用于在加工过程中保持玻璃器皿的设备的制作方法

用于在加工过程中保持玻璃器皿的设备
1.相关申请的交叉引用
2.本技术根据35u.s.c.
§
119，要求2020年9月1日提交的美国临时申请系列第63/072,988号的优先权权益，本文以其内容作为基础并将其全文通过引用结合于此。


背景技术：
技术领域
3.本说明书涉及用于在加工过程中保持玻璃器皿的设备。
4.技术背景
5.历史上，因为其相对于其他材料的气密性、光学透彻性和优异的化学耐久性，已经将玻璃用作许多应用的优选材料，包括：食物和饮料包装，药物包装，厨房和实验室玻璃器皿，以及窗户或者其他建筑特征。
6.但是，由于玻璃的机械性能，对于许多应用而言，玻璃的使用受到限制。具体来说，要考虑玻璃破裂，特别是在食物、饮料和药物包装中。对于食物、饮料和药物包装工业而言，破裂可能是昂贵的，这是因为例如灌装线中的破裂可能要求丢弃邻近的未破裂容器，因为该容器可能含有来自破裂容器的碎片。破裂还可能要求灌装线减速或停车，导致生产效率降低。此外，非灾难性破裂(即，当玻璃具有裂纹但是没有破裂时)可能导致玻璃包装或容器的内含物丧失它们的无菌性，这进而可能导致昂贵的产品召回。
7.玻璃破裂的一个根本原因是对玻璃进行加工时和/或在后续灌装过程中，在玻璃的表面中引入瑕疵。引入到玻璃表面中的这些瑕疵可能来自各种来源，包括：相邻玻璃器皿部件(piece)之间的接触以及玻璃与设备(例如，装卸和/或灌装设备)之间的接触。无论是何种来源，这些瑕疵的存在可能最终导致玻璃破裂。
8.因此，存在对于加工过程中保持玻璃器皿以减轻玻璃破损的替代性设备的需求。


技术实现要素：

9.根据第1个方面a1，用于在加工过程中保持玻璃器皿的设备可以包括：多个器皿保持器，每个器皿保持器构造成在加工过程中接收玻璃器皿的部件(apiece of glassware)，其中：每个器皿保持器包括包含硅酸盐材料的玻璃接触表面，所述硅酸盐材料具有小于或等于400hk200的努氏硬度以及大于或等于1.5且小于或等于6的比重。
10.第2个方面a2包括根据第1个方面a1的设备，其中，硅酸盐材料包括页硅酸盐矿物。
11.第3个方面a3包括根据第2个方面a2的设备，其中，页硅酸盐矿物包括滑石、云母，或其组合。
12.第4个方面a4包括根据第1个方面a1的设备，其中，硅酸盐材料包括网硅酸盐矿物。
13.第5个方面a5包括根据第4个方面a4的设备，其中，网硅酸盐矿物包括石英、长石、似长石，或其组合。
14.第6个方面a6包括根据第5个方面a5的设备，其中，长石包括微斜长石、钠长石、透
长石、正长石(othroclase)、拉长石、钙长石，或其组合。
15.第7个方面a7包括根据第5个方面a5的设备，其中，似长石包括霞石、白榴石，或其组合。
16.第8个方面a8包括根据第1个方面a1的设备，其中，硅酸盐材料具有大于或等于1.5且小于或等于4的比重。
17.第9个方面a9包括根据第1个方面a1的设备，其中，玻璃接触表面相对于与玻璃接触表面发生接触的玻璃器皿具有小于或等于75μm的划痕参数，这是以施加小于或等于45n的作用力的情况下测得的。
18.第10个方面a10包括根据第1个方面a1的设备，其中，玻璃接触表面相对于与玻璃接触表面发生接触的玻璃器皿具有小于或等于0.5的摩擦系数，这是以施加小于或等于45n的作用力的情况下测得的。
19.第11个方面a11包括根据第1个方面a1的设备，其中，在小于或等于750℃的暴露温度持续24小时的情况下，硅酸盐材料没有粘附到与玻璃接触表面发生接触的玻璃器皿。
20.第12个方面a12包括根据第1个方面a1的设备，其中，加工是离子交换。
21.第13个方面a13包括根据第12个方面a12的设备，其中，硅酸盐材料包括长石。
22.第14个方面a14包括根据第1个方面a1的设备，其中，加工是退火。
23.第15个方面a15包括根据第14个方面a14的设备，其中，硅酸盐材料包括滑石、云母，或其组合。
24.第16个方面a16包括根据第1个方面a1的设备，其中，设备还包括底座框架，其中，每个器皿保持器从底座框架延伸并且限定和围绕了玻璃器皿接收体积，在所述接收体积中接收并保留了玻璃器皿，以及玻璃接触表面的位置在玻璃器皿接收体积内。
25.第17个方面a17包括根据第16个方面a16的设备，其中，所述多个器皿保持器包括多个接收槽，每个接收槽接收至少一部分的玻璃器皿，所述接收槽以线性阵列排布。
26.第18个方面a18包括根据第1个方面a1的设备，其中，设备还包括传送机带，所述传送机带包括多个金属条板，其中：所述多个器皿保持器置于传送机带上从而使得玻璃接触表面对在传送机带上形成玻璃器皿接收槽；并且当玻璃器皿布置在传送机带上位于玻璃器皿接收槽中的时候，玻璃器皿以排他性地方式与所述玻璃接触表面对接触。
27.第19个方面a19包括根据第18个方面a18的设备，其中，玻璃器皿接收槽是v形的。
28.第20个方面a20包括根据第19个方面a19的设备，其中，形成玻璃器皿接收槽的玻璃接触表面对构造成与玻璃器皿的弯曲底边缘和颈部中的至少一个接触。
29.在以下的具体实施方式中提出了本文所述设备的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的实施方式而被认识。
