PL167592B1 - Urzadzenie do osadzania powloki z tlenku metalu na przedmiotach szklanych PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do osadzania powloki z tlenku metalu na przedmiotach szklanych, które ma co najmniej dwie boczne sciany i górna czesc, tworzace razem tunel, poprzez który przesuwaja sie gorace szklane przed- mioty, krazacy gaz nosnikowy, w którym od- parowuje powlekajacy srodek chemiczny, przez co tworzy sie warstwa tlenku metalo- wego na powierzchni przedmiotów szkla- nych, oraz zespól do tworzenia obiegu kraze- nia gazu nosnikowego, znamienne tym, ze zawiera kanaly dmuchajace (301) i kanaly ssace (302) w aktywnej czesci tunelu, tak ze wewnatrz tunelu nie wystepuje zadna wew- netrzna sciana boczna z wyjatkiem liniowych zetkniec miedzy scianami sasiednich dmucha- jacych (301) i ssacych kanalów (302), a dmuchajace (301) i ssace kanaly (302) o li- niowym zetknieciu sa zwrócone ku przedmio- towym szklanym i maja miedzy soba otwory, poprzez które moze przeplywac powietrze chlodzace. Fig. 3 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do osadzania na podłożu powłoki z tlenku metalu za pomocą rozkładu pirolitycznego związku metalu na gorącej powierzchni szklanej. Zwłaszcza, wynalazek dotyczy kołpaków, służących do nakładania ochronnej powłoki na pustakowe pojemniki szklane.

Dawno już uznano użyteczność ochronnych powłok na szkle, zwłaszcza zewnątrz pustakowych pojemników szklanych. Powłoki te, które tworzy się przez zastosowanie cyny, tytanu i innych związków metalowych lub innych związków metaloorganicznych rozkładalnych pod działaniem temperatury, chronią powierzchnię szklaną przed uszkodzeniem, takim jak ścieranie lub porysowanie, powodującym utratę wytrzymałości na rozciąganie pojemników szklanych. Potrzeba dużej wytrzymałości na rozciąganie, np.pojemników szklanych, jest szczególnie duża, gdy pojemniki takie są przedmiotem masowej produkcji, przesuwają się z dużą prędkością, w dużym zbliżeniu, na liniach przenośników szybkich, a potem są napełniane karbonizowanymi napojami, piwem, winem, środkami żywnościowymi i podobnymi, które mogą wytwarzać ciśnienie gazu wewnątrz pojemnika. Zwykle nakłada się ochronne powłoki, gdy artykuły szklane, ogólnie pojemniki, wyłaniają się z maszyny kształtującej wyroby szklane w stanie nagrzanym i całkowicie ukształtowanym, to znaczy wyłaniają się na gorącym końcu układu. Następnie transportuje się pojemniki od maszyny formującej za pomocą przenośnika. Na powierzchni pojemników szklanych występują wartości temperatury ponad 400°C, przy czym są one takie, że kiedy na te powierzchnie zostaje nałożony związek metaloorganiczny lub nieorganiczno metaliczny, rozkładalny pod działaniem temperatury, związek ten rozkłada się i przetwarza na powłokę tlenkowo metaliczną.

Jeden znany i poprzednio szeroko stosowany sposób nakładania ochronnej powłoki na gorące pojemniki szklane wykorzystuje natryskiwanie przeciwległych boków pojemników, podczas gdy przesuwają się one na pojemniku jednorzędowo poprzez głowice natryskowe, które mają położenie

167 592 słuące do optymalnego powlekania powierzchni szklanej konkretnego pojemnika. Odbiorniki ustawia się na przeciwległej stronie pojemnika z odpowiednim dopasowaniu do odpowiednich głowic natryskowych. Powietrze lub gaz obojętny pod ciśnieniem, razem z przenoszonym w nim związku powłokowym, wypływa z jednej lub wielu głowic natryskowych pod znacznym ciśnieniem, podczas gdy odbiorniki zwykle utrzymuje się przy stosunkowo niskim ciśnieniu. Otrzymana różnica ciśnienia zwiększa prędkość i tym sposobem zwiększa się skuteczność prekursorowego powłokowego związku. Układy powlekające tego rodzaju są opisane między innymi w amerykańskim patencie Nr 3 516 811, przyznanym Gatchetowi i innym oraz patencie amerykańskim Nr 3 684 469 przyznanym Goetzerowi i innym.

