带有阻挡作用材料覆盖层的容器及其制造方法和设备的制作方法

专利名称：带有阻挡作用材料覆盖层的容器及其制造方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有阻挡作用的材料和聚合物构成的非均质结构的容器、如瓶子等。
聚合物材料、如PET的瓶子具有不能阻挡某些气体，特别是氧和二氧化碳气体渗透的缺点。
因此，汽水逐渐失去其二氧化碳气，这些气体穿过聚合物转移到大气中，装在PET瓶子中的汽水的寿命在商业上不会超过几个星期或者至多几个月(例如4-6个月)。
同样，大气中的氧也会穿过聚合物与容器中的液体接触，因而有使液体氧化的危险，并破坏液体的性质，装有啤酒的PET瓶子的寿命在商业上不能超过几星期(例如2-5星期)。
人们知道用一层阻挡作用更高的材料形成双层聚合物壁来提高组成容器的聚合物材料的阻挡作用。
为此，已经提出使用多层合成材料、如从脂肪族聚酰胺和/或不同材料的混合物制成的多层合成材料。因此，容器从多层预制坯开始制造，在多层预制坯中，阻挡材料层插在至少两层聚合物(例如PET)层之间。这样组成的啤酒瓶的商业寿命明显提高(例如到12个星期)。
但是，这种多层容器的主要缺点是各层互相脱离。另外预制坯的制造以及通过吹制或拉伸-吹制从预制坯制造容器比较复杂，需要小心并且成本高。
人们还提出一种通过一种适当材料、如PVDC或热固树脂外涂层的方法来处理聚合物材料的容器。但是，这样得到的阻挡作用很小，并且涂层材料造成基本聚合物材料循环使用的困难。
另外，所有上述已知的方法都使聚合物(例如PET)保持与液体接触，因此不能提供保护，克服接触造成的缺点，即聚合物中的某些成分转移到液体中、聚合物与液体的化学反应、乙醛转移到液体中等方面的可能性，以及许多可能造成感官刺激问题的现象。
还提出过用等离子方法在聚合物(例如PET)壁上沉积一层具有阻挡作用材料，例如硬碳(文献US5041303)。
另外，文献EP0773166叙述了在容器壁的内表面形成一个这种碳层的可能性。这样形成的碳层可以对上面所说的所有缺点有一定的改善。
但是，这种方法涉及比较厚的硬碳层或金刚石(“像金刚石的碳”DLC)类型的碳层。因此，这样形成的容器壁是明显具有硬度的硬碳DLC内层和具有明显变形性的聚合物材料、如PET外层的结合。由于它们的机械性能不同，并且不相容，聚合物和硬碳构成的两层最后常常互相脱离或解体。
总之，由于实施各种不同方法复杂性、生产节奏低以及制造成本高，通过使用上述技术之一制造具有阻挡作用的聚合物瓶子没有得到推广。
本发明的主要目的是同时克服目前已知的改进了的具有阻挡作用的容器遇到的上述所有问题，并提出一种为瓶内所装内容提供有效保护的容器，并在可以接受的经济条件下用不复杂的装置工业化生产这种容器。
因此，根据本发明的第一方面，本发明涉及一种由一层具有阻挡作用的材料和一层根据本发明的聚合物材料组成的非均质结构的容器、如瓶子等，其特征在于，具有阻挡作用的材料由一种覆盖在聚合物基质上的具有聚合物趋势的无定形碳材料组成。聚合物基质由已经具有容器最终形状的容器毛坯构成。
通过具有聚合物趋势的无定形碳材料，人们可以确定一种不仅含有硬碳中已经有的CH和CH2键，而且还含有硬碳中没有的CH3键的碳(为了确定这种概念，CH3、CH2、CH的比例在硬碳中的分别为0、40、60，在具有聚合物趋势的无定形碳中为25、60、15，而电子状态sp3、sp2、sp的比例对硬碳为68、30、2，对聚合物型的碳为53、45、2)。
具有聚合物趋势的无定形碳材料的选择可以解决硬碳或DLC的硬度造成的问题，实际上，具有聚合物趋势的无定形碳材料的机械硬度明显低于硬碳的硬度，并且这种材料的变形性与聚合物材料、如PET层相差不多；因此，根据本发明由这种具有聚合物趋势的无定形碳材料附着在PET这样的聚合物材料基础上形成的容器壁可以承受常见的变形，不会导致两层的分离。
