KR20020028874A - 극초단파 플라스마에 의한 용기 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극초단파 플라스마에 의한 용기 처리 장치를 제안하는 것으로, 그 특징으로는 용기가 전도성 재질로 되었고 레벌류션이 원통형인 체임버(12) 내에 위치하고, 장치에는 전파 유도장치(15)가 있으며, 그 유도장치 터널이 체임버 축(A1)과 상당히 직각을 이루며, 가장 작은 크기가 체임버 축 방향에 따른 크기와 상응하는 장방형 창문 형태로 체임버로 이르며, 그 체임버(12)의 내부 직경이 극초단파들이 극초단파들 파급으로 생기는 전자장이 레벌류션 축의 일치를 나타내는 양태에 따라 주로 체임버 내에서 전파되는 바와 같다는 것이다.

Description

극초단파 플라스마에 의한 용기 처리 장치 {DEVICE FOR TREATING A CONTAINER WITH MICROWAVE PLASMA}

그 말대로, 이 용기들의 장애 속성을 개선시키려 현재 노력중이며, 특히 가스 침투성을 감소시키고 몇몇 방사 능력, 특히 자외선들에 대한 능력을 증가시키려는 목적으로 노력 중이다. 이것은 이 용기들에 있어서 포장된 제품들의 보존 기간을 증가시키기 위해서이다.

이러한 목적으로, 여러 방법들이 제시되었는데, 어떤 것은 적어도 하나의 표면으로 용기의 재질을 전적으로 수정하거나, 용기의 속성들을 개선시켜주는 무기 혹은 유기 물질 층으로 용기들을 뒤덮는 것을 그 목적으로 한다. 이러한 처리들을 실현하는 데에, 특히 재미있는 방식은 저압 플라스마에 의한 처리를 실행시키는 데 있다. 이러한 방식에 있어서, 1밀리바 보다 낮은 절대적인 압축 반응성 용액을 주입하는 것과 동시에 체임버내에 진공상태를 만들어낸다. 반응성 용액이 침전하려는재질의 속성에 따라서 변화한다. 일반적으로 가스나 가스 혼합물 형태로 침전될 재질의 전구체를 갖고 있다. 또한 운반 가스를 갖을 수도 있다.

이 반응성 용액은 활동성 있는 분자를 만들어내는 플라스마를 형성하기 위하여 전구체를 자극에 적합한 극초단파 유형의 전자 방사에 따르게 된다. 침전 처리 경우에 있어서, 이 분자들은 침전된 재질의 안정성을 보장하는 특히 강한 심리-화학 관계를 이용하여 용기 표면 상에 침전될 수 있다. 그렇지만 몇몇 경우에 있어서, 용기 구성 물질의 표면 변경만으로도 처리가 이루어질 수 있다. 새로운 물질 층은 없지만 분자들이나 플라스마의 활동 종류들과의 상호작용에 의한 용기 재질 수정이 있다.

극초단파 유형의 전자 방사 사용으로 널리 사용되는 전자주파수 유형의 방사들과 같은 또 다른 방사들 제조를 불가능하게 하는 특별한 구조를 갖는 침전들을 얻을 수 있게 한다.

이 방법들의 실행에 있어서 겪게되는 어려움들 중의 하나가 처리할 전 표면 상에서 일관성 있는 처리를 얻는다는 사실에 있다. 침전 처리의 경우에 있어서, 이러한 등질성의 문제들은 침전층의 두께와 이 층의 구성이란 측면에서 반향을 불러일으킬 수 있다. 물론, 이러한 침전층의 불완전한 등질성은 만족스럽지 않다.

그런데, 일관성있는 처리 획득은 특히 가능한 가장 큰 일치를 나타내는 플라스마의 사용을 거친다.

본 발명은 예를 들어 열가소성 재질 용기 상에서의 피복 방식들의 영역에 관한 것이다.

본 발명은 테레프타라트 폴리에틸렌과 같은 열가소성 물질로 된 병들이나 단지들 상에 장벽 효과의 얇은 층의 침전 영역에서의 적용을 찾아낼 것이다.

도 1은 본 발명의 의도에 부합하는 장치를 개략적인 방식으로 도시한 단면도.

