玻璃容器絕緣覆層的制作方法
【專利摘要】一種用于將低e覆層(15,15',17)施加至具有外表面的玻璃容器(10)的工藝。一種低e覆層材料被準備且包括金屬或透明的傳導性氧化物(TCO)中的至少一個。該金屬選自銀、金和鋁。TCO選自SnO2:Sb、SnO2:F、In2O3:Sn、ZnO:F、ZnO:Al以及ZnO:Ga。覆層材料被施加至玻璃容器的外表面。
【專利說明】玻璃容器絕緣覆層

【技術領域】
[0001]本公開涉及玻璃容器、用于玻璃容器的制造工藝且涉及用于玻璃容器的涂覆工藝，包括用于涂覆玻璃容器(例如玻璃瓶和罐)的方法和材料。

【背景技術】
[0002]為了不同目的(包括裝飾、粘附和用于防破壞的玻璃強化)已開發(fā)多個工藝來將覆層施加至玻璃容器上。例如，美國專利文件3，522，075公開了一種用于涂覆玻璃容器的工藝，在其中容器被成型、以諸如錫氧化物的金屬氧化物的層來涂覆、通過退火爐來冷卻和退火且然后在金屬氧化物層上涂覆有有機聚硅氧烷樹脂基的材料。在另一示例中，美國專利文件3，912，100公開了一種通過加熱玻璃容器以及將聚氨酯粉末噴霧施加至玻璃容器來制作玻璃容器的方法。


【發(fā)明內容】

[0003]根據本公開的一個方面，本公開的通常目的是提供一種涂覆容器的改進的方法，以賦予容器絕緣特性以維持容器中的內容物更冷或更低的溫度更長時間而不改變容器的美觀(例如通過使用單獨的外部絕緣套筒或標簽)。
[0004]本公開體現了可單獨地或彼此組合地執(zhí)行的許多方面。
[0005]根據本公開的一個方面，一種用于將低6覆層(1(^-6⑶社丨叩)施加至玻璃容器的工藝包括以下步驟:(4準備低6覆層材料，其包括金屬或透明的傳導性氧化物(1(?)中的至少一個，其中，金屬選自銀、金和鋁，且其中，I⑶選自31102: %、81102: ？、111203: &1、2110: ？、2110:^1和2110:(? ；以及(幻將低6覆層材料施加至玻璃容器的外表面。
[0006]根據本公開的一個方面，一種涂覆玻璃容器的方法包括以下步驟:(4在容器的外表面上沉積，覆層包括金屬或透明的傳導性氧化物(了⑶)中的至少一個，其中，金屬選自銀、金和鋁，且其中，I⑶選自81102:813, 31102:？、111203:811, 2打0:？、2打0:八1和以賦予容器絕緣特性；以及03)在步驟仏)之后將冷端覆層施加至容器的外表面。
[0007]根據本公開的另一方面，一種涂覆玻璃容器的外表面的方法包括以下步驟:(幻將熱端覆層沉積在容器的外表面上；以及03)在步驟仏)之后將低6覆層施加至容器的外表面，其中，低6覆層包括由金屬或透明的傳導性氧化物(1(?)中的至少一個構成的顆粒，其中，金屬選自銀、金和鋁，且其中，?、沁x自31102:%、111203:811, 2110:^1和2110:68 0
[0008]根據本公開的又一方面，提供一種玻璃容器，其包括在容器的一個軸向端處的閉合的基部、從閉合的基部軸向延伸的且周緣閉合的本體以及在與基部相對的容器的另一軸向端處的敞開嘴部。容器的外表面包括紅外絕緣覆層，其包括金屬或透明的傳導性氧化物(100)中的至少一個，其中，金屬選自銀、金和鋁，且其中，I'⑶選自81102噸？、111203: &1、2110:？、2=0:41 和
[0009]根據本公開的附加方面，提供一種制造玻璃容器的方法，其包括以下步驟:(^)使容器成型；且然后(13)將覆層施加至容器的外表面以賦予容器絕緣特性，其中，覆層包括金屬或透明的傳導性氧化物(TCO)中的至少一個，其中，金屬選自銀、金和鋁，且其中，TCO選自 Sn02:Sb, Sn02:F, In2O3:Sn, ZnO:F、ZnOiAl 和 ZnOiGa,以賦予容器絕緣性質；且然后(c)將冷端覆層施加至容器的外表面。
