-
HINTERGRUND
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen
einer flüssigen
Beschichtung auf wenigstens eine Oberfläche eines Gegenstands. Das
Verfahren erzeugt eine attraktive und einheitliche Beschichtung
hoher Qualität
auf sowohl flachen als auch konturierten Oberflächen, während Abfall der flüssigen Beschichtung
minimiert wird. Die unter Verwendung des Verfahrens zu beschichtenden
Gegenstände
sind Gegenstände,
die aus geformtem Faserbrei gemacht sind.
-
Einige
hergestellte Gegenstände
können verbessert
werden durch Aufbringen einer Bechichtung auf wenigstens eine Oberfläche des
Gegenstands. Beispielsweise sind geformte Faserbreigegenstände, die
zum Servieren von Lebensmitteln verwendet werden, wie geformte Faserbreiplatten und
-schalen, leichtgewichtig, wegwerfbar und von geringen Kosten. Bei
Verwendung können
jedoch diese Gegenstände
ihre Form und/oder Funktion in der Gegenwart von Wärme, Feuchtigkeit
und/oder Fett verlieren (beispielsweise wie im Falle einer Papierplatte,
die geschwächt
wird, wenn heißes,
feuchtes Essen in der Platte gehalten wird). Eine Schutzbarriere
auf einem geformten Faserbrei- oder Papiergegenstand kann den Verlust
an Festigkeit oder Starrheit aufgrund solcher Faktoren verhindern,
welche die Leistung des Gegenstands bei unmittelbarer Verwendung
verbessert, und in Anwendungen, wo Essen mit oder ohne Gefrierung
in dem Gegenstand für
eine Zeitdauer gehalten wird und möglicherweise erwärmt wird
vor dem Verbrauch. Andere Gründe zum
Beschichten eines Gegenstands schließen das Bereitstellen einer
zusätzlichen
Oberflächenfestigkeit,
die Verbesserung einer Schnittbeständigkeit oder die Verbesserung
des ästhetischen
Aussehens des Gegenstands ein. Beispielsweise kann man Farbe, Muster,
Texturen und Glanz der Oberfläche
des Gegenstands zufügen.
Man kann ebenfalls einen Gegenstand beschichten, um einen darunter
liegenden Druck zu schützen
oder seine Bedruckbarkeit zu verbessern.
-
Es
ist bekannt, eine Wachs- oder Polymerbeschichtung auf der die Speise
berührenden
Oberfläche
von Pappe voraufzutragen und anschließend die Pappe in geeignete
Speisenserviergegenstände
zu bilden. Es gibt jedoch Probleme, wenn versucht wird, Beschichtungen
auf konturierte geformte Faserbreigegenstände statt auf flache Pappe
aufzubringen.
-
GB 1,111,525 (veröffentlicht
am 1. Mai 1968) beschreibt einige Nachteile der Anstrengungen aus dem
Stand der Technik, um Gegenstände
zu beschichten, insbesondere Gegenstände mit tiefen Konturen. Beispielsweise
kann ein Eintauchen eines gesamten Gegenstands in einer flüssigen Beschichtung
den Gegenstand sättigen
und zuviel Beschichtung auf den Gegenstand aufbringen. Ferner ist
es unmöglich,
lediglich die innere (Speisen berührende) Oberfläche eines
tiefkonturierten Gegenstands in ein flüssiges Beschichtungsmaterial
einzutauchen.
-
Es
ist ebenfalls bekannt, Papier und geformte Faserbreigegenstände mit
flüssigen
Beschichtungsmaterialien zu besprühen. Siehe beispielsweise die
kanadische Patentanmeldung 2,057,474. Wäßrige Dispersionen oder Latizes
verschiedener Kunststoffe, wie Acrylstoffe, Vinylstoffe und Styrol-Butadien,
sind seit vielen Jahren zur Verwendung in der Beschichtung von geformten
Faserbreigegenständen verkauft
worden. Ein Besprühen
eines konturierten Gegenstands mit einer flüssigen Beschichtung kann jedoch
ungleichmäßige Beschichtungen
erzeugen, trotz ausgeübter
Sorgfalt bei der Sprühaufbringung. Ferner
machen Sprühbeschichtungsverfahren,
die im Stand der Technik verwendet werden, im allgemeinen keine
effiziente Verwendung des Beschichtungsmaterials.
-
US-A-5,545,440 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Polymerbeschichten von Substraten
unter Verwendung einer stationären
Welle.
