BR102014018213B1 - Método para o revestimento de uma superfície isenta de cromo de uma chapa de aço estanhada, método para produzir uma folha de flandres e dispositivo para concretização do método - Google Patents

Abstract

folha de flandres com revestimento de polímero e método para sua produção. a presente invenção refere-se a um método para o revestimento de uma superfície isenta de cromo de uma chapa de aço estanhada com um revestimento de polímero, sendo que a superfície de estanho isenta de cromo da chapa de aço estanhada inicialmente será oxidada em processo eletroquímico em um primeiro passo, e em um segundo passo, na superfície de estanho oxidada será aplicado um revestimento de polímero, bem como abrange um dispositivo para a concretização deste método. a invenção refere-se, além disso, a uma folha de flandres revestida com um revestimento polimérico de tereftalato de polietileno (pet), sendo isenta de cromo e passivada, sendo que entre a superfície de estanho da folha de flandres e do revestimento polimérico está prevista apenas uma fina camada de óxido de estanho e eventualmente uma camada promotora de aderência, bem como, abrange o uso de uma folha de flandres deste tipo para produzir embalagens.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma folha de flandres com revestimento de polímero, bem como, a um método para sua produção e a um dispositivo para concretização do método.

[0002] A folha de flandres é uma chapa de aço fina, laminada a frio, cuja superfície é revestida com estanho. A aplicação do revestimento de estanho sobre a folha de flandres verifica-se normalmente em um processo eletrolítico. A folha de flandres é usada principalmente para produção de embalagens, especialmente de latas para produtos alimentícios e alimentos para animais. Embalagens para material de enchimento químico-técnico, latas de aerossol, latas de bebidas e para produção de partes para tais embalagens como, por exemplo, fechos, cintas de latas, discos de válvulas, tampas de latas e anéis de latas.

[0003] A folha de flandres se destaca por uma elevada resistência à corrosão e estabilidade contra ácidos, bem como, pela boa deformabilidade. Para determinados usos, por exemplo, para produção de embalagens de produtos alimentares e latas de bebidas, a superfície da folha de flandres recebe, adicionalmente, um revestimento de laca ou de polímero, a fim de que, além da proteção contra corrosão, assegurar uma proteção adicional contra corrosão pelo revestimento de estanho. Para tanto, é aplicado na folha de flandres, por exemplo, um laminado plástico de polietileno tereftalato (PET) ou de polipropileno (PP). A folha de flandres revestida com um laminado se adapta especialmente para produção de discos de válvulas, fundos de latas de aerossol, tampas de romper para latas, bem como, recipientes e fechos de vácuo de repuxamento profundo.

[0004] Não obstante, ficou evidenciado que na deformação de folhas de flandres providas de revestimento PET, surgem fissuras de tensão no revestimento PET, as quais, no contato com materiais de enchimento agressivos e, especialmente, contendo ácidos, fazem com que o revestimento de estanho subjacente da folha de flandres seja atacado. Também, as emulsões de lubrificantes que são aplicados na superfície da folha de flandres para melhor usinagem, são corresponsáveis para a formação inicial de fissuras no PET e, além disso, podem penetrar nas fissuras formadas no revestimento PET, atacando a superfície de estanho da folha de flandres, o que pode resultar em perda de aderência e em uma separação do revestimento PET da superfície da folha de flandres.

[0005] A partir das publicações DE 40 09 839 A1, DE 34 36 412 C2 e EP 664 209 A1 passaram a ser conhecidas diferentes chapas de aço estanhadas que são revestidas com uma película de resina de poliéster, especialmente de polietileno tereftalato (PET). O revestimento da superfície da folha de flandres com a película de resina de poliéster verifica-se em um processo de laminação aplicada de uma folha de poliéster, especialmente uma folha PET, na superfície da folha de flandres. Para garantir suficiente aderência da película de resina de poliéster na superfície da folha de flandres, antes do processo da laminação aplicada da película de resina de poliéster, é aplicada na superfície da folha de flandres uma camada aderente contendo cromo, a qual, por exemplo, é formada por uma camada única de óxido de cromo hidratado ou por uma camada dupla de cromo metálico com uma camada superposta de óxido de cromo hidratado. Sem esta camada aderente entre a superfície da folha de flandres e a película da resina de poliéster, a película de resina de poliéster, especialmente uma película PET, se separaria da folha de flandres, especialmente nas deformações nos métodos para produção de embalagens ou na esterilização ou no enchimento das embalagens com materiais de enchimento quentes. Os compostos de cromo usados para a produção da camada aderente contendo cromo, todavia, são venenosos e perigosos para o meio ambiente.

[0006] Como material alternativo para folha de flandres, passou a ser conhecido do estado da técnica a chapa de aço eletrolítica cromada (Electrolytic Chromium Coated Steel; ECCS). Neste material, que também é designado em inglês como "Tin-Free Steel (TFS)" - aço isento de estanho, trata-se de uma chapa de aço laminada a frio, a qual, em processo eletrolítico, recebeu um revestimento de cromo e de óxido de cromo. A superfície deste material apresenta uma boa aderência para materiais de polímeros como, por exemplo, para polietileno tereftalato ou polipropileno e pode, portanto, ser revestida com esses polímeros, por exemplo, através de uma laminação superposta de uma folha de polímero, a fim de possibilitar uma proteção adicional contra corrosão. A aderência do revestimento de polímero na superfície de cromo do ECCS, ou seja, do TFS, resiste, no caso também a intensas deformações como ocorre, por exemplo, na produção de recipientes para embalagens, bem como processos para esterilização. Chapas ECCS providas de revestimentos de polímero são, portanto, usadas especialmente em processos de produção para recipientes nos quais são necessárias deformações fortes das chapas, como, por exemplo, na produção de discos de válvulas para latas de aerossol, sendo que o revestimento orgânico no ECCS se verifica antes da deformação porque, do contrário, se apresenta um forte desgaste de ferramenta.