[0010]根據本公開的又一方面，提供一種制造玻璃容器的方法，其包括以下步驟:(a)使容器成型；且然后(b)將熱端覆層施加至容器的外表面；且然后(c)使容器退火；且然后(d)將低e覆層沉積在容器上以賦予容器絕緣性質，其中，低e覆層包括由金屬或透明的傳導性氧化物(TCO)中的至少一個構成的顆粒，其中，金屬選自銀、金和鋁，且其中，TCO選自SnO2: Sb、In2O3: Sn、ZnO: Al 和 ZnO:Ga。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]本公開連同其附加的目的、特征、優(yōu)點和方面將從以下說明、所附權利要求以及附圖中最佳地來理解，在附圖中:
圖1是根據本公開的一示例性實施例的玻璃容器的正視圖；
圖2是玻璃容器本體的橫截面視圖；
圖3A示出取自圖1的圓圈3的玻璃容器的放大的截面圖的一個示例性實施例；
圖3B示出取自圖1的圓圈3的玻璃容器的放大的截面圖的另一示例性實施例；
圖3C示出取自圖1的圓圈3的玻璃容器的放大的截面圖的又一示例性實施例；
圖4是玻璃容器制造工藝的流程圖；
圖5是根據本公開的一個示例性實施例的玻璃容器制造工藝的流程圖，其中，低e覆層替換常規(guī)熱端覆層且在退火步驟之前來施加；
圖6是根據本公開的另一示例性實施例的玻璃容器制造工藝的流程圖，其中，低e覆層替換常規(guī)熱端覆層且在退火步驟之后來施加；以及
圖7是根據本公開的附加的示例性實施例的玻璃容器制造工藝的流程圖，其中，低e覆層在退火步驟之后來施加。

【具體實施方式】
[0012]圖1示出玻璃容器10(例如玻璃瓶、罐等)的示例性實施例，其可根據當前在下文中公開的制造工藝的示例性實施例來生產。玻璃容器10包括縱軸線A、在軸向上閉合的在容器10的一個軸向端處的基部10a、在軸向上從軸向閉合的基部1a延伸的本體1b以及在與基部1a相對的容器10的另一軸向端處的嘴部10c。因此，玻璃容器10是中空的。在所示實施例中，容器10還包括頸部10d，其可從本體1b軸向延伸、形狀上可以是大體錐狀且可在嘴部1c中終止。然而，容器10不需要包括頸部1d并且嘴部1c可終止本體10b，諸如在玻璃罐實施例等中。只要本體1b是周緣閉合的，本體1b在橫向于軸線A的橫截面中可以是任何合適的形狀。
[0013]例如，如在圖2中所示，本體1b可以是周緣閉合的柱狀橫截面形狀。在其它實施例中，本體1b可以是大體橢圓形的、正方形的、矩形的、三角形的或是任何其它合適的橫截面形狀。如本文中所使用的那樣，術語“周緣地”不僅應用于圓形橫截面形狀、而且應用于任何閉合的橫截面形狀。
[0014]圖3A示出玻璃容器10的示例性實施例，其中，容器10包括玻璃基質12、在基質12上施加至容器10的外表面的熱端低6覆層15以及在低6覆層15之上施加至容器10的外表面的冷端覆層16。如本文中所使用的那樣，術語“低6”覆層可包括低輻射率覆層以反射或以其它方式削弱在光譜的紅外或近紅外部分中的輻射，如將在下面更詳細地來說明的那樣。
[0015]圖38示出玻璃容器110的另一示例性實施例，其中，容器110包括玻璃基質12、在基質12上施加至容器10的外表面的后退火低6覆層15’以及在低6覆層15’之上施加至容器10的外表面的冷端覆層36。