当然，由于内在的物理-化学结构，具有聚合物趋势的无定形碳材料的分子渗透系数低于到目前使用的硬碳的分子渗透系数，因此人们认为它的阻挡作用不够完善。这是到目前为止这种材料以及硬碳或DLC组成的具有阻挡作用的碳层由被丢开不用一个原因。然而，出人意料的是，用具有聚合物趋势的无定形碳材料进行的试验表明，在某些操作条件下得到的阻挡作用对汽水和可氧化液体的使用是富富有余的。
还可以考虑使用纳米组份类型的碳(或DLN)，也就是由稳定的和随机组成的互相鳞状迭盖的双层网组成，其中一个网为具有聚合物趋势的无定形碳(a-cH，具有直到50％的sp3键)，另一个网可以是用氧稳定的硅(a-SiO)-和具有金属原子夹杂物的纳米组份。
具有聚合物趋势的无定形碳材料覆盖层的厚度小于3000埃(超过该厚度，碳层厚度太大，机械硬度太高，有断裂和/或分离的危险)，最好在800到1500埃之间。
人们注意到，聚合物型的无定形碳虽然在所指出的厚度内还是透明的，但是它呈金黄色，有助于保护不受紫外线照射(特别是保护啤酒)。已经证明，在某些操作条件下，这种保护对紫外线的阻挡效率取决于覆盖层的厚度，并且阻挡效率非常明显地地随外界光照强度增加而迅速增加(指数在黑暗中约为8，而指数在白天的光线下大约为30)。
由于碳层的固有硬度，在实际应用中的聚合物材料或聚酯、如PET或PEN的厚度可以减小。在这方面人们还注意到，碳覆盖层有助于减少容器壁在含气液体、如汽水的压力作用下发生变形。因此，容器保持稳定的形状，并且其内部体积保持不变，不会造成容器内所含液体成分的任何改变。
虽然具有阻挡作用材料的覆盖层能够沉积在容器毛坯外，但是这种覆盖层最好形成容器的内层，使其有助于聚合物材料与容器中所含液体的隔离，因此扩大阻挡作用，使聚合物成分不能转移到液体中，聚合物物质与液体物质间不能进行化学反应，乙醛不能转移到液体中，等等。
这里要强调的是，形成本发明所述容器的基础是在具有一个化学键的聚合物基质表面的碳原子和与具有有一个自由化学键的聚合物接触的碳材料原子之间建立化学键，这种化学键与聚合物基质表面的碳具有的化学键相结合。在这些条件下，含碳材料覆盖层通过特别强的化学键与聚合物基质连接；但是，前面所述的具有聚合物趋势的碳材料，即强化学键伴随着碳覆盖层有比较大的变形能力，这两个特点共同导致不再具有老的硬碳或DLC容器缺点(特别是层的分离)的结构。
为了沉积这种具有可与聚合物表面碳原子的化学键连接的自由化学键的碳原子的含碳覆盖层，可以使用等离子体沉积方法。
因此，根据本发明的第二方面提出一种通过电磁波激发建立的等离子体形成容器(如瓶子等)的方法，容器是由一种阻挡作用材料和一种聚合物材料的构成的非均质结构，聚合物材料成为具有所述要得到的容器外形的基质，该方法的特征在于，按照下面的步骤用含有具有聚合物趋势的无定形碳材料的阻挡作用材料覆盖所述成为基质的聚合物材料—把形成基质的聚合物材料的容器毛坯放入一个槽中；-在一个反应室中以低于10毫巴的非常低的压力至少注入一种气态含碳母体，母体在烷烃、烯烃、炔烃、芳烃或它们的某些组合中选择。
-在反应室中建立一个UHF范围内能量较弱的微波电磁激发，用于产生等离子体，产生等离子体的温度条件为一方面保持聚合物的温度低于玻璃转化的温度，另一方面使聚合物趋势无定形碳材料沉积。
在第一种可能的实施方式中，聚合物材料的容器毛坯在把气态含碳母体注入到成为反应室的槽中时是封闭的，这样，具有聚合物趋势的无定形碳覆盖层就沉积在容器毛坯的外表面。
在第二种可能的实施方式中，在容器毛坯内产生明显负压的同时，气态含碳母体进入到聚合物材料的容器毛坯内，因此容器毛坯形成反应室，这样只在毛坯内产生等离子体，并且具有聚合物趋势的无定形碳覆盖层沉积在容器毛坯的内表面；另外，为了避免容器由于内部的真空而发生变形，同时在槽中形成负压，以减少毛坯内外之间的压差。另外，在这种情况下，槽的横向尺寸最好接近容器毛坯体的尺寸，使容器毛坯放入后空隙不大，以便使用功率较小的抽真空装置。
由于使用具有本发明方法特征的装置，能够用功率不大的微波在大约几秒和不超过20秒的短时间内产生厚度小的具有聚合物趋势的无定形碳材料的覆盖层沉积，覆盖层厚度要求小于3000埃，特别是在800到1500埃之间，微波功率为几百瓦(例如200到600W)，每立方厘米的功率密度约为0.5到2瓦。因此在组成容器毛坯并且作为含碳覆盖层沉积(根据情况不同在内部或外部)基质的聚合物材料中的温度相应提高保持比较低，并低于聚合物玻璃转化的温度(对PET约为80℃)。
这些是在低压(不超过几个毫巴，实际使用大约为0.01到0.5毫巴)微波等离子体或“冷等离子体”的作用下形成含碳覆盖层的条件，这些“冷等离子体”产生具有前面所述的优点的聚合物趋势的无定形碳结构，即由超含氢无定形碳网组成或包括超含氢无定形碳网的结构。
除了得到在聚合物基质上有机械强度良好的阻挡层的容器外，本发明所述方法还提供了便于制造可用于无菌装瓶线的无菌容器的明显优点。
含碳覆盖层沉积过程中产生的等离子体足以对容器毛坯的内表面进行所需要的清洗。
为了得到很高的无菌程度，可以考虑使用一种事先雾化成微滴状或以蒸汽形式引入的杀菌剂，例如用一个水封器在容器毛坯的内表面使用杀菌剂(例如双氧水、磷酸、水蒸气等)；随后在上述条件下生成等离子体可以产生一种能够减少原始细菌污染的强还原介质(例如产生天然氧)，以满足消毒的要求。
为了实施上述方法，根据本发明的第三方面提出一种用电磁波激发等离子体的设备，以形成一种阻挡作用材料和一种聚合物材料组成的非均质结构的容器、如瓶子等，聚合物材料形成基质，基质(容器毛坯)具有要得到的容器的外形，这种设备包括一个等离子体发生装置和一个装有气态母体注入装置和电磁激发装置的槽，这种设备的特征在于，为了用包含具有聚合物趋势的无定形碳材料的阻挡作用材料覆盖所述形成基质的聚合物材料，母体注入装置与气态母体发生器连接，气态母体在烷烃、烯烃、炔烃、芳烃或它们的某些组合中选择；为了用包含具有聚合物趋势的无定形碳材料的阻挡作用材料覆盖所述形成基质的聚合物材料，注入装置通往槽中，并且以低于10毫巴的非常低的压力输送气态母体；电磁激发装置能够产生UHF范围的微波。
在第一实施方式中，槽的尺寸明显大于要处理的容器毛坯的尺寸，并且注入装置通到容器毛坯外的槽中，这样，容器毛坯是封闭的，该设备在容器毛坯外产生等离子体，因此，具有聚合物趋势的无定形碳材料覆盖层沉积在容器毛坯的外表面。
在第二实施方式中，气态母体的注入装置通到位于槽中的容器毛坯内，并且注入装置具有在容器毛坯内打开并且能够在容器毛坯中产生明显负压的泵装置，这样，等离子体在容器毛坯内产生，因此，具有聚合物趋势的无定形碳材料的覆盖层沉积在容器毛坯的内表面。为了避免毛坯由于内部负压而产生变形，同时在槽内产生一个负压，以减少毛坯内、外之间的压差。因此，槽有一个能够支撑气态母体注入装置的注入器和泵装置的吸入喷嘴的活动密封封闭盖；槽还另外包括能够通过容器毛坯的颈部支撑容器毛坯的支撑装置，使所述容器毛坯的瓶口密封贴靠在所述盖子的内表面，在所述喷嘴和注入器的周围。另外，支撑装置最好可轴向移动，以便带动容器毛坯贴向盖子的内表面，并且在沉积覆盖层前戴上所述吸入喷嘴和注入器，或者在覆盖层沉积后使已完成的容器离开。
为了便于使用泵装置并且避免使用超大尺寸的装置，槽的横向尺寸最好接近于容器毛坯体的尺寸。
由于使用根据本发明的装置，特别是由于处理的时间减少，能够工业应用制造具有阻挡层的容器的方法，这种方法可以用适用于目前液体装瓶要求的节奏生产这种容器。
通过阅读下面对非限定实施例的详细描述，可以更好地了解本发明，描述参照以下附图-

图1-3为剖视图，分别示出一种设备的三种实施方式，这种设备可以形成本发明所述包括阻挡作用材料层的容器；-图4为图1设备的一个优选实施例的剖视图，该设备用于在容器内形成阻挡作用材料层。
首先看图1，该设备包括一个具有导体(例如金属)壁的空腔1，空腔的尺寸根据要处理的物体和需要的连接方式确定，空腔1封闭一个槽2，槽2由电磁微波可穿透的材料(如石英)制成壁3所限定。
例如，槽2的上方由一个活动盖子4所封闭，盖子4可以把要处理的物体放入槽中，并且在处理后将物体取出。
为了能在槽中产生真空，槽2通过至少一个接头与外部泵装置(未示出)连接，图1中，两个接头5分别设在底部和盖子4中(泵送用箭头6表示)。
为了最好在低于1毫巴的压力下在槽2中注入至少一种气态母体，至少设有一个注入器7，注入器至少与一个气态或液态母体发生器(未示出)、如储罐、混合器或水封器连接。注入器固定在盖子上，例如穿过盖子轴向延伸在泵装置的接头5中。
空腔1通过一个相对空腔1的侧壁径向延伸的波导8与一个电磁微波发生器(未示出)连接。该波导装有调节装置，例如向下的螺丝12，可以调节空腔。在相反方向(如果空腔与实际情况一样为圆柱形，则为直径的相反方向)有一段装有调节活塞10的波导9，活塞10可以轴向活动，形成横向短路装置。
最后，在槽2的周围有两个分别位于空腔1中的上部和下部环形板，并形成微波的纵向短路。
在要把碳沉积在聚合物材料基质上、即沉积在聚合物材料的容器毛坯上的情况下，气态母体可以在烷烃(例如甲烷)、烯烃、炔族(例如乙炔)和芳烃中选择。
反应室(如前所述或者由槽形成，或者由容器毛坯形成)中的压力应非常低。最好低于10毫巴，实际使用约为0.01到0.5毫巴。
另外，为了不达到聚合物的玻璃转化温度(例如PET为80℃左右)，聚合物基质承受的热必须足够低，因此，为了沉积反应，需要使用能量不大的微波，例如最高几百瓦(例如2.45GHz)的UHF范围微波。
由于沉积条件，特别是碳的低温沉积，得到高含氢无定形碳，这种碳不仅含有CH和CH2根，还含有相当部分的CH3。因此是具有聚合物趋势的碳或“软”碳，其的硬度没有硬碳或DLC高。因此，这种具有聚合物趋势的碳层具有变形能力，使碳层能够随着组成基质的聚合物的变形稍微有所变形。因此聚合物基质和碳有更好的机械结合，从而大大减少甚至消除了分离的危险。
但是，需要了解的是，虽然具有聚合物趋势的碳或“软”碳的硬度没有硬碳或DLC高，但仍然有一定的硬度，并且由于各种原因，硬度明显高于组成基质的聚合物的硬度。因此，因该可以考虑使碳层具有承担完成后容器的部分内在硬度的功能；从而聚合物基质可以卸掉完成容器内部分机械强度的功能。因此可以减少聚合物基质的厚度，进而减少制造每个容器的聚合物量。
另外，碳层的存在加强了容器的机械强度，从而减少甚至消除了装满强碳酸液体的容器的变形能力，因此容器的形状和体积保持稳定，并且避免液体部分脱气。
当然，刚才描述的优点是与前面指出的基本优点同时产生的，并且是首先需要的，这就是得到阻挡作用，特别是防止容器中所含液体与大气之间的气体交换。
最后，由于使用本发明所述的装置，可以实现每秒沉积几百埃的速度，并且得到大约为几秒的处理时间，这个时间与工业制造过程相适应。
当然，还可以考虑该设备的其他实施方式，以便在本发明的范围内产生能够沉积所需要的具有聚合物趋势的无定形碳层的等离子体。
