CN1250486A - 具有外阻气涂层的塑料容器 - Google Patents

Abstract

一种镀覆塑料容器提供了低的空气和蒸气渗透性。一种镀覆塑料容器的方法和系统包括通过等离子辅助式真空蒸气淀积法将一个无机氧化物薄层施加到容器的外表面上。例如,涂层可包括二氧化硅,它与容器的外表面结合在一起。此涂层是柔软的,而且无论容器内压如何或容器设有内压,都可以镀覆上此涂层。涂层牢固地粘附在容器上,并且即使在涂层被划伤、破裂、弯曲和/或拉伸时,在加压之后也具有增强的阻气效果。另外,阻气性能的提高将基本上不受容器灌装的影响。还披露了一种回收镀覆的塑料容器的方法和一种用镀覆容器封装饮料的方法和系统。

Description

具有外阻气涂层的塑料容器

本申请是1997年3月14日提交的美国专利申请08/818,342的部分继续申请，第08/818,342号申请的全部内容特意被引入本文以供参考。

本发明涉及隔离性能得到加强的密封塑料容器和生产这种容器的方法及该涂层。通过给容器外表面镀覆无机物涂层而获得了加强的隔离性能。与现有技术的涂层相比，所述涂层显示出了加强的粘附性。另外，本发明也涉及镀覆塑料容器的回收和在该容器中封装饮料。

塑料容器目前涵括了食品和饮料业中的大部分并且具有扩展趋势。塑料容器与传统的玻璃容器和金属容器相比具有许多优点，它们比较轻、价格便宜、不易破裂、透明且易于加工和搬运。但是，塑料容器至少具有一个明显的缺点，而这个缺点限制了塑料容器不能被广泛接受且尤其是不能在要求更严的食品应用方面被接受。这个缺点就是所有塑料容器都多多少少地易于渗透水、氧气、二氧化碳气、其它气体和水气。在许多应用场合中，可用塑料的渗透速率大到足以明显限制所储存食品或饮料的有效保存期或者完全阻碍了塑料容器的使用的程度。

人们已经认识到，在某些时候可以通过将玻璃状或金属状的涂层镀覆到塑料容器上和通过金属化塑料容器来获得集中了塑料容器和许多传统容器的优点的容器结构。例如，金属化薯条袋已经在市场上应用了一段时间。但是在许多应用场合中，包装的透明度是很重要的，而对这些应用场合来说，金属化涂层是不可接受的。在塑料容器上获得耐用的玻璃状涂层而又不改变容器的外观已被证明是更困难的。

为将玻璃状涂层镀覆到随后被制成柔软的塑料容器的塑料薄膜上，人们已经研究出了许多种方法。但是，人们只开发出了较少的几种允许将玻璃状涂层镀覆到预成型的刚性较大的塑料容器如PET瓶(在美国，这种瓶子通常被用于储存充气饮料)上的方法，而目前尚未研究出允许将玻璃状涂层镀覆到塑料容器外表面上的方法，其中所述容器十分耐用，足以承受容器的加压作用并能够在加压下保持对于气体和蒸气的增强的防渗性能，同时不影响容器的回收性能。密封的饮料容器目前在全世界占有很大市场。目前可用的塑料具有高到足以限制在许多供应市场使用塑料容器的渗透速率。

这样的密封容器包括用于充气饮料和无碳酸气饮料的塑料瓶。塑料瓶是由各种聚合物制成的，其中占统治地位的材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，它尤其是用于充气饮料，但是所有这些聚合物都显示了不同程度的对气体和蒸气的渗透性，这限制了容器所装饮料的有效保存期。例如，充气饮料瓶的有效保存期受到了CO₂损失的限制(有效保存期一般被定义为损失17％的饮料初始碳酸气成分所需的时间)。由于表面/体积比的作用，当瓶子尺寸减小时，损失率增高。许多市场应用需要小容器，这严重限制了在这种场合中使用塑料瓶。因此，需要一种碳酸气存留性强的容器。

对于未充碳酸气的饮料也有相似的限制，同样当瓶子尺寸减小时，考虑到氧气和/水蒸气的扩散，限制更大。应该认识到，扩散是指渗入容器或瓶子和渗出瓶子或容器。阻止二氧化碳气渗出、氧气、水蒸气及其它气体的渗出的不渗透性程度(在此被称为“阻透性”)在高室温下变得更加重要了。阻透性强的外涂层可以改善封装在塑料瓶中的饮料的质量并延长这种瓶子的货架期，由此使小瓶子成为一种可行的使用方式，而这在降低分销成本和更灵活的市场调配方面又表现出了许多优越性。

当某些聚合物如PET接触到灌瓶设备所用的瓶子输送机的润滑剂或洗涤剂、溶剂或其它材料时，它们也易于应力开裂。这样的开裂通常被称为“环境应力开裂”，并且可能因泄漏限制了瓶子的寿命，而这可能损坏邻近物品。可承受由应力开裂引发的化学物质作用的防渗的塑料瓶外表面防止了对邻近物品的损坏并且在某些市场中将延长塑料瓶的货架期，这是很理想的。

对货架期和饮料质量的另一个限制就是UV辐射，它可能影响饮料的味道、颜色或其它性能。在长期日晒的情况下，这是特别重要的。具有UV吸收性能的外涂层可以提高饮料质量并使塑料瓶在这种情况下更有用。

还希望象PET这样的塑料容器是可以回收的。但是，现有技术中的增强防渗涂层通常是有机的且它们比较厚，因此它们可能污染回收的塑料制品。加入回收塑料中的有机涂层材料不能制造出适用于饮料或食品的容器，因为饮料和食品可能接触有机涂层材料并被污染。另外，较厚的涂层在回收塑料的过程中形成了较大的颗粒并可能有损于所形成的回收塑料制品的外观和性能。尤其是，在回收塑料中的较大的涂层颗粒可能使否则透明的塑料变得浑浊。对于象饮料容器和食品容器这样的容器来说，浑浊的塑料通常是不理想的。

最后，在瓶子外表面上镀覆涂层的成本必须不明显增加原包装的成本，其中所述瓶子具有一个将明显延长瓶中饮料的有效保存期的和/或明显减少瓶中饮料的产品腐坏的和/或明显减少了因UV辐射而引起的产品变质的和/或实际上消除了环境应力开裂和/或提供了特殊色彩的阻气层。这是取消了许多获得其它阻气涂层的方法的依据，因为塑料瓶是本身成本低廉并大批量生产的物品。可装备性实际上是指涂层的成本必须使整个包装成本的增加最少或者不增加成本，而成本实际上可是较低的。

塑料瓶外表面上的涂层必须能够挠曲。当瓶子被用于密封容器时，无论塑料基材何时受到拉伸，涂层最好都应能够在两个轴向上拉伸。此外，涂层最好在大部分容器表面上是连续的。在饮料是充气饮料的情况下，粘附性是很重要的，这是因为瓶中的二氧化碳气对涂层施加了整个或部分的瓶内压力。此压力可升高到6巴以上，它对涂层/塑料界面施加了很大的力。涂层也必须耐划伤、一般的搬运、气候老化(雨、日晒天气等)，并且涂层必须在整个瓶子使用期内保持其阻气性。

有几种等离子加强方法，它们给一些产品(在某些情况下包括瓶子)镀覆上一个无机物外层。许多方法的目标是提供十分不同的镀覆性能，这些性能远比高阻气性瓶子涂层简单。这些方法的目的例如是耐磨损能力，其中涂层的连续性不是重要的因素，这是因为涂层可以保护微观空隙。其它方法的目标是装饰性或反光性能，某些方法单纯地是为了保护搬运。通常基材是不能弯曲且不能拉伸的，而且产品本身的价格高于塑料瓶的价格，所以成本不是设计的初衷。在某些情况下，某些基材允许涂层温度明显高于PET(最常用的塑料瓶材料)所允许的温度。这样的方法通常不提供涂层连续性、粘附性、获得良好的阻气涂层所需的柔软性，而且它们没有解决上述的与良好的阻气涂层有关的其它问题。

现有技术也存在于瓶子的阻气处理方面，但是没有一种可商业应用的耐压涂覆瓶，这是因为上述方法缺少上述的理想特征且不能提供在瓶内压力高的情况下具有足够的粘附性、连续性和/或柔软性的涂层，或者不能提供避免回收问题的涂层，或者不能保证制造可用涂层所需的低成本。

授予埃里希和普莱斯特尔的US专利5,565,248描述了一种镀覆容器内部的方法。但是，外涂层需要比内涂层更强的粘附性，这是因为瓶内压力作用在外涂层上，而内涂层在使用中不受相同搬运和/或磨损的影响。因此和由于其它原因，从外面涂覆瓶子与从里面涂覆瓶子是不一样的，因此本发明是明显不一样的。

为使象PET瓶这样的塑料容器用作经济实用的且用于商品如饮料和食品的容器，必须比较便宜地高速大量制造瓶子。因此，一种镀覆塑料容器的方法和系统必须是经济的且能够在高速和大量的情况下工作。许多现有技术的给物品镀覆上阻气涂层的系统是批量生产的或者是缓慢、低效率的。

因此，需要一种塑料容器，它覆盖有一个有效的阻气涂层而且它能够有效地回收利用，并且能够经济地制造，以便用作用于大量生产的物品如饮料和食品的容器。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于容器如热敏塑料瓶的外涂层或外层，尤其是提供一种用于不可重装的充气饮料用瓶的外涂层或外层。

本发明的又一个目的是提供一种涂层和一种能不明显地损失提高的隔离性地提供一玻璃状外涂层的镀覆方法和系统，该涂层柔软耐用，其粘附性足以承受容器的加压如弯曲和拉伸且足以承受容器的凹陷。

本发明的另一个目的是提供一种外镀覆容器，它避免了如容器在灌注时接触传送机润滑剂和在其使用寿命期内接触洗涤剂、清洗剂或溶剂等类似物质时的环境应力开裂。这样的润滑剂可包括409^TM、Mean Green^TM或其它市售清洗剂或润滑剂等。

本发明的另一个目的是提供一种更轻的容器和一种制造该容器的方法和系统，由此与传统方法相比可以减少制造容器所用的塑料数量而且不会不利地影响容器的阻气效果或者提高了所述的阻气性能。

本发明的另一个目的是在塑料容器的外表面上提供一种含有无机氧化物层的涂层，该无机氧化物层因是由多于或等于50％的且接近但少于100％的SiOx(x＝1.7～2.0)构成的而特点突出。

另一个目的是提供一种具有足够的可粘接到塑料容器外表面上的粘附性的涂层，从而由无机氧化物层产生的隔离性的提高不会在容器受到1～100psig的压力时明显降低。

本发明的另一个目的是提供一种镀覆上述无机氧化物层的方法，此方法形成了坚固的无机氧化物层，这个涂层保证了有效提高塑料容器的阻气性水平并且不会造成容器明显地物理变形。

本发明的另一个目的是提供一种制造容器的方法和系统，其中通过镀覆还含有可吸收可见光的物质的彩色无机层而使容器的外观更加美观。

本发明的另一个目的是提供一种具有UV吸收性能的容器涂层。

本发明的又一个目的是提供一种具有彩色或无色涂层的容器，所述涂层可以简单地回收而不会使现有的回收系统明显地或异常地复杂。

本发明的再一个目的是提供一种低廉地高速大量制造外部带有涂层的容器的方法和系统。

本发明的另一个目的是提供一种方法，其中可以快速和简单地决定容器涂层的厚度和成分并由此可以对工艺进行控制并确保了阻气性的提高。

本发明的再一个目的是提供一种至少根据其镀覆玻璃状涂层的适用性决定塑料容器表面的条件的方法。

本发明的另一个目的是提供良好的阻气层，它大大延长了容器如塑料瓶的货架期并提供了一种透明性强且不影响透明塑料瓶外观的容器。

本发明的另一个目的是提供一种当容器的外表面受到环境条件如恶劣气候、磨损、划伤或磨蚀(如在运输过程中)的影响时在其使用寿命内有足够的耐用性和粘附性的容器。

本发明的又一个目的包括给热敏性塑料容器镀覆上涂层材料的能力，所述涂层材料只能在非常高的温度下被汽化而不会导致塑料温度不可接受地升高且该涂层材料在许多情况下必须保持在60℃以下。

