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DE102008016923A1 - Apparatus for the plasma treatment of workpieces - Google Patents

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DE102008016923A1
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Abstract

Die Vorrichtung dient zur Plasmabehandlung von Werkstücken. Das Werkstück wird in eine zumindest teilweise evakuierbare Kammer einer Behandlungsstation eingesetzt. Die Plasmakammer ist von einem Kammerboden, einem Kammerdeckel sowie einer seitlichen Kammerwandung begrenzt. Im Bereich der Plasmakammer ist eine Dichtung zur Beaufschlagung eines Mündungsrandes des in die Plasmakammer eingesetzten Werkstückes angeordnet. Die Dichtung ist mindestens im Bereich ihrer dem Werkstück zuwendbaren Ausdehnung aus Metall ausgebildet. In mindestens einem vom Werkstück beaufschlagbaren Bereich ist die Dichtung als ein elastisch federndes Blech ausgebildet.The device is used for the plasma treatment of workpieces. The workpiece is inserted into an at least partially evacuatable chamber of a treatment station. The plasma chamber is limited by a chamber bottom, a chamber lid and a lateral chamber wall. In the area of the plasma chamber, a seal is arranged for acting on a mouth edge of the workpiece inserted into the plasma chamber. The seal is formed at least in the region of their workable extension of metal. In at least one region which can be acted upon by the workpiece, the seal is designed as an elastically resilient metal sheet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Werkstücken, die mindestens eine evakuierbare Plasmakammer zur Aufnahme der Werkstücke aufweist und bei der die Plasmakammer im Bereich einer Behandlungsstation angeordnet ist, sowie bei der die Plasmakammer von einem Kammerboden, einem Kammerdeckel sowie einer seitlichen Kammerwandung begrenzt ist und eine Dichtung zur Beaufschlagung eines Mündungsrandes des in die Plasmakammer eingesetzten Werkstückes aufweist.The Invention relates to a device for the plasma treatment of workpieces, the at least one evacuatable plasma chamber for receiving the workpieces and wherein the plasma chamber in the region of a treatment station is arranged, and in which the plasma chamber from a chamber floor, limited to a chamber lid and a lateral chamber wall is and a seal for acting on a mouth edge having the workpiece inserted into the plasma chamber.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt, um Kunststoffe mit Oberflächenbeschichtungen zu versehen. Insbesondere sind auch bereits derartige Vorrichtungen bekannt, um innere oder äußere Oberflächen von Behältern zu beschichten, die zur Verpackung von Flüssigkeiten vorgese hen sind. Darüber hinaus sind Einrichtungen zur Plasmasterilisation bekannt.such Devices are used, for example, to plastics To provide surface coatings. In particular are Also already such devices known to internal or external To coat surfaces of containers that vorgese for packaging of liquids are hen. About that In addition, facilities for plasma sterilization are known.

In der PCT-WO 95/22413 wird eine Plasmakammer zur Innenbeschichtung von Flaschen aus PET beschrieben. Die zu beschichtenden Flaschen werden durch einen beweglichen Boden in eine Plasmakammer hineingehoben und im Bereich einer Flaschenmündung mit einem Adapter in Verbindung gebracht. Durch den Adapter hindurch kann eine Evakuierung des Flascheninnenraumes erfolgen. Darüber hinaus wird durch den Adapter hindurch eine hohle Gaslanze in den Innenraum der Flaschen eingeführt, um Prozeßgas zuzuführen. Eine Zündung des Plasmas erfolgt unter Verwendung einer Mikrowelle.In the PCT WO 95/22413 a plasma chamber for the inner coating of PET bottles is described. The bottles to be coated are raised by a movable floor in a plasma chamber and brought in the area of a bottle mouth with an adapter in combination. Through the adapter, an evacuation of the bottle interior can take place. In addition, a hollow gas lance is inserted through the adapter into the interior of the bottles to supply process gas. Ignition of the plasma occurs using a microwave.

Aus dieser Veröffentlichung ist es auch bereits bekannt, eine Mehrzahl von Plasmakammern auf einem rotierenden Rad anzuordnen. Hierdurch wird eine hohe Produktionsrate von Flaschen je Zeiteinheit unterstützt.Out This publication is also already known, a Placing a plurality of plasma chambers on a rotating wheel. This results in a high production rate of bottles per unit time supported.

In der EP-OS 10 10 773 wird eine Zuführeinrichtung erläutert, um einen Flascheninnenraum zu evakuieren und mit Prozeßgas zu versorgen. In der PCT-WO 01/31680 wird eine Plasmakammer beschrieben, in die die Flaschen von einem beweglichen Deckel eingeführt werden, der zuvor mit einem Mündungsbereich der Flaschen verbunden wurde.In the EP-OS 10 10 773 a feeder is described to evacuate a bottle interior and to supply with process gas. In the PCT WO 01/31680 a plasma chamber is described in which the bottles are introduced by a movable lid which has been previously connected to a mouth region of the bottles.

Die PCT-WO 00/58631 zeigt ebenfalls bereits die Anordnung von Plasmastationen auf einem rotierenden Rad und beschreibt für eine derartige Anordnung eine gruppenweise Zuordnung von Unterdruckpumpen und Plasmastationen, um eine günstige Evakuierung der Kammern sowie der Innenräume der Flaschen zu unterstützen. Darüber hinaus wird die Beschichtung von mehreren Behältern in einer gemeinsamen Plasmastation bzw. einer gemeinsamen Kavität erwähnt.The PCT-WO 00/58631 also already shows the arrangement of plasma stations on a rotating wheel and describes for such an arrangement, a group assignment of vacuum pumps and plasma stations in order to promote a favorable evacuation of the chambers and the interiors of the bottles. In addition, the coating of several containers in a common plasma station or a common cavity is mentioned.