-
Das
in diesem Stand der Technik beschriebene Verfahren und die Vorrichtung
weisen ebenfalls das Problem auf, daß sie eine ungleichmäßige Beschichtung
bereitstellen, und daß keine
effiziente Verwendung des Beschichtungsmaterials vorgenommen wird.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Auftragen
flüssiger
Beschichtungen auf eine Oberfläche
(oder auf mehr als eine Oberfläche
oder einen Rand) eines Gegenstands.
-
In
einer ersten Ausführungsform
umfaßt
das Verfahren ein Durchführen
der Oberfläche
eines zu beschichtenden Gegenstands über eine nach oben gerichtete
Welle flüssiger
Beschichtung, um die Beschichtung auf die Oberfläche im Überschuß aufzutragen. Bevorzugt wird
die Welle der Beschichtung durch eine oder mehrere, nach oben zeigende
Düsen aufgetragen,
welche Düsen
die Welle(n) der Beschichtung auf die zu beschichtenden Gegenstände richten,
wenn die Gegenstände über die
Düsen und durch
die Welle der Beschichtung geführt
werden. Beispielsweise können
die Gegenstände
auf einem sich bewegenden Förderband
positioniert werden, welches die Gegenstände durch die Wellenbeschichtung(en)
führt,
exponierend die Oberfläche
des zu beschichtenden Gegenstände
gegenüber
einem Überschuß der Beschichtung.
Nach Beschichten der Oberfläche
des Gegenstands wird die überschüssige Beschichtung
dann entfernt und der beschichtete Gegenstand getrocknet.
-
Die
Wellenbeschichtung des Gegenstands und das Entfernen der überschüssigen Beschichtung,
wie es oben beschrieben wird, werden durchgeführt in einer Atmosphäre, die
mit dem flüssigen
Beschichtungsbindemittel dampfförmig
ist. Dies wird erreicht durch Durchführen der Beschichtungsauftragungs-
und Beschichtungsentfernungsschritte in einer geschlossenen Umgebung.
-
Innerhalb
der geschlossenen Umgebung wird das Wasser, welches das Bindemittel
der flüssigen
Beschichtung ist, veranlaßt,
die Beschichtungsatmosphäre
zu permeieren, um die geschlossene Umgebung mit dem Dampf des Beschichtungsbindemittels
dampfförmig
zu machen. Die Beschichtungen sind wäßrige Dispersionen, und unter
Verwendung dieser Beschichtungen ist die geschlossene Atmosphäre mit Wasserdampf
dampfförmig.
-
Die
Bewahrung einer dampfförmigen
Atmosphäre
während
des Beschichtens und der Entfernung der überschüssigen Beschichtung ist gefunden
worden, die Qualität
der Beschichtung beträchtlich
und überraschend
zu verbessern, beispielsweise in bezug auf Gleichmäßigkeit,
Mangel an Streifen und anderen wünschenswerten
Beschichtungsqualitäten.
In der Ausführungsform
des Verfahrens, wie sie oben beschrieben wird, wird die überschüssige Beschichtung
wiedergewonnen und im Beschichtungsverfahren wiederverwendet. In
einer dampfförmigen,
geschlossenen Umgebung, wie sie beschrieben wird, ist es möglich, die
Beschichtung aufzubringen, die überschüssige Beschichtung
zu entfernen und die Beschichtung wiederzuverwenden, ohne beträchtliches
Trocknen der Beschichtung. Dies ermöglicht eine beträchtlich
effizientere Verwendung und Wiederverwendung der flüssigen Beschichtung.
-
Die
Vorrichtung der Erfindung umfaßt
Mittel zum Aufbringen einer Welle flüssiger Beschichtung auf eine
Oberfläche
eines Gegenstands, Mittel zum Entfernen des Überschusses der flüssigen Beschichtung
von der beschichteten Oberfläche,
Mittel zum Wiedergewinnen überschüssiger Beschichtung
zur Wiederverwendung und Mittel zum Bewahren einer geschlossenen
Umgebung, welche mit dem Beschichtungsbindemittel dampfförmig ist,
während
der Beschichtungsauftragung, dem Beschichtungsentfernen und dem
Beschichtungswiedergewinnen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN
-
1 veranschaulicht
eine schematische Seitenansicht eines gegenwärtig bevorzugten Vorrichtungstyps
zum Durchführen
des Verfahrens der Erfindung.
-
2 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Beschichtungsbereichs der Ausführungsform nach 1,
wobei eine invertierte, geformte Faserbreipapierplatte durch eine
Welle flüssiger
Beschichtung geführt
wird.
-
3 ist
eine teilweise aufgeschnittene Ansicht eines Typs einer geschlitzten
Düse, die
zum Erzeugen einer Welle eines flüssigen Beschichtungsmaterials
geeignet ist.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die
vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Auftragen einer
flüssigen
Beschichtung auf wenigstens eine Oberfläche eines geformten Faserbreigegenstands,
um eine einheitliche Beschichtung hoher Qualität zu erzielen. Während im
wesentlichen jegliche Größe oder
Form eines Gegenstands unter Verwendung dieses Verfahrens beschichtet
werden kann, findet die vorliegende Erfindung besondere Anwendbarkeit
beim Beschichten von geformten Faserbreigegenständen zur Verpackung und/oder
zum Servieren von Speisen, wie Tabletts, Platten, Schüsseln und
Schalen. Die Verwendung von geformten Faserbreipapierplatten und
die Beschichtung einer einzelnen, die Speisen berührenden
Oberfläche
der Papierplatten wird beispielhaft in der folgenden Diskussion
beschrieben. Es wird verstanden, daß mehr als eine Oberfläche eines
Gegenstands unter Verwendung dieses Verfahrens beschichtet werden kann,
beispielsweise durch wiederholtes Führen durch das System.
-
Das
Verfahren der Erfindung unter Verwendung einer Wellenauftragung
einer Beschichtung ermöglicht
die Minimierung der Menge an flüssiger
Beschichtung, die verwendet wird, um die Beschichtung zu bilden,
ohne die Qualität
der Beschichtung zu beeinträchtigen.
Gleichzeitig werden die Oberflächen mit
einer schnellen und effizienten Geschwindigkeit beschichtet und
werden mit einer einheitlichen Beschichtung auf ungleichmäßigen oder
konturierten Oberflächen
des Gegenstands bereitgestellt. Irgendeine einer Vielzahl von Formen
kann beschichtet werden.
-
Um
den allgemeinen Betrieb des Verfahrens zu beschreiben, wird auf 1 und 2 bezug
genommen. Wie gezeigt, werden invertierte Papierplatten in Kontakt
mit wenigstens einer Welle flüssiger Beschichtung
geführt,
welche von unterhalb der Gegenstände
appliziert wird. Die Geschwindigkeit der durchgeführten Gegenstände und
das Flußvolumen der
Welle flüssiger
Beschichtung werden so eingestellt, daß ein großer Überschuß der Beschichtung (relativ
zu einer Basismenge an Beschichtung, die ausreichend ist, um den
gesamten Oberflächenbereich
des Gegenstands mit Beschichtung zu kontaktieren) in Kontakt mit
der Gegenstandsoberfläche kommt.
Auf diese Art und Weise wird die gesamte Oberfläche vollständig mit der flüssigen Beschichtung
durchnäßt, einschließend jegliche
Bereiche unregelmäßiger Form
oder Kontur auf der Oberfläche (wie
den Rippen zwischen Fächern
in Mehr-Fächer-Speisetabletts
und -Papierplatten). Die Aufbringung einer überschüssigen Beschichtung gewährleistet
eine vollständige
und gründliche
Beschichtung über
die gesamte Oberfläche.
Da die Beschichtung gesammelt und wiederverwendet wird, ist die
Auftragung einer überschüssigen Beschichtung
in dieser Stufe nicht verschwenderisch oder ineffizient.
-
Wie
in 1 und 2 gezeigt ist, wird der Überschuß der flüssigen Beschichtung
in der Form einer „Welle" aufgetragen. Wie
unten beschrieben, kann eine Welle der flüssigen Beschichtung erzeugt werden
durch Auftragen der Beschichtung durch eine Düse, wobei die Düse mit einem
Winkel relativ zur Waagerechten ausgerichtet ist. Die Größe, die
Form und der Winkel der Welle können
eingestellt werden, um einen ausreichenden Kontakt zwischen der Plattenoberfläche und
einem Überschuß der flüssigen Beschichtung
zu gewährleisten.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, ist eine Welle im wesentlichen
ein nach oben gerichteter Flüssigkeitsbogen.
-
Mehr
als eine Welle flüssiger
Beschichtung kann in Richtung auf die gleiche Oberfläche durch unterschiedliche
Düsen,
in Serie oder gleichzeitig, gerichtet werden. Wenn konturierte,
geformte Faserbreigegenstände
zu beschichten sind, ist es bevorzugt, obwohl es nicht immer notwendig
ist, mehr als eine Welle der Beschichtung zu beaufschlagen und die
Wellen aus unterschiedlichen Richtungen auf die Oberfläche zu beaufschlagen.
Wenn beispielsweise die Platten über
die Düsen
auf einem sich bewegenden Förderband
geführt
werden, kann eine Welle der Beschichtung im allgemeinen in Richtung
auf die Bewegungsrichtung des Förderbands
gerichtet sein, während
eine weitere Welle der Beschichtung im allgemeinen entgegengesetzt
der Richtung der Bewegung des Förderbandes
ausgerichtet wird. Auf diese Art und Weise kontaktiert die flüssige Beschichtung vollständig sowohl
die Vorderkanten als auch die Hinterkanten einer konturierten Oberfläche mit
einem Überschuß an flüssiger Beschichtung.
Abhängig
von der Tiefe und/oder Kontur der Oberfläche des Gegenstands können eine
oder mehrere der Düsen
in einem Winkel von bis zu 90° in
bezug auf die Waagerrechte (die Waagerechte wird durch das sich
bewegende Förderband
in dieser Ausführungsform
definiert) angeordnet sein. Die Welle(n) der Beschichtung wird bzw.
werden aufgetragen durch Beschichtungsauftragungsmittel, die unterhalb
der zu beschichtenden Oberfläche
positioniert sind. Beschichtungsauftragungsmittel können aus
Düsen bestehen, die
unterhalb der sich bewegenden Papierplatten untergebracht sind.
In einer bevorzugten Düsenart
kann eine Welle erzeugt werden durch Treiben der flüssigen Beschichtung
durch eine geschlitzte Öffnung. Bevorzugt
ist die Düsenöffnung (Schlitz)
etwa 0,03 bis 0,125 inch (0,76 bis 3,18 mm), und der Schlitz sollte
ausreichend lang sein, um eine Welle der Beschichtung wenigstens
so breit wie die zu beschichtenden Platten bereitzustellen. Wie
erwähnt,
können mehrere
Wellen bereitgestellt werden, um die Plattenoberfläche aus
unterschiedlichen Richtungen zu kontaktieren, und dies kann erreicht
werden durch Positionieren mehrerer Düsen im Weg der sich bewegenden
Platten. Der Winkel der Düsen)
relativ zu den durchführenden
Platten kann abhängen
von der Geschwindigkeit, mit der die Gegenstände durch den Beschichtungsbereich
führen.
Der Winkel der Düse kann
ebenfalls abhängen
von der Oberflächenstruktur
und der Kontur der zu beschichtenden Oberfläche. Für die meisten Verwendungen
einschließend ein
Beschichten von mit Fächern
versehenen, geformten Faserbreipapierplatten ist ein Düsenwinkel von
etwa 45° geeignet.
Unter Verwendung lediglich minimaler Einstellungen können die
richtige Bandgeschwindigkeit und die Düsenwinkel, die benötigt werden,
um einen Überschuß an flüssiger Beschichtung aufzutragen,
bestimmt werden.
-
Nachdem
die Oberfläche
gegenüber
der Wellenbeschichtung exponiert worden ist, um einen Überschuß an Beschichtung
aufzutragen, wird das überschüssige Beschichtungsmaterial
von der Oberfläche
des Gegenstands entfernt. Die überschüssige flüssige Beschichtung
wird mit Luft hoher Geschwindigkeit, die aus geschlitzten Luftmessern
geliefert wird, entfernt. Die Zwangsluft aus den Luftmessern agiert,
um die Beschichtung über
der Oberfläche
zu verdünnen
und zu verteilen und das überschüssige Beschichtungsmaterial
zu entfernen.
-
Mittel
werden bereitgestellt, um die überschüssige flüssige Beschichtung,
die von der Oberfläche
entfernt worden ist, wiederzugewinnen. Beispielsweise kann das Material,
das von den Oberflächen
durch die Luftmesser entfernt worden ist, unterhalb der sich bewegenden
Platten gesammelt und zum Beschichtungsbereich, beispielsweise in
Sammelschalen, geliefert werden. Falls notwendig, kann das recyclierte
Beschichtungsmaterial filtriert, gesiebt oder gelagert werden, bevor
es zum Beschichtungsbereich zur Wiederverwendung zurückgeführt wird.
Zusätzliches Überholen
der flüssigen
Beschichtung kann vor der Wiederverwendung durchgeführt werden
(z. B. Auffüllen
von Feststoff oder Bindemittel, Zufügen von Entschäumungsagens,
weiteres Filtrieren, Entlüften,
pH-Einstellung, Temperatureinstellung und dergleichen).
-
Es
ist wichtig, daß die
Auftragung der überschüssigen Beschichtung
und das anschließende Entfernen
der überschüssigen Beschichtung,
wie es oben beschrieben wird, durchgeführt werden in einer geschlossenen
Umgebung, die mit dem Bindemittel der flüssigen Beschichtung dampfförmig ist.