30.要理解的是，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
31.图1示意性显示根据本文所述一个或多个实施方式的玻璃器皿的部件的横截面图；
32.图2示意性显示用于保持玻璃器皿的常规设备的透视图；
33.图3a示意性显示根据本文所示和所述一个或多个实施方式的装载了玻璃器皿的用于保持玻璃器皿的设备的透视图；
34.图3b示意性显示图3a所示的设备的器皿保持器的透视图；
35.图4示意性显示根据本文所示和所述一个或多个实施方式的装载了玻璃器皿的用于保持玻璃器皿的另一种设备的透视图；
36.图5是根据本文所述一个或多个实施方式的采用硅酸盐材料的划痕测试的摩擦系数与划痕长度的关系图；
37.图6是根据本文所述一个或多个实施方式的由硅酸盐材料产生的玻璃瓶上的划痕的起始部分的照片；
38.图7是图6所示的划痕的终止部分的照片；
39.图8是通过常规材料在玻璃瓶上产生的划痕的照片；
40.图9是根据本文所述一个或多个实施方式的由硅酸盐材料形成的固定器(setter)的照片；
41.图10是根据本文所述一个或多个实施方式的位于不锈钢退火韧化炉上的图9所示的固定器以及放置在固定器上的玻璃瓶的照片；
42.图11是直接放置在图10所示的不锈钢退火韧化炉上、加工和热冲击之后的对照玻璃瓶的照片；
43.图12是放置在图10所示的固定器上、加工和热冲击之后的玻璃瓶的照片；
44.图13是图12所示的玻璃瓶在去除残留物之后的照片；
45.图14是放置在图10所示的固定器上、加工和热冲击之后的玻璃瓶的照片；
46.图15是图14所示的玻璃瓶在去除残留物之后的照片；
47.图16a、16b和16c是根据本文所述一个或多个实施方式的在放置在盐浴中之后的硅酸盐材料的sem/edx线扫描；
48.图17a、17b和17c是根据本文所述一个或多个实施方式的在放置在盐浴中之后的硅酸盐材料的sem/edx线扫描；
49.图18是根据本文所述一个或多个实施方式的硅酸盐材料的相百分比与分解温度的关系图；
50.图19是根据本文所述一个或多个实施方式的由硅酸盐材料形成的其上具有玻璃片的板匾(plaque)的照片；
51.图20是图19所示的板匾在经过粘合测试之后的照片；
52.图21是根据本文所述一个或多个实施方式的由硅酸盐材料形成的其上具有玻璃片的球片(pellet)的照片；以及
53.图222是图21所示的球片在经过粘合测试之后的照片。
具体实施方式
54.现将具体参照用于在加工过程中保持玻璃器皿以减轻玻璃破损的设备的各种实施方式。根据实施方式，用于在加工过程中保持玻璃器皿的设备包括多个器皿保持器，每个器皿保持器构造成在加工过程中接收玻璃器皿的部件(apiece of glassware)。每个器皿保持器包括包含硅酸盐材料的玻璃接触表面，所述硅酸盐材料具有小于或等于400hk
200
的努氏硬度以及大于或等于1.5且小于或等于6的比重。本文将具体参照附图描述用于保持玻璃器皿的设备的各种实施方式。
55.本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表述这样的范围时，另一个实施方式包括自所述一个具体数值始和/或至所述另一具体数值止。类似地，当用先行词“约”将数值表示为近似值时，应理解具体数值构成了另一个实施方式。还会理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。
56.本文所用的方向术语，例如上、下、右、左、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来暗示绝对的取向。
57.除非另有明确说明，否则本文所述的任何方法不应理解为其步骤需要按具体顺序进行，或者要求使任何设备具有特定取向。因此，如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序，或者任何设备权利要求没有实际叙述各组件的顺序或取向，或者权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于具体顺序，或者没有叙述设备组件的具体顺序或取向，那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据，包括：关于设置步骤、操作流程、组件顺序或组件取向的逻辑；由语法结构或标点获得的一般含义；以及说明书所述的实施方式的数量或种类。
58.除非上下文另外清楚地说明，否则，如本文所用的单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。因此，例如，提到的“一种”组分包括具有两种或更多种这类组分的方面，除非文本中有另外的明确表示。
59.如本文所用，术语“划痕参数”指的是由于玻璃接触表面在施加小于或等于45n的作用力下与玻璃器皿部件发生接触所导致的玻璃器皿的部件中的瑕疵的最大深度(单位为微米，μm)。采用nanovea m1划痕和硬度测试仪来产生划痕。根据astm c149-14通过断面显微镜法来测量最大深度。
