超薄無機氧化物涂層在包裝上的沉積的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在包裝薄膜基底上沉積超薄無機涂層的裝置和方法。火焰預(yù)處理可提高無機涂層的質(zhì)量。在獨立式或聯(lián)機式生產(chǎn)環(huán)境中，可通過使基底通過不同的一個或多個火焰頭配置的上方的方式，在基底上沉積多個涂層。
【專利說明】超薄無機氧化物涂層在包裝上的沉積
[0001] 發(fā)明背景

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種在包裝基底上的要素層W及用于施加要素層的方法和裝置。更具 體而言，本文所公開的發(fā)明涉及一種超薄無機金屬氧化物層，其被施加到包裝基底時，用作 氧氣和水蒸氣阻隔層并/或用作后續(xù)的功能化的界面。此層可在包裝基底的生產(chǎn)中形成， 也可在此后的加工階段中，通過使用商用包裝基底制造環(huán)境中已知的化學(xué)氣相沉積裝置和 方法來生成。
[0003] 相關(guān)技術(shù)說明
[0004]在需要具備有利的的阻隔、密封和印圖能力等特性的場合中，經(jīng)常會采用由石化 產(chǎn)品、聚合物、共聚物、生物聚合物和/或紙質(zhì)結(jié)構(gòu)制成的多層式包裝基底。在包括包裝基 底的一個或多個層中的阻隔性質(zhì)是重要的，W保護(hù)包裝內(nèi)的產(chǎn)品免受光照、氧氣和/或潮 氣的侵襲。例如食品的保護(hù)就存在該種需求，如果沒有足夠的阻隔性質(zhì)W防止光透射、氧氣 或潮氣進(jìn)入或逸出包裝，該些食品就有發(fā)生味道損失、變味或變質(zhì)的風(fēng)險。還可能需要有印 圖能力，W使消費者能夠快速識別其所要購買的產(chǎn)品，該也為食品制造商提供了手段，W便 標(biāo)示諸如包裝內(nèi)食品營養(yǎng)含量等信息，W及有待放在產(chǎn)品上的當(dāng)價格信息，例如條形碼。
[0005]在封裝食品行業(yè)中，保護(hù)食品免受潮氣和氧氣影響的重要性體現(xiàn)在許多方面，包 括健康、安全性和消費者接受度（即保留食品新鮮度和口味）等。保護(hù)內(nèi)裝食品的常規(guī)方 法包括在包裝基底內(nèi)部或表面上的專用涂層或薄層，其作為無法滲透的屏障，阻擋光、水、 水蒸氣、液體和外來物質(zhì)的傳播和遷移。根據(jù)保護(hù)儲存在包裝體內(nèi)的產(chǎn)品的質(zhì)量所需要的 阻隔性能的水平，該些涂層可由共擠聚合物（例如己基己帰醇（et的1Vin^alcohol)、聚 己帰醇、聚醜亞胺、聚醜胺（即尼龍和聚己酸己帰醋））和/或金屬或金屬氧化物的薄層組 成。
[0006] 已知的是，由化學(xué)氣相沉積生成的涂層能夠為其所附著的基底提供一定的阻隔特 性。例如，無定形碳等有機涂層可W阻止包括水、氧氣和二氧化碳等成分的傳播。相應(yīng)地， 已經(jīng)有人將碳涂層施加到基底，例如聚合物薄膜，W改善基底所呈現(xiàn)的阻隔特性。另一個被 施加到基底上、用W提高屏障附著性能的涂層的例子是由例如無機金屬氧化物等無機材料 構(gòu)成的涂層。己帰-己帰醇共聚物及其他聚合物表層被廣泛用于對薄膜基底涂覆底漆或提 高其可濕性，W施加一個阻隔層，此阻隔層在本文中也稱為"金屬化底漆"。金屬鉛、氧化鉛 和氧化娃被廣泛用于在基底上直接施加阻隔層，該種操作在本文中也稱為"金屬化"。
[0007] 上述無機涂層可通過本領(lǐng)域所熟知的各種技術(shù)沉積在基底上。該些技術(shù)包括物理 氣相沉積（PVD)或化學(xué)氣相沉積（CVD)工藝。PVD的實例包括離子束姍射和熱蒸發(fā)。CVD 的實例包括輝光放電、燃燒化學(xué)氣相沉積（CCVD)和通過生成火焰等離子體或置于強電場 中的方式進(jìn)行的等離子體增強化學(xué)氣相沉積（PECVD)。
[0008]在金屬化時，用于在包裝基底上沉積阻隔層的最為人熟知和最常使用的方法要求 采用一個真空腔，為無機原子/離子在薄膜基底表面上的沉積提供真空環(huán)境。該種在食品 包裝行業(yè)使用的已知技術(shù)包括；在真空金屬化腔內(nèi)對寬度在小于Im到3m之間、長度在500 至150,OOOm之間、工業(yè)運行速度為60-600m/min及更高運行速度的包裝基底卷進(jìn)行加工。 該種設(shè)備高度專業(yè)化，需要大量用電，且要有很大的資本支出。目前用于薄膜金屬化的真空 腔工藝在許多方面效率低下，該是由于較高的運行成本和與使用此類設(shè)備相關(guān)的有限的生 產(chǎn)能力。此外，為獲得所需的阻隔性能，通常必須采用較高質(zhì)量的薄膜基底，該就要求有額 外的資金支出。
[0009] 燃燒化學(xué)氣相沉積（CCVD)和等離子體增強化學(xué)氣相沉積（PECVD)裝置和方法在 本領(lǐng)域是已知的，如5, 997, 996和7, 351，449號美國專利所公開，其公開內(nèi)容通過參考被并 入本文中。通常，由燃燒火焰或等離子場提供在基底上沉積所需涂層所需要的環(huán)境（通過 燃燒或等離子體產(chǎn)生的蒸汽或氣體）。要素前體（例如有機金屬化合物）可W是蒸汽性，或 者被溶解在也可充當(dāng)易燃燃料的溶劑內(nèi)。然后，有機和無機氧化物的沉積可在標(biāo)準(zhǔn)和/或 開放大氣壓和溫度下進(jìn)行，而不需要真空腔、烙爐和/或壓力腔。
[0010] 如上所述，需要對食品包裝施加阻隔層，W保護(hù)食品和食物制品免受潮氣和氧氣 的影響。業(yè)內(nèi)已經(jīng)熟知的是，對OPP或陽T等基于石油的聚帰姪進(jìn)行金屬化將使水蒸氣和 氧氣對專用薄膜的穿透度降低約3個數(shù)量級。常規(guī)技術(shù)采用的是在特定聚合物薄膜上的金 屬或陶瓷的無機物層。無機物層可W是鉛、娃、鋒或W金屬或氧化物形式存在的其他所需元 素。不過，其上將被施加阻隔層的基底表面上通常涂有底漆，W提高其表面能，W便易于接 納將要沉積于其上的金屬阻隔層，和/或?qū)τ写饘倩谋砻孢M(jìn)行"平滑"處理，W降低有 待金屬化的薄膜的平面規(guī)變化度或表面粗趟度。"可濕性"一詞在本文中定義為包括表面 能、金屬粘附強度W及其他任何可提高薄膜層表面對本文所述無機超薄層沉積的接納度的 相關(guān)特性。
[0011] 例如，在諸如雙向拉伸聚丙帰炬OP巧薄膜等低表面能塑料上采用金屬鉛作為阻 隔層，要求有金屬化底漆來降低薄膜基底表面的厚度公差，和/或提高金屬與薄膜基底之 間的附著力或結(jié)合力。已有多種化學(xué)方法被用于對基底表面層施加底漆，W改善基底表面 和/或改善金屬阻隔層與薄膜基底的結(jié)合力。對于聚合物薄膜基底，對基底施加用于金屬 化的底漆的一個方法是共擠出專用聚合物，作為在基底薄膜上的表層。該些表層可能包括 己基己帰醇巧V0H)、聚己帰醇（PVOH)，W及聚己酸己帰醋（PVA)、己帰-醋酸己帰醋巧VA)、 聚己帰對苯二甲酸己二醇醋（PETG)、非晶聚對苯二甲酸己二醇醋（a陽T)，W及工業(yè)上使用 的其他聚合物。然而不利的是，該些材料相當(dāng)昂貴，會對可金屬化薄膜的生產(chǎn)增加額外的成 本。塑料薄膜芯材，例如拉伸聚丙帰（OP巧、聚苯己帰（P巧和聚對苯二甲酸己二醋（PET)， 通常要采用電暈放電或火焰進(jìn)行處理。然而，該些處理趨于對薄膜基底特性產(chǎn)生不希望產(chǎn) 生的負(fù)面影響，例如形成針孔、表面因交聯(lián)或分子內(nèi)斷鏈而發(fā)生表面的化學(xué)降解，該些影響 可W對后續(xù)的金屬化和熱封工藝產(chǎn)生負(fù)面影響。
[0012] 由此，需要有一種改進(jìn)的裝置和方法，用于在包裝基底上沉積一個超薄無機氧化 物層、W對基底施加用于金屬化的底漆。類似地，本領(lǐng)域還需要有一種改進(jìn)的裝置和方法， 用于在包裝基底上沉積多個超薄無機氧化物層、W增強包裝基底阻隔性能，所述裝置和方 法要比傳統(tǒng)金屬化廉價且有更高的能效，同時又可實現(xiàn)并保持高質(zhì)量的阻隔特性。
[001引發(fā)明概述
