CN101855698A - 用于对工件进行等离子处理的装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的装置用于对工件进行等离子处理。将工件装入处理站的可以至少部分地抽真空的室(17)内。等离子室由室底部(29)、室盖(31)以及侧面的室壁(18)所限定并且具有可定位的气体喷枪(36)。气体喷枪至少区域性地由电介质构成。

Description

用于对工件进行等离子处理的装置
技术领域
本发明涉及用于对工件进行等离子处理的装置，其具有至少一个用于接收工件的可抽真空的等离子室，在此等离子室设置在处理站的区域内，以及在此等离子室由室底部、室盖以及侧面的室壁所限定并且具有可定位的气体喷枪。
背景技术
例如使用此类装置，从而使塑料具有表面涂层。特别是此类装置也已经是已知的，以涂覆用于包装液体的容器的内表面或外表面。此外，还已知用于等离子杀菌的装置。
PCT-WO 95/22413描述了一种用于对PET瓶进行内部涂覆的等离子室。将待涂覆的瓶通过移动的底部送入等离子室中，并在瓶口的范围内与转接器相连接。可以经由转接器对瓶的内部空间抽真空。此外，将空心的气体喷枪经由转接器引入瓶的内部空间，从而导入工艺气体。使用微波对等离子体点火。
由该文献还已知，多个等离子室设置在转动的轮上。由此有助于单位时间的瓶的高产率。
EP-OS 1010773阐述了一种导入装置，以对瓶的内部空间抽真空并供应工艺气体。PCT-WO 01/31680描述了一种等离子室，将瓶从移动的盖子引入其中，该盖子事先与瓶口区域相连接。
PCT-WO 00/58631同样已经描述了在转动的轮上的等离子站的布局，并描述了对于此类布局成组地分配真空泵和等离子站，以促进对室及瓶的内部空间有利地抽真空。此外，还描述了在共同的等离子站或共同的空穴中对多个容器进行涂覆。
PCT-WO 99/17334描述了用于对瓶的内部实施涂覆的另一种布局。在此特别地描述了将微波发生器设置在等离子室上方以及穿过等离子室底部引入真空设备和电气设备。
DE 102004020185A1已经描述了一种气体喷枪，可将其引入待涂覆的预型件的内部空间内，并用于导入工艺气体。气体喷枪可以在容器的纵向上定位。
对于主要数量的已知的装置，使用通过等离子体产生的由具有化学通式SiOx的硅氧化物制成的容器的层，以改善热塑性塑料材料的阻隔性能。此类阻隔层防止氧进入所包装的液体中并防止在含有CO2的液体的情况下排出二氧化碳。
目前已知的装置不足以适合用于大规模生产，其中必须实现每个工件的低涂覆价格以及高的产率。
特别是出现以下问题，微波不仅传播进入气体喷枪的内部空间，而且还传播进入在阀门组的区域内围绕气体喷枪的环形间隙中，该阀门组设置在涂覆室附近。因为工艺气体不仅处于气体喷枪的内部空间内，而且处于阀门组的区域内，所以进入的微波也在该区域内导致等离子体的点火，并由此发挥涂覆作用。该非期望的涂层一方面使提供的流体截面变窄，此外还损害相关元件的可移动性。关于在阀门组的区域内的阀门，在一定的运行时间之后特别是无法实现阀门的密封性关闭，因而需要通常的维修周期和清洁工作。
发明内容
本发明的目的在于改进前述类型的装置从而有助于以减少的维修费用干扰少地运行。
气体喷枪至少区域性地由电介质构成，从而根据本发明实现该目的。
根据本发明发现，根据现有技术使用的金属的管状气体喷枪有助于微波非期望地传播进入瓶的支架的内部空间内以及传播进入阀门组的区域内。通过使用电介质气体喷枪抵抗相应的微波传播。
此外还强调，使用电介质气体喷枪有助于使涂覆过程适应于瓶的不同几何形状和不同的产品要求。取决于具体的涂覆要求，气体喷枪不同程度地突出于待涂覆的容器中。在此金属的气体喷枪影响微波的传播，从而在现有技术中需要取决于气体喷枪的各自位置而适应微波的发生。在使用电介质气体喷枪时，与气体喷枪的具体位置无关地没有出现对微波传播值得一提的影响，从而可以明显更简单地控制该过程。