Eine weitere Anordnung zur Durchführung einer Innenbeschichtung von Flaschen wird in der PCT-WO 99/17334 beschrieben. Es wird hier insbesondere eine Anordnung eines Mikrowellengenerators oberhalb der Plasmakammer sowie eine Vakuum- und Betriebsmittelzuleitung durch einen Boden der Plasmakammer hindurch beschrieben.Another arrangement for performing an internal coating of bottles is in the PCT WO 99/17334 described. In particular, an arrangement of a microwave generator above the plasma chamber as well as a vacuum and resource supply line through a bottom of the plasma chamber will be described.

In der DE 10 2004 020 185 A1 wird bereits eine Gaslanze beschrieben, die in den Innenraum eines zu beschichtenden Vorformlings einfahrbar ist und zur Zuleitung von Prozeßgasen dient. Die Gaslanze ist in der Längsrichtung des Behälters positionierbar.In the DE 10 2004 020 185 A1 already a gas lance is described, which is retractable into the interior of a preform to be coated and serves for the supply of process gases. The gas lance is positionable in the longitudinal direction of the container.

Bei der überwiegenden Anzahl der bekannten Vorrichtungen werden zur Verbesserung von Barriereeigenschaften des thermoplastischen Kunststoffmaterials durch das Plasma erzeugte Behälterschichten aus Siliziumoxiden mit der allgemeinen chemischen Formel SiOx verwendet. Derartige Barriereschichten verhindern ein Eindringen von Sauerstoff in die verpackten Flüssigkeiten sowie ein Austreten von Kohlendioxid bei CO2-haltigen Flüssigkeiten.In the vast number of known devices for improvement of barrier properties of the thermoplastic plastic material through the plasma generated container layers of silicon oxides having the general chemical formula SiO x used. Such barrier layers prevent the penetration of oxygen into the packaged liquids and leakage of carbon dioxide in CO 2 -containing liquids.

Die bislang bekannten Vorrichtungen sind noch nicht in ausreichender Weise dafür geeignet, für eine Massenproduktion eingesetzt zu werden, bei der sowohl ein geringer Beschichtungspreis je Werkstück als auch eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erreicht werden muß.The Hitherto known devices are not yet sufficient Way suitable for mass production to be used in both a low coating price per workpiece as well as a high production speed must be achieved.

Bei einer Beschichtung einer Innenseite von flaschenartigen Behältern wird in der Regel im Innenraum des Behälters ein anderer Unterdruck als in einem den Behälter umgebenden Bereich der Plasmakammer erzeugt. Es ist deshalb erforderlich, den Behälter im Mündungsbereich abzudichten. Hierzu wird typischerweise in ein Halterungselement für den Behälter eine Dichtung eingesetzt, gegenüber der ein die Mündung des Behälters umgebender Rand verspannt wird. Als Material für diese Dichtung wird üblicherweise ein Silikon verwendet.at a coating of an inside of bottle-like containers is usually in the interior of the container another Underpressure as in an area surrounding the container the plasma chamber generated. It is therefore necessary to use the container seal in the mouth area. This typically becomes in a support member for the container a Inserted seal, opposite the one the mouth the container surrounding edge is clamped. As a material For this seal is usually a silicone used.

Die Verwendung derartiger Dichtungen aus Silikon weist den Vorteil auf, daß auch bei Riefen oder anderen Vertiefungen oder Erhebungen im Bereich des Mündungsrandes eine zuverlässige Abdichtung erreicht werden kann. Die Silikondichtungen besitzen jedoch den Nachteil, daß durch eine Einwirkung des Plasmas und der verwendeten reaktiven Gase sehr schnell eine Erosion der Oberfläche der Dichtung stattfindet und hierdurch ein häufiges Auswechseln erforderlich ist. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsbedingungen kann es hierdurch erforderlich sein, täglich die betreffenden Dichtungen auszuwechseln, was zu Produktionsunterbrechungen und damit verbundenen Kosten führt.The use of such seals made of silicone has the advantage that even with grooves or other depressions or elevations in the region of the mouth edge, a reliable seal can be achieved. However, the silicone gaskets have the disadvantage that, due to the action of the plasma and the reactive gases used, erosion of the surface of the gasket takes place very rapidly, which necessitates frequent replacement. Depending on the particular application conditions, it may be necessary to replace the respective seals daily, resulting in production bottlenecks and associated costs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß ein störungsarmer Betrieb bei vermindertem Wartungsaufwand unterstützt wird.task It is the object of the present invention to provide a device mentioned type to improve such that a low-interference Operation is supported with reduced maintenance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtung mindestens im Bereich ihrer dem Werkstück zuwendbaren Ausdehnung aus Metall ausgebildet ist und daß die Dichtung mindestens in einem vom Werkstück beaufschlagbaren Bereich als ein elastisch federndes Blech ausgebildet ist.These The object is achieved according to the invention that the seal at least in the area of their the workpiece malleable extension of metal is formed and that the Seal at least in one of the workpiece acted upon Area is designed as an elastically resilient metal sheet.

Die erfindungsgemäße metallische Dichtung besitzt eine erhebliche Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Einwirkung des Plasmas und von reaktiven Gasen. Ein verschleißbedingter Austausch kann hierdurch vermieden werden. Es ist le diglich erforderlich, in gewissen zeitlichen Abständen eine Reinigung der Dichtung vorzunehmen, wobei derartige Reinigungsarbeiten ohnehin hinsichtlich der weiteren Bauelemente auch erfolgen müssen. Durch die elastisch federnden Eigenschaften wird eine ausreichende Abdichtung bei einem im wesentlichen glattflächigen Rand des Mündungsabschnittes gewährleistet.The has metallic seal according to the invention a considerable resistance to an effect of the plasma and of reactive gases. A wear-related Exchange can be avoided. It is just necessary at certain intervals a cleaning of the seal anyway, with such cleaning anyway the other components must also be made. By the resilient properties will provide adequate sealing at a substantially smooth surface edge of the mouth portion guaranteed.