[0014]本文所公開的創(chuàng)新實施例包括一種具有超薄阻隔層的包裝基底和在薄膜基底上 施加超薄無機金屬氧化物阻隔層的裝置和方法。在一個實施例中，本文所公開的裝置和方 法采用對含有化學(xué)前體或反應(yīng)物的液體、氣體和/或蒸汽進(jìn)行直接燃燒的方式，所述化學(xué) 前體或反應(yīng)物能夠生成在開放大氣中沉積到薄膜基底表面上的無機氧化物。化學(xué)前體， 例如原娃酸四己醋、四甲基二娃氧焼、四氯化娃、娃焼、H甲基鉛、H己基鉛、甲基二氯化 鉛-己離、H甲基鉛-己離、二氯己基鉛-己離、二甲氨基二己基鉛-、H氯化鉛及其他團(tuán)化 鉛，可在氧化劑內(nèi)噴灑或霧化，并通過一個或多個火焰頭進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生蒸汽和/或氣體， 所述蒸汽和/或氣體通過一個或多個火焰頭被導(dǎo)向基底表面，用于在其上形成所需的涂層 或多個涂層。通過在單機或聯(lián)機式制造環(huán)境中使基底穿過系統(tǒng)，或通過在本文所述的單機 或聯(lián)機式制造環(huán)境中使基底經(jīng)過一個或多個不同的火焰頭配置的上方的方式，在基底上沉 積多個涂層。
[0015] 本發(fā)明的一個實施例包括一種包裝基底，其表面上具有厚度小于50nm的無機金 屬氧化物層，此層系通過在包裝基底的表面沉積多個無機金屬氧化物超薄層的方式形成。 在各種實施例中，可在包裝基底表面上完成無機氧化物層沉積的優(yōu)選工藝是在開放大氣中 的CCVD或PECVD，其要采用新穎的火焰頭組件設(shè)計和方向，W實現(xiàn)和調(diào)整沉積在薄膜基底 上的各種前體濃度和涂層厚度。
[0016] 在本發(fā)明的一個實施例中，一種在薄膜基底上涂覆至少一層無機氧化物層的方法 包括對所述基底進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理為使所述基底穿過未被提供無機氧化物前體的至 少一個火焰處理火焰頭組件，在所述預(yù)處理步驟之后，通過使所述基底穿過至少一個沉積 火焰頭組件上的一個或多個沉積火焰頭的方式，其中至少一個沉積火焰頭組件被提供有至 少一種無機氧化物前體，在所述基底上沉積一個或多個無機氧化物層，其中所述預(yù)處理和 沉積步驟在開放大氣中進(jìn)行。
[0017] 在另一個實施例中，至少一種無機氧化物前體包括正娃酸己醋、四甲基二娃氧焼、 四氯化娃、娃焼、H甲基鉛、H己基鉛、甲基二氯化鉛-己離、H甲基鉛-己離、二氯己基 鉛-己離、二甲氨基二己基鉛（dieth^aluminium-dimeth^amide)、H氯化鉛和團(tuán)化鉛中 的至少一種。
[0018] 在一個實施例中，預(yù)處理步驟是使所述基底經(jīng)過至少一個冷卻親的一部分的上 方。在另一個實施例中，預(yù)處理步驟是使所述基底經(jīng)過多個冷卻親的一部分的上方。冷卻 親的溫度可W在4(TC至8(TC之間。
[0019] 在一個實施例中，沉積步驟是使所述基底連續(xù)穿過兩個或更多沉積火焰頭，由此 在所述基底上沉積多個無機氧化物層。在另一個實施例中，預(yù)處理和沉積步驟在所述薄膜 基底從一個卷上展開并繞到另一個卷的過程中進(jìn)行。在所述薄膜基底的生產(chǎn)中，預(yù)處理和 沉積步驟可聯(lián)機進(jìn)行。
[0020] 在一個實施例中，通過在所述薄膜基底上噴灑冷卻液的方式，實現(xiàn)薄膜基底在所 述預(yù)處理步驟中的冷卻。
[0021] 在本發(fā)明的一個實施例中，一種用于在包裝薄膜基底上涂覆無機氧化物層的系統(tǒng) 包括至少一個未被提供無機氧化物前體的火焰處理火焰頭組件，所述火焰頭組件被提供有 按順序設(shè)置在至少一個沉積火焰頭組件上的一個或多個被提供有至少一種無機氧化物前 體的沉積火焰頭，其中所述基底先穿過所述火焰處理火焰頭組件，隨后所述基底再穿過所 述沉積火焰頭組件，且其中所述至少一個火焰處理火焰頭組件和所述一個或多個沉積火焰 頭處于開放大氣中。
[0022] 在另一個實施例中，至少一個火焰處理火焰頭組件或所述至少一個沉積火焰頭組 件包括W垂直于基底運動方向平行排布置的多個火焰頭組件。
[0023] 在一個實施例中，至少一個火焰處理火焰頭組件或所述至少一個沉積火焰頭組件 包括正方形或矩形火焰頭組件。在另一個實施例中，至少一個火焰處理火焰頭組件或所述 至少一個沉積火焰頭組件包括W平行于基底運動方向成排布置的多個火焰頭組件。在另一 個實施例中，至少一個火焰處理火焰頭組件或所述至少一個沉積火焰頭組件包括彎曲的火 焰頭組件。
[0024] 在一個實施例中，至少一個火焰處理火焰頭組件或所述至少一個沉積火焰頭組件 被定位成相對于所述基底的表面成一角度。在另一個實施例中，基底在其通過所述至少一 個冷卻親的一部分的上方時，穿過所述火焰頭組件。
[0025] 在一個實施例中，無機前體先被送入所述沉積火焰頭的火焰燃料管，隨后與來自 空氣管的空氣混合，并在所述火焰頭處燃燒，或先被送入所述沉積火焰頭的空氣管，隨后與 來自燃料管的燃料混合，并在所述火焰頭處燃燒，或先被送入所述沉積火焰頭的空氣管和 燃料管，隨后在所述火焰頭處被混合并燃燒，或者與空氣/燃料混合物混合后，再被送至所 述沉積火焰頭。在另一個實施例中，無機前體被噴射到所述沉積火焰頭所產(chǎn)生的火焰中。
[0026] 本文所述的創(chuàng)新實施例可W在W現(xiàn)有薄膜生產(chǎn)線為基礎(chǔ)改造的單機配置中實現(xiàn)， 也可被安裝到聯(lián)機式薄膜基底制造和/或加工系統(tǒng)中。待涂覆的基底材料不需要在烙爐或 反應(yīng)腔中加熱或處理，也不需要被置于真空或非標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下W實現(xiàn)涂層沉積。燃燒產(chǎn) 生的熱量提供化學(xué)前體反應(yīng)所需的條件。被涂覆的基底材料也同樣由燃燒火焰加熱，其產(chǎn) 生和/或增強了表面反應(yīng)、可濕性、擴散、薄膜（涂層）形核和薄膜（涂層）生長的動態(tài)環(huán) 境。所用的化學(xué)前體需要具有合適的活性，W生成所需的涂層。盡管無機金屬氧化物是施加 到包裝基底的涂層的優(yōu)選材料，但也可W根據(jù)需要采用其他單質(zhì)涂層和化合物，例如金屬、 氮化物、碳化物和碳酸鹽。
[0027] 通過本發(fā)明的W下詳細(xì)說明，并結(jié)合附圖，將可明顯知曉本發(fā)明的其他方面、實施 例和特征。附圖為示意性質(zhì)，并非按比例繪制。為明晰起見，在無需示出即可使本領(lǐng)域技術(shù) 人員理解本發(fā)明的地方，并非在每幅圖中標(biāo)示每一組件，也并非將本發(fā)明的每一個實施例 的每一組件均在圖中示出。通過參考并入本文的所有專利申請和專利均通過參考整體并入 本文。在存在沖突的情況下，應(yīng)W包括定義的本說明書為準(zhǔn)。
[0028] 附圖簡要說明
[0029] 被視為本發(fā)明特征的新穎特點在所附權(quán)利要求中闡述。然而，在結(jié)合附圖進(jìn)行閱 讀時，通過參照W下對示例實施例的詳細(xì)說明，可W對本發(fā)明本身及其優(yōu)選使用方式、更多 目的和優(yōu)點有更好的理解。其中：
[0030]圖1所示為一個典型的采用現(xiàn)有技術(shù)的食品包裝薄膜基底的橫截面圖；
[003。圖2A-2I示出了在本文所公開的本發(fā)明中采用的裝置和方法的各種實施例；
[0032] 圖3A-3E示出了根據(jù)本文所公開的本發(fā)明的一個實施例而集成到聯(lián)機式包裝基 底制造和加工設(shè)備內(nèi)的裝置和方法；
[0033] 圖4示出了根據(jù)本文所公開的本發(fā)明的一個實施例、具有多個涂覆納米層的薄膜 基底的橫截面圖；
[0034] 圖5A-5I示出了可在本文所公開的本發(fā)明中采用的各種裝置的實施例；
[00巧]圖6示出了在二氧化娃的單次沉積行程中，由通過所收集的信息而形成的信 號強度所確定的所沉積的二氧化娃的量的曲線圖；
[0036] 圖7示出了在多次通過行程中的信號強度（CPS)與從得出的結(jié)合能（eV)之 間的關(guān)系圖；
[0037] 圖8示出了薄膜表面上的娃原子的原子百分比、WVTR和OTR值與二氧化娃沉積通 過行程的次數(shù)的關(guān)系圖。

