热塑性材料制成的容器的处理机器的制作方法

专利名称：热塑性材料制成的容器的处理机器的制作方法
热塑性材料制成的容器的处理机器本发明涉及一种对热塑性材料制成的瓶子类容器的处理机器的改善，尤其是涉及 能够在这些容器表面沉积一种能特别改善它们的渗透性的保护层的机器的改善。比如，用PET制成的瓶子对气体的交换特别敏感，众所周知，如在文献W000/66804 中所描述的，通过沉积一层能够对气体阻挡的保护层来处理这些瓶子的内壁。这种保护层 降低了 PET的渗透性，因此能够改善所述瓶子的寿命。这种处理包括在容器中，在真空下注入小量的一种乙炔类或其他前驱气体，如乙 烯或一种氦、氧和HDMS的混合物，它们分解成一种成等离子体状态的微粒云，这种等离子 体由微波能量产生且该等离子体包含的碳微粒沉积在内壁，比如容器的内壁上。一经处理 结束，在处理区域中便建立起一个大气压，而被处理的容器便撤出。未被沉积在容器壁上的残留碳微粒形成一种尘埃，它们很可能污染机器的不同通 路，对测量仪器，比如控制真空的压力传感器以及控制流量和前驱气体压力的压力流量调 节器，产生影响。压力的周期变化产生碳残余微粒的运动，该运动位于容器处理区域中，但也位于 与测量仪器相连的通路中。残余微粒在通路中来回运动；在回复到被处理区域的大气压且在建立真空时，先 于对一新的瓶子进行处理操作，这些残余微粒就朝着测量仪器移动；在两个运动之间，所述 微粒停滞在所述的处理区域及在与该区域相连的不同通路中。这些残余微粒沾污测量仪器尤其是沾污那些保护仪器的过滤器，而这种沾污在将 仪器连接到处理区域的通路中产生负载失去的变化，这样便引起指示值的漂移及误差。通常，为克服这一对过滤器的污染问题，建立一个干预程序来有规律地，比如每隔 五天，对它们进行清洁处理；当然这种程序考虑了被机器处理的容器数量，但还呈现一种经 验的特点。此外，在实施这些干预程序的清除时还伴随有机器的完全停机；它们极大地干扰 了机器的生产。本发明提出一种对通路污染和测量仪器保护过滤器的沾污的相关问题的解决方 案；该方案主要能取消干预程序，这些程序具有如停机以及停止容器尤其是瓶子的生产的 缺陷。本发明提出一种完善这类对瓶子进行处理的机器，通过比如在它们的内壁上迂回 沉积碳来改善它们的渗透性。本发明的这一改善由一种布置组成，面对这种由于碳的残余微粒的循环产生的污 染，它能够保护比如像压力传感器和/或压力流量调节器那样的测量仪器，同时解决负载 失去的变化问题。这种改善能够避免测量误差和漂移的经典问题；它尤其能够保证长期的压力测量 和流量测量的重复性，它们各自影响控制真空的压力传感器的电平以及控制前驱气体导入 的流量和压力的流量计调节器的电平。本发明的机器包括至少一个压力传感器形式和/或具有压力调节功能的流量计形式的测量仪器，它通过一个合适的通路与容器的真空处理区域相连通，在区域中通过微 波辐射，形成由乙炔类前驱气体发展成的等离子体形式的微粒，所述乙炔类前驱气体通过 一个注射器引入所述容器，所述测量仪器经受一个连续周期的压力变化，范围从对应于容 器处理阶段的准真空的值，到对应于撤出已处理容器并导入新容器的阶段的大气压力的值。所述机器在将所述容器处理区域与所述测量仪器连接的通路上包括一恒定的无 负载型的过滤装置，该过滤装置由一回旋过滤器组成，它包括一沉积室，配置在一离心切向 管道和一泄出管道之间，所述回旋过滤器用其离心切向管道与伸展至实施对上述容器处理 的区域的通路段连接，以及用其泄出管道与伸展至测量仪器的通路段连接，其方式为能够 一方面在所述回旋过滤器中上升流通过期间自动阻止残余微粒并暂时保留住该残余微粒 在后者的所述沉积室中，另一方面，通过回流来对沉积室自动进行清扫，回流的气流能够激 励在所述沉积室中的所述残余微粒并将它们朝向外部排出。