MX2013009645A - Recipientes de vidrio revestidos con sol-gel hibrido. - Google Patents

Recipientes de vidrio revestidos con sol-gel hibrido.

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Carol A Click
Pramod K Sharma
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Owens Brockway Glass Container
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Abstract

Se describe un recipiente de vidrio y métodos relacionados con la fabricación y revestimiento de recipientes de vidrio. El recipiente de vidrio incluye un híbrido de sol-gel reticulado en al menos una porción de una superficie exterior de vidrio del recipiente de vidrio.

Description

RECIPIENTES DÉ VIDRIO REVESTIDOS CON SOL-GEL HIBRIDO Campo de la Invención La presente invención está dirigida a recipientes de vidrio, y a procesos de revestimiento para recipientes de vidrio, incluyendo métodos y materiales para revestir recipientes de vidrio (por ejemplo, botellas y frascos de vidrio) .
Antecedentes de la Invención Varios procesos han sido desarrollados para aplicar revestimientos a recipientes de vidrio para diferentes propósitos, incluyendo el fortalecimiento del vidrio para la prevención de daños y retención de fragmentos. Por ejemplo, la patente de E.U.A. 3,522,075 describe un proceso para revestir un recipiente de vidrio en el que se forma el recipiente de vidrio, se reviste con una capa de óxido de metal tal como óxido de estaño, se enfria a través de un túnel de recocido, y luego se reviste con un material a base de resina de organopolisiloxano sobre la capa de óxido de metal. En otro ejemplo, la patente de E.U.A. 3,853,673 describe un método para reforzar un artículo de vidrio al, por ejemplo, aplicar a una superficie del artículo una solución clara de un metalosiloxano soluble e hidrolizable, y manteniendo el artículo de vidrio a una temperatura elevada lo suficientemente alta como para convertir el metalosiloxano Ref. 242909 én una estructura de gel de polimetalosiloxano reticulado. En un ejemplo adicional, la patente de E.U.A. 3,912,100 da a conocer un método de fabricación de un recipiente de vidrio calentando el recipiente de vidrio y aplicando un aerosol1 en polvo de poliuretano al recipiente de vidrio.
Breve Descripción de la Invención ; Un objeto general de la presente invención, de acuerdo con un aspecto de la descripción, es proporcionar un método mejorado de aumentar la resistencia y/o retención de fragmentos de un recipiente de vidrio.
La presente invención incorpora un número de i aspectos que pueden ser implementados por separado o en combinación unos con otros.
¡ Un método de revestimiento de una superficie exterior de un recipiente de vidrio de acuerdo con un aspecto de la invención incluye las etapas de (a) proporcionar un sjol-gel híbrido calentado que tiene una composición que incluye al menos un silano y al menos un solvente, (b) rtevestir la superficie exterior de vidrio del recipiente de vjidrio con el sol-gel híbrido calentado, y (c) calentar la superficie exterior de vidrio revestida del recipiente de vidrio para reticular el sol-gel híbrido y dar como resultado un revestimiento sobre la superficie exterior de vidrio del recipiente de vidrio que tenga más de 90% de material a base dé silicato en peso.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un recipiente de vidrio que incluye una base cerrada axialmente en un extremo axial del recipiente de vidrio, un cuerpo que se extiende axialmente desde la base y que está cerrado circunferencialmente, una boca abierta axialmente en otro extremo del recipiente de vidrio opuesto a la base, y una superficie exterior de vidrio. El recipiente de vidrio también incluye un sol-gel Híbrido reticulado en al menos una porción de la superficie exterior de vidrio.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un recipiente de vidrio que incluye una base cerrada axialmente en un extremo axial del recipiente de vidrio, un cuerpo que se extiende axialmente desde la base y que está cerrado circunferencialmente, una boca abierta axialmente en otro extremo del recipiente de vidrio opuesto a la base, y una superficie exterior de vidrio. El recipiente de vidrio también incluye un revestimiento de sol-gel híbrido sobre al menos una porción dé la superficie exterior de vidrio, en donde el sol-gel híbrido incluye al menos un silano y al menos un solvente.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método de fabricación de un recipiente de vidrio que incluye las etapas de formar el recipiente de vidrio, aplicar un revestimiento de extremo caliente a una superficie exterior de vidrio del recipiente de vidrio, y recocer el recipiente de vidrio. El método también incluye calentar un sol-gel híbrido a una temperatura de entre 70 grados Celsius y 130 grados Celsius, en donde una composición del sol-gel híbrido incluye 50% a 60% en peso de al menos un silano y 40% a 50 % en peso de al menos un solvente, en donde el sol-gel híbrido calentado tiene una viscosidad de entre 0.001 Pa-s y 100 Pa-s, revestir la superficie exterior de vidrio del recipiente de vidrio con el sol-gel híbrido calentado, a una temperatura entre 80 grados Celsius y 140 grados Celsius, y calentar la superficie exterior de vidrio revestida del recipiente de vidrio a una temperatura entre 140 grados Celsius y 160 grados Celsius durante un tiempo de entre diez minutos y diez horas para reticular el sol-gel híbrido y resultar en un revestimiento sobre la superficie exterior de vidrio del recipiente de vidrio que tenga más de 9|0% de material a base de silicato en peso para aumentar al menos una de la resistencia o retención de fragmentos del recipiente de vidrio. El método incluye además aplicar un revestimiento de extremo frío a la superficie exterior de vidrio del recipiente de vidrio.
