ES2286456T3 - Procedimiento y dispositivo para aplicacion de un revestimiento a botellas de resina termoplastica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la aplicación de un revestimiento a botellas elaboradas a partir de un material termoplástico, procedentes de una planta en la que cada botella se mantiene por su boca, mediante dispositivos específicos de agarre, distribuidos idóneamente para ser desplazadas mediante una cadena transportadora, sumergiéndolas en una solución de resina con un disolvente a fin de crear una capa de protección impermeable al gas sobre la cara exterior de la botella, de la que se elimina el exceso de pintura, de una forma apropiada, y se evapora dicho disolvente, siguiendo el proceso de secado caracterizado por los siguientes pasos: i. Alimentación de las botellas a través de una primera zona (2'') del horno de tratamiento situado debajo de unos elementos calefactores convenientemente separados; ii. Proporcionar un chorro de aire desde el exterior del horno de tratamiento hacia el interior de dicha primera zona (2'') del horno dirigido hacia arriba, en primer lugar, alrededor de las botellas y luego alrededor de dichos elementos calefactores; iii. Envío de dichas botellas, tras situarlas debajo de los elementos calefactores, dentro de la segunda zona del horno, que se encuentra situada encima de dichos elementos calefactores; iv. Permitir que el chorro de aire, que ya ha circulado alrededor de dichos elementos calefactores, fluya alrededor de las botellas en dicha segunda zona; v. Mezclado como mínimo de una parte del chorro de aire caliente circulante saliendo de dicha segunda zona, con aire obtenido del exterior, antes de enviar un chorro renovado de aire a dicha primera zona del horno.
Description
Procedimiento y dispositivo para aplicación de
un revestimiento a botellas de resina termoplástica.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y al dispositivo correspondiente para la aplicación de
un revestimiento a unos recipientes. Concretamente, se refiere a un
procedimiento y al correspondiente dispositivo para el secado de
recubrimientos de protección aplicados sobre recipientes,
especialmente botellas elaboradas a partir de resina
termoplástica.
Materiales termoplásticos, tales como el PET
(tereftalato de polietileno) han venido utilizándose desde hace
tiempo para la fabricación de recipientes. Esto es especialmente
manifiesto para recipientes que han de contener alimentos,
especialmente bebidas. Es por ello que dichos recipientes pueden ser
de muy diferentes tipos, de ahí que en adelante nos refiramos
generalmente a botellas, por ser el tipo más extendi-
do.
do.
Las botellas confeccionadas a partir de
materiales termoplásticos son especialmente idóneas en términos de
peso, resistencia al impacto, coste y similares si bien presentan
algunos inconvenientes. Así por ejemplo, dichos materiales son algo
microporosos, lo que unido al espesor limitado de la pared hace que
la botella sea permeable al gas. Así por ejemplo, el oxígeno puede
penetrar dentro de la botella modificando su contenido debido a la
oxidación, y/o el dióxido de carbono de muchas bebidas carbonadas
puede escapar haciendo que la bebida pierda efervescencia y se
convierta en menos interesante.
Se han propuesto muchas soluciones para resolver
este problema. Ante todo, una solución contempla el incremento del
espesor de la pared de la botella; lamentablemente esto hace
incrementar los costes de producción y puede provocar problemas
durante la fabricación. En segundo lugar, una solución consiste en
utilizar botellas multicapa, sin embargo, esto no solo hace
incrementar los costes de producción sino también su complejidad. En
tercer lugar, otra solución consiste en depositar una capa fina
para que actúe a modo de barrera sobre la pared interna de las
botellas; lamentablemente, esto vuelve a incrementar los costes y la
complejidad de fabricación.
Una solución simple y eficaz para el problema
consiste aparentemente en crear un revestimiento protector capaz de
actuar a modo de barrera frente a los intercambios de gas, es decir,
el pintado, especialmente mediante inmersión de la cara externa de
las botellas.
