利用微波等离子体在热塑容器上沉积内阻挡涂层的装置

技术领域

一般地，本发明涉及生产热塑容器领域，尤其是由PET制成的容器，所 述容器壁的内层具有一阻挡涂层，例如碳，硅或其它材料，该内层能够阻止或 者延迟通过壁的分子或离子交换。

更具体而言，本发明涉及装置的改进，所述装置利用微波等离子体在热 塑材料制成的容器内表面上沉积一形成阻挡的涂层，所述热塑材料例如PET， 这一装置包括多个用于单独处理容器的台(station)，每个处理台都有一个处 理腔室和一个形成外壳(cover)的上层单元，所述外壳包括一个真空泵室， 所述装置的功能组件与该真空泵室相通，当装置运行时，所述功能组件至少部 分地易于被组成所述涂层的粉状材料所覆盖。

背景技术

特别地，在文献FR2776540中，本申请人对用于所涉及类型的装置的 处理台结构的实例和装置操作过程进行了描述和说明。

当处理该容器时，在处理腔室内部发出一微波场和该微波场通过一个套 管朝泵室展开。在套管内部和泵室内部传播的微波造成阻挡材料(碳，硅或者 其它材料)颗粒在其上沉积，其污染套管和泵室的内壁，或者甚至由于非吸附 颗粒的夹带而到达电泵回路的内壁。

结果是装置至少部分被粉状阻挡材料所覆盖，使得一些功能组件被污染。 例如，其可以发生在用于控制腔室内和容器内真空水平的压力感应器上，该感 应器的运行被干扰，或者当其感应表面被一种粉状材料沉积物导致不透明时， 甚至造成感应器失效。

然而，这一夹带粉状材料的主要缺点在于一部分粉状材料被沉积在一些 特别灵敏的元件上，例如固定到一些组件的衬垫(seal)上，尤其是流体控制 电磁阀的衬垫(在腔室内以及待处理容器内选择性地控制真空状态的建立和气 压的重建)，其与处理台的操作相关并且位于真空泵室的过滤器件的下游。粉 状材料在这些衬垫上的沉积使其弹性及其压碎变形的能力降低并导致这些衬 垫所具有的密封性能的降低，其直接后果是降低能够在腔室中产生的真空水平 和因此破坏用于产生等离子体的条件，这导致阻挡材料涂层在容器上的沉积性 能更差。在此，装置运行存在一个根本缺陷，和为了弥补这一缺陷，证明必须 定期清洁衬垫并且比通常所要求更为频繁地更换它们。

目前，在现有的装置中，根据可用的空间，电磁阀被独立地固定到不同 位置。

因此，对电磁阀衬垫进行维护需要定期将装置的所有电磁阀都卸下然后 重装，典型地，以每个处理台有3个电磁阀的比率，(即一个电磁阀用于使容 器的内体积处于真空状态，一个电磁阀用于使容器外的腔室体积处于真空状态 和一个电磁阀用于重建气压，其为容器内体积和容器外腔室的体积所通用的)。 在目前装有大约20个处理台的设备中，这代表大约60个电磁阀。这需要相当 大量的工作，其需要长时间地雇用有资格的劳动力，并且当然，其意味着所述 装置必须在这一维护操作的整个持续期内保持固定。这存在一个限制，即随着 当今趋势总是寻求提高生产速度，操作者将承担越来越多的困难，这首先意味 着将装置固定限制到最低限度，尤其是为了维护进行装置固定。

另外，尤其是由于不可能将阻挡材料层的沉积过程的持续时间降到低于 一定阈值，寻求更快的生产速度导致在每个装置内处理台数量的增加。因此， 例如，当前本申请人设想制造能力更强的装置，其包括多个处理台，所述处理 台增加至大约48个，这代表着仅用于电磁阀就有192个衬垫需要被定期维护。 根据目前实践，将不再出现为了维护衬垫所需的非常长时间的固定装置的现 象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决方案，其旨在满足、至少极大程度地满 足实际需求，并不企图处理在装置运行时的粉状产物的沉积和夹带问题，本发 明的目的在于提供一种用于所述装置的改进结构的装配，其使得可以简化并加 快装置的修复过程，以及显著降低装置被固定的时间。

