ES2293076T3 - Metodo y dispositivo para la deposicion con palsma de microondas de un revestimiento sobre una superficie de un recipiente en materia termoplastica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de depósito de un revestimiento en una cara de un recipiente (3) en material termoplástico con la ayuda de un plasma de baja presión por excitación de un gas precursor por unas ondas electromagnéticas UHF en una cavidad (1) bajo vacío de forma circular que recibe el mencionado recipiente, caracterizado por el hecho de que se elige una frecuencia de las ondas electromagnéticas UHF que es tal y que se da a la cavidad (1) una dimensión que es tal que se crea un modo de conexión propio para engendrar varios campos electromagnéticos en el interior de la cavidad, y por el hecho de que se disponen respectivamente varios recipientes en la mencionada cavidad (1) coaxialmente a los campos electromagnéticos, gracias a lo cual es posible tratar simultáneamente varios recipientes (3) en la misma cavidad (1).
Description
Método y dispositivo para la deposición con
plasma de microondas de un revestimiento sobre una superficie de un
recipiente en materia termoplástica.
La presente invención se refiere a unos
perfeccionamientos aportados en el terreno de la deposición de un
revestimiento sobre una cara de un recipiente de un material
termoplástico con la ayuda de un plasma de baja presión por la
excitación de un gas precursor por unas ondas electromagnéticas UHF
en una cavidad de vacío (o reactor) de una forma circular que
recibe el mencionado recipiente.
Se trata más particularmente de depositar una
capa barrera en el interior de botellas o de tarros de una materia
termoplástica tal como el PET con el fin de mejorar las propiedades
de barrera a los gases interiores o a los gases exteriores, y
eventualmente mejorar el aislamiento del producto de relleno de las
mencionadas botellas o tarros en relación con el exterior.
Se describe y se representa en el documento FR 2
799 994 un dispositivo que permite depositar un revestimiento de
este tipo con la ayuda de un plasma de baja presión por excitación
de un gas precursor con la ayuda de ondas electromagnéticas UHF. El
generador UHF está conectado con la cavidad por una guía de ondas
UHF que desemboca en una ventana de la pared lateral de la
cavidad, con un modo de conexión TM 020 que engendra en la cavidad
un campo central axial. Para sufrir el tratamiento previsto, el
recipiente a tratar se coloca por tanto en el centro de la cavidad,
en una envoltura en cuarzo coaxial a la cavidad.
En una máquina de puesta en práctica industrial,
se reúnen varios dispositivos (típicamente en la cantidad de 20) en
una estructura giratoria que es capaz de tratar aproximadamente
10000 botellas/hora.
Estas máquinas dan satisfacción en cuanto a la
calidad de los recipientes obtenidos.
Sin embargo los usuarios desean vivamente una
cadencia de tratamiento más elevada.
Un aumento de la cadencia se podría ciertamente
obtener instalando una cantidad más elevada de dispositivos en la
estructura giratoria. Sin embargo, este aumento en la cantidad de
dispositivos solo se podría hacer posible con un incremento de las
dimensiones de la estructura rotatoria. De ello resultaría una
máquina más grande, más pesada y por tanto más costosa, lo que no
es aceptable.
De la misma forma, la puesta en práctica de una
segunda máquina que funciona en paralelo con la primera permitiría
ciertamente duplicar la cadencia, pero ahí aún resultaría de ello
una ocupación de espacio más importante y de un coste más elevado,
que no son aceptables.
En consecuencia la invención tiene por objeto
proponer un perfeccionamiento de los dispositivos existentes
llevando a una máquina de un rendimiento más elevado en términos de
producción conservando al mismo tiempo una ocupación de espacio y
un coste aceptables.
