(57)【要約】ガス封止コーティングのついた中空体、殊にポリビニールアルコールのコーティングのついたＰＥＴ製の容器を製造するための方法と装置を記載している。中空体は、コーティングする表面の表面エネルギーを高める装置、コーティング装置、乾燥装置で処理する。ガス封止コーティングのガス封止効果を改善するために、多段の前処理を提案しており、表面エネルギーを高めるための処理の後で、中空体を静電気放電する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス封止コーティングのついた、ＰＥＴ製で、ポリビニールアルコールをベースにしたコーティングを施した中空体を製造するための方法であって、コーティングする表面の表面エネルギーを高めるために中空体を前処理し、コーティングして、引き続き乾燥する方法において、
表面エネルギーを高めた後に中空体を静電気放電する工程を含む多段前処理を特徴とする方法。
【請求項２】
表面エネルギーを６０ｍＮ／ｍ以上、好ましくは７０ｍＮ／ｍ以上の値に高めることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
表面エネルギーをフレーミング処理により高めることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
表面エネルギーを高める処理の前に行い、油脂溶解剤、殊にエチルアルコールを使う別の前処理を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
コーティング剤を大量に吹きかけることによりコーティングを行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
６０℃、好ましくは４５℃以下で、好ましくは水分含有量が３ｇ／ｍ3以下の暖かい脱湿した空気を使って乾燥することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ガス封止コーティングのついた、ＰＥＴ製で、ポリビニールアルコールのベースのコーティングを施した中空体（２）を製造するための装置であって、コーティングする表面エネルギーを高める装置（８）、コーティング装置（１０）、乾燥装置（１４）のついた装置において、
表面エネルギーを高める装置（８）の後に配置され、コーティングする表面（２ｃ）の静電気放電する装置（９）のある多段の前処理区間（６）を特徴とする装置。
【請求項８】
静電気放電する装置（９）がイオン化した空気を使ったエアシャワーであることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前処理区間（６）に、表面エネルギーを高める装置（８）の前に配置され、コーティングする表面（２ｃ）を脱脂する装置（７）を含んでいることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
コーティング装置（１０）と乾燥装置（１４）の間に配置したフィルム形成区間（１３）を特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
乾燥装置（１４）が温風乾燥装置であり、乾燥空気用の脱湿装置（１５）を含んでいることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
ガス封止コーティングを乾燥するための乾燥装置（１４）に、ガス封止コーティングをカバーする別の層を施すための第二コーティング装置（１６）、および第二層のための別の乾燥装置（１７）を接続することを特徴とする請求項７〜１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１および７のプレアンブルに記載の種類の、中空体を製造するための方法と装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中空体、殊にポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製の使い捨て容器やリサイクル容器を製造するための方法と装置は、非常に多くのものが公知となっている。特にＰＥＴ製の飲料水用容器は、非常に軽く、食料品に適しており、安価に製造可能で、機械的に十分に安定しているので、ますます市場に浸透している。しかしながらＰＥＴの欠点は、例えば酸素や二酸化炭素のようなガスが貫通することである。酸素が外側から内部に、または二酸化炭素を含有する飲料水から二酸化炭素が内側から外部にＰＥＴ壁面を通り抜けるなら、いずれの場合も大きく保存期間の短縮を招くことがある。よって、適切なコーティングによりガスの貫通性を減らすことが試みられる。この種の中空体を製造するための方法は、例えばドイツ特許公開第２９ ０５ ４８０号に記載されている。公知の方法では、容器材料製の前成型品（プレフォーム）をまずポリビニールアルコールを使ってコーティングする。