EP3599092A1 - Method for depositing a functional layer on a container - Google Patents

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EP3599092A1
EP3599092A1 EP19182132.1A EP19182132A EP3599092A1 EP 3599092 A1 EP3599092 A1 EP 3599092A1 EP 19182132 A EP19182132 A EP 19182132A EP 3599092 A1 EP3599092 A1 EP 3599092A1
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EP
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container
flame
flame pyrolysis
plasma
transport
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EP19182132.1A
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German (de)
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Yifang Cong
Florian Lauterbach
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Krones AG
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Krones AG
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Publication date
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    • B41J3/407Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
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Definitions

  • the present invention relates to a method for treating a surface of a container according to claim 1 and a container treatment machine for treating a surface of a container according to claim 9.
  • containers based on plastics, in particular PET and other materials such as glass or metal are often used. If the outer surface of these containers is to be printed or otherwise processed, it must be ensured that the materials to be applied also adhere to the surface of the container. Since the properties (physical and / or chemical) of the surface of containers are dependent on the material used and are also not homogeneous for a given container, various possibilities have been given in the past for the properties of the surface of the container with regard to wetting with printing inks or other materials.
  • EP 2 089 234 B1 proposed a method in which a primer and then a printed image are applied to the container using digital techniques.
  • the primer can be prescribed to improve the adhesive properties of the printing ink applied thereon.
  • the primer also has to adhere to the surface of the container and its composition therefore depends on the container material, which can also influence the adhesive properties of the printing ink applied to the primer.
  • the EP 1 148 036 B1 proposes to first oxidize the surface of a container with the aid of burners and then to apply an adhesion-promoting functional layer to the oxidized surface by means of flame pyrolysis, silicon-containing materials in particular being used here. Due to the many different process steps that are necessary for pretreating the surface of the container, the pretreatment of the container becomes complex and is also highly dependent on the underlying container material. There is also a risk of charring the container surface with these methods.
  • the technical problem to be solved is therefore to specify a method and a container treatment machine which achieve an improvement in the wettability of the surface of a container, but at the same time make less specific demands with regard to the complexity of the method carried out or the container treatment machine.
  • the method according to the invention for treating a surface of a container, such as a bottle, in the packaging industry comprises that a functional layer is applied to a non-oxidized surface of the container in a container treatment machine.
  • the functional layer is a layer that is applied to the surface of the container before the container is wetted with a printed image or any printing ink at all.
  • the application of the functional layer does not include any methods that require digital printing of such a functional layer.
  • the non-oxidized surface of the container is to be understood as that surface which was not treated in a previous process step by an oxidizing flame or other processes which would oxidize the molecular groups on the surface of the container. If the functional layer is applied to such a non-oxidized surface, preceding process steps which already oxidize or otherwise process the surface of the container can be omitted, so that the entire process is less complex, but at the same time due to the formation of the functional layer on the surface Surface of the container good wettability is ensured by printing inks. In particular, it can be achieved that a uniform functional layer is applied to a wide variety of substrates, thus creating a uniform, printable surface for all types of containers (substrates). The development effort for printing inks that can be used on a wide variety of substrates can thus be completely eliminated or at least considerably reduced.
  • the functional layer can preferably be applied by means of flame pyrolysis, plasma coating or XUV radiation, a preferably gaseous precursor being admixed to the flame / the plasma / in the region of the XUV radiation, which is on and / or with the surface of the container forms the functional layer.
  • the container treatment machine comprises a flame pyrolysis device, the non-oxidized surface of the container being flamed in the presence of a precursor and the functional layer being applied to the non-oxidized surface at least in the area which is flamed by the flame pyrolysis device.
  • the flamed area of the surface is the area that is in direct contact with the flame generated by the flame pyrolysis devices.
  • the precursor can be introduced as a gas or droplet into the flame or the flame pyrolysis devices itself, so that it also strikes the surface of the container in the area of the flame and forms an adherent functional layer there by chemical reactions on the surface. It goes without saying that the precursor which was originally introduced into the flame no longer has to be chemically identical to the material which forms the "functional layer". In any case, the functional layer is at least partially formed by the precursor.
  • two flame pyrolysis devices are provided and the containers are transported in a transport device which transports the containers past the flame pyrolysis devices in the transport direction, the flame pyrolysis devices being arranged one after the other in the transport direction and the non-oxidized surface of the container flame one after the other, and / or wherein the flame pyrolysis devices are arranged on opposite sides of the transport device and the container Flame at the same time, and / or wherein the flame pyrolysis devices are arranged on the same side of the transport device and simultaneously flame the container, and / or wherein the flame pyrolysis devices are arranged one above the other in a direction perpendicular to the transport direction of the containers and the flame pyrolysis devices from one another Flame different areas of the container at the same time. Since the flame treatment with the precursor does not involve any oxidation processes, this embodiment enables the surface of the container to be flame-coated with the precursor as quickly as possible, while the layer thickness of the functional layer can advantageously be adjusted and increased.
  • the container treatment machine comprises a plasma nozzle (instead of flame pyrolysis devices), the surface of the container being acted upon by a plasma containing the precursor and the functional layer being applied at least in the area on the non-oxidized surface which the plasma nozzle is exposed to the plasma.
  • the plasma is preferably a low-temperature plasma.
  • the functional layer can be applied to the surface of the container in a practically non-destructive manner, as a result of which accidental damage and charring of the surface of the container can be avoided.
  • the container is moved along its longitudinal axis, while the plasma nozzle acts on the surface of the container with the plasma. Since the area of action of the plasma nozzle is usually small in comparison to the dimensions of the surface of the container, the application of the entire surface of the container can be realized with this embodiment.
  • the container is rotated about an axis (in particular its longitudinal axis) while the functional layer is applied to the non-oxidized surface.
  • the functional layer can also be coated all round.
  • the movement of the container relative to the plasma nozzle is controlled in such a way that the distance from the plasma nozzle to the surface of the plasma nozzle is always constant or essentially constant.
  • the container is both moved along an axis (in particular its longitudinal axis) and / or rotates (simultaneously).
  • the container can be moved translationally in a plane perpendicular to the axis, so that, for example, the distance between the axis and the plasma nozzle is changed. This is particularly advantageous for non-round containers (containers with a non-round cross-section) and contoured containers, also to avoid collisions with the plasma nozzle.
  • the distance from the surface to the plasma nozzle is only “essentially” constant means that, in particular in the case of embossings or raised text on the surface of the container or elevations / depressions on the surface which have only a small spatial extent, an adaptation of the distance between the surface and containers do not take place if the extent of these elevations / depressions, ebmossings, raised texts in the direction of the plasma nozzle is substantially smaller than the distance of the remaining surface from the plasma nozzle (for example less than 20% or less than 10% or less than 2% than the distance between the rest of the surface and the plasma nozzle).
  • the distance of the non-oxidized surface which is flamed by the flame pyrolysis device or which is charged with plasma by the plasma nozzle to the flame pyrolysis device or to the plasma nozzle remains constant, while the container is relative to the flame pyrolysis Device or is turned to the plasma nozzle. In the case of non-round containers, it can thus be ensured that the functional layer is applied over the entire surface under the same conditions as possible.
  • the precursor can further comprise at least one of silicon, organometallic compounds, titanium, silicon-containing compounds. These can be reliably applied to the surface of containers and can have a positive influence on their properties with regard to wetting with printing inks.
  • This special arrangement of the flame pyrolysis devices facilitates access to them and also simplifies the construction of the lines necessary for introducing the precursor into the flames, since these do not have to be led around the entire container treatment machine, but only have to be provided on one side.
  • the flame pyrolysis devices are arranged one after the other in the transport direction and aligned such that a first flame pyrolysis device brings out the flames in a first direction and the second flame pyrolysis device brings out the flames in a second direction.
  • first direction and the second direction must be provided at least in such a way that the flame is brought out in the direction of the transport device in such a way that a container located therein which is transported past the flame pyrolysis devices also through the flames can be flamed.
  • the arrangement of the flame pyrolysis devices in this way can ensure that the entire surface of the container is also subjected to a flame, preferably a homogeneous flame.
  • the first direction and the second direction are parallel to one another.
  • this embodiment allows different areas of a container moving past the flame pyrolysis devices to be flame-treated, which can reduce the total time for applying a functional layer with a predetermined thickness.
  • first and second flame pyrolysis devices are at different distances from the transport device. This can be particularly advantageous when flaming containers with a non-round cross-section.
  • the flame pyrolysis devices are arranged such that a region of the surface of the container to be loaded with the functional layer is simultaneously flamed by the two flame pyrolysis devices from different directions. This increases the application rate of the precursor for forming the functional layer on the surface and can simultaneously ensure that regions of the surface lying in the shadow region of the first flame are also acted upon by the second flame.
  • the transport device comprises a rotating device which is designed to rotate a container transported by the transport device during the exposure to the flame pyrolysis devices in such a way that the distance between the surface exposed to the flame and the flame pyrolysis device is always the same is. This means that the geometric properties when the container is loaded with the functional layer can remain constant even in the case of non-round containers.
  • a container treatment machine which comprises a transport device for transporting the containers along a transport direction and a plasma nozzle, the plasma nozzle being designed to apply a plasma containing a precursor to a non-oxidized surface of the container in order to form a functional layer to deposit on the surface of the container.
  • Fig. 1 shows a container treatment machine 100 according to the invention in accordance with an embodiment of the type that can be used in the packaging industry, in particular the beverage processing industry.
  • the container handling machine can be designed in various ways. In the embodiment shown here, it is designed as a linearly operating container treatment machine which comprises a transport device 110 which transports containers 130 through the container treatment machine.
  • This can be a conveyor belt or other devices for transporting the containers.
  • a transport device can also be provided which transports the containers in a hanging manner.
  • a transport device can lead through the container treatment machine, which comprises a series of holders, which hold the containers in the area of the support ring usually provided, for example with the aid of clamps.
  • the containers can be rotated by the holders.
  • a number of turntables can be provided together with centering devices assigned to them, which are guided through the container treatment system.
  • an embodiment of the container treatment machine 100 is particularly advantageous, which comprises a carousel as the transport device, on the periphery of which the turntable and centering devices are arranged.
  • transport devices are also considered here that transport the containers in a hanging manner.
  • a device 101 is provided in the area of the container treatment machine, which can apply a functional layer to the containers 130 so that they are coated. These containers then exit the container treatment machine 100 as containers 131.
  • the containers can be containers. These can consist, for example, of PET or comprise this. Other plastics for containers used in the packaging industry can also be used here. Furthermore, treatment of glass containers or metallic containers according to the invention is also possible.
  • a further container treatment unit 121 can be provided in the container treatment machine, which feeds the containers to a further treatment step (for example the application of printing ink or the like), so that the processed containers 132 are produced from the containers 131 that are initially only provided with the functional layer can then be removed from the container handling machine.
  • a further treatment step for example the application of printing ink or the like
  • Several additional devices 102 can be assigned to the device 101, for example a control unit or a storage container in which material which is to serve as a precursor is stored in gaseous or liquid form.
  • the device 101 is generally designed in such a way that it can dispense the precursor material and, in addition, the precursor material is deposited in the form of a layer on the surface of the containers 130 and bonds to the surface of the containers by chemical reactions.
  • Materials which are based on silicon and form a silicon oxide layer on the surface of the containers 130 are particularly preferably used here.
  • Other materials including organic compounds or organometallic compounds which represent organic compounds with a metallic portion, are also suitable here.
  • titanium-based compounds or generally silicon-containing compounds can be provided as precursors.
  • the container material there is no intentional oxidation of the container material and in particular of the surface to which the precursor is to be applied before the precursor is applied to the surface of the container.
  • this includes that none Oxidation of the surface of the container upstream of the device 101 takes place with the aid of flame and oxygen.
  • the parameters under which the precursor is applied to the surface of the container are selected such that the precursor can also form a permanent connection with a surface of the container that is not intentionally oxidized, so that the precursor or the functional layer formed with it form a permanent connection with the surface of the container and can serve as a basis for the application of printing inks or the like.
  • the amount of oxidizing oxygen and hydroxyl radicals in the flame can be adjusted according to the gas-air ratio selected. Furthermore, when using silicon-based precursors, sufficiently highly reactive, layer-forming silicon species can also arise in the flame (the plasma).
  • the top (or the top) molecular layer on the surface of the container forms carbonyl, carboxyl or hydroxyl groups, which bind very well chemically with the silicon species.
  • the device 101 can be implemented in different ways, but flame pyrolysis devices and plasma nozzles are particularly preferred.
  • the container treatment machine 100 comprises, as a concrete implementation of the device 101, at least two flame pyrolysis devices 251 and 252 arranged on the same side of the transport device 110.
  • the flame pyrolysis devices 251 and 252 are generally arranged such that they can discharge flames 261 and 262 onto a container 130 transported in the transport device 110 along the transport direction 295, so that the surface of the container is flamed, that is to say the flame is applied to it.
  • Contained in this flame or transported with it is the precursor material or the precursor which, in particular due to the high thermal energy in the area of the flames 261 and 262, makes connections to the surface of the container and thus a functional layer on the surface of the Container builds up.
  • the precursor can, for example, the individual flame pyrolysis devices 251 and 252 from the storage container (see reference number 102 in FIG Fig. 1 ) are fed.
  • the precursor material that is fed to the flame pyrolysis device 251 does not have to be identical to the precursor material that is fed to the flame pyrolysis device 252.
  • the flame pyrolysis devices 251 and 252 can be arranged at any distance, in particular at any distance from one another. According to the invention, they are only arranged such that they can each flame the surface of the container 130. For this purpose, they are preferably arranged at a distance d from the conveyor belt or from the surface of a container 130 transported therein, which is so large that the flame generated by the respective flame pyrolysis device can flame the surface of the container. Typical distances are in the range of a few cm, up to 15 cm.
  • the largest possible area of the surface of the container 130 is flamed by the respective flame pyrolysis device. This in turn can reduce the total time required to apply the functional layer to the surface of the container if the container is also rotated about its axis of rotation R (here perpendicular to the image plane) while it is being transported along the transport device.
  • R axis of rotation
  • the flame pyrolysis devices 251 and 252 are beveled with respect to a plane 290 which is perpendicular to the transport direction 295, so that they include the angle ⁇ for the flame pyrolysis device 251 and the angle ⁇ for the flame pyrolysis device 252. These angles are measured in the plane shown here, ie in a plane parallel to the transport plane defined by the transport direction 295. When using a conveyor belt for the containers, this transport level corresponds exactly to the level defined by the conveyor belt.
  • angles ⁇ and ⁇ can be chosen as appropriate. However, it is particularly advantageous if the discharge directions (also called exit directions) of the flames 261 and 262, which are ultimately defined by the angles ⁇ and ⁇ , are designed such that both directions cross, as shown in FIG Fig. 2a is shown.
  • the ratio between the distance e of the outlet openings in the flame pyrolysis devices 251 and 252 to the distance d (more precisely for projecting the distance d into the plane perpendicular to the transport direction) between the surface of the container 130 (or to the edge of the transport device) 110) and the outlet openings in the flame pyrolysis devices 251 and 252 are preferably such that the following applies e 2 d ⁇ tan ⁇ 2 ,
  • Fig. 2b shows an alternative embodiment in which the flame pyrolysis devices 251 and 252 are arranged in relation to one another such that the directions of exit of the flames from the flame pyrolysis devices 251 and 252 are parallel to one another, but the flame pyrolysis devices are optionally arranged at a distance L perpendicular to the transport direction are.
  • the flame pyrolysis devices are further arranged one after the other in the transport direction 295.
  • An embodiment is preferred here in which the first flame pyrolysis device 251 in the transport direction is arranged closer to the transport device by the distance L than the flame pyrolysis device 252 following in the transport direction. This embodiment can first intensively flame the surface of the container 130 done by flame 261.
  • the statistical distribution of the molecules of the precursor forming the functional layer can be subject to significant fluctuations due to the high concentration in the vicinity of the discharge opening from the flame pyrolysis device 251, there may be deviations in the layer thickness. These can also lead to a layer thickness of the functional layer that is less than a minimum layer thickness.
  • the flame pyrolysis device 252 following in the transport direction, which is arranged at a greater distance from the surface of the container, can effect a more uniform distribution of precursor material on the surface, so that at least deviations in the layer thickness such that the resulting layer thickness is less than a minimum layer thickness is to be avoided.
  • the flow rate or concentration of precursor material in the second flame 262 can also be controlled such that the layer thickness that forms on the surface of the container alone corresponds to 50% or even 75% of the minimum layer thickness due to the second flame.
  • the flame pyrolysis devices 251 and 252 can be spaced apart from one another in such a way that they do not simultaneously flame different areas of the surface of the container 130.
  • the distance between the first flame pyrolysis device 251 and the second flame pyrolysis device 252 can be 15 cm to 30 cm or more, so that first the surface of the container is flamed by the first flame pyrolysis device 251 and then the container is transported further, without flaming. During this time, the surface of the container can be cooled briefly, so that its temperature drops and charring is avoided by applying the second flame pyrolysis device 252.
  • the embodiment according to the Fig. 2b also allows the use of different precursor materials to form a two-layer system from functional layers in such a way that a first layer consisting of a first precursor material is applied by the first flame pyrolysis device and by the second flame pyrolysis device 252 a second precursor material is applied, which forms a second functional layer over the first functional layer.
  • a gradient can be formed in the layer structure with respect to certain chemical or physical properties, starting from the surface up to the last functional layer, before a printing layer or the like is applied.
  • This embodiment is not limited to just two functional layers, but can also include the application of several functional layers with different thicknesses and / or in different areas of the surface of the container.
  • the embodiment shown is provided on one side of the transport device 110 with two further flame pyrolysis devices 271 and 272, which are arranged on the side of the transport device opposite the container.
  • the flame pyrolysis devices 251, 252 and 271 and 272 are as one
  • the plane defined by the transport direction 295 is mirrored. This means in particular that in the embodiment shown the flame pyrolysis devices 252 and 272 arranged in the transport direction of the container flow are each spaced further apart from the transport device than the flame pyrolysis devices 251 and 271 arranged first in the transport direction.
  • the flame pyrolysis devices can also be arranged at the same distance and do not have to be arranged parallel to one another with respect to the direction in which the flames are brought out.
  • the flame pyrolysis devices 251 and 252, and 271 and 272 can also be analogous to Fig. 2a be arranged.
  • the angles which the respective flame pyrolysis devices enclose with one another do not have to be the same, but can differ for the devices 251 and 252 from those of the devices 271 and 272.
  • the flame pyrolysis devices can also be arranged offset to one another in the transport direction.
  • the arrangements of the flame pyrolysis devices on one side of the transport device are only mirrored on the other side of the transport device. All related to Fig. 2c
  • the embodiments described can, depending on their expediency, be used to ensure either faster and more uniform treatment or special treatments. This can be particularly advantageous in the case of containers which are not rotationally symmetrical or which do not have at least one axis of symmetry (containers which are generally not round).
  • flame pyrolysis devices can also be arranged one above the other (perpendicular to the transport plane of the containers in the transport device). These can either have identical application directions and / or have different application directions. This can be achieved, for example, by tilting the flame pyrolysis devices against one another.
  • the application directions of flame pyrolysis devices in a first level can differ from those in a second level. This embodiment is with each of the in the 2a to 2c described variants can be combined.
  • each of the variants in 2a to 2c as Representation of a level of flame pyrolysis devices are to be understood, with further levels of flame pyrolysis devices emerging from the image plane likewise according to embodiments according to 2a to 2c possible are.
  • the flame pyrolysis devices arranged in this way in a direction perpendicular to the transport direction can simultaneously flame different areas of the container, in particular areas at different heights (measured with respect to a transport plane in which the containers are transported), in order to separate the functional layer.
  • Fig. 3 shows a further embodiment in which, instead of the flame pyrolysis devices, a plasma nozzle is used to apply the precursor to a container and to apply a functional layer to the surface of the container.
  • the plasma nozzle 341 which preferably also includes a dosing device for precursor material for forming the functional layer, is arranged in such a way that it forwards a plasma 342, which at least also includes the precursor material, in a transport device the plasma nozzle 341 can be applied along moving containers.
  • the transport device is preferably formed at least by a standing plate 343 on which the container is arranged standing.
  • each stand plate 343 is assigned a centering device (not shown here), for example in the form of clips, which can grip around the container on the support ring or another area and thus stabilize it.
  • the plate 343 is particularly preferably designed as a turntable so that it can rotate the container 130 on the plate 343 about the axis of rotation R, which can preferably coincide with the longitudinal axis of the container.
  • the precursor can be applied to the entire circumference of the container 130 through the plasma nozzle 341.
  • the area on which the plasma 342 can be applied to the container 130 in the longitudinal direction extends only over a small section in the longitudinal direction, which corresponds to the degree of dispersion of the plasma 342 after leaving the plasma nozzle 341.
  • the entire surface of the container with a typical length of at least 7 cm, in particular approximately 10 mm to 200 mm and rarely even more, should be coated with the precursor material in the direction of the axis of rotation provision can be made be that in addition to the rotation, a translational movement is carried out parallel to the axis of rotation R. This translational movement can either be carried out by the container on the turntable 343 (for example in cooperation with a suitable centering device) or the plasma nozzle 341 can be moved parallel to the axis of rotation. Combinations of these are also conceivable.
  • a plurality of plasma nozzles 341 can be arranged one after the other in the transport direction, each of these plasma nozzles delivering plasma to the surface of the container in order to function Layer to form.
  • each of the nozzles only coats plasma with a certain angular range, but for the entire length of the container, or that each of the nozzles applies the functional layer along the entire circumference during a full rotation of the container about its axis of rotation R , however in each case only a certain area in the longitudinal direction (ie parallel to the axis of rotation) with the plasma. It can also be provided that there is an overlap between the areas coated by the individual plasma nozzles, so that at least no area remains on the surface of the container that has not been coated with a plasma.
  • the plasma can be applied to the surface of the container with an overlap using a plasma nozzle alone.
  • the plasma nozzle can thus apply a plasma to a first region (in the longitudinal direction and / or direction of rotation) and subsequently act on a second region which partially overlaps the first.
  • the containers are usually hardly spaced apart from the plasma nozzle 341 (to a few mm to 1 cm), it can also be provided that the plasma nozzle 341 can be moved in several spatial directions, in particular “back and forth” in the illustrated double arrow direction 344, so that it can be moved toward the container 130 or away from the container 130. Tilting of the plasma nozzle 341 along the double arrow 345 (ie tilting in a plane perpendicular to the direction of transport) can also be provided in order to reliably reach regions of the container that are curved in the longitudinal direction.
  • a control unit can be provided which controls suitable alignment means for aligning and / or moving the plasma nozzle 341 depending on the shape of the container 130 such that the distance between the plasma nozzle 341 and the surface of the container 130 is constant while the container 130 is rotated about the axis of rotation R relative to the plasma nozzle 341 and / or is moved parallel to the axis of rotation R.
  • a distance sensor for example a laser diode or a similar optical sensor, can be provided to determine the distance. It can also be provided that, for example, data about the shape of the container stored in a memory assigned to the container treatment machine can be used to determine the distance between the surface of the container and the plasma nozzle at a specific position of the container. Additionally or alternatively, a 3D scan method can be used to determine the position and / or shape and / or current dimensions of the container and thus the distance to the plasma nozzle either once when the container is taken into the container treatment machine or repeatedly to determine.
  • the plasma released by the plasma nozzle 341 is particularly preferably a low-temperature plasma.
  • an area in the container treatment machine in which the container is charged with plasma has a negative pressure, in particular a vacuum with a pressure of less than 10 -4 bar.
  • the dispersion of the plasma discharged from the plasma nozzle 341 can thus be reduced.
  • an electrode is introduced within the container 130 and the plasma nozzle 341 functions as a counterelectrode, so that a potential difference arises between the electrode introduced into the container 130 and the plasma nozzle 341 and the surface of the container is polarized, the polarization thus it is selected that at least the precursors contained in the plasma experience an acceleration in the direction of the surface of the container 130. If the precursors contained in the plasma are negatively charged, for example, the surface of the container and thus the electrode in the container 130 should be positive in order to attract the precursor. Accordingly, the electrode is negatively charged when the precursor in plasma 342 is positively charged.
  • the plasma nozzles used in the invention can be plasma nozzles that are already commercially available. Since these can be operated in accordance with the method described, no or only slight structural modifications to such plasma nozzles are necessary in order to use them together with the method according to the invention. Regardless of whether flame pyrolysis facilities according to the terms Fig. 2 Embodiments described or plasma nozzles according to the in Fig.
  • the container in the transport plane perpendicular to the transport direction and perpendicular to an intended rotation axis R can be moved in a direction s, so that the distance from the surface of the container, which is either flamed by the flame pyrolysis device or is charged with plasma from the plasma nozzle, is constant to the flame pyrolysis device or to the plasma nozzle.
  • This is particularly advantageous in the case of non-round containers, since undesired collisions with the flame pyrolysis devices and the plasma nozzles, but also excessive heating, especially when using flame pyrolysis devices, can be prevented.
  • a distance from the container to the flame pyrolysis device or to the plasma nozzle is preferably determined in a starting position. If the containers are clamped by a stand plate and a centering device or held by holders, this determination can be replaced by a value stored in an internal memory of the container treatment machine or a control unit assigned to it. The movement of the container in the direction s is then controlled so that the distance k of the surface of the container to the flame pyrolysis device and / or to the plasma nozzle is constant.
  • the control unit will control the transport device so that the position of the container along the direction s is controlled
  • This movement ensures that a point on the surface which is currently being acted upon by the flame pyrolysis device or the plasma nozzle always has the predetermined distance k from the flame pyrolysis device or from the plasma nozzle.

Landscapes

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  • Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Behälters, wie einer Flasche, in der getränkeverarbeitenden Industrie, wobei auf eine nicht oxidierte Oberfläche des Behälters in einer Behälterbehandlungsmaschine eine Funktions-Schicht aufgebracht wird.Method for treating a surface of a container, such as a bottle, in the beverage processing industry, wherein a functional layer is applied to a non-oxidized surface of the container in a container treatment machine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Behälters gemäß Anspruch 1 und eine Behälterbehandlungsmaschine zum Behandeln einer Oberfläche eines Behälters gemäß Anspruch 9.The present invention relates to a method for treating a surface of a container according to claim 1 and a container treatment machine for treating a surface of a container according to claim 9.

Stand der TechnikState of the art

In der Verpackungsindustrie, insbesondere in der getränkeverarbeitenden Industrie kommen häufig Behälter auf Kunststoffbasis, insbesondere PET und andere Materialien wie Glas oder Metall, zum Einsatz. Soll die äußere Oberfläche dieser Behälter bedruckt oder anderweitig bearbeitet werden, muss sichergestellt werden, dass die aufzubringenden Materialien auch an der Oberfläche des Behälters haften. Da die Eigenschaften (physikalisch und/oder chemisch) der Oberfläche von Behältern abhängig vom verwendeten Material sind und auch bei einem gegebenen Behälter nicht homogen sind, wurden in der Vergangenheit verschiedene Möglichkeiten angegeben, die Eigenschaften der Oberfläche des Behälters mit Hinblick auf eine Benetzung mit Drucktinten oder anderen Materialien zu verbessern.In the packaging industry, in particular in the beverage processing industry, containers based on plastics, in particular PET and other materials such as glass or metal, are often used. If the outer surface of these containers is to be printed or otherwise processed, it must be ensured that the materials to be applied also adhere to the surface of the container. Since the properties (physical and / or chemical) of the surface of containers are dependent on the material used and are also not homogeneous for a given container, various possibilities have been given in the past for the properties of the surface of the container with regard to wetting with printing inks or other materials.

So schlägt die EP 2 089 234 B1 ein Verfahren vor, bei dem auf den Behälter zunächst eine Grundierung und dann ein Druckbild mit Hilfe digitaler Techniken aufgebracht wird. Die Grundierung kann zur Verbesserung der Hafteigenschaften der darauf aufgebrachten Drucktinte vorgegeben sein.That's how it beats EP 2 089 234 B1 proposed a method in which a primer and then a printed image are applied to the container using digital techniques. The primer can be prescribed to improve the adhesive properties of the printing ink applied thereon.

Es erweist sich jedoch als problematisch, dass auch die Grundierung auf der Oberfläche des Behälters haften muss und ihre Zusammensetzung daher abhängig vom Behältermaterial ist, was auch Einfluss auf die Hafteigenschaften der auf die Grundierung aufgebrachten Drucktinte haben kann.However, it turns out to be problematic that the primer also has to adhere to the surface of the container and its composition therefore depends on the container material, which can also influence the adhesive properties of the printing ink applied to the primer.