Ein dichtender Ausgleich von größeren Riefen oder anderen Unebenheiten im Rand des Mündungsabschnittes kann durch die metallische Dichtung zwar nicht erfolgen, dies ist aber auch nicht erforderlich, da entsprechende Behälter vor einer Befüllung ohnehin aussortiert werden, da kein ausreichend dichtes späteres Verschließen gewährleistet werden kann. Für derartige Behälter ist somit auch keine ordnungsgemäße Beschichtung erforderlich, so daß die gemäß dem Stand der Technik für erforderlich gehaltenen nachgiebigen Eigenschaften von Silikondichtungen entbehrlich sind.One sealing compensation of larger grooves or other bumps in the edge of the mouth section can Although not done by the metallic seal, but this is also not necessary, since appropriate container before a filling can be sorted out anyway, as no sufficient tight closure later can. For such containers is thus no proper coating required, so that the required according to the prior art retained resilient properties of silicone gaskets dispensable are.

Dauerelastische federnde Eigenschaften können dadurch bereitgestellt werden, daß die Dichtung mindestens bereichsweise aus einem Federstahl ausgebildet ist.permanently flexible resilient properties can be provided thereby that the seal at least partially made of a spring steel is trained.

Eine Beschichtung von flaschenartigen Werkstücken wird dadurch unterstützt, daß die Dichtung ringartig ausgebildet ist.A Coating of bottle-like workpieces is characterized supports that the seal ring-shaped is.

Zur Vermeidung eines Aufbaues unterschiedlicher elektrischer Potentiale wird vorgeschlagen, daß die metallische Dichtung in einem metallischen Haltelement angeordnet ist.to Avoidance of a build-up of different electrical potentials It is proposed that the metallic seal in a metallic holding element is arranged.

Eine ausreichende Beweglichkeit der Dichtung kann dadurch unterstützt werden, daß zwischen einer Auflagefläche des Halteelementes und der Dichtung ein Distanzelement angeordnet ist.A Sufficient mobility of the seal can be supported be that between a bearing surface of the retaining element and the seal is arranged a spacer element.

Eine preiswerte Fertigung der Bauteile wird dadurch unterstützt, daß das Distanzelement ringartig ausgebildet ist.A low-cost production of the components is supported, that the spacer element is designed like a ring.

Resultierende elastische Eigenschaften können dadurch gesteigert werden, daß das Distanzelement aus Kunststoff ausgebildet ist.resulting elastic properties can be increased by that the spacer element is formed of plastic.

Eine hohe Materialbeständigkeit kann dadurch erreicht werden, daß das Distanzelement aus Metall ausgebildet ist.A high material resistance can be achieved by that the spacer element is formed of metal.

Eine zuverlässige Positionierung der verwendeten Bauteile wird dadurch unterstützt, daß die Dichtung in eine Halterungsausnehmung des Halteelementes eingesetzt ist.A reliable positioning of the components used supported by the fact that the seal in a Halterungsausnehmung of the holding element is inserted.

Eine federnde Beweglichkeit der Dichtung wird dadurch unterstützt, daß sich die Dichtung ausgehend von einer seitlichen Begrenzung der Halterungsausnehmung weiter in Richtung einer Ausnehmung des Halteelementes erstreckt als das Distanzelement.A resilient mobility of the seal is supported by that the seal starting from a lateral boundary the Halterungsausnehmung further in the direction of a recess of the Holding element extends as the spacer element.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:In The drawings are embodiments of the invention shown schematically. Show it:

1 Eine Prinzipskizze einer Mehrzahl von Plasmakammern, die auf einem rotierenden Plasmarad angeordnet sind und bei der das Plasmarad mit Eingabe- und Ausgaberädern gekoppelt ist. 1 A schematic diagram of a plurality of plasma chambers, which are arranged on a rotating plasma wheel and in which the plasma wheel is coupled to input and output wheels.

2 eine Anordnung ähnlich zu 1, bei der die Plasmastation jeweils mit zwei Plasmakammern ausgestattet sind, 2 an arrangement similar to 1 in which the plasma stations are each equipped with two plasma chambers,

3 eine perspektivische Darstellung eines Plasmarades mit einer Vielzahl von Plasmakammern, 3 a perspective view of a plasma bath with a plurality of plasma chambers,

4 eine perspektivische Darstellung einer Plasmastation mit einer Kavität, 4 a perspective view of a plasma station with a cavity,

5 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß 4 mit geschlossener Plasmakammer, 5 a front view of the device according to 4 with closed plasma chamber,

6 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie VI-VI in 5, 6 a cross section along section line VI-VI in 5 .

7 eine vergrößerte geschnittene Darstellung eines Anschlußelementes zur Halterung des Werkstückes in der Plasmakammer sowie einer in das Werkstück einführbaren Gaslanze und 7 an enlarged sectional view of a connecting element for holding the workpiece in the plasma chamber and a insertable into the workpiece gas lance and

8 eine geschnittene vergrößerte Darstellung einer Dichtung mit zugeordneter Behältermündung. 8th a sectional enlarged view of a seal with associated container mouth.

Aus der Darstellung in 1 ist ein Plasmamodul (1) zu erkennen, das mit einem rotierenden Plasmarad (2) versehen ist. Entlang eines Umfanges des Plasmarades (2) sind eine Mehrzahl von Plasmastationen (3) angeordnet. Die Plasmastationen (3) sind mit Kavitäten (4) bzw. Plasmakammern (17) zur Aufnahme von zu behandelnden Werkstücken (5) versehen.From the illustration in 1 is a plasma module ( 1 ), which can be detected with a rotating plasma bath ( 2 ) is provided. Along a circumference of the plasma bath ( 2 ) are a plurality of plasma stations ( 3 ) arranged. The plasma stations ( 3 ) are with cavities ( 4 ) or plasma chambers ( 17 ) for receiving workpieces to be treated ( 5 ) Mistake.