60.如本文所用，粘合指的是通过修改astm g219-18：standard guide for determination of static coefficient of friction of test couples using an inclined plane testing device(使用斜面测试装置确定测试对的静摩擦系数的标准指南)根据粘合测试进行的测量。具体来说，这个指南旨在对斜面测试装置的使用进行标准化，从而测量配合对的分离摩擦(即，静态)系数，所述配合对的尺寸和形状使得它们可以制成制导器(rider)(即，滑动对的一个元件)在平面上(即，滑动对的第二个元件)，其可以倾斜一定角度以产生制导器的运动。根据本文所述实施方式的包含硅酸盐材料的玻璃接触表面是astm g219-18的章节6.4.1所述的“平坦面”。软化点高于850℃且尺度为2.54cm长乘以2.54cm宽乘以0.4-1.5mm厚的平坦玻璃片是astm g219-18的章节6.4.1中所述的“制导器”。将制导器放置在平坦面的顶部上并放入处于暴露温度(例如，750℃)的炉中持续24小时。在24小时后，从炉去除平坦面和制导器并冷却至室温。然后，平坦面倾斜到最高至80
°
(即，
astm g219-18的章节8.3所定义的“分离角度”)。如果当平坦面以80
°
倾斜的情况下制导器没有与平坦面分离的话，则将制导器视作与平坦面“粘附”。如果在小于80
°
的倾斜角制导器与平坦面分离的话，则将制导器视为“没有粘附”。
61.如本文所用，根据astm e384-10测量术语“摩擦系数”。
62.如本文所述，根据astm e384-10测量努氏硬度。如本文所述，hk
200
是用于以200克压痕计测量努氏硬度的单位。
63.如本文所述，对于云母根据iec 60371-2测量比重，而对于本文所述的其他材料根据astm d854-92测量比重。
64.如本文所述，采用jeol型号6610获得扫描电子显微镜(sem)扫描线。条件是20kv，30倍至1000倍放大倍数，以及近似10mm工作距离。
65.如本文所述，采用牛津50mm
2 xmax edx检测器获得能量色散x射线分析(edx)扫描线。条件是20kv，10mm工作距离。
66.玻璃器皿被用于各种应用，包括食物、饮料和药物的包装。现参见图1，显示玻璃瓶形式的示例性玻璃器皿100的部件。玻璃器皿100的部件包括主体段102、主体段上方的颈部段104、以及通过颈部段104并连接到内部体积110的开口106。主体段102与底部段114和侧壁116基本围绕了玻璃器皿100的部件的内部体积110。颈部段104通常连接了主体段102，具有开口106。开口106可以被圈口(collar)108围绕，所述圈口108从玻璃器皿100的部件的颈部段104的顶部向外延伸。主体段102可以具有弯曲底边缘118和与颈部段104相邻的弯曲区域112。通常来说，颈部段104、主体段102和圈口108可以具有大致圆形形状横截面，每个包括外直径。在实施方式中，圈口的直径(图1中的dc)大于颈部段的直径(图1中的dn)，以及主体段的直径(图1中的db)大于圈口108的直径。通常来说，形成的颈部段104和圈口108的厚度可以大于玻璃器皿100的部件的余下部分，并且由此可以比玻璃器皿100的部件的余下部分更好地经受住意外的破坏(例如，磨损或者划痕等)而没有发生破裂。
67.玻璃器皿在加工和/或灌装过程中由于破坏所导致的破裂是产品损失的来源，并且可能导致工艺低效和成本增加。玻璃器皿的强化可以帮助减轻破裂。可以采用各种技术(包括化学和热回火)对玻璃器皿进行强化。
68.在实施方式中，化学回火(即，离子交换)可以用于通过在玻璃器皿的表面中引入压缩应力层来对玻璃器皿进行强化。通过把玻璃器皿浸没于熔盐浴中来引入压缩应力。因为来自玻璃的离子被熔盐中更大的离子取代，所以在玻璃的表面中诱发了压缩应力。在化学回火过程中，玻璃器皿(例如，玻璃容器)可以进行机械操控来对玻璃器皿进行填充和清空熔盐。
69.在实施方式中，热回火(即，退火)可以通过一旦形成之后使得热的玻璃器皿缓慢冷却来释放内应力来对玻璃器皿进行强化。在制造过程期间，加热玻璃器皿直到抵达退火点，这是冷却阶段玻璃所达到的应力释放点。在该点，玻璃器皿牢固到不会发生变形，但是仍然是足够软的从而使得任何积累的应力释放。将玻璃器皿的部件保持在这个温度有助于使得整个玻璃器皿的部件的温度均衡。保持时间可以取决于玻璃器皿的部件的组成。一旦经过保持时间的流逝，使得经过退火的玻璃器皿的部件缓慢冷却通过应变点。
70.用于在加工(例如，化学和热回火)过程中保持玻璃器皿的各种常规设备是已知的，例如：标准网带、pennekamp不锈钢退火韧化炉或者hoffman韧化炉带。这些常规设备主
要是由钢材(具体来说，不锈钢)形成的。
71.尽管在玻璃器皿装载和卸载过程中小心地搬运到这些常规设备和从这些常规设备搬运走，由于玻璃器皿与不锈钢之间的接触仍然在加工(例如，化学和热回火)过程中发生破坏。例如，如图2所示，玻璃器皿100的部件的颈部段104和弯曲底边缘118易受到源自与pennekamp不锈钢退火韧化炉122的不锈钢的接触的破坏。虽然不锈钢的硬度低于玻璃，但是cof足以将金属转移到瓶子并破坏玻璃器皿。此外，在化学回火过程中，不锈钢氧化成盐从而形成富集了铬氧化物的黄色/棕色的有色材料。氧化物可以被视作是匣盒的保护层。然而，氧化物可能转移到玻璃器皿作为污染物来源。