[0016]圖3(:示出玻璃容器210的另一示例性實施例，其中，容器210包括玻璃基質12、在基質12上施加至容器10的外表面的熱端覆層14以及在冷端覆層(未示出)已在之前被施加和移除之后或者為了替換冷端覆層(未示出)而施加至容器10的外表面的后退火低6覆層17。
[0017]帶有常規(guī)熱端和冷端覆層的現有技術玻璃容器會允許紅外(1?和近紅外([尺)輻射的大量傳輸。如本文中所使用的那樣，為了簡單起見，術語“紅外線”包括紅外和近紅外輻射。在一個示例中，II？波長包括80011111至1000 4111，而波長包括80011111至2 4111。在更特別的示例中，II？波長包括80011111至30 4 III。
[0018]然而，根據本公開，玻璃容器10可包括低6覆層15 (或15’)以替換在施加冷端覆層16之前所施加的常規(guī)熱端覆層(例如圖3八和38)，或者可代替冷端覆層包括低6覆層17(例如圖30。因此，低6覆層15、15’、17可賦予容器10絕緣特性以相比在容器10上沒有(多個)覆層且沒有單獨的、外部絕緣元件的原本可能的情況維持容器10中的內容物更冷或更低的溫度更長的時間。換言之，覆層15、15’、17可提供良好的保護免于18/--能量進入容器10的冷的內部以更久地保持飲料更冷。
[0019]雖然各覆層14到17示出為彼此順序上疊的毗鄰層，但是覆層14到17中的一個或更多個可穿入或者甚至穿過其它覆層中的一個或更多個。因此，各覆層14到17可被恰當地描述為通常被施加至玻璃容器10，而不管任何所提供的覆層如何或者在什么程度上接觸任何其它覆層和/或基質12。類似地，當材料被描述為被施加至玻璃容器10的外表面時，材料可被施加在覆層14到17中的一個或更多個和丨或玻璃基質12本身之上。
[0020]參考圖4，玻璃容器可以以任何適合的方式來生產。典型的玻璃容器制造包括“熱端”，其可包括使用一個或更多個熔爐生產玻璃熔體，使用成型機器將玻璃熔體成型成玻璃容器，以及將熱端覆層施加至玻璃容器?！盁岫恕笨蛇€包括退火爐，或者至少退火爐的開始部分，并且在其中使玻璃容器退火。在退火爐的入口、熱端或上游部分處，在其中的溫度可在750與550攝氏度之間。通過該退火爐，至退火爐的下游部分、冷端或者出口處，溫度可被逐漸帶低，例如，至其中在130攝氏度與65攝氏度之間的溫度。
[0021]典型的玻璃容器制造還涉及“冷端”，其可包括退火爐的一端部分、檢查設備和包裝機器。冷端還可包括在退火爐下游將冷端覆層施加至玻璃容器。例如，玻璃容器可被涂覆有冷端覆層，其可以是在退火爐下游所施加的保護性有機覆層。冷端覆層可包括聚乙烯材料，如聚乙烯蠟或類似物、硬脂酸鹽、油酸和/或(多個)任何其它適合的冷端覆層材料。在施加冷端覆層之后，生產還可包括對于任何合適的性質檢查玻璃容器且使用檢查設備。例如，玻璃容器可被手動或自動地檢查裂縫、雜質、表面不平、熱端和/或冷端覆層性質和/或類似者。在檢查之后，玻璃容器還可使用任何合適的包裝機器來包裝。
[0022]因此，“熱端”覆層是施加在玻璃容器制造工藝的熱端處的覆層，而“冷端”覆層是施加在玻璃容器制造工藝的冷端處的覆層。
[0023]大體參考圖5且根據第一實施例，通常在玻璃容器制造工藝的熱端中、在施加冷端覆層上游，該容器可被提供有低e覆層。例如，在利用成型機器使多個玻璃容器10成型之后，玻璃容器可以以任何合適的方式被涂覆以任何合適的低e覆層材料以生產圖3A的低e覆層15。在該實施例中，低e覆層代替常規(guī)的熱端覆層并且在退火步驟之前和/或在其期間被施加。例如，玻璃容器例如可在成型機器與退火爐之間的罩之下、在退火爐中或者在從退火爐分支出來且回到退火爐中的管線中的罩之下被涂覆。
