專利名稱：處理熱塑性樹脂容器涂層的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理容器涂層的方法及相關(guān)設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于干燥容器特別是由熱塑性樹脂制成的瓶子的保護(hù)涂層的方法和相關(guān)設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，近段時(shí)間以來諸如PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)的熱塑性材料一直用于制作容器。特別是用于盛裝食品的容器，如飲料。雖然這種容器具有多種類型，但下文中通常所指瓶子，其使用更為廣泛。
由熱塑性材料制成的瓶子在重量，抗沖擊性，成本及類似方面確實(shí)很方便，但是它們也有缺陷。例如該材料制作中產(chǎn)生多微孔，且壁的厚度有限，瓶子能夠透過氣體。如氧氣可以穿透瓶并通過氧化改變內(nèi)容物，和/或在很多碳酸飲料中存在的二氧化碳會(huì)逃逸從而使飲料沒有泡沫騰涌而缺乏吸引力。
已經(jīng)提出很多方法以解決上述問題。首先，一種解決方法是增大瓶壁的厚度；但遺憾的是這增加了生產(chǎn)成本并在制造過程中產(chǎn)生問題。其次的一種解決方法是使用多層瓶；然而這也增加生產(chǎn)成本并使制造復(fù)雜。第三種解決方法是使瓶內(nèi)壁上沉積一薄層用作阻擋層；但遺憾的是這同樣也增加了成本并使制造復(fù)雜。
顯然，一種簡單有效地解決現(xiàn)存問題的方法在于形成一保護(hù)涂層，該涂層能夠充當(dāng)氣體交換阻擋層該方法是通過涂敷，特別是浸漬瓶體外表面而獲得。
例如，美國專利US-A-5,658,619公開了一種涂敷瓶子的方法。該方法包括將瓶子送至涂覆工段，在該工段瓶子被夾住，并一次浸入裝滿涂覆溶液的多個(gè)容器中的一個(gè)內(nèi)，所述涂漬溶液由分散于涂劑中的樹脂組成。隨后，在將瓶子從涂漬溶液中移開后，瓶子被松開并送入一閃蒸工段，在該工段涂漬溶液的溶劑從涂敷于瓶子外表面的涂層上去除。經(jīng)閃蒸工藝后，瓶子送至固化站，在該固化站處，涂層的樹脂進(jìn)行固化。
這種設(shè)備很復(fù)雜且具有很多臨界點(diǎn)，特別是在從涂敷工位轉(zhuǎn)向閃蒸工位過程中，在進(jìn)入去除階段內(nèi)涂料流掛的成形。此外，經(jīng)簡單閃蒸而從涂料中去除溶劑是一個(gè)不易控制的長期過程。有時(shí)使用具有水基溶劑的涂料以減小成本并限制環(huán)境污染。但遺憾的是，這種選擇妨礙干燥，其需要較長的干燥時(shí)間或者需要在易于促使溶劑快速去除的溫度上加熱瓶子。如果要求高產(chǎn)量，該溫度即使不高于但也很接近使瓶子的熱塑材料軟化溫度。
因此，提供一種涂敷干燥系統(tǒng)是很重要的，該系統(tǒng)限制對(duì)瓶子的損壞并同時(shí)確保處理方法，且限制涂敷后的干燥時(shí)間，防止涂層厚度的不均勻。
干燥該水基涂料的簡單方法是將其加熱；例如使其暴露于紅外線輻射(IR)中。
例如，紅外線加熱設(shè)備已在本申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)PCT/EP00/10540中公開，雖然該申請(qǐng)涉及一種將預(yù)模制工件精整送入最終模制的設(shè)備，其意圖是用于將工件溫度提高到合適于最終模制的溫度。在前述文件中，預(yù)模制品被送經(jīng)一系列紅外輻射燈；同時(shí)在環(huán)境溫度下可調(diào)氣流先環(huán)繞該預(yù)模制品流過，并隨后繞著紅外線輻射燈使其冷卻。
雖然該解決方法很吸引人，但是它涉及的僅是未涂敷的預(yù)模制品，該制品在確定的溫度用不同的操作方法及很短加熱時(shí)間內(nèi)被簡單加熱。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種很好地干燥置于容器特別是由熱塑性材料制成的瓶子保護(hù)層的方法，以減少瓶子對(duì)氣體的滲透性，如果氣體滲入或滲出瓶子都能影響瓶子內(nèi)容物的質(zhì)量。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種很好地干燥置于容器特別是由熱塑性材料制成的瓶子保護(hù)層的方法，該方法不會(huì)使該熱塑性材料過熱，不會(huì)使瓶子扭曲并浪費(fèi)能量。
本發(fā)明的又一目的是提供一種實(shí)施上述方法的設(shè)備。