72.本文公开的玻璃接触表面减轻了上述问题。具体来说，本文公开的玻璃接触表面包含具有较低努氏硬度和比重的硅酸盐材料，这减轻了玻璃器皿破坏。具体来说，在加工过程中，玻璃器皿与本文所述的硅酸盐材料接触导致轻度装饰性划痕(light cosmetic scratch)，这不同于不锈钢与玻璃器皿接触所观察到的摩擦龟裂(frictive checking)。此外，本文所述的硅酸盐材料对于化学回火的盐浴环境可以是化学惰性的，并且可以不沥滤副产物进入到盐浴中。即使仅用本文所述的硅酸盐材料替代常规设备的一部分的不锈钢组件也会帮助降低沥滤进入到盐浴中的铬量，这增加了产品质量且降低了环境影响。此外，本文所述的硅酸盐材料的功能性可以不受到热回火的温度升高的影响，从而玻璃器皿在热回火之后没有粘着到硅酸盐材料。
73.本文所述的硅酸盐材料大致可以描述为具有小于或等于400hk
200
的努氏硬度以及大于或等于1.5且小于或等于6的比重。为了减轻或者防止加工过程中对于玻璃器皿的破坏，可能希望选择具有较低硬度/较高软度以及光滑脂感的材料来形成玻璃接触表面。在实施方式中，本文所述的硅酸盐材料可以是较软的，表征为小于或等于400hk
200
的努氏硬度，相比较而言，金属(例如，不锈钢)具有近似425hk
200
的努氏硬度。在实施方式中，硅酸盐材料可以具有如下努氏硬度：小于或等于400hk
200
，小于或等于375hk
200
，小于或等于350hk
200
，小于或等于325hk
200
，小于或等于300hk
200
，小于或等于250hk
200
，或者甚至小于或等于200hk
200
。在实施方式中，硅酸盐材料可以具有光滑脂感，表征为比重大于或等于1.5且小于或等于6。出于对比而言，不锈钢的比重为7.9。在实施方式中，硅酸盐材料可以具有如下比重：大于或等于1.5，大于或等于2，大于或等于2.5，或者甚至大于或等于3。在实施方式中，硅酸盐材料可以具有如下比重：小于或等于6，小于或等于5.5，小于或等于5，小于或等于4.5，或者甚至小于或等于4。在实施方式中，硅酸盐材料可以具有如下比重：大于或等于1.5且小于或等于6，大于或等于1.5且小于或等于5.5，大于或等于1.5且小于或等于5，大于或等于1.5且小于或等于4.5，大于或等于1.5且小于或等于4，大于或等于2且小于或等于6，大于或等于2且小于或等于5.5，大于或等于2且小于或等于5，大于或等于2且小于或等于4.5，大于或等于2且小于或等于4，大于或等于2.5且小于或等于6，大于或等于2.5且小于或等于5.5，大于或等于2.5且小于或等于5，大于或等于2.5且小于或等于4.5，大于或等于2.5且小于或等于4，大于或等于3且小于或等于6，大于或等于3且小于或等于5.5，大于或等于3且小于或等于5，大于或等于3且小于或等于4.5，或者甚至大于或等于3且小于或等于4，或者由任意这些端点形成的任意和全部子范围。
74.在实施方式中，硅酸盐材料可以包括页硅酸盐矿物。页硅酸盐矿物具有硅酸盐四面体与sio5的平行片，表现为化学式[si
2no5n
]
2n-。页硅酸盐矿物通常是软的且具有较低比
重。在实施方式中，页硅酸盐矿物可以包括滑石、云母，或其组合。滑石的化学式为mg3si4o
10
(oh)2。在实施方式中，滑石可以具有63.37重量％sio2、31.88重量％mgo和4.75重量％h2o的组成含量。在实施方式中，滑石是皂石的形式。在实施方式中，皂石是天然皂石或者合成皂石。云母可以由如下通式表示：
[0075]
x2y
4-6
z8o
20
(oh,f)4[0076]
其中，x是na、ca、ba、rb或cs；y是al、mg、fe、mn、cr、ti或li；以及z是si、al、fe
3+
或ti。
[0077]
在实施方式中，硅酸盐材料可以包括网硅酸盐矿物。网硅酸盐矿物具有硅酸盐四面体与sio2的三维框架，表现为化学式[al
x
siyo
(2x+2y)
]
x-。在实施方式中，网硅酸盐矿物包括石英、长石、似长石，或其组合。在实施方式中，长石包括：微斜长石(kalsi3o8)、钠长石(naalsi3o8)、透长石(kalsi3o8)、正长石(othroclase)(kalsi3o8)、拉长石((ca,na)(si,al)4o8)、钙长石(caal2s
i2
o8)，或其组合。
[0078]
在实施方式中，当用于形成玻璃接触表面时，本文所述的硅酸盐材料可以降低加工过程中在玻璃器皿中产生的瑕疵的量和深度。在实施方式中，使用硅酸盐材料作为玻璃接触表面可以导致轻度装饰性划痕，这不同于不锈钢与玻璃器皿接触所观察到的摩擦龟裂。因此，在实施方式中，使用硅酸盐材料作为玻璃接触表面可以限制玻璃接触表面与和玻璃接触表面发生接触的玻璃器皿的划痕参数和摩擦系数。
[0079]
在实施方式中，玻璃接触表面相对于与和玻璃接触表面发生接触的玻璃器皿可以具有小于或等于75μm的划痕参数，这是以施加小于或等于45n的作用力的情况下测得的。在实施方式中，当以施加小于或等于45n的作用力测量时，玻璃接触表面相对于与和玻璃接触表面发生接触的玻璃器皿可以具有如下划痕参数：小于或等于75μm，小于或等于70μm，小于或等于65μm，小于或等于60μm，小于或等于55μm，或者甚至小于或等于50μm。
