非真空dlc塑料容器生产装置的制造方法
【专利摘要】非真空DLC塑料容器生产装置由高频偏压系统、沉积系统、气体供应系统及控制系统四部分构成。这是采用惰性气体隔离空气，使含碳气体在高频偏压电场作用下发生等离子体化学气相沉积反应，在塑料容器内壁生成类金刚石薄膜的技术设计的生产装备，属于等离子体化学气相沉积技术领域。该生产装置采用由长方体固定仓密封的圆环形转动仓、及位于圆环形转动仓内的圆筒形沉积仓，不仅可以在塑料容器内壁沉积具有阻隔气体和紫外线并且耐化学腐蚀的类金刚石薄膜保护层，还可以实现DLC塑料容器的规模化生产，适用于作为食品、医药、饮料、乳品、化工行业制造包装与储存例如啤酒、葡萄酒、果汁、血液、生化制品的DLC塑料容器。
【专利说明】
非真空DLC塑料容器生产装置
1、
技术领域
[0001]采用惰性气体隔离空气，使含碳气体在高频偏压电场作用下发生等离子体化学气相沉积反应，生成类金刚石(英文简称DLC)的技术设计的非真空DLC塑料容器生产装置，属于等离子体化学气相沉积技术领域。
2、
【背景技术】
[0002]在高频电场作用下，含碳气体会发生电离反应并形成等离子体，带正电荷的碳原子在偏压电场作用下向偏压负极移动聚集，并与氢气发生还原反应，生成由碳原子构成的类金刚石沉积在高频偏压电场负极一侧。如果在高频偏压电场中存在空气，会不利于类金刚石的沉积，所以等离子体化学气相沉积类金刚石反应通常都是在真空条件下进行。真空设备沉积类金刚石成本较高，不适合规模化生产DLC塑料容器。采用较难电离的惰性气体隔离空气，一方面有助于形成等离子体，保障化学气相沉积类金刚石顺利进行；另一方面可以省去抽真空过程，提高生产效率，降低成本。在塑料容器内壁沉积类金刚石薄膜不仅可以使塑料容器内壁具有均匀、牢固并且耐化学腐蚀的保护层，还可以阻隔气体和紫外线。因此，DLC塑料容器扩展了塑料容器的应用范围，能够代替玻璃、金属容器用于储存例如啤酒、葡萄酒、血液、生化制品等含气体、含生物活性及含腐蚀性的物质。
3、【实用新型内容】
[0003]非真空DLC塑料容器生产装置由高频偏压系统、沉积系统、气体供应系统及控制系统四部分构成。高频偏压系统用于向沉积系统提供高频偏压电场，沉积系统用于解决不间断连续制造类金刚石膜(33)产品问题，气体供应系统用于提供惰性气体(19)隔离空气及提供等离子体化学气相沉积反应所需要的原料气体(18)，控制系统用于控制高频偏压系统、沉积系统、气体供应系统按照工艺程序运行。
[0004]高频偏压系统由高频偏压电源(I)、圆筒形高频偏压电场负极(2)、圆管形高频偏压电场正极(3)、圆柱形绝缘塞(4)、电刷(5)、电刷(6)、与电刷(6)接触的导电环(32)、及导线(30)构成。
[0005]高频偏压电源(I)负极通过导线(30)与位于金属圆环形转动仓(8)侧面的电刷(5)联通，电刷(5)利于与转动的圆环形转动仓(8)金属外壁接触，将高频偏压电源(I)负极联通到圆筒形高频偏压电场负极(2)。高频偏压电源(I)正极通过导线(30)与位于圆环形转动仓
(8)下方的电刷(6)联通，电刷(6)利于与转动的金属圆环(32)接触，将高频偏压电源(I)正极联通到与金属圆环(32)连接的圆管形高频偏压电场正极(3)。圆筒形高频偏压电场负极
(2)利于容纳圆柱体形塑料原料瓶(16)，圆管形高频偏压电场正极(3)即作为电极同时又作为气体导管(23)的末端，可以简化装置的结构。采用圆柱形绝缘塞(4)作为圆筒形高频偏压电场负极(2)的圆筒底部。将圆管形高频偏压电场正极(3)插入位于电场负极(2)的圆筒底部的圆柱形绝缘塞(4)后，可以固定在圆筒形高频偏压电场负极(2)圆筒内的轴线位置。