【具體實施方式】 [0038] 圖1所示為一個典型的、目前被使用的食品包裝用多層或復(fù)合薄膜 基底10的示例橫截面。薄膜10由多個中間層構(gòu)成，該些中間層協(xié)同作用W使薄膜10具備 所需性能特征。例如，圖形層14使圖形可W被印刷或沉積于其上，并由可能由拉伸聚丙帰 (OP巧或聚對苯二甲酸己二醇醋（陽T)構(gòu)成的透明的外部基層12提供保護(hù)。通常為聚己帰 擠出物的粘合劑或?qū)訅簩?6用于將外部基層12與內(nèi)部的產(chǎn)品一側(cè)的基層18粘合在一起。 可W采用本領(lǐng)域已知的金屬化方法在內(nèi)部基礎(chǔ)層18上沉積金屬層。密封劑層20被沉積在 OPP或PET內(nèi)部基礎(chǔ)層18上，W便實現(xiàn)在在低于內(nèi)部基層18的烙化溫度的溫度下形成氣密 密封。所述的每個層均被形成為一卷薄膜，薄膜卷隨后被展開，并再次被層壓在一起，W生 成復(fù)合薄膜。每個薄膜被層壓在一起生成復(fù)合薄膜，復(fù)合薄膜是在最初被擠出或制成時，由 多個層組成的薄膜結(jié)構(gòu)。
[0039] 在包裝薄膜基底生成過程中使用的其他可替代材料可能包括聚醋、聚帰姪擠出 物、纖維素聚合物、醋酸纖維聚合物、粘著層壓片、例如聚乳酸（PLA)薄膜和聚輕基脂肪酸 醋（PHA)薄膜等生物薄膜，該些材料W各種組合方式被生產(chǎn)，從而獲得復(fù)合的多層薄膜結(jié) 構(gòu)。薄膜基底可通過本領(lǐng)域中已知的典型的共擠出、層壓或擠壓覆層技術(shù)形成。薄膜基底 也可由聚醜亞胺、液晶、聚己帰或者通常在電子、光學(xué)或?qū)Ｓ冒b或多層應(yīng)用中使用的其他 材料構(gòu)成。
[0040] 在本文所述的PECVD和CCVD工藝中，實現(xiàn)涂層沉積所需的局部環(huán)境由火焰、等離 子體或其他能量方式提供。采用CCVD和PECVD，無需使用烙爐、輔助加熱或反應(yīng)腔使反應(yīng)發(fā) 生。此外，CCVD和PECVD還可在開放大氣條件下進(jìn)行。等離子體或火焰出現(xiàn)的物質(zhì)的動能 和福射的形式提供涂層沉積所需的能量。該能量為形成反應(yīng)性物質(zhì)創(chuàng)建合適的熱環(huán)境，同 時對基底進(jìn)行加熱，由此為出現(xiàn)表面反應(yīng)、擴散、成核W及生長提供動力條件。在使用可燃 溶液時，溶劑起兩種作用。首先，溶劑將涂層反應(yīng)物送入要進(jìn)行涂層沉積的基底附近，由此 可W使用低成本可溶性前體的使用。僅需改變?nèi)芤褐蟹磻?yīng)物的濃度和溶液流速即可容易地 實現(xiàn)任何反應(yīng)物劑量的均勻輸送。其次，溶劑的燃燒可產(chǎn)生CCVD和PECVD所需的火焰。
[0041] 一般而言，本文所述的沉積工藝系在開放大氣的環(huán)境條件下進(jìn)行，W在一基底上 生成無機薄膜。薄膜優(yōu)選為非晶，但也可為多晶，具體取決于反應(yīng)物和沉積條件。反應(yīng)物或 有化學(xué)活性的化合物被溶解或攜帶于一個溶劑中，溶劑通常為液體有機溶劑，例如帰姪、姪 基化物或己醇。所形成的溶液由富氧空氣作為推進(jìn)氣體從一噴嘴中噴出并被點燃?；妆?置于火焰端部或其附近。使用例如指示燈等加熱元件可防止出現(xiàn)火焰吹滅情況。反應(yīng)物在 火焰中燃燒，燃燒產(chǎn)生的離子或原子團(tuán)在基底上沉積為涂層。對于本發(fā)明，無機氧化物層的 形成和沉積速度對于所形成的涂層質(zhì)量是重要的，本文所公開的本發(fā)明將對形成此類高質(zhì) 量涂層的設(shè)備和工藝的各種實施例和示例進(jìn)行介紹。
[0042] 用于執(zhí)行本文所公開的創(chuàng)新方法的方法和裝置為用于多種應(yīng)用場合的薄膜基底 的表面處理提供了一個能量密集度較低且效率更高的方法。例如，通常需要對基底施加用 于金屬化的底漆，W增強基底表面接納金屬化層所需的可濕性。如前所述，對基底施加用于 金屬化的底漆的現(xiàn)有方法通常需要在金屬化之前通過共擠出或用例如EVOH等化學(xué)添加劑 的溶液涂覆和/或用火焰或電暈放電處理的方式來添加表層。本文所述的裝置和方法提供 了一個創(chuàng)新方法，此方法通常可通過增加無機底層納米層，使薄膜基底的表面能提高1至 10達(dá)因，由此增強基底表面的可濕性，從而增強被沉積金屬阻隔涂層與基底之間的粘附性。
[0043] 同樣重要的是，無機氧化物層還要能夠?qū)崿F(xiàn)后續(xù)阻隔層的蒸汽沉積，使施加于薄 膜基底的印刷或粘附層能夠粘附良好，且熱密封過程仍要按預(yù)期發(fā)揮作用。本發(fā)明的一個 組成方面包括對薄膜基底施加無機氧化物層，W提高基底表面的表面可濕性，用于后續(xù)的 應(yīng)用。
[0044] 通過使用不同的無機材料，可W產(chǎn)生額外的性質(zhì)，W改進(jìn)薄膜在各種應(yīng)用場合下 的使用。例如，使用銀可提供抗菌或消毒性質(zhì)。在其他實施例中，可采用可阻擋紫外線福射 的無機物，包括可W使用鋒氧化物和錫氧化物，W形成透明的紫外光和氣體阻隔層。其他透 明材料，例如二氧化娃，可用于形成和/或充當(dāng)超薄阻隔層。
[0045] 采用基于聚合物的產(chǎn)品的一個關(guān)鍵的經(jīng)濟特點是可W保持低成本。其結(jié)果是，用 作納米層涂層的無機材料通常從低成本無機元素中選出。同樣，用于生成包裝用薄膜的材 料的健康方面的問題也非常重要，因為聚合物薄膜最常用于包括食品和醫(yī)用包裝在內(nèi)的消 費產(chǎn)品中。因此，對健康安全的材料，例如基于二氧化娃的無機物，可W在各種實施例中使 用。二氧化娃是地球的地殼和±壤中最常見的氧化物，作為在人身健康要求方面的一個安 全且有效的存放介質(zhì)，玻璃容器中的長期存放已經(jīng)有廣泛且經(jīng)過驗證的歷史。
[0046] 在薄膜制造中采用當(dāng)前的表面改造材料會構(gòu)成最終產(chǎn)品顯著的體積和重量部分， 由此降低了其可回收性。本發(fā)明大大減少了用于形成所需阻隔厚度的材料，使產(chǎn)品的可回 收性和/或可堆服性更高。在一個實施例中，無機氧化物層的厚度通常小于IOnm,更優(yōu)選的 情況是平均厚度小于5nm。由于該種層的厚度小，無機氧化物層可W更容易地破碎為更小的 碎片，使可回收材料的等級更高。事實上，二氧化娃經(jīng)常被用作聚合物的增強添加劑，W改 善強度和耐久性。本發(fā)明的一個實施例包括一種無機氧化物層，其能使薄膜基聚合物的整 體性物理性質(zhì)，與對凈聚合物的再加工相比，變化小于1%。
[0047] 對于可生物降解的聚合物，例如PLA和PHA，被施加到含有PLA和/或PHA或其他 生物聚合物的薄膜基底上的阻隔層可能會在事實上減損由其所形成的包裝材料的期望的 可降解能力。該種阻隔層會減少潮氣或氧氣的透過，該會影響薄膜包裝的降解過程。多個 阻隔層可形成不會降解的包裝，因為核也薄膜基底材料（兩側(cè)均有阻隔層）從不會暴露到 適合于分解的環(huán)境中。本發(fā)明的一個實施例包括形成一種無機氧化物涂層，該涂層本身并 不提供無法滲透的屏障，而是使后續(xù)的印刷、粘附層或高質(zhì)量阻隔層能夠在在線生產(chǎn)環(huán)境 或后續(xù)下游設(shè)備內(nèi)，被沉積在該無機氧化物涂層上。在一個實施例中，無機氧化物層可W沉 積在包裝基底的兩面，W用于多種構(gòu)想的最終應(yīng)用。
[0048] 光滑的無機超薄層的關(guān)鍵用途之一是隨后要在其上形成阻隔層。薄膜金屬化或氧 化物阻隔層能在缺陷較少的光滑表面上更好地貼附和實施。聚合物薄膜可W很容易地在生 產(chǎn)中形成該種表面，而目前本領(lǐng)域使用的添加防結(jié)塊劑的方式會導(dǎo)致薄膜表面的粗趟度和 缺陷增加，其表面均方根粗趟度（M巧通常超過lOOnm。本發(fā)明的一個關(guān)鍵方面是使形成的 包裝基底的表面均方根粗趟度低于30nm，更優(yōu)選情況為低于IOnm,在某些情況下則更是小 于 5nm。
[0049]在另一個實施例中，本文所公開的本發(fā)明能夠保持較低的表面粗趟度均方根值， 同時控制表面濕化性質(zhì)。表面張力可由無機超薄層的表面粗趟度和表面上的終端材料共同 加W控制。為提高無機阻隔層材料與基底的粘附性，基底表面最好應(yīng)能接納金屬或無機氧 化物離子鍵合或共價鍵合。無機氧化物表面可為金屬和氧化物層提供出色的鍵合場所，同 時提供一個光滑的表面涂層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，表面光滑可有助于阻隔層在基底上的生成。對于 阻隔層沉積應(yīng)用場合，待涂覆的基底表面優(yōu)選應(yīng)具有在納米和微米量級上均為光滑、低織 構(gòu)的表面。
