高强度玻璃容器制造技术

公开了一种涂布玻璃容器，以提供改进的拉伸强度(因此改进的抗内压)的方法。通过利用来自瓶子浇铸步骤的残热，该方法本身尤其有助于作为连续生产工艺的一部分实施。使用来自已有工艺的残热提供显著的环境效益。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高强度玻璃容器本专利技术涉及增加玻璃容器强度和耐久性，尤其它们耐受内压的能力的方法。本专利技术还涉及通过所述方法生产的玻璃容器。在许多应用中，要求玻璃容器来保存加压的内容物。例如，玻璃瓶是用于啤酒或碳酸饮料的受到偏爱的储存和运输容器，且在内表面上必须能比外侧显著耐受更高的压力。瓶子耐受这一较高内压的能力被称为其“爆破强度”。另一方面，玻璃是相当重的材料，这使得它的处理和运输更加昂贵和不方便。由于玻璃容器的爆破强度随其厚度而增加，因此通过减少其厚度来降低其重量的任何尝试将导致降低的爆破强度。通过增加厚度来改进爆破强度的任何尝试将导致增加的重量。因此，在不增加其厚度情况下，增加给定厚度的玻璃容器的爆破强度的任何做法是尤其有益的。US4961796A描述了当置于合适能量的辐射线下时，通过施加涂层材料，改进玻璃容器强度的方法。US7029768Bl描述了一种通过粘结，使用烧结助剂或二者，在其表面上固定氧化钛粒子的食品容器。在容器由玻璃形成的情况下，观察到增加的机械强度。US2012217181Al描述了横跨它的外部至少一部分具有混合溶胶-凝胶涂层的玻璃容器。US9090503B2公开了通过施加氨基官能的硅烷涂料组合物到玻璃容器的外表面上，然后固化该硅烷涂料组合物，在玻璃容器的外表面上形成交联的硅氧烷涂层，制造并涂布玻璃容器的方法。US8940396Bl公开了一种玻璃容器和在玻璃容器的外表面上形成含石墨烯的涂层，以增加玻璃容器强度的方法。通过现代方法制造玻璃瓶或罐是公知的(参见例如“GlassMakingToday”；P.J.Doyle编辑；PortcullisPress,ISBN0861080475)。典型地，首先通过贴着毛坯模具的侧壁吹制或挤压熔融玻璃的型芯(slug)或'玻璃坯(Gob)'，形成毛坯形状。将如此形成的'毛坯'转移到'吹制'模具中，在此通过贴着后者的内部吹制，赋予制品最终形状。由这一方法可发生许多变化，但现代生产方法典型地产生从模具中形成的成型玻璃容器，该容器仍然带有来自成型工艺的显著残热。在生产期间，通过化学气相沉积(CVD)技术，在玻璃瓶上沉积氧化锡(IV)也是已知的。单丁基三氯化锡是导引到炽热瓶子表面上的优选的前体，在此它分解并形成所需的涂层。氧化锡(IV)涂层提供许多效益，其中包括对随后的保护聚合物层改进的粘合。根据本专利技术，增加玻璃容器抗内压的方法包括在所附权利要求1中列出的步骤。在优选的实施方案中，提供给容器450℃至650℃的温度。更优选，通过来自浇铸玻璃容器的残热，提供该温度。优选地，二氧化硅的前体包括二-叔丁氧基-二乙酰氧基硅烷。优选地，氧化锡(IV)的一种或多种前体包括单丁基三氯化锡。优选地，第一和第二载体气体中的至少一种包括氮气。优选地，沉积硅的氧化物和氧化锡(ii)到30至60涂层厚度单元(CTU)的总厚度。优选地，通过下述步骤，将含氧化硅的前体和第一载体气体的第一混合物导引到容器表面上：在传送带上排列通道(tunnel)，使得传送带将玻璃容器从制品在此进入通道的上游端运输到制品在此离开通道的下游端，该通道具有顶部和第一与第二侧壁；在至少一个侧壁上排列以传输气体射流的线性喷嘴阵列，所述射流穿越过经通道传输的制品路径；在侧壁上排列的至少一个排气孔，与线性喷嘴阵列相比，该排气孔更加接近于下游端定位，和施加负压到排气孔上的设备；以及进一步提供含可加热管道的蒸发器；将载体气体物流导引通过蒸发器到一个或多个喷嘴；在载体气体物流从蒸发器中穿过之后和在其达到一个或多个喷嘴之前，引入形成至二氧化硅的前体到蒸发器内的载体气体物流中，并引入稀释剂气体到载体气体物流中。优选地，二氧化硅的前体包括二-叔丁氧基-二乙酰氧基硅烷。优选地，将二-叔丁氧基-二乙酰氧基硅烷以5至30cc/min，更优选20至30cc/min的速度引入到蒸发器中。优选地，在5至30slm，更优选20至30slm的速率下，将载体气体导引经过蒸发器。优选地，加热蒸发器到190至225℃，更优选195至220℃的温度。优选地，在30至60slm，更优选35至55slm的速率下添加稀释剂气体。优选地，将80至120Pa，更优选90至120Pa的抽气压力施加到至少一个排气孔上。优选地，载体气体和稀释剂气体之一或二者包括氮气。现参考附图，通过非限制性实施例描述本专利技术，其中：图1a-1d和2阐述了进行本专利技术方法可使用的装置。图3阐述了根据本专利技术涂布的瓶子上的位置，在此测量涂层厚度。专利技术人表明，在沉积氧化锡(IV)涂层之前，在容器表面上包括氧化硅层，相对于未涂布的容器或者仅仅用氧化锡(IV)涂层涂布的容器而言会显著改进容器的爆破强度。