KR20230033704A - 협대역 캔 제조 - Google Patents
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Abstract
캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 상기 캔의 내부 표면에 분무되는, 캔 제조에 사용하기 위한 시스템이 본원에 개시되고, 상기 시스템은 일련의 컨베이어 또는 대량 컨베이어의 메시 또는 개방 공간 벨트를 통해 상기 캔을 방사하고 건조시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이를 포함하는 제1 스테이션, 컨베이어 상에서 운반되는 상기 캔들의 외부에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이를 포함하는 제2 스테이션, 및 캔의 개방 단부 외부에 배치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제3 어레이를 포함하는 제3 스테이션을 포함한다.
Description
본 출원은 "협대역 캔 제조(Narrowband Can Manufacturing)"이라는 명칭으로 2020년 6월 10일에 출원된 미국 가출원 번호 63/037,437 및 "협대역 캔 제조(Narrowband Can Manufacturing)"이라는 명칭으로 2020년 10월 21일에 출원된 미국 가출원 번호 63/094,601의 이익 및 우선권을 주장하고, 둘 다 전체적으로 참조로 여기에 포함된다.
2피스 알루미늄 또는 스틸 음료 캔과 같은 캔을 제조하는 공정에서, 캔을 만드는 원재료인 알루미늄 또는 스틸이 캔이 궁극적으로 채워질 제품에 직접 닿지 않도록 코팅을 도포하는 것이 필요하다. 캔에 넣을 일부 액체는 알루미늄 재질과 접촉하여 손상될 수 있다. 다른 액체는 알루미늄과 역화학 반응을 일으켜 컨테이너의 무결성이 손상될 수 있다. 예컨대, 맥주는 원료 알루미늄과 조금만 접촉해도 파괴된다. 반면에 청량 음료는 종종 충분히 산성이어서 이미 매우 얇은 알루미늄 표면에 화학적으로 식각되어 강도와 무결성이 손상된다. 다른 제품은 맛의 변화 측면에서 악영향을 미칠 수 있다. 최종 캔 형상으로 성형되기 전에 편평한 절단 길이 또는 코일 스톡으로 존재하는 동안 알루미늄 재료를 코팅하는 일부 공정이 사용 중이다. 그러나 대부분의 캔은 시작 플랫 코일 스톡(flat coil stock)에서 형성되는 성형 공정을 거친 후에 코팅된다. 현대식 식품 또는 음료 캔 제조에는 두 가지 주요 공정이 있다. 그것들은 D&R(드로우-리드로우 공정;Draw-Redraw Process) 또는 더 일반적으로 D&I(드로우 앤드 아이언 공정;Draw and Iron Process)를 거치게 된다. D&I 공정은 때때로 (드로우-월;Draw-wall Iron) 공정 또는 DWI라고도 한다. 두 공정 모두에서, 인발 컵은 플랫(보통) 코일 스톡에서 생산된다. 그런 다음 그 컵은 더 깊지만 최종 크기의 컵을 인발하여 추가 처리된다. D&I 공정의 제2 단계는 정확하고 원하는 두께와 치수가 될 때까지 컵의 벽을 연속적으로 "아이어닝(ironing)"하는 것이다. 상당한 양의 엔지니어링 및 실험이 공정에 들어갔고 바닥과 궁극적으로 이후 공정에서 캔의 목 부분에서 최종 개발된 형상으로 된다. 완성된 캔이 캔을 채울 액체 식품 또는 음료의 가스에 의해 가해지는 압력을 견딜 수 있으려면 정확한 형상 기하학이 매우 중요하다. 이 구조적 성형은 측벽을 따라 압력을 유지하기 위한 것이지만 궁극적으로 돔 형상의 바닥이 바닥 역전 실패(bottom reversal failure)라고 하는 것으로 실제로 실패하는 것을 방지해야 한다.
보다 상세하게 설명하기 위해, 예시로서 전형적인 드로우 앤드 아이언 공정(D&I 또는 DWI)을 사용하여, 도 6을 참조한다. 도 6에서, D&I를 사용하여 캔을 형성하기 위한 예시적인 공정(600)이 예시된다. 도시된 바와 같이, 캔은 언코일러(uncoiler;602), 윤활장치(lubricator;604), 컵퍼(cupper;606), 몸체제조기(bodymaker;608) 및 트리머(trimmer;610)를 사용하여 형성된다. 당업자는 전형적인 D&I 공정에서 이들 요소의 형태 및 기능을 인식할 것이다.
캔은 직선형 벽이고 목이 없는 캔 형상으로 된 후, 내부 코팅 공정을 포함한 코팅 공정으로 들어가지 전에, 세척기(612)를 사용하여 세척하고 예컨대 가스 건조기 오븐(614)을 사용하여 약 400℉에서 건조시킨다.
코팅 공정은 선택적으로 베이스 코팅기(basecoater;616)를 사용하여 캔의 외부에 잉크의 베이스 코팅을 선택적으로 도포한 다음 약 400℉에서 작동되는 선택적인 베이스 코팅기 오븐(618)을 사용하여 임의의 도포된 베이스 코팅을 건조함으로써 개시된다. 다음으로 캔은 데코레이터(620)를 통과하여 잉크 패턴을 캔의 외부 표면에 적용하고 바닥 코팅기(622)를 통과하여 캔 바닥에 보호 코팅층을 도포한다. 다음으로 캔을 데코 오븐(624)(역시 약 400℉에서 작동)으로 보내 도포된 외부 코팅을 건조시킨다.
다음으로, 캔의 내부 표면을 코팅하기 위해 내부 코팅 공정이 개시된다. 내부 코팅 공정은 일반적으로 캔 내부를 코팅하는 스프레이 건이 작동되는 인덱싱 스타휠 또는 연속 작동 스타휠인 내부 코팅기(626)를 통과하는 캔의 단일 파일 라인을 포함한다. 스프레이 건은 모든 표면을 덮을 수 있도록 매우 미세한 습식 코팅 미스트를 캔으로 지향시키도록 고도로 개발되었다. 작업 중 스프레이 건 아래에서 캔이 회전하여 캔의 360도 내부 둘레에 균일한 적용 범위를 제공한다. 일반적으로 목표는 내부가 분무되는 동안 캔이 2 내지 5회전 회전하는 것이다. 습식일 때, 코팅은 캔 내부 전체의 표면에 부착된 얇은 흰색 페인트처럼 보인다. 캔은 공정 중에 고속으로 회전하여 구심력을 사용하여 코팅을 고르게 한다. 스프레이 코팅은 알루미늄 또는 스틸 캔 스톡을 적절하게 덮을 수 있도록 적절한 두께로 진행하는 것이 중요하다. 제대로 작동하기에 너무 얇거나 두꺼울 수 없다. 너무 두꺼우면, 제대로 경화되지 않고 코팅이 낭비될 수 있는 런 및 두꺼운 영역이 발생할 수 있다. 스프레이 코팅 공정 직후, 캔은 IBO(628)로 알려진 내부 베이크 오븐에서 열 경화되어야 한다.
스프레이 코팅기에서 나오는 캔의 단일 파일 라인은 대량 운반으로 보내진다. 대량 컨베이어 자재 취급은 캔이 30 내지 80" 폭 범위의 넓은 컨베이어를 가로질러 수십 개의 폭으로 포개질 수 있을 정도로 가깝게 캔을 그룹화한다. 캔이 IBO(628)를 통해 운송되는 컨베이어 벨트는 벨트 재료가 오븐을 안전하게 통과하여 경화 오븐을 통해 캔을 운반할 수 있도록 반복적인 고온의 혹독함을 처리하도록 설계된다. 경화 오븐을 통과하는 데 일반적으로 2 내지 4분이 소요된다. 오븐에는 일반적으로 캔이 점진적으로 통과할 수 있는 여러 가열 섹션을 가진다. 일반적인 IBO 오븐 구성은 캔을 예열로 약 60초 동안 200 내지 270℉에 노출시키는 오븐의 제1 섹션으로 캔을 도입한다. 섹션 또는 구역 2는 약 60초 동안 온도를 270 내지 400℉°로 상승시킨다. 최종 섹션 또는 구역 3은 일반적으로 약 최종 60초 경화 동안 380 내지 450℉의 온도를 유지한다. 캔은 오븐에서 총 약 180초를 보내며 시간은 다소 다를 수 있지만 이는 전통적인 상황을 나타낸다.
대량 운반된 캔이 IBO를 빠져나갈 때, 내부의 에폭시 코팅은 적절하게 경화된 경우 거의 투명하게 보여야 한다. 선명도는 지표이지만 코팅이 완전히 경화되었음을 보장하지는 않는다. 확실하게 하려면 실험실에서 테스트해야 한다. IBO의 개념은 대량 운반 캔의 온도를 점차적으로 전체 경화 온도까지 올린 다음 최소 몇 초 동안 380 내지 450℉에서 유지되었는지 확인하는 것이다. 이는 에폭시 코팅이 적절하고 완전한 경화에 필요한 바인딩 또는 연결 공정을 시작하는 데 필요한 시간이다. 연결 공정은 이 "온도 시간"에 의해 시작되면 지정된 시간 동안 실제로 375℉ 온도 위에서 유지되는 경우 완전히 경화될 때까지 계속된다. 언급한 바와 같이, "투명한" 화합물은 적절하게 경화되었음을 의미하지 않는다. 시간에 약간 더 낮은 온도가 제공되면, 올바른 연결 온도가 시작되지 않은 경우에도 명확하게 된다. 온도가 너무 높거나 온도가 너무 오래 유지되면, 코팅이 황변되거나 물집이 생기는 과경화도 가능하다. 예컨대, 코팅된 캔을 높은 온도에서 15분 동안 유지하면, 눈에 띄게 황변되거나 물집이 생길 수 있으며, 이는 분명히 허용 가능한 경화 결과가 아니다. 이는 일반적으로 어떤 이유로든 오븐에 캔이 가득 들어 있는 상태에서 오븐 컨베이어가 멈추는 경우에 발생할 수 있다. 음료 캔은 일반적으로 적절하게 경화되어야 하는 총 내부 코팅 중량의 80 내지 150mg을 포함한다.
캔이 IBO(628)를 빠져나간 후, 추가 가공을 위해 왁서(waxer;630)로 보내진다. 왁서 기능이 완료된 후, 네커(necker;632) 및 플랜저(634)는 당업자가 인식하는 바와 같이 캔 성형 공정을 완료하는 데 사용된다. 라이트 테스터(light tester;636)도 사용할 수 있다. 마지막으로 성형된 캔은 팔레타이저(palletizer;638)로 보내진다.
이 공정은 전 세계적으로 사용되며 2피스 캔의 안전한 식품 및 음료 포장에 대한 표준으로 널리 받아들여지고 있다. 동일하거나 매우 유사한 공정이 종종 다른 유형의 캔에도 사용된다.
그러나 특히 현재의 IBO 오븐은 엄청난 양의 에너지를 사용한다. 대부분의 오븐은 천연 가스를 사용하지만 일부는 전기식이다. 두 유형 모두 매우 많은 양의 에너지를 사용하고 많은 바닥 공간을 차지한다. 캔의 대량 운송이 이루어지는 벨트가 오븐을 통과해야 하고 연속 24/7 기준으로 고온/저온 주기를 확인해야 하기 때문에 오븐은 광범위한 유지관리가 필요하다. 베어링, 드라이브 트레인, 가이드 및 벨트 재질 자체는 모두 지속적인 열 및 기계적 마모에 노출된다. 또한 오븐이 일반적으로 에너지를 얻는 화석 연료 기반을 고려할 때, IBO 오븐 주변에는 지속 가능성과 대기 오염 문제가 있다. 또한 벨트를 작동하고 오븐 관련 공기를 계속해서 환기, 배출 및 스크러빙하려면 일반적으로 총 약 95HP인 5개의 대형 전기 모터가 필요하다.
IBO에서 보낸 시간 때문에 캔을 만드는 알루미늄이 실제로 강도를 잃는다는 것은 캔 제조 산업에서 잘 알려져 있다. 캔이 높은 온도에서 2 내지 3분 동안 있기 때문에 디템퍼링/어닐링 효과가 발생하여 3004 알루미늄 합금이 약해진다는 것은 널리 인식되고 있다. 일반 어닐링은 이 시간보다 상당히 오래 걸리지만, 알루미늄이 매우 얇아서 완전한 열 침투가 발생할 수 있고 거의 즉시 입자 구조에 영향을 미치기 시작하기 때문에 어닐링이 캔 몸체에서 발생하는 것으로 생각된다.
이러한 디템퍼링/어닐링 효과의 결과로 인하여, 캔은 실제로 최종 사양보다 더 강하도록 제조되어야 한다. IBO 오븐 트립의 결과로 적절한 성능을 위해 필요한 바닥 역전 강도의 약 8 내지 10%를 잃는다. 탄산 청량 음료의 경우 "하단 역전" 전에 92 내지 95 PSI의 압력 봉쇄 강도를 유지하고 맥주의 경우 105 내지 110 PSI를 유지해야 한다. 이 고속 연화, 강화 해제 또는 어닐링은 알루미늄 합금의 인장 강도 및 항복 강도를 감소시키는 효과가 있으므로, 어닐링되지 않은 캔에 비해 필요한 강도를 갖기 위해서는 알루미늄이 더 두꺼워야 한다.
또한, 알루미늄이나 철제 음료수나 식품 캔과 같은 2피스 캔을 제조하는 공정에서, 단지 캔의 내부를 경화시키는 목적이 아닌 여러 가지 목적으로 오븐에서 발생하는 열을 캔에 가하는 것이 필요하다. 크게는 세척 공정 후 캔 건조, 데코레이션 공정 후 잉크 경화, 데코레이터 잉크의 최종 깊이 딥큐어링과 동시에 캔 코팅 내부 경화가 주목된다. 2020년 4월 20일에 출원되고 제목이 "캔 경화의 내부를 위한 시스템 및 방법(System and Method for Inside of Can curing)"인 미국 특허 출원 번호 16/853,536은 전체 내용이 참조로 본 명세서에 포함되어 있으며, 방사를 위한 협대역 디바이스를 사용하는 것을 포함하는 캔 경화의 내부를 상세히 기술한다. 그러나 전통적인 캔 제조 플랜트에서는, 이러한 세 가지 오븐 유형 모두 지속적으로 매우 많은 양의 천연 가스를 사용한다. 세척 후 캔을 건조시키는 가스 건조기 오븐(예: 도 6의 614)은 캔이 배수될 수 있도록 캔 끝이 아래로 열리는 매우 넓은 대량 컨베이어로 구성된다. 컨베이어의 폭은 플랜트의 처리량에 따라 달라질 수 있지만 보통 20 내지 40개의 표준 12온스 캔 폭이다. 건조 오븐은 종종 400 내지 420℉ 사이의 설정점을 가지며 일반적으로 실제 설정점보다 25 내지 50도 낮은 온도를 유지한다. 오븐을 통해 이동하는 시간은 일반적으로 분당 15 내지 25피트인 컨베이어 벨트 속도에서 일반적으로 1.5 내지 2.0분이다.
세척 공정은 일반적으로 6단계인 여러 단계로 구성된다. 몸체제조기에서 캔이 나온 후, 가공을 개선하는 데 사용되는 드로잉 유체/냉각 화합물로 캔을 덮는다. 이는 완제품 캔으로 추가 가공되기 전에 씻어내고 세척해야 한다. 캔이 몸체제조기에서 나온 후, 일반적으로 일련의 트랙워크를 일종의 운반 수단으로 밀어내어 많은 다른 캔과 병합되어 대량 컨베이어로 병합되는 넓고 연속적인 캔 흐름을 형성한다. 이 시점에서 캔은 거꾸로 되어 있어 중력에 의해 물이 쉽게 빠져나간다. 하나의 집단으로서, 캔은 천천히 세척기를 통과하여 (보통) 불화수소산을 2단계 연속 분무한다. 대부분의 산이 흘러내린 다음 탈이온수로 3 내지 4번의 연속 헹굼 단계를 거쳐 캔 내부에 남아 있는 산을 헹구어 낸다. 캔은 대량으로 건조 오븐으로 계속 들어간다. 대부분의 물이 떨어졌지만 일부는 남아 있다. 건조 오븐의 실제 목적은 물을 가열하여 캔에서 완전히 증발하여 마른 캔을 남기는 것이다. 벌크 소성 열풍 오븐에는 물만 가열할 수 있는 시설이 없기 때문에, 캔을 약 400도까지 가열하고 건조 오븐을 통과하면서 1.5 내지 2.0분 동안 유지된다. 온도에서 이 시간은 캔을 건조하는 데 너무 오래 걸리기 때문에 놀라운 양의 어닐링 또는 알루미늄 약화를 달성한다. 알루미늄은 매우 얇고 우수한 열 전도체이기 때문에 열이 빠르게 스며들고 입자 성장 및 약화 공정이 시작된다.
때때로 호출되는 핀 체인 오븐(pin chain oven) 또는 데코 오븐(deco oven)(예: 도 6의 624)은 데코레이터의 출구에서 캔을 수용하도록 배열된다. 전체 목적은 신규로 장식된 캔의 외부 표면이 아무 것도 닿지 않도록 하면서 건조 오븐을 통해 캔을 운반하는 것이다. 조금만 만져도 아직 젖어 있는 잉크가 번질 것이다. 따라서 핀 체인 컨베이어의 독특한 형상과 구조를 설명한다. 그 중심에는 링크 벨트 또는 오토바이 체인 스타일의 "벨트"가 있는데, 이 벨트는 일련의 스프로킷 주위를 지그재그로 구불구불하거나 오븐을 통과하는 지그재그 경로를 통과하도록 구성된다. 구불구불한 경로의 목적은 잉크를 건조시키기에 충분한 시간을 갖도록 캔이 오븐에서 보내는 체류 시간을 크게 늘리는 것이다. 각 캔은 캔의 내부 깊이보다 다소 긴 핀 위에 있다. 각 핀은 효과적으로 각 링크의 스프로킷과 맞물리는 힌지 핀의 확장이다. 간격은 다양하지만 일반적으로 캔이 각각의 캔들 사이에 하나의 캔 직경으로 대략 이격되도록 배열된다. 벨트는 높은 속도로 이동하므로 분당 2800캔의 높은 데코레이터의 출력을 따라갈 수 있다. 핀 체인 컨베이어 벨트의 구불구불한 직조는 오븐을 통과하는 평면을 만든다. 그 평면은 중력이 오븐을 통과하는 동안 캔을 제자리에 고정하는 데 도움이 되도록 뒤로 기울어져 있다. 오븐은 가스로 작동되며 대류 오븐처럼 작동하도록 캔에 과열된 공기를 불어넣는 송풍기 때문에 높은 소음 수준을 생성한다. 열 설정점은 종종 450도 범위에 있지만 오븐의 특정 부분이 열려 있고 높은 풍량 처리량으로 인해 실제로 유지되는 온도는 설정점보다 60 내지 90도 더 낮다. 자동으로, 핀 체인 오븐은 플랜트도 상당히 가열한다. 다시 말하지만, 사양은 플랜트마다 다르지만 캔은 일반적으로 핀 체인 오븐에서 15 내지 25초를 소비할 수 있다.
이들 3개의 대형 오븐 모두 가열하고자 하는 캔보다 훨씬 더 많이 가열한다는 점에서 비효율적이다. 그들은 기본적으로 공기를 가열한 다음 캔과 코팅/물을 이차적으로 가열하는 다량의 천연 가스 또는 탄화수소 기반 연료를 연소한다. 이 2단계 가열 공정은 캔의 느리고 비효율적인 가열에 크게 기여한다. 그들은 또한 컨베이어 자체뿐만 아니라 열을 지향시켜 집중할 목적으로 뿐만 아니라 배출 공기를 스크러빙하고 적절한 배출을 용이하게 하기 위해 많은 송풍기를 실행하는 많은 고마력 모터를 사용하는 대규모 전기 에너지 소비자이다. 3개의 오븐의 복합물은 또한 플랜트 위치에 따라 불편한 작업 환경을 만들고 HVAC 비용을 크게 증가시킬 수 있는 매우 높은 열 플랜트 상황을 만든다. 공조가 바람직하거나 필요한 지역에 위치한 플랜트의 경우, 이 추가 열 부하는 엄청난 에너지 소비이며 탄소 발자국(carbon footprint)에 크게 기여한다.
내부 세척에 따른 가스 건조 오븐은 캔을 1.5 내지 2.0분 동안 이러한 고온에 노출시키기 때문에 유사한 방식으로 어닐링 또는 강화 해제 공정에 기여하지만 IBO 오븐보다 약간 덜하다. 마찬가지로, 이는 약해지지 않은 캔이 일반적으로 가질 수 있는 강도와 동일한 강도를 가지려면 더 많은 알루미늄으로 캔을 만들어야 함을 의미한다. 따라서 건조 오븐은 높은 유지관리 비용과 함께 매우 많은 양의 탄화수소 연료와 전기 에너지를 사용할 뿐만 아니라 캔을 약화시키고 궁극적인 강도와 성능을 감소시킨다.
핀 체인 오븐은 유사한 문제를 일으키지만 더 짧은 노출 시간의 결과로 약간 덜 약해진다. 캔은 일반적으로 핀 체인 오븐에서 15 내지 20초를 소비하지만, 일반적으로 가장 높은 설정 온도는 430 내지 460℉이다. 어닐링 효과는 시간과 온도의 조합이므로, 핀 체인 오븐은 약화 및 어닐링 효과에 추가로 기여한다. 핀 체인 자체에는 윤활이 필요한 움직이는 부품이 많이 있다. 적절한 윤활을 유지하려는 노력으로 인해 핀 체인은 일반적으로 과도하게 윤활되어 지속적인 하우스키핑(housekeeping ) 및 오염 문제를 일으킨다. 핀 자체는 종종 구부러지는 경향이 있으며 자체 로드, 언로드 및 충돌 문제를 일으킨다. 다시 말하지만, 높은 유지관리 비용, 높은 탄화수소 연료 비용 및 억제된 캔 성능은 모두 캔 제조 플랜트에서 줄이거나 제거하고자 하는 문제이다.