本发明的上述和其它目的是通过提供这样的镀覆塑料容器而实现的，即它包括一个塑料容器体，该塑料容器体具有一个外表面和一个在该容器体外表面上的且含有无机氧化物和玻璃成型金属添加剂的涂层。其中镀覆塑料容器在60psig的压力下盛装密封于容器体内腔中的加压流体时具有一个至少是无涂层容器的阻气性的1.25倍的阻气性能，其中不带涂层的容器的阻气性是指其装有密封于内腔中的且处于60psig压力下的加压流体时的阻气性能。本发明还包括一种制造具有阻气层的镀覆塑料容器的方法和系统、一种回收镀覆塑料容器的方法和一种封装密封于包括阻气层的塑料容器中的饮料的系统和方法。

确切地说，本发明的镀覆塑料容器是利用真空蒸气淀积涂布且优选地利用等离子增强的真空蒸气淀积涂布通过在容器体的外表面上沉积涂层而形成的。所形成的涂层最好基本上是均质的且是非晶质的，它通过化学和/或物理方式粘附在容器外表面上。如在这里所述的那样，术语“均质”是指涂层中的原子组成没有本质变化，术语“非晶质”是指当通过标准的X射线衍射技术测定时涂层中没有结晶度。另外，无机氧化物和玻璃成型金属添加剂优选地富集在涂层中，其浓度在整个涂层厚度范围内基本上不变。所形成的涂层因此很耐用。

由于无机涂层对本发明塑料容器的表面的粘附性很强，所以不必形成连续的涂层。换句话说，即使本发明的涂层例如因刮伤或其中的裂纹而可能是不均匀的，涂层也继续有效地粘附在基材如下面的塑料瓶上。因此，即使表面受到极度破坏，本发明也可以提供有效的阻气层。利用本发明可以得到是未镀覆容器的1.25倍的良好的阻气层，此阻气层甚至可以是未镀覆容器的1.5倍或最好2倍，即使在镀覆容器中装有加压流体如充气饮料时也是如此。另外，即使容器中装有加压流体，本发明的镀覆容器也提高了对环境应力开裂的抵抗力。

另外，与具有相似表面积和容积但没有无机外涂层的塑料容器相比，可具有相同阻气性但重量较轻地制造本发明的镀覆容器。

本发明的制造镀覆塑料容器的系统包括一个能够保持其内部处于真空的真空室；一个用于将塑料容器体送入真空室并将镀覆的塑料容器取出真空室的容器输送机构，每个塑料容器体分别具有一个外表面和一个限定出一内腔的内表面；一个在真空室内用于使塑料容器体穿过真空室的传送机构；至少一个设置在真空室内且用于在容器体穿过真空室时将涂层蒸气供给容器体外表面的涂层蒸气源。所述的至少一个涂层蒸气源和传送机构建造布置在真空室内，从而来自该涂层蒸气源的涂层蒸气在容器的外表面上沉积了一层薄薄的涂层，薄薄的涂层含有一种无机氧化物和一种玻璃成型金属添加剂并与容器体的外表面粘接在一起，所形成的镀覆塑料容器在盛装密封于内腔中且处于60psig的压力下的加压流体时具有一个至少是无涂层容器的阻气性能的1.25倍的阻气性能，其中无涂层容器的阻气性能是指其装有密封于内腔中且处于60psig压力下的加压流体时的阻气性能。本发明还包括制造镀覆塑料容器的对应方法。

理想的是，制造本发明镀覆塑料容器的方法和系统是连续的且能够高速大量地工作以便经济地大量生产出镀覆容器。确切地说，在制造本发明镀覆塑料容器的方法和系统中，容器输送机构在保持真空室内部处于真空时连续地将来自真空室外的容器体送入真空室，送给传送机构，传送机构连续地使容器体经过至少一个涂层蒸气源地穿过真空室，然后容器输送机构连续地输送来自传送机构的镀覆容器并从真空室内取出镀覆容器。该系统和方法最好是自动的。在本发明方法和系统中的容器输送机构最好是一个回转输送系统，它能够在保持真空室处于真空的同时连续自动地且快速大量地将容器体送入和取出真空室。这个高速处理允许塑料容器镀覆系统和方法被运用于高速大量的生产工艺中如饮料包装线。

真空室中所产生的涂层蒸气最好呈等离子体的形式。适于产生等离子体的装置是冷阴极，它也被称为电子枪。可任选地通过至少一个设置在真空室内的天线并利用RF(射频)或HF(高频)能量激励等离子体以便形成高能等离子。

根据本发明，尽管可以如以下所述的那样采用许多种可蒸发材料来形成无机氧化物层，但是无机氧化物层最好包含二氧化硅和象锌、铜或镁这样的玻璃成型金属添加剂。

本发明的镀覆方法和系统也能不明显升温地镀覆热敏容器并在任何时候使瓶子温度处于60℃下。另外，本发明的镀覆方法和系统能够镀覆可根据其颜色、UV吸收性能或其它阻气性而进行选择的混合物和物质层。另外，本发明的方法和系统可以镀覆象二氧化硅这样的完全透明清澈的涂层并因此不影响通过其它方式而透明的瓶子的外观。涂层材料是惰性的并且在为回收而熔化塑料瓶时保持固态。

通过加入可见光吸收物质或使塑料容器看起来更吸引人而将其它功能引入本发明的无机涂层中。

本发明的用于制造回收的储存塑料的方法包括以下步骤，即：提供一批塑料，至少这批塑料的一部分包括镀覆塑料容器；将这批塑料转化成一种适于熔融挤塑的形式。各镀覆塑料容器包括一个容器体，它具有一个外表面和一个在外表面上的且含有无机氧化物的涂层。镀覆塑料容器可以是通过上述方法制成的且它最好有一个很薄的无机氧化物涂层。涂层的厚度最好大约为1nm～100nm。

将批量塑料转化成一种适于熔融挤塑的形式的适当方法包括将批量塑料磨削成片状坯料并熔化这些片状坯料以便形成一种可熔融挤塑的回收塑料。或者，使批量塑料解聚并重聚合以形成一种可熔融挤塑的回收塑料。回收塑料可以被熔融挤塑成塑料件如回收的存储塑料容器。

由于本发明涂层的惰性和厚度，可以在任何传统的回收系统中不用改变工艺地处理镀覆容器。另外，在本发明中避免了使所形成的回收件变浑浊，这是因为涂层在回收中形成了较小的颗粒。另外，对于食品接触来说，回收塑料中的镀覆颗粒是可接受的且因此不会在回收过程中的磨削或解聚时不利地影响回收成果。

本发明的回收方法提供了一种具有先前不能得到的结果的回收镀覆塑料的方法。尤其是，无需分离镀覆塑料和未镀覆塑料，由此无需改动现有的回收系统，或由此可以省去多余的处理步骤(分离镀覆瓶和未镀覆瓶)。另外，可以由镀覆塑料生产出透明塑料并同时避免在最终的回收产品中存在浊度的上述问题。尽管本发明可用于回收许多种塑料，但是我们认为本发明可以处理塑料件如容器或瓶子，确切地说，本发明可以处理塑料饮料瓶。在本发明中，瓶到瓶的回收不受影响。本发明的涂层不会干涉下游的回收塑料的注塑成型或吹塑成型。

根据本发明的饮料包装方法包括：提供一个镀覆塑料容器，该镀覆塑料容器包括一个塑料容器体，该塑料容器体具有一个外表面和一个位于该外表面上的且含有一种无机氧化物的涂层，该涂层提供了阻气性能；将一种饮料填入塑料容器中；在灌装步骤后密封塑料容器。所述涂层最好是按照上述方式施加的。阻气涂层阻止气体流入或流出容器。例如，阻气涂层可以保护饮料不让氧气从外面流入容器或者可以阻止二氧化碳流出饮料容器。本发明的饮料包装方法和系统特别有效地用于生产充气饮料。这样的方法还包括在灌装步骤前给饮料灌充碳酸气的步骤和接着在镀覆容器中的压力作用下密封饮料容器的步骤。所形成的充气饮料具有较长的有效保存期，因为容器上的涂层更好地留住了容器内的二氧化碳气。

本发明的饮料包装方法和系统最好是高速大量的加工过程，其中连续地提供镀覆塑料容器，连续地给许多塑料容器灌注饮料并连续地密封灌装容器。因此，饮料包装方法和系统可以形成独立的连续生产线，这其中包括塑料容器体生产、镀覆塑料容器的工序和给塑料容器灌装饮料的步骤和灌装步骤后的塑料容器密封步骤，尽管这样的独立连续生产线是不必要的。

另外，根据以下具体描述，本发明的适用范围将变得清楚。但是，应该理解的是，表示本发明优选实施例的具体描述和特定实施例只是为示范的目的才给出的，这是因为本领域的技术人员根据以下描述将显而易见地想象出在本发明范围和精神内的各种变化和修改。

根据以下给出的具体描述和附图，将更易于理解本发明，仅仅是为示范的目的而给出了附图且这些附图并没有限制了本发明，其中：

图1是根据其中采用了偏压能量的本发明第一实施例的塑料容器镀覆系统的局部示意图；

图1A是表示图1所示实施例中所用容器3和位于支架19上的附加容器的局部示意图；

图1B是与图1相似的镀覆系统的局部示意图，但它示出了根据本发明另一个实施例的镀覆室的改进形式；

图2A是一个瓶内天线和插入天线前的瓶盖结构的立面图；

图2B是图2A的瓶内天线和瓶盖结构在插入无线后的横截面图；

图2C是表示插入前的瓶内天线的改进形状的横截面图；

图2D是与图2C相似的插入瓶内天线后的横截面图；

图3是根据采用了偏压能量的本发明另一个实施例的镀覆系统的示意图；

图4是处理本发明的瓶子、托架、瓶盖、天线、排气套的示意图；

图5A是在瓶子连续转动的同时先垂直传送瓶子，接着水平传送它的系统的局部立面图；

图5B是沿图5A的V-V线的运瓶杆的截面图；

图6A是经过等离子发生和镀覆源的瓶子的示意图；

图6B是沿图6A的VI-VI线的侧面剖视图；

图7是表示阻气系数随Zn或Cu含量的增高而增大的曲线；

图8A和8B是根据本发明又一个实施例的高速大型塑料容器镀覆系统的局部平面图，其中示出了容器输送机构的内部和真空室；

图9A、9B是图8A、8B所示镀覆系统的局部侧视图，其中露出了蒸发器和容器体输送机构的内部，传送机构未在图9A、9B中示出；

图10是露出真空室内部的局部端视图；

图11是图8A、8B所示镀覆系统的输送轮和真空室外壳开口的局部平面图；

图12是图11所示真空室外壳开口和输送轮的局部剖视图；

图13是构成图8A、8B所示镀覆系统的局部的容器体传送机构的局部剖视图；

图14是图13所示的容器体传送机构的局部平面图；

图15是表示物理回收步骤的流程图；以及

图16是表示化学回收步骤的流程图。

可以通过本发明的方法和系统生产出与容器表面粘接良好、具有良好的阻气性且提供了所需的柔韧性和拉伸性的涂层。在本说明书中将描述一种容器或瓶子。无涂层容器被称为容器体。尽管一般将参照塑料瓶来描述此容器体，但是其它适用容器也是可以通过本发明的方法和系统来处理的。因此，各种尺寸的软饮料瓶、其它食品容器或任何其它适用容器都可以采用在此所述的方法和系统进行处理。

利用偏压能的镀覆系统

镀覆系统

图1示出了被用作用于本发明的典型的蒸发和等离子发生系统的蒸发源1。传统的水冷式冷阴极或电子枪2被用于给传统容器3供能，在所述容器中盛有涂层材料4。容器3是由适于使所选的特殊涂层材料熔化和蒸发的且必须是惰性的且能抵抗产生所需数量蒸气而必需的温度的材料构成的。例如，为蒸发硅，已发现碳是合适的材料。容器3由通过水或其它方法冷却的容器托架5支承。