Während
es möglich
ist, obwohl nicht notwendig, daß die Atmosphäre innerhalb
der geschlossenen Umgebung vollständig mit dem Beschichtungsbindemittel gesättigt ist,
sollte die Atmosphäre
ausreichend dampfförmig
sein, um irgendein beträchtliches
Trocknen der Beschichtung innerhalb der geschlossenen Umgebung zu
verhindern. Bevorzugt werden Bedingungen innerhalb der geschlossenen
Umgebung so gehalten, daß im
wesentlichen kein Trocknen der flüssigen Beschichtung auf der
Gegenstandsoberfläche
oder an anderer Stelle (z. B. auf dem Förderband) stattfindet.
-
Die
dampfförmige
Umgebung erlaubt es der flüssigen
Beschichtung, sich vollständig
und gleichmäßig auf
der Oberfläche
des Gegenstands zu verteilen, und hilft ebenfalls bei Wiedergewinnung
und Wiederverwendung überschüssiger Beschichtungslösung. Es
ist gefunden worden, daß,
wenn die Beschichtung in irgendeinem beträchtlichen Ausmaß vor oder
während
des Beschichtungsentfernungsschritts trocknet, unerwünschte Wellen
oder Streifen in der Beschichtung auftreten können. Die flüssigen Beschichtungen
sind wäßrige Beschichtungen,
wie Latices. Wenn eine wäßrige Beschichtung
verwendet wird, ist die dampfförmige
Umgebung mit Wasserdampf feucht. Um eine glatte, einheitliche Beschichtung
zu erzielen, wird die Atmosphäre
innerhalb der geschlossenen Umgebung feucht gehalten. Der Gehalt
an Wasserdampf in der Atmosphäre
kann leicht gesteuert werden, beispielsweise durch Injizieren von
Wasserdampf in die geschlossene Umgebung oder durch Mitreißen von
atomisiertem flüssigen Wasser
in der Luftzufuhr zur geschlossenen Umgebung.
-
Wenn
das Entfernen der wäßrigen Beschichtung
mit Luftmessern erreicht wird, können
die Luftströme,
die durch die Luftmesser geliefert werden, feucht sein, was zum
Erhalt einer dampfförmigen
Atmosphäre
innerhalb der geschlossenen Umgebung beiträgt. Frische Luft, die in die
geschlossene Umgebung eintritt, kann vorbefeuchtet sein. Die befeuchtete
Luft, die durch die Luftmesser geliefert wird, treibt überschüssige flüssige Beschichtung
von der Oberfläche
der Platte und verteilt den Rest der Beschichtung ohne Trocknen
der Oberfläche
der Beschichtung.
-
Nach
Entfernen des überschüssigen Beschichtungsmaterials
wird ein Trocknen des beschichteten Gegenstands anschließend erreicht
in einem getrennten Schritt, außerhalb
der dampfförmigen
Atmosphäre,
durch irgendein herkömmliches Mittel,
wie Erwärmen
in warmer Luft. Zusätzliche
Mittel zum Trocknen schließen
ein Exponieren gegenüber
Infrarot-, Mikrowellen- oder Radiofrequenzstrahlung ein.
-
Beispiele
geeigneter Beschichtungen schließen Latices, Dispersionen von
Polymeren von Ethylen, Propylen, Butadien, Styrol, Vinylacetat,
Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylalkohol, Amiden, Acrylstoffen,
Polyester, Epoxiden, Epoxyestern, Kohlenwasserstoffharzen und Mischungen
oder Copolymer derselben ein. Gegenwärtig umfaßt die zur Beschichtung von
geformten Faserbreipapierplatten bevorzugteste Beschichtung eine
wäßrige Dispersion
aus Styrol-Acrylstoffen, Styrol-Butadien oder Ethylen-Vinylacetat.
-
Optionale
Komponenten der Beschichtung schließen Wachs, mineralischen Füllstoff
oder Farbstoffe, wie Ton, Titanoxid, Calciumcarbonat, Siliziumdioxid
und organische oder anorganische Säuren oder Basen ein.
-
Weitere
optionale Bestandteile sind natürliche
oder derivatisierte Stärke,
Fluorchemikalien, Silikone, Ölabweisende
Mittel, Entschäumer,
Benetzungsagentien, Farbpigmente, Füllstoffe, Verdickungsmittel
und andere Additive, die auf dem Fachgebiet bekannt sind. Bevorzugt
ist das Beschichtungsmaterial eine Wasserdispersion oder -emulsion, die
etwa 15–65
% insgesamt an Feststoffe enthält.