为此目的，在一种如前所述的装置中，本发明提供下述的装配：

所述功能组件包括电磁阀，其用于选择性地控制腔室内和待处理容器内 真空状态和气压的建立，并且功能组件被集中到一个可被附着到所述外壳上的 可分离单元中，和功能组件在所述可分离单元的耦合面所带有的各个套内被保 护；

所述外壳整合了功能通道(connection)，所述功能通道是所述功能组件各 自运行所需的，和开在所述外壳的耦合面上，所述可分离单元和外壳的耦合面 以互补方式相配，和

当利用其各自的耦合面相互配合，将所述可分离单元固定到所述外壳上 时，所述通道和所述保护各自功能组件的套被分别连接。

由于根据本发明的结构，所有感应功能组件都被集中到可分离单元中， 利用附件的简单快速工具，其可以容易地和快速地被互换。然后，足以用一个 状况良好的可分离单元替换一个有缺陷的或者预先考虑会有缺陷的可分离单 元，以便可以再次操作并且启动该装置。然后在稍远的地方对被拆卸单元的一 个或者多个污染的组件进行清洁，并且为此目的，在一个具有改进性能的车间 中进行清洗。就集中了多个处理台的装置而言，保持一整套备用的可分离单元 即足矣，以便能够对所有处理台进行更新。相比于对以前设计的装置进行修复 所需的时间，这种为全面维护操作而使装置保持固定的时间显著降低。

本发明的装配尤其易于在下述情况下实现，其中：

处理台是偶数，

每组处理台包括两个相邻台，和

在一组台中所述两个相邻台的所述功能组件被聚集到所述公用可分离单 元中，该可分离单元可以被附着到各自两个台的外壳的耦合面上。

在一种如前所述的装置中，本发明提供下述的装配：

处理台是偶数，

每组处理台包括两个相邻台；

在每组处理台中所述两个相邻台的所述功能组件被聚集到一个公用可分 离单元中，该可分离单元可以被附着到各自两个台的外壳的耦合面上和在所述 可分离单元的耦合面所带有的各个套内被保护；

所述外壳整合了功能通道，所述通道是所述功能组件各自运行所需的并 且形成于所述外壳的耦合面上，所述可分离单元和外壳的耦合面以互补方式相 配，和

当利用各自的耦合面相互配合，将所述可分离单元固定到所述外壳上时， 所述通道和所述保护各自功能组件的套分别被连接。

本发明的这些装配在应用于下述情况下尤其有用，其中上述提及的功能 组件是电磁阀，该电磁阀用于选择性地控制在腔室内和待处理的容器中建立真 空状态和重建气压，由于装置的性能和阻挡涂层沉积的特性都尤其依赖于在容 器和腔室内用于形成等离子体所维持的真空水平，这一真空水平自身首先地 (to the first degree)依赖于控制操作循环的电磁阀的衬垫所提供的密封 特性。然而，应该理解其它功能组件例如真空感应器或流量计也可以被整合到 可分离单元中。

在具体实施方式中的一个具体实例中，可以使控制容器内真空状态的电 磁阀的套被定位到在耦合面上凸出的可分离单元部分，并且外壳的耦合面具有 凹槽，其具有能够容纳所述凸出部分的互补形状，此种设计使得可以简化与所 述电磁阀相关的入口和出口的定位。也可以使所述可分离单元的耦合面相对于 装配面凸出，所述装配面支撑和外壳的连接的机械装置，该设计还使得外壳具 有能够容纳所述凸出耦合面的凹槽，当可分离单元被固定到各自外壳上时，其 有助于可分离单元的导向和有助于在可分离单元和外壳的配合面(cooperating face)间衬垫的安装。

