一种易撕盖铝箔及其制备方法与流程

本发明涉及易撕盖铝箔，具体为一种易撕盖铝箔及其制备方法。

背景技术：

1、目前，在奶粉罐、咖啡罐等食品罐头封盖问题上采用的易撕盖方案中，所述易撕盖由马口铁、素铁、涂膜铁盖圈以及铝箔膜组成，其中铝箔膜指的是对铝箔进行涂层涂料加工后的一种封口膜。

2、中国在先专利公开了一种易撕盖铝箔的制备方法，包括以下步骤：（1）铝箔放卷；（2）保护剂涂布，涂布量为1.0-1.2g/m²；（3）加热干燥，干燥室温度为190-210℃；（4）保护层冷却；（5）热封胶涂布，涂布量为9.5-11.0g/m²；（6）加热干燥，干燥室温度为160-200℃；（7）热封层冷却；（8）铝箔收卷。

3、但是该发明中铝箔的制备过程存在以下问题：保护剂涂布后需经完整干燥，干燥室温度为一百九十至二百一十摄氏度，然后冷却至四十至四十五摄氏度，再在铝箔另一面涂布热封胶，再次加热干燥至一百六十至二百摄氏度，再次冷却。在此工艺中，铝箔先后两次经历高温干燥和冷却循环，第一次干燥时铝箔温度接近二百摄氏度，冷却时骤降至四十摄氏度，第二次干燥时再次升温至一百六十摄氏度以上，冷却时再次骤降。铝箔为金属薄材，厚度通常为零点零二至零点零五毫米，反复热循环导致铝箔内部晶粒发生回复和再结晶，晶粒尺寸长大，位错密度降低，宏观表现为抗拉强度下降和延伸率降低。同时，两次干燥需要两套加热设备和冷却设备，能耗高，且中间冷却步骤占用生产线空间，生产效率受限。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种易撕盖铝箔的制备方法，以解决上述背景技术中提出的至少部分技术问题。

2、为实现上述目的，本发明第一方面提供一种易撕盖铝箔的制备方法，包括以下步骤：

3、铝箔放卷；

4、在所述铝箔的一面上涂布保护剂，形成保护剂涂层；

5、对所述保护剂涂层进行闪烘，所述闪烘采用红外辐射加热，辐射波长为2-4μm，辐射强度为50-80kw/m²，闪烘时间为1-3秒，闪烘后保护剂涂层表面温度为80-100℃且表面呈半干皮膜状态；

6、在所述铝箔的另一面上涂布热封胶，使热封胶与半干状态的保护剂涂层接触并渗透，形成互穿过渡层；

7、对所述铝箔进行一次加热干燥，使所述保护剂涂层和所述热封胶同时固化，所述一次加热干燥的温度不高于180℃；

8、对干燥后的铝箔进行冷却并收卷。

9、本发明实施例的具体效果为：首先，本发明实施例将两次干燥合并为一次干燥，核心在于闪烘步骤的设计。具体来说，保护剂涂布后，不经过完整干燥和冷却，而是进行闪烘。闪烘采用红外辐射加热，辐射波长为二至四微米，该波长范围处于丙烯酸树脂中羰基和羟基的特征吸收峰，能量被保护剂涂层优先吸收，而非穿透至铝箔本体，因此铝箔温升有限。辐射强度为五十至八十千瓦每平方米，闪烘时间为一至三秒，在此高强度短时间的能量输入下，保护剂涂层表层溶剂快速挥发，形成半干皮膜，表层树脂初步交联定型，但内部仍保留百分之四十至五十的溶剂。闪烘后保护剂涂层表面温度为八十至一百摄氏度，该温度高于醋酸乙酯沸点，表层溶剂充分脱除，但低于丙烯酸树脂的玻璃化转变温度，树脂未完全固化，涂层仍具柔韧性。