Andererseits schlägt die EP 1 148 036 B1 vor, die Oberfläche eines Behälters zunächst mit Hilfe von Brennern zu oxidieren und anschließend eine haftvermittelnde Funktions-Schicht auf die oxidierte Oberfläche mittels Flammenpyrolyse aufzubringen, wobei hierbei insbesondere siliziumhaltige Materialien zum Einsatz kommen. Aufgrund der vielen unterschiedlichen Verfahrensschritte, die zur Vorbehandlung der Oberfläche des Behälters nötig sind, wird die Vorbehandlung des Behälters komplex und ist darüber hinaus ebenfalls stark abhängig von dem zugrundeliegenden Behältermaterial. Außerdem besteht bei diesen Verfahren die Gefahr, dass die Behälteroberfläche Verkohlungen erleidet.On the other hand, the EP 1 148 036 B1 proposes to first oxidize the surface of a container with the aid of burners and then to apply an adhesion-promoting functional layer to the oxidized surface by means of flame pyrolysis, silicon-containing materials in particular being used here. Due to the many different process steps that are necessary for pretreating the surface of the container, the pretreatment of the container becomes complex and is also highly dependent on the underlying container material. There is also a risk of charring the container surface with these methods.

Weiterhin sind inzwischen Verfahren bekannt, bei denen Oberflächen, insbesondere Kunststoffoberflächen mittels eines reinen atmosphärischen Plasmas behandelt werden. Das Plasma tritt dabei als verformter Bogen aus einer Düse aus. Die räumliche Ausdehnung des Plasmastrahls senkrecht zur Bewegungsrichtung ist üblicherweise klein, sodass die Oberfläche in mehreren Abschnitten behandelt werden muss. Weiterhin ist bei diesem Verfahren bisher problematisch, dass die Behälter konturiert sind, also eine von einer im wesentlichen glatten Oberfläche abweichende Oberflächenform (beispielsweise mit Rillen) aufweisen. Da der Plasmastrahl nur eine geringe Schärfentiefe bzw. Wirkbreite besitzt, war bisher nur das Behandeln von Behältern mit glatter Oberfläche im Wesentlichen ohne Konturierung möglich.Furthermore, methods are now known in which surfaces, in particular plastic surfaces, are treated by means of a pure atmospheric plasma. The plasma emerges from a nozzle as a deformed arc. The spatial expansion of the plasma jet perpendicular to the direction of movement is usually small, so that the surface has to be treated in several sections. Furthermore, it has been problematic with this method that the containers are contoured, that is to say they have a surface shape that deviates from an essentially smooth surface (for example with grooves). Since the plasma beam has only a small depth of field or effective width, it was previously only possible to treat containers with a smooth surface, essentially without contouring.

Aufgabetask

Ausgehend vom bekannten Stand der Technik besteht die zu lösende technische Aufgabe daher darin, ein Verfahren und eine Behälterbehandlungsmaschine anzugeben, die eine Verbesserung der Benetzbarkeit der Oberfläche eines Behälters erreichen, jedoch gleichzeitig weniger spezielle Ansprüche hinsichtlich der Komplexität des durchgeführten Verfahrens bzw. der Behälterbehandlungsmaschine stellen.Starting from the known prior art, the technical problem to be solved is therefore to specify a method and a container treatment machine which achieve an improvement in the wettability of the surface of a container, but at the same time make less specific demands with regard to the complexity of the method carried out or the container treatment machine.

Lösungsolution

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Behälterbehandlungsmaschine zum Behandeln einer Oberfläche eines Behälters nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.This object is achieved according to the invention by the method according to claim 1 and the container treatment machine for treating a surface of a container according to claim 9. Advantageous further developments of the invention are covered in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Behälters, wie einer Flasche, in der Verpackungsindustrie umfasst, dass auf eine nicht oxidierte Oberfläche des Behälters in einer Behälterbehandlungsmaschine eine Funktions-Schicht aufgebracht wird.The method according to the invention for treating a surface of a container, such as a bottle, in the packaging industry comprises that a functional layer is applied to a non-oxidized surface of the container in a container treatment machine.

Die Funktions-Schicht ist eine Schicht, die auf die Oberfläche des Behälters aufgebracht wird, bevor der Behälter mit einem Druckbild oder überhaupt Drucktinte benetzt wird. Das Aufbringen der Funktions-Schicht umfasst dabei keine Verfahren, die einen digitalen Druck einer solchen Funktions-Schicht erfordern.The functional layer is a layer that is applied to the surface of the container before the container is wetted with a printed image or any printing ink at all. The application of the functional layer does not include any methods that require digital printing of such a functional layer.

Die nicht oxidierte Oberfläche des Behälters ist als solche Oberfläche zu verstehen, die nicht in einem vorangegangenen Verfahrensschritt durch eine oxidierende Flamme oder andere Verfahren, die die Molekülgruppen an der Oberfläche des Behälters oxidieren würden, behandelt wurde. Wird die Funktions-Schicht auf eine solche nicht oxidierte Oberfläche aufgebracht, können vorangestellte Verfahrensschritte, die die Oberfläche des Behälters bereits oxidieren oder anderweitig bearbeiten, ausgelassen werden, sodass das gesamte Verfahren weniger komplex ist, jedoch gleichzeitig durch die Bildung der Funktions-Schicht auf der Oberfläche des Behälters eine gute Benetzbarkeit durch Drucktinten gewährleistet wird. Insbesondere kann so erreicht werden, dass eine einheitliche Funktions-Schicht auf verschiedenste Substrate aufgebracht wird, womit eine für alle Behältersorten (Substrate) einheitliche, bedruckbare Oberfläche geschaffen wird. Der Entwicklungsaufwand für Druckfarben, die auf verschiedensten Substraten angewendet werden können, kann somit ganz entfallen oder zumindest erheblich reduziert werden.The non-oxidized surface of the container is to be understood as that surface which was not treated in a previous process step by an oxidizing flame or other processes which would oxidize the molecular groups on the surface of the container. If the functional layer is applied to such a non-oxidized surface, preceding process steps which already oxidize or otherwise process the surface of the container can be omitted, so that the entire process is less complex, but at the same time due to the formation of the functional layer on the surface Surface of the container good wettability is ensured by printing inks. In particular, it can be achieved that a uniform functional layer is applied to a wide variety of substrates, thus creating a uniform, printable surface for all types of containers (substrates). The development effort for printing inks that can be used on a wide variety of substrates can thus be completely eliminated or at least considerably reduced.

Das Aufbringen der Funktions-Schicht kann vorzugsweise mittels Flammenpyrolyse, Plasma-Beschichtung oder XUV-Strahlung erfolgen, wobei ein bevorzugt gasförmiger Precursor der Flamme/dem Plasma/im Bereich der XUV-Strahlung beigemischt wird, der auf und/oder mit der Oberfläche des Behälters die Funktions-Schicht bildet.The functional layer can preferably be applied by means of flame pyrolysis, plasma coating or XUV radiation, a preferably gaseous precursor being admixed to the flame / the plasma / in the region of the XUV radiation, which is on and / or with the surface of the container forms the functional layer.

In einer Ausführungsform umfasst die Behälterbehandlungsmaschine eine Flammenpyrolyse-Einrichtung, wobei die nicht oxidierte Oberfläche des Behälters bei Anwesenheit eines Precursors beflammt wird und die Funktions-Schicht zumindest in dem Bereich auf der nicht oxidierten Oberfläche aufgebracht wird, der von der Flammenpyrolyse-Einrichtung beflammt wird. Der beflammte Bereich der Oberfläche ist dabei der Bereich, der unmittelbar mit der von den Flammenpyrolyse-Einrichtungen erzeugten Flamme in Kontakt steht.In one embodiment, the container treatment machine comprises a flame pyrolysis device, the non-oxidized surface of the container being flamed in the presence of a precursor and the functional layer being applied to the non-oxidized surface at least in the area which is flamed by the flame pyrolysis device. The flamed area of the surface is the area that is in direct contact with the flame generated by the flame pyrolysis devices.

Der Precursor ist in dieser Ausführung als Gas oder Tröpfchen in die Flamme oder die Flammenpyrolyse-Einrichtungen selbst einbringbar, sodass er in dem Bereich der Flamme auch auf die Oberfläche des Behälters trifft und dort durch chemische Reaktionen auf der Oberfläche eine haftende Funktions-Schicht bildet. Dabei versteht es sich, dass der ursprünglich in die Flamme eingebrachte Precursor chemisch nicht mehr identisch zu dem Material, das die "Funktions-Schicht" bildet, sein muss. In jedem Fall wird die Funktions-Schicht jedoch zumindest zum Teil durch den Precursor gebildet.In this embodiment, the precursor can be introduced as a gas or droplet into the flame or the flame pyrolysis devices itself, so that it also strikes the surface of the container in the area of the flame and forms an adherent functional layer there by chemical reactions on the surface. It goes without saying that the precursor which was originally introduced into the flame no longer has to be chemically identical to the material which forms the "functional layer". In any case, the functional layer is at least partially formed by the precursor.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind zwei Flammenpyrolyse-Einrichtungen vorgesehen und die Behälter werden in einer Transporteinrichtung transportiert, die die Behälter an den Flammenpyrolyse-Einrichtungen in Transportrichtung vorbei transportiert, wobei die Flammenpyrolyse-Einrichtungen in Transportrichtung nacheinander angeordnet sind und die nicht oxidierte Oberfläche des Behälters nacheinander beflammen, und/oder wobei die Flammenpyrolyse-Einrichtungen auf gegenüberliegenden Seiten der Transporteinrichtung angeordnet sind und den Behälter gleichzeitig beflammen, und/oder wobei die Flammenpyrolyse-Einrichtungen auf der gleichen Seite der Transporteinrichtung angeordnet sind und den Behälter gleichzeitig beflammen, und/oder wobei die Flammenpyrolyse-Einrichtungen übereinander in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung der Behälter angeordnet sind und die Flammenpyrolyse-Einrichtungen voneinander verschiedene Bereiche des Behälters gleichzeitig beflammen. Da der Beflammung mit dem Precursor vorgeschaltete Oxidationsprozesse entfallen, kann durch diese Ausführungsform ein möglichst schnelles Beflammen der Oberfläche des Behälters mit dem Precursor erfolgen, wobei gleichzeitig die Schichtdicke der Funktions-Schicht vorteilhaft eingestellt und vergrößert werden kann.In a further development of this embodiment, two flame pyrolysis devices are provided and the containers are transported in a transport device which transports the containers past the flame pyrolysis devices in the transport direction, the flame pyrolysis devices being arranged one after the other in the transport direction and the non-oxidized surface of the container flame one after the other, and / or wherein the flame pyrolysis devices are arranged on opposite sides of the transport device and the container Flame at the same time, and / or wherein the flame pyrolysis devices are arranged on the same side of the transport device and simultaneously flame the container, and / or wherein the flame pyrolysis devices are arranged one above the other in a direction perpendicular to the transport direction of the containers and the flame pyrolysis devices from one another Flame different areas of the container at the same time. Since the flame treatment with the precursor does not involve any oxidation processes, this embodiment enables the surface of the container to be flame-coated with the precursor as quickly as possible, while the layer thickness of the functional layer can advantageously be adjusted and increased.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Behälterbehandlungsmaschine eine Plasmadüse (anstelle von Flammenpyrolyse-Einrichtungen) umfasst, wobei die Oberfläche des Behälters mit einem den Precursor enthaltenden Plasma beaufschlagt wird und die Funktions-Schicht zumindest in dem Bereich auf der nicht oxidierten Oberfläche aufgebracht wird, die von der Plasmadüse mit dem Plasma beaufschlagt wird.Alternatively, it can be provided that the container treatment machine comprises a plasma nozzle (instead of flame pyrolysis devices), the surface of the container being acted upon by a plasma containing the precursor and the functional layer being applied at least in the area on the non-oxidized surface which the plasma nozzle is exposed to the plasma.

Bei dem Plasma handelt es sich bevorzugt um ein Niedertemperaturplasma. Durch die Verwendung von Plasma bei niedrigerer Temperatur kann die Funktions-Schicht praktisch zerstörungsfrei auf der Oberfläche des Behälters aufgebracht werden, wodurch versehentliche Beschädigungen und auch Verkohlungen der Oberfläche des Behälters vermieden werden können.The plasma is preferably a low-temperature plasma. By using plasma at a lower temperature, the functional layer can be applied to the surface of the container in a practically non-destructive manner, as a result of which accidental damage and charring of the surface of the container can be avoided.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Behälter entlang seiner Längsachse bewegt wird, während die Plasmadüse die Oberfläche des Behälters mit dem Plasma beaufschlagt. Da der Wirkungsbereich der Plasmadüse üblicherweise klein im Vergleich zu den Abmessungen der Oberfläche des Behälters ist, kann mit dieser Ausführungsform die Beaufschlagung der gesamten Oberfläche des Behälters realisiert werden.In a further development of this embodiment it is provided that the container is moved along its longitudinal axis, while the plasma nozzle acts on the surface of the container with the plasma. Since the area of action of the plasma nozzle is usually small in comparison to the dimensions of the surface of the container, the application of the entire surface of the container can be realized with this embodiment.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Behälter um eine Achse (insbesondere seine Längsachse) gedreht wird, während die Funktions-Schicht auf die nicht oxidierte Oberfläche aufgebracht wird. Auf diese Weise kann ferner eine Rundumbeschichtung mit der Funktions-Schicht erfolgen.It can further be provided that the container is rotated about an axis (in particular its longitudinal axis) while the functional layer is applied to the non-oxidized surface. In this way, the functional layer can also be coated all round.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bewegung des Behälters relativ zur Plasmadüse so gesteuert wird, dass der Abstand der mit dem Plasma beaufschlagten Oberfläche von der Plasmadüse stets konstant oder im Wesentlichen konstant ist. Dies kann umfassen, dass der Behälter sowohl entlang einer Achse (insbesondere seiner Längsachse) bewegt wird und/oder (gleichzeitig) rotiert. Weiterhin kann der Behälter in einer Ebene senkrecht zu der Achse translatorisch bewegt werden, sodass beispielsweise der Abstand der Achse zur Plasmadüse verändert wird. Dies ist insbesondere bei nicht runden Behältern (Behältern mit nicht rundem Querschnitt) und konturierten Behältern vorteilhaft, auch um Kollisionen mit der Plasmadüse zu vermeiden.Furthermore, it can be provided that the movement of the container relative to the plasma nozzle is controlled in such a way that the distance from the plasma nozzle to the surface of the plasma nozzle is always constant or essentially constant. This can include that the container is both moved along an axis (in particular its longitudinal axis) and / or rotates (simultaneously). Furthermore, the container can be moved translationally in a plane perpendicular to the axis, so that, for example, the distance between the axis and the plasma nozzle is changed. This is particularly advantageous for non-round containers (containers with a non-round cross-section) and contoured containers, also to avoid collisions with the plasma nozzle.