在一个大规模工作的容器处理机器上，流经回旋过滤器的气流和回流能够避免沉 积室的饱和；它保持工作正常，保证无需维护的功能。本发明的机器还包括一通路，它的一部分位于回旋过滤器的下游，即位于后者和 测量仪器之间，其能够接受气体等，至于体积，它足以在所述回旋过滤器的沉积室中建立显 著的回流，以激励和自动排出停留在所述室中的残余微粒。根据本发明的另一配置，该机器包括一通路，它的一部分位于回旋过滤器的上游， 在后者和处理区域之间，能够接受气体，至于体积，它小于下游段的体积，能将储存在所述 回旋过滤器处的全部微粒通过位于上游的段朝向所述处理区域传递。根据本发明的机器还包括一由压力传感器构成的测量仪器，它通过一通路连接到 一管路上，该管路一方面用作在容器中建立真空，另一方面在对容器处理之后重建大气压 力，该通路在其长度方向包括一回旋过滤器。根据本发明的另一配置，机器包括一由具有压力调节功能的流量计构成的测量仪 器，所述流量计通过一合适的通路为注射器供气，该注射器把前驱气体引进到待处理的容 器中，所述通路在其长度方向上包括一回旋过滤器。根据本发明的机器还包括至少一个回旋过滤器，该回旋过滤器包括-一在垂直轴上为圆柱形的上体，-一管道，切向配置在所述圆柱体的上部，且与垂直于后者的轴的一轴同心，所述 管道与容器的处理区域连通，且能够实现对残余微粒的离心作用，-一倒锥形的沉积室，配置在所述圆柱体下，用于重新接收所述残余微粒，-一泄出通道，潜入所述圆柱体的中心，所述泄出通路朝对应的测量仪器的方向延 伸至所述圆柱体之下。本发明的机器还包括一回旋过滤器，其泄出管道延伸到圆柱体中，管道的延伸高 度约为圆柱体直径的2/3。本发明的机器还包括一回旋过滤器，它的沉积室的锥形部分在高度上延伸，该高 度对应于圆柱体的工作圆柱壁的高度和该圆柱体的直径。本发明还涉及一种过滤方法，它能保护至少一测量仪器来控制机器中操作的容器 的处理过程的参数，该机器在处理区域中，能够在所述容器的壁上，通过用前驱气体形成的等离子体，实现在所述容器上沉积碳微粒的保护层，所述测量仪器承受连续周期的压力变 化，范围从对应于在容器处理阶段的真空值，到在排出处理的容器并放置一新的容器期间 的大气压的值，所述方法在于-通过在一个合适的回旋过滤式的装置中的气旋效应，利用上述微粒的离心作用， 将残余微粒停止在待处理区域和所述仪器之间，气流激励所述离心作用，且利用离心作用 工作，该气流在重建大气压力期间运动，-在原位将所述停止的微粒暂时储存在一个沉积室中，-利用通过所述回旋过滤器的回流激起的气流，在载有微粒的区域实施真空期间， 激励被暂时储存在所述沉积室中的所述残余微粒，所述气流的力度和数量准备充分，以驱 动最近储存的残余微粒并用于将其排出。但本发明将在以下的叙述和附图的帮助下进一步作详细说明，附图中

图1为一种处理一个瓶子内表面的机器的局部示意图，示出两个测量仪器的保护 装置，连接到实施处理的区域，在该区域中循环有载有微粒的气体；图2为过滤装置的垂直剖视示意图，该过滤装置为旋流过滤器形式，将其集成在 每个测量仪器的固有的保护装置上；图3为沿图2的3-3所作的剖视图。图1所示的处理机器能够在在一个比如瓶子(1)的内表面上沉积一保护层。该瓶子⑴配置在一密闭的围体(2)中，所述围体(2)本身配置在一室⑶中，它 起着微波腔的作用。一发生器(4)连接到室(3)，用于提供具有合适微波的辐射。限制围体O)的壁(5)由一透辐射材料，如玻璃或石英组成。瓶子(1)以密闭方式固定到一种顶盖(6)上，比如该顶盖能够保证同时密闭围体 ⑵的密封性。在瓶子(1)的内表面上沉积一保护层的处理在很小压力的真空下进行，在瓶子中 和瓶子外部都一样，亦即在围体O)中。真空在瓶子(1)中实现，约有0.05mbar的压力，用一管路(11)实施，连接比如在 顶盖(6)上。