ポリビニールアルコールは、非常に良好なガス封止性能を有しており食料品と相性が良いが、水溶性であるので、ポリビニールアルコールのコーティングでは、乾燥後に水分に対して鈍感な別の上塗りが施される。このコーティングも完全に乾燥した後に、前成型品は公知の方法で完成品の容器に、大抵の場合はブロー成型により成型され、そのときコーティングも一緒に成型されて完成容器に移る。しかしながら、そのときの問題は、ポリビニールアルコールコーティングの中空体への固着性である。公知の方法では、表面エネルギーを増加するための表面処理を、第一コーティング工程の直前に行い、処理していない表面での表面エネルギー約３８ｍＮ／ｍを最大５２ｍＮ／ｍに上げる。これは例えばコロナ処理または火炎をあてるフレーミング処理（Ｆｌａｍｍｅｎ）であってもよく、またはポリビニールアルコールに表面活性剤または類似のものを添加する。それにも拘わらずコーティングの封止特性は、本質的に期待する量に改善できないことを認めねばならない。
【０００３】
この問題は、ドイツ特許第２７ １７ ３０７号で取り扱われている。そこでは、上塗りの中に小泡が形成し、それについてはＰＥＴ壁面を通じて拡散した二酸化炭素が原因しているであろうと思われることが確認される。この文献に記載の方法では、コーティングを中空体の内側に施すことにより、この効果を防ぐことを試みている。しかしながら中空体の内側へのコーティングは、外側へのコーティングと較べて複雑であり、限られた数のコーティング剤のみで可能であり、そして全ての使用目的には適さない。
【０００４】
【特許文献１】ドイツ特許公開第２９ ０５ ４８０号
【特許文献２】ドイツ特許第２７ １７ ３０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、改良されたガス封止コーティングを有する中空体を製造するための方法および装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１に記載の方法により、そして請求項７に記載の装置により解決される。
呈示の発明は、小泡の形成、そしてそれと関連する封止効果の減少を効果的に抑えることが、特許請求の念入りな多段に亘る前処理により可能である、という見識に基づいている。表面エネルギーを増すための処理後に表面の静電気を放電することにより、小泡を形成しないように、コーティングの固着を均等化することができる。
【０００７】
目的に合わせて、この放電をイオン化した空気を使ったエアシャワーにより行い、そのとき機械的な吹きつけにより、場合によっては付着し、そして静電気により引きつけられたミクロ粒子も一緒に吹き飛ばす。
【０００８】
例えば射出成型した前成型品で離型剤からの油脂の付着が予想されるなら、表面エネルギーを増加する処理前の脱脂が目的に適っており、大抵は必要でもある。
【０００９】
コーティングの封止特性を改善する別の可能性は、現在までの従来技術で使用されていたものより、本質的に高い表面エネルギーの取り込みにある。本発明によれば、表面エネルギーを６０ｍＮ／ｍ以上、好ましくは７０ｍＮ／ｍ以上に高める。この値に表面エネルギーを高めるために適しているのは、中でも公知のフレーミング処理である。
【００１０】
コーティングの封止特性を改善するさらに別の可能性は、本発明によれば、６０℃以下の、好ましくは４５℃以下の低い温度で、しかしながら好ましくは３ｇ／ｍ3以下の水分含有量の、特に湿気を除いた空気を使用して、穏やかに乾燥することにある。このようにして乾燥することにより、膜厚全体に亘って均一に充分な乾燥が得られ、残る残留水分はコーティング全体に均等に配分され、被膜形成が抑えられる。それに対して、マイクロウェーブまたは赤外線を使用する乾燥装置では迅速な乾燥が得られるが、しわの多い外観をして表面のみが非常に乾燥した表面被膜となり、必要以上に多い残留水分が残り、しわの多い表面がブロー工程の後でも残ったままとなる。
【００１１】
封止特性を改善する更に別の可能性は、大量に吹きかけることによりガス封止コーティングを付着させることであり、そのときに、コーティング剤が不均等に再びかからないように、コーティングする表面に大量のコーティング剤を供給する。引き続いて、フィルム形成区間を通過すると、余剰分がゆっくり滴下して、乾燥装置の強力な効果が働く前に、完全に被うコーティングフィルムを構成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施例を、以下に図面を使って詳細に説明する。
図１は、ガス封止コーティング３を施した中空体２（図２）を製造するための、基本的に自動的で連続的に動く装置１の一部を示している。中空体２は、飲料水ボトルまたは類似の容器を製造するときに使用されるような、一般的な前成型品（プレフォーム）であってよい。しかしながら、本発明による装置１を使って、既に完成した中空体にコーティングすることも可能である。
【００１３】
