具有外阻氣塗層的塑料容器的製作方法

2023-05-30 16:51:16

專利名稱：具有外阻氣塗層的塑料容器的製作方法
本申請是1997年3月14日提交的美國專利申請08/818,342的部分繼續申請，第08/818,342號申請的全部內容特意被引入本文以供參考。
本發明涉及隔離性能得到加強的密封塑料容器和生產這種容器的方法及該塗層。通過給容器外表面鍍覆無機物塗層而獲得了加強的隔離性能。與現有技術的塗層相比，所述塗層顯示出了加強的粘附性。另外，本發明也涉及鍍覆塑料容器的回收和在該容器中封裝飲料。
塑料容器目前涵括了食品和飲料業中的大部分並且具有擴展趨勢。塑料容器與傳統的玻璃容器和金屬容器相比具有許多優點，它們比較輕、價格便宜、不易破裂、透明且易於加工和搬運。但是，塑料容器至少具有一個明顯的缺點，而這個缺點限制了塑料容器不能被廣泛接受且尤其是不能在要求更嚴的食品應用方面被接受。這個缺點就是所有塑料容器都多多少少地易於滲透水、氧氣、二氧化碳氣、其它氣體和水氣。在許多應用場合中，可用塑料的滲透速率大到足以明顯限制所儲存食品或飲料的有效保存期或者完全阻礙了塑料容器的使用的程度。
人們已經認識到，在某些時候可以通過將玻璃狀或金屬狀的塗層鍍覆到塑料容器上和通過金屬化塑料容器來獲得集中了塑料容器和許多傳統容器的優點的容器結構。例如，金屬化薯條袋已經在市場上應用了一段時間。但是在許多應用場合中，包裝的透明度是很重要的，而對這些應用場合來說，金屬化塗層是不可接受的。在塑料容器上獲得耐用的玻璃狀塗層而又不改變容器的外觀已被證明是更困難的。
為將玻璃狀塗層鍍覆到隨後被製成柔軟的塑料容器的塑料薄膜上，人們已經研究出了許多種方法。但是，人們只開發出了較少的幾種允許將玻璃狀塗層鍍覆到預成型的剛性較大的塑料容器如PET瓶(在美國，這種瓶子通常被用於儲存充氣飲料)上的方法，而目前尚未研究出允許將玻璃狀塗層鍍覆到塑料容器外表面上的方法，其中所述容器十分耐用，足以承受容器的加壓作用並能夠在加壓下保持對於氣體和蒸氣的增強的防滲性能，同時不影響容器的回收性能。密封的飲料容器目前在全世界佔有很大市場。目前可用的塑料具有高到足以限制在許多供應市場使用塑料容器的滲透速率。
這樣的密封容器包括用於充氣飲料和無碳酸氣飲料的塑料瓶。塑料瓶是由各種聚合物製成的，其中佔統治地位的材料是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，它尤其是用於充氣飲料，但是所有這些聚合物都顯示了不同程度的對氣體和蒸氣的滲透性，這限制了容器所裝飲料的有效保存期。例如，充氣飲料瓶的有效保存期受到了CO2損失的限制(有效保存期一般被定義為損失17％的飲料初始碳酸氣成分所需的時間)。由於表面/體積比的作用，當瓶子尺寸減小時，損失率增高。許多市場應用需要小容器，這嚴重限制了在這種場合中使用塑料瓶。因此，需要一種碳酸氣存留性強的容器。
對於未充碳酸氣的飲料也有相似的限制，同樣當瓶子尺寸減小時，考慮到氧氣和/水蒸氣的擴散，限制更大。應該認識到，擴散是指滲入容器或瓶子和滲出瓶子或容器。阻止二氧化碳氣滲出、氧氣、水蒸氣及其它氣體的滲出的不滲透性程度(在此被稱為「阻透性」)在高室溫下變得更加重要了。阻透性強的外塗層可以改善封裝在塑料瓶中的飲料的質量並延長這種瓶子的貨架期，由此使小瓶子成為一種可行的使用方式，而這在降低分銷成本和更靈活的市場調配方面又表現出了許多優越性。
當某些聚合物如PET接觸到灌瓶設備所用的瓶子輸送機的潤滑劑或洗滌劑、溶劑或其它材料時，它們也易於應力開裂。這樣的開裂通常被稱為「環境應力開裂」，並且可能因洩漏限制了瓶子的壽命，而這可能損壞鄰近物品。可承受由應力開裂引發的化學物質作用的防滲的塑料瓶外表面防止了對鄰近物品的損壞並且在某些市場中將延長塑料瓶的貨架期，這是很理想的。
對貨架期和飲料質量的另一個限制就是UV輻射，它可能影響飲料的味道、顏色或其它性能。在長期日曬的情況下，這是特別重要的。具有UV吸收性能的外塗層可以提高飲料質量並使塑料瓶在這種情況下更有用。
還希望象PET這樣的塑料容器是可以回收的。但是，現有技術中的增強防滲塗層通常是有機的且它們比較厚，因此它們可能汙染回收的塑料製品。加入回收塑料中的有機塗層材料不能製造出適用於飲料或食品的容器，因為飲料和食品可能接觸有機塗層材料並被汙染。另外，較厚的塗層在回收塑料的過程中形成了較大的顆粒並可能有損於所形成的回收塑料製品的外觀和性能。尤其是，在回收塑料中的較大的塗層顆粒可能使否則透明的塑料變得渾濁。對於象飲料容器和食品容器這樣的容器來說，渾濁的塑料通常是不理想的。
最後，在瓶子外表面上鍍覆塗層的成本必須不明顯增加原包裝的成本，其中所述瓶子具有一個將明顯延長瓶中飲料的有效保存期的和/或明顯減少瓶中飲料的產品腐壞的和/或明顯減少了因UV輻射而引起的產品變質的和/或實際上消除了環境應力開裂和/或提供了特殊色彩的阻氣層。這是取消了許多獲得其它阻氣塗層的方法的依據，因為塑料瓶是本身成本低廉並大批量生產的物品。可裝備性實際上是指塗層的成本必須使整個包裝成本的增加最少或者不增加成本，而成本實際上可是較低的。
塑料瓶外表面上的塗層必須能夠撓曲。當瓶子被用於密封容器時，無論塑料基材何時受到拉伸，塗層最好都應能夠在兩個軸向上拉伸。此外，塗層最好在大部分容器表面上是連續的。在飲料是充氣飲料的情況下，粘附性是很重要的，這是因為瓶中的二氧化碳氣對塗層施加了整個或部分的瓶內壓力。此壓力可升高到6巴以上，它對塗層/塑料界面施加了很大的力。塗層也必須耐劃傷、一般的搬運、氣候老化(雨、日曬天氣等)，並且塗層必須在整個瓶子使用期內保持其阻氣性。
有幾種等離子加強方法，它們給一些產品(在某些情況下包括瓶子)鍍覆上一個無機物外層。許多方法的目標是提供十分不同的鍍覆性能，這些性能遠比高阻氣性瓶子塗層簡單。這些方法的目的例如是耐磨損能力，其中塗層的連續性不是重要的因素，這是因為塗層可以保護微觀空隙。其它方法的目標是裝飾性或反光性能，某些方法單純地是為了保護搬運。通常基材是不能彎曲且不能拉伸的，而且產品本身的價格高於塑料瓶的價格，所以成本不是設計的初衷。在某些情況下，某些基材允許塗層溫度明顯高於PET(最常用的塑料瓶材料)所允許的溫度。這樣的方法通常不提供塗層連續性、粘附性、獲得良好的阻氣塗層所需的柔軟性，而且它們沒有解決上述的與良好的阻氣塗層有關的其它問題。
現有技術也存在於瓶子的阻氣處理方面，但是沒有一種可商業應用的耐壓塗覆瓶，這是因為上述方法缺少上述的理想特徵且不能提供在瓶內壓力高的情況下具有足夠的粘附性、連續性和/或柔軟性的塗層，或者不能提供避免回收問題的塗層，或者不能保證製造可用塗層所需的低成本。
授予埃裡希和普萊斯特爾的US專利5,565,248描述了一種鍍覆容器內部的方法。但是，外塗層需要比內塗層更強的粘附性，這是因為瓶內壓力作用在外塗層上，而內塗層在使用中不受相同搬運和/或磨損的影響。因此和由於其它原因，從外面塗覆瓶子與從裡面塗覆瓶子是不一樣的，因此本發明是明顯不一樣的。
為使象PET瓶這樣的塑料容器用作經濟實用的且用於商品如飲料和食品的容器，必須比較便宜地高速大量製造瓶子。因此，一種鍍覆塑料容器的方法和系統必須是經濟的且能夠在高速和大量的情況下工作。許多現有技術的給物品鍍覆上阻氣塗層的系統是批量生產的或者是緩慢、低效率的。
因此，需要一種塑料容器，它覆蓋有一個有效的阻氣塗層而且它能夠有效地回收利用，並且能夠經濟地製造，以便用作用於大量生產的物品如飲料和食品的容器。
因此，本發明的一個目的是提供一種用於容器如熱敏塑料瓶的外塗層或外層，尤其是提供一種用於不可重裝的充氣飲料用瓶的外塗層或外層。
本發明的又一個目的是提供一種塗層和一種能不明顯地損失提高的隔離性地提供一玻璃狀外塗層的鍍覆方法和系統，該塗層柔軟耐用，其粘附性足以承受容器的加壓如彎曲和拉伸且足以承受容器的凹陷。
本發明的另一個目的是提供一種外鍍覆容器，它避免了如容器在灌注時接觸傳送機潤滑劑和在其使用壽命期內接觸洗滌劑、清洗劑或溶劑等類似物質時的環境應力開裂。這樣的潤滑劑可包括409TM、Mean GreenTM或其它市售清洗劑或潤滑劑等。
本發明的另一個目的是提供一種更輕的容器和一種製造該容器的方法和系統，由此與傳統方法相比可以減少製造容器所用的塑料數量而且不會不利地影響容器的阻氣效果或者提高了所述的阻氣性能。
本發明的另一個目的是在塑料容器的外表面上提供一種含有無機氧化物層的塗層，該無機氧化物層因是由多於或等於50％的且接近但少於100％的SiOx(x＝1.7～2.0)構成的而特點突出。
另一個目的是提供一種具有足夠的可粘接到塑料容器外表面上的粘附性的塗層，從而由無機氧化物層產生的隔離性的提高不會在容器受到1～100psig的壓力時明顯降低。
本發明的另一個目的是提供一種鍍覆上述無機氧化物層的方法，此方法形成了堅固的無機氧化物層，這個塗層保證了有效提高塑料容器的阻氣性水平並且不會造成容器明顯地物理變形。
本發明的另一個目的是提供一種製造容器的方法和系統，其中通過鍍覆還含有可吸收可見光的物質的彩色無機層而使容器的外觀更加美觀。
本發明的另一個目的是提供一種具有UV吸收性能的容器塗層。
本發明的又一個目的是提供一種具有彩色或無色塗層的容器，所述塗層可以簡單地回收而不會使現有的回收系統明顯地或異常地複雜。
本發明的再一個目的是提供一種低廉地高速大量製造外部帶有塗層的容器的方法和系統。
本發明的另一個目的是提供一種方法，其中可以快速和簡單地決定容器塗層的厚度和成分並由此可以對工藝進行控制並確保了阻氣性的提高。
本發明的再一個目的是提供一種至少根據其鍍覆玻璃狀塗層的適用性決定塑料容器表面的條件的方法。
本發明的另一個目的是提供良好的阻氣層，它大大延長了容器如塑料瓶的貨架期並提供了一種透明性強且不影響透明塑料瓶外觀的容器。
本發明的另一個目的是提供一種當容器的外表面受到環境條件如惡劣氣候、磨損、劃傷或磨蝕(如在運輸過程中)的影響時在其使用壽命內有足夠的耐用性和粘附性的容器。
本發明的又一個目的包括給熱敏性塑料容器鍍覆上塗層材料的能力，所述塗層材料只能在非常高的溫度下被汽化而不會導致塑料溫度不可接受地升高且該塗層材料在許多情況下必須保持在60℃以下。
本發明的上述和其它目的是通過提供這樣的鍍覆塑料容器而實現的，即它包括一個塑料容器體，該塑料容器體具有一個外表面和一個在該容器體外表面上的且含有無機氧化物和玻璃成型金屬添加劑的塗層。其中鍍覆塑料容器在60psig的壓力下盛裝密封於容器體內腔中的加壓流體時具有一個至少是無塗層容器的阻氣性的1.25倍的阻氣性能，其中不帶塗層的容器的阻氣性是指其裝有密封於內腔中的且處於60psig壓力下的加壓流體時的阻氣性能。本發明還包括一種製造具有阻氣層的鍍覆塑料容器的方法和系統、一種回收鍍覆塑料容器的方法和一種封裝密封於包括阻氣層的塑料容器中的飲料的系統和方法。
確切地說，本發明的鍍覆塑料容器是利用真空蒸氣澱積塗布且優選地利用等離子增強的真空蒸氣澱積塗布通過在容器體的外表面上沉積塗層而形成的。所形成的塗層最好基本上是均質的且是非晶質的，它通過化學和/或物理方式粘附在容器外表面上。如在這裡所述的那樣，術語「均質」是指塗層中的原子組成沒有本質變化，術語「非晶質」是指當通過標準的X射線衍射技術測定時塗層中沒有結晶度。另外，無機氧化物和玻璃成型金屬添加劑優選地富集在塗層中，其濃度在整個塗層厚度範圍內基本上不變。所形成的塗層因此很耐用。
