PT99477B

PT99477B - Aparelho para depositar um revestimento em artigos de vidro

Info

Publication number: PT99477B
Application number: PT99477A
Authority: PT
Inventors: George Heinrich Lindner
Original assignee: Atochem North America
Priority date: 1991-01-08
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1999-02-26
Also published as: DE69113607T2; CZ285905B6; PL167592B1; SK279644B6; DK0494495T3; EP0494495A1; HU913381D0; AR244184A1; NO914403D0; FI915314A0; ATE128701T1; KR0178405B1; MX9102011A; IL99643A0; NO914403L; EP0494495B1; KR920014727A; ZA918161B; FI102606B1; US5140940A

Description

Antecedentes do Invento

Campo do Invento:

presente invento está incluído no campo dos processos e aparelhos para revestir um substrato com um revestimento de óxido metálico por meio da decomposição pirolítica de um composto metálico sobre a superfície aquecida do vidro. Mais particularmente, o invento está incluído no campo das cúpulas para aplicação de revestimento protector a recipientes de vidro ocos.

Descricão da Arte Anterior

A conveniência da aplicação de revestimentos protectores no vidro em geral e ao exterior de recipientes ocos de vidro em particular, foi desde há muito reconhecida. Tais revestimentos, que incluem os revestimentos da aplicação de compostos de estanho, titânio e de outros metais ou de outros compostos organometálicos decomponíveis pelo calor, protegem a superfície do vidro de danos como os provenientes da abrasão e de riscos que dão lugar a perdas na resistência à tensão dos recipientes de vidro. A necessidade de uma elevada resistência à tensão, por exemplo nos recipientes de vidro, é particularmente aguda quando os recipientes são produzidos em massa e se deslocam rapidamente, muito próximos uns dos outros, ao longo de linhas de transporte de alta velocidade e são, subsequentemente, cheios com bebidas carbonatadas, cerveja, vinho, produtos alimentares e análogos capazes de gerar uma pressão gasosa dentro do recipiente. Os revestimentos protectores são habitualmente aplicados quando os artigos de vidro, geralmente recipientes, emergem, aquecidos e já completamente moldados, de uma máquina de moldagem de vidraria, isto é, da extremidade quente” do sistema. Os recipientes são depois afastados da máquina de moldagem por um transportador. Existem temperaturas superiores a 400° graus centígrados (°C) nas superfícies dos recipientes de vidro, tais que, quando é aplicado

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-3um composto inorgânico metálico ou um composto organ decomponível pelo calor a estas superfícies o composto decompõe-se e é convertido num revestimento de óxido metálico.

Uma técnica bem conhecida e largamente utilizada anteriormente para aplicar um revestimento protector aos recipientes de vidro quentes consiste em pulverizar os lados opostos dos recipientes, à medida que se deslocam em fila única sobre um transportador, por meio de cabeças de pulverização colocadas de modo a produzir um revestimento óptimo da superfície do vidro de um dado recipiente. Estão colocados receptores no lado oposto do transportador alinhados com as respectivas cabeças de pulverização. Ar ou um gás inerte pressurizado que arrasta o composto de revestimento é descarregado a partir de uma ou de uma pluralidade de cabeças de pulverização a uma pressão positiva significativa, ao passo que os receptores são mantidos usualmente a uma pressão relativamente baixa. 0 resultante diferencial de pressão aumenta a velocidade e, portanto, a eficiência do composto precursor do revestimento. Sistemas de revestimento desta natureza estão descritos, inter alia, nas patentes E.U.A. n^a 3 516 811 de Gatchet et al. e n² 3 684 469 de Goetzer et al..

Gatchet et al., reconheceram que a deposição de um revestimento de óxido metálico sobre a superfície acabada do recipiente de vidro que passa num transportador através do aparelho de revestimento com lados abertos da arte anterior não era conveniente como se diz na coluna 3, linhas 21-57, da patente E.U.A. 3 516 811. Gatchet et al.. baseavam-se em cabeças de pulverização produzindo um fluxo teoricamente laminar que passaria lateralmente através da largura do transportador para controlar a localização e a uniformidade do depósito de óxido metálico como se vê na fig. 4 daquela patente.