通過下面對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，可以清楚本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)，該優(yōu)選實(shí)施例通過非限定實(shí)例而給出，它并不排斥其它實(shí)施例和改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種方法，由此瓶子由熱塑性材料制成并借助均勻分布的特定夾持設(shè)備夾持其孔口，所述瓶子浸入于溶劑內(nèi)的樹脂溶液中，其后該溶劑經(jīng)閃蒸方法蒸發(fā)，以便在瓶子外表面上留下保護(hù)涂層。本發(fā)明所述的干燥方法包括如下步驟i.在用已知方式將施加的過量樹脂溶液去除后，將已涂覆的瓶子送經(jīng)設(shè)置在已間隔開的加熱元件下方的處理爐的第一區(qū)域；ii.允許空氣從處理爐外側(cè)流入該爐的第一區(qū)域；特別是空氣必須向上流動(dòng)，首先環(huán)繞瓶子，接著環(huán)繞加熱元件；iii.在瓶子送入加熱元件下之后，將瓶子送入爐子的第二區(qū)域，其位于加熱元件上方；iv.允許已環(huán)繞加熱元件流動(dòng)的氣流在第二區(qū)域內(nèi)環(huán)繞瓶子流動(dòng)；v.在將更新氣流送入爐子的第一區(qū)域前，將流出第二區(qū)域的至少部分熱氣流與從外部得到的空氣混合。
在干燥爐內(nèi)，在第一和第二區(qū)域內(nèi)，瓶子被水平設(shè)置。
上述方法進(jìn)一步的特征在于加熱元件向上發(fā)出的輻射借助反射設(shè)備反射到瓶子上。該反射設(shè)備還讓流經(jīng)加熱元件的氣流進(jìn)入第二區(qū)域；事實(shí)上該設(shè)備在其10-30％的表面(最好15-25％)上均勻適當(dāng)?shù)卮蚩住?br>
加熱元件具有細(xì)長形狀及許多紅外燈(IR)，最好以多個(gè)不同的組排列。這些加熱元件的主軸水平設(shè)置。
噴刷在加熱元件下方進(jìn)給的瓶子氣流的溫度范圍是50～70℃，繞瓶流動(dòng)的氣流的速度在1.5和2.5m/s之間；這些參數(shù)予以控制以便在加熱元件下方經(jīng)過瓶子的溫度永遠(yuǎn)不會(huì)高于65℃。
隨后，被加熱元件變暖的氣流(達(dá)到溫度大約在60和80℃之間)在爐子的第二區(qū)域內(nèi)繞已處理的瓶子在加熱元件上方流動(dòng)(速度范圍為1.5～2.5m/s)，以便瓶子的溫度不會(huì)超過65℃。
相關(guān)參數(shù)(燈所發(fā)射的能量，氣流，瓶子處理時(shí)間，爐內(nèi)空氣環(huán)流百分?jǐn)?shù)％)都可以被調(diào)整，以便75～95％的溶劑(理想85～92％)在爐子的第一區(qū)域內(nèi)經(jīng)紅外加熱從涂層中去除，而剩余量溶劑在爐子第二區(qū)域內(nèi)經(jīng)熱空氣除去。
通過這種方式，即除去爐子第一區(qū)域內(nèi)僅部分涂層溶劑，有可能很好地控制加熱元件下的瓶子溫度，以減小瓶壁變形與樹脂的晶化。
正如已提及的，來自爐子第一區(qū)域的熱空氣被再次利用，以便在爐子的第二區(qū)域內(nèi)除去涂層的殘余溶劑，以減小能量浪費(fèi)。此外，流出第二區(qū)域的空氣至少部分地送回爐子的第一區(qū)域內(nèi)；因此，不僅進(jìn)一步保存能量，而且也有助于維持爐子第一和第二區(qū)域內(nèi)所需的溫度，不管環(huán)境溫度如何而提高良好的工藝穩(wěn)定性。
此外，從爐子外側(cè)汲取的部分冷空氣在進(jìn)入爐子第一區(qū)域前被轉(zhuǎn)向，以便將瓶子頸部維持在至多55℃的溫度。
在整個(gè)干燥過程中，瓶子保持水平設(shè)置，且至少在紅外爐內(nèi)，瓶子以每分鐘100～300轉(zhuǎn)之間的速度旋轉(zhuǎn)。
紅外線燈是中波的；瓶子在燈前經(jīng)過的時(shí)間在15和30秒之間，最好25秒。
本發(fā)明的具體實(shí)施例將在下文描述。通過給出對(duì)本發(fā)明的范圍和大小非限定的例子并結(jié)合附圖進(jìn)行描述