同样，围体(2)包括一管路(12)，它能够实现一相对真空，比瓶子(1)的真空稍低； 该真空比如约为50mbar。管路(11)包括一个三通型的电动阀门(13)，以在围体⑵中实现大气压、真空或 在处理进行期间保持真空。同样，管路(12)包括一个三通型的电动阀门(14)，以在围体⑵中实现大气压、真 空或在处理进行期间保持真空。将前驱气体引入瓶子(1)是用一器件来实现的，该器件组成前驱气体的流量和压 力的测量仪器(16)。该仪器(16)由一流量计(17)构成，它还起着压力调节器的功能。前 驱气体的引入用一合适的通路(17’ )来实现，所述前驱气体用一注射器(18)引入瓶子中。 该注射器(18)从顶盖(6)延伸到瓶子(1)内；它延长了通路(17’)。当通过管路(11)在瓶子(1)中建立真空，且因此也在通路(17’ )中建立真空时， 前驱气体便在流量计(17)的控制下被引入由所述通路(17’)组成的区域中，然后引入到注 射器(18)和瓶子(1)中，无需显著地调节支配在所述瓶子(1)中的压力。
包含前驱气体的区域整体中的压力，亦即在瓶子(1)中，在管路(11)中和在通路 (17’)中的压力由另一测量仪器(16’)控制，该测量仪器由一压力传感器(19)组成。该压 力传感器(19)比如用一通路(19’ )连接到管路(11)，且该通路(19’ )明显地也承受压力 变化的周期影响。在瓶子处理操作之后，每个通路(17’，19’ )循环载有残余微粒气体的气流和回 流，在该气体的悬浮下，所述残余微粒组成一种污染尘埃，它能干扰测量仪器(16，16’)，即 流量计(17)和压力传感器(19)。为保护该流量计(17)和该压力传感器(19)，将过滤装置各自安装在通路(17’)和 (19’)的长度上，尤其是在处理操作之后恢复到大气压时和在设置到真空时，安装有阻止被 气流传送的残余微粒的装置，该气流有流体和回流的形式，以实现对瓶子(1)内表面的处
理操作。对于每个通路(17’)和(19’)来讲，该过滤装置优选地可由一气旋型过滤器组成， 它能够通过对所述微粒的离心作用实施有效的过滤。该过滤优选地在没有负载随时间的消失而任何变化的情况下实施；在这类气旋过 滤器中的负载消失组成了恒定性的优点。这种过滤器，在全文中称回旋过滤器(21)，通过简单的离心作用，能够停止将测量 仪器(16，16’)与处理区域相连的各个通路中循环的微粒。同样，有一个回旋过滤器(217) 安装在通路(17’ )的长度方向，和一个回旋过滤器(219)安装在通路(19’ )的长度方向， 所述通路(17’ )和(19’ )分别对应于测量仪器(16，16’)。由于被通路(17’)和(19’)中的气流所携带的微粒的循环速度，因此该离心作用 是可能的。该回旋过滤器的正常功能在对瓶子(1)处理后实施，亦即在真空破坏之后，尤其 是在瓶子(1)中建立大气压力时实施。通过打开电动阀门(13)，在管路(11)携带的顶盖 (6)处让空气进入容器(1)，以实现处理区域大气压的回复。在回复到大气压时，在不同的通路中如通路(17’)和(19’)中建立一种载有碳残 余微粒的气流形式的气流。该气流在很短时间内产生，且有关通路随后保持大气压，在该时 间排出刚被处理过的瓶子(1)，放置一新的待处理瓶子。一旦一个新的容器(1)被放置到位，在瓶子(1)中便建立起真空，同时，通过管路 (11)在不同通路(17’)和(19’)中建立起真空，更精确地说，通过管路(12)在围体⑵中
