玻璃瓶罐的表面涂层.pdf
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1、玻璃瓶罐的表面涂层挪动的树挪动的树玻璃表面涂层已在生产实际中应用于玻璃增强,其特点玻璃表面涂层已在生产实际中应用于玻璃增强,其特点是工艺过程简单,生产效率高,成本低廉,可安装在生是工艺过程简单,生产效率高,成本低廉,可安装在生产线上,实行喷涂机械化,自动化。产线上,实行喷涂机械化,自动化。瓶罐玻璃的表面处理是指在成型热端在玻璃瓶罐外表面瓶罐玻璃的表面处理是指在成型热端在玻璃瓶罐外表面附上一种薄微的氧化锡涂层,然后在退火后冷端的玻璃附上一种薄微的氧化锡涂层,然后在退火后冷端的玻璃瓶罐外表面喷涂瓶罐外表面喷涂种溶于水的聚乙烯涂层。种溶于水的聚乙烯涂层。热端和冷端表面处理正确而有效的应用是确保玻璃瓶
2、罐热端和冷端表面处理正确而有效的应用是确保玻璃瓶罐在厂内输送、贮存、运输、客户灌装线及其它过程中具在厂内输送、贮存、运输、客户灌装线及其它过程中具有良好性能的主要决定因素。有良好性能的主要决定因素。玻璃最初成形时为一种十分高强度的材料。但是,玻璃玻璃最初成形时为一种十分高强度的材料。但是,玻璃表面很容易受到摩擦力的损坏。这种损坏显著地降低了表面很容易受到摩擦力的损坏。这种损坏显著地降低了玻璃表面以后抵抗使用接触的能力,例如擦伤和冲击。玻璃表面以后抵抗使用接触的能力,例如擦伤和冲击。这些损坏产生了应力集中,使瓶子容易在客户处破损。这些损坏产生了应力集中,使瓶子容易在客户处破损。2冷端喷涂的作用是
3、降低玻璃瓶子表面的摩擦系数,而冷端喷涂的作用是降低玻璃瓶子表面的摩擦系数,而热端喷涂则改进润滑层在玻璃表面的附着力,因此,热端喷涂则改进润滑层在玻璃表面的附着力,因此,提高了润滑的能力。提高了润滑的能力。在约在约400400 600600的玻璃表面采用氧化锡涂层,使其的玻璃表面采用氧化锡涂层,使其表面对于外部破坏力具有弹性。氧化锡薄膜粘附在玻表面对于外部破坏力具有弹性。氧化锡薄膜粘附在玻璃表面上,有一定程度渗入到玻璃结构中。但是,到璃表面上,有一定程度渗入到玻璃结构中。但是,到多数情况下,氧化锡层在玻璃表面可作为“基本层”,多数情况下,氧化锡层在玻璃表面可作为“基本层”,使有机物涂层更牢固的粘
4、附在玻璃表面上。它本身并使有机物涂层更牢固的粘附在玻璃表面上。它本身并不会增加玻璃表面的强度不会增加玻璃表面的强度 ,但有助于减少玻璃原有强,但有助于减少玻璃原有强度的降低。度的降低。3无涂层表面有损坏无涂层表面有损坏有涂层表面无损坏有涂层表面无损坏4一、表面涂层的分类一、表面涂层的分类二、玻璃表面热端涂层三、玻璃表面冷端涂层5一、表面涂层的分类玻璃表面涂层的类型很多,按涂层设备安装在生玻璃表面涂层的类型很多,按涂层设备安装在生产线上的位置及喷涂时玻璃制品的温度分为:产线上的位置及喷涂时玻璃制品的温度分为:热端涂层:指刚从成形机成形出来的玻璃制品,热端涂层:指刚从成形机成形出来的玻璃制品,温度
5、在温度在400 400 600600之间,进行喷涂;之间,进行喷涂;冷端涂层:指玻璃制品除退火炉以后的温度在冷端涂层:指玻璃制品除退火炉以后的温度在60 60 130130之间,进行喷涂。之间,进行喷涂。6二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层在热的玻璃表面(在热的玻璃表面(400 400 600600)上,喷涂涂层)上,喷涂涂层材料后,立即发生分解,在玻璃表面上形成一层材料后,立即发生分解,在玻璃表面上形成一层金属氧化物涂层。金属氧化物涂层。不仅可以填充玻璃微裂纹,不仅可以填充玻璃微裂纹,而且具有抗擦伤能力,而且具有抗擦伤能力,既提高了剥离强度,既提高了剥离强度,又防止新的微裂纹产生。又防
