專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造包覆有dlc薄膜的塑料容器的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造塑料容器的設(shè)備，所述塑料容器的內(nèi)壁表面上包覆有一層類(lèi)金剛石碳(DLC)薄膜。
背景技術(shù)：
日本已公告專(zhuān)利申請(qǐng)JP(平)8-53117公開(kāi)了一種用于制造包覆有碳薄膜的塑料容器的設(shè)備，其中所述塑料容器的內(nèi)壁表面上包覆有一層碳薄膜。
如圖8中所示，這種設(shè)備裝配有一個(gè)中空的外部電極112，該外部電極112被制成收容一個(gè)容器并且包括一個(gè)空間，該空間的形狀大致與所收容容器120的外部形狀相似，一個(gè)絕緣構(gòu)件111，其對(duì)所述外部電極進(jìn)行絕緣并且當(dāng)所述容器被收容在所述外部電極中的空間內(nèi)時(shí)與該容器的嘴部發(fā)生接觸，一個(gè)接地的內(nèi)部電極116，其被從所述容器的嘴部120A插入到收容于所述外部電極中的空間內(nèi)的容器內(nèi)部，排氣裝置115，其與所述外部電極中的空間連通，來(lái)排出所述空間內(nèi)部的空氣，供給裝置117，其將一種源氣體供送至收容于所述外部電極中的空間內(nèi)的容器內(nèi)部，以及一個(gè)高頻電源(RF電源)114，其被連接在所述外部電極上。這種設(shè)備利用一種等離子體CVD方法制取碳薄膜，所述等離子體CVD方法會(huì)在所述外部電極與內(nèi)部電極之間產(chǎn)生出等離子體。
所述設(shè)備中的接地內(nèi)部電極被從所述容器的嘴部插入到收容于所述外部電極中的空間內(nèi)的容器內(nèi)部。所述源氣體穿過(guò)一條進(jìn)氣導(dǎo)管，該進(jìn)氣導(dǎo)管也用作一個(gè)內(nèi)部電極，并且在所述容器內(nèi)部靠近底部吹出之后，流向本體部分、肩部和口部，隨后被排出至所述容器的外部，并且被排放至所述空間之外。以這種方式，通過(guò)向所述外部電極施加高頻而在插入到所述容器內(nèi)部的內(nèi)部電極與設(shè)置在所述容器周?chē)耐獠侩姌O之間產(chǎn)生電勢(shì)差，由此通過(guò)對(duì)流過(guò)所述容器內(nèi)部的源氣體進(jìn)行激發(fā)而產(chǎn)生出等離子體。

發(fā)明內(nèi)容
在所述設(shè)備中，由于內(nèi)部電極被插入到容器的內(nèi)部，所以外部電極與內(nèi)部電極之間的距離較短，并且等離子體在所述容器內(nèi)部以穩(wěn)定方式產(chǎn)生。但是，所述內(nèi)部電極被完全插入到源氣體型等離子體產(chǎn)生區(qū)域的內(nèi)部，并且由于所述源氣體發(fā)生分解而產(chǎn)生的灰塵會(huì)粘附到所述內(nèi)部電極的外表面上。此外，由于與容器豎軸相關(guān)的水平橫剖面的橫剖面積在容器肩部突然變小，所以流過(guò)所述容器內(nèi)部的源氣體會(huì)在容器肩部處具有較高的氣體壓力和將高的等離子體密度。以這種方式，在等離子體密度高的容器肩部附近，會(huì)有非常多的灰塵量粘附在內(nèi)部電極的外表面上。
因此，在所述設(shè)備中，盡管涂敷工藝的數(shù)目很少，但是灰塵會(huì)隨著排出穩(wěn)定的等離子體重復(fù)執(zhí)行而聚積在內(nèi)部電極上，并且由于所述內(nèi)部電極的功能受到損害，等離子體的產(chǎn)生和放電會(huì)變得不穩(wěn)定。當(dāng)達(dá)到這種狀態(tài)時(shí)，會(huì)變得無(wú)法制取DLC薄膜。因此，為了防止等離子體產(chǎn)生不足和不穩(wěn)定放電現(xiàn)象的出現(xiàn)，往往在涂敷工藝之后執(zhí)行固定次數(shù)的清潔工藝，這種清潔工藝是為了將粘附在所述內(nèi)部電極上的灰塵去除所必需的。但是，在具有這樣一種結(jié)構(gòu)的所述設(shè)備中，即灰塵會(huì)粘附到內(nèi)部電極上，所述清潔工藝必需頻繁執(zhí)行，并且這樣會(huì)使得無(wú)法提高生產(chǎn)率。鑒于前述事實(shí)，為了獲得穩(wěn)定的等離子體放電現(xiàn)象，灰塵粘附問(wèn)題無(wú)法與需要一種外部電極與內(nèi)部電極之間距離很小的結(jié)構(gòu)分割開(kāi)，并且尚未提出同時(shí)解決這兩種問(wèn)題的技術(shù)。還有，當(dāng)然，必需確保阻氧性能與利用具有所述內(nèi)部電極的現(xiàn)有設(shè)備制成的包覆有DLC薄膜的塑料容器的阻氧性能相同。
本發(fā)明的目的在于產(chǎn)生穩(wěn)定的等離子體并且執(zhí)行連續(xù)放電操作，同時(shí)通過(guò)將一個(gè)嘴側(cè)電極設(shè)置在容器的外部來(lái)面對(duì)著一個(gè)容器側(cè)電極，防止了灰塵粘附到所述嘴側(cè)電極上，無(wú)需一個(gè)被制成設(shè)置于所述容器內(nèi)部的內(nèi)部電極的電極。通過(guò)使得這些成為可能(by making thesecompatible)，能夠減少所述清潔工藝，并且能夠提高所述設(shè)備的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。
還有，本發(fā)明的目的在于提供一種嘴側(cè)電極結(jié)構(gòu)，其能夠使得等離子體放電現(xiàn)象非常穩(wěn)定。與此同時(shí)，一個(gè)目的在于使得薄膜成形在容器側(cè)表面的圓周方向上更為均勻地分布。這樣做的原因在于現(xiàn)有設(shè)備中的內(nèi)部電極被設(shè)置成使得其中心軸線與容器的中心軸線成一直線，但是在這些軸線由于微小的機(jī)械加工誤差而不成一直線的情況下，在所述容器側(cè)表面的圓周方向上會(huì)出現(xiàn)等離子體密度的不均勻分布，并且在所述容器側(cè)表面的圓周方向上會(huì)存在微小的薄膜不均勻現(xiàn)象(顏色不規(guī)則)。
還有，本發(fā)明提供了一種適用于嘴側(cè)電極或者圓環(huán)端部或者管狀端部的設(shè)置場(chǎng)所，以便使得等離子體的放電操作非常穩(wěn)定。
還有，本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)化的源氣體進(jìn)入導(dǎo)管，其不會(huì)妨礙等離子體的產(chǎn)生和連續(xù)放電，并且即使位于等離子體區(qū)域的內(nèi)部也不會(huì)受損。
本發(fā)明的目的在于通過(guò)將源氣體進(jìn)入導(dǎo)管設(shè)置成能夠自由地插入一個(gè)深度和從該深度取出而均勻地制取DLC薄膜，其中在所述深度處進(jìn)氣導(dǎo)管從容器的本體部分到達(dá)底部，并且形成一個(gè)源氣體流，該源氣體流不會(huì)從所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管的吹出孔至排氣口不會(huì)發(fā)生停滯，來(lái)將所述源氣體散布到所述容器的整個(gè)內(nèi)壁表面上方。
本發(fā)明的目的在于確保所述源氣體均勻地散布在所述容器內(nèi)部，并且通過(guò)設(shè)置源氣體進(jìn)入導(dǎo)管插入/取出裝置，防止了灰塵粘附到所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管上。也就是說(shuō)，由于成形了一個(gè)使得灰塵不會(huì)粘附到嘴側(cè)電極上的結(jié)構(gòu)，所以所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管插入/取出裝置的引入使得無(wú)需執(zhí)行源氣體進(jìn)入導(dǎo)管清潔工藝。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，所述塑料容器為一種飲料容器。
