专利名称：处理热塑性树脂容器涂层的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种处理容器涂层的方法及相关设备。更具体地说，本发明涉及一种用于干燥容器特别是由热塑性树脂制成的瓶子的保护涂层的方法和相关设备。
背景技术：
目前，近段时间以来诸如PET(聚对苯二甲酸乙二酯)的热塑性材料一直用于制作容器。特别是用于盛装食品的容器，如饮料。虽然这种容器具有多种类型，但下文中通常所指瓶子，其使用更为广泛。
由热塑性材料制成的瓶子在重量，抗冲击性，成本及类似方面确实很方便，但是它们也有缺陷。例如该材料制作中产生多微孔，且壁的厚度有限，瓶子能够透过气体。如氧气可以穿透瓶并通过氧化改变内容物，和/或在很多碳酸饮料中存在的二氧化碳会逃逸从而使饮料没有泡沫腾涌而缺乏吸引力。
已经提出很多方法以解决上述问题。首先，一种解决方法是增大瓶壁的厚度；但遗憾的是这增加了生产成本并在制造过程中产生问题。其次的一种解决方法是使用多层瓶；然而这也增加生产成本并使制造复杂。第三种解决方法是使瓶内壁上沉积一薄层用作阻挡层；但遗憾的是这同样也增加了成本并使制造复杂。
显然，一种简单有效地解决现存问题的方法在于形成一保护涂层，该涂层能够充当气体交换阻挡层该方法是通过涂敷，特别是浸渍瓶体外表面而获得。
例如，美国专利US-A-5,658,619公开了一种涂敷瓶子的方法。该方法包括将瓶子送至涂覆工段，在该工段瓶子被夹住，并一次浸入装满涂覆溶液的多个容器中的一个内，所述涂渍溶液由分散于涂剂中的树脂组成。随后，在将瓶子从涂渍溶液中移开后，瓶子被松开并送入一闪蒸工段，在该工段涂渍溶液的溶剂从涂敷于瓶子外表面的涂层上去除。经闪蒸工艺后，瓶子送至固化站，在该固化站处，涂层的树脂进行固化。
这种设备很复杂且具有很多临界点，特别是在从涂敷工位转向闪蒸工位过程中，在进入去除阶段内涂料流挂的成形。此外，经简单闪蒸而从涂料中去除溶剂是一个不易控制的长期过程。有时使用具有水基溶剂的涂料以减小成本并限制环境污染。但遗憾的是，这种选择妨碍干燥，其需要较长的干燥时间或者需要在易于促使溶剂快速去除的温度上加热瓶子。如果要求高产量，该温度即使不高于但也很接近使瓶子的热塑材料软化温度。
因此，提供一种涂敷干燥系统是很重要的，该系统限制对瓶子的损坏并同时确保处理方法，且限制涂敷后的干燥时间，防止涂层厚度的不均匀。
干燥该水基涂料的简单方法是将其加热；例如使其暴露于红外线辐射(IR)中。
例如，红外线加热设备已在本申请人的专利申请PCT/EP00/10540中公开，虽然该申请涉及一种将预模制工件精整送入最终模制的设备，其意图是用于将工件温度提高到合适于最终模制的温度。在前述文件中，预模制品被送经一系列红外辐射灯；同时在环境温度下可调气流先环绕该预模制品流过，并随后绕着红外线辐射灯使其冷却。
虽然该解决方法很吸引人，但是它涉及的仅是未涂敷的预模制品，该制品在确定的温度用不同的操作方法及很短加热时间内被简单加热。
发明目的本发明的一个目的是提供一种很好地干燥置于容器特别是由热塑性材料制成的瓶子保护层的方法，以减少瓶子对气体的渗透性，如果气体渗入或渗出瓶子都能影响瓶子内容物的质量。
本发明的一个目的是提供一种很好地干燥置于容器特别是由热塑性材料制成的瓶子保护层的方法，该方法不会使该热塑性材料过热，不会使瓶子扭曲并浪费能量。
本发明的又一目的是提供一种实施上述方法的设备。
通过下面对本发明优选实施例的详细说明，可以清楚本发明的其它优点，该优选实施例通过非限定实例而给出，它并不排斥其它实施例和改进。
发明内容
本发明涉及一种方法，由此瓶子由热塑性材料制成并借助均匀分布的特定夹持设备夹持其孔口，所述瓶子浸入于溶剂内的树脂溶液中，其后该溶剂经闪蒸方法蒸发，以便在瓶子外表面上留下保护涂层。本发明所述的干燥方法包括如下步骤i.在用已知方式将施加的过量树脂溶液去除后，将已涂覆的瓶子送经设置在已间隔开的加热元件下方的处理炉的第一区域；ii.允许空气从处理炉外侧流入该炉的第一区域；特别是空气必须向上流动，首先环绕瓶子，接着环绕加热元件；iii.在瓶子送入加热元件下之后，将瓶子送入炉子的第二区域，其位于加热元件上方；iv.允许已环绕加热元件流动的气流在第二区域内环绕瓶子流动；v.在将更新气流送入炉子的第一区域前，将流出第二区域的至少部分热气流与从外部得到的空气混合。
在干燥炉内，在第一和第二区域内，瓶子被水平设置。