-
Die
Viskosität
der Beschichtung sollte nicht so hoch sein, um die Auftragung der
Flüssigkeit
in Wellen zu stören,
beispielsweise erzeugt durch geschlitzte Düsen, wie es oben beschrieben
wird. Beschichtungen dieses Typs sind kommerziell erhältlich,
beispielsweise von Michelman, Inc., Cincinnati, Ohio, und schließen Michelman „StainBan"-Beschichtungen ein.
Die gegenwärtig
bevorzugteste Beschichtung für
Papierplatten ist eine wäßrige Dispersion
aus Styrol-Acryl-Polymer, welche etwa 30 % insgesamt an Feststoffen
enthält
und ein Pigment (TiO2), ein ölabstoßendes Mittel
und optional andere Verarbeitungshilfen enthält.
-
Abhängig von
der Beschichtung können
einige beschichtete Speisenbehälter
in herkömmlichen oder
Mikrowellenöfen
verwendet werden, um die Inhalte zu erwärmen. Flüssige Beschichtungsmaterialien
sind verfügbar,
welche Beschichtungen bilden, die einen Temperaturbereich von tiefen
Gefriertemperaturen bis zu Temperaturen, bei denen Speisen in einem
herkömmlichen
Ofen erwärmt
werden, wie -20 bis 425°F
(-28,9 bis 218,3°C) überstehen
können. Beschichtungen
sind erhältlich,
welche auf Speisenbehältern
verwendet werden können,
welche „doppelofenfähig" sind, d. h. die
Behälter
sind ofenfähig
in entweder einem herkömmlichen
Ofen oder in einem Mikrowellenofen. Ein Beispiel einer flüssigen Beschichtung,
die zum Herstellen einer ofenfähigen
Beschichtung geeignet ist, ist eine Mischung aus Wasser, sulfoniertem
Polyester (z. B. sulfoniertem Polyethylenterephthalatpolyester),
Rutilcalciumcarbonat und einem Vernetzungsmittel, wie Hexamethylolmethylmelamin/Formaldehyd,
wie sie in der
US 4,595,611 ,
ausgegeben am 17. Juni 1986, beschrieben wird.
-
Wäßrige Materialien
auf Acrylbasis, die zum Herstellen von Beschichtungen für doppelofenfähige Behälter geeignet
sind, sind seit vielen Jahren von B. F. Goodrich unter dem Namen „Hycar" verkauft worden.
Beim Beschichten mit einer wäßrigen Beschichtung
ist ein Papier- oder Faserbreigegenstand, wie eine Papierplatte,
mit einem herkömmlichen
Hydrophobierungsagens verleimt, um eine Wasserpermeation in den
Gegenstand während
des Beschichtungsverfahrens zu verhindern oder zu reduzieren.
-
Die
Verfahren der Erfindung, und die Vorrichtungen zum Durchführen der
Verfahren, werden weiter durch detaillierten Verweis auf die Zeichnungsfiguren
veranschaulicht, welche wiederum die Verwendung von typischen, geformten
Faserbreipapierplatten als einem Beispielstyp eines zu beschichtenden
Gegenstands zeigen.
-
1 zeigt
eine Beschichtungsvorrichtung 10, wie sie zum Beschichten
von Papierplatten mit flüssiger
Beschichtung verwendet wird. Die Vorrichtung umfaßt im allgemeinen
einen Einlaßbereich 11, wo
die Papierplatten 13 in das Verfahren eingeführt werden,
eine Hauptkammer, die die geschlossene Umgebung 20 definiert,
in der überschüssige flüssige Beschichtung
aufgetragen und entfernt wird, und eine Auslaßstation 40, wo die
Platten aus der geschlossenen Umgebung zur weiteren Verarbeitung (z.
B. Trocknen) geliefert werden.
-
Papierplatten 13 werden
am Einlaßbereich 11,
entweder manuell oder automatisch, in eine umgedrehte Orientierung
geladen und zum Eingriff mit Förderband 21 geliefert,
welches die Papierplatten in die geschlossene Umgebung 20 zum
Beschichten und zur Beschichtungsentfernung trägt. Das Förderband 21 kann eine
mit Aussparungen versehene Fördereinrichtung
mit einer Vielzahl von Öffnungen
sein, welche die hinabgedrückte
Rückseite
der Papierplatte aufnehmen, während
der Rand der Platte mit dem Förderband
in Eingriff ist. Siehe 2. Erste Unterkammern 22 innerhalb
der geschlossenen Umgebung 20 liefern eine Saugkraft, welche
die Platten in dem Förderband
hält. Wie
in 2 gesehen wird, bildet der Rand der Platte eine
Versiegelung mit dem Förderband,
und eine dichte Versiegelung zwischen dem Plattenrand und dem Förderband
hält die
Beschichtungslösung
von einem Eintreten in die Unterkammern ab, wenn die Papierplatte
beschichtet wird. Es ist gefunden worden, daß eine besonders gute Versieglung
gebildet wird, wenn das Förderband
aus einem geschäumten
Gegenstand hergestellt ist oder eine schaumartige Schicht in Kontakt
mit der Platte umfaßt.
