CN101392368A - 等离子处理设备和用于对瓶进行等离子处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及等离子处理设备和用于对瓶进行等离子处理的方法。一种等离子处理设备，其用于塑料瓶，该等离子处理设备包括配置在处理室内的真空室。本发明被设计为，在各个瓶开口被压靠阀时，阀将打开并建立瓶内部与真空室之间的连接，真空室与处理室以气密方式持续地彼此密封。因而可以更容易地引导气体并可以减少控制机构的数量。

Description

等离子处理设备和用于对瓶进行等离子处理的方法
技术领域
本发明涉及包括被供给待处理的瓶的处理室、真空室和阀的等离子处理设备，该阀连接真空室，并且在阀的打开状态下该阀经由抽真空通道将瓶的内部与真空室连接，并且该阀相对处理室以气密方式密封该瓶的内部，该等离子处理设备还包括用于工艺气体的供应单元。
背景技术
PET瓶中的饮料的可保藏性(preserva bility)由于瓶壁有限的气密性被减少到不希望的较短的时间段。特别是对于碳酸饮料的存储。因此，已经通过等离子涂覆，例如通过涂覆SiO2气体阻挡层进行多种尝试来增加瓶壁的气密性。
这种方法例如可从US 2005/0233077 A1得知，在该专利中，在共用处理室中配置最多两个PET瓶，并通过各自的接触压力阀(contact pressure valve)和共用管路将瓶抽真空。为达该目的，瓶首先被置于接触压力阀上，在阀的打开状态下处理室连接瓶的内部。反之，通过压瓶使阀关闭，从而使处理室相对于瓶的内部密封。通过管路的不同的阀控制对瓶的抽真空和处理室的抽真空以及工艺气体的供应。
US6,328,805 B1还公开了一种等离子处理设备，在该设备中，处理室和瓶的内部被共同抽真空。在处理室和连接瓶内部的区域之间设置可用于调整压差的阀。经由单独的阀实行对工艺气体供应的控制。处理室一次仅能容纳一个瓶，在各个涂覆处理之间打开处理室。因而借助于阀调整的压差不再存在。
EP1 391 535 B1还公开了一种接触压力阀，在待抽真空的瓶开口压靠该阀时，该阀相对于该瓶的外部密封瓶的内部。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于涂覆接续地供给的PET瓶的简单设备，特别是具有简单的气体引导装置和较少的控制机构的等离子处理设备。
该目的实现方式及本发明的有利的实施方式公开于以下技术方案中：
根据本发明的第一方面，一种等离子处理设备，其包括：处理室，待处理的瓶可以被供给到该处理室；真空室；阀，该阀被连接到真空室，在该阀的打开状态下，该阀经由抽真空通道将瓶的内部连接到真空室并且以气密方式相对于处理室密封瓶的内部；该等离子处理设备还包括：用于工艺气体的供应单元；其特征在于，真空室被配置在处理室的内部；在阀的关闭状态下，真空室被以气密方式相对于处理室密封；以及阀实现为使得将由瓶开口施加到阀的入口区域的预定压力打开阀。
根据本发明的第二方面，根据本发明的第一方面的等离子处理设备，其中，在阀的打开状态下，用于工艺气体的供应单元经由阀的供应通道被连接到瓶的内部，并且在阀的关闭状态下，供应通道被中断。
根据本发明的第三方面，根据本发明的第二方面的等离子处理设备，其中，在阀的关闭状态下，用于工艺气体的供应单元被连接到阀的排出通道。
根据本发明的第四方面，根据本发明的第三方面的等离子处理设备，其中，阀的排出通道被连接到真空室。
根据本发明的第五方面，根据本发明的第一方面的等离子处理设备，其中，在处理室与真空室之间持续存在压差。