Dass der Abstand der Oberfläche zur Plasmadüse nur "im Wesentlichen" konstant ist bedeutet, dass insbesondere bei Embossings oder erhabenen Texten auf der Oberfläche des Behälters oder Erhebungen/Vertiefungen auf der Oberfläche, die nur eine geringe räumliche Ausdehnung besitzen, eine Anpassung des Abstands zwischen Oberfläche und Behälter nicht erfolgt sofern die Ausdehnung dieser Erhebungen/Vertiefungen, Ebmossings, erhabenen Texte in Richtung der Plasmadüse wesentlich kleiner ist als der Abstand der übrigen Oberfläche zur Plasmadüse (beispielsweise kleiner als 20% oder kleiner als 10% oder kleiner als 2% als der Abstand zwischen der übrigen Oberfläche und der Plasmadüse).The fact that the distance from the surface to the plasma nozzle is only “essentially” constant means that, in particular in the case of embossings or raised text on the surface of the container or elevations / depressions on the surface which have only a small spatial extent, an adaptation of the distance between the surface and containers do not take place if the extent of these elevations / depressions, ebmossings, raised texts in the direction of the plasma nozzle is substantially smaller than the distance of the remaining surface from the plasma nozzle (for example less than 20% or less than 10% or less than 2% than the distance between the rest of the surface and the plasma nozzle).

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abstand der nicht oxidierten Oberfläche, die von der Flammenpyrolyse-Einrichtung beflammt wird, oder die von der Plasmadüse mit Plasma beaufschlagt wird, zur Flammenpyrolyse-Einrichtung oder zur Plasmadüse konstant bleibt, während der Behälter relativ zur Flammenpyrolyse-Einrichtung oder zur Plasmadüse gedreht wird. Bei nicht runden Behältern kann so sichergestellt werden, dass das Aufbringen der Funktions-Schicht über die gesamte Oberfläche unter möglichst gleichen Bedingungen erfolgt.In one embodiment it is provided that the distance of the non-oxidized surface which is flamed by the flame pyrolysis device or which is charged with plasma by the plasma nozzle to the flame pyrolysis device or to the plasma nozzle remains constant, while the container is relative to the flame pyrolysis Device or is turned to the plasma nozzle. In the case of non-round containers, it can thus be ensured that the functional layer is applied over the entire surface under the same conditions as possible.

Der Precursor kann weiterhin wenigstens eines von Silizium, metallorganische Verbindungen, Titan, siliziumhaltige Verbindungen umfassen. Diese können zuverlässig auf der Oberfläche von Behältern aufgebracht werden und können dessen Eigenschaften bezüglich Benetzung mit Drucktinten positiv beeinflussen.The precursor can further comprise at least one of silicon, organometallic compounds, titanium, silicon-containing compounds. These can be reliably applied to the surface of containers and can have a positive influence on their properties with regard to wetting with printing inks.

Die erfindungsgemäße Behälterbehandlungsmaschine zum Behandeln einer Oberfläche eines Behälters, wie einer Flasche, in der Verpackungsindustrie, umfasst eine Transporteinrichtung zum Transportieren der Behälter entlang einer Transportrichtung und zwei Flammenpyrolyse-Einrichtungen, die angeordnet und ausgebildet sind, eine Oberfläche eines Behälters, der in der Transporteinrichtung transportiert wird, zu beflammen und eine Funktions-Schicht aufzubringen und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flammenpyrolyse-Einrichtungen beide auf derselben Seite der Transporteinrichtung angeordnet sind.The container treatment machine according to the invention for treating a surface of a container, such as a bottle, in the packaging industry comprises a transport device for transporting the containers along a transport direction and two flame pyrolysis devices which are arranged and designed, a surface of a container which transports in the transport device is to flame and to apply a functional layer and is characterized in that the flame pyrolysis devices are both arranged on the same side of the transport device.

Diese spezielle Anordnung der Flammenpyrolyse-Einrichtungen erleichtert den Zugang zu denselben und vereinfacht auch die Konstruktion der für das Einbringen des Precursors in die Flammen notwendigen Leitungen, da diese nicht um die gesamte Behälterbehandlungsmaschine herum geführt werden müssen, sondern lediglich auf einer Seite vorgesehen sein müssen.This special arrangement of the flame pyrolysis devices facilitates access to them and also simplifies the construction of the lines necessary for introducing the precursor into the flames, since these do not have to be led around the entire container treatment machine, but only have to be provided on one side.

In einer Weiterbildung sind die Flammenpyrolyse-Einrichtungen in Transportrichtung nacheinander angeordnet und so ausgerichtet, dass eine erste Flammenpyrolyse-Einrichtung die Flammen in eine erste Richtung ausbringt und die zweite Flammenpyrolyse-Einrichtung die Flammen in eine zweite Richtung ausbringt.In a further development, the flame pyrolysis devices are arranged one after the other in the transport direction and aligned such that a first flame pyrolysis device brings out the flames in a first direction and the second flame pyrolysis device brings out the flames in a second direction.

Es versteht sich, dass die erste Richtung und die zweite Richtung zumindest so vorgesehen sein müssen, dass die Flamme in Richtung der Transporteinrichtung so ausgebracht wird, dass ein in ihr befindlicher Behälter, der an den Flammenpyrolyse-Einrichtungen vorbei transportiert wird, auch durch die Flammen beflammt werden kann. Durch die Anordnung der Flammenpyrolyse-Einrichtungen auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch die gesamte Oberfläche des Behälters beflammt, bevorzugt homogen beflammt wird.It goes without saying that the first direction and the second direction must be provided at least in such a way that the flame is brought out in the direction of the transport device in such a way that a container located therein which is transported past the flame pyrolysis devices also through the flames can be flamed. The arrangement of the flame pyrolysis devices in this way can ensure that the entire surface of the container is also subjected to a flame, preferably a homogeneous flame.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die erste Richtung und die zweite Richtung parallel zueinander. Diese Ausführungsform erlaubt gleichzeitig unterschiedliche Bereiche eines an den Flammenpyrolyse-Einrichtungen vorbei bewegten Behälters zu beflammen, was die Gesamtdauer zum Aufbringen einer Funktions-Schicht mit vorgegebener Dicke reduzieren kann.In a further development of this embodiment, the first direction and the second direction are parallel to one another. At the same time, this embodiment allows different areas of a container moving past the flame pyrolysis devices to be flame-treated, which can reduce the total time for applying a functional layer with a predetermined thickness.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste und zweite Flammenpyrolyse-Einrichtung verschiedene Abstände zur Transporteinrichtung besitzen. Dies kann insbesondere beim Beflammen von Behältern mit nicht rundem Querschnitt vorteilhaft sein.In a further development it is provided that the first and second flame pyrolysis devices are at different distances from the transport device. This can be particularly advantageous when flaming containers with a non-round cross-section.

In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste und zweite Richtung einen Winkel α miteinander einschließen, der gegeben ist durch α = β + γ, wobei β und γ die von der ersten und der zweiten Richtung mit einer Ebene senkrecht zur Transportrichtung eingeschlossenen Winkel sind. Unterschiedliche Anforderungen mit Hinblick auf das Beflammen der Oberfläche des Behälters können so realisiert werden.In an alternative embodiment it is provided that the first and second directions enclose an angle α with one another, which is given by α = β + γ , where β and γ are the angles enclosed by the first and the second direction with a plane perpendicular to the transport direction , Different requirements with regard to flaming the surface of the container can be realized in this way.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist β = γ = α 2

Figure imgb0001
und der Abstand d der ersten und zweiten Flammenpyrolyse-Einrichtung zur Transporteinrichtung und der Abstand e der Flammenpyrolyse-Einrichtungen zueinander stehen in der Beziehung e 2 d tan α 2 .
Figure imgb0002
Die Flammenpyrolyse-Einrichtungen sind in dieser Ausführungsform so angeordnet, dass ein Bereich der Oberfläche des mit der Funktions-Schicht zu beaufschlagenden Behälters gleichzeitig von beiden Flammenpyrolyse-Einrichtungen aus unterschiedlichen Richtungen beflammt wird. Dies erhöht die Ausbringrate des Precursors zum Bilden der Funktions-Schicht auf der Oberfläche und kann gleichzeitig sicherstellen, dass auch im Schattenbereich der ersten Flamme liegende Bereiche der Oberfläche durch die zweite Flamme beaufschlagt werden.In a further development of this embodiment β = γ = α 2
Figure imgb0001
and the distance d of the first and second flame pyrolysis devices to the transport device and the distance e of the flame pyrolysis devices are related to one another e 2 d tan α 2 ,
Figure imgb0002
In this embodiment, the flame pyrolysis devices are arranged such that a region of the surface of the container to be loaded with the functional layer is simultaneously flamed by the two flame pyrolysis devices from different directions. This increases the application rate of the precursor for forming the functional layer on the surface and can simultaneously ensure that regions of the surface lying in the shadow region of the first flame are also acted upon by the second flame.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Transporteinrichtung eine Drehvorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, einen von der Transporteinrichtung transportierten Behälter während der Beaufschlagung durch die Flammenpyrolyse-Einrichtungen so zu drehen, dass der Abstand der mit der Flamme beaufschlagten Oberfläche von der Flammenpyrolyse-Einrichtung stets gleich ist. Damit können die geometrischen Eigenschaften beim Beaufschlagen der Behälter mit der Funktions-Schicht auch bei nicht runden Behältern konstant bleiben.Furthermore, it can be provided that the transport device comprises a rotating device which is designed to rotate a container transported by the transport device during the exposure to the flame pyrolysis devices in such a way that the distance between the surface exposed to the flame and the flame pyrolysis device is always the same is. This means that the geometric properties when the container is loaded with the functional layer can remain constant even in the case of non-round containers.

Es kann alternativ auch eine Behälterbehandlungsmaschine vorgesehen sein, die eine Transporteinrichtung zum Transportieren der Behälter entlang einer Transportrichtung und eine Plasmadüse umfasst, wobei die Plasmadüse ausgebildet ist, eine nicht oxidierte Oberfläche des Behälters mit einem einen Precursor enthaltenden Plasma zu beaufschlagen, um eine Funktions-Schicht auf der Oberfläche des Behälters abzuscheiden.Alternatively, a container treatment machine can also be provided, which comprises a transport device for transporting the containers along a transport direction and a plasma nozzle, the plasma nozzle being designed to apply a plasma containing a precursor to a non-oxidized surface of the container in order to form a functional layer to deposit on the surface of the container.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Fig. 1Fig. 1
schematische Darstellung einer Behälterbehandlungsmaschine gemäß einer Ausführungsformschematic representation of a container treatment machine according to an embodiment
Fig. 2a-c2a-c
schematische Darstellung verschiedener Ausführungsformen mit Flammenpyrolyse-Einrichtungenschematic representation of various embodiments with flame pyrolysis devices
Fig. 3Fig. 3
schematische Darstellung einer Ausführungsform mit Plasmadüseschematic representation of an embodiment with plasma nozzle
Ausführliche BeschreibungDetailed description

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Behälterbehandlungsmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform, wie sie in der Verpackungsindustrie, insbesondere der getränkeverarbeitenden Industrie zum Einsatz kommen kann. Die Behälterbehandlungsmaschine kann auf diverse Weisen ausgebildet sein. In der hier dargestellten Ausführungsform ist sie als linear arbeitende Behälterbehandlungsmaschine ausgebildet, die eine Transporteinrichtung 110 umfasst, welche Behälter 130 durch die Behälterbehandlungsmaschine transportiert. Dabei kann es sich um ein Förderband oder andere Einrichtungen zum Transport der Behälter handeln. Anstelle eines Transportbandes kann auch eine Transporteinrichtung vorgesehen sein, die die Behälter hängend transportiert. Beispielsweise kann eine Transporteinrichtung durch die Behälterbehandlungsmaschine führen, die eine Reihe von Halterungen umfasst, die die Behälter im Bereich des üblicherweise vorgesehenen Tragrings beispielsweise mit Hilfe von Klammern halten. In diesem Fall kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass die Behälter von den Halterungen gedreht werden können. Fig. 1 shows a container treatment machine 100 according to the invention in accordance with an embodiment of the type that can be used in the packaging industry, in particular the beverage processing industry. The container handling machine can be designed in various ways. In the embodiment shown here, it is designed as a linearly operating container treatment machine which comprises a transport device 110 which transports containers 130 through the container treatment machine. This can be a conveyor belt or other devices for transporting the containers. Instead of a conveyor belt, a transport device can also be provided which transports the containers in a hanging manner. For example, a transport device can lead through the container treatment machine, which comprises a series of holders, which hold the containers in the area of the support ring usually provided, for example with the aid of clamps. In this case, it can also be advantageously provided that the containers can be rotated by the holders.

Alternativ kann auch eine Reihe von Drehtellern zusammen mit ihnen zugeordneten Zentriereinrichtungen vorgesehen sein, die durch die Behälterbehandlungsanlage geführt werden. In einem solchen Fall ist eine Ausführungsform der Behälterbehandlungsmaschine 100 besonders vorteilhaft, die als Transporteinrichtung ein Karussell umfasst, an dessen Peripherie die Drehteller und Zentriereinrichtungen angeordnet sind. Anstelle der Drehteller und Zentriereinrichtungen kommen aber auch hier Transporteinrichtungen in Betracht, die die Behälter hängend transportieren.Alternatively, a number of turntables can be provided together with centering devices assigned to them, which are guided through the container treatment system. In such a case, an embodiment of the container treatment machine 100 is particularly advantageous, which comprises a carousel as the transport device, on the periphery of which the turntable and centering devices are arranged. Instead of the turntable and centering devices, transport devices are also considered here that transport the containers in a hanging manner.