由於無機塗層對本發明塑料容器的表面的粘附性很強，所以不必形成連續的塗層。換句話說，即使本發明的塗層例如因刮傷或其中的裂紋而可能是不均勻的，塗層也繼續有效地粘附在基材如下面的塑料瓶上。因此，即使表面受到極度破壞，本發明也可以提供有效的阻氣層。利用本發明可以得到是未鍍覆容器的1.25倍的良好的阻氣層，此阻氣層甚至可以是未鍍覆容器的1.5倍或最好2倍，即使在鍍覆容器中裝有加壓流體如充氣飲料時也是如此。另外，即使容器中裝有加壓流體，本發明的鍍覆容器也提高了對環境應力開裂的抵抗力。
另外，與具有相似表面積和容積但沒有無機外塗層的塑料容器相比，可具有相同阻氣性但重量較輕地製造本發明的鍍覆容器。
本發明的製造鍍覆塑料容器的系統包括一個能夠保持其內部處於真空的真空室；一個用於將塑料容器體送入真空室並將鍍覆的塑料容器取出真空室的容器輸送機構，每個塑料容器體分別具有一個外表面和一個限定出一內腔的內表面；一個在真空室內用於使塑料容器體穿過真空室的傳送機構；至少一個設置在真空室內且用於在容器體穿過真空室時將塗層蒸氣供給容器體外表面的塗層蒸氣源。所述的至少一個塗層蒸氣源和傳送機構建造布置在真空室內，從而來自該塗層蒸氣源的塗層蒸氣在容器的外表面上沉積了一層薄薄的塗層，薄薄的塗層含有一種無機氧化物和一種玻璃成型金屬添加劑並與容器體的外表面粘接在一起，所形成的鍍覆塑料容器在盛裝密封於內腔中且處於60psig的壓力下的加壓流體時具有一個至少是無塗層容器的阻氣性能的1.25倍的阻氣性能，其中無塗層容器的阻氣性能是指其裝有密封於內腔中且處於60psig壓力下的加壓流體時的阻氣性能。本發明還包括製造鍍覆塑料容器的對應方法。
理想的是，製造本發明鍍覆塑料容器的方法和系統是連續的且能夠高速大量地工作以便經濟地大量生產出鍍覆容器。確切地說，在製造本發明鍍覆塑料容器的方法和系統中，容器輸送機構在保持真空室內部處於真空時連續地將來自真空室外的容器體送入真空室，送給傳送機構，傳送機構連續地使容器體經過至少一個塗層蒸氣源地穿過真空室，然後容器輸送機構連續地輸送來自傳送機構的鍍覆容器並從真空室內取出鍍覆容器。該系統和方法最好是自動的。在本發明方法和系統中的容器輸送機構最好是一個迴轉輸送系統，它能夠在保持真空室處於真空的同時連續自動地且快速大量地將容器體送入和取出真空室。這個高速處理允許塑料容器鍍覆系統和方法被運用於高速大量的生產工藝中如飲料包裝線。
真空室中所產生的塗層蒸氣最好呈等離子體的形式。適於產生等離子體的裝置是冷陰極，它也被稱為電子槍。可任選地通過至少一個設置在真空室內的天線並利用RF(射頻)或HF(高頻)能量激勵等離子體以便形成高能等離子。
根據本發明，儘管可以如以下所述的那樣採用許多種可蒸發材料來形成無機氧化物層，但是無機氧化物層最好包含二氧化矽和象鋅、銅或鎂這樣的玻璃成型金屬添加劑。
本發明的鍍覆方法和系統也能不明顯升溫地鍍覆熱敏容器並在任何時候使瓶子溫度處於60℃下。另外，本發明的鍍覆方法和系統能夠鍍覆可根據其顏色、UV吸收性能或其它阻氣性而進行選擇的混合物和物質層。另外，本發明的方法和系統可以鍍覆象二氧化矽這樣的完全透明清澈的塗層並因此不影響通過其它方式而透明的瓶子的外觀。塗層材料是惰性的並且在為回收而熔化塑料瓶時保持固態。
通過加入可見光吸收物質或使塑料容器看起來更吸引人而將其它功能引入本發明的無機塗層中。
本發明的用於製造回收的儲存塑料的方法包括以下步驟，即提供一批塑料，至少這批塑料的一部分包括鍍覆塑料容器；將這批塑料轉化成一種適於熔融擠塑的形式。各鍍覆塑料容器包括一個容器體，它具有一個外表面和一個在外表面上的且含有無機氧化物的塗層。鍍覆塑料容器可以是通過上述方法製成的且它最好有一個很薄的無機氧化物塗層。塗層的厚度最好大約為1nm～100nm。
將批量塑料轉化成一種適於熔融擠塑的形式的適當方法包括將批量塑料磨削成片狀坯料並熔化這些片狀坯料以便形成一種可熔融擠塑的回收塑料。或者，使批量塑料解聚並重聚合以形成一種可熔融擠塑的回收塑料。回收塑料可以被熔融擠塑成塑料件如回收的存儲塑料容器。
由於本發明塗層的惰性和厚度，可以在任何傳統的回收系統中不用改變工藝地處理鍍覆容器。另外，在本發明中避免了使所形成的回收件變渾濁，這是因為塗層在回收中形成了較小的顆粒。另外，對於食品接觸來說，回收塑料中的鍍覆顆粒是可接受的且因此不會在回收過程中的磨削或解聚時不利地影響回收成果。
本發明的回收方法提供了一種具有先前不能得到的結果的回收鍍覆塑料的方法。尤其是，無需分離鍍覆塑料和未鍍覆塑料，由此無需改動現有的回收系統，或由此可以省去多餘的處理步驟(分離鍍覆瓶和未鍍覆瓶)。另外，可以由鍍覆塑料生產出透明塑料並同時避免在最終的回收產品中存在濁度的上述問題。儘管本發明可用於回收許多種塑料，但是我們認為本發明可以處理塑料件如容器或瓶子，確切地說，本發明可以處理塑料飲料瓶。在本發明中，瓶到瓶的回收不受影響。本發明的塗層不會幹涉下遊的回收塑料的注塑成型或吹塑成型。
根據本發明的飲料包裝方法包括提供一個鍍覆塑料容器，該鍍覆塑料容器包括一個塑料容器體，該塑料容器體具有一個外表面和一個位於該外表面上的且含有一種無機氧化物的塗層，該塗層提供了阻氣性能；將一種飲料填入塑料容器中；在灌裝步驟後密封塑料容器。所述塗層最好是按照上述方式施加的。阻氣塗層阻止氣體流入或流出容器。例如，阻氣塗層可以保護飲料不讓氧氣從外面流入容器或者可以阻止二氧化碳流出飲料容器。本發明的飲料包裝方法和系統特別有效地用於生產充氣飲料。這樣的方法還包括在灌裝步驟前給飲料灌充碳酸氣的步驟和接著在鍍覆容器中的壓力作用下密封飲料容器的步驟。所形成的充氣飲料具有較長的有效保存期，因為容器上的塗層更好地留住了容器內的二氧化碳氣。
本發明的飲料包裝方法和系統最好是高速大量的加工過程，其中連續地提供鍍覆塑料容器，連續地給許多塑料容器灌注飲料並連續地密封灌裝容器。因此，飲料包裝方法和系統可以形成獨立的連續生產線，這其中包括塑料容器體生產、鍍覆塑料容器的工序和給塑料容器灌裝飲料的步驟和灌裝步驟後的塑料容器密封步驟，儘管這樣的獨立連續生產線是不必要的。
另外，根據以下具體描述，本發明的適用範圍將變得清楚。但是，應該理解的是，表示本發明優選實施例的具體描述和特定實施例只是為示範的目的才給出的，這是因為本領域的技術人員根據以下描述將顯而易見地想像出在本發明範圍和精神內的各種變化和修改。
根據以下給出的具體描述和附圖，將更易於理解本發明，僅僅是為示範的目的而給出了附圖且這些附圖並沒有限制了本發明，其中

圖1是根據其中採用了偏壓能量的本發明第一實施例的塑料容器鍍覆系統的局部示意圖；圖1A是表示圖1所示實施例中所用容器3和位於支架19上的附加容器的局部示意圖；圖1B是與圖1相似的鍍覆系統的局部示意圖，但它示出了根據本發明另一個實施例的鍍覆室的改進形式；圖2A是一個瓶內天線和插入天線前的瓶蓋結構的立面圖；圖2B是圖2A的瓶內天線和瓶蓋結構在插入無線後的橫截面圖；圖2C是表示插入前的瓶內天線的改進形狀的橫截面圖；圖2D是與圖2C相似的插入瓶內天線後的橫截面圖；圖3是根據採用了偏壓能量的本發明另一個實施例的鍍覆系統的示意圖；圖4是處理本發明的瓶子、託架、瓶蓋、天線、排氣套的示意圖；圖5A是在瓶子連續轉動的同時先垂直傳送瓶子，接著水平傳送它的系統的局部立面圖；圖5B是沿圖5A的V-V線的運瓶杆的截面圖；圖6A是經過等離子發生和鍍覆源的瓶子的示意圖；圖6B是沿圖6A的VI-VI線的側面剖視圖；圖7是表示阻氣係數隨Zn或Cu含量的增高而增大的曲線；圖8A和8B是根據本發明又一個實施例的高速大型塑料容器鍍覆系統的局部平面圖，其中示出了容器輸送機構的內部和真空室；圖9A、9B是圖8A、8B所示鍍覆系統的局部側視圖，其中露出了蒸發器和容器體輸送機構的內部，傳送機構未在圖9A、9B中示出；圖10是露出真空室內部的局部端視圖；圖11是圖8A、8B所示鍍覆系統的輸送輪和真空室外殼開口的局部平面圖；圖12是圖11所示真空室外殼開口和輸送輪的局部剖視圖；圖13是構成圖8A、8B所示鍍覆系統的局部的容器體傳送機構的局部剖視圖14是圖13所示的容器體傳送機構的局部平面圖；圖15是表示物理回收步驟的流程圖；以及圖16是表示化學回收步驟的流程圖。
可以通過本發明的方法和系統生產出與容器表面粘接良好、具有良好的阻氣性且提供了所需的柔韌性和拉伸性的塗層。在本說明書中將描述一種容器或瓶子。無塗層容器被稱為容器體。儘管一般將參照塑料瓶來描述此容器體，但是其它適用容器也是可以通過本發明的方法和系統來處理的。因此，各種尺寸的軟飲料瓶、其它食品容器或任何其它適用容器都可以採用在此所述的方法和系統進行處理。
利用偏壓能的鍍覆系統鍍覆系統圖1示出了被用作用於本發明的典型的蒸發和等離子發生系統的蒸發源1。傳統的水冷式冷陰極或電子槍2被用於給傳統容器3供能，在所述容器中盛有塗層材料4。容器3是由適於使所選的特殊塗層材料熔化和蒸發的且必須是惰性的且能抵抗產生所需數量蒸氣而必需的溫度的材料構成的。例如，為蒸發矽，已發現碳是合適的材料。容器3由通過水或其它方法冷卻的容器託架5支承。
在整個冷陰極2和容器3的範圍內通上電勢，其中冷陰極處於負(陰)極而容器處於正(陽)極，從而呈電子流形式的能量可以在冷陰極和容器之間流動。通過採用這些傳統部件(即冷陰極或電子槍2和容器3)並通過改變冷陰極2相對於容器3的水平面的位置，可以調節可獲得用於等離子發生和蒸發的能量比。例如，在位置A處，大部分能量可用於等離子發生，而在位置B處，幾乎所有能量被用於蒸發而幾乎不形成任何等離子。由電壓V調節蒸發源1的能級以便確定在外瓶面6上的特定澱積速率，這能使塗層材料4在蒸發後沉積並充分(即化學計量地)地與引入鍍覆腔8中的氣態物質(或物質的混合物)反應，從而確保了沒有大量的未反應氣體被吸留在塗層9中。例如，在一個用矽作為塗層固體4而氧氣作為氣態物質7的優選實施例中，澱積到塗層表面上的1～50nm/s的澱積速率可以產生完全透明的塗層，其中SiOx中的x實際上等於2，同時避免了多餘氧氣(或空氣)並在鍍覆腔中保持了高度真空(10-5mbar～10-2mbar)。
為產生良好的阻氣效果，確保塗層材料4與氣態物質7之間的表面反應發生在塗層材料4已澱積並形成固態網格結構後是有利的，這是因為氣態物質7接著通過反作用於固態網格結構而使塗層9更緻密。當在塗層材料4沉積到容器表面6上之前取消了與氣態物質7反應的塗層材料4時，容器體10的表面6與容器3之間的距離H是重要的。同樣，塗層材料4的參數在確保最劇烈的表面反應方面是重要的。選擇距離H以便最佳地使用蒸發源1(由此使它儘可能多地鍍覆瓶子10)。距離H由真空度和澱積速率決定，但它通常為0.50m～2m。另外，在上述範圍內擴大的距離H能使得在蒸發源1處沒有熱損壞容器體10地產生高能等離子。
真空室內產生的等離子可以是高能等離子，這是由冷陰極2的位置、電壓V和冷陰極與容器3之間的距離和理想地為0～70°的鍍覆角度a決定的。任選地，通過將天線11定位在瓶子或容器體10內並使其與RF源或HF源相連而產生的偏壓能可被用於激勵等離子。根據瓶子10的材料，可以使用接近2000V的偏壓能。過高的偏電壓可能因過熱並損壞瓶子表面6而是有害的。
