[发明专利]等离子喷涂设备中的吸气阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过等离子处理喷涂容器的设备。

背景技术

为降低中空主体的容器壁/壁的渗透率，例如对于不合需要的物质，提供这些带有阻隔层的壁是有好处的，比如通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)，比如，如EP0881197A2中所述。

这种阻隔层是必需的，例如，为了降低通过容器塑料壁的气体的传输速率。这使得，例如，从填满的产品中损失的二氧化碳或向产品中引入的氧气尽量少。同样地，保护产品防止物质从容器材料逸出也是可能的，物质从容器材料逸出可能会改变产品的颜色或味道。

为通过等离子处理对容器喷涂，例如塑料瓶内部的等离子喷涂，尤其是所谓的高频等离子体可能被用在所谓的低压系统中。

首先，抽吸容器内部至压力为1至10帕之间。然后，一工艺气体通过气体喷杆引入到待喷涂表面的区域，例如容器内部。所述层，即所谓的前体(precursor)——就是从工艺气体中形成的，并使容器内部的压力上升至10至30帕或更高。

这种气体或气体混合物可通过电磁辐射（例如微波或高频，例如13.56MHz的高频）或其他电场部分或全部转变为等离子态，且同时被分解为其组分。

在这种情况下，例如，由容器外部的平端面电极辐射的高频被耦合至一导电的气体喷杆，且容器内部为10至30帕之间这种的良好的压力条件，在待喷涂容器内部点燃等离子。

通过气体喷杆上适当的孔供应至容器内部的部分工艺气体在气相(gas phase)下或在待喷涂基体的表面上使得等离子增强发生作用，例如塑料瓶的内壁，并在该表面上凝结形成一封闭层。

为防止瓶外的等离子点火，相对于容器内部的压力，该区域承受较高的压力，例如3000至4000帕。为此，容器可能被压向一阀门，通过该阀门容器内部的操作压力被抽至1至30帕。

在实践中会出现的问题是等离子可能不只在容器中燃烧，而且以一种不合需要的方式在吸气阀中燃烧。该等离子耗尽未界定的和无法界定的那部分能量，这样，之后在容器中就没有能量来分解工艺气体。在这种情况下，该能量损失难以得到补偿，例如，通过更高的高频电源，因为这可能导致电极上更高的电压。这些更高的电压可能再次导致容器外部的等离子放电，这样容器中可用的电能会进一步减少。

另一个问题是温度和阀内等离子产生的反应气体。它们使得进程更为困难，因为不得不主动冷却阀门以保护其免遭损坏。此外，阀内的密封材料会受到反应气体的影响而需要更经常地进行更换。

就现有条件而言，如果阀由塑料材料制成，原则上它们组成瓶开口的一几何延长。然而，如果采用了高频，等离子就像在容器本身内一样被点燃。如果阀是由金属制成的，且各个部件都是接地的，等离子仍然可能在内部形成，因为一空心阴极可能因此形成。此外，这种空心阴极等离子具有一特别加强型的等离子密度，特别强烈地加热阀部件，从而导致损坏。

发明内容

因此，本发明的目的是，改善一种用于通过等离子处理喷涂容器的设备，例如，喷涂塑料瓶，特别是关于尽量减少容器开口区域中不合需要的等离子点火和/或等离子燃烧。

根据本发明，通过根据权利要求1的一种设备和根据权利要求14的一种方法可达成这一目的。独立权利要求中明确了有利的实施例和进一步的发展。

根据本发明的一种通过等离子处理喷涂容器的设备，例如用于喷涂塑料瓶，可能包括至少一个用于向容器内部供应工艺气体的气体喷杆，和至少一个用于由容器内部吸出空气或气体的吸气阀。

所述吸气阀可能具有至少一个凹槽，例如居中设置的一个凹槽，用于接纳或引入至少一个气体喷杆至容器中，且所述吸气阀可能包括至少一个接地的、透气的电气屏蔽元件。所述至少一个接地的、透气的电气屏蔽元件能够几乎完全防止和/或抑制吸气阀内的等离子点火和/或燃烧。

避免或尽量减少吸气阀中的等离子点火和/或等离子燃烧是具有优势的，尤其是，吸气阀热加载到一较小的程度，例如不需要主动冷却，这样吸气阀的使用寿命可以更久一点。另外，尽量减少吸气阀内或待喷涂容器区域之外的不合需要的等离子点火和/或等离子燃烧过程的优势是可减少用于喷涂的等离子的能量损失。

所述至少一个凹槽周围的、用于接纳或引入至少一个气体喷杆的电气屏蔽元件可具有透气的中空主体结构。优选地，这些透气的中空主体结构可能具有等于或小于喷涂期间产生的等离子的德拜长度(Debye length)的平均直径以便产生有效的电气屏蔽效果，以便尽量减少吸气阀内的等离子点火过程和等离子燃烧过程。

电气屏蔽元件可能具有多种不同的结构。