So werden die Platten durch das Förderband aufgenommen und in
die geschlossene Umgebung 20 getragen, wobei die zu beschichtende
Oberfläche nach
unten gerichtet ist.
-
Die
ersten Unterkammern 22 sind als eine Anzahl von getrennten
Kammern gezeigt, und der Vakuumdruck in jeder ersten Unterkammer 22 kann unabhängig von
demjenigen der anderen ersten Unterkammern 22 sein.
-
Eine
getrennte Vakuumkraft kann für
jede Unterkammer durch Vakuumverbindung 22d bereitgestellt
werden, die an jeder ersten Unterkammer bereitgestellt ist. Wenn
daher eine Öffnung
im Förderband
keine Platte enthält,
kann der Vakuumdruck, der auf andere Platten in der Fördervorrichtung
ausgeübt
wird, unabhängig
bewahrt werden.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform,
die in 2 gezeigt ist, enthält jede erste Unterkammer 22 eine
Anzahl von Sekundärunterkammern 22a,
die an der Oberseite durch eine obere Platte 22b und eine
untere Platte 22c definiert sind. Die obere Platte oberhalb
jeder sekundären
Unterkammer ist mit einem Öffnungsloch
versehen, um es Vakuum aus der ersten Unterkammer zu ermöglichen,
in die zweite Unterkammer zu ziehen. Jede Bodenplatte 22c ist
mit einer Vielzahl von kleineren (z. B. von einem Durchmesser von
einem Viertel inch) Löchern
versehen, um es dem Vakuum in den zweiten Unterkammern zu ermöglichen,
die Platte 13 gegen die unterste Fläche der Bodenplatte zu ziehen. Da
die Platte 13 die Bodenplatte 22c während des Betriebs
kontaktieren kann, ist gefunden worden, daß es vorteilhaft ist, die Bodenplatte
aus Polyethylen mit sehr hohem Molekulargewicht zusammenzusetzen,
welches eine Schlüpfrigkeit
aufweist, welche es den Platten 13 erlaubt, leicht über die
Bodenplatte zu gleiten, während
sie gegen diese durch Vakuum gezogen werden.
-
Die
geschlossene Umgebung 20 liefert eine Atmosphäre, die
mit dem Bindemittel der flüssigen Beschichtung
dampfförmig
ist. Wie bei 24 gezeigt ist, gibt es ein Reservoir an flüssiger Beschichtung
in der geschlossenen Umgebung.
-
Innerhalb
der geschlossenen Umgebung werden die Papierplatten sequentiell
in einen Beschichtungsbereich, der in 1 gezeigt
ist, mit zwei gegensätzlich
ausgerichteten Düsen 23 geführt. Jede
der Düsen
richtet eine Welle an flüssiger
Beschichtung auf die Oberfläche
der Papierplatten, um einen großen Überschuß an flüssiger Beschichtung auf
der Oberfläche
bereitzustellen. An dieser Stelle tropft die Beschichtung, die in Überschuß aufgetragen worden
ist, frei von der Plattenoberfläche,
welche gründlich über ihren
gesamten Oberflächenbereich
mit der flüssigen
Beschichtung durchnäßt worden
ist.
-
2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
der flüssigen
Beschichtung, die als eine Welle (lediglich eine Düse ist gezeigt)
auf die die Speisen berührende Oberfläche einer
Papierplatte aufgetragen wird. Wie gezeigt ist, wird die Papierplatte
umgedreht auf dem Förderband
durch die Beschichtungswelle geführt, um
die Beschichtung auf die die Speise berührende Oberfläche aufzutragen.
Wenn die Papierplatte wie gezeigt gehalten wird, kann die flüssige Beschichtung,
die von den Düsen
geliefert wird, im allgemeinen auf die gesamte, die Speise berührende Oberfläche der
Platte aufgetragen werden, einschließend den Rand und die äußerste Kante
des Randes. Überschüssige flüssige Beschichtung
kann zurück
in das Reservoir 24 von der Oberfläche tropfen. Während eine
Fördervorrichtung
mit Öffnungen,
um Papierplatten zu halten, veranschaulicht ist, ist es möglich, Gegenstände zum
Beschichten unter Verwendung von anderen Liefermitteln als einem
Förderband
zu liefern. Nach dem Beschichten trägt die Fördervorrichtung die Platten
in die Beschichtungsentfernungszone der geschlossenen Umgebung.