在整个冷阴极2和容器3的范围内通上电势，其中冷阴极处于负(阴)极而容器处于正(阳)极，从而呈电子流形式的能量可以在冷阴极和容器之间流动。通过采用这些传统部件(即冷阴极或电子枪2和容器3)并通过改变冷阴极2相对于容器3的水平面的位置，可以调节可获得用于等离子发生和蒸发的能量比。例如，在位置A处，大部分能量可用于等离子发生，而在位置B处，几乎所有能量被用于蒸发而几乎不形成任何等离子。由电压V调节蒸发源1的能级以便确定在外瓶面6上的特定淀积速率，这能使涂层材料4在蒸发后沉积并充分(即化学计量地)地与引入镀覆腔8中的气态物质(或物质的混合物)反应，从而确保了没有大量的未反应气体被吸留在涂层9中。例如，在一个用硅作为涂层固体4而氧气作为气态物质7的优选实施例中，淀积到涂层表面上的1～50nm/s的淀积速率可以产生完全透明的涂层，其中SiOx中的x实际上等于2，同时避免了多余氧气(或空气)并在镀覆腔中保持了高度真空(10^-5mbar～10^-2mbar)。

为产生良好的阻气效果，确保涂层材料4与气态物质7之间的表面反应发生在涂层材料4已淀积并形成固态网格结构后是有利的，这是因为气态物质7接着通过反作用于固态网格结构而使涂层9更致密。当在涂层材料4沉积到容器表面6上之前取消了与气态物质7反应的涂层材料4时，容器体10的表面6与容器3之间的距离H是重要的。同样，涂层材料4的参数在确保最剧烈的表面反应方面是重要的。选择距离H以便最佳地使用蒸发源1(由此使它尽可能多地镀覆瓶子10)。距离H由真空度和淀积速率决定，但它通常为0.50m～2m。另外，在上述范围内扩大的距离H能使得在蒸发源1处没有热损坏容器体10地产生高能等离子。

真空室内产生的等离子可以是高能等离子，这是由冷阴极2的位置、电压V和冷阴极与容器3之间的距离和理想地为0～70°的镀覆角度a决定的。任选地，通过将天线11定位在瓶子或容器体10内并使其与RF源或HF源相连而产生的偏压能可被用于激励等离子。根据瓶子10的材料，可以使用接近2000V的偏压能。过高的偏电压可能因过热并损坏瓶子表面6而是有害的。

瓶子10的转动能使得涂层材料4以高的淀积速率镀覆在瓶子10的整个表面上，但同时允许其有时间与气态物质7反应。当镀覆侧壁时，涂层材料4在瓶子10的部分表面上的淀积速率是可以通过使瓶子10以足够的速度转动来调节的，其中所述部分表面直接位于蒸发源1对面且是受到明显的涂层材料4的淀积的唯一表面，从而此淀积只包括几个分子层。可以简单地使这些分子层与气态物质7反应，于是获得了与固态沉积物的表面反应的理想依据，这是因为这有助于产生理想的密度和产生良好阻气层的连续涂层。另外，由于不在蒸发源1对面的那部分瓶子表面可以在未受到涂层材料4的淀积的同时继续反应，所以此过程使得瓶子10的360度外周进入淀积/反应循环中并缩短了镀覆时间。因此，正确设定转速(R)有助于确保在最佳镀覆速率条件下充分反应。

在二氧化硅和其它涂层中加入少量或微量的某些金属可提高阻气性能。这样的金属可被称为玻璃成型金属添加剂，因为它们被认为是制作玻璃所用的添加剂。适用的玻璃成型金属添加剂包括Ag、Al、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、Sn、Ti和Zn。加入这些金属以便形成0.01～50％的涂层9中的金属比。例如，加入涂层9中的且主要由二氧化硅构成的添加剂以至少等于2的系数提高了阻气性。这样的金属或是被加入容器3中或是通过保护腐蚀冷阴极2的电子发射板或屏蔽板12而提供，而它是由所需金属或金属的混合物构成的。

或者，如图1A所示，可以设置一个独立容器16来保持金属源16’。容器3和16可以如图1所示地支承在镀覆腔8的底面上，或者如图1A所示地支承在支架19上或其它适当部位。冷阴极2可以作用于两个相应容器3，16中的材料3’、16’上或者可以设置两个独立的冷阴极。另外，容器3、16之间的距离可以如图1A所示地较近，或者它们可以更远一些，或者间距是可变的。

在图1B中采用了镀覆腔8的一个替换实施例。没有采用瓶内天线11或镀覆腔天线14地，或者除了天线11、14外，采用了一个外部偏压天线28。天线28用于在镀覆中施加偏压。当然，这是与已示出的瓶外预处理天线14分开的。尽管没有在图1B中示出，但设置了适当装置来保持和/或运输容器体10。虽然以下描述了一个连续的或半连续的瓶子或容器体10的处理工艺，但是显然本发明也可用于批量生产。

尽管没有在图1、1A或1B中示出，但是可以设置一个将材料供给容器3和/或16的自动供应源。可以作为棒材或其它固态结构或以其它方式供应这些材料。可以预想到，容器3中的材料将以固体形式被供给容器3且尤其是以棒块或非粉末形式被供给容器。通过将材料的表面积减至最小，可以避免有害的氧化作用。当由冷阴极2对其施加作用时，容器3中(和容器16，如果有的话)的材料是在镀覆腔中的蒸发物来源。蒸发物将如以下所述的那样沉积在瓶子或容器体10上。应该注意的是，在图1A中示出了与容器16相连的导线17。如果这样要求了，则导线17可象美国专利5,565,248所述的那样被用于向容器3和/或16供电。当然，可以省去这样的导线。

当屏蔽或板12被用作来源时，腐蚀程度可以大致通过调节容器3与冷阴极2之间的距离D并通过冷却机构15对板或屏蔽12所施加的冷却程度来控制。冷却机构15可以冷却冷阴极和/或板或屏蔽12。可以通过冷却机构15产生水冷或其它适当的冷却方式。其它主要的影响板12的腐蚀的变量是施加在冷阴极12上的电压V，但通常根据等离子发生和蒸发速率要求来单独调节它。

涂层材料

涂层材料4和气态物质7的选择取决于工艺规范(成本、涂层颜色、阻气性的大小、所需瓶子尺寸和瓶子所用塑料类型)。良好的阻气层是通过借助于硅与氧气的表面反应经历了上述过程而获得的，所述表面反应产生了SiOx，其中x通常大于1.7且略微小于2，因此形成了玻璃状透明涂层。我们认为，涂层含有0.01～50％的至少一种选自包括Li、Na、K、Rb、Cr、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Mn、V、Cr、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Sn、Ge和In的组中的玻璃成型金属添加剂。

使用金属和其它气态物质也能产生有色涂层或UV吸收层(通过适当地选择成分)。多于一层(每层包括不同的成分)的涂层也许是有利的，尤其是当生产有色涂层时，这是因为有色的透明层可以在有色涂层最薄的情况下获得良好的阻气性，于是提高了可回收性。当多于一种的物质被用作涂层固体4时，通常需要设置多于一个的蒸发源1，这是因为物质间的蒸气压力差可能造成涂层9中各物质的不受控制的比例和分馏。另外，采用所述方法和系统可以用不是氧化物而是元素金属的金属镀覆塑料容器体。例如，可以用元素铝或硅并通过不使用来自真空室的反应气体地镀覆塑料容器体。

容器预处理

对于某些塑料表面来说，通过在表面上形成自由基来略微活化瓶子表面6的表面预处理是有用的。这样的预处理可以使用气态预处理物质13来进行，所述物质通常可能与气态物质7相同并处于相同的室压环境中。对于某些塑料基材来说，给瓶子表面6除气以便除去所吸收的水分和低分子量材料可能是有用的。这是通过将瓶子10放在真空中5～180s而实现的。可以比较快速地给在吹塑后马上吹胀起来的瓶子或容器体10除气，在吹塑机旁边进行镀覆处理是理想的。这样的预处理可以通过采用具有RF或HF能量以便在瓶子表面6上形成气体等离子的瓶内天线11或者通过将镀覆腔天线14与DC、HF或RF源相连并在整个腔室内产生等离子的方式实现。

对于涂层9的某些成分来说，在瓶子10上镀覆涂层是理想的，它在镀覆过程中具有明显高于室压的内压。这通过使涂层9能在瓶子10不受压时松弛/收缩且同时使涂层9不易在瓶子10处于正常使用中的压力下时因拉伸而开裂而产生了更好的阻气层。

某些塑料表面且尤其是PET(最常用于塑料瓶子中的聚合物)的表面在吹塑后因原子移向低分子量成分的表面上而变质。在镀覆前确定瓶子表面6的质量是很重要的。在扫描电子显微镜下，可以在瓶子表面6上观察到迁移成分并由此可以进行重要的质量控制。

对于质量控制来说，也已显示出卢瑟福背散射(Rutherford-Back-Scatter)(RBS)能够确定极薄涂层的厚度(如50nm)及其成分，当镀覆多于一种的固体成分时，涂层成分是很重要的。X射线荧光也可被用于测量涂层厚度，由于它是比较简单的方法，所以X射线荧光可以被用作镀覆装置后的在线质量控制系统。最后，在镀覆瓶子10已经处于气压下之后于扫描电子显微镜下观察镀覆瓶子10的表面可以给出涂层性能的第一标记，因为阻气层性能差的涂层9有开裂或剥落的趋势。

天线和瓶盖结构

图2举例示出了天线和瓶盖结构。可能有其它的可获得相同结果的类似结构。瓶盖20具有密封环21、螺纹部22、快速压紧且快速脱开的接头23和一个偏压触环24，可以通过RF源(射频)或HF(高频)源给所述触环加压。触环24具有一个与天线杆26滑动接触的电接头25。天线杆26装在支座27上，该支座又装在瓶盖20中且能够在瓶盖中自由转动。天线30具有天线杆26、铰接臂31a、31b和轻天线部32a、32b以及重天线部33。铰接臂31b在伸展时也用作瓶10底部的天线。在天线杆26的底部是一个球轴承34，它可以自由转动并被弹簧35和销36向下压。当天线30在瓶子10外时，如图2A所示，天线部32、33因弹簧35的作用而相对天线杆26被折叠起来。销36具有下止动部37和铰接臂31b及天线部32b与其相连的旋转节38。当销36向上/向下移动时，铰接臂31b和天线部32b向外伸出或相对天线杆26被折叠起来。当天线30被插入瓶子10时，迫使球轴承34压迫弹簧35并且这使得铰接臂31b向外伸出天线杆26，它使天线30竖起，从而所有天线部分32a、32b、33靠近瓶壁。保持瓶壁和天线30之间的间隙，使天线尽可能靠近瓶壁但不接触瓶壁，所述间隙实际上在3mm和大约15mm之间。

瓶盖20被拧到瓶子10的螺纹瓶口部上，由此通过密封环21密封住瓶子10的气态内装物。一个工具(未示出)伸入瓶盖20的接头23并产生螺丝刀作用以转动瓶盖20，从而将其拧到瓶子10上。该工具支承瓶子10(直到由接头23松开为止)并与触环24上的RF/HF偏电压接触。当然，也可以采用用于瓶盖20的快速压紧且快速脱开接头或其它已知的除螺纹连接外的接头。当支承瓶子10并使其水平转动时，重天线部33确保了不接触瓶壁的天线30能够保持一个垂直朝下的状态并因此用作在镀覆过程中使天线大致面向至少一个来源的天线定向机构。当天线30在瓶子10于垂直状态下转动的同时被定位时，在天线部33中使用磁性材料并使用适当定位的外部磁铁能够使天线30面朝正确的方向。因此，当容器的纵向轴线大致垂直地取向，磁铁将用作定向天线用的磁性定向机构。

由图2A、2B所说明的原理也可用于多段设计结构。在多段设计方案中，许多天线部32a、32b、33和铰接臂31a、31b可以形成能穿过瓶子10的瓶口部并可以竖立在瓶子10中的折叠结构，这产生了天线360度覆盖瓶壁的效果。在这样的情况下，无需天线定向，瓶子的大部分会受到偏电压作用，由此可以在某些使用场合中缩短镀覆时间。

另外，除了采用天线11或30之外，可以如图1所示地设置一块在真空室中的底板18。瓶子或容器体10可定位在蒸发源1和底板18之间。当使用时，底板可能造成无需将天线11或30插入瓶子10中。这可以加速整个生产过程并无需库存天线，同时还能带来其它好处。

或者，部分或所有的真空室50或镀覆腔8可被用作天线。例如，可省去底板18，顶壁或顶壁及某些壁或整个镀覆腔8可被用作天线。其它结构也是可行的。

另一个省去天线11或30的潜在方案包括如在图3中以数字58总体表示的那样在真空室50中设置一磁源。磁源58的数目和它们在真空室50中的位置是可以简单变化的。磁源58用作在真空室50中产生磁场的机构，其中磁场引导涂覆蒸气。

