專(zhuān)利名稱(chēng)：用于玻璃板的緩沖酸性隔離材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在將玻璃板堆放起來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸或儲(chǔ)存時(shí)用于將玻璃板隔離的隔離材料領(lǐng)域，更進(jìn)一步地說(shuō)，涉及含有酸，如己二酸和/或蘋(píng)果酸的隔離材料。
人們已經(jīng)知道，水可以與鈉-鈣-硅玻璃非常緩慢地起反應(yīng)，從該玻璃中浸出鈉離子并形成氫氧化鈉，該氫氧化鈉使得與玻璃表面接觸的水的pH值增加，其反應(yīng)過(guò)程如下如果少量水留下與玻璃表面長(zhǎng)時(shí)間接觸，就象在運(yùn)輸或貯存中堆放玻璃板時(shí)所發(fā)生的那樣，pH值就會(huì)變成高堿性。當(dāng)pH值大于約9.0時(shí)，氫氧根離子通過(guò)如下所示的反應(yīng)破壞硅氧鍵使玻璃表面發(fā)生腐蝕逐漸地使玻璃溶解，結(jié)果導(dǎo)致發(fā)霧或彩虹的腐蝕玻璃表面。由于運(yùn)輸和貯存的條件不可能一直得到控制，因此對(duì)于玻璃生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，在堆放的玻璃板表面之間采用多種紙狀或粉末狀隔離材料以延緩污染損害是一種普遍行為。這種隔離材料在玻璃板表面提供了物理隔離，從而使機(jī)械損壞，如磨損降至最小，并且還可以包括酸性化合物從而使由與水起反應(yīng)的堿離子形成的氫氧化物中和，并且使導(dǎo)致玻璃表面發(fā)生污染的pH增加得到減緩。常用的隔離材料由用于物理隔離的聚甲基丙烯酸甲酯細(xì)粉和用于中和氫氧化物的己二酸組成。玻璃板可以以多種包裝、箱、碼垛或架形式堆放用于運(yùn)輸和/或儲(chǔ)存。優(yōu)選的運(yùn)輸架描述于US 5379904中，該文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容作為參考而引入本文。
Duffer等人的美國(guó)專(zhuān)利4487807公開(kāi)了在玻璃板堆中保護(hù)玻璃表面的技術(shù)，它是通過(guò)用在玻璃表面上結(jié)晶的防止污染的有機(jī)酸的混合物處理玻璃表面，并且用一種隔離材料，優(yōu)選地以顆粒狀，例如合成聚合物細(xì)粉或天然的多孔纖維素材料、如木粉來(lái)隔離相鄰的玻璃板。
Duffer等人的美國(guó)專(zhuān)利4489106公開(kāi)了在玻璃板堆中保護(hù)玻璃表面的兩步方法，第一步是用防止污染的有機(jī)羥基酸的溶液處理玻璃表面并且將該表面干燥，然后在玻璃表面上分散一種細(xì)粉顆粒狀隔離材料。
Duffer等人的美國(guó)專(zhuān)利4529648公開(kāi)了以含水料漿的形式向玻璃表面施加粉末隔離材料的方法。該粉狀隔離材料優(yōu)選的是一種多孔纖維素材料，如木粉或米粉，它們還可以含有一種防止污染的酸性物質(zhì)，如硼酸、檸檬酸或酒石酸。
Duffer等人的美國(guó)專(zhuān)利4530889和4568605公開(kāi)了采用經(jīng)過(guò)強(qiáng)有機(jī)酸，如有機(jī)錫鹵化物和羥基羧酸分別處理過(guò)的多孔顆粒隔離材料來(lái)降低堆放的玻璃板的污染的方法和組合物。
上述污染防止技術(shù)均具有明顯的缺點(diǎn)。一些有機(jī)酸的溶解度較低，因此需要使用另外的粉末形式的酸，并且在冷天時(shí)，需要將溶液加熱以防止酸沉積、管道和噴嘴堵塞。用來(lái)通過(guò)中和堿(當(dāng)它由從玻璃基體中擴(kuò)散出的鈉形成時(shí))而防止污染的酸溶液的pH值非常低使得用來(lái)施加該酸溶液和處理玻璃的金屬設(shè)備發(fā)生腐蝕。
本發(fā)明向堆積的玻璃板的玻璃表面提供防止污染的保護(hù)，它采用緩沖形式的污染阻止酸。該酸的污染阻止性能沒(méi)有降低，同時(shí)對(duì)設(shè)備和環(huán)境的酸腐蝕明顯降低。該緩沖酸污染阻止材料很容易溶于水，因此可以以水溶液的形式施加。


圖1表示作為分別用己二酸、己二酸一銨和己二酸二銨的溶液中和的氫氧化鈉的量的函數(shù)的pH值。