Die zu behandelnden Werkstücke (5) werden dem Plasmamodul (1) im Bereich einer Eingabe (6) zugeführt und über ein Vereinzelungsrad (7) an ein Übergaberad (8) weitergeleitet, das mit positionierbaren Tragarmen (9) ausgestattet ist. Die Tragarme (9) sind relativ zu einem Sockel (10) des Übergaberades (8) verschwenkbar angeordnet, so daß eine Abstandsveränderung der Werkstücke (5) relativ zueinander durchgeführt werden kann. Hierdurch erfolgt eine Übergabe der Werkstücke (5) vom Übergaberad (8) an ein Eingaberad (11) mit einem relativ zum Vereinzelungsrad (7) vergrößerten Abstand der Werkstücke (5) relativ zueinander. Das Eingaberad (11) übergibt die zu behandelnden Werkstücke (5) an das Plasmarad (2). Nach einer Durchführung der Behandlung werden die behandelten Werkstücke (5) von einem Ausgaberad (12) aus dem Bereich des Plasmarades (2) entfernt und in den Bereich einer Ausgabestrecke (13) überführt.The workpieces to be treated ( 5 ) are the plasma module ( 1 ) in the area of an input ( 6 ) and via a separating wheel ( 7 ) to a transfer wheel ( 8th ), with positionable support arms ( 9 ) Is provided. The support arms ( 9 ) are relative to a pedestal ( 10 ) of the transfer wheel ( 8th ) arranged pivotable, so that a change in the distance of the workpieces ( 5 ) can be performed relative to each other. This results in a transfer of the workpieces ( 5 ) from the transfer wheel ( 8th ) to an input wheel ( 11 ) with a relative to the separating wheel ( 7 ) increased distance of the workpieces ( 5 ) relative to each other. The input wheel ( 11 ) transfers the workpieces to be treated ( 5 ) to the plasma bath ( 2 ). After the treatment has been carried out, the treated workpieces ( 5 ) from an output wheel ( 12 ) from the area of the plasma bath ( 2 ) and in the area of an output line ( 13 ).

Bei der Ausführungsform gemäß 2 sind die Plasmastationen (3) jeweils mit zwei Kavitäten (4) bzw. Plasmakammern (17) ausgestattet. Hierdurch können jeweils zwei Werkstücke (5) gleichzeitig behandelt werden. Grundsätzlich ist es hierbei möglich, die Kavitäten (4) vollständig voneinander getrennt auszubilden, grundsätzlich ist es aber auch möglich, in einem gemeinsamen Kavitätenraum lediglich Teilbereiche derart gegeneinander abzugrenzen, daß eine optimale Beschichtung aller Werkstücke (5) gewährleistet ist. Insbesondere ist hierbei daran gedacht, die Teilkavitäten zumindest durch separate Mikrowelleneinkopplungen gegeneinander abzugrenzen.In the embodiment according to 2 are the plasma stations ( 3 ) each with two cavities ( 4 ) or plasma chambers ( 17 ) fitted. This allows each two workpieces ( 5 ) are treated simultaneously. Basically, it is possible here, the cavities ( 4 ) completely separate from each other, but in principle it is also possible to delimit only partial areas in a common cavity space in such a way that an optimal coating of all workpieces ( 5 ) is guaranteed. In particular, this is thought to delimit the partial cavities at least by separate Mikrowelleneinkopplungen against each other.

3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Plasmamoduls (1) mit teilweise aufgebautem Plasmarad (2). Die Plasmastationen (3) sind auf einem Tragring (14) angeordnet, der als Teil einer Drehverbindung ausgebildet und im Bereich eines Maschinensockels (15) gelagert ist. Die Plasmastationen (3) weisen jeweils einen Stationsrahmen (16) auf, der Plasmakammern (17) haltert. Die Plasmakammern (17) weisen zylinderförmige Kammerwandungen (18) sowie Mikrowellengeneratoren (19) auf. 3 shows a perspective view of a plasma module ( 1 ) with partially constructed plasma wheel ( 2 ). The plasma stations ( 3 ) are on a support ring ( 14 ) formed as part of a rotary joint and in the region of a machine base ( 15 ) is stored. The plasma stations ( 3 ) each have a station frame ( 16 ), the plasma chambers ( 17 ) holds. The plasma chambers ( 17 ) have cylindrical chamber walls ( 18 ) as well as microwave generators ( 19 ) on.

In einem Zentrum des Plasmarades (2) ist ein Drehverteiler (20) angeordnet, über den die Plasmastationen (3) mit Betriebsmitteln sowie Energie versorgt werden. Zur Betriebsmittelverteilung können insbesondere Ringleitungen (21) eingesetzt werden.In a center of the plasma bath ( 2 ) is a rotary distributor ( 20 ), over which the plasma stations ( 3 ) are supplied with resources and energy. For resource distribution, in particular ring lines ( 21 ) are used.

Die zu behandelnden Werkstücke (5) sind unterhalb der zylinderförmigen Kammerwandungen (18) dargestellt. Unterteile der Plasmakammern (17) sind zur Vereinfachung jeweils nicht eingezeichnet.The workpieces to be treated ( 5 ) are below the cylindrical chamber walls ( 18 ). Parts of the plasma chambers ( 17 ) are not shown for simplicity.

4 zeigt eine Plasmastation (3) in perspektivischer Darstellung. Es ist zu erkennen, daß der Stationsrahmen (16) mit Führungsstangen (23) versehen ist, auf denen ein Schlitten (24) zur Halterung der zylinderförmigen Kammerwandung (18) geführt ist. 4 zeigt den Schlitten (24) mit Kammerwandung (18) in einem angehobenen Zustand, so daß das Werkstück (5) freigegeben ist. 4 shows a plasma station ( 3 ) in perspective view. It can be seen that the station frame ( 16 ) with guide rods ( 23 ), on which a carriage ( 24 ) for holding the cylindrical chamber wall ( 18 ) is guided. 4 shows the sledge ( 24 ) with chamber wall ( 18 ) in a raised state so that the workpiece ( 5 ) is released.