Os sistemas de revestimento acima descritos, contudo, são o que pode ser denominado de lados abertos, e, assim, são influenciados adversamente pelas condições ambientes da instalação em que os recipientes de vidro são formados. As condições ambiente de maior interesse são as correntes de ar em

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-4deslocação rápida, a humidade do ar e os fumos e poluentes potencialmente tóxicos e corrosivos descarregados pelas cabeças de pulverização. As correntes de ar podem provocar condições de turbulência nas cabeças de pulverização que, por sua vez, podem resultar numa aplicação preferencial ou irregular do revestimento protector. Parte do revestimento acumular-se-à portanto sobre o acabamento da garrafa, o termo utilizado na indústria para designar a zona de fecho da garrafa. As correntes de ar em deslocação rápida, perturbam os padrões de fluxo laminar que são teoricamente possíveis em sistemas de lados abertos reduzindo seriamente a capacidade para aplicar, uniforme e consistentemente a mesma espessura de revestimento.

Para compensar as correntes de ar acima descritas, os sistemas são, por isso, operados a pressões superiores e com utilização de quantidades do composto de revestimento superiores às que seriam necessárias em condições de quietude. 0 resultado necessário de ajustamentos do processo como estes é a utilização de quantidades do composto de revestimento superiores às necessárias para uma economia óptima.

A humidade na atmosfera hostil acima descrita provoca perdas por hidrólise tornando assim parte do composto impróprio para a finalidade pretendida. Além disso, a fuga de fumos potencialmente tóxicos para a atmosfera no local de trabalho pode constituir um risco de saúde ocupacional e pode, também, ser uma violação da lei aplicável. Estes fumos geralmente também são muito corrosivos e podem atacar diversos componentes da maquinaria de fabrico dos vidros como, por exemplo, ventiladores, sistemas de exaustão, transportadores e tectos dando lugar evidentemente a maiores custos de manutenção de instalação. Adicionalmente a eficiência destes sistemas de lados abertos é baixa visto perder-se muito do composto de revestimento relativamente caro.

Uma segunda técnica bem conhecida e largamente empregue para aplicar um revestimento protector a recipientes quentes de vidro baseia-se numa cúpula de revestimento feita de chapa metálica com as cabeças de pulverização e os respectivos receptores nela *

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-5-5situados. A cúpula resolve muitos dos problemas associados com os sistemas de pulverização de lados abertos acima descritos. Por exemplo, isola os recipientes de vidro das condições ambientes e proporciona uma atmosfera controlada que melhora as operações de revestimento. A cúpula inclui um sistema de exaustão que captura a maior parte do composto de revestimento arrastado pelo ar que não adere aos recipientes, reduzindo assim o problema da ventilação do sistema e minimizando as oportunidades do composto de revestimento atacar os componentes de construção. Aliás, a cúpula pode elevar significativamente a eficiência de revestimento dos sistemas, com a inerente economia dos custos.

Cúpulas de revestimento representativas da arte anterior estão descritas na patente E.U.A. n^s 3 819 404 de Scholes et al., patente E.U.A. 3 933 457 de Scholes e na patente E.U.A. n^a4 389 234 de Lindner. A mais recente patente de Lindner et al. apresenta uma cúpula de revestimento incluindo um túnel para permitir a passagem dos recipinentes através dele e um tecto plano ajustável verticalmente para permitir a acomodação de recipinentes de vários tamanhos. Pelo menos duas ranhuras de injecção estão colocadas em cada parede lateral e pelo menos duas ranhuras receptoras ou de sucção estão alinhadas com elas. As ranhuras de sopragem e de aspiração estão intercaladas em oposição diante uma da outra, em cada parede lateral. 0 composto de revestimento é introduzido através de, pelo menos, um ponto de alimentação e ventiladores fixados nas paredes laterais proporcionam um circuito fechado interior e outro exterior de ar a alta velocidade no interior da cúpula, contendo o circuito fechado interior o composto de revestimento.

SUMÁRIO DO INVENTO

O presente invento tem por objecto um aparelho para revestir

Estão situados, no percurso da corrente de ar a alta velocidade, deflectores de modo que os jactos que saiem das ranhuras de injecção sejam bem definidos e portanto mais adequados para a função que deles se pretende.

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-6vidro com um revestimento de óxido metálico usando deposição de vapor químico (CVD) à pressão atmosférica, caracterizado pelo facto de ter, pelo menos, duas paredes laterais e uma parte de topo formando um túnel através do qual passam os artigos de vidro quentes; um gás circulante de transporte no qual um produto químico de revestimento é evaporado formando-se, assim, uma película de óxido metálico sobre a superfície dos artigos de vidro; meios para fazer circular o gás de transporte, existindo canais de sopragem e de sucção na parte activa da cúpula formados de tal modo que não existem paredes laterais interiores dentro da do túnel além de contactos lineares entre as paredes de canais adjacentes de sopragem e de sucção, tendo os canais de sopragem e de sucção, com contactos lineares em frente dos artigos de vidro, aberturas entre eles através das quais passa o ar de arrefecimento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Fig. 1 mostra uma cúpula para revestir garrafas ou frascos da arte anterior, tendo a cúpula uma parede interna plana com ranhuras de vaporização.