将原料瓶(16)开口向下插入由圆筒形高频偏压电场负极(2)、圆管形高频偏压电场正极(3)及圆柱形绝缘塞(4)构成的圆筒形沉积仓(29)时，圆管形高频偏压电场正极(3)位于塑料原料瓶(16)腔体内，此时环绕在塑料原料瓶(16)外壁的圆筒形高频偏压电场负极(2)与处于塑料原料瓶(16)内腔的圆管形高频偏压电场正极(3)之间构成圆柱体形高频偏压电场，利于在圆柱形塑料原料瓶(16)内壁沉积厚度均匀的类金刚石膜(33)。将惰性气体(19)通过圆管形高频偏压电场正极(3)通入原料瓶(16)内排干净空气后，加载高频偏压电源(I)，再通入原料气体(18)，此时在原料瓶(16)内发生等离子体化学气相沉积反应，所生成的类金刚石膜(33)在高频偏压电场作用下定向沉积在原料瓶(16)内壁，完成DLC塑料容器(17)成品瓶制作。
[0006]沉积系统由长方体固定仓(7)、圆环形转动仓(8)、位于圆环形转动仓(8)内的圆筒形沉积仓(29)、转轴(9)、固定于转轴(9)上的皮带轮(10)、电动机(11)、转轴(9)支架(12)、传动带(13)、原料瓶(16)装料口(14)、成品瓶(17)出料口(15)、沉积在原料瓶(16)内壁的类金刚石膜(33)、及成品仓(34)构成。
[0007]采用不锈钢制成的长方体固定仓(7)将镀膜系统密封，即利于将不锈钢制成的长方体固定仓(7)内空气排干净，又可以屏蔽高频偏压电场。圆环形转动仓(8)内安装有若干个沉积仓(29)，在圆环形转动仓(8)转动时，可以通过装料口(14)依次向沉积仓(29)装填原料瓶(16)，利于提高设备产能。当电动机(II)通过传动带(13)带动皮带轮(10)转动，固定于的转轴(9)上的圆环形转动仓(8)即与皮带轮(10)同步转动。当原料瓶(16)在圆环形转动仓
[8]旋转180度至长方体固定仓(7)底部时，完成类金刚石膜(33)沉积过程，制成的DLC塑料容器(17)可以依靠自身重力，由位于长方体固定仓(7)底部的出料口(15)自动脱离沉积仓
(29)，进入成品仓(34)。
[0008]气体供应系统由原料气源(18)、惰性气体(19)、三通管(20)、进气管(21)、转轴(9)内置的气体通道(22)、电绝缘气体导管(23)及导气管(31)构成。
[0009]三通管(20)利于选择原料气体(18)或惰性气体(19)单独供气或混合两种气体供气。采用将进气管(21)插入位于转轴(9)轴心的气体通道(22)，再通过与通道(22)联通的绝缘气体导管(23)向沉积仓(29)供气，解决了向处于圆周运动状态的沉积仓(29)供气的问题。而电绝缘气体导管(23)利于将沉积仓(29)与生产设备绝缘。
[0010]控制系统由控制柜(24)、原料气体(18)控制电磁阀(25)、惰性气体(19)控制电磁阀(26)、高频偏压电源(I)启动开关(27)、电动机(11)启动开关(28)构成。
[0011]电磁阀(25)位于原料气源(18)与三通管(20)中一只导管之间的连接导管上，电磁阀(26)位于惰性气体气体(19)与三通管(20)中另外一只导管之间的连接导管上，三通管
(20)中第三只导管与导气管(31)连接。采用三通管(20)利于解决了原料气体(18)或惰性气体(19)单独向沉积仓(29)供气或混合两种气体供气的控制问题。
4、
【附图说明】
[0012]图1是非真空DLC塑料容器生产装置内部结构示意图。
[0013]图2是沉积系统圆环形转动仓(8)的俯视图、侧视剖面图和垂直剖面图。
[0014]图3是沉积仓(29)结构图。
[0015]图4是沉积仓(29)装填原料瓶(16)示意图。
[0016]图5是DLC塑料容器(17)结构图。5、
【具体实施方式】
[0017]以制造DLC塑料啤酒瓶的非真空DLC塑料容器生产装置为例，设计优化实施方案如下:
[0018]将高频偏压电源(I)负极通过导线(30)与位于不锈钢材料圆环形转动仓(8)侧面电刷(5)联通。电刷(5)利于与转动的圆环形转动仓(8)金属外壁导电接触，将高频偏压电源