Así por ejemplo, el documento de declaración de
patente US-A-5.658.619 describe un
proceso para el revestimiento de las botellas. Este proceso
consiste en el envío de botellas a una estación de revestimiento
donde las botellas son apresadas y sumergidas una a una en uno de
los muchos contenedores llenados con una solución de revestimiento
que comprende una resina dispersada en un disolvente. Luego, tras
retirar las botellas de la solución de revestimiento, se liberan y
se conducen a un área en donde se elimina por evaporación el
disolvente de la solución de revestimiento aplicado sobre la cara
exterior de la botella. Después de este proceso de evaporación, las
botellas se envían a un área de reticulación, en la que la resina
del revestimiento es reticulada.
Este tipo de planta industrial es complejo y
presenta unos cuantos puntos críticos, especialmente con respecto a
la formación de corrimientos en la pintura en la fase de eliminación
de escurriduras durante la transferencia desde la estación de
pintado a la estación de aplicación de ráfagas. Además, eliminando
el disolvente presente en la pintura por simple evaporación, debe
admitirse que es un proceso largo y no bien controlado.
En algunas ocasiones, se emplean pinturas con un
disolvente en fase agua para reducir los costes y limitar la
contaminación medioambiental. Lamentablemente esta opción perjudica
el secado, precisando un largo tiempo o bien haciendo necesario
caldear las botellas a apta temperatura para impulsar la eliminación
rápida del disolvente. Si se exigen unas producciones elevadas,
dicha temperatura se sitúa muy próxima, sino por encima de la
temperatura de reblandecimiento del material termoplástico de las
botellas.
Es por ello, que resulta muy importante
proporcionar un sistema para el secado de la pintura que reduzca
cualquier daño a las botellas y que al mismo tiempo, garantice los
métodos de tratamiento y limite los tiempos del secado, tras la
pintura, lo que evita las posibles irregularidades en el espesor del
revestimiento.
Un método sencillo para el secado de dichas
pinturas basadas en agua, consiste en la aplicación de calor; por
ejemplo, mediante exposición de las mismas a una radiación
infrarroja (IR).
En la solicitud de patente PCT/ET00/10540
(WO01/49075), se describe por ejemplo una planta para el caldeo por
infrarrojos, de este solicitante, que se refiere a una planta para
el acondicionamiento de piezas industriales premoldeadas para ser
enviadas a la estación final de moldeo, lo que significa que éstos
se emplean para elevar la temperatura de dichas piezas industriales
hasta una idónea para efectuar el moldeo final. En el documento
mencionado anteriormente, los premoldeados son transportados pasando
por una serie de lámparas IR; al mismo tiempo, circula un chorro de
aire regulable a temperatura ambiente, primero alrededor de los
premoldeados y luego, alrededor de las lámparas IR para
enfriarlas.
Aunque esta solución resulta atractiva, atañe a
los premoldeados no pintados, que tienen que ser simplemente
caldeados a una temperatura establecida, empleando diferentes
métodos de manipulación y tiempos de caldeo breves.
Un objetivo de la presente invención consiste en
proporcionar un procedimiento para secar perfectamente una capa de
protección aplicada sobre un recipiente, concretamente en botellas,
confeccionadas a partir de material termoplástico para reducir la
permeabilidad de la botella al gas, lo que podría afectar a la
calidad del contenido de la botella tanto si el gas se filtra
dentro como desde fuera de la botella.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en proporcionar un procedimiento para el secado de la capa de
protección aplicada sobre recipientes, concretamente botellas,
confeccionadas a partir de material termoplástico sin
sobrecalentamiento del material termoplástico, que podría
distorsionar las botellas y supondría un derroche de energía.
Como objetivo adicional de la presente invención
puede considerarse el proporcionar una planta para llevar a cabo el
proceso mencionado anteriormente.
Esta y otras ventajas de la presente invención
se pondrán fácilmente de manifiesto partiendo de la descripción
detallada de las formas de realización actualmente preferentes de la
invención, dadas como ejemplos no restrictivos que no excluyen
otras formas de realización y perfeccionamientos.
