CN1681605A - 容器的涂覆方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将涂料保护层施加给容器特别是塑料瓶的方法和相关设备。该方法包括通过使得固定在输送器链条上的夹紧装置旋转而夹住瓶子，并将所述瓶子送至在处理中涉及的所有不同站：涂覆、干燥和固化。离心分离用于从瓶子的外表面除去任何多余的涂层，且瓶子保持固定在相同输送器链条上。

Description

容器的涂覆方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于容器的涂覆方法和设备。特别是，本发明涉及一种用于使塑料容器例如瓶子涂覆有保护涂料的方法和相关装置。
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，其使用最为流行的。
当热塑性材料例如PET用于制造瓶子时遇到的一个主要问题是，形成材料的壁需要较薄且自然有一些微孔，这使得气体能够透过瓶子壁。其结果是氧气能够从外部环境透入瓶子内，从而可能通过氧化而改变瓶子的内容物，且在碳酸饮料中的二氧化碳可能从瓶子中漏出，从而可能对产品的味觉特征产生不利影响，并损害饮料制造商的形象。
而且，瓶子在运输、搬运和入库过程中受到冲击，从而使得它们的外表面产生可见的损害。
为了解决这些不方便之处，容器特别是瓶子可以利用较薄的透明涂层来保护，该涂层几乎不能使气体透过，并能够防止可能的冲击和磨损；且不会影响产品的总体外观。
例如，美国专利US-A-5,658,619介绍了一种用于涂覆瓶子的方法。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。
这样的设备很复杂，且不容易运行，特别是当它将瓶子从一个处理工段输送至下一个处理工段时，每个工段使用专门的瓶子处理装置。而且，该设备需要较长的干燥时间，这意味着瓶子在干燥炉中停留的时间非常长。考虑增加干燥温度的方案并不可行，因为用于制造瓶子的热塑性材料的软化点较低；显然，该方案将导致瓶子变形。
因此，目前还没有简单、有效和快速的涂料干燥方法，此外，还没有紧凑和有效的相关设备。
发明目的
本发明的目的是提供一种将保护涂层应用于塑料容器特别是瓶子的方法。该涂层将提高瓶子对空气的不可渗透性，并防止瓶子的外表面受损。
本发明的目的是提供一种将保护涂层应用于塑料容器特别是瓶子的方法，它适用于高产量的瓶子生产线；该方法必须能简单实施，并能够使用不同类型的涂料来生成高质量的涂层。
本发明的另一目的是提供一种用于实施上述方法的设备，它具有很高生产能力，且该设备能够具有成本效益地进行构造和运行。
根据本发明的第一方面，这些目的通过一种具有权利要求1所述特征的、用于处理容器的外表面的方法来实现。根据本发明的另一方面，上述目的通过一种具有权利要求12所述特征的设备来实现。
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
根据本发明，涂覆容器特别是瓶子的外表面带有树脂保护层包括：将容器送至涂覆设备；将容器送经所述设备的涂覆区域，在该涂覆区域将容器浸入涂覆溶液中；将容器从所述溶液中取出；从瓶子的表面除去任何多余的涂覆溶液；从涂层中除去溶液的溶剂；并且凝固和固化涂层的树脂。更具体地说，该方法包括以下步骤：
在整个涂覆设备中使用单个瓶子传递和运送链条；
当瓶子刚进入涂覆设备时就通过专用夹具将瓶子固定在所述链条上；
移动所述瓶子至涂覆工段，该瓶子由所述链条的夹紧装置垂直夹持，该涂覆工段包括多个装有涂覆溶液的储槽，所述储槽可根据链条的进给方向而移动，且顺序地首先向上移动，以便使各储槽容纳多个瓶子，同时使这些瓶子浸入涂覆溶液中，然后向下移动，以便将瓶子从涂覆溶液中取出；