현재 기술된 실시예의 일 양태에서, 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 캔의 내부 표면 상에 코팅이 분무되는 캔 제조에 사용하기 위한 시스템은 대량 컨베이어(mass conveyor)의 메시 또는 개방 공간 벨트를 통해 상기 캔들을 방사하고 건조시키거나 일련의 컨베이어의 선택적 요소들을 통해 개별 캔들을 개별적으로 방사하고 건조시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이를 포함하는 제1 스테이션으로서, 60초 미만으로 상기 캔들을 건조시키도록 구성되는, 상기 제1 스테이션; 컨베이어 상에서 운반되는 상기 캔들의 외부에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이를 포함하는, 제2 스테이션으로서, 20초 미만으로 상기 잉크를 경화시키도록 구성되는, 상기 제2 스테이션; 및 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제3 어레이를 포함하는 제3 스테이션을 포함한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 상기 제1 스테이션은 50초, 40초, 30초 또는 20초 미만으로 상기 캔들을 건조시키도록 구성된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 상기 제2 스테이션은 15초, 10초 또는 5초 중 하나 미만으로 잉크를 경화시키도록 구성된다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 상기 제3 스테이션 중 적어도 하나는 10초, 5초 또는 2초 중 하나 미만으로 코팅에서 임계 연결 또는 가교 온도로 캔을 가열하도록 구성되고, 상기 코팅은 협대역 경화에 대해 최적화되어 있다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 60초 미만으로 상기 캔을 건조하는 제1 스테이션 및 20초 미만으로 잉크를 경화시키는 제2 스테이션 중 적어도 하나는 디템퍼링 또는 어닐링이 캔에서 발생하는 것을 방지한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 상기 캔의 내부 표면에 분무되는, 캔 제조에 사용하기 위한 방법은 대량 컨베이어의 메시 또는 개방 공간 벨트를 통해 상기 캔을 방사하고 건조시키거나 일련의 단일 파일 컨베이어의 선택적 요소들을 통해 개별 캔들을 개별적으로 방사하고 건조시키는 제1 스테이션의 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이; 잉크 데코레이터(ink decorator) 후에 배치되고, 그 다음 컨베이어 상에서 운반되는 상기 캔의 외부에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키는 제2 스테이션의 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이; 및 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 도달하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 배치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하는 제3 스테이션의 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제3 어레이를 포함하고, 상기 3개의 스테이션들은 각각 20초 미만으로 건조 또는 경화 기능을 수행하여 상기 캔에서 디템퍼링, 어닐링 또는 약화가 발생하는 것을 방지한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 상기 잉크의 경화는 15초, 10초 또는 5초 중 하나 미만으로 일어난다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 상기 임계 연결 온도 또는 상기 가교 온도에 도달하는 상기 내부 코팅은 10초, 5초 또는 2초 중 하나 미만으로 도달한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 캔의 내부 표면에 분무되는, 캔 제조에 사용하기 위한 시스템은 대량 컨베이어의 메시 또는 개방 공간 벨트를 통해 상기 캔들을 방사하고 건조시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이를 포함하는 제1 스테이션을 포함하고, 상기 제1 어레이는 하우징 내에서 상기 캔의 내부를 향하도록 위치되고, 상기 하우징은 습기가 어레이 하우징에 들어가는 것을 방지하도록 위치되고 밀봉된 보호 윈도우를 갖고, 상기 보호 윈도우는 인가된 파장에서 광학적으로 투명하고, 상기 제1 어레이에는 또한 방사를 상기 캔들을 향해 안내하기 위한 반사 배플 또는 상기 방사의 빔을 선택적으로 확산시키거나 좁히기 위한 광학 요소들 중 적어도 하나가 제공되고, 상기 시스템은 상기 방사가 상기 시스템을 빠져나가지 않도록 구성된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 상기 보호 윈도우는 상기 보호 윈도우의 에지 근처에 위치하는 트로프(trough) 또는 홈통(gutter)을 향해 물의 유출을 촉진하기 위한 각도로 장착되거나 적용되는 협대역 파장(narrow wavelength band)에서 기능하는 항반사 코팅이 제공된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 상기 시스템은 수증기를 보다 효율적으로 제거하기 위해 상기 캔들의 입구에서 고속 공기 흐름을 제공하는 팬 또는 송풍기 중 적어도 하나를 추가로 포함한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 상기 시스템은 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이를 포함하는 제2 스테이션을 추가로 포함한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 캔들의 내부 표면에 분무되는, 캔 제조에 사용하기 위한 시스템은 핀 체인 상에서 운반되는 캔들의 외부 표면들에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이를 포함하는 제1 스테이션으로서, 상기 제1 어레이는 상기 핀 체인을 따라 위치하여 다가오는 캔의 외부 표면을 제1 각도로 방사하는, 상기 제1 스테이션; 상기 핀 체인 상에서 운반되는 상기 캔들의 외부 표면들에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이를 포함하는 제2 스테이션으로서, 상기 제2 어레이는 상기 핀 체인을 따라 위치하여 다가오는 캔의 외부 표면을 상기 제1 각도와 상이한 제2 각도로 방사하는, 상기 제2 스테이션 및 상기 캔들의 외부 표면으로부터 반사된 방사가 후속적으로 코너 큐브 반사체 재료에서 반사되어 실질적으로 상기 방사가 원래 반사된 곳에 근접한 상기 캔들의 외부 표면 상의 위치로 다시 반사되도록 상기 어레이들 사이에서 상기 캔들의 외부 표면들의 접선에 실질적으로 직교하는 각 스테이션에 대해 전략적으로 위치된 코너 큐브 반사체 재료(corner cube reflector material)를 포함한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 상기 시스템은 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제3 어레이를 포함하는 제3 스테이션을 추가로 포함한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 상기 시스템은 캔들의 외부 표면들에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키기 위한 반도체 기반 방사 장치들의 어레이들을 포함하는 복수의 추가 스테이션들을 추가로 포함하며, 각각의 어레이는 상기 복수의 스테이션들의 조합이 각각의 캔의 전체 외부 표면 주위에 상기 잉크를 방사하도록 전략적인 각도로 위치된다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 상기 시스템은 적어도 휘발성 유기 화합물들을 포함하는 증기를 제1 및 제2 스테이션으로부터 열 또는 촉매 파괴 유닛으로 운반하기 위한 환기 시스템을 추가로 포함하고, 상기 환기 시스템은 상기 증기를 최소 임계 온도로 유지한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 상기 시스템은 대량 컨베이어의 메시 또는 개방 공간 벨트를 통해 상기 캔들을 방사하고 건조시키거나 일련의 컨베이어의 선택적 요소들을 통해 개별 캔들을 개별적으로 방사하고 건조시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 적어도 하나의 어레이를 포함하는 건조 스테이션을 추가로 포함하고, 상기 건조 스테이션은 상기 캔들을 20초 미만으로 건조시키도록 구성된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 코팅이 캔의 내부 표면 상에 분무되는, 캔 제조 내부 코팅 및 경화 공정에서 사용하기 위한 시스템은 생산 캔들을 적어도 하나의 경화 구역으로 순차적으로 이동시키도록 구성된 캔 처리 시스템; 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이; 및 적어도 휘발성 유기 화합물들을 포함하는 증기를 열 또는 촉매 파괴 유닛으로 운반하는 환기 시스템으로서, 상기 증기를 최소 임계 온도로 유지하는, 상기 환기 시스템을 포함한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 코팅이 캔의 내부 표면 상에 분무되는, 캔 제조 내부 코팅 및 경화 공정에서 사용하기 위한 시스템은 생산 캔들을 적어도 하나의 경화 구역으로 순차적으로 이동시키도록 구성된 캔 처리 시스템; 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔 몸체에서 약화, 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 내부 표면의 상부 측벽들을 향해 방사를 지향시키도록 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 광대역 적외선 소스들; 적어도 휘발성 유기 화합물을 포함하는 증기를 열 또는 촉매 파괴 유닛으로 운반하기 위한 환기 시스템으로서, 증기 및 상기 증기의 가스 방출된 화합물들을 최소 임계 온도에서 유지하는, 상기 환기 시스템을 포함한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 캔의 내부 표면에 분무되는, 캔 제조에 사용하기 위한 시스템은 핀 체인 컨베이어 상에서 운반되는 캔들의 외부에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키도록 위치된 복수의 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이들을 포함하는 제1 스테이션으로서, 상기 제1 스테이션의 어레이들은 20초 미만으로 상기 잉크를 경화시키도록 구성되는, 상기 제1 스테이션; 및 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이들의 제2 구성을 포함하는 제2 스테이션을 포함한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 한 양태에서, 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 캔의 내부 표면 상에 분무되는 캔 제조에 사용하기 위한 시스템은 대량 컨베이어의 메쉬 또는 개방 공간 벨트를 통해 캔을 방사하고 건조시키거나 일련의 컨베이어의 선택적 요소들을 통해 개별 캔을 개별적으로 방사하고 건조시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이, 핀 체인으로 운반되는 상기 캔들의 외부에 도포된 잉크를 방사하고 경화하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이, 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제3 어레이 중 적어도 하나를 포함한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 캔의 내부 표면 상에 분무되는 캔 제조에 사용하기 위한 방법은 대량 컨베이어의 메쉬 또는 개방 공간 벨트를 통해 캔을 방사하고 건조시키거나 일련의 컨베이어의 선택적 요소들을 통해 개별 캔을 개별적으로 방사하고 건조하는 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이, 핀 체인으로 운반되는 상기 캔들의 외부에 도포된 잉크를 방사하고 경화하는 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이, 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하는 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제3 어레이 중 적어도 하나를 포함한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 코팅이 캔의 내부 표면 상에 분무되는 캔 제조 내부 코팅 및 경화 공정에서 사용하기 위한 방법은 일반적으로 적어도 하나의 경화 스테이션을 향해 캔을 운반하는 단계 및 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 적어도 하나의 경화 스테이션에서 상기 캔의 외부에 위치된 협대역 방사 적외선 에너지 및 광학 요소들을 사용하여 상기 캔들을 개별적으로 전기적으로 가열하는 단계를 포함한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 각각의 캔은 캔을 위한 시작 컵이 인출되는 블랭크의 절단 에지의 직경을 감소시키도록 재구성된 제조 툴링(manufacturing tooling)으로부터 형성되어 코일 스톡 알루미늄의 두께가 실질적으로 툴링 재구성 전과 동일하지만 코일 스톡이 더 좁아 각 캔을 제조하는 데 필요한 알루미늄 중량을 3% 초과 만큼 감소시킨다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 각각의 캔은 캔이 제조되는 알루미늄을 감소시키기 위해 더 얇은 코일 스톡 재료로 캔을 제조하도록 수정되는 캔 설계 및 툴링을 사용하여 형성되며, 연결 경화 공정을 20초 미만으로 완료하도록 가열하면 캔이 더 긴 시간 동안 경화되는 더 두꺼운 캔과 비교하여 유사한 측벽 축방향 강도, 바닥 역전 강도 및 전체 강도를 갖도록 캔의 강도 감소를 제거하고, 더 긴 시간은 금속을 약화시켰다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 상기 코팅의 전기 경화는 협대역 반도체 기반 방사 가열 시스템에 의해 구현된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 협대역 방사 에너지를 생성하는 반도체 기반 시스템은 마이크로초 내에 켜지거나 꺼질 수 있고 코팅 및/또는 캔을 10초 미만의 경화 온도로 가열할 수 있다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 컨베이어는 경화 공정 동안 캔을 운반하고 연속 회전 운동을 이용함으로써 적어도 하나의 방사 경화 스테이션이 그에 의해 경화되는 캔과 동기식 연속 회전 운동하고 적어도 하나의 전원, 냉각액 및 제어 신호는 회전식 유니온(rotary union)을 통해 적어도 하나의 경화 스테이션에 연결된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 적어도 하나의 경화 스테이션을 제공하는 DC 전원 공급 장치, 냉각 열 교환기, 냉각 칠러(cooling chiller), 냉각 재순환 펌프 및 제어 시스템 중 적어도 하나는 회전 운동으로 캔과 동기식으로 이동하여, 시스템의 지속적인 움직임이 냉각 기능에 도움이 되는 연속 회전 운동 경화 시스템을 제공한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 컨베이어는 경화 공정 동안 캔을 운반하고 인덱싱 회전 운동을 이용하여 다중 방사 경화 스테이션들이 터렛의 주변부 주위에 위치하지만 터렛 상에 위치하지 않도록 하여 한 그룹의 캔은 터렛이 회전 인덱싱하는 동안 터렛 주변의 선택된 수의 빈 스테이션에 직렬로 로드되어 캔이 각각의 협대역 경화 스테이션 아래에 있고, 경화 스테이션이 작동되어 캔을 경화한 다음 터렛이 다시 회전 인덱스되고, 경화된 캔을 꺼내는 동안 새로운 캔 세트가 경화를 위해 경화 스테이션 아래의 해당 위치에 인덱스되고 공정이 계속 반복된다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 캔은 5초 미만으로 개별적으로 경화된다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 협대역 반도체 디바이스는 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅의 흡수 특성에 일치하는 파장에서 협대역 방사 적외선 에너지를 방출한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 가열에 사용되는 협대역 방사 적외선 에너지의 파장은 800nm 내지 1200nm, 1400nm 내지 1600nm, 및 1850nm 내지 2000nm 중 하나의 범위이다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 가열에 사용되는 협대역 적외선 방사 에너지는 반도체 기반 방사 장치, 발광 다이오드(LED) 및 레이저 다이오드 중 적어도 하나를 사용하여 생성된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 방사를 생성하는 반도체 디바이스는 100 와트 초과의 총 광학 출력 전력을 생성하기 위해 10개 초과의 개별 반도체 디바이스의 광학 출력 전력을 결합하는 다중 장치 어레이로 구성된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 반도체 디바이스는 레이저 다이오드이고 전체 폭/절반 최대 출력 대역폭이 20 나노미터보다 좁다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 반도체 디바이스는 전체 폭/절반 최대 출력 대역폭이 2 나노미터보다 좁은 표면 발광 레이저 다이오드이다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 에너지원은 825 내지 1075 나노미터 의 광자 에너지 출력을 생성하는 표면 발광 레이저 다이오드의 어레이로 구성된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 재료/캔 처리는 분당 300캔을 초과하는 생산 속도에서 캔의 한 레인의 개별적인 경화를 용이하게 한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 다중 병렬 경화 스테이션은 하나를 제외한 모든 레인을 실행하면서 분당 1,800캔을 초과하는 총 처리 속도로 개별적으로 경화하도록 배열되며, 해당 레인은 필요한 임의의 유지관리 또는 더 높은 수준의 전체 가동 시간을 달성할 수 있도록 필요한 경우 추가 생산을 제공하는 데 사용 가능하다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 방법은 탄화수소계 연료 사용을 제거하고 캔 몸체의 알루미늄의 어닐링 및 약화를 제거하는 20초 경화 하에서 더 고속의 결과로 캔 제조 공정에서 3% 초과의 알루미늄이 절약된다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 경화된 코팅의 성능 또는 기능성을 개선하기 위해 구체적으로 협대역 적외선과 상호작용하도록 특정 첨가제가 코팅에 첨가된다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 방법은 코팅 제형에서 BPA 또는 다른 바람직하지 않은 성분을 제거하기 위해 코팅의 재구성을 용이하게 한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 경화 방법의 설비 구성은 캔 또는 생산 공정에 유해한 영향 없이 쉽게 시작 및 중지될 수 있다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 구현은 검사 시스템으로부터 감각적으로 얻은 정보의 결과로서 방법의 변조에 순간적으로 그리고 움직이는 동안 응답할 수 있는 능력을 제공한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 코팅이 캔의 내부 표면 상에 분무되는 캔 제조 내부 코팅 및 경화 공정에 사용하기 위한 시스템은 생산 캔을 적어도 하나의 경화 구역으로 순차적으로 이동시키도록 구성된 캔 처리 시스템, 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이를 포함한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이 및 광학 요소는 캔의 절단 에지의 상부 평면 바로 외부에 위치되고 반도체 기반 협대역 방사 장치에 의해 생성된 협대역 적외선 광자 에너지의 90% 이상을 내부 반사가 캔의 하부 부분들을 노출시키도록 측벽의 상부 절반에 집중되는 대부분의 에너지로 경화되는 캔의 내부로 향하게 하는 것을 목표로 한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 광학 요소는 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이들의 각 장치와 정렬되어 원주형 에너지(columnated energy)를 형성하는 적어도 하나의 마이크로 렌즈 어레이, 핀홀 또는 개구 요소를 향하고 이를 통해 그리고 경화되는 캔의 내부로 원주형 에너지를 집중하도록 구성된 집광 렌즈를 포함하고, 핀홀 또는 개구는 캔에서 빠져나갔을 협대역 에너지의 방향을 다시 캔으로 재지향시키는 기능을 하는 반사 가공된 성형 표면의 와류부를 통해 개방부를 제공한다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 반사 원추형 표면에는 경화 캔으로부터의 증기 제거를 용이하게 하기 위해 환기 슬롯 또는 개방부가 장착되어 있다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 반사 가공 표면은 대략 원추형이고 구리, 알루미늄, 금 도금 금속, 은 도금 재료 및 고반사성 나노 구조 중 하나로 제조된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 광학 요소 및 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이는 핀홀 또는 개구 요소를 통하는 경우를 제외하고 빗나간 적외선 에너지(stray infrared energy)가 하우징으로부터 빠져나가는 것을 방지하도록 구성된 하우징에 장착되며, 생산 경화 환경에서 어레이와 광학 요소를 허용 가능한 작동 온도로 유지하기 위해 재순환 수냉 장치로 구성된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이는 캔 외부에 위치된 적어도 하나의 레이저 다이오드 어레이를 포함하고 대응하는 광학 요소는 경화의 적어도 일부 동안 각각의 캔의 내부로 연결된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 광학 요소는 광학 및 미러 조립체를 통해 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이로부터 에너지를 수용하도록 구성된 대물 렌즈를 포함하고 시스템은 또한 삽입 메커니즘이 광학 조립체의 일부를 캔 내부에 배치하여 광학 트레인이 경화에 영향을 미치기 위해 컨테이너 내부에 적절하게 배치될 때 방사가 활성화될 수 있도록 에너지의 광학적 전달이 정렬되도록 각 캔 위에 배치되게 구성된 반사 억제 플레이트를 통해 광학 요소를 캔 내로 병진시키는 삽입 및 후퇴 메커니즘을 포함한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 컨테이너의 내부 벽에 분무된 코팅을 경화하기 위한 캔 또는 컨테이너 제조에 사용하기 위한 시스템은 개별 컨테이너를 제2 컨베이어를 향해 단일 파일 순서로 조직하거나 또는 용이하게 이동시키도록 구성된 들어오는 트랙워크를 포함하고, 제2 컨베이어는 개별 컨테이너를 적어도 하나의 경화 스테이션 안팎으로 이동시키는 회전식 터릿으로 구성되며, 적어도 하나의 경화 스테이션은 광학 구성을 포함하며, 여기서 표면 발광 레이저 다이오드의 적어도 하나의 어레이로부터 나오는 광자 에너지는 원주형 광학계를 통과한 다음 핀홀 또는 개구를 통해 적어도 하나의 집광 렌즈 요소에 의해 초점이 맞춰지며, 여기에서 광자 에너지가 발산하여 코팅된 컨테이너의 내부 측벽을 방사하며, 이러한 핀홀 또는 개구는 광자 에너지를 컨테이너 안으로 반사하여 추가 경화 작업을 수행하도록 기능을 하는 반사 원뿔과 같은 반사 원뿔의 정점에 위치하고, 코팅이 20초 미만으로 경화되어 컨테이너를 포함하는 알루미늄에서 약화 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하기에 충분히 빠르며, 제2 컨베이어 수단은 컨테이너를 전달하고 컨테이너를 제2 컨베이어에서 빼내도록 구성된 제3 컨베이어로 안내되어 경화된 컨테이너가 후속 컨테이너 제조 작업을 향해 제3 컨베이어로 운반되는 동안 일련의 경화를 계속하기 위해 대기 중인 미경화 캔을 적재할 수 있도록 빈 포켓을 사용할 수 있다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 후속 제조 작업은 제3 컨베이어에 위치한 검사 스테이션을 포함하며, 검사 스테이션의 기능은 적어도 각 컨테이너 내부의 이미징 및 베어 메탈 영역을 탐색하는 것을 통해 코팅 및 경화의 진실성을 확인하는 것이고, 경화된 코팅의 이미지화된 품질 수준이 충분하지 않은 경우, 검사 스테이션 이후 제3 컨베이어로 구성되는 불합격 스테이션에서 코팅 불량 컨테이너를 불합격하고 그 다음 각각의 공정을 수정하기 위해 코팅 시스템 제어 시스템 및 경화 제어 시스템 중 적어도 하나에 신호를 보낸다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 상기 컨테이너의 내부 표면 상에 분무된 코팅을 경화하기 위한 캔 또는 상부 개방 컨테이너 제조에 사용하기 위한 시스템은 단일 파일 개별 컨테이너를 제2 컨베이어를 향하여 이동시키도록 구성된 들어오는 트랙워크 또는 컨베이어를 포함하고, 상기 제2 컨베이어는 상기 컨테이너를 적어도 하나의 경화 스테이션 안팎으로 이동시키기 위해 회전식 모션 테이블을 사용하도록 구성되며, 적어도 하나의 경화 스테이션은 컨테이너의 개방된 상부를 통해 어레이로부터의 광자 에너지를 직접 컨테이너의 내부 표면에 분무된 코팅으로 향하게 하여 경화 공정을 수행하는 역할을 하는 가공된 반사체 중 하나를 통합하고, 여기서 코팅은 20초 미만으로 경화되어 컨테이너를 포함하는 알루미늄에서 약화 또는 어닐링을 방지하기에 충분히 빠르고, 제2 컨베이어는 경화되지 않은 새 캔을 비워진 위치에 순차적으로 적재하는 동안 이미 경화된 컨테이너에 대한 출구를 제공하도록 제3 컨베이어로 회전하도록 구성되고, 제3 컨베이어는 이미 경화된 컨테이너를 출구로 수용하여 다음 컨테이너 제조 작업으로 운반하도록 구성된다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 제2 컨베이어는 주변부 주위에 위치한 다중 경화 스테이션을 갖는 회전 구성이며, 다중 경화 스테이션들의 각각은 적어도 하나의 레이저 다이오드 어레이에 의해 생성된 적외선 에너지로 컨테이너 내부를 동시에 경화하도록 작용할 수 있다.
현재 기술된 실시예의 다른 양태에서, 다중 경화 스테이션은 8개 초과의 경화 스테이션을 포함한다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 제2 컨베이어는 테이블의 회전을 시작하거나 중지하지 않고 경화가 계속될 수 있도록 컨테이너와 동시에 회전되는 다중 경화 스테이션을 갖는 회전 구성이며, 여기서 적어도 하나는 전력, 냉각 및 제어 신호는 적어도 하나의 회전식 유니온을 통해 경화 스테이션에 연결된다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 들어오는 트랙워크 또는 컨베이어는 중력을 사용하여 단일 파일 컨테이너를 전진시키고 중력의 압력을 사용하여 각각의 개별 캔을 제2 컨베이어로 공급하도록 구성된다.
현재 기술된 실시예의 또 다른 양태에서, 코팅이 캔의 내부 표면 상에 분무되는 캔 제조 내부 코팅 및 경화 공정에 사용하기 위한 시스템은 생산 캔들을 적어도 하나의 경화 구역으로 순차적으로 이동시키도록 구성된 캔 처리 시스템, 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 내부 표면의 상부 측벽들을 향해 방사를 지향시키도록 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 광대역 적외선 소스들, 및 센서 정보를 사용하여 광대역 적외선 소스의 출력을 조절하여 경화 온도와 결과를 일관되게 유지하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다.
도 1은 현재 기술된 실시예를 사용하여 경화될 예시적인 캔을 도시한다.
도 2는 현재 기술된 실시예에 따른 시스템을 도시한다.
도 3은 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 4는 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 5는 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 6은 캔을 형성하기 위한 예시적인 종래 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
도 7은 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 8은 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 9는 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 10은 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 11은 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 12는 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 13은 현재 기술된 실시예에 따른 도 12의 시스템의 다른 도면을 도시한다. 그리고,
도 14는 현재 기술된 실시예에 따른 다른 시스템을 도시한다.
도 2는 현재 기술된 실시예에 따른 시스템을 도시한다.
도 3은 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 4는 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 5는 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 6은 캔을 형성하기 위한 예시적인 종래 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
도 7은 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 8은 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 9는 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 10은 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 11은 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 12는 현재 기술된 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 13은 현재 기술된 실시예에 따른 도 12의 시스템의 다른 도면을 도시한다. 그리고,
도 14는 현재 기술된 실시예에 따른 다른 시스템을 도시한다.
현재 기술된 실시예는 1) 식품, 음료 및 기타 유형의 캔 내부 상의 코팅을 경화시키는 것, 2) 세척 후 캔을 건조시키는 것 및 3) 캔 외부 코팅 또는 잉크를 경화시키는 것을 포함하는 캔에 열을 가하는 완전히 새로운 개념을 교시한다. 현재 기술된 실시예에 따르면, 구현의 대부분은 가스 건조기 오븐, 데코 오븐, 및/또는 캔을 형성하기 위한 공지된 기술과 관련하여 기술된 내부 베이크 오븐(IBO)(및 /또는 일부 경우에 베이스 코팅기 오븐)을 포함하는 캔 제조에 사용된 종래 오븐들 중 모두 또는 선택된 것을 대체하기에 적합하다. 즉, 이는 상기 확인된 내부 코팅 경화, 캔 건조, 또는 캔 외부 상의 잉크 또는 코팅 경화 또는 이들 기능의 다양한 조합과 관련하여 본 명세서에 기술된 모든 또는 선택된 기능이 구현될 수 있다.
현재 기술된 실시예에 따르면, 성능의 증가된 효율성이 다양한 방식으로 달성된다. 예컨대, 경화 및 건조 시간이 유리하게 감소된다. 예컨대, 경화 스테이션에서 캔 코팅의 내부를 경화하는 데 현재 기술된 실시예를 적용하면, 결과적으로 코팅에서 연결(또는 가교) 경화 공정을 예컨대 20초 미만(또는 추가 예로서, 10초 또는 5초)으로 임계 온도에 도달하도록 가열할 수 있다. 예컨대, 현재 기술된 실시예를 경화 스테이션에서 캔 외부의 잉크 또는 코팅의 경화에 적용하면, 결과적으로 예컨대 20초 미만(또는 추가 예로서, 15초 미만, 10초 또는 5초)으로 각 캔 상의 잉크 또는 코팅을 경화시킬 수 있다. 예컨대, 건조 스테이션에서 캔들 예컨대 각각의 캔에 순차적으로, 또는 대량의 캔들 사이의 각각의 캔 또는 캔 그룹에 현재 기술된 실시예를 적용하면, 결과적으로 예컨대 20초 미만으로 캔(들)을 건조시킬 수 있다. 이러한 각 건조 및/또는 경화 기능을 20초 미만으로 수행하면, 캔에서 발생하는 디템퍼링, 어닐링 또는 약화를 방지할 수 있다. 또한, 3개 또는 2개의 기능이 모두 수행되고, 각각의 방사 또는 건조 또는 경화 스테이션이 20초 미만으로 건조 또는 경화 기능을 수행하는 실시예에서, 디템퍼링, 어닐링 또는 약화가 캔에 발생하는 것을 방지한다. 적어도 하나의 대안에서, 건조(세탁 후) 기능은 60초 이하(또는 추가 예로서, 50초, 40초, 30초 또는 20초 미만)를 소비하도록 구현될 수 있으며, 여기서 캔의 디템퍼링, 어닐링 또는 약화는 여전히 방지될 수 있다.
먼저 캔 내부 경화에 대하여 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 세척 후 건조 및 잉크 경화 기술은 일반적으로 도 9 내지 도 14(필요에 따라 다른 도면 참조)를 참조하여 설명될 것이다.
이와 관련하여, 하나의 바람직한 구현은 캔 경화 스테이션(들)의 내부에서 협대역 반도체 생성 적외선 에너지를 사용하여 캔 내부에 집중되어 초고속 경화 결과에 영향을 미치는 것을 고려한다. 그것은 코팅과 캔 내부의 측벽에 직접 영향을 미치는 집중된 고출력 방사 에너지를 사용하여 코팅 재료와 캔의 벽 모두에 에너지를 빠르게 전달한 다음 다시 반사하고 코팅 재료에 다시 방출하는 것을 고려한다. 이 고출력 방사 협대역 에너지는 각 개별 캔에 직접 도입되며 거의 모든 에너지가 코팅과 알루미늄 기판에 흡수될 때까지 캔 내부에서 빛의 속도로 산란될 것이다.
광대역 소스를 사용하여 동일한 크기의 직접 방사 에너지를 캔 내부로 영향을 미치는 것이 가능하지만, 여러 가지 이유로 협대역 소스가 바람직하고 아마도 가장 이상적인 해결책일 것이다. 석영 램프와 같은 광대역 소스를 사용할 수 있지만, 많은 이점이 달성되지 않으며 구현도 그다지 유익하지 않다. 그러나 광대역 소스를 사용하여 현재 기술된 실시예를 구현하고 실행하는 것이 가능하다. 예컨대 석영 램프, 고강도 방전 또는 아크 램프를 사용할 수 있다. 그들은 일반 유리 광학으로 초점을 맞추기에 충분히 짧은 파장 범위인 파장 출력 대역을 갖는 경향이 있다. 일반 광학 유리는 약 2.7미크론 위의 파장에서 비효율적이 되기 시작하므로, 대부분의 광대역 광원 및 저항 가열원의 상단 대부분은 광학계를 때때로 과도한 온도로 가열하지 않고는 포커싱 광학계를 통과하지 못한다. 굴절 광학계로 열 광자 에너지를 집중시키는 대신 반사 광학 구성을 사용할 수 있다. 예컨대, 일반적으로 원뿔 형상의 반사체 또는 타원형의 원형 대칭 거울을 사용하여, 캔 또는 컨테이너의 상부 측벽 내부에 적외선 에너지를 집중시킬 수 있다. 그것은 내부 반사가 선호하는 시작 영역에서 에너지를 분배하기 때문에 에너지가 캔 내부에 도달하는 최적의 영역이다. 캔 코팅 경화를 위해 우리가 다루고 있는 종류의 생산 속도에서, 다양한 광대역 소스는 이러한 적용에 필요한 종류의 속도로 스위치를 끄고 켤 수 없기 때문에 거의 확실하게 지속적으로 켜져 있어야 한다. 그렇게 할 수는 있지만, 예컨대 각 경화 스테이션에 필요한 2,000 내지 3,000와트 석영 전구를 취급하기 위해 이러한 시스템에 스위칭 전자 장치를 장착하는 것은 비용이 많이 든다. 연결 경화 작업을 수행하는 데 필요한 온도로 캔을 가열하되 너무 뜨거워서 캔의 알루미늄 몸체를 어닐링하지 않도록 하려면 많은 주의를 기울여야 한다. 캔 온도를 면밀히 모니터링하고 광대역 장치 출력을 조절하는 전자 제어 기능이 매우 바람직하다. 현재 기술된 실시예의 근본적인 이점 중 하나는 현재 거의 보편적으로 세계 캔 산업에서 사용되는 종래의 공정으로부터 생성된 것과 동일한 강도의 캔을 제조하기 위해 더 적은 중량의 알루미늄을 사용하는 것을 용이하게 하기 위해 알루미늄에 대한 약화 효과를 제거하는 것이다. 광대역 소스에 대한 추가 고려 사항 중 하나는 협대역 소스에 사용되는 반도체 디바이스보다 서비스 수명이 본질적으로 더 짧다는 것이다. 예컨대 석영 램프의 경우 수명이 더 짧지만 자체적으로 마모됨에 따라 광자 출력이 계속 줄어든다. 전자 장치는 감소된 출력을 지속적으로 보완하기 위해 전력을 조절할 수 있어야 한다. 모니터링 센서는 협대역 장치와 마찬가지로 캔 온도와 그에 따른 경화 완전성에 대한 피드백을 제공하기 위해 사용할 수 있다.
고출력 레이저, 다양한 반도체 기반 방사 장치, 레이저 다이오드, 에지 이미터 레이저 다이오드, VCSEL 레이저 다이오드, SE-DFB 레이저 다이오드를 포함한 표면 발광 레이저 다이오드, 레이저 어레이, 심지어 고전력 LED 어레이와 같은 발광 다이오드(LED)를 포함하는 많은 협대역 소스들이 [예: 본원에 기술된 모든 실시예들, 예컨대 도 1 내지 도 14와 연계하여 기술된 모든 실시예에서] 구현될 수 있다. 다중 장치 어레이(예: 어레이당 10개 초과의 장치)를 사용하여 출력 전력(예: 100와트 초과)을 생성할 수 있다. 현재 기술된 실시예가 다른 방식으로 실행될 수 있지만, 구현의 용이성 및 효능 때문에 고전력 레이저 다이오드 어레이가 바람직한 구현일 것이다. 또한, 반도체 협대역 적외선 소스 또는 레이저 다이오드 어레이와 같은 어레이를 포함하는 협대역 소스 또는 어레이의 다양한 예 및 구현이 예컨대 2004년 12월 3일 출원된 미국 출원 번호 11/003,679(현재 미국 특허 번호 . 7,425,296), 2010년 3월 5일에 출원된 미국 출원 번호 12/718,899(현재 미국 공개 번호 2011/0002677 A1) 및 2010년 3월 5일에 출원된 미국 출원 번호 12/718,919(현재 미국 특허 번호 9,282,851)에 기술되어 있고, 이들 모두는 본 명세서에 참고로 포함된다.
협대역 에너지는 또한 파장이 거의 동일하게 초점을 맞추기에 충분히 유사하기 때문에 더 나은 광학적 정밀도를 촉진하는데, 이는 광대역 방사 소스의 경우가 아니다. 일부 구현에서, 항반사 코팅과 같은 광학계의 코팅은 사용되는 특정 파장 또는 좁은 범위의 파장에서 매우 효율적이도록 최적화될 수 있다.
레이저 다이오드 어레이는 디지털 방식으로 즉시 온 및 즉시 오프될 수 있기 때문에, 현재 기술된 실시예의 다양한 가능한 구현을 용이하게 할 것이다. 또한 고속 경화를 효과적으로 구현하는 데 필요한 정확한 영역으로 올바른 에너지를 캔으로 보내는 것을 용이하게 하는 여러 가지 편리한 방법으로 광학적으로 처리할 수 있도록 구성할 수 있다. 본 발명은 현재 기술된 실시예의 구현자의 정확한 적용 및 선호도에 따라 가능한 예인 다수의 광학 구현 및 다수의 캔 처리 기계적 구현을 교시할 것이다.
