可检查的黑色玻璃容器的制造方法
【专利说明】可检查的黑色玻璃容器
[0001] 本公开内容涉及玻璃容器，更特别地涉及玻璃容器的着色。
[0002] 背景及公开内容概沐 玻璃容器通常由所谓的钠钙玻璃（soda-lime glass)，也称为钠钙硅玻璃 (soda-lime-silica glass)组成。许多这样的容器都是有色的，例如用于美观或功能性目 的。有色玻璃容器可由包括一种或多种着色剂的钠钙玻璃组合物生产。例如，蓝色玻璃容 器可由包括氧化钴（CoO)作为着色剂的钠钙玻璃组合物制成。对这种类型的有色玻璃组合 物加以说明的美国专利包括 3, 326, 702、3, 330, 638、3, 345, 190、3, 498, 806 和 4, 312, 953。
[0003] -些在钠钙玻璃中的着色剂不会立即将颜色赋予玻璃。反而，可需要通过称为"共 沉析出（striking)"的热处理过程在含着色剂的玻璃中产生颜色。在这个过程中，玻璃容 器由含有"潜在"着色剂的玻璃组合物形成。此后，将玻璃容器加热至略高于正常退火温度 的温度使得玻璃中的潜在着色剂相互作用或"共沉析出"以将颜色赋予玻璃。对这种使玻 璃容器着色的方法作出说明的美国专利包括2, 672, 423、3, 513, 003和/或3, 627, 548。 [0004] 根据本公开内容的一个方面，总的目的是提供可用于生产钴蓝玻璃容器的玻璃组 合物，所述玻璃组合物在热处理和共沉析出时产生视觉上黑色的颜色。因此，该玻璃组合物 和由此形成的玻璃容器可称作"黑色可共沉析出（black-strikable)"。可通过玻璃容器生 产线中或容器填充操作中的红外检查设备在共沉析出之前或之后检查该玻璃容器。因此， 这些玻璃容器也可称作"可检查"。到目前为止，由于其低光透射百分比，认为对于黑色玻璃 容器的光学检查是不可能的。
[0005] 本公开内容将许多方面具体化，所述方面可彼此独立或组合地实施。
[0006] 根据本公开内容的一方面，提供了制造黑色可共沉析出的玻璃容器的方法。在 该方法中，制备了黑色可共沉析出的玻璃组合物，所述玻璃组合物具有基础玻璃部分和潜 在着色剂部分。基础玻璃部分包括：60-75重量％Si0 2、7-15重量％Na20、6-12重量％CaO、 0· 1-3. 0 重量 ％Α1203、0· 0-2. 0 重量 ％Mg0、0. 0-2. 0 重量 ％Κ20、0· 01-0. 25 重量 ％ S03、 0. 01-0. 25重量％ Fe2O3和0. 01-0. 15重量％C〇0。潜在着色剂部分包括：0. 0875-0. 35重 量％氧化亚铜（Cu2O)、0. 06-0. 5重量％氧化亚锡（SnO)、0. 006-0. 05重量％氧化铋（Bi2O3) 和0. 02-0. 10重量％碳（C)。此后，由黑色可共沉析出的玻璃组合物形成黑色可共沉析出的 玻璃容器。
[0007] 根据本公开内容的另一方面，提供了检查黑色玻璃容器的商品变化（commercial variation)的方法，所述商品变化影响玻璃容器的光学特征。在该方法中，将红外光能引导 到黑色玻璃容器上并穿过该黑色玻璃容器，并在红外光传感器上接收。红外光传感器响应 于其上接收的波长在750-1 IOOnm范围的红外光能。
[0008] 附图简沐 由以下描述，随附的权利要求和附图，可最佳理解本公开内容，连同其另外的目的、特 征、优点和方面，附图中： 图1为根据本公开内容示例性实施方案的玻璃容器的侧视图；和 图2为穿过可检查的黑色共沉析出的容器玻璃样品（掺杂三种不同量的氧化亚铜 (Cu2O))的光透射的图形绘图。
[0009] 优诜实施方案详沐 图1说明了玻璃容器10 (例如，玻璃瓶、罐等）的示例性实施方案，该玻璃容器10可根 据本文所公开的制造方法的示例性实施方案生产，如本文以下进一步描述。玻璃容器10可 称作"可检查的"，意思是该玻璃容器10透过了足量的红外光，该红外光通过玻璃容器生产 线中或容器填充操作中的红外检查设备检查。
[0010] 可通过以下方法生产玻璃容器10。另外的用于组成和融化生产容器玻璃的示 例性条件和程序可见于例如Handbook of Glass Manufacture (玻璃制造手册），Fay V. Tooley (第三版，Ashlee Publishing 1984)。
[0011] 该方法可包括制备黑色可共沉析出的玻璃组合物。可认为该黑色可共沉析出的玻 璃组合物具有基础玻璃部分和潜在着色剂部分。
[0012] 该基础玻璃部分可包括钠钙硅玻璃材料和一种或多种蓝色着色剂材料。例如，该 基础玻璃部分可包括钴蓝玻璃中存在的基本上相同的材料。
