Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 11.
"Behälter" sind im Sinne der Erfindung insbesondere Dosen, Flaschen, Tuben, Pouches aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, aber auch andere Packmittel, die zum Abfüllen von flüssigen oder viskosen Produkten für ein Druckfüllen oder für ein druckloses Füllen geeignet sind.
Unter "Behandeln von Behältern" sind im Sinne der Erfindung insbesondere das Bedrucken, auch das digitale Bedrucken der Behälter an ihrer Behälteraußenfläche unter Verwendung wenigstens einer Druckfarbe, vorzugsweise das mehrfarbige Bedrucken unter Verwendung von Druckfarben unterschiedlicher Farbgebung, das Trocknen bzw. Aushärten der wenigstens einen Druckfarbe, bevorzugt durch Vernetzen der wenigstens einen Druckfarbe sowie das Entkeimen, Sterilisieren bzw. Desinfizieren der Behälter an wenigstens einem Behälterbereich zu verstehen, an dem eine Entkeimung erforderlich ist, und zwar unter Berücksichtigung des gesamten Verfahrensablaufs beispielsweise innerhalb einer Behälterabfüllanlage und/oder unter Berücksichtigung des Zustandes der zu behandelnden Behälter und/oder unter Berücksichtigung des Herstellungsverfahrens dieser Behälter, beispielsweise aus Kunststoff, z.B. PET durch Blasformen.
Unter "Bedrucken" ist im Sinne der Erfindung ganz allgemein das Aufbringen eines oder mehrerer Druckbilder oder Aufdrucke, insbesondere auch mehrfarbiger Druckbilder oder Aufdrucke auf die jeweilige Behälteraußenfläche zu verstehen, und zwar unabhängig von speziellen Druckverfahren. Bevorzugt erfolgt das Bedrucken unter Verwendung von, dem Fachmann bekannten, nach dem Inkjet-Verfahren arbeitenden, Druckköpfen, die auch in der
Unter "nicht thermischer oder im Wesentlichen nicht thermischer Energiestrahlung" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung einer Energiestrahlung zu verstehen, die keine oder im Wesentlichen keine Anteile an Wärme- oder Infrarot-Strahlung (IR-Strahlung) enthält. In diesem Sinne sind nicht thermische oder im Wesentlichen nicht thermische Energiestrahlung vor allem UV-Strahlung sowie Beta- oder Elektronen-Strahlung oder Mikrowellen-Strahlung.
Der Ausdruck "im Wesentlichen" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Bekannt ist das direkte Bedrucken von Flaschen oder anderen Behältern und dabei insbesondere das direkte Bedrucken von Kunststoff- oder PET-Flaschen unmittelbar nach deren Herstellung in einer Streck- oder Blasformmaschine aus vorerhitzten Vorformlingen (Preforms) und das Trocknen oder Aushärten der jeweiligen Druckfarbe oder des Aufdrucks durch Beaufschlagung der bedruckten Behälter mit UV-Strahlung, Elektronen-Strahlung, Mikrovrellen-Strahlung oder Hitze-Strahlung bzw. Infrarot-Strahlung (
Aus der
Bekannt ist auch das Entkeimen oder Sterilisieren der Behälter vor dem Befüllen mit einem Füllgut durch Energieeinträg oder durch Behandlung mit einer Energiestrahlung, nämlich mit UV-Strahlung, Elektronen-Strahlung, Elektronen-Strahlung, Mikrowellen-Strahlung und Wärme-Strahlung bzw. Infrarot-Strahlung sowie durch Plasmaentladung.
Nachteilig bei der bekannten Technik ist, dass für das Trocknen oder Aushärten der Aufdrucke und für das Entkeimen bzw. Sterilisieren der Behälter eigenständige, jeweils aufwendige und kostspielige Verfahren und Vorrichtungen erforderlich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Behandlung von Behältern aufzuzeigen, bei dem das Trocknen oder Aushärten der wenigstens einen Druckfarbe bzw. des jeweiligen Aufdrucks sowie das Entkeimen oder Sterilisieren der Behälter mit reduziertem Aufwand möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Vorrichtung zum Behandeln von Behältern ist Gegenstand des Patentanspruchs 11.
