CN106061626A - 瓶坯涂覆装置、瓶坯制造方法以及塑料瓶制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供瓶坯涂覆装置(10)，其具备围绕中心轴(111)旋转的圆柱形状的转印辊(11)和在转印辊(11)的外周面按规定厚度涂抹涂覆液的涂抹装置，通过转印辊(11)的外周面与瓶坯(1)的外周面旋转接触，使得涂覆液从转印辊(11)的外周面转印到瓶坯(1)的外周面。

Description

瓶坯涂覆装置、瓶坯制造方法以及塑料瓶制造方法
技术领域
本发明涉及用于以涂覆液涂覆塑料瓶用瓶坯的瓶坯涂覆装置、瓶坯制造方法以及塑料瓶制造方法。
背景技术
当前，聚对苯二甲酸乙二酯制的塑料容器(PET瓶)等塑料瓶被广泛使用于饮料或食物的收纳。塑料瓶通过延展吹塑成型使试管状的瓶坯膨胀而成型。
已知有如日本特开2012-250771号公报所公开那样的技术，为了降低氧气以及二氧化碳那样的气体透过塑料瓶内外的情形，在瓶坯的外周面形成屏障涂覆层。屏障涂覆层的形成是通过将涂覆液涂抹到瓶坯的外周面并使瓶坯的外周面干燥来进行的。
发明内容
发明所要解决的课题
然而，涂覆液的涂抹典型的是如图6所示那样通过将瓶坯在铅直方向浸渍到涂覆液中来进行的。此时，在瓶坯的外周面上，因重力作用而使得涂覆液的膜厚朝着铅直方向下方逐渐变厚。
为此，降低气体透过的屏障性能在瓶坯乃至塑料瓶的外周面上变得不均匀。另外，若以膜厚不均匀的状态使涂覆液完全干燥，则存在膜厚薄的部分被过度加热而泛白的情况。特别是，若要将瓶坯沿铅直方向浸渍到涂覆液中，则瓶坯的底部也被涂抹涂覆液，因而涂覆液的干燥时间变长。为此，若要使膜厚厚的底部的涂覆液干燥，则膜厚薄的瓶坯的圆筒状身部会被过度加热，存在泛白的倾向。这些泛白的瓶坯或塑料瓶大多会在最终的检查工序中被视为残次品而无法使用。另外，在对塑料瓶进行吹塑成型时，若瓶坯泛白，则在吹塑工序中会出现延展不良，存在无法获得规定大小的塑料瓶或出现断裂的情况。
于是，本发明是鉴于上述问题点而做出的，其目的在于通过使被涂抹于塑料瓶用瓶坯的外周面的涂覆液的膜厚薄而均匀来降低瓶坯或塑料瓶的残次品的产生。
用于解决课题的方案
在本发明的第1方式中，提供一种瓶坯涂覆装置，具备：围绕中心轴旋转的圆柱形状的转印辊；和在转印辊的外周面按规定厚度涂抹涂覆液的涂抹装置；通过转印辊的外周面与瓶坯的外周面旋转接触，涂覆液从转印辊的外周面被转印到瓶坯的外周面。
在本发明的第1方式中，优选的是，涂抹装置是形成有缝隙且构成为从缝隙向转印辊的外周面排出涂覆液的模缝涂覆机。
在本发明的第1方式中，优选的是，瓶坯涂覆装置还具备输送瓶坯的输送装置，瓶坯的输送路径包含沿着转印辊的外周面的大致圆弧状的路径。
在本发明的第1方式中，优选的是，涂覆液从转印辊的外周面仅被转印到瓶坯的圆筒状身部。
在本发明的第1方式中，优选的是，瓶坯涂覆装置还具备构成为将未被转印到瓶坯的外周面的涂覆液从转印辊的外周面刮掉的刮板。
在本发明的第1方式中，优选的是，瓶坯涂覆装置还具备对由刮板刮掉的涂覆液进行回收的液回收容器和使该回收的涂覆液脱泡的脱泡装置。
在本发明的第2方式中，提供一种瓶坯制造方法，其特征在于，具备：在围绕中心轴旋转的圆柱形状的转印辊的外周面由涂抹装置按规定厚度涂抹涂覆液的步骤；在转印辊的外周面上输送瓶坯并从转印辊的外周面向瓶坯的外周面转印涂覆液的步骤；和使瓶坯的外周面干燥的步骤。
在本发明的第2方式中，优选的是，将上述涂覆液从转印辊的外周面仅转印到瓶坯的圆筒状身部。
在本发明的第2方式中，优选的是，在转印辊的外周面上连续输送瓶坯。