[0013] 术语"钴蓝玻璃"以其在玻璃技术中的常规含义使用，指具有蓝色着色的玻璃（例 如蓝色玻璃）。目前优选的钴蓝玻璃可包括在下述量范围内（按重量计）的以下材料： 60-75? SiO2 7-15% Nci^O 6......12% CaO Cl 1-3.0% AljO3 ◎.0-2.0% MgO 。 0,02,0% KiO 0.01-0.25% SCh 0.01^0.25% Fe2O3 0,01......0.15% CoO
[0014] 更特别的，仅举例来说，目前优选的钴蓝玻璃可包括基本为所述量（按重量计）的 以下材料： SiO2 13% Na2O Π % CaO 1.6^0 Al 2 Oi 0.5% MgO 0 (14% K2O 0.15% SOj 0.10% Fe3Oi OiWh CoO
[0015] 黑色可共沉析出的玻璃组合物的潜在着色剂部分可包括氧化亚铜（Cu2O)，氧化亚 锡（SnO)，氧化铋（Bi 2O3)和碳（C)，因为发现这一材料组合使得钠钙玻璃容器中的铜（Cu) 可共沉析出。
[0016] 潜在着色剂部分中锡氧化物（SnO)对铜氧化物（Cu2O)的摩尔比率可以约为一，例 如，该摩尔比率可以在0.9-1范围，或在约1-0. 9范围。然而，该潜在着色剂部分可适当的 含有过量的锡氧化物（SnO)。例如，当潜在着色剂部分存在过量锡氧化物（SnO)，锡氧化物 (SnO)对铜氧化物（Cu 2O)的摩尔比率可为约1.5。
[0017] 在一个实施方案中，黑色可共沉析出的玻璃组合物可包括约0. 175重量％氧化亚 铜（Cu2O)、约0. 25重量％氧化亚锡（SnO)、约0. 0125重量％氧化铋（Bi2O3)和约0. 06重量％ 碳（C)。例如，黑色可共沉析出的玻璃组合物可包括0.0875-0. 35重量％氧化亚铜（Cu2O)、 0· 06-0. 5重量％氧化亚锡（SnO)、0· 006-0. 05重量％氧化铋和Bi2O3)和0· 02-0. 10重量％ 碳（C)。在另一个实施方案中，黑色可共沉析出的玻璃组合物可包括基本上0. 175重量％氧 化亚铜（Cu2O)、基本上0. 25重量％氧化亚锡（SnO)、基本上0. 0125重量％氧化铋（Bi2O3)和 基本上0.06重量％碳（C)。如用于本文的术语"基本上"意为在玻璃容器制造业中惯常的 制造公差内。
[0018] 黑色可共沉析出的玻璃组合物的剩余部分可包括小量的其它材料。这些材料可以 为添加剂、来自碎玻璃的残余材料和/或在玻璃容器制造业中典型的杂质。这些材料可以 痕量存在，例如，少于〇. 2重量％。在一个具体的实例中，该黑色可共沉析出的玻璃组合物的 剩余部分可包括痕量的TiO2、BaO和/或SrO。
[0019] 本方法还可包括由黑色可共沉析出的玻璃组合物形成黑色可共沉析出的玻璃容 器。位于一个或多个前炉下游端的进料器可用于量出熔融玻璃的料块并将它们递送至玻璃 容器成型机。之后，可将料块形成玻璃容器，例如通过压-吹或吹-吹过程和通过单独部分 机器或通过任何合适的设备采用任何其它合适的方式。
[0020] 本方法进一步可包括以任何合适的方式使黑色可共沉析出的玻璃容器退火，例 如，在退火炉中。退火炉的入口、热末端或上游部分，其中的温度可在550到600摄氏度之 间。贯穿该退火炉，可使温度到退火炉的下游部分、冷末端或出口逐步下降，例如，降至其中 的温度在130摄氏度和65摄氏度之间。在任何情况下，玻璃容器可退火，优选在550和600 摄氏度之间经30到90分钟，更优选在525和575摄氏度之间经45到75分钟，和最优选基 本上在550摄氏度经1小时。
[0021] 本方法还可包括将黑色可共沉析出的玻璃容器的温度提升至高于使它们退火的 最高温度（即最高退火温度），以将黑色着色共沉析出到玻璃容器中。因此，该温度上升步 骤可称作"共沉析出"。
[0022] 共沉析出或温度上升步骤可包括，例如，在600和680摄氏度之间热处理玻璃容器 10到90分钟以生产黑色玻璃容器。在一个更具体的实例中，该温度上升步骤可包括在630 和650摄氏度之间热处理黑色可共沉析出的玻璃容器30到40分钟。
[0023] 在一个实施方案中，可在退火步骤之后进行温度上升或共沉析出步骤。例如，可在 退火炉下游在线或离线使用火炉或第二退火炉。可在火炉或第二退火炉中将玻璃容器的温 度升至适于将黑色共沉析出到玻璃容器中的温度并经一段时间。此后，可逐步降低黑色玻 璃容器的温度，例如，根据退火程序以避免容器的断裂或损坏。
[0024] 在另一个实施方案中，温度上升或共沉析出步骤可在退火步骤开始的时间和退火 步骤结束的时间之间进行。在一个实例中，可邻近退火炉离线使用单独的火炉。在另一个 实例中，可根据修正的加热曲线操作退火炉。例如，修正的加热曲线可包括经修正以包括适 合于在退火之前、期间或之后将黑色共沉析出到玻璃容器中的温度和时间的典型退火温度 曲线。
[0025] 在一些方面，黑色可共沉析出的玻璃容器可具有不同于黑色可共沉析出