玻璃容器绝缘覆层的制作方法
【专利摘要】一种用于将低e覆层(15,15',17)施加至具有外表面的玻璃容器(10)的工艺。一种低e覆层材料被准备且包括金属或透明的传导性氧化物(TCO)中的至少一个。该金属选自银、金和铝。TCO选自SnO2:Sb、SnO2:F、In2O3:Sn、ZnO:F、ZnO:Al以及ZnO:Ga。覆层材料被施加至玻璃容器的外表面。
【专利说明】玻璃容器绝缘覆层
【技术领域】
[0001]本公开涉及玻璃容器、用于玻璃容器的制造工艺且涉及用于玻璃容器的涂覆工艺，包括用于涂覆玻璃容器(例如玻璃瓶和罐)的方法和材料。
【背景技术】
[0002]为了不同目的(包括装饰、粘附和用于防破坏的玻璃强化)已开发多个工艺来将覆层施加至玻璃容器上。例如，美国专利文件3，522，075公开了一种用于涂覆玻璃容器的工艺，在其中容器被成型、以诸如锡氧化物的金属氧化物的层来涂覆、通过退火炉来冷却和退火且然后在金属氧化物层上涂覆有有机聚硅氧烷树脂基的材料。在另一示例中，美国专利文件3，912，100公开了一种通过加热玻璃容器以及将聚氨酯粉末喷雾施加至玻璃容器来制作玻璃容器的方法。
【发明内容】
[0003]根据本公开的一个方面，本公开的通常目的是提供一种涂覆容器的改进的方法，以赋予容器绝缘特性以维持容器中的内容物更冷或更低的温度更长时间而不改变容器的美观(例如通过使用单独的外部绝缘套筒或标签)。
[0004]本公开体现了可单独地或彼此组合地执行的许多方面。
[0005]根据本公开的一个方面，一种用于将低6覆层(1(^-6⑶社丨叩)施加至玻璃容器的工艺包括以下步骤:(4准备低6覆层材料，其包括金属或透明的传导性氧化物(1(?)中的至少一个，其中，金属选自银、金和铝，且其中，I⑶选自31102: %、81102: ？、111203: &1、2110: ？、2110:^1和2110:(? ；以及(幻将低6覆层材料施加至玻璃容器的外表面。
[0006]根据本公开的一个方面，一种涂覆玻璃容器的方法包括以下步骤:(4在容器的外表面上沉积，覆层包括金属或透明的传导性氧化物(了⑶)中的至少一个，其中，金属选自银、金和铝，且其中，I⑶选自81102:813, 31102:？、111203:811, 2打0:？、2打0:八1和以赋予容器绝缘特性；以及03)在步骤仏)之后将冷端覆层施加至容器的外表面。
[0007]根据本公开的另一方面，一种涂覆玻璃容器的外表面的方法包括以下步骤:(幻将热端覆层沉积在容器的外表面上；以及03)在步骤仏)之后将低6覆层施加至容器的外表面，其中，低6覆层包括由金属或透明的传导性氧化物(1(?)中的至少一个构成的颗粒，其中，金属选自银、金和铝，且其中，丁⑶选自31102:%、111203:811, 2110:^1和2110:68 0
[0008]根据本公开的又一方面，提供一种玻璃容器，其包括在容器的一个轴向端处的闭合的基部、从闭合的基部轴向延伸的且周缘闭合的本体以及在与基部相对的容器的另一轴向端处的敞开嘴部。容器的外表面包括红外绝缘覆层，其包括金属或透明的传导性氧化物(100)中的至少一个，其中，金属选自银、金和铝，且其中，I'⑶选自81102吨？、111203: &1、2110:？、2=0:41 和
[0009]根据本公开的附加方面，提供一种制造玻璃容器的方法，其包括以下步骤:(^)使容器成型；且然后(13)将覆层施加至容器的外表面以赋予容器绝缘特性，其中，覆层包括金属或透明的传导性氧化物(TCO)中的至少一个，其中，金属选自银、金和铝，且其中，TCO选自 Sn02:Sb, Sn02:F, In2O3:Sn, ZnO:F、ZnOiAl 和 ZnOiGa,以赋予容器绝缘性质；且然后(c)将冷端覆层施加至容器的外表面。