建立起真空。该真空的建立引发对气体的吸气作用和对在处理区域中的微粒的吸气作用，且它 在回旋过滤器处，引发一反气流或回流，它实际上如在以下要解说的，激励那些已经 被事先离心和被停止在所述回旋过滤器处的微粒。回旋过滤器(21)，对安装在通路(17’)中的标记为(217)和对安装在通路(19’) 中的标记为019)，实现将每个所述通路(17’ )和(19’ )分成两段。伸展在注射器(18)和流量计(17)间的通路(17’)包括一个位于所述注射器(18) 和回旋过滤器(217)之间的下游段(171)，以及一个位于回旋过滤器和所述流量计(17)之 间的上游段(172)。同样，从管路(11)到压力传感器(19)的通路(19’)包括一上游段(191)，它伸展 在所述管路(11)和回旋过滤器(219)间，以及一下游段(192)，位于回旋过滤器和所述压力传感器(19)之间。每个回旋过滤器(21)，如图2所示，包括一圆柱体(22)，位于垂直轴，其体积适配 于安装，约为几个cm3。该圆柱体02)包括一管道(23)，它被切向插入圆柱体上部。如图3所示，该管道 (23)被切向插入圆柱体02)上，以实现对微粒的离心作用，同时微粒渗透进所述圆柱体 (22)中。该管道还与一根垂直于圆柱体0 的轴垂直的轴同心，且它根据情况被连 接到通路(17，)的段(171)和通路(19，)的段(191)上。圆柱体0 还包括一根垂直地伸入到所述圆柱体0 中心的泄出管道(M)，该 管道在圆柱体中凸出地延伸，其高度约为所述圆柱体直径的2/3。泄出管道04)根据情况被连接到通路(17’)的段(172)和通路(19’)的段(192)上。圆柱体02)的工作圆柱壁的高度与所述圆柱体02)直径为相同的数量级，在该 壁上对包含在气体中的微粒进行离心。回旋过滤器的下部由一个沉积室06)组成。该室06)为尖朝底的倒锥形， 制造在一个圆柱块、2Τ)中，该圆柱块、2Τ)位于圆柱体0 的下部中，并可用任何合适的 方式将其固定在圆柱体上。沉积室06)的高度和圆柱体02)的工作圆柱壁的高度为同样数量级的大小。回旋过滤器用循环方式工作，具有与容器处理机器(1)相同的频率。它们的 功能经过几个状态，这些状态为气流的一个循环序列，中间被停止周期所中断。当回旋过滤器正常工作时，为用离心来停止微粒，泄出管道04)起着出口的 作用。该出口有时为死路，且它能通过气体直至在相应通路(17’)和(19’)中以及在所有 处理区域中实现压力平衡。返回时，该管道04)起入口管道的功能，而回旋过滤器则用作 对抗气流，而位于对应沉积室中的残余微粒在回流的作用下激发，退出所述室06)。而在瓶子(1)处理周期阶段，它对应于在所述瓶子(1)中的大气压重新建立的阶 段，亦即在所述瓶子的壁上沉积一保护层的操作之后，回旋过滤器以传统方式工作， 以停止悬浮在气体中的微粒。从该对应于回旋分离阶段的两方面考虑，回旋过滤器休息。在瓶子(1)和不 同通路的抽真空阶段，它重新被气体所穿越，但受回流作用，与气流方向相反。在回流期间， 沉积在沉积室06)中的微粒被气体逆流激励，这些微粒被后者驱动，从而所述沉积室06) 自动抽空；它自动清扫。每个回旋过滤器拦住漂浮在气体中的微粒，而该后者在从载有该微粒的区 域中出来在对应的通路(17’，19’ )中循环，亦即瓶子(1)、管路(11)和注射器(18)中循 环，朝向对应的器件(16，16’)，而此时所述区域回复到大气压。在该压力变化周期的特殊 阶段，微粒被离心处理，并沉积在每个回旋过滤器的沉积室06)中。在沉积室06) 中的这种沉积具有一瞬时的特征。事实上，如前所述，在将真空加到有关区域中时，每个回旋过滤器被气体回 流所穿过，而尤其被该回流所产生的气流通过泄出管道04)导引到位于相应沉积室06) 中的微粒上，所述微粒被该回流所激励，它们被来自管路(11)的吸气所驱动。对于通路(17’)，通过流量计(17)向瓶子(1)注入前驱气体，增加了对上述通路(17’ )的自动清洗作用，尤其是增加了对注射器(18)的清洗。为在通路(19’ )中得到足够的回流通过对应的回旋过滤器019)，尤其是能清扫 沉积室06)的足够回流，下游段(19 可以根据气体量具有高于上游段(191)能力的一贯 能力。以这样的布置方式，，在通过回旋过滤器(219)中的气流时停止的微粒量完全被回流 收回，并被带回到管路(11)中；于是实现对回旋过滤器019)的自动清扫。作为一例，根据本发明的一种可能的实施模式，位于回旋过滤器(219)和传感器 (19)之间的通路(19’)的段(19 为可自由使用的体积，约为18cm3。施加回流的时间，亦 即尤其是在该通路(19’ )中建立真空所需的时间，为50ms，瞬时最大流量为88Ncm7s。在 重新上升至大气压时，该气流的瞬时最大流量约为500Ncm7s。通常，为重新建立大气压力而在安装中施加气流的时间约为100ms。气流的最小瞬 时速度约为166mbar/10ms，而在建立真空时回流的最小瞬时速度约为-IOOmbar/10ms。对于流量计(17)，数据并不同，确实，所连接的回旋过滤器017)的功能同样与和 压力传感器(19)相连的回旋过滤器不同。实际上，在真空建立之后，它通常对应于回流，流量计的通路(17’)，在前驱气体的 情况下，是气体控制的一个循环的所在地。在回流期间，，回旋过滤器017)的沉积室06) 以同回旋过滤器019)的沉积室相同的高速被清扫，而随后它被前驱气体继续清扫，但以 一个慢得多的速度，所述前驱气体被引入处理区域中尤其是瓶子(1)中。位于回旋过滤器017)和流量计(17)之间的通路(17’ )的段(172)的体积约为 3cm3。该体积足以在建立真空期间实现对位于沉积室06)中的残余微粒的重大激励，所述 微粒随后被通过所述室06)和回旋过滤器(217)的前驱气体的循环所驱动。另外，对于流量计(17)，施加回流的总时间约为2s，流量为15 3Ncm7s ；该回流 的瞬时最大流量约为15Ncm7s。还是对于流量计(17)，气流的瞬时最大流量在重新上升到大气压过程中约为 100Ncm3/s。
权利要求
1.一种容器处理机器，采用一种由前驱气体形成等离子体的方法，在每个容器的壁上 真空沉积碳微粒保护层，所述机器包括至少一个压力传感器(19)形式和/或具有压力调节 功能的流量计(17)形式的测量仪器(16，16’)，它通过一个合适的通路与容器的处理区域 相连通，在该区域中通过微波辐射，形成由乙炔类前驱气体发展成的等离子体形式的微粒， 所述乙炔类前驱气体通过一个注射器(18)引入所述容器，所述测量仪器承受一个连续周 期的压力变化，范围从对应于容器处理阶段的准真空的数值，到对应于撤出已处理容器并 导入新容器的阶段的大气压力的数值，其特征为在将所述容器处理区域与上述测量仪器连接的通路上，包括一恒定无负载型的过滤装 置，该过滤装置由一回旋过滤器组成，该回旋过滤器包括一沉积室( )，配置在一离 心切向管道03)和一泄出管道04)之间，所述回旋过滤器通过其离心切向管道03)与伸 展至对所述容器进行处理的区域的通路的段连接，以及通过其泄出管道04)与伸展至测 量仪器的通路的段连接。
2.如权利要求1所述的机器，其特征为它包括一通路，其一段位于回旋过滤器的下游，亦即位于该后者和测量仪器之间，其能够接受气体等，至于体积，它足以在所述回 旋过滤器的沉积室中建立显著的回流，以激励并自动排出停留在所述室中的残余微粒。
3.如权利要求1所述的机器，其特征为它包括一通路，其一段位于回旋过滤器的上 游，亦即位于该后者和处理区域之间，其能够接受气体，至于体积，它小于下游段的体积，能 够将储存在所述回旋过滤器处的全部微粒经过位于上游的所述通路的段朝向所述处理区 域传递。
4.如权利要求1所述的机器，其特征为它包括一个由压力传感器(19)构成的测量仪 器(16’)，它通过一通路(19’ )连接到一管路(11)上，该管路一方面用作在容器中建立真 空，另一方面用来在容器处理后重建大气压力，所述通路(19’ )在其长度上具有一回旋过 滤器。
5.如权利要求1所述的机器，其特征为它包括一个由具有压力调节功能的流量计 (17)构成的测量仪器(16)，所述流量计(17)通过一合适的通路(17’ )为注射器(18)供 气，该注射器将前驱气体引进到待处理的容器中，所述通路(17’ )在其长度方向上有一回 旋过滤器01)。
6.如权利要求1所述的机器，其特征为它包括至少一个回旋过滤器(21)，该回旋过滤 器包括在垂直轴上为圆柱形的上体02)；管道(23)，切向配置在所述圆柱体的上部，且与垂直于后者的轴的一轴同心，所述管道 (23)与容器的处理区域连通，且可实现对残余微粒的离心作用，倒锥形的沉积室( )，配置在所述圆柱体0 之下，用于重新接收所述残余微粒，泄出管道(M)，它伸入所述圆柱体0 的中心，所述泄出管道04)朝相应的测量仪器 (16，16’ )的方向延伸至所述圆柱体02)之下。
7.如权利要求6所述的机器，其特征为它包括一回旋过滤器(21)，其泄出管道04) 延伸到圆柱体02)中，其高度约为所述圆柱体02)的直径的2/3。
8.如权利要求6所述的机器，其特征为它包括一回旋过滤器(21)，其沉积室06)的 锥形部在高度上延伸，该高度对应于圆柱体0 的工作圆柱壁的高度和该圆柱体的直径。
9.一种过滤方法，它能保护至少一测量仪器(16，16’ )来控制机器中操作的容器的处 理过程的参数，该机器在处理区域中，能够在所述容器的壁上，通过用前驱气体形成的等离 子体，实现在所述容器上沉积碳微粒的保护层，所述测量仪器承受连续周期的压力变化，范 围从一对应于在容器处理阶段的真空值，到一对应于在排出处理的容器并放置一新的容器 期间的大气压的值，所述方法包括通过在一个合适的回旋过滤器式的装置中的气旋效应，利用所述微粒的离心作 用，将残余微粒停止在待处理区域和所述仪器之间，气流激励所述离心作用，利用离心作用 工作，该气流在重建大气压力期间运动，在原位将所述停止的微粒暂时储存在一个沉积室06)中，利用通过所述回旋过滤器的回流激起的气流，在载有微粒的区域实施真空期间， 激励被暂时储存在所述沉积室06)中的所述残余微粒，所述气流的力度和数量准备充分， 以驱动最近储存的残余微粒并用于将其排出。
10.如权利要求9所述的过滤方法，其特征为该方法在于在至少其中一个通路中，尤 其是在压力传感器(19)的通路(19’ )中，当压力重新上升到大气压力的过程中，建立一个 瞬时气流流量，其值约为500Ncm7s，且在建立真空时，建立一个回流的瞬时流量，其值约为 88Ncm3/s。
全文摘要
本发明涉及一种容器处理机器，采用一种由前驱气体形成等离子体的方法，在每个容器的壁上真空沉积碳微粒保护层，机器包括至少一个测量仪器(16，16’)，它通过合适的通路与容器的处理区域相连通，在该区域中通过微波辐射形成乙炔类前驱气体生成的离子体形式的微粒，所述乙炔类前驱气体通过注射器(18)引入所述容器。测量仪器承受连续周期的压力变化，范围从对应于容器处理阶段的准真空的数值，到对应于排出已处理容器并导入新容器的阶段的大气压力的数值。为保护测量仪器(16，16’)，机器包括恒定无负载型的过滤装置，其包括回旋过滤器(21)，该回旋过滤器包括沉积室(26)，配置在离心切向管道(23)和泄出管道(24)之间，所述回旋过滤器通过离心切向管道(23)与伸展至对所述容器处理的区域的通路段连接，以及通过泄出管道(24)与伸展至测量仪器的通路段连接。
文档编号B04C5/185GK102066606SQ200980122211
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月12日 优先权日2008年6月13日
发明者伊维斯-厄本·杜克拉斯 申请人:西得乐公司