JP2005537925A - 容器のコーティング方法およびコーティングプラント - Google Patents

Abstract

容器、特にプラスチックボトルに保護塗料コートを塗布する方法および関連したプラント。本方法は、コンベヤチェーンに固定された回転把持装置によりボトルを把持すること、およびボトルを本方法に含まれる各種作業部、すなわちコーティング、乾燥、および硬化の作業部すべてに搬送することを含む。ボトルを同じコンベヤチェーンに固定したまま、遠心分離を用いてボトルの外表面から過剰なコーティングを除去する。

Description

本発明は、容器のコーティング方法およびコーティングプラント（coating plant：被覆プラント）に関する。より詳細には、本発明は、保護塗料により、プラスチック容器、例えばボトルをコーティングする方法および関連した装置に関する。

ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等、熱可塑性材料は、ここしばらくの間、容器を製造するのに用いられてきている。これは、食品、とりわけ飲料の収容容器に特にあてはまる。このような容器は、種々のタイプのものであってよいが、以下では総じて、最も一般的に見られるボトルを指すものとする。

ＰＥＴ等の熱可塑性材料をボトルの製造に使用する場合に遭遇する主要な問題の１つは、成形材の壁が必然的に薄く本質的に幾分微多孔性であることにより、ボトルの壁がガス透過性となることである。このため、酸素が外部環境からボトル内に透過する可能性があり、場合によっては酸化によりボトルの内容物を変性させ、また、炭酸飲料中の二酸化炭素がボトルから漏出する可能性があり、場合によっては製品の味特性に悪影響をもたらし、飲料メーカーのイメージを損なうおそれがある。

さらに、ボトルは運搬、取扱、および倉庫保管中に、外表面に目に見える損傷をもたらすような衝撃を被る可能性がある。

これらの不都合を解決するために、容器、特にボトルは、ガスを透過しにくく、衝撃および摩擦（起こる場合）に耐えることができ、製品の全外観に影響を及ぼさない薄いクリアコーティングにより保護することができる。

例えば、米国特許ＵＳ−Ａ５，６５８，６１９号は、ボトルをコーティングする方法を記載している。この方法は、コーティングセグメントにボトルを送ることを含み、このコーティングセグメントにて、ボトルが把持されて、溶剤中に分散した樹脂から成るコーティング液で充填された複数の容器のうちの１つに、一度に１つずつ浸漬される。次に、ボトルは、コーティング液から取り出された後、取り外されてフラッシュオフセグメントに送られ、コーティング液の溶剤が、ボトルの外表面に塗布されたコーティングから除去される。フラッシュオフプロセス後、ボトルは、コーティング樹脂が硬化される硬化作業部に送られる。

かかるプラントは、複雑であり、特にボトルを或る処理セグメントから次の処理セグメントへ移す際に稼働させにくいが、その理由は各セグメントが特定のボトル処理装置を使用するためである。さらに、このプラントは長い乾燥時間を要し、このことは、ボトルが乾燥炉内に滞留する時間が非常に長いことを意味する。乾燥温度を高くするという、考え得る解決策は、ボトルの製造に使用される熱可塑性材料の軟化点が低いため実行不可能であり、このような解決策は、ボトルの変形をもたらすおそれがあることは明らかである。

したがって、今日、単純であり、効果的で、かつ迅速な塗料乾燥プロセスは存在せず、さらに、小型で効果的な関連するプラントも存在しない。

［発明の目的］
本発明の一目的は、プラスチック容器、特にボトルに保護コーティングを塗布する方法
を提供することである。このコーティングは、ボトルの空気不透過性を高めるものとし、ボトルの外表面を損傷から保護するものとする。

本発明の一目的は、プラスチック容器、特にボトルに、高生産ボトル製造ラインに適した保護コーティングを塗布する方法を提供することであり、この方法は、実施が簡単であり、種々のタイプの塗料を使用して高品質のコーティングを形成することができるものでなければならない。