Gatchet i inni stwierdzili, że osadzanie powłoki tlenku metalicznego na warstwie nawierzchniowej pojemnika szklanego, przesuwanego na przenośniku poprzez urządzenie powlekające zwarte boki według znanego stanu techniki, nie było korzystne, co odpowiednio podawano w kolumnie 3, w wierszach 21-57 amerykańskiego patentu Nr 3 516 811. Gatchet i inni wykorzystywali głowice natryskowe, które wytwarzały teoretycznie laminarny przepływ, a przepływ ten zachodził poprzecznie względem szerokości przenośnika, aby sterować umieszczaniem i równomiernością osadzania tlenku metalu, tak jak przedstawiono na Fig. 4 w tym patencie.

WyZej opisane układy powlekające są jednak tego rodzaju, który można określić jako z otwartymi bokami i wobec tego podlegają one niekorzystnym wpływom działania warunków otoczenia w pomieszczeniu, w którym kształtuje się pojemniki szklane. Głównym problemem takich warunków otoczenia są szybko przesuwające się prądy powietrzne, wilgotność powietrza oraz potencjalnie toksyczne i korozyjne opary oraz zanieczyszczenia wydzielane z głowic natryskowych. Prądy powietrzne mogą wytwarzać warunki turbulencyjne w głowicach natryskowych, a to z kolei powoduje preferencyjne lub nierównomierne nakładanie powłoki ochronnej. Z tego powodu pewna ilość powłoki gromadzi się na nawierzchniowej warstwie butelki, przy czym jest to określenie stosowane w przemyśle, aby określić zamykający obszar butelki. Szybko przesuwające się prądy powietrzne przerywają przebiegi przepływu laminarnego, teoretycznie możliwe przy układach z otwartymi bokami, natomiast poważnie zmniejsza się przy tym zdolność do równomiernego i powtarzalnego nakładania jednakowej grubości powłoki.

W celu kompensowania wpływu prądów powietrznych wykorzystuje się w opisanych układach większe wartości ciśnienia oraz większe ilości związku powłokowego niż to byłoby potrzebne w warunkach spokojnych. Koniecznym wynikiem regulacji technologicznej jest stosowanie większych ilości związku powlekającego, niż wymaga tego gospodarka optymalna.

Wilgotność występująca w niekorzystnej atmosferze powoduje utratę hydrolizy, przy czym pewna ilość związku przestaje się nadawać do celowego stosowania. Ponadto uchodzenie potencjalnie toksycznych oparów do atmosfery w miejscu pracy może tworzyć zagrożenia zawodowe dla zdrowia i może również naruszać odpowiednie przepisy o higienie pracy. Opary te są również ogólnie mocno korozyjne i mogą działać na różne elementy w fabryce wyrobów szklanych, takie jak dmuchawy, systemy odlotowe, przenośniki i dachy, co prowadzi do zwiększonego kosztu eksploatacji fabryki. Wydajność tych układów o otwartych bokach jest niska, ponieważ znaczna ilość stosunkowo drogiego związku powlekającego jest bezużytecznie tracona.

Innym znanym i szeroko wykorzystywanym sposobem nakładania powłoki ochronnej na pojemniki szklane jest metoda, wykorzystująca ukształtowany blaszany kołpak powlekający, w którym umieszcza się głowice natryskowe i współpracujące odbiorniki. Kołpak ten usuwa wiele problemów, związanych z omawianymi wyżej układami natryskowymi o otwartych bokach. Na przykład, oddziela on pojemniki szklane od warunków otoczenia i zapewnia regulowaną atmosferę, która polepsza operacje powlekania. Kołpak zawiera układ odlotowy, który chwyta większość związku powłokowego unoszonego w powietrzu, nie osadzonego na pojemnikach, przy czym zmniejsza problem przewietrzania układu i minimalizowania możliwości korozyjnego atakowania składników budowlanych przez związek powłokowy. Ponadto kołpak ten znacznie zwiększa wydajność powlekania układów i odpowiednie oszczędności finansowe.