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass zumindest das Trocknen der wenigstens einen auf den jeweiligen Behälter aufgebrachten Druckfarbe bzw. des entsprechenden Aufdrucks sowie auch das Entkeimen oder Sterilisieren der Behälter mit ein und derselben Art der Energiestrahlung, bevorzugt mit ein und derselben Art der nicht thermischen oder im Wesentlichen nicht thermischen Energiestrahlung und dabei vorzugsweise mit UV-Strahlung erfolgt.
Für das Sterilisieren wird der jeweils zu entkeimende Behälterbereich mit der Energiestrahlung unmittelbar beaufschlagt. Grundsätzlich besteht dabei die Möglichkeit, lediglich den Mündungs- oder Öffnungsbereich der Behälter durch Beaufschlagung mit der Energiestrahlung zu sterilisieren, und zwar insbesondere dann, wenn die Behälter einer Anlage bereits im sterilen Zustand zugeführt werden und durch das Handling innerhalb der Anlage lediglich eine Kontaminierung des Behältermündungsbereichs zu befürchten ist. Bevorzugt erfolgt aber eine komplette Entkeimung oder ein komplettes Sterilisieren der Behälter u.a. an der gesamten Behälterinnenfläche sowie am Mündungsbereich. Auch bei Behältern aus einem transparenten Werkstoff, z.B. Kunststoff (beispielsweise PET) erfolgt die Beaufschlagung der zu sterilisierenden Behälterbereiche bevorzugt nicht durch die Wandung des Behälters hindurch, um so bei möglichst geringer Strahlungsenergie eine optimale Entkeimung oder Sterilisation zu erreichen.
Wird beispielsweise als Energiestrahlung UV-Strahlung verwendet, wie dies bei der Erfindung bevorzugt der Fall ist, so bildet diese Strahlung mit den in der jeweiligen Druckfarbe (Drucktinte) enthaltenen Photoinitiatoren Radikale, die dann für das Aushärten der Druckfarbe eine Vernetzung der Monomere und/oder Oligomere dieser Farbe herbeiführen. Durch die Beaufschlagung der zu sterilisierenden Behälterbereiche mit der UV-Strahlung wird dort eine Schädigung der DNA oder RNA-Moleküle eventuell vorhandener Keime erreicht, wodurch eine Zellteilung unterbunden und die angestrebte Entkeimung erreicht wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Trocknen oder Aushärten der wenigstens einen Druckfarbe sowie das Sterilisieren der Behälter an jeweils ein und derselben Behandlungsstation, zumindest aber in ein und demselben Behandlungs- oder Arbeitsmodul oder in ein und derselben, mehrere Behandlungsstationen aufweisenden Arbeitsmaschine oder Arbeitsstation. Die Durchführung des Trocknungs- oder Aushärtprozesses der wenigstens einen Druckfarbe und der Sterilisation der Behälter durch ein und dieselbe Art der Energiestrahlung, vorzugsweise durch UV-Strahlung hat erhebliche Vorteile:
Als UV-Lampen können Niederdruck-Hg-Strahler, Mitteldruck-Hg-Strahler, Excimer-Strahler, Exciplex-Strahler, Amalgamlampen, LED, Xenonlampen usw. eingesetzt werden. Die Behälter werden während der Behandlung mit einem Transportsystem durch eine Behandlungsstrecke bewegt und/oder um ihre Behälterachse gedreht oder geschwenkt.
