[发明专利]使用等离子体喷嘴进行容器涂层

说明书

现有技术

为了降低容器/空心物体外壁的渗透性，比如对不良物质的渗透性，比较有益的方式是为上述外壁喷涂阻挡层，比如，采用在EP0881197A2中描述的等离子体增强化学气相沉淀法(PECVD)。

举例来说，上述阻挡层可用于降低气体穿过容器塑料外壁的传输率。按照上述方法，可将产品冲入容器时造成的二氧化碳损耗或者进入产品的氧气量降到最低。并且，也可保护产品不受源于容器材料的物质的损害，也可防止产品受到可能引起其颜色或味道变化的物质的影响。

如果通过等离子体处理方式对容器进行喷涂，比如通过等离子体方式对塑料瓶内表面进行等离子涂层，在所谓的低压装置中可能采用所谓的高频等离子体。

为了达到此目的，应首先将容器内部压力排空，使其压力在1-10Pa的范围内。然后，将需喷涂的表面区域，比如容器的内表面，引入工艺气体中，该工艺气体可形成一层涂层，即所谓的“底层”，此时，容器内部的压力可能增加到10-30Pa。

借助电磁辐射，比如，微波或高频电场或其他电场，上述气体或混合气体，能够被部分或全部转化为等离子体态，并且，通过这种方式，可将其分解成其组成成分。部分气体在气相或需喷涂的底物表面发生等离子增强反应，比如在塑料瓶的内壁上，并且，在该表面进行凝结，进而形成一层密封层。

举例而言，上述涂层技术的一个缺点在于，要达到上述目的，需要复杂的真空技术，并且，有时，在底物上产生大量热负荷。前述问题对于塑料表面而言尤其严重，因为这些表面可能被此类处理方法损坏。

在此期间，在大气压力条件下能产生等离子体的等离子源是公知的，比如在EP1335641、US 2007116891、EP0761415和US20020179575中描述的，被称作等离子喷嘴。

发明目标

因而，当前发明的目的是对采用等离子处理方式喷涂容器和/或容器状物体的装置进行改进，比如塑料瓶和/或容器毛坯件的涂层，尤其是关于降低喷涂装置的复杂性，提高该装置的效率。

解决方案

依据当前发明，可通过权利要求1中的装置和权利要求10中的方法实现上述目标。从属权利要求的主题是有益的实施方式和进一步的发展。

依据当前发明，用于容器，比如塑料瓶和/或容器毛坯件，比如容器预制件的等离子体增强喷涂的装置，可能包含至少一个高频发生源，至少一个用于工艺气体注入的气体进口，和至少一个等离子源，比如等离子体喷嘴。等离子源可以包含一个内电极，并且，前述内电极四周围绕着一个喷嘴管。上述至少一个等离子源被设置在需喷涂的容器内，并对其进行相应配置，使得等离子源在环境压力，例如800-1200hPa的压力范围内，能够将工艺气体部分或者全部转化为等离子体，并且通过喷嘴管末端排出等离子体，此时，产生的等离子体的温度应在环境温度范围内，即10到50℃。等离子源的喷嘴管可以包含一个纵向喷嘴管元件和横向喷嘴管元件，并且所述横向喷嘴管元件从纵向喷嘴管元件横向伸出，并且等离子体可经由该横向喷嘴管末端排放。

其优点是在需喷涂容器内和/或容器外，能够避免等离子处理领域惯常采用的昂贵复杂的真空产生方式，并且，能够最大限度地降低需喷涂底物，比如塑料瓶表面的热负荷，进而避免底物损坏。

在此，用于沉淀石英层的工艺气体可以是，比如氧气与一个气相有机硅单体，如六甲基二硅醚(HMDSO)HMDSN、TEOS、TMOS、HMCTSO、APTMS、SiH4、TMS、OMCTS或类似成分的混合气体。

类似的，C₂H₂、C₂H₄、CH₄、C₆H₆或其他富含碳的物质也可加入工艺气体，用以沉淀碳层(所谓类金刚石薄膜“DLC”层)

另外，等离子源可沿线性移动，比如比如沿与重力方向平行的方向运动和/或相对于重力方向的横向运动，和/或绕纵向喷嘴管元件的纵轴转动和/或绕纵向喷嘴管元件的平行轴转动。同样的，要喷涂的容器也可相对于等离子源线性移动，比如沿平行于重力方向的方向和/或相对于重力方向的横向运动，和/或绕着容器纵轴转动和/或绕着容器纵轴的平行轴转动。

也可以想象，容器也可能沿着其他轴旋转或横向移动，此处的其他轴不与重力方向或纵向喷嘴管元件的纵轴或平行轴平行。

这就允许比如等离子体的排放能够以需喷涂的容器壁为起点，以恒定的距离沿着容器轮廓进行。