10、其次，由于闪烘后保护剂涂层处于半干皮膜状态，不经过冷却步骤，直接在铝箔另一面涂布热封胶。此时铝箔整体温度仍接近八十至一百摄氏度，热封胶涂布于铝箔表面时，接触温度较高的铝箔，热封胶中的溶剂部分预热，黏度降低，有利于热封胶在铝箔表面的流平和浸润。随后铝箔直接进入一次加热干燥，温度不高于一百八十摄氏度。一次加热干燥过程中，铝箔两侧涂层同步受热，保护剂涂层中的残余溶剂从表层向气相挥发，同时从内部向表层迁移；热封胶涂层中的溶剂也从内部向表层迁移并挥发。两侧涂层同步固化，铝箔两侧热应力对称，避免了现有技术中先干燥一侧再干燥另一侧导致的非对称热应力，从而减少铝箔翘曲。

11、最后，铝箔在整个工艺中仅经历一次从室温升至一百八十摄氏度以下再冷却的过程，而非现有技术中的两次升温至二百摄氏度左右。根据金属材料热处理原理，铝箔的再结晶温度约为一百五十摄氏度，现有技术中两次接近或超过二百摄氏度的高温暴露，累计热作用时间长，晶粒长大显著；本发明实施例一次干燥的最高温度不高于一百八十摄氏度，且累计热作用时间缩短约百分之四十，铝箔晶粒长大受到抑制，抗拉强度和延伸率保持优良。同时，省去了一次冷却步骤，生产线长度缩短，设备投资和能耗降低。

12、可选的，所述一次加热干燥采用梯度升温方式，依次包括低温挥发区、中温固化区和高温定型区，所述低温挥发区温度为60-80℃，所述中温固化区温度为100-130℃，所述高温定型区温度为150-180℃。

13、本发明实施例的具体效果为：本发明实施例将一次加热干燥分为低温挥发区、中温固化区和高温定型区三个温区。低温挥发区温度六十至八十摄氏度，该温度低于溶剂沸点但足以提供挥发驱动力，热封胶表层溶剂缓慢向表面迁移，不形成硬壳，内部溶剂通道保持畅通；保护剂内部残余溶剂也同步向表层迁移，从闪烘形成的皮膜微孔中逸出。中温固化区温度一百至一百三十摄氏度，树脂分子链开始交联但控制交联密度，涂层仍保持微孔结构供溶剂继续逸出，同时树脂黏度上升，涂层定型。高温定型区温度一百五十至一百八十摄氏度，树脂完全交联，涂层致密化。三个温区依次衔接，溶剂从涂层内部向外部梯度迁移，挥发速率与交联速率匹配，涂层固化均匀无泡，表面平整无针眼。

14、可选的，所述低温挥发区的时长为所述一次加热干燥总时长的40%-50%，所述中温固化区的时长为所述一次加热干燥总时长的30%-40%，所述高温定型区的时长为所述一次加热干燥总时长的10%-20%。

15、本发明实施例的具体效果为：本发明实施例限定低温挥发区时长占一次加热干燥总时长的百分之四十至五十，该比例下溶剂有充足时间迁移至涂层表面并挥发，同时树脂仅轻度预交联，不影响后续定型；中温固化区时长占百分之三十至四十，树脂逐步交联且保持微孔结构，涂层从内部向外部逐步硬化；高温定型区时长占百分之十至二十，足以完成最终交联但不过度烘烤，避免树脂热降解发黄。该时长分配下，溶剂挥发速率与树脂交联速率匹配，涂层从表及里逐步固化，内外应力均匀，避免表层硬化内层柔软导致的卷曲变形，最终涂层平整度和光泽度优良。

16、可选的，所述一次加热干燥过程中，铝箔上的涂布有热封胶的一侧设有吸风装置，所述吸风装置的风速为3-5m/s；铝箔上的涂布有保护剂的一侧设有吹风装置，所述吹风装置吹送温度为40-60℃的气流，风速为5-8m/s。

