CS339191A3 - Apparatus for applying coatings onto glass articles - Google Patents

Description

rS i 1 "a ! * 'J ! c. " c '

Zařízení pro nanášení povlaků na aklenšné_výrobky

= i **· λ- ' '-O I ' ' . i *

Oblast techniky .

Vynález se týká zařízení pro nanášení povlaků substrátůoxidů kovů pyrolitických složitých kovových sloučenin na ohřá-té skleněné povrchy, zejména se týká krytu pro nanášeniochranných povlaků na duté skleněné nádoby.

Dosavadní stav techniky

Požadavek nanášení ochranných povlaků všeobecně na skloa zejména na vnější povrch dutých skleněných nádob je jiždlouho zkoumán. Takové povlaky dosahují takovýchto výsledkůpři aplikaci cínu, titanu a, dalších kovových sloučenin nebodalších teploodolných organických sloučenin, chránících povrchskla před poškozením jako je odření a poškrábání, které způ-sobují ztrátu pevnosti v tahu skleněných nádob. Potřeba vyso-ké pevnosti v tahu je jednoznačně aktuální například u skle-něných nádob, které jsou vyráběny hromadně rychlým posuvemna těsně uzavřené vysoce rychlostní plynulé lince a jsou pozdě-ji plněny nápoji s uhličitany, pivem, vínem, potravinami apodobně, které mohou produkovat tlak plynů uvnitř nádob.Ochranné povlaky jsou obvykle aplikovány na skleněné výrobky,v podstatě nádoby vyráběné na tepelné dokončovací jednotcesklo vyrábějícího stroje, to jest v "horkém" konci systému.Nádoby jsou poté dopravovány od lisovacího stroje dopravníkem.Teploty převyšují 400 °C na povrchu skleněných nádob. V pří-padě, když je teplem rozložitelný anorganický kov nebo orga-nická sloučenina přivedena na takovýto povrch, sloučenina serozkládá a přechází do povlaku z kysličníku kovu.

Jednou dobře známou široce používanou technologií pronanášení ochranných povlaků na ohřáté skleněné nádoby jestříkání opačných stran nádob z jediného souboru přes roz-prašovací hlavice umístěné pro optimální povlečení povrchuskla u jednotlivých nádob. Nádrže jsou umístěny na opačných 2 stranách nádoby v seřazení odpovídajícím rozprašovacím hla-vicím. Tlakový vzduch nebo inertní plyn s povlakovou slouče-ninou v něm obsaženou je tak rozdělován z jedné nebo několikarozprašovacích hlavic v požadovaném předepsaném tlaku, přičemžv nádržích je obvykle relativně nízký tlak. Výsledný tlakovýrozdíl zvyšuje rychlost a tím účinnost základní povlakovésloučeniny. Povlakový systém tohoto typu je popsán v podsta-tě v patentovém spisu Spojených států amerických číslo3 516 811, Gatchet? a v patentovém spisu Spojených států ame-rických Číslo 3 684 469, Goetzer.

Gatchet uvádí, že nanášení povlaku kysličníku kovu připrůchodu skleněné nádoby na konci dopravníku otevřeným zaří-zením známým způsobem není Žádoucí, jak je uvedeno ve třetímodstavci - řádek 21 až 57 US spisu 3 516 811. Gatchet použí-vá rozprašovací hlavy produkující teoreticky laminární proud,který může procházet napříč podél šířky dopravníku ke kon-trolní poloze v takové rovnoměrnosti povlaku kysličníku kovu,jak je znázorněno na obr. 4 tohoto patentu. U výše popsaného nanášecího systému není zřejmé, co jemyšleno termínem otevřený a tak nepříznivě působí na ostatnípodmínky výhodnost, kde se vyrábí skleněné nádoby. Nepřízni-vé podmínky uvedeného zařízení se týkají rychlého pohybu nos-ného plynu, vlhkowti plynu, toxického potenciálu a vzniku ko-roze a znečištění vycházejícího z rozprašovacích hlav. Nese-ný plyn může případně vířit v rozprašovacích hlavicích, kte-ré mohou zlepšit nebo zhoršit aplikaci ochranného povlékání.Některé z povlaků tak budou akumulovány na "finish" lahvích.Princip užitý v průmyslu k vytvoření uzavřeného prostoruláhve rychle pohybujícím se nosným plynem narušuje napříkladlaminární tok, který je teoreticky možný spojem s otevřenýmzařízením a schopnost vytvoření jednolitého a soudržnéhopovlaku o stejné tlouštce je vážně omezena. - 3 - K vyrovnání nosného vzduchu jak je to popsáno výše jsousystémy funkční při vysokých tlacích, a při užití většíchobnosů povlakových sloučenin a požadují uklidněné podmínky.Nutným výsledkem postupu uspořádání v důsledku toho, že jeužit větší obnos nanášecích sloučenin než jaký je požadavekméně optimální ekonomika provozu.

