DE2425220A1 - Verfahren zum ueberziehen von glasbehaeltern mit einer harzartigen kunststoffschicht und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum ueberziehen von glasbehaeltern mit einer harzartigen kunststoffschicht und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2425220A1 DE19742425220 DE2425220A DE2425220A1 DE 2425220 A1 DE2425220 A1 DE 2425220A1 DE 19742425220 DE19742425220 DE 19742425220 DE 2425220 A DE2425220 A DE 2425220A DE 2425220 A1 DE2425220 A1 DE 2425220A1
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Description

242522Q
9336-74/Dr.U/dr
U.S. Serial No. 363,517
Piled May 24, 1973
INDIAN HEAD INC.
New York, N.Y. IOO36 / USA
Verfahren zum überziehen von Glasbehältern mit einer harzartigen Kunststoffschicht und Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Bearbeitungssystem bei welchem Glasbehälter äußerlich mit
einem Schutzfilm von Kunststoffharz überzogen werden, das
nach dem Härten und Abschrecken gemäß Beschreibung eine klare, transparente Schutzschicht gegen das Zersplittern der
Flasche schafft, wobei dieses Zersplittern entweder durch
einen inneren Gasüberdruck (beispielsweise wenn das Glasgefäß kohlensäurehaltige Getränke enthält) oder durch eine
rauhe Behandlung, wie beispielsweise durch Werfen auf eine
harte Fläche, verursacht werden kann.. Das erfindungsgemäße
Verfahren umfaßt das Vorwärmen von Behältern, das Aufbringen von gepulvertem Harz in einem kontinuierlichen, elektrostatischen Sprühstrahl, das Führen der durch Besprühen überzogenen Behälter durch einen Härtungsofen, das Kühlen der ge-
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härteten Produkte mit Luft und das anschließende Abschrecken mit Wasser und Trocknen vor dem Austragen aus dem System.
Diese vorstehend angegebene Kurzfassung der vorliegenden Erfindung soll jedoch keinesfalls als vollständige Beschreibung angesehen werden. Es ist vielmehr für das Verständnis des technischen Sachverhaltes, welcher der vorliegenden Anmeldung zugrunde liegt, erforderlich, die nachfolgende detailierte Beschreibung unter Berücksichtigung der erläuternden Zeichnungen zur Kenntnis zu nehmen.
Schon seit jeher mußten sich die Hersteller von kohlensäurehaltigen Getränken mit dem Problem befassen, daß Flaschen infolge eines übermäßigen Aufpressens von Kohlensäure, oder infolge verborgener Mängel oder von Strukturfehlern, explodierten. Infolge derartiger Vorkommnisse ereigneten sich viele schwere Unfälle, die wiederum mit Rechtsfolgen verbunden waren und es liegen zahlreiche Berichte über derartige durch Unachtsamkeit oder Fahrlässigkeit verursachte Schäden vor. Es wurden bis heute große Anstrengungen unternommen, um Glasbehälter für kohlensäurehaltige Getränke beim Abfüllen, Versand und Lagerung besser zu schützen. Es darf in diesem Zusammenhang auf das Flaschen-Prüfsystem und die entsprechende Vorrichtung hingewiesen werden, die in der US-Patentanmeldung 272,325, eingereicht am IJ. Juli 1972 (Inhaberin:
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Automated Machine Systems, InO.) beschrieben ist. Während man durch sorgfältiges überprüfen der Flaschen vor dem Abfüllen diejenigen eliminieren kann, die ihrer Struktur nach fehlerhaft sind, schafft das erfindungsgemäße Verfahren einen zusätzlichen Schutz für Glasbehälter, welche den Druck-Test bestanden haben- Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit der Vorrichtung durchgeführt werden, wie sie in der US-Patentanmeldung Ser. No. 352,682, eingereicht am 19· April 1973 mit dem Titel "Bottle Conveyor System Including Adjustable Height Continuous Belt Conveyor and Positive Lock Spray Shielded Rotatable Bottle Carrier" beschrieben ist.
Ganz allgemein umfaßt das Verfahren der vorliegenden Erfindung das Vorwärmen von sauberen, leeren Glasflaschen in einem Ofen auf eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von 150 0P bis 350 0F (65,56 °C bis 176,67 °C), das Transportieren der vorgewärmten Flaschen zu einem geeigneten endlosen Förderband (das vorzugsweise ein kopfüber laufendes Kettenband ist, durch welches die Flaschen mittels an den Hälsen angreifenden Vorrichtungen gehalten werden), das Weiterleiten der gehaltenen Flaschen durch eine elektrostatische Sprühstation, wo ein ionomeres Harzpulver oder ein ähnliches Kunststoffpulver gleichmäßig auf der äußeren Oberfläche einer jeden Flasche beim Durchgang abgelagert wird, das an-
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schließende Durchführen der mit einem Sprühpulverüberzug versehenen Flaschen durch einen Härtungsofen bei einer Temperatur von 425 °F bis 450 0P (218,33 °C bis 232,22 °C) in einem Zeitraum von 45 Sekunden bis 1 Minute, das anschließende Kühlen mit Luft der gehärteten Flaschen bis auf eine Temperatur im Bereich von 250 °F bis 225 0F (121,11 °C bis 107,22 °C), und das anschließende rasche Abschrecken der Flaschen mit kaltem, fein versprühtem Wasser, um einen Temperaturabfall von 90 0F (50 0C) zu bewirken [d.h. auf 160 °F (71i11 °C) oder darunter] , innerhalb einer so kurzen Zeit wie nur möglich, vorzugsweise innerhalb von 30 Sekunden.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Glasbehälter stoß- und splitterfest zu machen.
Eine weitere spezifischere Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, ein Verfahren zum gleichmäßigen Beschichten der äußeren Oberflächen von Glasbehältern mit einem dünnen Film eines harzartigen Kunststoffes zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein derartiges Verfahren zu schaffen, das kontinuierlich durchgeführt werden kann.
Andere Aufgaben der Erfindung ergeben sich offensichtlich aus 409850/0923 - 5 -
der nachfolgenden Beschreibung und werden zum Teil in dieser erwähnt.
Demzufolge umfaßt die vorliegende Erfindung mehrere Stufen und die Beziehungen von einer oder mehreren dieser Stufen zu jeder der anderen Stufen, was in dem nachstehend beschriebenen Verfahren beispielshaft erläutert werden wird, und es wird der Gegenstand der vorliegenden Erfindung in den anschließenden Ansprüchen insbesondere erläutert.
Zum besseren Verständnis der Natur und der Zielsetzung der vorliegenden Erfindung darf auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verwiesen werden, in welchen
Fig. 1 eine Ansicht eines Plaschenverkleidungssystems, von oben gesehen, für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung darstellt, und
Fig. -2 ein schematisches Fließschema ist, welches die aufeinanderfolgenden Stufen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.
Im einzelnen wird in Fig. 1 der Zeichnungen, welche eine erfindungsgemäße Ausfuhrungsform darstellt, folgendes gezeigt: Die zu beschichtenden Flaschen treten zuerst in eine Vorwärmstation 1 ein, wie dies durch den von links nach rechts ge-
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henden Pfeil angedeutet wird. Die Flaschen können in den . Vorwärmofen 1 direkt von einem Entroller bei Raumtemperatur herangebracht werden, oder, falls das Kunststoffverkleidungsverfahren gemäß Erfindung von einem Piaschenhersteller angewandt wird, direkt aus einem herkömmlichen Temperungsofen bei einer Temperatur von annähernd 300 0P (148,89 °C) in den Vorwärmofen 1 eingeführt werden. Die erste Station 1 dient dazu, um sicherzustellen, daß die zu verarbeitenden Flaschen auf eine Temperatur von zumindest I50 0F (65,56 0C)3 vorzugsweise auf eine Temperatur von 300 0F (148,89 0C) und gegebenenfalls auf eine Temperatur von 350 0F (176,67 0C) erwärmt werden. Die vorgewärmten Flaschen aus Station 1 werden mittels einer herkömmlichen Vorrichtung -2 auf einem Pörder-
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band, bei welchem der Boden unterstützt wird, zu einer einzelnen Reihe angeordnet, und mittels des Förderbandes zu einer erhöhten Aufgreifstation 4 transportiert, in welcher sie an ein kettenförmiges Förderband, das Überkopf angeordnet ist, übergeben werden. Die Überkopf-Aufnahme- und-Übergabe-Station 4 kann von dem gleichen Typ sein, wie sie in der schwebenden US-Anmeldung 352,682 beschrieben wird, oder sie kann auch irgendeine andere geeignete Konstruktion aufweisen. Die an dem Überkopf befindlichen Träger 5 in gleichmäßigem Abstand angeordnete Flaschenreihe tritt dann in die elektrostatische Sprühstation 6 ein, in welcher die Flaschen durch Vorrichtungen, wie sie in der vorerwähnten Vorrichtungs-
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anmeldung gezeigt werden, rotiert werden, während sie mit einem fein verteilten pulverisierten ionomeren Harz besprüht werden, wie beispielsweise mit einem Produkt, das als "SURLYN" A D 5001 bezeichnet und von der Firma E.I- DuPont de Nemours & Co., Wilmington,- Delaware, hergestellt wird. Eine Pulver-Rückgewinnungsvorriehtung 7 ist in der Station 6 zum Rückgewinnen und Im-Kreis-führen für das Pulver vorgesehen, das nicht an den Oberflächen der Flaschen während des Durchganges durch die Sprühstation 6 haften bleibt. Während die rotierenden heißen Flaschen durch die Station 6 geführt werden, wird ein gleichmäßiger dünner Überzug von gepulvertem Harz auf die äußeren Oberflächen der Flaschen abgelagert, wobei die Anziehung des Pulvers an das Glas zum Teil durch eine elektrostatische Potentialdifferenz zwischen den Flaschen und dem gesprühten Pulver induziert wird, und ein Haften des Pulvers an dem Glas durch die erhöhte Temperatur der Glasflaschen bewirkt wird, welche zu diesem Zeitpunkt auf eine Temperatur von zumindest I50 0F (65,56 0G) erwärmt sind und vorzugsweise bei 250 0F bis 35O 0F (121,11 °C bis 176,67 0C) hindurehlatifen.
Aus der Sprühstation 6 treten die behandelten Flaschen mit einer, die Oberflächen derselben vollständig bedeckenden Schicht von fein verteilten teilchenförmigen! Harzpulver aus und laufen direkt in einen relativ langen Härtungsofen 8, wo
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sie einer Erhitzung durch Strahlungswärme ausgesetzt werden, die ausreicht, die Glas-(und Beschichtungs-)-Temperatur des Temperaturbereiches von 425 °F his 450 °F (218,33 °C bis 232,22 C) zu erreichen. Geeignete Heizelemente für den Härtungsofen 8 sind durchgehende Infrarot-Heizkörper vom Quarztyp, die für einen Betrieb bei einer Abstrahl-Flächentemperatur von 1680 0F (916 0C) geeignet sind. Die Verweilzeit einer jeden Flasche innerhalb des Härtungsofens 8 während des Durchgangs durch diesen bei diesen Temperaturen muß zumindest 30 Sekunden betragen und ist vorzugsweise 45 Sekunden oder darüber. Während dieses HärtungsVerfahrens wird das vorher abgelagerte körnige teilchenförmige Harzpulver auf den Flaschenoberflächen zu einem einheitlichen Film verschmolzen, der sich vollständig über und um die äußeren Flaschenoberflächen ausbreitet. Beim Austreten aus dem Härtungsofen 8 ist der Kunststoffüberzug auf den Flaschen opak oder trüb, und etwas dicker, als er für das Endprodukt erwünscht ist.
Aus der Härtungsstation 8 trägt das Förderband 5 die gehärteten überzogenen Flaschen in und durch eine Luftkühlstation wo die Flaschentemperaturen schrittweise bis zu einem Bereich von 225 °F bis 250 °F (107,22 °C bis 121,11 °C) erniedrigt werden. Wenn lediglich eine natürliche Strahlungskonvektxonskühlung bei Station 9 vorgesehen ist, wird die Abkühlge-
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sehwindigkeit annähernd 50 0F (27,78 °C) pro Minute betragen, und dementsprechend eine Verweilzeit von 3 bis H Minuten für das Erreichen einer Temperatur von 250 0F (12I3Il 0C) erfordern- Es wurde jedoch gefunden, daß man durch Anwendung einer gut aufgelegten Konvektionskühlungseinheit mit hoher Geschwindigkeit mit einem Exhaustor 1O3 der eine Kapazität von 30-000 cubic feet (849,5 m) pro Minute aufweist, die Kühlungsgeschwindigkeit auf 100 0P (55,56 0C) pro Minute steigern kann, ohne unerwünschte Spannungen in Flaschen normaler Größe zu erzeugen.
Aus der Luftkühlungsstation 9 treten die Kunststoff-ummantelten Flaschen mit einer Temperatur von zwischen 250 F und 225 °P (121,11 °C und 107,22 °C) aus und werden in eine Kaltwasser-Abschreckstation 11 überführt, wo sie mit fein zerteiltem Masser zur Erzeugung eines so rasch wie möglich bewirkten Temperaturabfalls von 90 0F bis 100 F (50 0C bis 55,6 0C) besprüht werden. Diese plötzliche, abschreckende Temperaturherabsetzung bewirkt eine Kontraktion des Kunststoffüberzuges um die Flaschen und offensichtlich eine Phasenänderung im molekularen Aufbau und/oder eine Orientierung, die zu einem klargemachten, transparenten, dünnen Plastiküberzug auf dem Glas führt. Wegen der Änderung der Kristallstruktur, die in dieser Phase in dem Harz stattfindet, ist die Absehreekstufe des Verfahrens in hohem Maße temperaturemp-
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findlich. Die kritische Minimaltemperatur, unterhalb welcher das Verfahren, bei welchem die Folie klar wird, nicht mehr durchführbar ist, beträgt 210 0P (98,89 0C). Obwohl die Temperatur von 250 0P (121,11 °C) als maximal erwünschte Temperatur für die in die Abschreqkstufe 11 eintretenden Flaschen angesehen wird, ist dieser obere Grenzwert nicht so entscheidend wie der absolute niedrige Grenzwert von 210 F (98,89 °C), jedoch ist er wichtig insofern, weil bei irgendeiner höheren Temperatur der durch die Abschreckoperation herbeigeführte plötzliche Temperaturabfall unerwünschte Spannungen und Beanspruchungen in der Glasflaschen-Struktur erzeugen kann. Ein maximaler Wärmeübergang für eine rasche Abschreckung innerhalb des vorgeschriebenen Temperaturbereiches wird durch Anwendung von Hochdruek-Vernebelungsdüsen erzielt, welche einen Aufschlag von sehr kleinen Tröpfchen bewirken. Die primäre tfärmeabSenkung in den Glasflasehen, welche durch die Abschreckstation hindurchgeführt werden, erfordert annähernd 30 bis 45 Sekunden Ferweilzeit darin, wonach die Flaschen mit den klargemachter: Überzügen in die Trocknungsstation 12 mit zwangsumgewälzter Luft transportiert: in welcher sie mit Luft von Raumtemperatur getrocknet werden. Aus der Trocknungsstation 12 wandern die fertiggestellten Flaschen zu einer Transport- und Ausschleus-Station 14, in welcher sie von dem über dem Kopf laufenden Träger 5 freigegeben und auf eine, den Boden der Flaschen unterstützende,
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horizontale Fördervorrichtung 15 abgesetzt werden, die ein herkömmliches Forderband oder irgendeine andere geeignete Ausschleus-Fördervorriehtung sein kann.
In Fig. 2 der anliegenden Zeichnungen werden die verschiedenen und aufeinanderfolgenden Behandlungsstationen und Verfahrensstufen sehematiseh in einer vertikalen Ansicht von vorn gezeigt. Ausgehend von der Vorwärmstation 1 am oberen Teil von Fig. 2 werden die erwärmten Flaschen durch das den Boden der Flaschen unterstützende Förderband 3 zur Aufgreifstatioh 4 transportiert, wo sie durch die über den Kopf laufende Fördervorrichtung 5 ergriffen werden, welche die in gleichmäßigem Abstand ausgerichteten Flaschen durch die elektrostatische Sprühstation 6 hindurchträgt und anschließend in den Härtungsofen 8 fördert, auf den die Luftkühlungsstation 9 und anschließend die Abschreckstation 11 folgt, von wo die Flaschen in die Trocknungsstation 12 und anschließend zur Ausschleus-Station 14 und schließlich aus dem System heraus mittels der horizontalen Fördervorrichtung 15 getragen werden. Mittels des hier beschriebenen Systems, ist es mit den vorgeschriebenen Verweilzeiten innerhalb einer jeden der aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen möglich, Flaschen kontinuierlich mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von 200 Flaschen pro Minute zu beschichten, härten, den Überzug klai zu machen und die Flaschen zu trocknen. Die fertiggestellte!.
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Produkte sind, so wie sie ausgeschleust werden, vollständig mit einem gleichmäßig dünnen, zähen, anhaftenden, transparenten Kunststoffüberzug von 4,0 bis 6,0 mil (0,1016 bis 0,1524 mm) Dicke, innerhalb einer Toleranz von ±0,5 mil (± 0,0127 mm), bedeckt, und die so behandelten Flaschen sind vollkommen stoß- bzw. splitterfest.
Es ist somit aus den vorstehenden Ausführungen zu ersehen, daß die anfangs umrissenen Aufgaben der vorliegenden Erfindung in wirksamer Weise erreicht wurden, und daß man bei der Durchführung des vorstehenden Verfahrens gewisse Änderungen einführen kann, die jedoch noch innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegen. Es darf ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß die vorstehende Beschreibung lediglich zur Erläuterung gegeben wurde und nicht als Beschränkung aufgefaßt werden darf.
Die nachfolgenden Patentansprüche geben nun die allgemeinen und spezifischen Merkmale der vorliegenden Erfindung wieder.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    ί Ι',· Verfahren zum überziehen bzw. Verkleiden von Glasbehältern mit einem harzartigen Kunststoffüberzug, dadurch gekennzeichnet, daß es die Stufen des Vorwärmens der Behälter auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 150 0P bis 350 °F (65,56 °C bis 176,67 °C), das Einwirken eines Sprühbades von fein verteiltem, gepulverten,ionomeren Harz innerhalb eines elektrostatischen Feldes auf die erwärmten Behälter, wodurch eine gleichmäßige dünne Schicht von teilchenförmigen! Harz auf den Oberflächen der Behälter abgelagert wird, das Erhitzen der so überzogenen Behälter auf eine Temperatur im Bereich von 425 0P bis 450 0P (218,33 °C bis 232,22 °C) während eines Zeitraums im Bereiche von 30 Sekunden bis 1 Minute, wodurch das teilchenförmige Harz zu einem einheitlichen Film verschmolzen wird, das Kühlen mit Luft der verschmolzenen Behälter und Abkühlen bis auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 220 0P und 25Ο P (104,44 0C bis 121,11 0C) und das Abschrecken der so abgekühlten und ummantelten Behälter mit Wasser zur Erzeugung eines plötzlichen Temperaturabfalls im Bereiche von 90 P bis 100 0F (32,22 0C bis 37,78 0C) einschließt.