Bevorzugt erfolgt eine Vorbehandlung der zu bedruckenden Behälteroberfläche, um zumindest die Haftfestigkeit des Aufdrucks zu verbessern. Diese Vorbehandlung erfolgt vorzugsweise mit UV-Strahlung, die mit einer Wellenlänge von etwa 170 bis 200 nm Stauerstoffmoleküle der Umgebungsluft spaltet, und zwar unter Bildung von Ozon. Dieses wird dann von der UV-Strahlung unter Bildung von hochreaktiven O*-Radikalen zersetzt, die dann ihrerseits zu einer Spaltung oder Oxidation von organischen Molekülen an der Behälteroberfläche führen. Weiterhin werden durch die UV-Bestrahlung auch andere Radikale, wie COO*. *OH, CO* und COOH-* gebildet, die zu Symmetriestörungen der Kunststoffe führen, womit sich insgesamt eine Erhöhung der Oberflächenenergie der Behälter aus Kunststoff ergibt und damit eine Verbesserung der Festigkeit der Druckfarbe bzw. des Aufdrucks, erreicht wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Trocknen oder Aushärten der wenigstens einen Druckfarbe und/oder das Sterilisieren der Behälter unter Beaufschlagung der Behälter mit einem Prozessgas oder mit einem Schutz- oder Inertgas, beispielsweise mit N2, CO2, Ar, Kr, Xe oder mit einer Mischung hiervon. Dieses Prozessgas, mit dem dann auch der Innenraum der Behälter gespült wird, dient beispielsweise auch zum Kühlen der Behälter während der Behandlung und/oder ist soweit abgekühlt, dass die Temperatur dieses Prozessgases niedriger ist als die Temperatur der zu behandelnden Behälter. Hierdurch wird u.a. erreicht, dass sich das in die Behälter eingebrachte Prozessgas während der Behandlung u.a. durch die von dem jeweiligen Behälter abgegebene Wärme erwärmt und dadurch aus der Behältermündung teilweise ausströmt, wodurch ein Eindringen von Sauerstoff, der eventuell das in die Behälter eingefüllte Füllgut schädigen könnte, in den jeweiligen Behälter verhindert ist.
Wird der Behälter mit einem Schutz- oder Inertgas gefüllt und im Inneren durch Einbringen eines UV-Strahlers desinfiziert, dann können sich diejenigen UV-Quanten bis zur Behälterwand ausbreiten deren Energie ausreicht, um molekularen Sauerstoff, der bei einer Luftfüllung im Inneren des Behälters vorhanden wäre, zu dissoziieren, andernfalls - also bei vorhandensein von Sauerstoff - würden sich die Quanten nur wenige Zehntel Millimeter ausbreiten. Diese Quanten gingen durch deren Verbrauch in Dissoziationsprozessen des dissoziierenden Sauerstoffs für die Keiminaktivierung verloren. Eine Behälterfüllung mit Inertgas führt also zu einer sehr effektiven Desinfektion, weil kurzwellige Quanten im Bereich von 240 nm, um die es sich hier handelt eine effektivere Wirkung haben als Quanten mit Wellenlängen von mehr als 240 nm. Die Effektivität der Quanten nimmt sogar mit abnehmender Wellenlänge zu.
Als zusätzliche Verbesserung der Effektivität der Desinfektion und des Verfahrens hat sich weiterhin gezeigt, dass die Inertgasfüllung gekühlt sein sollte, da der Sauerstoff aus der unmittelbaren Behälterumgebung das Bestreben hat, wieder in den Behälter zu diffundieren, da ein großes Konzentrationsgefälle des Sauerstoffpartialdruckes im Bereich der Behälteröffnung vorliegt. Dieses Bestreben des Sauerstoffs in den Behälter zu strömen kann solange unterdrückt werden, solange sich ein im Behälter befindliches kühles Gas bis auf die Temperatur des Behälters aufwärmt, ausdehnt und langsam aus dem Behälter strömt. Dieser Effekt ist sowohl für auf dem Kopf stehende als auch mit nach oben weisender Öffnung nachgewiesen worden, wobei ein Gas, das etwa 10 K kälter als der Behälter ist, die Gasdiffusion des Sauerstoffs für mehr als 10 Sekunden unterbindet. Noch kältere Gasfüllungen haben noch bessere Wirkung.
Bevorzugt erfolgt das Trocknen oder Aushärten der wenigstens einen Druckfarbe und/oder das Sterilisieren der Behälter in einer beispielsweise von dem vorgenannten Prozess- oder Schutzgas gebildeten sauerstoffarmen SchutzgasAtmosphäre, d.h. innerhalb einer diese sauerstoffarme Atmosphäre enthaltenden und gegenüber der Umgebung abgrenzenden, von Blechen, Käfigen, Hauben usw. gebildeten Einhausung. Hierdurch ist u.a. die Verwendung einer besonders wirksamen, kurzwelligen UV-Strahlung, beispielsweise einer UV-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen etwa 170 nm und 280 nm, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 170 nm und 220 nm oder im Bereich von etwa 170 nm bis 200 nm für das Trocknen oder Aushärten der wenigstens einen Druckfarbe und/oder für das Sterilisieren der Behälter möglich, also die Verwendung einer UV-Strahlung die sich in Umgebungsluft wegen des vorhandenen Sauerstoffs nur wenige Zehntel Millimeter ausbreiten kann. Das Inert-Gas der sauerstoffarmen Schutzgasatmosphäre bildet somit ein Transmissionsgas, welches die Verwendung der kurzwelligen UV-Strahlung ermöglicht.