그러므로, 본 발명은 플라스마의 등질성을 보장하는 경향이 있는 극초단파들의 최적 전달을 얻게 해주는 장치 제시를 그 목적으로 한다. 침전 처리를 위해서, 이 장치는 이러한 등질성이 공업 사용과 양립될 수 있는 처리 시간을 이용하여 즉, 비교적 상당한 침전 속도로 얻어지는 것을 허용해야 한다.

이 목적에서, 본 발명은 용기 표면 처리를 위한 장치를 제안한다. 이 유형의 장치에는 처리가 극초단파 유형의 전자파 덕분에 반응성 액체의 여자로 저압 플라스마 도움으로 실현되며, 이 유형의 장치에는 용기가 전도성 재질로 된 체임버 내에 위치하고 그 체임버 내부에서 극초단파가 결합 장치 중개로 삽입되는 유형으로, 그 특징으로는 체임버가 용기의 기본 축 주위의 레벌류션이 원통형이며, 결합 장치가 전파 유도장치를 갖고 있으며, 그 유도장치 터널은 체임버 축과 상당히 직각을 이루는 방향으로 펼쳐지며, 창문 모양 체임버의 측면 내벽면에 이르며, 그 창문은 장방형으로 가장 작은 크기가 체임버 축 방향에 따른 크기와 상응하는 것으로, 체임버의 내부 직경이 극초단파들이 극초단파들 파급으로 생기는 전자장이 레벌류션 축의 일치를 나타내는 양태에 따라 주로 체임버 내에서 전파되는 바와 같다는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징들은 다음과 같다.

- 극초단파들이 용기 부재시 체임버 내에 삽입될 때, 전기장의 강도 변화가 체임버 반경 상에서 두 개의 최대값을 보인다.

- 극초단파들이 2,45GHz 주파수를 갖고 체임버 내부 직경이 213∼217mm 사이에 있다.

- 극초단파들이 용기 부재시 체임버 내에 삽입될 때, 전기장의 강도 변화가체임버 반경 상에서 세 개의 최대값을 보인다.

- 극초단파들이 2,45GHz 주파수를 갖고 체임버 내부 직경이 334∼340mm 사이에 있다.

- 극초단파들이 용기 부재시 체임버 내에 삽입될 때, 전기장의 강도 변화가 체임버 반경 상에서 네 개의 최대값을 보인다.

- 극초단파들이 2,45GHz 주파수를 갖고 체임버 내부 직경이 455∼465mm 사이에 있다.

- 전파 터널 유도장치가 장방형 섹션이다.

- 극초단파들이 2,45GHz 주파수를 갖고, 전파 터널 유도장치 섹션이 체임버 축 방향으로는 약 43mm의 크기를 보여주고, 수직 방향으로는 약 86mm이다.

- 반응성 용액이 용기 내에 삽입되어 용기 내부면에서 처리가 이행된다.

- 반응성 용액이 용기 외부에서 용기 내에 삽입되어, 용기 외부면에서 처리가 이행된다.

- 체임버 내부에서, 캐비티가 극초단파에 상당히 투명한 물질로 된 내벽면으로 경계가 정해지고, 용기가 캐비티 내부에 받아들여진다.

- 처리가 저압의 플라스마로 된 물질의 침전 단계를 갖는다.

본 발명의 또 다른 특징들과 잇점들이 첨부도면과 비교하여 다음에 계속되는 상세한 설명들로 드러날 것이다.

유일한 도면 상에 개략적으로 도시한 장치는 본 발명의 의도에 부합하는 처리단(10)이다. 이것은 특히 열가소성 물질 용기의 내부면 상에서 피복의 저압 플라스마에 의한 침전 방법 실현을 확실히 보장해주는 것이다.

예를 들어, 용기는 테레프타라트 폴리에틸렌(PET)로 된 병일 수 있고, 형성된 피복이 탄소를 주성분으로 만들어진 물질로 구성될 수 있다. 그렇지만 본 발명은 유리하게 다른 용기들에도 실현될 수 있고, 예를 들어 실리콘 산화물이나 알루미늄 산화물을 주성분으로 만들어진 피복들과 같은 다른 유형들의 피복에도 적용할 수가 있다. 이러한 모든 피복들이 산소와 이산화탄소와 같은 가스에 대하여 테레프타라트 폴리에틸렌 병의 침투성을 막대하게 감소시킬 수 있으므로, 이러한 피복들이 사실 이로운 것이다.