Vlhkost v nepřátelské atmosféře popsaná výše působíhydrolýzovou ztrátu takovéhoto nanášení samotných sloučeninnevhodnou pro dané požadované podmínky. Déle únik možnýchtoxických výparů do atmosféry v pracovním prostoru může před-stavovat pro obsluhu ohrožení zdraví a může rovněž znamenatporušení příslušných zákonů. Tyto výpary jsou rovněž větši-nou značně korozní a mohou napadat různé součásti ve sklár-nách jako například ventilátory, odsávače, dopravníky a stro-py, což pochopitelně vede ke zvýšení provozních nákladů. Déle je při provozu těchto otevřených systémů mnoho relativ-ně drahé nanéšecí sloučeniny ztraceno.

Další velmi dobře známá a Široce rozšířená technologiepro nanášení ochranného povlaku na ohřáté skleněné nádobyspočívá ve vytváření kovových vrstev v povlakových krytechrozprašovacími hlavami a k nim přidruženými nádržemi.

Kryt odstraňuje mnoho problémů souvisejících s otevře-ným zakončením výše popsaného rozprašovacího systému. Na-příklad jsou izolovány skleněné nádoby od okolního prostředía je umožněna kontrola atmosféry, což zlepšuje nanéšecí pro-ces, Kryt obsahující odsávací systém, který zamezuje únikumnožství vzduchu obsahujícího sloučeniny neprilehlé k nádo-bám, takto snižuje problémy a únikem ze systému a minimalizu-je možnost nanášecí sloučeniny napadnout součásti budov. Krytrovněž může značně zvýšit účinnost povlaku, čímž se snížícena ochrany.

Povlakový kryt je obecně popsán ve spisech spojenýchstátů amerických číslo 3 819 404, Scholes, Číslo 3 933 457,Scholes a číslo 4 389 234, Lindner. V nejnovějším spisu -- Lindner je uveden povlakový kryt obsahující tunel pro prů-chod nádob a vertikální vyrovnávací strop pro přizpůsobenínádobám různých rozměrů. Alespoň dvě trysky jsou umístěnyv každé straně stěny a alespoň dvě jímací nebo sací štěrbinyjsou k nim přidruženy. Trysky a sací štěrbiny jsou rozmístě-ny střídavě proti sobě v každé boční stěně. Povlaková slouče-nina je vedena přes nejméně jeden přívod a je nesena bezpečněk bočním stěnám umístěným na vnitřním a vnějším obvodu vyso-kou rychlostí vzduchu, který dopravuje povlakovou sloučeninudo vnitrního krytu. V cestě toku vzduchu proudícího vysokourychlostí jsou umístěny přepážky tak, že proud vycházejícíz trysek je správně nasměrován a tak dochází k nejlepší účin-nosti.

Podstata vynálezu Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstranilyzařízením pro nanášení povlaků na skleněné výrobky podle vynálezu. Povlaky jsou z kysličníků kovů a je užito chemickéhopokovování (CVD) při atmosférickém tlaku. Podstatou vynálezuje to, že zařízení sestává z alespoň dvou bočních stěn ahorní části ve tvaru tunelu pro průchod ohřátých skleněnýchvýrobků, přívodu cirkulačního plynu pro přívod chemického po-vlaku a tvorbu filmu kysličníku kovu na povrchu skleněnýchvýrobků a prvků pro cirkulaci nosného plynu obsahujících vý-fukové a sací kanály v aktivní části krytu v takovém tvaru,že nerůvinná vnitřní boční stěna tunelu s výjimkou příméhospojení mezi stěnami sousedních výfukových a sacích kanálů jespojena přes výfukové a sací kanály přímo s povrchem skleně-ných výrobků. Mezi výfukovými kanály a sacími kanály jsouotvory pro průchod chladícího vzduchu. - 5 - Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je znázorněn v bokorysu schematicky nanášecíkryt pro láhve nebo nádoby, kryt má plochou vnitřní stěnus výparnými štěrbinami. Na obr. 2 je znázorněno v půdorysuv částečném řezu zařízení z obr, 1 a na obr. 3 je v půdory-su v částečném řezu schematicky znázorněn nanášecí kryt po-dle vynálezu opatřený vnitřní stěnou v uspořádání redukují-cím teplotu vnitřních stěn. Příklady provedení vynálezu Příkladné zařízení pro nanášení povlaků na skleněné ná-doby podle vynálezu obsahuje alespoň dvě boční stěny a horníčást, které tvoří tunel, kterým procházejí ohřáté skleněnévýrobky. Cirkulující plyn obsahující chemickou povrchovouvrstvu je přiváděn k povrchu skla, čímž je tvořen kysličníko-vý film na povrchu skleněných výrobků. Zařízení obsahujeprvky pro cirkulaci nosného plynu s výfukovými a sacími ka-nály v aktivní nebo povrchové Části krytu, které jsou tvoře-ny tak, že nerovinné vnitřní boční stěny jsou uvnitř tunelu,další trubice nebo lem spojují stěny sousedících výfukovýcha sacích kanálů, přičemž výfukové a sací kanály jsou trubice-mi spojeny s povrchem skleněných výrobků pres otvory, mezikterými pak proudí chladící vzduch.