La presente invención se refiere a un proceso
mediante el cual las botellas que han sido confeccionadas a partir
de material termoplástico y que se mantienen por su abertura
mediante dispositivos de agarre específicos convenientemente
distribuidos, son sumergidas en una solución de resina en
disolvente, que posteriormente se evapora por el método de
evaporación, a fin de situar la capa de protección sobre la cara
exterior de las botellas. El proceso de secado descrito en la
presente invención, comprende los siguientes pasos:
i. Alimentación de las botellas recubiertas,
tras eliminar el exceso de solución de resina, empleando un método
conocido, a través de una primera zona del horno de tratamiento
situada debajo de los elementos calefactores convenientemente
espaciados;
ii. Circulación del aire desde el exterior del
horno de tratamiento hacia dentro de dicha primera zona del horno;
específicamente, el aire debe circular hacia arriba, primero,
alrededor de las botellas y luego, alrededor de dichos elementos
calefactores;
iii. Envío de dichas botellas, después de
introducirlas debajo de los elementos calefactores, dentro de una
segunda zona del horno, que está situada encima de dichos elementos
calefactores;
iv. Permitir que el chorro de aire, que ya ha
circulado alrededor de dichos elementos calefactores, circule ahora
alrededor de las botellas y de dicha segunda zona.
v. Mezclado de como mínimo una parte de la
corriente de aire caliente que circula fuera de la segunda zona
mencionada con aire obtenido desde el exterior antes de enviar una
corriente renovada de aire a dicha primera zona del horno.
Dentro del horno de secado, tanto en la primera
como en la segunda zona, las botellas se disponen
horizontalmente.
El proceso anterior se caracteriza además por el
hecho de que la radiación emitida hacia arriba por los elementos
calefactores se refleja sobre las botellas mediante un dispositivo
reflectante. Este dispositivo reflectante permite también que la
corriente de aire que fluye atravesando los elementos calefactores
dirigiéndose al interior de dicha segunda zona; de hecho el
dispositivo se encuentra idóneamente perforado uniformemente entre
el 10 y el 30% de su superficie (preferentemente entre el 15 y el
25%).
Los elementos calefactores presentan una forma
alargada y muchas lámparas de infrarrojos (IR), se disponen
preferentemente en varios distintos grupos. El eje mayor de estos
elementos calefactores se sitúa horizontalmente.
La temperatura de la corriente de aire que roza
contra las botellas, que se han introducido debajo de los elementos
calefactores alcanza de 50 a 70º C, y la velocidad del chorro de
aire circulando alrededor de las botellas es de 1,5 a 2,5 m/s;
estos parámetros se controlan de forma que la temperatura de las
botellas que pasan por debajo de los elementos calefactores, nunca
exceda los 65ºC.
A continuación, el chorro de aire, que ha sido
caldeado (hasta alcanzar una temperatura aprox. entre 60 y 80ºC)
mediante los elementos calefactores, circula (a una velocidad que
alcanza de 1,5 a 2,5 m/s) alrededor de las botellas que ya han sido
tratadas en la segunda zona del horno encima de los elementos
calefactores de modo que la temperatura de las botellas no excederá
los 65ºC.
Los parámetros determinantes (energía emitida
por las lámparas, chorro de aire, tiempo de tratamiento de la
botella, y circulación de aire en % en el horno) se ajustan todos de
forma que el 75 al 95% de disolvente (idealmente sería del 85 al
92%) se elimine del revestimiento mediante caldeo por infrarrojos en
la zona primera del horno, mientras que la cantidad remanente de
disolvente se elimine mediante aire caliente en la segunda zona del
horno.
De este modo, es decir, eliminando sólo parte
del disolvente del revestimiento en esta primera zona del horno,
existe la posibilidad de controlar con mucha precisión la
temperatura de las botellas situadas debajo de los elementos
calefactores, minimizando las distorsiones de la pared de la botella
y de la cristalización de la resina.
