專利名稱：在玻璃制品上沉積金屬氧化層的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)熱分解金屬化合物將一個(gè)基層連同一個(gè)金屬氧化物層鍍覆在熱的玻璃表面上的方法和設(shè)備，本發(fā)明尤其涉及將保護(hù)性鍍層鍍覆到中空玻璃容器上時(shí)用的護(hù)罩。
長(zhǎng)期以來(lái)將保護(hù)性鍍層鍍覆到玻璃上尤其是中空玻璃容器的外表面上已經(jīng)被公認(rèn)為是合乎需要的。這類鍍層，包括鍍錫、鈦和其他金屬化合物或其他受熱分解的金屬有機(jī)化合物產(chǎn)生的鍍層，可保護(hù)玻璃表面不受磨損，和擦傷之類的損傷，而損傷會(huì)使玻璃容器的抗拉強(qiáng)度降低。對(duì)于大批量生產(chǎn)的、在高速傳送線上相互靠近地快速移動(dòng)的、且隨后充以碳酸類飲料、啤酒、果汁酒、食品和其他能在容器內(nèi)產(chǎn)生氣壓的物料的玻璃容器，更需要其有高的抗拉強(qiáng)度。保護(hù)層通常是當(dāng)玻璃制品，一般為容器，剛從玻璃制品成形機(jī)出來(lái)處于完全成形后的熱態(tài)時(shí)，亦即是在系統(tǒng)的熱端施鍍的，然后由傳送線將容器從成形機(jī)處送出。其時(shí)玻璃容器的表面溫度超過(guò)400℃，以致當(dāng)將可熱分解的金屬無(wú)機(jī)或金屬有機(jī)化合物施鍍到這些表面上時(shí)，化合物就會(huì)分解，而轉(zhuǎn)變成金屬氧化物層。
一種眾所周知且以前廣泛采用的將保護(hù)層施鍍到熱的玻璃容器上的方法是當(dāng)容器在傳送線上排成一列通過(guò)噴頭時(shí)噴鍍?nèi)萜鞯膬?nèi)外表面，噴頭設(shè)置成能使特定容器的玻璃表面上有最佳鍍層，各接收器與各噴頭成一直線地設(shè)置在傳送線的另一側(cè)。攜帶鍍覆化合物的壓縮空氣或惰性氣體以足夠大的正壓力從一個(gè)或多個(gè)噴頭中噴出，而接收器通常保持在相當(dāng)?shù)偷膲毫ο?，總的壓力差使鍍層起始化合物的速度提高，進(jìn)而使其有效性提高。這種類型的噴鍍系統(tǒng)特別在Gatchet等人的美國(guó)專利第3，516，811號(hào)和Goetzer等人的美國(guó)專利第3，684，469中有所揭示。
Gatchet等人承認(rèn)，將金屬氧化物層沉積到在傳送線上通過(guò)已有技術(shù)中側(cè)面開著的噴鍍?cè)O(shè)備的玻璃容器的表面上是不可取的，如美國(guó)專利第3，516，811號(hào)中第三欄第21至57行所述。Gatchet等人依靠噴頭產(chǎn)生側(cè)向通過(guò)傳送線寬度的理論上的層流來(lái)控制金屬氧化物沉積的位置和均勻性，如該專利的圖4所示。
然而，上述噴鍍系統(tǒng)都可以稱為“側(cè)面開著的”系統(tǒng)，因此其受玻璃容器成形裝置中的環(huán)境條件的不利影響，首要關(guān)心的環(huán)境條件是快速流動(dòng)的空氣流、空氣中的水份和從噴頭中噴出的毒性和腐蝕性氣霧和污染物。空氣流會(huì)使噴頭處出現(xiàn)湍流狀態(tài)，而湍流可能導(dǎo)致保護(hù)層偏析或不均勻，因此，一些鍍層將積聚在瓶子的“終頸”上，這一術(shù)語(yǔ)在這一行業(yè)中是指瓶子的收口區(qū)。快速流動(dòng)的空氣流會(huì)擾亂側(cè)面開著的系統(tǒng)中理論上可能的層流的形態(tài)，這樣，均勻地、始終如一地鍍覆同樣厚度的鍍層的能力就大大降低了。
為了抵消上述的氣流，這些系統(tǒng)就以較高的壓力運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)用比在無(wú)氣流狀態(tài)下所需的量多的鍍覆化合物，工藝過(guò)程調(diào)整的結(jié)果也必須是要用比最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)所需的量多的鍍覆化合物。
上述有害氣氛中的水份會(huì)引起水解損失，這樣將產(chǎn)生一些不利于其預(yù)定用途的化合物。而且，逸散于工作場(chǎng)所大氣中的潛在毒性氣霧，可能構(gòu)成一種對(duì)職業(yè)健康的危害，還可能違反有關(guān)法律。這些氣霧一般還有相當(dāng)大的腐蝕性，可能損害玻璃廠的各種設(shè)備，例如鼓風(fēng)機(jī)、排氣系統(tǒng)、傳送機(jī)和房頂，進(jìn)而明顯增加工廠的維修費(fèi)用。另外，由于浪費(fèi)大量相當(dāng)昂貴的鍍覆化合物，這類側(cè)面開著的系統(tǒng)的效率很低。
用于將保護(hù)層鍍覆到熱的玻璃容器上的第二種眾所周知且廣泛采用的方法依靠一個(gè)成形的金屬板鍍覆護(hù)罩，其內(nèi)設(shè)置有噴頭和與其配用的接收器。護(hù)罩可以避免上述端部開著的噴鍍系統(tǒng)所帶來(lái)的許多問(wèn)題，例如，它將玻璃容器與環(huán)境條件隔開且提供一種能加強(qiáng)噴鍍操作的受控氣氛。護(hù)罩有一排氣系統(tǒng)，它收集并排出大部分沒(méi)有附著到容器上而浮懸于空氣中的鍍覆化合物，這樣就減輕了對(duì)系統(tǒng)通風(fēng)問(wèn)題的要求并減少了鍍覆化合物腐蝕生產(chǎn)設(shè)備的機(jī)會(huì)。而且，這種護(hù)罩能大大提高系統(tǒng)的鍍覆效率，節(jié)省附帶發(fā)生的費(fèi)用。
Scholes等人的美國(guó)專利第3，819，404號(hào)、Scholes的美國(guó)專利第3，933，457號(hào)和Lindner的美國(guó)專利第4，389，234號(hào)中揭示了已有技術(shù)中有代表性的噴鍍護(hù)罩。Lindner等人的最近的專利提出了一種噴鍍護(hù)罩，它包括一供容器從中通過(guò)的隧道和適應(yīng)各種大小容器的垂向可調(diào)的平頂。每一側(cè)壁上設(shè)置至少二個(gè)噴氣槽，至少二個(gè)接收器或吸氣槽與噴氣槽相對(duì)準(zhǔn)，噴氣槽和吸氣槽互相交替相對(duì)地設(shè)置在每一側(cè)壁上。鍍覆化合物通過(guò)至少一個(gè)供入點(diǎn)導(dǎo)入，固定在側(cè)壁上的各鼓風(fēng)機(jī)提供高速空氣的內(nèi)和外環(huán)流到護(hù)罩的內(nèi)部，其中內(nèi)環(huán)流含有鍍覆化合物。有導(dǎo)流片設(shè)置在高速空氣的流動(dòng)路徑上，以便很好地限定從噴氣槽噴出的氣流，這樣更適于其預(yù)定的功用。
本發(fā)明是一種用于在玻璃上鍍覆金屬氧化物層的設(shè)備，它使用大氣壓下的化學(xué)蒸氣沉積法(CVD)，其特點(diǎn)是，它具有至少二個(gè)側(cè)壁和一個(gè)頂部，以形成一供熱玻璃制品從中通過(guò)的隧道;還有一種循環(huán)流動(dòng)的運(yùn)載氣體，鍍覆用的化學(xué)物質(zhì)在其中被蒸發(fā)，由此在玻璃制品的表面上形成金屬氧化物膜;還有用于使運(yùn)載氣體循環(huán)流動(dòng)的裝置，在護(hù)罩的活動(dòng)部分有以這種方式形成的吹氣和吸氣通道，即在隧道內(nèi)部沒(méi)有任何內(nèi)側(cè)壁，而是在毗鄰的各吹氣和吸氣通道的各壁之間為線接觸，各吹氣和吸氣通道以線接觸面對(duì)玻璃制品;各吹氣和吸氣通道之間有供冷卻空氣通過(guò)的開口。


圖1顯示已有技術(shù)中用于瓶或罐的噴鍍護(hù)罩，護(hù)罩有帶蒸氣槽的平的內(nèi)壁;
圖2是沿圖1中的“2-2”線的平面圖;
圖3是顯示本發(fā)明的噴鍍護(hù)罩的平面圖，它具有為降低內(nèi)表面溫度而設(shè)計(jì)的一種內(nèi)壁形狀。
本發(fā)明包括用于鍍覆玻璃制品的設(shè)備，該設(shè)備有至少兩個(gè)側(cè)壁和一個(gè)頂部，它們一起形成一供熱的玻璃制品從中通過(guò)的隧道;載有鍍覆用化學(xué)物質(zhì)的循環(huán)運(yùn)載氣體被引導(dǎo)而撞擊在玻璃制品表面上，由此在玻璃制品的表面上形成金屬氧化物膜;該設(shè)備有用于使運(yùn)載氣體循環(huán)流動(dòng)的裝置，該裝置在護(hù)罩的活動(dòng)或鍍覆部分有以這種方式形成的吹氣和吸氣通道，即在隧道內(nèi)部沒(méi)有任何內(nèi)側(cè)壁，而是在各毗鄰的吹氣和吸氣通道的各壁之間為線或刃狀接觸，吹氣和吸氣通道以其線接觸面對(duì)玻璃制品，各吹氣和吸氣通道之間有供冷卻空氣通過(guò)的開口。