為了防止等離子體的產(chǎn)生和放電連續(xù)性由于灰塵粘附到內(nèi)部電極上而變得不穩(wěn)定，本發(fā)明提出可以通過(guò)在容器外部設(shè)置一個(gè)嘴側(cè)電極來(lái)解決前述問(wèn)題，所述嘴側(cè)電極面對(duì)著容器側(cè)電極，無(wú)需設(shè)置位于所述容器內(nèi)部的內(nèi)部電極。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備包括一個(gè)容器側(cè)電極，其形成了一個(gè)用于收容一塑料容器的減壓腔室的一部分，和一個(gè)嘴側(cè)電極，其被設(shè)置在所述塑料容器的開(kāi)口上方，其中所述容器側(cè)電極和嘴側(cè)電極被制成經(jīng)由一個(gè)絕緣體相互面對(duì)，所述絕緣體也形成了所述減壓腔室的一部分，還設(shè)置有源氣體供給裝置，用于供給一種能夠被轉(zhuǎn)化成等離子體的源氣體，來(lái)使得所述塑料容器的內(nèi)壁表面包覆一層類(lèi)金剛石碳(DLC)薄膜，該源氣體供給裝置包括一個(gè)設(shè)置于所述減壓腔室中的源氣體進(jìn)入導(dǎo)管，該源氣體進(jìn)入導(dǎo)管由一種絕緣材料制成，用于將供送至所述減壓腔室的源氣體導(dǎo)入所述塑料容器的內(nèi)部；排氣裝置，用于將所述減壓腔室內(nèi)部的氣體從所述塑料容器的開(kāi)口上方排出；并且供給高頻的高頻供給裝置被連接在所述容器側(cè)電極上。
在如權(quán)利要求1中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備中，優(yōu)選的是所述嘴側(cè)電極裝配有一個(gè)圓環(huán)部分，該圓環(huán)部分的孔內(nèi)徑大致等于所述塑料容器的開(kāi)口直徑，并且所述圓環(huán)部分的端部開(kāi)口相對(duì)于所述塑料容器的開(kāi)口同軸排列，并且被設(shè)置在所述塑料容器的開(kāi)口附近。
在如權(quán)利要求1中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備中，優(yōu)選的是所述嘴側(cè)電極被制成具有一個(gè)管狀部分，其從所述減壓腔室的頂部下垂至一個(gè)位于所述塑料容器的開(kāi)口上方的位置，由所述源氣體供給裝置供給的源氣體被導(dǎo)入所述管狀部分的內(nèi)部，并且所述管狀部分的端部被連接在所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管上。
在如權(quán)利要求1、2或3中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備中，優(yōu)選的是權(quán)利要求1中所述的嘴側(cè)電極、權(quán)利要求2中所述的圓環(huán)部分的端部或者權(quán)利要求3中所述的管狀部分的端部與一個(gè)由所述排氣裝置形成的氣體流發(fā)生接觸，所述氣體流從一個(gè)靠近所述塑料容器的開(kāi)口的位置延伸至所述減壓腔室上的排氣口。
在如權(quán)利要求1、2、3或4中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備中，優(yōu)選的是所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管由一種足以耐受等離子體的絕緣性能和耐熱性能的樹(shù)脂材料制成，比如氟樹(shù)脂或者類(lèi)似材料，或者由一種具有絕緣性能的陶瓷材料制成，比如氧化鋁或者類(lèi)似材料。
在如權(quán)利要求1、2、3、4或5中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備中，優(yōu)選的是所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管被設(shè)置成能夠自由地插入一個(gè)深度位置和從該位置取出，其中在所述位置處，所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管通過(guò)所述塑料容器的開(kāi)口從本體部分到達(dá)底部。
在如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備中，優(yōu)選的是設(shè)置有源氣體進(jìn)入導(dǎo)管插入/取出裝置，其在所述源氣體被導(dǎo)入時(shí)將所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管置于一種插入所述塑料容器內(nèi)部的狀態(tài)，而在產(chǎn)生等離子體時(shí)將所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管置于一種從所述塑料容器中取出的狀態(tài)。
在如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備中，優(yōu)選的是所述塑料容器是一種飲料容器。
在權(quán)利要求1中所述的發(fā)明能夠提供一種制造設(shè)備，其以一種穩(wěn)定方式執(zhí)行等離子體放電操作，并且使得灰塵非常難以粘附到所述電極上。通過(guò)使得這種相反事實(shí)成為可能，可以減少清潔工藝，并且可以提供所述設(shè)備的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。當(dāng)然，確保了阻氧性能與利用具有內(nèi)部電極的現(xiàn)有設(shè)備制成的包覆有DLC薄膜的塑料容器的阻氧性能相同。權(quán)利要求2或3中所述的發(fā)明能夠提供這樣一種設(shè)備，其中等離子體的放電操作變得非常穩(wěn)定，并且與此同時(shí)能夠在所述容器側(cè)表面的圓周方向上形成一個(gè)更為均勻的薄膜成形分布。尤其是，能夠改善在頸部處在所述容器側(cè)表面的圓周方向上的顏色不規(guī)則現(xiàn)象。在權(quán)利要求4中所述的發(fā)明能夠提供這樣一種設(shè)備，其中可以以一種穩(wěn)定方式產(chǎn)生等離子體和進(jìn)行連續(xù)放電。在權(quán)利要求5中所述的發(fā)明中，源氣體進(jìn)入導(dǎo)管不會(huì)妨礙等離子體的產(chǎn)生和連續(xù)放電，并且即使在等離子體區(qū)域內(nèi)部也不會(huì)受損。在權(quán)利要求6中所述的發(fā)明能夠使得源氣體散布在所述容器的整個(gè)內(nèi)壁表面上方，來(lái)形成一個(gè)均勻的DLC薄膜。在權(quán)利要求7中所述的發(fā)明能夠防止灰塵粘附到源氣體進(jìn)入導(dǎo)管上，同時(shí)確保了源氣體在所述容器內(nèi)部均勻散布，并且使得對(duì)源氣體進(jìn)入導(dǎo)管進(jìn)行清潔的工藝不再必要。由于不存在粘附于內(nèi)部電極上灰塵污垢，所以本發(fā)明尤其適用于飲料容器。


圖1是一個(gè)示意圖，示出了本制造設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。
圖2是這樣一種情況的示意圖，即在圖1所示的設(shè)備中，在容器的外壁與容器側(cè)電極的內(nèi)壁之間存在一個(gè)間隙。
圖3是一個(gè)示意圖，示出了本制造設(shè)備的另外一個(gè)實(shí)施例。
圖4是這樣一種情況的示意圖，即在圖3所示的設(shè)備中，在容器的外壁與容器側(cè)電極的內(nèi)壁之間存在一個(gè)間隙。
圖5是一個(gè)概念圖，示出了在圖3所示的設(shè)備中，氣體從容器開(kāi)口流向排氣口。
圖6是一個(gè)示意圖，示出了圖1所示設(shè)備中的源氣體進(jìn)入導(dǎo)管的另外一個(gè)實(shí)施例。
圖7是一個(gè)示意圖，示出了圖3所示設(shè)備中的源氣體進(jìn)入導(dǎo)管的另外一個(gè)實(shí)施例。
圖8示出了一種用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的現(xiàn)有設(shè)備的概念圖。
圖9是兩張照片，示出了在嘴側(cè)電極的管狀部分(SUS拼接裝置)上的灰塵粘附狀態(tài)。
圖10示出了多張照片，對(duì)以具體實(shí)施例1中所述條件在相同容器中重復(fù)15次進(jìn)行薄膜成形操作情況下的包覆有DLC薄膜的塑料容器與以對(duì)比示例1中所述條件在相同容器中重復(fù)15次進(jìn)行薄膜成形操作情況下的包覆有DLC薄膜的塑料容器進(jìn)行對(duì)比。