Tal como se ha mencionado, el aire caliente
proveniente de la primera zona del horno se emplea de nuevo para
eliminar cualquier disolvente residual del revestimiento en la
segunda zona del horno, minimizando el derroche de energía. Además,
el aire saliente de dicha segunda zona se hace retornar, por lo
menos parcialmente, a la primera zona del horno, de este modo no
sólo éste conserva aún energía, sino que también ayuda a mantener
la temperatura deseada en dichas primera y segunda zonas del horno,
proporcionando una excelente uniformidad del proceso sin tener en
cuenta la temperatura ambiente.
Asimismo, parte del aire frío arrastrado desde
el exterior del horno, se desvía antes de entrar en la primera zona
del horno, a fin de mantener los cuellos de las botellas a una
temperatura de 55ºC como mínimo.
Las botellas se mantienen en la posición
horizontal a lo largo del proceso de secado y como mínimo en el
horno de infrarrojos, las botellas giran a una velocidad entre 100
y 300 revoluciones por minuto.
Las lámparas de infrarrojos son del tipo de
media onda; el tiempo que tardan las botellas en pasar por enfrente
de las lámparas del horno es de 15 a 30 segundos, prefiriéndose en
cualquier caso 25 segundos.
A continuación se describirá una forma de
realización especial de la presente invención. Esta variante se
ofrece como ejemplo no restrictivo de la gama y alcance de la
invención y con la ayuda de los siguientes dibujos adjuntos:
\bullet La Figura 1, muestra una sección
transversal vertical de una primera forma de realización de la
planta.
\bullet La Figura 2, muestra una sección
transversal vertical de la segunda forma de realización de la
planta.
La Figura 1 muestra la célula básica de la
planta según la presente invención.
Esto consiste en una cámara (1) delimitada por
paredes (8, 15, 17 y 18), que comprende los siguientes
elementos:
i. Una primera zona inferior (2) para el
tratamiento de las botellas (4), y una segunda zona superior (5)
para las botellas tratadas
ii. Un horno (2') que se encuentra dentro de la
zona más baja (2) equipado con elementos calefactores (3) (por
ejemplo, con lámparas de infrarrojos) idóneas para emitir una
radiación térmica; este horno queda limitado por una pared (14)
parte de la pared exterior (17) una pared superior (10) y una pared
inferior (11), ambas idóneas para reflejar la radiación térmica y
permitir el paso de la corriente gaseosa:
iii. Medios conocidos (no mostrados en las
figuras) idóneos para crear una corriente de aire ambiental (6) y
para controlar la velocidad de la corriente;
iv. Una cámara (12) apropiada para recibir dicha
corriente de aire (6); cámara que a su vez está delimitada por las
paredes (8, 15) y por una puerta (7) comunicando con un conducto
vertical (19), que queda limitado por una pared (8) y un elemento
(9) que por su parte comunica con dicha zona más baja
(2);
(2);
v. Una cadena que dispone de múltiples
dispositivos de agarre (13) que toman y mantienen las botellas, los
denominados calzos, en el horno (2'); la cadena que acabamos de
mencionar, pasa por la parte exterior del horno paralelamente a la
pared (14) equipada con un dispositivo de abertura apto para
permitir el paso del cuello de las botellas, permitiendo mantener
el cuello de las botellas fuera del horno (2') y dividir el chorro
de aire (6).
Durante el proceso, las botellas
(4)entran en el horno (2') cerca de las lámparas en una
posición específica (posición 4''), se desplazan a través de todo
el horno en dicha posición, salen del horno, se desplazan hacia
arriba, y son colocadas en una posición específica (4'''). Mientras
tanto, un chorro de aire (6), que se ha creado y controlado por
dispositivos que no aparecen en la figura, fluye desde la cámara
(12) hacia el interior de la zona más baja (2) a través de un
conducto (19). En cuanto al chorro de aire alcanza dicha zona, es
dividido por una pared (14) en dos partes: un primer chorro se
dirige a través de la pared (11) a fin de entrar en el horno (2'),
controla la temperatura de las botellas, y enfría el dispositivo que
emite una radiación térmica o los elementos calefactores (3); un
segundo chorro circula hacia arriba para salir del horno (2')
rozando contra una pared (14) a fin de mantener frío el cuello de
las botellas (4) retenidas en los calzos (13).