本発明の別の目的は、生産性が高い上記方法を実行し、組み立て及び稼働に対しコスト効率の良いプラントを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、これらの目的は、請求項１に記載の特徴を有する、容器の外表面を処理する方法により達成される。本発明の別の態様によれば、上記目的は、請求項１２に記載の特徴を有するプラントにより達成される。

本発明の他の利点は、さらなる実施形態および改良を含む非限定的な例として挙げられた、本発明の好適な実施形態の詳細な説明から明らかとなるはずである。

［発明の説明］
本発明によれば、容器、特にボトルの外表面に保護樹脂層をコーティングすることは、コーティングプラントに容器を送ること、該プラントの、容器がコーティング液に浸漬されるコーティング部(section)内に、容器を搬送すること、容器をコーティング液から取り出すこと、ボトルの表面から過剰なコーティング液を除去すること、コーティングからコーティング液の溶剤を除去すること、コーティングの樹脂を固化かつ硬化することを含む。より具体的には、当該方法は、
コーティングプラント内を通る単一のボトル移送および搬送チェーンを使用するステップと、
ボトルがコーティングプラントに入るとすぐに特定の把持具（grippers）によりチェーンにボトルを固定するステップと、
ボトルを、チェーンの把持装置により垂直に保持したまま、前記コーティング液を収容している多数の槽であって、それぞれが前記チェーンの送り方向に従って、最初は、複数のボトルを同時に収容してコーティング液に浸漬するように上方に可動であり、次に、コーティング液からボトルを取り出すように下方に可動である槽を備える前記コーティングセグメントに運ぶステップと、
コーティング液から取り出される際にボトルの周りに保護ガードを配置し、次に、ボトルを回転させて過剰な塗料を除去し、かつ回収するステップと、
ボトルの向きを水平に変えるステップと、
塗装の厚さを均一にするために、ボトルをその軸周りにゆっくり回転させるステップと、
コーティングを乾燥させ、続いて硬化させるように、プラントの特定のセグメントにボトルを送るステップと
から成る。

理想的には、ボトル、すなわち容器は、把持具により単一の搬送チェーンに固定され、把持具は、チェーンに沿って均等な間隔で配置されており、該ボトルの首部を把持してボトルを垂直にする。

上記把持具は、前記ボトルを水平にするように、チェーンの送り方向に対して垂直な平面上で回転することができる。

理想的には、この回転は、チェーン自体の動きにより行われる。すなわち、必要に応じてチェーンの送り方向を変えることにより、回転が生じる。

チェーンにより搬送されるボトルがコーティング液を収容している槽に到達すると、各槽はコーティングする複数のボトルを入れるように１つずつ上昇する。それと同時に槽はまた、水平方向に移動し、この移動はコーティングするボトルの並進移動と同期する。このようにして、ボトルは移動しながらコーティング液に浸漬される。

ボトルは、最大でも１２０ｍｍ／秒、好ましくは５０〜２００ｍｍ／秒の速度で、コーティング液に浸漬されるとともにコーティング液から取り出される。

コーティング液中でのボトルの全浸漬時間は、好ましくは０．６秒未満である。

コーティング槽から取り出された後、ボトルは垂直に保たれ、保護ガードがボトルの周りに上昇し、ボトルを回転させて大部分の過剰なコーティングを振り落とす。次に、ボトルはプラントの次のセグメントである乾燥作業部に移され、５００〜３，０００回転／分、好ましくは５００〜５，０００回転／分の回転速度でその縦軸周りに回転する。遠心分離時間は１．５秒、好ましくは１〜３秒である。