瓶子10的轉動能使得塗層材料4以高的澱積速率鍍覆在瓶子10的整個表面上，但同時允許其有時間與氣態物質7反應。當鍍覆側壁時，塗層材料4在瓶子10的部分表面上的澱積速率是可以通過使瓶子10以足夠的速度轉動來調節的，其中所述部分表面直接位於蒸發源1對面且是受到明顯的塗層材料4的澱積的唯一表面，從而此澱積只包括幾個分子層。可以簡單地使這些分子層與氣態物質7反應，於是獲得了與固態沉積物的表面反應的理想依據，這是因為這有助於產生理想的密度和產生良好阻氣層的連續塗層。另外，由於不在蒸發源1對面的那部分瓶子表面可以在未受到塗層材料4的澱積的同時繼續反應，所以此過程使得瓶子10的360度外周進入澱積/反應循環中並縮短了鍍覆時間。因此，正確設定轉速(R)有助於確保在最佳鍍覆速率條件下充分反應。
在二氧化矽和其它塗層中加入少量或微量的某些金屬可提高阻氣性能。這樣的金屬可被稱為玻璃成型金屬添加劑，因為它們被認為是製作玻璃所用的添加劑。適用的玻璃成型金屬添加劑包括Ag、Al、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、Sn、Ti和Zn。加入這些金屬以便形成0.01～50％的塗層9中的金屬比。例如，加入塗層9中的且主要由二氧化矽構成的添加劑以至少等於2的係數提高了阻氣性。這樣的金屬或是被加入容器3中或是通過保護腐蝕冷陰極2的電子發射板或屏蔽板12而提供，而它是由所需金屬或金屬的混合物構成的。
或者，如圖1A所示，可以設置一個獨立容器16來保持金屬源16』。容器3和16可以如圖1所示地支承在鍍覆腔8的底面上，或者如圖1A所示地支承在支架19上或其它適當部位。冷陰極2可以作用於兩個相應容器3，16中的材料3』、16』上或者可以設置兩個獨立的冷陰極。另外，容器3、16之間的距離可以如圖1A所示地較近，或者它們可以更遠一些，或者間距是可變的。
在圖1B中採用了鍍覆腔8的一個替換實施例。沒有採用瓶內天線11或鍍覆腔天線14地，或者除了天線11、14外，採用了一個外部偏壓天線28。天線28用於在鍍覆中施加偏壓。當然，這是與已示出的瓶外預處理天線14分開的。儘管沒有在圖1B中示出，但設置了適當裝置來保持和/或運輸容器體10。雖然以下描述了一個連續的或半連續的瓶子或容器體10的處理工藝，但是顯然本發明也可用於批量生產。
儘管沒有在圖1、1A或1B中示出，但是可以設置一個將材料供給容器3和/或16的自動供應源。可以作為棒材或其它固態結構或以其它方式供應這些材料。可以預想到，容器3中的材料將以固體形式被供給容器3且尤其是以棒塊或非粉末形式被供給容器。通過將材料的表面積減至最小，可以避免有害的氧化作用。當由冷陰極2對其施加作用時，容器3中(和容器16，如果有的話)的材料是在鍍覆腔中的蒸發物來源。蒸發物將如以下所述的那樣沉積在瓶子或容器體10上。應該注意的是，在圖1A中示出了與容器16相連的導線17。如果這樣要求了，則導線17可象美國專利5,565,248所述的那樣被用於向容器3和/或16供電。當然，可以省去這樣的導線。
當屏蔽或板12被用作來源時，腐蝕程度可以大致通過調節容器3與冷陰極2之間的距離D並通過冷卻機構15對板或屏蔽12所施加的冷卻程度來控制。冷卻機構15可以冷卻冷陰極和/或板或屏蔽12。可以通過冷卻機構15產生水冷或其它適當的冷卻方式。其它主要的影響板12的腐蝕的變量是施加在冷陰極12上的電壓V，但通常根據等離子發生和蒸發速率要求來單獨調節它。
塗層材料塗層材料4和氣態物質7的選擇取決於工藝規範(成本、塗層顏色、阻氣性的大小、所需瓶子尺寸和瓶子所用塑料類型)。良好的阻氣層是通過藉助於矽與氧氣的表面反應經歷了上述過程而獲得的，所述表面反應產生了SiOx，其中x通常大於1.7且略微小於2，因此形成了玻璃狀透明塗層。我們認為，塗層含有0.01～50％的至少一種選自包括Li、Na、K、Rb、Cr、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Mn、V、Cr、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Sn、Ge和In的組中的玻璃成型金屬添加劑。
使用金屬和其它氣態物質也能產生有色塗層或UV吸收層(通過適當地選擇成分)。多於一層(每層包括不同的成分)的塗層也許是有利的，尤其是當生產有色塗層時，這是因為有色的透明層可以在有色塗層最薄的情況下獲得良好的阻氣性，於是提高了可回收性。當多於一種的物質被用作塗層固體4時，通常需要設置多於一個的蒸發源1，這是因為物質間的蒸氣壓力差可能造成塗層9中各物質的不受控制的比例和分餾。另外，採用所述方法和系統可以用不是氧化物而是元素金屬的金屬鍍覆塑料容器體。例如，可以用元素鋁或矽並通過不使用來自真空室的反應氣體地鍍覆塑料容器體。
容器預處理對於某些塑料表面來說，通過在表面上形成自由基來略微活化瓶子表面6的表面預處理是有用的。這樣的預處理可以使用氣態預處理物質13來進行，所述物質通常可能與氣態物質7相同並處於相同的室壓環境中。對於某些塑料基材來說，給瓶子表面6除氣以便除去所吸收的水分和低分子量材料可能是有用的。這是通過將瓶子10放在真空中5～180s而實現的。可以比較快速地給在吹塑後馬上吹脹起來的瓶子或容器體10除氣，在吹塑機旁邊進行鍍覆處理是理想的。這樣的預處理可以通過採用具有RF或HF能量以便在瓶子表面6上形成氣體等離子的瓶內天線11或者通過將鍍覆腔天線14與DC、HF或RF源相連並在整個腔室內產生等離子的方式實現。
對於塗層9的某些成分來說，在瓶子10上鍍覆塗層是理想的，它在鍍覆過程中具有明顯高於室壓的內壓。這通過使塗層9能在瓶子10不受壓時鬆弛/收縮且同時使塗層9不易在瓶子10處於正常使用中的壓力下時因拉伸而開裂而產生了更好的阻氣層。
某些塑料表面且尤其是PET(最常用於塑料瓶子中的聚合物)的表面在吹塑後因原子移向低分子量成分的表面上而變質。在鍍覆前確定瓶子表面6的質量是很重要的。在掃描電子顯微鏡下，可以在瓶子表面6上觀察到遷移成分並由此可以進行重要的質量控制。
對於質量控制來說，也已顯示出盧瑟福背散射(Rutherford-Back-Scatter)(RBS)能夠確定極薄塗層的厚度(如50nm)及其成分，當鍍覆多於一種的固體成分時，塗層成分是很重要的。X射線螢光也可被用於測量塗層厚度，由於它是比較簡單的方法，所以X射線螢光可以被用作鍍覆裝置後的在線質量控制系統。最後，在鍍覆瓶子10已經處於氣壓下之後於掃描電子顯微鏡下觀察鍍覆瓶子10的表面可以給出塗層性能的第一標記，因為阻氣層性能差的塗層9有開裂或剝落的趨勢。
天線和瓶蓋結構圖2舉例示出了天線和瓶蓋結構。可能有其它的可獲得相同結果的類似結構。瓶蓋20具有密封環21、螺紋部22、快速壓緊且快速脫開的接頭23和一個偏壓觸環24，可以通過RF源(射頻)或HF(高頻)源給所述觸環加壓。觸環24具有一個與天線杆26滑動接觸的電接頭25。天線杆26裝在支座27上，該支座又裝在瓶蓋20中且能夠在瓶蓋中自由轉動。天線30具有天線杆26、鉸接臂31a、31b和輕天線部32a、32b以及重天線部33。鉸接臂31b在伸展時也用作瓶10底部的天線。在天線杆26的底部是一個球軸承34，它可以自由轉動並被彈簧35和銷36向下壓。當天線30在瓶子10外時，如圖2A所示，天線部32、33因彈簧35的作用而相對天線杆26被摺疊起來。銷36具有下止動部37和鉸接臂31b及天線部32b與其相連的旋轉節38。當銷36向上/向下移動時，鉸接臂31b和天線部32b向外伸出或相對天線杆26被摺疊起來。當天線30被插入瓶子10時，迫使球軸承34壓迫彈簧35並且這使得鉸接臂31b向外伸出天線杆26，它使天線30豎起，從而所有天線部分32a、32b、33靠近瓶壁。保持瓶壁和天線30之間的間隙，使天線儘可能靠近瓶壁但不接觸瓶壁，所述間隙實際上在3mm和大約15mm之間。
瓶蓋20被擰到瓶子10的螺紋瓶口部上，由此通過密封環21密封住瓶子10的氣態內裝物。一個工具(未示出)伸入瓶蓋20的接頭23並產生螺絲刀作用以轉動瓶蓋20，從而將其擰到瓶子10上。該工具支承瓶子10(直到由接頭23鬆開為止)並與觸環24上的RF/HF偏電壓接觸。當然，也可以採用用於瓶蓋20的快速壓緊且快速脫開接頭或其它已知的除螺紋連接外的接頭。當支承瓶子10並使其水平轉動時，重天線部33確保了不接觸瓶壁的天線30能夠保持一個垂直朝下的狀態並因此用作在鍍覆過程中使天線大致面向至少一個來源的天線定向機構。當天線30在瓶子10於垂直狀態下轉動的同時被定位時，在天線部33中使用磁性材料並使用適當定位的外部磁鐵能夠使天線30面朝正確的方向。因此，當容器的縱向軸線大致垂直地取向，磁鐵將用作定向天線用的磁性定向機構。
由圖2A、2B所說明的原理也可用於多段設計結構。在多段設計方案中，許多天線部32a、32b、33和鉸接臂31a、31b可以形成能穿過瓶子10的瓶口部並可以豎立在瓶子10中的摺疊結構，這產生了天線360度覆蓋瓶壁的效果。在這樣的情況下，無需天線定向，瓶子的大部分會受到偏電壓作用，由此可以在某些使用場合中縮短鍍覆時間。
另外，除了採用天線11或30之外，可以如圖1所示地設置一塊在真空室中的底板18。瓶子或容器體10可定位在蒸發源1和底板18之間。當使用時，底板可能造成無需將天線11或30插入瓶子10中。這可以加速整個生產過程並無需庫存天線，同時還能帶來其它好處。
或者，部分或所有的真空室50或鍍覆腔8可被用作天線。例如，可省去底板18，頂壁或頂壁及某些壁或整個鍍覆腔8可被用作天線。其它結構也是可行的。
另一個省去天線11或30的潛在方案包括如在圖3中以數字58總體表示的那樣在真空室50中設置一磁源。磁源58的數目和它們在真空室50中的位置是可以簡單變化的。磁源58用作在真空室50中產生磁場的機構，其中磁場引導塗覆蒸氣。
或者，磁源可被用於有選擇地使將塗蒸氣引向瓶子表面，由此一定程度上或根本省去了機械轉動或轉移瓶子的需要。該磁源因此用作產生一個引導塗覆蒸氣的磁場的機構。
儘管仍採用了瓶內天線，但是圖2C、2D示出了另一種可能類型的天線69。天線69是筆直的且因此更易於被插入和從瓶子或容器體10中取出。天線69象筆直的插塞那樣簡單地從瓶蓋伸到距瓶底或容器體底幾毫米處。該天線69也簡化了操作，因為無需轉動、定向、摺疊以便匹配瓶子或容器體10的壁等。儘管天線69如圖所示地基本上與各瓶子或容器體10的縱向軸線同軸地延伸，但是可以料想到也可以歪斜地定向天線。換句話說，天線69將相對於瓶子或容器體10的縱向軸線傾斜。在這種傾斜狀態下，天線69可能或可能沒有與瓶子或容器體10的縱向軸線相交。
或者，也可以使用瓶塞起子狀的天線。該天線將被擰入瓶子或容器體10中，但是它將比筆直的天線69更靠近側壁但不接觸側壁。其它可用的天線當然也行。
通常需要避免鍍覆飲料瓶的螺紋瓶口部，這是因為這可能影響封閉性能並因為這可能接觸飲料和消費者的嘴。儘管本發明所用的所有塗層在接觸食物時是安全的，但限制飲料接觸瓶子基材仍然是理想的。瓶蓋20覆蓋了瓶子10的瓶口部並防止了塗層9被塗布到此部分上。
鍍覆系統和鍍覆工作圖3示出了根據本發明的鍍覆裝置的一個實施例，它能夠連續經濟地鍍覆瓶子。考慮到瓶子的成本低廉、批量生產且通常是專用包裝，獲得一個成本很低地工作的、緊湊的(由於優選的位置是在瓶子吹塑機的旁邊)且適用於大量生產的(即優選地是連續的而不是批量生產)實施例是很重要的。
在圖3中，示出了本發明的工作順序。瓶子或容器體10將經歷各階段A-H。首先，通過傳送機構39將瓶子供給裝卸站40。可以在成型設備29之後馬上將瓶子或容器體10供給鍍覆系統。該成型設備包括吹塑機、注塑機、擠塑機或其它已知的製造瓶子或容器10的設備。如以下將結合圖7A-7C描述的那樣，PET瓶的表面例如過期劣化。如果在成型後馬上鍍覆容器體或瓶子10，則不存在對在瓶子或容器體10的表面上的提高的粘附性的潛在阻礙。
