DE2520741B2

DE2520741B2 - Verfahren zum Sprühbeschichten der Oberfläche von einem zylindrischen Gegenstand, insbesondere einer Flasche

Info

Publication number: DE2520741B2
Application number: DE19752520741
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Sayama Saitama Kamohara; Hitoshi Muroi; Motoaki Suzuki
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Priority date: 1974-05-14
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2520741C3; GB1504337A; FR2270954B1; AU8106075A; DD117995A5; CA1062095A; FR2270954A1; DE2520741A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sprühbeschichten der Oberfläche von einem zylindrischen Gegenstand, insbesondere einer Flasche, gemäß der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 genannten Gattung.

Aus der US-PS 3369922 ist es grundsätzlich bekannt, eine Flüssigkeit auf einen langen rohrförmigen Gegenstand unter dessen Drehung und Längsbewegung aus mehreren Düsen aufzusprühen. Dabei wird, wie bislang üblich, von Flüssigkeiten mit einem hohen Anteil an Lösungsmitteln, d. h. mit relativ niedriger Viskosität, ausgegangen. Abgesehen davon, daß das Arbeiten mit lösungsmittelhaltigen Beschichtungsfliissigkeiten aufwendige Maßnahmen erfordert, um die beim Trocknen auftretenden toxischen Lösungsmitteldämpfe aufzufangen und unter entsprechender Verschmutzung an die Umwelt abzugeben, kann insbesondere beim Sprühbeschichten von relativ kurzen Gegenständen, wie Flaschen u. dgl., bei denen man, wie z. B. in der US-PS 3 765 856 angedeutet, in der Regel die gesamte Länge mit einem Sprühstrahl abdeckt, kaum vermieden werden, daß eine nicht unwesentliche Menge an Flüssigkeit wegen der geringen Viskosität nicht an der zu beschichteten Oberfläche zum Anhaften kommt, sondern sich als Nebel in der Umgebung verteilt bzw. verlorengeht. Dies ist mit erheblichen Verlusten an Beschichtungsmaterial, einem schlechten Wirkungsgrad und mit möglicherweise ungenügend beschichteten Oberflächenbereichen ver bunden.

Demgegenüber lassen sich Flüssigkeiten, wie Farben, auf relativ kurze Behälter, wie Bierflaschen, Flaschen für diverse Getränke und Nahrungsmittel mit zylindrischer oder annähernd z. B. unregelmäßig zylindrischer Gestalt u. dgl., ohne toxische Beeinflussung der Umgebung und praktisch verlustfrei homogen auftragen, wenn man das Beschichten in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten erfindungsgemäßen Weise vornimmt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit das Sprühbeschichten der in Rede stehenden Gegenstände unter Vorsehen von praktisch lösungsmittelfreien Flüssigkeiten mit Viskositäten im Breich von 10000 bis 500000 mPa · s, die aus ein oder mehreren Düsen abgestrahlt werden, welche in einem bestimmten Abstand von 2 bis 10 cm von der Gegenstandsoberfläche liegen. Wie bei dem Sprühbeschichten von langen Rohren, jedoch anders als bei dem bislang vorgesehenen Sprühbeschichten von kurzen Gegenständen, erfolgt dabei der Flüssigkeitsauftrag in Form eines wendeiförmigen Bandes, dessen Kanten einander berühren oder teilweise überlappen.

Bei der Erfindung wird das Aufsprühen der hochviskosen Flüssigkeit in einer kurzen Entfernung von der zu beschichtenden Oberfläche vorgenommen, so daß der Abstrahlbereich der Düsen nicht außerhalb der zu beschichtenden Oberfläche fällt. Dies bringt eine wesentliche Verringerung der Verluste an Beschichtungsflüssigkeit mit sich.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 und 3.

Beim Arbeiten mit besonders hoch-viskosen Beschichtungsflüssigkeiten empfiehlt sich gemäß einer im Unteranspruch 4 aufgeführten Weiterbildung der Erfindung das Sprühbeschichten unter Verwendung eines erwärmten Gases, z. B. Luft oder Inertgas, mit einer Temperatur von 50° C bis 250° C. Wenn ein solches erwärmtes Gas vorgesehen wird, können reaktive hoch-viskose Beschichtungsflüssigkeiten, die dazu neigen, beim Erwärmen zu reagieren, ohne weiteres für die erfindungsgemäßen Zwecke eingesetzt werden.

Ein geeigneter Druckbereich, der bei der Sprühbeschichtung nach der Erfindung verwendet werden kann, liegt bei ungefähr 3 bis 5 bar. Geeignete Beschichtungsmaterialien, die wirksam nach der erfindungsgemäßen Weise auf in Rede stehende Gegenstände aufgebracht werden können, umfassen Polyurethane (unlöslicher Art und entweder als Ein- oder Zweikomponententype), Epoxy-Polyamid-Mischungen (nicht löslicher Art) usw.

Beim Beschichten von Flaschen ist es erwünscht, die Sprühdüse zu bewegen, während die Entfernung zwischen der Spühdüse und der Flasche entsprechend deren Durchmesser oder Form an einer Stelle ihrer Längsachse geändert wird. Gegebenenfalls kann die Flasche alternativ in bezug auf die Sprühdüse bewegt werden oder sowohl die Düse als auch die Flasche können relativ zueinander bewegt werden.

Die Bodenfläche der Flasche kann durch entsprechendes Ausrichten der Sprühdüse in Richtung auf die Bodenoberfläche an einer Stelle jenseits des Flaschenbodens beschichtet werden. Darüber hinaus können zwei oder mehr Sprühdiisen verwendet wer-

den, und die Lage, die Sprühbedingungen und der Bewegungsbereich jeder der Düsen kann gemäß der Form, Größe usw. und der Lage der Flasche festgelegt werden. Weil im allgemeinen eine elliptische Sprühfläche auf der Oberfläche des Gegenstandes erzeugt wird, wobei der Sprühwinkel in bezug auf die kurze Achse der Ellipse ungefähr 30° uno in bezug auf die lange Achse ungefähr 60° beträgt, ist es notwendig, die Beschichtungsflüssigkeit in einer Entfernung von 3,7 cm oder weniger bei den kleineren Oberflächenbereichen des zu beschichtenden Gegenstandes (mit einem Durchmesser von z. ß. 2,5 cm) und einer Entfernung von 10 cm oder weniger in den größeren Bereichen des Gegenstandes (mit einem Durchmesser von z. B. 7,5 cm) aufzutragen. In der Praxis wird die Flüssigkeit vorzugsweise aus einer Entfernung von 3 cm an den kleineren und 6 bis 10 cm an den größeren Bereichen aufgesprüht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Sprühbeschichten der gesamten Oberfläche einschließlich des Bodens von einer Glasflasche,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Sprühbeschichten der Umfangsfläche einer Glasflasche, und

Fig. 3 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Sprühbeschichten eines zylindrischen Gegenstandes unter Vorsehen einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Sprühdüsen.

In Fig. 1 betrifft das Bezugszeichen 1 eine Glasflasche und sind mit 2 und 2' verschiedene Stellungen einer Sprühdüse angegeben. Das Bezugszeichen 3 betrifft einen Mischbehälter zum Umrühren einer Beschichtungsflüssigkeit, während mit 4 eine Heizeinrichtung für ein Sprühgas angedeutet ist. Die Bezugszeichen 5 und 5' weisen auf Behälter für eine aus zwei Komponenten bestehende Beschichtungsflüssigkeit hin. 6 und 6' sind Dosierpumpen für die Beschichtungsflüssigkeit. Der Bewegungsweg der Sprühdüse 2 ist mit 7 und 7' angedeutet, und das Bezugszeichen 8 betrifft eine Vorrichtung zum Halten und Drehen des zu beschichtenden Gegenstandes bzw. der Flasche. In Fig. 2 und 3 sind mit 1 der zu beschichtende Gegenstand, mit 2 die Sprühdüse, mit 10 der Einlaß für die Beschichtungsflüssigkeit in die Sprühdüse und mit 11 der Einlaß für das Sprühgas in die Sprühdüse angedeutet.

Beispiel 1

Unter Verwendung einer Vorrichtung der in F i g. 1 gezeigten Art wurde die gesamte Oberfläche einer Bierflasche in der nachfolgenden Weise mit einer reaktiv härtbaren aus zwei Komponenten bestehenden Beschichtungsflüssigkeit sprühbeschichtet.

Zusammensetzung der ersten Komponente: PoIyesterpolyol mit einem

Hydroxylgehalt von 8 % 30 Gewichtsteile

Titanweiß 20 Gewichtsteile

Butylacetat 25 Gewichtsteile

Methyläthylketon 25 Gewichtsteile.

Zweite Komponente:
Hexamethylendiisocyanatderivat
mit einem Feststoff gehalt von 75 %
und einem NCO-Gehalt von

16-17%

Äthylenglykolalkylätheracetat
Butylacetat
Methyläthylketon

3(j Gewichtsteile

4 Gewichtsteile

20 Gewichtsteile

40 Gewichtsteile

Viskosität der Sprühflüssigkeit: No. 4 Ford Becher,

4 Sekunden. Die Flasche wurde -nittels der Vorrichtung 8 gehalten und mit einer Geschwindigkeit von 60 U/min gedreht. Die Komponenten der Beschich-

tungsflüssigkeit wurden dem Behälter 3 aus den Behältern 5 und 5' über die Dosierpumpen 6 und 6' in bestimmtem Verhältnis zugeführt. Das Gemisch wurde den Sprühdüsen 2 und 2' zugeführt und unter Verwendung von auf 150° C in der Heizeinrichtung 4

ι i erwärmter Luft aufgesprüht. Die Sprühdüsen 2 und 2'wurden mit einer Geschwindigkeit von 3 cm/s längs des Bewegungsweges 7, T bewegt. Die Beschichtungsflüssigkeit wurde aus einer Entfernung von 2 bis

5 cm von der Oberfläche der Flasche aufgesprüht. Die -'Ii Randbereiche der bandähnlichen Beschichtungszonen, die jeweils eine Breite von ungefähr 2 bis 5 cm hatten, wurden so aufgebracht, daß sie einander teilweise wendelförmig überlappten. Die Sprühdüsen wurden an der Stelle T des Bewegungsweges auf die r> Bodenfläche der Flasche gerichtet, wie es mit 2' gezeigt ist. Nach dem Beschichten wurde die beschichtete Flasch; zwanzig Minuten lang auf 120° C erwärmt, um die Beschichtung auszuhärten.

_i(, Beispiel 2

Wie in Fig. 2 gezeigt, wurde eine Glasflasche 1 mit einem Fassungsvermögen von 633 ml horizontal und quer oder längs und vertikal gehalten und mit einer Drehzahl von 60 U/min in Drehbewegung versetzt.

ι. Eine reaktive, aus einer Komponente bestehende Urethanbeschichtung mit einer Viskosität von 100000 m Pa ■ s bei 25° C wurde in einem Druckbehälter angeordnet. Bei der Urethanbeschichtungsflüssigkeit handelte es sich um 50 Gewichtsteile Polyte-

4(i tramethylenätherglykol, 40 Gewichtsteile Toluylendiisocyanat und 10 Gewichtseile Melamin. Der Behälter wurde mit der Sprühdüse 2 verbunden und unter Verwendung von auf 150° C erwärmter Luft wurde die Flüssigkeit mit einem Blasdruck von 3,5 bar

4i aufgebracht. Die Entfernung zwischen der Seitenfläche der Glasflasche und der Sprühdüse betrug 3 cm und die Bewegungsgeschwindigkeit der Sprühdüse parallel zur Flaschenachse betrug 3 cm/s.