[0010]根据本公开的又一方面，提供一种制造玻璃容器的方法，其包括以下步骤:(a)使容器成型；且然后(b)将热端覆层施加至容器的外表面；且然后(c)使容器退火；且然后(d)将低e覆层沉积在容器上以赋予容器绝缘性质，其中，低e覆层包括由金属或透明的传导性氧化物(TCO)中的至少一个构成的颗粒，其中，金属选自银、金和铝，且其中，TCO选自SnO2: Sb、In2O3: Sn、ZnO: Al 和 ZnO:Ga。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]本公开连同其附加的目的、特征、优点和方面将从以下说明、所附权利要求以及附图中最佳地来理解，在附图中:
图1是根据本公开的一示例性实施例的玻璃容器的正视图；
图2是玻璃容器本体的横截面视图；
图3A示出取自图1的圆圈3的玻璃容器的放大的截面图的一个示例性实施例；
图3B示出取自图1的圆圈3的玻璃容器的放大的截面图的另一示例性实施例；
图3C示出取自图1的圆圈3的玻璃容器的放大的截面图的又一示例性实施例；
图4是玻璃容器制造工艺的流程图；
图5是根据本公开的一个示例性实施例的玻璃容器制造工艺的流程图，其中，低e覆层替换常规热端覆层且在退火步骤之前来施加；
图6是根据本公开的另一示例性实施例的玻璃容器制造工艺的流程图，其中，低e覆层替换常规热端覆层且在退火步骤之后来施加；以及
图7是根据本公开的附加的示例性实施例的玻璃容器制造工艺的流程图，其中，低e覆层在退火步骤之后来施加。
【具体实施方式】
[0012]图1示出玻璃容器10(例如玻璃瓶、罐等)的示例性实施例，其可根据当前在下文中公开的制造工艺的示例性实施例来生产。玻璃容器10包括纵轴线A、在轴向上闭合的在容器10的一个轴向端处的基部10a、在轴向上从轴向闭合的基部1a延伸的本体1b以及在与基部1a相对的容器10的另一轴向端处的嘴部10c。因此，玻璃容器10是中空的。在所示实施例中，容器10还包括颈部10d，其可从本体1b轴向延伸、形状上可以是大体锥状且可在嘴部1c中终止。然而，容器10不需要包括颈部1d并且嘴部1c可终止本体10b，诸如在玻璃罐实施例等中。只要本体1b是周缘闭合的，本体1b在横向于轴线A的横截面中可以是任何合适的形状。
[0013]例如，如在图2中所示，本体1b可以是周缘闭合的柱状横截面形状。在其它实施例中，本体1b可以是大体椭圆形的、正方形的、矩形的、三角形的或是任何其它合适的横截面形状。如本文中所使用的那样，术语“周缘地”不仅应用于圆形横截面形状、而且应用于任何闭合的横截面形状。
[0014]图3A示出玻璃容器10的示例性实施例，其中，容器10包括玻璃基质12、在基质12上施加至容器10的外表面的热端低6覆层15以及在低6覆层15之上施加至容器10的外表面的冷端覆层16。如本文中所使用的那样，术语“低6”覆层可包括低辐射率覆层以反射或以其它方式削弱在光谱的红外或近红外部分中的辐射，如将在下面更详细地来说明的那样。
[0015]图38示出玻璃容器110的另一示例性实施例，其中，容器110包括玻璃基质12、在基质12上施加至容器10的外表面的后退火低6覆层15’以及在低6覆层15’之上施加至容器10的外表面的冷端覆层36。