[0007] A partir da patente europeia EP 848 664 B1, passou a ser conhecida, por exemplo, uma cinta de aço protegida por um revestimento de cromo contra corrosão (ECCS, ou seja, TFS), cinta esta na qual foi aplicada por laminação uma película constituída de polietileno tereftalato. Tais chapas de aço, protegidas com um revestimento de cromo contra corrosão, também são desvantajosas em virtude da toxicidade dos compostos de cromo usados no processo da produção, especialmente ácido crômico líquido (cromo VI) do banho de beneficiamento.

[0008] A partir do documento WO 97/03823-A passou a ser conhecida uma chapa de aço resistente à corrosão que possui uma camada metálica protetora contra corrosão, na qual pode se tratar, por exemplo, de camadas de estanho ou de cromo/óxido de cromo aplicadas em processo eletrolítico, nas quais, em uma face ou nas duas faces, é aplicada uma película de polímero transparente por processo de laminação superposta de uma película de polímero. A película de polímero é constituída de polietileno tereftalato (PET), cloreto de polivinila (PVC) ou de polipropileno (PP).

[0009] Entre a camada anticorrosiva metálica da chapa de aço e da película de polímero aplicada por laminação, está previsto um promotor de adesão, especialmente uma camada adesiva. Para produção da chapa de aço resistente à corrosão, é usada uma chapa de aço protetora revestida com uma camada anticorrosiva metálica e passivada com uma espessura entre 0,05 mm e 0,5 mm, sendo aquecida para temperaturas de cerca de 160 °C. Sobre a chapa de aço aquecida, através de rolos rotativos, será aplicada por laminação a folha de polímero. A espessura da película de polímero aplicada por laminação está situada entre 5 e 100 μm. A folha de polímero apresenta, no caso, preferencialmente, em uma face, uma camada aderente, que possui um ponto de fusão menor do que o material de polímero da folha de polímero. A película de polímero será aplicada por laminação com a camada aderente na direção da superfície da camada anticorrosiva metálica da chapa de aço.

[00010] Neste método para aplicação por laminação de uma folha de polímero na camada protetora anticorrosiva metálica de uma chapa de aço, é usada uma folha de polímero especial com uma camada aderente, a fim de aplicar por laminação a folha de polímero na superfície da camada anticorrosiva da chapa de aço. A produção destas folhas de polímero com uma camada aderente é muito dispendiosa. Além disso, a manipulação destas folhas de polímero com uma camada aderente é mais difícil e os parâmetros do método, especialmente a temperatura, no processo da aplicação da laminação, precisam ser mantidos dentro dos valores limite predeterminados que são determinados pelas temperaturas de fusão da folha de polímero e da camada aderente. Especialmente, no caso de chapas de aço estanhadas, ficou, todavia, demostrado que não se pode dispensar uma camada aderente quando deve ser garantida uma aderência suficientemente boa da película de polímero na superfície estanhada da chapa de aço. Nas superfícies de cromo de ECCS, ou seja, TFS, por sua vez, as folhas de polímero aderem de uma maneira melhor, porém, na produção do ECCS, em virtude das substâncias contendo cromo e que são usadas no revestimento da chapa de aço, surgem resíduos venenosos e prejudiciais ao meio ambiente.

[00011] Partindo desta situação, a invenção tem por base a tarefa de apresentar um método totalmente isento de cromo para a produção de chapa de aço de resistência intensiva contra formação de corrosão. A chapa de aço altamente resistente à corrosão, produzida com o método, deve especialmente ser adequada para a produção de embalagens e também não deve sofrer quaisquer danos relativamente à resistência contra corrosão, também no caso de deformações fortes, o processo de produção e esterilização da embalagem produzida.

[00012] No processo consoante a invenção para o revestimento de uma superfície isenta de cromo de uma chapa de aço estanhada (folha de flandres) com um revestimento de polímero, a superfície de estanho isenta de cromo da chapa de aço estanhada será, inicialmente, em um primeiro passo, oxidada em processo eletroquímico e, em um segundo passo, sobre a superfície de estanho oxidada será aplicado um revestimento de polímero. Pela oxidação eletroquímica da superfície de estanho, é assegurada uma passivação isenta de cromo da superfície de estanho, que evita um crescimento descontrolado de oxido de estanho na superfície da folha de flandres. Diferente do que acontece em processos convencionais para a passivação de folha de flandres contra o crescimento de óxido de estanho na superfície da folha de flandres, verifica-se a passivação da superfície da folha de flandres no método de acordo com a invenção de emprego de substâncias contendo cromo, especialmente sem o emprego de óxidos de cromo venenosos e perigosos para o meio ambiente. Foi verificado de maneira surpreendente que esta passivação isenta de cromo da superfície da folha de flandres através da oxidação eletroquímica feita, não somente um crescimento descontrolado de óxido de estanho na superfície da folha de flandres, porém, simultaneamente, também, constitui uma boa base de aderência para polímeros. Desta maneira, em um segundo passo do método de acordo com a invenção, poderá ser aplicado sem problemas um revestimento de polímero na superfície de estanho oxidada da folha de flandres, sendo que a superfície de estanho oxidada possibilita uma aderência muito boa do revestimento de polímero. Ficou evidenciado que a aderência entre a superfície de estanho oxidada e o revestimento de polímero também resiste a intensas deformações como ocorrem, por exemplo, em métodos para produção de intensas deformações como, por exemplo, no método para produção de latas de repuxamento profundo repetido ou na produção de discos para válvulas. A aderência entre a superfície de estanho oxidada e o revestimento de polímero também resiste perfeitamente a uma esterilização, sem que durante a esterilização possa ocorrer uma separação do revestimento do polímero da superfície da folha de flandres.

[00013] No método de acordo com a invenção para produzir uma folha de flandres revestida com um polímero, em um primeiro passo do processo, inicialmente em uma ou nas duas faces de uma folha de flandres, será precipitado em processo eletrolítico um revestimento de estanho. Em um segundo passo, verifica-se uma oxidação eletroquímica da superfície do revestimento de estanho e, finalmente, sobre a superfície oxidada do revestimento de estanho é aplicado um revestimento de polímero. A oxidação eletroquímica da superfície de estanho verifica-se, no caso, preferencialmente, em forma direta e especialmente dentro de poucos segundos após a separação do revestimento de estanho sobre a chapa de aço. A oxidação eletroquímica da superfície de estanho verifica-se, no caso, preferencialmente, também, sem outros passos intermediários, especialmente sem uma limpeza intermediária ou um tratamento de temperatura da superfície da folha de flandres.

[00014] A oxidação eletroquímica da superfície de estanho pode se verificar especialmente por uma polarização anódica da folha de flandres estanhada em um eletrólito aquoso e isento de cromo. Por exemplo, a oxidação eletroquímica da superfície de estanho poderá ser realizada por imersão da folha de flandres em uma solução de sódio (solução de carbonato de sódio). No caso, na superfície de estanho (isenta de cromo) da folha de flandres se produz uma fina camada de óxido de estanho que essencialmente consiste em óxido de estanho (SnO2), quadrivalente. Este óxido de estanho quadrivalente, comparado com óxido de estanho (SnO) bivalente, que é formado na superfície da folha de flandres na exposição de folha de flandres a uma atmosfera contendo oxigênio, é essencialmente inerte e evita um crescimento descontrolado bivalente de uma camada de óxido de estanho na superfície da folha de flandres no contato com oxigênio. A espessura da camada de óxido que é produzida na oxidação eletroquímica da superfície da folha de flandres, consistindo essencialmente de óxido de estanho quadrivalente, convenientemente estará em uma faixa de nm, sendo preferivelmente mais fina do que 100 nm. Na confirmação desta camada de óxido de estanho de ação passivante na superfície da folha de flandres, no passo da oxidação eletroquímica, preferivelmente, será produzida uma densidade de carga na superfície do estanho que, no máximo, é de 40 C/m2.

[00015] Depois da oxidação eletroquímica da superfície da folha de flandres, esta receberá um revestimento de polímero, sendo que este revestimento de polímero convenientemente possui uma espessura na faixa de 10 a 100 μm, e preferencialmente é aplicado por um processo de laminação de uma folha de polímero sobre a superfície oxidada de estanho. Preferencialmente, é especialmente conveniente no caso o uso de um laminado plástico coextrudado com uma camada de polímero e uma camada promotora de aderência que é aplicada por laminação sobre a superfície de estanho oxidada da folha de flandres, sendo que a camada promotora de aderência da folha plástica é aplicada na superfície oxidada de estanho e mediante aplicação de calor, por meio de cilindros laminadores, ou seja, de rolos laminadores, será aplicada no processo de laminação. Pela camada promotora de aderência, a aderência basicamente já boa do revestimento de polímero na superfície oxidada de estanho da folha de flandres ainda é aumentada.

[00016] Mostrou ser especialmente conveniente que a folha de flandres estanhada, durante a aplicação de laminação da folha polimérica, seja aquecida para temperaturas acima da temperatura de fusão do revestimento de estanho (232 °C). Desta maneira, será fundido o revestimento de estanho da folha de flandres de maneira que pelo menos as áreas próximas da superfície do revestimento de estanho da folha de flandres, durante o processo da aplicação por laminação da folha de polímero estejam presentes em estado liquefeito. Desta maneira, será ainda adicionalmente aperfeiçoada a aderência entre a superfície de estanho (líquida, em forma de fusão) da folha de flandres e do revestimento de polímero aplicado por laminação. Especialmente, desta maneira, também com o uso de materiais poliméricos no revestimento polimérico com ponto de fusão superior a 232 °C, ou no uso de lâminas plásticas coextrudadas, poderá ser assegurada com uma camada promotora de aderência, com ponto de fusão superior a 232 °C, uma aderência suficiente entre o revestimento polimérico e a superfície de estanho da folha de flandres. Não obstante, é especialmente preferido que a folha de flandres, na aplicação por laminação da folha polimérica na superfície estanhada, seja aquecida para temperaturas que são tanto mais elevadas do que a temperatura de fusão do estanho, como também são mais elevadas do que a temperatura de fusão do material polimérico, ou do promotor de aderência eventualmente existente, usado para a formação do revestimento de polímero.

[00017] Também é possível aplicar um revestimento de polímero sem um promotor adicional de aderência na superfície de estanho oxidada da folha de flandres. Somente quando nos processos de trabalho subsequentes, na usinagem da folha de flandres produzida de acordo com a invenção, são realizadas deformações muito intensas, será necessário o emprego de um promotor de aderência entre a superfície oxidada de estanho da folha de flandres e o revestimento polimérico a fim de evitar uma separação do revestimento do polímero nos passos de deformação.

[00018] Para usos especiais da folha de flandres produzida de acordo com a invenção, nos quais são necessárias altas taxas de deformação com taxas de repuxamento profundo D/d = β = 1,7 (D = diâmetro de aresta; d = diâmetro de tigela) e mais alto, provou ser conveniente o uso de um promotor de aderência entre o revestimento de polímero e a superfície de estanho da folha de flandres. Provaram ser adequados promotores de aderência em forma de camadas intermediárias que contêm polietileno tereftalato modificado por glicol (PETG), policiclo-hexileno tereftalato de metileno (PCTG) e/ou ácido isoftálico (IPA) ou suas misturas.