Nach dem Beschichten wurde die Flasche horizon-

■>o tal gehalten, wenn sie während des Beschichtens vertikal lag bzw. umgekehrt, und in einem Ofen 12 Minuten lang bei 220° C gebrannt, während die Flasche gedreht wurde. Es wurde eine beschichtete Flasche mit einer Beschichtungsdicke von 200 mm erhalten.

Beispiel 3

Ein Blechbehälter mit 70 mm Durchmesser und 120 mm Länge wurde mit der reaktiv härtbaren Zwei-

bo komponenten-Beschichtungsflüssigkeit gemäß Beispiel 1 beaufschlagt. Viskosität der Flüssigkeit: No. 4 Ford Becher, 20 Sekunden, wobei dieselbe Sprühdüse wie beim Beispiel 2 mit einem Blasdruck von 3,5 bar un<⁽ Luft mit Raumtemperatur (d. h. 20 bis 30° C)

h> verwendet wurde. Nach dem Beschichten wurde der beschichtete Blechbehälter 20 Minuten lang bei 120° C gebrannt, um eine Beschichtung mit einer Dicke von ungefähr 50 μπι zu bilden.

Beispiel 4

Wie in Fig. 3 gezeigt, wurde eine Glasflasche 2 mit einem Durchmesser von 60 mm und einer Länge von 1300 mm horizontal gehalten und mit einer Drehzahl von 30 U/min mit einer löslichen Urcthanharzbeschichtung beschichtet. Hierbei handelte es sich um ein nicht-gilbendes Urethanharz, bestehend aus 30 Gewichtsteilen nicht-flüchtiger Bestandteile, 10 Gewichtsteilen Toluol, 15 Gewichsteilcn Tetrahydrofuran, 25 Gewichtsteilen Äthylacetat, 50 Gewichtsteilen Isopropanol,die insgesamt mit 60 Gewichtstei len in der Besehichtungsflüssigkeit enthalten waren, Des weiteren enthielt die Besehichtungsflüssigkeit 5 Gewichtsteile Dimethylformamid, 10 Gewichtsteile Toluol, 10 Gewichsteile Isopropanol und 15 Gewichtsteile Äthylacetat. Viskosität der Besehichtungsflüssigkeit No. 4 Ford Becher, 20 Sekunden. Das Aufsprühen erfolgte mit einem Druck von 3 bar aus den Sprühdüsen 2, die in Abständen von 5 cm angeordnet waren, wobei Luft mit Raumtemperatur vorgesehen wurde. Die beschichtete Flasche wurde 31 Minuten lang bei 21 ° C getrocknet und als Ergebnis eine Beschichtung mit einer Dicke von 50 μιτι erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sprühbeschichten der Oberfläche von einem zylindrischen Gegenstand, insbesondere einer Flasche, mit einer Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit aus einer oder mehreren nebeneinander angeordneten Sprühdüsen unter Drehung des Gegenstandes um seine Längsachse und Bewegung der Düse bzw. Düsen und/oder des Gegenstandes entlang der Längsachse auf den Gegenstand aufgesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einer hochviskosen Flüssigkeit mit einer Viskosität von 10000 bis 500000 mPAs das Aufsprühen unter Einhaltung eines Abstandes zwischen der Düse bzw. den Düsen und der Oberfläche des Gegenstandes von 2 bis 10 cm vorgenommen wird, um in an sich bekannter Weise Beschichtungszonen in Form eines wandeiförmigen Bandes zu bilden, dessen benachbarte Kanten einander berühren oder teilweise überlappen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hoch-viskose Flüssigkeit weiter auf die Bodenfläche des Gegenstandes so aufgesprüht wird, daß im wesentlichen der gesamte Sprühbereich der Düse bzw. Düsen die Bodenfläche berührt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschichtung der Bodenfläche eine zusätzliche Sprühdüse auf diese gerichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühbeschichten unter Verwendung eines erwärmten Gases mit einer Temperatur von 50° C bis 250° C durchgeführt wird.