[0080]
在实施方式中，玻璃接触表面相对于玻璃器皿可以具有小于或等于0.5的摩擦系数，这是以施加小于或等于45n的作用力的情况下测得的。在实施方式中，当以施加小于或等于45n的作用力测量时，玻璃接触表面可以具有如下摩擦系数：小于或等于0.5，小于或等于0.45，小于或等于0.4，小于或等于0.35，或者甚至小于或等于0.3。
[0081]
当用于形成玻璃接触表面时，本文所述的硅酸盐材料可能经受增加的温度(例如，在热回火过程中)。因此，在实施方式中，可能希望当暴露于增加的温度时以及在这之后，硅酸盐材料不粘附到接触玻璃接触表面的玻璃器皿。在实施方式中，在暴露于小于或等于750℃的温度(即，暴露温度)持续24小时之后，硅酸盐材料不与玻璃器皿接触表面粘附。在实施方式中，在暴露于如下温度持续24小时之后，硅酸盐材料不与玻璃器皿接触表面粘附：小于或等于750℃，小于或等于700℃，小于或等于650℃，小于或等于600℃，小于或等于550℃，或者甚至小于或等于500℃。
[0082]
现参见图3a和3b，显示在加工过程中保持玻璃器皿的设备150的实施方式。设备150包括多个器皿保持器152。每个器皿保持器150构造成在加工过程中接收玻璃器皿100的部件。每个器皿保持器152包括包含如本文所述的硅酸盐材料的玻璃接触表面156a、156b，从而限制了加工过程中对于玻璃器皿100的破坏。
[0083]
设备150可以包括底座框架158。在实施方式中，底座框架158可以由能够经受住提升的温度(例如，离子交换过程中的熔盐浴中所经受的温度)的材料形成。在实施方式中，底
座框架158可以由金属材料形成，例如不锈钢或者其他类似金属或金属合金。在实施方式中，底座框架158可以由如本文所述的硅酸盐材料形成。
[0084]
底座框架158通常可以包括底部支撑板170并且还可以包括侧面元件172、174、176和178。底部支撑板170可以是托盘形状(例如，如图3a所示的大致矩形)，并且可以支撑多个器皿保持器152。侧面元件172、174、176和178可以位于底座框架158的边缘上。侧面元件172、174、176和178可以与底部支撑板170一体成型或者可以采用常规固定技术(包括但不限于机械固定件或者焊接等)附连到底部支撑板170。
[0085]
每个器皿保持器152可以从底座框架158延伸并限定和围绕玻璃器皿接收体积180，在其中接收和保留了玻璃器皿100的部件。玻璃接触表面156a、156b的位置可以在玻璃器皿接收体积160内。所述多个器皿保持器152可以以如图3a所示的线性阵列排布。
[0086]
每个器皿保持器152可以经形状调节和尺寸调节至牢固地保留玻璃器皿100的部件。例如，在如图3b所示的实施方式中，器皿保持器152可以包括放置在玻璃器皿接收体积180中的固位主体182。固位主体182可以是置于玻璃器皿接收体积180的相对侧上的离散的独立结构，从而固位主体182可以置于放置在玻璃器皿接收体积180中的玻璃器皿100的部件的任一侧上，从而将玻璃器皿100的部件固定在玻璃器皿接收体积180中。每个固位主体182包括底座连接茎状物184、座位区段186、主体区段188、固位区段190、靠下区段192以及杆区段194。固位主体182可以置于玻璃器皿接收体积180的相对侧上，在那里可以保持玻璃器皿的部件。
[0087]
底座连接茎状物184可以放置成靠近保持的玻璃器皿100的部件的底部段114(图1)。底座连接茎状物184可以支撑固位主体182的其他部分并且可以固定到底座框架158从而使其与底部支撑板170啮合。底座连接茎状物184可以从底部支撑板170突出，低于玻璃器皿接收体积180。在实施方式中，底座连接茎状物184可以与底部支撑板170形成约90
°
的角度。
[0088]
底座连接茎状物184附连到座位区段186。座位区段186可以与底座连接茎状物184毗邻且放置成位于底部支撑板170的上方且与其基本平行。座位区段186通常形式如下形式的玻璃接触表面156a：玻璃器皿坐落在其上方且基本平行于底部支撑板170。玻璃接触表面156a可以限定玻璃器皿接收体积180的底部。底部支撑板170之间的间距足以允许流体在保持的玻璃器皿100的部件的下方流动，从而保持在玻璃器皿接收体积180中的玻璃器皿100的部件的底部段114(图1)可以与流体接触。在实施方式中，相邻固位主体182的座位区段186是平行的，从而它们形成平坦表面。
[0089]
座位区段186可以附连到固位主体182的靠下区段192。靠下区段192可以形状调节成形成玻璃器皿接收体积180中的凸出区域。玻璃器皿接收体积180被靠下区段192所围住的直径可以大于玻璃器皿接收体积180被主体区段188所围住的直径。例如，靠下区段192可以相对于玻璃器皿接收体积180是凸的形状。靠下区段192可以形状调节至使其避免与保持在玻璃器皿接收体积180中的玻璃器皿100的部件的弯曲底边缘118发生接触(图1)。由于弯曲底边缘118处的划痕或者其他破坏(这可能是由于该区域中与器皿保持器152的接触所导致的)，可能希望避免器皿保持器152与玻璃器皿100的部件的弯曲底边缘118的接触，这相对于玻璃器皿100的部件的其他区域而言可能是不合乎希望的，因为玻璃器皿100的部件的弯曲底边缘118可能是当向玻璃器皿100的部件施加垂直压力时的高应力区域。然而，在实