或者，磁源可被用于有选择地使将涂蒸气引向瓶子表面，由此一定程度上或根本省去了机械转动或转移瓶子的需要。该磁源因此用作产生一个引导涂覆蒸气的磁场的机构。

尽管仍采用了瓶内天线，但是图2C、2D示出了另一种可能类型的天线69。天线69是笔直的且因此更易于被插入和从瓶子或容器体10中取出。天线69象笔直的插塞那样简单地从瓶盖伸到距瓶底或容器体底几毫米处。该天线69也简化了操作，因为无需转动、定向、折叠以便匹配瓶子或容器体10的壁等。尽管天线69如图所示地基本上与各瓶子或容器体10的纵向轴线同轴地延伸，但是可以料想到也可以歪斜地定向天线。换句话说，天线69将相对于瓶子或容器体10的纵向轴线倾斜。在这种倾斜状态下，天线69可能或可能没有与瓶子或容器体10的纵向轴线相交。

或者，也可以使用瓶塞起子状的天线。该天线将被拧入瓶子或容器体10中，但是它将比笔直的天线69更靠近侧壁但不接触侧壁。其它可用的天线当然也行。

通常需要避免镀覆饮料瓶的螺纹瓶口部，这是因为这可能影响封闭性能并因为这可能接触饮料和消费者的嘴。尽管本发明所用的所有涂层在接触食物时是安全的，但限制饮料接触瓶子基材仍然是理想的。瓶盖20覆盖了瓶子10的瓶口部并防止了涂层9被涂布到此部分上。

镀覆系统和镀覆工作

图3示出了根据本发明的镀覆装置的一个实施例，它能够连续经济地镀覆瓶子。考虑到瓶子的成本低廉、批量生产且通常是专用包装，获得一个成本很低地工作的、紧凑的(由于优选的位置是在瓶子吹塑机的旁边)且适用于大量生产的(即优选地是连续的而不是批量生产)实施例是很重要的。

在图3中，示出了本发明的工作顺序。瓶子或容器体10将经历各阶段A-H。首先，通过传送机构39将瓶子供给装卸站40。可以在成型设备29之后马上将瓶子或容器体10供给镀覆系统。该成型设备包括吹塑机、注塑机、挤塑机或其它已知的制造瓶子或容器10的设备。如以下将结合图7A-7C描述的那样，PET瓶的表面例如过期劣化。如果在成型后马上镀覆容器体或瓶子10，则不存在对在瓶子或容器体10的表面上的提高的粘附性的潜在阻碍。

从传送机构39开始，工作人员可以用手移动或通过适当设备自动使瓶子或容器体10移向装卸站40。传送机构39可以输送来自模塑设备或其它上游工艺的瓶子。

在装卸站40处，瓶子或容器体10被放入或移出保持架40中。保持架41可具有开口内部或者具有用于容纳各个瓶子10的隔断。保持架41的结构将在下文中详细说明。图3中所用的保持架41两行各有四个瓶子地共装有八个瓶子。当然，可以改动这种结构以满足系统要求。

如上所述，可以用手或自动地使装有瓶子或容器体10的保持架41从阶段A中的装卸站40移向阶段B中的工具站42。将结合图4更详细地描述工具站42的工作。在工具站42处，天线30、瓶盖20和排气套60可被插入或取出瓶子或容器体10。瓶盖20、天线30和套60将被统称为“工具”。工具以及保持架41应该是由无气体材料(低吸收性材料)构成的，它的表面不可能损坏镀覆或未镀覆的瓶子或容器体10的表面。

从阶段B的工具站42出来后，可以手动地或自动地使装有瓶子或容器体10的保持架41移入阶段C中的抽真空室43中。设置了某些门、气封或其它结构以便在抽真空室43中能够形成真空。如以下将具体描述的那样，先被插入瓶子或容器体10中的排气套60可被除去或再放入抽真空室43中。另外，如以下将要描述的那样，在抽真空室43中形成真空或解除真空状态。

从抽真空室43出来后，保持架41和瓶子或容器体10移入阶段D中的装卸台44。将来自保持架43的瓶子装到运瓶杆51上是在台44上进行的。另外，瓶子或容器体10如以下将具体描述的那样从运瓶杆51重新被卸入保持架41中。

当瓶子或容器体10在阶段D中被安装在运瓶杆51上时，它们接着移向阶段E的除气和预处理段45。可以在瓶子或容器体10内的天线30将通过除气和预处理段45中的磁铁46定向。当在阶段E的除气和预处理段45内时，瓶子或容器体10使其纵向轴线大致垂直地对准。

从除气和预处理段45出来后，在运瓶杆51上的瓶子或容器体10将移向阶段F的底面镀覆段47。随后，瓶子或容器体10将移向阶段G的侧壁镀覆段48。应该注意的是，容器体或瓶子10从阶段F中的大致垂直的取向转变成阶段G中的大致水平的取向。以下将更具体地描述这种结构。从阶段G出来后，瓶子返回装卸台44。使瓶子或容器体10脱离运瓶杆51并重新插入保持架41中。保持架41接着经过阶段C中的抽真空室43，移向阶段H中的中间存放位置49。

现在在大致描述了其工作情况后，将更具体地描述图3的结构。首先，如上所述地将瓶子或容器体10装入阶段A的保持架41内。工作人员可以用手将工具即瓶盖20、天线30、排气套60装到瓶子或容器体10上，或者此步骤可以通过适当设备自动进行。在阶段B的工具站42处进行该操作。

当瓶子或容器体10与保持架41被移入阶段C中的抽真空室43时，在抽真空室43内形成真空。先在阶段B中在工具站42处装入的排气套60将被用于在排除抽真空室43中的压力之前将瓶子或容器体10的内部抽成真空。排气套60的作用是减少进入抽真空室43的空气量。预先将瓶子或容器体10抽成真空和其中紧固地嵌装瓶子或容器体10的保持架41一起减少了必须从抽真空室43抽出的空气数量。换句话说，瓶子或容器体10紧紧地装在保持架41中。保持架41紧密地装在抽真空室43的壁内，以便尽可能减少在容器体或瓶子10外的空气量。

在将装有瓶子或容器体10的保持架41装入抽真空室43之前或在此过程中，排气套60被用于从瓶子或容器体10的内部排除空气。因此，抽真空室43的真空系统只需要抽除在容器体或瓶子10外的抽真空室中存在的少量空气。因此，可以降低真空系统功率。就真空室50的低工作压力来说，这是很重要的经济条件。这也有助于延长真空系统的使用寿命并有助于极大地减少该系统消耗的能量。

从阶段C的抽真空室43出来后，装有瓶子或容器体10的保持架41被移向阶段D中的装卸台44。装卸台44位于真空室50内。真空室50和抽真空室43都与传统的真空系统(未示出)相连。当抽真空室43到达适当压力时，采取包括打开门55以允许装有瓶子或容器体10的保持架41进入的各步骤。

在真空室50内，瓶子或容器体10在阶段E的工段45中接受除气和预处理。阶段E的除气例如可能需要近60秒。应该注意的是，容器体或瓶子10的除气实际上是在阶段C的抽真空室43内开始的。除气在阶段E的工段45中的预处理过程中完成。在装卸台44处，瓶子或容器体10被移出保持架41并被移到以下将具体描述的运瓶杆51上。通过移动运瓶杆51使瓶子离开阶段D中的装卸台44并移向真空室50中的后续阶段。

虽然以下将描述用于移动这些运瓶杆51的传送机构的结构，但是应该认识到可以采用许多不同结构以使瓶子或容器体10穿过真空室50。

在除气和预处理段45内，可使用定向磁铁46来理想地定向天线11或30(如果有的话)。天线可以相对容器体或瓶子10上的某个点是固定的，或者它可以相对瓶子或容器体10移动。在阶段E的除气和预处理段45以及在阶段F的下游底面镀覆段47中，瓶子或容器体10的纵向轴线垂直取向。

在阶段D的预处理装卸台44区或在阶段E的除气和预处理段45中，如果合适的话，可加热瓶子或容器体10。在阶段D或E中或整个真空室50中，可以设置辐射加热器或红外线加热器(未示出)，从而瓶子或容器体10将处于适当温度下。例如，此温度可以接近60℃。

抛开瓶子或容器体10处于有利于除气的适当温度下不谈，如上所述的那样，容器体中的天线11或30可被用于加速除气过程。尤其是，给内天线11或30施加RF能或HF能。或者，如参见图1所述的那样，可以设置镀覆腔天线14。DC/RF/HF能量可被供给该镀覆腔天线14或由靠近瓶子表面6的红外线源供应所述能量。所有这些特征可以加速除气过程。

分成两部分进行镀覆工艺。首先在阶段F中的上述底面镀覆段47进行涂覆。接着，阶段D中的侧壁镀覆段48完成了瓶子或容器体10的镀覆。在底面镀覆段47中，瓶子或容器体10的底部或底面受到镀覆。接着，如以下将具体描述的那样，瓶子的纵向轴线从垂直状态转变到水平取向。这是通过增大运瓶杆51之间的距离实现的。如以下将结合快速移动链53和缓慢移动链52所述的那样，可进行瓶子或容器体10的重新取向。在其整个的垂直和水平取向过程中，瓶子或容器体10彼此靠近但不接触，以便最佳地利用蒸发装置或蒸发源1。水平取向的瓶子接着穿过阶段G的侧壁镀覆段48。当瓶子穿过此工段时，它们可以绕其纵向轴线转动。

可以在侧壁镀覆段48中的整个运动过程中或只在部分运动过程中镀覆瓶子或容器体10。可以通过希望沉积在瓶子上的涂层量来影响镀覆瓶子的镀覆工段48的距离。例如，可以在真空室50中设置各蒸发源1以便将涂层蒸气供给瓶子或容器体10。如果需要较厚的外涂层，则与需要较薄涂层时的情况相反地，启用更多的蒸发源1。当然，可以修改其它条件以影响在容器体或瓶子10的外表面上的涂层厚度。

与阶段E的除气和预处理段45中的压力相似的，在阶段F的底面镀覆段47和阶段G的侧壁镀覆段48中的压力可以为2×10^-4bar并可以在1～5×10^-4mbar的范围内。估计，阶段F中的底面镀覆将花费1～15秒，但可以在高达30秒的范围内。阶段G的侧壁镀覆可以花费不超过30秒的时间，但是可以在2～120秒的范围内。瓶子每分钟可转动1～300转，但是转速上限只由实际结构决定。瓶子一般每分钟将转动1～100转。

在镀覆腔50中可以设置一个蒸发器系统，已经参见图1描述了此蒸发器系统，并且将结合图6A、6B更具体地描述它。尤其是，设置蒸发源1或蒸发器以便提供将沉积在瓶子或容器体10的外表面上的涂层。

可以成行布置蒸发器，从而蒸发器热流的路线重合，结果产生一个均匀的纵向淀积速率R。此速率可以为3nm/s并在1～50nm/s的范围内。上述的接触角a因此只适用于行端和未重合的行横截面。该接触角a在图6A、6B中示出了并可以等于30度或例如至少在30度～60度的范围内。但如上所述，此角度通常不应该大于70度。

蒸发气布局必须导致最有效地利用最少的蒸发器或蒸发源1，这是理想的。换句话说，应该最大程度地减少材料损失。瓶子相对蒸发器或蒸发源1成行布置可以如图3所示的那样四个一行，但是此数目可以按照需要变化。只要求最佳地利用蒸发器或蒸发源1就行了。

如以下根据图6A、6B所述的那样，可以设置防尘网或防尘板93。这些防尘网或防尘板应该是可拆卸的且容易清洗。它们将挡住来自蒸发器或蒸发源1的不粘附到瓶子表面上的颗粒。

为避免在短期中断过程中需要关闭蒸发器或蒸发源1，可以设置用于在工作循环的非镀覆期内收集涂层蒸气的回转盖或类似的盖。这将抑制灰尘覆盖在内镀覆腔上。也可以设置失效蒸发器或蒸发源1的自动功能控制装置和自动检测装置。据估计，特定参数将造成约50nm的涂层厚度。在此基础上，如下所述的估算蒸发速率。当瓶子重量为30克、PET厚度为0.35mm时，涂层厚度可以为50nm。因此，涂层与PET之比(V/V)将等于0.00014。二氧化硅的Si比例(W/W)等于0.467。PET的密度为1.3时，二氧化硅的密度将等于2.5。因此，涂层的Si重量将等于0.004g/瓶。在每小时大约3000瓶的情况下，仅蒸发用于瓶子涂层的Si(不含损失)将大约是11.5g，其中包括总损失地每小时约为30g。