环绕从涂覆溶液中取出的瓶子设置保护挡板，然后使瓶子快速旋转，以便除去多余的涂料，这些涂料进行回收；
将瓶子转动成水平位置；
使瓶子环绕它们的轴线缓慢旋转，以便获得均匀厚度的涂料；
将瓶子送至设备的特定工段，以便使涂层干燥，然后使该涂层固化。
理想的是，瓶子或容器通过夹具而固定在单个输送链条上，该夹具沿链条均匀间开，且该夹具通过颈部来夹住瓶子，从而使它们处于垂直位置。
该夹具能够在与链条的进给方向垂直的平面上旋转，以便将瓶子设置在水平位置。理想的是，由于链条自身的移动来进行该旋转，该链条在需要改变方向时转动。
当通过链条输送的瓶子达到装有涂覆溶液的储槽时，储槽一个接一个地升高，以便容纳各个进行涂覆的瓶子。同时，储槽也水平移动；该移动与被涂覆的瓶子的平移运动同步；这样，瓶子在进行移动的同时浸没于涂覆溶液中。
瓶子以最多120mm/s的速度浸入涂覆溶液内和从该涂覆溶液内取出，优选是该速度在50和200mm/s之间。
优选是，瓶子在涂覆溶液中的总浸入时间小于0.6s。
在从涂覆储槽中取出之后，瓶子保持垂直位置，保护挡板环绕瓶子升高，且瓶子进行快速旋转，以便使大部分多余涂层滴落。然后，瓶子平移至设备的下一个工段，即干燥站，在该干燥站中，它们绕自身轴线纵向旋转，转速在每分钟500和3000转之间，优选是在每分钟500和5000转之间。离心分离时间等于1.5s，优选是在1和3s之间。
在离心分离后，瓶子的夹具旋转，这样，瓶子置于水平位置。在该位置，瓶子以在每分钟100和300转之间的速度旋转，从而防止涂料滴下。
在上述涂覆工段中，在处理的不同阶段有几组瓶子是可行的。例如，第一组瓶子可以刚浸入涂覆区域，并可以悬在升高的第一储槽上面，该第一储槽装满涂料；同时，沿该生产线，第二组瓶子可以已经浸没在第二、完全升高的储槽内；最后，同时沿该生产线，第三组瓶子可以设置在快速降低的第三储槽上面。在涂覆区域后，瓶子输送给干燥工段，在该干燥工段，保护挡板环绕各瓶子而设置，且瓶子快速旋转，以便排除多余涂料。然后，瓶子绕它自身轴线的旋转停止，瓶子快速送至下一个站，其中，在进入干燥炉之前，它们处于水平位置。
最后，瓶子送至涂层干燥和/或固化工段。
也可以使用两层涂层；这时，在涂覆、离心分离以及干燥和/或固化第一层之后，第二层涂层施于瓶子。该第二涂层以与第一涂层完全相同的方式施加；而且，瓶子总是处于垂直位置，并一直由输送器链条的相同夹紧装置来夹持。在第二涂覆过程之后进行相同操作：通过离心分离而进行滴落；以及干燥和/或固化第二涂层。
上述方法通过涂覆设备来实现，该涂覆设备包括：
(i)用于在整个设备中输送瓶子或容器的单个装置；该输送器装备有均匀分布的夹紧装置，该夹紧装置在装载站夹住瓶子，并能够在与输送装置的进给方向垂直的平面上旋转，以便使所述瓶子或容器从垂直位置设置成水平位置；
(ii)涂覆设备，该涂覆设备位于瓶子夹住点后，它由设置在轮或旋转鼓(所述瓶子输送装置环绕在该轮或旋转鼓上，以便改变进给方向)下面的多个装满涂料的储槽而组成；所述储槽的移动与所述轮或鼓的移动同步，还进行上下移动，这样，几个瓶子能够浸入各储槽内以及从各储槽中取出；
(iii)适于使所述瓶子快速旋转一预定时间的装置，和适于通过保护挡板来环绕各瓶子的装置；
(iv)适于使所述夹紧装置在与进给方向垂直的平面上旋转的装置，以便使瓶子从垂直位置设置成水平位置；
(v)用于干燥涂料的装置，和用于固化包含于涂料中树脂的装置。
优选是，适于使夹紧装置旋转，以便使瓶子从垂直位置设置成水平位置的装置，以及使瓶子从水平位置设置成垂直位置的所述装置由用于改变链条的进给方向的装置而构成，该链条夹持夹具，这意味着用于改变供给方向的所述装置使得链条转向。