[0016]图3(:示出玻璃容器210的另一示例性实施例，其中，容器210包括玻璃基质12、在基质12上施加至容器10的外表面的热端覆层14以及在冷端覆层(未示出)已在之前被施加和移除之后或者为了替换冷端覆层(未示出)而施加至容器10的外表面的后退火低6覆层17。
[0017]带有常规热端和冷端覆层的现有技术玻璃容器会允许红外(1?和近红外([尺)辐射的大量传输。如本文中所使用的那样，为了简单起见，术语“红外线”包括红外和近红外辐射。在一个示例中，II？波长包括80011111至1000 4111，而波长包括80011111至2 4111。在更特别的示例中，II？波长包括80011111至30 4 III。
[0018]然而，根据本公开，玻璃容器10可包括低6覆层15 (或15’)以替换在施加冷端覆层16之前所施加的常规热端覆层(例如图3八和38)，或者可代替冷端覆层包括低6覆层17(例如图30。因此，低6覆层15、15’、17可赋予容器10绝缘特性以相比在容器10上没有(多个)覆层且没有单独的、外部绝缘元件的原本可能的情况维持容器10中的内容物更冷或更低的温度更长的时间。换言之，覆层15、15’、17可提供良好的保护免于18/--能量进入容器10的冷的内部以更久地保持饮料更冷。
[0019]虽然各覆层14到17示出为彼此顺序上叠的毗邻层，但是覆层14到17中的一个或更多个可穿入或者甚至穿过其它覆层中的一个或更多个。因此，各覆层14到17可被恰当地描述为通常被施加至玻璃容器10，而不管任何所提供的覆层如何或者在什么程度上接触任何其它覆层和/或基质12。类似地，当材料被描述为被施加至玻璃容器10的外表面时，材料可被施加在覆层14到17中的一个或更多个和丨或玻璃基质12本身之上。
[0020]参考图4，玻璃容器可以以任何适合的方式来生产。典型的玻璃容器制造包括“热端”，其可包括使用一个或更多个熔炉生产玻璃熔体，使用成型机器将玻璃熔体成型成玻璃容器，以及将热端覆层施加至玻璃容器。“热端”可还包括退火炉，或者至少退火炉的开始部分，并且在其中使玻璃容器退火。在退火炉的入口、热端或上游部分处，在其中的温度可在750与550摄氏度之间。通过该退火炉，至退火炉的下游部分、冷端或者出口处，温度可被逐渐带低，例如，至其中在130摄氏度与65摄氏度之间的温度。
[0021]典型的玻璃容器制造还涉及“冷端”，其可包括退火炉的一端部分、检查设备和包装机器。冷端还可包括在退火炉下游将冷端覆层施加至玻璃容器。例如，玻璃容器可被涂覆有冷端覆层，其可以是在退火炉下游所施加的保护性有机覆层。冷端覆层可包括聚乙烯材料，如聚乙烯蜡或类似物、硬脂酸盐、油酸和/或(多个)任何其它适合的冷端覆层材料。在施加冷端覆层之后，生产还可包括对于任何合适的性质检查玻璃容器且使用检查设备。例如，玻璃容器可被手动或自动地检查裂缝、杂质、表面不平、热端和/或冷端覆层性质和/或类似者。在检查之后，玻璃容器还可使用任何合适的包装机器来包装。
[0022]因此，“热端”覆层是施加在玻璃容器制造工艺的热端处的覆层，而“冷端”覆层是施加在玻璃容器制造工艺的冷端处的覆层。
[0023]大体参考图5且根据第一实施例，通常在玻璃容器制造工艺的热端中、在施加冷端覆层上游，该容器可被提供有低e覆层。例如，在利用成型机器使多个玻璃容器10成型之后，玻璃容器可以以任何合适的方式被涂覆以任何合适的低e覆层材料以生产图3A的低e覆层15。在该实施例中，低e覆层代替常规的热端覆层并且在退火步骤之前和/或在其期间被施加。例如，玻璃容器例如可在成型机器与退火炉之间的罩之下、在退火炉中或者在从退火炉分支出来且回到退火炉中的管线中的罩之下被涂覆。