從傳送機構39開始，工作人員可以用手移動或通過適當設備自動使瓶子或容器體10移向裝卸站40。傳送機構39可以輸送來自模塑設備或其它上遊工藝的瓶子。
在裝卸站40處，瓶子或容器體10被放入或移出保持架40中。保持架41可具有開口內部或者具有用於容納各個瓶子10的隔斷。保持架41的結構將在下文中詳細說明。圖3中所用的保持架41兩行各有四個瓶子地共裝有八個瓶子。當然，可以改動這種結構以滿足系統要求。
如上所述，可以用手或自動地使裝有瓶子或容器體10的保持架41從階段A中的裝卸站40移向階段B中的工具站42。將結合圖4更詳細地描述工具站42的工作。在工具站42處，天線30、瓶蓋20和排氣套60可被插入或取出瓶子或容器體10。瓶蓋20、天線30和套60將被統稱為「工具」。工具以及保持架41應該是由無氣體材料(低吸收性材料)構成的，它的表面不可能損壞鍍覆或未鍍覆的瓶子或容器體10的表面。
從階段B的工具站42出來後，可以手動地或自動地使裝有瓶子或容器體10的保持架41移入階段C中的抽真空室43中。設置了某些門、氣封或其它結構以便在抽真空室43中能夠形成真空。如以下將具體描述的那樣，先被插入瓶子或容器體10中的排氣套60可被除去或再放入抽真空室43中。另外，如以下將要描述的那樣，在抽真空室43中形成真空或解除真空狀態。
從抽真空室43出來後，保持架41和瓶子或容器體10移入階段D中的裝卸臺44。將來自保持架43的瓶子裝到運瓶杆51上是在臺44上進行的。另外，瓶子或容器體10如以下將具體描述的那樣從運瓶杆51重新被卸入保持架41中。
當瓶子或容器體10在階段D中被安裝在運瓶杆51上時，它們接著移向階段E的除氣和預處理段45。可以在瓶子或容器體10內的天線30將通過除氣和預處理段45中的磁鐵46定向。當在階段E的除氣和預處理段45內時，瓶子或容器體10使其縱向軸線大致垂直地對準。
從除氣和預處理段45出來後，在運瓶杆51上的瓶子或容器體10將移向階段F的底面鍍覆段47。隨後，瓶子或容器體10將移向階段G的側壁鍍覆段48。應該注意的是，容器體或瓶子10從階段F中的大致垂直的取向轉變成階段G中的大致水平的取向。以下將更具體地描述這種結構。從階段G出來後，瓶子返回裝卸臺44。使瓶子或容器體10脫離運瓶杆51並重新插入保持架41中。保持架41接著經過階段C中的抽真空室43，移向階段H中的中間存放位置49。
現在在大致描述了其工作情況後，將更具體地描述圖3的結構。首先，如上所述地將瓶子或容器體10裝入階段A的保持架41內。工作人員可以用手將工具即瓶蓋20、天線30、排氣套60裝到瓶子或容器體10上，或者此步驟可以通過適當設備自動進行。在階段B的工具站42處進行該操作。
當瓶子或容器體10與保持架41被移入階段C中的抽真空室43時，在抽真空室43內形成真空。先在階段B中在工具站42處裝入的排氣套60將被用於在排除抽真空室43中的壓力之前將瓶子或容器體10的內部抽成真空。排氣套60的作用是減少進入抽真空室43的空氣量。預先將瓶子或容器體10抽成真空和其中緊固地嵌裝瓶子或容器體10的保持架41一起減少了必須從抽真空室43抽出的空氣數量。換句話說，瓶子或容器體10緊緊地裝在保持架41中。保持架41緊密地裝在抽真空室43的壁內，以便儘可能減少在容器體或瓶子10外的空氣量。
在將裝有瓶子或容器體10的保持架41裝入抽真空室43之前或在此過程中，排氣套60被用於從瓶子或容器體10的內部排除空氣。因此，抽真空室43的真空系統只需要抽除在容器體或瓶子10外的抽真空室中存在的少量空氣。因此，可以降低真空系統功率。就真空室50的低工作壓力來說，這是很重要的經濟條件。這也有助於延長真空系統的使用壽命並有助於極大地減少該系統消耗的能量。
從階段C的抽真空室43出來後，裝有瓶子或容器體10的保持架41被移向階段D中的裝卸臺44。裝卸臺44位於真空室50內。真空室50和抽真空室43都與傳統的真空系統(未示出)相連。當抽真空室43到達適當壓力時，採取包括打開門55以允許裝有瓶子或容器體10的保持架41進入的各步驟。
在真空室50內，瓶子或容器體10在階段E的工段45中接受除氣和預處理。階段E的除氣例如可能需要近60秒。應該注意的是，容器體或瓶子10的除氣實際上是在階段C的抽真空室43內開始的。除氣在階段E的工段45中的預處理過程中完成。在裝卸臺44處，瓶子或容器體10被移出保持架41並被移到以下將具體描述的運瓶杆51上。通過移動運瓶杆51使瓶子離開階段D中的裝卸臺44並移向真空室50中的後續階段。
雖然以下將描述用於移動這些運瓶杆51的傳送機構的結構，但是應該認識到可以採用許多不同結構以使瓶子或容器體10穿過真空室50。
在除氣和預處理段45內，可使用定向磁鐵46來理想地定向天線11或30(如果有的話)。天線可以相對容器體或瓶子10上的某個點是固定的，或者它可以相對瓶子或容器體10移動。在階段E的除氣和預處理段45以及在階段F的下遊底面鍍覆段47中，瓶子或容器體10的縱向軸線垂直取向。
在階段D的預處理裝卸臺44區或在階段E的除氣和預處理段45中，如果合適的話，可加熱瓶子或容器體10。在階段D或E中或整個真空室50中，可以設置輻射加熱器或紅外線加熱器(未示出)，從而瓶子或容器體10將處於適當溫度下。例如，此溫度可以接近60℃。
拋開瓶子或容器體10處於有利於除氣的適當溫度下不談，如上所述的那樣，容器體中的天線11或30可被用於加速除氣過程。尤其是，給內天線11或30施加RF能或HF能。或者，如參見圖1所述的那樣，可以設置鍍覆腔天線14。DC/RF/HF能量可被供給該鍍覆腔天線14或由靠近瓶子表面6的紅外線源供應所述能量。所有這些特徵可以加速除氣過程。
分成兩部分進行鍍覆工藝。首先在階段F中的上述底面鍍覆段47進行塗覆。接著，階段D中的側壁鍍覆段48完成了瓶子或容器體10的鍍覆。在底面鍍覆段47中，瓶子或容器體10的底部或底面受到鍍覆。接著，如以下將具體描述的那樣，瓶子的縱向軸線從垂直狀態轉變到水平取向。這是通過增大運瓶杆51之間的距離實現的。如以下將結合快速移動鏈53和緩慢移動鏈52所述的那樣，可進行瓶子或容器體10的重新取向。在其整個的垂直和水平取向過程中，瓶子或容器體10彼此靠近但不接觸，以便最佳地利用蒸發裝置或蒸發源1。水平取向的瓶子接著穿過階段G的側壁鍍覆段48。當瓶子穿過此工段時，它們可以繞其縱向軸線轉動。
可以在側壁鍍覆段48中的整個運動過程中或只在部分運動過程中鍍覆瓶子或容器體10。可以通過希望沉積在瓶子上的塗層量來影響鍍覆瓶子的鍍覆工段48的距離。例如，可以在真空室50中設置各蒸發源1以便將塗層蒸氣供給瓶子或容器體10。如果需要較厚的外塗層，則與需要較薄塗層時的情況相反地，啟用更多的蒸發源1。當然，可以修改其它條件以影響在容器體或瓶子10的外表面上的塗層厚度。
與階段E的除氣和預處理段45中的壓力相似的，在階段F的底面鍍覆段47和階段G的側壁鍍覆段48中的壓力可以為2×10-4bar並可以在1～5×10-4mbar的範圍內。估計，階段F中的底面鍍覆將花費1～15秒，但可以在高達30秒的範圍內。階段G的側壁鍍覆可以花費不超過30秒的時間，但是可以在2～120秒的範圍內。瓶子每分鐘可轉動1～300轉，但是轉速上限只由實際結構決定。瓶子一般每分鐘將轉動1～100轉。
在鍍覆腔50中可以設置一個蒸發器系統，已經參見圖1描述了此蒸發器系統，並且將結合圖6A、6B更具體地描述它。尤其是，設置蒸發源1或蒸發器以便提供將沉積在瓶子或容器體10的外表面上的塗層。
可以成行布置蒸發器，從而蒸發器熱流的路線重合，結果產生一個均勻的縱向澱積速率R。此速率可以為3nm/s並在1～50nm/s的範圍內。上述的接觸角a因此只適用於行端和未重合的行橫截面。該接觸角a在圖6A、6B中示出了並可以等於30度或例如至少在30度～60度的範圍內。但如上所述，此角度通常不應該大於70度。
蒸發氣布局必須導致最有效地利用最少的蒸發器或蒸發源1，這是理想的。換句話說，應該最大程度地減少材料損失。瓶子相對蒸發器或蒸發源1成行布置可以如圖3所示的那樣四個一行，但是此數目可以按照需要變化。只要求最佳地利用蒸發器或蒸發源1就行了。
如以下根據圖6A、6B所述的那樣，可以設置防塵網或防塵板93。這些防塵網或防塵板應該是可拆卸的且容易清洗。它們將擋住來自蒸發器或蒸發源1的不粘附到瓶子表面上的顆粒。
為避免在短期中斷過程中需要關閉蒸發器或蒸發源1，可以設置用於在工作循環的非鍍覆期內收集塗層蒸氣的迴轉蓋或類似的蓋。這將抑制灰塵覆蓋在內鍍覆腔上。也可以設置失效蒸發器或蒸發源1的自動功能控制裝置和自動檢測裝置。據估計，特定參數將造成約50nm的塗層厚度。在此基礎上，如下所述的估算蒸發速率。當瓶子重量為30克、PET厚度為0.35mm時，塗層厚度可以為50nm。因此，塗層與PET之比(V/V)將等於0.00014。二氧化矽的Si比例(W/W)等於0.467。PET的密度為1.3時，二氧化矽的密度將等於2.5。因此，塗層的Si重量將等於0.004g/瓶。在每小時大約3000瓶的情況下，僅蒸發用於瓶子塗層的Si(不含損失)將大約是11.5g，其中包括總損失地每小時約為30g。
如參見圖1所述的那樣，蒸發器或蒸發源1與瓶子表面之間的距離(H)可以等於0.5m且在0.1～2m的範圍內。在不解除真空或去除塗層的情況下從真空室15中去除蒸發源1以便檢查和/或維修應該是可行的。一通過真空鎖操作的串聯蒸發器系統是一種可行方案。因此，無需自動將材料供給蒸發器。當然，如果需要的話，這樣的自動材料供給是可以採用的。必須通過儀器監視蒸發作用並例如通過觀察孔在真空室50外進行觀察。
在穿過階段G的側壁鍍覆段48之後，瓶子10將再次在裝卸臺44處進入保持架41中。結合圖4來具體描述這種布置。從階段D的裝卸臺44出來後，重新裝有瓶子或容器體10的保持架41將返回階段C的抽真空室43中。在移入抽真空室43之前，排氣套60將在階段D放在容器上。
當保持架41和瓶子或容器體10被重新送入抽真空室43時，可以解除真空狀態。接著，裝有瓶子或容器體10的保持架41將排出抽真空室43，保持架41和瓶子10可以接著滑向中間存放位置49。在此位置上，通向抽真空室43的入口將變得暢通，從而另一個裝有未鍍覆瓶或容器體10的裝載保持架41可以快速地被重新裝入抽真空室43。這有助於保持鍍覆系統的連續工作。在從抽真空室43出來後，保持架41可以返回自動或手動取下工具的階段B。換句話說，將從瓶子或容器體10上取下瓶蓋20、天線30和排氣套60。接著，在階段A的裝卸站40處，可以從保持架41中取出鍍覆的瓶子或容器體10並使其返回傳送裝置39以便進行後續處理。新的未鍍覆的瓶子或容器體10可以被放入空的保持架41中，由此能使上述工作循環重複進行。
當分別看瓶子10和保持架41時，瓶子10先經過階段A～G，接著經過階段C～H返回階段A。設有兩個保持架41，它們先經過階段A～G並接著通過階段C～H而返回階段A。工具組的數量足以應付階段B～H中的所有瓶子。在階段B裝上工具且工具在經歷了所有階段B～H後返回階段B。