A Fig. 2 é um corte em planta segundo a linha 2-2 da fig.l.

A Fig. 3 é um corte em planta que mostra uma cúpula de revestimento de harmonia com o invento tendo uma configuração da parede interna concebida para reduzir a temperatura da superfície interna.

DESCRIÇÃO DE CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS presente invento tem por objectivo um aparelho para revestir artigos de vidro tendo pelo menos duas paredes laterais e uma parte de topo que formam um túnel através do qual passam os artigos de vidro, sendo um gás, circulante, de transporte de um produto químico de revestimento obrigado a atingir a superfície do vidro e formando-se assim uma película de óxido metálico sobre a superfície dos artigos de vidro. O aparelho tem meios para

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-7fazer circular um gás de transporte, com canais de sopragem e de sucção na parte activa ou de revestimento da cúpula, conformados de modo que não existe parede interna plana dentro do túnel para além da linha ou aresta de contacto entre as paredes de canais adjacentes de sopragem e de sucção, tendo os canais de sopragem e de sucção, com contactos lineares em frente dos artigos de vidro, aberturas entre eles através dos quais pode passar o ar de arrefecimento.

presente invento é aplicável ao caso comum do revestimento de garrafas empregando o cloreto monobutilestanho (MBTC); contudo, o aparelho aqui descrito é aplicável de maneira geral, ao revestimento de vidro com películas de óxido de estanho, óxido de titânio ou outro óxido metálico simples, ou com uma mistura de vários destes empregando compostos organometálicos, halogenetos metálicos e outros compostos apropriados como produto químico precursor do revestimento.

Noutras concretizações do invento proporcionaram-se um ou múltiplos circuitos fechados de ar circulante, sendo o ar de arrefecimento forçado por um ventilador através de aberturas entre os canais de sopragem e entre os canais de sucção e sendo utilizado um meio líquido de arrefecimento para arrefecer os canais de sopragem e de sucção a partir do exterior.

presente invento será melhor compreendido com uma breve descrição inicial duma cúpula de revestimento da arte anterior. As figs. 1 e 2 mostram uma vista esquemática parcial de uma cúpula de revestimento com duplo circuito fechado de vapor 100 para garrafas segundo a patente E.U.A. n^a 4 389 234. Cada circuito fechado de vapor tem ranhuras de sopragem 101 e, no lado oposto do transportador, ranhuras de sucção 102, que guiam os vapores circulando a alta velocidade contra as garrafas 103 que passam. 0 produto químico líquido de revestimento é alimentado a cada lado da cúpula através de tubos 104 por meio de ventiladores 105 a partir de fontes de fornecimento apropriadas não representadas aqui, mas bem conhecidas dos peritos na arte. As garrafas revestidas neste tipo de cúpula empregando o MBTC

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-8recebem um revestimento de óxido de estanho uniforme com um consumo de produto químico relativamente baixo. Contudo, estas cúpulas exigem limpeza de tempos a tempos para se eliminar as costras do interior, a fim de se manter uma eficiência adequada de revestimento. As ranhuras de sopragem 101 e as ranhuras de sucção 102 tem lados planos 106. Nas condições de alta temperatura que existem na formação dos artigos de vidro, os lados 106 aquecem devido à radiação de quantidades substanciais de calor das garrafas 103.

Na aplicação de revestimento na cúpula representada na fig. 1, os vapores circulantes podem tornar-se muito quentes e, como anteriormente se disse, neste caso verifica-se a formação de costras de óxido metálico nas paredes internas da cúpula no interior das ranhuras de sucção 102.

Agora em referência à fig. 3, vê-se uma cúpula de revestimento 300 de duplo circuito fechado que é semelhante à de cúpula de revestimento convencional de elevada eficiência segundo a arte anterior representada nas figs. 1 e 2. Surpreendentemente verificou-se que mudando a configuração das ranhuras 101 e 102 pode ser realizada uma melhoria substancial na economia da produção de artigos de vidro.

Na fig. 3 a cúpula de revestimento segundo este invento é indicado de uma maneira geral por 300. As ranhuras de sopragem 101 e as ranhuras de sucção 102 das figs. 1 e 2, como se vê, são modificadas para as ranhuras de sopragem 301 e as ranhuras de sucção 302 na cúpula 300 consistindo a modificação como se vê, na eliminação do lado plano 106 de modo tal que as paredes laterais 310 das ranhuras de sopragem 301 e das ranhuras de sucção 302 se encontram em linhas verticais 312 no interior da cúpula.