气体喷枪至少区域性地外侧由电介质构成，从而在同时提供对于起作用的微波的屏蔽作用的情况下实现高的机械稳定性。
气体喷枪以管状构成并且至少区域性地在管壁的整个厚度上由电介质构成，从而有利于价格便宜的构造。
气体喷枪至少在突出于等离子室内的区域中由电介质构成，从而可以避免取决于气体喷枪的位置而改变共振特性。
气体喷枪至少在一个区域内由电介质构成，该区域由定位工件的支承元件朝向等离子室的区域包围，从而避免微波从等离子室的区域逸出。
气体喷枪至少在一个区域内由电介质构成，该区域由室底座朝向等离子室的区域包围，从而可以避免在室底座的区域内非期望地涂覆。
为了避免非期望地涂覆阀门或真空通道，建议气体喷枪至少在一个区域内由电介质构成，该区域由阀门组朝向等离子室的区域包围。
气体喷枪完全由电介质构成，从而提供可以特别简单地制造的气体喷枪的构造。
气体喷枪由至少两种在径向上彼此上下设置的不同电介质构成，从而实现不同材料特性的组合。
此外还想到，气体喷枪由至少两种在长度方向上彼此上下设置的不同电介质构成。
电介质至少部分地由碳组成，从而提供优选的介电特性。
电介质至少部分地由碳纤维组成，从而还实现高的机械稳定性。
电介质至少部分地由陶瓷组成，从而可以基本上避免气体喷枪被起作用的工艺气体磨损。
电介质至少部分地由塑料组成，有助于价格便宜地制造气体喷枪。
在附图中示意性地示出本发明的实施例。
附图说明
图1所示为多个等离子室的示意图，等离子室设置在转动的等离子轮上并且在此等离子轮与输入轮和输出轮相连接。
图2所示为类似于图1的布局，在此等离子站均配备有两个等离子室。
图3所示为具有多个等离子室的等离子轮的透视图。
图4所示为具有空穴的等离子站的透视图。
图5所示为具有封闭的等离子室的根据图4的装置的正视图。
图6所示为根据图5中的切割线VI-VI的横截面。
图7所示为用于支承在等离子室中的工件的连接元件以及可引入工件中的气体喷枪的放大的截面图。
具体实施方式
图1中示出等离子模块(1)，其具有转动的等离子轮(2)。沿着等离子轮(2)的周长设置有多个等离子站(3)。等离子站(3)具有空穴(4)或等离子室(17)以接收待处理的工件(5)。
将待处理的工件(5)引入在输入区域(6)中的等离子模块(1)，并经由隔离轮(7，Vereinzelungsrad)进一步引导至配备有可定位的支承臂(9)的传输轮(8)。支承臂(9)可以相对于传输轮(8)的底座(10)摆动的方式设置，从而可以改变工件(5)的相互距离。由此以工件(5)相对于隔离轮(7)变大的相互距离，将工件(5)从传输轮(8)传输至输入轮(11)。输入轮(11)将待处理的工件(5)传输至等离子轮(2)。在实施处理之后，由输出轮(12)将经处理的工件(5)从等离子轮(2)的区域取出，并传输至输出段(13)的区域内。
在根据图2的实施方案中，等离子站(3)各自配备有两个空穴(4)或等离子室(17)。由此可以同时分别处理两个工件(5)。在此，空穴(4)原则上可以完全互相分离地构成，但原则上也可在共同的空穴空间内仅有部分区域互相划定界限，从而确保最佳地涂覆所有的工件(5)。在此特别是想到，部分空穴至少通过分离的微波耦合(Mikrowellen-einkopplungen)而互相划定界限。
图3所示为具有部分地构成的等离子轮(2)的等离子模块(1)的透视图。等离子站(3)设置在支承环(14)上，支承环作为转动连接的部分而构成并放置在机器底座(15)的区域内。等离子站(3)各自具有支承等离子室(17)的站框架(16)。等离子室(17)具有圆柱形的室壁(18)以及微波发生器(19)。
在等离子轮(2)的中心设置有转动分配器(20)，经由转动分配器向等离子站(3)提供电气设备(Betriebsmitteln)以及能量。特别是可以使用环形管道(21)以分配电气设备。
待处理的工件(5)位于圆柱形的室壁(18)下方。为了简单化，均未图示出等离子室(17)的下部。
图4所示为等离子站(3)的透视图。由此可知，站框架(16)配备有引导棒(23)，在该引导棒上引导用于支承圆柱形室壁(18)的滑块(24)。图4示出了具有升高状态的室壁(18)的滑块(24)，从而释放工件(5)。