[0050]成功施加此類界面層的一個關(guān)鍵點是在薄膜的纏繞或卷繞之前在基底上形成和 施加底漆和阻隔層。薄膜通過多種工藝制成，包括注塑和薄膜吹塑。該些工藝通常在環(huán)境 大氣和壓力下、在大型生產(chǎn)線上進(jìn)行。在此類生產(chǎn)線上采用現(xiàn)有技術(shù)的真空沉積設(shè)備將使 該些工藝在經(jīng)濟上不可行。因此，常壓下在低溫聚合物上在線形成具有無機超薄層的薄膜 的方法是獲得該種創(chuàng)新型超薄層的一個更好的途徑。如何采用諸如CCVD等工藝實現(xiàn)此目 的的問題在5, 652, 021號美國專利化unt等人）和5, 863, 604號美國專利化unt等人）中 公開，其公開內(nèi)容通過參考并入本文中。
[0051]為了在后續(xù)的加工中形成有效的阻隔層，薄膜基底表面的光滑十分重要。薄膜阻 隔要求基底表面光滑，沒有能夠遮擋或阻止薄膜材料被沉積到整個表面的絕大部分之上的 特征。優(yōu)選情況為，至少90%的基底表面被涂覆，更優(yōu)選的是蒸汽沉積材料可涂覆到超過 99%的表面上，而沒有能夠?qū)е抡趽趸虮∧と毕莸谋砻娲痔藸顩r。同樣重要的是，無機底漆 層要非常光滑，使得其不會影響沉積在其上的附加無機氧化物層的致密、均勻且連續(xù)的生 長，W形成有效的薄膜阻隔層。無機底漆層上的柱狀生長將會對后續(xù)真空沉積層或其他施 加到其上的薄膜阻隔層的生長產(chǎn)生負(fù)面影響。最終效果是，在沉積阻隔層之前先沉積無機 底漆層的基底上，后續(xù)阻隔層的生長可獲得在23C和0%相對濕度下小于lOcc/mV天的氧 氣透過率（OTR)和在38C和90%相對濕度下小于2g/mV天的水蒸氣透過率（WVTR)，優(yōu)選 的指標(biāo)是在231：和0%相對濕度下0了1?<2(3(3/1112/天，在381：和90%相對濕度下群了1?<1肖/111 2/ 天，更優(yōu)選的指標(biāo)是在231：和0%相對濕度下(^1?<1(3(3/1112/天，在381：和90%相對濕度下 WVTR<0.2g/mV天。在一個實施例中，底漆和/或阻隔層對可見光譜內(nèi)的光透明。在替代的 實施例中，為使所涂覆基底能夠在柔性包裝或其他構(gòu)想最終應(yīng)用中進(jìn)行有效使用，后續(xù)底 漆和/或阻隔層可W是半透明或不透明。
[0052]由于減少了混入聚合物薄膜基底內(nèi)的有機化學(xué)品的數(shù)量，本發(fā)明還可將環(huán)境影響 降至最低，并獲得更為安全的包裝材料。此類添加劑可能導(dǎo)致健康問題，或者會降低可回收 材料的質(zhì)量。氧化娃、氧化鉛及本發(fā)明的其他要素物質(zhì)在地殼中很常見，且經(jīng)常用作食品添 加劑，已經(jīng)被多年安全地用于玻璃容器。由此，本文所公開的本發(fā)明采用的無機材料儲量豐 富，無毒無害，基本沒有有害的環(huán)境影響。
[0053]通過施加本文所述的一個或多個超薄無機氧化物層，可W生產(chǎn)出具備出色的粘附 特性的多層包裝基底。在各種實施例中，潮氣、氧氣和光能夠穿透無機氧化物層，使得可堆 服的聚合物薄膜結(jié)構(gòu)在通常的環(huán)境條件下仍能被分解。通過適當(dāng)選擇類金屬或金屬元素， 例如娃或鉛，無機氧化物涂層會形成不會阻止薄膜基底堆服且對環(huán)境影響達(dá)到最低的薄涂 層。
[0054] 在本文所公開的一個實施例中，在開放大氣環(huán)境中采用一個PECVD或CCVD裝置在 基底表面上沉積一個或多個娃氧化物（SiOx)和/或其他無機氧化物的一個或多個超薄層， 由此提高基底表面能，并改善金屬阻隔層與基底的粘附性，有效地對基底"施加底漆"，W進(jìn) 行金屬化。在本文所公開的一個實施例中，陽CVD或CCVD裝置與一包裝基底生產(chǎn)線"聯(lián)機 式"集成，用于在基底卷繞之前對其施加金屬化底漆。
[0055] 本文所公開的本發(fā)明的各種實施例還包括用于在開放大氣中在包裝基底的表面 上施加阻隔層的裝置和方法。本文所公開的裝置和方法實現(xiàn)了液體和/或蒸汽的直接燃 燒，所述液體和/或蒸汽內(nèi)含有將要在開放大氣中沉積到基底材料表面上的化學(xué)前體或反 應(yīng)物。氧化鉛等金屬氧化物通過諸如有機鉛化合物等材料與氧化劑的燃燒形成，并在開放 大氣中燃燒，形成蒸汽和/或氣體，所述蒸汽和/或氣體被導(dǎo)向到基底表面，在其上實現(xiàn)所 需涂層沉積。
[0056] 根據(jù)本文所公開的本發(fā)明的一個實施例，圖2A示出了一個火焰CCVD裝置，其被提 供有可燃化學(xué)前體，用于將無機氧化物涂層沉積到基底上。該系統(tǒng)的作用是在燃燒區(qū)域?qū)?化學(xué)前體破碎為微米級和亞微米級的液滴，W施加本文所述的超薄涂覆工藝。
[0057] 轉(zhuǎn)至圖2A，其中所示為用于執(zhí)行涂層沉積工藝的裝置40的總體示意圖?；瘜W(xué)前體 42可能包括可燃或不可燃溶劑與液體、蒸汽或氣體反應(yīng)物混合而成的溶劑-反應(yīng)物溶液， 其被被送至火焰頭組件44或其他產(chǎn)生火焰的裝置。術(shù)語"火焰頭組件"通常用于指描述能 夠由饋送燃料產(chǎn)生火焰的任何裝置，包括火焰處理器、火焰噴嘴和本文所述的火焰頭裝置， 且可從多家制造商購得?；瘜W(xué)前體42在氧化劑46存在時被點燃，形成火焰48。在化學(xué)前 體42溶液或混合物燃燒時，反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)，形成無機蒸汽，留下火焰48與其他熱氣50和 燃燒產(chǎn)品。要被涂覆的基底52被定位在火焰48附近，處于氣體50的區(qū)域內(nèi)。在一個實施 例中，基底52被定位在火焰48的切線方向，或如圖2B所示，基底52傾斜于火焰48定向， 或W任何角度面對火焰48的火焰端部54,使得含有反應(yīng)物蒸汽的熱氣50會接觸到待涂覆 的基底表面56。在各種實施例中，基底52可能由薄膜或復(fù)合薄膜制成，其內(nèi)含有在現(xiàn)有技 術(shù)中已知W單獨或組合的形式存在的拉伸聚丙帰（OP巧、聚己帰（P巧、聚乳酸（PLA)、聚輕 基脂肪酸醋（PHA)、聚對苯二甲酸己二醇醋（PET巧、其他聚醋或其他已知的聚合物、生物聚 合物、紙質(zhì)或其他纖維質(zhì)基底。
[0058] 圖2B中的裝置與圖2A所示裝置40類似，但其被配置為用于非瑞流火焰方法，適 用于包括氣體前體42和不可燃載體溶液46的化學(xué)前體。由火焰頭組件44a產(chǎn)生的火焰48 通常具備的火焰特性是，內(nèi)焰48a限定還原區(qū)，與反應(yīng)物一起提供的大部分氧化性氣體在 此燃燒，外焰48b則限定氧化區(qū)，在此過剩的燃料與大氣內(nèi)的任何氧化性氣體在此進(jìn)行氧 化。在該一示例實施例中，基底被定位成W傾斜角度與火焰48的火焰端部54近臨，使含有 反應(yīng)物蒸汽的熱氣和/或蒸汽50可W接觸基底52的基底表面56。
[0059] 再參見圖2A，前體混合物46被送至火焰頭組件44。氧化劑46還W某些方式由單 獨的輸送管送至火焰頭組件44,或者存在于工藝氣氛內(nèi)，或者氧化劑可能由單獨的輸送管 送至工藝氣氛或火焰點燃點處，或者氧化劑可能存在于反應(yīng)物混合物內(nèi)。在圖示實施例中， 化學(xué)前體溶液42在有氧化劑46存在時被點燃，并在火焰48中燃燒，導(dǎo)致發(fā)熱、氣體和/或 蒸汽50的產(chǎn)生。發(fā)熱會使該處存在的任何液體反應(yīng)物溶液蒸發(fā)，并提高基底52的溫度，W使涂層的表面擴散狀況改善，從而獲得沉積在基底表面56上的更為均勻的涂層。