A tales fines, de acuerdo con una primera
realización, la invención propone un procedimiento de depósito de
un revestimiento en una cara de al menos un recipiente en materia
termoplástica con la ayuda de un plasma de baja presión por
excitación de un gas precursor por unas ondas electromagnéticas UHF
en una cavidad de vacío de forma circular que recibe el mencionado
recipiente, dicho procedimiento se caracteriza, de acuerdo con la
invención, por el hecho de que se elige una frecuencia de las ondas
electromagnéticas UHF que es tal y se da a la cavidad (1) una
dimensión que es tal que se crea un modo de conexión propio para
engendrar varios campos electromagnéticos en el interior de la
cavidad y por el hecho de que se disponen varios recipientes en la
mencionada cavidad (1) respectivamente coaxialmente a los campos
electromagnéticos, gracias a lo cual es posible tratar
simultáneamente varios recipientes en la misma cavidad. En un modo
de puesta en práctica preferido, se establece un modo de conexión
TM 120 que genera en el interior de la cavidad dos campos
simétricos que tienen ellos mismos dos zonas de energía distintas,
gracias a lo cual se pueden tratar simultáneamente dos recipientes
en la mencionada cavidad, este procedimiento ofrece la ventaja de
que se puede poner en práctica de modo simple en unión con los
magnetrones a una frecuencia de 2,455 GHz disponibles
corrientemente en el comercio.
De esta forma, gracias al procedimiento de la
invención, se está en medida de duplicar la cadencia de tratamiento
de recipientes únicamente gracias a una disposición de los medios
conocidos en la actualidad y por tanto en unas condiciones
relativamente económicas.
De acuerdo con una segunda realización, la
invención propone, para la puesta en práctica del procedimiento
anteriormente mencionado, un dispositivo de depósito de un
revestimiento en una cara de un recipiente de material
termoplástico con la ayuda de un plasma de baja presión por
excitación de un gas precursor por unas ondas electromagnéticas UHF
en una cavidad bajo vacío de modo circular que recibe el
mencionado recipiente, que consta de un generador de ondas UHF y un
guía de ondas UHF para conectar el mencionado generador a una
ventana de la pared lateral de la cavidad, dicho dispositivo, que
está dispuesto de acuerdo con la invención, se caracteriza por el
hecho de que el generador emite una onda electromagnética que
tiene una frecuencia f = 2,455 GHz y el diámetro de la cavidad es
sensiblemente de 273 mn para el establecimiento de un modo de
conexión TM 120 que genera en la cavidad dos campos simétricos que
tienen ellos mismos dos zonas de energía distintas, gracias a lo
cual es posible tratar simultáneamente dos recipientes en la
mencionada cavidad.
El generador es un magnetrón de uso corriente en
otros terrenos. En cuanto al diámetro de la cavidad, es
perfectamente compatible con las estructuras de las máquinas
actuales. Resulta por tanto posible, a través de un arreglo simple
de las máquinas actuales, duplicar la capacidad de tratamiento de
las máquinas ya que el diámetro de la cavidad permite el
tratamiento simultáneo de dos botellas del tipo de medio litro o
menos dispuestas lado a lado respectivamente en los dos campos
centrales.
De modo notablemente ventajoso, la cavidad
encierra dos envolturas en cuarzo dispuestas respectivamente
sensiblemente coaxialmente a los dos campos simétricos previamente
mencionados, la cavidad consta de una ventana única para la
inyección de las ondas UHF, la ventana está situada simétricamente
a caballo en el plano de simetría de ambos lados del cual están
situados los dos campos centrales, y una tapa única de obturación
de la cavidad está equipada con una única conexión a una fuente de
vacío que se desdobla para unirse respectivamente a las dos
envolturas previamente indicadas, de dos inyectores de gas precursor
conectados a una fuente única de gas precursor y de dos medios de
soporte para respectivamente los dos recipientes, de tal forma que
la puesta en práctica de las disposiciones de la invención no lleve
consigo una duplicación del material necesario (tales como los
captadores de presión interior y exterior al recipiente).
Es ventajoso que el dispositivo consta
igualmente de unas bandejas inferior y superior cuya posición, de
cada una, es regulable y que son propias para actuar sobre los
respectivos campos de retorno con el fin de afinar la conexión en
función de diferentes tipos de recipientes susceptibles de ser
tratados.
En el marco de la realización preferida
específicamente prevista, el dispositivo está previsto para el
revestimiento interno de los recipientes y a tal fin los inyectores
de gas precursor están previstos para entrar en el interior de los
respectivos recipientes cuando estos son soportados por unos medios
de soporte en las envolturas.