현재 기술된 실시예가 효과적으로 실시된다면, 캔 내부의 코팅을 1초만큼 빨리 경화시키는 시스템에 영향을 미칠 수 있어야 한다. 방사 소스에서 나오는 충분한 전력으로, 코팅이 연결 공정을 충분히 빠르게 시작하도록 제형으로 있다면, 1초 미만으로 경화가 가능하다. 기존의 방법과 비교하여 경화 시간을 줄이면, 전반적인 효율성, 이점 및 결과가 향상된다는 점을 이해해야 한다. 특히, 예컨대 경화 시간이 1분 미만으로 감소함에 따라 개선이 상당히 증가한다. 추가 예로서, 30초 미만, 20초 미만, 10초 미만, 5초 미만, 2초 미만 및 (상기 언급된 바와 같이) 1초 미만의 경화 시간은 훨씬 더 큰 개선을 나타낸다. 경화를 위한 시간이 충분히 빠른 경우, 예컨대 적어도 하나의 실시예에서 20초 미만 또는 추가 예로서 적어도 다른 실시예에서 30초 미만인 경우, 캔의 어닐링이 방지될 것이다. 경화 시간이 짧으면(예: 10초 미만, 5초 미만 또는 1초 미만) 마찬가지로 어닐링을 피할 수 있다. 어닐링 효과를 방지할 수 있으면, 경화 공정 후에 충분한 잔존 강도를 유지하기 위해 캔을 과도하게 강화할 필요가 없다. 평균 캔의 재료비 및 제조 비용의 약 70%가 캔을 만드는 데 사용되는 알루미늄 재료의 비용이기 때문에, 이는 캔 제조업체에게 큰 이점이 될 수 있다. 캔의 8 내지 10% 과강화가 필요하지 않은 경우, 재료를 크게 절약할 수 있으므로 비용을 크게 절감할 수 있다. 지금까지는 캔을 과도하게 만들 필요가 없도록 생산 속도에서 고속 경화를 수행하는 방법이 없었다. 이전의 생각으로는 이러한 고속으로 경화하는 것이 불가능했기 때문에, 제조업체는 항상 충분한 강도를 유지하기 위해 캔을 과도하게 제작해야 했기 때문에 이는 완전히 새로운 생각이다. 캔은 역사적으로 대량 운송에서 경화되었다. 현재 기술된 실시예는 각각의 개별 캔의 고속 협대역 경화를 도입한다.
현재 기술된 실시예의 적절한 구현으로부터 발생하게 될 많은 이점을 개략적으로 설명하는 것이 유용하다. 재료의 양을 줄이는 것은 캔 제조의 주요 이점이다. 대안 절약은 현재의 더 많이 합금된 알루미늄보다 더 저렴한 비용으로 사용할 수 있는 약간 덜 합금된 알루미늄일 수 있다. 현재 기술된 실시예의 또 다른 이점은 더 짧은 절단 에지 길이의 결과로서 알루미늄 코일 스톡의 폭이 감소될 수 있고, 따라서 드로운 컵(drawn cup) 상의 더 작은 직경이 될 수 있다는 것이다. 폭 감소는 공급 설비 및 코일 처리 설비의 비용 절감 및 신뢰성 향상을 의미한다. 이는 또한 더 좁은 베드, 이중 작업의 압인 프레스(double action stamping press)를 구매하고 구현할 수 있을 뿐만 아니라 더 작고 가벼우며 더 고속의 프레스 툴링을 의미한다. 더 좁은 프레스 베드는 또한 더 큰 기계 강성과 더 낮은 이동 질량을 의미하므로, 더 긴 프레스 수명과 더 긴 공구 수명을 가져온다. 더 작은 직경의 컵퍼 툴링(cupper tooling)은 초기에 더 저렴할 것이며 직경이 작고 공구강이 덜 사용되기 때문에, 교체 공구 구성요소도 더 저렴할 것이다. 또 다른 이점은 현재 기술된 실시예가 예컨대 경화 파라미터의 변경 및 정밀 조정을 용이하게 하여 레벨 및 전체 경화 공정을 개선하거나 최적화하는 디지털 협대역 경화 시스템을 사용한다는 것이다. 또 다른 이점은 이 조정이 동적으로 수행되어 선택한 생산 속도에 완벽하게 일치하고 개선되거나 최적의 에너지 절약이 가능하다는 것이다. 또한 경화의 적합성을 확인하고 발생할 수 있는 과소 경화 또는 과 경화를 수정하는 폐쇄형 루프 공정을 개발할 수 있다. 또한 머신 비전 검사, 레이저 스캐닝 등을 통해 실시간으로 경화를 확인함으로써, 경화 에너지의 양을 최적화할 수 있다. 이는 적절한 경화에 정말로 필요한 캔에 더 많은 주울(joule)의 에너지를 주입하지 않음으로써 더 많은 에너지를 절약하는 데 사용할 수 있다. 추가 이점은 현재 기술된 실시예가 일부 실시예에서 선택된 파장에서 보다 용이하고 보다 최적으로 흡수될 코팅에 첨가제를 넣는 것을 용이하게 하여, 훨씬 더 낮은 에너지 경화 및 잠재적으로 더 높은 처리 속도를 위한 방법을 제공하는 것이다. 현재 기술된 실시예는 엄청난 에너지 절약을 용이하게 하는 추가 이점을 갖는다. 그러나 또 다른 이점은 경화 공정에서 탄화수소 또는 화석 연료를 제거하거나 거의 제거한다는 것이다. 캔 자체 내에서 그리고 다른 주변 캔과 비교하여 경화되는 균일성으로부터 더 많은 이점이 발생한다. 또 다른 이점은 시스템이 유해한 결과를 최소화하면서 생산 라인을 즉시 중지하고 즉시 시작할 수 있는 능력이다. 유사한 이점은 생산 라인이 냉간 상태이든 종료 후 온간 라인이든 상관없이 생산 라인을 시작하기 전에 필요한 예열이 필요하지 않다는 것이다. 또 다른 관련 이점은 계획되지 않은 중단, 정전 등의 결과로 오븐을 청소하고 캔을 스크랩할 필요가 없다는 것이다. 다른 품질 이점은 유해한 결과 없이 보다 자연스럽게 라인을 중지할 수 있는 능력에서 비롯되며, 이러한 유해한 결과에 대한 두려움 때문에 현재 기술의 사용자가 피하는 것이 관행이다. IBO 오븐 주변에서 발생하는 원치 않는 추가 플랜트 난방을 제거하여 추가적인 이점을 얻을 수 있으며, 이는 많은 기후에서 추가 플랜트 냉각 또는 공기 조절의 필요성을 줄여준다. 추가 이점으로는 탄화수소 기반 연료 사용의 감소 또는 제거가 있다. 현재 기술된 실시예의 또 다른 이점은 프로그램 가능한 제어 하에서 한 유형의 캔에서 다른 캔으로 매우 신속하고 완전하게 전환할 수 있는 능력이다. 개별 단일 파일 경화 레인이 독립적으로 서비스될 수 있기 때문에 라인의 나머지 부분이 계속 실행되는 동안, 라인의 일부 경화 부분을 서비스할 수 있다는 점에서 또 다른 이점이 있다. 이는 더 지속적으로 작동할 수 있고 오븐 유지관리를 위해 주기적으로 종료할 필요가 없다는 추가 이점을 제공한다. 궁극적으로 이는 더 많은 생산 처리량과 더 적은 가동 중지 시간으로 이어져야 한다.
이제, 도면을 참조하면, 현재 기술된 실시예와 관련하여 설명된 협대역 고속 캔 내부 경화 기술이 다양한 방식으로 실시될 수 있다. 현재 기술된 예시적인 실시예를 실행하는 다양한 방법은 주로 두 가지 일반적인 영역에 관한 것이다. 제1 영역은 캔이 협대역 방사 소스에 도입되고 제거되도록 시스템을 배열하는 방법이고, 제2 영역은 협대역 방사가 생성되어 캔 내부에서 필요한 영역으로 구체적으로 향하는 방법이다.
현재 기술된 실시예에 따르면, 경화될 내부 코팅을 갖는 2피스 음료 캔은 일반적으로 업계에서 일반적으로 알려져 있고 도 1에 도시된 바와 같이 이하에 설명되는 섹션을 포함한다. 다른 형상 및 구성들이 테이퍼형 벽을 갖는 캔과 같이 경화될 수 있지만, 대부분의 2피스 캔은 여전히 현재 기술된 실시예를 실시하는 교육을 위해 여기에서 상세히 설명될 구성이다. 이와 관련하여, 캔(22)은 모우트(moat;26) 및 힐 영역(heel area;25)으로부터 캔의 상부까지 연장되는 직선 수직 벽(23)을 포함한다. 목이 없는 직선형 벽의 캔(22)의 맨 위는 일반적으로 트림형 에지 또는 트림 에지(21)라고 한다. 내부 코팅 및 후속 경화 작업은 일반적으로 직선형 벽의 목이 없는 캔(22)에서 발생한다. 네커/플랜저(necker/flanger) 기계 작업에서 트림 에지 근처 영역의 나중 작업에서 네킹(necked)되고 플랜지된다. 캔(22)의 바닥에는, 모우트 영역(26)으로 전환된 다음 궁극적으로 캔(22)의 중앙 바닥 부분의 아치형 돔 영역(24)으로 전환되는 힐(25)이라고 하는 벽(23)의 하단 섹션에서 시작하여 형성된 영역이 있다. 캔(22)의 이러한 다양한 섹션은 일반적으로 90 내지 110 PSI 범위의 압력 범위인 청량 음료 또는 맥주 컨테이너에 필요한 압력 하에서 견디도록 설계되고 철저하게 테스트되었다. 캔(22)의 전체 몸체를 제조하는 기본 금속(28)은 가장 일반적으로 알루미늄 합금 #3,004로 제조된다. 이 합금은 캔 제조 공정 및 적용을 위한 강도, 성형성 및 탄력성의 조합으로 인해 대부분의 업계에서 선택되고 표준화되었다. 확실히, 이 합금은 직선형 알루미늄 재료보다 더 비싸며 저합금 재료로 완전한 기능을 갖춘 캔을 제조하는 것을 용이하게 하기 위해 수행할 수 있는 모든 것은 제조업체의 비용을 절약할 것이다.
캔(22)의 외부 표면은 전형적으로 도시된 바와 같이 코팅 또는 잉크의 층(들)(29)으로 코팅되거나 인쇄된다. 현재 산업 관행에 따라 캔(22)의 전체 내부 표면은 에폭시 기반 재료의 층(27)과 같은 층으로 코팅되어 적절하게 경화되도록 베이킹된다. 적절하게 경화된 코팅에 대한 산업 사양은 업계에서 실제로 잘 알려져 있으며 제조업체 사양의 일부이다. 물론 캔 내부에 완전히 코팅되지 않았거나 적절하게 경화되지 않은 영역이 있는 것은 완전히 허용되지 않는다. 캔 제조 산업은 코팅이 모두 올바르게 경화되었는지 확인하고 완제품에 경화되지 않은 에폭시가 존재하는 기공 영역이 없는지 확인하는 데 지속적으로 관심을 기울인다. 에폭시 이외의 코팅이 실험되었지만 널리 보급되지는 않았다. 다른 유형의 코팅 또는 부분 코팅이 열 또는 열경화를 필요로 하는 경우, 현재 기술된 실시예는 이들에 대해 상당히 실행 가능할 것이다. 열경화 코팅에서 BPA를 줄이거나 제거하는 최신 코팅의 경우에도 마찬가지이다.
설계 주의를 요하는 2개의 주요 영역이 있지만, 현재 기술된 실시예를 실행하는 사람이 직면하는 제1 과제는 어떻게 강력한 협대역 방사를 발생시키는가이다. 설계자의 제1 충동은 360° 패턴이 아닌 경우 다방향으로 방사할 캔에 삽입할 수 있는 무언가를 구성하려고 시도하는 것이다. 이는 가능하지만, 고출력 협대역 에너지를 생성하는 데 사용할 수 있는 대부분의 기술은 목이 없는 음료 캔 상단을 통해 캔에 삽입할 수 있는 것보다 상당히 크다. 기술이 축소되고 협대역 에너지 장치가 더 작은 패키지에서 더 효율적이고 더 많은 전력을 생산함에 따라, 이것이 더 실용적이 될 것이라는 것은 확실히 가능하다. 에너지 생산 장치의 크기에 관계없이, "캔으로의 삽입" 기술의 문제점은 더 많은 움직이는 부품과 메커니즘이 관련된다는 것이다. 삽입/후퇴 동작은 분당 200 내지 400 스트로크 또는 삽입 사이에서 발생해야 하며 그 속도는 향후 증가할 가능성이 있다. 이는 캔 제조 라인을 통과하는 전체 생산 흐름이 6 내지 8개의 경화 레인으로 나뉘며 각 레인은 분당 200 내지 400개의 캔 처리 속도로 실행된다고 가정한다. 이와 관련하여, 예컨대 일반적인 생산 속도는 대략 분당 300캔 이상일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 캔으로부터 방사 소스를 삽입 및 후퇴하는 개념은 실행 가능한 구현 기술이지만, 이러한 고속으로 방사 소스 배열을 삽입 및 후퇴하기 위해서는 더 많은 메커니즘이 필요하다. 이는 캔 몸체의 개구면을 통해 들어가지 않는 비분절식 배열보다 더 복잡하고 따라서 더 많은 유지관리를 필요로 할 것으로 예상된다.
실제 협대역 방사의 소스를 삽입 및 후퇴하는 대신, 삽입 및 후퇴될 수 있는 부분은 캔 외부에서 생성되는 협대역 방사를 캔 내부의 적절한 위치로 안내하기 위한 광학계 또는 일부 형태의 광 가이드일 수 있다. 이는 하나 이상의 협대역 소스 또는 소스들로부터 에너지를 수집하고 그것을 캔으로 전달하도록 구성된 광섬유 광 가이드의 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 매우 강력한 단일 레이저를 사용하여 협대역 방사 에너지를 제공하는 경우, 광섬유 광 가이드는 실제 경화 스테이션의 혹독함, 진동 및 오염 물질로부터 안전하게 떨어진 위치에 결합될 수 있다. 캔 내부의 코팅을 적절하게 방사할 출력 패턴을 생성하기 위해 광섬유 광 가이드의 출구 단부에서 올바른 렌즈 형성 또는 확산을 설계해야 한다.
광 가이드는 광원(32) 근처의 협대역 에너지를 수집한 다음 최종 대물 렌즈 구성(38) 및 미러 조립체(34)를 통해 투사하도록 배열된 렌즈 구성(도 3 참조)의 형태를 취할 수도 있고, 상기 미러 조립체(34)는 관절 메커니즘(33)이 상기 미러 조립체를 캔(22) 내부의 방사 위치에 완전히 삽입하였을 때 정확한 초점 거리에 있다. 광자 에너지(30)는 가능한 추가 디퓨저(37)와 조합하여 캔(22) 내부의 대물 렌즈(38)의 출력으로 튜브(35) 아래로 향하게 되고 그 다음 코팅(27)을 캔 내부 상에 직접 방사할 수 있다. 고에너지 렌즈 및 광학 설계 기술 분야의 숙련자에 의해 렌즈 효과 및 광 가이드 유형 접근 방식의 많은 다른 순열을 구성할 수 있다. 수직 삽입 및 후퇴 메커니즘(33)은 에너지를 캔으로 다시 반사시켜 캔의 광자 에너지를 유지하기 위해 격납 반사판 배열(36)을 갖는 것이 이상적이다. 또한 이는 방사가 모두 캔의 내부로 전달되도록 하여 배열을 더 안전하게 유지한다. 모든 구성요소와 메커니즘은 높은 생산 제조의 요구사항을 충족하기 위해 고속으로 캔으로 이동하고 캔에서 후퇴시키는 혹독함을 처리할 수 있도록 설계되어야 한다. 이 방법론은 균일한 방사 패턴으로 캔 내부를 방사하는 탁월한 방법임이 입증될 수 있지만, 관절 메커니즘 및 엔지니어링 측면에서 많은 것을 요구하므로 구현하는 데 더 많은 비용이 든다. 이는 우수한 결과를 위해 협대역 방사를 코팅된 표면에 투사하는 매우 직접적인 방법을 제공한다는 뚜렷한 이점이 있다. 이는 에너지가 소진될 때까지 코팅된 표면에 계속 충돌해야 하는 반사 에너지(39)의 일부를 차단하는 장애물(35)을 캔에 넣는 단점이 있다. 이는 그 자체로(35) 반사체가 되지만 코팅되지 않은 표면에서 반사되는 동안 손실되는 에너지(30)의 일부를 낭비할 것이다. 이는 또한 처리 및 제거해야 하는 광학 조립체(35) 및 (34)에 상당한 열을 부여한다.
캔(22)의 내부에 방사 에너지를 제공하기 위한 또 다른 기술이 도 2에 도시되어 있다. 이는 어떤 구성요소도 캔의 내부로 돌출하여 트림된 에지(21)의 평면을 파괴하지 않는 설계 개념을 포함한다. 방사 메커니즘이 캔 안팎으로 연동될 필요는 없고 오히려 어떤 방식으로 캔 바로 약간 위에 고정될 수 있고 여전히 캔에 충분하고 적절하게 분산된 방사를 제공할 수 있다고 가정한다. 이와 관련하여, 광학 시스템은 방사 시스템에 통합되고 및/또는 방사 시스템과 함께 사용될 수 있다. 잘 설계된 광학 방사 시스템은 적어도 일부 실시예에서 광학 구성으로부터 나오는 광학 에너지의 상대적으로 높은 비율, 예컨대 95% 이상 또는 90% 이상을 경화 목적을 위해 캔 안으로 직접적으로 고르게 초점을 맞출 수 있다. 알루미늄은 이러한 적외선 파장에서 반사율이 높고 캔이 원통형이기 때문에, 많은 내부 반사가 안정적으로 예측된다. 대부분의 구현에서, 에너지가 캔의 개방 상단을 통해 임의로 반사된 에너지는 캔으로 다시 반사되어 에너지가 소진될 때까지 내부 반사 과정을 계속하는 것을 보장하는 설계가 되도록 주의해야 한다. 적외선 에너지는 빛의 속도로 이동하기 때문에, 고속 경화를 위해 몇 초의 긴 노출 시간 내에 많은 반사가 발생할 수 있다.
이러한 구성은 알루미늄이 가시광선 및 근적외선뿐만 아니라 단파장 적외선 파장 대역에서도 반사율이 높다는 사실에 의존한다. 협대역 방사 조립체의 바닥면이 예컨대 캔(21)의 상단 트림 에지로부터 약 0.030" 내지 0.045" 떨어진 곳에 위치한다면, 이는 간격은 충분히 가깝지만 에너지를 캔 내부 주위로 반사시켜 코팅을 효율적으로 경화시키기 위해 필요한 각도에서 충분히 우수한 에너지 전달이 발생할 수 있는 갭을 통한 잉여 에너지 손실이 없을 만큼 충분히 가깝다. 그것은 원뿔 또는 원추형 표면(64)이 캔의 개방 상단으로부터 반사되는 대부분의 에너지를 캔으로 되돌리기 위해 캔의 내부 기하학적 구조와 인터페이스할 수 있을 만큼 충분히 가까워야 한다. 원추형 표면은 구리, 알루미늄, 금도금 금속, 은도금 금속 및/또는 고반사성 나노구조 재료를 포함하는 다양한 상이한 재료로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예는 또한 수정될 수 있다. 이와 관련하여, 도 7을 참조하면, 반사 원뿔(64) 또는 어떤 기하학적 구조가 선택되든지 대부분의 실시예에서 가장 최적으로 그에 따라 루버(louver)를 배치함으로써 캔 밖으로 수증기의 환기를 제공해야 한다. 루버(74)는 캔 내부를 향하는 반사체이지만 루버들 사이에 공간이 있어 진공 포트 또는 환기 튜브(75)를 통한 진공 공기 흐름을 제공하도록 성형되어야 한다. 잘 설계된 공기 흐름 시스템은 실제로 공기를 캔 안으로 가압할 뿐 아니라 루버(74) 또는 반사 원뿔의 환기 구멍을 통해 캔 밖으로 수증기가 함유된 공기를 끌어당길 수 있어야 한다.
예컨대, 90° 끼인각(69)이 원뿔(64)의 내부 기하형상으로 설계되면, 추가 경화를 위해 협대역 에너지를 캔으로 다시 반사하거나 반환하는 탁월한 다중 각도 반사체 역할을 할 것이다. 에너지는 선택한 파장에 따라 모든 에너지가 코팅(27) 또는 기판 알루미늄(28)에 흡수될 때까지 캔 내부 주위에서 수백 또는 수천 번 튕겨 나올 수 있다.
도 2(또는 도 7)에 도시된 광학 배열의 주요 목적은 도시된 바와 같이 캔(22) 내부에 광자 에너지를 주입하는 것이다. 한 예에서, 협대역 광자 방사 에너지는 도 2의 다이어그램 상단에 있는 어레이(51)에서 생성된다. 어레이 또는 어레이들(51)은 적절한 전력 공급 장치에 연결된 임의의 수의 레이저 다이오드를 가질 수 있다. 어레이 설계자는 레이저 다이오드 디바이스의 직렬 및/또는 병렬 연결 조합을 사용하여 설계 중인 시스템에 맞게 원하는 전류 및 전압 입력 기본 설정을 얻을 수 있다. 이렇게 하면 전원 공급 장치에 필요한 전류 커패시티와 전압이 결정된다. 올바른 조합을 선택하면 전원 공급 장치 사양을 최적화할 수 있다. 레이저 다이오드는 에지 이미터 설계 또는 표면 발광 유형의 설계일 수 있다. 표면 발광 설계는 유효 개구가 훨씬 더 크기 때문에 오염 물질로 인한 손상에 덜 민감하기 때문에 상당한 견고성 이점이 있다. 기존의 에지 이미터는 종종 광섬유 광 가이드에 결합되어 치명적인 개구 파손을 일으킬 수 있는 어려운 환경과 오염 물질에 취약한 개구를 노출시키지 않고 협대역 에너지를 광학 트레인에 전달하는 더 나은 방법을 제공한다. 장치에 대한 광섬유 결합과 관련된 추가 비용 및 조립 복잡성은 기존의 에지 발광 레이저 다이오드를 현재 기술된 실시예를 실행하기 위한 실행 가능한 해결책으로 만들지만 다른 해결책보다 덜 바람직하고 훨씬 더 비용이 많이 든다. 반면에 표면 발광 유형의 레이저 다이오드는 종종 광섬유 결합이 필요하지 않다. 그것들은 일반적으로 협대역 출력을 캔으로 직접 안내하는 광학 구성으로 직접 방사하도록 구성할 수 있다. 이 배열은 경우에 따라 경화 위치에 더 가깝기 때문에 더 취약하게 만들 수 있지만 섬유 결합을 제거하면 많은 비용을 절약하고 전체 구성에서 더 많은 안정성을 제공할 수 있다. 적용에 어떤 유형의 장치를 선택하든 관계없이, 광 출력이 집광 렌즈(56)를 향하도록 하우징(55)에 장착해야 한다. 적어도 하나의 실시예에서, 하우징은 다양한 구성의 하우징이 구현될 수 있지만, 핀홀 요소 또는 적절한 크기의 개구 요소(후술됨)를 통하는 경우를 제외하고는, 빗나간 적외선 에너지가 하우징을 빠져나가는 것을 방지하도록 구성된다. 레이저 다이오드의 출력은 빠른 축과 느린 축의 두 방향으로 발산하거나 한 방향으로 발산한다. SE-DFB의 경우, 출력이 한 방향으로 기둥형이고 다른 방향으로 느린 분기가 있다. SE-DFB를 사용하면 느린 축은 기둥 방향으로 간주되고 빠른 축은 일반적으로 7-10°에서 분기된다. VCSEL이 협대역의 광자 에너지 생성 장치로 사용되는 경우, 원추형 출력 패턴을 갖다. 어떤 유형의 레이저 다이오드를 선택하든, 총 출력 전력이 충분하도록 다중 디바이스 어레이에 패키징되고 구성되어야 한다. SE-DFB, VCEL 및 기타 표면 발광 장치를 사용하면, X x Y 또는 다른 패턴으로 냉각 회로 기판에 패키징할 수 있지만, 에너지가 주로 장착 회로 기판에 직각으로 향하도록 한다.
어레이는 현재 기술된 실시예를 실행하기 위해 확실히 다양한 크기일 수 있다. 적어도 일부 실시예에서, 어레이는 총 출력 범위가 250와트 내지 500와트 이상인 캔 내부 경화를 위해 구축 및 사용될 수 있다. 예컨대, 500와트 어레이는 50개의 표면 발광 레이저 다이오드로 구성될 수 있으며, 각 다이오드는 10와트의 광학 협대역 근적외선 전력을 생성할 수 있다. 이는 지정된 시간에 내부 코팅 경화를 수행하기에 충분한 광 출력이 아닐 수 있으므로, 동일한 다중 어레이가 설계자의 최상의 구성일 수 있다. 한 분석에서는 단일 300와트 레이저 다이오드 어레이가 최적화된 광학 배열에 주의를 기울이지 않고도 10 내지 15초 미만으로 내부 코팅의 매우 두꺼운 층을 적절하게 경화할 수 있음을 보여주었다. 도 2에 도시된 예와 같은 적절한 광학 구성의 예는, 개선된 균일성과 훨씬 빠른 경화를 위해 필요한 곳에 정확히 광자 에너지를 분배할 수 있다. 이 광학 구성은 낭비되는 광자 에너지를 줄이고 경화 시간을 훨씬 단축시킨다. 어레이의 올바른 수와 설계를 강화하면, 개선된(예: 최대 최적화) 생산 공학적 구성에서 각 개별 캔 내부의 에폭시 코팅을 1초 미만으로 경화시키는 것이 상당히 합리적이다. 광학 구성은 적어도 일부 실시예에서 캔 내부의 원하는 위치에 원하는 양의 에너지를 증착하도록 설계되거나 조정될 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 캔의 내부 측벽 표면의 상단에 더 많은 에너지를 증착하고 캔의 측벽 아래로 에너지 감소를 완화하는 광학 구성이 구현될 수 있다. 다양한 광학 요소(예: 굴절, 반사, 비선형, 비구면 또는 기타 요소)를 사용하여 이러한 목적을 달성하고 특정 구성의 요구에 맞게 다른 목적을 달성할 수 있다.
이러한 개선되거나 최적화된 구성에서, 도 2(및 도 7)를 계속 참조하면, 광학계 또는 마이크로렌즈 어레이(52)가 선택되어 시스템의 중앙 광학 축과 평행하게 지향되는 원주형 에너지(54)를 생성할 수 있다. 원주형 에너지가 생성되어 집광 렌즈(56)로 향하면, 출력 에너지(57)는 핀홀(65)에 있는 초점을 향해 수렴한 다음 빛 에너지는 핀홀(65)에서 교차하고 캔(22) 내부의 코팅을 향하면서 발산 광선(58)이 된다. 광자 에너지가 제1 코팅층(27)을 통과하여 캔 내부 벽에 도달하면, 캔 내부 벽(28)에서 반사되어 에너지가 코팅(27)을 다시 통과한다. 광자 에너지는 코팅(27)을 통해 계속 처리되고 벽(28)에서 반사되어 코팅(27)을 통해 예컨대 (59)에 표시된 것처럼 모든 에너지를 코팅 및 캔 벽에 전달할 때까지 계속된다. 이러한 바운스 중 일부는 반사 원뿔 표면(64)에도 영향을 미치고 캔으로 다시 바운스되어 공정을 계속한다. 원뿔 표면(64)은 반사율이 높은 재료로 제작되거나 코팅되어야 한다. 그것은 구리, 은 코팅, 금 코팅 또는 가능한 한 활용되고 있는 적외선의 특정 파장을 최대한 반사하도록 하는 다른 것일 수 있다. 핀홀(65) 및 (71)은 깨끗하고 날카로운 핀홀 영역을 유지하기 위해 손쉬운 유지관리를 제공하도록 교체 가능하도록 설계된 플레이트(62)에 있다. 핀홀 크기(하나의 예로서, 3mm일 수 있음) 및 측벽 형상은 사실상 모든 초점 광자 에너지가 핀홀 플레이트(62)에 에너지를 증착하지 않고 홀을 통과하도록 광학 구성이 수용할 수 있는 가장 작아야 하지만, 플레이트(62)와 원뿔(64)에 불필요하게 큰 개방부는 아니다. 그러나 적절한 크기의 개구가 핀홀(65)로서 또는 그 대신에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이와 관련하여, 핀홀(65)과 같은 핀홀은 캔 내부로 방사의 보다 정확한 초점을 필요로 하는 현재 기술된 실시예에 따른 시스템을 위해 잘 구현될 수 있다. 그러나 이러한 배열(더 많은 열을 발생시키거나 구현 비용이 더 높을 수 있음)이 모든 구성에 필요한 것은 아니다. 따라서, 적절한 크기의 개구, 예컨대 캔 상부의 개방부보다 작은 직경을 갖는 개구가 구현되어 원하는 결과를 얻을 수 있다. 이와 관련하여, 하나의 예로서 그러한 개구는 2인치보다 작거나 캔의 크기에 따라 다른 치수가 될 수 있다. 에너지를 캔으로 다시 반사하는 데 가장 적합한 기하학적 형태로 형성될 수 있는 반사 구조(64)는 또한 쉽게 교체할 수 있고 깨끗한 반사 표면을 제공할 수 있도록 만들어진다. 필요시 주기적으로 쉽고 빠르게 교체할 수 있으며, 최소한의 도구로 교체할 수 있도록 설계되어야 한다. 반사 원뿔 삽입체(64)의 각도는 캔 형상의 특정 형상이 주어지면 캔으로 다시 에너지의 최대량을 반사하도록 신중하게 모델링되어야 한다. 하우징(55)은 포함하게 될 적외선의 산란 반사를 처리할 수 있는 재료로 만들어져야 한다. 물이나 냉각수가 하우징을 통해 순환하여 항상 시원하게 유지할 수 있도록 전체에 냉각 구멍(61)을 설계하는 것이 바람직하다. 이는 반도체 디바이스 어레이(51)가 너무 따뜻한 주변 환경에서 작동하려고 시도하지 않도록 편안한 작동 온도로 유지하는 데 필요하다. 레이저 다이오드 어레이(51)도 어떤 형태의 냉각을 가져야 한다. 실제 어레이를 통해 냉매 순환 시스템에 의해 냉각되거나 탈이온수일 수 있다. 가장 바람직한 구현에서는 어레이를 통한 일반 물 순환이 될 수 있다. 미래의 경우처럼 디바이스가 매우 효율적이면, 가스 또는 액체 냉각제가 필요하지 않을 수 있으며 방열판과 팬을 사용한 공기 냉각이 디바이스를 편안한 작동 온도 범위에서 유지하는 데 적합할 수 있다. 하우징(55)은 광학계 및 레이저 다이오드 어레이를 포함하여 하우징에 장착된 구성요소 중 어느 것이든 너무 많은 열을 받지 않도록 냉각 설비를 가질 수 있다. 다시, 하우징(66)에 대한 냉각은 재순환 워터 재킷일 수 있거나 강제 공기 냉각 배열일 수 있다. 바닥 표면(67)은 적어도 하나의 형태에서 캔(22) 내부로부터의 임의의 탈출 에너지의 반사를 제어하도록 구성된다는 것을 또한 이해해야 한다. 이 목적을 달성하기 위해 다양한 구성 및/또는 기술이 구현될 수 있지만, 도시된 바와 같이 표면(67)에는 홈, 예컨대 빠져나가는 에너지를 제어할 수 있는 깊은 홈이 제공된다. 하우징(55)의 바닥 표면(67)의 구성에 관계없이, 하우징(55) 전후의 플러시 메이팅 표면은 들어오는 표면(73)이 바닥의 가장 먼 도달 범위와 동일한 높이에 있도록 가공 및 조립되어야 한다. 나가는 표면(72)은 또한 하우징(55)의 바닥 표면(67)의 가장 먼 도달 범위와 같거나 약간 더 높아야 범프가 캔(22)의 상단의 트림 에지 표면과 만나지 않는다.
이들 다양한 기술에 의해, 석영 램프 또는 고에너지 방전 램프 등과 같은 광대역 적외선 방사 소스를 사용하는 것이 가능하다. 그러나 그것들은 에너지를 정확하게 집중시키는 것이 더 어렵다. 그것들은 가장 빠른 경화를 위해 코팅과 일치하는 가장 효율적인 파장을 생성하는 데 에너지 효율적이지 않다. 그것들은 기본적으로 출력 에너지를 생성하는 방식 때문에 본질적으로 훨씬 더 뜨겁게 작동한다. 이는 모든 것을 시원하게 유지하고 캔을 완전히 과열시키지 않기 위해 훨씬 더 많은 추가 엔지니어링이 필요하다. 캔이 과열되면, 짧은 시간 동안이라도 어닐링 또는 디템퍼링될 수 있다. 이러한 광대역 적외선 소스는 캔에 전달되는 열에 대한 제어력이 약하고 처리 속도의 함수로 출력을 변조해야 하는 요구사항이 있다. 그러나 그것들은 반도체 기반 방사와 같이 신속하고 정확한 방식으로 켜고 끌 수는 없지만 신중한 엔지니어링을 통해 조정할 수 있다. 예컨대, 위에서 언급한 바와 같이 석영 램프, 고강도 방전 램프 또는 아크 램프와 같은 광대역 전기 적외선 구성요소가 활용될 수 있다. 다시 말하지만, 굴절 광학으로 열 광자 에너지를 집중시키는 대신 반사 광학 구성을 사용할 수 있다. 예컨대, 적절하게 설계된 반사체 배열, 일반적으로 원추형 반사체 또는 타원형의 원형 대칭 거울을 사용하여 캔 또는 컨테이너의 상부 측벽 내부에 적외선 에너지를 집중시킬 수 있다. 그것은 내부 반사가 선호하는 시작 영역에서 에너지를 분배하기 때문에 에너지가 캔 내부에 도달하는 최적의 영역이다. 이와 관련하여, 도 3에 도시된 구성(및 또한 도 2에 도시된 구성)은 방사 소스가 광대역 소스로 구현되고 광학 요소가 캔의 내부 표면의 상부 측벽에서 방사를 조준하거나 지향시키도록 배열된 굴절 요소와는 반대로 반사를 사용하여 구현되는 광대역 실시예를 구현하기 위해 적절하게 수정될 수 있다.
또한, 이제 도 8을 참조하면, 광대역 적외선 시스템(200)이 대표적으로 도시되어 있다. 시스템(200)은 코팅이 캔의 내부 표면에 분무되는 캔 제조 내부 코팅 및 경화 공정에 사용하기 위한 것으로, 생산 캔을 적어도 하나의 경화 구역으로 순차적으로 이동시키도록 구성된 캔 처리 시스템(205)(상세하게 도시하지 않음)을 포함한다. 또한, 시스템(200)은 일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 내부 표면의 상부 측벽을 향하여 방사선(예: 대표적으로 260으로 도시됨)을 지향시키도록 위치된 광학 요소들(240)을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔(22)의 내부 표면들(단면으로 도시됨)을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 석영 램프(220)를 포함하는 광대역 적외선 소스와 같은 광대역 적외선 소스들을 포함한다. 이 시스템은 또한 일관된 경화 온도 및 결과를 유지하기 위해 광대역 적외선 소스의 출력을 변조하기 위해 센서 정보(미도시)를 사용하도록 구성된 제어 시스템(210)(링크(250)를 사용하여 연결됨 - 다양한 형태를 취할 수 있고 대표적으로만 도시됨)이 제공된다. 그러한 시스템(200)의 형태는 도시된 바와 같이 변할 수 있지만, 광학 요소는 전술한 예에 의해 설명된 바와 같이 적절하게 설계된 반사체 배열, 일반적으로 원추형 반사체 또는 캔 또는 컨테이너(22)의 상부 측벽 내부에 적외선 에너지를 집중시키는 데 사용되는 타원형의 원형 대칭 거울의 형태를 취할 수 있다. 적어도 하나의 형태에서, 그러한 광학 요소는 컨테이너(22)와 같은, 컨테이너의 직경 또는 컨테이너의 개구보다 적어도 약간 작은 크기여서, 캔으로의 에너지의 적절한 전달 및 경화 목적을 위한 캔의 해당 에너지의 적절한 유지를 허용한다.
그러나, 여기서 언급한 바와 같이, 정확한 디지털 제어 및 정밀한 에너지 제어는 반도체 해결책에 유리하다. 반도체 기반 방사 구성은 유효 수명 동안 훨씬 더 긴 수명과 훨씬 더 일관된 출력을 가져야 한다. 광대역 소스는 수천 시간의 유효 수명을 가질 수 있지만, 해당 시간 동안 출력이 지속적으로 떨어지므로 일관된 경화 결과를 보장하기 위해 신중하게 조절해야 한다. 그것들은 모든 램프가 동일한 속도로 마모되는 것은 아니므로, 각 램프의 방사 출력이 적절한 경화를 보장하기에 적절한지 확인하는 것은 엔지니어링 문제일 뿐만 아니라 만성적인 유지관리 문제가 될 것이다.
이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 현재 기술된 실시예의 구현은 또한 대부분의 형태에서 기계적 캔 처리를 위한 바람직한 구성을 다루어야 한다. 이러한 구성은 적어도 네 가지 다른 형태로 제공될 수 있다. 또한, 도 4 및 도 5의 설명은 협대역 방사 소스의 예에 대한 참조를 포함하고 있음을 이해해야 한다; 그러나 광대역 적외선 소스 및 해당 시스템은 필요한 경우 적절한 수정을 통해 이러한 실시예에서 사용될 수도 있다.
또한, 예시적인 구현이 도 4 및 도 5에 도시되어 있지만, 구현은 다양한 형태를 취할 수 있다. 이러한 라인을 따라, 현재 기술된 실시예에 따른 방법 및/또는 시스템은 코팅이 캔의 내부 표면에 분무되는 캔 제조 내부 코팅 및 경화 공정에서 구현될 수 있다. 캔 처리 시스템(예: 다양한 형태를 취할 수 있는 컨베이어 포함)은 캔을 적어도 하나의 경화 스테이션을 향해 직렬로 운송한다. 그런 다음, 캔은 일련의 단일 파일 생산 캔에서 각 연속 캔의 내부 표면에 있는 코팅이 임계 온도에 도달하여 20초 미만으로 코팅에서 연결 경화 공정을 달성하여 디템퍼링 또는 어닐링이 캔에서 발생하는 것을 방지하도록 예컨대 협대역 반도체 생성 방사 적외선 에너지(예: 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이에 의해 생성됨) 및 적어도 하나의 경화에서 캔 외부에 위치한 광학 요소를 사용하여 개별적으로 전기적으로 가열된다. 따라서 이 기술을 사용하면 이전 기술과 비교할 때, 예컨대 알루미늄의 양을 3% 이상 만큼 줄일 수 있고, 두꺼운 캔은 더 긴 경화 시간 동안 약화되므로, 더 긴 시간 동안 경화되는 더 두껍고 무거운 캔과 비교할 때 유사한 측벽 축방향 강도, 바닥 역전 강도 및 전체 강도를 갖게 된다. 또한, 예시적인 실시예는 제2 컨베이어를 향한 단일 파일 순서로 개별 컨테이너의 이동을 조직하거나 용이하게 하도록 구성된 들어오는 트랙워크 또는 컨베이어를 포함하고, 제2 컨베이어는 개별 컨테이너를 적어도 하나의 경화 스테이션 내로 및 적어도 하나의 경화 스테이션으로부터 멀리 이동시키기 위한 회전 터릿으로 구성되고, 적어도 하나의 경화 스테이션은 표면 발광 레이저 다이오드의 적어도 하나의 어레이로부터의 광자 에너지가 원주상 광학계를 통과한 다음 적어도 하나의 집광 렌즈 요소에 의해 핀홀 또는 개구를 통해 초점이 맞춰지는 광학 구성을 포함하며, 광자 에너지는 코팅된 컨테이너의 내부 측벽을 방사하기 위해 발산하며, 이러한 핀홀 또는 개구는 반사 원뿔의 정점에 위치하며, 이러한 반사 원뿔은 추가 경화 작업을 수행하기 위해 광자 에너지를 컨테이너로 다시 반사시키는 기능을 하며, 여기서 코팅은 20초 미만이므로 경화되고, 컨테이너를 포함하는 알루미늄에서 약화 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지할 만큼 충분히 빠르고, 그리고 제2 컨베이어는 컨테이너를 전달하고 컨테이너를 제2 컨베이어로부터 멀리 가져오도록 구성된 제3 컨베이어로 안내되고, 경화된 컨테이너가 후속 컨테이너 제조 작업을 위해 제3 컨베이어로 운반되는 동안, 일련의 경화를 계속하기 위해 미경화 캔을 로드하기 위해 빈 포켓을 사용할 수 있도록 한다. 또한, 예시적인 실시예는 제2 컨베이어를 향한 개별 컨테이너의 단일 파일 순서로의 이동을 조직하거나 용이하게 하도록 구성된 들어오는 트랙워크 또는 컨베이어를 포함하며, 제2 컨베이어는 개별 컨테이너를 적어도 하나의 경화 스테이션 안팎으로 이동시키기 위한 회전 터릿으로 구성되고, 적어도 하나의 경화 스테이션은 표면 발광 레이저 다이오드의 적어도 하나의 어레이로부터의 광자 에너지가 원주상 광학계를 통과한 다음 핀홀 또는 개구를 통해 적어도 하나의 집광 렌즈 요소에 의해 집중되는 광학 구성을 포함하며, 여기서 광자 에너지는 코팅된 컨테이너의 내부 측벽을 방사하기 위해 발산하며, 이러한 핀홀 또는 개구는 반사 원뿔의 정점에 위치하며, 이러한 반사 원뿔은 추가 경화 작업을 수행하기 위해 광자 에너지를 컨테이너로 다시 반사시키는 기능을 하며, 여기서 코팅은 20초 미만이므로 경화되고, 따라서 컨테이너를 포함하는 알루미늄에서 약화 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지할 만큼 충분히 빠르고, 그리고 제2 컨베이어는 컨테이너를 전달하고 컨테이너를 제2 컨베이어로부터 멀리 가져오도록 구성된 제3 컨베이어로 안내되고, 경화된 컨테이너가 후속 컨테이너 제조 작업을 위해 제3 컨베이어로 운반되는 동안, 일련의 경화를 계속하기 위해 미경화 캔을 로드하기 위해 빈 포켓을 사용할 수 있도록 한다.
보다 구체적으로, 다시 도면을 참조하면, 도 5와 관련하여 약술될 하나의 예시적인 구성은 연속적인 회전 운동을 포함하는 구성이다. 이 배열에서, 협대역 방사 소스(및 가능하면 제어기), 광학계, 냉각(예: 열 교환기, 칠러 및/또는 재순환 펌프) 및 전원 공급 장치(예: DC 전원 공급 장치)는 캔을 구성하는 스타휠과 함께 정확한 간격으로 회전하여, 캔을 움직이는 추진력을 제공하고 방사를 위해 적절한 위치로 캔을 전달한다. 회전식 유니온은 지속적으로 회전하는 턴테이블이나 터릿에 필요한 모든 전력, 제어 신호, 압축 공기, 진공 및/또는 냉각을 제공하기 위해 시스템에 설계된다. 여기서 가정은 협대역 방사 어레이 또는 소스가 전체 경화를 수행하기에 충분한 주울의 에너지를 부여하는 데 필요한 시간 동안 광학 구성을 통해 캔 내부를 지속적으로 방사할 수 있도록 구성된다는 것이다. 전체 방사 시스템은 동기식으로 캔과 함께 오른쪽으로 회전한다. 방사 에너지는 캔이 시작 방사 스테이션을 통해 회전할 때 켜지고 캔이 스타휠을 빠져나가기 전에 꺼진다. 예컨대, 특정 협대역 방사 시스템이 500 주울을 생성할 수 있고 올바른 경화를 위해 특정 캔이 850 주울을 필요로 하는 경우 방사는 스타휠 아크의 1.7초 부분 동안 켜져야 한다. 온타임의 시작 시간과 지속 시간은 고정되거나 더 이상적으로는 프로그래밍 가능한 파라미터일 수 있다. 온타임(듀티 사이클) 변조된 강도 또는 펄스 폭은 적어도 몇 가지 형태로 프로그래밍할 수 있어야 한다. 최종 고객의 요구사항을 충족하도록 사용자 인터페이스를 구성할 수 있다. 프로그래밍 가능한 제어기 디스플레이의 화면 항목처럼 간단할 수도 있고 켜짐/꺼짐 시간, 지속시간 및 강도를 보여주는 사용자 친화적인 그래픽이 있는 PC 기반 사용자 인터페이스처럼 복잡할 수도 있다. 또한 시간 또는 턴테이블 위치의 함수로서 강도 곡선의 프로그래밍 가능성 또는 그래픽 설정을 용이하게 할 수 있다. 시스템의 제어기는 또한 태블릿, 스마트폰, 스마트 워치 등 휴대용 장치와 통신하여 경화 시스템의 설정, 속도 및 기능을 매우 편리하게 모니터링할 수 있다. 스타휠의 직경과 RPM은 방사가 적절한 경화를 실행하기 위해 충분한 체류 기간이 제공되도록 구성되어야 한다. 현재 기술된 실시예의 이러한 구성은 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
이 협대역 방사 경화 시스템은 프로그래밍이 가능하고 유연하기 때문에, 다른 방식으로도 연결할 수 있다. 다운스트림 검사 시스템(97)은 코팅이 캔 내부 전체를 덮었는지 확인하고 코팅이 완전하고 적절하게 경화되었는지 확인하기 위해 나가는 캔(89)을 검사할 수 있다. 이 검사 시스템은 가시광선 그레이스케일 또는 컬러 카메라를 활용하거나 경화 시스템 외부에서 적외선 카메라를 사용하거나 두 가지 유형을 모두 사용할 수 있다. 검사 시스템은 궁극적으로 노출된 코팅되지 않은 금속 또는 경화되지 않은 코팅이 있는지 확인하려고 시도할 수 있다. 검사 시스템(97)이 코팅이 적절하게 경화되지 않았음을 확인하지 않은 경우, 시스템은 루프를 닫고 각 스테이션에서 다양한 캔에 적용되는 일정 주울의 에너지를 점진적으로 높여서 코팅이 제대로 경화되었는지 확인할 수 있다. 시스템은 어떤 캔이 어떤 경화 시스템(91)에 의해 경화되었는지 알 수 있음을 연관시킬 수 있을 것이다. 개별 경화 스테이션의 캔이 경화되지 않은 정도까지 시스템은 특정 경화 스테이션의 경화 에너지를 수정하고 증가시킬 수 있다. 현재 기술된 실시예가 실행될 수 있는 임의의 구성에서 검사 스테이션에서 다시 특정 경화 스테이션으로 루프를 폐쇄하는 방식으로 유사한 공정 수정이 달성될 수 있다.
도 5의 시스템은 다음과 같이 기능할 것이다. 분무되었지만 경화되지 않은 캔(82)은 컨베이어, 트랙워크 또는 예컨대 다른 컨베이어 또는 장치를 향한 단일 파일 순서로 개별 컨테이너의 이동을 조직하거나 용이하게 하도록 구성된 유사한 메커니즘 또는 시스템을 통해 도착할 것이다. 그러한 컨베이어는 진공 컨베이어를 포함하는 어떤 형태의 컨베이어일 수도 있고 공기나 중력이 캔을 밀어내는 동안 단순히 캔을 안내하는 트랙워크를 의미할 수도 있다. 개략적으로 도시된 것은 캔 열의 양쪽을 따라 가이드 트랙워크(81)도 갖는 진공 벨트식 컨베이어(80)이다. 적재를 위한 다음 캔이 데드 플레이트(96)에 안착될 때 지지 플레이트(87)에 약간의 압력이 가해지도록 캔(82) 열이 밀려난다. 턴테이블 또는 터릿(84)이 회전함에 따라, 캔은 다음 빈 포켓(86)이 도착하고 캔을 포켓 안으로 밀어 넣을 수 있을 때까지 홀드아웃 플레이트(87)를 계속 누르고 있다. 캔이 포켓(86) 안으로 밀려 들어갈 때, 턴테이블의 중심에 가장 가까운 부분인 네스트 홀드아웃 플레이트(nest hold out plate;87)의 뒤쪽 부분에서 끌어당겨지는 진공의 도움을 받을 수 있다. 홀드아웃/네스트 플레이트의 형상은 포켓이 열려 있고 사용할 수 있을 때 캔이 부드럽게 들어가고 캔이 찌그러지거나 변형되지 않도록 주의해서 도출해야 한다. 그것은 또한 캔을 위한 일관된 위치를 만들고 경화되는 동안 캔을 안정적이고 일관된 위치에 유지해야 한다. 턴테이블(84)이 계속 회전함에 따라, 캔을 네스트 위치(86)로 이동하고 로딩 스테이션을 비우면 방사 에너지를 켜라는 신호가 제공된다. 제어 시스템은 방사 장치가 유해한 영향 없이 처리할 수 있는 속도로 에너지를 켤 것이지만 경화에 실용적으로 사용할 수 있는 시간이 낭비되지는 않을 것이다. 방사 장치(85)의 어레이가 작동됨에 따라, 각 방사 스테이션에 해당하는 제어 시스템 및 전원 공급 장치(95)에 의해 전원이 공급된다. 캔은 턴테이블에 의해 회전하는 전체 시간 동안 방사 광학계(91) 아래 중앙에 위치해야 한다. 광학계(91), 어레이(85), 전원 공급 장치 및 제어 시스템(95)은 턴테이블(84)과 함께 회전하고 전체 회전 공정 동안 서로에 대한 상대 위치를 유지한다. 인코더(93)는 케이블링(98)을 통해 회전 위치 및 속도 정보를 중앙 제어 시스템(99)에 지속적으로 피드백한다. 중앙 제어 시스템(99)은 각각의 방사 스테이션(91)을 적절한 타이밍 및 전력 레벨로 적절하게 작동시키기 위해 필요한 로컬 제어(95)에 각 스테이션이 가져야 하는 관련 정보를 피드백하고 있다. 각 제어 시스템(95)은 각 스테이션의 냉각을 모니터링하고 모든 스테이션에 대한 완전한 감독 제어를 용이하게 하기 위해 상호 연결(98)을 통해 중앙 제어(99)로 피드백한다.
경화된 캔(89)이 언로딩 스테이션에 접근함에 따라, 그것들은 서서히 스트리퍼 암(90)과 접촉하게 될 것이며, 이는 이를 이미 이동 중인 진공 컨베이어 벨트(88)로 스테이션 밖으로 점진적으로 부드럽게 밀어낼 것이다. 경화된 캔(89)은 진공 컨베이어(88) 아래로 계속 진행하고 경화 시스템 밖으로 나가는 경로에서 검사 스테이션(97) 아래를 통과한다. 진공 컨베이어의 대안으로, 중력 또는 고용량 저압 공기를 이용하여 경화 시스템을 빠져나가도록 이동시키는 트랙워크 시스템이 있다.
현재 기술된 실시예에 대한 다른 실행 가능한 구성은 연속적인 회전 또는 선형 운동을 사용하지만, 캔이 올바른 위치를 통과할 때 에너지를 전달하기 위해 스트로브하는 고정 위치 방사 시스템을 사용한다는 점에서 다소 유사하다. 이 구성은 매우 강력하고 매우 짧은 방사 에너지 펄스를 필요로 하며 이 펄스는 정확한 시간에 맞춰야 한다. 이러한 고속 스트로브 펄스의 지속 시간은 정확한 구현 세부 사항 및 자재 취급의 처리 속도에 따라 다르지만 대부분 500밀리초 미만의 펄스가 필요하지만 더 고속 적용 프로그램의 경우 300마이크로초만큼 짧을 수 있다. 매우 짧은 시간 동안 매우 높은 출력을 얻기 위해, 협대역 적외선 반도체의 과펄스 어레이가 가능하다. 여기서 개념은 어레이의 정상적인 전기 공급 전류 정격이 x인 경우 매우 짧은 시간 동안 아마도 10, 15 또는 20x가 훨씬 더 높은 피크 출력을 얻을 수 있다는 것이다. 예컨대 올바른 방사를 위해 1700 주울이 필요한 경우, 일반적으로 15암페어의 전류 입력으로 1.7초에 1700 주울을 출력할 수 있는 방사 어레이 그룹은 정상 전류의 10배로 스트로브할 수 있고, 이는 170밀리초에 1700 주울을 생산하려면 150암페어가 되어야 한다. 이 전체 구성은 더 적은 메커니즘을 필요로 하고 방사 어레이는 기계적으로 움직이거나 동적으로 연결될 필요가 없지만, 이러한 큰 전력 전류를 펄스하기 위해 더 많은 전기 및 전자 작업을 수행해야 하며 어레이는 임펄스 전력을 견딜 수 있어야 하고 비례적으로 높은 출력을 생성해야 한다. 그것들은 실제로 이 정도까지 과도하게 펄스될 수 있고 여전히 특정 구현을 위해 사용 가능한 서비스 수명이 있는지 확인하기 위해 테스트해야 한다.
스트로브 및 과펄스 구성은 회전 운동 구성 시스템 또는 연속 선형 운동 구성 시스템에서 실행될 수 있다. 어느 배열이든 캔이 경화 노출을 위해 스트로브 협대역 방사 어레이 아래에서 단일 파일을 통과하도록 허용할 것이다. 현재 기술된 실시예의 구현자는 방사 시스템의 전력 및 구성에 대한 자재 취급 처리 속도의 상대적 이점에 대해 끊임없이 토론할 것이다. 보다 강력한 방사 시스템은 포함된 전력에 정비례하여 더 짧은 시간에 표면적으로 방사한다. 예컨대 실용적인 목적을 위해 2,000와트 어레이는 1,000와트 어레이보다 약 2배 빠른 속도로 방사하지만, 시스템이 특정 처리 속도를 달성하기 위해 더 많은 직렬 또는 병렬 메커니즘으로 설계되어야 하기 때문에, 저속으로 운영되는 더욱 많은 자재 취급 설비는 1,000와트 어레이에 대해 요구된다. 스타휠, 컨베이어 또는 기타 자재 취급 시스템은 두 배의 속도로 실행되는 경우 주어진 시간 내에 두 배의 캔을 처리할 수 있다. 그러나 두 배의 속도로 경화하기 위해서는, 협대역 방사 어레이와 더 큰 전원 공급 장치 등에서 대략 두 배의 전력 출력이 필요하다. 고출력 방사 시스템은 일반적으로 훨씬 더 많은 냉각이 필요하며 광학 트레인을 포함하여 시스템의 모든 것이 훨씬 더 높은 출력 수준을 처리할 수 있어야 한다. 마찬가지로 고속 자재 취급 설비에도 고유한 문제가 있다. 움직이는 물체의 운동 에너지는 속도의 제곱만큼 증가하므로, 두 배의 속도로 작동하는 자재 취급 시스템은 취급 중인 캔을 포함하여 시스템 전체에서 네 배의 관성 또는 운동 에너지를 처리해야 한다. 이러한 모든 요인의 결과로, 현재 기술된 실시예의 설계자 및 구현자는 시스템이 지정된 처리량을 얻기 위해 얼마나 많은 개별 레인을 분할할 것인지를 결정해야 하며, 그 다음 자재 취급 시스템이 요구하는 속도로 경화하기 위해 방사 시스템에 얼마나 많은 전력이 필요한지 결정해야 한다.
일반적인 캔 라인은 현재 캔 내부 코팅을 하기 위해 생산 흐름을 7개 레인으로 나눈다. 이러한 레인 중 하나는 언제든지 유지관리가 가능하고 나머지 6개 레인은 연속 생산을 실행하는 것으로 가정한다. 현재 기술된 실시예에 따르면, 각각의 경화 레인은 예컨대 분당 300캔(6개 레인에 대해 분당 1800캔으로 병진됨)의 생산 속도로 개별 캔을 경화할 수 있다. 이 6개 활성 레인의 전체 출력은 IBO를 통과하기 전에 대량 운반으로 다시 모인다. 현재 기술된 실시예에서, 레인은 여전히 분리되어 있는 동안 대응하는 경화 레인을 통해 진행한다. 따라서 경화 레인은 평행하고 독립적인 레인이므로 독립적으로 시작 및 중지할 수 있다. 그것들은 제어, 서비스 및 속도 최적화를 위한 독립성을 유지한다. 이러한 독립적인 경화 레인 구성을 통해 플랜트 또는 전체 라인 생산을 중단하지 않고 어떤 이유로든 레인을 시작하거나 중지할 수 있다. 생산이 유지되는 동안 예정된 유지관리는 물론 생산을 중단하지 않고 자발적인 유지관리 또는 걸림 제거를 용이하게 한다. 전자 문제 해결 또는 구성요소 교체가 필요한 경우, 정상적인 생산이 진행되는 동안 원활하게 수행할 수 있다. 그런 다음 별도의 경화 레인을 하나의 고속 단일 파일 레인으로 병합하여 다음 생산 단계(일반적으로 네커 플랜지)를 통과할 수 있다.
현재 기술된 실시예에 따라 구현될 수 있는 다른 구성은 고속의 인덱싱된 회전 운동을 포함한다. 이 구성에는 지정된 이동 호를 반복적으로 이동시키는 회전 인덱스 구성을 포함하는 턴테이블 또는 스타휠 배열이 포함된다. 인덱싱 기술은 여러 기계적 또는 전기 기계적 고려 사항 중 하나일 수 있다. 주기적 인덱싱은 전기 서보, 캠, 래칫 또는 클러치 기계식, 공압식 또는 기타 여러 인덱싱 메커니즘을 포함하는 여러 기술 중 하나일 수 있다. 그것들은 여기에서 고유한 방식으로 사용되지만, 이러한 모든 기계적 메커니즘은 문헌 및 특허 데이터베이스에 자세히 설명되어 있으므로 여기에서 자세히 설명하지 않는다. 상업적으로 이용 가능한 제품은 기본 메커니즘에 대한 이러한 요구를 매우 잘 충족할 수 있지만 고속 방사 경화 스테이션을 통해 캔을 취급하기 위해 매우 특수하고 적절하게 도구로 제작되어야 한다.