[0060] 在對薄膜基底進(jìn)行CCVD或PECVD涂層沉積時，優(yōu)選采用某些沉積條件。首先，基底 需要被定位在某區(qū)域中，使得其被火焰的福射能和火焰產(chǎn)生的熱氣進(jìn)行充分的加熱，W實 現(xiàn)表面擴散。此溫度區(qū)域存在于從火焰中部到火焰端部之外的一定距離處之間。通過改變 氧化劑與燃料的配比和向所供氣體添加非活性氣體或向所供溶液添加不可燃的可溶混的 液體的方式，對火焰的溫度進(jìn)行一定程度的控制。其次，基于金屬的前體需要被汽化，并W 化學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)樗锠顟B(tài)。對于氧化物，如果有充足的氧氣，該將在火焰中出現(xiàn)?；鹧娴母?溫、福射能（紅外線、紫外線及其他福射能）和等離子體也會協(xié)助前體的反應(yīng)能力。最后， 對于單晶薄膜，被沉積的材料應(yīng)處于氣相，幾乎沒有或沒有穩(wěn)定的顆粒沉積。通過保持較低 的溶液濃度，W及最大限度減小反應(yīng)物反應(yīng)之處與基底所在之處之間的距離，從而使其所 需時間最小化，抑制顆粒形成。將該些不同的因素綜合在一起可W預(yù)測出，最佳的沉積區(qū)域 位于火焰尖端附近。如果對溶液進(jìn)行噴霧，液滴可能將距離過遠(yuǎn)的基底撞擊到火焰近處，該 可能在所形成的薄膜內(nèi)形成某些噴霧熱解特性。實際上，在一些采用大液滴或有某些反應(yīng) 物的配置中，可能無法使某些噴霧熱解發(fā)生。
[0061] 在本文所公開的本發(fā)明的各種實施例中，還可按類似于火焰裝置的方式采用等離 子炬來實現(xiàn)類似的效果?；瘜W(xué)前體通過一個等離子炬被噴霧，并被沉積到基底上。反應(yīng)物 及其他通過等離子炬供入的物質(zhì)被加熱，繼而對基底表面進(jìn)行加熱，加熱方式與本文所述 的火焰實施例在很大程度上相同。在等離子體增強化學(xué)氣相沉積中，可采用比常規(guī)等離子 體噴霧低的等離子體溫度，因為需要較低的熱量使化學(xué)前體發(fā)生反應(yīng)。其結(jié)果是，化學(xué)前體 反應(yīng)在較低的溫度下發(fā)生，由此使烙點較低的基底能夠利用PECVD工藝。涂層在基底上的 沉積來自于將含有帶電離子的等離子氣體蒸汽引向基底方向。例如，將化學(xué)前體氣體混合 物或溶液送入等離子火焰中，導(dǎo)致形成化學(xué)蒸汽?；瘜W(xué)前體溶液可能包括氧化鉛或氧化娃 等無機金屬氧化物。一經(jīng)氧化，所生成的基本處于蒸汽形式的所生成離子被引向基底表面， 造成在基底表面上形成固態(tài)涂層，其通常的厚度在1至50nm范圍內(nèi)。
[0062] 一般而言，只要生成了火焰，CCVD或PECVD的進(jìn)行就與火焰溫度或基底表面溫度 無關(guān)。火焰溫度取決于所用反應(yīng)物、溶劑、燃料和氧化劑的類型和數(shù)量，W及基底形狀和材 料，在具備用于沉積的特定反應(yīng)物、溶劑、燃料、氧化劑及其他組件和條件的情況下，該些可 由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。在移動絲網(wǎng)線上的沉積表面的附近的優(yōu)選火焰溫度在約80(TC至 130(TC之間。由于火焰可能存在于一個較寬的壓力范圍內(nèi)，CCVD可在約IOtorr至約數(shù)千 torr的壓力下完成，但優(yōu)選在環(huán)境壓力下進(jìn)行，W使其在聚合物薄膜加工生產(chǎn)線上的應(yīng)用 更為容易。類似地，如果等離子體為沉積涂層而生成，則等離子體的溫度范圍可在約40(TC 至約120(TC之間?；自贑CVD過程中的溫度還可能隨所需涂層類型、基底材料W及火焰特 性而變化。一般而言，對于對溫度敏感的聚合物薄膜，優(yōu)選采用約4(TC至8(TC的基底表面 溫度。
[0063] 涂層在基底上的沉積速度可能有很大的差異，具體所取決的其中一些因素包括涂 層質(zhì)量、涂層厚度、反應(yīng)物、基底材料和火焰特性。例如，假定向在火焰噴嘴處所生成的火 焰的提供前體的供應(yīng)速度相對恒定，則增加薄膜基底在火焰頭所產(chǎn)生的蒸汽流下的暴露時 間可W使沉積在薄膜基底的涂層更厚。如果向在火焰噴嘴處所生成火焰的供應(yīng)速度相對較 低，可形成孔較少的涂層，而如果向在火焰噴嘴處所生成火焰的供應(yīng)速度相對較高，則可形 成較多孔的涂層。同樣，如果需要高質(zhì)量的涂層，可能需要在較低的前體供應(yīng)流速下采取較 長的暴露時間，而采用較高的前體供應(yīng)流速，可W相對較快地形成粗趟或有織構(gòu)的涂層。本 領(lǐng)域人員可W確定在薄膜基底上生成理想涂層所需的前體供應(yīng)流速和暴露時間。采用本文 所公開的裝置和方法所制造的產(chǎn)品上的典型沉積速度在約lOnm/min至約lOOOnm/min范圍 內(nèi)，薄膜表面暴露于火焰中的時間為0. 1至10砂。如上所述，一個實施例中的化學(xué)前體溶 液是溶解在液體溶劑內(nèi)的液體反應(yīng)物。但也可W采用固體、液體、蒸汽和氣體反應(yīng)物，與液 體或氣體溶劑一起使用，只要送至火焰處的化學(xué)前體通常具備液體或氣體的性質(zhì)即可。
[0064] 參見圖2C，圖中示出了本文所公開的本發(fā)明的一個實施例，其中給出了一種火焰 轉(zhuǎn)向源。該火焰轉(zhuǎn)向技術(shù)采用與火焰48成角度的氣刀49使工藝中的氣體和/或蒸汽50 進(jìn)行轉(zhuǎn)向。氣刀49將空氣流導(dǎo)入來自火焰48的蒸汽流50內(nèi)。該樣可將蒸汽流50有效地 重新導(dǎo)向至基底表面56的所需方向，與此同時，對與火焰48相關(guān)聯(lián)的熱流進(jìn)行轉(zhuǎn)向，W免 使蒸汽50所涂覆的基底52過熱或烙化。此方法將使來自火焰48熱流的被導(dǎo)向基底52的 熱量被耗散，從而在較低的溫度下實現(xiàn)基底表面56上所需涂層的沉積。
[0065] 該種火焰轉(zhuǎn)向?qū)嵤├€可對從火焰48發(fā)出的氣體和/或蒸汽流50進(jìn)行分散，形 成導(dǎo)向基底表面56的更寬的沉積流50,并擴大其上的涂覆面積。在一個替代性實施例中， 可采用電磁或"電轉(zhuǎn)向"方法將從火焰和/或等離子體源發(fā)出的離子和/或粒子的沉積轉(zhuǎn) 向到基底表面。在該種實施例中，火焰和/或等離子體源最初將離子和/或粒子流及所有 相關(guān)的熱量導(dǎo)向與待涂覆的薄膜基底基本平行的方向。通過本領(lǐng)域已知的方式生成帶有電 勢的場，該場穿過薄膜基底的一部分，使火焰或等離子體源所發(fā)出的離子和/或粒子流發(fā) 生轉(zhuǎn)向和/或加速，到達(dá)薄膜表面上。聚合物分子內(nèi)的化學(xué)鍵更容易斷裂，該會造成自由基 的快速形成。該使所需的超薄涂層沉積到薄膜表面上，而不會將相關(guān)聯(lián)的熱量傳遞到薄膜 表面，從而防止薄膜基底在沉積過程中可能發(fā)生的烙化。
[0066] 參見圖2D，圖中示出了采用多火焰頭系統(tǒng)60的本文所公開的本發(fā)明的一個實施 例。在該實施例中，系統(tǒng)60包括火焰頭組件62,火焰頭組件62包括帶有間隔布置的用于發(fā) 出火焰的孔或噴嘴的管，孔或噴嘴被稱為火焰頭64,與管整體形成。在各種實施例中，此類 火焰頭組件62可能包括由紐約FlynnBurnerCo;rporationofNewRochelle公司制造的 市面可采購的火焰燃燒頭?？赡芤舶ㄑ趸瘎┑幕瘜W(xué)前體61被送至火焰頭組件62,當(dāng)被點 燃時，使火焰頭64發(fā)出火焰，形成熱氣和/或蒸汽66。待涂覆的基底52被置于火焰頭64 旁邊，處于熱氣和/或蒸汽66的區(qū)域內(nèi)，使含有反應(yīng)物蒸汽的熱氣和/或蒸汽66接觸基底 表面56,在其上形成沉積涂層。由于通過使用多個火焰源使熱氣和/或蒸汽區(qū)域66擴大， 多頭火焰頭沉積系統(tǒng)60可W改善整個基底表面56上的涂層沉積的連續(xù)性和厚度。在圖2D 中示出了系統(tǒng)60,其中火焰頭組件62與定位在一個平面和/或線性方向的多個火焰頭對 齊。然而，還可構(gòu)想出其他實施例，其中一個或多個火焰頭裝置可被設(shè)計為具有可能被成形 的多種二維或H維幾何形狀，例如正方形、菱形、圓柱形，其可根據(jù)用戶的需要相對于被加 工的薄膜進(jìn)行定位，如圖2E、2F、2G、2H和21所示。在該些替代性的構(gòu)想實施例中，可W提 供一個或多種前體，W在單個火焰頭組件內(nèi)選擇火焰頭，使用戶能夠改變沉積在基底上的 涂層的類型、特性和厚度。在該些圖中可W很容易地看到，通過本文所述的裝置和方法，單 個火焰頭和火焰頭組件的形狀及其相對于基底的方向可被配置實現(xiàn)不同類型、濃度和/或 厚度的超薄涂層在基底上的沉積。
