[发明专利]层压的金属带

说明书

本发明涉及特别但不是唯一用于包装工业的层压金属带以及涉及制造这种金属带的方法。更具体地说，本发明涉及在用热塑性材料层压前化学处理金属带的方法。

将涂有有机材料的金属底材，例如涂有热塑性树脂的马口铁或黑(钢)板用于尤其是制造包装材料，例如食品和饮料罐。结果，对所用的有机材料涂层要求符合严格的性能标准。为保持罐的整体性以及确保罐的内容在适宜的条件下能保持长达数月或更长的保存期，涂层必须显示良好的抗污染、耐腐蚀和抗分层性能。

有机涂层传统上包括溶剂和水性漆。然而，近来使用层压的聚合物薄膜和涂层如热塑性树脂已经被认为是实际可行的替代品。

实际上，有机涂层不是直接涂于金属带，如软钢或黑板，因为对于包装应用来说，金属表面太活泼，膜下的腐蚀能够迅速蔓延。制罐工业而是使用涂金属的软钢，如马口铁或电解涂铬的钢(ESCS)作为有机涂层的底材。

近来，经表面处理过的软钢可以包括电化学沉积的铬／CrO_x或锡层，这样最后的底材或有一般为50-150毫克／平方米的铬层和一般10-30毫克／平方米的氧化铬／氢氧化铬层或一般为5-10克／平方米的金属锡层。在许多应用中，马口铁优选受到铬酸盐溶液的处理，氧化铬量为1-10毫克／平方米。

令人遗憾的是，电镀的预处理是昂贵并耗时的方法。不仅材料昂贵，而且电镀法本身消耗大量能源。此外，这种传统的预处理的生产线还需要其它的生产步骤，从而增加了生产线时间、人力和产量的成本。

已经表明，对某些应用来说，由ECCS或锡预处理赋予的保护程度超过罐对性能的要求。为此以及由于上述电镀带来的缺点，迫切需要开发一种金属带预处理替代方法，新方法可以避免这些问题但保持某些食品、饮料和气溶胶罐对性能的要求。任何这种预处理方法应优选能在目前的金属带涂布和层压生产线的条件下应用。

在过去，在该行业的一般理解是，替代电沉积锡和／或铬常常会使底材的保护受到不利的影响。然而，如果能找到适宜的替代的预处理方法，由于增加了产量、节约了能源以及降低了层压金属带的总成本，则电镀方法就不一定是必要的。

本发明的一个目的是提供一种在用有机树脂涂布之前适宜的替代传统的电镀金属带的方法。此法为涂布有机树脂的金属带提供了足够的防腐性并保持对这些有机树脂涂层粘合力。

本发明的一方面提供了制造层压金属带的方法，此方法包括化学处理金属带，在其至少一个表面上形成非金属涂层，并在此涂布的表面上涂施一层热塑性树脂形成涂层。

这里所用的“非金属涂层”一词是指该涂层尽管可以任选包括金属离子，但是和传统所说的金属层不同之处是没有“天然”金属。和金属层不同的是，金属层的金属原子通过金属键只形成晶体结构，而在本发明的非金属涂层中，金属和非金属离子都分布在无定形网中。

本发明的另一方面是提供了制造层压的金属带的方法，此方法包括：(a)清洗金属带；(b)化学预处理清洗过的金属带，在其一面或其每面上形成非金属化学涂层，该涂层可使其下面的底材耐腐蚀，并增进随后所涂施层的粘合；以及(c)在化学处理过的金属带上涂施热塑性涂料以在其至少一个表面上形成保护层。

金属带可以是冷轧金属带。

金属带一般的厚度为0．08-0．50毫米。优选的厚度为0．18毫米。

金属带特别优选包括软钢(传统称为黑板)。

金属带优选加以清洗以除去所有的痕量杂质，这些杂质是由于过去冷轧和退火过程产生的。一般地说，用苛性碱溶液经电解清洗，当然清洗液的性质对随后的化学处理不会产生影响。经清洗后，将金属带用水漂洗，以除去所有痕量的清洗溶液。

用传统的涂施方法，如浸渍、喷涂、辊涂或它们的组合可以将化学涂层涂于金属带。

一般地说，通过将清洗过的金属带浸渍在一个或多个处理容器中所含的化学液体中进行化学涂布。在一个实施方案中，将金属带进行化学处理不到60秒；在其它的实施方案中，化学处理时间是不到30秒或不到15秒。金属带优选的化学处理时间不到10秒，一般为5秒。

一般来说，在温度低于100℃，最优选为低于30℃，对金属带进行化学处理。

在本发明的一个方面，金属带进行化学处理以形成化学涂层，此涂层可防止随后的对金属带膜下腐蚀，并能增进金属带和热塑性树脂之间的粘合。化学涂料可以称作偶合剂，因为它在金属底材和最后的有机树脂涂层之间的界面形成强而耐久的化学桥键。此化学桥键具有双重作用：它同无机表面相互作用在同金属底材的界面和同有机树脂涂层的界面形成坚韧的化学键。