17、本发明实施例的具体效果为：本发明实施例在热封胶侧设置吸风装置，风速三至五米每秒，及时抽走热封胶表面溶剂蒸气，维持涂层表面与气相之间的浓度梯度，促进溶剂持续挥发；在保护剂侧设置吹风装置，吹送温度四十至六十摄氏度的气流，风速五至八米每秒，该温度低于干燥区温度但高于室温，既冷却铝箔防止热退火，又将铝箔背面间隙中滞留的溶剂蒸气吹散，降低保护剂侧气相中的溶剂分压，形成从保护剂涂层向气相的浓度梯度，促使保护剂残余溶剂向表面迁移并排出。两侧差异化通风设计，热封胶溶剂向上被抽走、保护剂溶剂向下被吹散，两侧溶剂排出路径互不干扰，两层涂层同步充分干燥，干燥时间进一步缩短。

18、可选的，所述保护剂包括丙烯酸树脂和溶剂，所述热封胶包括丙烯酸树脂、烯烃树脂和溶剂，所述保护剂中的丙烯酸树脂分子量为5000-15000，所述热封胶中的丙烯酸树脂分子量为20000-50000。

19、本发明实施例的具体效果为：本发明实施例限定保护剂中丙烯酸树脂分子量五千至一万五千，该分子量范围使保护剂溶液黏度适中，涂布流平性好，干燥后涂层致密连续，且具有一定柔韧性，适应铝箔冲压变形。热封胶的功能是与马口铁盖圈热封粘合，需要较高的内聚强度和热封强度，若树脂分子量过低，热封胶内聚强度不足，热封时易拉丝或剥离；若分子量过高，溶液黏度大，涂布量难以精确控制，且与马口铁的热封温度窗口变窄。本发明实施例限定热封胶中丙烯酸树脂分子量二万至五万，该分子量范围使热封胶具有足够的内聚强度和热封强度，同时溶液黏度可控，涂布量精确。两种树脂分子量差异使保护剂和热封胶各自功能优化，保护剂薄层柔韧致密，热封胶厚层强韧粘合，一次干燥时两种树脂在各自温度窗口内同步固化，互不干扰。

20、可选的，所述保护剂中的丙烯酸树脂带有羟基和羧基官能团，所述热封胶中的丙烯酸树脂带有环氧基和氨基官能团，所述半干皮膜状态的保护剂涂层与热封胶接触时，保护剂中的羟基和羧基与热封胶中的环氧基和氨基在所述高温定型区发生缩合反应，形成化学键合。

21、本发明实施例的具体效果为：保护剂中的羟基和羧基为极性官能团，赋予保护剂与铝箔表面的亲和力；热封胶中的环氧基和氨基为反应性官能团，赋予热封胶与马口铁的粘合性以及热封胶自身的交联能力。在一次加热干燥的高温定型区，温度一百五十至一百八十摄氏度，保护剂中的羟基和羧基可与铝箔表面的氧化铝层形成氢键或配位键，增强保护剂与铝箔的附着力；同时热封胶中的环氧基开环后与氨基反应，形成三维交联网络，热封胶强度和耐热性提升。更为重要的是，在高温定型区，保护剂表层残留的羟基和羧基与热封胶中渗透过来的环氧基和氨基可能发生微量缩合反应，在铝箔界面区域形成化学桥接，将两侧涂层通过铝箔表面的化学键合间接连接，整体结构更为牢固。该化学键合的键能远高于分子间作用力，使易撕盖铝箔在后续一百二十一摄氏度高温灭菌或冲压成型过程中，涂层与铝箔之间不会发生分离，且热封胶层保持完整不降解。

22、可选的，所述闪烘采用远红外辐射加热，所述远红外辐射的波长为3-4μm，辐射强度为60-70kw/m²，闪烘时间为1.5-2.5秒，闪烘后保护剂涂层表面温度为85-95℃。