[00019] No material polimérico do revestimento polimérico, trata-se convenientemente de um poliéster termoplástico, especialmente de polietileno tereftalato (PET). O ponto de fusão do polietileno tereftalato se situa na faixa de 260 a 270 °C. A fim de a aplicação do revestimento de polímero sobre a superfície de estanho oxidada garantir uma aderência melhor possível, será conveniente que na aplicação do revestimento de polímero, a folha de flandres seja aquecida para temperaturas acima do ponto de fusão de polietileno tereftalato de maneira que na aplicação do revestimento de polímero tanto a superfície de estanho da folha de flandres, como também pelo menos as áreas do revestimento de polímero próximas da superfície, voltadas pelo menos na direção da chapa de flandres, estejam presentes em estado liquefeito, podendo assim ser realizada uma união de material íntima. Ficou demonstrado ser especialmente conveniente que a folha de flandres estanhada, na aplicação do polímero, seja mantida na faixa de temperatura entre 270 °C e 290 °C e, preferivelmente, em 280 °C.

[00020] A fim de, por exemplo, na aplicação por laminação de uma folha de polímero na superfície de estanho oxidada da folha de flandres através de cilindros laminadores, evitar uma colagem da folha de polímero nos cilindros de laminação aquecidos, será convenientemente utilizado uma folha plástica de camadas múltiplas para conformação do revestimento de polímero que na sua face superior apresenta uma camada antibloqueio. Uma camada antibloqueio desta forma pode, por exemplo, ser configurada por uma camada de óxido de silício no lado superior da folha de polímero.

[00021] Os métodos de acordo com a invenção podem ser realizados em instalações de estanhagem de cintas, sendo que uma cinta de aço é movimentada através de um conjunto de transporte com uma velocidade de cinta preferencialmente superior a 200 m/min, especialmente preferido superior a 500 m/min, atravessando um conjunto de estanhagem, a fim de que esta cinta de aço seja revestida em um ou nos dois lados em processo eletrolítico com um revestimento de estanho. A oxidação eletroquímica subsequente da superfície de estanho verifica-se em um conjunto de oxidação, preferivelmente pela passagem da cinta de aço estanhada com velocidade de cinta, atravessando um banho de eletrólise com um eletrólito liquefeito, sendo que no caso a cinta de aço é convenientemente comutada como um anódio a fim de oxidar a superfície de estanho em processo eletroquímico (anódico). Em seguida, na superfície de estanho oxidada da cinta de aço em movimento, em um conjunto de revestimento de material plástico, será aplicado o revestimento de polímero, para o que, preferivelmente, por meio de cilindros laminadores em uma ou nas duas faces, seja aplicado por laminação uma película de polímero na superfície de estanho oxidada. O conjunto de estanhagem e o conjunto de oxidação, vistos na direção da marcha da cinta, estão dispostos em sequência e preferivelmente tão próximos reciprocamente que nas velocidades típicas das cintas superiores a 200 m/min, dentro do espaço de tempo mais curto e preferivelmente dentro de poucos segundos depois do revestimento de estanho, a superfície estanhada da cinta de aço possa ser oxidada em processo eletroquímico.

[00022] Estas e outras vantagens dos métodos de acordo com a invenção e da folha de flandres de acordo com a invenção resultarão dos exemplos de execução a seguir descritos, que serão explicados com referência aos desenhos acompanhantes. Os desenhos mostram:

[00023] Fig. 1: apresentação esquemática de um dispositivo para realização do processo da invenção para produzir folha de flandres revestida com um revestimento de polímero;

[00024] Fig. 2: apresentação esquemática de uma folha de flandres de acordo com a invenção, com um revestimento de polímero sem camada promotora de aderência;

[00025] Fig. 3: apresentação esquemática de uma folha de flandres de acordo com a invenção, com um revestimento de polímero, com camada promotora de aderência.

[00026] O material de partida para o método de acordo com a invenção para produção de uma folha de flandres revestida com uma camada de polímero, preferencialmente, será uma chapa de aço em forma de cinta (cinta de aço) preferivelmente laminada a quente e/ou chapa de aço de liga baixa em forma de cinta (cinta de aço) com conteúdo de carbono reduzido de, por exemplo, 20 a 900 ppm. Os componentes da liga de aço atendem convenientemente as normas do padrão internacional ASTM A 623-11 (especificação de padrão para produtos de laminação), com o que é assegurado o uso de folhas de flandres produzidas de acordo com a invenção para a produção de embalagens de produtos alimentícios. Basicamente, para o método de acordo com a invenção podem ser usados todos os tipos de aço que apresentam uma composição adequada para a produção de chapas finas ou chapas finíssimas. A cinta de aço laminada a quente será inicialmente causticada em uma instalação de causticação (não mostrada), depois será lavada e seca e, em seguida, será laminada a frio em um conjunto laminador a frio. No caso, a cinta de aço será laminada para uma espessura inferior a 1,0 mm (chapa fina) e preferivelmente para espessuras de 0,1 até 0,5 mm (chapa finíssima). Após a laminação a frio, a cinta de aço será conduzida inicialmente através de um forno contínuo de recozer no qual a cinta de aço será aquecida para temperaturas de 550 °C a 700 °C a fim de recozer o aço em forma de recristalização. Pelo processo de recozer de recristalização, a deformabilidade da cinta de aço laminada a frio será reconstituída. Após o recozimento de recristalização, a cinta de aço poderá ser submetida em um laminador sequencial, a um processo de laminação final ou de acabamento, caso seja necessário para lograr as finalidades de usinagem previstas, as propriedades de deformação necessárias. Na laminação sequencial, poderá eventualmente, também, ser lograda uma redução de espessura adicional e necessária da cinta de aço. Após a laminação final ou laminação sequencial, verifica-se uma limpeza da cinta de aço com um tratamento eletrolítico alcalino e por causticação com lavagem subsequente.