La primera parte del chorro, después de enfriar
los elementos calefactores (3), se dirigen a través de una pared
(10) y circula hacia arriba hasta la parte superior de la cámara (1)
donde roza contra las botellas que se hallan en la posición 4''',
concluyendo el proceso de secado de la pintura, y luego circula
dentro de la cámara de escape (16). En esta cámara, el chorro de
aire caliente se reenvía como mínimo parcialmente hacia la cámara
12 a través de la puesta (7) para generar calor y mantener la
temperatura del horno (2') constante.
Si no hubiese espacio suficiente en sentido
longitudinal para manipular la producción necesaria, en lugar de
una disposición en línea, los dos segmentos de la planta podrían
disponerse una al lado del otro (véase la Figura 2 en donde todas
las partes se han numerado exactamente cono en la Figura 1). En esta
variante de la invención, las botellas se desplazan a lo largo de
la siguiente trayectoria (con referencia al dibujo): saliendo por
el lado derecho, las botellas entran en la cámara (1) en la posición
4'', se desplazan a través del horno 2' en la dirección del
observador, giran a izquierda para entrar en el horno 2'a sobre la
parte izquierda de la planta, alejada del observador, ahora, se
desplazan hacia arriba en la posición 4'''a, desplazándose a través
de la zona superior (5a) de la parte izquierda de la planta,
avanzando de nuevo hacia el observador, giran a derecha, y
finalmente entran en la posición 4''' en la parte 5 en la que
circulan transversalmente, alejándose del observador hacia la
salida de la planta de secado.
Claims (14)
1. Procedimiento para la aplicación de un
revestimiento a botellas elaboradas a partir de un material
termoplástico, procedentes de una planta en la que cada botella se
mantiene por su boca, mediante dispositivos específicos de agarre,
distribuidos idóneamente para ser desplazadas mediante una cadena
transportadora, sumergiéndolas en una solución de resina con un
disolvente a fin de crear una capa de protección impermeable al gas
sobre la cara exterior de la botella, de la que se elimina el
exceso de pintura, de una forma apropiada, y se evapora dicho
disolvente, siguiendo el proceso de secado caracterizado por
los siguientes pasos:
i. Alimentación de las botellas a través de una
primera zona (2') del horno de tratamiento situado debajo de unos
elementos calefactores convenientemente separados;
ii. Proporcionar un chorro de aire desde el
exterior del horno de tratamiento hacia el interior de dicha primera
zona (2') del horno dirigido hacia arriba, en primer lugar,
alrededor de las botellas y luego alrededor de dichos elementos
calefactores;
iii. Envío de dichas botellas, tras situarlas
debajo de los elementos calefactores, dentro de la segunda zona del
horno, que se encuentra situada encima de dichos elementos
calefactores;
iv. Permitir que el chorro de aire, que ya ha
circulado alrededor de dichos elementos calefactores, fluya
alrededor de las botellas en dicha segunda zona;
v. Mezclado como mínimo de una parte del chorro
de aire caliente circulante saliendo de dicha segunda zona, con
aire obtenido del exterior, antes de enviar un chorro renovado de
aire a dicha primera zona del horno.
2. Procedimiento según la reivindicación 1 en
donde, dichos elementos calefactores consisten en varias lámparas
infrarrojas (IR) de tipo de onda media.
3. Procedimiento según la reivindicación 2 donde
dichas lámparas infrarrojas, se disponen en varios grupos
distintos.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 donde
la temperatura de dicho chorro de aire en dicha primera zona (2')
alcanza una temperatura de 50 a 70ºC, mientras que la velocidad del
chorro de aire alrededor de las botellas es del orden de 1,5 a 2,5
m/min.
5. Procedimiento según la reivindicación 4 donde
dichos parámetros se controlan apropiadamente, modificando la
velocidad de la corriente del chorro de aire proveniente del
exterior de la planta y la cantidad de aire caliente procedente de
dicha zona (2'), que se mezcla con dicho chorro de aire.