在本发明的第2方式中，优选的是，对未被转印到瓶坯的外周面的涂覆液进行回收及脱泡，再次由涂抹装置向转印辊的外周面涂抹。
在本发明的第2方式中，优选的是，涂覆液的粘度为100mPa·s以上。
在本发明的第3方式中，提供一种塑料瓶制造方法，包括以下步骤：对由本发明的第2方式制造的瓶坯进行延展吹塑成型。
发明的效果
根据本发明，能够使被涂抹在塑料瓶用瓶坯的外周面上的涂覆液的膜厚薄而均匀，进而能够降低瓶坯或塑料瓶的残次品的产生。
附图说明
图1表示塑料瓶用瓶坯。
图2(a)～(d)表示用于由瓶坯成型塑料瓶的延展吹塑成型法。
图3表示由瓶坯成型的塑料瓶。
图4是本发明的实施方式所涉及的瓶坯涂覆装置的概略图。
图5是模缝涂覆机的概略立体图。
图6表示向瓶坯涂抹涂覆液的以往方法。
图7表示向转印辊的外周面供给涂覆液的其他方法。
图8表示在图7的瓶坯涂覆装置中将多余的涂覆液由刀片刮落到液浸渍容器中的状态。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。另外，这些实施方式并不限定本发明。另外，上述实施方式的构成要素包括本领域技术人员能够置换且容易置换的要素以及实质相同的要素。
最初，参照图1～图3对成型塑料瓶的方法进行说明。另外，在本说明书中，所谓塑料瓶，是指聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)以及聚乙烯(PE)那样的塑料制成的瓶，并非限定于PET瓶。
图1表示塑料瓶用瓶坯1。瓶坯1是通过喷射(射出)成型法或PCM(瓶坯压缩模制)成型法由树脂成型的。瓶坯1由与塑料瓶的瓶盖嵌合的口部1a、与口部1a邻接的圆筒状身部1b以及将圆筒状身部1b的一个端部闭塞的底部1c构成，具有试管那样的形状。在口部1a的外周面，形成与瓶盖的阴螺纹螺纹接合的阳螺纹。瓶坯1的口部1a侧的端部打开。
在瓶坯1成型后，在瓶坯1的外周面形成屏障涂覆层。屏障涂覆层的形成，是通过在瓶坯1的外周面涂抹涂覆液并使瓶坯1的外周面干燥来进行的。由此，减少了氧气以及二氧化碳那样的气体在由瓶坯1成型的塑料瓶的内外透过的情形的发生，能够延长所收纳的饮料等的保存寿命。另外，塑料瓶的耐刮蹭性、防湿性等也能够得到提高。
塑料瓶通过延展吹塑成型而由瓶坯1成型。图2(a)～(d)表示用于由瓶坯1成型塑料瓶3的延展吹塑成型法。
最初，如图2(a)所示那样，瓶坯1由加热器40加热。接着，如图2(b)所示那样，瓶坯1被插入到金属模2中，金属模2被关闭。接着，如图2(c)所示那样，瓶坯1由延展杆(未图示)在纵向延展且由加压空气在横向延展。接着，如图2(d)所示那样，若瓶坯1膨胀至所期望的形状，则由冷却空气将塑料瓶3的内面冷却，最终将塑料瓶3从金属模2取出。图3表示由瓶坯1成型的塑料瓶3。
以下，参照图4以及图5对本发明的实施方式所涉及的瓶坯涂覆装置进行说明。
图4是本发明的实施方式所涉及的瓶坯涂覆装置10的概略图。瓶坯涂覆装置10在瓶坯1的外周面涂抹涂覆液。瓶坯涂覆装置10具备：转印辊11；在转印辊11的外周面上输送瓶坯1的输送装置12；向转印辊11的外周面排出涂覆液的模缝涂覆机13；收纳向模缝涂覆机13供给的涂覆液的液收纳容器14；从液收纳容器14向模缝涂覆机13供给涂覆液的泵15。
转印辊11具有圆柱形状，围绕其中心轴111旋转。通过以手来旋转与中心轴111连结的手柄，或者由马达等使转印辊11围绕中心轴111旋转，由此进行转印辊11的旋转。