階段D～G被圍在真空室50內。瓶子10被運瓶杆51夾住並通過傳送鏈、一條緩慢移動鏈52和一條快速移動鏈53穿過真空室50。在瓶子10處於垂直狀態的工作循環內(以便進行階段E的除氣和預處理及階段F的底面鍍覆)，緩慢移動鏈52將運瓶杆51密集地推在一起，當瓶子10處於水平位置時(用於階段G的側壁鍍覆)，快速移動鏈53以增大的杆與杆之間距離推動運瓶杆51。運瓶杆51在運載軌道54中移動，所述軌道牢固地定位並運載運瓶杆51，以下將結合圖5A對其作詳細描述。
抽真空室53配備有傳統的機械化門55，它啟/閉以使保持架41出/入。圖5中的頂門55a允許在保持架41移入真空室50的主要部分之前通過傳統裝置取出和/或重新裝入排氣套60。在取出後存放排氣套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的主要部分永久地處於真空狀態。抽真空室43被抽真空從而能使保持架41進入真空室50，然後使抽真空室返回正常壓力以允許保持架41從鍍覆系統中輸出。
傳統地沿傳送機構39將瓶子10傳送給鍍覆裝置(優選地直接從吹塑機傳送給鍍覆裝置)並在鍍覆後傳給瓶子堆垛系統。
圖4示出了瓶子10和工具的處理情況。瓶子10進入階段A的保持架41中。瓶子10緊緊地嵌在保持架41中的凹腔中以便儘可能減少氣隙，而這又減少了真空泵的工作量。在階段B中，裝上排氣套60以減少瓶頸周圍的氣隙並將天線30和瓶蓋20裝到瓶子10上。瓶蓋20通過一系列螺絲刀被擰到瓶子10上，所述螺絲刀是工具施加機構61的一部分。在階段C中，保持架41經門55進入抽真空室。頂門55a開啟以允許排氣套60抬起並存放在真空室50內的儲放腔62中。在階段D中，使保持架41升向運瓶杆51，該運瓶杆通過瓶蓋20上的快速壓緊接頭23拾取瓶子10。運瓶杆51現在經過鍍覆階段D～G。
在鍍覆後，保持架41在階段D中被抬向運瓶杆51，並且瓶子10被放入保持架41中。運瓶杆51返回抽真空室43並取消真空狀態，在這裡重新裝上排氣套60。保持架41移向階段B，在此處工具施加機構61下降並通過快速壓緊接頭23夾持瓶蓋20，鬆開瓶蓋20並一體地提升瓶蓋20、天線30和排氣套60，排氣套60由瓶蓋20卸下，它在其下側被鎖定。工具施加機構61和快速脫開裝置和螺絲刀裝置包括傳統的技術，因此不作詳細描述。
圖5A示出了運瓶杆、瓶子轉動和瓶子傳送的細節。運瓶杆51在一行中夾持多個瓶子10。在圖5A中舉例地僅示出了四個瓶子10。其上裝有蝸輪71的瓶子驅動軸70在運瓶杆51中延伸，它在運瓶杆51的各端由軸承72支承。瓶蓋20用作夾取瓶頸或容器體10頸部的機構以幫助將瓶子固定在運瓶杆51上。如圖5B所示，瓶蓋20也覆蓋著瓶頸和/或瓶子或容器體的螺紋部，由此可以防止鍍覆容器體的這個區域。也在圖5B中示出的瓶子驅動軸70由傘齒輪13驅動，它通過使快速壓緊接頭23轉動而轉動，所述接頭配有螺絲刀端部件(未示出)以便用作使容器體或瓶子10在運送通過真空室50的過程中轉動的機構。運瓶杆51的每一端裝有運載杆，由於有滑動軸承75，所述運瓶杆可在該運載杆中自由旋轉。運載杆74裝有運載輪76，它們運行在一對運載軌道54中。通過驅動鏈77傳送運瓶杆51，棘爪指78與所述驅動鏈相連，而棘爪指又緊密接觸運載杆74上的延伸臂79。驅動鏈77與主軸80相連，主軸由傳送機構馬達81驅動。瓶子驅動馬達82驅動瓶子轉動鏈輪83，而所述轉動鏈輪可以通過軸承襯套84使主軸80上下滑動。瓶子轉動鏈輪83驅動瓶子轉動鏈條85，而所述鏈條又驅動傘齒輪73。
運瓶杆51與導輪90相連，導輪在導軌91上運行。導軌91能夠通過沿斜面92向上引導導輪地在傳送周期的適當時候使運瓶杆51從保持瓶子10垂直的位置(未示出)轉向保持瓶子水平的位置。從垂直取向轉換到水平取向發生在階段F和G之間。當瓶子或容器體10水平取向時，瓶子或容器體10通過傘齒輪73不中斷地連續轉動，而瓶子轉動鏈輪83使主軸80上移以適應傘齒輪73的新位置。上述的防塵網93保護著驅動系統的主要部件。
圖6A是經過蒸發源1以便進行底面鍍覆和側壁鍍覆的瓶子運動的視圖。在底面鍍覆段47內通過運瓶杆51使瓶子10和瓶蓋20保持垂直，而運瓶杆連續地轉動瓶子和瓶蓋20。在底面鍍覆後，使瓶子10轉向水平位置以便儘可能快地進行側壁鍍覆(即，底面鍍覆段47和側壁鍍覆段48之間的間隔最短)。瓶子在整個傳送周期內連續轉動。將運瓶杆51緊湊地設計，以用於極大地縮小在水平位置上的瓶行之間的距離。最大程度地減少所需蒸發源數目地且根據結合圖1所述的原則地設置蒸發源1，但是如圖6B所示的那樣存在一些重合以保證有完整的鍍塗層。可簡單拆除以便清洗的防塵網93保護了機械部件不受來自未緊密接觸瓶子10的蒸發源1的沉積物的影響。具有防塵網的條刷被用於無論何時都使真空室50的主鍍覆腔與用於輸送運瓶杆51的鏈條、馬達等分開。
圖9是表示改善的隔離效果的曲線，它示出了塗層成分對阻氣性的重要性。Zn、Cu或Mg成分的少量變化可能對提高阻氣性有重要影響。
高速大型的塑料容器體鍍覆系統概述高速大型的用於給塑料容器體鍍覆帶無機氧化物阻氣塗層的鍍覆系統200在圖8A～16中示出了。高速大型系統200沒有包括例如來自上述實施例中的HF或RF源的偏壓能源，或者它沒有採用瓶內天線。但是，該高速大型系統200和圖1所示的上述系統一樣對於給相同種類的塑料容器鍍覆相同材料的同樣塗層是有效的。另外，此高速大型系統200在基本上與上述系統相同的參數下工作，除了未採用那個系統中的偏壓能外。
總體上講，高速大型鍍覆系統200包括一個用於將塑料容器體204如PET瓶輸送給真空室206的連續的自動容器輸送機構203，真空室內裝有一條連續的自動傳送機構209和塗層蒸氣215的源212。塗層蒸氣源212也被稱為蒸發器系統。以下將具體描述這些基本部件。
容器輸送機構真空室206具有一個外殼218，它能夠保持真空室內的真空。容器輸送機構203至少可以部分轉動地安置在真空室外殼一端的開口221中。容器輸送機構203是轉動系統，當真空室在真空室外殼中保持真空時，所述系統通過真空室外殼218中的開口221連續自動地將來自塑料容器體源224的未鍍覆的塑料容器體傳送給真空室206內的傳送機構209。容器輸送機構203高速大量地向真空室206輸送塑料容器體204。容器輸送機構203輸送，鍍覆系統200可以以高達60000個/小時的速度鍍覆塑料容器體，但它通常以由與制瓶系統的聯繫決定的速度進行鍍覆，目前是每小時鍍覆20000個～40000個瓶子。另外，容器輸送機構203自動和連續地從真空室206中的傳送機構209接收鍍覆的塑料容器204並將鍍覆的塑料容器體傳到位於真空室外的一個地方如飲料包裝線227。
第一螺旋輸送機230連續自動地將來自容器體源224的未鍍覆塑料容器體204送入容器傳送機構203中，第二螺旋輸送機233自動連續地將來自容器輸送機構的鍍覆好的塑料容器體傳給飲料包裝線227。這在圖8A、8B中最佳示出了。容器輸送機構203包括一個可轉動地安裝在真空室開口221中、用於自動連續地將未鍍覆的塑料容器體204送入真空室206並自動連續地將鍍覆好的塑料容器體送出真空室的輸送輪236。另外，容器輸送機構203包括用於自動連續地將來自第一螺旋輸送機230的未鍍覆的塑料容器體204傳給輸送輪236的第一外轉動進給機構239和一用於自動連續地將來自輸送輪的未鍍覆的塑料容器體傳給傳送機構209的第一內轉動進給機構242。與此相似的，容器輸送機構203還包括一用於自動且連續地將來自傳送機構209的鍍覆的塑料容器體204傳給輸送輪236的第二內轉動進給機構245和一用於自動且連續地將來自輸送輪的鍍覆容器體傳給第二螺旋輸送機的第二外轉動進給機構248。
如圖8A、8B、9A和9B最佳示出的那樣，容器輸送機構203安裝在輸送機構框架250上，它包括一由四條腿254支承的巨大支承板252，這四條腿固定在硬表面256上如混凝土表面上。輸送機構框架250的支承板252形成輸送輪外殼260的底部，它構成了真空室開口221的一部分。輸送輪外殼260也包括一個圓形頂板262和在輸送機構框架支承板252和頂板之間延伸的圓柱形側壁264。輸送輪236是可以轉動的且它密封地安置在輸送輪外殼260中。
如圖11、12最清楚示出的那樣，輸送輪236包括一個中心輪轂268，它通過螺栓273安裝在軸271上。軸271垂直地穿過在輸送機構框架250下方的下導向架274並經過在輸送機構框架支承板252中的第一軸承276地伸向在輸送輪外殼260的頂板262中的第二軸承277。電動機(未示出)驅動輸送輪軸271並使輸送輪236如圖11所示的那樣順時針轉動。輸送輪軸271在第一、第二軸承276、277中轉動。
輸送輪236還包括一個外周圓柱形結構282，它通過輻條285與中心輪轂268相連。輸送輪236具有許多開口288，它們環繞外周282間隔設置且橫向地向輸送輪外開口。在輸送輪236的外周結構282上的各開口288從外周結構的上環形邊緣290起伸向外周結構的下環形邊緣289。輸送輪236儘管可轉動地安裝在輸送輪外殼中，但是它在輸送輪236的外周結構282與輸送輪外殼260的圓柱形側壁264的內部之間形成了緊密密封結構。這種密封結構防止了即使在輸送輪236轉動並將塑料容器體204送入和運出真空室時空氣也不能洩漏入真空室206中。這種密封結構是通過從一條沿外周結構282的上環形邊緣分布的槽略微向外徑向伸出的環形密封圈294，一個沿徑向伸出一個沿外周結構的下環形邊緣291分布的槽外的環形密封圈296和許多個在外周結構的各開口288之間從上環形密封圈伸向下環形密封圈的密封圈298形成的。垂直密封圈298在輸送輪開口288之間從輸送輪236的外周結構288的垂直槽徑向伸出。各密封圈294、296、298包括條狀橡膠密封材料，該材料牢固地嵌裝在輸送輪外殼260的圓柱形側壁264的內部。適當的密封材料是摩擦性能差的硬質耐磨材料，這樣的一個例子是適當品級的聚四氟乙烯。
如圖9B所示，輸送輪236的開口288接收來自第一外轉動進給機構239的未鍍覆的塑料容器體204並通過輸送輪外殼260中的一個外開口300將鍍覆的塑料容器體傳送給第二外轉動進給機構248。輸送輪236的開口288將未鍍覆的塑料容器體204傳給真空室203內的第一內轉動進給機構242並通過輸送輪外殼260上的另一個面向真空室206內部的開口303接收來自第二內轉動進給機構245的鍍覆的塑料容器體。這在圖12中清楚示出了。在各輸送輪開口288中設置了夾具305以便在由輸送輪236輸送容器體時夾持容器體204的頸部。
在輸送輪外殼260上的開口300和303之間，真空開口308與輸送輪外殼260的圓柱形側壁264相連並與真空泵310相連，該真空泵在輸送輪將來自第一外轉動進給機構239的未鍍覆的塑料容器體204送入真空室206時經輸送輪開口288地抽出空氣。因此，當輸送輪開口288暴露在真空室206內的真空下時，輸送輪開口基本上被抽成真空。使供氣口311在第二內轉動進給機構245與第二外轉動進給機構248之間與輸送輪外殼260相連，以便將空氣供入開口288和輸送輪236中，從而在鍍覆容器體從第二內轉動進給機構運向第二外轉動進給機構時重新給開口和鍍覆的容器204加壓。
通過一個加蓋裝置或壓蓋機(未示出)給未鍍覆的塑料容器體204加蓋並用蓋子312將其密封。接著，在輸送輪236將來自第一外轉動進給機構239的未鍍覆的塑料容器體送入真空室206時將上述容器體部分抽成真空。瓶蓋312的結構與參見圖1所示實施例描述的瓶蓋的結構相似且它的作用是使容器體204的螺紋瓶口部與塗層蒸氣隔絕，從而提供了一種將容器體連接到傳送機構209上的方法並控制了容器體內的壓力。瓶蓋312緊密地安裝在塑料容器體204的螺紋開口上或配合部上，它們含有類鐵金屬元素，從而塑料容器體可以由傳送機構209通過磁力運輸。塑料容器體204最好在經過真空室206時含有足夠的空氣，從而與真空室內的周圍環境相比，容器體受壓。
