DE3140486C2

DE3140486C2 - Vorrichtung zum Beschichten von Gegenständen, wie Flaschen, mit Kunststoff

Info

Publication number: DE3140486C2
Application number: DE3140486A
Authority: DE
Inventors: Ewald Georg Dr.-Ing. 4006 Erkrath Welp
Original assignee: Jagenberg AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 1981-10-12
Filing date: 1981-10-12
Publication date: 1986-03-06
Also published as: IT8223664A0; ES516427A0; ES8307128A1; JPS5895627A; BR8204273A; GB2107614A; IT1152887B; DE3140486A1; CA1194290A; DD204082A5; FR2514267A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschichten von Gegenständen, wie Flaschen, mit einem Kunststoff. Zum Beschichten wird ein vom berührungslos arbeitenden Tintenstrahldruckverfahren bekannter Schreibkopf eingesetzt, aus dessen Düsen Kunststoff in Form von aufeinander folgenden Tröpfchen ausgestoßen wird. Der zu beschichtende Gegenstand wird relativ zum Düsenkopf derart bewegt, daß unter Berücksichtigung der Folgefrequenz der Tröpfchen einer jeden Düse die Tröpfchen sich auf dem zu beschichtenden Gegenstand überlappen. Außerdem wird die geometrische Verteilung der Düsen im Düsenkopf gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer möglichen Ablenkung der Tröpfchenstrahlen, bezogen auf die Bewegungsrichtung, so gewählt, daß die von den Tröpfchen auf dem Gegenstand erzeugten, benachbarten Spuren sich überlappen. Auf diese Art und Weise erhält man einen geschlossenen Überzug mit exakt einstellbarer Schichtdicke. Die exakt einstellbare Schichtdicke erlaubt die exakte Berechnung der für die Ab- bzw. Auflösung der Kunststoffschicht erforderlichen Lösungsmittelmenge und Lösungsmittelzeit und damit die Optimierung des Beschichtungsverfahrens.

Description

1. Die Düsen (11,12,13) des Düsenkopfes (8) sind in der Art von Ink-Jets ausgebildet, die den Kunststoff in Form von voneinander unabhängigen Tröpfchen gleicher Größe ausstoßen.

2. Bezogen auf die Richtung der Relativbewegung sind die Düsen (U, 12, 13) im Düsenkopf (8) derart gegeneinander versetzt, da sich die Spuren des aus benachbarten Düsen (11, 12, 13) austretenden Kunststoffes auf dem Behälter (2) überlappen.

3. Die Relativbewegung ist auf die Folgefrequenz der Tröpfchen derart abgestimmt, daß sich die von den aus derselben Düse (11,12,13) nacheinander austretenden Tröpfchen belegten Flächenbereiche auf der Oberfläche des Gegenstandes (2) überlappen.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (11, 12, 13) in mehreren nebeneinanderliegenden Reihen und gegeneinander versetzt angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Düse (11,12,13) Ablenkmittel für die Tröpfchenstrahlen zugeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkopf (3) als eine sich über die gesamte Höhe der zu beschichtenden Oberfläche des Gegenstandes (2) erstreckende, insbesondere mehrteilige Leiste ausgebildet ist, gegenüber der der Gegenstand (2) eine Eigenrotation ausführt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkopf (3) als eine sich über eine Teilhöhe der zu beschichtenden Oberfläche des Gegenstandes erstreckende, insbesondere mehrteilige Leiste (8, 9, 10) ausgebildet ist, gegenüber der der Gegenstand eine Eigenrotation mit überlagerter, axialer Verschiebung ausführt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkopf (3) als ein insbesondere mehrteiliger Ring ausgebildet ist, der axial gegenüber der Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes (2) verstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (11, 12, 13) einzeln oder gruppenweise einschaltbar sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschichten von Gegenständen, wie Flaschen, mit einem Kunststoff, bestehend aus einem Düsenkopf mit mehreren verteilt angeordneten Düsen mit definierter Strahlrichtung für den Kunststoff und Antriebsmitteln, die eine Relativbewegung zwischen der zu beschichtenden Oberfläche des Gegenstandes und dem Düsenkopf bewirken.

