Стеклянный сосуд с покрытием

Стеклянный сосуд с покрытием

Реферат

Изобретение относится к стеклянным сосудам и может использоваться при производстве художественной стеклотары, посуды, декоративных интерьерных изделий и др. в стекольной и других отраслях промышленности.

Стекло характеризуется исключительной химической стойкостью, поэтому стеклянные сосуды используются в качестве тары для пищевых продуктов, напитков, лекарств, химикатов, парфюмерных композиций, косметических средств и др.

По конструктивным признакам стеклянную тару делят на узкогорлую - бутылки, и широкогорлую - банки.

Недостатком тары из стекла является ее прозрачность. Например, солнечные лучи разрушают структуру вина, помещенного в прозрачный сосуд. Особенно они губительны для нежных белых вин и шампанского, хотя красные вина тоже страдают - у них меняется цвет и вкус, вино интенсивно окисляется. В пиве под воздействием света образуются сернистые соединения и появляется «световой» привкус. Молоко в бесцветной бутылке при дневном свете быстро теряет витамин С. Свет отрицательно влияет также на витамины А, В6 и др. Растительное масло под воздействием света стареет и портится. Косметические, парфюмерные композиции в прозрачных флаконах на свету окисляются и теряют свои полезные свойства. Продукты и напитки в стеклянной таре необходимо хранить в темных помещениях, подвалах, или специальных светонепроницаемых шкафах.

Изобретение решает задачу создания стеклянного сосуда, преимущественно бутылки, флакона, или банки, не проницаемого для солнечных лучей, способного предохранять помещенный в него продукт от окисления и разрушения, продления срока годности этого продукта и сохранения его потребительских свойств, а также увеличения прочности сосуда.

Поставленная задача решается тем, что предлагается сосуд из стекла, в частности бутылка, банка или флакон, который имеет на его внешней стороне покрытие, включающее, по меньшей мере, пару слоев, причем первый слой содержит в своем составе углеродные нанотрубки или графен, а второй слой нанесен на первый слой путем электростатического окрашивания жидкой или порошковой красками или путем электростатического осаждения металла.

Для получения покрытия хорошего качества первый слой должен содержать такое количество углеродных нанотрубок и/или графена, которое обеспечивает его электрическую проводимость не ниже 10^-7 См/см.

Предлагаемый стеклянный сосуд изготавливают следующим образом.

Заготовку стеклянного сосуда вырабатывают выдуванием, или пресс-выдуванием на полуавтомате или автомате для изготовления сортовых изделий способом выдувания (из горшковых печей), для чего используют следующий став стекла, % масс: SiO₂ 77-78; CaO 6-8; R₂O 6-16,5.

Далее на поверхность сосуда наносят первый слой покрытия. Это покрытие может быть выполнено из раствора модифицированного полимера в смеси с углеродными нанотрубками и/или графеном. Для получения качественного покрытия бутылки в целом желательно, чтобы его первый слой содержал такое количество углеродных нанотрубок, которое обеспечивает его электрическую проводимость не ниже 10^-7 См/см.

На первый слой покрытия сосуда наносят второй слой путем окрашивания поверхности сосуда в электростатическом поле, например, порошковой краской. Для этого сосуд помещают в камеру окрашивания, где на очищенное изделие напыляется порошковая краска. В процессе напыления частицы порошковой краски электрически заряжаются от внешнего источника или электризацией при их трении. Электрическим полем частицы порошковой краски переносятся к окрашиваемому изделию, которое имеет противоположный заряд.

После того как на поверхность изделия нанесена порошковая краска, его переносят в камеру полимеризации для полимеризации краски. Для этого используется печь полимеризации - закрытая камера, внутренний рабочий объем которой нагревается до необходимой для процесса полимеризации температуры. Окрашиваемое изделие помещается внутрь камеры полимеризации, где слой порошковой краски нагревают до состояния его оплавления. Оплавление порошковых красок происходит в три стадии: 1 - порошок оплавляется и переходит в вязкотекучее состояние; 2 - из оплавленных частиц порошка образуется монолитный слой; окрашиваемая поверхность смачивается расплавленным полимером. При дальнейшей обработке, осуществляемой путем отверждения (для термореактивных материалов) или охлаждения (для термопластичных материалов) полимерного слоя, образуется твердая пленка. В результате на внешней поверхности стеклянного сосуда формируется монолитное качественное покрытие из полимерной пленки, характеризующееся равномерностью, стойкостью, светонепроницаемостью и декоративностью.

По описанной технологии могут быть изготовлены стеклянные сосуды самых разнообразных цветов.

Для получения второго слоя покрытия может использоваться также жидкий лакокрасочный материал. В том случае при электростатическом окрашивании жидкий лакокрасочный материал распыляется в камере окрашивания, при этом мельчайшие частицы краски электрически заряжаются от внешнего источника. Электрическим полем частицы жидкой краски переносятся к окрашиваемому изделию, которое имеет противоположный заряд, который обеспечивается наличием углеродных нанотрубок в первом слое выполняемого покрытия.

После нанесения краски изделие помещают в сушильную камеру для формирования покрытия.

Для получения металлизированного покрытия изделие после нанесения на него первого слоя покрытия помещают в ванну с электролитом, где происходит процесс электростатического осаждения металла на поверхность сосуда с образованием металлической пленки.

По описанной технологии могут изготавливаться любые изделия из стекла: бутылки, флаконы, банки, посуда, вазы, предметы интерьера. Покрытие с одной стороны выполняет декоративную функцию - сосуды могут быть окрашены в любые цвета. С другой стороны, получаемая на поверхности сосуда светонепроницаемая полимерная пленка выполняет важные утилитарные функции - защищает его содержимое и от воздействия света и укрепляет сосуд снаружи. Такое упрочнение особенно важно для изделий из тонкого стекла: стаканов, кувшинов, ваз и др. Кроме прочего, полимерная пленка в случае боя сосудов не позволяет осколкам разлетаться, продолжая держать их вместе.

Поскольку среди показателей эксплуатационной надежности стеклянной тары - упоминаемых здесь бутылок и банок первостепенное значение имеет прочность, традиционная технология ее изготовления предусматривает нанесение на ее внешнюю поверхность защитно-упрочняющих покрытий.

При этом используются неорганические и органические покрытия, которые существенно изменяют свойства поверхности стекла и улучшают механические характеристики изделий, в частности увеличивают гидрофобность поверхности, что снижает разупрочняющее действие поверхностно-активных сред и, прежде всего, влаги воздуха. Одновременно поверхность стеклоизделий защищается от абразивного воздействия различных тел и частиц, что повышает прочность стекла при статических и динамических нагрузках. У изделий, упрочненных поверхностными покрытиями, сопротивление внутреннему гидростатическому давлению возрастает на 10-20%, сопротивление давлению на корпус - на 10-30%, по высоте изделий - до 15%.

При изготовлении стеклянной тары по традиционной технологии на горячем конце конвейера на поверхность изделия наносится защитно-упрочняющее покрытие из оксида титана, или оксида олова, или оксида циркония, или тетрахлорида олова, или оловоорганического соединения, или тетраизопропилата титана, или других подходящих соединений. Далее по этой технологии на холодном конце печи отжига на наружную поверхность изделия наносится защитно-упрочняющее органические покрытие, например, из низкомолекулярного полиэтилена, или модифицированного полиэтилена, или олефинового полимера, или синтанола, или метаупона, или на основе эпоксидной смолы, или других подходящих соединений.

Стеклянную тару со светонепроницаемым покрытием можно получать, не внося в традиционную технологию ее производства существенных изменений. Требуется только на соответствующих технологических стадиях добавлять в защитно-упрочняющее покрытие углеродные нанотрубки и/или графен, а затем наносить второй слой покрытия.

Если не нарушать обычной технологии изготовления тары, в защитно-упрочняющее покрытие, наносимое на холодном конце печи отжига, следует добавлять углеродные нанотрубки и/или графен в таком количестве, которое обеспечивает его электрическую проводимость не ниже 10^-7 См/см. Таким образом, это защитно-упрочняющее покрытие в терминах, здесь употребляемых, будет первым слоем предлагаемого покрытия.

Второй слой покрытия получают путем электростатической окраски поверхности тары поверх первого слоя покрытия или электростатического осаждения металлов, т.е в этом случае - поверх защитно-укрепляющего покрытия, в которое добавлены углеродные нанотрубки и/или графен, которое нанесено на холодном конце.

Если технологию изготовления тары изменить, а именно если отказаться от нанесения защитно-укрепляющего покрытия на холодном конце, то углеродные нанотрубки и/или графен следует добавлять в защитно-укрепляющее покрытие, которое наносят на горячем конце конвейера. Оно может быть выполнено из оксида титана, или оксида олова, или оксида циркония, или тетрахлорида олова, или оловоорганического соединения, или тетраизопропилата титана, и др. и содержать углеродные нанотрубки и/или графен. Таким образом, это защитно-упрочняющее покрытие в терминах, здесь употребляемых, будет первым слоем предлагаемого покрытия.

Второй слой покрытия, получаемый путем окрашивания в электростатическом поле, может наноситься, например, порошковыми красками на основе поливинилбутираля, или полиэлифинов, или поливинилхлорида, или полиамидов, или эпоксидной смолы, или полиэфирной смолы, или акрилата, или полиуретана.

Также второе слой покрытия может выполняться жидкими красками в электростатическом поле или электростатическим осаждением металлов.

Получаемое покрытие обладает высокими защитными и декоративными свойствами. Получение такого покрытия на стекле обеспечивается наличием первого слоя, содержащего углеродные нанотрубки и/или графен.

Предлагаемый стеклянный сосуд, преимущественно бутылка, флакон или банка не проницаем для солнечных лучей, способен предохранять помещенный в него продукт от разрушения, имеет повышенную прочность и высокие декоративные свойства. Стеклянные сосуды, служащие тарой, кроме всего прочего обладают различительной способностью, позволяющей отличать определенную продукцию определенного производителя или всю продукцию этого производителя от продукции других производителей.

1. Сосуд из стекла, в частности бутылка, флакон или банка, отличающийся тем, что на внешней стороне он имеет покрытие, включающее, по меньшей мере, пару слоев, из которых первый слой содержит в своем составе углеродные нанотрубки и/или графен, а второй слой нанесен на первый слой и выполнен путем электростатического окрашивания жидкой или порошковой красками или путем электростатического осаждения металла.

2. Сосуд по п.1, отличающийся тем, что первое покрытие содержит такое количество углеродных нанотрубок или графена, которое обеспечивает его электрическую проводимость не ниже 10^-7 См/см.