在真空室206外且在第一螺旋輸送機230和輸送輪236之間，第一外轉動進給機構239可轉動地安裝在輸送機構框架250上。如圖13、14清楚所示的那樣，第一外轉動進給機構239包括一個轉動輪轂350，它安裝在一個由與輸送輪236同步的馬達驅動的軸353上。第一外轉動進給機構239還具有一個輪轂350在其中轉動的固定軸承356。與輪轂350相連的軸353通過一缸359並經過下框架導板274、輸送機構框架250的支承板252地伸向固定軸承356，缸359將固定軸承固定在輸送機構框架的支承板252上。螺栓362將凸緣連接到軸353的上端上，蓋365被固定在位於固定軸承356上方的凸緣上。固定軸承356通過螺栓268被裝在缸座359上。
固定軸承356包括裝在支承缸359上的下板371和與下板間隔開的且安裝在輸送輪外殼260上的上板374。這在圖9B和圖13中清楚地示出了。輪轂350在固定軸承356的下板371和上板374之間轉動並具有徑向環槽377。許多樞轉銷380垂直安裝在環槽377中且它們在輪轂350的圓周上間隔分布。容器體搬運臂383轉動安裝在樞轉銷380上且從輪轂350徑向伸出。
各容器體搬運臂383包括一個轉動安裝在樞轉銷380上的柄386和一個與柄386滑動接合的往復延伸部389，從而往復延伸部389可以在輪轂350轉動時徑向向外伸出或向內伸出。各臂383也包括一個通過螺栓393安裝在往復延伸部389的遠端上的夾具392。夾具392有效地用於夾住容器體的頸部並在臂運載容器體時保持容器體。各往復延伸部389包括一個安裝在延伸部上的導銷396和位於固定軸承356的上板374底面上的向上延伸的配合凹槽或導軌403。穿過導銷396的導軌403使臂383的延伸部389往復運動並橫移。導軌403被設計用於在輪轂350轉動時引導臂383，從而臂伸出並夾住來自第一螺旋輸送機230的塑料容器體204，然後將容器體插入輸送輪開口288中。伸出輸送輪236的夾具305比第一外輸送機構239的夾具392更緊地夾持容器體204的頸部並在第一外輸送機構的臂轉動經過輸送輪時將容器體拉離第一外輸送機構。容器體搬運臂383的延伸部389向內往復移動並在需要時橫移以避免不希望有的碰撞。
第一內轉動進給機構242、第二內轉動進給機構245和第二外轉動進給機構248具有與第一外轉動進給機構239相同的結構和功能。第二外轉動進給機構248也安裝在輸送機構框架250和輸送輪外殼260上並位於輸送輪236和第二螺旋輸送機233之間。第一內轉動進給機構242在真空室外殼218的一部分406中(稱為輸送機構內殼)安裝在輸送機構框架250上，所述部分分布在輸送輪外殼260和傳送機構209之間。第一內轉動進給機構242也安裝在輸送輪外殼260上。第一內轉動進給機構242是如此定位的，即第一內轉動進給機構的臂383在容器體進入輸送機構內殼406時夾住來自開口288和輸送輪236的容器體204。第一內輸送機構242的臂將未鍍覆的容器體204傳給傳送機構209。第二內轉動進給機構245在輸送機構內殼406中位於第一內轉動進給機構242附近並安裝在輸送機構框架250和輸送輪外殼260上。第二內轉動進給機構245的臂383夾住來自傳送機構209的鍍覆容器體204並將鍍覆容器體送入輸送輪236的開口288。真空室真空室206包括真空室外殼218，並且它能夠在真空室外殼218中保持很高的真空度。鍍覆工藝在真空室外殼218中以大約1×10-4mbar～5×10-4mbar的壓力進行比較理想，最好在大約2×10-4mbar～10×10-4mbar的壓力下進行。真空室外殼218包括輸送輪外殼260和輸送機構內殼406，它們都構成了真空室開口221，真空室外殼還包括形成了真空室外殼其餘部分的鍍覆室408。真空室外殼218是由例如不鏽鋼這樣的材料製成的，它能夠承受在外殼中產生的高真空狀態。鍍覆室409包括一個細長缸體410，它延伸於前端板412和後端板415之間。真空室外殼218的各部分被氣密密封件連接起來，所述密封件能夠承受外殼中的高真空狀態。輸送機構內殼406活動地連接在鍍覆室409的前端板412上。
鍍覆室409安裝在支架418上，支架安置在鍍覆室的下方。鍍覆室支架418又安置在導軌424上的輪421上，所述導軌固定在硬質表面256上。鍍覆室409因此可以通過使開口脫離鍍覆室並使鍍覆室沿導軌424滑動而與開口221分開。這提供了為維護和修理接近真空室206內的設備的途徑。電動機425沿導軌424移動鍍覆室409。
裝放用於從鍍覆室409中取出內部裝置的設備的外殼427與鍍覆室的後端板41 5相連。一對與鍍覆室409相連的擴散泵430與真空泵433串聯，用以保持真空室206內的真空環境。位於真空室206外的低溫冷卻機構436冷卻如圖10所示的位於真空室206內的冷凝器437。冷凝器437冷凝並冷凍真空室206內的任何水，從而減少了必須通過真空泵除去的水量。
傳送機構如圖10最清楚地示出的傳送機構209包括一個大致成A形的支架439，它沿導軌442可滑動地安裝，所述導軌沿鍍覆室缸體410的相對內側縱向延伸。傳送機構支架439安裝在塗層蒸氣源212的上方，從而傳送機構209在塗層蒸氣源212上方運載塑料容器體204。傳送機構支架439構成了一個無端的雙環導軌445，它成曬衣架形狀。傳送機構的無端雙環導軌445包括一個外下環448和一個內上環451。循環軌道454沿上、下環448、451延伸。容器託架457沿循環軌道454移動，從而運載容器體四次經過塗層蒸氣源212上方，其中兩次是容器體的側面面向塗層蒸氣源，另外兩次是容器體的底面面向塗層蒸氣源。當沿外下環448移動時，容器體204的側面面向塗層蒸氣源，當沿內上環451運送容器體時，容器體的底面面向塗層蒸氣源。為便於圖示的緣故，圖8A、8B未示出所有的容器託架457。容器託架457理想地完全環繞循環雙環導軌445延伸。圖9A、9B未示出容器託架457或容器體204。
圖10所示的傳送機構支架439包括一塊基本上佔據了鍍覆室409的長度的頂板460、向下伸離頂板的相對縱邊且接著向外伸向遠端底邊466的對置側壁463。軌道454沿側壁463的底邊466延伸，從而形成了外環448。沿著外環448，軌道454向上向內傾斜以使容器體略微向上和向內地取向，從而容器體的側面面向塗層蒸氣源212。一對支座469水平延伸且從靠近傳送機構支架頂板460的傳送機構支架439的對置側壁463向內相對地延伸。傳送軌道454沿水平支座469延伸，從而形成了循環雙環導軌445的內環451。沿著內環451，軌道454垂直定向，從而容器體204在容器體的底面面向塗層蒸氣源212時基本上垂直地定向。一對板472基本上水平地延伸於頂板460和支座469之間並且它們具有縱向延伸的且用於使容器託架457在容器託架沿內環451移動時更穩定的槽479。
防塵板478安裝在傳送機構支架439上且它沿傳送機構支架的側壁463從傳送機構支架起向下向外地伸向鍍覆室缸體410的側壁。防塵板478於是將鍍覆室409分成一個上腔482和一個下腔483，來自塗層蒸氣源212的塗層蒸氣215基本上被限制在下腔中。當容器託架457沿傳送機構209移動時，容器託架457穿過一條在防塵板中的槽。
各容器託架457包括一個臂484、一個從臂的一端伸出的突起487、一對與突起相鄰地安裝在臂上的間隔輪490、一個磁性容器託架和在臂的相對端上的容器轉動機構493。突起487穿過在傳送機構支架439的水平支承板472中的槽475。間隔輪490與傳送機構導軌445的循環軌道454接合。磁性容器託架493包括一個吸引並保持放置在塑料容器體204的連接部或螺紋端上的瓶蓋312的磁鐵。該磁性力在整個鍍覆過程中將容器體204保持在容器託架457上。在使容器體穿過鍍覆室409時，託架457使容器體204不斷轉動。
整個傳送機構209可以通過使傳送機構支架439沿導軌442滑動而在鍍覆室已沿鍍覆室支承導軌424回撤後向外滑離鍍覆室409，所述導軌安裝在鍍覆室上。
產生塗層蒸氣的蒸發器系統塗層蒸氣源212包括四個在傳送機構209下方沿鍍覆室409的長度串連的蒸發器510。蒸發器510安裝在一細長的空心支承梁513上。支承梁513又安裝在導軌519上的滾輪516上，所述導軌沿鍍覆室409的底部分布。因此，當鍍覆室與真空室開口221分開時，蒸發器510可以滾出鍍覆室409。這使得蒸發器510可被接觸到，以便維修和保養。
蒸發器510與上述實施例中所用的且如圖1所示的蒸發器1相似。高速大型鍍覆系統200中的蒸發器510在基本上與上述實施例中的蒸發器1相同的參數下工作。每個蒸發器510包括盛裝可蒸發材料的容器524，該容器是由適當材料製成的，例如當蒸發矽時，所述材料是碳。用於容器524的材料的適用性主要是由承受熔化和蒸發塗層材料所需的溫度的能力和其相對塗層材料的惰性決定的。各蒸發器510包括一個冷陰極521，並將容器作為陽極電連接。陰極521最好含黃銅或鎂，但是它也可以是由其它成分構成的且優選地是由用作玻璃成型金屬添加劑的金屬構成的，它們汽化並構成容器體204上的無機氧化物塗層的一部分。以下將描述適當的添加劑。利用適當方式如感應加熱或電阻加熱單獨地加熱容器524。圖10示出了陽極電力線530。陰極521的電力線未示出。
每個蒸發器510包括一個外殼533，其中裝有陽極524和可汽化的固體容器527。另外，外殼533中裝有將容器527加熱到很高溫度(1200℃～1800℃)的加熱器。適用的加熱器是含碳(carbonfelt)電阻式加熱器。例如，矽在容器中被加熱到大約1500℃。冷陰極或電子槍521的位置使得能夠繼續加熱容器527中的可蒸發材料並產生等離子蒸氣，通過外殼中的開口538發射出所述等離子蒸氣。通過穿過支承梁513的電力線541給電阻加熱器536供電。
可以有選擇地將鉸接的防塵板544定位在蒸發器510的上方以保護蒸發器不受未粘附到容器體204上的塗層顆粒的影響，而且它可以按另一方案定位在一個露出蒸發器的較低位置上。
由蒸發器510發出的等離子蒸氣的鍍覆角度最好如上述實施例所述的那樣為30度～60度。蒸發器510與容器體204之間的距離最好象上述實施例中那樣為0.5m～2m。
高速大型鍍覆系統的工作總的來講，塑料容器體204覆有無機氧化物塗層如二氧化矽，這是通過自動連續地利用容器輸送機構203將容器體送給真空室206並在鍍覆蒸氣源212上方通過傳送機構209使容器體穿過真空室接著通過容器輸送機構從真空室中取出鍍覆容器體而完成的。
更確切地說，在用高速大型鍍覆系統200鍍覆塑料容器體204之前，蒸發器容器527裝有一種可汽化的材料如矽，並且真空室206內的空氣被抽空到壓力大約為2×10-4mbar。氧氣通過適當的氣體入口被注入真空室206。
未鍍覆的塑料容器體204從容器體來源224如塑料容器吹塑生產線被供給容器輸送機構203。未鍍覆的容器體204被第一螺旋輸送機230傳給第一外轉動進給機構239，它又通過真空室開口221中的外開口203將未鍍覆的容器體送入輸送輪236中的各開口288。在未鍍覆的容器體204被輸送輪236傳送給第一內轉動進給機構242時，對開口288抽真空。第一內轉動進給機構242夾住未鍍覆的容器體204並將它們轉送給傳送機構209。