Mit der auf die Oberfläche eines Glasbehälters aufgebrachten Kunststoffschicht wird bezweckt entweder Oberflächenfehler, wie Kratzer, auf dem gebrauchten Glasbehälter unsichtbar zu machen (DE-OS 29 4! 105) oder einen neuen Glasbehälter von vornherein gegen solche Kratzer und bruchgefährliche Stöße zu schützen (DE-OS 27 55 029). Schwierig ist es, im Sprühverfahren eine gleichmäßige, flächendeckende Kunststoffschicht möglichst geringer Schichtdicke aufzubringen.

Bei einer bekannten Vorrichtung (DE-OS 27 55 029), von der die Erfindung ausgeht, sind die Düsen von einzelnen, in Reihe nebeneinander längs der Gegenstandsachse mit Abstand voneinander angeordneten Röhrchen gebildet. Aus diesen Röhrchen, deren gegenseitiger Abstand etwa V5 ihres Innendurchmessers betragen soll, wird flüssiger Künststoff jeweils in einem kontinuierlichen Strahl auf den Scheitel der um ihre eigene Achse rotierenden Flasche gespritzt. Damit sich dabei eine gleichmäßige Verteilung des flüssigen Kunststoffes ohne Streifcnbildung und ohne andere Fehlstellen ergibt, müssen Maßnahmen getroffen sein, die den Kunslstoff aut den Gegenstand fließen lassen. Eine mögliche Maßnahme besteht in der Vorerhitzung der Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes. Wegen des verhältnismäßig großen Abstandes benachbarter Röhrchen voneinander und der Forderung, daß der Kunststoff auf der Gegenstandsoberfläche fließen soll, ist es notwendig, eine verhältnismäßig große Kunststoffmenge bei mehrfacher Rotation des Gegenstandes um seine eigene Achse aufzubringen. Eine gleichmäßige Verteilung des Kunststoffes bei geringster Schichtdicke läßt sich mit einer solchen Vorrichtung deshalb kaum gewährleisten.

Bei einer anderen, gattungsfremden Vorrichtung (DE-OS 25 20 741) wird flüssiger Kunststoff in Form eines Sprühkegels auf den Gegenstand aufgebracht, wobei der Sprühkegel auf der Gegenstandsoberfläche eine schraubenlinienförmige Bahn beschreibt. Mit einer solchen Vorrichtung ist es, wie bereits ausgeführt, nicht möglich, eine gleichmäßige, sehr dünne Beschichtung /u erhalten, weil an den Rändern der schraubenlinienförmigen Naht sich Überlappungsbereiche (dickere Beschichtung) ergeben. Hinzu kommt, daß beim Aufsprühen des Kunststoffes in Form eines Sprühkegels vagabundierender Nebel sich bildet, der sich auf die bercils fertig beschichtete Oberfläche niederschlägt und das Aussehen negativ beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, eine über die gesamte zu beschichtende Oberfläche des Gegenstandes gleichmäßige, lückenlose Schicht definierter Dicke, insbesondere sehr kleiner Dicke, zu erhalten.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

1. Die Düsen des Düsenkopfes sind in der Art von Ink-Jets ausgebildet, die den Kunststoff in Form von voneinander unabhängigen Tröpfchen gleicher Größe ausstoßen.

2. Bezogen auf die Richtung der Relativbewegung

b5 sind die Düsen im Düsenkopf derart gegeneinander

versetzt, daß sich die Spuren des aus benachbarten Düsen austretenden Kunststoffes auf dem Behälter überlappen.

3. Die Relativbewegung ist auf die Folgefrequenz der Tröpfchen derart abgestimmt daß sich die von den aus derselben Düse nacheinander austretenden Tröpfchen belegten Flächenbereiche auf der Oberfläche des Gegenstandes überlappen.

Da bei der erfindunsgemäßen Vorrichtung der Kunststoff nicht als kontinuierlicher Strahl, sondern als Folge von voneinander getrennten, gleich großen Tröpfchen vorbcstin-.rnbarer Größe mit definierter Strahlrichtung auf die Oberfläche des zu beschichtetenden Gegenstandes aufgetragen wird, ist die Voraussetzung für eine definierte Schichtdicke geschaffen. Durch den Versatz der einzelnen Düsen gegeneinander und die Abstimmung der Relativgeschwindigkeit des Gegenstandes gegenüber den Düsen auf die Folgefrequenz der Tröpfchen ist gewährleistet, daß die von den einzelnen Tröpfchen auf der Oberfläche gebildeten Flächen sich geringfügig überlappen.