적절하게 인덱싱된 스타휠 또는 턴테이블은 방사 소스 아래에서 캔을 이동시키는 것을 용이하게 하고, 방사 소스가 켜질 수 있는 체류(dwell)를 제공할 것이며, 그 다음 협대역 방사 소스 아래로부터 캔을 인덱싱하고 제거하기 전에 궁극적으로 꺼지고 새 캔을 방사할 수 있는 위치에 놓는다. 이 반복 인덱싱 주기는 적용 프로그램에 필요한 체류 기간을 제공하는 이점이 있다. 적절한 경화에 필요한 얼마의 에너지 주울(joule)이 제공해야 하지만 속도와 처리량은 시스템의 전체 생산 요구사항을 충족하기 위해 특정 방사 전력이 인덱서의 올바른 속도와 일치하도록 요구한다.
인덱싱 배열은 단일 캔을 협대역 방사 소스로 이동시키고 그로부터 멀리 이동시키기 위해 제공될 수 있다. 대안으로, 각 인덱스를 사용하여 여러 캔을 다중 방사 소스 아래의 위치로 이동할 수 있다. 따라서 인덱싱 턴테이블이 메커니즘에 대한 높은 신뢰성 범위 내에서 속도로 실행될 수 있는 동안 경화 작업을 처리하기 위한 완벽한 수의 방사 소스를 가짐으로써 최적화되도록 시스템을 설계하는 것이 가능하다.
인덱싱 원호 길이에 대한 인덱싱 시간에 대한 인덱싱 체류의 적절한 비율을 갖도록 서보 구동 인덱싱 시스템을 설계하는 것이 중요하다. 이는 실제 인덱싱 시간을 최소화하면서 최대 방사 시간을 최대한 활용할 수 있도록 협대역 방사 소스를 구성하는 것을 용이하게 한다. 모든 방사가 단일 스테이션에서 발생할 필요가 없도록 방사를 위한 다중 스테이션을 갖는 것도 가능하다. 이 기술은 캔의 코팅이 일련의 방사 정지를 통해 가열될 수 있도록 점진적인 방사를 용이하게 한다. 알루미늄은 매우 빨리 냉각될 수 있기 때문에 상당한 양의 열 낭비가 발생하여 후속 스테이션에서 더 많은 열을 주입해야 한다. 그러나 특정 종류의 코팅에 적합하도록 코팅을 고온에서 더 오랜 기간 동안 유지해야 하는 경우 실행 가능한 구성일 수 있다. 또한 그렇지 않은 경우 메커니즘에 의해 촉진될 수 있는 것보다 더 긴 기간의 방사가 필요한 경우, 여러 번 반복되는 방사를 촉진할 것이다. 또한 신중하게 구성하면 더 높은 처리 속도를 촉진할 수 있다. 경우에 따라, 물을 제거하거나 다른 경화 이유로 더 긴 유효 지속 시간이 필요할 수 있다.
현재 기술된 실시예의 임의의 회전 운동 구성의 구현은 다양한 각각의 트랙 작업을 통해 캔의 이동을 돕기 위해 중력을 이용할 수 있다. 캔들은 기본적으로 협대역 고속 방사 경화 스테이션을 오가는 경로에서 트랙 작업을 통해 이동할 때 서로 접촉할 수 있다. 다음 캔을 각각의 턴테이블 운송 네스트로 밀어넣기 위해 부드러운 압력을 제공하려면, 캔으로 가득 찬 가파른 경사 또는 수직 트랙 작업이 매우 유용하다. 예컨대, 도 5에서 트랙워크(81)가 진공 컨베이어(80)에 의해 뒷받침되는지 여부에 관계없이 캔들(82)이 서로를 밀도록 수직 또는 가파른 각도로 구성될 수 있다. 필오프 가이드(peel-off guide;87)의 도움으로 운송 네스트(86) 앞에서 수직 또는 스택 길이를 증가시켜 힘을 늘리거나 줄일 수 있는 부드러운 중력 푸시는 다음 캔을 운송 네스트(86) 안으로 부드럽게 안내한다.
현재 기술된 실시예를 구현하는 또 다른 방법은 예컨대 도 4에 도시된 바와 같은 선형 탈출 구성(linear escapement configuration)에 의한 것이다. 이는 2개의 병렬 컨베이어, 입력 컨베이어 및 출력 컨베이어를 갖는 것을 포함한다. 그것들은 서로 평행하게 나란히 위치하지만 탈출 트랙과 스테이션을 위해 그들 사이에 공간이 있다. 입력 컨베이어를 따라 프로그래밍 가능한 탈출 푸셔가 배치되어 두 컨베이어 사이의 탈출 트랙으로 적절한 시간에 푸시 오프를 제공하도록 구성된다. 협대역 방사 시스템은 탈출 작업 스테이션에서 각 탈출 트랙의 작업 스테이션 위에 제공되어 캔을 밀어내어 작업 스테이션에 머물게 할 때, 적절한 경화를 위해 필요한 만큼 오래 방사를 진행할 수 있다. 경화 기간이 완료되면, 캔은 고속 출구 컨베이어에서 이미 처리 중인 다른 캔들 사이의 간격에 맞도록 적절한 타이밍에 작업 스테이션과 출구 컨베이어로 밀려난다. 이러한 유형의 배열은 긴 체류 시간 동안 많은 병렬 처리를 허용하지만 높은 프로그래밍 가능성을 제공한다. 일반적으로 저렴한 비용으로 구현할 수 있으며 대부분의 다른 구성보다 더 높은 유연성과 더 많은 모듈성을 제공할 수 있다. 그러나 더 많은 감지, 더 많은 프로그래밍 및 캔의 더 많은 관절이 필요하다. 도 4의 선형 탈출 구성은 여기에서 자세히 설명한다.
선형 탈출 구성은 다음과 같이 작동한다. 도 4를 참조하면, 들어오는 컨베이어(111)는 단일 파일 직립 캔들의 열을 가져온다. 개방 상단은 운반되는 진공 컨베이어 반대쪽을 향하고 있다. 컨베이어(111)의 입력 속도는 처리 속도와 시스템 전체 밸런스의 처리 속도에 따라 달라진다. 실제 속도와 벨트 위치는 컨베이어(118 및 119)의 드라이브에 직접 연결된 인코더(109)에 의해 지속적으로 모니터링된다. 인코더는 벨트의 위치를 지속적으로 기록하는 컴퓨터, 제어 시스템 또는 프로그래밍 가능한 제어기에 연결되며 광전지(100)의 입력을 통해 자재 취급 시스템에 들어가는 모든 캔의 위치를 모니터링한다. 경화되지 않은 캔(112)이 입력 벨트에 들어갈 때, 제어 시스템은 캔이 들어갈 수 있는 방사 스테이션을 결정한다. 7개의 완전히 독립적인 방사 경화 스테이션(106)이 도 4에 도시되어 있다. 프로그램 가능 제어기가 캔을 스테이션 3으로 보낼 것이라고 결정하면, 스테이션 3 전환기(diverter;114)에게 매우 정확한 타이밍으로 핑거를 펴도록 경고하여, 방사 스테이션 번호 3으로 캔을 기울이는 데 필요한 벡터 힘을 제공한다. 캔이 스테이션 3에 접근할 때 전환기(114)의 핑거에 닿을 때 움직이는 벨트에 의해 제공되는 운동 작용의 조합에 의해 생성된 밀기 슬라이딩 동작이 있을 것이다. 캔이 스테이션 3 사이드 트랙 컨베이어로 밀려나면, 먼저 데드 플레이트(113) 위로 미끄러져 스테이션 전환기 컨베이어(105)에 의해 픽업된다. 전환기 컨베이어는 중심점(110)이 경화 스테이션(106) 아래의 미경화 캔의 중심점 위에 있을 때까지 미경화 캔을 각각의 경화 스테이션(106)으로 계속 운반한다. 전환기(105)는 광전지(120)가 도착을 확인할 때까지 캔을 경화 스테이션(106)으로 계속 옮길 것이다. 그 순간 전환기 컨베이어(105)는 컨베이어 이동을 멈추고 방사 스테이션(106)이 활성화되어 캔 내부를 방사한다. 전자 광학 시스템은 도 2에 도시된 것과 매우 유사할 수 있다. 온 타임이 정확한 수의 에너지 주울이 캔 내부에 전달되었음을 나타내면, 협대역 경화 시스템(106)이 꺼지고 제어 시스템은 이제 경화된 캔이 나올 준비가 되었음을 알게 된다. 시스템에 있는 모든 캔의 위치를 추적해 온 제어 시스템은 전환기 컨베이어가 캔을 출구 컨베이어(108)로 운반하는 데 걸리는 시간을 알게 된다. 타이밍이 맞고 도 4에 도시된 바와 같이 캔(107) 사이의 간격이 있을 때, 전환기 컨베이어를 다시 활성화하여 경화된 캔을 출구 컨베이어(108) 아래로 이동하는 캔들 사이의 적절한 간격으로 운반할 준비를 한다. 전환기 컨베이어(105)의 속도를 알고 출구 컨베이어(108)에서 합리적으로 균일한 간격으로 캔을 쉽게 배치할 수 있도록 장착된 경우 속도를 조절할 수 있다. 전환기 컨베이어(105)에는 캔이 단단히 부착되어 빠르게 가속될 수 있도록 진공이 통과하는 천공 벨트가 장착될 수 있다. 출구 컨베이어(108)에는 또한 우수한 가속 및 제어를 위해 캔을 벨트에 단단히 고정하기 위해 진공을 끌어당길 수 있는 진공 구멍(104)이 장착될 수 있다. 입구 컨베이어(111)는 모터(119)와 기어 드라이브(118)에 의해 구동되고 출구 컨베이어(108)는 유사하게 모터(101)와 기어 드라이브(102)에 의해 구동되며 둘 다 가장 원활한 제어 시스템에 의해 조정될 수 있는 가변 속도 모터일 수 있고 지원되는 생산 속도에 따라 맞물릴 수 있다. 전환기(114)는 핑거가 캔을 전환할 수 있을 만큼 충분히 빠르지만 캔이 뒤집히거나 변형되지 않도록 부드럽게 작동하도록 설계되어야 한다. 그러나 핑거는 또한 다가오는 다음 캔이 오기 전에 비켜갈 수 있을 만큼 충분히 빨리 오므려야 한다. 제어 시스템은 핑거를 확장하고 핑거를 수축시키는 반응 시간을 알고 있어야 하며 모든 캔 운송, 전환 및 컨베이어(108)에서 시스템을 빠져나가는 타이밍을 조정할 수 있어야 한다.
협대역 적외선 에너지(또는 광대역 에너지)를 생성하는 기능, 캔 생산 기능, 캔/코팅 및/또는 피드백 정보를 검사하는 기능, 캔 처리를 수행하는 기능(최소한 일부 형태)과 같은 현재 기술된 실시예(예: 도 1 내지 도 14와 연계하여 기술된 실시예를 포함)의 많은 기능은 적합한 제어기 또는 제어 시스템에 의해 제어된다는 것을 이해해야 한다. 이러한 제어기 또는 제어 시스템은 특정 구현에 따라 다양한 형태를 취할 수 있지만, 적어도 하나의 형태로 적절한 하드웨어 구성 및/또는 소프트웨어 루틴으로 구현되어 현재 기술된 실시예의 형태 및 기능을 실현할 것이다. 예컨대, 이러한 제어기 또는 제어 시스템은 적어도 하나의 프로세서와 적어도 하나의 형태로 실행될 때 프로세서 또는 시스템(들)의 다른 구성요소가 특정 방식으로 작동 또는 기능하게 하는 코드 또는 명령을 저장한 적어도 하나의 메모리를 포함한다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory) 또는 기타 메모리 구조와 같은 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 장치를 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있다. 또한, 이러한 제어기 또는 제어 시스템은 예컨대 독립형 시스템, 분산 시스템이거나 다른 시스템 또는 보다 포괄적인 시스템에 통합될 수 있다.
위에서 상세히 설명된 현재 기술된 실시예가 실행될 수 있는 상이한 폼 팩터는 주로 경화의 직접적인 협대역 방사 부분을 용이하게 하기 위한 것이다. 다양한 요인에 따라, 완전한 경화를 위해 위의 구성을 증강해야 할 수도 있다. 증강의 한 형태는 캔이 협대역 방사 섹션 바로 전에 통과하는 사전 가온(pre-warming) 섹션을 포함할 수 있다. 이는 협대역 방사 섹션에서 더 적은 주울의 에너지가 필요하도록 캔을 사전 가온하는 것을 용이하게 할 수 있다.
또 다른 형태의 증강은 협대역 방사 후 송풍 후 섹션을 수반할 수 있다. 습식 코팅의 상당 부분이 액체 상태의 물이기 때문에, 경화 공정 중 어느 시점에서 수분을 제거해야 한다. 경화 및 가교 온도에 도달하기 직전에 물이 기화되면, 해당 증기를 캔에서 제거해야 한다. 따뜻한 공기가 필요할 수도 있고 캔에서 증기를 제거하기 위해 캔 위로 공기를 불어야 할 수도 있다. 이는 각 섹션을 통해 캔을 안내하는 트랙 작업이 있는 원형 또는 선형 배열로 사후 가온 섹션으로 구성할 수 있다.
사전 가온 섹션은 따뜻한 공기일 수 있거나 방사될 수 있고 예컨대 부드러운 방사 예열을 제공하기 위해 석영 램프 뱅크가 장착될 수 있다. 증강 섹션은 매우 다양할 수 있으며 시스템이 설치될 정확한 상황, 플랜트 구성 및 지리적 기후에 따라 달라진다. 당업자는 협대역 경화 시스템이 여기에서 교시된 특정 예를 넘어 다양한 방식으로 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 그 전과 후 모두의 증강이 또한 많은 형태를 취할 수 있음을 이해할 것이다.
현재 기술된 실시예와 음료 캔의 내부를 경화하는 전통적인 방식 사이의 한 가지 중요한 차이점은 현재 기술된 실시예가 직접 방사 에너지에 의해 경화된다는 점이다. 기존의 IBO 경화 오븐은 뜨거운 공기 대류를 통해 캔 내부를 가열한다. IBO는 어떤 형태로든 천연 가스를 연소시키거나 저항성 전기 가열을 통해 공기를 가열한다. 둘 다 공기를 가열하고 뜨거운 공기는 캔을 가열한다. 캔이 놓이는 벨트가 뜨겁기 때문에, 컨베이어 벨트에서 금속 캔 바닥으로의 전도를 통해 소량의 열이 발생한다. 이는 또한 벨트가 오븐을 반복적으로 통과할 때 벨트를 지속적으로 가열하여 오븐에서 열을 배출하는 것도 IBO의 결함이자 비효율이다. 확실히, 현재 빈티지(vintage) IBO의 의도는 캔 가열의 대부분이 직접 뜨거운 대류 공기를 통해 이루어지도록 하는 것이다.
대류 가열은 일반적으로 비효율적인 열 전달 공정이다. 그것은 다단계 공정이며 본질적으로 각 단계 사이에 손실이 있다. 먼저 공기를 가열한 다음 캔과 코팅에 열을 전달하기 위해 공기가 캔과 접촉해야 한다. 비슷한 양의 뜨거운 공기가 캔 내부에 닿는 것과 비슷한 양의 뜨거운 공기가 캔 외부에 타격한다. 물론 캔 내부를 닿는 뜨거운 공기는 금속을 가열하기 위해 전도성으로 스며들기 전에 먼저 코팅을 타격한다. 그러나 캔 외부에 닿는 뜨거운 공기는 금속을 가열해야 하며 그런 다음 금속은 코팅을 가열해야 한다. 완벽한 세계에서는 코팅을 가교결합, 경화 온도까지만 가열하는 것이 훨씬 더 바람직하다. 그러나 이는 사실상 불가능한 데, 그 이유는 코팅이 캔 몸체를 구성하는 알루미늄 기판과 밀접하게 접촉하고 매우 얇아서 금속 기판으로 직접 열을 전달하기 때문이다. 이 가열 방식 때문에 금속 기판도 코팅만큼 가열된다. 또한 오븐의 뜨거운 공기는 완전히 균일하지 않다. 뜨거운 부분은 오븐에 본질적으로 존재하며 공기 이동은 장소에 따라 다르므로 일부 캔은 과열되고 다른 캔은 덜 가열되는 경향이 있다. 이러한 경향에 대한 해결책은 경화되지 않은 캔을 방지하기 위해 진정으로 최적인 것보다 더 많은 오븐 열을 사용하는 것이다.
특히 알루미늄 캔의 경우 상당한 시간 동안 이러한 온도에서 알루미늄을 유지하면 캔이 약해지는 결과를 초래한다. 캔이 IBO의 고온에서 2 내지 3분을 보낸 후 발생하는 약화 효과를 견딜 수 있도록 캔이 최종 사양보다 더 무겁고 강하게 제조되어야 한다는 것은 업계에서 잘 알려져 있다.
이 약화 효과가 디템퍼링 효과인지 어닐링 효과인지는 완전히 명확하지 않다. 야금학자들은 그 효과의 이름을 무엇으로 정할지 의견이 분분한다. 매우 명확하고 잘 알려진 사실은 알루미늄이 IBO를 통과하는 과정에서 확실히 약해진다는 것이다. 일반적으로 오븐을 통과하는 직접적인 결과로 바닥 역전 강도의 8 내지 10%가 손실되는 것으로 생각된다.
고전적인 어닐링은 일반적으로 캔이 IBO 오븐에서 보내는 시간보다 높은 온도에서 더 긴 시간이 소요된다. 문헌 검색은 3004 합금 및 기타 유사한 합금 제품군에 대해 이를 입증한다. 문헌과 적어도 하나의 연구에 대한 심층 분석은 알루미늄이 매우 얇기 때문에 캔에서 이 어닐링 및 디템퍼링 공정이 매우 빠르게 발생할 수 있음을 나타낸다. 알루미늄은 우수한 열 전도체이며 일반적으로 3, 4천분의 1인치 벽 두께에서 열 흡수는 거의 즉각적이다. 어닐링 후보가 될 대부분의 항목의 경우와 같이 분 또는 시간이 아닌 초 단위로 측정된다.
UNS A93004로도 알려진 3004 합금 알루미늄은 기본 알루미늄 외에 다음과 같은 화학 조성을 가지고 있다. 최대 0.3%의 실리콘, 최대 0.7%의 철, 최대 0.25%의 구리, 1% 내지 1.5%의 망간, 0.8 내지 1.3%의 마그네슘, 최대 0.25%의 아연 및 각각 0.05%에서 최대 0.15%까지의 다른 원소를 포함한다. 이 합금에는 여러 가지 성질 변화가 있다. 사용 가능한 표준 템퍼에는 0(풀림), H32, H34, H36 및 H38이 포함된다. H는 변형 경화를 나타내며 변형 경화 및 안정화된 H3X가 있다. 알루미늄 음료 캔에 일반적으로 사용되는 특정 성질은 H32보다 덜 변형 경화되지만 어닐링된 조건보다 더 단단한 H19 번호이다. H19 템퍼는 D&I(Draw & Ironed) 공정 중에 발생하는 상당한 냉간 가공을 처리하는 데 이상적이다. 인장 강도에 관한 사양은 26KPSI에서 41KPSI까지 다양하다. 항복 강도는 0 템퍼에서 10 KPSI에서 다양하거나 또는 H38 템퍼의 경우 어닐링된 제품의 최대 36 KPSI까지 다양하다.
캔 강도의 8 내지 10% 감소는 사실상 캔이 압력 하에서 견딜 수 있는 버클 강도 또는 바닥 역전 강도의 감소이다. 캔 형상의 정확한 형상과 두께가 캔 강도에 중요한 요소이기 때문에, 버클 강도는 항복 강도 또는 인장 강도와 직접적인 상관 관계가 없다는 점에 유의해야 한다. 그러나 이들은 경화 전과 후 모두에서 측정될 수 있을 만큼 동일하기 때문에, 버클 또는 바닥 역전 강도의 손실에 책임이 있는 인장 강도 및 항복 강도의 변화임이 분명하다. 이 어닐링/디템퍼링 효과는 분명히 캔 제조 산업에서 그에 따라 처리되어야 하는 요소이다.
현재 기술된 실시예는 IBO에서 발생하는 이러한 어닐링/디템퍼링 효과를 사실상 제거할 수 있다. 현재 기술된 실시예는 IBO를 제거하고 그 자리에 고속 협대역 적외선 방사 경화 기술을 대체한다. 캔은 단일 파일이며 방사는 각 캔에 개별적으로 전달된다. 그들은 그룹으로 대량으로 경화되는 대신에 한 번에 하나씩 연속적으로 경화된다. 협대역 방사 가열의 제어 가능성과 상대적 효율성으로 인해 코팅은 단 몇 초 만에 전체 경화 및 가교 온도에 도달할 수 있다. 캔이 높은 온도에서 보내는 시간이 너무 적기 때문에 약화 효과가 발생할 시간이 없다. 이 고속 방사 경화 기술을 구현하기 위한 세부 사항과 기법은 이 문서 전체에서 자세히 설명한다.
흡수 스펙트럼 분석 결과에 기초하여, 분무 코팅 샘플에 대한 침투 깊이를 계산할 수 있다. 이 적용에서 낮은 침투율은 IR 방사선의 빠른 흡수에 해당하므로 실제로 유리하다.
침투 깊이(95% 흡수)에 대한 표현은 다음과 같다. β = (3*l) / A 여기서 β는 밀리미터 단위의 깊이, l은 실험 샘플의 경로 길이, A는 주어진 파장에서의 흡광도이다. 예컨대, 흡수가 1.526인 1930nm의 파장은 β=3.93mm의 침투 깊이를 초래한다. 이는 입사 에너지의 95%가 흡수되기 전에 적외선이 3.93mm의 코팅을 통과해야 함을 의미한다. 이는 캔의 측벽에서 코팅 두께가 0.00254mm로 낮다는 것을 고려할 때 분명히 불가능할 것이다. 다행스럽게도, 알루미늄은 IR 방사선을 매우 잘 반사한다. 적외선은 스프레이 코팅을 처음 통과할 때 약간 흡수되지만 코팅 아래의 알루미늄 기판에서 반사된 다음 캔 내부에서 반사되는 공정을 시작하면서 코팅을 다시 통과한다. 그것은 각 반사 통과마다 스프레이 코팅과 알루미늄 벽에 접촉한다. 약간 불완전한 반사 동안 알루미늄에 의해 흡수된 적은 양의 에너지도 경화 공정에 도움이 되는 데, 이는 스프레이 화합물을 유지하는 알루미늄 표면에 열 에너지를 발생시켜 화합물을 더 가열하기 때문이다. 또한, 알루미늄이 충분히 가열되면 캔의 외부 장식물도 경화될 수 있음을 인지하여야 한다. 이는 시스템이 이러한 가열 및 경화 목표를 수용하도록 설계, 구성 또는 조정될 수 있도록 일부 구현에 바람직할 수 있다.
가장 얇은 표준 코팅 두께의 경우, 캔 내부의 각 반사는 각 반사로 이중 코팅이 통과하기 때문에 스프레이 코팅을 통해 0.00508mm의 이동이 발생할 것이다. 위에서 결정된 95% 흡수율에 도달하기 위해서는, 3.93mm의 스프레이 코팅이 상호 작용하기 전에 캔 몸체를 774회 통과해야 한다. 65mm 폭의 캔에서(현실이 아닌 완벽한 직교 벽에서 벽 반사를 가정), 이는 빛이 완전히 흡수되기 전에 약 50m를 이동해야 함을 의미한다. 이는 긴 공정처럼 보일 수 있지만 빛의 속도(c=3x108 m/s)는 매우 빠르기 때문에 실제로는 매우 빠르다. 가장 얇은 코팅 두께와 가장 두꺼운 코팅 두께 모두에 대한 타이밍 계산 결과는 0.1mil 두께의 경우 0.17나노초, 0.5mil 두께의 경우 0.03나노초이다. 결과에서 알 수 있듯이, 레이저 다이오드에서 에너지를 방출하는 데 실제로 코팅에 흡수되는 시간보다 훨씬 더 많은 시간이 필요하다.
논의된 바와 같이, 캔 코팅 경화를 위한 현재의 전통적인 방법은 대량 컨베이어가 있는 대형 오븐을 이용한다. 세 개의 연속적인 섹션이 캔을 가열한다. 오븐은 최종 섹션의 온도가 375 내지 450℉ 사이로 유지되는 천연 가스로 공급된다. 캔은 대량 컨베이어 벨트를 사용하여 1분 정도의 경화 시간을 위해 오븐의 가장 뜨거운 부분을 통과한다. 초기 오븐 가열 절차와 관련된 높은 비용으로 인해, 이러한 오븐은 가능한 한 많이 켜두는데, 이는 라인 가동중지 시간 동안 또는 오븐 이전이나 오븐에서 백업할 수 있는 걸림시간 동안 모두 낭비이다.
표 1은 합리적인 가정과 미국의 현재 천연 가스 비용을 기반으로 한 비용 증가를 보여준다. 표 1에서 알 수 있듯이, 오븐 내부를 지속적으로 높은 온도로 유지하기 위해서는 상당한 양의 열이 지속적으로 공급되어야 한다. 천연 가스 비용은 또한 연간 총 작동 비용의 핵심 구성요소이다.
표 1: 기존의 천연 가스 연소 오븐 작동 비용
상기의 높은 코팅 두께 결과는 최악의 경우를 나타내기 위해 사용되었다. 이 분석과 기존 변수의 추가적인 차이점으로는 천연 가스에서 열로, 전기에서 복사열로 변환 효율의 차이, 천연 가스의 경우 $/MCF와 전기의 경우 $/kWh의 차이, 오븐 가동 시간과 다이오드 어레이 가동 시간의 차이 등을 포함한다.
직접 비교할 수는 없지만, 그 차이는 협대역 방사 전기 가열에 유리하게 작용한다. 일반적인 라인 가동 시간(실제로 캔을 생산하는 데 사용되는 시간)이 1년 동안 사용 가능한 모든 시간의 89%라고 가정하면, 냉간 시동과 관련된 비용과 시간 때문에 오븐이 실제로 더 오랜 시간 동안 활성 상태를 유지할 것으로 가정했다. 따라서 라인에서 89%의 시간 동안만 캔을 생산할 수 있지만, 오븐은 실제로 연중 사용 가능한 시간의 95% 온도로 유지된다. 반면에 협대역 방사 가열 요소는 펄스형으로 설계되어 캔이 있고 실제로 경화될 때만 전력을 사용한다. 이를 통해 작동 중 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 유지관리를 위해 라인이 가동중지되거나 라인 걸림이 발생하면 다이오드가 작동하지 않는다. 결과는 실제 라인 가동 시간과 동등한 다이오드 어레이 가동 시간이다.
순전히 환경적인 관점에서, 예비 예에서, 캔을 경화시키고 오븐을 정확한 온도 범위로 유지하는 데 필요한 3,000,000 BTU/hr는 3,000,000 BTU = 3,165,167,700 주울이 되도록 주울로 변환될 수 있다. 이것을 방사 난방 시스템의 시간당 플러그 전력과 비교하면, 표 2는 열이 적절하게 "조준"될 때 가능한 극적인 절감 효과를 보여준다. 협대역 방사 가열 시스템이 코팅을 경화하는 데 필요한 이론적 에너지 요구량에 비해 기존 오븐을 가열하는 데만 12배 이상의 에너지가 필요하다. 즉, 현재 IBO 기술로는 소비되는 에너지의 약 92%가 실제로 낭비되고 있다.
표 2: 협대역 방사 경화 작동 비용
종래의 현재 표준 경화 방법의 결과를 현재 기술된 실시예와 비교하면, 현재 비용 추정에 기초하여 연간 약 $240,000의 상당한 절감이 나타난다.
캔 제조업자에 대한 이 기술의 이점은 많다. 위에서 언급한 예상 사례에서 논의한 바와 같이 극적인 에너지 절약이 있을 뿐만 아니라 대기 오염도 상당히 적다. 에너지 및 비용 절감은 실제로 위의 예보다 더 큰 데, 이는 일반적으로 95HP의 전기 모터를 제거하고 대량 컨베이어 스타일 오븐의 높은 유지관리 측면에서 에너지 절감을 계산하지 않기 때문이다. 아마도 캔 제조자에게 가장 극적인 이점은 현재 기술된 실시예가 올바르게 구현된다면 어닐링/디템퍼링 효과가 완전히 또는 거의 완전히 제거된다는 사실일 것이다. 결과적으로 캔 제조업체는 알루미늄을 적게 사용하여 캔을 만들 수 있다. 일부 생산 캔의 중량은 약 0.34 내지 0.39온스이지만 캔 중량/질량은 예컨대 정확한 형상 및 재료 두께의 함수로 달라질 수 있음을 알 수 있다. 또한 제조업체는 주기적으로 캔을 재설계하고 캔 툴링 및 제조 공정을 재설계하여 중량/질량을 변경할 수 있다(예: 캔의 중량을 줄임). 또한 일부 캔, 예컨대 특수 캔은 중량/질량이 증가하도록 설계될 수도 있다. 능숙하게 구현하면 사용되는 알루미늄을 9 내지 14% 절약할 수 있다. 그러나 알루미늄의 중량을 3%, 5%, 8% 이상 줄이는 것과 같이 알루미늄 양을 줄이는 것은 유익할 것이다. 음료 캔 비용의 약 70%가 알루미늄 재료 비용이므로 캔 제조업체 또는 캔 사용자에게 막대한 절감 효과를 나타낸다. 또한 알루미늄을 채굴, 정제, 제조 및 운송할 필요가 없기 때문에 다른 방식으로 환경적 이점을 얻을 수 있다.