根据本发明的第六方面，根据本发明的第一方面的等离子处理设备，其中，支撑真空室使得真空室可相对处理室转动。
根据本发明的第七方面，一种用于对瓶进行等离子处理的方法，该方法使用根据本发明的第一至第六方面的任一技术方案的等离子处理设备，其特征在于，为涂覆瓶的内部，调整处理室中的压强使得等离子不能点火，并且调整真空室中的压强使得在连接到真空室的瓶的内部中产生等离子。
根据本发明的第八方面，根据本发明的第七方面的用于对瓶进行等离子处理的方法，其中，在瓶的内部中产生的压强比处理室中的主要压强小10-50mbar。
根据本发明的第九方面，一种用于对瓶进行等离子处理的方法，该方法使用根据本发明的第一至第六方面的任一技术方案的等离子处理设备，其特征在于，为涂覆瓶的内部，调整真空室中的压强使得等离子不能点火，并且调整处理室中的压强使得在连接到真空室的瓶的外部区域中产生等离子。
根据本发明，真空室被配置在处理室的内部，使得多个PET瓶可以在共用的处理室中被接连地抽真空。考虑到在整个涂覆过程中，真空室与处理室以气密方式彼此密封，所以真空室与处理室之间可以保持恒定的压差。由于阀会响应瓶开口施加到阀的入口区域的压力而被打开，所以阀可以例如沿着导轨自动打开，因而无需使用单独的触发机构。
另一有利的实施方式被设计成，在阀的打开状态下，用于工艺气体的供应单元经由阀的供应通道连接到瓶的内部，然而，在阀的关闭状态下，供应通道中断。因而无需使用额外的用于引导工艺气体的控制机构。
一个特别有利的实施方式被设计成，在阀的关闭状态下，用于工艺气体的供应单元被连接到阀的排出通道。在这种情况下，当许多阀被集成到一个卡鲁赛尔式(carrousel-type)单元中时，无需对用于每个个体阀的工艺气体流进行额外的复杂控制。
根据另一实施方式，阀的排出通道被连接到真空室。在这种情况下，可省去额外的输出管路。
另一有利的实施方式被设计成，在处理室和真空室之间持续存在压差。因而可以更容易地执行和管理抽真空步骤的顺序。
另一特别有利的实施方式被设计成，支撑真空室使得其可以相对于处理室转动。这使得处理室被设计为卡鲁赛尔式单元，在该情况下，接续地供给瓶并在各个工位涂覆瓶。
根据本发明的特别有利的实施方式，在瓶的内部产生的压强比处理室中的主要压强(pressure prevailing)小10-50mbar。这为点燃瓶内部的等离子并防止瓶外部区域中的等离子点燃和防止由极高的压差引起的瓶变形创造了最佳条件。
附图说明
下面将基于附图中示出的实施方式更详细地说明本发明，其中：
图1以示意性剖视图示出等离子处理设备；
图2以示意性剖视图示出等离子处理设备的在关闭状态下的阀；
图3以示意性剖视图示出等离子处理设备的在打开状态下的阀。
具体实施方式
图1示出具有用于待处理的瓶3的处理室2的等离子处理设备1，该处理室2被构造成卡鲁赛尔式单元。基本上旋转对称的真空室在处理室2的内部绕轴线4’旋转。抽真空处理室2和真空室4，使得处理室2和真空室4之间持续地存在预定的压差。
在图1中仅示例性地示出其中两个的阀5以环形结构配置在真空室4的外圆周区域。在真空室4的上侧，在每个阀5的上方配置有用于工艺气体9的供应单元8。图1在左侧示出置于阀5的下方的瓶3，在右侧示出压靠阀5的瓶3。环形或U形电极14在待处理的瓶3的下方延伸；该电极14优选地由铜构成，但其可以设置有例如由塑料材料构成的涂层或护套(jacket)。显然，电极14的形状不限于U形。用常规的技术手段、优选地用保持夹来保持瓶，并且使瓶压靠阀。该过程可以通过导轨或其他手段实现，例如借助于电驱动或气动驱动实现。