遠心分離後、ボトルの把持具は、ボトルが水平になるように回転する。この姿勢で、ボトルは、塗料が落ちないように１００〜３００回転／分の速度で回転する。

上述のコーティングセグメントでは、複数群のボトルを、プロセスの各々異なる段階に置くことが可能である。例えば、第１の群のボトルがコーティング領域に入ったばかりで、かつ、塗料が充填されている上昇中の第１の槽の上方で停止状態にあり、同時にラインの先では、第２の群のボトルが、完全に上昇した第２の槽の中に既に浸漬された状態であり、最後に、同時にラインのさらに先では、第３の群のボトルが、迅速に降下中の第３の槽よりも上に位置している、ということが可能である。コーティング領域の後、ボトルは乾燥セグメントに移され、乾燥セグメントでは、保護ガードが各ボトルの周りに配置され、ボトルを回転させて過剰な塗料を除去する。次に、ボトルの軸周りの回転が停止し、ボトルは次の作業部に迅速に送られ、この作業部にて水平にされてから乾燥炉に入る。

最終的に、ボトルはコーティングの乾燥及び硬化セグメントに送られる。

２層コーティングも用いることができ、この場合、第１の層をコーティング、遠心分離、乾燥及び硬化した後、第２のコーティング層がボトルに塗布される。この第２のコートは第１のコートと全く同じようにして塗布され、さらに、ボトルは常に垂直に保たれ、かつ常にコンベヤチェーンの同じ把持装置により保持される。第２のコーティング方法の後に、同一作業、すなわち第２のコートの遠心分離による落とし（dripping）、乾燥及び硬化が行われる。

上述の方法は、
（ｉ）ボトル、すなわち容器をプラントを通して運搬する単一の装置であって、装填作業部（loading station）にあるボトルを把持し、ボトル、すなわち容器を垂直から水平にするように搬送装置の送り方向に対し垂直な平面上で回転することができる、単一の装置と、
（ｉｉ）ボトル把持地点(point)の後方に配置されたコーティングプラントであって、ホイールすなわち回転ドラム（この周りに、送り方向を変えるようにボトル搬送装置が巻き付いている）の下に配置されている多数の塗料充填槽から構成され、槽の移動は、ホイールすなわちドラムの移動と同期し、複数のボトルが各槽に浸漬されるように、また、各槽
から取り出されるように、上方または下方に移動する、コーティングプラントと、
（ｉｉｉ）所定の時間ボトルをさせるのに適した装置、および各ボトルを保護ガードで包囲するようになっている装置と、
（ｉｖ）ボトルを垂直から水平にするように送り方向に対し垂直な平面上で把持装置を回転させるのに適した装置と、
（ｖ）塗料を乾燥させる装置、および塗料中に含有されている樹脂を硬化させる装置と、を備える、コーティングプラント
により行われる。

好ましくは、把持装置を回転させてボトルを垂直から水平にする（その後、それとは逆に水平から垂直にする）のに適した上記装置は、把持具を保持するチェーンの送り方向を変える装置から構成され、このことは、送り方向を変える上記装置がチェーンを回転させる（turn）ことを意味する。

本発明による方法を実行するのに適したプラントは、本発明の範囲およびサイズの非限定的な例として、かつ添付の図面とともに、以下に説明する。

図１を参照すると、本発明によるプラントは、以下の要素：
（ｉ）ボトルがコンベヤ（１）により搬送された後で到達する、ボトルが移送手段（１００）上に垂直方向に装填される装填領域（１０）と、
（ｉｉ）ボトルが浸漬によりコーティングされる第１のカルーセル（２０．１）、およびボトルを回転して過剰な塗料を除去する第２のカルーセル（２０．２）を含むコーティング領域（２０）と、
（ｉｉｉ）ボトルが水平にされる領域（４０）と、
（ｉｖ）残存している溶剤が完全に除去される、ボトル上の塗料をさらに乾燥させる領域（５０）と、
（ｖ）最後に、塗料中に含有されている樹脂を硬化させる領域（７０）と、
を含む。

上記領域（７０）の後には、ボトルが再び垂直にされる別の回転領域（４０’）、ボトルに第２の塗料層を塗布するコーティングカルーセル（２０．１’）、遠心分離カルーセル（２０．２’）、ボトルを回転して水平にさせる領域（４０’’）、炉の下部にある、塗料を均一に行き渡らせる塗装を流動させる（paint-flow）領域（５０’）、炉の上部にある、炉の下部にある領域と同様の、樹脂を硬化する領域（６０’）が続く。