[00027] Em seguida, conforme mostrado esquematicamente na Fig. 1, a cinta de aço 10 é conduzida através de um conjunto de estanhagem 7. No caso, a cinta de aço 10 será desenrolada de um rolo 12 na forma de uma cinta contínua, sendo transportada por um conjunto de transporte 6 com uma velocidade de cinta preferivelmente superior a 200 m/min e até de 750 m/min, através de um tanque 7a com um eletrólito contendo estanho e como catódio é conduzido entre anódios de estanho.

[00028] Desta maneira, será solto o estanho dos anódios e separado na cinta de aço em forma de revestimento de estanho. O estanho pode ter espessura aleatória e caso necessário poderá ser precipitado nas duas faces da cinta de aço 10. A espessura da camada de estanho aplicada está regularmente situada entre 0,5 g/m2 e 12 g/m2. Porém, também, é possível um revestimento da cinta de aço com camadas de estanho mais finas ou mais grosas.

[00029] Imediatamente após o revestimento das cintas de aço com o revestimento de estanho e especialmente sem outros passos intermediários, a superfície de estanho da cinta de aço 10 estanhada será oxidada em um processo eletroquímico em um conjunto de oxidação 8. Para tanto, a cinta de aço 10 recém estanhada será conduzida, por exemplo, para um banho de eletrólise com um eletrólito ácido isento de cromo e aquoso, sendo comutado como um anódio. Desta maneira, será polarizada em forma anódica a superfície de estanho fresca da cinta de aço 10 estanhada. No caso, forma-se uma camada de óxido de estanho com uma espessura de camada na faixa de mm na superfície de estanho da cinta de aço estanhada, que essencialmente é constituída de óxido de estanho (SnO2) quadrivalente. Este óxido de estanho quadrivalente é essencialmente inerte comparado com o óxido de estanho (SnO) bivalente, produzido na armazenagem de chapa de aço estanhada em uma atmosfera de oxigênio. Com esta camada de óxido de estanho (essencialmente quadrivalente e inerte), que é formada na oxidação eletroquímica da superfície recém-estanhada, é assegurada uma elevada resistência da superfície da cinta de aço estanhada contra corrosão e reação com enxofre. A camada de óxido de estanho fina, essencialmente de óxido de estanho quadrivalente (SnO2) evita especialmente um crescimento descontrolado de óxido de estanho adicional (bivalente) no contato da superfície estanhada com o oxigênio do ar.

[00030] A oxidação eletroquímica da superfície de estanho verifica- se, por exemplo, como oxidação anódica da cinta de aço 10 estanhada em uma solução de sódio, isto é, em uma solução de carbonato de sódio aquosa. A cinta de aço estanhada, para tanto, continua sendo movimentada com velocidade de cinta e conduzida por um banho de eletrólise 8a com uma solução de sódio. A concentração de carbonato de sódio na solução de sódio será preferivelmente de 1% em peso a 10% em peso, de preferência, 2% em peso a 8% em peso, de preferência 3% em peso a 7% em peso, especialmente 4% em peso a 6% em peso, especialmente cerca de 5% em peso.

[00031] O conjunto de oxidação 8 para a oxidação eletroquímica da superfície do revestimento de estanho abrange convenientemente um banho de eletrólise 8a com um tanque vertical que está cheio de eletrólito. Próximo do fundo, dentro do tanque vertical, está disposto um rolo defletor sobre o qual a cinta de aço 10 estanhada será defletida. Entre a cinta de aço 10 estanhada e o contra-eletrodo (por exemplo, um catodo de aço) no tanque vertical, é aplicado um potencial. A quantidade da carga Q transferida na oxidação eletroquímica estará situada preferivelmente abaixo de 40 C/m2. A densidade de corrente reinante no banho de eletrólise estará situada preferivelmente na faixa de 1,0 A/dm2 a 3 A/dm2. A espessura de camada de óxido de estanho que então se forma preferivelmente é menor do que 100 nm e estará situada de modo especialmente preferido, na ordem de grandeza de 10 nm.

[00032] O tempo de anodização corresponde ao tempo de permanência da cinta de aço estanhada no banho de oxidação (banho de eletrólise) eletroquímico. Esta é predeterminada pela duração do banho de eletrólise, ou seja, o seu nível de enchimento, bem como, a extensão do anódio e a velocidade da cinta e nas velocidades de cinta típicas estará situada convenientemente em uma faixa de 0,1 s a 1 s, especialmente entre 0,1 s e 0,7 s, preferivelmente, na faixa de 0,15 s a 0,5 s e, de maneira ideal, ao redor de 0,2 s. Na dependência da velocidade da cinta, por meio do nível de enchimento, poderá ser regulado o tempo de anodização para valores adequados a fim de conformar a espessura da camada preferida da camada de óxido de estanho produzida em um processo eletroquímico.

[00033] A distância entre a cinta de aço 10 e o contra-eletrodo no banho de eletrólise 8a será regulada de acordo com a instalação. Estará situado, por exemplo, na faixa de 3 a 15 cm, preferivelmente na faixa de 5 a 10 cm e especialmente ao redor de 10 cm. A temperatura do eletrólito estará preferivelmente situada na faixa de 30 a 60 °C,especialmente na faixa de 35 °C a 50 °C.