Breve Descripción de las Figuras La invención, junto. con adicionales objetos, características, ventajas y aspectos de la misma, se comprenderá mejor a partir de la descripción siguiente, las reivindicaciones adjuntas y las figuras que se acompañan, en los cuales: La figura 1 es una vista en elevación de un recipiente de vidrio de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal del cuerpo del recipiente de vidrio antes del revestimiento.
La figura 3 es una vista en sección ampliada del recipiente de vidrio, tomada del circulo de 3 de la figura 1.
La figura 3A es una vista en sección de un recipiente de vidrio de acuerdo con otra modalidad.
La figura 4A es micrografia tomada de la porción de un recipiente de vidrio antes de que un revestimiento de sol-gel híbrido sea aplicado y reticulado de acuerdo con el Ejemplo #1 descrito en la presente abajo.
La figura 4B es micrografia tomada de la porción de un recipiente de vidrio que incluye el revestimiento de sol-gel híbrido reticulado de acuerdo con el Ejemplo #1 descrito en la presente abajo.
La figura 5A es micrografia tomada de la porción de un recipiente de vidrio antes de que un revestimiento de sol-gel híbrido sea aplicado y reticulado de acuerdo con el Ejemplo #2 descrito en la presente abajo.
La figura 5B es micrografia tomada de la porción de un recipiente de vidrio que incluye el revestimiento de sol- gel híbrido reticulado de acuerdo con el Ejemplo #2 descrito en la presente abajo.
La figura 6A es micrografía tomada de la porción de un recipiente de vidrio antes de que un revestimiento de sol-gel híbrido sea aplicado y reticulado de acuerdo con el Ejemplo #3 descrito en la presente abajo.
La figura 6B es micrografía tomada de la porción de un recipiente de vidrio que incluye el revestimiento de sol-gel híbrido reticulado de acuerdo con el Ejemplo #3 descrito en la presente abajo.
La figura 7A es micrografía tomada de la porción de un recipiente de vidrio antes de que un revestimiento de sol-ge1 híbrido sea aplicado y reticulado de acuerdo con el Ejemplo #4 descrito en la presente abajo.
La figura 7B es micrografía tomada de la porción de un recipiente de vidrio que incluye el revestimiento de sol-ge1 híbrido reticulado de acuerdo con el Ejemplo #4 descrito en la presente abajo.
Descripción Detallada de la Invención La figura 1 ilustra un ejemplo de modalidad de un recipiente de vidrio 10 que puede ser producido de acuerdo con una modalidad ejemplar de un proceso de fabricación descrito actualmente en lo que sigue. El recipiente de vidr,io 10 incluye un eje longitudinal A, una base 10a en un extremo axial del recipiente 10 que está cerrado en una dirección axial, un cuerpo 10b que se extiende en una dirección axial desde la base cerrada axialmente 10a, y una boca 10c en otro extremo axial del recipiente 10 opuesto a la base 10a. Por consiguiente, el recipiente de vidrio 10 es hueco. En la modalidad ilustrada, el recipiente 10 también incluye un cuello lOd que puede extenderse axialmente desde el cuerpo 10b, puede ser generalmente de forma cónica, y puede terminar én la boca 10c. Sin embargo, el recipiente 10 no necesita incluir el cuello lOd y la boca 10c puede terminar el cuerpo 10b, tal como en una modalidad de frasco de vidrio o similares. El cuerpo 10b puede ser de cualquier forma adecuada en sección transversal al eje A, siempre y cuando el cuerpo 10b sea cerrado circunferencialmente . Por ejemplo, como se muestra en la figura 2, el cuerpo 10b puede tener una forma en sección transversal cilindrica que esté cerrada i circunferencialmente . En otras modalidades, el cuerpo 10b puede ser generalmente ovalado, cuadrado, rectangular, o de cualquier otra forma en sección transversal adecuada. Como se usa en este documento, el término "circunferencialmente" se aplica no sólo a las formas de sección transversal circular o dilindrica, sino también se aplica a cualquier forma en i sección transversal.
La figura 3 ilustra que el recipiente 10 incluye un sustrato de vidrió 12, y puede incluir además un revestimiento de extremo caliente 14 aplicado a una superficie de vidrio exterior del recipiente 10 sobre el sustrato 12. El recipiente 10 también incluye un revestimiento 15 de sol-gel híbrido reticulado aplicado a la superficie de vidrio exterior del recipiente 10. El revestimiento 15 puede ser aplicado sobre el revestimiento de extremo caliente 14 o directamente al sustrato 12. El recipiente 10 puede incluir además un revestimiento de extremo frío 16 aplicado a la superficie exterior del recipiente de vidrio 10 sobre el revestimiento 15 de sol-gel híbrido reticulado, y un revestimiento orgánico 18 aplicado a la superficie de vidrio exterior del recipiente 10 sobre el revestimiento de extremo frío 16. Aunque los diversos revestimientos 14-18 se muestran como capas adyacentes superpuestas unas a otras de forma secuencial, uno o más de los revestimientos puede penetrar en o incluso a través de uno o más de los demás revestimientos, y uno o más de los revestimientos puede ser omitido. En consecuencia, los diversos revestimientos 14-18 pueden ser descritos bastante como siendo aplicados generalmente al recipiente de vidrio 10, independientemente de cómo o en qué medida cualquier revestimiento dado haga contacto con cualquiera de los demás revestimientos y/o el sustrato 12. Del mismo modo, cuando un material se describe como siendo aplicado a una superficie exterior de vidrio del recipiente de vidrio 10, el material se puede aplicar sobre uno o más de los revestimientos 14-18 y/o al propio sustrato de vidrio 12.
