WO2002026897A2 - Verfahren und anordnung zur herstellung eines beschichteten wärmeempfindlichen artikels oder behälters mit wärmeempfindlichem inhalt - Google Patents

Verfahren und anordnung zur herstellung eines beschichteten wärmeempfindlichen artikels oder behälters mit wärmeempfindlichem inhalt Download PDF

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Kai K. O. BÄR
Rainer Gaus
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment
    • B05D3/0263—After-treatment with IR heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/0065—Heat treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0822—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using IR radiation

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a coated heat-sensitive article or container with heat-sensitive content using thermal energy and a corresponding arrangement.
  • the prior art discloses numerous methods for coating a wide variety of substrates with linear, areal or spatial expansion, in which thermal energy is used to fix the coating on the substrate or to dry or crosslink the coating or for both purposes.
  • thermal energy is used to fix the coating on the substrate or to dry or crosslink the coating or for both purposes.
  • These include the generally known industrial painting processes for vehicles, household appliances or the like, in which a layer of paint applied in the liquid state is dried or crosslinked by medium- or long-wave infrared radiation.
  • this includes processes in which the
  • the article to be coated is generally exposed to a considerable temperature load, depending on the thermal process requirements of the respective coating system.
  • Heat-sensitive objects such as polystyrene foam, packaged foods or the like
  • Many known methods of the type characterized above are therefore for such Products cannot be used or can only be used with considerable restrictions.
  • gas pressure containers spray cans or the like
  • containers for heat-sensitive foods are usually surface-treated before the contents are introduced. This requires a pre-production of coated containers for specific filling goods and a correspondingly complex logistics. Subsequent labeling or changes to the surface can then only be carried out using methods which do not entail any significant heat input into the heat-sensitive object or container with heat-sensitive content.
  • the invention is therefore the 'object of the invention to provide a method of the generic type which allows a coating of heat-sensitive products or containers with heat-sensitive content with methods that require a substantial heat input into the coating.
  • a corresponding arrangement is also to be provided.
  • the invention includes the essential idea of limiting the heat effect on the coating itself, or at most a thin underlying surface layer of the respective substrate, which is necessary for the course of a coating process. Furthermore, it includes the idea of using electromagnetic radiation with a suitable spectrum, namely radiation in the near infrared range. Finally, the idea of the invention is to limit the heat input or the heat development in the coating material or in the starting material for the coating in such a time that (depending on the thermal conductivity and other thermally relevant parameters of the substrate) no significant transfer of thermal energy into the substrate can take place. This is achieved by choosing an unusually high power density on the surface of the coating material compared to conventional thermal coating processes.
  • Infrared radiation in the wavelength range between 0.8 ⁇ m and 1.5 ⁇ m is used for the radiation.
  • the radiation is limited in time to a time in the range between 0.1 s and 10 s, in particular between 0.5 s and 3 s, and it is with a power density of over 100 kW / m 2 , in particular over 400 kW / m 2 , worked.
  • the actual substrate surface before the coating - provided that it does not itself have a high reflectivity in the near infrared region - is provided with an intermediate layer which has a reflection-increasing effect in this region.
  • the material with high reflectivity in the near infrared (NIR) can be applied in liquid form or as an adhering powder, especially with metallic components, or also as a metal foil or in particular as a metallic thin layer by vapor deposition. It goes without saying that metallic substrates (aluminum cans or the like) as such are already well suited for the use of the proposed method.
  • a halogen lamp operated in particular at an increased operating temperature - especially above 2500 K and in particular above 2900 K - is used.
  • a setting of the distance between the radiation source and the surface of the coating starting material or substrate is provided for setting the radiation power or radiation flux density effective on the surface.
  • the surface of the coating starting material and / or the back surface of the substrate can be cooled with a gas stream - in particular a compressed air stream - for cooling the substrate and / or for removing volatile ones Components of the coating base material are practiced.
  • the radiation source or radiation sources used are / are in particular each equipped with a reflector which focuses the NIR radiation onto a defined radiation zone. Depending on the size of the objects to be coated, this can completely grasp an object or it must scan over it. In the latter case, a drive and control device is provided for the rotational and / or translatory movement of the surface relative to the heated radiation zone at such a speed that the radiation zone sweeps over the surface with an average residence time in the time range specified above.