6. Procedimiento según la reivindicación 1 donde
dicho chorro de aire que pasa alrededor de los elementos
calefactores ha alcanzado una temperatura entre 60ºC y 80ºC, a una
velocidad del orden entre 1,5 y 2,5 m/s, encontrándose en la
segunda zona del horno por encima de los elementos calefactores, las
botellas previamente tratadas y las mantienen a una temperatura
inferior a los 65ºC.
7. Procedimiento según la reivindicación 1 donde
la energía emitida por las lámparas, el chorro del aire, el tiempo
de tratamiento de las botellas y la circulación del aire en % en el
horno, son parámetros todos ellos ajustables de modo que del 75 al
95% del disolvente se elimina del revestimiento en la primera zona
del horno, mientras que la restante cantidad de disolvente, se
elimina en la segunda zona del horno.
8. Procedimiento según la reivindicación 7 donde
la cantidad de disolvente extraída del revestimiento es del orden
entre 85 y 92%.
9. Procedimiento según la reivindicación 2 donde
el chorro de aire caliente que abandona dicha zona segunda después
de haber secado por completo el revestimiento, se recicla en el
horno en una cantidad comprendida entre el 0 y el 90%.
10. Procedimiento según la reivindicación 5
donde el periodo de tiempo que permanecen las botellas enfrente de
las lámparas está comprendido entre 15 y 30 segundos.
11. Procedimiento según la reivindicación 5
donde el periodo de tiempo que las botellas quedan enfrente de las
lámparas, es igual a 25 segundos.
12. Un dispositivo para aplicar un revestimiento
a botellas confeccionadas a partir de material termoplástico según
el procedimiento descrito en la reivindicación 1 que dispone de una
cámara (1), delimitada por paredes (8, 15, 17, 18), comprendiendo
los siguientes elementos:
i. Una primera zona inferior (2) para el
tratamiento de botellas (4), y una segunda zona superior (5) para
el tratamiento de las botellas;
ii. Un horno (2') situado dentro de la zona
inferior (2) provisto de elementos calefactores (3) idóneos para
emitir una radiación térmica; dicho horno está delimitado por una
pared (14), por parte de la pared exterior (17), una pared superior
(10), y una pared inferior (11), ambas adaptadas para reflejar la
radiación térmica y permitir que el gas circule a través;
iii. Medios idóneos para crear una corriente de
aire ambiental (6) y para controlar la velocidad de la
corriente;
iv. Una cámara (12) idónea para recibir dicho
chorro de aire (6) delimitada por paredes (8, 15) y por una puerta
(7) que comunica con un conducto vertical (19), que está limitado
por una pared (8) y un elemento (9) que en cambio comunica con
dicha zona baja (2) para permitir el paso del chorro de aire desde
la cámara (12) a dicha zona (2);
v. Una cadena que dispone de varios calzos (13)
que agarran y mantienen las botellas en el horno (2') cuando se
encuentran en la proximidad del horno y pasando por fuera de él,
paralelamente a la pared (14) provistos de una abertura adaptada
para permitir el paso del cuello de las botellas, manteniendo el
cuello de las botellas fuera del horno (2') y dividir el chorro de
aire (6).
13. Dispositivo según la reivindicación 12 donde
la puerta (7) separa la cámara de entrada (12) del aire de la cámara
de salida (16) desde la que el aire, tras pasar de la zona inferior
(2) a la zona superior (5) y ser caldeado por los elementos
calefactores (3), sale fuera de la cámara para lo cual la puerta
(7) se ha adaptado para funcionar de modo que permita que una parte
del chorro de aire caliente que sale de la cámara de evacuación (16)
pase a la cámara de admisión (12).
14. Un dispositivo según la reivindicación 12
donde dicha pared (14) sirve también para desviar parte del chorro
de aire proveniente del conducto (19) a la zona (2) para enviarlo a
los calzos (13) con el objetivo de enfriar el cuello de las
botellas.
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