Der Sauerstoffpartialdruck in der Schutzgasatmosphäre beträgt vorzugsweise maximal 0,5%, bevorzugt maximal 0,1% des Gesamtdruckes dieser Atmosphäre. Die Vorteile dieses speziellen Verfahrens bestehen also darin, dass eine Absorption der UV-Strahlung an 02-Molekülen, dessen Intensität mit abnehmender Wellenlänge der UV-Strahlung zunimmt, sowie auch eine Ozonbildung vermieden sind.
Bevorzugt erfolgt bei der Vorbehandlung der Behälteraußenfläche zur Verbesserung der Haftfestigkeit der wenigstens einen Druckfarbe bzw. des Aufdrucks durch Erhöhung der Oberflächenenergie zugleich auch eine Entkeimung bzw. Sterilisation der Behälteraußenwand.
Zum Halten und/oder Bewegen der Behälter während der Behandlung dienen Behälterträger oder Behältergreifer. Diese werden erfindungsgemäß zusammen mit den Behältern durch die Energiestrahlung ebenfalls entkeimt und/oder es erfolgt eine zusätzliche Entkeimung der Behälterträger oder Behältergreifer nach deren Abkoppeln von den Behältern. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die Behälterträger oder Behältergreifer so auszuführen, dass jeder Behälterträger oder Behältergreifer auch bei einer Behandlungsstrecke, die aus mehreren in einer Transportrichtung der Behälter aufeinander folgenden Transportelementen besteht, zumindest über die gesamte Behandlungsstrecke an dem jeweiligen Behälter verbleibt und mit der jeweiligen Transportrichtung nur auf dem von dieser Einrichtung gebildeten Teil des Transportweges verbunden ist. Jeder Behälterträger oder Behältergreifer wird am Ende der Behandlung von dem betreffenden Behälter abgekoppelt und dann sterilisiert an den Anfang der Behandlungsstrecke oder an den Anfang einer diese Behandlungsstrecke aufweisenden Anlage zurückgeführt.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Die in der
Die Behandlungsstrecke 1 ist bei der dargestellten Ausführungsform modular aufgebaut und besteht aus mehreren Behandlungsmodulen, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform aus insgesamt acht Behandlungsmodulen 7.1 - 7.8, die in der Wertigkeit ihrer Bezugsziffern in Transportrichtung A derart aufeinander folgend vorgesehen sind, dass die Flaschen 2 von Behandlungsmodul zu Behandlungsmodul weitergegeben werden und sich dabei auf dem in der
Die Behandlungsmodule 7.1 - 7.8 bestehen jeweils aus einer identischen Grundeinheit mit einem unteren Modul- oder Maschinengehäuse 8, auf dessen Oberseite jeweils ein um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbarer Rotor 9 vorgesehen ist, an dessen Umfang mehrere Behandlungsstationen gebildet sind, denen die Flaschen 2 an einem Behältereinlauf des Behandlungsmoduls 7.1 - 7.8 übergeben und nach der dortigen Behandlung, die auf einem Winkelbereich der Drehbewegung des jeweiligen Rotors 9 erfolgt, einzeln an eine Behandlungsstation eines nachfolgenden Behandlungsmoduls 7.2 - 7.8 oder aber an den äußeren Transporteur 5 weiter geleitet werden. Die Rotoren 9 der in Transportrichtung aufeinander folgenden Behandlungsmodule 7.1 - 7.8 sind durch eine entsprechende Steuerung synchron und mit derselben Dreh- oder Winkelgeschwindigkeit angetrieben, aber gegenläufig, wie dies mit den Pfeilen B und C in der
Die Behandlungsstationen der Behandlungsmodule 7.1 - 7.8 sind durch entsprechende Aggregate und/oder Funktionselemente, die in der Grundeinheit vorgesehen sind, der jeweiligen Behandlung angepasst. Bei der in der
Das Behandlungsmodul 7.8 dient als Trocknungs- und Sterilisationsmodul zum Trocknen bzw. Aushärten der auf die Flaschen 2 aufgebrachten Aufdrucke bzw. der entsprechenden Druckfarbe oder Drucktinte sowie zugleich auch zur Sterilisation der Flaschen 2 zumindest an einem Teilbereich, an dem ein derartiges Sterilisieren aufgrund der Herstellung der Flaschen 2 und/oder der für die Herstellung verwendeten Ausgangsmaterialien und/oder des Handlings der Flaschen 2 nach ihrer Herstellung usw. erforderlich ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt sowohl das Aushärten des Aufdrucks, als auch das Sterilisieren unter Verwendung von UV-Strahlung, und zwar jeweils mit einem UV-Spektrum, welches in der eingangs beschriebenen Weise für das Aushärten der Druckfarbe sowie auch für ein Abtöten von Keimen optimiert ist, beispielsweise mit einem UV-Licht-Spektrum, welches ein deutlich ausgeprägtes Maximum bei einer Wellenlänge von etwa 270 nm aufweist.