  • a rod-shaped halogen spotlight with a correspondingly long stretched, cross-sectionally elliptical, parabolic or (preferably) approximately W-shaped reflector may be preferred because a high product throughput per unit time can be achieved with such a radiator geometry.
  • NIR emitters - especially halogen lamps - have long been proven in practice and are inexpensive.
  • a preferred application of the proposed method is the liquid or powder coating and NIR drying or NIR crosslinking of pre-filled compressed gas containers, for example gas pressure shock absorbers or aerosol spray cans.
  • this method avoids the pre-production, warehousing and logistically complex handling of containers regardless of the specific filling content and instead determines the surface coating in accordance with the specific product afterwards.
  • Another interesting application is the subsequent coating of containers filled beforehand with a heat-sensitive filling - for example foodstuffs - for subsequent labeling or visual enhancement.
  • the third practical application is the coating of plastic foam bodies, such as polystyrene foam bodies, with a material to be thermally activated.
  • plastic foam bodies such as polystyrene foam bodies
  • a material to be thermally activated Such products cannot be produced in a conventional manner, ie by drying or crosslinking the coating (such as a powder coating) in a drying oven.
  • the suitability of the proposed method for this special purpose is further increased in that a metallic intermediate layer is applied to the foam body before the coating to be thermally activated, which layer reflects the NIR radiation well and thus concentrates its action essentially on the coating material.
  • Such an intermediate coating can be applied, for example, by applying a metal foil on a styrofoam body using an acrylic adhesive.
  • the invention also includes device aspects which correspond to the method aspects mentioned above.
  • this particularly includes devices for applying the respective coating in liquid or pasty or powder form by means of suitable (known) coating techniques, preferably by spin coating, rolling on, spraying on, Sprinkle or inflate. It goes without saying that this also includes devices for supplying a coating film which is to be thermally impressed or activated.
  • Preferred embodiments of the invention also include devices for applying the aforementioned intermediate layer upstream of the coating in order to increase the reflectivity in the NIR range using similar techniques.
  • a preferred arrangement for carrying out the method comprises, for handling a quasi-endless carrier, a corresponding feed and feed device - which can in particular comprise a carrier supply roll and a roll feed device -, a feed and layer generation device for feeding the coating starting material and its layer-forming application to the carrier surface and the NIR irradiation device, in particular one or has several halogen lamps with a high spectral component in the NIR, with appropriate power supply.
  • a gas flow generating device for generating and aligning the above-mentioned gas flow and / or a device for power adjustment or control is additionally provided, the latter preferably comprising means for adjusting the distance between the radiation source and the layer structure.
  • An industrial coating and treatment system is basically similar, in which continuously supplied, pre-filled containers are transported through an irradiation zone established by a halogen lamp or a plurality of halogen lamps, each with an associated reflector, in such a way that essentially the entire surface or predetermined surface areas coincide with the Provide coating material and be exposed to the NIR radiation.
  • a halogen lamp or a plurality of halogen lamps each with an associated reflector, in such a way that essentially the entire surface or predetermined surface areas coincide with the Provide coating material and be exposed to the NIR radiation.
  • An arrangement suitable for coating a temperature-sensitive foam body specifically comprises a powder coating device and a metal coating device connected upstream thereof for applying a metallic base layer.

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Abstract

Verfahren und Anordnung zur Herstellung eines unter Einsatz von Wärmeenergie beschichteten, insbesondere thermisch pulver- oder folienbeschichteten, wärmeempfindlichen Artikels oder Behälters mit wärmeempfindlichen Inhalt, wobei die Wärmeenergie durch Bestrahlung mindestens eines Bereiches der Oberfläche des Artikels mit Infrarotstrahlung mit ihrem wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 und 1,5 νm, für eine Zeitdauer im Bereich zwischen 0,1 s und 10 s, insbesondere zwischen 0,5 s und 3 s, mit einer Leistungsdichte von über 100 kW/m2, insbesondere von über 400 kW/m2, im wesentlichen nur in die Beschichtung und/oder eine dünne Oberflächenschicht des Artikels oder Behälters eingetragen bzw. durch Strahlungsabsorption im wesentlichen nur in dieser erzeugt wird.