Bei der erfindunsgemäßen Lösung wird in abgewandelter Form von dem bekannten Düsenkopf einer Schreibvorrichtung — bekannt unter »Ink-Jets« — (DE- -OS 20 04 516) Gebrauch gemacht. Ein solcher Düsenkopf ist in einem XY-Koordinatensystem gegenüber einer Schreibebene bewegbar. Das Schriftbild, das mit einem solchen Düsenkopf hergestellt wird, besteht aus einzelnen, aneinandergereihten Punkten, die mit dem bloßen Auge als lückenlos, bei Vergrößerung aber als gegeneinander abgegrenzt, erkennbar sind. Bei solchen Schreibgeräten besteht nicht die Forderung, zu siner vollflächigen, gleichmäßig dünnen Beschichtung zu kommen.

Bei der Erfindung werden also die Eigenschaften des vom Tintenstrahl-Druckverfahren an sich bekannten Schreibkopfes (Siemens-Zeitschrift, 51. Jahrgang, Heft 4, April 1977, S. 219—221; Spektrum der Wissenschaft, 1979, Heft 6, S. 90-99, »Farbstrahldruckverfahren«) ausgenutzt, daß jedes Tröpfchen ein bestimmtes Volumen hat und daß die Tröpfchenfolgefrequenz exakt einstellbar ist. Unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Kunststoffes, auf der zu beschichtenden Oberfläche /.ti verlaufen und/oder ineinanderzufließen, läßt sich über die Geometrie und die Relativbewegung eine geschlossene Schicht auf dem Gegenstand in einer exakten Stärke erreichen. Natürlich muß dabei auch der Absland der Düsen von der zu beschichtenden Fläche sowie die kinetische Energie des Auftreffens der Tröpfchen berücksichtigt werden, da diese für uie punktförmige Fläche, die die Tröpfchen belegen, maßgebend ist. Die Überlappung der Tröpfchensirahlen auf der Flasche allein aufgrund der geometrischen Anordnung der Düsen läßt sich beispielsweise dadurch verwirklichen, daß die Düsen in mehreren nebeneinanderliegenden Reihen und gegeneinander versetzt angeordnet sind. Selbst bei großem gegenseitigen Abstand der Düsen voneinander läßt sich auf diese Art und Weise eine Überlappung erreichen.

Es ist aber auch möglich, daß den Düser, Ablenkmittel für den Tröpfchenstrahl zugeordnet sind. Wie ein Kathodenstrahl überstreicht in diesem Fall der Tröpfchenstrahl eine größere Fläche, die an die Fläche des benachbarten Tröpfchenstrahl angrenzt.

Für die konstruktive Ausführung des Düsenkopfes gibt es verschiedene Möglichkeiten. In einer ersten Ausführung kann der Düsenkopf als eine sich über die gesamte Höhe der zu beschichtenden Oberfläche des Gegenstandes erstreckenden Leiste ausgebildet sein, gegenüber der der Behälter eine Eigenrotation ausführt. In einem solchen Fall wird durch eine Rotation einer im Querschnitt kreisförmigen Flasche um 360° die gesamte Oberfläche beschichtet Der Düsenkopf kann aber auch als eine sich nur über eine Teilhohe der zu beschichtenden Oberfläche erstreckende Leiste ausgebildet sein. In diesem Fall findet nicht nur eine Eigenrotation des Behälters gegenüber der Leiste, sondern gleichzeitig auch eine axiale Verschiebung, statt. Der Düsenkopf erzeugt also auf der Oberfläche einer zylindrischen Flasche eine spiralförmige Bahn.

Schließlich ist es möglich, daß der Düsenkopf als Ring ausgebildet ist, der gegenüber dem zu beschichtenden Gegenstand, z. B. einer Flasche, axial verschoben wird.