Das Behandlungsmodul 7.8 ist im Detail in der
Der Behälterträger 11, die Einrichtungen 12 und 13 und der Drehteller 14 sind an einem Gehäuse 15 vorgesehen, an welchem beispielsweise die von dem Behälterträger 11 und der Einrichtung 12 gebildete Einheit gesteuert in vertikaler Richtung auf- und ab bewegbar ist (Doppelpfeil D) und in welchem u.a. die zur Ansteuerung und/oder Kühlung der UV-Lampen der Einrichtungen 12 und 13 notwendigen Komponenten untergebracht sind. Weiterhin bilden der Behälterträger 11, die Einrichtungen 12 und 13, der Drehteller 14 und das Gehäuse 15 eine komplette Baueinheit 16, die als solche an dem Rotor 9 vorgesehen ist und die jeweils eine der Behandlungsstationen des Behandlungsmoduls 7.8 bildet.
Der Behälterträger 11 und die Einrichtung 12 sind am Übergabebereich zwischen den Behandlungsmodulen 7.7 und 7.8 sowie auch am Übergabebereich zwischen dem Behandlungsmodul 7.8 und dem äußeren Transporteur 5 für ein problemloses Übernehmen bzw. Abgeben einer Flasche 2 jeweils angehoben und während der Behandlung abgesenkt, sodass die betreffende Flasche 2 dann mit ihrem der Flaschenöffnung 2.1 entfernt liegenden Flaschenboden auf dem Drehteller 14 aufsteht und mit diesem um die vertikale Drehtellerachse bzw. um die achsgleich mit dieser Achse angeordneten Flaschenachse gedreht wird, und zwar insbesondere für eine Behandlung des gesamten Flaschenumfangs mit der von der Einrichtung 13 abgegebenen UV-Strahlung. Der Behälterträger 11 dient hierbei dann lediglich zur Sicherung der aufrecht stehenden Flasche 2 gegen Umfallen.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die aus dem Behälterträger 11 und der Einrichtung 12 bestehende Einrichtung gesteuert auf- und ab bewegbar ist. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass anstelle hiervon oder zusätzlich hierzu der Drehteller 14 gesteuert in vertikaler Richtung auf- und ab bewegt wird, um in der vorstehend genannten Weise einerseits eine problemlose Übergabe und Abgabe der Flaschen 2 an bzw. von der jeweiligen Behandlungsstation 10 und andererseits das Drehen der Flaschen 2 um ihre vertikale Flaschenachse während der Behandlung zu ermöglichen.
Da an den Behandlungsstationen 10 eine UV-Sterilisation der Flaschen 2 lediglich im Bereich ihrer Flaschenmündung oder -öffnung 2.1 erfolgt, setzt diese Behandlung voraus, dass die Flaschen 2 nach ihrer Herstellung im Wesentlichen steril sind bzw. aus sterilen Vorformlingen geformt sind und allenfalls im Bereich ihrer Flaschenmündung durch das weitere Handling auf dem Transportweg zur Behandlungstrecke 1 bzw. innerhalb der Behandlungsstrecke 1 kontaminiert wurden.