Description

Verfahren und Anordnung zur Herstellung eines beschichteten warmeempfindlichen Artikels oder Behälters mit wärmeempfindlichem Inhalt
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten wärmeempfindlichen Artikels oder Behälters mit wärmeempfindlichem Inhalt unter Einsatz von Wärmeenergie sowie eine entsprechende Anordnung.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren zur Beschichtung unterschiedlichster Substrate mit linearer, flächenhafter oder räumlicher Ausdehnung bekannt, bei denen Wärmeenergie zum Fixieren der Beschichtung auf dem Substrat oder zum Trocknen bzw. Vernetzen der Beschichtung oder zu beiden Zwecken eingesetzt wird. Hierzu gehören die allgemein bekannten industriellen Lak- kierverfahren für Fahrzeuge, Haushaltsgeräte o. ä., bei denen eine im flüssigen Zustand aufgebrachte Lackschicht durch mit- tel- oder langwellige Infrarotstrahlung getrocknet bzw. ver- netzt wird. Weiterhin zählen hierzu Verfahren, bei denen die
Oberfläche eines Gegenstandes oder flächigen Materials mit einer Kunststofffolie unter Wärmeeinwirkung kaschiert wird. Hierzu werden zumeist Widerstandsheizer oder Infrarotstrahler eingesetzt, die ebenfalls im mittleren oder langwelligen Infrarot arbeiten.
Bei diesen bekannten Verfahren wird der zu beschichtende Artikel in der Regel - abhängig von den thermischen Prozeßerfordernissen des jeweiligen Beschichtungssystems - einer erheblichen Temperaturbelastung ausgesetzt. Wärmeempfindliche Gegenstände, etwa aus Polystyrolschaum, verpackte Lebensmittel o. ä. vertragen derartige Behandlungen nur sehr bedingt. Viele bekannte Verfahren der oben charakterisierten Art sind daher für solche Produkte nicht oder nur unter erheblichen Einschränkungen anwendbar. Daher werden beispielsweise Gasdruckbehälter (Spraydosen o. ä.) oder Behälter für wärmeempfindliche Lebensmittel üblicherweise vor dem Einbringen des Inhaltes abschließend ober- flächenbehandelt. Dies setzt eine Vorfertigung beschichteter Behälter für spezifische Füllgüter und eine entsprechend aufwendige Logistik voraus. Nachträgliche Kennzeichnungen oder Veränderungen der Oberfläche können dann nur noch mit Verfahren erfolgen, die keinen wesentlichen Wärmeeintrag in den wärmeemp- findlichen Gegenstand oder Behälter mit wärmeempfindlichem Inhalt mit sich bringen.
Der Erfindung liegt daher die 'Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben, welches eine Beschichtung von wärmeempfindlichen Artikeln oder Behältern mit wärmeempfindlichem Inhalt mit Verfahren erlaubt, die einen wesentlichen Wärmeeintrag in die Beschichtung erfordern. Weiterhin soll eine entsprechende Anordnung bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird in ihrem Verfahrensaspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und in ihrem Vorrichtungsaspekt durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 15 gelöst.
Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, die für den Ablauf eines Beschichtungsprozesses erforderlich Wärmeeinwirkung auf das Beschichtungs aterial selbst oder allenfalls eine dünne darunterliegende Oberflächenschicht des jeweiligen Substrates zu begrenzen. Weiterhin schließt sie den Gedanken ein, hierzu eine elektromagnetische Strahlung mit geeignetem Spektrum einzusetzen, und zwar Strahlung im Bereich des nahen Infrarot. Schließlich gehört zur Erfindung der Gedanke, den mit dieser Bestrahlung erreichten Wärmeeintrag bzw. die Wärmeentwicklung im Beschichtungsmaterial bzw. im Ausgangsmaterial für die Beschichtung derart zeitlich zu limitieren, daß (in Abhän- gigkeit von der Wärmeleitfähigkeit und sonstigen thermisch relevanten Parametern des Substrates) keine wesentliche Übertragung von Wärmeenergie in das Substrat, erfolgen kann. Dies wird durch die Wahl einer gegenüber üblichen thermischen Beschich- tungsprozessen ungewöhnlich hohen Leistungsdichte auf der Oberfläche des Beschichtungsmaterials erreicht.
Zur Bestrahlung wird speziell Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm eingesetzt. Die Bestrah- lung wird auf eine Zeit im Bereich zwischen 0,1 s und 10 s, insbesondere zwischen 0,5 s und 3s, zeitlich begrenzt, und es wird mit einer Leistungsdichte von über 100 kW/m2, insbesondere von über 400 kW/m2, gearbeitet.
In bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist vorgesehen-, die eigentliche Substratoberfläche vor der Beschichtung - sofern sie nicht selbst ein hohes Reflexionsvermögen im Bereich des nahen Infrarot aufweist, mit einer in diesem Bereich refle- xionssteigernd wirkenden Zwischenschicht zu versehen. Das Mate- rial mit hohem Reflexionsvermögen im nahen Infrarot (NIR) kann dabei in flüssiger Form oder als anhaftendes Pulver, speziell mit metallischen Anteilen, oder auch als Metallfolie oder insbesondere als metallische Dünnschicht durch Aufdampfen aufgebracht werden. Es versteht sich, daß sich metallische Substrate (Aluminiumdosen o. a.) als solche bereits gut für den Einsatz des vorgeschlagenen Verfahrens eignen.
Zur Erzeugung der erwähnten NIR-Strahlung wird insbesondere eine mit erhöhter Betriebstemperatur - speziell oberhalb von 2500 K und insbesondere oberhalb von 2900 K - betriebene Halogenlampe eingesetzt.
In speziellen AnwendungsSituationen wird in Abstimmung auf die Absorptionseigenschaften des Beschichtungs-Ausgangsmaterials und wahlweise auch des Trägers, insbesondere durch mindestens ein Filter, die spektrale Zusammensetzung der NIR-Strahlung derart eingestellt, daß eine im wesentlichen gleichmaßige Durchwarmung nur des Beschichtungs-Ausgangsmaterials - allerdings im wesentlichen über dessen gesamte Schichtdicke - er- folgt.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensfuhrung ist e ne Einstellung des Abstandes zwischen der Strahlungsquelle und der Oberflache des Beschichtungs-Äusgangsmaterials bzw. Substrates zur Einstellung der auf der Oberflache wirksamen Strahlungsleistung bzw. Strahlungsflußdichte vorgesehen.
Je nach der Gestalt und dem konkreten Handlmg der zu beschichtenden Substrate bzw. Behalter kann eine Kühlung der Oberflache des Beschichtungs-Ausgangsmateπals und/oder der rückseitigen Oberflache des Substrates mit einem Gasstrom - insbesondere Druckluftstrom - zur Kühlung des Untergrundes und/oder zur Abfuhrung von fluchtigen Bestandteilen des Beschichtungs- Ausgangsmaterials praktiziert werden.
Die eingesetzte Strahlungsquelle oder eingesetzten Strahlungsquellen ist/sind zur Erreichung der oben genannten Leistungsdichten insbesondere jeweils mit einem Reflektor ausgestattet, der d e NIR-Strahlung auf eine abgegrenzte Bestrahlungszone fo- kussiert. Je nach Große der zu beschichtenden Gegenstände kann diese einen Gegenstand ganz erfassen, oder sie muß ihn abtastend überstreichen. Im letzteren Fall ist eine Antriebs- und Steuereinrichtung zur rotatorischen und/oder translatoπschen Bewegung der Oberflache relativ zur erwärmten Bestrahlungszone mit einer derartigen Geschwindigkeit vorgesehen, daß die Bestrahlungszone die Oberflache mit einer mittleren Verweildauer im oben angegebenen Zeitbereich überstreicht.
Für die meisten praktisch relevanten Anwendungen wird der Em- satz eines stabformigen Halogenstrahlers mit entsprechend lang- gestreckt ausgebildetem, im Querschnitt elliptischem, parabolischem oder (bevorzugt) annähernd W-förmigem Reflektor bevorzugt sein, weil mit einer solchen Strahlergeometrie ein hoher Produktdurchsatz pro Zeiteinheit realisierbar ist. Zudem sind der- artige NIR-Strahler - insbesondere Halogenlampen - seit langem in der Praxis bewährt und kostengünstig.
Ein bevorzugter Anwendungsfall des vorgeschlagenen Verfahrens ist die Flüssig- oder Pulverlackbeschichtung und NIR-Trocknung bzw. NIR-Vernetzung von vorab befüllten Druckgasbehältern, beispielsweise Gasdruck-Stoßdämpfern oder Aerosol-Spraydosen. Speziell für die erwähnten Spraydosen läßt sich mit diesem Verfahren die Vorab-Fertigung, Lagerhaltung und logistisch aufwendige Handhabung von Behältern unabhängig vom konkreten Füllinhalt vermeiden und stattdessen die Oberflächenbeschichtung in- Abstimmung auf das konkrete Produkt im Nachhinein festlegen.
Ein weiterer interessanter Anwendungsfall ist die nachträgliche Beschichtung von vorab mit einer wärmeempfindlichen Füllung - beispielsweise Lebensmitteln - befüllten Behältern zur nachträglichen Kennzeichnung bzw. optischen Aufwertung.
Als dritte praktisch interessante Anwendung wird auf die Beschichtung von Kunststoff-Schaumkörpern, etwa Polystyrolschaum- körpern, mit einem thermisch zu aktivierenden Material hingewiesen. In herkömmlicher Weise, d. h. mit Trocknung bzw. Vernetzung der Beschichtung (etwa eines Pulverlackes) in einem Trockenofen lassen sich solche Produkte nicht herstellen. Die Eignung des vorgeschlagenen Verfahrens für diesen speziellen Zweck wird noch dadurch erhöht, daß auf den Schaumstoffkörper vor der thermisch zu aktivierenden Beschichtung eine metallische Zwischenschicht aufgebracht wird, die die NIR-Strahlung gut reflektiert und deren Einwirkung damit im wesentlichen auf das Beschichtungsmaterial konzentriert. Eine solche Zwischen- Beschichtung kann beispielsweise durch Aufbringen einer Metall- folie auf einen Styroporkörper mittels eines Acrylklebers erfolgen.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf diese Beispiele und die oben hervorgehobenen Verfahrensaspekte beschränkt, sondern - im Rahmen der anhängenden Ansprüche - auch in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.
Die Erfindung schließt insbesondere auch Vorrichtungsaspekte ein, die zu den oben erwähnten Verfahrensaspekten korrespondieren. Neben den erwähnten NIR-Strahlungsquellen - insbesondere mit erhöhter Betriebstemperatur betriebenen Halogenlampen - gehören hierzu insbesondere Einrichtungen zum Aufbringen der je- weiligen Beschichtung in flüssiger oder pastöser oder Pulverform mittels geeigneter (an sich bekannter) Beschichtungstech- niken, bevorzugt durch Aufschleudern, Aufwalzen, Aufsprühen, Aufrieseln oder Aufblasen. Es versteht sich, daß auch Einrichtungen zur Zuführung einer thermisch aufzuprägenden oder zu ak- tivierenden Beschichtungsfolie hierzu zählen.
Zu bevorzugten Ausführungen der Erfindung gehören auch Einrichtungen zum der Beschichtung vorgelagerten Aufbringen der erwähnten Zwischenschicht zur Erhöhung des Reflexionsvermögens im NIR-Bereich mit ähnlichen Techniken.
Eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt zur Handhabung eines quasi-endlosen Trägers eine entsprechende Zuführungs- und Vorschubeinrichtung - die insbesondere eine Träger-Vorratsrolle und eine Walzen-Vorschubeinrichtung umfassen kann -, eine Zuführungs- und Schichterzeugungseinrichtung zur Zuführung des Beschichtungs-Ausgangsmaterials und dessen schichtbildender Aufbringung auf die Trägeroberfläche sowie die NIR-Bestrahlungseinrichtung, die insbesondere eine oder mehrere Halogenlampen mit einem hohen spektralen Anteil im NIR aufweist, mit entsprechender Stromversorgung.
In bevorzugten Ausführungen dieser Anordnung ist zusätzlich eine Gasstrom-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung und Ausrichtung des oben erwähnten Gasstromes und/oder eine Einrichtung zur Leistungseinstellung oder -regelung vorgesehen, wobei die letztere bevorzugt Mittel zur Abstandseinstellung zwischen Strahlungsquelle und Schichtaufbau umfaßt.
Grundsätzlich ähnlich ist eine industrielle Beschichtungs- und Behandlungsanlage aufgebaut, bei der kontinuierlich zugeführte, vorab befüllte Behälter derart durch eine von einer Halogenlampe oder mehreren Halogenlampen mit jeweils zugeordnetem Reflek- tor etablierte Bestrahlungszone transportiert werden, daß im wesentlichen die gesamte Oberfläche oder vorbestimmte Oberflächenbereiche mit dem Beschichtungsmaterial versehen und durch die NIR-Strahlung beaufschlagt werden. Grundsätzlich sind derartige Handhabungseinrichtungen bekannt und bedürfen daher hier keiner genaueren Erläuterung.