図２は、コーティング領域（２０）における、第１の回転ホイール（２０．１）すなわち第１のカルーセルに巻き付いている、ボトルの首部をそれぞれが把持する把持装置（１０２）を備えたチェーン（１０１−図２以降の図によりよく示す）から構成される搬送手段（１００）（図２には図示せず）を示し、第１の回転ホイール（２０．１）すなわち第１のカルーセルの下には多数の槽（２１、２２など）がある。上記槽の動きは上記ホイール（２０．１）の動きと同期し、各槽はコーティング液が充填され、複数のボトルを収容することができる。当該方法の際、一群のボトル（Ｂ）を槽（２２）の上端に配置すること、ボトルおよび上記槽を一緒に移動させるとともに槽をその最大限の上昇位置に上昇させること、第１の塗料層でボトルをコーティングするために槽に収容されているコーティング液にボトルを浸漬すること、およびコーティング液からボトルを取り出すように槽を下降させることを含む手順が行われる。

この領域では、塗料（Ｖ）は、パイプ（２４）により塗料を供給される環状（toroidal：トロイダル）槽（２３）により該槽に供給される。本発明の第１の実施形態では、環状槽（２３）および槽（２２）は、連通管（communicating vessel）のようなパイプ（２１
）により接続され、それにより、塗料が槽（２２および２３）の一定液位（２５）に達するようになっている。本発明の別の実施形態では、ポンプおよび回転継手を用いて槽（２２）に塗料を供給する。カルーセル（２０．１）の回転と同時に、槽（２２）は、ボトル（Ｂ）が塗料に浸漬されるように特定位置（２２’）に上昇し、弁（２７）が、槽（２２）の底面から塗料が流出することを防ぐとともに、連通管の原理を用いる場合は、オーバーフロー（２６）が、上昇位置にある槽からオーバーフローする塗料を回収槽（２８）（図２の右側に示す）に運ぶ。１つのポンプ（またはプラントのサイズに適していれば複数のポンプ）を用いる場合、ポンプは回転継手（rotating joint）を介して連続して塗料を供給し、吸引ポンプを用いて回転継手を介して過剰な塗料を排除する。２つのシステム、すなわち連通管およびポンプは、適切であると見なされる場合、適当に組み合わせることができる。

次に、コーティングされたボトルは第２のホイール（２０．２）すなわち第２のカルーセル（図６に断面図を示す）に移され、ここで、保護装置（３２）が各ボトル（Ｂ）の周りに配置され、ボトルはその軸周りに急速に回転させられる。この後、回転が停止し、ボトルが上記第２のカルーセルから出る。

図３は、矢印方向に移動中のチェーン（１０１）を示し、位置２１では、チェーンはその縦軸周りに曲げられ、それと同時に移動方向は最初に垂直方向に（位置Ｄでの場合）変わり、その後、再び水平方向に（位置Ｄ’での場合）変わり、その結果把持装置（１０２）の向きがボトル（Ｂ）を水平にするように変わる。次に、ボトルは、第１の塗料層の樹脂を処理する乾燥及び硬化炉（５０）に入れられる。

図４は、Ａ１軸上に互いにヒンジ接続される部品（１０１’．１および１０１’．２）から構成されるチェーン（１０１）のリンク（link：連結部）（１０１’）の詳細図を示し、該リンク（１０１’）は、互いに平行かつＡ１軸に対し垂直なＡ２およびＡ３軸の周りの隣接リンクに接続される。このようにして、この接合部は、上述したように、ボトルが垂直から水平に回転する（また、それとは逆に水平から垂直に回転する）ことができるように曲げることができる。ボトル（Ｂ）を保持する把持装置（１０２）はＡ３軸上に見られる。

図５は、リンク（１０１’）に接続するピン（１０２．１）、ボトルの首部（図示せず）に適合する突出部（１０２．２）、および該突出部（１０２．２）の周りにボトルの首部を適切に保持できる手段（１０２．３）を備える把持装置（１０２）の詳細な図である。