前成型品として構成した中空体２は、好ましい実施例では、飲料水ボトルを製造するために一般的なポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）で出来ている。この種の前成型品は既に完成した上部ネジ部２ａを有しており、そのネジ部は、別になっているフランジ部または首部２ｂを介して、閉じられた終端部のついた基本的にコーティングする本体２ｃと分かれている。とび出たフランジ部２ｂの役割は、一つには公知の移送装置またはチャック装置用のチャック要素として、中空体２を個別に吊り下げ、場合によっては装置１を介して長手軸の回りに矢印Ａの方向に回転させて、輸送できるようにすることであり、他方では、既に完成したネジを加工中に保護することである。
【００１４】
中空体２は例えば、場合によってはカバーで遮蔽されていることもあるコンベア４を使って、個々に前後して装置１に送られるので、クリーンルーム条件での運転が可能である。しかしながら、中空体２用の製造ラインに直接、装置１を接続することも可能である。
【００１５】
コンベア４から中空体２は、装置１の全体を通じて延伸する、例えば前成型品に挿入できる心棒を装備したエンドレスのコンベアチェーン形態の直線状コンベア５に送られる。このコンベア５が、まず多段の前処理区間６を介して中空体２を移送する。前処理区間６には、コンベア４後の移送方向Ｆにおいて、脱脂のための装置７が含まれる。装置７には好ましくは、中空体２のコーティングする部分２ｃの方に向いている洗浄ノズルを有している。コンベア５は好ましくはこの範囲で、中空体２が回転するように構成されている。脱脂剤として好ましくはエチルアルコール（エタノール）が使用され、完全に濡らすようにノズルを介して中空体に噴射される。
【００１６】
移送方向Ｆにおいて引き続き、前処理区間６には表面エネルギーを高めるための装置８を含んでいる。装置８は、従来技術で既にこの目的に使用されているようなフレーミング装置が好ましい。しかしながら、表面エネルギーを６０ｍＮ／ｍ以上、好ましくは７０ｍＮ／ｍ以上の値に上げるように、フレーミング装置８を設定する。装置８の範囲でも、中空体２がその垂直軸の回りに回転するように、コンベア装置５を構成している。
【００１７】
前処理区間６には、移送方向Ｆにおけるフレーミング装置８の後で、静電気負荷を減らす、ないし中空体２のコーティングする表面から除去するための装置９が含まれている。装置９は更に、中空体２のコーティングする表面２ｃに向けられたノズルを有しており、それを介してイオン化した空気が中空体２に向かって吹き付けられる。イオン化した空気により表面の放電が行われ、同時に空気流により、場合によって付着した粒子を吹き飛ばす。装置９の範囲でも又、中空体２をその垂直軸の回りで回転させるように、コンベア装置５を構成している。
【００１８】
前処理区間６を通過した後に、好ましくはフレーミングにより中空体がまだ暖かい内に、その外側に本来のコーティングを行う。そのとき、まず中空体２は第一コーティング装置１０を通過し、そこでガス封止コーティング３が、好ましくはポリビニールアルコールのベースで塗布される。この種のガス封止コーティング用のコーティング剤は、専門家には公知であり、ここでは詳細に説明する必要がない。好ましくは、完全に脱塩した水に溶かしたポリビニールアルコールを９９．９モル％以上の加水分解度で使用する。コーティング剤は別の添加剤、特に吸水剤を含まないことが好ましい。コーティング剤の濃度は５〜１２％であり、室温で処理する。
【００１９】
コーティング剤は、図２で示すように大量に吹きかけて塗布し、そのときノズル１１がコーティングする表面２ｃに向かってポリビニールアルコールの水溶液１２を大量に送り、そのときノズルＭと中空体２は相対的にお互いに移動し、そのとき中空体２が回転すると好ましい。コーティング剤１２の量は、コーティングする表面を完全に被うために充分な量を上回るものであり、余剰のものは滴１２ａとなって滴下する。ノズル１１のノズル開口部１１ａの上部縁は、ａの間隔を有して首部２ｂの下方にあり、その間隔ａはコーティング剤１２が首部２ｂの下方にまではかかるが首部２ｂには至らないような寸法になっており、このようにしてネジ部２ａを、不必要なコーティングから確実に保護している。間隔ａは、ＰＥＴボトル製造で一般的に使用される中空体２では、およそ２０〜２５ｍｍであるが、コーティング剤１２の比粘度および使用する量により決まる。
【００２０】
コーティング剤１２の粘度および量は、コーティングする表面２ｃにコーティング剤１２の充分な膜厚の、中空体２をブローして完成容器にした後も約２μｍ厚の完全な層が確保される単一層が付着するように選ぶ。
【００２１】
第一コーティング装置１０の後に、滴下・フィルム形成区間１３を接続して、最終的な膜厚を設定する。
【００２２】
そして、コンベア５は中空体２を第一乾燥装置１４に送る。第一乾燥装置１４は閉空間のハウジング１４ａを有しており、コンベア装置５はその内部で、真っ直ぐな範囲を引き込んだ後に螺旋状で上方に、即ち図面平面１に直角に、上部で乾燥装置１４のハウジング１４ａを再び出るまで渦巻き状となっている。
【００２３】