Eine zur Beschichtung eines temperaturempfindlichen Schaumkörpers geeignete Anordnung umfaßt speziell eine Pulverlack-Be- schichtungseinrichtung und eine dieser vorgeschaltete Metall- Beschichtungseinrichtung zum Aufbringen einer metallischen Basisschicht .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines unter Einsatz von Wärmee- nergie beschichteten, insbesondere thermisch pulver- oder folienbeschichteten, wärmeempfindlichen Artikels oder Behälters mit wärmeempfindlichen Inhalt, wobei die Wärmeenergie durch Bestrahlung mindestens eines Bereiches der Oberfläche des Artikels mit Infrarotstrahlung mit ihrem wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 und 1,5 μm, für eine Zeitdauer im Bereich zwischen 0,1 s und 10 s, insbesondere zwischen 0,5 s und 3 s, mit einer Leistungsdichte von über 100 kW/m2 , insbesondere von über 400 kW/m2 , im wesentlichen nur in die Beschichtung und/oder eine dünne Oberflächenschicht des Artikels oder Behälters eingetragen bzw. durch Strahlungsabsorption im wesentlichen nur in dieser erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Oberfläche des Artikels oder Behälters für den Bereich des nahen Infrarot ein hohes Reflexionsvermögen aufweist oder vor der Beschichtung mit einem Material mit hohem Re- flexionsvermögen versehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Material mit hohem Reflexionsvermögen als Flüssig- oder Pulverbeschichtung mit metallischen Anteilen aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf die Oberfläche eine Metallfolie aufgebracht, insbesondere aufgeklebt, wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Oberfläche mit einer metallischen Dünnschicht bedampft wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strahlung einer mit erhöhter Betriebstemperatur oberhalb von 2500 K, insbesondere oberhalb von 2900 K, betriebenen Halogenlampe eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die spektrale Zusammensetzung der Strahlung in Abstimmung auf die Absorptionseigenschaften des Beschichtungs- Ausgangsmaterials und wahlweise des Trägers, insbesondere durch mindestens einen Filter, derart eingestellt wird, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Durchwärmung über die Schichtdicke des Beschichtungs-Ausgangsmaterials erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Einstellung der Strahlungsleistung der Abstand zwischen der Strahlungsquelle und der Oberfläche des Be- schichtungs-Ausgangsmaterials variiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Oberfläche des Beschichtungs-Ausgangsmaterials und/ oder die rückseitige Oberfläche des Trägers mit einem Gasstrom, insbesondere Luftstrom, zur Kühlung und/oder Ab- führung von flüchtigen Bestandteilen des Beschichtungs- Ausgangsmaterials überstrichen wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Oberfläche des Artikels oder Behälters relativ zu einer durch Fokussierung der Infrarotstrahlung gebildeten abgegrenzten Bestrahlungszone mit derartiger Geschwindigkeit rotatorisch und/oder translatorisch bewegt wird, daß die Bestrahlungszone die Oberfläche mit einer mittleren
Verweildauer auf jedem Punkt derselben im Bereich zwischen 0,1 s und 10 s, insbesondere zwischen 0,5 s und 3 s, überstreicht.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein vorab befüllter Druckgasbehälter, insbesondere ein Gasdruck-Stoßdämpfer oder eine Spraydose, mindestens abschnittsweise nachträglich beschichtet wird.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein vorab mit einer wärmeempfindlichen Füllung, insbesondere einem Lebensmittel, befüllter Behälter zum Zwecke ei- ner Kennzeichnung nachträglich partiell beschichtet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein wärmeempfindlicher Schaumstof körper, insbesondere aus einem Polystyrol- oder Polyurethanschaum, mit einem Pulverlack beschichtet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß vor dem Aufbringen des Lackpulvers eine metallische Basis- Schicht, insbesondere durch Aufkleben einer Metallfolie, aufgebracht wird.