如参见图1所述的那样，蒸发器或蒸发源1与瓶子表面之间的距离(H)可以等于0.5m且在0.1～2m的范围内。在不解除真空或去除涂层的情况下从真空室15中去除蒸发源1以便检查和/或维修应该是可行的。一通过真空锁操作的串联蒸发器系统是一种可行方案。因此，无需自动将材料供给蒸发器。当然，如果需要的话，这样的自动材料供给是可以采用的。必须通过仪器监视蒸发作用并例如通过观察孔在真空室50外进行观察。

在穿过阶段G的侧壁镀覆段48之后，瓶子10将再次在装卸台44处进入保持架41中。结合图4来具体描述这种布置。从阶段D的装卸台44出来后，重新装有瓶子或容器体10的保持架41将返回阶段C的抽真空室43中。在移入抽真空室43之前，排气套60将在阶段D放在容器上。

当保持架41和瓶子或容器体10被重新送入抽真空室43时，可以解除真空状态。接着，装有瓶子或容器体10的保持架41将排出抽真空室43，保持架41和瓶子10可以接着滑向中间存放位置49。在此位置上，通向抽真空室43的入口将变得畅通，从而另一个装有未镀覆瓶或容器体10的装载保持架41可以快速地被重新装入抽真空室43。这有助于保持镀覆系统的连续工作。在从抽真空室43出来后，保持架41可以返回自动或手动取下工具的阶段B。换句话说，将从瓶子或容器体10上取下瓶盖20、天线30和排气套60。接着，在阶段A的装卸站40处，可以从保持架41中取出镀覆的瓶子或容器体10并使其返回传送装置39以便进行后续处理。新的未镀覆的瓶子或容器体10可以被放入空的保持架41中，由此能使上述工作循环重复进行。

当分别看瓶子10和保持架41时，瓶子10先经过阶段A～G，接着经过阶段C～H返回阶段A。设有两个保持架41，它们先经过阶段A～G并接着通过阶段C～H而返回阶段A。工具组的数量足以应付阶段B～H中的所有瓶子。在阶段B装上工具且工具在经历了所有阶段B～H后返回阶段B。

阶段D～G被围在真空室50内。瓶子10被运瓶杆51夹住并通过传送链、一条缓慢移动链52和一条快速移动链53穿过真空室50。在瓶子10处于垂直状态的工作循环内(以便进行阶段E的除气和预处理及阶段F的底面镀覆)，缓慢移动链52将运瓶杆51密集地推在一起，当瓶子10处于水平位置时(用于阶段G的侧壁镀覆)，快速移动链53以增大的杆与杆之间距离推动运瓶杆51。运瓶杆51在运载轨道54中移动，所述轨道牢固地定位并运载运瓶杆51，以下将结合图5A对其作详细描述。

抽真空室53配备有传统的机械化门55，它启/闭以使保持架41出/入。图5中的顶门55a允许在保持架41移入真空室50的主要部分之前通过传统装置取出和/或重新装入排气套60。在取出后存放排气套60的抽真空室53上方的空腔是真空室50的一部分，此空腔和真空室50的主要部分永久地处于真空状态。抽真空室43被抽真空从而能使保持架41进入真空室50，然后使抽真空室返回正常压力以允许保持架41从镀覆系统中输出。

传统地沿传送机构39将瓶子10传送给镀覆装置(优选地直接从吹塑机传送给镀覆装置)并在镀覆后传给瓶子堆垛系统。

图4示出了瓶子10和工具的处理情况。瓶子10进入阶段A的保持架41中。瓶子10紧紧地嵌在保持架41中的凹腔中以便尽可能减少气隙，而这又减少了真空泵的工作量。在阶段B中，装上排气套60以减少瓶颈周围的气隙并将天线30和瓶盖20装到瓶子10上。瓶盖20通过一系列螺丝刀被拧到瓶子10上，所述螺丝刀是工具施加机构61的一部分。在阶段C中，保持架41经门55进入抽真空室。顶门55a开启以允许排气套60抬起并存放在真空室50内的储放腔62中。在阶段D中，使保持架41升向运瓶杆51，该运瓶杆通过瓶盖20上的快速压紧接头23拾取瓶子10。运瓶杆51现在经过镀覆阶段D～G。

在镀覆后，保持架41在阶段D中被抬向运瓶杆51，并且瓶子10被放入保持架41中。运瓶杆51返回抽真空室43并取消真空状态，在这里重新装上排气套60。保持架41移向阶段B，在此处工具施加机构61下降并通过快速压紧接头23夹持瓶盖20，松开瓶盖20并一体地提升瓶盖20、天线30和排气套60，排气套60由瓶盖20卸下，它在其下侧被锁定。工具施加机构61和快速脱开装置和螺丝刀装置包括传统的技术，因此不作详细描述。

图5A示出了运瓶杆、瓶子转动和瓶子传送的细节。运瓶杆51在一行中夹持多个瓶子10。在图5A中举例地仅示出了四个瓶子10。其上装有蜗轮71的瓶子驱动轴70在运瓶杆51中延伸，它在运瓶杆51的各端由轴承72支承。瓶盖20用作夹取瓶颈或容器体10颈部的机构以帮助将瓶子固定在运瓶杆51上。如图5B所示，瓶盖20也覆盖着瓶颈和/或瓶子或容器体的螺纹部，由此可以防止镀覆容器体的这个区域。也在图5B中示出的瓶子驱动轴70由伞齿轮13驱动，它通过使快速压紧接头23转动而转动，所述接头配有螺丝刀端部件(未示出)以便用作使容器体或瓶子10在运送通过真空室50的过程中转动的机构。运瓶杆51的每一端装有运载杆，由于有滑动轴承75，所述运瓶杆可在该运载杆中自由旋转。运载杆74装有运载轮76，它们运行在一对运载轨道54中。通过驱动链77传送运瓶杆51，棘爪指78与所述驱动链相连，而棘爪指又紧密接触运载杆74上的延伸臂79。驱动链77与主轴80相连，主轴由传送机构马达81驱动。瓶子驱动马达82驱动瓶子转动链轮83，而所述转动链轮可以通过轴承衬套84使主轴80上下滑动。瓶子转动链轮83驱动瓶子转动链条85，而所述链条又驱动伞齿轮73。

运瓶杆51与导轮90相连，导轮在导轨91上运行。导轨91能够通过沿斜面92向上引导导轮地在传送周期的适当时候使运瓶杆51从保持瓶子10垂直的位置(未示出)转向保持瓶子水平的位置。从垂直取向转换到水平取向发生在阶段F和G之间。当瓶子或容器体10水平取向时，瓶子或容器体10通过伞齿轮73不中断地连续转动，而瓶子转动链轮83使主轴80上移以适应伞齿轮73的新位置。上述的防尘网93保护着驱动系统的主要部件。

图6A是经过蒸发源1以便进行底面镀覆和侧壁镀覆的瓶子运动的视图。在底面镀覆段47内通过运瓶杆51使瓶子10和瓶盖20保持垂直，而运瓶杆连续地转动瓶子和瓶盖20。在底面镀覆后，使瓶子10转向水平位置以便尽可能快地进行侧壁镀覆(即，底面镀覆段47和侧壁镀覆段48之间的间隔最短)。瓶子在整个传送周期内连续转动。将运瓶杆51紧凑地设计，以用于极大地缩小在水平位置上的瓶行之间的距离。最大程度地减少所需蒸发源数目地且根据结合图1所述的原则地设置蒸发源1，但是如图6B所示的那样存在一些重合以保证有完整的镀涂层。可简单拆除以便清洗的防尘网93保护了机械部件不受来自未紧密接触瓶子10的蒸发源1的沉积物的影响。具有防尘网的条刷被用于无论何时都使真空室50的主镀覆腔与用于输送运瓶杆51的链条、马达等分开。

图9是表示改善的隔离效果的曲线，它示出了涂层成分对阻气性的重要性。Zn、Cu或Mg成分的少量变化可能对提高阻气性有重要影响。

高速大型的塑料容器体镀覆系统

概述

高速大型的用于给塑料容器体镀覆带无机氧化物阻气涂层的镀覆系统200在图8A～16中示出了。高速大型系统200没有包括例如来自上述实施例中的HF或RF源的偏压能源，或者它没有采用瓶内天线。但是，该高速大型系统200和图1所示的上述系统一样对于给相同种类的塑料容器镀覆相同材料的同样涂层是有效的。另外，此高速大型系统200在基本上与上述系统相同的参数下工作，除了未采用那个系统中的偏压能外。

总体上讲，高速大型镀覆系统200包括一个用于将塑料容器体204如PET瓶输送给真空室206的连续的自动容器输送机构203，真空室内装有一条连续的自动传送机构209和涂层蒸气215的源212。涂层蒸气源212也被称为蒸发器系统。以下将具体描述这些基本部件。

容器输送机构

真空室206具有一个外壳218，它能够保持真空室内的真空。容器输送机构203至少可以部分转动地安置在真空室外壳一端的开口221中。容器输送机构203是转动系统，当真空室在真空室外壳中保持真空时，所述系统通过真空室外壳218中的开口221连续自动地将来自塑料容器体源224的未镀覆的塑料容器体传送给真空室206内的传送机构209。容器输送机构203高速大量地向真空室206输送塑料容器体204。容器输送机构203输送，镀覆系统200可以以高达60000个/小时的速度镀覆塑料容器体，但它通常以由与制瓶系统的联系决定的速度进行镀覆，目前是每小时镀覆20000个～40000个瓶子。另外，容器输送机构203自动和连续地从真空室206中的传送机构209接收镀覆的塑料容器204并将镀覆的塑料容器体传到位于真空室外的一个地方如饮料包装线227。

第一螺旋输送机230连续自动地将来自容器体源224的未镀覆塑料容器体204送入容器传送机构203中，第二螺旋输送机233自动连续地将来自容器输送机构的镀覆好的塑料容器体传给饮料包装线227。这在图8A、8B中最佳示出了。容器输送机构203包括一个可转动地安装在真空室开口221中、用于自动连续地将未镀覆的塑料容器体204送入真空室206并自动连续地将镀覆好的塑料容器体送出真空室的输送轮236。另外，容器输送机构203包括用于自动连续地将来自第一螺旋输送机230的未镀覆的塑料容器体204传给输送轮236的第一外转动进给机构239和一用于自动连续地将来自输送轮的未镀覆的塑料容器体传给传送机构209的第一内转动进给机构242。与此相似的，容器输送机构203还包括一用于自动且连续地将来自传送机构209的镀覆的塑料容器体204传给输送轮236的第二内转动进给机构245和一用于自动且连续地将来自输送轮的镀覆容器体传给第二螺旋输送机的第二外转动进给机构248。

如图8A、8B、9A和9B最佳示出的那样，容器输送机构203安装在输送机构框架250上，它包括一由四条腿254支承的巨大支承板252，这四条腿固定在硬表面256上如混凝土表面上。输送机构框架250的支承板252形成输送轮外壳260的底部，它构成了真空室开口221的一部分。输送轮外壳260也包括一个圆形顶板262和在输送机构框架支承板252和顶板之间延伸的圆柱形侧壁264。输送轮236是可以转动的且它密封地安置在输送轮外壳260中。

如图11、12最清楚示出的那样，输送轮236包括一个中心轮毂268，它通过螺栓273安装在轴271上。轴271垂直地穿过在输送机构框架250下方的下导向架274并经过在输送机构框架支承板252中的第一轴承276地伸向在输送轮外壳260的顶板262中的第二轴承277。电动机(未示出)驱动输送轮轴271并使输送轮236如图11所示的那样顺时针转动。输送轮轴271在第一、第二轴承276、277中转动。

输送轮236还包括一个外周圆柱形结构282，它通过辐条285与中心轮毂268相连。输送轮236具有许多开口288，它们环绕外周282间隔设置且横向地向输送轮外开口。在输送轮236的外周结构282上的各开口288从外周结构的上环形边缘290起伸向外周结构的下环形边缘289。输送轮236尽管可转动地安装在输送轮外壳中，但是它在输送轮236的外周结构282与输送轮外壳260的圆柱形侧壁264的内部之间形成了紧密密封结构。这种密封结构防止了即使在输送轮236转动并将塑料容器体204送入和运出真空室时空气也不能泄漏入真空室206中。这种密封结构是通过从一条沿外周结构282的上环形边缘分布的槽略微向外径向伸出的环形密封圈294，一个沿径向伸出一个沿外周结构的下环形边缘291分布的槽外的环形密封圈296和许多个在外周结构的各开口288之间从上环形密封圈伸向下环形密封圈的密封圈298形成的。垂直密封圈298在输送轮开口288之间从输送轮236的外周结构288的垂直槽径向伸出。各密封圈294、296、298包括条状橡胶密封材料，该材料牢固地嵌装在输送轮外壳260的圆柱形侧壁264的内部。适当的密封材料是摩擦性能差的硬质耐磨材料，这样的一个例子是适当品级的聚四氟乙烯。

如图9B所示，输送轮236的开口288接收来自第一外转动进给机构239的未镀覆的塑料容器体204并通过输送轮外壳260中的一个外开口300将镀覆的塑料容器体传送给第二外转动进给机构248。输送轮236的开口288将未镀覆的塑料容器体204传给真空室203内的第一内转动进给机构242并通过输送轮外壳260上的另一个面向真空室206内部的开口303接收来自第二内转动进给机构245的镀覆的塑料容器体。这在图12中清楚示出了。在各输送轮开口288中设置了夹具305以便在由输送轮236输送容器体时夹持容器体204的颈部。

在输送轮外壳260上的开口300和303之间，真空开口308与输送轮外壳260的圆柱形侧壁264相连并与真空泵310相连，该真空泵在输送轮将来自第一外转动进给机构239的未镀覆的塑料容器体204送入真空室206时经输送轮开口288地抽出空气。因此，当输送轮开口288暴露在真空室206内的真空下时，输送轮开口基本上被抽成真空。使供气口311在第二内转动进给机构245与第二外转动进给机构248之间与输送轮外壳260相连，以便将空气供入开口288和输送轮236中，从而在镀覆容器体从第二内转动进给机构运向第二外转动进给机构时重新给开口和镀覆的容器204加压。

通过一个加盖装置或压盖机(未示出)给未镀覆的塑料容器体204加盖并用盖子312将其密封。接着，在输送轮236将来自第一外转动进给机构239的未镀覆的塑料容器体送入真空室206时将上述容器体部分抽成真空。瓶盖312的结构与参见图1所示实施例描述的瓶盖的结构相似且它的作用是使容器体204的螺纹瓶口部与涂层蒸气隔绝，从而提供了一种将容器体连接到传送机构209上的方法并控制了容器体内的压力。瓶盖312紧密地安装在塑料容器体204的螺纹开口上或配合部上，它们含有类铁金属元素，从而塑料容器体可以由传送机构209通过磁力运输。塑料容器体204最好在经过真空室206时含有足够的空气，从而与真空室内的周围环境相比，容器体受压。

在真空室206外且在第一螺旋输送机230和输送轮236之间，第一外转动进给机构239可转动地安装在输送机构框架250上。如图13、14清楚所示的那样，第一外转动进给机构239包括一个转动轮毂350，它安装在一个由与输送轮236同步的马达驱动的轴353上。第一外转动进给机构239还具有一个轮毂350在其中转动的固定轴承356。与轮毂350相连的轴353通过一缸359并经过下框架导板274、输送机构框架250的支承板252地伸向固定轴承356，缸359将固定轴承固定在输送机构框架的支承板252上。螺栓362将凸缘连接到轴353的上端上，盖365被固定在位于固定轴承356上方的凸缘上。固定轴承356通过螺栓268被装在缸座359上。

固定轴承356包括装在支承缸359上的下板371和与下板间隔开的且安装在输送轮外壳260上的上板374。这在图9B和图13中清楚地示出了。轮毂350在固定轴承356的下板371和上板374之间转动并具有径向环槽377。许多枢转销380垂直安装在环槽377中且它们在轮毂350的圆周上间隔分布。容器体搬运臂383转动安装在枢转销380上且从轮毂350径向伸出。

各容器体搬运臂383包括一个转动安装在枢转销380上的柄386和一个与柄386滑动接合的往复延伸部389，从而往复延伸部389可以在轮毂350转动时径向向外伸出或向内伸出。各臂383也包括一个通过螺栓393安装在往复延伸部389的远端上的夹具392。夹具392有效地用于夹住容器体的颈部并在臂运载容器体时保持容器体。各往复延伸部389包括一个安装在延伸部上的导销396和位于固定轴承356的上板374底面上的向上延伸的配合凹槽或导轨403。穿过导销396的导轨403使臂383的延伸部389往复运动并横移。导轨403被设计用于在轮毂350转动时引导臂383，从而臂伸出并夹住来自第一螺旋输送机230的塑料容器体204，然后将容器体插入输送轮开口288中。伸出输送轮236的夹具305比第一外输送机构239的夹具392更紧地夹持容器体204的颈部并在第一外输送机构的臂转动经过输送轮时将容器体拉离第一外输送机构。容器体搬运臂383的延伸部389向内往复移动并在需要时横移以避免不希望有的碰撞。

第一内转动进给机构242、第二内转动进给机构245和第二外转动进给机构248具有与第一外转动进给机构239相同的结构和功能。第二外转动进给机构248也安装在输送机构框架250和输送轮外壳260上并位于输送轮236和第二螺旋输送机233之间。第一内转动进给机构242在真空室外壳218的一部分406中(称为输送机构内壳)安装在输送机构框架250上，所述部分分布在输送轮外壳260和传送机构209之间。第一内转动进给机构242也安装在输送轮外壳260上。第一内转动进给机构242是如此定位的，即第一内转动进给机构的臂383在容器体进入输送机构内壳406时夹住来自开口288和输送轮236的容器体204。第一内输送机构242的臂将未镀覆的容器体204传给传送机构209。第二内转动进给机构245在输送机构内壳406中位于第一内转动进给机构242附近并安装在输送机构框架250和输送轮外壳260上。第二内转动进给机构245的臂383夹住来自传送机构209的镀覆容器体204并将镀覆容器体送入输送轮236的开口288。真空室

真空室206包括真空室外壳218，并且它能够在真空室外壳218中保持很高的真空度。镀覆工艺在真空室外壳218中以大约1×10^-4mbar～5×10^-4mbar的压力进行比较理想，最好在大约2×10^-4mbar～10×10^-4mbar的压力下进行。真空室外壳218包括输送轮外壳260和输送机构内壳406，它们都构成了真空室开口221，真空室外壳还包括形成了真空室外壳其余部分的镀覆室408。真空室外壳218是由例如不锈钢这样的材料制成的，它能够承受在外壳中产生的高真空状态。镀覆室409包括一个细长缸体410，它延伸于前端板412和后端板415之间。真空室外壳218的各部分被气密密封件连接起来，所述密封件能够承受外壳中的高真空状态。输送机构内壳406活动地连接在镀覆室409的前端板412上。

镀覆室409安装在支架418上，支架安置在镀覆室的下方。镀覆室支架418又安置在导轨424上的轮421上，所述导轨固定在硬质表面256上。镀覆室409因此可以通过使开口脱离镀覆室并使镀覆室沿导轨424滑动而与开口221分开。这提供了为维护和修理接近真空室206内的设备的途径。电动机425沿导轨424移动镀覆室409。

装放用于从镀覆室409中取出内部装置的设备的外壳427与镀覆室的后端板41 5相连。一对与镀覆室409相连的扩散泵430与真空泵433串联，用以保持真空室206内的真空环境。位于真空室206外的低温冷却机构436冷却如图10所示的位于真空室206内的冷凝器437。冷凝器437冷凝并冷冻真空室206内的任何水，从而减少了必须通过真空泵除去的水量。

传送机构

如图10最清楚地示出的传送机构209包括一个大致成A形的支架439，它沿导轨442可滑动地安装，所述导轨沿镀覆室缸体410的相对内侧纵向延伸。传送机构支架439安装在涂层蒸气源212的上方，从而传送机构209在涂层蒸气源212上方运载塑料容器体204。传送机构支架439构成了一个无端的双环导轨445，它成晒衣架形状。传送机构的无端双环导轨445包括一个外下环448和一个内上环451。循环轨道454沿上、下环448、451延伸。容器托架457沿循环轨道454移动，从而运载容器体四次经过涂层蒸气源212上方，其中两次是容器体的侧面面向涂层蒸气源，另外两次是容器体的底面面向涂层蒸气源。当沿外下环448移动时，容器体204的侧面面向涂层蒸气源，当沿内上环451运送容器体时，容器体的底面面向涂层蒸气源。为便于图示的缘故，图8A、8B未示出所有的容器托架457。容器托架457理想地完全环绕循环双环导轨445延伸。图9A、9B未示出容器托架457或容器体204。

图10所示的传送机构支架439包括一块基本上占据了镀覆室409的长度的顶板460、向下伸离顶板的相对纵边且接着向外伸向远端底边466的对置侧壁463。轨道454沿侧壁463的底边466延伸，从而形成了外环448。沿着外环448，轨道454向上向内倾斜以使容器体略微向上和向内地取向，从而容器体的侧面面向涂层蒸气源212。一对支座469水平延伸且从靠近传送机构支架顶板460的传送机构支架439的对置侧壁463向内相对地延伸。传送轨道454沿水平支座469延伸，从而形成了循环双环导轨445的内环451。沿着内环451，轨道454垂直定向，从而容器体204在容器体的底面面向涂层蒸气源212时基本上垂直地定向。一对板472基本上水平地延伸于顶板460和支座469之间并且它们具有纵向延伸的且用于使容器托架457在容器托架沿内环451移动时更稳定的槽479。

防尘板478安装在传送机构支架439上且它沿传送机构支架的侧壁463从传送机构支架起向下向外地伸向镀覆室缸体410的侧壁。防尘板478于是将镀覆室409分成一个上腔482和一个下腔483，来自涂层蒸气源212的涂层蒸气215基本上被限制在下腔中。当容器托架457沿传送机构209移动时，容器托架457穿过一条在防尘板中的槽。

各容器托架457包括一个臂484、一个从臂的一端伸出的突起487、一对与突起相邻地安装在臂上的间隔轮490、一个磁性容器托架和在臂的相对端上的容器转动机构493。突起487穿过在传送机构支架439的水平支承板472中的槽475。间隔轮490与传送机构导轨445的循环轨道454接合。磁性容器托架493包括一个吸引并保持放置在塑料容器体204的连接部或螺纹端上的瓶盖312的磁铁。该磁性力在整个镀覆过程中将容器体204保持在容器托架457上。在使容器体穿过镀覆室409时，托架457使容器体204不断转动。

整个传送机构209可以通过使传送机构支架439沿导轨442滑动而在镀覆室已沿镀覆室支承导轨424回撤后向外滑离镀覆室409，所述导轨安装在镀覆室上。

产生涂层蒸气的蒸发器系统

涂层蒸气源212包括四个在传送机构209下方沿镀覆室409的长度串连的蒸发器510。蒸发器510安装在一细长的空心支承梁513上。支承梁513又安装在导轨519上的滚轮516上，所述导轨沿镀覆室409的底部分布。因此，当镀覆室与真空室开口221分开时，蒸发器510可以滚出镀覆室409。这使得蒸发器510可被接触到，以便维修和保养。

蒸发器510与上述实施例中所用的且如图1所示的蒸发器1相似。高速大型镀覆系统200中的蒸发器510在基本上与上述实施例中的蒸发器1相同的参数下工作。每个蒸发器510包括盛装可蒸发材料的容器524，该容器是由适当材料制成的，例如当蒸发硅时，所述材料是碳。用于容器524的材料的适用性主要是由承受熔化和蒸发涂层材料所需的温度的能力和其相对涂层材料的惰性决定的。各蒸发器510包括一个冷阴极521，并将容器作为阳极电连接。阴极521最好含黄铜或镁，但是它也可以是由其它成分构成的且优选地是由用作玻璃成型金属添加剂的金属构成的，它们汽化并构成容器体204上的无机氧化物涂层的一部分。以下将描述适当的添加剂。利用适当方式如感应加热或电阻加热单独地加热容器524。图10示出了阳极电力线530。阴极521的电力线未示出。