[0024]低e覆層15可以是無機覆層且可通過化學氣相沉積(CVD)或通過任何其它合適的技術被施加至容器。低e覆層15還可作為多層的堆來施加。
[0025]在熱端低e覆層實施例的一執(zhí)行方案中，低e覆層15可包括CVD堆，其包括透明的傳導性氧化物(TC0)。在一個示例中，TCO CVD覆層堆可作為“熱端”覆層在退火爐上游利用容器的潛熱來施加以影響覆層15的前體的分解。因此，CVD堆可在熱解工藝中被施加且可包括在250至400nm的量級上的相對厚的TCO層和具有在10至30nm的量級上的總厚度的一個或更多個相對薄的顏色抑制層。
[0026]例如，TCO可包括錫(Sn)、銦(In)或鋅(Zn)的氧化物，且該實施例的低e覆層15可還包括任何合適的摻雜劑。以下是示例。
[0027]在第一示例中，金屬氧化物可包括SnO2而摻雜劑可包括氟(F)或銻(Sb)。在特別的示例中，錫氧化物可從單丁基三氯化錫的氣態(tài)形式來提供。所得的覆層15可具有SnO2 = D的通式，其中D是摻雜劑原子。摻雜劑原子可從任何合適的摻雜劑分子來提供。例如，氟化氫、三氟乙酸(TFA)等可被用于提供氟化物摻雜劑。在另一示例中，三氯化銻(SbCl3)、五氯化銻(SbCl5)、三苯基銻((C6H5)3Sb)等可被用于提供銻摻雜劑。CVD低e覆層堆的簡化示例可包括玻璃/Sn02/Si02/Sn02:F，其中，玻璃是容器玻璃，SnO2和S12是相對薄的顏色抑制層，而SnO2: F是相對厚的TCO層。
[0028]在第二示例中，金屬氧化物可包括In2O3而摻雜劑可包括錫。換言之，覆層15可以是摻雜錫的銦氧化物或者銦錫氧化物(ITO)。摻雜劑原子可從任何合適的摻雜劑分子來提供。
[0029]在第三示例中，金屬氧化物可包括ZnO而摻雜劑可包括氟(F)、鋁(Al)或鎵(Ga)。摻雜劑原子可從任何合適的摻雜劑分子來提供。對于ZnO基的(多個)TC0，可期望在CVD堆上沉積保護層。例如，保護層可包括S12或任何合適的惰性金屬氧化物。
[0030]在低e覆層15的沉積期間，摻雜劑的分子前體例如可通過CVD被添加到金屬氧化物前體的氣相中?？墒褂脫诫s劑分子或前體的任何合適的源以及使摻雜劑前體氣化的任何合適的器件。在一個實施例中，摻雜劑前體可在熱端涂覆罩中根據前體的蒸汽壓力被氣化。在另一實施例中，前體可單獨地被揮發(fā)且然后輸送至熱端涂覆罩。一旦氣化，摻雜劑前體氣體可被與金屬氧化物氣體混合，例如，在熱端涂覆罩中，在那里所得的低e覆層15可被沉積到容器上。
[0031]參考圖6和7且根據第二實施例，在容器的退火之后(后退火)且通常在玻璃容器制造工藝的冷端中，容器可被提供以低e覆層。
[0032]具體參考圖6，示出根據第二實施例的一執(zhí)行方案的玻璃容器制造工藝。例如，玻璃容器可以以任何合適的方式以任何合適的低6覆層材料來涂覆以生產圖38的低6覆層15’。在該執(zhí)行方案中，低6覆層15’可代替常規(guī)熱端覆層且在退火步驟之后被施加。例如，玻璃容器可被涂覆以低6覆層，例如，在退火爐與在容器進入總體流動處(在那里容器經歷容器對容器接觸)的上游位置之間的罩之下。更具體地，容器可就在冷端覆層被施加至容器處的上游被涂覆以低6覆層。
[0033]在后退火低6覆層實施例的一個執(zhí)行方案中，低6覆層15’可通過物理氣相沉積(^^0)、例如濺射來施加。因此，低6覆層15’可包括堆，其包括在介電層之間的活性層，其可用作防反射層和/或保護層。在一個示例中，活性層可包括金屬，例如銀加)、金(如)或者鋁(八1),而介電層可包括二氧化硅因此，低6覆層堆的一簡化示例可包括玻璃金屬/31(?，其中，玻璃是容器玻璃，8102是可以以任何合適的方式施加的二氧化硅層，而金屬層是活性層。