처리단(10)이 동시에 병을 처리하도록 되어 있다. 그렇지만, 이 단은 특히 일정한 시간 내에 많은 수의 병들을 처리할 수 있도록 일련의 동일한 단들을 갖고 있는 회전 기계에 통합될 것이다.

단(10)은 그래서 예를 들어 금속제와 같은 전도체 물질로 된 외부 체임버(12)를 갖는다. 체임버(12)는 축(A1)과 원통형을 이루며, 본 발명에 따라서, 체임버는 극초단파 유형의 전자장 결합의 독특한 방식을 유리하게 이용하도록 측정되어졌다.

실제로, 단(10)은 체임버(12) 외부에 배열되며 극초단파 영역 내에 전자장을인도해줄 수 있는 제너레이터(14)를 갖고 있다. 제너레이터(14)에 의해 인도된 극초단파장의 주파수는 예를 들어 2,45GHz이다.

제너레이터(14)는 체임버(12) 외부에 있는 작은 상자(13) 내에 조립되고, 제너레이터가 인도하는 전자방사선은 원통형 체임버 반경을 따라 펼쳐지고, 체임버 내에 구획 정비된 창을 관통하여 빠져나가는 터널 모양의 전파들의 유도장치(15)에 의해 체임버(12) 까지 끌어들여진다.

아래에 좀더 상세히 공표되는 바와 같이, 전파 유동장치(15)들의 형태와 크기들이 체임버(12) 내에 극초단파장의 이로운 결합을 가능하도록 맞추어졌다.

체임버(12) 외부에는 튜브(16)를 배치하였다. 이 튜브는 체임버와 같은 축을 갖고, 극초단파들에 상당히 투명하며, 체임버(12) 내부에서 체임버(12)와 같은 축을 갖는 원통형 캐비티(18)의 범위를 정한다. 튜브(16)는 예를 들어 수정으로 만들어진다. 캐비티(18)는 하부 단부 경우에, 체임버(12)의 하부 횡단 내벽면(26)에 의해 축의 단부들 중 하나에서 폐쇄된다. 그와 정반대로, 캐비티(18)의 상부 단부는 캐비티 내부에서 병이 삽입되도록 열려지며, 캐비티 내부에서 병은 처리 과정을 거친다. 병은 체임버(12)와 캐비티(18)과 대체로 같은 축을 갖는 방식으로 배열된다.

뚜껑(20)은 공백 상태로 만들도록 캐비티(18)의 상부 단부를 방수 방식으로 다시 닫혀진다. 캐비티(18) 내부에 용기(24)를 삽입하도록, 뚜껑(20)이 축 방향으로 구동한다.

뚜껑(20) 상에, 목 부분에 의해 용기(24)를 지탱하는 수단들(22)과 캐비티(18) 내에서 여러 진공 수준들을 창조해내는 수단들이 설계되어 있다. 이렇게, 용기 내부면의 처리 경우에 있어서, 용기(24) 내에서 약 0,1 밀리바의 절대 압력에 해당하는 진공상태를 만들어낸며, 병 외부에서는 약 50밀리바의 절대 압력에 해당하는 진공상태를 만들어낸다. 용기(24) 주위에 만들어진 진공상태는 이 용기가 용기 변형을 유도하게 될 압력이 너무 많이 미분되지 않도록 한다. 그렇지만, 이 진공 상태는 플라스마 형성이 가능하기에 충분히 추진되지 않는다. 이것은 극초단파들로 야기된 에너지가 병의 외부에서 분산되지 않거나 침전되지 않기를 바라기 때문이다. 또다른 작용 모드는 플라스마가 움직이지 못 하도록 예를 들어 0,01밀리바보다 하위의 충분히 낮은 진공상태를 용기(24) 주위에서 만들어내는 것이다. 이 낮은 압력 수준에 도달하기 위해서는 더 많은 시간이 필요하기 때문에 이 작용 모드는 기술적 측면에서는 덜 이로운 편이다.

물론, 뚜껑(20)은 체임버 내에 주입 수단들을 갖고 있다. 용기(24) 내부의 경우에, 반응성 용액은 용기 내벽면 상에 배열하길 바라는 재질에 적어도 하나의 전구체를 갖는다. 용기(24) 처리는 또한 침전 방식에 보충하는 방식들 실현을 포함할 수 있을 것이다. 이렇게 침전을 실행하거나 침전에 대한 차후 방식들 실행 전에 용기 표면 준비의 제1방식 시행을 고려해볼 수 있다.