En algunas modalidades, el revestimiento 15 de sol-gel híbrido reticulado puede sustituir a uno o más de los demás revestimientos. Por ejemplo, en una modalidad, el revestimiento 15 de sol-gel híbrido reticulado puede sustituir el revestimiento de extremo caliente 14. En otra modalidad, el revestimiento 15 de sol-gel híbrido reticulado puede sustituir al revestimiento de extremo frío 16. Por lo "Uanto, el recipiente 10 puede estar libre de revestimientos final caliente y final frío convencionales. En otras palabras, el recipiente 10 se puede revestir sin los revestimientos final caliente y final frío convencionales. Un ejemplo de un recipiente 110 de estas modalidades se ilustra e'n la figura 3A.
El revestimiento 15 se produce por reticulación de un sol-gel híbrido que tiene el potencial para aumentar la resistencia de los recipientes de vidrio por la curación de i las anomalías superficiales que pueden estar presentes en la superficie exterior del recipiente 10, y aún más mediante la prevención de la creación de las anomalías superficiales. Por ejemplo, un sol-gel híbrido caliente puede fluir en una grieta en el vidrio, y quedar retenido en la misma después de la reticulación, así salvando y embotando una punta de la grieta para aumentar una resistencia al estallido del recipiente 10. En otro ejemplo, el sol-gel híbrido calentado puede cubrir uniformemente una superficie exterior de un recipiente de vidrio y, después de la reticulación, puede proporcionar una capa de retención de fragmentos de vidrio uniforme para la retención de fragmentos de vidrio si el recipiente se rompe o se fractura.
Para los propósitos de la presente invención, un sol-gel híbrido es un sol-gel que es un híbrido de componentes o precursores inorgánicos y orgánicos, y se produce por un proceso de sol-gel, pero conserva algo de la naturaleza orgánica del precursor o precursores orgánicos. El sol-gel híbrido es altamente viscoso a temperatura ambiente y tiene una "vida útil" relativamente larga, que se presta para uso en un entorno de fabricación de recipientes de vidrio. La viscosidad del sol-gel híbrido puede ser tal que apenas fluya bajo su propio peso a temperatura ambiente. La naturaleza híbrida del sol-gel híbrido permite que los materiales precursores fluyan y se comporten como un material orgánico cuando se calienten, hasta que una reacción de reticulación se produzca a una temperatura de reticulación adecuada para proporcionar el revestimiento 15. Después de la reticulación, el revestimiento 15 descrito actualmente es rígido, resistente a arañazos y transparente. Por lo tanto, a diferencia de muchos revestimientos de sellado de superficie convencionales, el revestimiento 15 se ve y se siente como vidrio. Por otra parte, el revestimiento 15 aplicado puede ser de temperatura relativamente estable y puede sobrevivir a temperaturas extremas severas, por ejemplo, de -100 grados Celsius a 450 grados Celsius.
El recipiente de vidrio 10 se puede producir de cualquier manera adecuada. Esto típicamente implicaría un "extremo caliente" que incluye uno o más hornos de fusión, máquinas de conformado, y las porciones iniciales de túneles de recocido, y un "extremo frío" que puede incluir porciones extremas de túneles de recocido e incluye equipo de inspección y máquinas de envasado. Por consiguiente, un revestimiento de extremo caliente es un revestimiento aplicado en el extremo caliente del proceso de fabricación de recipientes de vidrio, y un revestimiento de extremo frío es un revestimiento aplicado en el extremo frío del proceso de fabricación de recipientes de vidrio.
Después de formar una pluralidad del recipiente de vidrio 10 con máquinas de conformación, pero antes del recocido, los recipientes de vidrio pueden ser revestidos en extremo caliente de cualquier manera adecuada con cualquier material de revestimiento de extremo caliente adecuado para producir el revestimiento de extremo caliente 14.
Los recipientes de vidrio pueden ser recocidos después en cualquier manera adecuada, por ejemplo, en un horno o túnel de recocido. En una porción de entrada, extremo caliente, o corriente arriba del túnel de recocido, la temperatura en el mismo puede ser de entre 750 y 550 grados Celsius. A través del túnel de recocido, la temperatura puede ser reducida gradualmente hasta una porción corriente abajo, de extremo frió o salida del túnel de recocido, por ejemplo, hasta una temperatura en el mismo de entre 130 grados Celsius y 65 grados Celsius.