Kołpaki powlekające, zasadniczo reprezentujące znany stan techniki, są opisane w amerykańskich patentach Nr 3 819 404, Scholes i in., Nr 3 933 457, Scholes, oraz Nr 4 389 234, Lindner. Najnowszy patent przyznany Lindnerowi i innym opisuje kołpak powlekający, który ma tunel dla przesuwania pojemników oraz pionowo nastawialny płaski dach w celu umieszczenia

167 592 pojemników o różnych wymiarach. Co najmniej dwie szczeliny natryskowe umieszcza się w każdej ścianie bocznej oraz co najmniej dwa odbiorniki lub ssące szczeliny są wewnątrz odpowiednio ustawione. Natryskowe i ssące szczeliny są naprzemiennie ustawione naprzeciw jedna drugiej w każdej bocznej ścianie. Powłokowy związek wprowadza się poprzez co najmniej jeden punkt zasilający, a dmuchawy umocowane do bocznych ścian doprowadzają wewnętrzną i zewnętrzną pętlę powietrza o dużej prędkości do wnętrza kołpaka, przy czym wewnętrzna pętla zawiera związek powłokowy. Przegrody umieszcza się na drodze przepływu powietrza o dużej prędkości, tak aby strumienie wychodzące ze szczelin natryskowych były dobrze określone i tym sposobem lepiej przystosowane do ich odpowiedniej funkcji.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do powlekania szkła powłoką tlenku metalowego o postaci chemicznie osadzanej powłoki kondensacyjnej pod ciśnieniem atmosferycznym. Urządzenie ma co najmniej dwie boczne ściany i część górną, tworzące tunel, poprzez który przesuwają się gorące przedmioty szklane. Przepływa nośnikowy gaz w obiegu, przy czym w tym gazie odparowuje się powłokowy środek chemiczny oraz tworzy się warstwa tlenku metalu na powierzchni przedmiotów szklanych. Kanały ssące i dmuchające w aktywnej części kołpaka, w celu tworzenia obiegu nośnikowego gazu, tworzy się w taki sposób, że wewnątrz tunelu nie występuje żadna wewnętrzna ściana boczna, i nie ma niczego innego niż liniowe zetknięcia między ścianami sąsiednich dmuchających i ssących kanałów, natomiast dmuchające i ssące kanały o liniowym zetknięciu są skierowane ku szklanym przedmiotom i mają między nimi otwory, poprzez które przepływa powietrze chłodzące.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia znany powlekający kołpak dla butelek lub słoików, mający płaską wewnętrzną ścianę ze szczelinami parowymi, Fig. 2 - widok z góry wzdłuż linii 2 - 2 na Fig. 1, oraz Fig. 3 - widok z góry powlekającego kołpaka według wynalazku, mającego konfigurację ściany wewnętrznej, przeznaczoną do zmniejszania temperatury powierzchni zewnętrznej.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do powlekania przedmiotów szklanych, przy czym urządzenie ma co najmniej dwie boczne ściany i górną część, tworzące tunel, poprzez który przesuwają się gorące przedmioty szklane. Krążący nośnikowy gaz z powlekającym środkiem chemicznym uderza o powierzchnię szklaną, przez co warstwa tlenku metalowego tworzy się na powierzchni przedmiotów szklanych. Urządzenie zawiera zespół, który tworzy obieg gazu nośnikowego oraz ma dmuchające i ssące kanały w aktywnej lub powlekającej części kołpaka, tworzone takim sposobem, że nie występuje żadna wewnętrzna boczna ściana wewnątrz tunelu, inna niż liniowe lub brzegowe zetknięcia między ścianami sąsiednich dmuchających i ssących kanałów, przy czym dmuchające i ssące kanały o liniowym zetknięciu są skierowane ku szklanym przedmiotom, mają otwory między sobą, poprzez które przepływa chłodzące powietrze.

Urządzenie według wynalazku ma zastosowanie do powlekania butelek z wykorzystaniem monobutylocynochlorku, a zwłaszcza do powlekania szkła warstwami tlenku cynkowego, tlenku tytanowego lub innego tlenku pojedyńczego metalu, albo też mieszaniną złożoną z wielu takich tlenków, z zastosowaniem związków metaloorganicznych, halogenków metali lub innych odpowiednich związków, takich jak chemiczny prekursor powłokowy.