瓶坯1的输送路径在图4中由箭头表示。由输送装置12输送瓶坯1的输送路径包括沿着转印辊11的外周面的大致圆弧状的路径。若瓶坯1由输送装置12在转印辊11的外周面上输送，则瓶坯1的外周面顺沿于沿着转印辊11的外周面的大致圆弧状的路径与涂抹有涂覆液的转印辊11的外周面连续地旋转接触。由此，能够一面移动瓶坯1一面将涂覆液从转印辊11的外周面转印到瓶坯1的外周面。与瓶坯1接触的部分的转印辊11的周向长度为瓶坯1的周向长度以上，以便涂覆液遍及瓶坯1的整周地被转印。在该例子中，瓶坯1的外周面遍及转印辊11的大致半周与转印辊11的外周面旋转接触。另外，转印辊11上的瓶坯1的输送路径若能够使得瓶坯1与转印辊11连续地旋转接触，则也可以是沿着转印辊11的外周面的大致圆弧状以外的路径。
输送装置12能够旋转自如地固定瓶坯1。如图4的箭头所示那样，瓶坯1通过输送装置12逐个地在转印辊11的外周面上被输送。另外，也可以是多个瓶坯1按恒定间隔被旋转自如地固定于输送装置12，由输送装置12在转印辊11的外周面上连续输送。进而，也可以通过手动操作使瓶坯1逐个地沿着转印辊11的外周面旋转移动。
模缝涂覆机13配设成其末端与转印辊11的外周面邻接或接近。图5是模缝涂覆机13的概略立体图。如图5所示那样，在模缝涂覆机13形成细长的缝隙131，从细长的缝隙131向转印辊11的外周面呈面状地排出涂覆液。另外，瓶坯涂覆装置10也可以具备构成为在转印辊11的外周面按规定厚度涂抹涂覆液的其他涂抹装置，用以替代模缝涂覆机13。
作为向转印辊11的外周面供给涂覆液的方法也可以考虑其他方法。例如，也可以如图7所示那样，将注入有涂覆液的液浸渍容器31配设在转印辊11的下方，使转印辊11直接浸渍于涂覆液。此时，若通过手柄32等使转印辊11旋转，则在转印辊11的外周面附着涂覆液，然后使转印辊11的外周面与瓶坯1的外周面旋转接触，涂覆液从转印辊11的外周面被转印到瓶坯1的外周面。
然而，在该方法中，如图8所示那样，为了将被供给到转印辊11的外周面的涂覆液的膜厚形成为恒定而由刀片33将多余的涂覆液刮落到液浸渍容器31时，涂覆液有时会卷入空气而在液浸渍容器31内起泡。此时，会将混入了气泡50的涂覆液从液浸渍容器31供给到转印辊11的外周面而转印到瓶坯1的外周面，所以在瓶坯1的外周面上涂覆液的膜厚变得不均匀。特别是在使用高粘度的涂覆液时难以从涂覆液除去气泡，容易产生该问题。
另一方面，在本实施方式中，始终从模缝涂覆机13的细长的缝隙131使最小限的涂覆液成为规定膜厚地直接向转印辊11的外周面排出，所以难以发生涂覆液的起泡。因此，能够使被涂抹到瓶坯1的外周面的涂覆液的膜厚薄而均匀，进而能够减少瓶坯1或塑料瓶的残次品的产生。
如图4所示那样，模缝涂覆机13经由第1软管16与泵15连结，泵15经由第2软管17与液收纳容器14连结。为了进一步减少涂覆液的起泡，优选泵15为无脉冲泵。在液收纳容器14中，在涂覆处理开始前注入所期望的涂覆液。另外，如后述那样，未被转印到瓶坯1的外周面上的涂覆液返回液收纳容器14而被再利用。若液收纳容器14内的涂覆液的量比规定量少，则向液收纳容器14补充涂覆液。
一般来讲，瓶坯1的口部1a以及底部1c即便不涂覆，气体的透过性也足够低。另外，底部1c与其他部分相比容易摩擦，所以若在底部1c形成涂覆层，则存在底部1c的涂覆层产生裂纹的危险。
作为涂覆液，例如使用具有气体屏障性的聚乙烯醇(PVA)溶液和对其进行保护的非水溶性的涂覆剂，在瓶坯1的外周面最初形成PVA涂覆层，然后以保护涂覆层覆盖PVA涂覆层。此时，由于PVA为亲水性，所以若在底部1c的保护涂覆层产生裂纹，则可能会引起露出的PVA涂覆层遇水再溶解这样的问题。
因此，优选的是，涂覆液从转印辊11的外周面仅被转印到瓶坯1的圆筒状身部1b。由此，也能够使被涂抹到瓶坯1的涂覆液的干燥时间缩短。另外，圆筒状身部1b由于具有单纯的圆筒形状，所以相比其他部分更容易利用转印辊11进行涂覆液的涂抹。