Vorzugsweise sind die Düsen einzeln oder gruppenwejse einschaltbar. Die Steuerung der Düsen kann nach einem vorgebbaren Programm ablaufen. Es ist dann möglich, nicht nur großflächige Beschichtungen vorzunehmen, sondern auch kleinflächige Beschichtungen, beispielsweise Beschriftungen oder andere Informationen. Auch in diesem Fail ergibt sich eine genaue Dosierung der Schichtdicke bei geschlossener Schicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Vorrichtung besteht aus einem im Maschinengestell angetriebenen Teller 1 mit dem die darauf stehende Flasche 2 in Eigenrotation versetzbar ist, und einem Düsenkopf 3, der über einen Halter 4 von einer Spindel 5 getragen wird, die über ein Zahnrad 6 verdreht werden kann. Das Zahnrad 6 steht mit einer Verzahnung 7 am Außenumfang des angetriebenen Drehtellers 1 in Eingriff, so daß bei Drehung des Drehtellers 1 die Spindel 5 synchron angetrieben wird und eine axiale Verschiebung des auf der Spindel 5 angeordneten und in einer Gleitführung 14 geführten Halters 4 mit Düsenkopf 3 stattfindet. Der Düsenkopf 3 beschreibt dann eine spiralförmige Bahn auf der Oberfläche der Flasche 2.

Der Düsenkopf 3 ist als mehrteilige Leiste 8, 9, 10 ausgebildet. In jeder Leiste 8,9,10 ist eine Reihe gleichmäßig verteilter Düsen 11, 12, 13 angeordnet, die von Reihe zu Reihe versetzt sind und von der Oberfläche des Gegenstandes denselben Abstand haben. Düsenköpfe 3 mit solchen Düsen 11,12,13 sind in verschiedener Ausführung bekannt (Siemens-Zeitschrift, 51. Jahrgang, Heft 4, April 1977, Seite 219—221; Spektrum der Wissenschaft, 1979, Heft 6, Seite 90-99, »Farbstrahl-Druckverfahren«). Die Düsen 11, 12, 13 sind in jedem Fall einzeln ansteuerbar, und aus ihnen werden Tröpfchen eines bestimmten Volumens in einer bestimmten Folgefrequenz ausgestoßen. Bei einer 80—90^m-Düse hat das Tröpfchen einen Durchmesser von 60μΐη, und die benetzte Fläche wird je nach Beschicntungsmedium etwa 300—500 μηι groß sein.

Sofern der Drehteller 1 angetrieben wird, die Spindel 5 aber vom Drehteller 1 abgekuppelt wird, erzeugen die Düsen 11,12,13 auf der Oberfläche des Gegenstandes 2 eine Spur von sich überlappenden Punkten. Aufgrund der Versetzung der Düsen 11, 12, 13, bezogen auf die Bewegungsrichtung zwischen Düsenkopf 3 und Oberfläche, wird ferner erreicht, daß die Spuren der Tröpfchen benachbarter Düsen sich ebenfalls überlappen. Der Grad der Überlappung wird einerseits durch die Versetzung der Düsen, bezogen auf die Bewegungsrichtung, und andererseits durch das Verhältnis der Impulsfolgefrequenz zur Relativbewegung, bestimmt. Da das volume Tröpfchen für einen bestimmten Kunststoff immer gleich groß ist, läßt sich auf diese Art und Weise die

Schichtdicke exakt einstellen. Mit weniger Düsen 11,12, 13 und größeren gegenseitigen Abstand kommt man aus, wenn die Tröpfchenstrahlen nicht gerade gerichtet sind, sondern abgelenkt werden, so daß sie bei relativer Bewegung zwischen Düsenkopf 3 und Gegenstand 2 zickzackförmige Spuren schreiben. In diesem Fall überlappen sich die Spitzen der benachbarten Zickzack-Spuren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

20

25 30 35 40 45 50 55 60

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Beschichten von Gegenständen, wie Flaschen, mit einem Kunststoff, bestehend aus einem Düsenkopf mit mehreren verteilt angeordneten Düsen mit definierter Strahlrichtung für den Kunststoff und Antriebsmitteln, die eine Relativbewegung zwischen der zu beschichtenden Oberfläche des Gegenstandes und dem Düsenkopf bewirken, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: