用于对中空体进行等离子体处理的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对中空体进行等离子体处理的设备，其包括真空处理室和用于产生等离子体的装置，其中，该设备的特征在于：用于产生等离子体的装置包括设置在真空处理室中的基本为Ｕ形剖面的电极，当进行等离子体处理时中空体至少部分置入所述Ｕ形电极中，并且该中空体至少暂时地相对于Ｕ形电极移动。此外，本发明专利技术涉及用于对中空体进行等离子体处理的方法，其中，将所述中空体移入真空处理室中，在其中进行等离子体处理，并且所述等离子体是通过电磁场产生的，所述方法的特征在于当进行等离子体处理时将中空体至少部分置入电磁场中，以及所述中空体至少暂时地相对于电磁场移动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。具体而言，根据本专利技术的设备用于在减压下进行PECVD(等离子体增强化学气相沉 积)方法，在该方法中，将薄层沉积在中空体的内表面上。
技术介绍
具体而言，中空体包括用于包装食品、饮料或者药品的容器。这种容器 可以为例如聚酯(特别是PET)、 PS、 PP或者PE的塑料容器。此外，可以 使用生物方法制备的塑料和/或者可生物降解的塑料。本专利技术包括对所有标准 类型容器进行的等离子体处理，特别是对0.1 L 10L的容器进行的等离子体 处理。所述容器可以用所有标准的模塑法制备，例如拉伸吹塑法、挤出法、 注射成型法。所述层可以为玻璃状的SiOx层。具体而言，x的值位于L5 2.5之间。 所述层一般是通过经由等离子体中的电离和重组用氧氧化硅氧烷和/或者硅 氨垸前体分子，特别是HMDSO (六甲基二硅氧烷)，而形成的。氧在此优选 以过量的量使用。此外，可以施用含碳层，特别是所谓的DLC(类金刚石碳)。 特别地，乙炔在此用作前体分子。具体而言，中空体的等离子体涂覆用于降低塑料瓶(特别是PET饮料瓶) 对气体(例如氧气和/或者二氧化碳)的渗透性。对于对氧敏感的饮料和/或者碳 酸饮料(例如啤酒、果汁、牛奶)，常规类型塑料的隔气性不足，使得所得产 品的储存期太短。与没有涂覆的参照瓶相比，涂覆的PET瓶子一般显示的 BIF(屏障改善因子)为特别是5(对氧)和大约2 ~ 3(对二氧化碳)，艮口，其具有 以该因子增加的屏障性。这大大延长了产品的储存期。等离子体涂覆的PET瓶子在饮料工业中的另一个应用为有效地防止PET 内部的污染物和/或者杂质(例如乙醛)渗入所述层并进入瓶子内部。经过处理 的PET瓶子因而可以用于没有天然味道的饮料，例如特别是不含碳酸的水。涂覆中空体的另一个优点为在中空体被填充之后，清洁剂和/或者灭菌剂 (例如H202或者肥皂)不能渗透进入中空体的壁中，从而不能进入产品中。另 一个优点为有机填充材料/杂质没有渗透进入瓶壁内，从而可以重复利用该中 空体，例如，用于食品包装。除了等离子体涂覆，等离子体灭菌也特别适合于清洁中空体，特别是在食品和饮料包装工业中。通过在uv范围内的短波电磁辐射以及离子化和自由基化的等离子组分对污染物(例如有害微生物)的作用进行用等离子体对中 空体的灭菌。作为等离子涂覆的另一种选择，可以进行等离子体灭菌。也可 以在处理中空体的过程中组合实施这两种方法。用于对容器进行等离子体处理的设备和方法，特别是制备用于提高隔气 性的等离子体涂覆的塑料等离子体容器的设备和方法已经广为人知。DE 102 25 659 Al描述了其中在可抽真空的独立室中将工件内部进行等 离子体涂覆的方法，其中，等离子体是通过使用微波能产生的。在美国第2002/1,796,031 A1号中描述了用于特别是PET瓶子的内部涂覆 的另一种方法。在此，将含碳涂层通过等离子体方法涂覆在瓶子的内表面上， 其中将准备涂覆的瓶子放入到一个单个室中，并通过微波能在该瓶子的内部 产生等离子体。这些现有技术中披露的方法的缺点在于，对中空体进行的等离子体处理 是在其中安置各自中空体的单个室中进行的。在尽可能短的时间内需要制备 大量的涂覆容器的大规模生产的情况下，就需要大量这种类型的单个室。因 此，由这些现有技术已知的设备和方法必然成本高昂且需要大尺寸的装置。在DE 10 2004 03 6063 Al中描述了克服这些缺点的方法。其披露了用于 等离子体涂覆和/或者灭菌的设备和方法，其中，在真空室中，通过在容器内 部中的棒状电极依靠真空室中的微波能产生等离子体。微波产生的等离子体，S卩，通过GHz范围内的电磁波产生的等离子体， 其总的缺点在于难以实现对底物进行均匀的等离子体处理，特别是在中空体 的情况下。这就意味着特别难于确保沉积具有高隔气性的均匀层。此外，在 利用微波产生等离子体的情况下需要高能输入，其在成本方面是不利的。为了克服这些缺点，有人提议应该通过应用高频能(即，在kHz MHz 范围内的电磁波)产生等离子体。例如，在美国6,180,191 Bl、美国6,539,890 Bl或者US 6,112,695中描述了该方法。然而，在一些例子中，也描述了在等 离子体处理的过程中其中安置容器的单个室。因此，因为现有技术中描述的设备和方法成本高昂、尺寸大和效率低， 所以其是复杂的、昂贵的或者仅仅在某种程度上适合大规模处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，与 常规的设备和方法相比，所述设备和方法具有紧凑、简化和低成本的设计， 并使等离子体处理尽可能地均匀和一致。根据本专利技术，用如在权利要求l中所述的设备实现这些目的，其中提供 了真空处理室和用于产生等离子体的装置，并且所述用于产生等离子体的装置包括配置在真空处理室中的基本为u形剖面的电极，当进行等离子体处理 时中空体至少部分置入u形电极中，并且中空体至少暂时相对于u形电极移动。所述u形电极具有基本为u形的剖面。其半径可以根据本专利技术自由地选择。本专利技术特别包含的一个的实施方式基本包括直侧壁，和以相对于底壁成 直角设置的两个侧面支架。或者，使所述电极剖面与中空体的形状相匹配，s卩，使u形电极的形状基本与中空体的形状向匹配。所述u形电极以通道的形式沿着纵向延伸。因而在电极的内部可以同时设置多个中空体。因此，无需多个分开的单个室。因此，同时其可以节省空 间，即，减少中空体之间的距离。这使得可以进行节省空间的配置，即，更 小的装配尺寸。优选地，将所述u形电极可交换地排列在真空处理室中。这使得可以对 应于不同的中空体形状使用不同u形电极。由于每次都可以使不同的u形电极类型适合于中空体的不同形状，因而可以得到可变和高效的方法并对中空 体进行尽可能均匀的等离子体处理。将u形电极的尺寸和深度构造为使得中空体与u形电极之间的空隙尽可 能地小，并且如果可能的话，可以将中空体整体地置入到u形电极内部。将U形电极构造为可以由此处理大多数常规的饮料瓶(g卩，体积大约为O.l L~ 1.0 L)。根据一个优选的实施方式，将u形电极的侧壁构造为与管形对电极平行。 特别优选的配置为使管型对电极与u形电极的侧壁的距离基本相同。由此可以在u形电极的内部产生均匀的电磁场，使得以尽可能均匀的方式对中空体进行等离子体处理。所述u形电极基本由导电材料组成，特别是由铜或者特种钢组成。根据本专利技术的一个有利设计，所述设备包括至少两个独立的抽吸装置，一个抽吸装置在中空体的内部产生减压(P2)，而另一个抽吸装置在真空处理 室的内部但是在中空体的外部产生减压(P1)，其中压力(P2)较小，优选比压力 (Pl)小至少10 2000倍。当进行等离子体处理时，所述中空体的内部相对于 真空处理室是以气密形式密封的。特别优选的是，压力(P2)大约为2 Pa，而 压力(P1)大约为3500pa。这确保了仅仅在中空体的内部产生等离子体，而因 此仅仅在中空体的内部进行等离子体处理。通过设定上述的压力条件可以在 需要进行等离子体处理的地方选择性地产生等离子体。从而可以以在能量方 面廉价的方式运行该设备。与仅仅具有一个泵系统的设备相比，因为需要更 少的阀来产生不同的压力(P1)和(P2)，所以含有至少两个独立的泵系统的实施 方式提供的另外优势在于其较少需要保养本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对中空体（４）进行等离子体处理的设备，其包括真空处理室（２）和用于产生等离子体的装置，该设备的特征在于，用于产生等离子体的装置包括设置在真空处理室（２）中的基本为Ｕ形剖面的电极（６），当进行等离子体处理时中空体（４）至少部分置入Ｕ形电极（６）中并且相对于Ｕ形电极（６）至少暂时地移动。

【技术特征摘要】
DE 2008-8-8 102008037159.91、一种用于对中空体(4)进行等离子体处理的设备，其包括真空处理室(2)和用于产生等离子体的装置，该设备的特征在于，用于产生等离子体的装置包括设置在真空处理室(2)中的基本为U形剖面的电极(6)，当进行等离子体处理时中空体(4)至少部分置入U形电极(6)中并且相对于U形电极(6)至少暂时地移动。2、 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少两个 独立的抽吸装置， 一个抽吸装置(14)在中空体(4)的内部产生减压(P2)，而独 立的抽吸装置(12)在真空处理室(2)的内部但在中空体(4)的外部产生减压 (Pl)，所述压力(P2)比压力(P1)小，优选小至少IO 2000倍。3、 根据权利要求1 2中任意一项所述的设备，其特征在于，所述 用于产生等离子体的装置包括用于产生高频范围的电磁场的发生器(10)，优 选产生在kHz和MHz范围的电磁场的发生器(lO)。4、 根据权利要求1 3中任意一项所述的设备，其特征在于，所述 用于产生等离子体的装置包括当进行等离子体处理时至少暂时地设置在中 空体(4)内部的一个或多个管型对电极(8)，并且该管型对电极(8)沿着其纵轴 方向包括用于向中空体(4)中引入气体的多个开口(18)。5、 根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述管型对电极(8)包括 位于其至少一个位置，优选位于面向中空体底部的末端处的至少一个磁体。6、 根据权利要求1 5中任意一项所述的设备，其特征在于，所述 U形电极(6)包括多个单独的部分(6a d)。7、 一种用于对中空体(4)进行等离子体处理的方法，其中，将所述中空 体(4)移入进行等离子体处理的真空处理室(2)中，并通过电磁场产生等离子 体，其特征在于，当进行等离...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔奇恩克鲁格，约翰费尔兹，
申请(专利权)人：克朗斯股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[]