圖1顯示設(shè)備第一實(shí)施例的豎直截面；圖2顯示設(shè)備第二實(shí)施例的豎直截面。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)。它包括由壁(8，15，17和18)所限定的腔(1)，該腔(1)包括如下元件i.用于處理瓶子(4)的第一下部區(qū)域(2)，和用于處理瓶子的第二上部區(qū)域(5)；ii.設(shè)置在裝配有加熱元件(3)(例如紅外線燈)的下部區(qū)域(2)內(nèi)的爐子(2’)，其適于散發(fā)熱輻射；該爐子由壁(14)、部分外壁(17)、上壁(10)和下壁(11)所限定，它們都適于反射熱輻射并允許氣體流過；iii.適于產(chǎn)生環(huán)繞空氣流(6)并控制流速的已知裝置(未在圖中顯示)；iv.適于接收該氣流(6)的腔(12)；該腔由壁(8，15)及與豎向管(19)連通的門(7)限定，該豎向管由壁(8)和順次與下部區(qū)域(2)連通的元件(9)所限定；v.具有多個(gè)夾持裝置(13)的鏈條，所述夾持裝置夾持并抓握瓶子，在爐(2’)內(nèi)所謂的卡盤；所述鏈條在爐外平行于壁(14)經(jīng)過，壁(14)具有一開口，該開口適于成為瓶頸的通道，有可能將瓶頸保持于爐(2’)之外并分開氣流(6)。
在該方法中，瓶子(4)在一特定位置(位置4”)進(jìn)入靠近燈的爐子(2’)，在該位置移經(jīng)整個(gè)爐子，離開爐子，向上移動(dòng)，并位于另一特定位置(4)。同時(shí)，由圖中未顯示的設(shè)備產(chǎn)生并控制的氣流(6)從腔(12)經(jīng)管(19)流入下部區(qū)域(2)。一旦氣流到達(dá)該區(qū)域，它就被壁(14)分為兩部分第一股氣流流經(jīng)壁(11)以便進(jìn)入爐子(2’)，其控制瓶子溫度，并冷卻散發(fā)熱輻射的設(shè)備或加熱元件(3)；第二股氣流向上流動(dòng)以便離開爐子(2’)噴刷壁(14)，以便將夾持在卡盤(13)內(nèi)的瓶子(4)的頸部冷卻。第一股氣流在冷卻加熱元件(3)后，流經(jīng)壁(10)，并向上流到腔(1)的上部，在此處噴刷位置4內(nèi)的瓶子，結(jié)果該涂敷——干燥工藝，并隨后流入排出腔(16)。在該腔內(nèi)，熱氣流至少部分經(jīng)門(7)返回腔(12)，以便回收熱能并保持爐子(2’)內(nèi)溫度穩(wěn)定。
如果沒有足夠的縱向空間處理所需產(chǎn)品，取代該內(nèi)嵌布置，設(shè)備的兩個(gè)工段可以并排設(shè)置(參見圖2，其中所有部件的標(biāo)號(hào)都與圖1相同)。在此發(fā)明中，瓶子沿如下路徑移動(dòng)(參見附圖)一開始位于右手側(cè)，瓶子在位置4”進(jìn)入腔(1)，朝著觀察者的方向穿過爐子(2’)，向左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離觀察者移動(dòng)進(jìn)入設(shè)備左部的爐子2’a；現(xiàn)在它們向上移動(dòng)到位置4a，再次朝著觀察者移動(dòng)，穿過設(shè)備左側(cè)上部區(qū)域(5a)，向右轉(zhuǎn)最后進(jìn)入位置4，它們?cè)诓考?遠(yuǎn)離觀察者移動(dòng)，朝著干燥設(shè)備出口穿過。
權(quán)利要求
1.一種處理來自設(shè)備的熱塑性材料制成的瓶子涂層的方法，在設(shè)備中每個(gè)瓶子借助均勻分布的特定夾持設(shè)備夾持其孔口，該夾持設(shè)備被一輸送鏈移動(dòng)，所述瓶子浸入于溶劑內(nèi)的樹脂溶液中，以便在瓶子外表面上產(chǎn)生保護(hù)性且不滲透氣體的涂層，過量的涂料適當(dāng)?shù)厝コ以撊軇┱舭l(fā)，該干燥方法的特征在于包括如下步驟i.將瓶子送經(jīng)設(shè)置在已間隔開的加熱元件下方的處理爐的第一區(qū)域(2’)；ii.從處理爐外側(cè)提供空氣流進(jìn)入該爐的第一區(qū)域(2’)，該空氣流向上定向的流動(dòng)，首先環(huán)繞瓶子，接著環(huán)繞所述加熱元件；iii.在瓶子送入加熱元件下之后，將瓶子送入爐子的第二區(qū)域，該區(qū)域位于所述加熱元件上方；iv.允許已環(huán)繞加熱元件流動(dòng)的氣流在第二區(qū)域內(nèi)環(huán)繞瓶子流動(dòng)；v.在將更新氣流送入爐子的第一區(qū)域前，將流出第二區(qū)域的至少部分熱氣流與從外部得到的空氣混合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，加熱元件包括多個(gè)具有中波的紅外線燈(IR)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，該紅外線燈以多個(gè)不同的組排列。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一區(qū)域(2’)內(nèi)氣流的溫度范圍在50～70℃之間，而環(huán)繞瓶子的氣流速度在1.5和2.5m/min之間。