    2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Abschreckstufe zur Be-
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    wirkung eines maximalen Wärmeübergangs durch Hochdruck-Vernebelungssprühen durchgeführt wird.
    3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , . daß nach der Abschreckstufe eine Lufttrocknung folgt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zu überziehenden Behälter kontinuierlich und mit einer konstanten Geschwindigkeit rotiert durch eine Pulverharz-Sprühstation bei einer Temperatur im Bereich von I50 0P bis 350 0P (65,56 0C bis 176,67 0C) bewegt und dann kontinuierlich durch einen Härtungsofen geführt werden, in welchem sie gleichmäßig auf eine Temperatur im Bereich von 425 °F bis 450 °P (218,33 °C bis 232,22 0C) erhitzt und anschließend kontinuierlich durch eine Luftkühlungsstation geführt werden, wo sie bis auf eine Temperatur im Bereich von 220 0P bis 250 0F (104,44 0C bis 121,11 0C) abgekühlt und schließlich kontinuierlich durch eine Kaltwasser-Sprühstation geleitet werden, in welcher sie rasch bis auf eine Temperatur von 160 0P (7I5H 0C) oder darunter abgeschreckt werden.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die kontinuierliche Bewegung
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    der Behälter mit einer Geschwindigkeit von annähernd 200 Stück pro Minute erfolgt, die Zeit, welche jeder Behälter innerhalb der elektrostatischen Sprühstation verbleibt, annähernd 10 bis 20 Sekunden beträgt, die Zeit für den Durch-
    gang durch den Härtungsofen annähernd 35 bis 45 Sekunden ist, die Zeit für die Luftkühlung nach dem Härten von 1 1/2 bis 3 Minuten beträgt und die Zeit in der Abschreckstufe von 30 bis 45 Sekunden ist.
    6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Härtungsstufe durch Strahlungserhitzer durchgeführt wird, die eine Oberflächentemperatur von zumindest 1600 0F (87I °C) aufweisen.
    7. System zum Ummanteln von Glasbehältern mit einem gleichmäßigen dünnen überzug aus transparentem, harzartigem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß es eine erste Vorrichtung zum Vorwärmen von Glasbehältern bis auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 250 0F bis 350 °F (121,11 °C bis 176,67 0C), einen Überkopflaufenden Träger zum Transport einer Reihe von in einheitlichem Abstand angeordneten, vorgewärmten Behältern durch das System. Vorrichtungen zum Aufbringen eines elektrostatischen Sprühstrahls aus fein verteiltem Kunststoffharz auf die vorgewärmten Behälter, die von einem überkopf befindlichen Träger ge-
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    halten werden, Vorrichtungen zum nachfolgenden Erhitzen der besprühten Behälter bis auf eine Temperatur im Bereich von 425 °F bis 450 0P (218,33 °C bis 232,22 0C) während eines Zeitraums im Bereich von 30 Sekunden bis 1 Minute, wodurch das teilchenförmige, anhaftende Harz auf dem besprühten Behälter zu einem gleichmäßigen Filmüberzug verschmolzen wird, weitere Vorrichtungen zum Kühlen der beschichteten Behälter mittels Luft bis auf eine Temperatur im Bereich von 220 0P bis 25O 0P (104,44 0C bis 121,11 0C), eine Zerstäubungssprühvorrichtung zum Abschrecken der mit einem Film überzogenen Behälter bis auf eine Temperatur von I60 0F (71,11 0C) oder darunter innerhalb eines Zeitraums von 1 Minute oder weniger, und schließlich eine Lufttrocknungsvorrichtung zum Trocknen der abgeschreckten Behälter vor dem Ausschleusen aus dem System, als Kombination umfaßt.
    409850/03?:-?
    Le e rs e i t e
DE19742425220 1973-05-24 1974-05-24 Verfahren zum ueberziehen von glasbehaeltern mit einer harzartigen kunststoffschicht und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens Pending DE2425220A1 (de)

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US363517A US3895126A (en) 1973-05-24 1973-05-24 Resin bottle cladding system

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