[0067] 例如，圖2E公開了W垂直于包裝基底52的運動方向平行排布置的多個火焰頭組 件68。通過W此方式布置火焰頭組件68的方向，可在沿所示的基底52行進(jìn)方向的一次通 過行程中，在基底52上沉積多個涂層。在一個實施例中，各種濃度、前體濃度變化梯度或不 同種類的前體可被送至每個單個火焰頭組件68,或被送至集成到每個火焰頭組件68內(nèi)的 每個單個火焰頭內(nèi)，W改變沉積到基底52上的涂層類型和/或涂層濃度和/或涂層厚度。 在一個實施例中，一個或多個火焰頭組件68發(fā)出火焰，W通過火焰處理對薄膜基底52進(jìn)行 涂底漆。在通過火焰處理火焰頭組件之后，基底遇到定位在后的可能被供有一個或多種不 同前體的一個或多個火焰頭組件68,W便根據(jù)用戶的需要，在經(jīng)火焰處理的基底52上施加 超薄涂層。
[0068] 圖2F公開了一個彎曲式火焰頭組件70,其可在其經(jīng)過冷卻親72的一部分的上方 時在基底52上沉積超薄無機氧化物層，并通過布置夾持親74,使其與冷卻親72保持相對接 觸。在一個實施例中，各種濃度、前體濃度的變化梯度或不同種類的前體可被送至彎曲式火 焰頭組件70,或被送至集成到彎曲式火焰頭組件70內(nèi)的每個單個火焰頭，W改變沉積到基 底52上的涂層類型和/或涂層濃度和/或涂層厚度。
[0069] 圖2G示出了一個正方形或矩形火焰頭組件76,其可在基底52上沉積一個超薄無 機氧化物層。在一個實施例中，各種濃度、前體濃度變化梯度或不同種類的前體可被送至火 焰頭組件76,或被送至集成到火焰頭組件76內(nèi)的每個單個火焰頭，W改變沉積到基底52上 的涂層類型和/或涂層濃度和/或涂層厚度。
[0070] 圖2H公開了集成到火焰頭組件68內(nèi)、W平行于包裝基底52行進(jìn)方向的成排布置 的多個火焰頭。在一個實施例中，各種濃度、前體濃度變化梯度或不同種類的前體可被送至 每個單個的火焰頭組件68,或被送至集成到每個火焰頭組件68內(nèi)的每個單個火焰頭，W改 變沉積到基底52上的涂層類型和/或涂層濃度和/或涂層厚度。
[0071] 轉(zhuǎn)至圖21，本文所公開的本發(fā)明的一個實施例示出了一種相對于基底52表面成 一角度的火焰頭組件78。在此配置中，在基底52沿平行于火焰頭組件78的縱向運動時， 火焰頭組件78的一端更加接近于基底表面。在一個實施例中，火焰頭組件78的"下"端被 置于基底52表面上方大致20mm處，用于對基底52進(jìn)行預(yù)處理，因為其在基底52被送至火 焰頭組件78附近時可提供更為集中的熱處理，并將用于去除基底表面上可能存在的污垢、 灰塵及其他污染物。隨著基底52的運動，火焰頭組件78的"上"端被置于基底52表面上 方大致40mm處，由于基底52表面與火焰頭組件78之間距離的增大，從而形成施加到基底 52上的較低強度的熱處理。由此，可將各種濃度的前體送入，W選擇可火焰頭組件78內(nèi)的 部分或全部剩余火焰頭，使得在基底52沿火焰頭組件78的長度方向運動時，在基底52表 面上形成無機氧化物層的差異化涂覆。在一個實施例中，在火焰/等離子體與基底52表面 最初接觸之處，火焰頭組件78被定位在距離基底52表面2mm處，且火焰頭組件78成一傾 斜角度定位，W便在基底52與火焰頭組件78內(nèi)最后一個火焰頭之間形成4mm的距離，如圖 中所示。在可替代實施例中，火焰頭組件78被定位成與垂直于基底52的方向或相對于基 底52方向沿一徑向弧成某一角度傾斜，W實現(xiàn)所需的火焰預(yù)處理或在基底52上的多樣化 的有機氧化物層的沉積。
[0072] 該些配置和形狀會增加在薄膜基底經(jīng)過燃燒器的單次通過行程中暴露于火焰的 薄膜表面面積。繼而，該些幾何配置會增加火焰或等離子體與薄膜基底表面接觸的停留時 間，從而改變賦予薄膜基底的涂層性質(zhì)。因此，本文所述的實施例并不意味著局限于本文的 公開內(nèi)容。
[0073] 轉(zhuǎn)至圖3A，本文所述的CCVD和/或陽CVD涂覆裝置的一個實施例被示為在一個典 型的生產(chǎn)環(huán)境中與一個卷對卷式卷繞/涂覆裝置80"聯(lián)機"布置。在所示實施例中，退繞單 元86將薄膜88從親96上展開，而卷繞單元84則將薄膜88卷繞到卷繞芯94上。內(nèi)部容 納有本文所述CCVD和/或陽CVD涂覆裝置92的火焰室82與退繞/卷繞單元86和84聯(lián) 機集成?；鹧媸?2形成一個非加壓封閉空間，其內(nèi)至少容納有一個CCVD和/或PECVD火 焰頭組件92,W確保用戶和周圍設(shè)備及材料的安全。在開卷/卷繞過程中，薄膜基底88經(jīng) 由多個親子從開卷單元86上抽出，并送至滾筒90上。在接納涂層并從火焰室82走出后， 薄膜基底88被圍繞卷繞芯94進(jìn)行卷繞。滾筒90轉(zhuǎn)動，卷繞和/或牽引基底88接近火焰 頭組件92產(chǎn)生的熱氣和/或蒸汽。在所示實施例中，滾筒90置于火焰頭組件92上方，W 最大限度增大由火焰頭組件92產(chǎn)生的上升的熱氣和/或蒸汽與表面之間的接觸面積，從而 使熱氣和/或蒸汽所攜帶的涂層材料高效率地沉積到基底88上。在各種構(gòu)想的實施例中， 滾筒90可能包括一個溫度控制親或"冷卻親"，W使基底具有熱的溫度，并在待涂覆的基底 88與火焰頭組件92所產(chǎn)生的熱之間形成差異，其有助于采用根據(jù)本文所公開的創(chuàng)新方法 和裝置在低烙點的基底上進(jìn)行涂覆，而不對基底造成熱損害。在圖3B所示實施例中，多個 火焰裝置82聯(lián)機集成，W對基底88提供多個涂層。在此配置中，可W根據(jù)用戶的需要和配 置，在每個火焰頭組件82臺上對基底施加多個類型、濃度和/或厚度可能不同的超薄無機 涂層。
[0074] 參照圖3A和3B且不受理論的局限，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了形成較厚的沉積層，使基底薄 膜多次穿過火焰處理系統(tǒng)或經(jīng)過多個火焰頭和/或火焰頭組件、且采用低濃度前體的方 式，與使基底單次穿過采用高濃度前體火焰處理系統(tǒng)的相比，可W實現(xiàn)更高質(zhì)量的沉積涂 層（即在基底表面上有更好的涂層覆蓋均勻度，所沉積涂層的均方根光滑度更高）。在一個 示例實施例中，一個獨立式卷對卷涂覆機配備有單一的燃燒器等離子體火焰處理系統(tǒng)。一 個可燃的無機前體，正娃酸己醋（TE0巧，采用儀表測量、W受控制的速度送入燃料流內(nèi)。隨 著薄膜被展開并在等離子體火焰上方通過，低濃度水平的二氧化娃被沉積在薄膜基底的表 面上。收集的數(shù)據(jù)顯示，Si化沉積質(zhì)量在TEOS濃度高于22mg/min的情況下較差，在TEOS 濃度低于llmg/min時，Si化沉積質(zhì)量評定為良好，而在TEOS濃度水平低于2mg/min時， Si化沉積質(zhì)量被評定為優(yōu)秀。隨著薄膜多次經(jīng)過被供有低濃度TEOS的等離子體火焰上方， 多層Si化被沉積到薄膜基底上，使之形成厚度為50nm的阻隔層，表現(xiàn)為0TR<10cc/mV天， WVTR<0. 5g/m2/ 天。
[00巧]本文所述的金屬化底漆工藝可在薄膜制造期間（"聯(lián)機式"）或之后進(jìn)行。聯(lián)機式 薄膜表面制成品通常潔凈，沒有污染物，由此使之適用于表面底漆處理，該源自于在制造過 程完成之后存在的保持薄膜表面潔凈的問題。例如，灰塵、防堵塞顆?；蚓酆衔锉∧?nèi)的添 加劑可能在制造后的環(huán)境中"擴散"到薄膜基底的表面上。該些情況可能會使在薄膜被制 造并存放一段時間W后進(jìn)行的底漆涂覆工藝中難W獲得均勻的底漆涂層。擴散的添加劑也 可能在無機納米層上遷移，因為它本身并非阻隔層，因此在薄膜內(nèi)最好沒有該些添加劑。 [0076] 轉(zhuǎn)至圖3C，本文所公開的本發(fā)明的一個實施例被示出，其中一個火焰CCVD或 PECVD單元與雙軸薄膜基底生產(chǎn)線100聯(lián)機安裝。在所示實施例中，雙軸薄膜基底102由擠 出單元104形成。隨后薄膜基底102被穿過冷卻單元106,并在機器拉伸單元108內(nèi)在機 器（縱向）方向、在橫向拉伸單元110內(nèi)在橫向被拉伸。隨后薄膜基底被穿過火焰頭組件 112,在此其被涂覆上符合本文所述裝置和過程的所需的無機底漆和/或阻隔涂層。經(jīng)過涂 覆的薄膜基底隨后在卷繞單元114內(nèi)被卷繞成可運輸?shù)木?，W供進(jìn)一步的加工或配送。