每个蒸发器510包括一个外壳533，其中装有阳极524和可汽化的固体容器527。另外，外壳533中装有将容器527加热到很高温度(1200℃～1800℃)的加热器。适用的加热器是含碳(carbonfelt)电阻式加热器。例如，硅在容器中被加热到大约1500℃。冷阴极或电子枪521的位置使得能够继续加热容器527中的可蒸发材料并产生等离子蒸气，通过外壳中的开口538发射出所述等离子蒸气。通过穿过支承梁513的电力线541给电阻加热器536供电。

可以有选择地将铰接的防尘板544定位在蒸发器510的上方以保护蒸发器不受未粘附到容器体204上的涂层颗粒的影响，而且它可以按另一方案定位在一个露出蒸发器的较低位置上。

由蒸发器510发出的等离子蒸气的镀覆角度最好如上述实施例所述的那样为30度～60度。蒸发器510与容器体204之间的距离最好象上述实施例中那样为0.5m～2m。

高速大型镀覆系统的工作

总的来讲，塑料容器体204覆有无机氧化物涂层如二氧化硅，这是通过自动连续地利用容器输送机构203将容器体送给真空室206并在镀覆蒸气源212上方通过传送机构209使容器体穿过真空室接着通过容器输送机构从真空室中取出镀覆容器体而完成的。

更确切地说，在用高速大型镀覆系统200镀覆塑料容器体204之前，蒸发器容器527装有一种可汽化的材料如硅，并且真空室206内的空气被抽空到压力大约为2×10^-4mbar。氧气通过适当的气体入口被注入真空室206。

未镀覆的塑料容器体204从容器体来源224如塑料容器吹塑生产线被供给容器输送机构203。未镀覆的容器体204被第一螺旋输送机230传给第一外转动进给机构239，它又通过真空室开口221中的外开口203将未镀覆的容器体送入输送轮236中的各开口288。在未镀覆的容器体204被输送轮236传送给第一内转动进给机构242时，对开口288抽真空。第一内转动进给机构242夹住未镀覆的容器体204并将它们转送给传送机构209。

用压盖机314将磁性排气盖312加到未镀覆容器上。瓶盖312允许容器体在真空室206的高真空环境中保持略微受压的状态。

由传送机构209运载的容器托架457与容器体盖312磁性连接并使容器体来回四次穿过蒸发器510上方的镀覆室409。当最初夹取容器体时，容器托架457垂直定向。在容器托架457沿循环传送轨道454移动时，容器托架457和相连的容器体204再次取向。

蒸发器容器527中的硅受到电阻加热器536、蒸发器510和有关的冷阴极521的加热。这产生了等离子蒸气，它含有蒸发的硅和从冷阴极521本身蒸发出来的少量蒸发的金属添加剂如锌、铜或镁。当容器体204在蒸发器510上方经过时，等离子蒸气中的材料沉积在容器体的外表面上并与镀覆室409中的氧气反应，从而在容器体外表面上形成了薄薄一层耐用的无机氧化物涂层。螺纹开口或容器体瓶口部上的瓶盖312使螺纹开口或瓶口部未受到镀覆。

传送轨道454首先以容器体的侧面面向蒸发器的方式在第一次经过蒸发器510上方的行程中运载容器体。容器托架457使容器体在整个传送和镀覆过程中不断转动。接着，容器托架457沿着传送轨道454上的内环451一侧运载容器体204第二次经过蒸发器510上方。在第二次经过时，容器托架457和容器体204以容器体的底面面向蒸发器地垂直定向以便镀覆容器体的底面。接着，容器托架457沿内环451的另一侧跟随传送轨道454移动地第三次经过蒸发器510上方。与第二次经过相似地，容器托架457和容器体204以容器体的底面面向蒸发器510地垂直定向。在第四次也是最后一次经过蒸发器510上方时，容器托架457沿外环448的另一侧跟着传送轨道454移动。在第四次经过时，传送轨道454重新定向容器托架457和容器体204，从而容器体的侧面面向蒸发器510。

镀覆容器体204接着返回垂直位置并被第二内转动进给机构245的臂383夹住。第二内转动进给机构245将镀覆的容器体204转送给转动的输送轮236中的开口288。输送轮236将镀覆的容器体204传送给第二外转动进给机构248，而供气口311重新给输送轮开口288加压。第二外转动进给机构248通过外开口300夹住来自输送轮236的开口288的镀覆容器体并将镀覆容器体204传给第二螺旋输送机233，该机构又将镀覆容器体运向饮料包装线227。

饮料包装线227可以是传统的饮料灌装和密封工序。镀覆容器体先被充入饮料，接着被密封。在容器中可以充入包括含酒精饮料如啤酒和不含酒精的饮料如充气饮料、水、果汁、运动饮料等在内的各种饮料。饮料可以在压力下被密封在容器中。充气饮料例如是在压力下密封的。根据本发明制成的容器提供了对二氧化碳的阻气层并因此在充气饮料容器中留住了二氧化碳。

                回    收

本发明的上述镀覆容器尤其适合于回收。本发明因此包括一种生产回收的存储塑料的方法，它包括：提供批量塑料，至少批量塑料的一部分包括镀覆塑料容器；将批量塑料转化成一种适于熔融挤塑的形式。回收用的镀覆塑料容器包括一个具有外表面和在外表面上的、含无机氧化物的涂层的塑料容器体。以下详细描述了两种适用的回收方法。

图15示出了表示物理回收过程的流程图。在回收中，物理回收或化学回收通常用于塑料容器。在物理回收中，如在步骤100中所示地提供一批塑料。尽管此塑料可包含单类物品，但可以预想到可以同时提供镀覆塑料和未镀覆塑料。在步骤102所示的传统处理中，这些镀覆塑料和未镀覆塑料必须被分开。这可能是劳动强度大的步骤并将造成增高的回收成本。

在本发明中，可以避免分离步骤102。尤其是，步骤104表示混合镀覆容器和未镀覆容器。尽管此步骤确实可以在回收站内完成，但是我们认为实际的混合可以发生在塑料到达回收站之前。例如，当垃圾车拾取塑料并运至回收中心时，这样的混合就可发生。本发明的一个优点是，当待回收的塑料是镀覆塑料与未镀覆塑料的混合物时，无需分开这两种塑料。实际上，这也是不实用的。因此，当将镀覆容器装入回收系统中时，回收过程不受影响。

在传统方法中，混合塑料在步骤106中被磨削成片状坯料。可以进行一个可选择的清洗片状坯料的步骤108。实际上，清洗步骤可以在回收过程中发生很多次。

在清洗步骤108后(如果进行的话)，或者在磨削步骤106后，经磨削的片状坯料在步骤110中受到熔融挤塑。成型步骤112接着发生，它只表示通过挤塑作某件事。例如，可以熔融挤塑出球团、片状或其它形状的塑料并接着进行吹塑或注塑。可以有许多其它种适用回收塑料的方式。吹塑或注塑塑料可以被重新用于容器且尤其是被用于饮料容器。实际上，首先在本方法的步骤100中提供的批量塑料可以是塑料饮料容器，由此可以进行瓶-瓶回收。当然，塑料处理的类型和回收处理的产量不受限制。

抛开物理回收步骤不谈，本发明也可用于如图16所示的化学回收处理。再次在步骤114中提供塑料。按照传统方式，分离步骤116是必须的。本发明避免了这样的分离步骤116。与上述物理回收相似地，表示出了未镀覆塑料和镀覆塑料的混合步骤118。这种混合可以发生在回收站或在塑料到达回收站之前。

在化学回收中，通过传统方法如步骤120所示的那样使塑料解聚。为表示本发明的灵活性，可以想到在步骤114中提供分开的镀覆塑料和未镀覆塑料。这些分开的塑料将分别在步骤120中解聚，但是它们在步骤122中被混合起来。可选择的混合步骤122仅仅是为显示本发明的灵活性。

在塑料解聚后，在步骤124中重聚合塑料。塑料可接着如步骤126所示的那样例如通过吹塑或挤压模塑被制成理想物品。与物理回收过程相似地，化学回收过程可以处理并生产许多种塑料。例如，可以进行瓶-瓶回收。

本发明回收方法的另一个优点是，避免了最终的回收产品变浑浊。由于在涂层中使用了比较小的颗粒，所以可以避免最终形成的回收产品变浑浊。另外，就食品接触而论，涂层是可接收的。因此，当在回收处理中磨削或解聚时，则涂层将不会不利地影响回收效果。

在回收处理中产生的塑料可以如上所述地被注塑或吹塑成型。即使有涂层的塑料最初被引入回收处理中，本发明的涂层也将不干扰下游的注塑或吹塑过程。

尽管描述了特殊的物理回收和化学回收，但是应该认为本发明也可被用于其它方式的回收处理。

尽管这样描述了本发明，但显然本发明可以以多种方式变化。这样的变型不被认为是偏离了本发明的范围和精神，我们指定所有这样的对本领域普通技术人员来说是显而易见的修改被后续权利要求书的范围所包括。

Claims (64)

1.一种用于制造具有阻气涂层的镀覆塑料容器的系统，它包括：

一个能够在其中维持真空状态的真空室；

一个用于将塑料容器体送入真空室并将镀覆塑料容器取出真空室的容器输送机构，每个塑料容器体具有一个外表面和一个限定出一个内腔的内表面；

一个在真空室内用于使塑料容器体穿过真空室的传送机构；以及

至少一个设置在真空室内的且用于在容器体穿过真空室时将涂层蒸气供给容器体的外表面的涂层蒸气源；

所述的至少一个涂层蒸气源和传送机构建造布置在真空室内，从而来自该至少一个涂层蒸气源的涂层蒸气在容器的外表面上沉积了一薄薄的涂层，薄涂层包括一种无机氧化物并与容器体的外表面粘接在一起，所形成的镀覆塑料容器在于60psig的压力下盛装密封于内腔中的加压流体时具有一个至少是无涂层容器的阻气性能的1.25倍的阻气层，其中无涂层容器的阻气性能是指其于60psig压力下装有密封于内腔中的加压流体时的阻气性能。

2.如权利要求1所述的制造镀覆塑料容器的系统，其特征在于，在真空室保持其中的真空状态时，容器输送机构连续地将来自真空室外的容器体送入真空室，传给传送机构，传送机构连续地使容器体经过所述的至少一个涂层蒸气源地穿过真空室，并且容器输送机构连续地接收来自传送机构的镀覆容器并从真空室中取出镀覆容器。

3.如权利要求1所述的制造镀覆塑料容器的系统，它还包括在使容器体穿过真空室时使容器体转动的机构。

4.如权利要求2所述的制造镀覆塑料容器的系统，其特征在于，每个容器体具有一个底面和侧壁，传送机构能够相对于所述的至少一个涂层蒸气源定向塑料容器体，以便用涂层蒸气镀覆容器的底面和侧壁。

5.如权利要求1所述的制造镀覆塑料容器的系统，它还包括一个用于在容器体被供给传送机构之前用一个盖子密封各容器体的压盖机，其中，传送机构包括许多在盖子位于容器体上时接合盖子的且在传送机构使容器体穿过真空室时运载容器体的臂。

6.如权利要求1所述的制造镀覆塑料容器的系统，它还包括用于使涂层蒸气形成高能等离子的机构。

7.如权利要求1所述的制造镀覆塑料容器的系统，其特征在于，所述的至少一个涂层蒸气源包括一个用于盛放至少一部分所述的至少一个涂层蒸气源的容器和一个指向所述至少一个涂层蒸气源以便形成等离子并蒸发该至少一个涂层蒸气源的冷阴极。

8.如权利要求7所述的制造镀覆塑料容器的系统，其特征在于，冷阴极可蒸发以形成部分涂层蒸气。

9.如权利要求8所述的制造镀覆塑料容器的系统，其特征在于，冷阴极包含黄铜。

10.如权利要求8所述的制造镀覆塑料容器的系统，其特征在于，冷阴极包含镁。

11.如权利要求1所述的制造镀覆塑料容器的系统，它还包括用于向真空室内部供应至少一种气体的供气机构，所述的至少一种气体选自包括氧、氮、硫和卤在内的组。

12.如权利要求1所述的制造镀覆塑料容器的系统，其特征在于，传送机构和至少一个涂层蒸气源的结构和布局是这样的，即涂层蒸气在容器体的外表面上与由供气机构送入的气体反应而形成了涂层。