因此，图2中保留了空腔1和槽2的同样布置(对与图1相同的机构用同样的参照数表示)，这里微波的激发从探头13得到，探头13穿过空腔1的侧壁径向深入到空腔1中，并通过轴向导体14与横向方式的波导15连接。
图3表示另一种实施方式，这种方式有一个从探头13开始的微波空腔，探头13横向安装在空腔1的底部，并且近似位于槽2的轴向。在这儿，纵向短路通过唯一的环形板11得到，而唯一的泵喷嘴5设在槽2中。
刚才展示的该设备的不同实施方式可以在聚合物材料的容器毛坯的外表面沉积碳材料，槽2的体积明显大于容器毛坯的体积，使等离子体能够发展，容器毛坯封口放置，避免毛坯内的沉积。
但是，正如前面所指出的，含碳材料的外层只能得到部分的阻挡作用，不能阻止基质聚合物与一般为液体的所含物之间的相互作用。
因此，只有在容器内的基质上沉积阻挡作用层才能得到完全的阻挡作用。这种内层沉积需要处理设备的一种设置。
图4表明图1设备的一个变种，用于沉积含碳内层。槽2的形状最好为横向尺寸或直径不大于要处理的容器毛坯的尺寸，以便于下面描述的槽的抽真空。为了避免毛坯由于内部负压而产生变形，同时在槽内产生负压，以减少甚至消除毛坯内、外之间的压差。
为了能放入容器毛坯并取出处理过的容器，盖子4可以垂向活动(双箭头16)，一个支撑容器毛坯18的垂直臂17穿过盖子4；该臂可以垂向活动(双箭头19)并可转动。
盖子4包括一个设有轴向通道21的内配件20，气态母体注入器7通往通道20，或与之相对。轴向通道21的下端形成能够以密封的方式接受容器毛坯18的瓶颈口23的座22，使容器毛坯轴向准确定位。配件20另外有一个环形开口，上述支撑臂17穿过该环形开口，中心通道22与该开口连通；这个开口形成泵装置方向的吸入喷嘴5，以形成真空。为了保证只在容器毛坯中建立等离子体的条件，在容器毛坯中建立明显的负压，同时在槽中产生前面所述的补偿负压。
由于这种设置，能够在容器毛坯中产生等离子体，容器毛坯本身成为反应室，这样可以形成含碳材料的内沉积。
作为一个例子，使用了图4的设备，用乙炔作为气态母体，通过直径4毫米的注入器进入容器毛坯的瓶口，流量为80sccm，压力为0.25毫巴。毛坯内的剩余压力大约为0.2毫巴，已经证明，槽内50毫巴的剩余压力足以阻止毛坯在这些条件下产生变形。激发通过UHF范围的微波得到，频率为2.45兆赫(即真空中的波长λ=12厘米)；微波的功率大约为180瓦。在这些条件下，可以以250埃/秒的增长速度进行碳的沉积，也就是在大约6秒的时间内得到厚度为1500埃的碳层。
根据第二个例子，使用了图4类型的设备，在容器毛坯中注入乙炔，流量约为160sccm，压力约为0.1毫巴。在这种情况下，对于一个半升的瓶子，用功率大约为350瓦的微波，或1升的瓶子，500瓦的微波，在2到3秒的时间内得到有效阻挡层。
在容器制造过程中使用等离子体可以根据处理条件(特别是时间)考虑以简单的方式在容器无菌制造、装瓶和封口生产线装置中实现容器内部的清洗或除菌(消毒)。
含碳层沉积过程中产生的等离子体足以使毛坯的内表面得到初级程度的清洗。
为了进行更高水平的处理，一种简单的氧等离子体产生活跃的种类，例如亚稳类、原子氧或分子氧，它们能够在自身能量的作用下把原始细菌污染减少到足够的比例中，以满足卫生标准的要求。
这些处理在与工业装置相适应的少于十几秒的时间内进行。
为了得到高级的消毒，应该使用消毒剂，例如双氧水H2O2，在与毛坯接触一个预先确定的时间后，在消毒剂上使一种氧等离子体起作用，等离子体在双氧水-氧的混合物中产生的物理-化学现象产生上述的活跃种类和其他具有强还原性并且能够具有很强杀菌作用的种类。
还可以考虑把等离子体处理作为消除象磷酸这样是还原剂的杀菌剂的技术。