(I)负极联通到不锈钢制成的圆筒形高频偏压电场负极(2)。高频偏压电源(I)正极通过导线(30)与位于圆环形转动仓(8)下方的电刷(6)联通。电刷(6)利于与转动的不锈钢金属圆环(32)导电接触，将高频偏压电源(I)正极联通到不锈钢制成的圆管形高频偏压电场正极
(3)。圆筒形高频偏压电场负极(2)直径略大于啤酒瓶直径，深度略大于啤酒瓶高度，利于完全容纳塑料啤酒瓶原料瓶(16)。圆管形高频偏压电场正极(3)管径略小于塑料啤酒瓶原料瓶(16)开口直径，利于插入塑料啤酒瓶内部。由于圆管形高频偏压电场正极(3)作为电极同时又作为气体导管(23)的末端，其长度须略小于塑料啤酒瓶原料瓶(16)高度，这样可在塑料啤酒瓶原料瓶(16)底部与气体导管(23)的末端之间留有一定的间隙，利于气体流出。采用聚四氟乙烯塑料制成的圆柱形绝缘塞(4)作为圆筒形高频偏压电场负极(2)的圆筒底面，再将插入圆柱形绝缘塞(4)中心位置的圆管形高频偏压电场正极(3)固定在圆筒形高频偏压电场负极(2)圆筒内的轴线位置，所构成的圆筒形沉积仓(29)，可以在圆筒形高频偏压电场负极(2)与圆管形高频偏压电场正极(3)之间形成圆柱体形高频偏压电场，利于在原料瓶
(16)内壁沉积厚度均匀的类金刚石膜(33)。将原料瓶(16)插入镀膜仓(29)时，通过位于塑料啤酒瓶原料瓶(16)空腔内的圆管形高频偏压电场正极(3)向塑料啤酒瓶原料瓶(16)内通入氩气惰性气体(19)，将塑料啤酒瓶原料瓶(16)内空气排干净，然后，加载高频偏压电源
(I)，再通入由甲烷与氢气混合制成的原料气体(18)，此时在塑料啤酒瓶原料瓶(16)内会发生等离子体化学气相沉积类金刚石膜(33)反应。在高频偏压电场作用下，类金刚石膜(33)快速沉积在塑料啤酒瓶原料瓶(16)内壁，成为DLC塑料啤酒瓶(17)。
[0019]采用不锈钢三通管(20)利于选择原料气体(18)或惰性气体气体(19)单独供气或混合两种气体供气。采用将不锈钢进气管(21)插入位于转轴(9)轴心的气体通道(22)，再通过与通道(22)联通的聚四氟乙烯材料绝缘气体导管(23)向沉积仓(29)供气，解决了向处于圆周运动状态的沉积仓(29)供气的问题。电绝缘的聚四氟乙烯气体导管(23)利于将沉积仓
(29)与生产装置绝缘。采用不锈钢制成的长方体固定仓(7)将沉积系统密封，既利于将不锈钢制成的长方体固定仓(7)内空气排干净，又可以屏蔽高频偏压电场。由位于不锈钢制成的长方体固定仓(7)顶部的装料口(14)将塑料啤酒瓶原料瓶(16)开口向下装入位于圆环形转动仓(8)顶部的沉积仓(29)。电动机(11)通过传动带(13)带动固定于转轴(9)上的皮带轮
(10)及圆环形转动仓(8)同步转动，此时塑料啤酒瓶原料瓶(16)由位装料口(14)依次进入沉积仓(29)。
[0020]以圆环形转动仓(8)内安装10个沉积仓(29)，并且每只塑料啤酒瓶原料瓶(16)在圆环形转动仓(8)旋转180度，至长方体固定仓(7)底部用时10秒钟完成沉积类金刚石膜
(33)沉积，然后依靠自身重力由位于长方体固定仓(7)底部的出料口(15)脱离沉积仓(29)，进入成品仓(34)计算:圆环形转动仓(8)转动一圈，用20秒钟就可以完成10只塑料啤酒瓶原料瓶(16)沉积类金刚石膜(33)。所以，该DLC塑料啤酒瓶生产装置设计产能为每秒0.5只，SP 单机日(24小时)产能为43，200只。
【主权项】