下面将结合附图介绍适于实施本发明方法的设备，它将作为本发明范围的非限定实例而给出：
图1表示了本发明的设备的总体示意图；
图2表示了设备的涂覆区域的详细视图；
图3表示了用于输送和夹住瓶子的装置的示意图；
图4表示了所述输送装置的链环的详细视图，它包括相关的夹紧装置和瓶子；
图5表示了夹紧装置；
图6表示了图1所述的设备的详细情况的示意剖视图。
参考图1，本发明的设备包括以下元件：
(i)装载区域(10)，瓶子在通过输送器(1)输送之后到达该装载区域(10)；瓶子垂直装载在输送装置(100)上；
(ii)涂覆区域(20)，该涂覆区域(20)包括：第一圆盘输送带(20.1)，在该第一圆盘传动带(20.1)处，瓶子通过浸入来进行涂覆；以及第二圆盘输送带(20.2)，在该第二圆盘输送带(20.2)处，相同瓶子快速旋转，以便除去任何多余的涂料；
(iii)区域(40)，在该区域(40)处，瓶子设置成水平位置；
(iv)区域(50)，用于干燥仍然在瓶子上的涂料，在该区域(50)处，完全除去残留的溶剂；
(v)最后的区域(70)，用于固化包含在涂料中的树脂。
在所述区域(70)后面有：另一旋转区域(40′)，在该区域(40′)中，瓶子再次设置成垂直位置；涂覆圆盘输送带(20.1′)，用于在瓶子上施加第二层涂料；离心圆盘输送带(20.2′)；区域(40″)，用于使瓶子旋转成水平位置；涂料流动区域(60′)，用于在炉子的底部均匀地分配涂料；以及区域(60′)，用于在炉子的上部固化树脂，该区域(60′)与在炉子底部的区域类似。
图2表示了在涂覆区域(20)中，输送装置(100-图中未示出)缠绕在第一旋转轮(20.1)或第一圆盘输送带上，该输送装置由链条(101-在后面的图中更好地表示)制成，该链条装备有夹紧装置(102)，各夹紧装置夹住瓶颈，且在该输送装置下面有多个储槽(21、22等)。所述储槽的移动与一个所述轮(20.1)同步；各储槽装有涂覆溶液，并能够容纳几个瓶子。在处理过程中，顺序执行的步骤包括：将一组瓶子(B)定位在储槽(22)的顶部；使瓶子和所述储槽一起移动，同时使储槽升高至它的最大升高位置；将瓶子浸入装于储槽中的涂覆溶液中，以便使它们涂覆有第一层涂料；以及降低储槽，以便将瓶子从涂覆溶液中取出。
在该区域，涂料(V)通过环形槽(23)供给储槽，该环形槽(23)由管(24)供给涂料。在本发明的第一实施例中，环形槽(23)和储槽(22)通过管(21)连接，类似于连通容器，这样，涂料在所述储槽(22和23)中达到特定高度(25)。在本发明的另一实施例中，泵和旋转接头用于向储槽(22)供给涂料。当圆盘输送带(20.1)转动时，储槽(22)升高至特定位置(22′)，这样，瓶子(B)浸入涂料中；阀(27)防止涂料从储槽底部流出，当采用连通容器的原理时，溢流管(26)将从处于升高位置的储槽中溢出的任何涂料输送给收集槽(28)(图2的右侧所示)。当使用泵(或适合设备大小的几个泵)时，泵通过旋转接头连续供给涂料；同时，抽吸泵用于通过旋转接头除去任何多余的涂料。合适时，这两个系统，连通容器和泵，可以合适组合。
然后，涂覆的瓶子传递给第二轮(20.2)或第二圆盘输送带(图6中所示剖视图)，在该处，保护装置(32)设置在各瓶子(B)周围，且瓶子环绕它们的轴线快速旋转。然后，停止该旋转，瓶子离开所述第二圆盘输送带。
图3表示了沿箭头方向移动的链条(101)；在位置21处，链条绕它的纵向轴线弯曲，且它的移动方向首先变成垂直(当在位置D时)，然后，再次变成水平(当在位置D′)，这样，夹紧装置(102)转向，以便将瓶子(B)设置成水平位置。然后，瓶子放入干燥和/或固化炉(50)中，用于处理第一层涂料的树脂。
