[发明专利]制造玻璃制品的热成型方法及设备以及制品的应用

说明书

本发明涉及一种从玻璃熔体制造玻璃制品的热成型方法及设备，其中玻璃制品的表面在热成型过程中至少有一部分暴露于某种规定的气体中，本发明还涉及玻璃制品的应用。

关于玻璃制品的多种用途中，例如玻璃管或平玻璃板以及从这些制品(半成品)制成的成形体要求玻璃特另是玻璃表面具有一定的性质，例如一种较强的化学稳定性。

要求具备一定的表面特性的玻璃制品有

-照明用的例如卤灯，

-放电用的灯泡，

-构成化学装置的构件，

-腐蚀性的化学介质的流量计，

-用于化学分析方面(例如滴定管，滴定用的量筒之类)，

-特殊用途使用的试管，

-在腐蚀性介质中使用的测量电极的外套，

-用作生物技术反应器的部件，

-医用的各种容器(例如安瓿、装药小瓶、注射器、圆筒形安瓿等)，

-药用的初包装，

-显示器用构件。

已知制造玻璃制品，特别是由硅石玻璃(石英玻璃、SiO₂-玻璃)制成的玻璃管作为半成品以成形为空心成形体，该成形体例如具有极强的耐化学能力。但是这种玻璃制品由于SiO₂玻璃的熔点很高制造很费事，价格也很高，而且其光学性质受到限制，因而不适合于大量生产。一方面由于变形温度很高，另一方面变形温度的范围也很狭窄，所以这种玻璃制品只能用十分特殊的设备进行变形。

用石英玻璃制造的半成品因而质量上受到局限以及经济上也不适合于大量生产。

大规模工业制造的玻璃制品主要是采用低熔点的玻璃，例如硼硅酸盐玻璃或钠钙玻璃。这些玻璃的优点是制造成本低以及易于变形。

目前已有一些方法，特另是可改性由低熔点玻璃制成的玻璃制品的表面性质。

例如已知一种从玻璃熔体制造玻璃制品的热成型方法，过程中使玻璃制品的表面至少是一部分暴露于一定的气体气氛中，由此有控制地改变其表面性质。

美国专利US 4,717,607中描述过一种制造玻璃管的方法，过程中使玻璃的表面受到化学浸析从而改变其性质。在拉制玻璃管过程中，使一种含氟的有机气体，例如1,1-二氟乙烷及一种具有氧化性能的气体，例如空气接触玻璃管的内表面。由于气体混合物的燃烧放出的氟与玻璃表面所含的碱金属离子和碱土金属离子反应而形成碱金属与碱土金属的化合物，并从玻璃管中排出。

还已知一些用化学方法浸析玻璃表面的方法，例如在仍处热态的玻璃管中使相应的具有侵蚀性质的气体，典型的如SO₂或HCl气体通过，使其发生表面反应，并使玻璃表面层中所含的碱度减小。

这些脱碱方法在玻璃工业报导中(H.A.Schaeffrer et.a1.:Glastechn.Ber.54(1981)Nr.8.S.247-256)也有记载。所有这些方法的缺点是，它们总是使用一些有毒气体，在化学处理表面还含有微量腐蚀性反应气体，而且还可能损伤玻璃表面结构，从而形成一种粗糙表面以及表面上的某种活性中心。此外，使用这些腐蚀性气体从环保观点以及劳动保护的条件考虑也是不利的。用这种经过浸析过的玻璃管进行再加工时还可能从受损的多孔表面掉下颗粒。此外在使用这种经过浸析的玻璃管之前，还要进行洗涤以除去遗留的反应产物。这种洗涤过程又造成不可避免的必须进行的后续干燥及反应产物的处置步骤，也就是说增加半成品玻璃管的制造成本。

专利US 3,314,772中还描述了另一种从低熔点的玻璃中的脱碱方法，即用含氟的化合物例如含水的HF-溶液进行氟化处理。这种方法也具有与前面介绍的脱碱方法相同的重要缺点。

为了避免上述脱碱方法的缺点，还提出了另一种方法，也是制成管状的低熔点的玻璃制造的玻璃容器，特别是用来包装药物的容器，在容器的内表面加上一层氧化硅(SiO₂)层，它在惰性方面相当于石英玻璃的表面(M.Walther,“Packaging of sensitive parenteral drugs inglass containers with a quartz-like surface”(敏感性肠道外药在有类石英表面的玻璃容器内的包装)摘自Pharmaceutical Technology Europe(欧洲药物工业)，May 1996,Vol 8.Nr.5 Seite 22-27。