施方式中，座位区段186可以直接连接到主体区段188。
[0090]
靠下区段192可以附连到固位主体182的主体区段188。主体区段188可以延伸远离底部支撑板170，并且在实施方式中，可以基本垂直于底部支撑板170。如图3b所示，主体区段188可以是基本上直的，并且轮廓符合保持在玻璃器皿接收体积180中的玻璃器皿100的部件的侧壁116(图1)。主体区段188可以形成篮子或笼子状构造形式的玻璃接触表面156b，这限制了玻璃器皿100的部件在水平方向(定义为x-y平面的方向)上的运动。
[0091]
主体区段188附连到固位主体182的固位区段190。通常可以将固位区段190形状调节成形成玻璃器皿接收体积180中的凹陷区域。玻璃器皿接收体积180被固位区段190所围住的直径可以小于玻璃器皿接收体积180被主体区段188所围住的直径。例如，凹陷区域可以相对于保持在玻璃器皿接收体积180中的玻璃器皿100的部件是凹陷的。固位区段190可以相对于玻璃器皿接收体积180是凹的形状。例如，固位区段190可以轮廓符合颈部段104(图1)以及与颈部段104相邻的弯曲区域112(图1)的形状。每个固位主体182的固位区段190之间的距离可以大于保持的玻璃器皿100的部件的颈部段104的直径。由此，通过玻璃器皿接收体积180中的器皿保持器152固定住了玻璃器皿100，从而限制了玻璃器皿100的垂直移动(定义为z轴方向)。例如，当玻璃器皿100的部件相对于其在图3a中的位置上下翻转时，固位区段190会与玻璃器皿的部件的弯曲区域112接触并且保留在玻璃器皿接收体积180中。
[0092]
固位区段190可以连接到杆区段194。杆区段194通常可以远离底部支撑板170延伸，以及相对固位主体182的杆区段194可以远离彼此延伸。
[0093]
应理解的是，本文所述的器皿保持器152不限于包含固位主体182的那些。在实施方式中，可以采用各种数量的固位主体182。
[0094]
所述多个器皿保持器152可以包括多个接收槽196。每个接收槽196可以接收一部分的玻璃器皿100的部件。接收槽196可以以如图3a所示的线性阵列排布。
[0095]
现参见图4，将在加工过程中保持玻璃器皿的另一个示例性设备显示为250。设备250包括传送机带252，其包含多个金属韧化炉254。多个器皿保持器256置于传送机带252上使得玻璃接触表面对258a、258b、260a、260b形成传送机带252上的玻璃器皿接收槽258c、260c。当玻璃器皿100的部件布置在传送机带252上位于玻璃器皿接收槽258c、260c内的时候，玻璃器皿100的部件以排他性的方式仅与玻璃接触表面对258a、258b、260a、260b接触。如图4所示，玻璃器皿接收槽258c、260c可以是v形状的。形成玻璃器皿接收槽258c、260c的玻璃接触表面258a、258b、260a、260b构造成与玻璃器皿100的部件的弯曲底边缘118或颈部段104中的至少一个接触。例如，玻璃接触表面258a、258b形成与玻璃器皿100的部件的弯曲底边缘118接触的玻璃器皿接收槽258c。玻璃接触表面260a、260b形成与玻璃器皿100的部件的颈部段104接触的玻璃器皿接收槽260c。在实施方式中，玻璃接触表面对258a、258b以及260a、260b中的至少一个是由硅酸盐材料制造的。在实施方式中，玻璃接触表面对258a、258b以及260a、260b中的至少一个是与传送机带252以一体化方式形成的。在实施方式中，玻璃接触表面对258a、258b以及260a、260b中的至少一个是由硅酸盐材料制造的放置在传送机带252上或者与传送机带252固定的固定器或插入物。
[0096]
在实施方式中，用于形成设备的玻璃接触表面的设备的结构以及硅酸盐材料可以取决于进行加工的类型。在实施方式中，加工是离子交换加工，以及用于形成玻璃接触表面的硅酸盐材料是长石。在实施方式中，加工是退火，以及用于形成玻璃接触表面的硅酸盐材
料是滑石、云母或其组合。
[0097]
尽管参照设备对本文所述的各种实施方式进行了描述，但是应理解的是，如本文所述的包含硅酸盐材料的玻璃接触表面的实施方式可以用于本领域技术人员已知且使用的各种设备。具体来说，可以采用具有许多不同结构的许多不同设备来完成化学回火和热回火。
[0098]
实施例
[0099]
为了更容易地理解各种实施方式，参考以下实施例，其显示了本文所述的玻璃接触表面的各种实施方式。
[0100]
实施例1：划痕测试
[0101]
为了对源自由如本文所述的硅酸盐材料形成的玻璃接触表面相对于与玻璃接触表面发生接触的玻璃器皿的破坏引入机制进行研究，在5个玻璃瓶上进行划痕测试，其中，在外直径为16.75mm的玻璃瓶上用外直径为16.75mm的长石圆柱体进行划痕。以1mm/s的速率，将长石圆柱体施加到玻璃瓶的作用力从1n升至45n。现参见图5，在克服了静摩擦之后(证据为近似0.5mm时沿着划痕路径的cof的急剧下降)，动摩擦低于0.7，这是引入玻璃器皿破坏所需的摩擦系数。现参见图6，通过向玻璃瓶6c施加长石圆柱体产生的划痕6b的起始部分6a显示对于克服静摩擦没有严重破坏。现参见图7，通过向玻璃瓶6c施加长石圆柱体产生的划痕6b的终止部分7a显示在45n的最高划痕负荷下没有严重破坏。