오븐을 통한 약화 효과의 제거는 3가지 방법 중 하나 또는 방법의 조합으로 유익할 것이다. 캔은 현재의 알루미늄과 툴링으로 만들 수 있지만 알루미늄의 약화를 제거하기 때문에 현재 캔보다 훨씬 더 강할 것이다. 대안으로, 캔을 제조하는 데 더 적은 양의 알루미늄이 필요하다. 제3 가능성은 현재 고가의 알루미늄 제품 대신 더 저렴하고 저합금 또는 저강화 알루미늄을 사용할 수 있다는 것이다. 제조자가 이 기술의 현재 기술된 실시예를 구현하기 위해 선택하는 방법에 따라 이들의 조합일 수 있다.
현재 기술된 실시예를 채용할 때 캔 제조에 사용되는 알루미늄의 양을 감소시키는 다수의 새로운 방법이 있다. 알루미늄 코일 스톡의 제조업체와 공급업체는 알루미늄을 특정 정밀도와 두께로 압연하는 데 일상적으로 프리미엄을 부과한다. 알루미늄은 파운드 단위로 가격이 책정되고 판매되지만 압연 및 마무리 공정에도 상당한 공정 비용이 든다. 더 적은 중량의 알루미늄이 필요하지만, 알루미늄 코일 스톡 제조업체는 더 얇지만 여전히 정밀한 사양으로 롤링해야 할 수 있다. 그들의 이익 지위를 유지하기 위해, 그들은 더 두꺼운 알루미늄의 더 큰 중량에 대해 그들이 하는 것보다 더 큰 롤링 프리미엄을 부과할 수 있다. 압연기가 이러한 비즈니스 접근 방식을 취하는 경우 절감 효과가 발생하지 않을 수 있다. 현재 기술된 실시예를 구현하는 더 새로운 방법은 블랭크의 절단 모서리 직경을 감소시켜 최종 컵의 직경을 줄이는 것이다. 일반적인 12온스 2피스 캔의 시작 컵은 직경이 5.100"이다. 이 기술은 컵 크기를 비례적으로 줄여 중량을 줄이면서도 동일한 코일 시트 두께를 유지하여 동일한 롤링 프리미엄을 유지한다. D&I 공정의 제1 단계는 "시작 컵"을 딥 드로잉하는 것이다. 다시 말하지만, 이는 알루미늄 코일의 폭은 더 적지만 현재와 동일한 두께를 가지므로 산업 표준 가격에 해당하고 더 좁은 폭으로 분할되어야 함을 의미한다. 더 작은 직경의 컵으로 시작하면, 캔 몸체 최종 제품은 완성된 캔에서 원하는 더 얇은 사양으로 끝나게 되지만 알루미늄을 더 얇은 게이지 사양으로 롤링하는 데 드는 프리미엄은 없다. 숙련된 공구 제작자는 공구의 수정 또는 재구성을 이해할 수 있다. D&I 공정의 제1 단계인 딥 드로잉 컵인 비례적으로 더 작은 직경의 컵으로 끝나기 위해서는, 그것의 모든 부분이 새 직경에 대해 의도되고 올바르게 지정되도록 툴링을 제조하거나 또는 변경해야 한다. 컵은 이중 작용 컵핑 프레스(double action cupping press)로 만들어지며 툴링은 컵핑 프레스 설정의 설계와 빈티지에 따라 컵 폭이 다양하다. 블랭크의 직경을 더 작게 만들어 소위 "절단 에지"를 줄여야 한다. 이러한 블랭크는 코일 에지에 대해 60° 각도로 코일 폭을 가로질러 단단히 중첩되어 블랭크들 사이의 스크랩 양을 최소화하고 블랭크의 접선 에지들 사이에 최소한의 알루미늄 웹이 남아 있다. 이를 구현하려면, 코일 스톡의 전체 폭를 줄이고 더 큰 직경의 기존 크기 블랭크와 동일한 수의 컵 블랭크를 폭에 걸쳐 만들어야 한다. 대안은 더 넓은 코일 폭이 유지되지만 더 많은 컵 블랭크와 컵이 그 폭에 걸쳐 만들어지는 방식으로 재툴링하는 것이다. 어쨌든 압인 다이의 각 툴링 스테이션에서 컴파운드 딥 드로잉 툴링은 올바른 새 직경, 간극 및 깊이로 다시 만들어야 한다. 새 펀치, 드로우 링, 홀드다운 및 모든 관련 툴링 구성요소는 새 직경과 일치해야 한다. 단단히 중첩된 구성을 유지하고 각 블랭크 간의 스크랩 관계를 최소화하려면, 각 툴링 스테이션의 기하학적 관계를 조정해야 한다. 툴링 구성요소는 직경이 더 작아지고 따라서 공구강과 기계 가공이 덜 필요하므로 현재의 대형 버전보다 상대적으로 저렴해야 한다. 더 작은 직경의 컵을 만들기 위해서는 커퍼 프레스 툴링에 대한 수정이 필요하지만 이러한 변경에 대한 보상은 상당히 클 수 있다. 커퍼 프레스, 공급 설비 및 전체 시스템의 균형은 새로운 툴링 또는 툴링 수정을 사용하도록 재구성할 수 있어야 한다.
이 기술을 올바르게 구현하기 위해서는, 현재 기술된 실시예가 어떻게 작동하는지에 대해 더 자세히 이해하는 것이 중요하다. 현재 기술된 실시예는 실행에 대한 바람직한 감소가 캔의 내부 및 코팅 자체에 가능한 한 직접적으로 강렬한 적외선 협대역 에너지를 주입하는 것을 교시한다. 이는 적외선 에너지를 각 개별 캔의 내부로 직접 조준하고 투사하는 것을 의미하며 플랜트 주변에서 적외선 에너지를 튕기거나 캔 그룹 또는 대량의 캔을 가열하려고 시도하여 에너지를 낭비하지 않는다. 캔 외부 또는 캔 외부와 캔 내부 모두를 방사하여 현재 기술된 실시예를 구현하는 것이 가능하지만, 더 효율적인 구현은 에너지를 캔 내부로 직접 조준하는 것이다. 이는 협대역 에너지의 광자가 실제로 사전 경화된 액체 형태의 코팅에 침투하여 부분적으로 흡수되기 때문에 훨씬 더 효율적이다. 그것은 실제로 코팅을 통과하는 동안 일부 에너지는 직접 흡수되고 제2 통과 및 해당 추가 흡수를 위해 코팅을 통해 다시 알루미늄 기판에서 반사된다. 추가 에너지는 광자가 복귀 이동에서 코팅을 통과할 때 흡수되며 모든 후속 반사에서 코팅을 통해 두 번의 통과가 있게 된다. 코팅이 너무 얇아서 모든 광자 에너지를 빠르게 흡수하지 못하고 광자가 다음 코팅 표면에 영향을 미칠 때까지 반사 경로를 계속 유지한다. 당구공이 캔의 내부 표면에서 튕겨져 나가며 각각의 추가 반사 전에 코팅을 통해 인바운드 및 아웃바운드 패스를 한다고 상상하시오. 당구공 비유를 계속하면서, 당구공이 결국 속도가 느려지고 멈추는 이유는 범퍼에 에너지를 모두 잃고 구름 마찰에 더 적은 양을 잃었기 때문이다. 마찬가지로, 광자는 두 가지 주요 방식으로 에너지를 잃는다. 각 패스에서 코팅을 통과할 때 에너지가 흡수되고 불완전한 반사 충격으로 알루미늄에 약간의 에너지가 손실된다. 어떤 파장의 협대역 적외선 방사 에너지가 사용되는지에 따라 광자의 전체 에너지 양이 코팅과 알루미늄 가열에 의해 흡수되기 전에 수백에서 약 1,500번의 반사가 있을 것이다. 물론 코팅이 두꺼울수록 코팅을 통과할 때마다 더 많은 에너지가 코팅에 흡수된다. 코팅을 통과하는 더 긴 경로는 광자가 코팅을 통과하는 동안 발생한 광자 충격으로 인해 더 많은 흡수가 발생함을 의미한다. 예컨대, 코팅을 통한 진입 및 통과의 가파른 각도는 더 많은 경로 길이를 제공하여 더 많은 흡수를 제공한다.
강력한 협대역 방사 에너지를 생성하고 이를 효과적으로 캔 내부로 보내는 방법에는 여러 가지가 있다. 광대역 방사 에너지를 사용하는 것이 가능하지만 효과적이고 효율적으로 구현하는 것이 훨씬 더 복잡한다. 예컨대 석영 램프에서 생성된 광대역 에너지는 정말 깨끗한 구현에 필요한 종류의 속도로 켜고 끌 수 없다. 석영 램프의 회전 속도 및 전체 가온 타임은 초 단위로 측정되며 전체 최적 온 타임은 많은 구성에서 1초 또는 2초 또는 심지어 1초의 몇 분의 1초에 불과할 수 있다. 또한 고유한 형상과 필라멘트 구성으로 인해 필요한 곳에 정확하게 에너지를 집중시키는 것이 훨씬 더 어렵다. 그것들은 정확한 수의 주울의 정밀한 전달을 쉽게 용이하게 하지 않으며 오히려 더 큰 특정 영역으로 일정 주울의 에너지를 전달하지만 제어하기 어려운 플러드 배열(flood arrangement)에서 더 잘 작동하는 경향이 있다. 광대역 소스는 고유한 특성으로 인해 초고속 경화를 촉진하지 않을 수 있으므로 캔을 급속히 과열시켜 어닐링 효과의 일부 또는 전부를 유도할 수 있다. 협대역 방사와 협대역 에너지의 반도체 기반 생산에는 많은 이점이 있다. 첫째, 그것들은 마이크로초 속도로 켜고 끌 수 있다. 그것들은 실제로 DC 전압 입력(일반적으로 1.2 내지 3.3볼트 사이)을 수신할 때만 광자 에너지를 생성하며 석영 램프 또는 가스 방전 램프와 같이 전기 입력 전류가 흐르는 것을 멈춘 후 상당한 출력을 유발하는 히스테리시스 또는 높은 흑체 등가(black body equivalence)가 없다. 광대역 소스는 일반적으로 매우 높은 온도에서 작동하므로 일련의 구현 문제가 발생한다. 이들의 존재로 인해 전체 경화 환경이 상당히 뜨거워지므로 구성요소의 신뢰성이 떨어지고 훨씬 더 높은 온도를 견딜 수 있는 광학계가 필요하다. 그것들은 본질적으로 수명이 훨씬 짧고 자주 교체해야 하므로 유지관리 및 가동 중지 시간이 추가된다. 또한 협대역 설정은 항반사 코팅의 우수한 구현에 적합하다. 이는 코팅이 사용되는 정확한 협대역 파장에 맞게 설계되고 최적화될 수 있기 때문이다. 덜 최적인 광대역 항반사 코팅일 필요는 없다. 마찬가지로 콜드 미러 코팅과 같은 광학계 및 광학 코팅은 좁은 특정 파장 범위에 대해 더 쉽게 설계할 수 있다. 렌즈는 서로 다른 파장에 대해 서로 다른 거리에 초점을 맞추기 때문에 협대역 시스템용 광학 트레인을 설계할 때 정밀도가 높을수록 이점이 될 수 있다. 협대역은 다르게 해석될 수 있지만 전체 폭, 절반 최대 대역폭이 일반적으로 100나노미터 미만인 광학 또는 광자 에너지의 생산을 언급하고 있음을 이해해야 한다. 협대역 에너지 소스가 고체 상태이거나 반도체 소스인 경우, 이는 일반적으로 광대역 형광이 장치 구성에 추가되지 않는 경우에 해당된다. LED의 원시 출력은 일반적으로 그 범위 내에서 본질적으로 협대역이지만 레이저 다이오드는 더 좁고, 예컨대 20나노미터(nm) 미만, 일반적으로 ±10나노미터(전체 폭/절반 최대) 미만 또는 특정 유형의 경우 심지어 ±1nm (전체 폭/절반 최대)만큼 좁다. 예컨대 VCELS 및 SE-DFB 장치는 일반적으로 대역폭이 ±2nm(전체 폭/절반 최대) 미만이다. 정확한 대역폭은 출력의 중심 파장만큼 중요하지 않다. 파장은 에너지가 코팅 자체에 흡수되는 속도를 결정할 수 있다. 코팅의 투과율은 다양한 파장에서 측정할 수 있으며 최상의 흡수 결과를 달성하는 파장을 선택할 수 있다. 예컨대, 적어도 일부 실시예에서, 경화를 위해 사용되는 협대역 적외선 에너지(이는 상술한 바와 같이 구현에 따라 ±1 nm(전체 폭/절반 최대)만큼 좁을 수 있음)는 코팅의 적어도 하나의 흡수 특성과 일치할 것이다. 따라서, 캔의 내부 표면에 일반적으로 도포되는 수성 에폭시 코팅의 예에 대해, 협대역 파장은 800-1200 nm 범위, 예컨대 대략 972 nm에서 떨어질 수 있다. 972 nm는 여기에서 논의된 바와 같이 수성 에폭시 코팅에 대한 깊은 침투 파장을 나타낸다. 코팅에 의한 실질적으로 더 빠른 흡수는 1400nm에서 1600nm의 범위, 예컨대 약 1,454nm 또는 1456nm에서 가능하지만 벽 플러그 효율은 높지 않으므로 트레이드 오프는 시스템 설계자가 결정해야 하는 사항이다. 1850nm 내지 2000nm 범위, 예컨대 1935nm에서 유사한 벽 플러그 효율 문제가 존재한다.
많은 고전력 산업 공정과 마찬가지로, 이 공정은 시스템 설계자의 마음에 가장 중요한 안전을 염두에 두고 구현되어야 한다. 현재 기술된 실시예가 그 최종 설계에서 어떻게 실행되는지에 관계없이, 기술의 위험한 측면에 대한 물리적 또는 시각적 노출을 방지하기 위해 적절한 안전 가드가 있어야 한다. 강력한 적외선 에너지는 눈의 손상이나 실명을 유발할 수 있으므로, 안전한 설계를 통해 예방해야 한다. 시스템의 실제 자재 취급 부분에는 움직일 때 또는 기능을 수행하기 위해 갑자기 작동할 때 위험할 수 있는 움직이는 부품이 많이 있다. 사람이 있을 때 움직임을 안전하게 정지시키는 물리적 가드 또는 전자 감지 장치인 보호 장치를 구현해야 한다. OSHA, CSA 또는 CE 안전 표준은 시스템 안전의 모든 측면에 대해 시스템을 설계할 때 준수해야 한다.
시스템의 협대역 방사 측면은 시스템의 안전 측면에 매우 엄격한 주의를 기울여야 한다. 코팅을 빠르게 경화시키는 데 매우 효과적인 강력한 적외선 에너지는 육안으로 매우 위험하다. 눈에 보이지 않으며 사람이나 동물이 눈을 깜빡이기 전에 빠르게 눈을 멀게 할 만큼 강력하다. 선글라스나 용접 안경도 필터가 약하고 잘못된 파장을 필터링할 수 있기 때문에, 강력한 광자 에너지가 눈을 손상시키는 것을 막는 데 적합하지 않다. 실행 감소에 사용할 수 있는 더 긴 적외선 파장 중 일부는 눈의 망막에 침투할 수 없지만 여전히 눈의 각막, 공막, 홍채 및/또는 수정체를 손상시킬 수 있다. 종종 이러한 파장은 "눈에 안전한" 것으로 잘못 언급되지만 이는 눈의 망막에 대한 잠재적인 손상에 대해서만 사실이다. 시스템은 레이저 다이오드 또는 어레이가 생성하는 협대역 광자 에너지에 대한 최소 안전 임계값을 넘어 누구나 눈에 노출될 가능성을 제거하도록 설계되어야 한다. 예컨대 이중 백업 인터록 시스템과 같은 안전 장치는 제어판이나 안전 가드로 설계할 수 있다. 협대역 장치에 전원이 공급되는 동안 가드를 제거할 수 없도록 설계해야 하며, 안전 가드가 제거된 동안 장치에 전원을 공급하기 위해 전원을 점퍼하거나 제리 조작(jerry-rig)할 수 없도록 설계해야 한다. 또한 모든 인클로저와 가드는 협대역 장치에 전력을 공급할 수 있을 때 빛이 새지 않도록 설계해야 한다. 또한 어레이가 시스템 내부에 없을 때 전원 공급 장치에 우연히 연결되지 않도록 어레이를 설계하여 서비스 직원이나 호기심을 찾는 사람들이 장치의 전원을 켜고 그 결과 다칠 염려가 없도록 강력히 권고한다. 강력한 협대역 적외선 에너지는 사람의 눈에 완전히 보이지 않기 때문에 눈은 손상이 발생할 때까지 깜박임 반사를 작동시킬 수 없다. 신체의 다른 부분에 노출되는 것은 불쾌하거나 심각한 화상을 유발할 수 있지만, 눈이 이 에너지에 순간적으로 노출되는 것만큼 심각하지는 않다. 따라서 적용 가능한 모든 기관의 안전 기준을 준수해야 하며 협대역 고속 경화 시스템이 안전하도록 견고한 설계 상식을 발휘해야 한다. 그것은 뛰어난 유용성을 제공할 것이지만 안전은 현재 기술된 실시예에 따라 구축된 시스템을 사용하는 모든 측면의 필수적인 부분이어야 한다.
또한, 현재 기술된 실시예의 성능을 더욱 향상시키는 강력한 방법은 코팅에 특수 첨가제를 넣는 것을 포함한다. 이는 주어진 파장에서 흡수를 극적으로 증가시킬 것이다. 신중하게 선택하고 경화에 사용되는 파장과 일치하면, 이는 코팅에 더 많은 열을 가하고 알루미늄 또는 스틸 캔 스톡에 더 적은 열을 가하는 데 도움이 될 수 있다. 다시 말해서, 첨가제 또는 이슬점은 사용되는 파장에서 코팅을 훨씬 더 흡수성 있게 만들어 더 많은 가열이 금속에서 전도되기보다는 코팅 자체로 직접 이루어진다. 그것은 필요한 경화 또는 가교 온도에 도달하기 위해 비경화 기능에서 더 적은 바운스를 가지므로 낭비되는 에너지가 적어 시스템의 효율성을 향상시킬 수 있다.
사용되는 코팅을 더욱 최적화하기 위해 이러한 경화 시스템의 협대역 적외선 에너지를 사용하여 통합하는 것도 가능하다. 코팅 제조업체는 내부 캔 코팅 목적에 적합한 IR 작동 화학 반응 액추에이터 또는 가속기를 사용할 수 있다. 또한 특정 협대역 적외선 파장 대역에서 흡수할 수 있는 기능성 염료를 사용할 수 있다. 이러한 염료는 예컨대 야마드 화학 컴퍼니(Yamada Chemical Co.)에서 제조한다. 협대역 IR 방사는 화학 코팅 제조업체에서 코팅을 개선하거나 BPA 기반 코팅을 줄이거나 제거하거나 다양한 방식으로 성능을 개선하기 위해 창의적인 방식으로 사용할 수 있다. 캔 내부의 반사 중 일부는 본질적으로 캔의 개방 상단을 통해 에너지를 내보내게 된다. 적절하게 설계된 시스템은 반사 표면을 적절하게 배치하여 적어도 부분적으로는 방출되는 에너지를 캔으로 되돌려 소비될 때까지 추가 경화를 수행한다. 그러나 가장 반사율이 높은 표면일지라도 충격 에너지의 몇 퍼센트를 반사 물질에 양보한다. 그것들은 종종 프레넬 반사라고 불린다. 또한 일부 에너지는 산란되거나 잘못 반사되어 캔으로 다시 들어가지 않을 수 있다. 적절하게 설계된 반사 형태 또는 원뿔(64)은 반환된 에너지의 더 나은 배치를 제공할 수 있으므로 더 많은 에너지가 코팅을 통한 추가 통과에서 흡수되고 기본 재료에서 반사된다.
상세한 캔 내부 경화를 포함하는 실시예에 의해, 건조 오븐(예: 건조 스테이션) 및 핀 체인 오븐(예: 외부 캔 표면 경화 스테이션) 기능 모두 다음과 같은 주요 이점으로 달성될 수 있다. 마찬가지로 정밀하게 지시되고 제어되는 협대역 가열 기술을 사용한다. 위에서 언급한 바와 같이, 각각의 스테이션이 20초 미만으로 건조 또는 경화 기능을 수행하면, 캔에서 디템퍼링, 어닐링 또는 약화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 각 오븐은 매우 다르게 설계되고 구성되지만 협대역 적외선 방사 기술을 사용한다는 공통점이 있다. 협대역 적외선 기술은 전기를 사용하여 근본적인 에너지를 제공하여 궁극적으로 적외선 에너지를 생성하기 때문에, 오븐에서 탄화수소 사용을 완전히 제거할 수 있다. 전체 플랜트가 건조, 잉크 경화 및 내부 코팅 경화의 세 가지 주요 "열 공정" 기능으로 그렇게 하는 경우, 전체 플랜트는 탄화수소 연료 기반 열 또는 오븐 공정이 없어도 된다.
건조 오븐 또는 건조 스테이션은 도 6에 도시된 바와 같이 캔 생산의 순서로 세척 공정 직후에 제공되며 여전히 대량 운반 시스템의 형태를 취한다. 그것은 개방형 메쉬 컨베이어 벨트 또는 개방형 힌지 슬랫 배열을 사용하여 방사 적외선 에너지가 아래에서 개방 상단을 통해 아래에서 위쪽으로 캔으로 투사될 수 있다. 이상적으로는 적외선 에너지가 통과할 수 있는 최대 개방 공간을 제공하는 가능한 가장 큰 메시 단면이 가장 효율적인 설계를 생성한다. 대량 컨베이어의 폭과 속도는 플랜트 속도와 원하는 처리량에 따라 크기가 결정된다. 그들은 일반적으로 20에서 40 캔 직경의 폭이지만 그 이상으로 다를 수 있다. 그러나 캔 제조 플랜트의 처리량 및 생산 속도 요구사항에 대해 바람직하고 최적인 폭은 무엇이든 쉽게 구성할 수 있다.
이러한 대량 컨베이어 건조 공정 적용에서, 실제 가열은 현재 기술된 실시예에서 두 가지 방식으로 발생한다. 협대역 방사 적외선 에너지는 메쉬 또는 천공 벨트를 통해 역전된 캔의 개방 상단으로 조준되거나 투사된다. 에너지는 캔 내부에서 바운스를 시작하고 각각의 바운스로 캔에 에너지를 전달한다. 광자 에너지가 캔의 내부 벽으로 가는 도중에 물을 만나면, 물을 통과하여 만나는 물의 두께에 따라 다른 에너지 양자를 부여한다. 이 상호 작용은 물을 증발 온도로 가열하기에 충분한 광자 에너지가 물과 알루미늄의 조합에 의해 흡수될 때까지 계속된다. 증가된 증발은 아주 적당한 온도에서 발생하지만 점점 더 높은 온도에서 가속된다. 물론 물이 기체 전이 온도인 212℉에 도달하면, 수증기가 되어 캔에서 물을 제거하기 위해 공기 이동만 하면 된다. 공기 이동은 신선하고 건조한 공기를 캔으로 도입하도록 구성된 팬과 송풍기에 의해 제공되어 더 무거운 수증기가 함유된 공기가 밖으로 배출되도록 할 수 있다.
많은 상이한 적외선 파장이 이 적용에 대해 효과적으로 작용할 것이지만, 타겟에 의해 훨씬 더 빠르게 흡수되는 파장을 이용함으로써 훨씬 더 큰 효율을 얻을 수 있다. 물은 코팅의 주요 성분이다. 가장 짧은 파장의 수분 흡수 피크는 1456나노미터이다. 모든 수분 흡수 피크를 사용할 수 있지만 1456은 강력한 반도체 기반 방사 장치를 제조하는 가장 쉬운 파장이다. 약 1450나노미터에서의 흡수 성향은 예컨대 1000나노미터에서의 흡수율의 몇 배이다. 또 다른 흡수 피크는 1450 피크보다 약 4배 더 흡수되는 1932 나노미터에 존재한다. 그러나 1450에 비해 1932에서 반도체 기반 방사 장치를 제조하는 것이 훨씬 더 어렵다. 파장이 길수록 반도체 디바이스의 벽 플러그 효율이 낮아진다. 그러나 알루미늄은 더 긴 파장보다 더 큰 약 1000나노미터에서 흡수를 가지므로 고려해야 할 최적화 트레이드오프가 있을 수 있다. 따라서 적용 엔지니어는 추가 흡수율이 더 긴 파장 장치에서 일반적으로 나타나는 감소된 전력 및 감소된 벽면 플러그 효율성만큼 가치가 있는지 판단해야 한다.
지금까지 설명된 것은 대량 컨베이어와 함께 협대역 기술을 활용하지만, 예컨대 일련의 단일 파일 컨베이어에서 각 개별 캔을 건조시키도록 구성하는 것도 가능하다. 구성은 위에서 설명한 캔 내부 경화와 매우 유사하다. 가장 큰 차이점은 캔에 아직 코팅이 되어 있지 않으며 경화 중인 캔 내부 코팅이 있는 캔만큼 높은 온도까지 가열할 필요가 없다는 것이다. 건조 오븐의 목적은 캔에서 아직 배출되거나 증발하지 않은 남은 탈이온수를 간단히 제거하는 것이다. 다시 말하지만, 물의 증발은 온도 상승에 의해 가속되지만 해수면에서 212℉ 위의 비등점 이상으로 상승할 필요는 없다. 고도가 높은 위치에서는 상태를 수증기로 변경하여 더 빠른 증발을 제공하기 위해 온도를 높게 올릴 필요가 없을 수 있다.
핀 체인 오븐 또는 외부 캔 표면 경화 스테이션은 협대역 기술의 완전히 다른 전개를 필요로 한다. 핀 체인 오븐의 목적은 캔의 외부 둘레에 막 인쇄된 잉크를 경화시키는 것이다. 실제로는 이 오븐에서 잉크를 완전히 경화시키지는 않지만 핀 체인 오븐에 잠깐 노출되는 동안, IBO에서 추가 경화가 발생할 때까지 인쇄물을 문지르거나 번지거나 손상시키지 않도록 충분히 경화시킨다.
핀 체인 오븐에서의 적용 요건은 레이저 어레이의 조준 및 집중 능력을 잘 활용하도록 잘 설정되어 있다. 방사 에너지가 캔의 원통형 외주를 향하기 때문에 에너지의 일부는 잉크에 흡수된 후 통과하고 일부는 알루미늄 기판에 흡수된다. 그것은 알루미늄 기판에서 바운스되어 잉크를 통해 다시 통과하므로 나가는 도중에 잉크에 더 많은 열 에너지가 축적된다. 그러나 에너지가 캔 내부에 투사되는 경우와 달리 이 적용 프로그램에서는 에너지가 캔으로 반환되고 임의의 공간으로 반사되어 낭비되지 않도록 주의해야 한다. 거울 표면을 캔 주위에 배치하여 에너지를 캔 방향으로 다시 반사할 수 있다. 그러나 거울의 문제는 입사각이 반사각과 같고, 따라서 실제로 에너지를 반사할 거울 표면을 캔 외부의 필요한 위치에 정확하게 다시 배치하는 것이 불가능하지는 않더라도 매우 어렵다. 모델링은 제1 커플 반사 후 반사 방향 제어가 거의 완전히 손실되었음을 보여준다.
에너지를 캔으로 다시 반사시키는 훨씬 더 우아한 방법은 구성이 다양할 수 있지만 구현에 따라 원하는 결과를 얻기 위해 예컨대 적절한 크기의 복수(예: 수십, 또는 수백 또는 수천)의 코너 컵 반사체를 갖도록 구성되는 코너 큐브 반사 시트를 활용하는 것이다. 이러한 시트 및 관련 기술의 다양한 적용 및 사용은 2011년 5월 6일에 출원된 미국 특허 출원 제13/102,588호(및 제목이 "코너-큐브 방사 제어(Corner-Cube Irradiation Control")에 완전히 설명되어 있으며, 이는 전체 내용이 참조로 여기에 포함된다. 기본적으로 시트는 캔에서 반사된 지점으로 정확히 에너지를 되돌려 보내기 위해 반사가 올 것으로 예상되는 방향과 가능한 한 직각으로 위치되어야 한다. 도 9는 캔 주위에 배열되지만 캔이 컨베이어 상에서 이동해야 하는 "비행 금지 구역"을 넘어선 코너 큐브 반사 시트를 도시한다. 캔이 아무 것도 건드리지 않도록 각별히 주의해야 하고 그렇지 않으면 잉크가 번질 수 있다. 효과적으로 실행되어야 하는 개념은 캔에 직접 영향을 미치는 협대역 에너지의 양을 최대화한 다음 최대한 많은 반사 에너지를 활용하여 잉크가 묻은 캔의 외부 표면으로 되돌리는 것이다.