Se comprenderá mejor la invención con la lectura
de la descripción detallada que sigue de un modo preferido de
realización, muy particularmente adaptado al revestimiento interno
de recipientes y dado únicamente a título de ejemplo no limitativo.
En esta descripción, se refiere a los dibujos adjuntos en los
cuales:
- la figura 1 es un esquema que ilustra las
condiciones de puesta en práctica del procedimiento de la
invención; y
- la figura 2 es una representación esquemática
de un dispositivo que pone en práctica el procedimiento de la
invención.
En la figura 1 se ha esquematizado una cavidad
(1) de una forma general cilíndrica de revolución que presenta, en
su pared lateral, una abertura (2) por la que desemboca un guía de
ondas conectada a un generador de ondas electromagnéticas UHF (no
representado).
El generador UHF es un magnetrón que funciona a
una frecuencia de 2,455 GHz.
Para poder tratar varios recipientes (3)
simultáneamente en la cavidad (1) (los dos recipientes (3) están
esquematizados en línea a trazos), se elige dimensionar la cavidad,
en relación con la frecuencia de las ondas electromagnéticas UHF,
de tal forma que se obtenga un modo de conexión que genera varios
campos electromagnéticos en el interior de la cavidad, cada
recipiente (3) está dispuesto coaxialmente en un respectivo
campo.
Para una puesta en práctica de esta disposición,
se establece un modo de conexión TM 120 que genera dos campos
electromagnéticos simétricos que tienen ellos mismos dos zonas de
energía distintas, a saber dos campos centrales (4_{A} y
4_{B}), así como dos campos de retorno (5_{A} y 5_{B}),
situados periféricamente, en forma de judías, en relación con los
campos interiores, como se ha ilustrado en la figura 1. Los dos
recipientes (3) a tratar están dispuestos coaxialmente en los
campos centrales (4_{A} y 4_{B}), respectivamente. Además, es
deseable que las bandejas inferior (17_{i}) y superior (17_{S})
(visibles en la figura 2), con posiciones regulables, actúen sobre
el campo de retorno (5_{A} y 5_{B}) para afinar la conexión del
reactor en función de diferentes tipos de recipientes (3)
susceptibles de ser tratados.
En estas condiciones, la longitud de onda de
corte es
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\vskip1.000000\baselineskip
donde (R) es el radio de la cavidad
y (U) caracteriza el modo T_{120} con un valor U_{12} = 7,
0156.
La longitud de onda de corte (\lambda_{c})
tiene un valor próximo (ligeramente superior) a la longitud de onda
(\lambda) del generador
El radio (R) de la cavidad es:
La cavidad debe por tanto presentar
sensiblemente un diámetro de 273 mm.
El diámetro de la cavidad (1) constituido de
esta forma permite tratar simultáneamente dos recipientes tales
como dos botellas de 50 cl o menos. Gracias a este modo de
funcionamiento, se duplica la capacidad de tratamiento de cada
cavidad, lo que permite responder muy favorablemente a los deseos
de los usuarios conservando al mismo tiempo una cavidad que tiene
unas dimensiones compatibles con las estructuras giratorias
actualmente llevadas a cabo. Dicho de otra forma, las disposiciones
de acuerdo con la invención pueden ser puestas en práctica sin que
sea necesario volver a pensar la totalidad de la estructura
giratoria.
En la figura 2 se ilustra en vista lateral un
dispositivo de tratamiento de recipientes elaborado alrededor de la
cavidad (1) presentado esquemáticamente en la figura 1.
El dispositivo representado en la figura 2,
designado en su conjunto por la referencia numérica (6), consta de
una cavidad (o reactor) (1) cilíndrica de revolución que tiene
sensiblemente un diámetro de 273 mm. La pared lateral de la cavidad
(1) consta, aproximadamente a media altura, de una abertura (2) por
la cual desemboca un guía de ondas (no visible) conectada a un
generador UHF (7) (en gran parte escondido por la cavidad) - por
ejemplo constituido por un magnetrón - propio para funcionar a la
frecuencia de 2,455 GHz. Este dispositivo genera un modo de
conexión TM 120, con dos campos centrales del modo ilustrado en la
figura 1, estos dos campos centrales están centrados en los ejes (A
y B) mostrados en la figura 2.
La disposición del dispositivo se transpone de
la disposición de un dispositivo de tratamiento de un recipiente
único del modo descrito y representado notablemente en el documento
FR-A-2 799 994 ya citado. En
particular, se disponen en la cavidad dos envolturas (8) de cuarzo
dispuestas coaxialmente en los ejes (A y B) y en el interior de las
cuales están dispuestos dos recipientes (3) respectivamente; estas
dos envolturas (8) están montadas de modo estanco (juntas (18)) en
la cavidad y determinan cada una un recinto de un volumen reducido
en el cual el recipiente se puede disponer y que facilita la
obtención del vacío exigido por la generación del plasma necesario
para el depósito del revestimiento en cada recipiente.
Sin embargo, una ventaja de la disposición
retenida reside en el hecho de que la subestructura del
dispositivo sigue siendo única. Dicho de otra forma, la tapa única
(9) de la cavidad incorpora, por una parte, los órganos (10) de
soporte de los dos recipientes (3) y por otra parte, los medios de
conexión necesarios para la puesta bajo vacío de la cavidad y para
el insuflado del gas precursor necesario para la formación del
plasma, así como el captador de presión interior y el captador de
presión exterior.
Así, la tapa (9) está provista de una cámara
(10) conectada (por un conducto no visible en la figura 2) a una
fuente de vacío, dicha cámara (10) se extiende por encima de los
dos recipientes (3) y está en comunicación en (11) con el interior
de los recipientes. En el ejemplo representado, el paso (11) está
combinado con los medios de soporte (12) de cada recipiente
(3).
De acuerdo con la puesta en práctica preferida
de la invención para el revestimiento interno de los recipientes,
cada paso (11) está atravesado coaxialmente por un inyector (13) de
gas precursor que se sumerge en el interior del recipiente (3)
correspondiente. Los dos inyectores (13) se pueden conectar, en el
exterior de la tapa (9), a un conducto (14) único de unión con una
fuente (no visible en las figuras) de gas precursor.
Se puede además equipar la tapa (9) con una
válvula (15), para hacer comunicar la cámara (10) con unos
conductos (16) o bien para poner en comunicación el interior de los
recipientes (3) y el interior de las envolturas (8) durante la
puesta bajo vacío, o bien para aislarlos con el fin de poder crear
unas condiciones de presión diferencial, apropiadas para la
generación de un plasma en los recipientes.
En total, las disposiciones de acuerdo con la
invención, que consisten en establecer un modo de conexión TM120
para estar en disposición de tratar dos recipientes
simultáneamente, se revelan beneficiosos en el sentido en que se
tiene ciertamente necesidad de desdoblar todos los elementos que
cooperan de modo directo con los dos recipientes (dos envolturas de
cuarzo, dos inyectores, dos medios de soporte, dos orificios de
vacío), pero donde el resto de la instalación permanece común (una
única cavidad, un único generador UHF, una sola fuente y una sola
conducción para el vacío, una única fuente y una única conducción
para el gas precursor, un único captados de presión interna, un
único captador de presión externa, una única tapa y por tanto un
solo mecanismo de accionamiento (bajada, elevación) de la tapa, un
solo mecanismo de prensión de los recipientes para su colocación y
su traslación/evacuación, etc...).
Además, siendo la tapa (9) única, se conservan
unos medios de accionamiento únicos de la mencionada tapa para el
cierre/la abertura de la cavidad (1), tales como los expuestos en
el documento FR-A-2 799 994.
De un modo general, la disposición de la cavidad
(1) debe respetar la simetría aportada por los dos campos
centrales (4_{A}, 4_{B}). En particular, la ventana (2) por la
que la guía de ondas desemboca en la cavidad (1), está dispuesta en
el eje entre los dos campos centrales (4_{A}, 4_{B}), del modo
visible en las figuras 1 y 2. De la misma forma las columnas de
soporte de las bandejas (17_{i}, 17_{S}) de regulación de la
impedancia para respectivamente los campos externos (5_{A},
5_{B}) (no representadas para permitir que sean claramente
legibles los dibujos; ver por ejemplo el documento
FR-2 792 854) deben estar dispuestas simétricamente
por una y por otra parte de la ventana (2).
