DE10010831A1 - Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen - Google Patents
Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von KunststoffflaschenInfo
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Abstract
Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen in 3 Varianten DOLLAR A Variante 1: Gleichzeitige Außen- und Innenbehandlung, DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, dass die Flaschen in einem direkt gespeisten Multimoderesonator behandelt werden, dessen Druck um mindestens eine Größenordnung periodisch gepulst wird. DOLLAR A Variante 2: nur Innenbehandlung mit zwei Vakuumsystemen, DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, dass die Flaschen in einem direkt gespeisten Multimoderesonator behandelt werden, dessen Druck außerhalb des Paschenbereiches liegt und der Innenbereich der Flaschen mit einem separaten Vakuum- bzw. Gaseinlaßsystem dicht verbunden ist. Das Plasma brennt daher nur in den Flaschen. DOLLAR A Variante 3: nur Innenbehandlung mit einem Vakuumsystem, DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, das die Flaschen in den oben beschriebenen Multimoderesonator mit Arbeitsgas zunächst gefüllt werden, dann abgedichtet und schließlich mit Mikrowellen beaufschlagt werden, in einer Weise, dass nur im Innern ein Plasma brennt.
Description
Zwecks Oberflächenmodifizierung wie Aktivierung, Fluorierung, Passivierung Desin
fektion oder Abscheidung von Sperrschichten, werden Kunstoffflaschen vorteilhaft mit
einem Niederdruck-Mikrowellenplasma behandelt. In vielen Fällen ist eine Innenbe
handlung wirkungsvoller als eine äußere, stellt aber größere technische Probleme, ins
besondere bei, einer Beschichtung aus der Gasphase. Die bisher bekannten techni
sche Lösungen sind umständlich und damit kostspielig.
Es werden hier verschiedene Varianten die das Problem einfach lösen beschrieben.
Stört eine Außenbehandlung bzw Beschichtung nicht, vereinfacht sich das Verfahren
erheblich: in einer metallischen Vakuumkammer (Abb. 1 und 2) die vorteilhaft als
Multimoderesonator, analog zum Garraum eines Mikrowellenherdes, ausgebildet ist,
wird die Mikrowellenleistung mittels unseres bereits beschriebenen "Plasmakopf"
(OS. DE 197 15 583 A1 bzw. DE 198 22 355 A1) auf einfachste Weise eingespeißt. Vor
teilhaft ist eine Plasmadichteerhöhung mittels des dort beschriebenen Magnetkranzes.
Eine oder auch eine Vielzahl von nicht verschlossenen Flaschen befinden sich in die
sem Raum.
Nach Evakuierung der störende Luft wird das oder die gewünschten Gase eingelas
sen, üblicher Arbeitsdruck 10 Pa. Aufgrund der besondere Eigenschaften der o. g.
Einspeisung, die einem Druckbereich von 100 Pa bis, je nach Ausführung, 0,01 Pa für das
Plasma zulässt, ist es möglich z. B. bei laufender Pumpe, durch periodisches Ein-
und Auschalten der Gaszufuhr den Druck in der Kammer um eine oder mehrere
Größenordungen zu varieren. Der Druck in den offenen Flaschen folgt der Kammerdruck
und damit werden in das Innere der Flaschen die aktive Spezien befördet. Wie gut dieses
Verfahren funktionniert, haben wir bereits bei der Sterilisieruntg von meterlangen nur 1 mm
starken Kanülen bewiesen. (cf. og. OS)
Da die Kunstoffflaschen, im Gegensatz zu Glasflaschen in der Regel nicht Druckfest
sind, können sie nicht als Atmosphäre-Vakuumbehälter verwendet werden und kön
nen nur einem differentiellen Druck aushalten.
Die Kammer ist wie in Fall 1) gebildet. Um zu verhindern dass das Plasma um die
Flasche brennt, muß der Druck in der Kammer außerhalb des Paschenbereiches lie
gen. D. h. bei höheren oder niedrigeren Drücken. Da höhere Drücke nicht zulässsig
sind, muß ein Hochvakuum herschen. In Normalfall reicht P < 0.01 Pa
Die Flasche ist mit einem separaten Vakuumsystem verbunden und mit dem Arbeitsgas
versorgt. Da der Kunstoff für die Mikrowellen transparent ist, brennt das Plasma in der
Flasche selbst.
Eine Überhitzung der Flasche durch dielektrische Verluste ist in der Regel auch bei
Leistungen im Kilowattbereich nicht zu fürchten, da die Eindringtiefe des Mikro
wellenfeldes weit größer ist als die Wandstärke der Flaschen und die Behandlungs
zeit normalerweise dazu zu kurz ist.