[00034] A densidade da corrente no banho de eletrólise é regulada, por exemplo, na faixa de 1,0 a 3 A/dm2, preferivelmente 1,3 até 2,8 A/dm2, e especialmente ao redor de 2,4 A/dm2. A quantidade da carga total movimenta-se numa faixa entre 0,2 C e 0,4 C sendo preferivelmente, por exemplo, 0,3 C. As densidades de carga correspondentes (relativamente à superfície da cinta da folha de flandres oxidada) estarão situadas em uma faixa de 0,2 C/dm2 a 0,4 C/dm2.

[00035] A cinta de aço 10 estanhada, após a oxidação eletroquímica da superfície de estanho, será conduzida com uma velocidade de cinta máxima de 200 m/min para um conjunto de revestimento de plástico 9. Como a cinta de aço não pode ser atravessada pelo conjunto de revestimento de plástico com as elevadas velocidades de cinta de cerca de 750 m/min, que com as quais se opera na estanhagem da cinta de aço no conjunto de estanhagem, convenientemente o passo do método do revestimento de polímero será separado, isto é, deverá ser realizado com enrolamento precedente da cinta de aço estanhada para uma armazenagem em bobina intermediária. Isto pode ser feito sem problemas porque em virtude da oxidação eletroquímica, a superfície do estanho é resistente contra um crescimento (adicional) descontrolado de uma camada de óxido de zinco (bivalente). Todavia, também é possível aplicar o revestimento de polímero sem armazenagem intermediária e com a cinta de aço em passagem, diretamente após a estanhagem e oxidação da superfície de estanho dentro do conjunto de revestimento de plástico 9. Ali, em uma ou nas duas faces da cinta de aço estanhada, será aplicado um revestimento de polímero. Para tanto, a cinta de aço será inicialmente aumentada em um conjunto de aquecimento 11, que pode ser configurado, por exemplo, como aquecimento de indução ou também como aquecimento infravermelho ou de micro-ondas, será aquecida para temperaturas que estão situadas pelo menos acima da temperatura de fusão do estanho (232 °C). Convenientemente, a temperatura da cinta de aço 10, na aplicação do revestimento de polímero, também estará situada acima da temperatura de fusão do material de polímero. Preferivelmente, trata-se no material de polímero, de polietileno tereftalato (PET com temperatura de fusão de aproximadamente entre 235 e 260 °C, dependendo do grau de cristalização e do grau da polimerização) ou polipropileno (PP com temperatura de fusão aproximada de 160 °C) ou também polietileno (PE com uma temperatura de fusão de aproximadamente 130 a 145 °C).

[00036] No aquecimento da cinta de aço estanhada para temperaturas acima do ponto de fusão de estanho, forma-se entre a superfície da cinta de aço e a camada de estanho uma camada de liga muito fina e muito densa que consiste em átomos de ferro dos átomos de aço e de estanho do revestimento de estanho. Esta camada de liga resulta em uma aderência muito boa do revestimento de estanho na superfície da cinta de estanho e constitui, além disso, uma barreira anticorrosiva muito eficaz. No caso de uma fusão aplicada completa do revestimento de estanho, também será produzida uma superfície bem polida da camada de estanho.

[00037] Para a cinta de aço 10 aquecida, no conjunto de revestimento plástico 9, será introduzida em uma ou nas duas faces, um laminado 16 de material de polímero e através de cilindros laminadores 9a (convenientemente aquecidos) serão impressas na superfície do revestimento de estanho. No caso da folha de polímero 16 pode se tratar de uma folha de um poliéster, como seja, polietileno tereftalato e especialmente uma folha de poliéster de orientação biaxial, ou amorfa, ou de uma folha de polipropileno, ou também de uma folha de um laminado de polímero, consistindo em polietileno tereftalato e polipropileno e polietileno. Caso necessário, será usada uma folha de polímero com um promotor de aderência, o que, em seguida, ainda será descrito. Baseado na temperatura da cinta de aço 10 aquecida será fundida, neste caso, pelo menos, a área próxima da superfície do revestimento de estanho e (de acordo com a temperatura selecionada para a cinta de aço), eventualmente, também, pelo menos, a área voltada na direção da cinta de aço 10 estanhada, a qual, depois por impressão pelos cilindros modeladores 9a, fica aderente na superfície oxidada do revestimento de estanho.

[00038] A fim de evitar na laminação aplicada da folha de polímero 16, na superfície de estanho oxidada da chapa de aço 10, por meio dos cilindros laminadores 9a, uma colagem da folha de polímero nos cilindros laminadores eventualmente aquecidos, será usada convenientemente uma folha de polímero 16 de camadas múltiplas para a configuração do revestimento de polímero que na sua face superior apresenta uma camada antibloqueio. Uma camada de bloqueio deste tipo pode, por exemplo, ser formada por uma camada de óxido de silício no lado superior da folha de polímero.

[00039] Após a laminação aplicada da folha de polímero, a cinta de aço 10 revestida com estanho e polímero apresenta um resfriamento para cerca de 20 °C. Desta maneira, o revestimento de polímero opcionalmente ainda poderá ser totalmente fundido para depois ser bruscamente resfriado em um conjunto de resfriamento 15 (por exemplo, um banho d'água) para uma temperatura abaixo do ponto de transição vítreo. Desta maneira, forma-se, por exemplo, no emprego de PET ou de PP, como material polimérico, uma estrutura amorfa no polietileno tereftalato , ou seja, uma estrutura cristalina mínima no polipropileno. A fusão do revestimento de polímero verifica-se, no caso, especialmente, de modo conveniente, por um aquecimento repetido da cinta de aço 10 para temperaturas acima do ponto de fusão do material de polímero usado, em um conjunto de fusão 14. A fusão do revestimento de polímero verifica-se no conjunto de fusão 14 convenientemente por aquecimento indutivo da cinta de aço 10 em uma bobina de indução 14a. Com este pós-aquecimento, são neutralizadas tensões específicas no revestimento de polímero por meio de relaxamento, o que resulta em um aumento da aderência entre o revestimento de estanho e o revestimento de polímero e, portanto, resulta em uma estabilização da união dessas camadas. No emprego de PET como material de polímero, estará situado, por exemplo, o tempo de relaxamento em menos de 0,5 segundos, de maneira que um rápido aquecimento do revestimento de polímero para temperaturas acima da temperatura de fusão do PET (cerca de 260 °C) será suficiente para produzir o relaxamento desejado. As velocidades típicas de cintas superiores a 200 m/min será, para tanto, suficiente, por exemplo, uma bobina de indução 14a que se estende no conjunto de fusão 14 por menos do que um metro ao longo da direção de deslocamento da cinta a fim de, desta forma, aquecer a cinta de aço 10 neste segmento, fundindo desta maneira, o revestimento de polímero.

