Способ производства продукции из стекла
METHOD OF PRODUCING GLASS PRODUCTS

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано при производстве различных стеклянных изделий, например, бутылки, листового стекла, а также при производстве изделий из керамики.
Классическим способом производства стеклотары является следующая последовательность технологических операций:
- подготовка сырья;
- составление шихты;
- варка стекломассы;
- формование, отжиг изделий (см., например, http://www.zavodstekla.ru/zatehpod.htm). Известны различные способы нанесения на поверхность стекла укрепляющих
покрытий (см., например, патенты RU №№:2464243, МПК С03В 27/02, С03С 17/245, опубликован 20.10.2012; 2529071, МПК С03С 17/30, опубликован 27.09.2014), в которых нанесение покрытия непосредственно осуществляется на уже готовые изделия и является отдельным технологическим процессом, требующим соответствующего оборудования (технологической линии).
Известен способ упрочнения тарного стекла в процессе его производства, в соответствии с которым непосредственно после формования на горячем участке («горячий конец») технологической линии на поверхность стекла наносят покрытие, например, на основе оксидов металлов или монобутилтрихлорида олова, повышающее механическую прочность стеклотары (см., например, Динефф Д. Покрытия для стеклотары // Стеклянная тара. - 2008. - №2. - С. 12-13).
Данный способ встроен в общую технологическую «цепочку» производства формованных изделий из стекла, однако не обеспечивает высокую прочность готовой продукции.
Наиболее близким по техническому результату является способ производства продукции из стекла (патент RU №2567062, МПК С03С 17/28, опубликован 27.10.2015 г.), включающий подготовку сырья, составление шихты, варку стекломассы, формование изделий и их последующее охлаждение, при этом после этапа формования на поверхность изделия наносят состав, содержащий оловоорганические или титаноорганические соединения для упрочнения стекла с одностенными углеродными нанотрубками (ОНТ), содержание которых в составе составляет от 0,005% до 0,2% от его общей массы.
Известный способ обеспечивает повышение прочности стеклоизделий при их производстве (без организации отдельного технологического процесса), что, в свою очередь, уменьшить расход сырья, необходимого для изготовления изделия, без потери прочностных характеристик последнего.
Однако способ имеет следующий существенный недостаток.
Нанесение после этапа формования состава, содержащего оловоорганические или титаноорганичекие соединения, усложняет общий технологический процесс, поскольку такие соединения, обладая высокой вязкостью, для качественного распыления из форсунок требуют разогрева до температур, существенно превышающих температуру на поверхности стеклоизделий. Разница температур повышает вероятность возникновения дефектов изделия при осаждении вышеуказанных соединений на его поверхности. В случае распыления таких соединений при температурах, близких к температуре стеклоизделий после формования, происходит быстрое забивание (вплоть до полного перекрытия части из них) распылительных форсунок, что приводит к неравномерному распределению напыляемого соединения на поверхности изделий.
Кроме того, использование олово-/титаносодержащих соединений, являющихся весьма ядовитыми, требует организации повышенных мер безопасности для обслуживающего персонала.
Задачей заявляемого изобретения является повышение технологичности производства высокопрочных стеклоизделий без снижения их технических характеристик.
Техническим результатом изобретения является повышение технологичности производства стеклоизделий высокой прочности.
Технический результат достигается за счет того, что в способе производства продукции из стекла, включающем следующие этапы: подготовку сырья, составление шихты, варку стекломассы, формование изделий и их последующее охлаждение, после этапа формования на поверхность изделия наносят состав, представляющий собой водный раствор с одностенными углеродными нанотрубками (ОНТ), при этом содержание ОНТ в растворе составляет от 0,01% до 0,2% от его общей массы.
При этом наносимый на поверхность изделия состав может быть предварительно нагрет до температур от 70°С до 90°С.
Порядок осуществления заявляемого способа (например, при производстве стеклотары) следующий:
1. На этапе подготовки различные типы сырья (стеклобой, компоненты шихты) очищают от нежелательных примесей и помещают в приемные бункера технологической линии.
2. Далее, производят составление шихты - сухой смеси материалов, которые подаются в печь для получения стекломассы, для чего ее компоненты дозированно подают в смесители, где они перемешиваются, а затем полученную смесь подают в варочную печь.
3. В варочной печи производят непосредственно стекловарение, которое завершается охлаждением стекломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость, требуемую для выработки стеклоизделий выдуванием, и дальнейшей подачей ее на формование.
4. После прохождения процесса формования, на полученное стеклоизделие наносят состав, полученный путем ультразвукового смешения ОНТ в воде при заявленном соотношении массовых долей. Нанесение состава производят, например, методом перемещения стеклоизделий через камеру, в которой данный состав находится в дисперсной фазе. При этом температура поверхности стеклоизделия составляет порядка 500-650°С, а температура в камере - 150-200°С.
5. В зависимости от типа температуру стеклоизделия с нанесенным на его поверхность составом определенным образом понижают до температуры окружающей среды. Так, для снятия внутреннего остаточного напряжения в тонкостенных изделиях (для которых это критично), их подвергают дополнительной термической обработке, удлиняя процесс охлаждения. Изделия с достаточной толщиной стенок могут остывать естественным образом.
При осуществлении на ОАО «Завод «Экран» испытаний изделий, полученных как по технологии прототипу (использовался монобутилтрихлорид олова C4H9Cl3Sn с ОНТ в концентрации 0,05%), далее «Стандарт», так и с нанесением на них в процессе производства водного раствора ОНТ (использовался продукт компании OCSIAL Russia TUBALL GLASS 0,05%), далее «ОНТ», были получены следующие результаты.
По прочностным характеристикам:
1. Среднее давление при разрушении, бар
(Количество испытаний: стандарт - 70, ОНТ - 84):
Стандарт
31,1
ОНТ
30,8
При этом доверительный интервал (95%) составил для категории «стандарт» - от 17,3 до 44,0 бар; для категории «ОНТ» - от 17,0 до 42,7 бар.
2. Среднее давление при разрушении (масса бутылки снижена на 30%), бар (Количество испытаний: стандарт - 80, ОНТ - 82):
Стандарт
25,1
ОНТ
25,3
При этом нижние границы разрушающего давления составили 15 бар как для облегченной бутылки «стандарт», так и для облегченной бутылки «ОНТ».
По характеристикам технологической операции напыления состава на изделия:
1. Процент бракованных изделий при одинаковом давлении (избыточном относительно атмосферного на 0,05-1 атм.) на входе в емкость с напыляемым составом
(количество испытаний: стандарт - 250, ОНТ - 250):
Стандарт
3,2%
ОНТ
0,8%
2. Межсервисный временной интервал работы распылительной установки:
Стандарт
25 часов
ОНТ
-
Таким образом нанесение на поверхность изделий из стекла в процессе их изготовления после этапа формования состава, представляющего водный раствор ОНТ позволяет существенно улучшить технологичность производства без потери прочностных характеристик готовых изделий.