[0024]低e覆层15可以是无机覆层且可通过化学气相沉积(CVD)或通过任何其它合适的技术被施加至容器。低e覆层15还可作为多层的堆来施加。
[0025]在热端低e覆层实施例的一执行方案中，低e覆层15可包括CVD堆，其包括透明的传导性氧化物(TC0)。在一个示例中，TCO CVD覆层堆可作为“热端”覆层在退火炉上游利用容器的潜热来施加以影响覆层15的前体的分解。因此，CVD堆可在热解工艺中被施加且可包括在250至400nm的量级上的相对厚的TCO层和具有在10至30nm的量级上的总厚度的一个或更多个相对薄的颜色抑制层。
[0026]例如，TCO可包括锡(Sn)、铟(In)或锌(Zn)的氧化物，且该实施例的低e覆层15可还包括任何合适的掺杂剂。以下是示例。
[0027]在第一示例中，金属氧化物可包括SnO2而掺杂剂可包括氟(F)或锑(Sb)。在特别的示例中，锡氧化物可从单丁基三氯化锡的气态形式来提供。所得的覆层15可具有SnO2 = D的通式，其中D是掺杂剂原子。掺杂剂原子可从任何合适的掺杂剂分子来提供。例如，氟化氢、三氟乙酸(TFA)等可被用于提供氟化物掺杂剂。在另一示例中，三氯化锑(SbCl3)、五氯化锑(SbCl5)、三苯基锑((C6H5)3Sb)等可被用于提供锑掺杂剂。CVD低e覆层堆的简化示例可包括玻璃/Sn02/Si02/Sn02:F，其中，玻璃是容器玻璃，SnO2和S12是相对薄的颜色抑制层，而SnO2: F是相对厚的TCO层。
[0028]在第二示例中，金属氧化物可包括In2O3而掺杂剂可包括锡。换言之，覆层15可以是掺杂锡的铟氧化物或者铟锡氧化物(ITO)。掺杂剂原子可从任何合适的掺杂剂分子来提供。
[0029]在第三示例中，金属氧化物可包括ZnO而掺杂剂可包括氟(F)、铝(Al)或镓(Ga)。掺杂剂原子可从任何合适的掺杂剂分子来提供。对于ZnO基的(多个)TC0，可期望在CVD堆上沉积保护层。例如，保护层可包括S12或任何合适的惰性金属氧化物。
[0030]在低e覆层15的沉积期间，掺杂剂的分子前体例如可通过CVD被添加到金属氧化物前体的气相中。可使用掺杂剂分子或前体的任何合适的源以及使掺杂剂前体气化的任何合适的器件。在一个实施例中，掺杂剂前体可在热端涂覆罩中根据前体的蒸汽压力被气化。在另一实施例中，前体可单独地被挥发且然后输送至热端涂覆罩。一旦气化，掺杂剂前体气体可被与金属氧化物气体混合，例如，在热端涂覆罩中，在那里所得的低e覆层15可被沉积到容器上。
[0031]参考图6和7且根据第二实施例，在容器的退火之后(后退火)且通常在玻璃容器制造工艺的冷端中，容器可被提供以低e覆层。
[0032]具体参考图6，示出根据第二实施例的一执行方案的玻璃容器制造工艺。例如，玻璃容器可以以任何合适的方式以任何合适的低6覆层材料来涂覆以生产图38的低6覆层15’。在该执行方案中，低6覆层15’可代替常规热端覆层且在退火步骤之后被施加。例如，玻璃容器可被涂覆以低6覆层，例如，在退火炉与在容器进入总体流动处(在那里容器经历容器对容器接触)的上游位置之间的罩之下。更具体地，容器可就在冷端覆层被施加至容器处的上游被涂覆以低6覆层。
