:1 до 40:1. Используемый здесь термин "относительное вытягивание" означает отношение толщины экструдированного слоя к толщине слоя, нанесенного на металлическую полосу. Обычно относительное вытягивание определяется разностью между скоростью экструзии из головок и скоростью движения покрываемой металлической полосы. Например, относительное вытягивание 20:1 обычно означает, что полоса передвигается приблизительно в 20 раз быстрее, чем экструдат, выходящий из отверстия головки. Из области техники хорошо известны методики вытягивания и утончения экструдированного слоя полимера.

Для некоторых систем может быть желательным предоставление дополнительных средств до роликовой пары для прижимания или нанесения экструдированного слоя к поверхности металлической полосы. Эти дополнительные прижимные средства могут включать пневматические ножницы, электростатические устройства и вакуумные прижимные средства, а также другие. Слои могут отливаться полностью на металлическую полосу или могут отливаться шире полосы с последующим обрезанием избыточного покрытия.

Для большинства областей применения отливочный ролик предпочтительно сделан из твердого металла, имеющего покрытие из хрома, оксида хрома, оксида алюминия или другого твердого металла на поверхности этого ролика. Такие поверхности вращения могут быть отполированы или текстурированы. Предпочтительно, отливочный ролик охлаждается ниже точки прилипания или размягчения полимера для того, чтобы полимер не прилипал к этому ролику. Предпочтительно, для большинства применений подпорный ролик имеет эластичную внешнюю поверхность, сделанную из силиконового каучука, полиуретана, хлортрифторэтиленовых полимеров, таких как ВИТОН или КЕЛ-ЭФ, тетрафторэтиленовых и фторуглеродных полимеров, таких как Тефлон, или другого синтетического каучука, или эластомерного материала с высокой термической стойкостью, или сочетания таких материалов. ВИТОН,КЕЛ-Эф и Тефлон представляют собой торговые марки фирмы И-Ай Дюпон де Немур Компани. Внешняя поверхность такого эластомерного материала предпочтительно имеет твердость, измеренную дюрометром, приблизительно 75-85 по шкале Шора А. Для некоторых областей применения может быть желательным иметь твердую поверхность, такую как из эластомеров ВИТОН,КЕЛ-Эф или Тефлон, поверх более эластичного материала, такого как природный или синтетический каучук, для обеспечения износостойкой поверхности и соответствующей сжимаемости. Как отливочный, так и подпорный ролик должны иметь относительно гладкую поверхность в интервале примерно от 2 до 20 среднеквадратичного значения. Для некоторых областей применения альтернативно отливочный ролик может иметь поверхность, выполненную из жесткого синтетического каучука с высокой термической стойкостью, как описано для подпорного ролика.

Отливочный и подпорный ролики сжимаются относительно металлической полосы и слоя полимера, когда полоса и слой движутся сквозь межроликовый зазор для того, чтобы этот слой прилип к полосе. При прижимании роликов относительно друг друга металлическая полоса обжимается относительно эластичного материала на подпорном ролике, причем это обеспечивает уверенность в том, что полимерный слой напрессовался к металлической полосе по всему сечению межроликового зазора без просвета в области контакта. Усилие поперек межроликового зазора может незначительно изменяться из-за несоосности роликов или небольших изменений толщины полосы, причем ролик прирабатывается к прочим деталям, но он не должен иметь промежутков несоответствующего вращающего усилия. Совместное прижимание роликов сжимает эластомерный материал на подпорном и/или отливочном ролике с образованием полосы контакта в межроликовом зазоре по длине ролика, что, как полагают, согласует любые несоответствия расположения роликов и плоскости металлической полосы и обеспечивает более равномерное распределение усилия полимерной пленки относительно металлической полосы для улучшения однородности покрытия и его связывания. Из области техники хорошо известны устройства, обеспечивающие усилие сжатия роликов относительно друг друга и регулирования или коррекции усилия, которые включают пневматический и гидравлический барабаны, зажимы и винты, действующие на ролики.

Полимерные покрытия, наносимые в соответствии с этим изобретением, могут представлять собой любую из множества смол, которые описаны выше в связи с фиг. 1. Предпочтительно эти смолы представляют собой практически 100%-ный полимер без растворителя или с небольшим количеством растворителя, который может испаряться. Такие же или другие смолы могут наноситься на противоположные стороны металлической полосы, прич