Im oberen Bereich der Plasmastation (3) ist der Mikrowellengenerator (19) angeordnet. Der Mikrowellengenerator (19) ist über eine Umlenkung (25) und einen Adapter (26) an einen Kopplungskanal (27) angeschlossen, der in die Plasmakammer (17) einmündet. Grundsätzlich kann der Mikrowellengenerator (19) sowohl unmittelbar im Bereich des Kammerdeckels (31) als auch über ein Distanzelement an den Kammerdeckel (31) angekoppelt mit einer vorgebbaren Entfernung zum Kammerdeckel (31) und somit in einem größeren Umgebungsbereich des Kammerdeckels (31) angeordnet werden. Der Adapter (26) hat die Funktion eines Übergangselementes und der Kopplungskanal (27) ist als ein Koaxialleiter ausgebildet. Im Bereich einer Einmündung des Kopplungskanals (27) in den Kammerdeckel (31) ist ein Quarzglasfenster angeordnet. Die Umlenkung (25) ist als ein Hohlleiter ausgebildet.In the upper area of the plasma station ( 3 ) is the microwave generator ( 19 ) arranged. The microwave generator ( 19 ) is via a redirection ( 25 ) and an adapter ( 26 ) to a coupling channel ( 27 ) connected to the plasma chamber ( 17 ). Basically, the microwave generator ( 19 ) both directly in the region of the chamber lid ( 31 ) as well as a spacer to the chamber lid ( 31 ) coupled with a predeterminable distance to the chamber lid ( 31 ) and thus in a larger surrounding area of the chamber lid ( 31 ) to be ordered. The adapter ( 26 ) has the function of a transition element and the coupling channel ( 27 ) is formed as a coaxial conductor. In the region of a junction of the coupling channel ( 27 ) in the chamber lid ( 31 ) A quartz glass window is arranged. The redirection ( 25 ) is formed as a waveguide.

Das Werkstück (5) wird von einem Halteelement (28) positioniert, das im Bereich eines Kammerbodens (29) angeordnet ist. Der Kammerboden (29) ist als Teil eines Kammersockels (30) ausgebildet. Zur Erleichterung einer Justage ist es möglich, den Kammersockel (30) im Bereich der Führungsstangen (23) zu fixieren. Eine andere Variante besteht darin, den Kammersockel (30) direkt am Stationsrahmen (16) zu befestigen. Bei einer derartigen Anordnung ist es beispielsweise auch möglich, die Führungsstangen (23) in vertikaler Richtung zweiteilig auszuführen.The workpiece ( 5 ) is supported by a holding element ( 28 ) positioned in the region of a chamber floor ( 29 ) is arranged. The chamber floor ( 29 ) is part of a chamber base ( 30 ) educated. To facilitate an adjustment, it is possible to use the chamber base ( 30 ) in the area of the guide rods ( 23 ) to fix. Another variant is the chamber base ( 30 ) directly at the station frame ( 16 ) to fix. In such an arrangement, it is also possible, for example, the guide rods ( 23 ) in two parts in the vertical direction.

5 zeigt eine Vorderansicht der Plasmastation (3) gemäß 3 in einem geschlossenen Zustand der Plasmakammer (17). Der Schlitten (24) mit der zylinderförmigen Kammerwandung (18) ist hierbei gegenüber der Positionierung in 4 abgesenkt, so daß die Kammerwandung (18) gegen den Kammerboden (29) gefahren ist. In diesem Positionierzustand kann die Plasmabeschichtung durchgeführt werden. 5 shows a front view of the plasma station ( 3 ) according to 3 in a closed state of the plasma chamber ( 17 ). The sled ( 24 ) with the cylindrical chamber wall ( 18 ) is opposite to the positioning in 4 lowered so that the chamber wall ( 18 ) against the chamber floor ( 29 ). In this positioning state, the plasma coating can be performed.

6 zeigt in einer Vertikalschnittdarstellung die Anordnung gemäß 5. Es ist insbesondere zu erkennen, daß der Kopplungskanal (27) in einen Kammerdeckel (31) einmündet, der einen seitlich überstehenden Flansch (32) aufweist. Im Bereich des Flansches (32) ist eine Dichtung (33) angeordnet, die von einem Innenflansch (34) der Kammerwandung (18) beaufschlagt wird. In einem abgesenkten Zustand der Kammerwandung (18) erfolgt hierdurch eine Abdichtung der Kammerwandung (18) relativ zum Kammerdeckel (31). Eine weitere Dichtung (35) ist in einem unteren Bereich der Kammerwan dung (18) angeordnet, um auch hier eine Abdichtung relativ zum Kammerboden (29) zu gewährleisten. 6 shows in a vertical sectional view of the arrangement according to 5 , It can be seen in particular that the coupling channel ( 27 ) in a chamber lid ( 31 ), one side protruding flange ( 32 ) having. In the area of the flange ( 32 ) is a seal ( 33 ) arranged by an inner flange ( 34 ) of the chamber wall ( 18 ) is applied. In a lowered state of the chamber wall ( 18 ), thereby sealing the chamber wall ( 18 ) relative to the chamber lid ( 31 ). Another seal ( 35 ) is in a lower region of the chamber wall ( 18 ) arranged to seal here also relative to the chamber bottom ( 29 ) to ensure.