In jedem Fall ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung 101 im Bereich der Behälterbehandlungsmaschine vorgesehen, die eine Funktions-Schicht auf die Behälter 130 aufbringen kann, sodass sie beschichtet werden. Diese Behälter treten danach als Behälter 131 aus der Behälterbehandlungsmaschine 100 aus. Bei den Behältern kann es sich um Behälter handeln. Diese können beispielsweise aus PET bestehen oder dieses umfassen. Auch andere in der Verpackungsindustrie verwendete Kunststoffe für Behälter können hier zum Einsatz kommen. Ferner ist auch eine Behandlung von Glasbehältern oder metallischen Behältern entsprechend der Erfindung möglich.In any case, according to the invention, a device 101 is provided in the area of the container treatment machine, which can apply a functional layer to the containers 130 so that they are coated. These containers then exit the container treatment machine 100 as containers 131. The containers can be containers. These can consist, for example, of PET or comprise this. Other plastics for containers used in the packaging industry can also be used here. Furthermore, treatment of glass containers or metallic containers according to the invention is also possible.

Optional kann eine weitere Behälterbehandlungseinheit 121 in der Behälterbehandlungsmaschine vorgesehen sein, die die Behälter einem weiteren Behandlungsschritt (beispielsweise das Aufbringen von Drucktinte oder Ähnliches) zuführt, sodass aus den zunächst nur mit der Funktions-Schicht versehenen Behältern 131 die bearbeiteten Behälter 132 hergestellt werden, die anschließend aus der Behälterbehandlungsmaschine abgeführt werden können.Optionally, a further container treatment unit 121 can be provided in the container treatment machine, which feeds the containers to a further treatment step (for example the application of printing ink or the like), so that the processed containers 132 are produced from the containers 131 that are initially only provided with the functional layer can then be removed from the container handling machine.

Der Vorrichtung 101 können mehrere zusätzliche Einrichtungen 102 zugeordnet sein, beispielsweise eine Steuereinheit oder ein Vorlagebehälter, in dem Material, das als Precursor dienen soll, in gasförmiger oder flüssiger Form vorgehalten wird. Die Vorrichtung 101 ist allgemein so ausgebildet, dass sie das Precursor-Material ausbringen kann und zusätzlich erreicht wird, dass sich das Precursor-Material in Form einer Schicht auf der Oberfläche der Behälter 130 absetzt und sich mit der Oberfläche der Behälter durch chemische Reaktionen verbindet.Several additional devices 102 can be assigned to the device 101, for example a control unit or a storage container in which material which is to serve as a precursor is stored in gaseous or liquid form. The device 101 is generally designed in such a way that it can dispense the precursor material and, in addition, the precursor material is deposited in the form of a layer on the surface of the containers 130 and bonds to the surface of the containers by chemical reactions.

Besonders bevorzugt kommen hier Materialien zum Einsatz, die auf Silizium basieren und auf der Oberfläche der Behälter 130 eine Siliziumoxidschicht bilden. Auch andere Materialien, umfassend organische Verbindungen oder metallorganische Verbindungen, die organische Verbindungen mit einem metallischen Anteil darstellen, kommen hier in Betracht. Genauso können als Precursor Verbindungen auf Titanbasis oder allgemein siliziumhaltige Verbindungen vorgesehen sein.Materials which are based on silicon and form a silicon oxide layer on the surface of the containers 130 are particularly preferably used here. Other materials, including organic compounds or organometallic compounds which represent organic compounds with a metallic portion, are also suitable here. Likewise, titanium-based compounds or generally silicon-containing compounds can be provided as precursors.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass vor dem Aufbringen des Precursors auf die Oberfläche des Behälters keine absichtliche Oxidation des Behältermaterials und insbesondere der Oberfläche, auf die der Precursor aufgebracht werden soll, erfolgt. Dazu zählt insbesondere, dass keine Oxidation der Oberfläche des Behälters stromauf der Vorrichtung 101 mit Hilfe von Flammeneinwirkung und von Sauerstoff erfolgt.According to the invention, there is no intentional oxidation of the container material and in particular of the surface to which the precursor is to be applied before the precursor is applied to the surface of the container. In particular, this includes that none Oxidation of the surface of the container upstream of the device 101 takes place with the aid of flame and oxygen.

Dazu werden die Parameter, unter denen der Precursor auf die Oberfläche des Behälters aufgebracht wird, so gewählt, dass der Precursor auch mit einer nicht absichtlich oxidierten Oberfläche des Behälters eine beständige Verbindung eingehen kann, sodass der Precursor bzw. die mit ihm gebildete Funktions-Schicht eine beständige Verbindung mit der Oberfläche des Behälters eingehen und als Grundlage für das Aufbringen von Drucktinten oder Ähnlichem dienen kann.For this purpose, the parameters under which the precursor is applied to the surface of the container are selected such that the precursor can also form a permanent connection with a surface of the container that is not intentionally oxidized, so that the precursor or the functional layer formed with it form a permanent connection with the surface of the container and can serve as a basis for the application of printing inks or the like.

Entsprechend dem gewählten Gas-Luft-Verhältnis kann die Menge des oxidierenden Sauerstoffs und der Hydroxyl-Radikale in der Flamme (bzw. wie unten beschrieben dem Plasma) eingestellt werden. Ferner können so bei Verwendung von siliziumbasierten Precursorn auch ausreichend hochreaktive, schichtbildende Siliziumspezies in der Flamme (dem Plasma) entstehen. Durch die Berührung mit der Oberfläche des Behälters bildet die oberste (oder die oberen) Molekülschicht auf der Behälteroberfläche Carbonyl-, Carboxyl-, bzw. Hydroxyl-Gruppen, die mit den Siliziumspezies sehr gut chemisch binden.The amount of oxidizing oxygen and hydroxyl radicals in the flame (or, as described below, the plasma) can be adjusted according to the gas-air ratio selected. Furthermore, when using silicon-based precursors, sufficiently highly reactive, layer-forming silicon species can also arise in the flame (the plasma). By contact with the surface of the container, the top (or the top) molecular layer on the surface of the container forms carbonyl, carboxyl or hydroxyl groups, which bind very well chemically with the silicon species.

Die Vorrichtung 101 kann unterschiedlich realisiert werden, besonders bevorzugt sind jedoch Flammenpyrolyse-Einrichtungen und Plasmadüsen.The device 101 can be implemented in different ways, but flame pyrolysis devices and plasma nozzles are particularly preferred.

Dazu zeigen die Fig. 2a - c Ausführungsformen, bei denen die Behälterbehandlungsmaschine 100 als konkrete Realisierung der Vorrichtung 101 wenigstens zwei, auf derselben Seite der Transporteinrichtung 110 angeordnete Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 umfasst. Die Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 sind allgemein so angeordnet, dass sie auf einen in der Transporteinrichtung 110 entlang der Transportrichtung 295 transportierten Behälter 130 Flammen 261 und 262 ausbringen können, sodass die Oberfläche des Behälters beflammt, also mit der Flamme beaufschlagt wird. In dieser Flamme enthalten bzw. mit ihr transportiert wird das Precursor-Material bzw. der Precursor, der insbesondere durch die hohe thermische Energie im Bereich der Flammen 261 und 262 Verbindungen mit der Oberfläche des Behälters eingeht und somit eine Funktions-Schicht auf der Oberfläche des Behälters aufbaut. Der Precursor kann den einzelnen Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 beispielsweise aus dem Vorlagebehälter (siehe Bezugszeichen 102 in der Fig. 1) zugeführt werden. Das Precursor-Material, das der Flammenpyrolyse-Einrichtung 251 zugeführt wird, muss dabei nicht identisch zu dem Precursor-Material sein, das der Flammenpyrolyse-Einrichtung 252 zugeführt wird.The show 2a-c Embodiments in which the container treatment machine 100 comprises, as a concrete implementation of the device 101, at least two flame pyrolysis devices 251 and 252 arranged on the same side of the transport device 110. The flame pyrolysis devices 251 and 252 are generally arranged such that they can discharge flames 261 and 262 onto a container 130 transported in the transport device 110 along the transport direction 295, so that the surface of the container is flamed, that is to say the flame is applied to it. Contained in this flame or transported with it is the precursor material or the precursor which, in particular due to the high thermal energy in the area of the flames 261 and 262, makes connections to the surface of the container and thus a functional layer on the surface of the Container builds up. The precursor can, for example, the individual flame pyrolysis devices 251 and 252 from the storage container (see reference number 102 in FIG Fig. 1 ) are fed. The precursor material that is fed to the flame pyrolysis device 251 does not have to be identical to the precursor material that is fed to the flame pyrolysis device 252.

Grundsätzlich können die Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 beliebig, insbesondere beliebig beabstandet zueinander angeordnet sein. Sie sind erfindungsgemäß lediglich so angeordnet, dass sie jeweils ein Beflammen der Oberfläche des Behälters 130 realisieren können. Dazu sind sie bevorzugt in einem Abstand d zum Transportband bzw. zu der Oberfläche eines darin transportierten Behälters 130 angeordnet, der so groß ist, dass die von der jeweiligen Flammenpyrolyse-Einrichtung erzeugte Flamme die Oberfläche des Behälters beflammen kann. Typische Abstände liegen im Bereich einiger cm, bis zu 15 cm.In principle, the flame pyrolysis devices 251 and 252 can be arranged at any distance, in particular at any distance from one another. According to the invention, they are only arranged such that they can each flame the surface of the container 130. For this purpose, they are preferably arranged at a distance d from the conveyor belt or from the surface of a container 130 transported therein, which is so large that the flame generated by the respective flame pyrolysis device can flame the surface of the container. Typical distances are in the range of a few cm, up to 15 cm.

So wird ein möglichst großer Bereich der Oberfläche des Behälters 130 durch die jeweilige Flammenpyrolyse-Einrichtung beflammt. Dies wiederum kann die gesamte zum Aufbringen der Funktions-Schicht auf der Oberfläche des Behälters benötigte Zeit reduzieren, wenn auch noch der Behälter um seine Rotationsachse R (hier senkrecht zur Bildebene verlaufend) gedreht wird, während er entlang der Transporteinrichtung transportiert wird. Abhängig von der vorgesehenen Schichtdicke, aber auch abhängig von der Transportgeschwindigkeit der Behälter in der Transporteinrichtung 110, kann entweder vorgesehen sein, dass die Behälter nicht in Transportrichtung 295 bewegt werden, sondern sie von den Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 beaufschlagt werden oder dass die Bewegung der Behälter 130 entlang der Transporteinrichtung 110 in Richtung 295 kontinuierlich erfolgt, während sie beispielsweise um ihre eigene Achse gedreht werden.The largest possible area of the surface of the container 130 is flamed by the respective flame pyrolysis device. This in turn can reduce the total time required to apply the functional layer to the surface of the container if the container is also rotated about its axis of rotation R (here perpendicular to the image plane) while it is being transported along the transport device. Depending on the layer thickness provided, but also on the transport speed of the containers in the transport device 110, it can either be provided that the containers are not moved in the transport direction 295, but that they are acted upon by the flame pyrolysis devices 251 and 252 or that the movement the container 130 takes place continuously along the transport device 110 in the direction 295 while being rotated, for example, about its own axis.

In der in Fig. 2a dargestellten Ausführungsform sind die Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 bezüglich einer Ebene 290, die senkrecht auf der Transportrichtung 295 steht, angeschrägt, sodass sie mit dieser den Winkel β für die Flammenpyrolyse-Einrichtung 251 und den Winkel γ für die Flammenpyrolyse-Einrichtung 252 einschließen. Diese Winkel sind in der hier dargestellten Ebene gemessen, also in einer Ebene parallel zur durch die Transportrichtung 295 definierten Transportebene. Bei Verwendung eines Förderbandes für die Behälter entspricht diese Transportebene gerade der durch das Förderband definierten Ebene.In the in Fig. 2a In the illustrated embodiment, the flame pyrolysis devices 251 and 252 are beveled with respect to a plane 290 which is perpendicular to the transport direction 295, so that they include the angle β for the flame pyrolysis device 251 and the angle γ for the flame pyrolysis device 252. These angles are measured in the plane shown here, ie in a plane parallel to the transport plane defined by the transport direction 295. When using a conveyor belt for the containers, this transport level corresponds exactly to the level defined by the conveyor belt.

Die Winkel β und γ können nach Zweckmäßigkeit gewählt werden. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, wenn die letztlich durch die Winkel β und γ definierten Ausbringrichtungen (auch Austrittsrichtungen genannt) der Flammen 261 und 262 so ausgebildet sind, dass sich beide Richtungen kreuzen, wie dies in Fig. 2a dargestellt ist.The angles β and γ can be chosen as appropriate. However, it is particularly advantageous if the discharge directions (also called exit directions) of the flames 261 and 262, which are ultimately defined by the angles β and γ , are designed such that both directions cross, as shown in FIG Fig. 2a is shown.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der von den Ausbringrichtungen der Flammen 261 und 262 (hier gestrichelt dargestellt) eingeschlossene Winkel sich aus α = β + γ ergibt.In particular, it can be provided that the angle enclosed by the directions of discharge of the flames 261 and 262 (shown here in dashed lines) results from α = β + γ .