[0033]在后退火低6覆层实施例的一个执行方案中，低6覆层15’可通过物理气相沉积(^^0)、例如溅射来施加。因此，低6覆层15’可包括堆，其包括在介电层之间的活性层，其可用作防反射层和/或保护层。在一个示例中，活性层可包括金属，例如银加)、金(如)或者铝(八1),而介电层可包括二氧化硅因此，低6覆层堆的一简化示例可包括玻璃金属/31(?，其中，玻璃是容器玻璃，8102是可以以任何合适的方式施加的二氧化硅层，而金属层是活性层。
[0034]在后退火低6覆层实施例的另一执行方案中，低6覆层15’可包括堆，其包括透明的传导性氧化物(1(1))。在该执行方案中，辅助的或激活的”0技术被可使用且可包括燃烧”0、等离子体增强的”0等。因此”0堆可在热解工艺中被施加且可包括在250至400 11111的量级上的相对厚的1(?层以及具有在10至3011111的量级上的总厚度的一个或更多个相对薄的颜色抑制层。该堆可包括掺杂质的金属氧化物，如上面关于热端低6覆层15已讨论的那样。
[0035]具体参考图7，示出根据后退火低6覆层实施例的第二执行方案的玻璃容器制造工艺。例如，玻璃容器可以以任何合适的方式被涂覆以任何合适的低6覆层材料以生产图30的低6覆层17。在该执行方案中，后退火低6覆层17代替冷端覆层。例如，玻璃容器例如可在各器制造工艺的冷端中的罩之下以后退火低6覆层17来涂覆。
[0036]低6覆层17可以以任何合适的方式且通过任何合适的用于18/--保护的设备被施加至玻璃容器的外表面。覆层17例如可在检查之前来施加。后退火低6覆层17可通过喷射、浸溃、粉末涂覆、静电涂覆或其它适合的技术来施加。后退火低6覆层17可基于包括丙烯酸盐、环氧树脂、尿烷和/或类似物的多种聚合物中的一个或更多个。代替地，覆层17可基于多种硅烷中的一个或更多个。
[0037]在后退火覆层实施例的第二执行方案的第一示例中，第二后退火覆层17可包括分散在聚合物基或硅烷基中的金属颗粒。例如，覆层17可包括银(八⑷、金(“!)或铝(八1)的纳米颗粒。
[0038]在后退火覆层实施例的第二执行方案的第二示例中，后退火低6覆层17可包括分散在聚合物基或硅烷基中的！'⑶颗粒。例如，扣0可包括铟(匕)、锌(2=)或锡(?)的氧化物。该实施例的I'⑶低6覆层37还可包括合适的掺杂剂。在第一示例中，金属氧化物可包括111203而掺杂剂可包括锡。在第二示例中，金属氧化物可包括2=0而掺杂剂可包括铝(八1)或镓((^)。在第三示例中，金属氧化物可包括31102而掺杂剂可包括锑(部)。
[0039]为了金属或1(?颗粒在聚合物或硅烷内的良好分布且为了防止附聚，也可以以适合的有机基配体使颗粒封端((?卯6(1)、钝化和/或官能化。
[0040]金属或扣0颗粒在其被施加至容器之前可在覆层材料的重量方面占1至10%。更特别地，金属或！'⑶颗粒在施加之前可以是覆层材料的大约2至7%重量百分数。在更具体的执行方案中，金属或扣0颗粒在施加之前可以是覆层材料的大约3至5%重量百分数。
[0041]在一个实施例中，后退火低6覆层17可在150华氏度下的状况中而优选地在环境温度下来施加。如本文中所使用的那样，术语“环境温度”可包括容器制造环境周围的温度。
[0042]在施加后退火低6覆层17之后，玻璃容器可以以任何合适的方式被固化。例如，后退火低6覆层17可以是通过任何合适类型的辐射(像例如紫外线或电子束辐射)来固化的可辐射固化的有机覆层。在另一实施例中，后退火低6覆层17可以是通过对流烤箱、红外灯等来固化的可热固化的覆层。
[0043]在固化之后，玻璃容器可以以任何合适的方式来填充和包装或仅包装。