[00040] O subsequente resfriamento brusco do revestimento de polímero fundido no conjunto de resfriamento 15, poderá se verificar, por exemplo, através de um resfriamento a ar ou através de imersão da cinta de aço em um tanque com frigorígeno. Finalmente, a cinta de aço 10 revestida será enrolada do conjunto de transporte 6 para um rolo 13.

[00041] A Fig. 2 apresenta, em corte, uma folha de flandres produzida de modo correspondente. Esta folha de flandres abrange as camadas, como sejam, chapa de aço 1, revestimento de estanho 2, camada de óxido de estanho 3 e o revestimento de polímero 4 (por exemplo, de PET).

[00042] As folhas de flandres produzidas de acordo com a invenção destacam-se por uma resistência à corrosão elevada, que é lograda pela camada protetora metálica anticorrosiva de estanho e pelo revestimento de polímero. Também contribui para resistência anticorrosiva a fina camada de liga ferro-estanho que se forma no aquecimento da cinta de aço estanhada para temperaturas acima do ponto de fusão de estanho entre a superfície da cinta de aço e a camada de estanho. No caso, a combinação destas camadas protetoras anticorrosivas é especialmente vantajosa porque pelo revestimento de polímero será evitada a liberação de íons de estanho do revestimento de estanho na aplicação de ar. As folhas de flandres produzidas de acordo com a invenção, baseado no revestimento de polímero, também são inertes contra materiais de enchimento agressivos e, especialmente contendo ácidos, e, portanto, adaptam-se muito bem para produção de embalagens para tais materiais de enchimento. Em comparação com o ECCS (TFS) cinzento fraco, as folhas de flandres de acordo com a invenção - em virtude da superfície brilhante do revestimento de estanho, que é formada na fusão completa do revestimento de estanho - apresentam um brilho muito intenso. Isto é especialmente vantajoso no uso de revestimentos de polímeros transparentes ou transluzentes porque a folha de flandres desta maneira apresenta uma superfície de brilho óptica muito agradável. Comparado com os métodos conhecidos para produção de chapas de aço, que possuem uma camada anticorrosiva metálica e um revestimento de polímero, os métodos de acordo com a invenção se destacam também pelo fato de serem totalmente isentos de cromo, isto é, não são usadas substâncias contendo cromo.

[00043] As cintas de aço produzidas de acordo com a invenção se destacam, além disso, por uma aderência muito boa do revestimento de polímero no revestimento de estanho que em virtude da superfície de estanho oxidada já é lograda sem promotor de aderência ou camadas aderentes adicionais. O uso adicional de camadas promotoras de aderência entre o revestimento de estanho e o revestimento de polímero é necessário somente para empregos específicos, nos quais, se apresentam taxas de deformação muito elevadas.

[00044] No caso de taxas de deformação reduzidas, que se apresentam, por exemplo, na produção de tampas e fundos redondos para latas, e que podem ser definidas por um comportamento de estiragem β = D/d (no caso de D = diâmetros de arestas e d = diâmetros de lata) podem ser definidos por β < 1,2, o uso de uma camada promotora aderente não é necessário. No caso de deformações maiores, como por exemplo, ocorrem no caso de repuxamentos profundos maiores (por exemplo, na produção de discos de válvulas) com β > 1,7, por sua vez, será conveniente usar um promotor de aderência e, no caso de taxas de deformação ainda maiores de β > 2 (que ocorrem, por exemplo, em latas e latas DWI de repuxamento profundo único ou múltiplo) parece ser necessário um promotor de aderência a fim de evitar, de maneira eficaz, uma separação do revestimento de polímero da superfície de estanho.

[00045] Como promotores de aderência adequados, foram usados polietileno tereftalato modificados por glicol (PETG, sendo que menos de 50% do componente de diol consiste em um ciclo hexadimetanol), policiclo-hexileno tereftalato de metileno (PCTG, sendo que mais do que 50% do componente diol é constituído de ciclo-hexadimetanol) e/ou ácido isoftálico (IPA). Mostraram ser especialmente preferidos promotores de aderência que apresentam uma parcela de PETG e 5 a 25% de volume de IPA ou PCTG. Para a formação de uma camada promotora de aderência, entre a superfície de estanho oxidada da folha de flandres e do revestimento de polímero, será convenientemente empregado um laminado de polímero de camadas múltiplas, que contém uma camada de polímero (por exemplo, de PET) e uma camada promotora de aderência de um dos materiais acima mencionados. Estas folhas de polímero são disponíveis como folhas coextrudadas, estando situada a espessura da camada promotores de aderência na faixa de 3 a 6 μm com uma espessura global da folha de polímero de 10 a 40 μm. A folha de polímero de camada múltipla será orientada para aplicação do revestimento de polímero com a camada promotora de aderência na direção da superfície de estanho, sendo assim aplicada na superfície de estanho oxidada. A Fig. 3 apresenta uma folha de flandres produzida de modo correspondente, sendo mostrada em corte. Esta abrange as camadas de chapa de aço 1, revestimento de estanho 2, camada de oxido de estanho 3 e o revestimento de polímero aplicado por laminação com a camada promotora de aderência 5 e a camada de polímero 4 (por exemplo, de PET).