涂层的耐久性也得到改进，和SnO2涂层对'爆裂(blowout)'-其中小区域的涂层从基底中脱层的敏感性下降。实施例1根据起始实验数据(所述数据表明在氧化锡(IV)层下方氧化硅层的这些优势)，进行一系列工作，以开发在连续制造玻璃瓶的方法中通过CVD，在玻璃瓶上沉积这些涂层，并评价如此生产的瓶子的方法。沉积氧化硅层在连续生产循环的“炽热端”处，也就是说在瓶子刚从毛坯中出来之后且它们仍然带有来自浇铸步骤的残热的同时，在该循环中的一点处，直接在玻璃瓶上沉积氧化硅涂层。参考图la-1d，根据本专利技术，用于在瓶子上将第一氧化硅层沉积所使用的装置包括具有顶部12和侧壁13的罩11，其确定待涂布的制品通过传送带(未示出)经其传输的通道14。提供至少一对线性入口喷嘴阵列15，来自该对的一个阵列15位于每一侧壁13上。优选地，每一对沿着制品的路径以基本上相同的距离为其位置(即，它们位于基本上彼此相对处)。(N.B.尽管在这一实施方案中阐述了一对喷嘴排列，但对于一些化学上来说，单一排列是足够的)。进一步地，沿着制品路径，提供至少一对排气孔16，再次来自该对的一个排气孔在每一侧壁13上，和优选基本上彼此相对。在操作期间，将待沉积的涂层的化学前体借助入口喷嘴15导引到通道的内部上，并沿着通道以与玻璃制品基本上相同的方向(图2和4中的23)行进。在经罩运输期间，入口喷嘴15和排气孔16的这一布局提供制品更加有效地暴露于CVD反应物下。当气态CVD反应物和瓶子以相同的方向行进通过通道时，暴露得到加强。入口喷嘴15和排气孔16之间的最小推荐距离随实践的特定化学而变化且范围为500mm至1000mm。可通过调节挡板(damper)19的高度，改变排气孔16的有效长度。挡板19包括为阻挡一部分狭槽而排列的板，从而形成排气孔。可借助加热的传输管线(未示出)，将CVD反应物传输到喷嘴15中，以便在蒸汽进入到罩内之前，防止蒸汽冷凝。在一些情况下，可在喷嘴处发生液体的形成，和此处描述的罩包括为导引来自制品的热辐射到喷嘴上而排列的反射板20，以便提供其热量。参考图2，在平面视图中示出了排气布局。侧壁21a-21d定义具有隔板22的基本上箱型导管，而隔板22定义具有侧壁21d的狭槽类型孔隙16。侧壁21a与通道内部一致，且侧壁21d在最远的上游，注意到穿过通道的气体和制品的总方向23。因此，排列隔板22，从通道内部延伸，以定义最远上游的在隔板22和侧壁21d之间的狭槽16。通过抽风风扇(未示出)，施加负压到导管顶部。专利技术人已发现，在从罩抽出废气中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.增加玻璃容器抗内压的方法，该方法包括下述步骤：将含氧化硅的前体和第一载体气体的第一混合物导引到容器表面上，由此在玻璃上沉积含硅的氧化物的层，和将含一种或多种氧化锡(IV)的前体和第二载体气体的第二混合物导引到容器表面上，由此在硅的氧化物上沉积含氧化锡(IV)的层，所述第二载体气体可以与第一载体气体相同或不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.31 GB 1523156.61.增加玻璃容器抗内压的方法，该方法包括下述步骤：将含氧化硅的前体和第一载体气体的第一混合物导引到容器表面上，由此在玻璃上沉积含硅的氧化物的层，和将含一种或多种氧化锡(IV)的前体和第二载体气体的第二混合物导引到容器表面上，由此在硅的氧化物上沉积含氧化锡(IV)的层，所述第二载体气体可以与第一载体气体相同或不同。2.权利要求1的方法，其中提供给容器450℃至650℃的温度。3.权利要求1或2的方法，引入玻璃容器的连续制造方法中，和其中通过来自玻璃容器浇铸的残热提供450℃至650℃的温度。4.权利要求1、2或3的方法，其中二氧化硅的前体包括二-叔丁氧基-二乙酰氧基硅烷。5.前述任何一项权利要求的方法，其中一种或多种氧化锡(IV)的前体包括单丁基三氯化锡。6.前述任何一项权利要求的方法，其中第一和第二载体气体中的至少一种包括氮气。7.前述任何一项权利要求的方法，其中沉积硅的氧化物和氧化锡(ii)到30至60涂层厚度单位(CTU)的总厚度。8.权利要求1的方法，其中通过下述步骤，将含氧化硅的前体和第一载体气体的第一混合物导引到容器表面上：在传送带上排列通道，使得传送带将玻璃容器从上游端运输到下游端，制品在所述上游端进入所述通道，制品在所述下游端离开所述通道，该通道具有顶部和...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·D·桑德森，D·莱斯柏克，
申请(专利权)人：皮尔金顿集团有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB