非真空dlc塑料容器生產裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]采用惰性氣體隔離空氣，使含碳氣體在高頻偏壓電場作用下發(fā)生等離子體化學氣相沉積反應，生成類金剛石(英文簡稱DLC)的技術設計的非真空DLC塑料容器生產裝置，屬于等離子體化學氣相沉積技術領域。
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【背景技術】
[0002]在高頻電場作用下，含碳氣體會發(fā)生電離反應并形成等離子體，帶正電荷的碳原子在偏壓電場作用下向偏壓負極移動聚集，并與氫氣發(fā)生還原反應，生成由碳原子構成的類金剛石沉積在高頻偏壓電場負極一側。如果在高頻偏壓電場中存在空氣，會不利于類金剛石的沉積，所以等離子體化學氣相沉積類金剛石反應通常都是在真空條件下進行。真空設備沉積類金剛石成本較高，不適合規(guī)模化生產DLC塑料容器。采用較難電離的惰性氣體隔離空氣，一方面有助于形成等離子體，保障化學氣相沉積類金剛石順利進行；另一方面可以省去抽真空過程，提高生產效率，降低成本。在塑料容器內壁沉積類金剛石薄膜不僅可以使塑料容器內壁具有均勻、牢固并且耐化學腐蝕的保護層，還可以阻隔氣體和紫外線。因此，DLC塑料容器擴展了塑料容器的應用范圍，能夠代替玻璃、金屬容器用于儲存例如啤酒、葡萄酒、血液、生化制品等含氣體、含生物活性及含腐蝕性的物質。
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【發(fā)明內容】

[0003]非真空DLC塑料容器生產裝置由高頻偏壓系統(tǒng)、沉積系統(tǒng)、氣體供應系統(tǒng)及控制系統(tǒng)四部分構成。高頻偏壓系統(tǒng)用于向沉積系統(tǒng)提供高頻偏壓電場，沉積系統(tǒng)用于解決不間斷連續(xù)制造類金剛石膜(33)產品問題，氣體供應系統(tǒng)用于提供惰性氣體(19)隔離空氣及提供等離子體化學氣相沉積反應所需要的原料氣體(18)，控制系統(tǒng)用于控制高頻偏壓系統(tǒng)、沉積系統(tǒng)、氣體供應系統(tǒng)按照工藝程序運行。
[0004]高頻偏壓系統(tǒng)由高頻偏壓電源(1)、圓筒形高頻偏壓電場負極(2)、圓管形高頻偏壓電場正極(3)、圓柱形絕緣塞(4)、電刷(5)、電刷(6)、與電刷(6)接觸的導電環(huán)(32)、及導線(30)構成。
[0005]高頻偏壓電源(1)負極通過導線(30)與位于金屬圓環(huán)形轉動倉(8)側面的電刷(5)聯(lián)通，電刷(5)利于與轉動的圓環(huán)形轉動倉(8)金屬外壁接觸，將高頻偏壓電源(1)負極聯(lián)通到圓筒形高頻偏壓電場負極(2)。高頻偏壓電源(1)正極通過導線(30)與位于圓環(huán)形轉動倉
(8)下方的電刷(6)聯(lián)通，電刷(6)利于與轉動的金屬圓環(huán)(32)接觸，將高頻偏壓電源(1)正極聯(lián)通到與金屬圓環(huán)(32)連接的圓管形高頻偏壓電場正極(3)。圓筒形高頻偏壓電場負極
(2)利于容納圓柱體形塑料容器(16)，圓管形高頻偏壓電場正極(3)即作為電極同時又作為氣體導管(23)的末端，可以簡化裝置的結構。采用圓柱形絕緣塞(4)作為圓筒形高頻偏壓電場負極(2)的圓筒底部。將圓管形高頻偏壓電場正極(3)插入位于電場負極(2)的圓筒底部的圓柱形絕緣塞(4)后，可以固定在圓筒形高頻偏壓電場負極(2)圓筒內的軸線位置。將塑料容器(16)開口向下插入由圓筒形高頻偏壓電場負極(2)、圓管形高頻偏壓電場正極(3)及圓柱形絕緣塞(4)構成的圓筒形沉積倉(29)時，圓管形高頻偏壓電場正極(3)位于塑料容器
(16)腔體內，此時環(huán)繞在塑料容器(16)外壁的圓筒形高頻偏壓電場負極(2)與處于塑料容器(16)內腔的圓管形高頻偏壓電場正極(3)之間構成圓柱體形高頻偏壓電場，利于在圓柱形塑料容器(16)內壁沉積厚度均勻的類金剛石膜(33)。將惰性氣體(19)通過圓管形高頻偏壓電場正極(3)通入塑料容器(16)內排干凈空氣后，加載高頻偏壓電源(1)，再通入原料氣體(18)，此時在塑料容器(16)內發(fā)生等離子體化學氣相沉積反應，所生成的類金剛石(33)在高頻偏壓電場作用下定向沉積在塑料容器(16)內壁，完成DLC塑料容器成品瓶(17)制作。
[0006]沉積系統(tǒng)由長方體固定倉(7)、圓環(huán)形轉動倉(8)、位于圓環(huán)形轉動倉(8)內的圓筒形沉積倉(29)、轉軸(9)、固定于轉軸(9)上的皮帶輪(10)、電動機(11)、轉軸(9)支架(12)、傳動帶(13)、原料瓶(16)裝料口(14)、成品瓶(17)出料口(15)、沉積在原料瓶(16)內壁的類金剛石膜(33)、及成品倉(34)構成。
[0007]采用不銹鋼制成的長方體固定倉(7)將鍍膜系統(tǒng)密封，即利于將不銹鋼制成的長方體固定倉(7)內空氣排干凈，又可以屏蔽高頻偏壓電場。圓環(huán)形轉動倉(8)內安裝有若干個沉積倉(29)，在圓環(huán)形轉動倉(8)轉動時，可以通過裝料口(14)依次向沉積倉(29)裝填原料瓶(16)，利于提高設備產能。當電動機(11)通過傳動帶(13)帶動皮帶輪(10)轉動，固定于的轉軸(9)上的圓環(huán)形轉動倉(8)即與皮帶輪(10)同步轉動。當原料瓶(16)在圓環(huán)形轉動倉
[8]旋轉180度至長方體固定倉(7)底部時，完成類金剛石膜(33)沉積過程，制成的DLC塑料容器(17)可以依靠自身重力，由位于長方體固定倉(7)底部的出料口(15)自動脫離沉積倉
(29)，進入成品倉(34)。
[0008]氣體供應系統(tǒng)由原料氣源(18)、惰性氣體氣源(19)、三通管(20)、進氣管(21)、轉軸(9)內置的氣體通道(22)、電絕緣充氣管(23)及導氣管(31)構成。
[0009]三通管(20)利于選擇原料氣源(18)或惰性氣體氣源(19)單獨供氣或混合兩種氣體供氣。采用將進氣管(21)插入位于轉軸(9)軸心的氣體通道(22)，再通過與通道(22)聯(lián)通的絕緣充氣管(23)向沉積倉(29)供氣，解決了向處于圓周運動狀態(tài)的沉積倉(29)供氣的問題。而電絕緣充氣管(23)利于將沉積倉(29)與生產設備絕緣。
[0010]控制系統(tǒng)由控制柜(24)、原料氣源(18)控制電磁閥(25)、惰性氣體氣源(19)控制電磁閥(26)、高頻偏壓電源(1)啟動開關(27)、電動機(11)啟動開關(28)構成。
[0011]電磁閥(25)位于原料氣源(18)與三通管(20)中一只導管之間的連接導管上，電磁閥(26)位于惰性氣體氣源(19)與三通管(20)中另外一只導管之間的連接導管上，三通管(20)中第三只導管與導氣管(31)連接。采用三通管(20)利于解決了原料氣源(18)或惰性氣體氣源(19)單獨向沉積倉(29)供氣或混合兩種氣體供氣的控制問題。
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【附圖說明】
[0012]圖1是非真空DLC塑料容器生產裝置內部結構示意圖。高頻偏壓系統(tǒng)由位于長方體固定倉(7)外部的高頻偏壓電源(1)，位于圓環(huán)形轉動倉(8)內部的由圓筒形高頻偏壓電場負極(2)、圓管形高頻偏壓電場正極(3)、圓柱形絕緣塞(4)構成的圓柱體形沉積倉(29)，位于圓環(huán)形轉動倉(8)側面的電刷(5)、電刷(6)，與電刷(6)接觸導通的位于圓環(huán)形轉動倉(8)與電絕緣充氣管(23)之間的與圓管形高頻偏壓電場正極(3)連接的導電環(huán)(32)，及聯(lián)通高頻偏壓電源(1)的導線(30)構成。沉積系統(tǒng)由長方體固定倉(7)，位于長方體固定倉(7)內部的圓環(huán)形轉動倉(8)，轉軸(9)，固定于轉軸(9)上的皮帶輪(10)，電動機(11)，轉軸(9)支架
[12]，傳動帶(13)，位于長方體固定倉(7)頂部的裝料口(14)，位于長方體固定倉(7)底部的出料口(15)，原料瓶(16)、沉積在原料瓶(16)內壁的類金剛石膜(33)、成品瓶(17)、位于出料口(15)下方的長方體形成品倉(34)，位于圓環(huán)形轉動倉(8)內的圓筒形沉積倉(29)構成。氣體供應系統(tǒng)由位于長方體固定倉(7)外部的原料氣源(18)、惰性氣體氣源(19)、三通管
(20)、進氣管(21)，位于轉軸(9)軸線的氣體通道(22)，與氣體通道(22)聯(lián)通位于圓環(huán)形轉動倉(8)與轉軸(9)之間的電絕緣充氣管(23)，及聯(lián)通原料氣源(18)、惰性氣體氣源(19)的導氣管(31)構成?？刂葡到y(tǒng)由位于長方體固定倉(7)外部的控制柜(24)、原料氣源(18)控制電磁閥(25)、惰性氣體氣源(19)控制電磁閥(26)、高頻偏壓電源(1)啟動開關(27)、電動機
(11)啟動開關(28)構成。
[0013]圖2是沉積系統(tǒng)圓環(huán)形轉動倉(8)的俯視圖、側視剖面圖和垂直剖面圖。圓柱形絕緣塞(4)作為圓筒形高頻偏壓電場負極(2)的圓筒底部，用于將圓管形高頻偏壓電場正極(3)固定在圓筒形高頻偏壓電場負極(2)的圓筒內的同軸位置，同時作為電極(2)與電極(3)之間的絕緣隔離體。電刷(5)、位于圓環(huán)形轉動倉(8)側面，電刷(6)位于導電環(huán)(32)側面。電刷(5)、電刷(6)、進氣管(21)均固定在支架(12)上。每個沉積倉(29)負極(2)均通過圓環(huán)形轉動倉(8)外壁與電刷(5)聯(lián)接，每個圓管形高頻偏壓電場正極(3)均通過導電環(huán)(32)與電刷(6)聯(lián)接。
[0014]圖3是沉積倉(29)結構圖。
[0015]由圓筒形高頻偏壓電場負極(2)、圓管形高頻偏壓電場正極(3)、圓柱形絕緣塞(4)共同構成圓柱體形沉積倉(29)。
[0016]圖4是沉積倉(29)裝填原料瓶(16)示意圖。原料瓶(16)開口向下插入沉積倉(29)后，瓶壁位于電場負極(2)與電場正極(3)之間。
[0017]圖5是成品瓶(17)結構圖。成品瓶(17)內壁沉積有一層厚度均勻的類金剛石膜
(33)。
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【具體實施