本發(fā)明適用于用單丁基氯化錫(MBTC)鍍覆玻璃瓶子的一般情況;然而，這里所述的設(shè)備一般適用于用金屬有機(jī)化合物、金屬鹵化物或其他合適的化合物作為化學(xué)鍍覆的起始原料在玻璃上鍍覆氧化錫、氧化鈦或其他單一金屬氧化物膜，或者多種金屬氧化物的混合物的膜。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，設(shè)有單一的或多重的空氣循環(huán)回路，冷卻空氣由鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)各吹氣通道之間和各吸氣通道之間的開口壓送進(jìn)入，而且用液體冷卻介質(zhì)從外部冷卻吸氣和吹氣通道。
通過(guò)簡(jiǎn)單討論一下已有技術(shù)中的噴鍍護(hù)罩，可以更好地理解本發(fā)明。圖1和2顯示美國(guó)專利第4，389，234號(hào)中用于瓶子的雙蒸氣回路噴鍍護(hù)罩100的部分示意圖，每一蒸氣回路有吹氣槽101和在傳送帶另一側(cè)的吸氣槽102，它們引導(dǎo)循環(huán)蒸氣以高速撞擊到連續(xù)通過(guò)的瓶子103上。液態(tài)的鍍覆用化學(xué)物質(zhì)由鼓風(fēng)機(jī)105從合適的供應(yīng)源(這里未示，但該技術(shù)領(lǐng)域的內(nèi)行人員都周知的)通過(guò)管路104送到護(hù)罩的每一側(cè)。在這種型式的護(hù)罩中用MBTC可以以相當(dāng)?shù)偷幕瘜W(xué)物質(zhì)消耗給瓶子鍍上一層均勻的氧化錫鍍層。然而，為了保持良好的鍍覆效率，這種護(hù)罩卻需要經(jīng)常清理，以除去其內(nèi)部結(jié)成的硬皮。吹氣槽101和吸氣槽102都具有平的側(cè)面106，在使玻璃制品成形那樣的高溫條件下，由于來(lái)自瓶子103的大量熱輻射，側(cè)面106會(huì)變熱。
在圖1所示的護(hù)罩的鍍覆應(yīng)用中，循環(huán)蒸氣會(huì)變得很熱，如上所述，在護(hù)罩的內(nèi)壁和吸氣槽102的內(nèi)部會(huì)發(fā)現(xiàn)有積結(jié)的金屬氧化物硬皮。
現(xiàn)參見圖3，它顯示了雙回路鍍覆護(hù)罩300，這一護(hù)罩類似于圖1和2中描述的已有技術(shù)中的高效常規(guī)鍍覆護(hù)罩。但是令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變槽101和102的結(jié)構(gòu)形狀，可以大大改善玻璃制品生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。
在圖3中，本發(fā)明的鍍覆護(hù)罩總的用標(biāo)號(hào)300表示，圖1和2中的吹氣槽101和吸氣槽102改成護(hù)罩300中所示的吹氣槽301和吸氣槽302，所做的修改是消除了平的側(cè)面106，這樣吹氣槽301和吸氣槽302的側(cè)壁310在護(hù)罩的內(nèi)部交匯成垂直線312。
由于吹氣槽301和吸氣槽302的這種結(jié)構(gòu)，來(lái)自熱瓶子的熱輻射分散在吹氣和吸氣槽的各壁的內(nèi)表面314上，由于該表面明顯大于圖1中的常規(guī)鍍覆護(hù)罩的內(nèi)壁表面，單位壁面上收到的輻射能將降低到幾分之一，這一分?jǐn)?shù)是各個(gè)槽的壁面比的函數(shù);在本發(fā)明的情況下，這一分?jǐn)?shù)是常規(guī)護(hù)罩能量的三分之一。因此，這種護(hù)罩活動(dòng)部分的內(nèi)表面溫度比常規(guī)護(hù)罩低約50至150℃。已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，這使硬皮的積結(jié)大為降低了，因此對(duì)清潔工作的需要也減少了。
除活動(dòng)鍍覆區(qū)之外，鍍覆設(shè)備的各平壁部分也可以象活動(dòng)區(qū)一樣制成為尖劈壁部分，以減少硬皮的形成。頂面部分的情況也一樣，平的頂棚可以制成為尖劈狀的。至此，本技術(shù)領(lǐng)域中的內(nèi)行人員可認(rèn)識(shí)到，只要不用帶垂直壁的垂直槽，任何位置上的槽都可以是有壁面尖劈、頂棚尖劈或地板尖劈的任何形狀的，最重要的是面對(duì)玻璃器皿的應(yīng)是由許多尖刃構(gòu)成的表面，面不是平的輻射表面。而且，尖劈的取向并不需要完全一致。