In der in 6 dargestellten Positionierung umschließt die Kammerwandung (18) die Kavität (4), so daß sowohl ein Innenraum der Kavität (4) als auch ein Innenraum des Werkstückes (5) evakuiert werden können. Zur Unterstützung einer Zuleitung von Prozeßgas ist im Bereich des Kammersockels (30) eine hohle Gaslanze (36) angeordnet, die in den Innenraum des Werkstückes (5) hineinverfahrbar ist. Zur Durchführung einer Positionierung der Gaslanze (36) wird diese von einem Lanzenschlitten (37) gehaltert, der entlang der Führungsstangen (23) positionierbar ist. Innerhalb des Lanzenschlittens (37) verläuft ein Prozeßgaskanal (38), der in der in 6 dargestellten angehobenen Positionierung mit einem Gasanschluß (39) des Kammersockels (30) gekoppelt ist. Durch diese Anordnung werden schlauchartige Verbindungselemente am Lanzenschlitten (37) vermieden.In the in 6 The positioning shown encloses the chamber wall ( 18 ) the cavity ( 4 ), so that both an interior of the cavity ( 4 ) as well as an interior of the workpiece ( 5 ) can be evacuated. To support a supply of process gas is in the range of the chamber base ( 30 ) a hollow gas lance ( 36 ) arranged in the interior of the workpiece ( 5 ) is movable into it. To carry out a positioning of the gas lance ( 36 ) this is from a lance sled ( 37 ) supported along the guide rods ( 23 ) is positionable. Inside the lance carriage ( 37 ) runs a process gas channel ( 38 ), which in the in 6 illustrated raised positioning with a gas connection ( 39 ) of the chamber base ( 30 ) is coupled. By this arrangement hose-like connecting elements on the lance carriage ( 37 ) avoided.

In der in 7 dargestellten Positionierung ist ein an der Gaslanze (36) montierter Schubteller (45) gegen den Außenflansch (44) geführt und drückt das Halteelement (28) in seine obere Endpositionierung. In dieser Positionierung ist ein Innenraum des Werkstückes (5) gegenüber dem Innenraum der Kavität (4) isoliert. In einem abgesenkten Zustand der Lanze (36) verschiebt die Druckfeder (43) das Halteelement (28) relativ zur Führungshülse (41) derart, daß eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Werkstückes (5) und dem Innenraum der Kavität (4) geschaffen ist.In the in 7 Positioning shown is a at the gas lance ( 36 ) mounted sliding plate ( 45 ) against the outer flange ( 44 ) and presses the retaining element ( 28 ) in its upper end position. In this positioning is an interior of the workpiece ( 5 ) with respect to the interior of the cavity ( 4 ) isolated. In a lowered state of the lance ( 36 ) shifts the compression spring ( 43 ) the retaining element ( 28 ) relative to the guide sleeve ( 41 ) such that a connection between the interior of the workpiece ( 5 ) and the interior of the cavity ( 4 ) is created.

Alternativ zur vorstehend erläuterten Konstruktion der Plasmastation ist es aber erfindungsgemäß aber auch möglich, das Werkstück (5) in eine relativ zur zugeordneten Tragstruktur unbewegliche Plasmakammer (17) einzuführen.Alternatively to the above-described construction of the plasma station but it is also possible according to the invention, the workpiece ( 5 ) in a relative to the associated support structure immovable plasma chamber ( 17 ) introduce.

Ebenfalls ist es möglich, alternativ zur dargestellten Beschichtung der Werkstücke (5) mit ihren Mündungen in lotrechter Richtung nach unten eine Beschichtung der Werkstücke mit ihren Mündungen in lotrechter Richtung nach oben durchzuführen. Insbesondere ist daran gedacht, eine Beschichtung von flaschenförmigen Werkstücken (5) durchzuführen. Derartige Flaschen sind ebenfalls bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff ausgebildet. Vorzugsweise ist an die Verwendung von PET oder PP gedacht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dienen die beschichteten Flaschen zur Aufnahme von Getränken.It is also possible, as an alternative to the illustrated coating of the workpieces ( 5 ) With their mouths in the vertical direction down a coating of the workpieces with their mouths in the vertical direction to perform upward. In particular, it is intended to provide a coating of bottle-shaped workpieces ( 5 ). Such bottles are also preferably formed from a thermoplastic material. Preferably, the use of PET or PP is intended. According to a further preferred embodiment, the coated bottles serve to receive drinks.

Ein typischer Behandlungsvorgang wird im folgenden am Beispiel eines Beschichtungsvorganges erläutert und derart durchgeführt, daß zunächst das Werkstück (5) unter Verwendung des Eingaberades (11) zum Plasmarad (2) transportiert wird und daß in einem hochgeschobenen Zustand der hülsenartigen Kammerwandung (18) das Einsetzen des Werkstückes (5) in die Plasmastation (3) erfolgt. Nach einem Abschluß des Einsetzvorganges wird die Kammerwandung (18) in ihre abgedichtete Positionierung abgesenkt und zunächst gleichzeitig eine Evakuierung sowohl der Kavität (4) als auch eines Innenraumes des Werkstückes (5) durchgeführt.A typical treatment process is explained below using the example of a coating process and carried out such that first the workpiece ( 5 ) using the input wheel ( 11 ) to the plasma bath ( 2 ) is transported and that in a pushed-up state of the sleeve-like chamber wall ( 18 ) the insertion of the workpiece ( 5 ) into the plasma station ( 3 ) he follows. After completion of the insertion process, the chamber wall ( 18 ) lowered into their sealed positioning and initially simultaneously evacuation of both the cavity ( 4 ) as well as an interior of the workpiece ( 5 ) carried out.