根据本发明的装配在该装置的一种特别的结构情况下可以得到一种非常 有价值的应用，所述的装置由按组分配的处理台所组成，其包括多个相邻台， 具有一个公用可分离单元，该单元使得在一组处理台中所述多个相邻台的功能 组件集中到一起，和所述可分离单元能够被附着到各自处理台的所述上层单元 的所述耦合面上。在本发明中，将一组处理台中相邻台的腔室聚集到一起和并 列连接，而且各自的外壳也并列连接是尤其有益地。这样的装配使得放置处理 台所占据的空间减少和在给定的空间内可以放置处理台的数量增加。然后可以 通过使一组台中的处理台具有公用的一个外壳，和所述可分离单元被附着到该 公用外壳的耦合面上来进一步简化该装置。由于在单一的操作中同时处理多个 处理台，这样的装配使得可以大量增加了用于外壳拆卸和重装的时间，并且以 此种方式，可以显著降低用于固定装置的时间。

在本申请人制造的装置中，每个工作台都功能性地连接有下述组件：

-一个电磁阀，其用于控制在待处理容器外的腔室内体积中建立真空状态，

-一个电磁阀，其用于控制在待处理容器的内体积中建立真空状态，

-一个电磁阀，其用于控制在待处理容器外的腔室内体积中重建气压，和

-一个电磁阀，其用于控制在待处理容器的内体积中重建气压。

根据本发明所述的装配，其使得装置以一定方式被构造，即可以在每个 处理台中包括一个用于控制在待处理的容器内体积中建立真空状态的电磁阀 和一个用于控制在待处理容器的内体积中重建气压的电磁阀，和其包括一个用 于控制在待处理容器外的腔室内体积中建立真空状态的单独电磁阀和一个用 于控制在容器外的腔室内体积中重建气压的单独电磁阀，所述电磁阀被一组处 理台中的所有处理台所公用。其结果是明显简化了处理台的结构和明显节省了 装置。

根据本发明的装配可以应用于不同设计的装置中。它们尤其是可以有益 地应用于下述装置，其中对于每个处理台，其外壳被整体固定到各自的腔室上， 而且腔室的底部可以被轴向移动以便允许通过腔室底部引入和移除容器，该容 器颈部朝上。

根据本发明的装配尤其适合于装配了多个处理台的高通量的高效装置， 例如处理台是旋转转盘式和包括一个旋转架，其支撑所述多个围绕圆周分布的 处理台，其中可分离单元被分别固定到可向外径向转动的处理台外壳的侧面 上。以此种方式提供了从装置外进入可分离单元的简易通路。

附图说明

通过阅读下述一些优选的具体实施方式的具体说明可以更好地理解本发 明，该具体实施方式只是以纯说明性的实例方式给出的。在这一说明中，参照

附图，其中：

图1是根据本发明的具有一个可分离单元的处理台的部分透视图；

图2显示图1的可分离单元中一个电磁阀结构的放大比例的截面示意图；

图3显示图1的可分离单元中另一个不同的电磁阀结构的放大比例的截 面示意图；

图4是根据本发明的一个优选的具体实施方式，用于处理容器的装置部 分的局部分解透视图，其中处理台的结构是两两分组；

图5是类似于图4的局部分解透视图，其中可分离单元与两个处理台分 开；和

图6是可分离单元的透视图，其中可以看见可分离单元的耦合面。

具体实施方式

本发明的目的是改进利用微波等离子体在例如PET的热塑容器内表面上 沉积形成阻挡的涂层的装置，所述装置包括多个用于处理容器的台。

在图1中，显示了用1来整体地表示的一个单独的处理台，并以外部透 视简图显示了仅用于理解本发明所改进的一部分。

基本上，每个处理台1特别包括：

一个处理室2，其适于容纳至少一个待处理容器并且被装备以便可以在其 处，尤其在其内表面上进行沉积处理，所述处理是利用来自注射到腔室中的前 驱气体的微波等离子体来沉积阻挡材料(例如碳)的涂层，和