Da das Plasma nicht unmittelbar in der Nähe des Plasmakopfes brennt, macht die
oben erwähnte Magnetanordnung keinen Sinn. Sollte man dennoch nicht auf eine
magnetische Unterstüzung des Plasma verzichten wollen, bietet sich eine andere
Kombination der Magnete wie in Abb. 3 gezeichnet an. Auf den Feldlinien parallel
zur Längsachse der Flaschen bewegen sich die Elektronen in der Flasche selbst auf
Spiralbahnen und vergrössern damit die Plasmadichte.
Die Führung von 2 Vakuumsystemen, vor allem wenn man an einer In-Line mehrkam
mer Produktionsline denk, ist ziemlich umständlich. Abhilfe kann geschaffen werden
durch das hier beispielhaft an einem Einkammersystem beschriebene Verfahren:
- - erster Schritt: die offenen Flaschen werden in einer Kammer nach Verfahren 1) mit der Kammer gemeinsamt auf Hochvakuum evakuiert.
- - zweiter Schritt: in der Kammer bzw den Flaschen wird das Arbeitsgas mit dem nöti gen Druck eingelassen, z. B. 100 Pa. Auf dieser Weise kann ganz gezielt die erforderliche Reaktionsmenge des Arbeitsgases dosiert werden.
- - dritter Schritt: eine Schliesßvorrichtung dichtet die gefüllten Flaschen ab.
- - vierter Schritt: die Kammer wird auf Hochvakuum bzw. ausserhalb des Paschenberei ches evakuiert. Der geringe Überdruck in den Flaschen schadet diesen nicht.
Nach Evakuierung der störende Luft wird das oder die gewünschten Gase eingelas
sen, üblicher Arbeitsdruck 10 Pa. Aufgrund der besondere Eigenschaften der o. g.
Einspeisung, die einem Druckbereich von 100 Pa bis, je nach Ausführung, 0,01 Pa für das
Plasma zulässt, ist es möglich z. B. bei laufender Pumpe, durch periodisches Ein-
und Auschalten der Gaszufuhr den Druck in der Kammer um eine oder mehrere
Größenordungen zu varieren. Der Druck in den offenen Flaschen folgt der Kammerdruck
und damit werden in das Innere der Flaschen die aktive Spezien befördet. Wie gut dieses
Verfahren funktionniert, haben wir bereits bei der Sterilisieruntg von meterlangen nur 1 mm
starken Kanülen bewiesen. (cf. og. OS)
Da die Kunstoffflaschen, im Gegensatz zu Glasflaschen in der Regel nicht Druckfest
sind, können sie nicht als Atmosphäre-Vakuumbehälter verwendet werden und kön
nen nur einem differentiellen Druck aushalten.
Die Kammer ist wie in Fall 1) gebildet. Um zu verhindern dass das Plasma um die
Flasche brennt, muß der Druck in der Kammer außerhalb des Paschenbereiches lie
gen. D. h. bei höheren oder niedrigeren Drücken. Da höhere Drücke nicht zulässsig
sind, muß ein Hochvakuum herschen. In Normalfall reicht P < 0.01 Pa
Die Flasche ist mit einem separaten Vakuumsystem verbunden und mit dem Arbeitsgas
versorgt. Da der Kunstoff für die Mikrowellen transparent ist, brennt das Plasma in der
Flasche selbst.
Eine Überhitzung der Flasche durch dielektrische Verluste ist in der Regel auch bei
Leistungen im Kilowattbereich nicht zu fürchten, da die Eindringtiefe des Mikro
wellenfeldes weit größer ist als die Wandstärke der Flaschen und die Behandlungs
zeit normalerweise dazu zu kurz ist.
Da das Plasma nicht unmittelbar in der Nähe des Plasmakopfes brennt, macht die
oben erwähnte Magnetanordnung keinen Sinn. Sollte man dennoch nicht auf eine
magnetische Unterstüzung des Plasma verzichten wollen, bietet sich eine andere
Kombination der Magnete wie in Abb. 3 gezeichnet an. Auf den Feldlinien parallel
zur Längsachse der Flaschen bewegen sich die Elektronen in der Flasche selbst auf
Spiralbahnen und vergrössern damit die Plasmadichte.
Die Führung von 2 Vakuumsystemen, vor allem wenn man an einer In-Line mehrkam
mer Produktionsline denk, ist ziemlich umständlich. Abhilfe kann geschaffen werden
durch das hier beispielhaft an einem Einkammersystem beschriebene Verfahren:
- - erster Schritt: die offenen Flaschen werden in einer Kammer nach Verfahren 1) mit der Kammer gemeinsamt auf Hochvakuum evakuiert.
- - zweiter Schritt: in der Kammer bzw den Flaschen wird das Arbeitsgas mit dem nöti gen Druck eingelassen, z. B. 100 Pa. Auf dieser Weise kann ganz gezielt die erforderliche Reaktionsmenge des Arbeitsgases dosiert werden.
- - dritter Schritt: eine Schliesßvorrichtung dichtet die gefüllten Flaschen ab.
- - vierter Schritt: die Kammer wird auf Hochvakuum bzw. ausserhalb des Paschenberei ches evakuiert. Der geringe Überdruck in den Flaschen schadet diesen nicht.
- - fünfter Schritt: die Mikrowelle wird eingeschaltet und zündet das Plasma nur in den Flaschen und nicht im Resonator.
- - sechster Schritt: die Mikrowelle wird ausgeschaltet, die Flaschen geöffnet und die Kammer belüftet. Ende des Prozeßes.
Claims (3)
1. Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen in 3 Varianten:
Variante 1: Gleichzeitige Außen- und Innenbehandlung, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Flaschen in einem evakuierbaren und mit Arbeitsgas füllbarem Multi moderesonator gebracht werden, der unmittelbar mit einem "Plasmakopf" mit Mi krowellenleistung gespeist wird.
Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan spruch Variante 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmadruck periodisch um etwa eine Größenordnung gepulst wird, um die aktive Spezie in das Innen der Flaschen zu befördern.
Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan spruch Variante 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks der Plasmadichteerhöhung ein Magnetsystem nach OS. DE 197 09 642 A1 verwendet wird.
Variante 1: Gleichzeitige Außen- und Innenbehandlung, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Flaschen in einem evakuierbaren und mit Arbeitsgas füllbarem Multi moderesonator gebracht werden, der unmittelbar mit einem "Plasmakopf" mit Mi krowellenleistung gespeist wird.
Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan spruch Variante 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmadruck periodisch um etwa eine Größenordnung gepulst wird, um die aktive Spezie in das Innen der Flaschen zu befördern.
Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan spruch Variante 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks der Plasmadichteerhöhung ein Magnetsystem nach OS. DE 197 09 642 A1 verwendet wird.
2. Variante 2 nur Innenbehandlung, Zweivakuumsystem;
Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan
spruch Variante 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flaschen in einem evakuierbaren mit Plasmakopf gespeisten Multimodereso
nator gebracht werden, der außerhalb des Paschenbereiches betrieben wird und deren
Öffnung mit einem separaten Vakuum- bzw. Gaseinlaß-system verbunden ist.
Niederdruck-Mikrowelleplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan spruch Variante 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnetfeld parallel zur Achse das Plasma in der Flasche verstärkt
Niederdruck-Mikrowelleplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan spruch Variante 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnetfeld parallel zur Achse das Plasma in der Flasche verstärkt
3. Variante 3 nur Innenbeschichtung ein Vakuumsysteme
Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan
spruch Variante 3
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flaschen in einem evakuierbaren mit Plasmakopf gespeisten Multimodereso
nator gebracht werden, der ausserhalb des Paschenbereiches betrieben wird und
deren Öffnung in situ mit einem Schliesssystem abgedichtet werden kann.
Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan spruch Variante 2 dadurch gekennzeichnet, dass die mit Arbeitsgas gefüllten und abgedichteten Flaschen in dem evakuierbaren mit Plasmakopf gespeisten Multimoderesonator, der außerhalb des Paschenbereiches betrieben wird mit Mikrowellen beaufschlagt werden, und somit das Plasma in den Fla schen zündet.
Niederdruck-Mikrowelleplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan spruch Variante 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetsystem nach Variante 2 verwendet wird.
Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan spruch Variante 2 dadurch gekennzeichnet, dass die mit Arbeitsgas gefüllten und abgedichteten Flaschen in dem evakuierbaren mit Plasmakopf gespeisten Multimoderesonator, der außerhalb des Paschenbereiches betrieben wird mit Mikrowellen beaufschlagt werden, und somit das Plasma in den Fla schen zündet.
Niederdruck-Mikrowelleplasmabehandlung von Kunststoffflaschen nach Patentan spruch Variante 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetsystem nach Variante 2 verwendet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000110831 DE10010831A1 (de) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000110831 DE10010831A1 (de) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10010831A1 true DE10010831A1 (de) | 2001-09-13 |
Family
ID=7633669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000110831 Withdrawn DE10010831A1 (de) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Niederdruck-Mikrowellenplasmabehandlung von Kunststoffflaschen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10010831A1 (de) |
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- 2000-03-10 DE DE2000110831 patent/DE10010831A1/de not_active Withdrawn
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