[0044]玻璃容器制造工艺可以或可以不包括全部公开步骤或者按顺序处理或者以所讨论的特定顺序处理，并且当前公开的制造工艺和涂覆方法包含这些步骤的任何顺序、交叠或者并行处理。各种实施例也可以以任何合适的相互组合来提供。
[0045]本公开在本领域中提供了进步。传统上理解成玻璃容器的成功绝缘要求单独的外部绝缘元件，像泡沫套筒或标签，以赋予容器绝缘特性。与常规认知相反，现在能生产带有改善的绝缘性质的透明、基本无色的玻璃容器，而不必使用单独的外部绝缘元件(其不透明且有损玻璃容器的透明、纯净的外观)。对比之下，使用当前公开的方法的低6覆层中的至少一个提供了简单的但是优雅的对在玻璃容器制造领域中长期经历但是显然未重视的问题的解决方案。
[0046]因此，公开了至少部分满足之前所述的目标和目的中的一个或更多个的涂覆玻璃容器的方法以及制造玻璃容器的方法。本公开已结合若干示例性实施例示出并且已讨论了附加的修改和变型。鉴于前述讨论，将使本领域技术人员容易地想到其它的修改和变型。
【权利要求】
1.一种用于将低6覆层(15, 15’，17)施加至具有外表面的玻璃容器(10)的工艺，其包括步骤: (^)准备低6覆层材料，其包括金属或透明的传导性氧化物(1(?)中的至少一个，其中，所述金属选自银、金和铝，且其中，所述I⑶选自31102:%、81102:？? 111203:811, 2110:？、2打0:八1和2=0:(? ；以及 (^)将所述覆层材料施加至所述玻璃容器的外表面。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中，在玻璃容器制造工艺的热端处执行施加步骤⑶。
3.根据权利要求2所述的工艺，其中，在所述玻璃容器在所述玻璃容器制造工艺中被退火之前执行所述施加步骤(幻。
4.根据权利要求1所述的工艺，其中，准备步骤⑷包括所述扣0，而施加步骤㈦包括所述扣0化学气相沉积至所述玻璃容器。
5.根据权利要求1所述的工艺，其中，在玻璃容器制造工艺的冷端处来执行施加步骤⑶。
6.根据权利要求5所述的工艺，其中，在所述玻璃容器在所述玻璃容器制造工艺中被退火之后执行所述施加步骤(幻。
7.根据权利要求6所述的工艺，其中，准备步骤仏)包括所述金属，而所述施加步骤(^)包括所述金属物理气相沉积至所述玻璃容器。
8.根据权利要求5所述的工艺，其中，金属或1(?中的至少一个作为颗粒被提供到聚合物溶液或硅烷溶液中的至少一个中。
9.根据权利要求8所述的工艺，其包括使聚合物或硅烷溶液中的至少一个固化以在所述容器上形成透明的外部覆层，其反射或以其它方式削弱红外能。
10.根据权利要求8所述的工艺，其中，在所述覆层材料被施加至所述容器之前所述颗粒占所述覆层材料的1至10%重量百分数。
11.根据权利要求8所述的工艺，其中，在所述覆层材料被施加至所述容器之前所述颗粒占所述覆层材料的2至7%重量百分数。
12.根据权利要求8所述的工艺，其中，在所述覆层材料被施加至所述容器之前所述颗粒占所述覆层材料的3至5%重量百分数。
13.根据权利要求1所述的工艺，其中，在环境温度下来执行步骤(幻。
14.根据权利要求1所述的工艺，其中，在小于150华氏度下来执行步骤(幻。
15.一种玻璃容器(10)，其通过根据权利要求1所述的工艺来制作。
【文档编号】C03C17/36GK104379528SQ201380031390
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】M.P.小雷明顿 申请人:欧文斯-布洛克威玻璃容器有限公司