Tento vynález je vhodný k upotřebení v případě pokrývánílahví monobutyltinchlořidem (MBTC). Avšak zařízení zde popsa-né je v podstatě vhodné k pokrývání skla filmy z kysličníkůcínu, kysličníků titanu nebo dalších kysličníků jednotlivýchkovů, nebo ze směsi výše uvedených. Dále se užívá organokovo-vých sloučenin, kovových halogenidů nebo dalších obdobnýchsloučenin jako jsou předchozí chemické povlaky. V dalších provedeních podle vynálezu jsou jednoduché ne- bo někalikanásobně vzdušné cirkulační obvody provedeny tak, že chladící vzduch je dmychadlem hnán pres otvory mezi výfu-kové kanály a mezi sací kanály a chladící kapalina je užitak chlazení výfukových a sacích kanálů z vnější strany.

Lané řešení bude blíže popsáno ve stručném úvodním popisupovrchového krytu podle tohoto vynálezu. Na obr. 1 a 2 ječástečný schematický pohled na dvojitý výparný obvod povrchukrytu 100 pro lahve podle patentu Spojených států americkýchČíslo 4 389 234. Každý výparný obvod je opatřen výfukovýmištěrbinami 101 a na opačné straně dopravníku sacími štěrbina-mi 102, kterými jsou vedeny cirkulující páry vysokou rychlostíproti procházejícím lahvím 103. Kapalná povlakové chemikálieje vedena ke všem stranám krytu přes trubice 104 pomoci dmy-chadel 105 z příslušných ne znázorněných zdrojů zásob, kteréjsou odborníkům v dané oblasti techniky známé. Láhve, pokry-té v tomto krytu užívajícím MBTC, mají stejnorodý povlakkysličníku cínu vzhledem k nízkému chemickému znečištění,avšak takovéto kryty přesto vyžadují čas od času odstraněnínánosu z vnitřní strany k zachování další účinnosti vlastní-ho povlékání. Výfukové Štěrbiny 101 a sací štěrbiny 102 jsouopatřeny rovinnou stěnou 106. Účinkem vysokých teplot po-třebných na výrobu skleněných výrobků rovinné stěny 106 zís-kávají teplo vyzařované v podstatě z tepla obnášeného v lah-vích 103. Při ústí povlakového krytu znázorněného na obr. 1, mohoubýt cirkulující páry dosti horké a jak je uvedeno výše v těch-to případech dochází k tvorbě nánosů kovových oxidů na vnitř-ních stěnách krytu a vnitřních sacích štěrbin 102.

Na obr. 3 je znázorněn dvojitý obvod povlakového krytu300. který je shodný s vysoce účinným obvyklým známým povla-kovým krytem znázorněným na obr. 1 a obr. 2. Bylo překvapují-cí zjištění, že změnou konfigurace výfukových štěrbin 101 asacích štěrbin 102 může dojít k podstatnému zlepšení ekono-miky výroby skleněných výrobků. - 7 -