13.如权利要求1所述的制造镀覆塑料容器的系统，其特征在于，薄涂层还包括一种玻璃成型金属添加剂。

14.一种用于制造具有阻气层的镀覆塑料容器的方法，该方法包括以下步骤：

在真空室保持其内处于真空状态的同时，将塑料容器体送入该真空室，每个塑料容器体具有一个外表面和一个限定出一个内腔的内表面；

使塑料容器体穿过真空室；

当使容器体穿过真空室时，通过至少一个设置在真空室内的涂层蒸气源向容器体的外表面供应涂层蒸气，以便在容器体的外表面上沉积薄薄一层涂层并使其与容器体的外表面粘接在一起，薄涂层含一种无机氧化物；以及

从真空室中取出镀覆塑料容器，

传送容器体和供应涂层蒸气的步骤是这样进行的，即所形成的镀覆塑料容器在于60psig的压力下盛装密封于内腔中的加压流体时具有一个至少是无涂层容器的阻气性能的1.25倍的阻气层，其中无涂层容器的阻气性能是指其于60psig压力下装有密封于内腔中的加压流体时的阻气性能。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在真空室保持其内部的真空时，输送步骤包括连续地将来自真空室外的容器体送给真空室中的传送机构，传送步骤包括连续地使容器体经过至少一个涂层蒸气源地穿过真空室，并且输送步骤还包括连续地接收来自传送机构的镀覆容器并从真空室中取出镀覆容器。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，传送步骤包括在使容器体穿过真空室时使容器体转动。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，输送步骤包括自动连续地通过一转动进给机构将容器体从来自真空室外的容器体供应源送给真空室中的传送机构并自动连续地接收来自传送机构的镀覆容器并将镀覆容器运送到真空室外。

18.如权利要求14所述的方法，它还包括使涂层蒸气形成高能等离子的步骤。

19.如权利要求14所述的方法，它还包括密封容器体的步骤，从而当在真空室内时密封容器体，由此防止了容器体内腔中的气体逸出。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，在容器内腔中的压力高于真空室内压力的情况下密封容器体。

21.如权利要求14所述的方法，其特征在于，供应涂层蒸气的步骤还包括至少通过化学和/或物理方法使无机氧化物与容器体的外表面粘接。

22.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一个涂层蒸气源包括一个用于盛放至少一个涂层蒸气源的至少一部分的容器，供应涂层蒸气的步骤包括用一个冷阴极蒸发至少一个涂层蒸气源。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，蒸发步骤包括蒸发至少一部分冷阴极以形成涂层蒸气的一部分。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，冷阴极包含黄铜。

25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，冷阴极包含镁。

26.如权利要求14所述的方法，它还包括将至少一种气体供给真空室内部的步骤，所述至少一种气体选自包括氧、氮、硫和卤在内的组。

27.如权利要求14所述的方法，其特征在于，供应步骤包括蒸发一种使容器上的涂层带有颜色的组分。

28.如权利要求14所述的方法，其特征在于，供应涂层蒸气的步骤是这样进行的，即无机氧化物是SiOx，并且x在1.7到2.0的范围内。

29.如权利要求14所述的方法，其特征在于，薄涂层还含有一种玻璃成型金属添加剂。

30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，玻璃成型金属添加剂包含镁。

31.如权利要求29所述的方法，其特征在于，供应涂层蒸气的步骤是这样进行的，即玻璃成型金属添加剂以占Si的0.01％～50％重量百分比的量存在于涂层中，它选自包括Li、Na、K、Rb、Cr、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Mn、V、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Sn、Ge和In的组中。

32.如权利要求29所述的方法，其特征在于，供应涂层蒸气的步骤是这样进行的，即玻璃成型金属添加剂以占Si的0.01％～15％重量百分比的量存在于涂层中。

33.如权利要求29所述的方法，其特征在于，供应涂层蒸气的步骤是这样进行的，即利用真空蒸气淀积法在容器体的外表面上镀覆涂层，该涂层基本上是均质的，涂层是非晶质的且它具有一个厚度，无机氧化物和玻璃成型金属添加剂富集在涂层中，其浓度在整个涂层厚度范围内基本上是不变的，无机氧化物是SiOx，并且x在1.7至2.0的范围内。

34.一种镀覆塑料容器，包括：

一个具有一个外表面和一个限定出一个内腔的内表面的塑料容器体；一个在外表面上的涂层，它包括一种无机氧化物，其中镀覆塑料容器在于60psig的压力下盛装密封于内腔中的加压流体时具有一个至少是无涂层容器的阻气性能的1.25倍的阻气层，其中无涂层容器的阻气性能是指其于60psig压力下装有密封于内腔中的加压流体时的阻气性能。

35.如权利要求34所述的塑料容器，其特征在于，涂层通过真空蒸气淀积沉积在容器体的外表面上。

36.如权利要求34所述的塑料容器，其特征在于，涂层基本上是均质的。

37.如权利要求34所述的塑料容器，其特征在于，涂层是非晶质的。

38.如权利要求34所述的塑料容器，其特征在于，涂层还含有一种玻璃成型金属添加剂。

39.如权利要求38所述的塑料容器，其特征在于，涂层具有一个厚度，无机氧化物和玻璃成型金属添加剂富集在涂层中，其浓度在整个涂层厚度范围内是基本上不变的。

40.如权利要求38所述的塑料容器，其特征在于，无机氧化物是SiOx，并且x在1.7至2.0的范围内。

41.如权利要求38所述的塑料容器，其特征在于，玻璃成型金属添加剂包含镁。

42.如权利要求40所述的塑料容器，其特征在于，玻璃成型金属添加剂以占Si的0.01％～50％重量百分比的量存在于涂层中，并且所述添加剂选自包括Li、Na、K、Rb、Cr、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Mn、V、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Sn、Ge和In的组中。

43.如权利要求40所述的塑料容器，其特征在于，玻璃成型金属添加剂以占Si的0.01％～15％重量百分比的量存在于涂层中。

44.如权利要求40所述的塑料容器，其特征在于，利用真空蒸气淀积法在容器体的外表面上镀覆涂层，涂层基本上是均质的，涂层是非晶质的且它具有一个厚度，无机氧化物和玻璃成型金属添加剂富集在涂层中，其浓度在整个涂层厚度范围内基本上不变，无机氧化物是SiOx，而x在1.7至2.0的范围内。

45.如权利要求44所述的塑料容器，其特征在于，涂层厚度是10nm～100nm。

46.如权利要求34所述的塑料容器，其特征在于，无机氧化物涂层还包括一种用于给容器外表面染色的颜料。

47.一种生产回收的储存塑料的方法，包括以下步骤：

提供一批塑料，至少这批塑料的一部分包括镀覆塑料容器，各镀覆塑料容器具有一个塑料容器体，该塑料容器体具有一个外表面和一个限定出一个内腔的内表面和位于外表面上且含有一种无机氧化物的涂层；

将批量塑料转化成一种适用于熔融挤塑的形式。

48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，转化步骤包括将批量塑料磨削成片状坯料并熔融这些片状坯料以便形成一种可熔融挤塑的回收塑料。

49.如权利要求47所述的方法，其特征在于，转化步骤包括使批量塑料解聚并使该解聚的批量塑料重聚合以形成一种可熔融挤塑的回收塑料。

50.如权利要求47所述的方法，其特征在于，无机氧化物是二氧化硅。

51.如权利要求47所述的方法，其特征在于，无机氧化物是SiOx，并且x在1.7至2.0的范围内。

52.如权利要求47所述的方法，其特征在于，涂层厚度为10nm～100nm。

53.一种封装饮料的方法，它包括以下步骤：

提供一个镀覆塑料容器，该镀覆塑料容器包括一个塑料容器体，该塑料容器体具有一个限定出一内腔的内表面和一个外表面和一个位于该外表面上且含有一种无机氧化物的涂层，涂层提供了阻气性；

将一种饮料灌装入塑料容器中；以及

在灌装步骤后密封塑料容器。

54.如权利要求53所述的方法，其特征在于，提供步骤包括连续地生产出许多镀覆塑料容器，灌装步骤包括连续将饮料充入许多镀覆塑料容器中，密封步骤包括在灌装步骤后连续地在许多容器中密封饮料。

55.如权利要求53所述的方法，其特征在于，密封步骤包括在镀覆容器中的压力下密封饮料。

56.如权利要求55所述的方法，它还包括在灌装步骤前在饮料中充入碳酸气的步骤。

57.如权利要求54所述的方法，其特征在于，提供步骤包括以下步骤：

在真空室保持其内处于真空状态的同时将许多塑料容器体送入该真空室，每个塑料容器体具有一个外表面和一个限定出一内腔的内表面；

使塑料容器体穿过真空室；以及

在使容器体穿过真空室时，从至少一个设置在真空室中的涂层蒸气源向容器体的外表面供应涂层蒸气，从而在容器体的外表面上沉积薄薄一层涂层并使其与容器体的外表面粘接在一起，薄涂层含有无机氧化物；以及

从真空室中取出镀覆的塑料容器。

58.如权利要求57所述的方法，其特征在于，传送容器体的步骤和供应涂层蒸气的步骤是这样进行的，即所形成的镀覆塑料容器在于60psig的压力下盛装密封于内腔中的加压流体时具有一个至少是无涂层容器的阻气性能的1.25倍的阻气性，其中无涂层容器的阻气性是指其于60psig的压力下装有密封于内腔中的加压流体时的阻气性能。

59.一种封装饮料的系统，它包括：

一个生产镀覆塑料容器的镀覆塑料容器生产系统，镀覆塑料容器包括一个塑料容器体，该塑料容器体具有一个限定出一内腔的内表面和一个外表面和一个在外表面上且含有一种无机氧化物的涂层，所述涂层提供了一阻气层；

给塑料容器灌装饮料的灌装机；以及

在灌装步骤后密封塑料容器的密封机。

60.如权利要求59所述的饮料包装系统，其特征在于，镀覆容器生产系统包括：

一个能够保持其内部处于真空的真空室；

一个用于将塑料容器送入真空室并将镀覆塑料容器取出真空室的容器输送机构，每个塑料容器体具有一个外表面；

一个在真空室内、用于使塑料容器体穿过真空室的传送机构；以及

至少一个设置在真空室内、用于在容器体穿过真空室时将涂层蒸气供给容器体的外表面的涂层蒸气源；

所述的至少一个涂层蒸气源和传送机构建造和布置在真空室内，从而来自所述至少一个涂层蒸气源的涂层蒸气在容器外表面上沉积下涂层，该涂层包含无机氧化物。

61.如权利要求60所述的饮料生产系统，其特征在于，至少一个涂层蒸气源和传送机构建造和布置在真空室内，从而涂层与容器体的外表面粘接在一起，所形成的镀覆塑料容器在于60psig的压力下盛装密封于内腔中的加压流体时具有一个至少是无涂层容器的阻气性的1.25倍的阻气性，其中无涂层容器的阻气性是指其于60psig的压力下装有密封于内腔中的加压流体时的阻气性能。

62.如权利要求59所述的饮料生产系统，其特征在于，密封步骤包括在镀覆容器中的压力下密封饮料。

63.如权利要求62所述的饮料生产系统，它还包括一个在灌装步骤前给饮料充入碳酸气的碳酸气充注装置。

64.一种制造具有阻气层的镀覆塑料容器的系统，它包括：

一个能够保持其内部处于真空的真空室；

一个用于将塑料容器体送入真空室并将镀覆塑料容器取出真空室的容器输送机构，每个塑料容器体具有一个外表面和一个限定出一内腔的内表面；

一个在真空室内的、用于使塑料容器体穿过真空室的传送机构；以及

至少一个设置在真空室内的、用于在容器体穿过真空室时将涂层蒸气供给容器体的外表面的涂层蒸气源；

所述的至少一个涂层蒸气源和传送机构建造并布置在真空室内，从而来自至少一个涂层蒸气源的涂层蒸气在容器的外表面上沉积了薄薄一层涂层，薄涂层含有一种金属并与容器体的外表面粘接在一起，所形成的镀覆塑料容器在于60psig的压力下盛装密封于内腔中的加压流体时具有一个至少是无涂层容器的阻气性的1.25倍的阻气层，其中无涂层容器的阻气性是指其于60psig压力下装有密封于内腔中的加压流体时的阻气性能。

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