6、止新的微裂纹产生。热端涂层一般是永久性的,和玻璃结合较好,增热端涂层一般是永久性的,和玻璃结合较好,增强效果比较好强效果比较好72.12.1、热端涂层材料、热端涂层材料 热端涂层材料有锡的化合物,钛的化合物和锆的化合物如热端涂层材料有锡的化合物,钛的化合物和锆的化合物如(NHNH4 4)3Zr3Zr(OHOH)()(COCO3 3)3 3等。最常用的为锡和钛的化等。最常用的为锡和钛的化合物。合物。 锡的化合物有:四氯化锡,五水四氯化锡,二甲基二氯化锡的化合物有:四氯化锡,五水四氯化锡,二甲基二氯化锡(锡(CHCH3 3)2SnCl2SnCl2 2, ,商品名称商品名称GlahardGlahar
7、d,丁基三氯化锡,丁基三氯化锡C C4 4H H9 9SnClSnCl3 3等。热喷涂时反应如下:等。热喷涂时反应如下:SnClSnCl4 4SnSn + 2Cl+ 2Cl2 2SnSn + O+ O2 2 SnO SnO2 2(CHCH3 3)2SnCl2SnCl2 2 Sn+2CH Sn+2CH3 3ClClSnSn + O+ O2 2 SnO SnO2 2二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层8SnOSnO2 2以以SnOSnO4 4四面体状态与玻璃表面的四面体状态与玻璃表面的SnOSnO4 4SiOSiO4 4四面体相键合,形成四面体相键合,形成SiOSiOSnSn,使玻璃使玻璃表面
8、裂纹愈合,同时可防止表面磨损,使玻璃强度表面裂纹愈合,同时可防止表面磨损,使玻璃强度提高。提高。四氯化锡的沸点四氯化锡的沸点114114,可溶解于水或酒精中,其,可溶解于水或酒精中,其价格比较便宜,但也带来一些问题,如蒸气压比较价格比较便宜,但也带来一些问题,如蒸气压比较高,设备密封不严时,会释放出有腐蚀性的烟雾,高,设备密封不严时,会释放出有腐蚀性的烟雾,此烟雾与空气中水分反应,会使供料管道堵塞并产此烟雾与空气中水分反应,会使供料管道堵塞并产生大量氧化物粉末,此烟雾还会腐蚀车间的设备及生大量氧化物粉末,此烟雾还会腐蚀车间的设备及厂房建筑物。厂房建筑物。二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层
9、9此外还有丁基三氯化锡和国外研制的锡有机化合物此外还有丁基三氯化锡和国外研制的锡有机化合物CertincoatCertincoat TC 100TC 100,与四氯化锡相比,丁基三氯化锡,与四氯化锡相比,丁基三氯化锡不需要非常干燥的空气,不产生腐蚀性气体,涂层厚不需要非常干燥的空气,不产生腐蚀性气体,涂层厚薄均匀,涂料用量少,但有机锡具有毒性,在空气中薄均匀,涂料用量少,但有机锡具有毒性,在空气中允许浓度要比四氯化锡低一个数量级。允许浓度要比四氯化锡低一个数量级。未涂丁基三氯化锡的容量未涂丁基三氯化锡的容量250mL250mL瓶子,平均耐压度为瓶子,平均耐压度为25 25 30M Pa30M
10、Pa,涂丁基三氯化锡层后,容量,涂丁基三氯化锡层后,容量250mL250mL瓶子的瓶子的耐压度达耐压度达40 M Pa40 M Pa。容量。容量500mL500mL的瓶子达的瓶子达35 M Pa35 M Pa,容量,容量1.0L1.0L瓶子达瓶子达45 M Pa45 M Pa。涂层后瓶子的强度提高。涂层后瓶子的强度提高30 30 50%50%。二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层10在在400400 600600的玻璃表面采用氧化锡涂层,使其的玻璃表面采用氧化锡涂层,使其表面对于外部破坏力具有弹性。氧化锡薄膜粘附在表面对于外部破坏力具有弹性。氧化锡薄膜粘附在玻璃表面上,有一定程度渗入到玻璃