En una modalidad, el ' sol-gel híbrido se aplica a los recipientes a cualquier temperatura adecuada para dicha aplicación y, por ejemplo, en una porción intermedia del horno de recocido que está corriente arriba de la porción corriente abajo del túnel de recocido, pero corriente abajo de la porción corriente arriba del túnel de recocido. En otras palabras, el sol-gel híbrido puede ser aplicado a los recipientes después de que el recocido comience, pero antes de que el recocido termine.
La temperatura de aplicación del sol-gel híbrido no puede exceder su temperatura de consolidación, por ejemplo, ajlrededor de 200 grados Celsius, por encima de la cual el slol-gel se endurece irreversiblemente. Preferiblemente, sin embargo, el sol-gel híbrido puede ser aplicado antes del fjinal del túnel de recocido, donde las temperaturas no son suficientes para una aplicación apropiada del sol-gel híbrido a los recipientes. Por consiguiente, en una modalidad, el s l-gel híbrido puede ser aplicado en el túnel de recocido, corriente arriba de un extremo frío o corriente abajo del mismo. En otra modalidad, los recipientes de vidrio pueden ser dirigidos fuera de linea desde el túnel de recocido, revestidos con el sol-gel híbrido, y dirigidas de nuevo en línea a interior del túnel de recocido.
En una modalidad adicional, el sol-gel híbrido puede ser aplicado a los recipientes de vidrio en un horno, túnel de recocido separado, o similar, corriente abajo del túnel de recocido. En otras modalidades, el sol-gel híbrido puede ser aplicado a los recipientes de vidrio en cualquier lugar adecuado en un proceso de fabricación de recipientes de vidrio .
Un sol-gel híbrido se prepara para su aplicación a los recipientes para proporcionar el revestimiento 15. Ejemplos específicos de preparaciones se describen en este documento a continuación. En general, sin embargo, el sol-gel híbrido está compuesto de al menos un silano y al menos un solvente. Por consiguiente, en una modalidad preferida, el s:ol-gel híbrido es un material a base de silicato líquido que tiene un contenido muy alto de sólidos, por ejemplo, mayor que 90% en volumen.
El silano puede estar compuesto de uno o más de los siguientes silanos: metiltrietoxisilano, dimetildietoxisilano, feniltrietoxisilano, difenildietoxisilano, feniltrimetoxisilano, o difenildimetoxisilano . Los silanos se pueden obtener de Gelest, Inc. de Morrisville, PA, o cualquier otra fuente adecuada. En otras modalidades, el silano puede incluir uno más de los siguientes silanos: 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, 3-glicidoxipropildimetoxietoxisilano, áminopropilmetildimetisilano, aminopropiltrimetoxisilano, gamma mercaptopropiltrimetoxisilano, o viniltrimetoxisilano . En una modalidad, el sol-gel híbrido incluye un primer silano y un múltiplo del primer silano. Por ejemplo, el sol-gel híbrido puede incluir metiltrietoxisilano dimetildietoxisilano, o feniltrietoxisilano difenildietoxisilano, o fenildimetoxisilano difenildimetoxisilano .
El solvente puede estar compuesto de uno o más de los siguientes solventes: etanol desnaturalizado, etanol anhidro, o metanol. Los solventes pueden ser solventes de alta pureza, y pueden ser obtenidos de Fisher Scientific de Hampton, NH, o cualquier otra fuente adecuada. En otras modalidades, el solvente puede incluir uno o más de los siguientes solventes: propanol normal, isopropanol, butanol, dietilenglicol , acetonas, metiletilcetonas , trietilenglicoles , vinilpirrolidonas, tolueno, glicerina, fenol, alcohol bencílico o dioxano.
En una modalidad, el silano puede representar 50% a 60% del sol-gel híbrido en peso, y el solvente puede representar 40% a 50% del sol-gel híbrido en peso. En consecuencia, la relación en peso de silano a solvente puede estar entre 1.5:2 y 1:1. En otra modalidad, el silano puede representar entre 52% y 58% del sol-gel híbrido en peso, y el solvente puede representar entre 42% y 46% del sol-gel híbrido en peso. En una modalidad más particular, el silano puede representar aproximadamente 56% del sol-gel híbrido en peso, y el solvente puede representar aproximadamente 44% del sol-gel híbrido en peso. En consecuencia, la relación en peso de silano a solvente puede ser de aproximadamente 1.3:1. Como se usa aquí, el término "aproximadamente" significa dentro de dos a tres por ciento. En una modalidad, el sol-gel híbrido puede consistir esencialmente de los materiales de silano y solvente .