本発明によるプラントの概略図である。 プラントのコーティング領域の詳細図である。 ボトルを搬送および把持するデバイスの概略図である。 関連した把持装置を備える上記搬送装置とボトルとのリンクの詳細図である。 把持装置を示す図である。 図１に示すプラントの細部の概略断面図である。

Claims (20)

1. コーティングプラントに容器を送ること、該プラントの、前記容器がコーティング液に浸漬されるコーティングセグメント内に、前記ボトルを搬送すること、前記ボトルを前記コーティング液から取り出すこと、前記ボトルの外表面から過剰なコーティングを除去すること、前記コーティングから前記コーティング液の溶剤を除去すること、前記コーティングの樹脂を固化しかつ硬化することを含む、容器、特にボトルの外表面に１つまたは複数の保護樹脂層を塗布する方法であって、
   前記コーティングプラント内を通る、ボトルを移送および搬送する単一のチェーンを使用するステップと、
   前記ボトルが前記コーティングプラントに入るとすぐに特定の把持具により前記チェーンに前記ボトルを固定するステップと、
   前記ボトルを前記チェーンの前記把持装置により垂直に保持したまま、前記コーティング液を収容している多数の槽であって、それぞれが前記チェーンの送り方向に、最初は、前記コーティング液に浸漬される複数のボトルを同時に収容するように上方に可動であり、次に、前記コーティング液から前記ボトルを取り出すように下方に可動である槽を備える前記コーティングセグメントに搬送するステップと、
   前記コーティング液から取り出される際に前記ボトルの周りに保護ガードを配置し、かつ、次に、過剰な塗料を除去するように前記ボトルを回転させるステップと、
   前記ボトルの向きを水平に変えるステップと、
   塗装の厚みを均一にするために、前記ボトルをその軸周りに低速で回転させるステップと、
   前記コーティングを乾燥させ、続いて硬化させるように、前記プラントの特定のセグメントに前記ボトルを送るステップと
   を含む、方法。
2. 前記ボトルは前記把持具により前記単一の搬送チェーンに固定され、前記把持具は、前記チェーンに沿って均等な間隔で設置され、前記ボトルの首部を把持して該ボトルを垂直にする、請求項１に記載の方法。
3. 前記把持装置は、前記ボトルを水平にするように前記チェーンの送り方向に対し垂直な平面上で回転することができる、請求項２に記載の方法。
4. 前記チェーンにより移送される前記ボトルが前記コーティング液を収容している前記槽に到達した後、コーティングすべき各複数のボトルを収容するように前記槽を１つずつ上昇させ、同時に、コーティングすべきボトルの並進移動と同期するように前記槽を水平方向に移動させるステップを行う、請求項１に記載の方法。
5. 前記ボトルは、５０〜２００ｍｍ／秒の速度で、前記コーティング液に浸漬されるとともに前記コーティング液から取り出される、請求項４に記載の方法。
6. 前記コーティング液中での前記ボトルの全浸漬時間は、好ましくは０．６秒未満である、請求項４に記載の方法。
7. 前記ボトルは、前記コーティング槽から取り出された後、垂直に保持され、保護ガードが前記ボトルの周りに上昇し、前記ボトルを、５００〜５，０００回転／分の回転速度で回転させる、請求項１に記載の方法。
8. 前記速度は５００〜３，０００回転／分である、請求項７に記載の方法。
9. 遠心分離時間は１〜３秒である、請求項７に記載の方法。
10. 前記ボトルが前記遠心分離領域を出て水平にされた後、前記ボトルを１００〜３００回転／分の低速度で回転させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記塗料を乾燥及び硬化させた後、前記ボトルに第２の塗料コートの塗布を行い、続いて、前記のように、遠心分離、乾燥及び硬化を行う、請求項１に記載の方法。
12. コーティングプラントであって、