一个外壳3，其位于腔室2上方并包括一个真空泵室(图1中未显示)， 其中与容器连接的防漏装置包括一个套管4，该套管通常是与容器颈部共轴的 管状，和为了更容易理解，在图1中显示了与其在外壳3上的套5分离的套管 4。外壳3也支撑了一个共轴通过(通道6)所述套管4的管状注射器(未显 示)，并且该注射器能够将反应液注射到容器中，作为用于处理所述容器的反 应原料(process proceed)，以便在容器内表面上形成阻挡材料层。

在文献FR2872148中可以找到本申请人对以此种方式设置的处理台的 更具体说明。

所述装置的功能组件(图1中未显示)与真空泵室相通，当装置运行时， 功能组件至少部分地易于被组成所述涂层的粉状材料所覆盖。

根据本发明，规定：

优选利用附件的快速工具，将功能组件(图1中未显示)集中到可分离 单元7中，和该功能组件在所述可分离单元7的耦合面8的各个套内被保护， 该可分离单元可以附着到外壳3上；

外壳3整合了功能通道，所述通道是所述功能组件各自运行所需的且形 成于所述外壳3的耦合面9上，可分离单元7和外壳3各自的所述耦合面8， 9以互补方式相配；和当使用所述各自的耦合面8，9互相配合将所述可分离 单元7固定到所述外壳3上时，所述通道和所述保护各自功能组件的套被分别 连接。

在图1中，显示可分离单元7被固定到外壳3上。

根据本发明提出的结构，功能组件是其功能容易被粉状阻挡材料的存在 所干扰或者甚至被破坏的组件。尤其要考虑所使用的压力感应器和流量计以便 控制处理台的运行，但是还特别要考虑用于控制由外部真空泵在腔室内建立真 空状态和用于使腔室与大气相接触的电磁阀，当在止回阀(clack valve)的衬 垫上出现粉状材料时，电磁阀对所述止回阀的衬垫的密封性产生负作用。

更准确地涉及组成电磁阀的功能组件，现描述了两个用于装配可分离单 元7的具体实施例，分别对应于图2和图3。

首先参考图2的实施例，可分离单元7包括一主体18，在主体中带有一 套，其整体地用10表示，该主体保护电磁阀的所有组件，该电磁阀整体地用 11表示。

电磁阀11包括具有至少一个衬垫13的止回阀12，且其能够与围绕管口 15的侧翼面(facing shoulder)14相配，该管口在主体18的正面形成，组成 所述可分离单元7的耦合面8。可分离单元7的耦合面8被定形以便与外壳3 相对的耦合面9相配，通过外壳3产生的通道16在该外壳3上形成，其基本 上与可分离单元7的管口15共轴排列。衬垫17在两个耦合面8，9之间和其 尤其可以围绕管口15被固定到可分离单元7的耦合面上。

在套10中，例如在其侧壁上，有一条钻到可分离单元7的主体18中的 通道(duct)19，和在其另一末端，形成于可分离单元7的耦合面8上，面向外 壳3中的通道20且形成于耦合面9上，例如，一个由可分离单元7所支撑的 衬垫21被插入到两个耦合面8，9中间。

电磁阀的止回阀12可以被气压缸驱动。为此目的，通过一根杆22，止回 阀12被固定到在腔室24中可动活塞的头23上，该腔室24在附着到可分离单 元7的主体18上的电磁阀的主体25中产生。用于引入气动控制流体(加压空 气，典型地在7×10⁵Pa下)的通道(duct)26在腔室24中打开以便控制活塞 头23的运动和因此控制止回阀12的运动。一根在套10中延伸的导套27一方 面用于引导杆22和另一方面作为在复位弹簧28一端的支撑，该弹簧共轴围绕 杆22和其另一端支撑在活塞头23下以便止回阀12、杆22和活塞头23形成 的可动系统回到支撑位置(对应于实例所述的止回阀12的打开位置)。最后， 一个密封装置，例如波纹管(bellows)29以密封的方式被插入到止回阀12和 电磁阀主体25之间。