레이저 어레이는 매우 정밀하게 조준되고 초점이 맞춰질 수 있기 때문에 잉크와 캔을 매우 빠르게 가열할 고농축 에너지를 갖는 것을 용이하게 한다. 통과할 때 에너지가 캔의 측면 벽에 집중되면, 정말 짧은 순간에만 제대로 집중된 다음 캔들 사이를 조준하고 낭비하게 된다. 이에 대한 한 가지 해결책은 에너지가 더 오랜 시간 동안 캔 몸체의 올바른 위치에 계속 집중되도록 서보 또는 검류계 제어 미러로 캔이 지나갈 때 관절을 연결하고 추적하는 것이다. 이는 실행 가능한 해결책이지만 유지관리 및 설정 문제를 일으킬 수 있는 추가 메커니즘과 정교함이 필요하다.
또 다른 해결책은 캔이 초점 영역에 없을 때 어레이를 끄는 것이다. 그런 다음 캔이 시야에 들어올 때 원하는 타이밍에 어레이가 다시 켜진다. 이 작업을 전략적으로 수행하는 경우, 두 개 이상의 어레이가 동일한 전원 공급 장치를 공유할 수 있도록 위치와 타이밍을 조정하여 전원 공급 장치를 절약할 수 있다. 전원 공급 장치의 DC 전원은 해당 타이밍 순간에 전원이 필요한 어레이로 간단히 전환된다.
잉크를 경화시키기 위해 급속 가열을 증가시키는 추가 방법은 캔 내부에 열의 일부 또는 전부를 주입하는 것이다. 이는 캔의 개방 상단에 주입된 에너지가 흡수되거나 캔 밖으로 완전히 튕겨 나올 때까지 본질적으로 튀기 때문에 많은 반사 관리가 필요하지 않다는 이점이 있다. 에너지가 캔의 개방 상단에 집중되도록 하나 이상의 고도로 집중된 어레이를 배치하고 캔의 입구가 초점 패턴과 완벽하게 정렬될 때 강력한 에너지 펄스 타이밍을 맞추면 에너지를 주입하여 빠른 가열을 제공할 수 있다. 광자 에너지는 캔이 더 이상 올바른 위치에 있지 않기 전에 순간적인 펄스보다 더 오래 켜질 수 없기 때문에, 일반적으로 캔이 경로를 따라 고속의 협대역 오븐을 통해 진행함에 따라 더 많은 에너지를 순차적으로 주입하는 일련의 어레이가 필요하다. 그러나 정상 상태 작동에 비해 순간 펄스에 대해 레이저 다이오드 어레이를 훨씬 더 높은 전류 입력 레벨로 푸시하는 것이 가능하다. 인덱싱 방식 또는 내부 베이크 오븐에 대해 교시된 개념과 유사한 연속 추적으로 캔을 사용할 수 있도록 자재 취급 수단을 설계함으로써 캔의 개방 단부에 고출력 협대역 광자 에너지를 주입하는 다른 방법이 있다. 유일하게 중요한 차이점은 잉크가 부딪히거나 긁히거나 번지는 것을 방지하기 위해 캔을 진공 상태로 유지해야 한다는 것이다.
캔 플랜트 전반에 걸쳐 전기 또는 협대역 방사를 사용하는 한 가지 이점은 알루미늄 코일에서 완제품 캔에 이르기까지 전체 공정을 통해 탄화수소 연료, CO2, 아산화질소 및 일부 기타 오염 물질을 완전히 제거한다는 것이다.
탄화수소 연료, CO2, 아산화질소 및 기타 연소 오염 물질을 제거하는 또 다른 이점은 오븐 중 하나에서 악취가 나거나 유해한 오염 물질을 생성할 수 있는 플랜트 근처에 사는 사람들과의 공적 관계가 크게 향상된다는 것이다. 연소가 깨끗하고 적절하게 문지르며 오븐이 적절하게 유지관리되고 최적화되도록 하기 위해 때때로 무용한 지식이 있는 사람들에 의한 지속적인 유지관리가 필요하다. 환경 옹호자들은 캔 플랜트의 천연 가스 또는 탄화수소 연료 오븐에 매우 반대한다.
캔 플랜트 전반에 걸쳐 전기 또는 협대역 방사를 사용하는 또 다른 이점은 풍차, 수력 발전 및 태양 전지 패널/광전지와 같은 전체 플랜트에 전력을 공급하기 위해 재생 연료 소스를 사용할 수 있다는 것이다.
또 다른 이점은 협대역 방사를 이용할 때 본 명세서에 기술된 3가지 유형의 오븐 중 임의의 것으로부터 유도된다. 현재 기술된 실시예가 올바르게 구현되는 경우 가능한 바와 같이 건조 또는 경화가 빠르게 발생하는 경우, 현재 이용되고 있는 기술로 발생하는 어닐링 또는 강도 손실에 비해 너무 빨리 발생한다. 이 경화 방법론에서는 온도에서의 시간이 너무 짧아 경화 시간이 길어질 때 발생하는 약화 현상의 근본적인 입자 성장을 허용한다. 고속 건조 또는 고속 경화 또는 둘 다 사용되는 경우 둘 다 사용되기 때문에, 알루미늄은 더 강하게 유지되어 더 강한 캔을 만든다.
협대역 경화 및 건조의 또 다른 이점은 이 기술로 구현되는 플랜트의 각각의 연속적인 오븐에서 발생하는 점진적으로 더 큰 이점이 있다는 것이다. 따라서 고속 협대역 기술로 공정에서 3개의 오븐을 모두 사용하여 캔을 제조하면, 드로잉 및 아이어닝 공정 후에도 알루미늄 고유의 강도를 모두 유지할 수 있다. 다시 말해서, 딥 드로잉 및 아이어닝 공정이 알루미늄의 입자 크기 및 가공 경화에 자체적으로 영향을 미치기는 하지만, 협대역 고속 건조/경화는 독점적으로 사용되기 때문에 현재 오븐의 결과로 발생하는 어닐링은 공정 종료 시 발생하지 않는다.
경화 및 건조를 위한 빠른 협대역 기술을 구현하는 또 다른 중요한 이점은 공정에서 상당한 양의 알루미늄(10%에서 14%)을 절약할 수 있는 능력이다. 캔 제작 툴링, 감소 단계 및 오븐 처리에는 많은 차이가 있기 때문에, 알루미늄 절약은 절약을 최적화하기 위해 해결할 수 있는 많은 변수의 함수이다. 더 얇은 코일 스톡 재료로 제조함으로써 더 적은 양의 알루미늄으로 동일한 강도의 캔을 제조할 수 있다. 대안적인 주요 이점은 동일한 시작 코일 스톡 두께를 유지하면서 툴링을 변경하여 동일한 기본 캔 형상, 액체 용량 및 사양을 더 작은 직경의 블랭크에서 제조함으로써 캔을 제조하는 데 필요한 상당한 양의 알루미늄을 절약하는 것으로서, 궁극적으로 선택적으로 더 얇은 섹션으로 캔을 형성할 수 있다.
이러한 이점의 또 다른 이점은 동일한 두께의 더 좁은 코일 스트립으로부터 주어진 수의 캔을 제조할 수 있다는 것이다.
이들 적용을 위한 협대역 기술을 구현하는 것의 또 다른 이점은 그것이 여러 방식으로 원료 자원을 절약한다는 것이다. 그것은 알루미늄 제조 및 캔 상용화 공정 전반에 걸쳐 탄소 발자국, 가공 비용, 원자재를 줄인다. 그것은 알루미늄 압연기에서 캔 제조 플랜트까지, 캔 제조 플랜트에서 충전 플랜트까지, 충전 플랜트에서 유통 창고까지, 유통 창고에서 소매점까지, 소매점에서 제품을 사용하는 소비자까지 운반 비용을 절감한다. 또한 그것은 재활용 흐름과 관련된 톤수와 자원을 줄인다. 이러한 방식으로 만들어진 캔은 더 얇아지기 때문에, 더 쉽게 부수고 연탄을 만들 수 있으며 재제조/재활용을 위해 더 적은 에너지로 녹일 수 있다.
협대역 기술은 디지털이고 프로그래밍 가능하며 고도로 제어 가능하기 때문에, 캔을 이상적인 온도 이상으로 가열할 필요가 없으므로 에너지를 절약하고 불필요한 금속 약화 또는 어닐링을 방지한다.
협대역 기술로 이러한 오븐을 구현하는 것의 또 다른 이점은 적외선 센서, 열전쌍 또는 적외선 카메라를 사용하여 루프를 폐쇄하여 캔의 온도를 확인한 다음 최적의 에너지 사용 및 온도를 유지하기 위해 협대역 에너지 전달을 변조하는 능력이다.
대량 운반 구현이 이용된다면, 방사 에너지 투사의 정확한 폭이 에너지를 보존하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대 여러 업스트림 몸체제조기 및 트리머가 유지관리 중이거나 다른 이유로 사용되지 않는 경우, 기존의 광대역 오븐에 내재된 추가 폭을 낭비하지 않고 오븐을 통해 더 좁은 캔 흐름을 처리할 수 있다. 현재의 광대역 오븐은 전원을 켤지 여부에 대해 전부 또는 전혀 선택할 수 없다. 이는 또한 감소되거나 조정된 생산 기간 동안 이점이 될 것이며, 수요 또는 필요에 대한 생산 출력의 일치를 용이하게 한다.
대량 운반에 사용될 때 기술의 또 다른 이점은 컨베이어의 폭에 걸쳐 캔의 온도를 측정한 다음 루프를 닫아 캔을 과도하게 또는 적게 가열하지 않도록 신속하게 온도를 보정하는 설비이다. 온도는 적외선 센서 또는 적외선 카메라가 될 수 있는 여러 비접촉 센서를 배치하여 온도를 확인한 다음 해당 정보를 방사 어레이를 제어하는 제어 시스템으로 보내 그에 따라 출력 또는 컨베이어 속도를 조절함으로써 측정할 수 있다. 온도는 또한 컨베이어 전체에 걸쳐 일관되게 가열되지 않거나 대류 공기 흐름 또는 다른 무언가가 일부 캔을 다른 캔보다 더 많이 냉각시키는 경우, 컨베이어의 폭 또는 컨베이어 질량 전체에 걸쳐 조절될 수 있다.
핀 체인 오븐을 위한 협대역 기술을 구현할 때, 캔이 방사 위치에 도달했을 때 어레이를 켜고 캔들 사이에서 어레이를 끄는 또 다른 이점이 발생한다. 이는 입력 전원 공급 장치의 에너지 소비를 제거하여 캔들 사이의 낭비를 없애는 이점이 있다.
협대역 핀 체인 오븐의 또 다른 이점은 2개 이상의 어레이들 사이에 전원을 공유할 수 있다는 점이다. 계획을 잘 세우면, 시스템을 구현하는 데 필요한 전원 공급 장치의 수가 줄어들어 시스템 비용이 절감된다. 올바르게 구현되면, 전자 구성요소의 열적 주기가 덜 심각해짐으로써 전원 공급 장치의 수명을 연장할 수도 있다.
알루미늄의 강도를 유지하는 또 다른 이점은 바닥 역전 강도를 증가시켜 동일한 두께의 캔 재료에 대해 안전하게 캔에 더 큰 압력을 가할 수 있다는 것이다. 알루미늄의 전체 강도를 유지하는 또 다른 이점은 더 얇은 재료로 캔을 제조할 수 있고 기존의 오버빌드 방식으로 만든 캔의 지정된 강도를 여전히 유지할 수 있다는 것이다.
더 좁은 컷 스트립 코일이 더 작은 직경의 블랭크를 생산하는 데 사용될 수 있고 그 다음 공정의 균형이 진행될 수 있는 더 작은 직경의 컵을 생산할 수 있다는 이점은 알루미늄의 전체 강도를 유지하는 데서 발생한다. 이는 대략 10에서 14% 적은 알루미늄으로 비슷한 강도의 캔을 만드는 것을 용이하게 한다.
알루미늄의 최대 강도를 유지하고 알루미늄을 어닐링하거나 약화시키지 않음으로써, 동일한 툴링 및 알루미늄 기판으로 더 강한 캔을 제조할 수 있다는 이점이 있다.
더 가벼운 캔을 제조할 수 있게 하는 이 기술의 또 다른 이점은 가열할 알루미늄의 양이 적다는 것이다. 이는 건조 오븐, 핀 체인 오븐 또는 내부 베이킹 오븐(IBO)에 있든 관계없이 캔을 가열하여 의도한 오븐의 목적에 따라 원하는 효과를 얻는 데 비례적으로 더 적은 주울의 에너지가 필요하다는 것을 의미한다. 이는 에너지 비용을 절감할 뿐만 아니라 가능한 처리 속도를 증가시켜 각 캔을 목표 온도로 가열하거나 의도한 목적을 달성하는 데 필요한 시간과 에너지를 줄인다.
이러한 고속 협대역 기술로 핀 체인 컨베이어를 구현하는 또 다른 이점은 오븐의 크기를 최대 75% 이상까지 줄일 수 있다는 것이다.
핀 체인 오븐에 대한 협대역 기술을 구현하는 또 다른 이점은 오븐 근처의 플랜트로 방출되는 주변 열의 극적인 감소와 모든 움직이는 체인/벨트 구성요소 및 대류 송풍기에 의해 생성되는 음압 레벨의 극적인 감소이다.
이러한 고속 협대역 가열 기술로 전체 플랜트를 구현하는 다른 이점은 캔 몸체 제조 플랜트에서 요구되는 바닥 공간의 극적인 감소일 것이다. 오븐은 플랜트 기계 및 설비에서 가장 공간을 많이 차지하는 부분 중 하나이며 적절하게 구현된 경우 각 오븐에 필요한 공간을 최대 75% 이상 줄여야 한다.
이 기술의 또 다른 이점은 기술의 구현자에게 에너지를 매우 정확하게 조준하고, 집중하고, 제어할 수 있는 능력을 제공한다는 것이다. 이 기술을 구현하는 가장 우수한 유형의 협대역 장치는 일반적으로 레이저 다이오드인데, 이들 레이저 다이오드는 특히 대량 어레이로 구성될 때 매우 높은 전력 수준을 매우 간단하게 생성할 수 있기 때문이다. 파이버 레이저 및 기타 협대역 장치를 사용할 수 있다. 모든 유형의 레이저 장치를 사용할 때 일반적으로 적외선 장치가 선택되더라도 출력 광자 또는 빛 에너지는 가시 광선에 사용되는 것과 유사한 형식으로 형성될 수 있다. 따라서, 굴절, 회절, 반사 및 확산 구성요소 중 임의의 구성요소는 적절한 시간 및 강도에 있어야 하는 에너지를 얻는 것을 돕기 위해 현재 기술된 실시예를 구현하는 사람에 의해 모두 매우 효과적으로 사용될 수 있다. 이는 전반적인 시스템 효율성을 얻고 많은 이점을 창출하는 가열 속도를 얻는 데 매우 중요하다.
협대역 핀 체인 오븐은 잘 구현된다면, 캔이 방사 유닛 앞을 통과하는 동안 캔을 돌리거나 회전시킬 필요가 없다. 조준의 정확성과 캔들 사이에 공간이 있기 때문에, 캔을 회전시키지 않고 캔 주변의 모든 360도를 정밀하게 방사할 수 있다.
이제 도면을 다시 참조한다. 협대역 건조 오븐은 예컨대 도 6에 설명된 시스템에서 참조되는 가스 건조기 오븐(614)을 교체, 보충 또는 증대하기 위한 대량 컨베이어로서 기능하도록 구성될 것이다. 도 12는 대량 컨베이어의 오버헤드 도면을 도시한다. 이는 중력의 도움을 받아 배수되도록 캔이 거꾸로 되어 있기 때문에 캔(121)의 바닥을 보여준다. 벨트 재료(112)는 대량의 캔을 방향(114)으로 이동시키는 것으로 도시되어 있다. 벨트(112)는 협대역 방사 소스에 의해 사용되는 빛 또는 방사선의 파장에 대해 어느 정도 투명할 필요가 있다. 그것은 매우 개방적인 직조 메쉬 패브릭 또는 일종의 체인 메일 또는 체인 링크 벨트 소재를 포함하여 다양한 유형의 소재가 될 수 있다. 바람직하게는 수직 방향의 단면 기준으로 개방 공간의 비율이 매우 높아야 한다. 아이디어는 최대량의 빛을 통과시킬 수 있고 너무 많은 후방 반사를 일으키지 않는 것이다. 벨트의 투명성 또는 개방성이 높을수록 벨트가 덜 가열되고 더 많은 에너지가 대상 캔 구성요소로 전달되기 쉬워진다. 얇고 전략적으로 형상이 있고 힌지식의 수직 금속 슬레이트는 수직 방향으로 상당한 단면적을 갖고 수평 방향으로 매우 적은 단면적을 갖는 데, 그 이유는 벨트의 폭과 길이에 걸쳐 강도를 제공하면서도 여전히 수직 방향으로 공간을 많이 통과하기 때문이다. 또한, 이러한 힌지 컨베이어 부품의 수직 측벽은 수직 측벽에서 엄청난 반사를 제공할 수 있으며, 이는 결국 캔에 도달할 때 가열 공정을 돕게 될 것이다. 벨트 재료로 선택한 재료가 무엇이든 매우 높은 듀티 사이클에서 방사 열을 처리할 수 있어야 하며 남아 있는 불화수소산이나 뜨거운 물에 대한 내성도 있어야 한다. 벨트는 구조적으로 충분히 단단해야 벨트 폭에 걸쳐 늘어져 캔 이동 및 위치 지정에 문제가 발생하지 않는다. 벨트 재료(112)는 에지와 추가 구조(110)를 따라 프레임(111)에 의해 지지된다. 추가 구조(110)는 정확한 기능을 위해 컨베이어 및 드라이브 구성요소의 모든 섹션 및 구성요소를 구조적으로 위치 지정하고 정렬하는 데 필요한 대로 구성된다. 일반적인 컨베이어와 마찬가지로, 일반적으로 각 단부에 풀리가 있으며, 그 중 적어도 하나는 효과적인 기능을 위해 건조 공정을 통해 정확한 속도를 유지하도록 조정할 수 있는 모터 시스템에 의해 구동된다. 최상의 기능을 위해, 바로 아래에 있고 캔을 운반하는 벨트 섹션[(112A) - 도 13]은 오븐의 작업 섹션을 통해 벨트를 밀지 않고 당기도록 구동되어야 한다. 벨트의 반환 부분[(112B) - 도 13]이 상단 구조 아래 및 방사 유닛 아래로 이동하는 동안 산 및 탈이온수 헹굼 수조에서 캔을 운반해야 한다. 컨베이어의 양쪽을 따라 일종의 레일 구조(113)가 있어야 하고, 이 레일 구조는 단순히 컨베이어에서 분리되거나 미끄러지지 않도록 캔을 묶고 팩에서 함께 움직이는 기능을 한다.
방사선은 강력한 적외선이기 때문에, 컨베이어 시스템이 사람의 눈과 신체로부터 적외선 광자 에너지를 절대적으로 차단하기 위해 안전을 위해 완전히 가려지는 것이 중요하다. 적외선은 보이지 않기 때문에, 눈의 정상적인 깜박임 반사는 강력한 빛 에너지로부터 눈과 망막을 보호하는 기능을 하지 않는다. 적외선은 쉽게 인지하지 못하는 사이에 와이어 절연체, 플라스틱 구성요소 및 기타 많은 것들을 녹이거나 손상시킬 수 있으므로, 고속 협대역 오븐을 설계할 때 이를 이해해야 한다. 에너지에 직접 노출되는 모든 품목은 지속적으로 에너지를 반사할 수 있거나 노출될 수 있는 열을 견딜 수 있어야 한다. 현재 기술된 실시예의 구현자는 어떠한 방식으로든 오븐 밖으로 그리고 눈으로의 바운스 경로를 찾을 수 없도록 임의의 협대역 방사의 구성을 배치하는 것을 항상 인식해야 한다. 배플과 슈라우드 또는 슈라우드 아래 또는 내부의 회전 코너는 일반적으로 에너지가 컨베이어 덮개를 빠져나가기 전에 에너지가 농도를 낮추거나 강도를 안전한 수준으로 약화시키기에 충분한 바운스를 생성했는지 확인하는 데 효과적으로 사용될 수 있다. 어떤 경우든, 에너지는 오븐에서 나갈 경로를 찾기 전에 안전한 수준으로 충분히 흡수되거나 확산되어야 한다. 또한 강력한 IR 방사 에너지 기반 시스템으로 피해야 하는 내재된 위험을 사람이나 운영자에게 경고하도록 표지판을 적절하게 배치해야 한다. 전기 업자나 기술자는 이러한 위험에 대해 경고를 받아야 작업하거나 문제를 해결하거나 이러한 시스템과 상호 작용할 때 위험한 작업을 수행하지 않는다. 적어도 하나의 형태에서, 제어 시스템은 작업인원이 관심 영역에 들어가는지 또는 원하지 않는 에너지가 포함되지 않는지 여부를 (예: 적합한 센서를 통해) 모니터링하는 기능을 할 수 있다.
도 13의 시야 방향을 나타내는 도 12에 표시된 바와 같이, 도 13은 그 길이를 따른 컨베이어의 단면도이다. 그것은 폐쇄된 캔의 돔형 단부가 위로 향한 상태에서 벨트(112A)에 올라탄 캔(121)을 보여준다. 현재 기술된 실시예에 따른 이 건조 스테이션에서, 방사 어레이는 방사 하우징(130)에 위치되며, 그 수는 특정 적용 및 속도에 필요한 전체 및 국부 방사 전력의 양에 따라 달라진다. 그것은 방사 전력 밀도가 사용되는 어레이로부터 무엇인지는 현재 기술된 실시예의 구현자에 의해 잘 알려져 있고 이해되어야 한다. 캔 자체에 의해 흡수될 에너지와 함께 캔 안/위에 남아 있는 코팅, 잉크 또는 물의 온도를 높이는 데 필요한 에너지 주울을 결정하는 데 고전적인 계산과 실제 분석을 모두 사용할 수 있다.
이미 지적한 바와 같이, 때때로 바람직할 수 있지만 일반적으로 캔과 남은 물의 온도를 끓는점인 212℉ 이상으로 올리는 것은 권장되지 않는다. 상승된 온도는 증발하는 물의 성향을 증가시킬 것이며 이는 증발된 물을 운반할 수 있는 공기의 흐름에 의해 더욱 개선될 것이다. 필요한 만큼의 하우징(130)을 컨베이어의 폭과 길이 아래에 전개하여 적시에 건조 작업을 수행할 수 있을 만큼 충분히 빠르게 열을 올리는 데 필요한 에너지 양을 제공할 수 있다. 사용 가능한 표준 협대역 레이저 어레이의 한 유형은 300와트를 초과하는 방사 광자 에너지를 방출할 수 있다. 이러한 어레이를 130과 같은 하우징의 길이를 따라 서로 에지 대 에지로 배치하면 벨트(112)의 폭을 가로질러 연속 방사 출력이 가능하다. 출력 패턴을 잘 이해해야 어레이 또는 개별 장치가 대상 캔의 위치에서 상대적으로 균일한 에너지 필드를 제공하도록 위치될 수 있다. 공학적 주의를 기울이면, (130)과 같은 하우징에 이러한 배열된 뱅크가 컨베이어(111)의 길이를 따라 배치되어 거의 모든 건조 적용 분야에서 전력 밀도의 우수한 일관성과 함께 충분한 방사 전력을 제공할 수 있다.
어레이(141)의 면은 메쉬 벨트를 통해 위쪽을 향하고 있고 직선형 벽인 캔(121)의 개방 단부를 향하고 있다. 방사선(151)은 배플 반사체(132)에 의해 대략 반사적으로 안내되어 에너지가 목표물을 향하도록 할 수 있다. 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이 또는 디퓨저를 선택해서 사용하여 캔에 가장 우수한 에너지 유입을 제공하기 위해 빔을 확산시키거나 좁힐 수 있다. 특히 건조 작업의 초기 부분에서 약간의 액체 상태의 물이 여전히 캔에서 떨어질 수 있으므로 어레이를 직접 떨어지는 물로부터 보호하기 위해 광학적으로 투명한 윈도우(133)를 배치할 수 있다. 윈도우는 적어도 하나의 형태에서 건조 공정에 적용되는 적어도 파장(들) 및/또는 파장 범위(들)에서 광학적으로 투명하거나 투과성이다. 보호 윈도우(133)는 지붕처럼 물이 잘 빠지도록 약간의 각도로 설치하는 것이 가장 좋다. 보호 윈도우(133)는 반사 구조(132)와 만나는 곳에서 적절하게 밀봉되어 밀폐된 챔버에 물이나 액체 습기가 유입되지 않도록 해야 한다. 보호 윈도우에는 적용된 파장 또는 파장 대역에서 기능하는 항반사 코팅이 제공될 수도 있다. 중력은 액체 상태의 물을 133의 경사면 아래로 액체 상태의 물을 운반하기 위해 보호 윈도우의 에지에 또는 그 근처에 적절하게 위치할 수 있는 배수 트로프 또는 홈통(134)으로 운반할 것이다. 어쨌든, 어레이가 보호되고 취약하지 않으며 벨트나 캔 내부에서 떨어지는 경향이 있는 물이나 기타 임의의 오염 물질에 노출되지 않도록 시스템을 배열하는 것이 현명하다.
기본적인 협대역 장치는 가장 일반적으로 레이저 다이오드이다. 그것들은 일반적으로 수십에서 수백 개의 장치(141)의 배열로 조립된다. 효율성은 크게 다를 수 있으며 일반적으로 많은 요인에 따라 20% 내지 65% "벽 플러그 효율성" 사이이다. 구현을 위해 선택한 파장은 효율성의 가장 큰 동인이지만 선택한 장치의 스타일도 결정 요인이다. 레이저의 출력면에서 빛이나 광자 에너지로 나오지 않는 입력 DC 전기 에너지는 열로 바뀌어 장치와 전체 어레이를 따뜻하게 한다. 효율성과 전반적인 견고성을 결합한 최고의 장치 중 하나는 표면 발광 장치이다. 특히 SE-DFB 장치는 강력한 성능을 발휘하는 것으로 입증되었지만 높은 비용 효율성과 실용성을 위해 이상적인 구동 전압을 용이하게 하기 위해 직렬로 실행할 수 있다.
레이저 다이오드 어레이의 과도한 열 에너지는 제거되어야 한다. 일반적인 높은 듀티 사이클 산업 적용 분야의 경우, 반도체 디바이스를 최적의 온도로 유지하기 위해 수냉 또는 냉매 기반 칠러 냉각이 바람직하다. 차가울수록 더 오래 지속되고 출력이 높아진다. 그것들은 냉각할 수 없으므로 너무 차갑거나 응결이 발생하여 다른 이유로 손상될 수 있다. 일반적으로 말해서, 반도체 레이저 어레이는 우수한 수명을 위해 정상적인 실내 온도 이하로 유지되어야 한다. 냉각 튜브 및 전선(131)은 하우징(130)을 통과하여 내부의 각 어레이에 연결된다. 산업용 적용의 경우, 다양한 종류의 냉각을 사용할 수 있다. 열 교환기에서 냉매 기반 냉각기에 이르기까지 차가운 또는 냉각 기술을 사용할 수 있다. 시원한 계절 온도를 활용하는 옥상 장치는 효과적인 냉각을 위한 추가적인 효율성을 제공할 수 있다. 냉각탑, 지열 시스템 또는 대용량 용수 시설도 적절하게 설계하면, 매우 효과적으로 사용할 수 있다.
도 13의 139에 도시된 바와 같은 팬 및 송풍기는 효과적인 건조를 위한 적절한 공기 흐름을 제공하기 위해 필요에 따라 구현되어야 한다. 라멜라 공기 흐름은 벨트(112A) 바로 아래에서 사용되어 방사 어레이 보호 유리(133)와 벨트 바닥(112A) 사이의 공기 공간을 지속적으로 변경할 수 있다. 적어도 하나의 형태에서, 수증기를 더 효율적으로 제거하기 위해 더 고속의 공기 흐름이 캔의 입구에 제공될 수 있다. 현재 기술된 실시예의 구현자는 효과적인 건조를 위해 방사선을 증가시키기에 충분한 공기 흐름을 제공하도록 주의해야 하지만 벨트(112A)에서 캔(121)을 들어 올리는 경향이 있는 유동 또는 공기 압력이 너무 많지는 않아야 한다. 약간의 실험을 통해 알루미늄을 어닐링하고 약화시키는 온도 상황에서 시간을 생성하지 않고 매우 빠른 건조를 제공하는 적절한 구현을 달성할 수 있다.