在等离子站(3)的上部区域中设置有微波发生器(19)。微波发生器(19)经由转角(25)和转接器(26)而连接至通向等离子室(17)中的耦合通道(27)。微波发生器(19)原则上可以直接在室盖(31)的区域内也可经由间隔元件以可预先给定的相对于室盖(31)的距离与室盖(31)耦合，并由此设置在室盖(31)的更大的周围区域内。转接器(26)具有传输元件的功能，而耦合通道(27)作为同轴导体构成。在耦合通道(27)通向室盖(31)中的区域内，设置有石英玻璃窗。转角(25)作为空心导体构成。
工件(5)由设置在室底部(29)的区域内的支承元件(28)定位。室底部(29)作为室底座(30)的部分而构成。室底座(30)可以固定在引导棒(23)的区域内以使校准变得更容易。另一种改变的方案在于，室底座(30)直接固定在站框架(16)上。在此类布局中，引导棒(23)例如还可在垂直方向上分两部分构成。
图5所示为根据图3处于等离子室(17)的封闭状态的等离子站(3)的正视图。在此，具有圆柱形室壁(18)的滑块(24)相对于图4中的位置下降，从而使室壁(18)与室底部(29)相对地移动。可以在该定位状态中实施等离子涂覆。
图6所示为根据图5的布局的垂直截面图。特别是可知，耦合通道(27)通向具有侧面突出的凸缘(32)的室盖(31)中。在凸缘(32)的区域内设置有密封件(33)，其承受室壁(18)的内凸缘(34)的负荷。由此在室壁(18)下降的状态中，实现室壁(18)相对于室盖(31)的密封。其他的密封件(35)设置在室壁(18)的下部区域内，从而在此也确保相对于室底部(29)的密封。
在图6中示出的位置，室壁(18)包围空穴(4)，因而空穴(4)的内部空间以及工件(5)的内部空间均可抽真空。在室底座(30)的区域内设置有可进入工件(5)的内部空间中的空心的气体喷枪(36)，从而有助于导入工艺气体。为了对气体喷枪(36)实施定位，将其用可沿着引导棒(23)定位的喷枪滑块(37)支承。工艺气体通道(38)在喷枪滑块(37)内部延伸，工艺气体通道在图6中示出的升高的位置与室底座(30)的气体接头(39)相耦合。通过该布局省略了在喷枪滑块(37)处的软管状的连接元件。
在图7中示出的位置，与外凸缘(44)相对地引导安装在气体喷枪(36)上的滑动圆盘(45)，并将支承元件(28)压在它的上端位置。在该位置，工件(5)的内部空间与空穴(4)的内部空间分隔开。在喷枪(36)下降的状态中，压力弹簧(43)使支承元件(28)相对于引导外壳(41)移动，从而在工件(5)的内部空间与空穴(4)的内部空间之间形成连接。
然而作为前述等离子站的构造的替换，根据本发明还可将工件(5)引入相对于所分配的支承结构不可移动的等离子室(17)中。作为所示出的在垂直方向上开口向下地涂覆工件(5)的替换，同样可以在垂直方向上开口向上地涂覆工件。特别是想到，对瓶状的工件(5)实施涂覆。此类瓶同样优选由热塑性塑料构成。优选想到使用PET或PP。根据另一个优选的实施方案，将经涂覆的瓶用于接收饮料。
下面以涂覆过程为例阐述典型的处理过程，并以如下方式实施，首先使用输入轮(11)将工件(5)输送至等离子轮(2)，并在外壳状室壁(18)升高的状态中，将工件(5)装入等离子站(3)中。在装入过程结束之后，室壁(18)下降至其密封的位置，首先同时对空穴(4)以及工件(5)的内部空间抽真空。
在对空穴(4)的内部空间充分抽真空之后，喷枪(36)进入工件(5)的内部空间中，并通过支承元件(28)的移动使工件(5)的内部空间相对于空穴(4)的内部空间密封隔离。同样可以与对空穴的内部空间开始抽真空同步地已经将气体喷枪(36)引入工件(5)中。随后工件(5)的内部空间中的压力进一步下降。此外还想到，气体喷枪(36)的位置移动至少部分地已经平行于室壁(18)的定位。在达到足够低的负压后，将工艺气体导入工件(5)的内部空间中，并借助于微波发生器(19)对等离子体点火。特别是想到，借助于等离子体在工件(5)的内表面上沉积粘结助剂以及沉积由硅氧化物构成的真正的阻隔层。