장치는 또한 수정 튜브(16) 주위에서 체임버(12) 내에 배열된 축(A1)의 환상 플래튼(28)(29)을 갖고 있다. 두 플래튼(28)(29)이 전파 유도장치(15)가 체임버(12)로 빠져나가게 하는 창 양쪽에서 축방향으로 배열되도록 서로에 대해 축 방향으로 변경된다. 그렇지만 그들 각자의 축 방향의 위치들은 처리할 용기(24) 형태의 변화에 따라 달라질 수 있다. 그 말대로, 전도체로 만들어진 플래튼(28)(29)들은 체임버(12) 내에 삽입된 전자장에 대한 단락회로를 만들어내도록 설계되었다. 플래튼(28)(30)들은 플래튼의 축 방향으로의 위치가 용이하고 신속한 조정을 가능하게 해주는 축 방향으로 미끄러지는 롯드(32)(34)들에 의해 지탱이 된다.

본 발명에 따라서, 제시된 장치는 체임버 내부에서 가능한 가장 큰 일치를 나타내는 플라스마를 획득할 수 있도록 해야 한다. 그러기 위해서는, 전자장의 강도가 가능한 가장 일률적인 방식으로 분배되어야 하며, 특히 체임버의 한 지점에서의 전자장의 강도가 고려된 지점의 축을 따라 일어나는 위치와 상당히 독립적이어야 한다. 그러나 또한 축(A1) 주위 지점의 각위치와 상당히 독립적이어야 한다.

그러기 위해서, 아래에 명시한 바처럼 처리단으로 최고의 결과를 만들어냈다.

축(A1)과 비교해 반경에 따라 펼쳐진 전파 유도장치(15)는 축(A1)의 185mm에 상당히 배열된 저면부(36)의 내벽면에 의해 외부로 방사선 모양으로 범위가 정해진다. 전파 유도장치(15)는 변함 없는 장방형 섹션으로, 그 높이는 축(A1) 방향으로 대략 43mm이고, 그 넓이는 대략 86mm이다.

제너레이터(14)가 전파 유도장치의 하부 내벽면 내에 구획정리된 출구에 의해 전파 유도장치(15) 내에 침투한 그 안테나(38)가 제너레이터 제작자가 추천하고 미리 정한 거리에서 저면부(36)의 내벽면과 비교하여 축 방향으로 위치할 수 있도록 배열된다.

그렇지만, 가장 최적의 전자장 강도의 분배를 위해서는, 결정적인 요소가 체임버(12)의 내부 직경이었다는 게 밝혀졌다.

실제로, 2,45GHz 극초단파의 제너레이터 사용 범위에 있어서, 특히 결정적인 결과들이 다음 세 경우에서 얻어졌다.

- 체임버의 내부 직경이 213mm와 217mm 사이이며, 이 경우에 용기와 캐비티 내에서의 진공상태 부재시에, 전기장의 강도 변화가 체임버 반경 상에서 두 개의 최대값을 보인다.

- 체임버의 내부 직경이 334mm와 340mm 사이이며, 이 경우에 용기와 캐비티 내에서의 진공상태 부재시에, 전기장의 강도 변화가 체임버 반경 상에서 세 개의 최대값을 보인다.

- 체임버의 내부 직경이 455mm와 465mm 사이이며, 이 경우에 용기와 캐비티 내에서의 진공상태 부재시에, 전기장의 강도 변화가 체임버 반경 상에서 네 개의 최대값을 보인다.

이 결과들은 체임버 내에 퍼져있는 전자장의 영상을 얻으려면, 여러 방향(축 방향, 원주 방향, 가로 방향)에 따라 열에 민감한 종이들을 체임버 내부에 배열해서 분명히 드러내 보일 수 있다. 이 세 경우에 있어서, 전자장이 축(A1) 주위에서 레벌류션의 축의 일치를 나타낸다는 것을 주목했었다.