Eine Reihe von Luftmessern, ist bei 25 gezeigt, die einen Luftstrom,
der ausreichend ist, um die aufgetragene flüssige Beschichtung gleichmäßig zu verteilen,
lenken und überflüssige Beschichtung
entfernen, die unterhalb der Luftmesser gesammelt wird und optional
in einem erhöhten
Reservoir 14 vor der Wiederverwendung gelagert wird. Die
Fördervorrichtung
kann durch Sekundärluftmesser 25a gereinigt
werden, was ebenfalls innerhalb der geschlossenen Umgebung 20 stattfindet.
Ein Teiler 26 kann das Reservoir der Beschichtung unterhalb
der Düsen
getrennt von der Sammlung der Beschichtung unterhalb der Luftmesser
halten. Die Anzahl an Luftmessern, die benötigt wird, um die Beschichtung
zu entfernen, ist nicht entscheidend und kann abhängen von
der Verarbeitungsgeschwindigkeit, der Art der Beschichtung und anderen
Faktoren innerhalb des Geschicks des normalen Fachmanns.
-
Nach
Entfernen der Beschichtung durch die Luftmesser führt die
Fördervorrichtung
die Platten heraus aus der geschlossenen Umgebung und in die Auslaßstation 40.
Ein bevorzugtes Auslaßsystem wird
in Verbindung mit 1 beschrieben. Wie gezeigt ist,
werden die Platten von dem Förderband 21 zu
einem zweiten Förderband 41 überführt, in
der gleichen umgedrehten Orientierung. Bei 42 ist ein Luftraum
gezeigt, welcher Luft nach außen
gegen die Platten lenkt und sie fest gegen die zweite Fördereinrichtung 41 mit
einem Abstand von dem Luftraum hält.
Daher kontaktiert nichts anderes als Luft die frisch beschichtete
Oberfläche,
wenn die Platten die geschlossene Umgebung verlassen. Der Luftstrom aus
dem Raum beginnt ebenfalls, die Beschichtung auf der Oberfläche der
Platten zu trocknen. Platten werden durch die zweite Fördereinrichtung 41 in
einer Richtung um und unter den Luftraum, wie es gezeigt ist, geführt. Am
Ende des zweiten Förderbandes
werden die Platten (nun in aufrechter Orientierung, wobei die beschichtete
Oberfläche
nach oben zeigt) auf Entfernungsfördereinrichtung 43 abgelegt, um
zu einer Trocknungsstation (nicht gezeigt) geführt zu werden.
-
3 zeigt
eine bevorzugte Form einer Düsenstruktur 50.
Die Struktur schließt
einen Beschichtungsmaterialeinlaß 51 ein. Der Einlaß 51 versorgt Haltekammern 52,
wobei der Beschichtungsdruck sich aufbaut, wenn flüssige Beschichtung
die Kammer füllt.
Kammerauslässe 53 geben
mit Druck beaufschlagte flüssige
Beschichtung aus Haltekammer 51 in Wellenkammer 54 ab.
Wellenkammer 54 hält die
flüssige
Beschichtung unter Druck, und der Druck treibt die Beschichtung
aus der Düse
durch einen langen dünnen
Schlitz 55, um die Welle der flüssigen Beschichtung zu erzeugen.
-
Die
Größe der Welle
kann durch Einstellung des Drucks innerhalb der Düse oder
durch Einstellen der Höhe
des erhöhten
Reservoirs 14, welches die Beschichtung an die Düsen liefern
kann, gesteuert werden.
-
Im
Beschichtungsverfahren hängt
die Menge an Beschichtung, die auf die Oberfläche des Gegenstands aufgetragen
wird, normalerweise von der beabsichtigten Verwendung ab. Das hierin
beschriebene Verfahren liefert eine glatte einheitliche Beschichtung
unter Verwendung einer kleinen Menge an Beschichtung. In einer gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsform
werden etwa 0,3 bis 5 Gramm Beschichtung (als Feststoffe) auf eine
gesamte Oberfläche einer
geformten Faserplatte durchschnittlicher Größe (10 bis 11'' (25,4 bis 27,9 cm) Durchmesser) aufgetragen.
Unter Verwendung des offenbarten Systems können Platten mit 10,5'' (26,7 cm) mit einer Geschwindigkeit
von etwa 5 Platten pro Sekunde beschichtet werden. Während die
Erfindung in bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden
ist, werden andere Ausführungsformen
für Fachleute
auf dem Gebiet offensichtlich sein.