    （ｉ）ボトル（Ｂ）、すなわち容器を、前記プラントを通して運搬する単一の装置（１００）であって、チェーン（１０１）及び均等に配置された把持装置（１０２）を有し、前記把持装置は装填作業部（１０）において前記ボトル（Ｂ）を把持し、該ボトル（Ｂ）、すなわち容器を垂直から水平にするように前記搬送装置の送り方向に対し垂直な平面上で回転することができる単一の装置（１００）と、
    （ｉｉ）前記ボトル把持作業部（１０）の後方に配置されたコーティングプラント（２０）であって、ホイールすなわち回転ドラム（２０．１）の下に配置されている多数の塗料充填槽（２２）を備え、前記ホイールすなわち回転ドラム（２０．１）の周りに、送り方向を変えるように、前記ボトルを運搬する装置が巻き付いており、前記槽の移動は、前記ホイールすなわちドラム（２０．１）の移動と同期し、前記複数のボトル（Ｂ）が各槽に浸漬され、かつ、各槽から取り出されるように、上方または下方に移動することも含む、コーティングプラント（２０）と、
    （ｉｉｉ）所定の時間、前記ボトルをスピニングするに適した装置、および各ボトルを保護ガードで包囲するに適合した装置と、
    （ｉｖ）前記ボトルを垂直から水平にするように、前記送り方向に対し垂直な平面上で前記把持装置を回転させるのに適した装置と、
    （ｖ）前記塗料を乾燥させる装置（５０）、および前記塗料中に含有されている樹脂を硬化させる装置（７０）と、
    を備える、コーティングプラント。
13. （ｉ）前記ボトルがコンベヤ（１）により運搬された後で到達し、前記ボトルが移送手段（１００）に垂直方向に装填される装填領域（１０）と、
    （ｉｉ）前記ボトル（Ｂ）が浸漬によりコーティングされ、かつ、回転により過剰な塗料が除去されるコーティング領域（２０）と、
    （ｉｉｉ）前記ボトルが水平にされる領域（４０）と、
    （ｉｖ）残存している溶剤が完全に除去され、前記ボトル（Ｂ）上の塗料をさらに乾燥させる領域（５０）と、
    （ｖ）前記ボトルを水平から垂直にする第１の領域（４０’）が後続する、塗料中に含有されている樹脂を硬化させる領域（７０）と、
    を含む、請求項１２に記載のプラント。
14. 前記第１の領域（４０’）の後方には、前記領域と同様に構成されかつ機能する領域、すなわち、第２の塗料層を塗布し、かつ遠心分離により過剰な塗料を除去する別のコーティング作業部（２０’）、前記ボトルを垂直から水平にする領域（４０’’）、塗料を流動させる領域（５０’）、および塗料硬化領域が提供される、請求項１３に記載のプラント。
15. 前記コーティング領域（２０）では、ボトル（Ｂ）の首部をそれぞれが把持する把持装置（１０２）を備えるチェーン（１０１）から構成される移送手段（１００）が回転ホイール（２０．１）に巻き付いており、該回転ホイール（２０．１）の下には該ホイール（２０．１）の動きと同期して動く多数の槽（２２）があり、該槽にはそれぞれ、コーティ
    ング液が充填されており、また、複数のボトルを収容することができる、請求項１３に記載のプラント。
16. 前記槽（２２）は、該槽中の塗料の液位を制御する連通管装置（２１、２３）により塗料を供給される、請求項１４に記載のプラント。
17. 前記槽（２２）は、該槽中の塗料の液位を制御する回転継手装置により塗料を供給される、請求項１４に記載のプラント。
18. 前記槽（２２）はそれぞれ、該槽が複数のボトルを収容するために上昇する際、該槽から塗料が流出することを防止する逆止弁（２７）を備える、請求項１４に記載のプラント。
19. 前記槽（２２）は、ポンプと回転継手装置とを組み合わせた、該槽中の塗料の液位を制御する手段により塗料を供給され、かつオーバーフロー装置を備える、請求項１４に記載のプラント。
20. 前記ボトルは、前記チェーン（１０１）を曲げることにより、垂直から水平にされ、また、それとは逆に水平から垂直にされる、請求項１１に記載のプラント。

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