11、结构中。玻璃表面上,有一定程度渗入到玻璃结构中。多数情况下,氧化锡层在玻璃表面可作为“基本多数情况下,氧化锡层在玻璃表面可作为“基本层”,使有机物涂层更牢固的粘附在玻璃表面上。层”,使有机物涂层更牢固的粘附在玻璃表面上。它本身并不会增加玻璃表面的强度,但有助于减少它本身并不会增加玻璃表面的强度,但有助于减少玻璃原有强度的降低。玻璃原有强度的降低。二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层11性能性能喷涂前喷涂前喷涂后喷涂后耐内压强度耐内压强度/ M Pa/ M Pa平均平均1.61.61.81.8最小最小0.80.81.21.2冲击破损率(冲击能冲击破损率(冲击能27kj27kj)/%/%505
12、01010温差为温差为5555破损率破损率/%/%50501010运输中的破损率运输中的破损率/%/%1.21.20.30.3灌装中的破损率灌装中的破损率/%/%2.52.50.70.7下滑摩擦角下滑摩擦角28281616二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层热端热端涂层对瓶罐玻璃性能影响涂层对瓶罐玻璃性能影响12锡涂层锡涂层 SnClSnCl4 4的溶液喷涂法,溶剂为水或酒精,浓度为的溶液喷涂法,溶剂为水或酒精,浓度为30%30%,也可配成每,也可配成每100mL100mL溶剂中含溶剂中含SnClSnCl4 4404060g60g溶液。喷溶液。喷涂时,玻璃瓶罐的温度为涂时,玻璃瓶罐的温度为
13、400400600600,涂层厚度为,涂层厚度为1 110um10um。用。用SnClSnCl4 4溶液喷涂,其流程如下溶液喷涂,其流程如下:二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层成型机喷涂室退火窑空气干燥器干燥器气化室气化室抽风机抽风机四氯化锡溶液2.22.2、热端涂层工艺、热端涂层工艺13四氯化锡加入有机溶剂(如低分子醇)配成四氯化锡溶四氯化锡加入有机溶剂(如低分子醇)配成四氯化锡溶液装在气化室内,由鼓风机(或空压机)送来的空气进液装在气化室内,由鼓风机(或空压机)送来的空气进入装满硅胶或沸石的干燥器,干燥后的干空气再送入气入装满硅胶或沸石的干燥器,干燥后的干空气再送入气化室,干空气对四
14、氯化锡溶液进行鼓泡,以气化四氯化化室,干空气对四氯化锡溶液进行鼓泡,以气化四氯化锡溶液,得到四氯化锡蒸汽加压后用喷嘴对玻璃瓶罐喷锡溶液,得到四氯化锡蒸汽加压后用喷嘴对玻璃瓶罐喷涂,涂,SnClSnCl4 4蒸汽温度应保持在蒸汽温度应保持在37.8037.804949之间,喷涂后之间,喷涂后的瓶罐用输瓶机进入退火室。的瓶罐用输瓶机进入退火室。喷涂室中未反应的气体和反应后的废气均用抽风机送往喷涂室中未反应的气体和反应后的废气均用抽风机送往气化室,供循环使用。为补充喷涂中消耗的气化室,供循环使用。为补充喷涂中消耗的SnClSnCl4 4的消的消耗,需不断地在循环气体中添加耗,需不断地在循环气体中添加
