等离子涂层方法技术

本发明专利技术涉及一种使用一种低压等离子体在一个要处理的物体上沉积一个涂层的方法，其中等离子体通过在一个电磁场的作用下使一种低压注入到处理区的反应流体部分离子化得到，该方法的特征在于该方法包括至少两个步骤：一个第一步骤，在这个步骤中，反应流体在一定压力下以第一流量注入到处理区中；一个第二步骤，在这个步骤中，同一反应流体以一个低于第一流量的第二流量注入到处理区中。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用低压等离子体沉积薄层状的封隔涂层的方法，在这种方法中，一种反应流体在低压下被注入到一个处理区中。这种流体在达到使用压力时一般为气体。在这个处理区中建立一个电磁场，以便使该流体达到等离子状态，即导致该流体至少部分离子化。这种按离子化机理产生的颗粒可以沉积在位于处理区中的物体的壁上。这种沉积技术用于各种应用中。这些应用之一涉及把功能涂层沉积在薄膜或容器上，特别是为了降低它们对气体，如氧气和二氧化碳的渗透性。特别是，最近出现一种这样的技术，可以用于对包装易氧化和产品-如啤酒、果汁、碳酸产品如汽水-的塑料瓶覆盖封隔材料。文献WO99/49991描述了一种可以使用乙炔作为反应流体给一个塑料瓶的内表面或外表面覆盖含氢的高度无定形碳涂层的装置和方法。该文献中描述的方法可以只用一个步骤形成特别有效的涂层。为此，本专利技术提出一种利用一种低压等离子体在一个要处理的物体上沉积一个涂层的方法，其中等离子体通过在一个电磁场的作用下使一种低压注入到处理区的反应流体部分离子化得到，该方法的特征在于该方法包括至少两个步骤—一个第一步骤，在这个步骤中，反应流体在一给定压力下以第一流量注入到处理区中； —一个第二步骤，在这个步骤中，反应流体以一个低于第一流量的第二流量注入到处理区中；根据本专利技术的其他特征—各步骤连续衔接，使得两个步骤过渡时反应流体在处理区中保持等离子状态；—第二流量恒定；—第二流量可变；—第二流量在第二步骤的过程中降低；—电磁场的强度在两个步骤的过程中基本保持恒定；—第二步骤中，处理区域的压力低于第一步骤中处理区域的压力；—反应流体包括一种气态碳氢化合物；—反应流体为乙炔；—第二步骤沉积的涂层部分的密度大于第一步骤沉积的涂层部分的密度；—第二步骤沉积的涂层部分的密度从与第一步骤沉积部分交界处开始一直增加到涂层表面处；—沉积的涂层由一种含氢无定形碳组成；—第二步骤沉积的涂层部分的sp3杂化碳(carbone hybrides)原子的比例在涂层表面附近高于与第一步骤沉积的部分相交界附近测量的杂碳原子比例；—该方法用于在一个塑料基件上沉积一个封隔气体的涂层；—基件是一个薄膜；—基件是一个容器；—涂层沉积在容器的内表面；—当基件承受一个大约5％的双轴向拉伸时，涂层保留它的封隔特性。本专利技术还涉及一种使用包括上述特征之一的方法的装置，该装置包括一个供应反应流体的装置，特别是供应装置包括一个反应流体源、一个流量调节阀和一个通到处理区的注入器，其特征在于，在第一和第二步骤之间过渡时控制调节阀，使流入处理区的反应流体的流量下降。另外，供应装置在调节阀的下游包括一个能够储存反应流体的缓冲罐，第一与第二步骤之间过渡时，调节阀关闭，则缓冲罐逐渐排空它所装的反应流体。本专利技术还涉及一种塑料容器，其特征在于，它的至少一个表面有一个按照符合上述特征之一的方法沉积的涂层。本专利技术还涉及一种涂层，其特征在于，该涂层由一种含氢无定形碳材料组成，并且涂层在涂层表面附近的密度(和/或sp3杂化碳原子的比例)大于它与基件相交界处附近的密度。处理站10例如是一个旋转机器的一部分，该机器包括一个围绕一个垂直轴连续旋转运动的循环输送装置。处理站10包括一个由一种导电材料例如金属制成的外壳14，外壳14由一个以A1为垂直轴的管形柱形壁18形成。外壳14的下端被一个底部下壁20封闭。在外壳14以外，一个箱体22固定在外壳14上，箱体22带有一些装置(图中未示)，以便在外壳14内产生一个能够形成等离子体的电磁场。在这种情况下，可以是一些能够产生UHF范围，即微波范围内的电磁射线的装置。在这种情况下，箱体22可以装有一个磁控管，磁控管的天线24通到一个波导26中。例如这个波导26是一个截面为矩形的隧道，该隧道沿一个相对于轴A1的半径延伸并穿过侧壁18直接通到外壳14内。