聚合物涂覆的鋁合金板材的制造方法和聚合物涂覆的鋁合金板材技術

提供具有含有氧化鋁或氫氧化鋁與乙烯基磷酸－丙烯酸共聚物的反應產物的底漆層并用含有聚氯乙烯或環氧樹脂的聚合物涂料組合物涂覆的鋁合金板材（圖１）。將聚合物涂覆的鋁合金板材成型成食品容器用的容器本體或食品和飲料鋁容器用的容器端蓋板。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及新型的食品容器本體或涉及新型食品或飲料容器端蓋板(end panel)以及涉及由鋁合金板材制造它們的方法。更具體地說，本專利技術涉及具有含有氧化物或氫氧化物層和乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物的反應產物的底漆層的聚合物涂覆的鋁合金板材。雖然鋁通過形成天然氧化物涂層保護它免受腐蝕，但這種保護是不充分的。在水汽和電解質存在下，鋁合金的腐蝕比純鋁更快。因此，需要用底漆或其他化學品處理鋁合金基材，它們提供更好的耐腐蝕性以及對聚合物強的粘合親合性。在現有的技術中，通過將金屬表面“轉變”成緊密附著的涂層而在鋁合金上形成化學轉化涂層，其一部分由鋁的氧化形式組成。化學轉化涂層提供了高耐腐蝕性以及對聚合物涂層高的粘合親合性。通常通過鋁與含有6價或3價鉻離子、磷酸根離子和氟離子的水溶液接觸來提供鉻酸鹽轉化涂層。近年來，十分關心用這樣的方法排放到排水道中的鉻酸鹽和磷酸鹽的污染作用。由于6價鉻離子的高度溶解性和強的氧化特性，必需使用昂貴的廢物處理方法在廢物處理中使6價鉻離子還原成3價鉻離子。在現有技術中，試圖制成用于鋁的可接受的無鉻酸鹽的轉化涂層。例如，一些無鉻酸鹽的轉化涂層含有鋯、鈦、鉿和/或硅，有時還與氟化物、表面活性劑和聚合物例如聚丙烯酸組合。盡管過去已作了廣泛的努力，但仍然沒有十分滿意的無鉻酸鹽的轉化涂層或底漆，來改進聚合物涂覆的鋁合金基材的粘著性和耐腐蝕性。本專利技術的主要目的是提供具有含有乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物和鋁合金板材上的氧化鋁或氫氧化鋁層的反應產物的底漆層的聚合物涂覆的鋁合金板材。本專利技術的相關目的是提供一種鋁合金板材用的不含鉻化合物的底漆層。對于熟悉本領域的技術人員來說，從以下詳細的描述中，本專利技術的另外一些目的和優點是顯而易見的。附圖說明圖1為本專利技術方法的流程圖。根據本專利技術，提供了一種用于制造適用于成型成食品容器本體或食品或飲料容器底板的聚合物涂覆的鋁合金板材的方法。適用于制造聚合物涂覆的容器本體或容器端蓋板(end panel)的一些鋁合金包括AA5000系列的鋁-鎂合金，特別是AA5042和AA5182合金。適用于容器端蓋板的鋁合金例如AA5182作為用本專業已知的鑄造技術生產的錠料或坯料或板坯提供。在加工以前，錠料或坯料經升溫均勻化。然后將合金料熱軋，制得中間厚度板材。例如，該材料可以以在金屬進口溫度為約700至975°F下熱軋，制得厚度約0.130至0.190英寸的中間產品。該材料經冷軋，制得厚度約0.008至0.015英寸的板材。我們推薦H19或H39硬度(temper)的AA5182鋁合金板材。用于底材的鋁合金5042板材優選H19硬度。鋁合金例如AA5042作為均勻化的錠料提供。隨后熱軋成約0.125英寸厚的中間厚度板材。通常，中間厚度板材經退火，隨后熱軋和冷軋，得到厚度約0.008至0.015英寸的最后厚度產品。用聚合物涂覆板材，然后拉拔和再拉拔成食品容器本體。我們推薦H2E72硬度(temper)的AA5042鋁合金板材。在鋁合金板材表面上的天然氧化物涂層對于本專利技術的實施通常是足夠的。所述的天然氧化物涂層的厚度通常約30至50埃。為了更好地耐腐蝕，所述的氧化物涂層可用各種處理來增長，例如陽極氧化或在水、水蒸汽或水溶液中水熱處理。本專利技術的鋁合金板材通常用堿性表面清潔劑清潔，以便除去附著到表面的任何殘留的潤滑劑，然后用水清洗。如果殘留的潤滑劑含量可忽略，那么可不需清潔。然后用含有約1-20克/升乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物(VPA-AA共聚物)的水溶液的底漆組合物給清潔過的板材表面涂底漆。優選含有約4至10克/升所述共聚物的溶液。共聚物通常含有約5至50％(摩爾)乙烯基膦酸、優選約20至40％(摩爾)。