图4表示了链条(101)的链环(101′)的详图，该链环(101′)包括部分(101′.1和101′.2)，它们在A1轴线上相互铰接；链环(101′)环绕A2和A2轴线而与相邻链环连接，该A2和A3轴线彼此平行，并垂直于A1轴线。这样，该接头能够弯曲，以便能够使瓶子从垂直位置旋转成水平位置，以及从水平位置旋转成垂直位置，如上面所述。载有瓶子(B)的夹紧装置(102)处于A3轴线上。
图5详细表示了夹紧装置(102)，它包括：销(102.1)，该销(102.1)与链环(101′)连接；凸起(102.2)，该凸起(102.2)装入瓶颈内(未示出)；以及合适的操作装置(102.3)，用于环绕凸起(102.3)而夹持瓶颈。

Claims (20)

1.一种用于向容器特别是瓶子的外表面施加一层或多层保护树脂的方法，包括：将容器送至涂覆设备；使容器送径所述设备的涂覆工段，在该涂覆工段处将容器浸入涂覆溶液中；将所述瓶子从所述溶液中取出；从所述瓶子的外表面除去任何多余的涂覆溶液；从涂层中除去溶液的溶剂；以及凝固和固化涂层的树脂；该方法包括以下步骤：
在整个涂覆设备中使用单个瓶子传递和运送链条；
当瓶子刚进入涂覆设备时就通过专用夹具而将瓶子固定在所述链条上；
使所述瓶子移动至涂覆工段，该瓶子由所述链条的夹紧装置垂直夹持，该涂覆工段包括多个装有涂覆溶液的储槽；其中，所述储槽可根据链条的进给方向而移动，且顺序地首先向上移动，以便使各储槽容纳多个瓶子，且同时使这些瓶子浸入涂覆溶液中，然后向下移动，以便将瓶子从涂覆溶液中取出；
当瓶子从涂覆溶液中取出时，环绕该瓶子设置保护挡板，然后使瓶子快速旋转，以便除去多余的涂料；
将瓶子转动成水平位置；
使瓶子环绕它们的轴线缓慢旋转，以便获得均匀厚度的涂料；
将瓶子送至设备的特定工段，以便使涂层干燥，然后固化该涂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，瓶子通过夹具而固定在单个输送链条上，该夹具沿链条均匀间开，且该夹具通过颈部来夹住瓶子，从而使它们处于垂直位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述夹紧装置能够在与链条的进给方向垂直的平面上旋转，以便将瓶子设置在水平位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，当通过链条输送的瓶子达到装有涂覆溶液的储槽之后，进行使储槽一个接一个地升高的步骤，以便容纳各个要进行涂覆的瓶子，同时使储槽也水平移动，因此，该移动与要涂覆的瓶子的平移运动同步。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，瓶子以在50和200mm/s之间的速度浸入涂覆溶液内和从该涂覆溶液内取出。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，瓶子在涂覆溶液中的总浸入时间小于0.6s。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在从涂覆槽中取出之后使瓶子保持垂直位置，保护挡板环绕瓶子升高，且瓶子快速旋转，转速在每分钟500和5000转之间。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述速度在每分钟500和3000转之间。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，离心分离时间在1和3s之间。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在离开离心分离区域和处于水平位置之后，还包括使瓶子以在每分钟100和300转之间的速度缓慢旋转的步骤。