[00046] As folhas de flandres produzidas de acordo com a invenção se adaptam para a produção de recipientes de embalagens, especialmente para produtos alimentícios e para materiais de enchimento técnicos como, por exemplo, latas de duas seções (com repuxamento profundo e estiradas, latas DWI) e latas de aerossol. Também são considerados fundos de latas entre seções, quando antes da solda do fundo for removido o revestimento de polímero na área da solda. Também podem ser produzidas partes desses recipientes de embalagem a partir das cintas de aço produzidas de acordo com a invenção, como sejam, por exemplo, cintas para talas, discos para válvulas, tampas de latas e anéis de tampas. Além disso, o método de acordo com a invenção também poderá ser usado para a produção de chapas de aço para serem usados em outras áreas como, por exemplo, para produção de chapas para a área de construção ou para a produção de aparelhos domésticos.

[00047] A invenção não está restrita aos exemplos de execução descritos. Assim, é possível, por exemplo, no contexto que a cinta de aço 10 seja enrolada após a oxidação eletroquímica da superfície de estanho, em um rolo (bobina) e conduzir este material nesta forma para o próximo passo do método (aplicação do revestimento de polímero). Isto não foi levado em conta na apresentação esquemática do dispositivo de acordo com a invenção da Fig. 1.

[00048] A camada de polímero também poderá ser aplicada por outros métodos de revestimento que não seja laminação, sobre o revestimento de estanho. Assim sendo, após a oxidação eletroquímica da superfície de estanho, por exemplo, também, através de uma extrusão direta, poderá ser aplicado um material de polímero fundido sobre o revestimento de estanho oxidado como, por exemplo, descrito na patente DE 197 30 893 C1.

[00049] Na aplicação do revestimento de polímero, também são possíveis combinações de diferentes materiais de polímero. Assim, por exemplo, no lado superior da cinta de aço estanhada poderá ser aplicado um revestimento de polímero de PET e no lado inferior da cinta poderá ser aplicado um revestimento de polímero de PP. No caso, um revestimento de polímero (PP ou PET) também pode ser substituído por uma laca.

Claims (7)

1. Método para o revestimento de uma superfície isenta de cromo de uma chapa de aço (1) estanhada com um revestimento de polímero (4), no qual a superfície de estanho isenta de cromo da chapa de aço (1) estanhada inicialmente será oxidada em processo eletroquímico, em um primeiro passo, por meio de polarização anódica da chapa de aço estanhada (1) em um eletrólito aquoso e isento de cromo e, em um segundo passo, na superfície de estanho oxidada será aplicado um revestimento de polímero (4), caracterizado pelo fato de que o revestimento de polímero (4) ocorre por meio da aplicação de uma folha de polímero feito de um material de polímero ou por extrusão direta de um material de polímero fundido, sendo que o material de polímero é polietileno tereftalato (PET) ou polipropileno (PP) ou polietileno (PE).

2. Método para produzir uma folha de flandres revestida com um revestimento de polímero (4), caracterizado pelos seguintes passos, - separação eletrolítica de um revestimento de estanho (2) em uma ou em ambas as faces de uma chapa de aço (1); - aplicação de um revestimento de polímero (4) na superfície oxidada do revestimento de estanho (2) com o método definido na reivindicação 1.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a oxidação eletroquímica da superfície de estanho se verifica diretamente, de preferência dentro de poucos segundos depois da separação do revestimento de estanho (2) sobre a chapa de aço (1).

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a polarização anódica da chapa de aço (1) estanhada em um eletrólito aquoso e isento de cromo é realizada somente até a densidade da carga na superfície de estanho chegar no máximo a 40 C/m2.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o revestimento de polímero (4) é aplicado por laminação de uma folha de polímero sobre a superfície de estanho oxidada e isenta de cromo da chapa de aço (1), sendo que a chapa de aço (1) durante a laminação aplicada do revestimento de polímero (4) será mantida em temperaturas acima da temperatura de fusão (TSn) do revestimento de estanho (2).

6. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento de polímero (4) é aplicado por laminação de uma folha de plástico coextrudada com uma camada de polímero e uma camada promotora de aderência ou folha de orientação biaxial ou amorfa de poliéster fundido feita de polietileno tereftalato (PET), na superfície de estanho oxidada da chapa de aço (1).

7. Dispositivo para concretização do método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, incluindo, - um conjunto de transporte (6) para o transporte contínuo de uma cinta de aço (10) contínua em um conjunto de transporte com uma velocidade de cinta, - um conjunto de estanhagem (7) para o revestimento galvânico da cinta de aço (10) com a aplicação de um revestimento de estanho (2), transportada com velocidade de transporte pelo conjunto de revestimento, - um conjunto de oxidação (8) com um banho de eletrólise (8a), no qual está contido um eletrólito aquoso, isento de cromo, através do qual é conduzida uma cinta de aço (10) estanhada com velocidade de cinta, a fim de oxidar a superfície de estanho em processo eletroquímico, - caracterizado pelo fato de que o dispositivo inclui igualmente um conjunto de revestimento de plástico (9) para aplicação em uma ou em ambas as faces de um revestimento de polímero (4) na superfície de estanho da cinta de aço (10), que inclui a aplicação por laminação de uma folha de polímero feita de um material de polímero ou por extrusão direta de um material de polímero fundido, sendo que o material de polímero é selecionado a partir do grupo, composto por polietileno tereftalato (PET), polipropileno (PP) e polietileno (PE).

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