En otra modalidad, la composición de base del sol-gel híbrido puede ser modificada con otros materiales adicionales. Por ejemplo, el sol-gel híbrido puede ser adulterado con un adulterante o material adulterador, por ejemplo, un material de bloqueo de rayos ultravioleta. En consecuencia, los materiales para proporcionar refuerzo y propiedades de bloqueo de rayos ultravioleta pueden ser aplicados en un solo paso. En consecuencia, un material de bloqueo de rayos ultravioleta no necesita ser aplicado en una etapa de revestimiento separada de la etapa de revestimiento de sol-gel' híbrido. Como se usa aquí, la frase "bloqueo de rayos ultravioleta" incluye la reducción de la transparencia ultravioleta y no necesariamente un resultado de 100% de opacidad ultravioleta. El material de bloqueo de luz ultravioleta puede incluir uno o más óxidos metálicos, por ejemplo, al menos uno de óxido de cerio, óxido de titanio, óxido de zinc, óxido de bismuto o titanato de bario. En otra modalidad, el material de bloqueo de rayos ultravioleta puede incluir uno o más alcóxidos de metal, por ejemplo, al menos uno de alcóxido de cerio o dialcóxido de titanio. En consecuencia, en esta modalidad, el sol-gel híbrido adulterado puede incluir, y preferentemente puede consistir esencialmente en, el silano, solvente y uno o más de los materiales adulteradores o adulterantes. En una modalidad, el material de bloqueo de rayos ultravioleta puede representar 0% a 10% del sol-gel híbrido en peso.
En cualquier caso, antes de que el sol-gel híbrido sle aplique al recipiente, el sol-gel híbrido se calienta a una temperatura adecuada para lograr una viscosidad objetivo de entre 0.001 Pa-s y 100 Pa-s mientras el sol-gel híbrido es aplicado al recipiente. En una modalidad más particular, la viscosidad objetivo está entre 0.025 Pa-s y 0.05 Pa-s. En una modalidad preferida, la viscosidad objetivo es de aproximadamente 0.0375 Pa-s. En una modalidad, la temperatura del sol-gel híbrido es entre 70 grados Celsius y 130 grados Celsius. En una modalidad más particular, la temperatura del sol-gel híbrido es -de entre 90 grados Celsius y 110 grados Gelsius. En una modalidad preferida, la temperatura del sol-gel híbrido es de unos 100 grados centígrados.
La superficie de vidrio exterior del recipiente se recubre con el sol-gel híbrido caliente de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, el sol-gel híbrido calentado se puede rociar sobre la superficie exterior de vidrio de cualquier manera adecuada, el recipiente puede ser sumergido en el sol-gel híbrido caliente de cualquier manera adecuada, o similares. El sol-gel híbrido se reviste al recipiente a una temperatura en el horno o túnel de recocido de entre 80 grados Celsius y 140 grados Celsius. En una modalidad más particular, la temperatura es entre 95 grados Celsius y 125 grados Celsius. En una modalidad preferida, la temperatura es dle unos 110 grados centígrados. Preferiblemente, la temperatura es más alta que la temperatura del sol-gel híbrido calentado. Por ejemplo, el diferencial de temperatura ejs preferiblemente de entre 5 grados Celsius y 15 grados Celsius y, más preferiblemente, alrededor de 10 grados Celsius. i La superficie exterior de vidrio revestida del recipiente se calienta durante un tiempo y a una temperatura adecuada para reticular el sol-gel híbrido para dar como resultado el revestimiento 15 que tiene más del 90% de material a base de silicato en peso para aumentar la resistencia del recipiente. Por ejemplo, el revestimiento 15 puede tener más de 90% de material a base de sílice. El material a base de silicato puede unirse al recipiente de vidrio 10 de cualquier manera adecuada. En una modalidad, la temperatura en el horno o túnel de recocido es entre 130 grados Celsius y 170 grados Celsius durante un tiempo de entre diez minutos y diez horas. En una modalidad más particular, la temperatura es de entre 140 grados Celsius y 160 grados Celsius. En una modalidad preferida, la temperatura es de unos 150 grados centígrados. Los precursores se hidrolizan en la reacción, que es seguida por una reacción de condensación, pero no hay necesidad de usar materiales de reticulación. En consecuencia, la reacción de reticulación puede estar libre de agentes de reticulación.
En una modalidad, donde los recipientes revestidos pasan continuamente a través del túnel de recocido, el túnel puede ser construido y operado para disminuir la temperatura dé los recipientes de vidrio a un nivel adecuado para la aplicación del sol-gel híbrido, luego aumentar la temperatura de los recipientes de vidrio a un nivel adecuado para la reticulación del sol-gel híbrido, y después disminuir la temperatura de los recipientes de vidrio a la temperatura del extremo corriente abajo del túnel de recocido. En otras modalidades, la reticulación puede llevarse a cabo en un circuito paralelo fuera de línea con el horno de recocido antes de que los recipientes sean llevados de nuevo al interior del horno de recocido, puede llevarse a cabo corriente abajo del túnel de recocido, o similar.
Al final, o corriente abajo de, el horno de recocido, los recipientes de vidrio pueden ser revestidos en extremo frío de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, los recipientes de vidrio pueden ser revestidos con el revestimiento de extremo frío 16, que puede ser un revestimiento orgánico protector que se aplique corriente abajo o en un extremo del túnel de recocido. El revestimiento de extremo frío 16 puede incluir un material de polietileno, tal como una cera de polietileno o similar, o puede incluir cualquier otro material de revestimiento de extremo frío adecuado .