根據(jù)本發(fā)明可以采用通式為RCOOH的各種有機(jī)酸來(lái)防止污染，上述通式中R為有機(jī)基團(tuán)，并且該有機(jī)酸可以含有一個(gè)以上的羧酸基團(tuán)，如檸檬酸、琥珀酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、馬來(lái)酸和乙二胺四乙酸(EDTA)。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的防止污染的酸是己二酸。己二酸是二羧酸，它可以在3-7的pH值范圍內(nèi)中和2當(dāng)量的氫氧化鈉。己二酸以低水平溶解于水中，例如在15℃(60°F)大約為1.4％重量、在10℃(50°F)大約為1.2％重量、在4℃(40°F)大約為1.0％重量，從而產(chǎn)生pH約為2.75的含水酸溶液。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將己二酸與氫氧化銨起反應(yīng)從而產(chǎn)生己二酸銨，從而以緩沖形式使用己二酸。通過(guò)將己二酸與最高為等摩爾量的氫氧化銨起反應(yīng)，可以主要形成己二酸一銨，其反應(yīng)如下。
己二酸 氫氧化銨 己二酸一銨 水己二酸一銨在室溫下可以以最高達(dá)10％重量的濃度溶解于水中。該緩沖酸的高溶解性可以在低溫下防止沉淀并且使量的污染防止物質(zhì)施加到玻璃表面上，從而無(wú)需在后面的步驟中加入其它的粉末形式的中和能力。己二酸一銨水溶液的pH值大約為5，因此比己二酸溶液的腐蝕性低好多。己二酸一銨的溶液與在相同濃度下己二酸溶液相比沒(méi)有明顯地失去污染防止能力，如圖1中所示。己二酸一銨在約5-9的pH值范圍內(nèi)將中和2當(dāng)量的氫氧化鈉。將己二酸與等摩爾量以上的氫氧化銨(最高達(dá)1∶2比例)起反應(yīng)可以產(chǎn)生己二酸一銨和己二酸二銨的混合物，其反應(yīng)如下。
己二酸一銨 氫氧化銨 己二酸二銨 水這種混合物很容易溶于水中，在室溫下溶解至最高達(dá)約20-25％重量，從而產(chǎn)生pH接近中性的溶液，并且具有與己二酸一銨和己二酸的溶液相似的堿中和性能，如圖1中所示。己二酸二銨可以在7-9的pH值范圍內(nèi)與己二酸一銨和己二酸一樣中和2當(dāng)量的氫氧化鈉。根據(jù)本發(fā)明，可以采用以任何比例混合的己二酸、己二酸一銨和己二酸二銨的混合物。比例可以調(diào)整以產(chǎn)生合適的起始pH值，優(yōu)選地在3以上。
優(yōu)選的緩沖酸溶液含有1-10％，優(yōu)選地約4％重量的在水中的己二酸銨，從而產(chǎn)生大于3，優(yōu)選地靠近5，最高達(dá)7的中性pH的溶液。該緩沖酸在溶液中的濃度優(yōu)選地約為2-5％重量。該緩沖酸溶液優(yōu)選地以這樣一種速度施加，即緩沖酸的量足以中和可能形成的堿的量。對(duì)于施加到典型的鈉-鈣-硅浮法玻璃組合物上的己二酸銨來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的覆蓋率為每平方英尺5-40，優(yōu)選地10-20，更優(yōu)選地為約15毫克。緩沖的有機(jī)酸根據(jù)下列反應(yīng)中和由來(lái)自玻璃的鈉形成的堿。
己二酸一銨氫氧化鈉 己二酸一鈉一銨 水己二酸一鈉一銨 氫氧化鈉 己二酸二鈉 水 氨因此有機(jī)酸污染防止物質(zhì)的全面中和能力可以用來(lái)防止由堿引起的污染，而沒(méi)有pH值非常低的酸溶液的腐蝕作用，并且不超過(guò)9.25的pH值(NH3/NH4+緩沖系統(tǒng)的平衡pH值，它是由于過(guò)量堿而引起的玻璃污染的極限pH值)。有機(jī)酸可以用其它的緩沖劑如胺來(lái)緩沖。但是，如果采用胺或其它的緩沖劑，將會(huì)產(chǎn)生一些必須從玻璃表面除去的中和反應(yīng)付產(chǎn)物。因此，優(yōu)選地是通過(guò)與氫氧化銨的反應(yīng)來(lái)緩沖有機(jī)酸，在與堿的中和反應(yīng)中，形成氨和水，它們不會(huì)在玻璃表面上形成殘留物。另外，在與表面堿的中和反應(yīng)中形成的氨將會(huì)分散掉，不會(huì)使與玻璃表面接觸的水的pH值升高。在將己二酸與氫氧化氨起反應(yīng)以形成己二酸銨的替換方案中，通過(guò)將己二酸和己二酸二銨混合可以獲得相當(dāng)好的抗污染結(jié)果。以大約相等的摩爾比例，這種混合物可以與等摩爾濃度的己二酸一銨的溶液相比。