这里可以强调的是，双氧水除了杀菌作用外还作为基质表面存在的聚合物碳原子之间的自由根产生剂，导致聚合物表面可以接受沉积在表面的碳原子的自由根数增加，因此加强了建立在聚合物和沉积在聚合物表面的碳之间的化学键。所以可以考虑通过将双氧水喷在基质表面在等离子气体中沉积含碳层，然后使基质表面处于氧等离子体中，使碳层更好地附着在聚合物上。
权利要求
1．一种容器、如瓶子，具有由具有阻挡作用的材料和聚合物材料组成的非均质结构，其特征在于，具有阻挡作用的材料包括具有聚合物趋势的无定形碳材料，覆盖在聚合物材料的基质上。
2．根据权利要求1所述的容器，其特征在于，具有阻挡作用的材料是一种以具有聚合物趋势的无定形碳为基础的纳米结构。
3．根据权利要求2所述的容器，其特征在于，具有阻挡作用的材料是一种以具有聚合物趋势的无定形碳为基础并具有金属原子夹杂物的纳米结构。
4．根据上述权利要求之一所述的容器，其特征在于，阻挡作用材料覆盖层的厚度小于3000埃左右。
5．根据权利要求4所述的容器，其特征在于，阻挡材料覆盖层的厚度在50到1500埃之间。
6．根据上述权利要求之一所述的容器，其特征在于，聚合物为聚烯烃或聚酯，特别是PET或PEN聚酯。
7．根据上述权利要求之一所述的容器，其特征在于，阻挡材料覆盖层沉积在容器内的基质上。
8．根据权利要求1至6之一所述的容器，其特征在于，阻挡材料覆盖层沉积在容器外的基质上。
9．使用电磁波激发的等离子体形成容器(如瓶子等)的方法，该容器具有由一种具有阻挡作用的材料和一种聚合物材料组成的非均质结构，聚合物材料形成具有要得到的所述容器形状的基质，该方法的特征在于，用一种阻挡作用材料覆盖形成基质的所述聚合物，阻挡作用材料包括一种具有聚合物趋势的无定形碳材料，操作步骤如下-在已经产生强真空的槽(2)内放入一个由聚合物材料构成的容器毛坯(18)，容器毛坯形成所述的基质；-以非常低的压力在反应室(2,18)中注入至少一种气态含碳母体，母体在烷烃、烯烃、炔烃、芳烃或它们的某些组合中选择；-同时在反应室中建立能量较低的UHF范围内的电磁微波激发，微波能量能够在一定温度条件下产生等离子体，温度条件一方面使聚合物保持在低于玻璃转化的温度下，另一方面产生具有聚合物趋势的无定形碳材料的沉积。
10．根据权利要求9所述的方法，其特征在于，聚合物材料的容器毛坯(18)在气态含碳母体注入到槽(2)中毛坯外时是封闭的，注入体积在槽和容器外之间，构成反应室，这样就在容器毛坯的外表面形成具有聚合物趋势的无定形碳材料覆盖层。
11．根据权利要求9所述的方法，其特征在于，气态含碳母体注入到聚合物材料的容器毛坯(18)中，因此容器毛坯成为反应室，这样，在容器毛坯中产生明显负压的同时，等离子体只在毛坯内形成，并且具有聚合物趋势的无定形碳材料的覆盖层沉积在容器毛坯的内表面，同时在槽中产生负压，以减少毛坯内、外之间的压差。
12．根据权利要求11所述的方法，其特征在于，槽(2)的横向尺寸接近于容器毛坯(18)的身体的横向尺寸，使容器毛坯放入后空隙不大，便于在槽中形成真空。
13．根据权利要求9至12之一所述的方法，其特征在于，气态母体以低于1毫巴的压力注入。
14．根据权利要求9至13之一所述的方法，其特征在于，在形成具有聚合物趋势的无定形碳材料内覆盖层之前，在容器毛坯(18)中形成能够产生天然氧的氧等离子体，以清洗容器毛坯。
15．根据权利要求9至13之一所述的方法，其特征在于，在形成具有聚合物趋势的无定形碳材料内覆盖层之前，在容器毛坯(18)中喷射一种杀菌剂，然后建立氧等离子体，这样，等离子体形成一个能够减少细菌污染的强还原环境。