Nach einer ausreichenden Evakuierung des Innenraumes der Kavität (4) wird die Lanze (36) in den Innenraum des Werkstückes (5) eingefahren und durch eine Verschiebung des Halteelementes (28) eine Abschottung des Innenraumes des Werkstückes (5) gegenüber dem Innenraum der Kavität (4) durchgeführt. Ebenfalls ist es möglich, die Gaslanze (36) bereits synchron zur beginnenden Evakuierung des Innenraumes der Kavität in das Werkstück (5) hinein zu verfahren. Der Druck im Innenraum des Werkstückes (5) wird anschließend noch weiter abgesenkt. Darüber hinaus ist auch daran gedacht, die Positionierbewegung der Gaslanze (36) wenigstens teilweise bereits parallel zur Positionierung der Kammerwandung (18) durchzuführen. Nach Erreichen eines ausreichend tiefen Unterdruckes wird Prozeßgas in den Innenraum des Werkstückes (5) eingeleitet und mit Hilfe des Mikrowellengenerators (19) das Plasma gezündet. Insbesondere ist daran gedacht, mit Hilfe des Plasmas sowohl einen Haftvermittler auf eine innere Oberfläche des Werkstückes (5) als auch die eigentliche Barriereschicht aus Siliziumoxiden abzuscheiden.After sufficient evacuation of the interior of the cavity ( 4 ) the lance ( 36 ) in the interior of the workpiece ( 5 ) retracted and by a displacement of the retaining element ( 28 ) a foreclosure of the interior of the workpiece ( 5 ) with respect to the interior of the cavity ( 4 ) carried out. It is also possible to use the gas lance ( 36 ) synchronously with the beginning evacuation of the interior of the cavity into the workpiece ( 5 ). The pressure in the interior of the workpiece ( 5 ) is then lowered even further. In addition, it is also thought, the positioning movement of the gas lance ( 36 ) at least partially already parallel to the positioning of the chamber wall ( 18 ). After reaching a sufficiently low negative pressure process gas in the interior of the workpiece ( 5 ) and with the aid of the microwave generator ( 19 ) ignited the plasma. In particular, it is envisaged with the aid of the plasma both a bonding agent on an inner surface of the workpiece ( 5 ) as well as the actual barrier layer of silicon oxides.

Nach einem Abschluß des Beschichtungsvorganges wird die Gaslanze (36) wieder aus dem Innenraum des Werkstückes (5) entfernt und die Plasmakammer (17) sowie der Innenraum des Werkstückes (5) werden belüftet. Nach Erreichen des Umgebungsdruckes innerhalb der Kavität (4) wird die Kammerwandung (18) wieder angehoben, um eine Entnahme des beschichteten Werkstückes (5) sowie eine Eingabe eines neuen zu beschichtenden Werkstückes (5) durchzuführen.After completion of the coating process, the gas lance ( 36 ) again from the interior of the workpiece ( 5 ) and the plasma chamber ( 17 ) as well as the interior of the workpiece ( 5 ) are ventilated. After reaching the ambient pressure within the cavity ( 4 ) the chamber wall ( 18 ) raised again to a removal of the coated workpiece ( 5 ) as well as an input of a new workpiece to be coated ( 5 ).

Eine Positionierung der Kammerwandung (18), des Dichtelementes (28) und/oder der Gaslanze (36) kann unter Verwendung unterschiedlicher Antriebsaggregate erfolgen. Grundsätzlich ist die Verwendung pneumatischer Antriebe und/oder elektrischer Antriebe, insbesondere in einer Ausführungsform als Linearmotor, denkbar. Insbesondere ist aber daran gedacht, zur Unterstützung einer exakten Bewegungskoordinierung mit einer Rotation des Plasmarades (2) eine Kurvensteuerung zu realisieren. Die Kurvensteuerung kann beispielsweise derart ausgeführt sein, daß entlang eines Umfanges des Plasmarades (2) Steuerkurven angeordnet sind, entlang derer Kurvenrollen geführt werden. Die Kurvenrollen sind mit den jeweils zu positionierenden Bauelementen gekoppelt.Positioning of the chamber wall ( 18 ), of the sealing element ( 28 ) and / or the gas lance ( 36 ) can be done using different drive units. In principle, the use of pneumatic drives and / or electric drives, in particular in one embodiment as a linear motor, conceivable. In particular, however, it is intended to support an exact Be motion coordination with a rotation of the plasma wheel ( 2 ) to realize a cam control. The curve control may for example be designed such that along a circumference of the plasma bath ( 2 ) Are arranged control curves along which cam rollers are guided. The cam rollers are coupled to the respective components to be positioned.

7 zeigt in einem Übergangsbereich vom Halteelement (28) zu einem Mündungsbereich (46) des Werkstückes (5) eine Dichtung (47). Der Mündungsbereich (46) des behälterartigen Werkstückes (5) ragt ausgehend von der Kavität (4) in eine Halterungsausnehmung (48) des Halteelementes (48) hinein, in die auch die Dichtung (47) eingesetzt ist. Der Mündungsbereich (46) grenzt mit einem Mündungsrand (49) gegen die Dichtung (47). Die Dichtung (47) ist mindestens im Bereich ihrer dem Mündungsrand (49) zugewandten Ausdehnung aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, ausgebildet. 7 shows in a transition region of the holding element ( 28 ) to a mouth area ( 46 ) of the workpiece ( 5 ) a seal ( 47 ). The mouth area ( 46 ) of the container-like workpiece ( 5 ) protrudes from the cavity ( 4 ) in a retaining recess ( 48 ) of the retaining element ( 48 ) into which the seal ( 47 ) is used. The mouth area ( 46 ) borders with a mouth edge ( 49 ) against the seal ( 47 ). The seal ( 47 ) is at least in the region of the mouth edge ( 49 ) facing extension of metal, preferably made of stainless steel formed.