Der Schnittpunkt der beiden Richtungen kann dabei relativ zu der Transporteinrichtung an einer beliebigen Stelle gewählt werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Schnittpunkt nicht in dem Bereich liegt, in dem die Flammen auch auf die Oberfläche des Behälters auftreffen. Dazu kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Winke! β und γ gleich groß sind, sodass insbesondere α 2 = β = γ

Figure imgb0003
gilt. In einem solchen Fall ist das Verhältnis zwischen dem Abstand e der Austrittsöffnungen in den Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 zum Abstand d (genauer zur Projektion des Abstands d in die Ebene senkrecht zur Transportrichtung) zwischen Oberfläche des Behälters 130 (bzw. zum Rand der Transporteinrichtung 110) und den Austrittsöffnungen in den Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 bevorzugt so, dass gilt e 2 d tan α 2 .
Figure imgb0004
The intersection of the two directions can be chosen at any point relative to the transport device. However, it is preferred if the point of intersection is not in the area in which the flames also strike the surface of the container. For this purpose, it can be provided in a particularly preferred embodiment that the angles! β and γ are the same size, so in particular α 2 = β = γ
Figure imgb0003
applies. In such a case, the ratio between the distance e of the outlet openings in the flame pyrolysis devices 251 and 252 to the distance d (more precisely for projecting the distance d into the plane perpendicular to the transport direction) between the surface of the container 130 (or to the edge of the transport device) 110) and the outlet openings in the flame pyrolysis devices 251 and 252 are preferably such that the following applies e 2 d tan α 2 ,
Figure imgb0004

So wird gewährleistet, dass der Schnittpunkt der Richtungen, in denen die Flammen aus den Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 austreten, entweder auf oder kurz hinter (in Bewegungsrichtung der Flammen) der Oberfläche des Behälters 130 liegt. Dies kann besonders dann von Vorteil sein, wenn durch die Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 unterschiedliche Materialien als Precursor ausgebracht werden, die zusammen auf der Oberfläche des Behälters eine beständige Funktions-Schicht bilden. In diesem Fall kann sichergestellt werden, dass eine möglicherweise erwünschte chemische Reaktion dieser beiden Materialien erst unmittelbar bei Auftreffen auf die Oberfläche des Behälters eintritt und damit in Anwesenheit des Behältermaterials erfolgt, was das Abscheiden der finalen Funktions-Schicht begünstigen kann.This ensures that the intersection of the directions in which the flames emerge from the flame pyrolysis devices 251 and 252 is either at or just behind (in the direction of movement of the flames) the surface of the container 130. This can be particularly advantageous if the flame pyrolysis devices 251 and 252 discharge different materials as precursors, which together form a stable functional layer on the surface of the container. In this case it can be ensured that a possibly desired chemical reaction of these two materials only occurs immediately when it hits the surface of the container and thus takes place in the presence of the container material, which can favor the deposition of the final functional layer.

Fig. 2b zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 derart zueinander angeordnet sind, dass die Austrittsrichtungen der Flammen aus den Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 parallel zueinander sind, die Flammenpyrolyse-Einrichtungen jedoch gegebenenfalls in einem Abstand L senkrecht zur Transportrichtung angeordnet sind. Die Flammenpyrolyse-Einrichtungen sind ferner in Transportrichtung 295 nacheinander angeordnet. Bevorzugt ist hier eine Ausführungsform, bei der die in Transportrichtung erste Flammenpyrolyse-Einrichtung 251 um den Abstand L näher an der Transporteinrichtung angeordnet ist, als die in Transportrichtung folgende Flammenpyrolyse-Einrichtung 252. Durch diese Ausführung kann zunächst eine intensive Beflammung der Oberfläche des Behälters 130 durch die Flamme 261 erfolgen. Da die statistische Verteilung der die Funktions-Schicht bildenden Moleküle des Precursors aufgrund der hohen Konzentration in der Nähe der Ausbringöffnung aus der Flammenpyrolyse-Einrichtung 251 merklichen Schwankungen unterliegen kann, kann es hier zu Abweichungen in der Schichtdicke kommen. Diese können auch zu einer Schichtdicke der Funktions-Schicht führen, die geringer als eine Mindestschichtdicke ist. Fig. 2b shows an alternative embodiment in which the flame pyrolysis devices 251 and 252 are arranged in relation to one another such that the directions of exit of the flames from the flame pyrolysis devices 251 and 252 are parallel to one another, but the flame pyrolysis devices are optionally arranged at a distance L perpendicular to the transport direction are. The flame pyrolysis devices are further arranged one after the other in the transport direction 295. An embodiment is preferred here in which the first flame pyrolysis device 251 in the transport direction is arranged closer to the transport device by the distance L than the flame pyrolysis device 252 following in the transport direction. This embodiment can first intensively flame the surface of the container 130 done by flame 261. Since the statistical distribution of the molecules of the precursor forming the functional layer can be subject to significant fluctuations due to the high concentration in the vicinity of the discharge opening from the flame pyrolysis device 251, there may be deviations in the layer thickness. These can also lead to a layer thickness of the functional layer that is less than a minimum layer thickness.

Hierzu kann die in Transportrichtung nachfolgende Flammenpyrolyse-Einrichtung 252, die in größerem Abstand zur Oberfläche des Behälters angeordnet ist, eine gleichmäßigere Verteilung von Precursor-Material auf der Oberfläche bewirken, sodass zumindest Abweichungen in der Schichtdicke derart, dass die resultierende Schichtdicke geringer als eine Mindestschichtdicke ist, vermieden werden. Zu diesem Zweck kann auch die Durchflussmenge oder Konzentration von Precursor-Material in der zweiten Flamme 262 so gesteuert werden, dass allein durch die zweite Flamme die Schichtdicke, die sich auf der Oberfläche des Behälters bildet, 50 % oder gar 75 % der Mindestschichtdicke entspricht.For this purpose, the flame pyrolysis device 252 following in the transport direction, which is arranged at a greater distance from the surface of the container, can effect a more uniform distribution of precursor material on the surface, so that at least deviations in the layer thickness such that the resulting layer thickness is less than a minimum layer thickness is to be avoided. For this purpose, the flow rate or concentration of precursor material in the second flame 262 can also be controlled such that the layer thickness that forms on the surface of the container alone corresponds to 50% or even 75% of the minimum layer thickness due to the second flame.

Die Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 können derart beabstandet zueinander sein, dass durch sie nicht gleichzeitig ein Beflammen unterschiedlicher Bereiche der Oberfläche des Behälters 130 bewirkt wird. Insbesondere kann der Abstand zwischen der ersten Flammenpyrolyse-Einrichtung 251 und der zweiten Flammenpyrolyse-Einrichtung 252 15cm bis 30 cm oder mehr betragen, sodass zunächst ein Beflammen der Oberfläche des Behälters durch die erste Flammenpyrolyse-Einrichtung 251 erfolgt und anschließend der Behälter weiter transportiert wird, ohne dass ein Beflammen erfolgt. Während dieser Zeit kann ein kurzes Auskühlen der Oberfläche des Behälters erfolgen, sodass seine Temperatur sinkt und Verkohlungen durch das Beaufschlagen mit der zweiten Flammenpyrolyse-Einrichtung 252 vermieden werden.The flame pyrolysis devices 251 and 252 can be spaced apart from one another in such a way that they do not simultaneously flame different areas of the surface of the container 130. In particular, the distance between the first flame pyrolysis device 251 and the second flame pyrolysis device 252 can be 15 cm to 30 cm or more, so that first the surface of the container is flamed by the first flame pyrolysis device 251 and then the container is transported further, without flaming. During this time, the surface of the container can be cooled briefly, so that its temperature drops and charring is avoided by applying the second flame pyrolysis device 252.

Die Ausführungsform gemäß der Fig. 2b erlaubt auch den Einsatz verschiedener Precursor-Materialien zum Bilden eines Zwei-Schicht-Systems aus Funktions-Schichten derart, dass durch die erste Flammenpyrolyse-Einrichtung eine erste Schicht aufgebracht wird, die aus einem ersten Precursor-Material besteht und durch die zweite Flammenpyrolyse-Einrichtung 252 ein zweites Precursor-Material aufgebracht wird, das eine zweite Funktions-Schicht über der ersten Funktions-Schicht bildet. Durch diese Ausführung kann hinsichtlich bestimmter chemischer oder physikalischer Eigenschaften ein Gradient in der Schichtstruktur ausgehend von der Oberfläche bis zur letzten Funktions-Schicht, bevor eine Druckschicht oder Ähnliches aufgebracht wird, gebildet werden. Diese Ausführung ist nicht auf lediglich zwei Funktions-Schichten begrenzt, sondern kann auch das Aufbringen mehrerer Funktions-Schichten auch mit verschiedenen Dicken und/oder in verschiedenen Bereichen der Oberfläche des Behälters umfassen.The embodiment according to the Fig. 2b also allows the use of different precursor materials to form a two-layer system from functional layers in such a way that a first layer consisting of a first precursor material is applied by the first flame pyrolysis device and by the second flame pyrolysis device 252 a second precursor material is applied, which forms a second functional layer over the first functional layer. With this embodiment, a gradient can be formed in the layer structure with respect to certain chemical or physical properties, starting from the surface up to the last functional layer, before a printing layer or the like is applied. This embodiment is not limited to just two functional layers, but can also include the application of several functional layers with different thicknesses and / or in different areas of the surface of the container.

In der in Fig. 2c dargestellten Ausführungsform sind zusätzlich zu den zwei Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 auf der einen Seite der Transporteinrichtung 110 zwei weitere Flammenpyrolyse-Einrichtungen 271 und 272 vorgesehen, die auf der bezüglich des Behälters gegenüberliegenden Seite der Transporteinrichtung angeordnet sind. In der in Fig. 2c dargestellten Ausführungsform sind die Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251, 252 und 271 und 272 als an einer durch die Transportrichtung 295 definierten Ebene im Prinzip gespiegelt dargestellt. Das bedeutet insbesondere, dass in der dargestellten Ausführungsform die in Transportrichtung des Behälterstroms angeordneten Flammenpyrolyse-Einrichtungen 252 und 272 jeweils weiter von der Transporteinrichtung beabstandet sind, als die in Transportrichtung zuerst angeordneten Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 271.In the in Fig. 2c In addition to the two flame pyrolysis devices 251 and 252, the embodiment shown is provided on one side of the transport device 110 with two further flame pyrolysis devices 271 and 272, which are arranged on the side of the transport device opposite the container. In the in Fig. 2c In the illustrated embodiment, the flame pyrolysis devices 251, 252 and 271 and 272 are as one In principle, the plane defined by the transport direction 295 is mirrored. This means in particular that in the embodiment shown the flame pyrolysis devices 252 and 272 arranged in the transport direction of the container flow are each spaced further apart from the transport device than the flame pyrolysis devices 251 and 271 arranged first in the transport direction.

Dies ist so nicht zwingend. Die Flammenpyrolyse-Einrichtungen können auch entsprechend den bisher beschriebenen Ausführungsformen in gleichem Abstand angeordnet sein und müssen auch nicht parallel zueinander bezüglich der Ausbringrichtung der Flammen angeordnet sein. Die Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252, sowie 271 und 272 können auch analog zur Fig. 2a angeordnet sein. Dabei müssen die Winkel, die die jeweiligen Flammenpyrolyse-Einrichtungen miteinander einschließen, nicht gleich sein, sondern können sich für die Einrichtungen 251 und 252 von denen der Einrichtungen 271 und 272 unterscheiden.This is not mandatory. According to the previously described embodiments, the flame pyrolysis devices can also be arranged at the same distance and do not have to be arranged parallel to one another with respect to the direction in which the flames are brought out. The flame pyrolysis devices 251 and 252, and 271 and 272 can also be analogous to Fig. 2a be arranged. The angles which the respective flame pyrolysis devices enclose with one another do not have to be the same, but can differ for the devices 251 and 252 from those of the devices 271 and 272.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass auf der einen Seite der Transporteinrichtung lediglich eine weitere Flammenpyrolyse-Einrichtung (beispielsweise 271) vorgesehen ist, während auf der anderen Seite der Transporteinrichtung 110 die Flammenpyrolyse-Einrichtungen 251 und 252 und gegebenenfalls weitere Flammenpyrolyse-Einrichtungen angeordnet sind. Wie in Fig. 2c ebenfalls dargestellt, können die Flammenpyrolyse-Einrichtungen in Transportrichtung auch versetzt zueinander angeordnet sein. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Anordnungen der Flammenpyrolyse-Einrichtungen auf der einen Seite der Transporteinrichtung (beispielsweise 251 und 252) lediglich auf die andere Seite der Transporteinrichtung gespiegelt wird. Sämtliche mit Bezug auf Fig. 2c beschriebenen Ausführungsformen können je nach Zweckmäßigkeit verwendet werden, um entweder eine schnellere und gleichmäßigere Behandlung oder auch spezielle Behandlungen zu gewährleisten. Dies kann insbesondere bei nicht rotationssymmetrischen oder nicht wenigstens eine Symmetrieachse aufweisenden Behältern (allgemein nicht runden Behältern) von Vorteil sein.It can also be provided that only one further flame pyrolysis device (for example 271) is provided on one side of the transport device, while the flame pyrolysis devices 251 and 252 and optionally further flame pyrolysis devices are arranged on the other side of the transport device. As in Fig. 2c also shown, the flame pyrolysis devices can also be arranged offset to one another in the transport direction. However, embodiments are also conceivable in which the arrangements of the flame pyrolysis devices on one side of the transport device (for example 251 and 252) are only mirrored on the other side of the transport device. All related to Fig. 2c The embodiments described can, depending on their expediency, be used to ensure either faster and more uniform treatment or special treatments. This can be particularly advantageous in the case of containers which are not rotationally symmetrical or which do not have at least one axis of symmetry (containers which are generally not round).

Während dies hier nicht im Detail dargestellt ist, können auch mehrere Flammenpyrolyse-Einrichtungen übereinander (senkrecht zur Transportebene der Behälter in der Transporteinrichtung) angeordnet sein. Diese können entweder identische Ausbringrichtungen aufweisen und/oder voneinander verschiedene Ausbringrichtungen besitzen. Dies kann beispielsweise durch Verkippen der Flammenpyrolyse-Einrichtungen gegeneinander erreicht werden. Insbesondere können sich die Ausbringrichtungen von Flammenpyrolyse-Einrichtungen in einer ersten Ebene von denen in einer zweiten Ebene unterscheiden. Diese Ausführungsform ist mit jeder der in den Fig. 2a bis 2c beschriebenen Varianten kombinierbar. Insbesondere kann jede der Varianten in Fig. 2a bis 2c als Darstellung einer Ebene von Flammenpyrolyse-Einrichtungen aufgefasst werden, wobei weitere aus der Bildebene hinaustretende Ebenen von Flammenpyrolyse-Einrichtungen ebenfalls entsprechend Ausführungsformen gemäß Fig. 2a bis 2c möglich sind.While this is not shown in detail here, several flame pyrolysis devices can also be arranged one above the other (perpendicular to the transport plane of the containers in the transport device). These can either have identical application directions and / or have different application directions. This can be achieved, for example, by tilting the flame pyrolysis devices against one another. In particular, the application directions of flame pyrolysis devices in a first level can differ from those in a second level. This embodiment is with each of the in the 2a to 2c described variants can be combined. In particular, each of the variants in 2a to 2c as Representation of a level of flame pyrolysis devices are to be understood, with further levels of flame pyrolysis devices emerging from the image plane likewise according to embodiments according to 2a to 2c possible are.