為了通過(guò)常規(guī)液體涂覆技術(shù)，如在US4072772(其公開(kāi)內(nèi)容作為參考而引入本文)中所述的線性簾噴涂法向玻璃表面施加緩沖酸溶液，加入了一種合適的表面活性劑，如在與其同一時(shí)間提出的未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)08/528830、名稱(chēng)為“用于向玻璃板施加在含水介質(zhì)中的酸性隔離材料的方法和組合物”中所述。該表面活性劑優(yōu)選地為發(fā)泡性能較低、霧點(diǎn)較高并且可以有效沖洗的非離子、陰離子或兩性離子表面活性劑。優(yōu)選的表面活性劑包括烷基芳基聚乙氧基芐基醚和烷基聚乙氧基甲基醚。表面活性劑的濃度優(yōu)選地為占緩沖酸溶液重量的0.01-0.10％。
緩沖酸，如己二酸銨的高溶解性可以在一個(gè)步驟中施加足夠的中和能力，即無(wú)需加入粉末或顆粒狀的酸，并且防止酸在低溫下發(fā)生沉淀，減輕了設(shè)備的堵塞以及加熱該溶液的要求。
緩沖酸的較高pH值，例如對(duì)于己二酸一銨來(lái)說(shuō)pH約為5，使得對(duì)設(shè)備的腐蝕與有機(jī)酸溶液，例如pH為約2.75的己二酸相比較小。對(duì)于緩沖酸物質(zhì)來(lái)說(shuō)，pH為約5-9的中性范圍與典型的酸，如己二酸的pH約為3-7的范圍相比更趨于中性，同時(shí)中和等量的堿(當(dāng)量/當(dāng)量，即每摩爾己二酸，或己二酸一銨，或己二酸二銨，或其任意比例的產(chǎn)生所需溶液pH的混合物可中和2摩爾氫氧化鈉)。
加入潤(rùn)濕劑可以使該酸性含水組合物完全潤(rùn)濕玻璃表面，從而通過(guò)直接液體涂覆法，如線形簾噴涂法產(chǎn)生均勻覆蓋，而沒(méi)有霧化或霧形涂覆法的無(wú)效噴涂浪費(fèi)。
由下列特定實(shí)施例的描述可以進(jìn)一步地理解本發(fā)明。
實(shí)施例I根據(jù)本發(fā)明，用緩沖的己二酸，即通過(guò)在每升含有0.3克表面活性劑(MAZAWET-77，PPG的產(chǎn)品)水中將14.6克己二酸與6.8克氫氧化銨(29.8％水溶液)起反應(yīng)而制得的己二酸銨噴涂厚度為2.3毫米的透明浮法玻璃板。將經(jīng)過(guò)噴涂的6塊玻璃樣品堆放，并向60℃(140°F)、100％相對(duì)濕度暴露，以評(píng)價(jià)污染的發(fā)展情況。將用相同的己二酸銨噴涂過(guò)的玻璃樣品堆放，用LUCITE細(xì)粉隔開(kāi)，并向60℃(140°F)、100％相對(duì)濕度暴露，以評(píng)價(jià)在玻璃表面上的污染的發(fā)展情況。為了進(jìn)行對(duì)比，用每升水含有7.3克己二酸和7.3克蘋(píng)果酸的溶液噴涂6塊厚度為2.3毫米的透明浮法玻璃板，并且堆放在一起，向60℃(140°F)、100％相對(duì)濕度暴露，以評(píng)價(jià)商業(yè)運(yùn)送玻璃板典型堆放中表面污染的發(fā)展情況。在暴露21天之后，上述樣品全部基本上沒(méi)有污染。7周以后，在經(jīng)過(guò)非緩沖酸和緩沖酸處理的玻璃表面上看不到污染。沒(méi)有保護(hù)的玻璃堆在暴露15天后表面上有嚴(yán)重的污染。
實(shí)施例II用己二酸或己二酸銨的溶液來(lái)噴涂連續(xù)的浮法玻璃帶，以確定在污染防止方面是否存在差異。沉積在玻璃表面上的己二酸或己二酸銨的量通過(guò)用超純水沖洗給定尺寸的玻璃樣品以除去沉積的物質(zhì)、然后通過(guò)離子色譜來(lái)測(cè)定該物質(zhì)的量而測(cè)定。然后計(jì)算己二酸的覆蓋率(mg/平方英尺)。象以前的實(shí)施例那樣，通過(guò)使類(lèi)似的堆放玻璃樣品受到用水蒸汽飽和的60℃(140°F)空氣來(lái)進(jìn)行污染試驗(yàn)。結(jié)果表明在相同條件、相同水平下，己二酸銨與己二酸一樣有效。此外，己二酸銨很容易用水從玻璃表面上除去。己二酸銨覆蓋率為約97mg/平方米(9mg/平方英尺)玻璃表面的玻璃樣品在60℃(140°F)、100％相對(duì)濕度試驗(yàn)中保持28天無(wú)污染。
上述實(shí)施例是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的?？梢砸酝ㄟ^(guò)采用緩沖劑而制得的緩沖形式采用多種不同的有機(jī)酸。舉例來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，己二酸和己二酸二銨可以以大約等摩爾量的比例來(lái)混合，而不是將己二酸與氫氧化銨起反應(yīng)。所形成的緩沖酸可以通過(guò)任何一種合適的技術(shù)來(lái)施加。