15、SnClSnCl4 4。在配制四氯化。在配制四氯化锡溶液中,加入锡溶液中,加入0.5%TiCl0.5%TiCl4 4或或BiClBiCl4 4为改良剂,可提高玻为改良剂,可提高玻璃瓶的化学稳定性。璃瓶的化学稳定性。二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层14单丁基三氯化锡在单丁基三氯化锡在室温下是油状液体室温下是油状液体,没有蒸汽,没有蒸汽,比较比较易于处理易于处理。单丁基三氯化锡进入单丁基三氯化锡进入喷涂柜喷涂柜后,当后,当喷涂柜温度超过喷涂柜温度超过100 100 后开始形成蒸汽后开始形成蒸汽。单丁基三氯化锡单丁基三氯化锡液体用液体用计量计量往复泵输送到喷涂柜往复泵输送到喷涂柜。泵的速度决
16、定输送量泵的速度决定输送量, , 从而决定涂层厚度从而决定涂层厚度。喷涂柜使用最新技术,效率很高喷涂柜使用最新技术,效率很高。喷涂柜喷涂柜4 4个星期清个星期清洁洁1 1次。次。瓶身喷涂厚度均匀瓶身喷涂厚度均匀。二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层15二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层单丁基三氯化锡喷涂柜单丁基三氯化锡喷涂柜16二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层MBTC喷涂柜喷涂柜172.3.1、注意喷涂柜的温度对于使用锡有机化合物对于使用锡有机化合物 的喷涂柜的温度应保持在的喷涂柜的温度应保持在120120160160范围内。温度过低,或通过喷涂柜的瓶子数量过范围内。温度过低
17、,或通过喷涂柜的瓶子数量过少,也会导致温度过低,喷涂液蒸发不完全,从而使喷少,也会导致温度过低,喷涂液蒸发不完全,从而使喷涂厚度不够。喷涂液会以液态泄漏出来,严重的会在喷涂厚度不够。喷涂液会以液态泄漏出来,严重的会在喷涂柜内结垢。温度过高,或通过喷涂柜的瓶子数量过多,涂柜内结垢。温度过高,或通过喷涂柜的瓶子数量过多,会导致温度过高,这会使喷涂液过早分解成气相,如果会导致温度过高,这会使喷涂液过早分解成气相,如果温度进一步升高,一段时间后喷涂柜将被污染。温度进一步升高,一段时间后喷涂柜将被污染。如果温度过高,应增加冷却,通过在散热片周围吹风以如果温度过高,应增加冷却,通过在散热片周围吹风以提高冷
18、却效果。这对延长喷涂柜的清理间隔时间有帮助。提高冷却效果。这对延长喷涂柜的清理间隔时间有帮助。二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层2.3 2.3 、热端喷涂操作注意事项、热端喷涂操作注意事项18二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层对热端喷涂柜进行冷却装置示意图对热端喷涂柜进行冷却装置示意图192.3.2、喷涂液的消耗 喷涂液的消耗量取决于通过的瓶子数量、每天喷喷涂液的消耗量取决于通过的瓶子数量、每天喷涂的面积、玻璃温度、输瓶机速度和瓶子高度。根涂的面积、玻璃温度、输瓶机速度和瓶子高度。根据阿科玛公司据阿科玛公司ARKEMAARKEMA的资料介绍,使用锡有机化合的资料介绍,使用锡有机化合
19、物物TC 100TC 100时,当机速为时,当机速为470470只只分钟的啤酒瓶在保分钟的啤酒瓶在保证瓶身喷涂量为证瓶身喷涂量为30CTU30CTU时,每天大约消耗时,每天大约消耗5.5kg 5.5kg TC100TC100。2.3.3、更换产品时对挡板进行调节更换产品时一定要按产品的高度调整在气室和中间更换产品时一定要按产品的高度调整在气室和中间柜之间的挡板,以便精确地调整喷涂部分的高度,柜之间的挡板,以便精确地调整喷涂部分的高度,挡板越低,瓶子喷涂面积越小,喷涂液消耗量越小。挡板越低,瓶子喷涂面积越小,喷涂液消耗量越小。二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层202.3.4、注意设备维护使