Insbesondere können die so in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung angeordneten Flammenpyrolyse-Einrichtungen gleichzeitig unterschiedliche Bereich des Behälters, insbesondere Bereiche in unterschiedlicher Höhe (gemessen bezüglich einer Transportebene, in der die Behälter transportiert werden) beflammen, um die Funktions-Schicht abzuscheiden.In particular, the flame pyrolysis devices arranged in this way in a direction perpendicular to the transport direction can simultaneously flame different areas of the container, in particular areas at different heights (measured with respect to a transport plane in which the containers are transported), in order to separate the functional layer.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der anstelle der Flammenpyrolyse-Einrichtungen eine Plasmadüse genutzt wird, um einen Behälter mit dem Precursor zu beaufschlagen und eine Funktions-Schicht auf der Oberfläche des Behälters aufzubringen. Fig. 3 shows a further embodiment in which, instead of the flame pyrolysis devices, a plasma nozzle is used to apply the precursor to a container and to apply a functional layer to the surface of the container.

Die Plasmadüse 341, die bevorzugt auch eine Dosiereinrichtung für Precursor-Material zum Bilden der Funktions-Schicht umfasst, ist dabei so angeordnet, dass sie ein Plasma 342, das zumindest auch das Precursor-Material umfasst, auf die Oberfläche 130 des in einer Transporteinrichtung vor der Plasmadüse 341 entlang bewegten Behälters aufbringen kann.The plasma nozzle 341, which preferably also includes a dosing device for precursor material for forming the functional layer, is arranged in such a way that it forwards a plasma 342, which at least also includes the precursor material, in a transport device the plasma nozzle 341 can be applied along moving containers.

Bevorzugt wird die Transporteinrichtung in dieser Ausführungsform zumindest durch einen Standteller 343, auf dem der Behälter stehend angeordnet ist, gebildet. Wie bereits mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, kann ferner vorgesehen sein, dass jedem Standteller 343 eine Zentriereinrichtung (hier nicht dargestellt), beispielsweise in Form von Klammern zugeordnet ist, die den Behälter am Tragring oder einem anderen Bereich umgreifen und so stabilisieren kann.In this embodiment, the transport device is preferably formed at least by a standing plate 343 on which the container is arranged standing. As already with reference to Fig. 1 described, it can further be provided that each stand plate 343 is assigned a centering device (not shown here), for example in the form of clips, which can grip around the container on the support ring or another area and thus stabilize it.

Besonders bevorzugt ist der Teller 343 als Drehteller ausgebildet, sodass er eine Rotation des Behälters 130 auf dem Teller 343 um die Rotationsachse R, die bevorzugt mit der Längsachse des Behälters zusammenfallen kann, durchführen kann. So kann durch die Plasmadüse 341 der Precursor auf dem gesamten Umfang des Behälters 130 aufgebracht werden.The plate 343 is particularly preferably designed as a turntable so that it can rotate the container 130 on the plate 343 about the axis of rotation R, which can preferably coincide with the longitudinal axis of the container. Thus, the precursor can be applied to the entire circumference of the container 130 through the plasma nozzle 341.

Da die Plasmadüse 341 vergleichsweise nahe an der Oberfläche des Behälters angebracht ist (wenige mm bis wenige cm), erstreckt sich der Bereich, auf dem durch die Plasmadüse 341 das Plasma 342 in Längsrichtung auf den Behälter 130 aufgebracht werden kann, nur auf einen geringen Ausschnitt in Längsrichtung, der dem Maß der Dispersion des Plasmas 342 nach Verlassen der Plasmadüse 341 entspricht. Da jedoch die gesamte Oberfläche des Behälters mit einer typischen Länge von mindestens 7 cm, insbesondere ca. 10mm bis 200mm und selten sogar mehr, in Richtung der Rotationsachse mit dem Precursor-Material beschichtet werden sollte, kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu der Rotation auch eine Translationsbewegung parallel zur Rotationsachse R durchgeführt wird. Diese Translationsbewegung kann entweder von dem Behälter auf dem Drehteller 343 (beispielsweise in Zusammenarbeit mit einer geeigneten Zentriereinrichtung) durchgeführt werden oder die Plasmadüse 341 kann parallel zur Rotationsachse bewegt werden. Auch Kombinationen hiervon sind denkbar.Since the plasma nozzle 341 is located comparatively close to the surface of the container (a few mm to a few cm), the area on which the plasma 342 can be applied to the container 130 in the longitudinal direction extends only over a small section in the longitudinal direction, which corresponds to the degree of dispersion of the plasma 342 after leaving the plasma nozzle 341. However, since the entire surface of the container with a typical length of at least 7 cm, in particular approximately 10 mm to 200 mm and rarely even more, should be coated with the precursor material in the direction of the axis of rotation, provision can be made be that in addition to the rotation, a translational movement is carried out parallel to the axis of rotation R. This translational movement can either be carried out by the container on the turntable 343 (for example in cooperation with a suitable centering device) or the plasma nozzle 341 can be moved parallel to the axis of rotation. Combinations of these are also conceivable.

Um sicherzustellen, dass auch die gesamte Oberfläche des Behälters mit dem Plasma beaufschlagt wurde und so eine ausreichende Funktions-Schicht gebildet wird, können mehrere Plasmadüsen 341 in Transportrichtung nacheinander angeordnet sein, wobei jede dieser Plasmadüsen Plasma auf die Oberfläche des Behälters ausbringt, um eine Funktions-Schicht zu bilden.In order to ensure that the entire surface of the container has also been exposed to the plasma and a sufficient functional layer is thus formed, a plurality of plasma nozzles 341 can be arranged one after the other in the transport direction, each of these plasma nozzles delivering plasma to the surface of the container in order to function Layer to form.

Dabei kann vorgesehen sein, dass jede der Düsen nur einen bestimmten Winkelbereich, aber dafür die gesamte Länge des Behälters mit Plasma beschichtet oder jede der Düsen die Funktions-Schicht entlang des gesamten Umfangs während einer vollen Drehung des Behälters um seine Rotationsachse R aufbringt, jedoch jeweils nur einen bestimmten Bereich in Längsrichtung (also parallel zur Rotationsachse) mit dem Plasma beaufschlagt. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass ein Überlapp zwischen den durch die einzelnen Plasmadüsen beschichteten Bereichen erfolgt, sodass zumindest kein Bereich auf der Oberfläche des Behälters verbleibt, der nicht mit einem Plasma beschichtet wurde.It can be provided that each of the nozzles only coats plasma with a certain angular range, but for the entire length of the container, or that each of the nozzles applies the functional layer along the entire circumference during a full rotation of the container about its axis of rotation R , however in each case only a certain area in the longitudinal direction (ie parallel to the axis of rotation) with the plasma. It can also be provided that there is an overlap between the areas coated by the individual plasma nozzles, so that at least no area remains on the surface of the container that has not been coated with a plasma.

Alternativ kann das Beaufschlagen der Oberfläche des Behälters mit dem Plasma mit einem Überlapp auch durch eine Plasmadüse allein erreicht werden. So kann die Plasmadüse einen ersten Bereich (in Längsrichtung und/oder Rotationsrichtung) mit Plasma beaufschlagen und anschließend einen zweiten Bereich, der teilweise mit dem ersten überlappt, beaufschlagen.Alternatively, the plasma can be applied to the surface of the container with an overlap using a plasma nozzle alone. The plasma nozzle can thus apply a plasma to a first region (in the longitudinal direction and / or direction of rotation) and subsequently act on a second region which partially overlaps the first.

Da die Behälter zu der Plasmadüse 341 üblicherweise kaum beabstandet sind (auf wenige mm bis 1 cm), kann auch vorgesehen sein, dass die Plasmadüse 341 in mehreren Raumrichtungen, insbesondere "vor und zurück" in der dargestellten Doppelpfeilrichtung 344 bewegt werden kann, sodass sie zum Behälter 130 hin oder vom Behälter 130 wegbewegt werden kann. Auch ein Verkippen der Plasmadüse 341 entlang des Doppelpfeils 345 (also ein Verkippen in einer zur Transportrichtung senkrechten Ebene) kann vorgesehen sein, um in Längsrichtung gekrümmte Bereiche des Behälters zuverlässig zu erreichen.Since the containers are usually hardly spaced apart from the plasma nozzle 341 (to a few mm to 1 cm), it can also be provided that the plasma nozzle 341 can be moved in several spatial directions, in particular “back and forth” in the illustrated double arrow direction 344, so that it can be moved toward the container 130 or away from the container 130. Tilting of the plasma nozzle 341 along the double arrow 345 (ie tilting in a plane perpendicular to the direction of transport) can also be provided in order to reliably reach regions of the container that are curved in the longitudinal direction.

Ferner kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, die geeignete Ausrichtmittel zum Ausrichten und/oder Bewegen der Plasmadüse 341 abhängig von der Form des Behälters 130 so steuert, dass der Abstand der Plasmadüse 341 zur Oberfläche des Behälters 130 konstant ist, während der Behälter 130 relativ zur Plasmadüse 341 um die Rotationsache R gedreht wird und/oder parallel zur Rotationsachse R bewegt wird.Furthermore, a control unit can be provided which controls suitable alignment means for aligning and / or moving the plasma nozzle 341 depending on the shape of the container 130 such that the distance between the plasma nozzle 341 and the surface of the container 130 is constant while the container 130 is rotated about the axis of rotation R relative to the plasma nozzle 341 and / or is moved parallel to the axis of rotation R.

Zur Bestimmung des Abstands kann ein Abstandssensor, beispielsweise eine Laserdiode oder ein ähnlicher optischer Sensor, vorgesehen sein. Ebenso kann vorgesehen sein, dass beispielsweise in einem der Behälterbehandlungsmaschine zugeordneten Speicher gespeicherte Daten über die Behälterform genutzt werden, um zu bestimmen, wie groß der Abstand der Oberfläche des Behälters zur Plasmadüse bei einer bestimmten Position des Behälters ist. Zusätzlich oder alternativ kann ein 3D-Scan-Verfahren eingesetzt werden, um entweder einmalig bei Übernahme des Behälters in die Behälterbehandlungsmaschine oder mehrmals, ggf. sogar kontinuierlich die Position, und/oder Form und/oder aktuelle Abmessungen des Behälters und damit den Abstand zur Plasmadüse zu bestimmen.A distance sensor, for example a laser diode or a similar optical sensor, can be provided to determine the distance. It can also be provided that, for example, data about the shape of the container stored in a memory assigned to the container treatment machine can be used to determine the distance between the surface of the container and the plasma nozzle at a specific position of the container. Additionally or alternatively, a 3D scan method can be used to determine the position and / or shape and / or current dimensions of the container and thus the distance to the plasma nozzle either once when the container is taken into the container treatment machine or repeatedly to determine.

Besonders bevorzugt ist das von der Plasmadüse 341 ausgebrachte Plasma ein Niedertemperaturplasma.The plasma released by the plasma nozzle 341 is particularly preferably a low-temperature plasma.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Bereich in der Behälterbehandlungsmaschine, in dem der Behälter mit Plasma beaufschlagt wird, einen Unterdruck aufweist, insbesondere ein Vakuum mit einem Druck von weniger als 10-4 bar. So kann die Dispersion des von der Plasmadüse 341 ausgebrachten Plasmas reduziert werden.Furthermore, it can be provided that an area in the container treatment machine in which the container is charged with plasma has a negative pressure, in particular a vacuum with a pressure of less than 10 -4 bar. The dispersion of the plasma discharged from the plasma nozzle 341 can thus be reduced.

Ferner kann vorgesehen sein, dass innerhalb des Behälters 130 eine Elektrode eingebracht wird und die Plasmadüse 341 als Gegenelektrode funktioniert, sodass zwischen der in den Behälter 130 eingebrachten Elektrode und der Plasmadüse 341 eine Potentialdifferenz entsteht und die Oberfläche des Behälters polarisiert wird, wobei die Polarisation so gewählt ist, dass zumindest die in dem Plasma enthaltenen Precursor eine Beschleunigung in Richtung zur Oberfläche des Behälters 130 erfahren. Sind die in dem Plasma enthaltenen Precursor beispielsweise negativ geladen, so sollte die Oberfläche des Behälters und damit die Elektrode im Behälter 130 positiv sein, um den Precursor anzuziehen. Entsprechend ist die Elektrode negativ geladen, wenn der Precursor im Plasma 342 positiv geladen ist.Furthermore, it can be provided that an electrode is introduced within the container 130 and the plasma nozzle 341 functions as a counterelectrode, so that a potential difference arises between the electrode introduced into the container 130 and the plasma nozzle 341 and the surface of the container is polarized, the polarization thus it is selected that at least the precursors contained in the plasma experience an acceleration in the direction of the surface of the container 130. If the precursors contained in the plasma are negatively charged, for example, the surface of the container and thus the electrode in the container 130 should be positive in order to attract the precursor. Accordingly, the electrode is negatively charged when the precursor in plasma 342 is positively charged.

Die im Rahmen der Erfindung eingesetzten Plasmadüsen können Plasmadüsen sein, die bereits im Handel erhältlich sind. Da diese entsprechend des beschriebenen Verfahrens betrieben werden können, sind auch keine oder nur geringe strukturelle Modifikationen an solchen Plasmadüsen nötig, um sie zusammen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren anzuwenden. Unabhängig davon, ob Flammenpyrolyse-Einrichtungen gemäß den in Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Ausführungsformen werden oder Plasmadüsen gemäß der in Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform verwendet, kann vorgesehen sein, dass die Behälter in der Transportebene senkrecht zur Transportrichtung und senkrecht zu einer vorgesehenen Rotationsachse R in eine Richtung s bewegt werden können, sodass der Abstand der Oberfläche des Behälters, die entweder durch die Flammenpyrolyse-Einrichtung beflammt wird oder von der Plasmadüse mit Plasma beaufschlagt wird, zur Flammenpyrolyse-Einrichtung oder zur Plasmadüse konstant ist. Dies ist insbesondere bei nicht runden Behältern von Vorteil, da so unerwünschte Kollisionen mit den Flammenpyrolyse-Einrichtungen und den Plasmadüsen, aber auch eine zu starke Erhitzung, besonders bei Verwendung von Flammenpyrolyse-Einrichtungen, verhindert werden können.The plasma nozzles used in the invention can be plasma nozzles that are already commercially available. Since these can be operated in accordance with the method described, no or only slight structural modifications to such plasma nozzles are necessary in order to use them together with the method according to the invention. Regardless of whether flame pyrolysis facilities according to the terms Fig. 2 Embodiments described or plasma nozzles according to the in Fig. 3 Embodiment described, it can be provided that the container in the transport plane perpendicular to the transport direction and perpendicular to an intended rotation axis R can be moved in a direction s, so that the distance from the surface of the container, which is either flamed by the flame pyrolysis device or is charged with plasma from the plasma nozzle, is constant to the flame pyrolysis device or to the plasma nozzle. This is particularly advantageous in the case of non-round containers, since undesired collisions with the flame pyrolysis devices and the plasma nozzles, but also excessive heating, especially when using flame pyrolysis devices, can be prevented.

