[發(fā)明專利]用于對中空體進行等離子體處理的設(shè)備和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910164075.2
• 申請日: 2009-08-07
• 公開（公告）號: CN101645386A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喬奇恩·克魯格;約翰·費爾茲
• 申請（專利權(quán)）人: 克朗斯股份公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01J37/02;H01J37/04;C23C16/44;C23C16/40
• 代理公司: 北京金信立方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 朱 梅;黃麗娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于對中空體進行等離子體處理的設(shè)備和方法。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備用于在減壓下進行PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)方法，在該方法中，將薄層沉積在中空體的內(nèi)表面上。?

背景技術(shù)

具體而言，中空體包括用于包裝食品、飲料或者藥品的容器。這種容器可以為例如聚酯(特別是PET)、PS、PP或者PE的塑料容器。此外，可以使用生物方法制備的塑料和/或者可生物降解的塑料。本發(fā)明包括對所有標準類型容器進行的等離子體處理，特別是對0.1L～10L的容器進行的等離子體處理。所述容器可以用所有標準的模塑法制備，例如拉伸吹塑法、擠出法、注射成型法。?

所述層可以為玻璃狀的SiOx層。具體而言，x的值位于1.5～2.5之間。所述層一般是通過經(jīng)由等離子體中的電離和重組用氧氧化硅氧烷和/或者硅氨烷前體分子，特別是HMDSO(六甲基二硅氧烷)，而形成的。氧在此優(yōu)選以過量的量使用。此外，可以施用含碳層，特別是所謂的DLC(類金剛石碳)。特別地，乙炔在此用作前體分子。?

具體而言，中空體的等離子體涂覆用于降低塑料瓶(特別是PET飲料瓶)對氣體(例如氧氣和/或者二氧化碳)的滲透性。對于對氧敏感的飲料和/或者碳酸飲料(例如啤酒、果汁、牛奶)，常規(guī)類型塑料的隔氣性不足，使得所得產(chǎn)品的儲存期太短。與沒有涂覆的參照瓶相比，涂覆的PET瓶子一般顯示的BIF(屏障改善因子)為特別是5(對氧)和大約2～3(對二氧化碳)，即，其具有以該因子增加的屏障性。這大大延長了產(chǎn)品的儲存期。?

等離子體涂覆的PET瓶子在飲料工業(yè)中的另一個應用為有效地防止PET內(nèi)部的污染物和/或者雜質(zhì)(例如乙醛)滲入所述層并進入瓶子內(nèi)部。經(jīng)過處理的PET瓶子因而可以用于沒有天然味道的飲料，例如特別是不含碳酸的水。?

涂覆中空體的另一個優(yōu)點為在中空體被填充之后，清潔劑和/或者滅菌劑(例如H₂O₂或者肥皂)不能滲透進入中空體的壁中，從而不能進入產(chǎn)品中。另一個優(yōu)點為有機填充材料/雜質(zhì)沒有滲透進入瓶壁內(nèi)，從而可以重復利用該中空體，例如，用于食品包裝。?

除了等離子體涂覆，等離子體滅菌也特別適合于清潔中空體，特別是在食品和飲料包裝工業(yè)中。通過在UV范圍內(nèi)的短波電磁輻射以及離子化和自由基化的等離子組分對污染物(例如有害微生物)的作用進行用等離子體對中空體的滅菌。作為等離子涂覆的另一種選擇，可以進行等離子體滅菌。也可以在處理中空體的過程中組合實施這兩種方法。?

用于對容器進行等離子體處理的設(shè)備和方法，特別是制備用于提高隔氣性的等離子體涂覆的塑料等離子體容器的設(shè)備和方法已經(jīng)廣為人知。?

DE?10225659A1描述了其中在可抽真空的獨立室中將工件內(nèi)部進行等離子體涂覆的方法，其中，等離子體是通過使用微波能產(chǎn)生的。?

在美國第2002/1,796,031A1號中描述了用于特別是PET瓶子的內(nèi)部涂覆的另一種方法。在此，將含碳涂層通過等離子體方法涂覆在瓶子的內(nèi)表面上，其中將準備涂覆的瓶子放入到一個單個室中，并通過微波能在該瓶子的內(nèi)部產(chǎn)生等離子體。?

這些現(xiàn)有技術(shù)中披露的方法的缺點在于，對中空體進行的等離子體處理是在其中安置各自中空體的單個室中進行的。在盡可能短的時間內(nèi)需要制備大量的涂覆容器的大規(guī)模生產(chǎn)的情況下，就需要大量這種類型的單個室。因此，由這些現(xiàn)有技術(shù)已知的設(shè)備和方法必然成本高昂且需要大尺寸的裝置。?

在DE?102004036063A1中描述了克服這些缺點的方法。其披露了用于等離子體涂覆和/或者滅菌的設(shè)備和方法，其中，在真空室中，通過在容器內(nèi)部中的棒狀電極依靠真空室中的微波能產(chǎn)生等離子體。?

微波產(chǎn)生的等離子體，即，通過GHz范圍內(nèi)的電磁波產(chǎn)生的等離子體，其總的缺點在于難以實現(xiàn)對底物進行均勻的等離子體處理，特別是在中空體的情況下。這就意味著特別難于確保沉積具有高隔氣性的均勻?qū)印４送猓诶梦⒉óa(chǎn)生等離子體的情況下需要高能輸入，其在成本方面是不利的。?

為了克服這些缺點，有人提議應該通過應用高頻能(即，在kHz～MHz范圍內(nèi)的電磁波)產(chǎn)生等離子體。例如，在美國6,180,191B1、美國6,539,890B1或者US?6,112,695中描述了該方法。然而，在一些例子中，也描述了在等離子體處理的過程中其中安置容器的單個室。?

因此，因為現(xiàn)有技術(shù)中描述的設(shè)備和方法成本高昂、尺寸大和效率低，所以其是復雜的、昂貴的或者僅僅在某種程度上適合大規(guī)模處理。?