在涂覆过程结束之后，气体喷枪(36)又从工件(5)的内部空间取出，并对等离子室(17)以及工件(5)的内部空间进行通风。在空穴(4)的内部达到环境压力后，再次升高室壁(18)，以取出经涂覆的工件(5)并输入新的待涂覆的工件(5)。
可以使用不同的驱动组件实施室壁(18)、密封元件(28)和/或气体喷枪(36)的定位。原则上可以想到使用气动驱动和/或电子驱动，特别是在一个实施方案中作为线性电机。但特别是想到，实现曲线控制(Kurvensteuerung)，从而有利于与等离子轮(2)的转动的精确运动协调。例如可以如下方式实现曲线控制，沿着等离子轮(2)的周长设置控制曲线(Steuerkurven)，沿着其凸轮滚轮(Kurvenrollen)进行引导。凸轮滚轮与各自待定位的元件耦合。
关于气体喷枪(36)的材料，至少气体喷枪(36)突出于等离子室(17)内的部分至少区域性地由电介质构成。特别是想到，气体喷枪(36)的设置在等离子室(17)内的区域以及设置在支承元件(28)朝向等离子室(17)的部分内的区域由电介质构成。
在制造技术方面已经证实，整个气体喷枪(36)由介电材料构成是特别有利的。由此可以使用价格便宜的管状元件，其根据需要切割成所需的气体喷枪(36)。此类管例如可以由塑料构成及挤出成型。
使用根据应用切割的起始材料，从而能够省略气体喷枪(36)费时的清洁过程，而是用新的气体喷枪(36)代替污染的气体喷枪(36)。由此可以大幅缩短所需的服务时间，从而可以预制气体喷枪(36)的低材料成本实现经济上的优点。

Claims (14)

1.用于对工件进行等离子处理的装置，其具有至少一个用于接收工件的可抽真空的等离子室，在此等离子室设置在处理站的区域内，以及在此等离子室由室底部、室盖以及侧面的室壁所限定并且具有可定位的气体喷枪，其特征在于，所述气体喷枪(36)至少区域性地由电介质构成。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述气体喷枪(36)至少区域性地外侧由电介质构成。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于，所述气体喷枪(36)以管状构成并且至少区域性地在管壁的整个厚度上由电介质构成。
4.根据权利要求1至3之一的装置，其特征在于，所述气体喷枪(36)至少在突出于等离子室(17)内的区域中由电介质构成。
5.根据权利要求1至4之一的装置，其特征在于，所述气体喷枪(36)至少在一个区域内由电介质构成，该区域由定位工件的支承元件(28)朝向等离子室的区域包围。
6.根据权利要求1至4之一的装置，其特征在于，所述气体喷枪(36)至少在一个区域内由电介质构成，该区域由室底座(30)朝向等离子室的区域包围。
7.根据权利要求1至4之一的装置，其特征在于，所述气体喷枪(36)至少在一个区域内由电介质构成，该区域由阀门组朝向等离子室的区域包围。
8.根据权利要求1至7之一的装置，其特征在于，所述气体喷枪(36)完全由电介质构成。
9.根据权利要求1至9之一的装置，其特征在于，所述气体喷枪(36)由至少两种在径向上彼此上下设置的不同电介质构成。
10.根据权利要求1至9之一的装置，其特征在于，所述气体喷枪(36)由至少两种在长度方向上彼此上下设置的不同电介质构成。
11.根据权利要求1至10之一的装置，其特征在于，所述电介质至少部分地由碳组成。
12.根据权利要求1至10之一的装置，其特征在于，所述电介质至少部分地由碳纤维组成。
13.根据权利要求1至10之一的装置，其特征在于，所述电介质至少部分地由陶瓷组成。
14.根据权利要求1至10之一的装置，其特征在于，所述电介质至少部分地由塑料组成。
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