[0102]
作为对比，进行如下划痕测试，其中，采用与上文所述相同的实验条件，在外直径为16.75mm的玻璃瓶上用外直径为16.75mm的不锈钢圆柱体进行划痕。以1mm/s的速率，将不锈钢圆柱体施加到玻璃瓶的作用力从1n升至15n。现参见图8，通过向玻璃瓶8b施加不锈钢圆柱体所产生的划痕8a显示出严重的摩擦龟裂。如实施例1所证实，在加工过程中，玻璃器皿与本文所述的硅酸盐材料接触导致轻度装饰性划痕(light cosmetic scratch)，这不同于不锈钢与玻璃器皿接触所观察到的摩擦龟裂(frictive checking)。
[0103]
实施例2：热冲击测试
[0104]
现参见图9，制造3mm厚的云母固定器9a和皂石(即，滑石)固定器9b。现参见图10，部分的pennekamp不锈钢退火韧化炉10a内衬了云母固定器9a和皂石固定器9b。对100个玻璃瓶10b进行手动装载并用云母固定器9a或皂石固定器9b支撑玻璃瓶10b的弯曲底边缘10c。玻璃瓶10b的颈部区域10d由pennekamp不锈钢退火韧化炉10a的不锈钢v凹槽10e支撑。将50个额外的玻璃瓶(对照样)直接放置在pennekamp不锈钢退火韧化炉10a上。玻璃瓶在炉中经受1小时的韧化炉循环，最大温度为620℃。然后，玻璃瓶从炉取出并采用渐进式热冲击方法进行热冲击。具体来说，将50个瓶子放在190℃的烘箱中持续20分钟。然后，瓶子在室温水中猝冷(即，热冲击)。采用反射光学显微镜检查瓶子的破裂情况。将没有破裂的同样的瓶子放回到以20℃增量到达最高至250℃的烘箱中，并且进行相同的猝冷方案来鉴定破裂情况。
[0105]
表1
[0106][0107]
对照玻璃瓶具有总计27％的失效率。放置在皂石固定器上的玻璃瓶具有0％的失效率，而放置在云母固定器上的玻璃瓶具有2％的失效率。由表1所示的热冲击测试的结果所验证的那样，由如本文所述的硅酸盐材料形成的玻璃接触表面显示出相比于标准不锈钢韧化炉对于减轻破坏而言的明显改进。
[0108]
现参见图11，对照玻璃瓶11a不仅如破裂源处的圆周状金属划痕11b所证实的那样发生了失效，显微镜分析还显示瓶子11a的弯曲底边缘处的圆周状金属残留物11c(附图中的亮对比度相)。这种金属残留物11c无法用异丙醇去除。如图11所示的金属残留物11c所验证的那样，标准不锈钢韧化炉的不锈钢转移到玻璃瓶11a且无法被去除，从而进一步破坏了玻璃瓶11a。
[0109]
现参见图12，目视分析显示玻璃瓶12b的弯曲底边缘上的圆周状云母残留物12a。采用异丙醇去除了云母残留物12a，证据为图13中不含云母残留物12a。如图12和13所验证的那样，尽管来自云母固定器的云母转移到玻璃瓶12b，但是容易去除云母残留物12a，因而没有改变玻璃瓶12b。因此，云母固定器显示出相比于标准不锈钢韧化炉而言对于减轻破坏的改进。
[0110]
现参见图14，显微镜分析显示玻璃瓶14b的弯曲底边缘上的圆周状皂石残留物14a。采用异丙醇去除了圆周状皂石残留物14a，证据为图15中不含皂石残留物14a。如图14和15所验证的那样，尽管来自皂石固定器的皂石转移到玻璃瓶14b，但是容易去除皂石残留
物14a，因而没有改变玻璃瓶14b。因此，皂石固定器显示出相比于标准不锈钢韧化炉而言对于减轻破坏的改进。
[0111]
实施例3：离子交换测试
[0112]
下表2显示微斜长石和钠长石的组成含量(重量％)。
[0113]
表2
[0114][0115]
形成1μm厚的微斜长石和钠长石的抛光块并放在445℃的熔融kno3盐浴中持续12小时。
[0116]
现参见图16(a)、16(b)和16(c)，暴露于盐浴之后的sem/edx线扫描没有显示出在将微斜长石块放入熔盐浴之后在微斜长石块中发生离子交换的证据。具体来说，在放入熔盐浴中之后，没有观察到块中钾量的急剧增加。注意到的是，大约60μm处的特征是环氧化物/微斜长石界面。
[0117]
现参见图17(a)、17(b)和17(c)，暴露于盐浴之后的sem/edx线扫描没有显示出在将钠长石块放入熔盐浴之后在钠长石块中发生离子交换的证据。具体来说，在放入熔盐浴中之后，没有观察到块中钾量的急剧增加。图17(c)中所示的钾线扫描的升高峰可能归结于本体试样中具有微斜长石的钠长石，并且不与熔盐浴相关。
[0118]
如实施例3所验证的那样，使得微斜长石和钠长石经受熔盐浴没有导致微斜长石和钠长石的离子交换。虽然不希望受限于理论，但是相信诸如微斜长石和钠长石之类的硅酸盐材料在化学回火的盐浴环境中是化学惰性的，并且可以不在盐浴中沥滤出会对进行加工的玻璃器皿造成影响的副产物。
[0119]
实施例4：天然皂石、云母和合成皂石的粘附测试
[0120]
现参见图18，对天然皂石进行热处理使得天然皂石的相矿物发生分解和改变。例如，xrd结果显示，在800℃的热处理持续24小时时间段之后，天然皂石中的斜绿石(clinocholore)分解成天然皂石中的100％的滑石。对天然皂石以及热处理之后的天然皂石进行下文所述的玻璃粘附测试。因此，天然皂石牌匾的组成取决于所进行的热处理发生改变。
[0121]
现参见图19，将玻璃片放在皂石牌匾19a-19f以及云母牌匾19g上，并且以表3所列出的温度进行持续24小时时间段的热处理。