20、用有机锡之类化合物的喷涂液,要注意对喷涂设使用有机锡之类化合物的喷涂液,要注意对喷涂设备的管理。以工艺制度保障设备的清理和维护。备的管理。以工艺制度保障设备的清理和维护。2.3.5、注意安全环保据资料介绍凡是属于有机锡之类化合物的喷涂液,据资料介绍凡是属于有机锡之类化合物的喷涂液,几乎都有不同程度的毒性,除了人身安全保护外几乎都有不同程度的毒性,除了人身安全保护外(严防喷涂液蒸发气外溢),还要注意环境保护。(严防喷涂液蒸发气外溢),还要注意环境保护。二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层21用用AGRAGR热端涂层仪进行氧化锡涂层测试,测试的基热端涂层仪进行氧化锡涂层测试,测试的基本单位是涂
21、层厚度单位本单位是涂层厚度单位( CTU)( CTU),即表示氧化锡量的,即表示氧化锡量的经验换算数值。经验换算数值。瓶身热端喷涂涂层测试瓶身热端喷涂涂层测试进行该项试验时,一般应取进行该项试验时,一般应取2 2只瓶子,即成形机的只瓶子,即成形机的一组和另一组的两只瓶。禁止对瓶身的测试部位进一组和另一组的两只瓶。禁止对瓶身的测试部位进行接触运送。测试时取玻璃瓶的光滑表面,任何不行接触运送。测试时取玻璃瓶的光滑表面,任何不连续的表面,如合缝线凸出,或合缝线损坏、平面连续的表面,如合缝线凸出,或合缝线损坏、平面斑点、点刻、瘪点及气泡都会产生错误的读数。斑点、点刻、瘪点及气泡都会产生错误的读数。二、
22、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层2.4 2.4 、热端涂层厚度检测、热端涂层厚度检测22对于圆形瓶,应在瓶子对于圆形瓶,应在瓶子的两个接触点测取数值。的两个接触点测取数值。在直壁面的瓶子情况下,在直壁面的瓶子情况下,应在瓶子上部接触点和应在瓶子上部接触点和瓶底以上瓶底以上1 12cm2cm左右处左右处接触点,这两处通常是接触点,这两处通常是取样点。取样点。对于不圆瓶,若可能的对于不圆瓶,若可能的话在两个接触点测取接话在两个接触点测取接触点读数,或者在一个触点读数,或者在一个适当的高度和位置,计适当的高度和位置,计算平均值后记录结果。算平均值后记录结果。二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂
23、层23瓶口热端喷涂涂层测试瓶口热端喷涂涂层测试进行测试应随机取两只进行测试应随机取两只样品,禁止对瓶口的接样品,禁止对瓶口的接触运送。瓶口涂层测试触运送。瓶口涂层测试是在垂直的竖直表面处是在垂直的竖直表面处(如瓶口大于(如瓶口大于3mm3mm处),处),尽可能在此上下高度。尽可能在此上下高度。如果在瓶口或环箍以下如果在瓶口或环箍以下测试,必须仔细的确认,测试,必须仔细的确认,避免测量读数在口模、避免测量读数在口模、初模、成模合缝线处初模、成模合缝线处。二、玻璃表面热端涂层二、玻璃表面热端涂层24对于回收型玻璃瓶罐瓶身的热端喷涂涂层:对于回收型玻璃瓶罐瓶身的热端喷涂涂层:平均值合格范围是平均值合
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