Um diese Steuerung zu realisieren, wird bevorzugt ein Abstand des Behälters zur Flammenpyrolyse-Einrichtung oder zur Plasmadüse in einer Ausgangsposition bestimmt. Werden die Behälter von einem Standteller und einer Zentriereinrichtung eingespannt oder von Halterungen gehalten, kann diese Bestimmung durch einen in einem internen Speicher der Behälterbehandlungsmaschine oder einer ihr zugeordneten Steuereinheit gespeicherten Wert ersetzt werden. Die Bewegung des Behälters in Richtung s wird dann so gesteuert, dass der Abstand k der Oberfläche des Behälters zur Flammenpyrolyse-Einrichtung und/oder zur Plasmadüse konstant ist. Da bei Drehung des Behälters sich der Abstand r der Oberfläche zur Rotationsachse R bezüglich einer vorgegebenen s Richtung ändern kann (bei Behältern mit nicht rundem Querschnitt), wird zur Steuerung der Lage des Behälters entlang der Richtung s die Steuereinheit die Transporteinrichtung so steuern, dass die Lageänderung Δs = Δr = r 0 - r(ϕ) die Lageänderung des gesamten Behälters und auch der Rotationsachse R bezüglich eines festgelegten Nullpunktes entlang der Richtung s ist.In order to implement this control, a distance from the container to the flame pyrolysis device or to the plasma nozzle is preferably determined in a starting position. If the containers are clamped by a stand plate and a centering device or held by holders, this determination can be replaced by a value stored in an internal memory of the container treatment machine or a control unit assigned to it. The movement of the container in the direction s is then controlled so that the distance k of the surface of the container to the flame pyrolysis device and / or to the plasma nozzle is constant. Since the distance r of the surface to the axis of rotation R can change with respect to a predetermined s direction when the container is rotated (in the case of containers with a non-round cross section), the control unit will control the transport device so that the position of the container along the direction s is controlled Change in position Δ s = Δ r = r 0 - r ( ϕ ) is the change in position of the entire container and also of the axis of rotation R with respect to a fixed zero point along the direction s.

Dabei ist r 0 ein beliebiger Referenzwert. r 0 kann auch null sein oder als r 0 = k festgelegt werden. r(ϕ) gibt den Abstand eines Punktes auf der Oberfläche des Behälters zur Rotationsachse R in Abhängigkeit des Drehwinkels, gemessen entlang der Verbindungslinie zwischen Rotationsachse und Flammenpyrolyse-Einrichtung und/oder Plasmadüse, des Behälters an.Here r 0 is an arbitrary reference value. r 0 can also be zero or set as r 0 = k . r ( ϕ ) indicates the distance from a point on the surface of the container to the axis of rotation R as a function of the angle of rotation, measured along the connecting line between the axis of rotation and flame pyrolysis device and / or plasma nozzle, of the container.

Durch diese Bewegung wird erreicht, dass ein Punkt der Oberfläche, der gerade von der Flammenpyrolyse-Einrichtung oder der Plasmadüse beaufschlagt wird, stets den vorgegebenen Abstand k zur Flammenpyrolyse-Einrichtung oder zur Plasmadüse besitzt.This movement ensures that a point on the surface which is currently being acted upon by the flame pyrolysis device or the plasma nozzle always has the predetermined distance k from the flame pyrolysis device or from the plasma nozzle.

Claims (16)

Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Behälters, wie einer Flasche, wobei auf eine nicht oxidierte Oberfläche des Behälters in einer Behälterbehandlungsmaschine (100) eine Funktions-Schicht aufgebracht wird.Method for treating a surface of a container, such as a bottle, wherein a functional layer is applied to an unoxidized surface of the container in a container treatment machine (100). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Behälterbehandlungsmaschine (100) eine Flammenpyrolyse-Einrichtung (251, 252) umfasst, wobei die nicht oxidierte Oberfläche des Behälters bei Anwesenheit des Precursors von der Flammenpyrolyse-Einrichtung beflammt wird und die Funktions-Schicht zumindest in dem Bereich auf der nicht oxidierten Oberfläche aufgebracht wird, der von der Flammenpyrolyse-Einrichtung beflammt wird.The method of claim 1, wherein the container treatment machine (100) comprises a flame pyrolysis device (251, 252), the non-oxidized surface of the container being flamed by the flame pyrolysis device in the presence of the precursor and the functional layer at least in the area the non-oxidized surface is applied, which is flamed by the flame pyrolysis device. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Behälterbehandlungsmaschine (100) zwei Flammenpyrolyse-Einrichtungen (251, 252) umfasst, und die Behälter in einer Transporteinrichtung (110) transportiert werden, die die Behälter an den Flammenpyrolyse-Einrichtungen in Transportrichtung vorbei transportiert,
wobei die Flammenpyrolyse-Einrichtungen (251, 252) in Transportrichtung nacheinander angeordnet sind und die nicht oxidierte Oberfläche des Behälters nacheinander beflammen; und/oder
wobei die Flammenpyrolyse-Einrichtungen (251, 252) auf gegenüberliegenden Seiten der Transporteinrichtung (110) angeordnet sind und den Behälter gleichzeitig beflammen; und/oder
wobei die Flammenpyrolyse-Einrichtungen (251, 252) auf der gleichen Seite der Transporteinrichtung (110) angeordnet sind und den Behälter gleichzeitig beflammen;
und/oder
wobei die Flammenpyrolyse-Einrichtungen übereinander in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung der Behälter angeordnet sind und die Flammenpyrolyse-Einrichtungen voneinander verschiedene Bereiche des Behälters gleichzeitig beflammen.
The method of claim 2, wherein the container treatment machine (100) comprises two flame pyrolysis devices (251, 252), and the containers are transported in a transport device (110) which transports the containers past the flame pyrolysis devices in the transport direction,
wherein the flame pyrolysis devices (251, 252) are arranged one after the other in the direction of transport and flame the unoxidized surface of the container one after the other; and or
wherein the flame pyrolysis devices (251, 252) are arranged on opposite sides of the transport device (110) and simultaneously flame the container; and or
wherein the flame pyrolysis devices (251, 252) are arranged on the same side of the transport device (110) and simultaneously flame the container;
and or
wherein the flame pyrolysis devices are arranged one above the other in a direction perpendicular to the direction of transport of the containers and the flame pyrolysis devices simultaneously flame different areas of the container.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Behälterbehandlungsmaschine (100) eine Plasmadüse (341) umfasst, wobei die Oberfläche des Behälters mit einem den Precursor enthaltenden Plasma (342) beaufschlagt wird und die Funktions-Schicht zumindest in dem Bereich auf der nicht oxidierten Oberfläche aufgebraucht wird, die von der Plasmadüse mit dem Plasma beaufschlagt wird.The method of claim 1, wherein the container treatment machine (100) comprises a plasma nozzle (341), wherein the surface of the container is acted upon by a plasma (342) containing the precursor and the functional layer is used up at least in the area on the non-oxidized surface which is admitted by the plasma nozzle with the plasma. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Behälter entlang seiner Längsachse bewegt wird, während die Plasmadüse (341) die Oberfläche des Behälters mit dem Plasma beaufschlagt.The method of claim 4, wherein the container is moved along its longitudinal axis while the plasma nozzle (341) applies the plasma to the surface of the container. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Behälter um eine Achse gedreht wird, während die Funktions-Schicht auf die nicht oxidierte Oberfläche aufgebracht wird.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the container is rotated about an axis while the functional layer is applied to the non-oxidized surface. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Abstand der nicht oxidierten Oberfläche, die von der Flammenpyrolyse-Einrichtung (251, 252) beflammt wird oder die von der Plasmadüse (341) mit Plasma beaufschlagt wird, zur Flammenpyrolyse-Einrichtung (251, 252) oder zur Plasmadüse konstant bleibt, während der Behälter relativ zur Flammenpyrolyse-Einrichtung (251, 252) oder zur Plasmadüse gedreht wird.Method according to one of claims 2 to 6, wherein the distance of the non-oxidized surface which is flamed by the flame pyrolysis device (251, 252) or which is charged with plasma by the plasma nozzle (341) to the flame pyrolysis device (251, 252) or the plasma nozzle remains constant while the container is rotated relative to the flame pyrolysis device (251, 252) or to the plasma nozzle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Precursor wenigstens eines von Silizium, metallorganische Verbindungen, Titan, siliziumhaltige Verbindungen umfasst.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the precursor comprises at least one of silicon, organometallic compounds, titanium, silicon-containing compounds. Behälterbehandlungsmaschine (100) zum Behandeln einer Oberfläche eines Behälters, wie einer Flasche in der getränkeverarbeitenden Industrie, wobei die Behälterbehandiungsmaschine eine Transporteinrichtung (110) zum Transportieren der Behälter entlang einer Transportrichtung und zwei Flammenpyrolyse-Einrichtungen (251, 252) umfasst, die angeordnet und ausgebildet sind, eine Oberfläche eines Behälters, der in der Transporteinrichtung (110) transportiert wird, zu beflammen und eine Funktions-Schicht aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammenpyrolyse-Einrichtungen (251, 252) beide auf derselben Seite der Transporteinrichtung angeordnet sind.A container treatment machine (100) for treating a surface of a container, such as a bottle, in the beverage processing industry, the container treatment machine comprising a transport device (110) for transporting the containers along a transport direction and two flame pyrolysis devices (251, 252), which are arranged and formed are to flame a surface of a container which is transported in the transport device (110) and to apply a functional layer, characterized in that the flame pyrolysis devices (251, 252) are both arranged on the same side of the transport device. Behälterbehandlungsmaschine nach Anspruch 9, wobei die Flammenpyrolyse-Einrichtungen (251, 252) in Transportrichtung nacheinander angeordnet sind und so ausgerichtet sind, dass eine erste Flammenpyrolyse-Einrichtung die Flamme in eine erste Richtung ausbringt und eine zweite Flammenpyrolyse-Einrichtung die Flamme in eine zweite Richtung ausbringt.A container treatment machine according to claim 9, wherein the flame pyrolysis devices (251, 252) are arranged one after the other in the transport direction and are oriented such that a first flame pyrolysis device discharges the flame in a first direction and a second flame pyrolysis device the flame in a second direction comprises applying. Behälterbehandlungsmaschine nach Anspruch 10, wobei die erste Richtung und die zweite Richtung parallel zueinander sind.The container handling machine according to claim 10, wherein the first direction and the second direction are parallel to each other. Behälterbehandlungsmaschine nach Anspruch 11, wobei die erste und zweite Flammenpyrolyse-Einrichtung verschiedene Abstände zur Transporteinrichtung besitzen.A container handling machine according to claim 11, wherein the first and second flame pyrolysis devices are at different distances from the transport device. Behälterbehandlungsmaschine nach Anspruch 10, wobei die erste und die zweite Richtung einen Winkel α miteinander einschließen, der gegeben ist durch 2α = β + γ, wobei β und γ die von der ersten und der zweiten Richtung mit einer Ebene senkrecht zur Transportrichtung eingeschlossenen Winkel sind.A container handling machine according to claim 10, wherein the first and second directions form an angle α with one another which is given by 2 α = β + γ , where β and γ are the angles enclosed by the first and the second direction with a plane perpendicular to the transport direction. Behälterbehandlungsmaschine nach Anspruch 12, wobei β = γ = α ist und der Abstand d der ersten und zweiten Flammenpyrolyse-Einrichtung zur Transporteinrichtung und der Abstand e der Flammenpyrolyse-Einrichtungen zueinander in der Beziehung e 2 d tan α 2
Figure imgb0005
stehen.
A container handling machine according to claim 12, wherein β = γ = α and the distance d of the first and second flame pyrolysis devices to the transport device and the distance e of the flame pyrolysis devices in relation to each other e 2 d tan α 2
Figure imgb0005
stand.
Behälterbehandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Transporteinrichtung eine Drehvorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, einen von der Transporteinrichtung transportierten Behälter während der Beaufschlagung durch die Flammenpyrolyse-Einrichtungen so zu drehen, dass der Abstand der mit der Flamme beaufschlagten Oberfläche zu den Flammenpyrolyse-Einrichtungen stets gleich ist.Container treatment machine according to one of claims 9 to 14, wherein the transport device comprises a rotating device which is designed to rotate a container transported by the transport device during the exposure to the flame pyrolysis devices such that the distance of the surface exposed to the flame to the flame pyrolysis -Facilities is always the same. Behälterbehandlungsmaschine (100) zum Behandeln einer Oberfläche eines Behälters, wie einer Flasche in der getränkeverarbeitenden Industrie, wobei die Behälterbehandlungsmaschine eine Transporteinrichtung (110) zum Transportieren der Behälter entlang einer Transportrichtung und eine Plasmadüse (341) umfasst, wobei die Plasmadüse ausgebildet ist, eine nicht oxidierte Oberfläche des Behälters mit einem einen Precursor enthaltenden Plasma (342) zu beaufschlagen, um eine Funktions-Schicht auf der Oberfläche des Behälters abzuscheiden.A container treatment machine (100) for treating a surface of a container, such as a bottle, in the beverage processing industry, the container treatment machine comprising a transport device (110) for transporting the containers along a transport direction and a plasma nozzle (341), the plasma nozzle being configured, one not to apply a precursor-containing plasma (342) to the oxidized surface of the container in order to deposit a functional layer on the surface of the container.
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