[0122]
表3
[0123][0124][0125]
在对牌匾19a-19g进行热处理和冷却到室温之后，使其上具有玻璃片19h的牌匾19a-19g在750℃的暴露温度持续24小时经受如上文所述的粘附测试。
[0126]
现参见图20，皂石牌匾19a-19e没有与玻璃片19h发生粘合。虽然不希望受限于理论，但是相信因为皂石牌匾主要是滑石，所以皂石牌匾19a-19e没有受到热处理的影响。皂石牌匾19f粘附到玻璃片19h直到皂石牌匾20f和玻璃片19h这两者都完全冷却到室温。虽然不希望受限于理论，但是相信热处理持续24小时导致在皂石牌匾19f与玻璃片19h之间发生范德华粘结。云母牌匾19g与玻璃片19h完全熔合。虽然不希望受限于理论，尽管云母在750℃持续24小时的情况下熔合，但是在小于或等于700℃持续24小时的情况下可能不与玻璃片熔合。
[0127]
现参见图21，将市售可得的imerys公司的artic mist品牌以及imerys公司的fcor品牌的合成滑石放在模具中并通过等静压制分别制造成球片21a和21b。球片在900℃的等温炉中热处理持续24小时时间段以使得材料烧结。在球片21a和21b冷却到室温之后，将玻璃片21c放在球片21a和21b上。使得其上具有玻璃片21c的球片21a和21b经受如上文所述的粘附测试。
[0128]
现参见图22，球片21a和21b没有与玻璃片21c发生粘合。虽然不希望受限于理论，但是相信合成滑石的功能未受到热回火的提升温度的影响，从而玻璃器皿没有与硅酸盐材料发生粘着并且可以在热回火之后容易地去除。
[0129]
本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离要求专利权的主题的精神和范围的情况下，对本文所述的实施方式进行各种修改和变动。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各种实施方式的修改和变化形式，只要这些修改和变化形式落在所附权利要求及其等同内容的范围之内。

技术特征：
1.一种用于在加工过程中保持玻璃器皿的设备，该设备包括：多个器皿保持器，每个器皿保持器构造成在加工过程中接收玻璃器皿的部件，其中：每个器皿保持器包括包含硅酸盐材料的玻璃接触表面，所述硅酸盐材料具有小于或等于400hk
200
的努氏硬度以及大于或等于1.5且小于或等于6的比重。2.如权利要求1所述的设备，其中，硅酸盐材料包括页硅酸盐矿物。3.如权利要求2所述的设备，其中，页硅酸盐矿物包括滑石、云母，或其组合。4.如权利要求1所述的设备，其中，硅酸盐材料包括网硅酸盐矿物。5.如权利要求4所述的设备，其中，网硅酸盐矿物包括石英、长石、似长石，或其组合。6.如权利要求5所述的设备，其中，长石包括微斜长石、钠长石、透长石、正长石、拉长石、钙长石，或其组合。7.如权利要求5所述的设备，其中，似长石包括霞石、白榴石，或其组合。8.如权利要求1所述的设备，其中，硅酸盐材料具有大于或等于1.5且小于或等于4的比重。9.如权利要求1所述的设备，其中，玻璃接触表面相对于与和玻璃接触表面发生接触的玻璃器皿具有小于或等于75μm的划痕参数，这是以施加小于或等于45n的作用力的情况下测得的。10.如权利要求1所述的设备，其中，玻璃接触表面相对于与和玻璃接触表面发生接触的玻璃器皿具有小于或等于0.5的摩擦系数，这是以施加小于或等于45n的作用力的情况下测得的。11.如权利要求1所述的设备，其中，在小于或等于750℃的暴露温度持续24小时的情况下，硅酸盐材料没有粘附到与玻璃接触表面发生接触的玻璃器皿。12.如权利要求1所述的设备，其中，加工是离子交换。13.如权利要求12所述的设备，其中，硅酸盐材料包括长石。14.如权利要求1所述的设备，其中，加工是退火。15.如权利要求14所述的设备，其中，硅酸盐材料包括滑石、云母，或其组合。16.如权利要求1所述的设备，其中，设备还包括底座框架，其中，每个器皿保持器从底座框架延伸并且限定和围绕了玻璃器皿接收体积，在所述接收体积中接收并保留了玻璃器皿，以及玻璃接触表面的位置在玻璃器皿接收体积内。17.如权利要求16所述的设备，其中，所述多个器皿保持器包括多个接收槽，每个接收槽接收至少一部分的玻璃器皿，所述多个接收槽以线性阵列排布。18.如权利要求1所述的设备，其中，设备还包括包含多个金属韧化炉的传送机带，其中：所述多个器皿保持器置于传送机带上从而使得玻璃接触表面对在传送机带上形成玻璃器皿接收槽；以及当玻璃器皿布置在传送机带上位于玻璃器皿接收槽中的时候，玻璃器皿以排他性地方式与所述玻璃接触表面对接触。19.如权利要求18所述的设备，其中，玻璃器皿接收槽是v形的。20.如权利要求19所述的设备，其中，形成玻璃器皿接收槽的玻璃接触表面对构造成与玻璃器皿的弯曲底边缘和颈部中的至少一个接触。

技术总结
用于在加工过程中保持玻璃器皿的设备包括多个器皿保持器，每个器皿保持器构造成在加工过程中接收玻璃器皿的部件。每个器皿保持器包括包含硅酸盐材料的玻璃接触表面，所述硅酸盐材料具有小于或等于400HK


技术研发人员：K
受保护的技术使用者：康宁股份有限公司
技术研发日：2021.08.26
技术公布日：2023/8/1