如图4所示那样，瓶坯涂覆装置10还具备：对从转印辊11落下的涂覆液进行接收的液接收容器18；从转印辊11的外周面将未被转印到瓶坯1的外周面的涂覆液刮掉的刮板19；对由刮板19刮掉的涂覆液进行回收的液回收容器20。
刮板19遍及转印辊11的轴线方向整体地与转印辊11接触。由此，能够回收未被转印到瓶坯1的外周面的涂覆液的大部分。另外，刮板19从转印辊11的外周面朝液回收容器20向斜下方延伸。由此，由刮板19刮除的涂覆液在重力作用下流入液回收容器20。此时，存在涂覆液卷入空气而在液回收容器20内起泡的情况。
如图4所示那样，瓶坯涂覆装置10还具备对回收的涂覆液进行脱泡的脱泡装置21。脱泡装置21经由第1配管22与液回收容器20连结且经由第2配管23与液收纳容器14连结。利用脱泡装置21，在液回收容器20内产生的气泡50被除去。脱泡后的涂覆液返回液收纳容器14，通过泵15再次供给到模缝涂覆机13。
以下，对瓶坯1以及塑料瓶3的制造方法进行说明。
最初，利用喷射成型法或PCM成型法由树脂成型瓶坯1。接着，在成型的瓶坯1的外周面涂抹涂覆液。另外，为了提高涂覆液相对瓶坯1的粘接性，也可以在涂抹涂覆液之前对瓶坯1的外周面进行表面处理。表面处理例如是等离子体处理、电晕处理或电子线处理。
涂覆液的涂抹通过以下步骤进行：从模缝涂覆机13的缝隙131向围绕中心轴111旋转的圆柱形状的转印辊11的外周面排出涂覆液；将瓶坯1在转印辊11的外周面上输送，将涂覆液从转印辊11的外周面转印到瓶坯1的外周面。未被转印到瓶坯1的外周面的涂覆液由刮板19回收。然后，回收的涂覆液通过脱泡装置21进行脱泡，再次从模缝涂覆机13的缝隙131向转印辊11的外周面排出。另外，涂覆液向转印辊11的外周面上的供给，也可以通过构成为在转印辊11的外周面按规定厚度涂抹涂覆液的其他涂抹装置来进行，用以替代模缝涂覆机13。
如前述那样，优选的是，涂覆液从转印辊11的外周面仅被转印到瓶坯1的圆筒状身部1b。另外，与瓶坯1接触的部分的转印辊11的周向长度是瓶坯1的周向长度以上，能够由输送装置12将瓶坯1向转印辊11的外周面上连续输送。由此，能够在多个瓶坯1的外周面的整周上以短时间高效地涂抹涂覆液。
在涂抹涂覆液后，使瓶坯1的外周面在输送装置12上干燥。干燥分两阶段进行。在第1阶段，瓶坯1通过碳加热器被急速加热。在第2阶段，瓶坯1通过远红外线加热器进行热风干燥，保持温度。其结果，在瓶坯1的外周面形成涂覆层。
作为涂覆液，例如使用具有气体屏障性的PVA溶液和对其进行保护的非水溶性的涂覆剂。此时，最初在瓶坯1的外周面形成PVA涂覆层，然后以保护涂覆层覆盖PVA涂覆层，以便不使PVA涂覆露出。对于双层涂覆的形成，可以通过更换来使用一个瓶坯涂覆装置10，或者使用两个瓶坯涂覆装置10。另外，对PVA进行保护的非水溶性的涂覆剂，例如是聚烯烃分散溶液、各种改性聚烯烃分散溶液、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)溶液等。
另外，保护PVA的非水溶性的涂覆剂典型地是粘性低，相比PVA溶液更薄地被涂抹，所以其干燥时间比PVA溶液短。为此，因过度加热导致瓶坯1泛白的情况少。因此，保护PVA的非水溶性的涂覆剂的涂抹也可以像以往那样将瓶坯1在铅直方向浸渍等来进行。此时，也可在瓶坯1的底部1c形成保护涂覆层，但若PVA涂覆层不形成在底部1c，则即便产生底部1c的保护涂覆层的裂纹，也不会发生亲水性的PVA遇水再溶解这样的问题。