15. Anordnung zur Herstellung eines unter Einsatz von Wärmee- nergie beschichteten, insbesondere thermisch pulver- oder folienbeschichteten, wärmeempfindlichen Artikels oder Behälters mit wärmeempfindlichen Inhalt, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Bestrahlungseinrichtung, welche die Wärmeenergie durch Bestrahlung mindestens eines Bereiches der Oberfläche des Artikels mit Infrarotstrahlung mit ihrem wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 und 1,5 μm, für eine Zeitdauer im Bereich zwischen 0,1 s und 10 s, insbeson- dere zwischen 0,5 s und 3 s, und/oder durch Bestrahlung mit einer Leistungsdichte von über 100 kW/m2, insbesondere von über 400 kW/m2, im wesentlichen nur in die Beschichtung bzw. eine dünne Oberflächenschicht des Artikels oder Behälters einträgt bzw. durch Strahlungsabsorption im we- sentlichen nur in dieser erzeugt.
16. Anordnung nach Anspruch 15, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Beschichtungseinrichtung, mittels derer die Oberflä- ehe des Artikels oder Behälters vor der Beschichtung mit einem Material mit hohem Reflexionsvermögen versehen wird.
17. Anordnung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beschichtungseinrichtung zum Aufbringen des Mate-rials mit hohem Reflexionsvermögen als Flüssig- oder Pulverbeschichtung mit metallischen Anteilen ausgebildet ist.
18. Anordnung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beschichtungseinrichtung zum Auf aschieren einer Metallfolie auf die Oberfläche ausgebildet ist.
19. Anordnung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beschichtungseinrichtung zum Bedampfen oder Besputtern der Oberfläche mit einer metallischen Dünnschicht ausgebildet ist.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bestrahlungseinrichtung eine mit erhöhter Betriebstemperatur oberhalb von 2500 K, insbesondere oberhalb Von 2900 K, betriebene Halogenlampe aufweist.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
Mittel zur Einstellung der spektralen Zusammensetzung der Strahlung in Abstimmung auf die Absorptionseigenschaften des Beschichtungs-Ausgangsmaterials und wahlweise des Trägers, derart, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Durchwärmung über die Schichtdicke des Beschichtungs- Ausgangsmaterials erfolgt.
22. Anordnung nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mittel zur Einstellung der spektralen Zusammensetzung mindestens einen Filter umfassen.
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
Abstandseinstellmittel zur Einstellung der Strahlungsleistung über eine Variation des Abstandes zwischen der Strahlungsquelle und der Oberfläche des Beschichtungs- Ausgangsmaterials .
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Gasstrom-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines die Oberfläche des Beschichtungs-Ausgangsmaterials und/ oder die rückseitige Oberfläche des Trägers beaufschlagenden Gasstromes, insbesondere Luftstromes, zur Kühlung und/oder Abführung von flüchtigen Bestandteilen des Be- schichtungs-Ausgangsmaterials .
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Antriebs- und Steuereinrichtung, welche die Oberfläche des Artikels oder Behälters relativ zu einer durch die Bestrahlungseinrichtung gebildeten abgegrenzten Bestrahlungszone mit derartiger Geschwindigkeit rotatorisch und/oder translatorisch bewegt, daß die Bestrahlungszone die Oberfläche mit einer mittleren Verweildauer auf jedem Punkt derselben im Bereich zwischen 0,1 s und 10 s, insbe- sondere zwischen 0,5 s und 3 s, überstreicht.
26. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß durch eine der Füllstation nachgeordnete Beschichtungsein- richtung ein vorab befüllter Druckgasbehälter, insbesondere ein Gasdruck-Stoßdämpfer oder eine Spraydose, mindestens abschnittsweise nachträglich beschichtet wird.
27. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß durch eine der Füllstation nachgeordnete Beschichtungseinrichtung ein vorab mit einer wärmeempfindlichen Füllung, insbesondere einem Lebensmittel, befüllter Behälter zum Zwecke einer Kennzeichnung nachträglich partiell beschich- tet wird.
28. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 27, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Pulverlack-Beschichtungseinrichtung, mittels derer ein wärmeempfindlicher Schaumstoff örper, insbesondere aus einem Polystyrol- oder Polyurethanschaum, mit einem Pulverlack beschichtet wird.
29. Anordnung nach Anspruch 28, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine der Pulverlack-Beschichtungseinrichtung vorgeschaltete Metall-Beschichtungseinrichtung, mittels derer vor dem Aufbringen des Lackpulvers eine metallische Basisschicht, insbesondere durch Aufkleben einer Metallfolie, aufge- bracht wird.
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