图2示出在关闭状态的阀5，以及真空室4的毗邻区域和用于工艺气体9的供应单元8的毗邻区域。阀5示意性地表示为三个部分，包括实质上为柱状的阀体15和可以在该阀体15内移动的活塞16，在该活塞16中，可以用作例如管状微波发射机或管状电极的管17被固定在适当位置。为清楚起见，未示出额外的密封组件。压力弹簧18的偏压使活塞16沿进口11的方向压靠未示出的止动件。因此，阀5在其正常位置是关闭的。
活塞16的下端面限定阀5的包括抽真空开口19和抽真空通道7a的进口区域11。在阀5的关闭状态下，抽真空通道7a在阀体15的壁处终止。因此，关闭的阀5以气密方式相对于真空室4密封处理室2。
管17的内壁限定用于工艺气体9的供应通道12a。由于在阀5的关闭状态下，供应通道12a的上端也在阀体15的壁处终止，所以当阀5关闭时，该供应通道12a不与用于工艺气体9的供应单元8连通。
阀体15的上部区域具有用于工艺气体9的进口21，该进口21与供应单元8连通并且经由供应通道12b和排出通道13连接到出口22。在本实施方式中，在阀5的关闭状态下，出口22直接通向真空室4中，使得工艺气体9将被导入该真空室4中。然而，作为可选方案，出口22也可以连接到未示出的用于工艺气体9的单独的排出部件。
由于这种对工艺气体流的引导，当很多阀被集成到一个卡鲁赛尔式单元中时，可以省略用于每个个体阀的工艺气体流的复杂的控制。然而，还可以想象通过联接到阀的位置的机械的、电的或气动的关闭装置中断气体的供应。
图3示出瓶3连接其上并且在打开状态的阀5。不同于图2所示的情况，通过使瓶开口10压靠入口区域11的压力使活塞16抵抗压力弹簧18的力向上压。这具有在活塞16的抽真空通道7a与阀体15的壁中的抽真空通道7b和出口23之间建立连接的作用。由此可见，在阀的打开状态下，在真空室4和瓶3的内部6之间将发生压力补偿。
阀5的入口区域11设置有合适的密封元件，例如柔性密封环，该密封元件以气密方式相对于处理室2密封瓶3的内部6。
同时，供应通道12a经由供应通道12b连接到进口21，并且供应通道12b与排出通道13之间的连接被中断。因此，工艺气体9通过管17和出口20被导入瓶3的内部6，通过瓶开口10与入口区域11之间的密封接触，防止工艺气体9进入处理室2。
此外，还可以将活塞16构造成被可转动地支撑的部件，其允许瓶3在处理过程中转动。
当降下瓶3时，阀由于压力弹簧18的偏压而自动地关闭，所以在瓶开口10仍与入口区域11气密接触的状态下，通道部分7a与7b以及12a与12b的连接将被中断。以这种方式防止工艺气体9进入处理室2和该处理室2与真空室4之间的压力补偿。同时，多余的工艺气体将被引入真空室4中。
下面说明如图所示的根据本发明的等离子处理设备的实施方式的工作方式：
通过气压阀将待处理的瓶3接连地供给到已被抽真空到预定程度的处理室2中，并且上述瓶3被保持装置输送，使得每个瓶3均将位于阀5的下方，该保持装置以合适的方式联接到旋转的真空室4。瓶3沿导轨前进，并且瓶用开口10压靠阀5的入口区域11，该阀5将借此被打开。
连接到打开的阀5的各个瓶3通过抽真空通道7a和7b与共用真空室4连通，并且在预定的时间段内被抽真空直至预定压强。
在密封瓶开口10的同时，这还导致在瓶3的内部6与处理室2之间产生压差，使得等离子在瓶3的外部由于外部压强太低或太高而不能点火，然而，瓶3内部压强对于等离子处理是理想的。
在瓶3被抽真空过程中，用于等离子处理的工艺气体9通过供应通道12a、12b被引入到瓶3中。在工艺气体9的约50标况毫升每分(sccm)的充气下(在欧洲标准条件下)，瓶3中的主要压强应当是0.1mbar。