Em consequência da conformação das ranhuras de sopragem 301 e das ranhuras de sucção 302, a radiação térmica das garrafas quentes espalha-se sobre as superfícies internas 314 das paredes das ranhuras de sopragem e de sucção. Como esta superfície é significativamente maior do que a superfície interna das paredes

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-9da cúpula convencional de revestimento da fig. 1 a radiação de energia por unidade da superfície da parede é reduzida por um factor que é função da razão entre as superfícies de parede das respectivas ranhuras; no caso do presente invento, o factor é de um terço da energia da cúpula convencional. Portanto, a temperatura da superfície interna na parte activa da cúpula é de cerca de 50 a 150°C mais baixa do que a da cúpula convencional. Verificou-se surpreendentemente que isto dá lugar a uma acumulação consideravelmente inferior de crostas e, por consequência, a uma menor necessidade de limpeza.

Além da zona activa de revestimento, as partes planas da parede do aparelho de revestimento também podem ser constituídas por partes de parede em cunha como na zona activa para reduzir a formação de costras. A mesma condição é verdadeira para a parte de topo onde um tecto plano pode ser formado por secções em cunha. Os peritos na arte reconhecerão agora que, em vez de ranhuras verticais com paredes verticais, as ranhuras podem ter qualquer forma com cunhas na parede, no chão ou tecto em qualquer posição sendo a finalidade a apresentação de arestas em face do vasilhame, em vez de superfícies planas de radiação. Além disso, a orientação das cunhas não precisa de ser uniforme.

Para a determinação da utilidade do presente invento, uma cúpula de revestimento como o aqui descrito foi instalado numa linha de produção de garrafas de vidro. A linha estava a produzir garrafas de cerveja de 33 cl, com um diâmetro de 66 milímetros (mm) uma altura de 160 mm, e pesando 150 g. O ritmo de produção era de 470 garrafas por minuto. A cúpula de revestimento tinha um comprimento total de 1,3 me uma largura de 160 mm. 0 comprimento da zona activa de circulação de ar era de 900 mm.

A cúpula trabalhou durante oito semanas antes de ser inspeccionada. Quando se abriu a cúpula não se verificou a formação de costras. Foram retirados das ranhuras de sucção alguns bocados de vidro mas estes, por si, não tinham qualquer efeito no funcionamento.

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-10Depois de outras oito semanas de funcionamento, a cúpula foi novamente inspeccionada e não apresentava formação de costras, mas apenas um pó solto e fino de óxido de estanho que foi facilmente limpo. Durante o funcionamento da cúpula aqui descrita a formação de costras, como as que geralmente se encontram no aparelho de revestimento da arte anterior conforme foi descrito em referência às figs. 1 e 2, foi mínima e o tempo de paragem e de limpeza era essencialmente menor do que com as cúpulas anteriores.

Modificações e melhoramentos das concretizações preferidas do invento, aqui descritas, podem ocorrer aos peritos na arte que venham a compreender os seus princípios e preceitos. Consequentemente, o âmbito da patente a ser concedida não se limita apenas às concretizações do invento, aqui descritas, devendo ser limitado apenas pelos avanços que o invento promove nesta arte.

Claims

1 - Aparelho para depositar um revestimento em artigos de vidro, tendo, pelo menos, duas paredes laterais e uma parte de topo, formando um túnel, através do qual passam os artigos de vidro quentes e circula um gás de transporte, no qual é evaporado um produto químico de revestimento, com o qual é formada uma película de óxido metálico na superfície dos artigos de vidro, e meios para fazerem circular os gases de transporte, caracterizado por compreender canais de sopragem e sucção, formados na parte activa da cúpula, de tal modo que não existem paredes laterais interiores dentro do túnel, excepto para os contactos lineares entre as paredes dos canais de sopragem e sucção adjacentes, tendo os canais de sopragem e sucção, com contactos lineares em frente dos artigos de vidro, aberturas entre eles através das quais pode passar ar de arrefecimento.

2 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a cúpula para o revestimento ter um circuito fechado de circulação de ar.

3 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a cúpula para o revestimento ter uma pluralidade de circuitos fechados de circulação de ar.

J

4 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por na cúpula para o revestimento o ar de arrefecimento ser forçado por um ventilador através das aberturas entre os canais de sopragem e entre os canais de sucção.

5 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por na cúpula para o revestimento ser utilizado um meio de arrefecimento líquido para arrefecer os canais de sucção e sopragem a partir do exterior.