[0034]在后退火低6覆層實施例的另一執(zhí)行方案中，低6覆層15’可包括堆，其包括透明的傳導性氧化物(1(1))。在該執(zhí)行方案中，輔助的或激活的”0技術被可使用且可包括燃燒”0、等離子體增強的”0等。因此”0堆可在熱解工藝中被施加且可包括在250至400 11111的量級上的相對厚的1(?層以及具有在10至3011111的量級上的總厚度的一個或更多個相對薄的顏色抑制層。該堆可包括摻雜質的金屬氧化物，如上面關于熱端低6覆層15已討論的那樣。
[0035]具體參考圖7，示出根據后退火低6覆層實施例的第二執(zhí)行方案的玻璃容器制造工藝。例如，玻璃容器可以以任何合適的方式被涂覆以任何合適的低6覆層材料以生產圖30的低6覆層17。在該執(zhí)行方案中，后退火低6覆層17代替冷端覆層。例如，玻璃容器例如可在各器制造工藝的冷端中的罩之下以后退火低6覆層17來涂覆。
[0036]低6覆層17可以以任何合適的方式且通過任何合適的用于18/--保護的設備被施加至玻璃容器的外表面。覆層17例如可在檢查之前來施加。后退火低6覆層17可通過噴射、浸潰、粉末涂覆、靜電涂覆或其它適合的技術來施加。后退火低6覆層17可基于包括丙烯酸鹽、環(huán)氧樹脂、尿烷和/或類似物的多種聚合物中的一個或更多個。代替地，覆層17可基于多種硅烷中的一個或更多個。
[0037]在后退火覆層實施例的第二執(zhí)行方案的第一示例中，第二后退火覆層17可包括分散在聚合物基或硅烷基中的金屬顆粒。例如，覆層17可包括銀(八⑷、金(“!)或鋁(八1)的納米顆粒。
[0038]在后退火覆層實施例的第二執(zhí)行方案的第二示例中，后退火低6覆層17可包括分散在聚合物基或硅烷基中的！'⑶顆粒。例如，扣0可包括銦(匕)、鋅(2=)或錫(?)的氧化物。該實施例的I'⑶低6覆層37還可包括合適的摻雜劑。在第一示例中，金屬氧化物可包括111203而摻雜劑可包括錫。在第二示例中，金屬氧化物可包括2=0而摻雜劑可包括鋁(八1)或鎵((^)。在第三示例中，金屬氧化物可包括31102而摻雜劑可包括銻(部)。
[0039]為了金屬或1(?顆粒在聚合物或硅烷內的良好分布且為了防止附聚，也可以以適合的有機基配體使顆粒封端((?卯6(1)、鈍化和/或官能化。
[0040]金屬或扣0顆粒在其被施加至容器之前可在覆層材料的重量方面占1至10%。更特別地，金屬或！'⑶顆粒在施加之前可以是覆層材料的大約2至7%重量百分數。在更具體的執(zhí)行方案中，金屬或扣0顆粒在施加之前可以是覆層材料的大約3至5%重量百分數。
[0041]在一個實施例中，后退火低6覆層17可在150華氏度下的狀況中而優(yōu)選地在環(huán)境溫度下來施加。如本文中所使用的那樣，術語“環(huán)境溫度”可包括容器制造環(huán)境周圍的溫度。
[0042]在施加后退火低6覆層17之后，玻璃容器可以以任何合適的方式被固化。例如，后退火低6覆層17可以是通過任何合適類型的輻射(像例如紫外線或電子束輻射)來固化的可輻射固化的有機覆層。在另一實施例中，后退火低6覆層17可以是通過對流烤箱、紅外燈等來固化的可熱固化的覆層。
[0043]在固化之后，玻璃容器可以以任何合適的方式來填充和包裝或僅包裝。