特別優選的VPA-AA共聚物含有約30％(摩爾)VPA和約70％(摩爾)AA。溶液的溫度約100至200°F、更優選約120至180°F。特別優選的溶液溫度為約170°F。可將板材表面浸到底漆組合物中，或將所述組合物輥涂或噴涂到板材表面上。優選的連續清潔和預處理生產線以約1000至1500英尺/分操作。當生產線以1000英尺/分操作時，板材表面和底漆組合物之間約6秒的接觸時間是足夠的。VPA-AA共聚物與氧化物涂層或氫氧化物涂層反應，在板材表面上形成底漆層。任選的是，用水清洗涂底漆的板材，以便除去未與氧化物或氫氧化物涂層反應的VPA-AA共聚物的部分。清洗水的溫度優選為約170至180°F。通過除去過量的水使清洗水濃縮，以便VPA-AA共聚物可循環使用。一些優選的濃縮技術包括反滲析和薄膜過濾。用聚合物組合物涂覆涂底漆的板材，所述組合物優選包括有機聚合物和分散在有機溶劑中的顏料顆粒。三種優選的涂覆聚合物為環氧樹脂、聚氯乙烯和聚酯。適合的環氧樹脂包括苯酚改性的環氧樹脂、聚酯改性的環氧樹脂和環氧改性的聚氯乙烯。另一方面，可用電涂法，縫涂法或擠出涂覆法涂覆涂底漆的板材。顏料顆粒優選二氧化鈦、氧化鋁或氧化硅。我們推薦中值粒度范圍為0.5-10微米的二氧化鈦顆粒。聚合物涂覆的板材經干燥、卷取，最后成型成容器本體或容器端蓋板。根據本專利技術，一些2英寸×4英寸AA5182鋁合金板材樣品經清潔，用乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物涂底漆，然后用聚氯乙烯涂料組合物涂覆。VPA-AA共聚物含有30％(摩爾)VPA單元和70％(摩爾)AA單元。用PVC涂覆的樣品測試耐發白性(blushing resistance)和涂層粘著性。將一組樣品放在裝有啤酒的啤酒罐中，將啤酒罐密閉，然后將它在水浴中在180°F下加熱30分鐘。另一組樣品在加熱至180°F的去離子水浴中浸泡30分鐘。將測試樣品從測試環境中取出，用去離子水清洗，然后干燥。如果用肉眼觀測很明顯，就記錄發白性。用刮刀劃開透過涂層至基礎金屬劃成劃格結構(大約1/8至3/16寸間隔水平線和豎直線)來測試涂層的粘附性。將高粘膠帶(3M No.610)貼在劃格區域上。接觸5秒以后，迅速以對金屬表面呈大約90°角的拉起除去膠帶。用P(VPA-AA)底漆的膠帶試驗的結果和用聚乙烯基膦酸(PVPA)和聚丙烯酸(PAA)底漆的類似膠帶試驗的結果列入下表。表1 膠帶試驗結果試驗環境預處理啤酒 水PVPA-4.1克/升 不合格 不合格180°F浴PVPA-7.4克/升 不合格 不合格180°F浴PAA-1.0克/升不合格 不合格140°F浴PAA-7.7克/升不合格 不合格140°F浴P(VPA-AA)-4.4克/升 合格 合格180°F浴P(VPA-AA)-7.2克/升 合格 合格180°F浴雖然已描述了目前優選的實施方案，但應當理解，本專利技術可以其他方式體現在附后的權利要求書的范圍內。權利要求1.一種制造適用于成型成食品或飲料容器本體或容器端蓋板的聚合物涂覆的鋁合金板材的方法，所述的方法包括(a)提供表面部分有氧化鋁或氫氧化鋁的鋁合金板材；(b)用含有基本上由水和乙烯基膦酸-丙烯酸共聚物組成的水溶液的底漆組合物涂覆所述的表面部分，從而形成含有所述共聚物和所述氧化物或氫氧化物的反應產物的底漆層；以及(c)用含有選自聚氯乙烯、環氧樹脂和聚酯的聚合物的涂料組合物涂覆所述的底漆層。2.根據權利要求1的方法，還包括(d)將所述的板材成型成容器本體或容器端蓋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制造適用于成型成食品或飲料容器本體或容器端蓋板的聚合物涂覆的鋁合金板材的方法，所述的方法包括： （ａ）提供表面部分有氧化鋁或氫氧化鋁的鋁合金板材； （ｂ）用含有基本上由水和乙烯基膦酸－丙烯酸共聚物組成的水溶液的底漆組合物涂覆所述的表面部分，從而形成含有所述共聚物和所述氧化物或氫氧化物的反應產物的底漆層；以及 （ｃ）用含有選自聚氯乙烯、環氧樹脂和聚酯的聚合物的涂料組合物涂覆所述的底漆層。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：GA尼托斯基，JD古斯利，JP哈里斯基，DC約翰遜，
申請(專利權)人：阿爾科公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]