用壓蓋機314將磁性排氣蓋312加到未鍍覆容器上。瓶蓋312允許容器體在真空室206的高真空環境中保持略微受壓的狀態。
由傳送機構209運載的容器託架457與容器體蓋312磁性連接並使容器體來回四次穿過蒸發器510上方的鍍覆室409。當最初夾取容器體時，容器託架457垂直定向。在容器託架457沿循環傳送軌道454移動時，容器託架457和相連的容器體204再次取向。
蒸發器容器527中的矽受到電阻加熱器536、蒸發器510和有關的冷陰極521的加熱。這產生了等離子蒸氣，它含有蒸發的矽和從冷陰極521本身蒸發出來的少量蒸發的金屬添加劑如鋅、銅或鎂。當容器體204在蒸發器510上方經過時，等離子蒸氣中的材料沉積在容器體的外表面上並與鍍覆室409中的氧氣反應，從而在容器體外表面上形成了薄薄一層耐用的無機氧化物塗層。螺紋開口或容器體瓶口部上的瓶蓋312使螺紋開口或瓶口部未受到鍍覆。
傳送軌道454首先以容器體的側面面向蒸發器的方式在第一次經過蒸發器510上方的行程中運載容器體。容器託架457使容器體在整個傳送和鍍覆過程中不斷轉動。接著，容器託架457沿著傳送軌道454上的內環451一側運載容器體204第二次經過蒸發器510上方。在第二次經過時，容器託架457和容器體204以容器體的底面面向蒸發器地垂直定向以便鍍覆容器體的底面。接著，容器託架457沿內環451的另一側跟隨傳送軌道454移動地第三次經過蒸發器510上方。與第二次經過相似地，容器託架457和容器體204以容器體的底面面向蒸發器510地垂直定向。在第四次也是最後一次經過蒸發器510上方時，容器託架457沿外環448的另一側跟著傳送軌道454移動。在第四次經過時，傳送軌道454重新定向容器託架457和容器體204，從而容器體的側面面向蒸發器510。
鍍覆容器體204接著返回垂直位置並被第二內轉動進給機構245的臂383夾住。第二內轉動進給機構245將鍍覆的容器體204轉送給轉動的輸送輪236中的開口288。輸送輪236將鍍覆的容器體204傳送給第二外轉動進給機構248，而供氣口311重新給輸送輪開口288加壓。第二外轉動進給機構248通過外開口300夾住來自輸送輪236的開口288的鍍覆容器體並將鍍覆容器體204傳給第二螺旋輸送機233，該機構又將鍍覆容器體運向飲料包裝線227。
飲料包裝線227可以是傳統的飲料灌裝和密封工序。鍍覆容器體先被充入飲料，接著被密封。在容器中可以充入包括含酒精飲料如啤酒和不含酒精的飲料如充氣飲料、水、果汁、運動飲料等在內的各種飲料。飲料可以在壓力下被密封在容器中。充氣飲料例如是在壓力下密封的。根據本發明製成的容器提供了對二氧化碳的阻氣層並因此在充氣飲料容器中留住了二氧化碳。
回收本發明的上述鍍覆容器尤其適合於回收。本發明因此包括一種生產回收的存儲塑料的方法，它包括提供批量塑料，至少批量塑料的一部分包括鍍覆塑料容器；將批量塑料轉化成一種適於熔融擠塑的形式。回收用的鍍覆塑料容器包括一個具有外表面和在外表面上的、含無機氧化物的塗層的塑料容器體。以下詳細描述了兩種適用的回收方法。
圖15示出了表示物理回收過程的流程圖。在回收中，物理回收或化學回收通常用於塑料容器。在物理回收中，如在步驟100中所示地提供一批塑料。儘管此塑料可包含單類物品，但可以預想到可以同時提供鍍覆塑料和未鍍覆塑料。在步驟102所示的傳統處理中，這些鍍覆塑料和未鍍覆塑料必須被分開。這可能是勞動強度大的步驟並將造成增高的回收成本。
在本發明中，可以避免分離步驟102。尤其是，步驟104表示混合鍍覆容器和未鍍覆容器。儘管此步驟確實可以在回收站內完成，但是我們認為實際的混合可以發生在塑料到達回收站之前。例如，當垃圾車拾取塑料並運至回收中心時，這樣的混合就可發生。本發明的一個優點是，當待回收的塑料是鍍覆塑料與未鍍覆塑料的混合物時，無需分開這兩種塑料。實際上，這也是不實用的。因此，當將鍍覆容器裝入回收系統中時，回收過程不受影響。
在傳統方法中，混合塑料在步驟106中被磨削成片狀坯料。可以進行一個可選擇的清洗片狀坯料的步驟108。實際上，清洗步驟可以在回收過程中發生很多次。
在清洗步驟108後(如果進行的話)，或者在磨削步驟106後，經磨削的片狀坯料在步驟110中受到熔融擠塑。成型步驟112接著發生，它只表示通過擠塑作某件事。例如，可以熔融擠塑出球團、片狀或其它形狀的塑料並接著進行吹塑或注塑。可以有許多其它種適用回收塑料的方式。吹塑或注塑塑料可以被重新用於容器且尤其是被用於飲料容器。實際上，首先在本方法的步驟100中提供的批量塑料可以是塑料飲料容器，由此可以進行瓶-瓶回收。當然，塑料處理的類型和回收處理的產量不受限制。
拋開物理回收步驟不談，本發明也可用於如圖16所示的化學回收處理。再次在步驟114中提供塑料。按照傳統方式，分離步驟116是必須的。本發明避免了這樣的分離步驟116。與上述物理回收相似地，表示出了未鍍覆塑料和鍍覆塑料的混合步驟118。這種混合可以發生在回收站或在塑料到達回收站之前。
在化學回收中，通過傳統方法如步驟120所示的那樣使塑料解聚。為表示本發明的靈活性，可以想到在步驟114中提供分開的鍍覆塑料和未鍍覆塑料。這些分開的塑料將分別在步驟120中解聚，但是它們在步驟122中被混合起來。可選擇的混合步驟122僅僅是為顯示本發明的靈活性。
在塑料解聚後，在步驟124中重聚合塑料。塑料可接著如步驟126所示的那樣例如通過吹塑或擠壓模塑被製成理想物品。與物理回收過程相似地，化學回收過程可以處理並生產許多種塑料。例如，可以進行瓶-瓶回收。
本發明回收方法的另一個優點是，避免了最終的回收產品變渾濁。由於在塗層中使用了比較小的顆粒，所以可以避免最終形成的回收產品變渾濁。另外，就食品接觸而論，塗層是可接收的。因此，當在回收處理中磨削或解聚時，則塗層將不會不利地影響回收效果。
在回收處理中產生的塑料可以如上所述地被注塑或吹塑成型。即使有塗層的塑料最初被引入回收處理中，本發明的塗層也將不幹擾下遊的注塑或吹塑過程。
儘管描述了特殊的物理回收和化學回收，但是應該認為本發明也可被用於其它方式的回收處理。
儘管這樣描述了本發明，但顯然本發明可以以多種方式變化。這樣的變型不被認為是偏離了本發明的範圍和精神，我們指定所有這樣的對本領域普通技術人員來說是顯而易見的修改被後續權利要求書的範圍所包括。
權利要求
1.一種用於製造具有阻氣塗層的鍍覆塑料容器的系統，它包括一個能夠在其中維持真空狀態的真空室；一個用於將塑料容器體送入真空室並將鍍覆塑料容器取出真空室的容器輸送機構，每個塑料容器體具有一個外表面和一個限定出一個內腔的內表面；一個在真空室內用於使塑料容器體穿過真空室的傳送機構；以及至少一個設置在真空室內的且用於在容器體穿過真空室時將塗層蒸氣供給容器體的外表面的塗層蒸氣源；所述的至少一個塗層蒸氣源和傳送機構建造布置在真空室內，從而來自該至少一個塗層蒸氣源的塗層蒸氣在容器的外表面上沉積了一薄薄的塗層，薄塗層包括一種無機氧化物並與容器體的外表面粘接在一起，所形成的鍍覆塑料容器在於60psig的壓力下盛裝密封於內腔中的加壓流體時具有一個至少是無塗層容器的阻氣性能的1.25倍的阻氣層，其中無塗層容器的阻氣性能是指其於60psig壓力下裝有密封於內腔中的加壓流體時的阻氣性能。
2.如權利要求1所述的製造鍍覆塑料容器的系統，其特徵在於，在真空室保持其中的真空狀態時，容器輸送機構連續地將來自真空室外的容器體送入真空室，傳給傳送機構，傳送機構連續地使容器體經過所述的至少一個塗層蒸氣源地穿過真空室，並且容器輸送機構連續地接收來自傳送機構的鍍覆容器並從真空室中取出鍍覆容器。
3.如權利要求1所述的製造鍍覆塑料容器的系統，它還包括在使容器體穿過真空室時使容器體轉動的機構。
4.如權利要求2所述的製造鍍覆塑料容器的系統，其特徵在於，每個容器體具有一個底面和側壁，傳送機構能夠相對於所述的至少一個塗層蒸氣源定向塑料容器體，以便用塗層蒸氣鍍覆容器的底面和側壁。
5.如權利要求1所述的製造鍍覆塑料容器的系統，它還包括一個用於在容器體被供給傳送機構之前用一個蓋子密封各容器體的壓蓋機，其中，傳送機構包括許多在蓋子位於容器體上時接合蓋子的且在傳送機構使容器體穿過真空室時運載容器體的臂。
6.如權利要求1所述的製造鍍覆塑料容器的系統，它還包括用於使塗層蒸氣形成高能等離子的機構。
7.如權利要求1所述的製造鍍覆塑料容器的系統，其特徵在於，所述的至少一個塗層蒸氣源包括一個用於盛放至少一部分所述的至少一個塗層蒸氣源的容器和一個指向所述至少一個塗層蒸氣源以便形成等離子並蒸發該至少一個塗層蒸氣源的冷陰極。
8.如權利要求7所述的製造鍍覆塑料容器的系統，其特徵在於，冷陰極可蒸發以形成部分塗層蒸氣。
9.如權利要求8所述的製造鍍覆塑料容器的系統，其特徵在於，冷陰極包含黃銅。
10.如權利要求8所述的製造鍍覆塑料容器的系統，其特徵在於，冷陰極包含鎂。
11.如權利要求1所述的製造鍍覆塑料容器的系統，它還包括用於向真空室內部供應至少一種氣體的供氣機構，所述的至少一種氣體選自包括氧、氮、硫和滷在內的組。
12.如權利要求1所述的製造鍍覆塑料容器的系統，其特徵在於，傳送機構和至少一個塗層蒸氣源的結構和布局是這樣的，即塗層蒸氣在容器體的外表面上與由供氣機構送入的氣體反應而形成了塗層。
13.如權利要求1所述的製造鍍覆塑料容器的系統，其特徵在於，薄塗層還包括一種玻璃成型金屬添加劑。
14.一種用於製造具有阻氣層的鍍覆塑料容器的方法，該方法包括以下步驟在真空室保持其內處於真空狀態的同時，將塑料容器體送入該真空室，每個塑料容器體具有一個外表面和一個限定出一個內腔的內表面；使塑料容器體穿過真空室；當使容器體穿過真空室時，通過至少一個設置在真空室內的塗層蒸氣源向容器體的外表面供應塗層蒸氣，以便在容器體的外表面上沉積薄薄一層塗層並使其與容器體的外表面粘接在一起，薄塗層含一種無機氧化物；以及從真空室中取出鍍覆塑料容器，傳送容器體和供應塗層蒸氣的步驟是這樣進行的，即所形成的鍍覆塑料容器在於60psig的壓力下盛裝密封於內腔中的加壓流體時具有一個至少是無塗層容器的阻氣性能的1.25倍的阻氣層，其中無塗層容器的阻氣性能是指其於60psig壓力下裝有密封於內腔中的加壓流體時的阻氣性能。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，在真空室保持其內部的真空時，輸送步驟包括連續地將來自真空室外的容器體送給真空室中的傳送機構，傳送步驟包括連續地使容器體經過至少一個塗層蒸氣源地穿過真空室，並且輸送步驟還包括連續地接收來自傳送機構的鍍覆容器並從真空室中取出鍍覆容器。
16.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，傳送步驟包括在使容器體穿過真空室時使容器體轉動。
17.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，輸送步驟包括自動連續地通過一轉動進給機構將容器體從來自真空室外的容器體供應源送給真空室中的傳送機構並自動連續地接收來自傳送機構的鍍覆容器並將鍍覆容器運送到真空室外。
18.如權利要求14所述的方法，它還包括使塗層蒸氣形成高能等離子的步驟。