23、本发明实施例的具体效果为：闪烘参数进一步限定为远红外辐射波长三至四微米、辐射强度六十至七十千瓦每平方米、时间一点五至二点五秒、表面温度八十五至九十五摄氏度。波长三至四微米处于丙烯酸树脂中羰基的强烈吸收峰，能量被涂层表层吸收，穿透深度浅，铝箔本体吸收少，温升控制在十摄氏度以内，避免铝箔在闪烘阶段即发生热软化。辐射强度六十至七十千瓦每平方米与时间一点五至二点五秒的乘积，使单位面积能量输入为九十至一百七十五千焦每平方米，该能量足以使表层溶剂挥发并形成皮膜，但不足以使内部溶剂完全脱除。表面温度八十五至九十五摄氏度，高于醋酸乙酯沸点七十七摄氏度约八至十八摄氏度，表层溶剂脱除动力充足，但低于水的沸点，若保护剂中含有微量水分，水分不被脱除，保留在涂层内部，避免过度干燥导致的涂层脆化。该参数窗口内，半干皮膜状态的稳定性最优，后续一次干燥时涂层固化行为可控。

24、可选的，所述闪烘后保护剂涂层的表面黏度为500-2000mpa·s，所述表面黏度通过在线旋转黏度计检测。

25、本发明实施例的具体效果为：表面黏度五百至二千毫帕秒是半干皮膜状态的可量化表征，与闪烘参数形成双重控制保障。黏度低于五百毫帕秒，涂层接近流动状态，在铝箔行进过程中易因重力或张力作用产生流挂，涂层厚度不均，边缘堆积；黏度高于二千毫帕秒，涂层过于坚硬，后续一次干燥时树脂链段活动能力差，与铝箔表面的浸润和锚固效果降低，附着力下降。通过在线旋转黏度计实时检测，操作者可直接依据黏度读数调节闪烘辐射强度或时间，无需离线取样称重，实现生产过程的闭环控制。当黏度偏离目标范围时，系统自动调整辐射强度或行进速度，确保每卷铝箔的半干状态一致性，从而保证最终产品的涂层厚度和性能均匀稳定。

26、可选的，所述铝箔的厚度为0.02-0.05mm，所述保护剂的涂布量为1.0-1.2g/m²，所述热封胶的涂布量为9.5-11.0g/m²。

27、本发明实施例的具体效果为：铝箔厚度零点零二至零点零五毫米，该厚度范围兼顾易撕盖的成型性和阻隔性。厚度低于零点零二毫米，铝箔针孔率高，氧气透过率增大，阻隔性不足，且冲压成型时易破裂；厚度高于零点零五毫米，撕裂开启力大，老人或儿童难以开启，且材料成本增加。保护剂涂布量一点零至一点二克每平方米，对应干膜厚度二至三微米，该厚度足以形成连续保护层覆盖铝箔表面针孔和缺陷，但过厚则增加成本且降低铝箔柔韧性，冲压时保护剂层易开裂。热封胶涂布量九点五至十一点零克每平方米，对应干膜厚度八至十微米，该厚度确保与马口铁盖圈的热封强度达到十五牛顿每十五毫米以上，但过厚则干燥时间延长，且热封胶内应力增大，长期储存后易分层。上述参数与闪烘和一次干燥工艺匹配，保护剂薄层闪烘后快速达到半干状态，热封胶厚层在一次干燥的低温挥发区有充足时间脱除溶剂，两层厚度差异通过梯度升温时长分配得到补偿，最终两侧涂层固化均匀，铝箔整体性能平衡。

28、本发明第二方面提供一种易撕盖铝箔，所述易撕盖铝箔由上述的易撕盖铝箔的制备方法制备得到。

29、本发明实施例的具体效果为：铝箔仅经历一次高温干燥过程，晶粒细小，力学性能优良；两侧涂层与铝箔的界面结合牢固，保护剂层致密光亮，热封胶层强韧耐热。性能上，铝箔抗拉强度提升，延伸率提升，冲压成型时不易破裂；层间剥离强度提升，在高温灭菌和长期储存过程中涂层不分离。该易撕盖铝箔用于奶粉罐、咖啡罐等食品包装时，开启时铝箔沿罐边完整撕除，无残留碎片，安全性高，且铝箔光亮美观，提升产品档次。