涂覆液的其他例子有：水溶性聚酰胺、水溶性聚酯、聚二氯乙稀(PVDC)、聚丙烯腈、乙烯-乙烯醇共聚树脂(EVOH)、聚乙二醇酸等屏障树脂的溶液，以及在它们中混合了无机物、氧化吸收剂等的溶液，环氧树脂系、尿烷系或苯酚系那样的热硬化性粘接剂，热熔树脂等的热可塑性粘接剂，水性墨水或溶剂系墨水那样的涂料。
如上述那样，涂覆液的膜厚在瓶坯1的外周面不均匀这样的问题容易产生于使用特别高粘度的涂覆液的时候。为此，通过在使用高粘度的涂覆液时应用本实施方式，能够发挥更为显著的作用效果。例如，本实施方式所使用的涂覆液的粘度优选为1mPa·s以上，更优选为100mPa·s以上。
通过对由上述的制造方法制造的瓶坯1进行延展吹塑成型，由此制造塑料瓶3。
附图标记说明
1 瓶坯
1a 口部
1b 圆筒状身部
1c 底部
2 金属模
3 塑料瓶
10 瓶坯涂覆装置
11 转印辊
111 中心轴
12 输送装置
13 模缝涂覆机
131 缝隙
14 液收纳容器
15 泵
16 第1软管
17 第2软管
18 液接收容器
19 刮板
20 液回收容器
21 脱泡装置
22 第1配管
23 第2配管
31 液浸渍容器
32 手柄
33 刀片
40 加热器
50 气泡

Claims (12)

1.一种瓶坯涂覆装置，其特征在于，具备：
围绕中心轴旋转的圆柱形状的转印辊，和
在上述转印辊的外周面按规定厚度涂抹涂覆液的涂抹装置，
通过上述转印辊的外周面与瓶坯的外周面旋转接触，上述涂覆液从该转印辊的外周面被转印到该瓶坯的外周面。
2.如权利要求1所述的瓶坯涂覆装置，其特征在于，
上述涂抹装置是形成有缝隙且构成为从该缝隙向上述转印辊的外周面排出涂覆液的模缝涂覆机。
3.如权利要求1所述的瓶坯涂覆装置，其特征在于，
还具备输送上述瓶坯的输送装置，
上述瓶坯的输送路径包含沿着上述转印辊的外周面的大致圆弧状的路径。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的瓶坯涂覆装置，其特征在于，
上述涂覆液从上述转印辊的外周面仅被转印到上述瓶坯的圆筒状身部。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的瓶坯涂覆装置，其特征在于，
还具备构成为将未被转印到上述瓶坯的外周面的涂覆液从上述转印辊的外周面刮掉的刮板。
6.如权利要求5所述的瓶坯涂覆装置，其特征在于，
还具备对由上述刮板刮掉的涂覆液进行回收的液回收容器和使该回收的涂覆液脱泡的脱泡装置。
7.一种瓶坯制造方法，其特征在于，具备：
在围绕中心轴旋转的圆柱形状的转印辊的外周面由涂抹装置按规定厚度涂抹涂覆液的步骤，
在上述转印辊的外周面上输送瓶坯并从该转印辊的外周面向该瓶坯的外周面转印上述涂覆液的步骤，和
使上述瓶坯的外周面干燥的步骤。
8.如权利要求7所述的瓶坯制造方法，其特征在于，
将上述涂覆液从上述转印辊的外周面仅转印到上述瓶坯的圆筒状身部。
9.如权利要求7或8所述的瓶坯制造方法，其特征在于，
在上述转印辊的外周面上连续输送上述瓶坯。
10.如权利要求7至9中任意一项所述的瓶坯制造方法，其特征在于，
对未被转印到上述瓶坯的外周面的涂覆液进行回收及脱泡，再次由上述涂抹装置向上述转印辊的外周面涂抹。
11.如权利要求7至10中任意一项所述的瓶坯制造方法，其特征在于，
上述涂覆液的粘度为100mPa·s以上。
12.一种塑料瓶制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
对由如权利要求7～11中任意一项所述的瓶坯制造方法制造的瓶坯进行延展吹塑成型。
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