Die
Diese Ausführung der Behandlungsstation 10a trägt dem Umstand Rechnung, dass selbst bei transparenten Flaschen 2, d.h. bei Herstellung der Flaschen 2 aus einem lichtdurchlässigen oder glasklaren Werkstoff oder Kunststoff, beispielsweise PET, bei einer außerhalb der Flasche 2 angeordneten, UV-Strahlung aussendenden Quelle eine so starke Absorption der UV-Strahlung beim Durchdringen der Wandung der Flasche 2 erfolgt, dass zumindest mit einer wirtschaftlichen vertretbaren UV-Leistung und innerhalb einer Behandlungsdauer, die u.a. im Hinblick auf die notwendige Leistung der Behandlungsstrecke 1 vertretbar ist, keine ausreichende Sterilisation möglich ist.
Das Behandlungsmodul 10a kann weiterhin auch so ausgeführt sein, dass sowohl eine Sterilisation der Flaschen 2 an der Flascheninnenfläche, als auch eine intensive Sterilisation an der Flaschenaußenfläche, insbesondere auch im Bereich der Flaschenöffnung 2.1 und insbesondere mittels UV-Strahlung, erzielt wird.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass durch Absenken des Behälterträger 11 oder aber durch Anheben des Flaschentellers 14 eine Entkopplung der jeweiligen Flasche 2 von dem Behälterträger 11 erfolgt, um die Flasche 2 während der Behandlung um ihre Flaschenachse drehen zu können. Selbstverständlich kann diese Entkopplung auch auf andere Weise erreicht werden, beispielsweise dadurch, dass ein entsprechend ausgebildeter Behälterträger die jeweilige Flasche 2 für das Drehen um ihre Flaschenachse während der Behandlung freigibt. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, den Behälterträger so auszubilden, dass er das Drehen der jeweiligen Flasche 2 während der Behandlung bewirkt.
Das Behandlungsmodul 7.1 ist für eine Vorbehandlung der Flaschen 2 ausgebildet, und zwar insbesondere für eine Vorbehandlung der Flaschen 2 an ihrer zu bedruckenden Oberfläche, um dort eine verbesserte Haftung der Druckfarbe zu erzielen. Diese Vorbehandlung erfolgt durch Bestrahlung der später zu bedruckenden Oberflächen mit UV-Strahlung. Die Verbesserung der Haftung für die Druckfarbe ist dabei u.a. darauf zurück zu führen, dass die UV-Strahlung insbesondere mit einer Wellenlänge von kleiner 240 nmSauerstoffmoleküle in der Nähe der behandelten Oberflächen spaltet, was zur Bildung von Ozon führt, welches dann, zusammen mit dem Sauerstoff, UV-Quanten mit Wellenlängen unter 240 nm absorbiert. Hierdurch werden (zusätzlich zu Radikalen wie COO*, *OH, CO*, COOH*) an den Kunststoffketten des Materials der -Flaschen 2 Radikale gebildet, die dort zu punktuellen Veränderungen in der Symmetrie der Molekülstruktur führen, wodurch die Oberflächenenergie zunimmt und damit die Haftfestigkeit sowie die Benetzbarkeit der zu bedruckenden Oberflächen mit Druckfarbe verbessert werden. Bei dieser Vorbehandlung der Flaschen 2 mit der UV-Strahlung erfolgt bevorzugt auch eine Sterilisation bzw. Entkeimung der Außenfläche der Flaschen 2.
Für diese Vorbehandlung sind die Behandlungsstationen des Behandlungsmoduls 7.1 dann beispielsweise ähnlich den Behandlungsstationen 10 bzw. 10a ausgebildet, allerdings ohne die die UV-Strahlung abgebende Einrichtung 12 bzw. 12a.
Auch andere Behandlungsverfahren und dementsprechend ausgebildete Behandlungsstationen für die Verbesserung der Haftfestigkeit und Benetzbarkeit der zu bedruckenden Oberflächen der Flaschen 2 sind für das Behandlungsmodul 7.1 möglich. Beispielsweise Verfahren und entsprechend ausgebildete Behandlungsstationen, bei denen durch Pyrolyse, beispielsweise durch Flammenpyrolyse eine Oberflächensilikatisierung der Flaschen 2 zumindest an den später zu bedruckenden Oberflächenbereichen erfolgt, und zwar derart, dass auf der Außenfläche der jeweiligen Flasche 2 eine zwar dünne jedoch sehr dichte und festhaftende Silikatschicht mit hoher Oberflächenenergie und damit mit hoher Haftfestigkeit für die jeweilige Druckfarbe erzeugt wird. Erreicht wird dies beispielsweise durch Flammbehandlung der Flaschen 2 unter Verwendung eines geeigneten Gases, beispielsweise Propan- und/oder Butangas in Anwesenheit einer siliziumorganischen Verbindung (z.B. Silan).
Besonders vorteilhafte Ergebnisse lassen sich dann erreichen, wenn insbesondere die UV-Sterilisation und das UV-Aushärten der Druckfarbe, d.h. die Behandlung der Flaschen 2 an den Behandlungsstationen 10 bzw. 10a des Behandlungsmoduls 7.8 in einer sauerstoffarmen, sterilen Inertgas-Atmosphäre z.B. aus N2 und/oder CO2 und/oder He und/oder Ar und/oder Kr und/oder Xe erfolgt. Es hat sich gezeigt, dass der Luftsauerstoff die Vernetzungsreaktion bzw. das Aushärten der üblichen polymeren Druckfarben hemmt. Durch die Verwendung einer sauerstoffarmen Schutz- oder Inertgas-Atmosphäre können die Aushärt- oder Trocknungszeiten reduziert und das Durchtrocknen der Druckfarbe verbessert werden. Weiterhin wird bei einer für die UV-Sterilisation optimalen kurzweiligeren UV-Strahlung mit einer Wellenlänge deutlich unter 240 nm eine Ozonbildung vermieden. Außerdem wirkt das Inertgas der Schutz- oder Inertgas-Atmosphäre als Transmissionsgas, welches es erlaubt, für eine schnelle und hochqualitative UV-Sterilisation eine sehr kurzwellige UV-Strahlung zu verwenden, beispielsweise eine UV-Strahlung im Wellenbereich von 170 bis 280 nm, vorzugsweise im Bereich zwischen 170 bis 220 nm. In einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre wäre dies nicht möglich, da sich dort eine UV-Strahlung mit einem im Bereich von 170 bis 200 nm allenfalls nur wenige 1/10 mm ausbreiten kann. Insbesondere bei einer UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 200 nm sollte der Sauerstoffpartialdruck in der Schutzgas- oder Inertgas-Atmosphäre allenfalls noch bei 0,5%, vorzugsweise bei 0,1% des Gesamtdruckes liegen.
Bei Verwendung einer sauerstoffarmen Schutzgas- oder Sterilgasatmosphäre während der UV-Sterilisation und der UV-Aushärtung sind die entsprechenden Behandlungsstationen 10 bzw. 10a in einer Einhausung aufgenommen, die mit dem Schutz- oder Inertgas vorzugsweise mit einem gewissen Überdruck beaufschlagt ist, sodass sich an dem Einlass und Auslass dieser Einhausung eine Inertgas-Strömung aus der Einhausung in die Umgebung einstellt, die (Strömung) ein Eindringen von Sauerstoff in die Einhausung verhindert.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit, die Oberfläche der Flaschen 2 und/oder den Flascheninnenraum während der UV-Sterilisation und UV-Aushärtung mit einem vorzugsweise gekühlten Prozessgas oder Inertgas zu beaufschlagen bzw. zu spülen. Hierdurch wird u.a. die thermische Belastung der Flaschen 2 bei der UV-Sterilisation und der UV-Aushärtung insbesondere auch durch emittierte Infrarot-Anteile minimiert. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich dann, wenn das in die jeweilige Flasche 2 eingebrachte Inert-Prozessgas eine Temperatur aufweist, die deutlich niedriger ist als die Temperatur der Flasche 2, sodass das Prozessgas in der Flasche 2 zunächst eine höhere Dichte aufweist, sich dann langsam auf die Flaschentemperatur erwärmt und sich dabei ausdehnend teilweise aus der Flasche 2 strömt, sodass ein Eindringen von Sauerstoff in die jeweilige Flasche 2 verhindert ist.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die UV-Sterilisation und UV-Aushärtung in einem der Füllmaschine vorausgehenden Teil einer Gesamtanlage, nämlich in dem Behandlungsmodul 7.8 der Behandlungsstrecke 1 erfolgen. Anstelle hiervon oder zusätzlich hierzu besteht auch die Möglichkeit, die UV-Sterilisation und/oder UV-Aushärtung bzw. wenigstens eine entsprechende Behandlungsstation in eine Füllmaschine zu integrieren, beispielsweise auch in der Form, dass in wenigstens einer Behandlungsstation dann eine UV-Sterilisation oder Entkeimung auch des in die jeweilige Flasche 2 eingebrachten Füllgutes erfolgt, wie dies insbesondere bei Mineral- oder Tafelwässern möglich ist.