W urządzeniu według wynalazku korzystnie stosuje się pojedyńcze lub liczne pętle obiegu powietrza, a chłodzące powietrze jest wtłaczane dmuchawą poprzez otwory między dmuchającymi kanałami oraz między ssącymi kanałami, zaś do chłodzenia ssących i dmuchających kanałów od zewnątrz stosuje się ciekły środek chłodzący.

Dla wyjaśnienia istoty wynalazku, na fig. 1 i fig. 2 przedstawiono częściowo schematyczny widok powlekającego kołpaka 100 o podwójnej pętli parowej dla butelek według opisu patentowego St. Zjednoczonych Nr 4 389 234. Każda pętla parowa ma dmuchające szczeliny 101, a na przeciwległej stronie przenośnika ma ssące szczeliny 102, które prowadzą krążące pary przy dużej prędkości do przesuwających się butelek 103. Do każdej strony kołpaka doprowadza się poprzez rury 104 za pomocą dmuchaw 105 ciekły powlekający środek chemiczny z odpowiednich źródeł zasilających, które nie są tutaj pokazane, lecz są znane specjalistom z tej dziedziny. Butelki powlekane z tego rodzaju kołpaku za pomocą monobutylocynochlorku uzyskują równomierną powłokę tlenku cynkowego przy stosunkowo małym zużyciu środka chemicznego. Takie kołpaki

167 592 powlekające wymagają jednak oczyszczania od czasu do czasu, aby usunąć stwardniałą powłokę z wnętrza i utrzymać właściwą wydajność powlekania. Dmuchające szczeliny 101 i ssące szczeliny 102 mają płaskie ściany boczne 106. W warunkach wysokiej temperatury, występującej przy formowaniu szklanych przedmiotów, te ściany boczne 106 stają się gorące z powodu promieniowania dużych ilości ciepła od butelek 103.

Przy zastosowaniu kołpaka z fig. 1 do powlekania, krążące pary mogą stawać się bardzo gorące, przy czym tak jak opisano powyżej, w takich wypadkach stwierdza się powstawanie skorupy tlenku metalu na zewnętrznych ścianach kołpaka oraz po wewnętrznej stronie ssących szczelin 102.

Na fig. 3 przedstawiono urządzenie powlekające 300 o podwójnej pętli, podobne do konwencjonalnego powlekającego kołpaka o dużej wydajności, przedstawionego na fig. 1 i fig. 2. Nieoczekiwanie stwierdzono, że za pomocą zmiany konfiguracji szczelin 101, 102, uzyskuje się podstawową poprawę produkcji powlekanych przedmiotów. Na fig. 3 przedstawiono ogólnie urządzenie powlekające według wynalazku, oznaczone jako 300. Dmuchające szczeliny 101 i ssące szczeliny 102 na fig. 1 i fig. 2 zmienia się w pokazane na fig. 3 dmuchające kanały 301 i ssące kanały 302 w urządzeniu 300, przy czym w odmianie tej zamiast płaskich ścian bocznych 106 zastosowano boczne ściany 310 dmuchających kanałów 301 i ssących kanałów 302, które stykają się według pionowych linii 212 we wnętrzu tunelu urządzenia .

W wyniku zgodności ukształtowania dmuchających kanałów 301 i ssących kanałów 302, promieniowanie cieplne od gorących butelek 103 zostaje rozprowadzone na zewnętrznych powierzchniach 314 ścian ssących i dmuchających kanałów. Ponieważ powierzchnia ta jest znacznie większa niż wewnętrzna powierzchnia ścienna konwencjonalnego powlekającego kołpaka na Fig. 1, energia promieniowania na jednostkę powierzchni ściany zmniejsza się według współczynnika, który jest funkcją stosunku ściennych powierzchni odpowiednich szczelin. Według wynalazku współczynnik ten wynosi jedną trzecią energii, dotyczącej kołpaka konwencjonalnego. Dlatego temperatura powierzchni wewnętrznej w aktywnej części kołpaka jest mniejsza w przybliżeniu od 5Q°C do 150 C niż w kołpaku konwencjonalnym. Stwierdzono nieoczekiwanie, że powoduje to znaczne zmniejszenie tworzenia się skorupy i dlatego występuje mniejsza potrzeba oczyszczania

Oprócz aktywnej strefy powlekania, płaskie części ścienne w urządzeniu powlekającym można także wykonywać przy zastosowaniu klinowych ściennych części, tak jak w aktywnej strefie, aby zmniejszyć tworzenie skorupy. To samo występuje dla górnej części, gdzie można tworzyć płaski sufit z klinowych części. Specjalista z tej dziedziny, stwierdzi, że zamiast tlenowych szczelin w pionowych ścianach, szczeliny mogą mieć dowolny kształt z klinami ściany, sufitu lub podłogi w dowolnym położeniu, przy czym dezyderat polega na tym, aby kierować brzegi raczej ku wyrobom, niż ku płaskim promieniującym powierzchniom. Ponadto ukierunkowanie klinów nie musi być równomierne.

W celu określenia użyteczności według wynalazku, powlekający kołpak zainstalowano w produkcyjnej linii butelek szklanych. Linia produkcyjna wytwarzała butelki do piwa o pojemności 33 centylitry, o średnicy 66 mm i wysokości 160 mm oraz mające ciężar 150 gramów. Wydajność produkcyjna wynosiła 470 butelek na minutę. Powlekający kołpak miał całkowitą długość wynoszącą 1,3 metra oraz szerokość 160 mm. Długość aktywnej strefy przepływu powietrza wynosiła 900 mm.

Kołpak działał przez 8 tygodni, zanim został objęty kontrolą. Po otwarciu kołpaka nie stwierdzono utworzenia się żadnej skorupy. Pewna ilość kawałków szklanych została usunięta z szczelin ssących, lecz bez żadnego wpływu na samo działanie produkcyjne.

Po dalszych ośmiu tygodniach działania roboczego, kołpak kontrolowano ponownie i nie stwierdzono żadnego utworzenia się skorrup, lecz znaleziono jedynie luźny, pylisty proszek tlenku cynowego, który łatwo dawał się usuwać. W ciągu działania roboczego kołpaka według wynalazku tworzenie się skorupy było bardzo minimalne w porównaniu do tego, jakie ogólnie spotyka się w powlekającym urządzeniu znanego stanu techniki, opisanego na Fig. 1 i Fig. 2, natomiast przestój i oczyszczanie były znacznie mniejsze niż w znanych kołpakach.

167 592

Specjaliści z tej dziedziny, po zapoznaniu się z zasadami i wytycznymi według wynalazku, mogą zauważyć możliwość wprowadzenia modyfikacji i ulepszeń urządzenia według wynalazku. Zakres wynalazku nie powinien być odpowiednio do tego ograniczony wyłącznie do przykładów wykonania według wynalazku, lecz ograniczenie takie może raczej tylko dotyczyć postępu, jaki wynalazek wprowadza do tej dziedziny zastosowlń.

Claims (5)

1. Zastrz patentowe

   1. Urządzenie do osadzania powłoki z tlenku metalu na przedmiotach szklanych, które ma co najmniej dwie boczne ściany i górną część,'tworzące razem tunel, poprzez który przesuwają się gorące szklane przedmioty, krążący gaz nośnikowy, w którym odparowuje powlekający środek chemiczny, przez co tworzy się warstwa tlenku metalowego na powierzchni przedmiotów szklanych, oraz zespół do tworzenia obiegu krążenia gazu nośnikowego, znamienne tym, że zawiera kanały dmuchające /301/ i kanały ssące /302/ w aktywnej części tunelu, tak że wewnątrz tunelu nie występuje żadna wewnętrzna ściana boczna z wyjątkiem liniowych zetknięć między ścianami sąsiednich dmuchających /301/ i ssących kanałów /302/, a dmuchające /301/ i ssące kanały /302/ o liniowym zetknięciu są zwrócone ku przedmiotom szklanym i mają między sobą otwory, poprzez które może przepływać powietrze chłodzące.
2. 2. Urządzenie według zastrz powietrza.
3. 3. Urządzenie według zastrz obieg powietrza.
4. 4. Urządzenie według zastrz

   1, znamienne tym, że ma pętlę, tworzącą obieg

   1, znamienne tym, że ma wiele pętli, tworzących tym, że ma dmuchawę do wytłaczania /301/ i między ssącymi

   1, znamienne chłodzącego powietrza poprzez otwory między dmuchającymi kanałami kanałami /302/.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ma ciekły czynnik chłodzący do chłodzenia ssących kanałów /302/ i dmuchających kanałów /301/.