11.根据权利要求1所述的方法，其中：在涂料干燥和/或固化之后，还向瓶子施加第二层涂料，随后进行离心分离、干燥和/或固化，与前面相同。
12.一种涂覆设备包括：
(i)用于在整个设备中输送瓶子(B)或容器的单个装置(100)；该输送器提供有链条(101)和均匀分布的夹紧装置(102)，该夹紧装置在装载站(10)夹住瓶子(B)，并能够在与输送装置的进给方向垂直的平面上旋转，以便使所述瓶子(B)或容器从垂直位置设置成水平位置；
(ii)涂覆设备(20)，该涂覆设备位于瓶子夹住站(10)后，并包括由设置在轮或旋转鼓(20.1)下面的多个装满涂料的储槽(22)，用于输送瓶子的所述装置环绕在该轮或旋转鼓上，以便改变进给方向；所述储槽的移动与所述轮或鼓(20.1)的移动同步，还进行上下移动，这样，几个瓶子(B)能够浸入各储槽内以及从各储槽中取出；
(iii)适于使所述瓶子快速旋转一预定时间的装置，和适于通过保护挡板来环绕各瓶子的装置；
(iv)适于使所述夹紧装置在与进给方向垂直的平面上旋转的装置，以便使瓶子从垂直位置设置成水平位置；
(v)用于干燥涂料的装置(50)，和用于固化包含于涂料中的树脂的装置(70)。
13.根据权利要求12所述的设备，还包括：
(i)装载区域(10)，瓶子在通过输送器(1)输送之后到达该装载区域(10)，且在该装载区域(10)中，瓶子垂直装载在输送装置(100)上；
(ii)涂覆区域(20)，在该涂覆区域(20)中，瓶子(B)通过浸入来进行涂覆，然后进行快速旋转，以便除去任何多余的涂料；
(iii)区域(40)，在该区域(40)中，瓶子设置成水平位置；
(iv)区域(50)，用于干燥仍然在瓶子(B)上的涂料，在该区域(50)中，完全除去残留的溶剂；
(v)区域(70)，用于固化包含在涂料中的树脂，随后有第一区域(40′)，用于使瓶子从水平位置设置成垂直位置。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，在所述第一区域(40′)后提供有以下区域，这些区域的组成和功能与前面一个相同：另一涂覆站(20′)，用于施加第二层涂料，并通过离心分离而除去任何多余的涂料；区域(40″)，用于将瓶子从垂直位置设置成水平位置；涂料流动区域(50′)；以及涂料固化区域。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，在涂覆区域(20)中，输送装置(100)缠绕在旋转轮(20.1)上，该输送装置由链条(101)构成，该链条装备有夹紧装置(102)，各夹紧装置夹住瓶子(B)的颈部，且在该输送装置下面有多个储槽(22)，该储槽(22)的移动与一个所述轮(20.1)同步；各储槽装有涂覆溶液，并能够容纳几个瓶子。
16.根据权利要求14所述的设备，其中，所述储槽(22)通过连通容器装置(21、23)供给涂料，该连通容器装置(21、23)控制储槽中的涂料高度。
17.根据权利要求14所述的设备，其中，所述储槽(22)通过旋转接头装置来供给涂料，该旋转接头装置控制在储槽中的涂料高度。
18.根据权利要求14所述的设备，其中，各储槽(22)装备有止回阀(27)，当储槽升高以便容纳多个瓶子时，该止回阀(27)防止涂料流出储槽。
19.根据权利要求14所述的设备，其中，所述储槽(22)通过组合的泵和旋转接头装置来供给涂料，该组合装置控制在储槽中的涂料高度，该储槽装备有溢流装置。
20.根据权利要求11所述的设备，其中，通过使链条(101)转弯而使得瓶子从垂直位置设置成水平位置以及从水平位置设置成垂直位置。
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