I Después de que se aplique el revestimiento de e'xtremo frío, los recipientes de vidrio pueden ser inspeccionados para cualesquiera características adecuadas y de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, los recipientes de vidrio pueden ser inspeccionados manual o automáticamente en busca de grietas, inclusiones, irregularidades de superficie, propiedades de revestimiento de extremo caliente y/o extremo frío, y/o similares. i El revestimiento orgánico 18 puede ser aplicado a lbs recipientes de vidrio en cualquier manera adecuada por cualquier equipo adecuado. Por ejemplo, el revestimiento orgánico 18 puede ser aplicado electrostáticamente a las superficies exteriores de vidrio de los recipientes de vidrio, por ejemplo, después de la inspección.
Después de aplicar el revestimiento orgánico, los recipientes de vidrio pueden curarse de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, el revestimiento orgánico curable puede ser un revestimiento orgánico curable por radiación que sea curado por cualquier tipo adecuado de radiación, como, por ejemplo, radiación ultravioleta o de haz de electrones.
Después del curado, los recipientes de vidrio se pueden envasar de cualquier manera adecuada.
El proceso de fabricación puede o no puede incluir todos los pasos dados a conocer, o ser procesado secuencialmente o procesado en la secuencia particular discutida, y el proceso de fabricación y métodos de revestimiento descritos actualmente abarcan cualquier secuencia, superposición, o procesamiento en paralelo de tales pasos.
La presente invención proporciona avances en la técnica. Por ejemplo, el revestimiento de sol-gel híbrido reticulado puede aumentar la resistencia del recipiente de vidrio para una mejor resolución de las anomalías de la superficie de vidrio. En otro ejemplo, el revestimiento de sol-gel híbrido reticulado puede aumentar la resistencia del recipiente de vidrio mediante la retención de fragmentos de vidrio, sin el uso de poliuretano o aditivos convencionales. Gomo se usa en este documento, la terminología fragmento de retención es una característica bien conocida por los expertos ordinarios en la técnica de la fabricación de recipientes de vidrio que se refiere a la retención de fragmentos de vidrio en caso de que un recipiente de vidrio se fracture o rompa, por ejemplo, por haberse caído en el suelo duro.
Convencionalmente, se ha entendido que los sol-geles se pueden aplicar de manera uniforme a vidrio plano para lograr un revestimiento fino y un tanto frágil para aumentar la resistencia del vidrio. Pero también se entiende que no era rentable o era imposible aplicar uniformemente los mismos sol-geles en películas sólidas y continuas sobre las superficies exteriores de los recipientes de vidrio para lograr resultados fiables de fortalecimiento del vidrio. Contrariamente a la sabiduría convencional, ahora es posible y rentable producir recipientes de vidrio con un revestimiento de sol-gel híbrido reticulado aplicado con üna cobertura relativamente uniforme para lograr un revestimiento relativamente más grueso y más resistente.
También se ha entendido convencionalmente que los revestimientos de retención de fragmentos para recipientes de vidrio se componen de . una base de poliuretano formada a partir de un monómero de isocianato o prepolímeros de ísocianatos, y aditivos como bisfenol A, mélamina, benzoguanamina, y similares, para permitir el curado a temperatura ambiente. Pero los " ísocianatos y tales aditivos tienden a ser de un costo prohibitivo e indeseables. Contrariamente a la sabiduría convencional, ahora es posible producir recipientes de vidrio con un revestimiento de retención de fragmentos libre de isocianato y libre de grupos ámino que es rentable y conveniente.
I Por lo tanto, el método descrito actualmente ofrece soluciones simples pero elegantes a los problemas en la técnica de la fabricación de recipientes de vidrio que i durante mucho tiempo han sido experimentados pero al parecer I no apreciados.
' Ejemplos ¡ A continuación, con referencia a la Tabla 1, se proporcionan y explican varios ejemplos de sol-geles híbridos y, su preparación, así como una técnica de revestimiento y los resultados de rendimiento.
Tabla 1 | Ejemplo # 1 Preparación de Solución Una solución A se preparó usando 8.1 mi de H20, 0.15 gm de HC1 (37.1%) y 13.84 gm de etanol desnaturalizado. La solución A se agitó después durante 15 minutos.
Una solución B se preparó usando 27.04 gm de metiltrietoxisilano (Silano # 1) y 13.79 gm de metanol. La solución B se agitó después durante 15 minutos.
Luego, se añadió la solución B a la solución A muy lentamente bajo agitación magnética continua. Un vaso de precipitados que contenia la solución A+B combinada fue cubierto con una lámina de marca PARAFILM. La agitación se mantuvo constante durante 3 horas.
Una solución C se preparó usando 7.64 gm de dimetildietoxisilano (Silano # 2) y 9.21 gm de etanol desnaturalizado, a alrededor de 2 horas y 45 minutos después de comenzar la agitación de la solución A+B combinada. La solución C se agitó durante 15 minutos.
Luego, se añadió la solución C gota a gota a la solución A+B combinada y se agitó durante 3 horas más. La agitación de la solución A+B+C combinada se continuó en un sistema cerrado durante otras 2 horas.
Se añadieron 2.78 micro litros de hidróxido de amonio al 30% después de las 2 horas de agitación antes mencionados de la solución A+B+C combinada. La agitación de la solución A+B+C+hidróxido de amonio combinada se continuó en un sistema cerrado durante otra hora.
