涂覆的容器的制造方法
【專利說明】涂覆的容器
[0001] 本發(fā)明整體設(shè)及聚締控容器領(lǐng)域。本發(fā)明的一個(gè)方面是涂覆有氣體阻隔涂層的聚 締控容器。具體地講，本發(fā)明設(shè)及涂覆有氣體阻隔涂層的聚締控容器，所述氣體阻隔涂層包 括第一氨化非晶氮化娃層和第二氨化非晶碳層。所述氨化非晶氮化娃層可沉積在所述容器 上，所述氨化非晶碳層可沉積在所述氨化非晶氮化娃層上。本發(fā)明的另一方面是涂覆聚締 控容器的方法，該方法包括通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法將氨化非晶氮化娃層沉積到 聚締控容器上，W及通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法將氨化非晶碳層沉積到所述氨化非 晶氮化娃層上的步驟。本發(fā)明的一個(gè)主題是涂覆有氣體阻隔涂層的聚締控容器用于儲(chǔ)存食 物或飲料的用途。
[0002] 聚締控聚合物(諸如聚乙締和聚丙締）因其輕盈、低成本和柔初性而被廣泛用于食 物包裝。然而，大多數(shù)聚締控材料的氣體阻隔性低，運(yùn)使氧氣或二氧化碳分子能夠輕易地滲 透由聚締控形成的包裝。因此，大多數(shù)塑料碳酸飲料瓶是由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇醋(PET)而 非聚締控形成的，因?yàn)镻ET的氣體阻隔性更佳。除了需要將氣體保留在容器中W外，還可能 需要排除氣體，例如排除氧氣可防止因容器中的內(nèi)容物的氧化而有損質(zhì)量。
[0003] -種提高聚締控的氣體阻隔性的方法是將聚締控與其他提供阻隔性的材料層合。 聚合物如乙締-乙締醇化V0H)提供良好的氧氣阻隔，但其受水分的不利影響，所W必須夾在 其他材料層之間W防受潮。要形成容器諸如盒子、瓶子和膠囊，聚締控聚合物可與高氧氣阻 隔聚合物擠壓在一起，然后吹塑形成瓶子或其他容器形狀。然而，多層共擠(multi-layer co-ex化usion)相對(duì)較貴，而且由塑料混合物形成的容器不易回收，所W對(duì)環(huán)境的影響大。 消費(fèi)者越來越關(guān)屯、包裝的再循環(huán)使用能力和過度包裝問題。但同時(shí)，他們無(wú)意在產(chǎn)品質(zhì)量 和便利性上做出妥協(xié)。因此，需要提供一種聚締控容器，它不僅具有良好的氣體阻隔性，而 且主要為單一聚締控材料，所W可W更容易回收。
[0004] 已有人嘗試?yán)缤ㄟ^等離子噴涂將很薄的阻隔材料層施加到塑料容器上。運(yùn)樣做 的優(yōu)點(diǎn)在于，由于對(duì)阻隔材料的消耗降到了最低程度，而且該容器可被視為單一材料，所W 可W更容易回收，因此最終的帶涂層的容器對(duì)環(huán)境的影響較小。US2002/0179603公開了能 讓塑料瓶的內(nèi)面或外面被阻隔涂層覆蓋的設(shè)備。其中使用氨化非晶碳作為涂層。通過等離 子噴涂PET容器獲得了可接受的結(jié)果。然而，聚締控容器存在更大的挑戰(zhàn)，不僅是因?yàn)樵摼?合物的滲透性更高，還由于涂覆到聚締控表面時(shí)附著力差，涂層中易產(chǎn)生針孔和裂紋。
[0005] US2004/0076836提出了通過低壓等離子體法沉積在聚合物基底上的氣體阻隔涂 層。其中用氨化非晶碳保護(hù)層覆蓋具有氧化娃基料(silicon oxide base)的阻隔層。
[0006] EP0372696描述了將氮化物膜和隨后的碳質(zhì)膜沉積到基底上的方法。例如，可先涂 覆第一氮化娃膜層，W保護(hù)下面的表面在碳質(zhì)膜沉積期間不受氣的任何不良腐蝕作用，再 將親水耐磨的含氣碳質(zhì)膜涂層施加到車窗上。
[0007] W002/26401描述了在塑料容器中沉積內(nèi)涂層的方法，例如將聚合碳和二氧化娃的 混合物涂覆到熱塑性材料諸如聚締控或聚醋上。
[000引 W02006/044254描述了涂覆聚締控或聚乳酸容器的內(nèi)表面W對(duì)氣體傳輸提供有效 阻隔的方法。該方法沉積聚有機(jī)硅氧烷和氧化娃(或非晶碳)層。
[0009] EP2363511公開了在其表面上沉積有氮化娃層W充當(dāng)氣體屏障的膜。通過用氣體 混合物諸如硅烷氣、氨氣和氨氣的混合物或者硅烷氣和氮?dú)獾幕旌衔镞M(jìn)行等離子噴涂，形 成氮化娃層。EP2363511未公開將氨化非晶碳沉積到氮化娃層上，也未提出涂覆注塑容器。 由于膜能夠容易地被輸送經(jīng)過等離子體，同時(shí)膜表面的所有區(qū)域被均勻地暴露并涂覆，所 W膜通常更容易成功進(jìn)行等離子噴涂。=維形狀諸如容器存在更大的問題，因?yàn)槿萜鞅砻?的一些區(qū)域比其他區(qū)域更難觸及。
[0010] EP2551216描述了具有等離子噴涂的阻隔層的容器。該容器可為咖啡容器。該專利 解釋了為了將其他組件例如內(nèi)置過濾器或隔膜密封至容器W封閉容器，沒有將等離子涂層 涂覆于容器的所有表面。使用了掩模來使密封區(qū)域沒有涂層，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的密封。需 要掩蓋容器的一些區(qū)域增加了噴涂工藝的復(fù)雜度，并且增大了形成不完整屏障而導(dǎo)致滲漏 的風(fēng)險(xiǎn)。
[0011] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提高現(xiàn)有技術(shù)水平并提供克服至少一些上述不便的改進(jìn)的 涂覆有氣體阻隔涂層的聚締控容器，或至少提供有用的替代形式。
[0012] 不能將本說明書中對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中的任何參考視為承認(rèn)此類現(xiàn)有技術(shù)為眾所 周知的技術(shù)或構(gòu)成本領(lǐng)域普遍常識(shí)的一部分。如本說明書中所用，詞語(yǔ)"包括"、"包含"和類 似的詞語(yǔ)不應(yīng)理解為排他性或窮舉性意義。換句話講，它們意指的是"包括但不限于"。
[0013] 本發(fā)明的目的可通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求進(jìn)一步拓展本發(fā)明 的構(gòu)想。
[0014] 因此，本發(fā)明在第一方面提供涂覆有氣體阻隔涂層的聚締控容器，所述氣體阻隔 涂層包括第一氨化非晶氮化娃層和第二氨化非晶碳層;所述氨化非晶氮化娃層沉積在所述 容器上，所述氨化非晶碳層沉積在所述氨化非晶氮化娃層上。在第二方面，本發(fā)明設(shè)及涂覆 聚締控容器的方法，該方法包括通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法將氨化非晶氮化娃層沉 積到聚締控容器上，W及通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法將氨化非晶碳層沉積到所述氨 化非晶氮化娃層上的步驟。本發(fā)明的第=方面設(shè)及本發(fā)明的聚締控容器用于儲(chǔ)存食物或飲 料的用途。
[0015] 發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的涂層如氧化娃層相比，用第一氨化非晶氮化娃層和 第二氨化非晶碳層涂覆聚締控容器能夠獲得更好的氣體阻隔性。按傳統(tǒng)方式涂覆多層涂層 膜來改善氣體阻隔性，每一層覆蓋前一層留下的任何微小間隙。運(yùn)種方法的問題在于，最終 的涂層膜越厚，就越可能產(chǎn)生裂紋并發(fā)生滲漏。發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，使用第一氨化非晶氮化 娃層和第二氨化非晶碳層，用很薄的膜就能夠獲得良好的氣體屏障。具有薄阻隔層減少了 裂紋問題，并降低了屏障成本。
[0016] 本發(fā)明提供涂覆聚締控容器的方法，該方法包括W下步驟：
[0017] a)通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法將一層氨化非晶氮化娃沉積到聚締控容器 上，
[0018] b)通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法將一層氨化非晶碳沉積到所述氨化非晶氮 化娃層上。
[0019] 本發(fā)明還設(shè)及根據(jù)本發(fā)明的聚締控容器的用途。
[0020] 圖1為要涂覆的聚丙締膠囊的側(cè)視圖。
[0021] 圖2為膠囊在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積裝置中的排列的照片。
[0022] 圖3為示出如何為透氧率測(cè)試準(zhǔn)備膠囊的圖。
[0023] 本發(fā)明部分設(shè)及涂覆有氣體阻隔涂層的聚締控容器，所述氣體阻隔涂層包括第一 氨化非晶氮化娃層和第二氨化非晶碳層;所述氨化非晶氮化娃層沉積在所述容器上，所述 氨化非晶碳層沉積在所述氨化非晶氮化娃層上。聚締控(或聚締)是指由簡(jiǎn)單締控(也稱為 締屬控)作為單體生成的聚合物。聚締控的例子包括聚乙締、聚丙締、聚甲基戊締和聚1-下 締。聚締控容器是指其結(jié)構(gòu)材料主要包含聚締控的容器。該容器的尺寸和形狀沒有特別限 審IJ，它可W是例如杯子、瓶子、托盤、盒子或膠囊。氣體阻隔涂層被施加到諸如塑料的材料上 W降低氣體滲透性。
[0024] 在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)，非晶氨化氮化娃是指娃和氮的非晶化合物，其通式為SiNx:H。 涂層中的氮化娃未經(jīng)過精確的化學(xué)計(jì)量，X的值可在0.5和1.5之間變化。非晶氨化氮化娃中 的氨的原子濃度可小于20at. %，例如小于IOat. %，又如小于5at. %。
[0025] 非晶碳是指不具有任何晶體結(jié)構(gòu)的游離反應(yīng)性炭?？捎冒眮矸€(wěn)定非晶碳材料。然 后可將此類材料稱為氨化非晶碳，C:H。本發(fā)明的聚締控容器可涂覆有氣體阻隔涂層，所述 氣體阻隔涂層由第一氨化非晶氮化娃層和第