8 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Querschnittes durch die Dichtung (47) mit zugeordnetem Mündungsbereich (46). Es ist zu erkennen, daß die Dichtung (47) ringartig und in Richtung einer Längsachse (50), die sich durch die Ausnehmung (40) im Bereich des Halteelementes (28) hindurch erstreckt, relativ dünn ausgebildet ist. Darüber hinaus ragt die Dichtung (47) in einem vom Mündungsabschnitt (46) beaufschlagten Auflagebereich in die Ausnehmung (40) derart hinein, daß bei einer Kraftbeaufschlagung der Dichtung (47) durch den Mündungsbereich (46) in Richtung der Längsachse (50) eine elastische Biegeverformung der Dichtung (47) möglich ist. 8th shows an enlarged view of a cross section through the seal ( 47 ) with associated mouth area ( 46 ). It can be seen that the seal ( 47 ) ring-like and in the direction of a longitudinal axis ( 50 ) extending through the recess ( 40 ) in the region of the holding element ( 28 ) extends through, is relatively thin. In addition, the seal sticks out ( 47 ) in one of the mouth section ( 46 ) acted upon support area in the recess ( 40 ) in such a way that when a force is applied to the seal ( 47 ) through the mouth area ( 46 ) in the direction of the longitudinal axis ( 50 ) an elastic bending deformation of the seal ( 47 ) is possible.

Gemäß der Ausführungsform in 8 liegt die Dichtung (47) auf einem Distanzelement (51) auf, das vorzugsweise ringartig ausgebildet ist. Durch das Distanzelement (51) wird gewährleistet, daß die Dichtung zu einer Auflagefläche (52) der Halterungsausnehmung (48) einen ausreichenden Abstand aufweist, um die elastische Verformung der Dichtung (47) zu ermöglichen. Grundsätzlich ist es denkbar, die Dichtung (47) und das Distanzelement (51) einteilig auszubilden. Beispielsweise ist auch daran gedacht, das Distanzelement (51) als umgebogenen Flansch der Dichtung (47) zu realisieren oder keine ringartige Ausbildung des Distanzelementes (51) vorzusehen, sondern lediglich einzelne Segmentbereiche der Dichtung (47) umzubiegen.According to the embodiment in FIG 8th lies the seal ( 47 ) on a spacer element ( 51 ), which is preferably ring-shaped. Through the spacer element ( 51 ) ensures that the seal to a support surface ( 52 ) of the retaining recess ( 48 ) has a sufficient distance to the elastic deformation of the seal ( 47 ). Basically, it is conceivable that the seal ( 47 ) and the spacer element ( 51 ) in one piece. For example, it is also thought, the spacer ( 51 ) as a bent flange of the seal ( 47 ) or no annular formation of the spacer element ( 51 ), but only individual segment areas of the seal ( 47 ) bend over.

Als Material für das Distanzelement (51) kommt beispielsweise Silikon in Frage. Es ist aber auch möglich, das Distanzelement (51) aus Metall auszubilden, insbesondere ist auch hier an eine Verwendung von Edelstahl gedacht.As material for the spacer element ( 51 ) is for example silicone in question. But it is also possible, the spacer element ( 51 ) Made of metal, in particular, is also intended here to use of stainless steel.

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Claims (10)

Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Werkstücken, die mindestens eine evakuierbare Plasmakammer zur Aufnahme der Werkstücke aufweist und bei der die Plasmakammer im Bereich einer Behandlungsstation angeordnet ist, sowie bei der die Plasmakammer von einem Kammerboden, einem Kammerdeckel sowie einer seitlichen Kammerwandung begrenzt ist und eine Dichtung zur Beaufschlagung eines Mündungsrandes (49) des in die Plasmakammer (17) eingesetzten Werkstückes (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (47) mindestens im Bereich ihrer dem Werkstück (5) zuwendbaren Ausdehnung aus Metall ausgebildet ist und daß die Dichtung (47) mindestens in einem vom Werkstück (5) beaufschlagbaren Bereich als ein elastisch federndes Blech ausgebildet ist.Apparatus for plasma treatment of workpieces, which has at least one evacuatable plasma chamber for receiving the workpieces and in which the plasma chamber is arranged in the region of a treatment station, and in which the plasma chamber is bounded by a chamber bottom, a chamber lid and a lateral chamber wall and a seal for acting of a mouth edge ( 49 ) of the plasma chamber ( 17 ) used workpiece ( 5 ), characterized in that the seal ( 47 ) at least in the region of the workpiece ( 5 ) malleable extension of metal is formed and that the seal ( 47 ) at least in one of the workpiece ( 5 ) acted upon area is formed as an elastically resilient metal sheet. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (47) mindestens bereichsweise aus einem Federstahl ausgebildet ist.Device according to claim 1, characterized in that the seal ( 47 ) is at least partially formed of a spring steel. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (47) ringartig ausgebildet ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the seal ( 47 ) is formed like a ring. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Dichtung (47) in einem metallischen Haltelement (28) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the metallic seal ( 47 ) in a metallic holding element ( 28 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Auflagefläche (52) des Halteelementes (28) und der Dichtung (47) ein Distanzelement (51) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that between a support surface ( 52 ) of the retaining element ( 28 ) and the seal ( 47 ) a spacer element ( 51 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement (51) ringartig ausgebildet ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the spacer element ( 51 ) is formed like a ring. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement (51) aus Kunststoff ausgebildet ist.Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the spacer element ( 51 ) is formed of plastic. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement (51) aus Metall ausgebildet ist.Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the spacer element ( 51 ) is formed of metal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (47) in eine Halterungsausnehmung (48) des Halteelementes (28) eingesetzt ist.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the seal ( 47 ) in a retaining recess ( 48 ) of the retaining element ( 28 ) is used. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtung (47) ausgehend von einer seitlichen Begrenzung (53) der Halterungsausnehmung (48) weiter in Richtung einer Ausnehmung (40) des Halteelementes (28) erstreckt als das Distanzelement (51).Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the seal ( 47 ) starting from a lateral boundary ( 53 ) of the retaining recess ( 48 ) in the direction of a recess ( 40 ) of the retaining element ( 28 ) extends as the spacer element ( 51 ).
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