为了简化维护和使得电磁阀在需要的时候被迅速地替换，有益地，电磁 阀11可以是筒形，其可以被插入到可分离单元7的主体18的套中(未以具体 方式显示)。

在关于图2已经说明的装配中，分别属于可分离单元7和外壳3的耦合 面8和9基本上是平的，至少在其被电磁阀插入所直接涉及的各自区域内。

在图3中描述了装配的另一实例，其中显示出相同的组件。在另一方面， 以和上述不同的方式，电磁阀的止回阀12在一个相对于耦合面8凸出的部分 30中被保护，并且就其而言，外壳3具有一个凹槽32，其能够容纳可分离单 元7的所述凸出部分30。然后，衬垫17被插入到凸出部分30的正面31.8和 凹槽32的底部31.9之间。然而，此种保留了与前一结构相当功能的结构，在 一些情况下提供了简化装置的优点，尤其是对于在待处理容器内部建立真空状 态所需的连通。通过将套管4安装在外壳3中带有的套5中建立该连通。

在这种设计中提出的结构使得可以对保护电磁阀的止回阀的套10进行移 动至以接近对着套管4的套5。以此种方式，前述提及的通道19可以直接在 这一套5中形成。在图3所示的有用的具体实施方式的实例中，套5只是部分 被限定(5a)在外壳3中和部分被限定(5b)在凸出部分30中和通道19直接 形成于所述部分5b中。在这一结构中，通道16与真空源相连接，而通道19 通过套管4与待处理容器的内体积相通。

以此种方式，对于每个处理台，可分离单元7具有一个根据图3所示的 结构而安装的电磁阀，该电磁阀用于在待处理容器的内体积中建立真空状态， 和可分离单元7还具有其它3个根据图2的结构所安装的电磁阀(在容器外腔 室中建立真空状态，在容器内体积中重建气压，在容器外的腔室中重建气压)。

根据本发明提供的装配，当电磁阀衬垫中至少一个衬垫需要被清理和替 换时，有关的可分离单元7立即被移去和用备用保存的具有良好功能状态的可 分离单元7替换，这使得可以将装置固定非常短的时间。然后在车间里最适条 件下脱离机器进行拆下单元的维护和然后将被修复的单元备用保存。

类似地，对于系统的预防维护，装置的所有可分离单元7可以被卸下和 被备用保存的先前修复的单元所替换，而且固定装置的时间降到最低，而另一 方面，需要提供两套完整的可分离单元。

如前所强调，根据本发明的装配在具有大量处理台的装置中甚至更有用。 在此，通过处理台1被分配成包括多个相邻台的组，一个公用的可分离单元7 将所述一组处理台中多个相邻台1的功能组件集中起来，和所述公用可分离单 元7可以被附着到各自台的外壳3的耦合面9上，可以设想在减少出于维护目 的而固定装置时间方面的进一步的改进。

然后，尤其是在一个处理台组合中相邻处理台1的腔室2被集中并且并 列连接，而且其各自的外壳3也并列连接。在这种情况下，通过使在一个处理 台组合中的处理台1的各自外壳以公用一个共同单独外壳3的形式连接在一 起，可以进一步改进在同一处理台组合中的处理台1的整合。

图4-6说明了前述提及的在装有偶数个处理台情况下的装配，该装置。然 后处理台1被排成两组，其用33表示，处理台的每个组33包括两个相邻的处 理台1。

正如图4中清晰可见，其是与图1所示相似的单独处理台透视图，两个 腔室2连接到一起并在其顶上具有一个公用外壳3，其使得两个处理台各自运 行所需的装备集中起来。类似地，在图1中，显示了与其各自的套5分离的两 个套管4。公用可分离单元7使得在台的组合33中的两个相邻处理台的功能 组件集中起来和优选地，使用附件的快速工具可以将所述公用的可分离单元7 附着到公用外壳3的耦合面9上。