由于在处理室2与真空室4之间存在持续保持的压差，经过大约恒定的时间段后，在所有的瓶3中都获得适合于点火等离子的条件，而该时间段过去后，通过点火等离子涂覆各个瓶3。
在本实施方式中，仅瓶3的内壁将通过等离子工艺处理。瓶3外部的压强应当是等离子不能再点火的压强。与瓶3的内部6的压强相比，这种合适的压强例如是约10mbar的相对超压(overpressure)。然而，相对超压一定不能过高，以使一次性PET瓶不会被压缩，即，与内部压强相比相对超压应当小于约40-50mbar。
然而，根据处理室2与真空室4之间的压差，还可以使等离子仅在瓶3外部点火，而不在瓶3的内部点火。
涂覆瓶3后，瓶3被沿下降的导轨降下并通过气压阀被排出。

Claims (9)

1.一种等离子处理设备(1)，其包括：
处理室(2)，待处理的瓶(3)可以被供给到该处理室(2)；
真空室(4)；
阀(5)，该阀(5)被连接到所述真空室(4)，在该阀(5)的打开状态下，该阀(5)经由抽真空通道(7a、7b)将所述瓶(3)的内部(6)连接到所述真空室(4)并且以气密方式相对于所述处理室(2)密封所述瓶(3)的所述内部(6)；所述等离子处理设备(1)还包括
用于工艺气体(9)的供应单元(8)；
其特征在于，
所述真空室(4)被配置在所述处理室(2)的内部；
在所述阀(5)的关闭状态下，所述真空室(4)被以气密方式相对于所述处理室(2)密封；以及
所述阀(5)实现为使得将由瓶开口(10)施加到所述阀(5)的入口区域(11)的预定压力打开所述阀(5)。
2.根据权利要求1所述的等离子处理设备，
其特征在于，
在所述阀(5)的打开状态下，用于所述工艺气体(9)的所述供应单元(8)经由所述阀(5)的供应通道(12a、12b)被连接到所述瓶(3)的所述内部(6)，并且在所述阀(5)的关闭状态下，所述供应通道(12a、12b)被中断。
3.根据权利要求2所述的等离子处理设备，
其特征在于，
在所述阀(5)的关闭状态下，用于所述工艺气体(9)的所述供应单元(8)被连接到所述阀(5)的排出通道(13)。
4.根据权利要求3所述的等离子处理设备，
其特征在于，
所述阀(5)的所述排出通道(13)被连接到所述真空室(4)。
5.根据权利要求1所述的等离子处理设备，
其特征在于，
在所述处理室(2)与所述真空室(4)之间持续存在压差。
6.根据权利要求1所述的等离子处理设备，
其特征在于，
支撑所述真空室(4)使得所述真空室(4)可相对所述处理室(2)转动。
7.一种用于对瓶进行等离子处理的方法，该方法使用权利要求1至6中任一项所述的等离子处理设备，
其特征在于，
为涂覆瓶(3)的内部，调整所述处理室(2)中的压强使得等离子不能点火，并且调整所述真空室中的压强使得在连接到所述真空室的所述瓶的所述内部(6)中产生等离子。
8.根据权利要求7所述的用于对瓶进行等离子处理的方法，
其特征在于，
在所述瓶(3)的所述内部(6)中产生的压强比所述处理室(2)中的主要压强小10-50mbar。
9.一种用于对瓶进行等离子处理的方法，该方法使用权利要求1至6中任一项所述的等离子处理设备，
其特征在于，
为涂覆瓶(3)的内部，调整所述真空室(4)中的压强使得等离子不能点火，并且调整所述处理室(2)中的压强使得在连接到所述真空室(4)的所述瓶(3)的外部区域(2a)中产生等离子。
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