Luego, la lámina de marca PARAFILM se retiró y se llevó a cabo mezcla continua durante 48 horas. Se obtuvo un gel muy viscoso.
Este gel se secó durante la noche a 70 grados centígrados para eliminar el resto del alcohol.
¡ Al gel asi preparado, se le añadieron 10 mi de acetona pura y se agitó durante 2 horas.
A partir de entonces, la solución se filtró usando ün embudo Buchner para eliminar los subproductos. La solución i obtenida después de la filtración se agitó continuamente durante 5-7 horas hasta que se evaporara toda la acetona. Se obtuvo un gel transparente nebuloso.
A continuación, el gel se trató térmicamente durante 24 horas a 70 grados centígrados para eliminar cualquier rastro de acetona y alcohol. Otro tratamiento térmico se realizó a 110 grados Celsius durante 24 horas para eliminar los restos de agua y obtener el sol-gel híbrido.
Formación de revestimiento Sustratos de vidrio de 5 x 5 centímetros (2" por 2") de tamaño se limpiaron con agua y jabón. Los sustratos de yidrio fueron luego frotados con isopropanol y secados' bien .
En una primera muestra de los sustratos de vidrio, una grieta se formó sobre el sustrato de vidrio usando un instrumento de dureza Vickers a 25 gf durante 30 segundos. El sustrato de vidrio se revistió con el sol-gel híbrido usando una barra de reducción (#8). El revestimiento se curó después a 150 grados Celsius durante 6 horas para reticular el sol-gel híbrido.
Rendimiento después del curado En la primera muestra, el revestimiento se analizó por microscopía óptica para analizar el efecto curativo sobre la grieta. Micrografías de la grieta se tomaron antes y después de los revestimientos como se ilustra en las figuras 4A y 4B, respectivamente, e indicaron que la grieta se llenó por el revestimiento.
En un lado opuesto y sin revestir de 'la segunda muestra, una línea fue trazada a lo largo del sustrato de vidrio por un cortador de diamante. La segunda muestra se dio la vuelta, se sostuvo a lo largo de un borde y se golpeó con un lado redondeado de la cuchilla de diamante para crear un fragmento fracturado a lo largo de la línea trazada. El fragmento se sostuvo al resto de la segunda muestra por el revestimiento de sol-gel híbrido reticulado.
Ejemplo # 2 El ejemplo # 2 fue similar al ejemplo # 1 en la preparación de la solución y la formación del revestimiento. El silano # 1 y silano # 2 usados en el ejemplo # 2 son metiltrietoxisilano y dimetildietoxisilano respectivamente. Él solvente usado en este ejemplo fue etanol anhidro en lugar de etanol desnaturalizado.
En una primera muestra, micrografias de la grieta se tomaron antes y después de los revestimientos como se ilustra en las figuras 5A y 5B, respectivamente, e indicaron que la grieta se llenó por el revestimiento.
Después de trazar y golpear una segunda muestra, el fragmento se sostuvo al resto de la segunda muestra por el revestimiento de sol-gel híbrido reticulado.
Ejemplo # 3 El ejemplo # 3 fue similar al ejemplo # 1 en la preparación de la solución y la formación del revestimiento. El silano # 1 y silano # 2 usados en el ejemplo # 3 son feniltrietoxisilano y difenildietoxisilano respectivamente. El solvente usado en este ejemplo fue etanol anhidro en lugar de etanol desnaturalizado.
En una primera muestra, micrografias de la grieta se tomaron antes y después de los revestimientos, como se ilustra en las figuras 6A y 6B, respectivamente, e indicaron que la grieta se llenó por el revestimiento.
Después de trazar y golpear una segunda muestra, el fragmento se sostuvo al resto de la segunda muestra por el revestimiento de sol-gel híbrido reticulado.
Ejemplo # 4 El ejemplo # 4 fue similar al ejemplo # 1 en la preparación de la- solución y la formación del revestimiento . El silano # 1 y silano # 2 usados en el ejemplo # 4 son feniltrietoxisilano y difenildietoxisilano respectivamente . El solvente usado en este ejemplo fue metanol en lugar de etanol desnaturalizado.
' En una primera muestra , micrograf ias de la grieta se tomaron antes y después de los revestimientos , como se ilustra en las f iguras 7A y 7B , respectivamente , e indicaron que la grieta se llenó por el revestimiento . > Después de trazar y golpear una segunda muestra , el fragmento se sostuvo al resto de la segunda muestra por el revestimiento de sol-gel híbrido reticulado .
I Se han por lo tanto descrito métodos para revestir recipientes de vidrio y métodos para fabricar recipientes de vidrio que cumplen al menos parcialmente con uno o más de los objetivos y propósitos establecidos previamente. La invención se ha presentado en conjunto con varias modalidades ejemplares, y se han discutido modificaciones y variaciones adicionales . Otras modificaciones y variaciones serán a su vez sugeridas fácilmente a las personas de experiencia ordinaria en la técnica en vista de la discusión anterior .
Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención . i

Claims (17)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:
1. Un método de revestimiento de una superficie exterior de un recipiente de vidrio caracterizado porque incluye los pasos de: (a) proporcionar un sol-gel híbrido calentado que tiene una composición que incluye al menos un silano y al menos un solvente, en donde el sól-gel híbrido se calienta a una temperatura de entre 70 grados Celsius y 130 grados Gelsius ; (b) revestir una superficie exterior de vidrio de un recipiente de vidrio con el sol-gel híbrido calentado, en donde el paso de revestimiento se lleva a cabo a una temperatura de entre 90 grados Celsius y 130 grados Celsius; y. (c) calentar la superficie exterior de vidrio revestida del recipiente de vidrio para reticular el sol-gel híbrido y dar como resultado un revestimiento sobre la superficie exterior de vidrio del recipiente de vidrio que tenga más de 90% de material a base de silicato en peso.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición en la etapa (a) incluye entre 50% y 60% en peso de al menos un silano y entre 40% y 50% en peso de al menos un solvente, y. el paso de calentamiento (c) se lleva a cabo a una temperatura de entre 130 grados Celsius y 170 grados Celsius y durante un tiempo 5 de entre diez minutos y diez horas.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición en el paso (a) incluye entre 52% y 58% en peso de al menos un silano y entre 42% y 46% en peso de al menos un solvente, la temperatura en el 10 paso (a) es de entre 90 grados Celsius y 110 grados Celsius, la temperatura en el paso (b) es de entre 95 grados Celsius y 125 grados Celsius, y el paso de calentamiento (c) se lleva a cabo a una temperatura de entre 140 grados Celsius y 160 grados Celsius. , 15
4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición en el paso (a) incluye aproximadamente 56% en peso de al menos un silano y alrededor de 44% en peso de al menos un solvente, la temperatura en el paso (a) es de unos 100 grados Celsius, la temperatura en el 20 paso (b) es de unos 110 grados Celsius, y el paso de calentamiento (c) se lleva a cabo a una temperatura de alrededor de 150 grados Celsius.
5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el por lo menos un silano en el paso 25 (a) incluye al menos uno de metiltrietoxisilano, dimetildietoxisilano, feniltrietoxisilano, difenildietoxisilano, feniltrimetoxisilano, difenildimetoxisilano, 3 glicidoxipropiltrimetoxisilano, 3 glicidoxipropildimetoxietoxisilano, aminopropilmetildimetosilano, aminopropiltrimetoxisilano, gamma mercaptopropiltrimetoxisilano, o viniltrimetoxisilano, y en donde el por lo menos un solvente en el paso (a) incluye al menos uno de etanol desnaturalizado, etanol anhidro, metanol, propanol normal, isopropanol, butanol, dietilenglicol, acetonas, metiletilcetonas , trietilenglicoles , vinilpirrolidonas, tolueno, glicerina, fenol, alcohol bencílico o dioxano.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el por lo menos un silano en el paso (a) incluye metiltrietoxisilano y dimetildietoxisilano, y en donde el por lo menos un solvente incluye al menos uno de etanol desnaturalizado o etanol anhidro.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el por lo menos un silano en el paso (a) incluye feniltrietoxisilano y difenildietoxisilano, y en donde el por lo menos un solvente incluye etanol anhidro.
8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el por lo menos un silano en el paso da) incluye feniltrimetoxisilano y difenildimetoxisilano, y donde el por lo menos un solvente comprende metanol.
9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición en el paso (a) incluye una relación en peso de silano a solvente de entre 1.5:1 y 1:1.
10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición en el paso (a) incluye una relación en peso de silano a solvente de aproximadamente I.3:1.
11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sol-gel híbrido se adultera con un material de bloqueo ultravioleta, en donde el material de bloqueo ultravioleta no se aplica en un paso separado.
12. El método de conformidad con la reivindicación II, caracterizado porque el material de bloqueo ultravioleta es al menos uno de óxido de cerio, óxido de titanio, óxido de zinc, óxido de bismuto o titanato de bario.
13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sol-gel híbrido se adultera con al menos un alcóxido de metal que no se aplica en un paso separado.
14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el por lo menos un alcóxido de metal es al menos uno de alcóxido de cerio o dialcóxido de titanio.
15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el por lo menos un silano incluye al menos uno de metiltrietoxisilano, dimetildietoxisilano, feniltrietoxisilano, difenildietoxisilano, feniltrimetoxisilano, difenildimetoxisilano, 3 glicidoxipropiltrimetoxisilano, 3 glicidoxipropildimetoxietoxisilano, aminopropilmetildimetosilano, aminopropiltrimetoxisilano, gamma mercaptopropiltrimetoxisilano o viniltrimetoxisilano .
16. El método de conformidad con la reivindicación l|, caracterizado porque el por lo menos un solvente incluye al menos uno de etanol desnaturalizado, etanol anhidro, metanol, propanol normal, isopropanol, butanol, i dietilenglicol , acetonas, metiletilcetonás , trietileneglicoles , vinilpirrolidonas , tolueno, glicerina, fienol, alcohol bencílico o dioxano. i
17. Un recipiente de vidrio caracterizado porque es fjabricado por el método de conformidad con la reivindicación 1.
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