[0044]玻璃容器制造工藝可以或可以不包括全部公開步驟或者按順序處理或者以所討論的特定順序處理，并且當前公開的制造工藝和涂覆方法包含這些步驟的任何順序、交疊或者并行處理。各種實施例也可以以任何合適的相互組合來提供。
[0045]本公開在本領域中提供了進步。傳統(tǒng)上理解成玻璃容器的成功絕緣要求單獨的外部絕緣元件，像泡沫套筒或標簽，以賦予容器絕緣特性。與常規(guī)認知相反，現在能生產帶有改善的絕緣性質的透明、基本無色的玻璃容器，而不必使用單獨的外部絕緣元件(其不透明且有損玻璃容器的透明、純凈的外觀)。對比之下，使用當前公開的方法的低6覆層中的至少一個提供了簡單的但是優(yōu)雅的對在玻璃容器制造領域中長期經歷但是顯然未重視的問題的解決方案。
[0046]因此，公開了至少部分滿足之前所述的目標和目的中的一個或更多個的涂覆玻璃容器的方法以及制造玻璃容器的方法。本公開已結合若干示例性實施例示出并且已討論了附加的修改和變型。鑒于前述討論，將使本領域技術人員容易地想到其它的修改和變型。
【權利要求】
1.一種用于將低6覆層(15, 15’，17)施加至具有外表面的玻璃容器(10)的工藝，其包括步驟: (^)準備低6覆層材料，其包括金屬或透明的傳導性氧化物(1(?)中的至少一個，其中，所述金屬選自銀、金和鋁，且其中，所述I⑶選自31102:%、81102:？? 111203:811, 2110:？、2打0:八1和2=0:(? ；以及 (^)將所述覆層材料施加至所述玻璃容器的外表面。
2.根據權利要求1所述的工藝，其中，在玻璃容器制造工藝的熱端處執(zhí)行施加步驟⑶。
3.根據權利要求2所述的工藝，其中，在所述玻璃容器在所述玻璃容器制造工藝中被退火之前執(zhí)行所述施加步驟(幻。
4.根據權利要求1所述的工藝，其中，準備步驟⑷包括所述扣0，而施加步驟㈦包括所述扣0化學氣相沉積至所述玻璃容器。
5.根據權利要求1所述的工藝，其中，在玻璃容器制造工藝的冷端處來執(zhí)行施加步驟⑶。
6.根據權利要求5所述的工藝，其中，在所述玻璃容器在所述玻璃容器制造工藝中被退火之后執(zhí)行所述施加步驟(幻。
7.根據權利要求6所述的工藝，其中，準備步驟仏)包括所述金屬，而所述施加步驟(^)包括所述金屬物理氣相沉積至所述玻璃容器。
8.根據權利要求5所述的工藝，其中，金屬或1(?中的至少一個作為顆粒被提供到聚合物溶液或硅烷溶液中的至少一個中。
9.根據權利要求8所述的工藝，其包括使聚合物或硅烷溶液中的至少一個固化以在所述容器上形成透明的外部覆層，其反射或以其它方式削弱紅外能。
10.根據權利要求8所述的工藝，其中，在所述覆層材料被施加至所述容器之前所述顆粒占所述覆層材料的1至10%重量百分數。
11.根據權利要求8所述的工藝，其中，在所述覆層材料被施加至所述容器之前所述顆粒占所述覆層材料的2至7%重量百分數。
12.根據權利要求8所述的工藝，其中，在所述覆層材料被施加至所述容器之前所述顆粒占所述覆層材料的3至5%重量百分數。
13.根據權利要求1所述的工藝，其中，在環(huán)境溫度下來執(zhí)行步驟(幻。
14.根據權利要求1所述的工藝，其中，在小于150華氏度下來執(zhí)行步驟(幻。
15.一種玻璃容器(10)，其通過根據權利要求1所述的工藝來制作。
【文檔編號】C03C17/36GK104379528SQ201380031390
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年5月14日 優(yōu)先權日:2012年6月15日
【發(fā)明者】M.P.小雷明頓 申請人:歐文斯-布洛克威玻璃容器有限公司