16．使用电磁波激发的等离子体形成容器(如瓶子等)的设备，该容器具有由一种具有阻挡作用的材料和一种聚合物材料的组成的非均质结构，聚合物材料形成具有所述要得到容器的形状的基质(容器毛坯(18))，该设备包括一个等离子体发生器和具有气态母体注入装置(7)的槽(2)及电磁激发装置(8-12)，该设备的特征在于，为了用包括具有聚合物趋势的无定形碳材料的具有阻挡作用的材料覆盖所述形成基质的聚合物材料，母体注入装置(7)与气态母体发生器连接，气态母体在烷烃、烯烃、炔烃、芳烃或它们的某些组合中选择，注入装置的设置可以以非常低的压力输送气态母体，并且电磁激发装置(8-12)能够产生UHF范围的微波。
17．根据权利要求16所述的设备，其特征在于，槽(2)的尺寸明显大于要处理的容器毛坯(18)的尺寸，并且注入装置通到容器毛坯(18)外的槽(2)中，这样容器毛坯是封闭的，该设备在容器毛坯外产生等离子体，从而具有聚合物趋势的无定形碳材料覆盖层沉积在容器毛坯的外表面。
18．根据权利要求16所述的设备，其特征在于，气态母体注入装置(7)通到放在槽(2)中的容器毛坯(18)中，并且该设备具有在容器毛坯(18)中打开的泵装置(6)，能够在容器毛坯中产生负压，这样等离子体在成为反应室的容器毛坯内产生，从而具有聚合物趋势的无定形碳材料覆盖层沉积在容器毛坯的内表面，另外，泵装置(6)还能同时在槽(2)中产生负压，以减少毛坯内、外之间的压差。
19．根据权利要求18所述的设备，其特征在于，槽(2)有一个密封封闭的活动盖子(4)，用于支撑气态母体注入装置(7)和泵装置的吸入喷嘴(5)，并且盖子(4)还另外有一个支撑装置(17)，该装置能够通过容器毛坯的颈部支撑所述容器毛坯(18)，使所述容器毛坯的瓶口(23)以密封的方式贴靠所述盖子的内表面，包围在所述吸入喷嘴和注入器的周围。
20．根据权利要求19所述的设备，其特征在于，支撑装置(17)可轴向移动(19)，以便带动容器毛坯贴向盖子(4)的内表面，在覆盖层沉积前戴上所述吸入喷嘴和注入器，或在覆盖层沉积后使完成的容器离开。
21．根据权利要求16至20所述的设备，其特征在于，微波激发装置包括一个与槽(2)周围的空腔(1)径向连接的波导(8)，所述空腔(1)设有一个包围所述槽的纵向短路装置(11)，并且波导设有横向短路装置(10)。
22．根据权利要求18至21之一所述的设备，其特征在于，槽(2)的横向尺寸接近于容器毛坯(18)的身体的横向尺寸。
23．根据权利要求16至20之一所述的设备，其特征在于，微波激发装置包括探头(13)，该探头与一个波导(15)连接，并且径向位于槽(2)周围的空腔(1)中，所述空腔(1)设有纵向短路装置(11)。
24．根据权利要求16至20之一所述的设备，其特征在于，微波激发装置包括探头(13)，该探头与一个波导(15)连接，并且轴向位于槽(2)周围的空腔(1)中，所述空腔(1)设有纵向短路装置(11)。
全文摘要
本发明涉及通过电磁波激发产生的等离子体在聚合物材料的基质表面形成具有聚合物趋势的无定形碳材料覆盖层,聚合物材料基质具有要得到的容器(如瓶子等)的形状,在一个已经形成强真空的槽(2)中放入一个形成所述基质的聚合物材料的容器毛坯(18);在反应室((2,18)中以非常低的压力至少注入一种气态含碳母体,母体在烷烃、烯烃、炔烃、芳烃或它们的某些组合中选择;同时在反应室(2,18)中建立UHF范围的电磁激发微波,电磁微波的功率较低,能够在一定的温度条件下产生等离子体,温度条件一方面使聚合物保持在低于玻璃转化的温度下,另一方面能产生具有聚合物趋势的高含氢碳材料的沉积。
文档编号B65D8/06GK1298328SQ99805550
公开日2001年6月6日 申请日期1999年3月25日 优先权日1998年3月27日
发明者戴维·达拉斯, 让－米歇尔·刘斯, 帕特里克·楚里特, 奈玛·保特罗伊, 纳萨·伯尔迪, 法布里斯·奥格 申请人:西德尔公司