上述方法进一步的特征在于加热元件向上发出的辐射借助反射设备反射到瓶子上。该反射设备还让流经加热元件的气流进入第二区域；事实上该设备在其10-30％的表面(最好15-25％)上均匀适当地打孔。
加热元件具有细长形状及许多红外灯(IR)，最好以多个不同的组排列。这些加热元件的主轴水平设置。
喷刷在加热元件下方进给的瓶子气流的温度范围是50～70℃，绕瓶流动的气流的速度在1.5和2.5m/s之间；这些参数予以控制以便在加热元件下方经过瓶子的温度永远不会高于65℃。
随后，被加热元件变暖的气流(达到温度大约在60和80℃之间)在炉子的第二区域内绕已处理的瓶子在加热元件上方流动(速度范围为1.5～2.5m/s)，以便瓶子的温度不会超过65℃。
相关参数(灯所发射的能量，气流，瓶子处理时间，炉内空气环流百分数％)都可以被调整，以便75～95％的溶剂(理想85～92％)在炉子的第一区域内经红外加热从涂层中去除，而剩余量溶剂在炉子第二区域内经热空气除去。
通过这种方式，即除去炉子第一区域内仅部分涂层溶剂，有可能很好地控制加热元件下的瓶子温度，以减小瓶壁变形与树脂的晶化。
正如已提及的，来自炉子第一区域的热空气被再次利用，以便在炉子的第二区域内除去涂层的残余溶剂，以减小能量浪费。此外，流出第二区域的空气至少部分地送回炉子的第一区域内；因此，不仅进一步保存能量，而且也有助于维持炉子第一和第二区域内所需的温度，不管环境温度如何而提高良好的工艺稳定性。
此外，从炉子外侧汲取的部分冷空气在进入炉子第一区域前被转向，以便将瓶子颈部维持在至多55℃的温度。
在整个干燥过程中，瓶子保持水平设置，且至少在红外炉内，瓶子以每分钟100～300转之间的速度旋转。
红外线灯是中波的；瓶子在灯前经过的时间在15和30秒之间，最好25秒。
本发明的具体实施例将在下文描述。通过给出对本发明的范围和大小非限定的例子并结合附图进行描述
图1显示设备第一实施例的竖直截面；图2显示设备第二实施例的竖直截面。
图1显示根据本发明设备的基本结构。它包括由壁(8，15，17和18)所限定的腔(1)，该腔(1)包括如下元件i.用于处理瓶子(4)的第一下部区域(2)，和用于处理瓶子的第二上部区域(5)；ii.设置在装配有加热元件(3)(例如红外线灯)的下部区域(2)内的炉子(2’)，其适于散发热辐射；该炉子由壁(14)、部分外壁(17)、上壁(10)和下壁(11)所限定，它们都适于反射热辐射并允许气体流过；iii.适于产生环绕空气流(6)并控制流速的已知装置(未在图中显示)；iv.适于接收该气流(6)的腔(12)；该腔由壁(8，15)及与竖向管(19)连通的门(7)限定，该竖向管由壁(8)和顺次与下部区域(2)连通的元件(9)所限定；v.具有多个夹持装置(13)的链条，所述夹持装置夹持并抓握瓶子，在炉(2’)内所谓的卡盘；所述链条在炉外平行于壁(14)经过，壁(14)具有一开口，该开口适于成为瓶颈的通道，有可能将瓶颈保持于炉(2’)之外并分开气流(6)。
在该方法中，瓶子(4)在一特定位置(位置4”)进入靠近灯的炉子(2’)，在该位置移经整个炉子，离开炉子，向上移动，并位于另一特定位置(4)。同时，由图中未显示的设备产生并控制的气流(6)从腔(12)经管(19)流入下部区域(2)。一旦气流到达该区域，它就被壁(14)分为两部分第一股气流流经壁(11)以便进入炉子(2’)，其控制瓶子温度，并冷却散发热辐射的设备或加热元件(3)；第二股气流向上流动以便离开炉子(2’)喷刷壁(14)，以便将夹持在卡盘(13)内的瓶子(4)的颈部冷却。第一股气流在冷却加热元件(3)后，流经壁(10)，并向上流到腔(1)的上部，在此处喷刷位置4内的瓶子，结果该涂敷——干燥工艺，并随后流入排出腔(16)。在该腔内，热气流至少部分经门(7)返回腔(12)，以便回收热能并保持炉子(2’)内温度稳定。
如果没有足够的纵向空间处理所需产品，取代该内嵌布置，设备的两个工段可以并排设置(参见图2，其中所有部件的标号都与图1相同)。在此发明中，瓶子沿如下路径移动(参见附图)一开始位于右手侧，瓶子在位置4”进入腔(1)，朝着观察者的方向穿过炉子(2’)，向左转远离观察者移动进入设备左部的炉子2’a；现在它们向上移动到位置4a，再次朝着观察者移动，穿过设备左侧上部区域(5a)，向右转最后进入位置4，它们在部件5远离观察者移动，朝着干燥设备出口穿过。
权利要求