但是，本专利技术也可以在一个设有一射频型射线源的装置的范围内使用，并且/或者所述射线源也可以有不同的安排，例如安排在外壳14的下轴向端。在外壳14内有一个用一种透明材料制成的以A1为轴的管子28，用于通过波导26使电磁波进入到外壳14中。例如管子28可以用石英制成。管子28用于接受一个要处理的容器30。因此它的内径应与容器的直径相适应。另外，应该形成一个空腔32，容器一旦处于外壳内，空腔内将产生一个负压。正如附图说明图1中可以看到的，外壳14的上端被一个上壁36部分封闭，上壁36设有一个直径与管子28的直径基本相等的中心开口，使管子28向上完全开放，以便可以把容器30放到空腔32中。相反，金属下壁20形成空腔32的底部，管子28的下端以密封的方式与金属下壁20连接。因此，为了关闭外壳14和空腔32，处理站10包括一个可以在一个高位(未示)和一个如图1和2中所示关闭低位之间轴向活动的盖子34。在高位，盖子充分地偏离，使容器30可以放到空腔32中。在图2所示的关闭位置，盖子34以密封方式贴靠外壳14的上壁36的上表面。特别有利的是，盖子34不是只有保证空腔32密封关闭一个功能。实际上，它还带有一些补充的机构。首先，盖子34带有容器支撑装置。在所示的例子中，要处理的容器为一些热塑材料的瓶子，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。这些瓶子包括一个在它们的颈部的基础上径向凸出的凸缘，使得可以借助于一个带爪钟形体54抓住瓶子，钟形体54正好贴合或卡合在颈部周围，并最好在凸缘以下。瓶子30一旦被带爪钟形体54支承，就向上贴靠在带爪钟形体54的一个支承表面上。这种支承最好是密封的，使得当盖子处于关闭位置时，空腔32的内部空间被容器壁分为两个部分容器内部和容器外部。这个装置可仅处理容器壁的两个表面之一(内表面或外表面)。在所示的例子中要求仅处理容器的内表面。因此，这种内处理要求能够同时控制容器内气体的压力和组分。为此，容器内部应该能够与一个减压源和一个提供反应流体的装置12连通。因此，反应流体供应装置包括一个反应流体源16，反应流体源通过一个管子38与一个沿轴A1的注入器62连接，注入器62可以在一个可回缩的高位(未示出)和一个低位之间移动，在低位，注入器62穿过开口34深入到容器30内。一个控制阀40位于管子38内，在流体源16与注入器62之间。在图2的装置中可以看到，供应装置12另外包括一个位于管子38中的阀门40与注入器62之间的缓冲罐58。为了使注入器62注入的气体能够离子化，并且在外壳中产生的电磁场的作用下形成等离子体，需要使容器中的压力小于大气压，例如约为10-4bar。为了使容器内部与一个减压源(例如一个泵)连通，盖子34包括一个内通道64，它的一个主要末端通到盖子的下表面，更确切地说，是通到瓶子30的颈部贴靠的支承表面的中心。可注意到，在提出的实施例中，支承表面不是直接在盖子的下表面上形成，而是在带爪钟形体54的一个环形下表面上形成，钟形体固定在盖子34下。因此，当容器颈部上端贴靠支承表面时，容器颈部上端形成的容器30的开口完全包围喷嘴，主要末端通过这个喷嘴通到盖子34的下表面中。在所示的例子中，盖子34的内通道64包括一个结合端66，并且机器的真空线路包括一个固定端68，使得当盖子处于关闭位置时，这两个端部66、68互相相对。所示机器的设置是为了处理由比较容易变形的材料制成的容器的内表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用一低压等离子体在一要处理的物体上沉积一涂层的方法，其中，所述等离子体是通过在一电磁场的作用下使一种低压注入到处理区的反应流体部分离子化来得到的，所述方法的特征在于，所述方法包括至少两个步骤：－一个第一步骤，在这个步骤中，所述反应 流体在一给定压力下以第一流量注入到处理区中；－一个第二步骤，在这个步骤中，同一反应流体以一个低于第一流量的第二流量注入到处理区中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：让特里斯坦乌特勒曼，埃里克阿德里安森斯，
申请(专利权)人：西德尔公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]