19.如權利要求14所述的方法，它還包括密封容器體的步驟，從而當在真空室內時密封容器體，由此防止了容器體內腔中的氣體逸出。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，在容器內腔中的壓力高於真空室內壓力的情況下密封容器體。
21.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，供應塗層蒸氣的步驟還包括至少通過化學和/或物理方法使無機氧化物與容器體的外表面粘接。
22.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述至少一個塗層蒸氣源包括一個用於盛放至少一個塗層蒸氣源的至少一部分的容器，供應塗層蒸氣的步驟包括用一個冷陰極蒸發至少一個塗層蒸氣源。
23.如權利要求22所述的方法，其特徵在於，蒸發步驟包括蒸發至少一部分冷陰極以形成塗層蒸氣的一部分。
24.如權利要求23所述的方法，其特徵在於，冷陰極包含黃銅。
25.如權利要求23所述的方法，其特徵在於，冷陰極包含鎂。
26.如權利要求14所述的方法，它還包括將至少一種氣體供給真空室內部的步驟，所述至少一種氣體選自包括氧、氮、硫和滷在內的組。
27.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，供應步驟包括蒸發一種使容器上的塗層帶有顏色的組分。
28.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，供應塗層蒸氣的步驟是這樣進行的，即無機氧化物是SiOx，並且x在1.7到2.0的範圍內。
29.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，薄塗層還含有一種玻璃成型金屬添加劑。
30.如權利要求29所述的方法，其特徵在於，玻璃成型金屬添加劑包含鎂。
31.如權利要求29所述的方法，其特徵在於，供應塗層蒸氣的步驟是這樣進行的，即玻璃成型金屬添加劑以佔Si的0.01％～50％重量百分比的量存在於塗層中，它選自包括Li、Na、K、Rb、Cr、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Mn、V、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Sn、Ge和In的組中。
32.如權利要求29所述的方法，其特徵在於，供應塗層蒸氣的步驟是這樣進行的，即玻璃成型金屬添加劑以佔Si的0.01％～15％重量百分比的量存在於塗層中。
33.如權利要求29所述的方法，其特徵在於，供應塗層蒸氣的步驟是這樣進行的，即利用真空蒸氣澱積法在容器體的外表面上鍍覆塗層，該塗層基本上是均質的，塗層是非晶質的且它具有一個厚度，無機氧化物和玻璃成型金屬添加劑富集在塗層中，其濃度在整個塗層厚度範圍內基本上是不變的，無機氧化物是SiOx，並且x在1.7至2.0的範圍內。
34.一種鍍覆塑料容器，包括一個具有一個外表面和一個限定出一個內腔的內表面的塑料容器體；一個在外表面上的塗層，它包括一種無機氧化物，其中鍍覆塑料容器在於60psig的壓力下盛裝密封於內腔中的加壓流體時具有一個至少是無塗層容器的阻氣性能的1.25倍的阻氣層，其中無塗層容器的阻氣性能是指其於60psig壓力下裝有密封於內腔中的加壓流體時的阻氣性能。
35.如權利要求34所述的塑料容器，其特徵在於，塗層通過真空蒸氣澱積沉積在容器體的外表面上。
36.如權利要求34所述的塑料容器，其特徵在於，塗層基本上是均質的。
37.如權利要求34所述的塑料容器，其特徵在於，塗層是非晶質的。
38.如權利要求34所述的塑料容器，其特徵在於，塗層還含有一種玻璃成型金屬添加劑。
39.如權利要求38所述的塑料容器，其特徵在於，塗層具有一個厚度，無機氧化物和玻璃成型金屬添加劑富集在塗層中，其濃度在整個塗層厚度範圍內是基本上不變的。
40.如權利要求38所述的塑料容器，其特徵在於，無機氧化物是SiOx，並且x在1.7至2.0的範圍內。
41.如權利要求38所述的塑料容器，其特徵在於，玻璃成型金屬添加劑包含鎂。
42.如權利要求40所述的塑料容器，其特徵在於，玻璃成型金屬添加劑以佔Si的0.01％～50％重量百分比的量存在於塗層中，並且所述添加劑選自包括Li、Na、K、Rb、Cr、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Mn、V、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Sn、Ge和In的組中。
43.如權利要求40所述的塑料容器，其特徵在於，玻璃成型金屬添加劑以佔Si的0.01％～15％重量百分比的量存在於塗層中。
44.如權利要求40所述的塑料容器，其特徵在於，利用真空蒸氣澱積法在容器體的外表面上鍍覆塗層，塗層基本上是均質的，塗層是非晶質的且它具有一個厚度，無機氧化物和玻璃成型金屬添加劑富集在塗層中，其濃度在整個塗層厚度範圍內基本上不變，無機氧化物是SiOx，而x在1.7至2.0的範圍內。
45.如權利要求44所述的塑料容器，其特徵在於，塗層厚度是10nm～100nm。
46.如權利要求34所述的塑料容器，其特徵在於，無機氧化物塗層還包括一種用於給容器外表面染色的顏料。
47.一種生產回收的儲存塑料的方法，包括以下步驟提供一批塑料，至少這批塑料的一部分包括鍍覆塑料容器，各鍍覆塑料容器具有一個塑料容器體，該塑料容器體具有一個外表面和一個限定出一個內腔的內表面和位於外表面上且含有一種無機氧化物的塗層；將批量塑料轉化成一種適用於熔融擠塑的形式。
48.如權利要求47所述的方法，其特徵在於，轉化步驟包括將批量塑料磨削成片狀坯料並熔融這些片狀坯料以便形成一種可熔融擠塑的回收塑料。
49.如權利要求47所述的方法，其特徵在於，轉化步驟包括使批量塑料解聚並使該解聚的批量塑料重聚合以形成一種可熔融擠塑的回收塑料。
50.如權利要求47所述的方法，其特徵在於，無機氧化物是二氧化矽。
51.如權利要求47所述的方法，其特徵在於，無機氧化物是SiOx，並且x在1.7至2.0的範圍內。
52.如權利要求47所述的方法，其特徵在於，塗層厚度為10nm～100nm。
53.一種封裝飲料的方法，它包括以下步驟提供一個鍍覆塑料容器，該鍍覆塑料容器包括一個塑料容器體，該塑料容器體具有一個限定出一內腔的內表面和一個外表面和一個位於該外表面上且含有一種無機氧化物的塗層，塗層提供了阻氣性；將一種飲料灌裝入塑料容器中；以及在灌裝步驟後密封塑料容器。
54.如權利要求53所述的方法，其特徵在於，提供步驟包括連續地生產出許多鍍覆塑料容器，灌裝步驟包括連續將飲料充入許多鍍覆塑料容器中，密封步驟包括在灌裝步驟後連續地在許多容器中密封飲料。
55.如權利要求53所述的方法，其特徵在於，密封步驟包括在鍍覆容器中的壓力下密封飲料。
56.如權利要求55所述的方法，它還包括在灌裝步驟前在飲料中充入碳酸氣的步驟。
57.如權利要求54所述的方法，其特徵在於，提供步驟包括以下步驟在真空室保持其內處於真空狀態的同時將許多塑料容器體送入該真空室，每個塑料容器體具有一個外表面和一個限定出一內腔的內表面；使塑料容器體穿過真空室；以及在使容器體穿過真空室時，從至少一個設置在真空室中的塗層蒸氣源向容器體的外表面供應塗層蒸氣，從而在容器體的外表面上沉積薄薄一層塗層並使其與容器體的外表面粘接在一起，薄塗層含有無機氧化物；以及從真空室中取出鍍覆的塑料容器。
58.如權利要求57所述的方法，其特徵在於，傳送容器體的步驟和供應塗層蒸氣的步驟是這樣進行的，即所形成的鍍覆塑料容器在於60psig的壓力下盛裝密封於內腔中的加壓流體時具有一個至少是無塗層容器的阻氣性能的1.25倍的阻氣性，其中無塗層容器的阻氣性是指其於60psig的壓力下裝有密封於內腔中的加壓流體時的阻氣性能。
59.一種封裝飲料的系統，它包括一個生產鍍覆塑料容器的鍍覆塑料容器生產系統，鍍覆塑料容器包括一個塑料容器體，該塑料容器體具有一個限定出一內腔的內表面和一個外表面和一個在外表面上且含有一種無機氧化物的塗層，所述塗層提供了一阻氣層；給塑料容器灌裝飲料的灌裝機；以及在灌裝步驟後密封塑料容器的密封機。
60.如權利要求59所述的飲料包裝系統，其特徵在於，鍍覆容器生產系統包括一個能夠保持其內部處於真空的真空室；一個用於將塑料容器送入真空室並將鍍覆塑料容器取出真空室的容器輸送機構，每個塑料容器體具有一個外表面；一個在真空室內、用於使塑料容器體穿過真空室的傳送機構；以及至少一個設置在真空室內、用於在容器體穿過真空室時將塗層蒸氣供給容器體的外表面的塗層蒸氣源；所述的至少一個塗層蒸氣源和傳送機構建造和布置在真空室內，從而來自所述至少一個塗層蒸氣源的塗層蒸氣在容器外表面上沉積下塗層，該塗層包含無機氧化物。
61.如權利要求60所述的飲料生產系統，其特徵在於，至少一個塗層蒸氣源和傳送機構建造和布置在真空室內，從而塗層與容器體的外表面粘接在一起，所形成的鍍覆塑料容器在於60psig的壓力下盛裝密封於內腔中的加壓流體時具有一個至少是無塗層容器的阻氣性的1.25倍的阻氣性，其中無塗層容器的阻氣性是指其於60psig的壓力下裝有密封於內腔中的加壓流體時的阻氣性能。
62.如權利要求59所述的飲料生產系統，其特徵在於，密封步驟包括在鍍覆容器中的壓力下密封飲料。
63.如權利要求62所述的飲料生產系統，它還包括一個在灌裝步驟前給飲料充入碳酸氣的碳酸氣充注裝置。
64.一種製造具有阻氣層的鍍覆塑料容器的系統，它包括一個能夠保持其內部處於真空的真空室；一個用於將塑料容器體送入真空室並將鍍覆塑料容器取出真空室的容器輸送機構，每個塑料容器體具有一個外表面和一個限定出一內腔的內表面；一個在真空室內的、用於使塑料容器體穿過真空室的傳送機構；以及至少一個設置在真空室內的、用於在容器體穿過真空室時將塗層蒸氣供給容器體的外表面的塗層蒸氣源；所述的至少一個塗層蒸氣源和傳送機構建造並布置在真空室內，從而來自至少一個塗層蒸氣源的塗層蒸氣在容器的外表面上沉積了薄薄一層塗層，薄塗層含有一種金屬並與容器體的外表面粘接在一起，所形成的鍍覆塑料容器在於60psig的壓力下盛裝密封於內腔中的加壓流體時具有一個至少是無塗層容器的阻氣性的1.25倍的阻氣層，其中無塗層容器的阻氣性是指其於60psig壓力下裝有密封於內腔中的加壓流體時的阻氣性能。
全文摘要
一種鍍覆塑料容器提供了低的空氣和蒸氣滲透性。一種鍍覆塑料容器的方法和系統包括通過等離子輔助式真空蒸氣澱積法將一個無機氧化物薄層施加到容器的外表面上。例如,塗層可包括二氧化矽,它與容器的外表面結合在一起。此塗層是柔軟的,而且無論容器內壓如何或容器設有內壓,都可以鍍覆上此塗層。塗層牢固地粘附在容器上,並且即使在塗層被劃傷、破裂、彎曲和/或拉伸時,在加壓之後也具有增強的阻氣效果。另外,阻氣性能的提高將基本上不受容器灌裝的影響。還披露了一種回收鍍覆的塑料容器的方法和一種用鍍覆容器封裝飲料的方法和系統。
文檔編號C23C16/00GK1250486SQ98803354
公開日2000年4月12日 申請日期1998年3月13日 優先權日1997年3月14日
發明者喬治·普萊斯特, 馬克·普爾, 霍斯特·埃裡克, 赫伯特·皮克爾, 海茵茨·胡美勒 申請人:可口可樂公司