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Esta lista de referencias citadas por el
demandante se dirige únicamente a ayudar al lector y no forma parte
del documento de patente europea. Incluso si se ha procurado el
mayor cuidado en su concepción, no se pueden excluir errores u
omisiones y el OEB declina toda responsabilidad a este
respecto.
* FR 2799994 [0003]
* FR 2799994 A [0029] [0035]
* FR 2792854 A [0036].
Claims (6)
1. Procedimiento de depósito de un
revestimiento en una cara de un recipiente (3) en material
termoplástico con la ayuda de un plasma de baja presión por
excitación de un gas precursor por unas ondas electromagnéticas UHF
en una cavidad (1) bajo vacío de forma circular que recibe el
mencionado recipiente,
caracterizado por el hecho de que se
elige una frecuencia de las ondas electromagnéticas UHF que es tal
y que se da a la cavidad (1) una dimensión que es tal que se crea
un modo de conexión propio para engendrar varios campos
electromagnéticos en el interior de la cavidad, y por el hecho de
que se disponen respectivamente varios recipientes en la
mencionada cavidad (1) coaxialmente a los campos electromagnéticos,
gracias a lo cual es posible tratar simultáneamente varios
recipientes (3) en la misma cavidad (1).
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que se
establece un modo de conexión TM120 que genera dos campos
centrales (4_{A}, 4_{B}) en el interior de la cavidad, gracias a
lo cual se pueden tratar simultáneamente dos recipientes (3) en la
mencionada cavidad (1).
3. Dispositivo de depósito de un revestimiento
en una cara de al menos un recipiente (3) en un material
termoplástico con la ayuda de un plasma de baja presión por
excitación de un gas precursor por unas ondas electromagnéticas UHF
en una cavidad (1) bajo vacío de forma circular que recibe el
mencionado recipiente (3), que consta de un generador (7) de ondas
UHF y un guía de ondas UHF para conectar el mencionado generador a
una ventana (2) de la pared lateral de la cavidad (1),
caracterizado por el hecho de que el
generador (7) emite una onda electromagnética que tiene una
frecuencia f = 2,455 GHz y por el hecho de que el diámetro de la
cavidad (1) es de aproximadamente 273 mm para el establecimiento de
un modo de conexión TM120 que genera dos campos centrales (4_{A},
4_{B}) en la cavidad (1), gracias a lo cual es posible de tratar
simultáneamente dos recipientes (3) en la mencionada cavidad
(1).
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
3, caracterizado por el hecho de que la cavidad (1)
encierra dos envolturas (8) de cuarzo montadas de un modo estanco
en ésta y respectivamente dispuestas sensiblemente coaxialmente a
los dos campos centrales (4_{A}, 4_{B}), por el hecho de que la
cavidad (1) consta de una ventana (2) única para la inyección de
las ondas UHF, la ventana (2) está situada en el eje de simetría de
los dos campos centrales (4_{A}, 4_{B}) y por el hecho de que
una tapa (9) única de obturación de la cavidad (1) va equipada con
una única conexión (10) a una fuente de vacío que se desdobla (en
11) para que se conecte respectivamente a las dos envolturas (8)
previamente mencionadas, de dos inyectores (13) de gas precursor
conectados a una fuente única de gas precursor y de dos medios (12)
de soporte para respectivamente los dos recipientes (3).
5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
4, caracterizado por el hecho de que consta de unas bandejas
inferior (17_{i}) y superior (17_{S}) con una posición
regulable propias para actuar sobre los respectivos campos de
retorno (5_{A}, 5_{B}) con el fin de afinar la conexión en
función de diferentes tipos de recipientes (3) susceptibles de ser
tratados.
6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
4 o 5, caracterizado por el hecho de que está dispuesto
para el revestimiento interno de recipientes y por el hecho de que
para tal fin los inyectores (13) de gas precursor están dispuestos
para sumergirse en el interior de los respectivos recipientes (3)
cuando estos están soportados por unos medios de soporte en las
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