어레이를 냉각시키기 위해 어떤 열교환기 송풍기가 사용되든지 간에 일부 이중 목적 기능 및 개선된 효율을 얻는 것도 가능하다. 열교환기 또는 냉각기에서 나오는 공기는 이미 약간 따뜻하지만, 캔의 개방 상단을 지나서 공기를 안내하고 가속하여 캔으로부터 잠길 수증기 함유 공기를 제거하는 데 도움이 되는 이점이 있다.
또한, 시스템은 (거꾸로 있는) 캔의 돔에 모일 수 있는 물을 날려버리거나 건조시키는 데 도움이 되는 추가 송풍기를 가질 수 있음을 이해해야 한다. 송풍기는 건조 공정 전이나 도중에 작동할 수 있다.
도 10을 참조하면, 핀 체인 컨베이어가 이 예시적인 실시예에 도시되어 있지만, 예컨대 진공 또는 벨트 컨베이어와 같은 다른 유형의 컨베이어도 구현될 수 있음을 또한 이해해야 한다. 핀 체인 컨베이어는 확대된 링크 벨트(162A)와 함께 도 10에 도시되어 있으며, 개념의 명확성을 위해 도시되어 있다. 스프로킷 어레이는 단일 평면에 배치되지만 링크 벨트는 각 스프로킷 사이에 8 내지 15피트의 직선 섹션이 있는 오븐을 통해 지그재그된다. 지그재그 또는 구불구불한 직조의 목적은 방금 잉크를 바른 캔이 오븐에서 보내는 시간을 연장하는 것이다. 링크 벨트의 구불구불한 직조의 평면은 약간 뒤로 기울어져 중력이 고속 주행 중에 캔이 핀에 머무르는 데 도움이 된다. 잉크가 젖어 있기 때문에, 젖은 잉크를 번지게 하므로 캔의 외부 원통형 둘레에 아무것도 닿지 않도록 하는 것이 중요하다. 힌지 핀의 긴 연장부를 형성하는 핀(161), 벨트의 모든 조인트는 설계상 캔의 깊이보다 다소 깊다. 이러한 방식으로, 캔은 오븐에서 효과적으로 건조될 수 있도록 서로 떨어져 있고 링크 벨트에서 떨어져 있으며 캔들 사이에 공간이 있다. 도 10은 캔이 핀 체인 오븐을 통해 운반되는 동안 핀에 의해 어떻게 지지되는지 보여준다.
캔에는 어느 정도의 자유도가 있다. 예컨대, 캔(122A)은 캔이 탑재되는 핀(161)에 대해 단지 완벽하게 중앙에 위치한다. 벨트가 스프로킷 중 하나 주위를 돌 때 발생하는 밀림, 중력 또는 구심력으로 인해 캔이 때때로 그 위치에 있을 수 있다. 그러나 더 일반적으로 컨베이어의 현재 직조가 방향(164)에서 중력에 반대일 때 122B와 같은 위치에 정착하지만, 동일한 캔이 예컨대 122C와 같은 위치로 밀리고 재배치될 수 있다. 캔이 핀 위에서 약간 움직이는 동안, 서로 떨어져 있어 잉크가 번지지 않는다. 현재 기술된 실시예는 현재와 유사하거나 심지어 동일한 핀-체인 구성으로 구현될 수 있다. 예컨대, 도 6을 참조하면, 핀 체인 컨베이어/오븐 또는 데코 오븐(예: 데코 오븐(624))(및/또는 일부 경우에 베이스 코팅기 오븐(618))은 현재 기술된 실시예에 따른 적절한 구성으로 교체, 보완되거나 증강될 수 있다. 이와 관련하여, 예컨대, 도 9는 다중 링크 컨베이어(162B)의 도면과 유사한 핀(161)의 장축을 따른 도면 및 경화 또는 방사 스테이션을 도시한다. 도 9는 어레이(143)에 가장 근접하게 마주하거나 어레이(143)에 직교하는 캔 부분에 거의 직교하는 어레이로 캔을 방사할 수 있도록 어레이 조립체 하우징(143)을 지나 이동하는 캔(122)을 도시한다. 적어도 하나의 형태에서, 방사선의 일부는 또한 시스템에서 바닥 코팅기에 의해 적용될 수 있는 바닥 코팅을 경화시키는 것을 목표로 하거나 지향될 수 있다(예: 도 6 참조). 다시 도 9를 참조하면, 인코더는 컨베이어(162)의 진행을 추적하여 제어 시스템이 어레이(142)에 대한 DC 전기를 켜서 어레이에 가장 가까운 캔 주변을 향해 강력한 협대역 방사를 보낼 수 있다. 잉크는 매우 얇기 때문에 에너지가 잉크를 통해 침투하는 반면 에너지의 일부는 잉크에 즉시 직접적으로 흡수되고 대부분의 광자 에너지는 잉크 아래의 기판인 알루미늄 캔 몸체(122)를 통과하여 충격을 준다. 알루미늄 캔 몸체에 충격을 가하면, 광자 에너지의 일부가 알루미늄에 축적된 다음 대부분의 에너지가 다시 반사된다. 단순한 편평한 반사면에서 정상적인 반사가 일어나는 경우, 입사각은 반사각과 같다. 각 마이크로 위치에 대해, 이는 사실이지만 광자 수집에는 빔 폭이 있다. 따라서 곡면에 부딪히면, 에너지가 불완전한 곡면 스프레이로 다시 반사된다. 공학적 과제는 반사된 에너지를 낭비하지 않고 거울이나 일종의 반사 장치를 배열하여 캔으로 되돌려 보내는 것이다. 문제는 평면 거울도 입사각과 반사각이 같다는 속성을 가지고 있기 때문에 거울이 캔 표면을 향해 완벽하게 기울어지지 않으면 에너지가 바람직하지 않은 각도로 반사되어 대부분이 캔을 완전히 놓칠 확률이 높다. 제1 바운스에서 원하는 위치를 반영하더라도, 다음 바운스 후에 임의의 방향으로 향할 가능성이 높다. 이것을 구성하는 더 우수한 방법이 있다. 도 9에서 광선(153)을 따라 캔의 충돌 지점까지 도달하면, 광선(154)으로 다시 반사된다. 비록 다른 유형의 거울 또는 광학 배열이 현재 기술된 실시예와 관련하여 구현될 수 있지만(적어도 일부는 기재한 것과 같은 문제가 있음), 코너 큐브 반사 시트(171)를 구현하면, 광선(155)을 제1 반사 후 캔 몸체 표면에서 시작된 위치에 매우 가깝게 다시 반사시키는 기능을 할 것이다. 즉, 코너 큐브 반사체 재료 또는 시트(들)는 캔의 외부 표면으로부터 반사된 방사선이 코너 큐브 반사체 재료에서 방사선이 원래 반사되는 실질적으로 근접한 캔의 외부 표면 상의 위치로 다시 반사되도록 전략적으로 위치된다.
그런 다음 이 공정은 에너지가 고갈될 때까지 반복해서 계속될 수 있다. 광자 에너지가 잉크를 통과하고 알루미늄에서 반사되어 다시 잉크를 통해 돌아올 때마다 온도가 상승한다. 우리는 반사가 올 것으로 예상되는 방향에 대해 가능한 한 직각으로 코너 큐브 반사 시트 재료를 배치하면, 우리는 이 에너지 활용을 크게 향상시킬 수 있다. 또 다른 예로 광선(156)은 캔에서 제1 바운스에서 돌아오고 어레이 자체의 무언가에서 이상한 각도로 반사되어 광선(157)을 생성한다. 광선(157)은 캔의 표면에 영향을 미치고 158로 반사되고 만약 큐브 반사 시트(171)를 적절하게 배치하면, 그것은 다시 캔 몸체로 광선(159)을 되돌려줄 것이다. 동일한 유형의 최적화에 대한 몇 가지 다른 예가 도 9에 도시되어 있다.
도 11은 그 경로를 따라 캔을 조준하는 다중 경화 또는 방사 스테이션의 오버헤드 뷰이다. 우리는 궁극적으로 다중 방사 스테이션 후에 캔의 모든 표면이 직접 광 방사 에너지에 의해 타격되도록 다양한 각도로 캔에 투사되는 방사(152)를 볼 수 있다. 방사 하우징(143)은 캔(122)의 올바른 위치에 영향을 미치는 직접적인 방사 에너지를 용이하게 하기 위해 다양한 각도로 컨베이어를 따라 배치된다. 현재 기술된 실시예의 구현자는 코너 큐브 반사 시트(171)를 위한 각 어레이 주위에 더 많은 공간이 허용되도록 어레이를 펼칠 수 있거나 다른 스테이션들에서 방사 에너지 투여량들 사이에서 사이에서 실제로 발생할 온도 손실을 줄이기 위해 함께 더 가깝게 배치될 수 있다. 주어진 특정 형상 및 적용 환경에서 실험해야 하는 엔지니어링 상충 관계가 있다. 예컨대, 코너 큐브 반사체 재료 또는 코너 큐브 반사체 어레이의 시트는 각각의 경화 또는 방사 스테이션에 대해 전략적으로 어레이들 사이에서 캔의 외부 표면의 접선에 대해 실질적으로 직교하도록 위치될 수 있다. 언급된 바와 같이, 복수의 방사 스테이션은, 적어도 일부 형태에서, 어레이가 각 캔의 전체 표면 또는 전체 주변 또는 원주 주위의 잉크 또는 코팅을 경화하도록 설계된 상이한 각도로 위치되도록 구성된다.
도 14는 진공 벨트(182)의 표면의 평면에 비해 핀 체인 컨베이어 상의 캔 상부의 평면 사이에 각도(186)를 갖는 진공 플랫 벨트 컨베이어(183)에 점차적으로 근접하는 핀 체인 컨베이어를 도시한다. 점진적인 접근 각도를 생성함으로써, 진공 벨트(182)의 평면 표면을 따라 캔(122)의 매우 안정적이고 평면적인 흐름을 생성할 수 있다. 이는 추가 캔 안정성을 생성하는 데 사용할 수 있으며 도 9 및 도 11에 표시된 구성과 함께 선택적으로 사용할 수 있다. 진공 플레넘(185)은 진공 벨트(182)의 진공 구멍을 통해 공기를 흡입하여 캔의 바닥면(개봉된 캔이 테이블 위에 놓이는 면)을 진공 컨베이어 벨트에 단단히 당긴다.
현재 기술된 실시예의 적어도 일부에서, 시스템은 경화 공정 동안 바람직하지 않은 휘발성 유기 화합물(VOC) 방출을 처리하기 위해 가열 시스템/하위 시스템 및 적합한 파괴 시스템/하위 시스템을 구비한다. 이와 관련하여, 캔 코팅 내부의 경화 공정 및 컨테이너 외부 표면의 잉크 경화 공정에서 원하지 않는 VOC가 생성 및 방출될 수 있다. 이와 같이, 현재 기술된 실시예에 따르면, 가열 시스템/하위 시스템은 예컨대 촉매 산화 시스템을 포함하는 촉매 파괴 시스템 및/또는 예컨대 열 소각로, 산화제 또는 애프터버너를 포함하는 열 파괴 시스템과 같은 파괴 시스템/하위 시스템에 VOC가 도달할 때까지 VOC의 불리한 수집, 예컨대, 바람직하지 않은 방식 및/또는 위치에서 VOC가 도금되는 것을 방지하기 위해 VOCs의 임계 온도를 유지하도록 경화 공정에 대한 환기 구성에 제공되어 바람직하지 않은 VOC 및 경화에서 나오는 기타 가스를 파괴하거나 연소시킨다. 캔 내부 경화 실시예와 같은 적어도 하나의 형태에서, 임계 온도는 본원에서 고려되는 캔 내부 경화 공정 동안 생성된 VOC가 전형적으로 이러한 임계 미만의 온도에서 응축되기 때문에 적어도 약 290℉이다. 물론 임계 온도는 적용 분야와 실제로 생성되어 해당 지역에서 운반하거나 제거하려는 VOC의 유형에 따라 달라지며 대부분의 경우 파괴된다. 예컨대, 캔 외부에 도포된 잉크에는 경화 중에 생성되는 VOC 또는 증기 생성물이 다를 수 있다.
캔 내부 경화를 위해, 가열 코일과 같은 적절한 가열 시스템 또는 하위 시스템이 제공되어 예컨대 도 7에서 환기 튜브를 가열하여 촉매 변환기 스테이션으로 운반될 때까지 VOC의 충분한 온도를 유지한다. 보다 구체적으로, 도 7을 구체적으로 참조하면, 적어도 일부 실시예에서 진공 포트 또는 환기 튜브(75)에는 가열 코일(310)과 같은 가열 장치가 제공되어 진공 포트에서 최소 임계 온도를 유지하면서 VOC 및 기타 생성된 화합물을 포함한 증기는 경화 공정에서 제거된다. 환기 튜브(75)는 경화 공정으로부터 원하지 않는 증기를 빼내는 목적을 달성하기 위해 임의의 다양한 구성을 취할 수 있다. 또한, 환기 튜브(75)는 적어도 일부 실시예에서 가열 코일(310)과 같은 가열 장치를 포함하는 것으로 도시되지만; 환기 튜브(75)와 함께 가열 코일(310) 및 그의 구현은 또한 다양한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 가열 코일(310)은 환기 튜브의 통로 내에 위치되거나 환기 튜브의 외부(예: 둘러싸임)에 위치될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 환기 튜브는 도 7(단면 A-A)에 예시된 바와 같이 층들 사이에 배치된 가열 코일을 갖는 다중 층으로 구성될 수 있다. 열 손실을 줄이고 튜브의 내부 벽을 최소 임계 온도 이상으로 유지하는 비용을 줄이기 위해 절연된 외부 층들이 제공될 수 있다. 또한, 가열 코일을 보충하거나 교체하기 위해 다른 적절한 가열 메커니즘이 구현될 수 있다.
VOC 및 기타 생성된 화합물을 포함하여 경화 공정 동안 방출된 증기는 환기 튜브(75)를 통해 분해, 방출 또는 제거될 촉매 파괴 시스템 또는 유닛 또는 열 파괴 시스템 또는 유닛(350)으로 운반된다는 것을 이해해야 한다. 이 아키텍처는 도 7에 대표적으로만 도시되어 있고; 그러나, 경화 스테이션으로부터 연장되는 환기 튜브(75)의 네트워크 또는 시스템은 본 명세서를 읽을 때 당업자에게 명백할 임의의 다양한 적합한 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 열 또는 촉매 파괴 유닛(350)은 다양한 형태를 취할 수 있음을 이해해야 한다. 전술한 바와 같이, 파괴 유닛은 예컨대 촉매 산화 시스템과 같은 촉매 파괴 시스템의 형태를 취할 수 있다. 파괴 유닛은 또한 예컨대 열 소각로, 산화기 또는 애프터버너와 같은 열 파괴 시스템의 형태를 취할 수 있다.
마찬가지로, 도 8과 관련하여 설명된 캔 내부 경화 실시예는 또한 경화 공정 동안 바람직하지 않은 VOC 방출을 처리하기 위한 시스템으로 보완될 수 있다. 이와 관련하여, 도 8을 참조하면, 환기 유닛(320)은 VOC 및 기타 생성된 화합물을 포함하는 증기를 열 또는 촉매 파괴 유닛(350)으로 운반하도록 위치될 수 있다. 환기 유닛(320)은 다양한 형태를 취할 수 있고 그 기능을 구현하기 위해 다양한 위치(예: 컨테이너(22)의 상단 근처)에 위치될 수 있다. 또한, 적절한 환기 튜브(375)(가열 코일과 같은 가열 메커니즘을 갖는 환기 튜브 포함)가 또한 환기 유닛(320)으로부터 파괴 유닛(350)으로 증기를 운반하도록 구현될 수 있다. 일부 형태에서 환기 튜브(375)는 도 7의 환기 튜브(75)와 유사한 요소(240)(환기 유닛(320) 대신에 또는 그에 대한 보충물)에 직접 연결될 수 있다. 이러한 구성 요소들은 도 7의 환기 튜브 및 파괴 유닛과 마찬가지로, 전술한 것 등을 포함하여 다양한 형태를 취할 수 있다.
표면 잉크의 경화를 위해, 충분히 가열된 VOC를 촉매 변환기 스테이션으로 운반하기 위해 공기 흐름 시스템에 적절한 가열 환기가 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 이제 다시 도 9 및 도 11을 참조하면, 대표적으로 도시된 환기 유닛(330)과 같은 적절한 환기 시스템이 제공되어 원하지 않는 VOC를 운반하고 제거할 수 있다. 이와 관련하여, (가열 코일(310)과 같은) 적절한 가열 특징을 갖는 환기 튜브 또는 포트(375)(예: 도 7의 환기 튜브(75))는 VOC 및 기타 생성된 화합물을 포함하는 증기를 처리 및/또는 제거를 위해 경화 오븐으로부터 열 또는 촉매 파괴 시스템 또는 유닛(350)으로 멀리 운반하도록 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 환기 유닛(330)은 도 9 또는 도 11의 경화 스테이션의 외부, 위 또는 옆에 위치될 수 있다. 환기 유닛(330)은 또한 적절할 수 있는 반사체 어레이 내부 또는 반사체 어레이들 사이에 위치될 수 있다. 대체 또는 보충으로서, 적절한 환기 조건에서, 환기 튜브는 증기를 수용하고 파괴 유닛(350)으로 전달하기 위해 다양한 위치(환기 유닛(330)의 유무에 관계없이)에 위치될 수 있다.
VOC 및 임의의 다른 원하지 않는 증기 또는 방출 생성물의 문제는 당업자에게 명백할 다양한 방식으로 처리될 수 있음을 이해해야 한다. 본 명세서에서 고려되는 구성은 단지 예시일 뿐이다. 본 개시내용 및 제시된 과제를 읽을 때, 당업자는 현재 기술된 실시예의 범위 내에 속하는 다른 접근법을 잘 고안할 수 있다.
캔 제조 플랜트 내에서 모든 오븐 가열 작업을 수행하기 위해 IBO, 핀-체인 오븐 및 건조 오븐(및 일부 예에서는 베이스 코팅기 오븐)에서 이러한 협대역 방사 기술을 구현함으로써, 캔 플랜트 전체에서 훨씬 더 효율적인 가열 시나리오를 가질 수 있다. 따라서 모든 탄화수소, 아산화질소 및 CO2를 제거하는 동시에 캔 플랜트 내에서 여러 번 발생하는 어닐링 및 강도 강탈 가열 시간(strength robbing time-at-heat) 시나리오를 제거할 수 있다. 운영 문제를 줄이고 가동 시간 비율을 높일 수 있다. 현재 기술된 실시예에 따라 이러한 고속 협대역 오븐을 구현하는 사람은 현재 기술된 실시예가 더 나은 캔 제조를 제공하도록 최적화될 수 있는 추가 방식을 이해할 것이다. 또한 음료 쉘에서 화합물을 건조/경화하는 것과 같은 캔 또는 컨테이너 제조의 다른 측면으로 확장될 수 있는 방법도 이해될 것이다. 식품 캔 플랜트의 위킷 오븐(wicket oven)을 교체하거나 업데이트하기 위해 새로 잉크를 칠한 장식 시트를 건조하는 데 매우 효과적으로 사용할 수 있다. 그것의 이점은 많고 현재 기술된 실시예에 대한 적용은 여기서 설명된 것보다 훨씬 더 넓다.
예컨대, 협대역 적외선 방사 경화와 같이 현재 기술된 실시예를 구현하는 방법에 대해 여기에 교시된 개념은 현재 기술된 실시예를 자신의 특정 적용 및 생산 요구에 맞게 구성하고자 하는 사람을 돕기 위한 것이다. 예는 주어진 특정 예를 넘어 현재 기술된 실시예를 구현하는 많은 다른 방법이 있는지를 나타낼 것이다. 각 기술 분야의 숙련된 개인 또는 팀은 그에 따라 고유한 적용 프로그램 요구사항을 충족하도록 새로운 개념을 확장할 수 있다.
Claims (20)
- 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 상기 캔의 내부 표면에 분무되는, 캔 제조에 사용하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
대량 컨베이어의 메시 또는 개방 공간 벨트를 통해 상기 캔들을 방사하고 건조시키거나 일련의 컨베이어의 선택적 요소들을 통해 개별 캔들을 개별적으로 방사하고 건조시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이를 포함하는 제1 스테이션으로서, 60초 미만으로 상기 캔들을 건조시키도록 구성되는, 상기 제1 스테이션;
컨베이어 상에서 운반되는 상기 캔들의 외부에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이를 포함하는, 제2 스테이션으로서, 20초 미만으로 상기 잉크를 경화시키도록 구성되는, 상기 제2 스테이션; 및
일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제3 어레이를 포함하는 제3 스테이션을 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 스테이션은 50초, 40초, 30초 또는 20초 미만으로 상기 캔을 건조시키도록 구성되는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제2 스테이션은 15초, 10초 또는 5초 중 하나 미만으로 잉크를 경화시키도록 구성되는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제3 스테이션 중 적어도 하나는 10초, 5초 또는 2초 중 하나 미만으로 캔을 상기 코팅에서 임계 연결 또는 가교 온도로 가열하도록 구성되고, 상기 코팅은 협대역 경화에 최적화되는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 캔을 60초 미만으로 건조시키는 제1 스테이션 및 상기 잉크를 20초 미만으로 경화시키는 제2 스테이션 중 적어도 하나는 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링의 발생을 방지하는, 시스템. - 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 상기 캔의 내부 표면에 분무되는, 캔 제조에 사용하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
대량 컨베이어의 메시 또는 개방 공간 벨트를 통해 상기 캔을 방사하고 건조시키거나 일련의 단일 파일 컨베이어의 선택적 요소들을 통해 개별 캔들을 개별적으로 방사하고 건조시키는, 제1 스테이션의 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이;
잉크 데코레이터(ink decorator) 후에 배치되고, 그 다음 컨베이어 상에서 운반되는 상기 캔의 외부에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키는, 제2 스테이션의 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이; 및
일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 도달하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 배치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하는, 제3 스테이션의 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제3 어레이를 포함하고,
상기 3개의 스테이션들은 각각 20초 미만으로 건조 또는 경화 기능을 수행하여 상기 캔에서 디템퍼링, 어닐링 또는 약화가 발생하는 것을 방지하는, 방법. - 제6항에 있어서,
상기 잉크의 경화는 15초, 10초 또는 5초 중 하나 미만으로 일어나는, 방법. - 제6항에 있어서,
상기 임계 연결 온도 또는 상기 가교 온도에 도달하는 상기 내부 코팅은 10초, 5초 또는 2초 중 하나 미만으로 도달하는, 방법. - 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 캔의 내부 표면에 분무되는, 캔 제조에 사용하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
대량 컨베이어의 메시 또는 개방 공간 벨트를 통해 상기 캔들을 방사하고 건조시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이를 포함하는 제1 스테이션을 포함하고, 상기 제1 어레이는 하우징 내에서 상기 캔들의 내부를 향하도록 위치되고, 상기 하우징은 습기가 어레이 하우징에 들어가는 것을 방지하도록 위치되고 밀봉된 보호 윈도우를 갖고, 상기 보호 윈도우는 적용된 파장에서 광학적으로 투명하고, 상기 제1 어레이에는 또한 방사를 상기 캔들을 향해 안내하기 위한 반사 배플 또는 방사의 빔을 선택적으로 확산시키거나 좁히기 위한 광학 요소들 중 적어도 하나가 제공되고, 상기 시스템은 상기 방사가 상기 시스템을 빠져나가지 않도록 구성되는, 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 보호 윈도우는 상기 보호 윈도우의 에지 근처에 위치하는 트로프(trough) 또는 홈통(gutter)을 향해 물의 유출을 촉진하기 위한 각도로 장착되거나 적용되는 협대역 파장에서 기능하는 항반사 코팅이 제공되는 것중 적어도 하나인, 시스템. - 제9항에 있어서,
수증기를 보다 효율적으로 제거하기 위해 상기 캔들의 입구에서 고속 공기 흐름을 제공하는 팬 또는 송풍기 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 시스템. - 제9항에 있어서,
일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이를 포함하는 제2 스테이션을 추가로 포함하는, 시스템. - 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 캔들의 내부 표면에 분무되는, 캔 제조에 사용하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
핀 체인 상에서 운반되는 캔들의 외부 표면들에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제1 어레이를 포함하는 제1 스테이션으로서, 상기 제1 어레이는 상기 핀 체인을 따라 위치하여 다가오는 캔의 외부 표면을 제1 각도로 방사하는, 상기 제1 스테이션;
상기 핀 체인 상에서 운반되는 상기 캔들의 외부 표면들에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제2 어레이를 포함하는 제2 스테이션으로서, 상기 제2 어레이는 상기 핀 체인을 따라 위치하여 다가오는 캔의 외부 표면을 상기 제1 각도와 상이한 제2 각도로 방사하는, 상기 제2 스테이션; 및
상기 캔들의 외부 표면으로부터 반사된 방사가 후속적으로 코너 큐브 반사체 재료에서 반사되어 실질적으로 상기 방사가 원래 반사된 곳에 근접한 상기 캔들의 외부 표면 상의 위치로 다시 반사되도록 상기 어레이들 사이에서 상기 캔들의 외부 표면들의 접선에 실질적으로 직교하는 각 스테이션에 대해 전략적으로 위치된 코너 큐브 반사체 재료를 포함하는, 시스템. - 제13항에 있어서,
일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 제3 어레이를 포함하는 제3 스테이션을 추가로 포함하는, 시스템. - 제13항에 있어서,
캔들의 외부 표면들에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키기 위한 반도체 기반 방사 장치들의 어레이들을 포함하는 복수의 추가 스테이션들을 추가로 포함하며, 각각의 어레이는 상기 복수의 스테이션들의 조합이 각각의 캔의 전체 외부 표면 주위에 상기 잉크를 방사하도록 전략적인 각도로 위치되는, 시스템. - 제13항에 있어서,
적어도 휘발성 유기 화합물들을 포함하는 증기를 제1 및 제2 스테이션으로부터 열 또는 촉매 파괴 유닛으로 운반하기 위한 환기 시스템을 추가로 포함하고, 상기 환기 시스템은 상기 증기를 최소 임계 온도로 유지하는, 시스템. - 제13항에 있어서,
대량 컨베이어의 메시 또는 개방 공간 벨트를 통해 상기 캔들을 방사하고 건조시키거나 일련의 컨베이어의 선택적 요소들을 통해 개별 캔들을 개별적으로 방사하고 건조시키도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 적어도 하나의 어레이를 포함하는 건조 스테이션을 추가로 포함하고, 상기 건조 스테이션은 상기 캔들을 20초 미만으로 건조시키도록 구성되는, 시스템. - 코팅이 캔의 내부 표면 상에 분무되는, 캔 제조 내부 코팅 및 경화 공정에서 사용하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
생산 캔들을 적어도 하나의 경화 구역으로 순차적으로 이동시키도록 구성된 캔 처리 시스템;
일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이; 및
적어도 휘발성 유기 화합물들을 포함하는 증기를 열 또는 촉매 파괴 유닛으로 운반하는 환기 시스템으로서, 증기를 최소 임계 온도로 유지하는, 상기 환기 시스템을 포함하는, 시스템. - 코팅이 캔의 내부 표면 상에 분무되는, 캔 제조 내부 코팅 및 경화 공정에서 사용하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
생산 캔들을 적어도 하나의 경화 구역으로 순차적으로 이동시키도록 구성된 캔 처리 시스템;
일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔 몸체에서 약화, 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 내부 표면의 상부 측벽들을 향해 방사를 지향시키도록 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 광대역 적외선 소스들;
적어도 휘발성 유기 화합물을 포함하는 증기를 열 또는 촉매 파괴 유닛으로 운반하기 위한 환기 시스템으로서, 증기 및 상기 증기의 가스 방출된 화합물들을 최소 임계 온도에서 유지하는, 상기 환기 시스템을 포함하는, 시스템. - 캔이 세척되고, 장식되고 및/또는 코팅이 캔의 내부 표면에 분무되는, 캔 제조에 사용하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
핀 체인 컨베이어 상에서 운반되는 캔들의 외부에 도포된 잉크를 방사하고 경화시키도록 위치된 복수의 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이들을 포함하는 제1 스테이션으로서, 상기 제1 스테이션의 어레이들은 20초 미만으로 상기 잉크를 경화시키도록 구성되는, 상기 제1 스테이션; 및
일련의 생산 캔들에서 각각의 연속적인 캔의 내부 표면 상의 코팅이 상기 코팅에서 연결 경화 공정을 생성하는 임계 온도에 20초 미만으로 도달하여 상기 캔에서 디템퍼링 또는 어닐링이 발생하는 것을 방지하도록 상기 캔의 개방 단부 외부에 위치된 광학 요소들을 사용하여 경화 구역으로 이동한 각각의 캔의 내부 표면들을 개별적으로 전기적으로 가열하도록 위치된 반도체 기반 협대역 방사 장치들의 어레이들의 제2 구성을 포함하는 제2 스테이션을 포함하는, 시스템.
Applications Claiming Priority (5)
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