1.非真空DLC塑料容器(17)生产装置，由高频偏压系统、沉积系统、气体供应系统及控制系统四部分构成，其特征是:高频偏压系统由高频偏压电源(I)、圆筒形高频偏压电场负极(2)、圆管形高频偏压电场正极(3)、圆柱形绝缘塞(4)、电刷(5)、电刷(6)、与电刷(6)接触的金属圆环(32)、及导线(30)构成;高频偏压电源(I)负极通过导线(30)与位于圆环形转动仓(8)侧面的电刷(5)联通，电刷(5)利于与转动的圆环形转动仓(8)金属外壁接触，将高频偏压电源(I)负极联通到圆筒形高频偏压电场负极(2);高频偏压电源(I)正极通过导线(30)与位于圆环形转动仓(8)下方的电刷(6)联通，电刷(6)利于与转动的金属圆环(32)接触，将高频偏压电源(I)正极联通到与金属圆环(32)连接的圆管形高频偏压电场正极(3);沉积系统由长方体固定仓(7)、圆环形转动仓(8)、位于圆环形转动仓(8)内的圆筒形沉积仓(29)、转轴(9)、固定于转轴(9)上的皮带轮(10)、电动机(11)、支架(12)、传动带(13)、原料瓶(I6)装料口( 14)、DLC塑料容器(17)出料口(I5)、沉积在原料瓶(16)内壁的类金刚石膜(33)、成品仓(34)构成;气体供应系统由原料气体(18)、惰性气体(19)、三通管(20)、进气管(21)、转轴(9)内置的气体通道(22)、电绝缘气体导管(23)及导气管(31)构成;三通管(20)利于选择原料气体(18)或惰性气体(19)单独供气或混合两种气体供气;采用将进气管(21)插入位于转轴(9)轴心的气体通道(22)，再通过与通道(22)联通的气体导管(23)向圆筒形沉积仓(29)供气，解决了向处于圆周运动状态的沉积仓(29)供气的问题;采用电绝缘气体导管(23)利于将沉积仓(29)与生产设备绝缘;控制系统由控制柜(24)、原料气体(18)控制电磁阀(25 )、惰性气体(I 9)控制电磁阀(26 )、高频偏压电源(I)启动开关(27 )、电动机(I I)启动开关(28)构成。2.根据权利要求1所述的非真空DLC塑料容器(17)生产装置，其特征是圆环形转动仓(8)内安装有若干个圆筒形沉积仓(29);原料瓶(16)由位于长方体固定仓(7)顶部的装料口(14)装入圆筒形沉积仓(29);电动机(11)通过传动带(13)带动皮带轮(10)转动，固定于的转轴(9)上的圆环形转动仓(8)与皮带轮(10)同步转动;原料瓶(16)在圆环形转动仓(8)旋转180度至长方体固定仓(7)底部时，完成类金刚石膜(33)沉积过程;DLC塑料容器(17)依靠自身重力由位于长方体固定仓(7)底部的出料口(15)自动脱离沉积仓(29)，进入成品仓(34)。3.根据权利要求1所述的非真空DLC塑料容器(17)生产装置，其特征是由圆筒形高频偏压电场负极(2)、圆管形高频偏压电场正极(3)、圆柱形绝缘塞(4)共同构成圆筒形沉积仓(29);圆筒形高频偏压电场负极(2)利于容纳原料瓶(16)，圆管形高频偏压电场正极(3)既作为电极同时又作为气体导管(23)的末端;采用圆柱形绝缘塞(4)作为圆筒形高频偏压电场负极(2)的圆筒底面，圆管形高频偏压电场正极(3)插入圆柱形绝缘塞(4)后固定在圆筒形高频偏压电场负极(2)圆筒内的轴线位置，所构成的圆筒形沉积仓(29)，可以在圆筒形高频偏压电场负极(2)与圆管形高频偏压电场正极(3)之间形成圆柱体形高频偏压电场，利于在圆柱形原料瓶(16)内壁沉积厚度均匀的类金刚石膜(33)。4.根据权利要求1所述的非真空DLC塑料容器(17)生产装置，其特征是将原料瓶(16)开口向下倒置插入圆筒形沉积仓(29)并使圆管形高频偏压电场正极(3)位于原料瓶(16)腔体内，通过圆管形高频偏压电场正极⑶将惰性气体(19)通入原料瓶(16)内排干净空气后，向圆筒形沉积仓(29)加载高频偏压电源(I)，同时通入原料气体(18)，在原料瓶(16)内壁沉积构成类金刚石膜(33)后，成为DLC塑料容器(17)。
【文档编号】C23C16/27GK205576275SQ201620024243
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年1月2日
【发明人】刘南林
【申请人】刘南林