[0077] 參見圖3D，其示出了本文所公開的本發(fā)明的一個實施例，其中火焰CCVD或PECVD 涂覆培單元118與類似于圖3C所示生產(chǎn)線的雙軸薄膜基底生產(chǎn)線100聯(lián)機安裝。在該種 實施例中，多個火焰頭組件120被串聯(lián)布置，當(dāng)基底102在單次通過系統(tǒng)的期間，經(jīng)過各個 冷卻親和夾持親穿過生產(chǎn)線時，每一個火焰頭組件120均提供低濃度的無機前體?；鹧骖^ 組件的幾何形狀、基底生產(chǎn)線速度、冷卻親溫度和前體類型及濃度可W在多種環(huán)境下進(jìn)行 配置，W便在特定的包裝基底上沉積出具有所需類型、濃度和/或厚度的超薄無機涂層。典 型的工藝條件如下；生產(chǎn)線速度在200至1500ft/min化Om/min至450m/min)之間；冷卻親 溫度40至8(TC;火焰預(yù)處理的燃燒器與薄膜間距為5mm，火焰處理步驟的燃料與空氣比為 0. 90至0. 95,Im寬的生產(chǎn)線的天然氣流速為1001/min;沉積步驟中，燃燒器與薄膜間距為 5至45mm，燃料與空氣比為1. 0,Im寬的生產(chǎn)線的天然氣流速為70至1051/min，前體的濃度 為氣流的0.0001摩爾％至0.01摩爾％ (摩爾百分?jǐn)?shù)）。等離子體溫度在120(TC呈現(xiàn)出良 好的結(jié)果，溫度范圍為65(TC至145(TC。上述條件將生成WVTR<0. 2g/mV天、〇TR<20cc/mV 天的涂層。
[0078] 對基底中因暴露于陽CVD或CCVD火焰頭而產(chǎn)生的熱量累積加W管理是一個十分 令人關(guān)注的問題，因為該種熱量累積將使被涂覆的基底扭曲或烙化。如本文所示出和公開 的各種實施例所述，采用冷卻親技術(shù)來耗散基底內(nèi)累積的熱量。然而，由于生產(chǎn)環(huán)境中的 尺寸或空間限制，獲得特定涂層所需的冷卻親直徑或多個冷卻親的數(shù)量可能在成本或空間 上無法實現(xiàn)。作為可替代方式，當(dāng)在空間有限的環(huán)境內(nèi)采用符合本文所述的裝置和方法對 基底進(jìn)行處理時，可W采用噴霧冷卻劑來耗散基底內(nèi)累積的熱量。如圖3E所示，本文所公 開的本發(fā)明的一個實施例示出了一個可用于對在一不同設(shè)施內(nèi)生產(chǎn)的基底進(jìn)行涂覆的"離 線"式無機涂層沉積裝置。例如，在一個實施例中，圖3E所示的設(shè)備設(shè)計可W在一個轉(zhuǎn)換器 處被納入獨立式工藝步驟中。在該種實施例中，包裝基底102被從退繞親96上展開，經(jīng)過一 系列火焰頭組件82上方，其可用火焰在基底102的暴露表面上處理和/或沉積出一個超薄 涂層，同時使用來自冷卻劑噴嘴130的噴霧冷卻劑對基底102的相對側(cè)的暴露表面進(jìn)行冷 卻，W耗散熱量，控制或防止基底102的退化或烙化。在該個實施例中，不需要采用冷卻親 或其他熱涂覆器來使基底102免于因暴露于燃燒器82、獲得熱量輸入而發(fā)生退化或過熱。 火焰頭組件的幾何形狀、基底流程速度、冷卻劑噴霧溫度和前體濃度可W在多種環(huán)境下進(jìn) 行配置，W便在特定的包裝基底上沉積出具有所需厚度的超薄涂層?？稍诒緦嵤├惺褂?的工業(yè)噴霧冷卻劑可能包括芳香族化合物、娃酸醋（COOLANOL25時、脂肪族化合物（PAO)、 娃麗（SYLT肥RM化T)或業(yè)內(nèi)已知的其他物質(zhì)。典型的工藝條件如下；生產(chǎn)線速度在200至 1500ft/min化Om/min至450m/min)之間；冷卻親溫度40至8(TC;火焰預(yù)處理的燃燒器與薄 膜間距為5mm，火焰處理步驟的燃料與空氣比為0. 90至0. 95,Im寬的生產(chǎn)線的天然氣流速 為1001/min;沉積步驟中，燃燒器與薄膜間距為5至45mm，燃料與空氣比為1. 0,Im寬的生 產(chǎn)線的天然氣流速為70至1051/min，前體的濃度為氣流的0.OOOl摩爾％至0.Ol摩爾％。 等離子體溫度在120(TC呈現(xiàn)出良好的結(jié)果，溫度范圍為65(TC至145(TC。上述條件將生成WVTR<0. 2g/mV天、〇TR<20cc/mV天的涂層。
[0079] 應(yīng)該指出的是，圖2A-3E和圖5A-5I所示的實施例可W采用等離子體增強型化學(xué) 氣相沉積（PECVD)裝置和方法來完成本文所述的涂覆工藝。由此，所示實施例并不意味著 局限于火焰CCVD方法。在本文中使用術(shù)語"火焰"或其同義詞（如"火焰頭"或"火焰頭組 件"）的地方，應(yīng)理解為包括"等離子體"及其同源詞，W及等效的激光消融設(shè)備。等離子體 可由靠近等離子體源的電磁場來控制，W將等離子體反應(yīng)所產(chǎn)生的離子導(dǎo)向待涂覆的基底 表面。因此CCVD并不局限于所制成的產(chǎn)品，而只是用于完成所述產(chǎn)品在薄膜生產(chǎn)線上的制 造的一種實現(xiàn)方法。如前文所述，圖2A-3E所公開的裝置和系統(tǒng)的可替代實施例可被獨立 地配置為對基底進(jìn)行火焰處理，在基底沿生產(chǎn)線移動時，在開放大氣中對其施加底漆涂層 和/或阻隔涂層。
[0080]圖4為示出被涂覆基底120的一個實施例的結(jié)構(gòu)簡圖。在所示實施例中，薄膜或 紙質(zhì)基底122涂覆有純凈或基本純凈的二氧化娃底層124。隨后涂覆有二氧化娃層124的 基底122被涂覆附加的氧化物層126和后續(xù)的金屬或氧化物層128。氧化物層126、128可 能由混有附加化學(xué)添加劑或"慘雜劑"的二氧化娃構(gòu)成，用于提高帶有附加所需涂層的覆有 底漆的表面124的反應(yīng)能力。在一個實施例中，由本文所述裝置和方法沉積的金屬阻隔層 的厚度在5至50皿之間，光密度超過30%。金屬阻隔層可能包括鉛、銅、鐵、猛、鋒和/或根 據(jù)用戶需求確定的其他金屬。在其他實施例中，層128為通過CCVD沉積的一個氧化物層， 層128為通過常規(guī)真空金屬化技術(shù)沉積的一個金屬層。
[0081] 圖5A-5I所示為本發(fā)明中的各種裝置，其在本文所公開的本發(fā)明的各種實施例 中，可由用戶根據(jù)需要進(jìn)行配置。在圖5A公開的配置中，化學(xué)前體504先被送至火焰燃料 管線502,隨后再與來自空氣管線506的空氣混合，并在如圖所示的火焰頭508處燃燒。在 圖5B所示的配置中，化學(xué)前體504先被送至空氣管線506,隨后再與來自燃料管線502的 燃料混合（本實施例中的燃料為天然氣），并在如圖所示的火焰頭508處燃燒。在圖5C公 開的配置中，化學(xué)前體504先被送至空氣管線506和燃料管線502內(nèi)，隨后再在燃料/空氣 混合器510處混合，并在如圖所示的火焰頭508處燃燒。在該種實施例中，可W采用不同的 化學(xué)前體，先送至空氣管線和燃料管線后，再在燃料/空氣混合器處混合。在圖5D公開的 配置中，在燃料和空氣組成物在燃料/空氣混合器處進(jìn)行混合之后，引入化學(xué)前體。所形 成的混合物隨后在本文所述的火焰頭處進(jìn)行燃燒。在圖5E公開的配置中，一個或多種化學(xué) 前體可先在燃料/空氣混合器處混合，隨后再在下游引入附加的化學(xué)前體，再在如圖所示 的火焰頭處燃燒。在圖5F公開的配置中，化學(xué)前體在燃料和空氣混合處被引入。所形成的 混合物隨后在本文所述的火焰頭處進(jìn)行燃燒。在圖5G公開的配置中，化學(xué)前體被噴射或W 其他方式被注入到火焰頭產(chǎn)生的已有火焰中。在圖5H公開的配置中，化學(xué)前體在如圖所示 的火焰頭燃燒器內(nèi)燃燒。在圖51公開的配置中，采用激光消融裝置512來產(chǎn)生蒸汽和/或 離子流514,蒸汽和/或離子流514被導(dǎo)向基底，用于在其上實施涂覆。在圖5A-5I所公開 的實施例中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)可明了，如本文所述，在薄膜基底W所需的接近度通過 火焰頭附近的過程中，可W采用各種燃料、空氣和化學(xué)前體，W在其上產(chǎn)生所需的涂層。圖 5A-5I所示的各種實施例可W被集成到本文所公開的各種聯(lián)機和獨立式薄膜基底制造和加 工環(huán)境中。