乾燥装置１４内でのコーティング剤１２の乾燥は、空気中で、そして６０℃、好ましくは４５℃以下の低い温度で穏やか行う。乾燥装置１４には、乾燥に使用した空気から、そして好ましくは空気１ｍ3当たり２〜３ｇ以下の水分になるように湿気をとる装置１５を接続している。このようにして、中空体２のコーティング剤１２を、例えば約３分という比較的短い時間で、最適に完全乾燥することが保証される。
【００２４】
乾燥の完了したガス封止コーティング３のついた中空体２は、上部範囲で乾燥装置１４を離れて第二コーティング装置１６に達し、そこでポリビニールアルコールのガス封止コーティング３が、機械的強度および耐水性を増す別の層によりコーティングされる。第二のコーティング装置１６では、例えばポリビニールブチラルまたは別のアルコール溶融性コーティング剤をベースにしたコーティングが行われる。同様に、大量に吹きかけて行うことができるが、そのとき注意すべきことは、ガス封止コーティング３がコーティングしていない首部２ｂへの過渡点もカバーするように、コーティングをオーバーラップして行うことである。ポリビニールブチラルは含水しない溶剤を必要とし、好ましくはエチルアルコール（エタノール）を使用する。
【００２５】
そして第二コーティング装置１６を離れると、ここでも図示していない滴下区間を接続することもできるが、ガス封止コーティング３とカバー層を備えた中空体２は、第一乾燥装置１４と基本的に同一で構成している第二の乾燥装置１７に送られる。乾燥装置１７も閉空間のハウジング１７ａを有しており、その内部にはコンベア５が、この場合には上方から下方に向かって渦巻き状となっている。乾燥装置１７内での第二コーティングの乾燥も、空気１ｍ3当たり約３ｇの水分で約４５℃の暖かい空気を使って穏やかに行うが、ここでは空気脱湿装置なしとすることができる。その代わり、第二コーティングの蒸発した溶剤のための回収装置１８を設けている。第二コーティングの乾燥後、コーティングの完了した中空体２は、コンベア５を介して排出コンベア１９、または例えば伸長ブロー装置のような次加工装置に直接送られる。
【００２６】
説明および図示した実施例を変換して、例えば別の脱脂剤および／または別の公知の装置を介して脱脂を行うことができる。フレーミング装置の代わりに、コーティング前の前処理のために同様に公知のコロナ、プラズマ、ＨＦ処理装置、または類似の装置を使用することもできる。放電も別の公知の手段により行うことができる。本発明により提案する前処理区間は、別のプラスチック用のコーティング装置で、および／または別のコーティング剤を使っても使用可能である。大量の吹きかけによる以外に、吹きつけ、液浸、または別の公知のコーティング方法により、コーティングすることもできる。また、例えば赤外線またはマイクロウェーブのような別の公知の乾燥方法で行うこともでき、それは特にコーティング剤が比較的鈍感であるときである。また、本発明を内側面のコーティングに使用することもでき、そしてコーティング剤を一つだけ使用して作業する、または一つの層のみを設けるときである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による方法を実施するための、本発明による装置の概略的な上部外観図。
【図２】コーティング中にある中空体の概略的な図。
【符号の説明】
【００２８】
１      装置                                      ２      中空体
２ａ    上部ネジ部                                ２ｂ    フランジ部または首部
２ｃ    本体                                      ３      ガス封止コーティング
４      コンベア                                  ５      コンベア
６      前処理区間                                ７      脱脂装置
８      表面エネルギーを高めるための装置          ９      静電気除去装置
１０    第一コーティング装置                    １１    ノズル
１１ａ  ノズル開口部                            １２    コーティング剤
１２ａ  滴                                      １３    滴下・フィルム形成区間
１４    第一乾燥装置                            １４ａ  ハウジング
１５    脱湿装置                                １６    第二コーティング装置
１７    第二乾燥装置                            １７ａ  ハウジング
１８    回収装置                                １９    排出コンベア
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2005529220.tif 000005
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