圖11示出了一個(gè)飲料容器上的各個(gè)部分的名稱(chēng)。
圖12是一個(gè)圖表，其中利用b*值示出了在具體實(shí)施例1和對(duì)比示例1中在容器頸部處在圓周方向上的顏色不規(guī)則度。
符號(hào)的含義如下所述。1表示一個(gè)上方電極，2表示一個(gè)下方電極，3表示一個(gè)容器側(cè)電極，4表示一個(gè)絕緣體，5表示一個(gè)嘴側(cè)電極，5a表示一個(gè)管狀體，5b表示一個(gè)管狀體端部，6表示一個(gè)減壓腔室，7表示一個(gè)塑料容器，8表示一個(gè)O形環(huán)，9表示一條源氣體進(jìn)入導(dǎo)管，9a表示一個(gè)吹出孔，10表示一個(gè)開(kāi)口，11表示相對(duì)電極上的一個(gè)圓環(huán)部分，12表示一個(gè)匹配盒，13表示一個(gè)高頻電源，14表示高頻供給裝置，16表示一條管線，17表示一個(gè)源氣體發(fā)生源，18表示源氣體供給裝置，19表示一個(gè)真空閥，20表示一個(gè)排氣泵，21表示排氣裝置，23表示一個(gè)排氣口。
具體實(shí)施例方式
下面給出了對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述，但是并不意味著將本發(fā)明局限于這些描述。
首先，將參照?qǐng)D1至7對(duì)一個(gè)根據(jù)本發(fā)明用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。此外，相同的符號(hào)被用于附圖中的相同構(gòu)件。圖1是本制造設(shè)備的一個(gè)示意圖。圖1至7是一個(gè)減壓腔室的橫剖示意圖。如圖1中所示，這種制造設(shè)備具有一個(gè)容器側(cè)電極3，其形成了一個(gè)用于收容塑料容器7的減壓腔室6的一部分，和一個(gè)嘴側(cè)電極5，其被設(shè)置在塑料容器7的開(kāi)口10的上方，其中容器側(cè)電極3和嘴側(cè)電極5被制成經(jīng)由一個(gè)絕緣體4相互面對(duì)，絕緣體4也形成了減壓腔室6的一部分，源氣體供給裝置18，用于供給一種源氣體，這種源氣體能夠被轉(zhuǎn)化成等離子體，來(lái)使得塑料容器7的內(nèi)壁表面包覆一層類(lèi)金剛石碳(DLC)薄膜，包括一個(gè)設(shè)置于減壓腔室6中的源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9，該源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9由一種絕緣材料制成，用于將供送至所述減壓腔室6的源氣體導(dǎo)入所述塑料容器7的內(nèi)部，排氣裝置21，用于將減壓腔室6內(nèi)部的氣體從所述塑料容器17的開(kāi)口10上方排出，以及供給高頻的高頻供給裝置14，其被連接在所述容器側(cè)電極3上。
容器側(cè)電極3由一個(gè)上方電極1和一個(gè)下方電極2構(gòu)造而成，下方電極2可以被固連在上方電極1上和從上方電極1上移開(kāi)。一個(gè)O形環(huán)8被設(shè)置在上方電極1與下方電極2之間，來(lái)確保氣密性。上方電極1和下方電極2形成了一種導(dǎo)電狀態(tài)，以便組合起來(lái)用作一個(gè)容器側(cè)電極。該容器側(cè)電極3具有一種被分為上方電極1和下方電極2的結(jié)構(gòu)，來(lái)提供一個(gè)用于將塑料容器7收容在該容器側(cè)電極3內(nèi)部的收容開(kāi)口。在圖1中，容器側(cè)電極3被分為兩個(gè)上方和下方部分，但是也可以被分為用于收容所述容器的三個(gè)部分，即上方部分、中間部分以及下方部分，或者也可以被豎直分開(kāi)。在圖1中示出的容器側(cè)電極3呈這樣一個(gè)形狀，即除了所述容器的嘴部之外，將所述容器收容起來(lái)。這樣做的原因在于，減少了在所述嘴部的內(nèi)壁表面上形成DLC薄膜。因此，在DLC薄膜被成形在所述嘴部的內(nèi)壁表面上的情況下，所述形狀可以被制成將整個(gè)容器收容起來(lái)。還有，為了調(diào)整薄膜成形區(qū)域，所述形狀可以被制成除了所述容器的嘴部和頸部的一部分之外，將所述容器收容起來(lái)。再有，至于用于收容所述容器的空間的內(nèi)壁，圖1中的容器側(cè)電極3具有一個(gè)類(lèi)似形狀，從而使得所述容器的外壁與所述空間的內(nèi)壁差不多發(fā)生接觸，但是必須能夠在向所述容器側(cè)電極供給高頻時(shí)向容器內(nèi)壁上的各個(gè)部分施加一個(gè)合適的自偏電壓，如圖2或圖4中所示，容器側(cè)電極3并非必需具有一個(gè)類(lèi)似形狀。在圖2和圖4中，在所述容器頸部的外壁與所述容器側(cè)電極的內(nèi)壁之間形成一個(gè)間隙。
嘴側(cè)電極5是一個(gè)面對(duì)著容器側(cè)電極3的電極。因此，由于在嘴側(cè)電極5與容器側(cè)電極3之間必須形成一種絕緣狀態(tài)，所以在這些電極之間設(shè)置有一個(gè)絕緣體4。嘴側(cè)電極5被設(shè)置成能夠位于所述容器的開(kāi)口10的上方。與此同時(shí)，整個(gè)嘴側(cè)電極5或者其一部分最好被設(shè)置在開(kāi)口10的附近(正上方)。這是因?yàn)榕c容器側(cè)電極3的間距會(huì)較小。還有，嘴側(cè)電極5的形狀可以自由成形，但是如圖1中所示，這種嘴側(cè)電極最好裝配有一個(gè)圓環(huán)部分11，該圓環(huán)部分11的孔內(nèi)徑大致等于塑料容器7的開(kāi)口直徑。所述嘴側(cè)電極最好被制成能夠使得圓環(huán)部分11的端部開(kāi)口相對(duì)于塑料容器7的開(kāi)口10同軸排列，并且被設(shè)置在塑料容器7的開(kāi)口10的附近。成形一個(gè)圓環(huán)部分的原因在于這樣能夠防止排氣阻力由于所述嘴側(cè)電極的存在而增大。還有，嘴側(cè)電極5最好接地。
在本發(fā)明中，如圖3中所示，嘴側(cè)電極5可以被制成具有一個(gè)管狀部分5a，該管狀部分5a從所述減壓腔室的頂部下垂至一個(gè)位于塑料容器7的開(kāi)口10上方的位置，其中有源氣體供給裝置18供給的源氣體被導(dǎo)入該管狀部分5a的內(nèi)部，并且該管狀部分5a的端部5b被連接在源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9上。與此同時(shí)，管狀部分5a的端部5b最好被設(shè)置在塑料容器7的開(kāi)口10的上方(正上方)。在圖3所示的情況下，端部5b形成了用于將所述管狀部分與源氣體進(jìn)入導(dǎo)管連接起來(lái)的拼接裝置。通過(guò)成形這種結(jié)構(gòu)，能夠使得管狀部分5a隨著所述嘴側(cè)電極靠近開(kāi)口10而用作所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管的一部分。還有，以與前面針對(duì)圓環(huán)部分11所描述的相同方式，管狀部分5a的中心軸線最好與所述容器的中心軸線成一直線。這樣就防止了在所述容器內(nèi)部產(chǎn)生的等離子體發(fā)生偏心現(xiàn)象，并且使得等離子體的密度在所述容器的圓周方向上保持一致。
所述嘴側(cè)電極或者圖1中所示圓環(huán)部分11的端部或者圖3中所示管狀部分的端部，最好與由排氣裝置21形成的氣體流發(fā)生接觸，所述氣體流從一個(gè)靠近塑料容器7的開(kāi)口10的位置延伸至減壓腔室6上的排氣口23。如圖5中的箭頭所示，所述氣體流被認(rèn)為將形成于所述容器的內(nèi)部和空間40的內(nèi)部。通過(guò)使得所述嘴側(cè)電極或者所述管狀部分的端部與所述氣體流發(fā)生接觸，能夠輕易地產(chǎn)生出等離子體，并且使得放電操作穩(wěn)定。至于以這樣一種方式產(chǎn)生等離子體和穩(wěn)定放電操作，本發(fā)明人相信這是因?yàn)樗鰵怏w流將等離子體轉(zhuǎn)化成了一種導(dǎo)體。關(guān)于這一點(diǎn)，空間40最好具有一種不會(huì)產(chǎn)生氣體流并且不會(huì)產(chǎn)生所謂滯留的形狀，并且通過(guò)使得空間40具有一種不會(huì)產(chǎn)生滯留的形狀，能夠拓寬所述嘴側(cè)電極或者所述管狀部分的端部的可能設(shè)置區(qū)域。
與類(lèi)似于圖8中所示的現(xiàn)有設(shè)備相比，在本發(fā)明中的設(shè)備內(nèi)，一個(gè)嘴側(cè)電極作為所述容器側(cè)電極的相對(duì)電極被設(shè)置在所述容器的開(kāi)口的上方，在圖8中，一個(gè)內(nèi)部電極被插入在所述容器的內(nèi)部。本發(fā)明能夠通過(guò)將嘴側(cè)電極設(shè)置在所述容器的開(kāi)口上方來(lái)產(chǎn)生等離子體并且進(jìn)行連續(xù)放電，無(wú)需一個(gè)設(shè)置于所述容器內(nèi)部的內(nèi)部電極。即使所述嘴側(cè)電極與容器側(cè)電極之間的距離很長(zhǎng)，如果待轉(zhuǎn)化成等離子體的氣體在較低壓力下以連續(xù)體形式排出，也會(huì)產(chǎn)生出等離子體。關(guān)于這一點(diǎn)，通過(guò)將所述嘴側(cè)電極設(shè)置在開(kāi)口的上方，能夠連續(xù)地進(jìn)行等離子體放電操作并且尤其提高在頸部處的放電均勻度，其中在所述開(kāi)口處，剛剛從容器開(kāi)口中排出的源氣體型等離子體具有較高的氣體壓力和較高的等離子體密度。由于所述嘴側(cè)電極不會(huì)完全位于等離子體區(qū)域的內(nèi)部，所以較少會(huì)發(fā)生灰塵粘附現(xiàn)象，并且與其中放電操作在大約1000次時(shí)會(huì)變得不穩(wěn)定的現(xiàn)有設(shè)備相反，在本發(fā)明中的設(shè)備內(nèi)，即使在執(zhí)行20000次放電操作之后，等離子體的產(chǎn)生和放電連續(xù)性仍舊穩(wěn)定。因此，能夠延長(zhǎng)用于執(zhí)行電極清潔工藝的時(shí)間間隔，并且能夠提高所述設(shè)備的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。
還有，通過(guò)向所述容器側(cè)電極提供圖1中示出的圓環(huán)部分11或者圖3中示出的管狀部分能夠緩解所述設(shè)備的機(jī)械誤差，并且減輕在所述塑料容器內(nèi)部在該容器側(cè)表面的圓周方向上的等離子體放電分布不均勻現(xiàn)象，還能夠減輕尤其在頸部處的薄膜分布不均勻現(xiàn)象(薄膜厚度不均勻和顏色不規(guī)則)。
還有，所述容器側(cè)電極和嘴側(cè)電極的材料最好為不銹鋼(SUS)或者鋁。
絕緣體4用于在嘴側(cè)電極5與容器側(cè)電極3之間形成一種絕緣狀態(tài)，并且還用于形成減壓腔室6的一部分。這種絕緣體比如由一種氟樹(shù)脂制成。減壓腔室6通過(guò)將容器側(cè)電極3、絕緣體4以及嘴側(cè)電極5相互氣密性地組裝起來(lái)而形成，也就是說(shuō)，一個(gè)O形環(huán)被設(shè)置在容器側(cè)電極3與絕緣體4之間，來(lái)確保氣密性。還有，一個(gè)O形環(huán)(附圖中未示出)也被設(shè)置在絕緣體4與嘴側(cè)電極5之間，來(lái)確保氣密性。在圖1所示的設(shè)備中，形成了這樣一種結(jié)構(gòu)，即嘴側(cè)電極5被設(shè)置在絕緣體4的上方，但是當(dāng)該嘴側(cè)電極5形成一個(gè)面對(duì)著容器側(cè)電極3的相對(duì)電極時(shí)，由于其尺寸可以自由設(shè)定，所以由圖1中示出的絕緣體4和嘴側(cè)電極5形成的構(gòu)件的尺寸可以固定，并且所述絕緣體可以制成較大，同時(shí)所述嘴側(cè)電極被制成恰好小于所述尺寸部分(sizeportion)?？蛇x擇地，所述絕緣體可以被制成足夠小，以便于僅用作一個(gè)粗糙的絕緣體，同時(shí)所述嘴側(cè)電極被制成恰好大于所述尺寸部分。在由絕緣體4與嘴側(cè)電極5形成的構(gòu)件的內(nèi)部形成一個(gè)空間40，并且該空間40與塑料容器7內(nèi)部的空間一同形成一個(gè)減壓空間。減壓腔室6形成了所述減壓空間。
源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9由一種絕緣材料制成具有一個(gè)中空(圓柱)形狀。該源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9被設(shè)置在減壓腔室6的內(nèi)部，以便通過(guò)所述容器的開(kāi)口10自由地插入和取出而被設(shè)置在塑料容器7的內(nèi)部。與此同時(shí)，源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9被支撐在減壓腔室6上。至于支撐方法，源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9比如可以如圖1中所示那樣被支撐在嘴側(cè)電極5上，或者所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9可以如圖3中所示那樣經(jīng)由拼接裝置被支撐在管狀部分5a上。還有，在源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9的下端部上成形有一個(gè)使得該源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9的內(nèi)部與外部連通的吹出孔(9a)。另外，取代在所述下端部處設(shè)置一個(gè)吹出孔，可以形成多個(gè)吹出孔(在附圖中未示出)來(lái)在徑向上貫穿源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9的內(nèi)部和外部。源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9被連接在源氣體供給裝置18中的一條管線的端部上，所述管線與源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9的內(nèi)部連通。還有，所述設(shè)備被構(gòu)造成使得經(jīng)由所述管線送入源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9內(nèi)部的源氣體可以經(jīng)由吹出孔9a吹入塑料容器7的內(nèi)部。源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9由一種絕緣材料成形的原因在于，這樣能夠減輕源氣體型灰塵在源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9的外表面上的粘附現(xiàn)象。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于一個(gè)類(lèi)似于圖8中所示的源氣體進(jìn)入導(dǎo)管還被用作一個(gè)內(nèi)部電極，所以大多數(shù)轉(zhuǎn)化成等離子體的源氣體離子會(huì)與所述容器的內(nèi)壁表面發(fā)生碰撞，但是靠近所述內(nèi)部電極的那部分源氣體離子會(huì)與所述內(nèi)部電極發(fā)生接觸，并且由此形成粘附于所述內(nèi)部電極上的源氣體型灰塵。所述灰塵是一種絕緣物質(zhì)，會(huì)使得所述內(nèi)部電極絕緣并且使得等離子體的放電操作不穩(wěn)定。在本發(fā)明中，由于所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管由一種絕緣材料制成，所以源氣體型灰塵的粘附現(xiàn)象得以減輕，并且即使比如發(fā)生了灰塵粘附，也不會(huì)使得等離子體的放電操作不穩(wěn)定。
源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9最好由一種樹(shù)脂材料制成，所述樹(shù)脂材料具有足以耐受等離子體的絕緣性能和耐熱性能。就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，氟樹(shù)脂、聚酰胺、聚酰亞胺以及聚醚醚酮可以被用作所述樹(shù)脂材料的示例。可選擇地，源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9最好由一種陶瓷材料制成，所述陶瓷材料具有一種絕緣性能。氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、硅石以及石英玻璃可以被用作所述陶瓷材料的示例。
即使在源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9的尖端部分如圖6或圖7中所示那樣通過(guò)塑料容器的開(kāi)口插入一個(gè)靠近嘴部的位置的情況下，也能夠?qū)⒃礆怏w供送至所述塑料容器的整個(gè)內(nèi)部。這種方法的長(zhǎng)處在于由于由氟樹(shù)脂或者類(lèi)似材料支撐的氣體進(jìn)入導(dǎo)管不會(huì)出現(xiàn)在等離子體濃度最高的部分中，也就是說(shuō)薄膜狀灰塵最易于粘附的部分中，所以幾乎不會(huì)發(fā)生灰塵粘附現(xiàn)象。與表2中的具體實(shí)施例3中相比，灰塵粘附量明顯下降。但是，當(dāng)考慮到在相同薄膜成形條件下的阻氧性能時(shí)，所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管的尖端最好被設(shè)置成能夠自由地插入一個(gè)深度位置和從該位置取出，在所述位置處，源氣體進(jìn)入導(dǎo)管的尖端如圖1至4中示出的那樣通過(guò)所述塑料容器的開(kāi)口從本體部分到達(dá)底部。這樣做的原因在于其能夠如圖5中示出的那樣從所述容器的底部至開(kāi)口形成一個(gè)無(wú)紊亂的源氣體流，并且能夠更為均勻地在所述容器的內(nèi)壁表面上形成一個(gè)DLC薄膜。
還有，在本發(fā)明中的設(shè)備內(nèi)，在一種源氣體被導(dǎo)入時(shí)，所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管被插入到塑料容器的內(nèi)部，并且可以設(shè)置源氣體進(jìn)入導(dǎo)管插入/取出裝置(在附圖中未示出)，以在產(chǎn)生等離子體時(shí)將源氣體進(jìn)入導(dǎo)管置于一種從所述塑料容器中取出的狀態(tài)。由于所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管插入/取出裝置能夠?qū)⒃礆怏w分布在塑料容器的整個(gè)內(nèi)部上方并且在整個(gè)內(nèi)部上形成一個(gè)DLC薄膜，并且能夠在成形薄膜時(shí)將所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管從等離子體區(qū)域中取出，所以不會(huì)發(fā)生灰塵粘附現(xiàn)象。還有，在這種情況下，即設(shè)置有源氣體進(jìn)入導(dǎo)管插入/取出裝置以在產(chǎn)生等離子體時(shí)將所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管置于一種從塑料容器中取出的狀態(tài)，可以設(shè)置一個(gè)能夠自由打開(kāi)和關(guān)閉的閥(開(kāi)閉器)(在附圖中未示出)，用于關(guān)閉所述開(kāi)口附近的部分。
還有，可以在本發(fā)明中的設(shè)備內(nèi)設(shè)置灰塵焚化裝置(在附圖中未示出)，來(lái)焚化粘附于陶瓷材料型源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9上的灰塵。制備兩個(gè)或者更多可以以交替方式設(shè)置的源氣體進(jìn)入導(dǎo)管，并且在以預(yù)定次數(shù)成形薄膜之后，所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管裝置被切換，并且粘附于備用源氣體進(jìn)入導(dǎo)管上的灰塵通過(guò)使得所述灰塵焚化裝置進(jìn)行工作而焚毀。
源氣體供給裝置18將從一個(gè)源氣體發(fā)生源17供送來(lái)的源氣體導(dǎo)入塑料容器7的內(nèi)部。也就是說(shuō)，管線16的一側(cè)被連接在嘴側(cè)電極5或者絕緣體4上，而管線16的另外一側(cè)經(jīng)由一個(gè)真空閥(在附圖中未示出)連接在一個(gè)大流量控制器(在附圖中未示出)的一側(cè)上。所述大流量控制器的另外一側(cè)經(jīng)由一條管線連接在源氣體發(fā)生源17上。源氣體發(fā)生源17會(huì)產(chǎn)生出一種烴氣或者類(lèi)似氣體，比如乙炔或者類(lèi)似氣體。
脂族烴、芬香烴、含氧烴、含氮烴以及在室溫下會(huì)形成氣體或者液體的類(lèi)似物質(zhì)被用作一種源氣體。尤其是，苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、環(huán)己烷以及具有6個(gè)或者更多碳數(shù)目的類(lèi)似物質(zhì)是優(yōu)選的。乙烯型烴和乙炔型烴代表了脂族烴的示例。這些材料可以以這樣一種方式使用，即它們由一種諸如氬氣或者氦氣的惰性氣體進(jìn)行稀釋。還有，在形成一個(gè)含硅DLC薄膜的情況下，使用一種含硅烴型氣體。
在本發(fā)明中，DLC薄膜指的是一種包含三維空間(SP3)鍵合作用的無(wú)定形碳薄膜，即也被稱(chēng)作i-碳薄膜，或者一種氫化的無(wú)定形碳薄膜(a-CH)。包含在DLC薄膜中的氫的量處于0％至70％的原子比范圍中，用于使得薄膜的質(zhì)量從堅(jiān)硬到柔軟(聚合物狀)。
排氣裝置21由一個(gè)真空閥19、一個(gè)排氣泵20以及將它們連接起來(lái)的管線構(gòu)成。形成于由絕緣體4與嘴側(cè)電極5形成的構(gòu)件內(nèi)部的空間40被連接在一條排氣管線的一側(cè)上。例如，在圖1中，一條排氣管線被連接在設(shè)置于嘴側(cè)電極5左側(cè)上方的排氣口23上。所述排氣管線的另外一側(cè)經(jīng)由真空閥19連接在排氣泵20上。排氣泵20被連接在一個(gè)排氣管道(在附圖中未示出)上。通過(guò)使得排氣裝置21進(jìn)行工作，降低由減壓腔室6內(nèi)部的空間40和所述容器內(nèi)部的空間形成的壓力間隙空間內(nèi)的壓力。
高頻供給裝置14由一個(gè)匹配盒12和一個(gè)高頻電源13形成，其中匹配盒12被連接在容器側(cè)電極3上，高頻電源13向匹配盒12供給高頻。匹配盒12被連接在高頻電源13的輸出側(cè)上。在圖1中，高頻供給裝置14被連接在下方電極2上，但是也可以被連接在上方電極1上。還有，高頻電源13被接地。高頻電源13會(huì)在其本身與接地電勢(shì)之間產(chǎn)生一個(gè)高頻電壓，并且以這種方式，在容器側(cè)電極3與嘴側(cè)電極5之間施加一個(gè)高頻電壓。以這種方式，塑料容器7內(nèi)部的源氣體被轉(zhuǎn)化成等離子體。高頻電源的頻率是100kHz至1000MHz，并且比如使用了13.56MHz的工業(yè)用頻率。
根據(jù)本發(fā)明的容器包括一種使用了蓋子或者塞子或者被密封起來(lái)的容器，或者一種無(wú)需使用這些構(gòu)件在敞口狀態(tài)下使用的容器。所述開(kāi)口的尺寸根據(jù)內(nèi)容物加以確定。所述塑料容器包括一種具有中等剛度和規(guī)定厚度的塑料容器，和一種由不具有剛度的薄片材料形成的塑料容器。填充到根據(jù)本發(fā)明的塑料容器內(nèi)的物質(zhì)可以是一種飲料，比如碳酸型飲料或者果汁飲料或者軟飲料或者類(lèi)似飲料，以及藥物、農(nóng)藥或者憎惡水分吸收的干燥食品。還有，所述容器可以是一種可回收容器或者一種一次性容器。
還有，在本發(fā)明中，一個(gè)飲料容器或者一個(gè)具有類(lèi)似形狀的容器上的各個(gè)部分如圖11中所示那樣進(jìn)行命名。
當(dāng)成形本發(fā)明中的塑料容器7時(shí)所使用的樹(shù)脂可以是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、聚萘二甲酸乙二酯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、聚丙烯(PP)樹(shù)脂、環(huán)烯共聚物(COC，圓環(huán)狀烯烴共聚物)、離子鍵樹(shù)脂、聚4-甲基戊烯-1樹(shù)脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、乙烯-乙烯醇共聚樹(shù)脂、丙烯腈樹(shù)脂、聚氯乙稀樹(shù)脂、聚偏二氯乙烯樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、聚酰胺-酰亞胺樹(shù)脂、聚甲醛樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、聚砜樹(shù)脂或者四氟化乙烯樹(shù)脂、丙烯腈-苯乙烯樹(shù)脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂。其中，PET尤其優(yōu)選。
接下來(lái)，參照?qǐng)D1，將對(duì)一種工藝進(jìn)行描述，其中利用本發(fā)明中的設(shè)備在塑料容器7的內(nèi)壁上成形一個(gè)DLC薄膜。
首先，一個(gè)通氣口(在附圖中未示出)被打開(kāi)，并且減壓腔室6的內(nèi)部敞口于大氣中。以這種方式，空氣進(jìn)入空間40和塑料容器7內(nèi)部的空間中，并且減壓腔室6的內(nèi)部達(dá)到大氣壓力。接下來(lái)，容器側(cè)電極3上的下方電極2被從上方電極1上移開(kāi)，并且塑料容器7被設(shè)定成使得其底部與下方電極2的頂表面發(fā)生接觸。一個(gè)PET瓶子比如被用作塑料容器7。接著，通過(guò)升高下方電極2，塑料容器7被收容在減壓腔室6中。與此同時(shí)，設(shè)置于減壓腔室6中的源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9穿過(guò)塑料容器7上的開(kāi)口10，并且被插入到塑料容器7的內(nèi)部，而嘴側(cè)電極5被設(shè)置在所述容器的開(kāi)口上方。還有，容器側(cè)電極3由O形環(huán)8密封起來(lái)。
當(dāng)下方電極2被升高至一個(gè)規(guī)定位置并且減壓腔室6被密封起來(lái)時(shí)，形成這樣一種狀態(tài)，即塑料容器7的周邊與下方電極2和上方電極1的內(nèi)表面發(fā)生接觸。接下來(lái)，在將通氣口關(guān)閉之后，排氣裝置21開(kāi)始工作，通過(guò)排氣口23排出減壓腔室6內(nèi)部的空氣。由此，減壓腔室6內(nèi)部的壓力下降，直至比如達(dá)到一個(gè)4Pa或者更低的預(yù)期真空度。這是因?yàn)楫?dāng)允許真空度超過(guò)4Pa時(shí)，在容器內(nèi)部會(huì)存在有過(guò)多的雜質(zhì)。接著，從源氣體供給裝置18送出的源氣體(例如一種碳源氣體，比如脂族烴、芬香烴或者類(lèi)似物質(zhì))被從源氣體進(jìn)入導(dǎo)管9上的吹出孔9a導(dǎo)入塑料容器7的內(nèi)部，其中源氣體供給裝置18能夠控制流速。源氣體供給率最好為20至50ml/min。
在比如通過(guò)對(duì)受控氣體流速與排氣能力進(jìn)行平衡而使得所述源氣體的濃度變得固定并且將規(guī)定的薄膜成形壓力穩(wěn)定在7至22Pa之后，通過(guò)使得高頻電源13進(jìn)行工作，經(jīng)由匹配單元12在嘴側(cè)電極5與容器側(cè)電極3之間施加一個(gè)高頻電壓，從而在塑料容器7中產(chǎn)生出源氣體型等離子體。與此同時(shí)，匹配單元12利用電感L和電容C使得容器側(cè)電極3與嘴側(cè)電極5的阻抗發(fā)生匹配。以這種方式，一個(gè)DLC薄膜被成形在塑料容器7的內(nèi)壁表面上。還有，高頻電源13的輸出功率(比如13.56MHz)大約為200至500瓦。
也就是說(shuō)，在塑料容器7的內(nèi)壁表面上成形一個(gè)DLC薄膜利用一種等離子體CVD方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于施加于容器側(cè)電極3與嘴側(cè)電極5之間的高頻電壓，電子會(huì)聚集在容器的內(nèi)壁表面上，并且這樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)規(guī)定的電勢(shì)落差。以這種方式，產(chǎn)生出等離子體，并且作為所述源氣體的碳?xì)浠衔镏械奶己蜌湓诘入x子體中均被電離成陽(yáng)離子。接著，這些離子會(huì)胡亂地與塑料容器7的內(nèi)壁表面發(fā)生碰撞。與此同時(shí)，在相鄰的碳原子之間和碳原子與氫原子之間存在有分子鍵，并且暫時(shí)鍵合起來(lái)的氫原子會(huì)被釋放出來(lái)(濺射現(xiàn)象)。當(dāng)執(zhí)行前述工藝時(shí)，會(huì)在容器7的內(nèi)壁表面上形成一層非常細(xì)密的DLC薄膜。通過(guò)施加一個(gè)適中的高頻輸出功率，將在容器側(cè)電極3與嘴側(cè)電極5之間連續(xù)地進(jìn)行等離子體放電現(xiàn)象。薄膜成形時(shí)間是短暫的幾秒鐘。
還有，在通過(guò)對(duì)受控氣體流速與排氣能力進(jìn)行平衡而使得源氣體的濃度變得固定并且被穩(wěn)定在一個(gè)規(guī)定的薄膜成形壓力之后，可以通過(guò)使得所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管插入/取出裝置進(jìn)行工作而在等離子體產(chǎn)生之前將所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管從塑料容器中取出，并且接著可以通過(guò)使得高頻電源13進(jìn)行工作而經(jīng)由匹配單元12在嘴側(cè)電極5與容器側(cè)電極3之間施加一個(gè)高頻電壓，在塑料容器7的內(nèi)部產(chǎn)生出源氣體型等離子體。與此同時(shí)，由于所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管在等離子體放電過(guò)程中沒(méi)有位于塑料容器的內(nèi)部，所以可以較好地抑制灰塵發(fā)生粘附。
接下來(lái)，停止來(lái)自于高頻電源13的RF輸出，并且停止源氣體的供給。接著，利用排氣泵20排出減壓腔室6內(nèi)部的烴氣，直至達(dá)到2Pa或者更低的壓力。接著，真空閥19被關(guān)閉，并且排氣泵20停止工作。隨后，通氣口(在附圖中未示出)被打開(kāi)，來(lái)使得減壓腔室6的內(nèi)部敞口于大氣中，并且通過(guò)重復(fù)前述薄膜成形方法，在下一個(gè)塑料容器的內(nèi)側(cè)上形成一個(gè)DLC薄膜。
在本實(shí)施例中，一個(gè)用于飲料的PET瓶被用作所述在其內(nèi)側(cè)成形有薄膜的容器，但是也可以使用用于其它用途的容器。
在本實(shí)施例中，示出了一種其中容器開(kāi)口面朝上方的設(shè)備，但是也可以成形一個(gè)其中頂部和底部倒置的減壓腔室。
還有，在本實(shí)施例中，DLC薄膜是利用所述制造設(shè)備制成的薄膜，但是當(dāng)成形一個(gè)含硅DLC薄膜或者氣體薄膜時(shí)，也可以利用前述的薄膜成形設(shè)備。
所述DLC薄膜的薄膜厚度被制成10至80納米。
具體實(shí)施例用在本實(shí)施例中的塑料容器是一種由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂(由Nihon Yunipet有限公司制造的PET樹(shù)脂，型號(hào)為RT553)制成的PET容器，其容積為500毫升，容器高度為200毫米，容器本體部分的直徑為71.5毫米，嘴部開(kāi)口的內(nèi)徑為21.74毫米，嘴部開(kāi)口的外徑為24.94毫米，并且容器本體部分的厚度為0.3毫米。在23℃下利用由Modern Control公司制造的Oxtran 2/20對(duì)容器的阻氧性能進(jìn)行測(cè)定。至于DLC薄膜的厚度，首先將一個(gè)硅晶片貼敷到容器的內(nèi)表面上，利用膠帶進(jìn)行遮蔽，并且在包覆一個(gè)DLC薄膜之后，將遮蔽物去除，并且利用由Veeco公司制造的輪廓測(cè)定設(shè)備DEKTAK3對(duì)薄膜厚度進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)將灰塵從源氣體進(jìn)入導(dǎo)管上剝離下來(lái)對(duì)粘附在該源氣體進(jìn)入導(dǎo)管上的雪花狀灰塵的量加以確定，并且利用一臺(tái)電子秤(由Mettler公司制造的UMT2)對(duì)重量進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)計(jì)算整個(gè)進(jìn)氣導(dǎo)管在重復(fù)進(jìn)行薄膜成形之前和之后的重量差值來(lái)確定出所粘附灰塵的量(利用由Sartorius公司制造的R300S)。利用Hitachi分光光度計(jì)U-3500對(duì)著色進(jìn)行測(cè)定。
對(duì)阻氧性能進(jìn)行測(cè)定具體實(shí)施例1利用圖2中示出的制造設(shè)備形成一個(gè)DLC薄膜。一個(gè)具有圓環(huán)部分的嘴側(cè)電極被設(shè)置在容器開(kāi)口正上方的25毫米處。薄膜成形方法遵循在所述實(shí)施例中描述過(guò)的制造方法。源氣體進(jìn)入導(dǎo)管是一根由氟樹(shù)脂制成的導(dǎo)管。但是，薄膜成形條件如下所述。減壓腔室內(nèi)部的壓力從敞口狀態(tài)下降至4Pa或者更低。接著，被導(dǎo)入源氣體的流速被設(shè)定為40ml/min。通過(guò)對(duì)受控的氣體流速和排氣能力進(jìn)行平衡，源氣體的濃度變得固定，并且穩(wěn)定在8至10Pa。隨后，持續(xù)2秒鐘以400瓦的功率施加高頻(13.56MHz)。以這種方式，制造出一個(gè)內(nèi)壁表面上包覆有DLC薄膜的包覆有DLC薄膜的塑料容器。這些就構(gòu)成了具體實(shí)施例1。還有，DLC薄膜的平均薄膜厚度(在頸部處)為63納米。
具體實(shí)施例2以與具體實(shí)施例1相同的方式形成一個(gè)DLC薄膜，只是具有圓環(huán)部分的嘴側(cè)電極被恰好設(shè)置在容器開(kāi)口的上方，并且這樣構(gòu)成了具體實(shí)施例2。還有，DLC薄膜的平均薄膜厚度(在頸部處)為59納米。
對(duì)比示例1利用與具有圖8中所示現(xiàn)有內(nèi)部電極的相同類(lèi)型的設(shè)備，以與具體實(shí)施例1相同的方式形成一個(gè)DLC薄膜，只是使用了一個(gè)內(nèi)部電極來(lái)取代所述嘴側(cè)電極。還有，DLC薄膜的平均薄膜厚度(在頸部處)為64納米。
表1示出了具體實(shí)施例1、具體實(shí)施例2和對(duì)比示例1中的透氧能力。從表1中可以清楚看出，利用具有內(nèi)部電極的設(shè)備制造出的包覆有DLC薄膜的塑料容器和利用具有嘴側(cè)電極的設(shè)備制造出的包覆有DLC薄膜的塑料容器具有大致相同的阻氧性能，其中所述具有嘴側(cè)電極的設(shè)備即根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。還有，即使對(duì)于具體實(shí)施例1來(lái)說(shuō)使用了圖1中所示設(shè)備來(lái)取代圖2中所示的設(shè)備，阻氧性能也處于相同水平。還有，即使對(duì)于具體實(shí)施例2來(lái)說(shuō)使用了一個(gè)類(lèi)似于圖1中所示的設(shè)備，即容器側(cè)電極3的內(nèi)壁形狀類(lèi)似于容器的外部形狀，阻氧性能也處于相同水平。在表1中，pkg是用于包裝物(容器)的縮寫(xiě)。
(表1)

對(duì)粘附灰塵的量進(jìn)行測(cè)定具體實(shí)施例3利用圖4中示出的制造設(shè)備形成一個(gè)DLC薄膜。一個(gè)具有管狀部分的嘴側(cè)電極被設(shè)置在容器開(kāi)口正上方的25毫米處。還有，所述管狀部分的端部裝配有由SUS制成的拼接裝置，用于支撐源氣體進(jìn)入導(dǎo)管。這種拼接裝置形成了所述管狀部分的端部。薄膜成形方法遵循在所述實(shí)施例中描述過(guò)的制造方法。薄膜成形條件與具體實(shí)施例1中相同，并且這樣就構(gòu)成了具體實(shí)施例3。還有，DLC薄膜的平均薄膜厚度(在頸部處)為64納米。
對(duì)比示例2利用與具有圖8中所示現(xiàn)有內(nèi)部電極的相同類(lèi)型的設(shè)備，以與具體實(shí)施例1相同的方式形成一個(gè)DLC薄膜，只是使用了一個(gè)內(nèi)部電極來(lái)取代所述嘴側(cè)電極。還有，DLC薄膜的平均薄膜厚度(在頸部處)為64納米。
表2示出了粘附于具體實(shí)施例3中的嘴側(cè)電極上的粘附灰塵量和粘結(jié)于對(duì)比示例2中的內(nèi)部電極上的粘附灰塵量。從表2中可以清楚看出，具體實(shí)施例3中的粘附灰塵量減少至對(duì)比示例2中1/10左右。還有，在具體實(shí)施例3中，粘附灰塵是不會(huì)脫落下來(lái)的薄膜狀灰塵，這樣就解決了在容器內(nèi)部產(chǎn)生污垢的問(wèn)題。還有，即使在具體實(shí)施例3中所述條件下重復(fù)執(zhí)行10000次放電操作，等離子體放電操作也不會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。當(dāng)在對(duì)比示例2中所述條件下重復(fù)執(zhí)行862次放電操作時(shí)，等離子體放電操作將會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，與內(nèi)部電極型設(shè)備相反，可以情況看出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在解決灰塵問(wèn)題上是優(yōu)越的。
(表2)根據(jù)DLC薄膜成形次數(shù)對(duì)粘附在源氣體進(jìn)入導(dǎo)管上的灰塵量進(jìn)行對(duì)比

與對(duì)比示例1中在薄膜形成之后粘附于內(nèi)部電極上的灰塵量相比，具體實(shí)施例1中在薄膜形成之后粘附于嘴側(cè)電極上的灰塵量較少。圖9通過(guò)在薄膜形成之前和之后進(jìn)行對(duì)比示出了具體實(shí)施例3中粘附于嘴側(cè)電極上的灰塵狀態(tài)?！霸诒∧ば纬芍蟆笔侵副∧こ尚尾僮髦貜?fù)執(zhí)行了15次。在任何情況下，在薄膜形成之后的粘附灰塵量均很小。
還有，圖10示出了幾幅圖片，對(duì)以具體實(shí)施例1中所述條件在相同容器中重復(fù)15次進(jìn)行薄膜成形操作情況下的包覆有DLC薄膜的塑料容器與以對(duì)比示例1中所述條件在相同容器中重復(fù)15次進(jìn)行薄膜成形操作情況下的包覆有DLC薄膜的塑料容器進(jìn)行對(duì)比。附圖的一側(cè)指的是容器的一個(gè)側(cè)面，而相對(duì)一側(cè)指的是所述那個(gè)側(cè)面的背部。通過(guò)對(duì)照這兩幅圖表，能夠環(huán)繞整個(gè)容器的側(cè)表面進(jìn)行觀察。根據(jù)圖10，與在對(duì)比示例1中所述條件下執(zhí)行15次薄膜成形操作之后DLC薄膜在容器頸部處非常不均勻(著色狀態(tài))(如現(xiàn)有技術(shù)部分中提及的那樣)相反，在具體實(shí)施例1中所述條件下執(zhí)行15次薄膜成形操作之后DLC薄膜在容器頸部處的不均勻度(著色狀態(tài))(本發(fā)明)很小。為了量化這些結(jié)果，相對(duì)于設(shè)備的前方順時(shí)針旋轉(zhuǎn)360度，也就是說(shuō)沿著容器側(cè)表面的圓周方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周，來(lái)對(duì)具體實(shí)施例1和對(duì)比示例1中的各個(gè)容器的頸部著色度(b*值)進(jìn)行測(cè)定。以這種方式，能夠?qū)︻伾灰?guī)則度進(jìn)行評(píng)判。b*值是JISK7105-1981中的色差，并且利用方程式1根據(jù)三色激勵(lì)值X、Y和Z計(jì)算得出。
方程式1b*＝200[(Y/YO)1/3-(Z/ZO)1/3]使用了由Hitachi制造的U-3500型自動(dòng)記錄分光光度計(jì)，其帶有由同一公司制造的60φ累計(jì)球固連裝置(用于接近可見(jiàn)紅外線的紅外線)。一個(gè)超高靈敏度光電倍增器(R928用于可見(jiàn)紫外線)和一個(gè)冷卻型PbS(用于接近紅外線區(qū)域)被用作探測(cè)器。至于對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定出的透射性處于240納米至840納米的范圍中。通過(guò)對(duì)PET容器的透射性進(jìn)行測(cè)定，僅能夠計(jì)算出DLC薄膜的透射測(cè)定值，但是本實(shí)施例中的b*值示出了一種包括PET容器的吸收系數(shù)的計(jì)算方程式。這些結(jié)果在圖12中示出。從圖12中可以看出，具體實(shí)施例1中的b*值在環(huán)繞容器頸部360度的整個(gè)表面上為2.5至3.0，因此能夠改善顏色不規(guī)則度。相反，由于對(duì)比示例1中的b*值寬泛地分布在3.5至4.5上，所以能夠明白在容器側(cè)表面的圓周方向上的顏色不規(guī)則度很大。因此，本發(fā)明中的設(shè)備能夠制造出一種在容器側(cè)表面的圓周方向上具有較小DLC薄膜分布不規(guī)則度的包覆有DLC薄膜的塑料容器。
還有，即使在具體實(shí)施例3中使用了圖3中所示的設(shè)備來(lái)取代圖4中示出的設(shè)備，也能夠獲得相同的結(jié)果。
從所述具體實(shí)施例將會(huì)明白，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以將等離子體放電操作穩(wěn)定在這樣一個(gè)水平上，即能夠確保阻氧性能與現(xiàn)有技術(shù)中相同，并且能夠防止灰塵粘附到嘴側(cè)電極上。因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在制造具有優(yōu)越阻氧性能的塑料容器方面具有較高的生產(chǎn)率，并且可以以較高的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率進(jìn)行工作。還有，在容器側(cè)表面的圓周方向上的DLC薄膜分布不規(guī)則度很小。
權(quán)利要求
1.一種用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，包括一個(gè)容器側(cè)電極，其形成了一個(gè)用于收容一塑料容器的減壓腔室的一部分，和一個(gè)嘴側(cè)電極，其被設(shè)置在所述塑料容器的開(kāi)口上方，其中，所述容器側(cè)電極和嘴側(cè)電極被制成經(jīng)由一個(gè)絕緣體相互面對(duì)，所述絕緣體也形成了所述減壓腔室的一部分，還設(shè)置有源氣體供給裝置，用于供給一種能夠被轉(zhuǎn)化成等離子體的源氣體，使得所述塑料容器的內(nèi)壁表面包覆一層類(lèi)金剛石碳(DLC)薄膜，該源氣體供給裝置包括一個(gè)設(shè)置于所述減壓腔室中的源氣體進(jìn)入導(dǎo)管，該源氣體進(jìn)入導(dǎo)管由一種絕緣材料制成，用于將供給至所述減壓腔室的源氣體導(dǎo)入所述塑料容器的內(nèi)部；排氣裝置，用于將所述減壓腔室內(nèi)部的氣體從所述塑料容器的開(kāi)口上方排出；以及供給高頻的高頻供給裝置，其被連接在所述容器側(cè)電極上。
2.如權(quán)利要求1中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，其特征在于，所述嘴側(cè)電極裝配有一個(gè)圓環(huán)部分，該圓環(huán)部分的內(nèi)孔直徑大致等于所述塑料容器的開(kāi)口直徑，并且所述圓環(huán)部分的端部開(kāi)口相對(duì)于所述塑料容器的開(kāi)口同軸排列，并且被設(shè)置在所述塑料容器的開(kāi)口附近。
3.如權(quán)利要求1中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，其特征在于，所述嘴側(cè)電極被制成具有一個(gè)管狀部分，其從所述減壓腔室的頂部下垂至一個(gè)位于所述塑料容器的開(kāi)口上方的位置，由所述源氣體供給裝置供給的源氣體被導(dǎo)入所述管狀部分的內(nèi)部，并且所述管狀部分的端部被連接在所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管上。
4.如權(quán)利要求1、2或3中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，其特征在于，權(quán)利要求1中所述的嘴側(cè)電極、權(quán)利要求2中所述的圓環(huán)部分的端部或者權(quán)利要求3中所述的管狀部分的端部與一個(gè)氣體流發(fā)生接觸，所述氣體流從一個(gè)靠近所述塑料容器的開(kāi)口的位置至所述減壓腔室上的排氣口由所述排氣裝置的操作而形成。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，其特征在于，所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管由一種具有足以耐受等離子體的絕緣性能和耐熱性能的樹(shù)脂材料制成，比如氟樹(shù)脂或者類(lèi)似材料，或者由一種具有絕緣性能的陶瓷材料制成，比如氧化鋁或者類(lèi)似材料。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，其特征在于，所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管被設(shè)置成能夠自由地插入一個(gè)深度位置和從該位置取出，其中在所述位置處，所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管通過(guò)所述塑料容器的開(kāi)口從本體部分到達(dá)底部。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，還包括源氣體進(jìn)入導(dǎo)管插入/取出裝置，其在所述源氣體被導(dǎo)入時(shí)將所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管置于一種插入所述塑料容器內(nèi)部的狀態(tài)，而在產(chǎn)生等離子體時(shí)將所述源氣體進(jìn)入導(dǎo)管置于一種從所述塑料容器中取出的狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7中所述的用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，其特征在于，所述塑料容器是一種飲料容器。
全文摘要
一種用于制造包覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，其特征在于，一個(gè)容器側(cè)電極和一個(gè)嘴側(cè)電極通過(guò)一個(gè)絕緣體相互面對(duì)，其中所述容器側(cè)電極形成了一個(gè)用于收容塑料容器的減壓腔室的一部分，所述嘴側(cè)電極被設(shè)置在所述塑料容器的開(kāi)口上方，而所述絕緣體也形成了所述減壓腔室的一部分，在所述減壓腔室中安裝有一條由絕緣材料制成的源氣體進(jìn)入導(dǎo)管，用于對(duì)由一個(gè)用于供給等離子化源氣體的源氣體供給裝置供送至所述減壓腔室的源氣體進(jìn)行導(dǎo)引，以便在所述塑料容器的內(nèi)壁表面上貼覆一層DLC薄膜，一個(gè)排氣裝置被安裝在該設(shè)備上，用于將所述減壓腔室內(nèi)部的氣體從所述塑料容器的開(kāi)口上方排出；并且一個(gè)高頻供給裝置被連接在所述設(shè)備上，來(lái)向所述容器側(cè)電極供給高頻，由此，等離子體可以被穩(wěn)定地產(chǎn)生并且可以持續(xù)不變地進(jìn)行放電，與此同時(shí)，通過(guò)將所述嘴側(cè)電極設(shè)置成與容器外部的容器側(cè)電極相對(duì)，可以防止灰塵粘附到所述嘴側(cè)電極上。
文檔編號(hào)C23C16/27GK1656247SQ03812060
公開(kāi)日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2003年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月28日
發(fā)明者山崎照之, 白倉(cāng)昌, 安藤秀泰 申請(qǐng)人:麒麟麥酒株式會(huì)社