Na obr. 3 je povlakový kryt 300 tohoto řešení podle vy-nálezu popsán pod uvedenou vztahovou značkou. Výfukové štěr-biny 101 a sací štěrbiny 102 z ob. 1 a 2 jsou zde zhotoveny,jak je znázorněno, jako výfukové štěrbiny 301 a sací štěrbi-ny 302 ve krytu 300, kde je odstraněna rovinná stěna 106 tak,že boční stěny 31Q výfukových štěrbin 301 a sacích štěrbin302 se setkávají ve vertikálních liniích 312 uvnitř krytu. Výsledkem úpravy výfukových štěrbin 301 a sacích štěrbin302 je to, že tepelné sálání z ohřátých lahví je šířeno přesvnitřní prostor 314 mezi stěnami výfukových štěrbin 301 a sa-cích štěrbin 302. Protože tato plocha je několikrát většínež plocha vnitřních stěn obvyklých nanášecích krytů podleobr. 1, je vyzařovaná energie samostatné jednotkové plochystěny snížena faktorem, kterým je funkce poměru plochy 3těnyvztažená ku štěrbinám. V případě tohoto řešení podle vynálezuje tento poměr jedna ku třem ve srovnání s energií obvyklýchkrytů. Z toho plyne, že teplota vnitřní plochy v aktivníČásti krytu je o 50 až 150 °G nižší než v obvyklých krytech.Toto je příčinou značně snížené tvorby nánosů a odtud zmenše-né nutnosti čištění.

Mimo aktivní nanášecí prostor mohou být ploché stěnyv nanášecím zařízení rovněž tvořeny klínovitými částmi stěnv aktivní zóně pro snížení tvorby usazenin. Tato okolnost jestejná pro horní část, kde stropní plocha může být vytvořenaz klínovitých částí. Tato známá okolnost v této oblasti tech-niky bude nyní znovu použita místo vertikálních štěrbin svertikálními stěnami, štěrbiny mohou být s různým tvarem klí-nu ve stěně, stropu nebo podlaze v různé poloze. Požadavkemje použití lemu s vyzařovací pibchou větší než je stropní plo-cha. Orientace klínových ploch nemusí být jednotná.

Za účelem popsání daného vynálezu je dále popsán povla- kový kryt vhodný pro výrobní linku na skleněné láhve. Linka 8 vyrábí lahve na pivo o obsahu 0,33 litru s průměrem 66 mili-metru, výškou 160 milimetrů a hmotností 150 gramů. Výrobnírychlost byla 470 lahví za minutu. Povlakový kryt měl vnějšírozměr o délce 1,3 metru a Šířce 160 milimetrů. Délka aktiv-ní proudící zóny byla 900 milimetrů.

Kryt pracoval osm týdnů než byl zkontrolován. Při jehootevření nebyly nalezeny žádné nánosy. Několik kusů lahvíbylo odstraněno ze sacích štěrbin, ale toto nemělo vliv načinnost zařízení.

Po dalších osmi týdnech provozu byl kryt prohlédnut opěta zhova nebyl zjištěn nános, ale pouze lehký poprašek cíno-vého oxidu, který byl snadno odstranitelný. Po celou dobuprovozu krytu, jak je vidět, byla tvorba nánosu v podstatěodstraněna povlakovým zařízením. Podle daného vynálezu popsa-ného na obr. 1 a obr. 2 byly ztrátový čas a nutnost čištěniv podstatě nižší než u stávajících krytů.

Modifikace a úpravy ve výhodné formě vynálezu, zde uve-dené a popsané mohou napovědět odborníkům v dané oblasti tech-niky tak, že porozumí principu a danému návodu. V souladus popisem vynálezu není ochrana vztažena pouze na uvedenépříklady zde výše uvedené, ale tyto příklady jsou zde uvede-ny pouze pro názornější představu o provozu daného vynálezu.

Claims (5)

1. - 9 - PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro nanášení povlaků na skleněné výrobky, vy-značující se tím, že sestává z alespoňdvou bočních stěn a horní části ve tvaru tunelu pro prů-chod ohřátých skleněných výrobků, přívodu cirkulačníhoplynu pro přívod chemického povlaku a tvorbu filmu kys-ličníku kovu na povrchu skleněných výrobků a pcvků procirkulaci nosného plynu obsahujících výfukové a sací ka-nály v aktivní části krytu v takovém tvaru, že uvnitř tu-nelu jsou nerovinné boční stěny a výjimkou přímého spoje-ní mezi stěnami sousedních výfukových a sacích kanálů,přičemž výfukové a sací kanály s přímým kontaktem s če-lem skleněných výrobků jsou opatřeny otvory pro průchodchladícího vzduchu.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující setím, že kryt je opatřen obvodem pro cirkulaci vzduchu
3. 3. Zařízení podle bodu 1, vyznačující setím, že kryt je opatřen několika obvody pro cirkulacivzduchu.
4. 4. Zařízení podle bodu 1, vyznačující setím, Že kryt je opatřen dmychadlem pro vedení chladí-cího vzduchu přes otvory mezi výfukovými kanály a mezisacími kanály.
5. 5. Zařízení podle bodu 1, vyznačující setím, že okolo vnějších stran výfukových kanálů a sa-cích kanálů je umístěna chladící kapalina.

   i