Vorstehend wurde auch davon ausgegangen, dass die einzelnen Verfahrensschritte der Vorbehandlung, des Bedruckens sowie der UV-Sterilisation und der UV-Aushärtung jeweils in getrennten Bearbeitungsmodulen 7.1 - 7.8 erfolgen. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, sämtliche Behandlungsschritte oder aber einige dieser Behandlungsschritte in jeweils einer Arbeitsstation oder Arbeitsmaschine auszuführen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, insbesondere bei einem Mehrfarbenaufdruck in einem oder mehreren zusätzlichen Arbeitsschritten jeweils ein Vortrocknen der Druckfarbe vorzunehmen, bevor eine weitere Druckfarbe aufgebracht wird.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die Flaschen 2 aufrecht stehend, d.h. mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 nach oben weisend und mit ihrer Flaschenachse in vertikaler Richtung orientiert durch die Behandlungsstrecke 1 bewegt werden und in dieser Position insbesondere auch die Behandlung in dem Behandlungsmodul 7.8 erfolgt. Grundsätzlich ist aber auch eine Behandlung der Flaschen 2 in einer anderen Orientierung, beispielsweise in einer Überkopf-Lage, d.h. mit der Flaschenöffnung 2.1 unten weisend möglich.
Die
Die mit der Blasformmaschine 19 hergestellten Flaschen 2 werden über einen Transportstern 26 an eine Behandlungsstrecke 27 weitergeleitet, die beispielsweise der Behandlungsstrecke 1 entspricht und auf der die Flaschen 2 an ihrer Flaschenaußenfläche vorbehandelt und ggs. mit UV-Strahlung sterilisiert, bedruckt und anschließend auch einer UV-Sterilisation und einer Aushärtung des jeweiligen Aufdrucks oder Druckbildes mit UV-Strahlung unterworfen werden. Die so behandelten Flaschen 2 werden über einen Auslaufstern 28 und einen äußeren Transporteur 29 einer Füllmaschine zugeführt. Der Transport der Flaschen 2 von der Blasformmaschine 19 an die Behandlungsstrecke 27, durch die Behandlungsstrecke bzw. durch die verschiedenen Behandlungsmodule oder Arbeitsstationen dieser Behandlungsstrecke sowie der Transport auf dem Transporteur 28 erfolgt in gewendeter Form, d.h. mit der Flaschenöffnung 2.1 nach unten weisend.
Der grundsätzliche Unterschied der Behandlungsstrecke 27 gegenüber der Behandlungsstrecke 1 besteht darin, dass anstelle der Behälterträger 11, die bei der Behandlungsstrecke 1 jeweils fester Bestandteil der Behandlungsstationen 10 und 10a der einzelnen Behandlungsmodule 7.1 - 7.8 sind, bei der Anlage 18 Greifer oder Zentrier- und Halteelemente 30 (
Jedes Zentrier- und Halteelemente 30 ist so ausgebildet, dass ein gesteuertes Schwenken oder Drehen der jeweiligen Flasche 2 um die Flaschenachse bei ihrer Behandlung möglich ist, insbesondere auch beim UV-Sterilisieren oder UV-Aushärten. Hierfür ist jedes Zentrier- und Halteelemente 30 mit einem Stellantrieb versehen oder an einen solchen der jeweiligen Behandlungsstation ankoppelbar.
Die Zentrier- und Halteelemente 30 sind so ausgebildet, dass die jeweilige Flasche 2 im Bereich ihrer Flaschenmündung 2.1 z.B. durch Klemmen bzw. mit Klemmbacken gehalten wird.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.