1.一种处理来自设备的热塑性材料制成的瓶子涂层的方法，在设备中每个瓶子借助均匀分布的特定夹持设备夹持其孔口，该夹持设备被一输送链移动，所述瓶子浸入于溶剂内的树脂溶液中，以便在瓶子外表面上产生保护性且不渗透气体的涂层，过量的涂料适当地去除，且该溶剂蒸发，该干燥方法的特征在于包括如下步骤i.将瓶子送经设置在已间隔开的加热元件下方的处理炉的第一区域(2’)；ii.从处理炉外侧提供空气流进入该炉的第一区域(2’)，该空气流向上定向的流动，首先环绕瓶子，接着环绕所述加热元件；iii.在瓶子送入加热元件下之后，将瓶子送入炉子的第二区域，该区域位于所述加热元件上方；iv.允许已环绕加热元件流动的气流在第二区域内环绕瓶子流动；v.在将更新气流送入炉子的第一区域前，将流出第二区域的至少部分热气流与从外部得到的空气混合。
2.如权利要求1所述的方法，其中，加热元件包括多个具有中波的红外线灯(IR)。
3.如权利要求2所述的方法，其中，该红外线灯以多个不同的组排列。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一区域(2’)内气流的温度范围在50～70℃之间，而环绕瓶子的气流速度在1.5和2.5m/min之间。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述参数通过适当调整来自设备外部的气流流速及来自第二区域的热空气的数量来控制，上述两股气流被混合。
6.如权利要求1所述的方法，其中，绕经加热元件的气流达到温度在60～80℃之间，以1.5～2.5m/s之间的速度在加热元件上方在炉子的第二区域内遇到先前已处理过的瓶子，并将瓶子的温度保持在低于65℃。
7.如权利要求1所述的方法，其中，灯所发射的能量、气流、瓶子处理时间、以及炉内空气环流百分数％都可以予以调整，以便75～95％的溶剂从炉子的第一区域内涂层中去除，而剩余量溶剂在炉子第二区域内去除。
8.如权利要求7所述的方法，其中，从涂层中去除的溶剂量在85～92％之间。
9.如权利要求2所述的方法，其中，在完全干燥涂层后，从第二区域流出的热气流以0～90％的量在炉子内循环。
10.如权利要求5所述的方法，其中，瓶子停留在灯前的时间在15～30秒之间。
11.如权利要求5所述的方法，其中，瓶子停留在灯前的时间为25秒。
12.按照权利要求1所述的方法处理热塑性材料制成的瓶子涂层的设备包括壁(8，15，17，18)限定的腔(1)，该腔(1)包括如下元件i.用于处理瓶子(4)的第一下部区域(2)，和用于处理瓶子的第二上部区域(5)；ii.设置在下部区域(2)内装配有适于散发热辐射的加热元件(3)的炉子(2’)；该炉子由壁(14)、部分外壁(17)、上壁(10)和下壁(11)限定，它们都适于反射热辐射并允许气体流过；iii.适于产生环绕空气流(6)并控制流速的装置；iv.适于接收该气流(6)的腔(12)；该腔由壁(8，15)及与竖向管(19)连通的门(7)限定，该竖向管由壁(8)和顺次与下部区域(2)连通的元件(9)所限定，以允许气流从腔(12)流入区域(2)；v.具有多个卡盘(13)的链条，当该卡盘在炉子附近时，所述卡盘(13)夹持并抓握炉(2’)内的瓶子，所述链条在炉外平行于壁(14)移动，壁(14)具有一开口，该开口适于成为瓶颈通道，有可能将瓶子颈部保持于炉(2’)之外并分开气流(6)。
13.如权利要求12所述的设备，其中，门(7)将空气入口腔(12)与空气出口腔(16)分开，在从下部区域(2)流至上部区域(5)并被加热元件加热后，空气流出该腔，所述门(7)适于从出口腔(16)流出的热空气入口部分送回入口腔(12)。
14.如权利要求12所述的设备，其中，所述壁(14)还用作偏转来自管(19)进入区域(2)的部分气流，将气流送入卡盘(13)以冷却瓶颈。
全文摘要
本发明涉及一种干燥由热塑性材料制成的容器涂层的方法和设备。该方法包括将所述容器送入被分为两个区域的炉子在第一区域内，通过加热涂料，涂层的大部分溶剂被红外线灯除去，同时容器的温度通过气流控制；在第二区域内，剩余溶剂通过使用来自炉子第一区域的气流而除去。
文档编号F26B15/00GK1681606SQ03821331
公开日2005年10月12日 申请日期2003年9月10日 优先权日2002年9月10日
发明者马泰奥·佐帕斯, 阿尔贝托·阿尔梅林, 安德烈亚·萨兰, 奥托里诺·文德拉梅利 申请人:S.I.P.A.社会工业化计划与自动化股份公司