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述參數(shù)通過適當(dāng)調(diào)整來自設(shè)備外部的氣流流速及來自第二區(qū)域的熱空氣的數(shù)量來控制，上述兩股氣流被混合。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，繞經(jīng)加熱元件的氣流達(dá)到溫度在60～80℃之間，以1.5～2.5m/s之間的速度在加熱元件上方在爐子的第二區(qū)域內(nèi)遇到先前已處理過的瓶子，并將瓶子的溫度保持在低于65℃。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，燈所發(fā)射的能量、氣流、瓶子處理時(shí)間、以及爐內(nèi)空氣環(huán)流百分?jǐn)?shù)％都可以予以調(diào)整，以便75～95％的溶劑從爐子的第一區(qū)域內(nèi)涂層中去除，而剩余量溶劑在爐子第二區(qū)域內(nèi)去除。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，從涂層中去除的溶劑量在85～92％之間。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，在完全干燥涂層后，從第二區(qū)域流出的熱氣流以0～90％的量在爐子內(nèi)循環(huán)。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，瓶子停留在燈前的時(shí)間在15～30秒之間。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，瓶子停留在燈前的時(shí)間為25秒。
12.按照權(quán)利要求1所述的方法處理熱塑性材料制成的瓶子涂層的設(shè)備包括壁(8，15，17，18)限定的腔(1)，該腔(1)包括如下元件i.用于處理瓶子(4)的第一下部區(qū)域(2)，和用于處理瓶子的第二上部區(qū)域(5)；ii.設(shè)置在下部區(qū)域(2)內(nèi)裝配有適于散發(fā)熱輻射的加熱元件(3)的爐子(2’)；該爐子由壁(14)、部分外壁(17)、上壁(10)和下壁(11)限定，它們都適于反射熱輻射并允許氣體流過；iii.適于產(chǎn)生環(huán)繞空氣流(6)并控制流速的裝置；iv.適于接收該氣流(6)的腔(12)；該腔由壁(8，15)及與豎向管(19)連通的門(7)限定，該豎向管由壁(8)和順次與下部區(qū)域(2)連通的元件(9)所限定，以允許氣流從腔(12)流入?yún)^(qū)域(2)；v.具有多個(gè)卡盤(13)的鏈條，當(dāng)該卡盤在爐子附近時(shí)，所述卡盤(13)夾持并抓握爐(2’)內(nèi)的瓶子，所述鏈條在爐外平行于壁(14)移動(dòng)，壁(14)具有一開口，該開口適于成為瓶頸通道，有可能將瓶子頸部保持于爐(2’)之外并分開氣流(6)。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，門(7)將空氣入口腔(12)與空氣出口腔(16)分開，在從下部區(qū)域(2)流至上部區(qū)域(5)并被加熱元件加熱后，空氣流出該腔，所述門(7)適于從出口腔(16)流出的熱空氣入口部分送回入口腔(12)。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述壁(14)還用作偏轉(zhuǎn)來自管(19)進(jìn)入?yún)^(qū)域(2)的部分氣流，將氣流送入卡盤(13)以冷卻瓶頸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種干燥由熱塑性材料制成的容器涂層的方法和設(shè)備。該方法包括將所述容器送入被分為兩個(gè)區(qū)域的爐子在第一區(qū)域內(nèi)，通過加熱涂料，涂層的大部分溶劑被紅外線燈除去，同時(shí)容器的溫度通過氣流控制；在第二區(qū)域內(nèi)，剩余溶劑通過使用來自爐子第一區(qū)域的氣流而除去。
文檔編號(hào)F26B15/00GK1681606SQ03821331
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2003年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者馬泰奧·佐帕斯, 阿爾貝托·阿爾梅林, 安德烈亞·薩蘭, 奧托里諾·文德拉梅利 申請(qǐng)人:S.I.P.A.社會(huì)工業(yè)化計(jì)劃與自動(dòng)化股份公司