[0082] 為介紹本文所公開的創(chuàng)新裝置和方法的特定實施例，提供W下示例。在理解本文 所述示例之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能夠?qū)⒈疚乃_的裝置和方法應(yīng)用于其他化學(xué)沉 積方法，且此類應(yīng)用被視為屬于本文所公開的本發(fā)明范疇內(nèi)。W下示例僅作例示之用，并不 意味著對本發(fā)明的范圍加W限制。在該些示例中，底漆涂層采用CCVD在開放大氣環(huán)境中進(jìn) 行沉積。除非另行說明處之外，由處于甲焼空氣內(nèi)的TEOS(前體濃度）所構(gòu)成的化學(xué)前體 經(jīng)薄膜火焰處理器進(jìn)行輸送，火焰溫度為80(TC至120(TC之間。
[0083] 例1親涂機在OPP聚合物上進(jìn)行Si化沉積
[0084] 作為示例并出于比較的目的，首先在卷的內(nèi)表面上對雙軸取向的OPP聚合物薄膜 基底進(jìn)行火焰處理。薄膜火焰處理的條件包括：生產(chǎn)線速度約為184ft/min，燃燒器與薄膜 距離約為5mm，燃料與空氣比約為1. 0。在火焰處理步驟之后，薄膜第二次通過親涂機，W沉 積二氧化娃層。二氧化娃層的沉積條件包括；對于火焰處理和二氧化娃沉積行程，生產(chǎn)線速 度約為184ft/min，燃燒器與薄膜距離約為5mm，燃料與空氣比約為1. 0,TEOS的濃度約為 0. 00379 摩爾％。
[0085] 通過在用二氧化娃處理之前的火焰處理步驟，使二氧化娃的沉積得W大大改善。 此效果在圖6中由通過由對二氧化娃的單次沉積行程所收集的信息示出。在所沉積 的二氧化娃中，由信號強度確定的二氧化娃量有70%的增加。無火焰預(yù)處理的信號在最大 峰值時處強度為290計數(shù)每砂（CP巧，而在火焰處理之后，二氧化娃單次通過行程的最大 信號強度為500計數(shù)每砂。換言之，二氧化娃含量從沒有火焰預(yù)處理的娃的原子百分比為 0. 18%娃增加到娃的原子百分比為0. 23%娃。
[0086] 預(yù)處理很成功，使得在采用火焰預(yù)處理之后，多層二氧化娃得W沉積。圖7中示出 了來自的信號強度（CP巧與結(jié)合能（eV)的關(guān)系?？蒞清晰地看出，在每次通過行程中， 二氧化娃量都有增加。在所形成的娃的原子百分比方面，二氧化娃的1、2和3次沉積通過 行程得出娃的原子百分比分別為0. 23%、0. 26%和0. 44%。
[0087] 對有效性的最終決定因素是所沉積的二氧化娃層的阻隔性。本例中前述所有樣品 均在標(biāo)準(zhǔn)真空金屬化條件下被金屬化到光密度為2. 3。薄膜表面上的娃原子的原子百分比、 WVTR和OTR值在圖8中示出，并繪出了其與二氧化娃沉積通過行程的次數(shù)的關(guān)系。所有樣 品在二氧化娃沉積通過行程之前均經(jīng)過火焰處理，只有帶有黑色楠圓形標(biāo)記的第一個樣品 例外，其在單次二氧化娃沉積之前沒有經(jīng)過火焰預(yù)處理?；鹧嫣幚鞼及二氧化娃通過行程 的次數(shù)的增加使WVTR和OTR降低，即提高了阻隔性能。該種阻隔性能的提高來自于在二氧 化娃底漆處理薄膜上沉積的更高質(zhì)量或更有效的鉛金屬層。
[0088] 例2 OPP薄膜上的高速沉積
[0089] 本例為針對設(shè)置在如本文所公開的卷對卷親涂機上的雙向拉伸聚丙帰炬OP巧薄 膜，用于單次通過火焰處理和在一次通過中沉積的單層二氧化娃涂層。典型的工藝條件如 下：生產(chǎn)線速度約為900ft/min(275m/min);冷卻親溫度約為54C;火焰預(yù)處理的燃燒器 與薄膜間距約為5mm，火焰預(yù)處理步驟的燃料與空氣比約為0. 95,Im寬的生產(chǎn)線的天然氣 流速約為1001/min;二氧化娃沉積步驟中，燃燒器與薄膜間距約為5至10mm，燃料與空氣 比約為1. 0,Im寬的生產(chǎn)線的天然氣流速約為75至1001/min，前體的濃度范圍為氣流的約 0.OOOl摩爾％至0.Ol摩爾％，等離子體溫度為120(TC。薄膜樣品隨后在標(biāo)準(zhǔn)條件下被金屬 化到光密度為2. 5。上述操作條件生成了WVTR<0. 2g/mV天、〇TR<20cc/mV天的薄膜基底。 表I中給出了多種工作距離（火焰燃燒器與薄膜基底間距）、氣體流速和前體濃度（TEO巧 下的WVTR和OTR數(shù)據(jù)。
[0090]表1
[0091]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于對包裝薄膜基底涂覆無機氧化物層的系統(tǒng)，包括： 至少一個火焰處理火焰頭組件，其未被提供無機氧化物前體； 一個或多個沉積火焰頭，其被提供有至少一種無機氧化物前體，并被按順序設(shè)置在至 少一個沉積火焰頭組件上； 其中所述基底在穿過所述沉積火焰頭組件之前，先穿經(jīng)所述火焰處理火焰頭組件，且 其中所述至少一個火焰處理火焰頭組件和所述一個或多個沉積火焰頭處于開放大氣中。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個火焰處理火焰頭組件或所述至少一個 沉積火焰頭組件包括以垂直于所述基底的運動方向的平行排布置的多個火焰頭組件。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個火焰處理火焰頭組件或所述至少一個 沉積火焰頭組件包括正方形或矩形火焰頭組件。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個火焰處理火焰頭組件或所述至少一個 沉積火焰頭組件包括平行于所述基底的運動方向成排布置的多個火焰頭組件。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個火焰處理火焰頭組件或所述至少一個 沉積火焰頭組件包括彎曲式火焰頭組件。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個火焰處理火焰頭組件或所述至少一個 沉積火焰頭組件被定位成相對所述基底的表面成角度。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述基底在通過至少一個冷卻輥的一部分的上方 時，穿過所述火焰頭組件。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述無機前體先被送至所述沉積火焰頭的火焰燃料 管線，隨后再與來自空氣管線的空氣混合，并在所述火焰頭處燃燒。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述無機前體先被送至所述沉積火焰頭的空氣管線 內(nèi)，隨后再與來自燃料管線的燃料混合，并在所述火焰頭處燃燒。
10. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述無機前體先被送至所述沉積火焰頭的空氣管 線和燃料管線內(nèi)，隨后再進(jìn)行混合，并在所述火焰頭處燃燒。
11. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述無機前體先與空氣/燃料混合物混合，隨后再 被送至所述沉積火焰頭。
12. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述無機前體被注入到由所述沉積火焰頭產(chǎn)生的 火焰中。
13. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于火焰引向的氣刀。
【文檔編號】C23C16/00GK104379805SQ201380033270
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月23日
【發(fā)明者】羅伯特·戈德弗瓦, 格倫·喬丹, 安東尼·羅伯特·克諾爾澤, 肯尼思·斯科特·拉弗杜里, 埃爾德里奇·M.·芒特 申請人:福瑞托-雷北美有限公司