本發(fā)明的范圍由后面的權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種經(jīng)過(guò)處理以防止污染的玻璃板，其表面部分包括緩沖有機(jī)酸物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃板，其中該玻璃板包括鈉-鈣-硅玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的玻璃板，其中所說(shuō)的有機(jī)酸選自羧酸、二羧酸、三羧酸、四羧酸、羥基二羧酸及其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的玻璃板，其中有機(jī)酸是通過(guò)與選自氨和胺的緩沖劑反應(yīng)而緩沖的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的玻璃板，其中該有機(jī)酸用氨緩沖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的玻璃板，其中該有機(jī)酸用最高達(dá)等摩爾比的氨緩沖。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的玻璃板，其中該有機(jī)酸包括用摩爾比最高為2∶1的氨緩沖的二羧酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的玻璃板，其中有機(jī)酸包括己二酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃板，其中經(jīng)過(guò)緩沖的有機(jī)酸包括己二酸銨。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的玻璃板，其中該表面用54-215mg/平方米(5-20mg/平方英尺)的己二酸銨處理。
11.一組玻璃板，它們以至少一塊板的主要表面與至少另一塊板的主要表面彼此平行相對(duì)的方式堆放，并且在所述的表面之間放置緩沖有機(jī)酸物質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的一組玻璃板，其中該玻璃是鈉-鈣-硅玻璃并且所說(shuō)的緩沖有機(jī)酸物質(zhì)選自羧酸、二羧酸、羥基二羧酸、三羧酸及其混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的一組玻璃板，其中有機(jī)酸是通過(guò)用選自氨和胺的緩沖劑緩沖的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的一組玻璃板，其中該有機(jī)酸用氨緩沖。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的一組玻璃板，其中該有機(jī)酸包括用摩爾比最高為2∶1的氨緩沖的己二酸。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的一組玻璃板，其中該表面用54-215mg/平方米(5-20mg/平方英尺)的己二酸銨處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的一組玻璃板，它們還包括顆粒狀隔離材料。
18.一堆玻璃板，它包括a.具有底部和固定在該底部上的后壁的板運(yùn)送架；b.以至少一塊板的主要表面與至少另一塊板的主要表面彼此平行相對(duì)的方式豎直堆放在底部上的一組玻璃板；c.在所述的彼此平行的表面之間放置的緩沖有機(jī)酸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的玻璃板堆，其中所述的緩沖有機(jī)酸包括己二酸銨。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的玻璃板堆，其中己二酸銨的量為54-215mg/平方米(5-20mg/平方英尺)玻璃表面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于在玻璃表面上的有機(jī)酸抗污染組合物，從而通過(guò)緩沖該有機(jī)酸而避免非常低的pH的腐蝕作用。該緩沖有機(jī)酸具有較小的酸性pH值，但在中和由來(lái)自玻璃的鈉形成的堿從而防止玻璃表面發(fā)生污染方面，它與未緩沖的有機(jī)酸一樣有效。
文檔編號(hào)B65G49/06GK1145850SQ96112939
公開(kāi)日1997年3月26日 申請(qǐng)日期1996年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月15日
發(fā)明者H·弗蘭茈 申請(qǐng)人:Ppg工業(yè)公司