在確定本發(fā)明的實(shí)用性時(shí)，曾將這里所描述的鍍覆護(hù)罩安裝在一條玻璃瓶生產(chǎn)線上，該生產(chǎn)線生產(chǎn)容量330毫升的啤酒瓶，其直徑為66毫米、高度為160毫米、重量為150克，生產(chǎn)率是每分鐘470個(gè)瓶子。鍍覆護(hù)罩總長(zhǎng)為1.3米，寬度為160毫米，活動(dòng)氣流區(qū)的長(zhǎng)度為900毫米。
運(yùn)行八個(gè)星期后對(duì)護(hù)罩進(jìn)行了檢查，打開護(hù)罩，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)硬皮積結(jié)。從吸氣槽中取出了一些玻璃片，但實(shí)際上未曾影響運(yùn)轉(zhuǎn)。
又運(yùn)轉(zhuǎn)了八個(gè)星期，再檢查護(hù)罩，仍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)硬皮形成，但有疏松的灰塵狀的氧化錫粉末，很容易地清除掉了。在這里所述的護(hù)罩的整個(gè)工作期間，圖1和2中所述的已有技術(shù)中的鍍覆設(shè)備通常所發(fā)生的那種硬皮積結(jié)現(xiàn)象是極其微小的，因而停機(jī)時(shí)間和清潔工作是大大少于以前的護(hù)罩。
本技術(shù)領(lǐng)域的內(nèi)行人員，在理解了本發(fā)明的原理和方案后，可對(duì)這里揭示和描述的其最佳形式作出變型和改進(jìn)。因此，后文所提出的專利保護(hù)范圍不應(yīng)被僅局限于這里所顯示的本發(fā)明的實(shí)施例，而應(yīng)該僅由本發(fā)明對(duì)該技術(shù)的促進(jìn)作用的先進(jìn)性來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.在用于鍍覆玻璃制品的設(shè)備中，其特征在于，它具有至少兩個(gè)側(cè)壁和一個(gè)頂部，它們一起形成一供熱的玻璃制品從中通過(guò)的隧道；還有一循環(huán)運(yùn)載氣體，在其中一種鍍覆用化學(xué)物質(zhì)被蒸發(fā)，由此在玻璃制品的表面上形成一金屬氧化物膜；以及用于使運(yùn)載氣體循環(huán)流動(dòng)的裝置，改進(jìn)之處在于是以這樣一種形式在護(hù)罩的活動(dòng)部分形成吹氣和吸氣通道，即除毗鄰的各吹氣和吸氣通道的各壁之間的線接觸外，隧道內(nèi)沒(méi)有任何內(nèi)側(cè)壁，吹氣和吸氣通道以線接觸面對(duì)玻璃制品，各通道之間有供冷卻空氣通過(guò)的開口。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鍍覆護(hù)罩，其特征在于，它具有一空氣循環(huán)流動(dòng)回路。
3.如權(quán)利要求1所述的一種鍍覆護(hù)罩，其特征在于，它具有多個(gè)空氣循環(huán)流動(dòng)回路。
4.如權(quán)利要求1所述的一種鍍覆護(hù)罩，其特征在于，冷空氣由一鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)各吹氣通道之間和各吸氣通道之間的開口壓送進(jìn)入。
5.如權(quán)利要求1所述的一種鍍覆護(hù)罩，其特征在于，使用一種液體冷卻介質(zhì)從外部冷卻吸氣和吹氣通道。
全文摘要
一種用于鍍覆玻璃制品的護(hù)罩具有形成供熱的玻璃制品從中通過(guò)的隧道的兩側(cè)壁和一頂部，護(hù)罩的活動(dòng)部分的吹氣和吸氣通道制成為實(shí)質(zhì)上的線接觸，并以這種線接觸面對(duì)被鍍覆的器皿，通過(guò)采用相對(duì)增大了的受輻射表面，使反應(yīng)產(chǎn)物在設(shè)備內(nèi)表面上積結(jié)成硬皮的現(xiàn)象大大減小了。
文檔編號(hào)B05B15/02GK1063090SQ9111073
公開日1992年7月29日 申請(qǐng)日期1991年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月8日
發(fā)明者格奧爾格·海因里?！ち值录{ 申請(qǐng)人:北美愛托化學(xué)股份有限公司