图5代表了图4处理台的组合33，其中可分离单元7被从外壳3上卸下 并分离，而在图6中显示了可分离单元7的透视图，其中所述可分离单元转动 到可以看见其耦合面8的位置。

尤其是，这两副附图5和6使得可以确认两个电磁阀装配，所述电磁阀 用于在由两个处理台1所处理的两个容器的内体积中建立真空状态，尤其是通 过可分离单元7的凸出部分30和外壳3的具有互补形状的凹槽32，外壳3部 分地允许一个套管4的套5呈现出来(其位于右侧)。

在图6中，清晰地显示了每个管口都单独密封的衬垫17。需要注意的是， 通过一个围绕在公用单元7的耦合面8上的所有管口的衬垫34获得全面补偿 气密性。

由于电磁阀集中在一个公用可分离单元7中，可以设想其中一些可以为 两个处理台提供公用的功能。以此目的，使用一个电磁阀控制待处理容器的内 体积中建立真空状态和一个电磁阀用于控制在每个处理台的待处理容器的内 体积中重建气压，而可以提供一个单独的电磁阀用于控制待处理容器外的腔室 内体积中建立真空状态和一个单独的电磁阀用于控制在与所有处理台公用的 待处理容器外的腔室内体积中重建气压。由于这种电磁阀数量的减少，所使用 装置的成本降低以及对装置进行留存维护和同时维护的成本也降低了，公用可 分离单元7的体积基本上减小，其使得可以减小装置的总体尺寸和重量，从而 导致其较小的惯性。

在具体实施方式的一个具体实例中，可分离单元7的耦合面8制成阶梯 式的方式是很有用的，以便当其被固定到各自外壳3上时促进可分离单元7 的导向，和促进衬垫插入到可分离单元和外壳的配合面之间。为此，使耦合面 部分8a相对于装配面8b凸出，该耦合面和电磁阀套的管口15集中在一起， 装配面8b支撑和外壳3机械连接的装置35(图6可见)。在一个补充方式中， 例如使用销钉，外壳3的耦合面9具有一个凹槽9a，其可以容纳从耦合面8 上凸出的所述部分8a和其被装配面9b所围绕，该面可以与可分离单元7的装 配面8b相配。然后如图6所示将前述提及的衬垫34放到装配面8b上。

图6还显示了保护真空感应器36的两个套，其在前述的两个保护电磁阀 的各自凸出部分30的正面形成以建立两个处理台各自所要的真空状态。

类似地，图5和6显示了两个处理台公用的流量计37，其用于测量注射 到两个待处理容器中的前驱气体(例如乙炔)的流量。流量计37固定到可分 离单元7的外表面上并与用于提供前驱气体的通道38相连，流量计通过可分 离单元7的面8b上的通道39，和一个钻入外壳3中的通路40与位于套管4 上部并与套管共轴的两个注射器(未显示)相通。

需要强调的是，可有益地通过自动接通的方式驱动(电动或气动)可分 离单元7，特别是通过如在图5所示的可分离单元7的通道40和外壳3的固 定通道41的组合的电动-气动的接通方式(在图6中未示出通道40)。

根据本发明的装配可以用于使用不同设计的装置，并且尽管不排除其它 方式，其尤其以一个优选的方式，其中对于每个处理台1，外壳3被整体固定 到各自的腔室2上和腔室2的底部可以轴向移动以允许通过腔室2的底部引入 和移除容器，该容器颈部朝上。

另外，根据本发明的装配尤其全部适用于高通量的高效装置，所述装置 装配有大量的处理台，例如处理台是旋转转盘式和包括一个旋转架，其支撑所 述多个围绕圆周分布的处理台1，其中可分离单元7被分别固定到可径向向外 转动的处理台外壳的侧面上。以此种方式，可以获得从装置外面到可分离单元 的简单、直接的通道而不需要其被倒置或卸下其它组件，另外，这使得可以减 少用于调换可分离单元7的操作时间。