약 215mm의 내부 직경을 보이는 한 체임버의 경우에 있어서는, 예를 들어 약 85mm의 내부 직경을 보이는 수정 튜브(16)를 사용할 수 있을 것이다. 이러한 장치로, 초당 대략 300에서 400 옹스트롱의 침전 평균 속도로 탄소를 주성분으로 만든 물질의 통일된 피복을 500ml 용량의 테레프타라트 폴리에틸렌 병의 내부면 상에 배열이 가능해졌다. 이렇게, 효과적인 장벽층을 얻을 수 있게 해주는 처리 시간은 대략 1 내지 3초로, 공업적인 척도에서 이 장치를 사용할 수 있게 한다.

이와 같이, 본 발명은 요구되는 모든 특성들을 보여주는 침전 용기의 내부 내벽면 상에서 실행하기 위한 공업 장치에 귀착할 수 있다. 게다가 이 장치는 시간당 상당한 수의 용기들을 처리할 수 있는 회전 기계 상에 설치할 수 있을 정도로 충분히 간단하고 소형이다.

게다가 이러한 장치는 피복 침전들과는 다른 유형의 처리를 시행하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어 물질의 침전을 유발하지 않는 산소, 질소, 아른곤과 같은 가스의 혼합이나 하나의 가스를 이용한 처리에 의한 침전이 용기의 구성 물질 구조를 표면상 변경한다. 이것은 또한 용기 외부면을 처리하는데도 사용할 수 있다. 이런 경우에는, 물론 반응성 용액이 캐비티 내에 그러나 용기 외부에서 주입되어야만 한다.

Claims (13)

1. 체임버(12)가 용기(24)의 기본 축(A1) 주위의 레벌류션이 원통형이며, 결합 장치가 전파 유도장치(15)를 갖고 있으며, 그 유도장치 터널은 체임버 축과 상당히 직각을 이루는 방향으로 펼쳐지며, 창문 모양 체임버의 측면 내벽면에 이르며, 그 창문이 장방형으로 가장 작은 크기가 체임버 축(A1) 방향에 따른 크기와 상응하는 것으로, 체임버(12)의 내부 직경이 전파들이 전파들 파급으로 생기는 전자장이 레벌류션 축의 일치를 나타내는 양태에 따라 주로 체임버 내에서 전파되는 바와 같은 것을 특징으로 하는 처리가 극초단파 유형의 전자파 덕분에 반응성 액체의 여자로 저압 플라스마 도움으로 실현되며, 이 유형의 장치에는 용기가 전도성 재질로 된 체임버(12) 내에 위치하고 그 체임버 내부에서 극초단파가 결합 장치 중개로 삽입되는 유형의 용기 표면 처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 극초단파들이 용기(24) 부재시 체임버(12) 내에 삽입될 때, 전기장의 강도 변화가 체임버 반경 상에서 두 개의 최대값을 보이는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서, 극초단파들이 2,45GHz 주파수를 갖고 체임버(12) 내부 직경이 213∼217mm 사이에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 극초단파들이 용기 부재시 체임버 내에 삽입될 때, 전기장의 강도 변화가 체임버 반경 상에서 세 개의 최대값을 보이는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 극초단파들이 2,45GHz 주파수를 갖고 체임버(12) 내부 직경이 334∼340mm 사이에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 극초단파들이 용기 부재시 체임버 내에 삽입될 때, 전기장의 강도 변화가 체임버 반경 상에서 네 개의 최대값을 보이는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 극초단파들이 2,45GHz 주파수를 갖고 체임버 내부 직경이 455∼465mm 사이에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항-제7항의 어느 한 항에 있어서, 전파 터널 유도장치(15)가 장방형의 섹션인 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 극초단파들이 2,45GHz 주파수를 갖고, 전파 터널 유도장치(15) 섹션이 체임버(12) 축(A1) 방향으로는 약 43mm의 크기를 보이고, 수직 방향으로는 약 86mm인 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제1항-제9항의 어느 한 항에 있어서, 반응성 용액이 용기 내에 삽입되어 용기(24) 내부면에서 처리가 이행되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제1항-제10항의 어느 한 항에 있어서, 반응성 용액이 용기 외부에서 용기 내에 삽입되어, 용기 외부면에서 처리가 이행되는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제1항-제11항의 어느 한 항에 있어서, 체임버(12) 내부에서, 캐비티(18)가 극초단파에 상당히 투명한 물질로 된 내벽면(16)으로 경계가 정해지고, 용기(24)가 캐비티(18) 내부에 받아들여지는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제1항-제12항의 어느 한 항에 있어서, 처리가 저압의 플라스마로 된 물질의 침전 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.