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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plasmabehandlung von Werkstücken, bei dem das Werkstück in eine Plasmakammer eingesetzt wird und bei dem anschließend bei Einwirkung eines Unterdruckes nach der Zündung eines Plasmas eine Beschichtung auf dem Werkstück abgeschieden wird sowie bei dem die Zündung des Plasmas durch Mikrowellenenergie erfolgt, wobei die Beschichtung mindestens aus einer Gasbarriereschicht sowie einer Schutzschicht besteht.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Werkstück aus einem thermoplastischen Material, das im Bereich mindestens einer Oberfläche mit einer aus einem Plasma abgeschiedenen Gasbarriereschicht versehen ist, die SiOx enthält und bei dem auf der Gasbarriereschicht eine Schutzschicht angeordnet ist, die Kohlenstoff enthält.
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Derartige Verfahren 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 vorgesehen sind. Darüber hinaus sind Einrichtungen zur Plasmasterilisation bekannt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In der
WO 03/014412 A1 wird die Durchführung eines Plasmabeschichtungsverfahren beschrieben, bei dem die erforderliche Energieeinbringung durch gepulste Mikrowellenenergie erfolgt. Für die gesamte Durchführung des Beschichtungsvorganges wird eine geeignete Pulsbreite und Pulshöhe für die Mikrowellenenergie gewählt. Ebenfalls werden Pausenzeiten zwischen den einzelnen Impulsen festgelegt und für die Dauer der Beschichtung konstant gehalten. Variiert wird gemäß diesem Stand der Technik bei der Durchführung des Beschichtungsvorganges der Volumenstrom an zugeführten Prozeßgasen sowie die Mischung der Prozeßgase. Typischerweise werden die Mischungsverhältnisse und/oder die jeweiligen Volumenströme der Prozeßgase zu bestimmten Zeitpunkten umgeschaltet, so daß sich ein mehrlagiger Schichtaufbau ergibt. Bei Aufbringung von Barriereschichten aus SiOx auf ein Substrat aus Kunststoff werden typischerweise zwei Schichten generiert, nämlich eine Haftschicht und die eigentliche Barriereschicht. Anwendungsabhängig kann auf der Barriereschicht noch eine zusätzliche Schutzschicht angeordnet werden.
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Typischerweise enthalten die verwendeten Prozeßgase beispielsweise HMDSO oder HMDSN zur Bereitstellung des Siliziums und Sauerstoff als oxidierendes Gas. Die Eigenschaften der jeweils abgeschiedenen Schicht und insbesondere der Kohlenstoffanteil wird durch die Menge des zugeführten Sauerstoffes und/oder die Art und Weise der Einbringung der Mikrowellenenergie gesteuert.
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Im Hinblick auf die aufgebrachten Schutzschichten können die bisherigen Verfahren noch nicht alle Anforderungen erfüllen. Beispielsweise kann die Abgabe unerwünschter Stoffe, die den Geschmack verändern, an das abgefüllte Produkt nicht vollständig ausgeschlossen werden, darüber hinaus nehmen die Anforderungen an die Schutzschicht gegenüber einer Beständigkeit ständig zu, insbesondere Anforderungen an eine Beständigkeit hinsichtlich von pH-Werten im basischen Bereich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß die Eigenschaften der Schutzschicht verbessert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schutzschicht aus einem Gas erzeugt wird, das mindestens eine Siliziumverbindung sowie Argon enthält.
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Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkstück der einleitend genannten Art derart bereitzustellen, daß die Schutzschicht verbesserte Eigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schutzschicht Argon enthält.
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Durch die Verwendung von Argon als ein Prozeßgas bei der Erzeugung der Schutzschicht wird zum einen die Erzeugung geschmacklich wahrnehmbarer Substanzen vermindert. Darüber hinaus ist insbesondere daran gedacht, bei der Erzeugung der Schutzschicht durch das Argon die Verwendung von Sauerstoff zu substituieren bzw. zumindest die Sauerstoffmenge zu verringern. Es zeigt sich, daß die Schutzschicht sowohl hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegenüber von äußeren Einwirkungen als auch hinsichtlich weiterer Eigenschaften gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
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Gemäß einer typischen Prozeßvariante ist daran gedacht, daß als ein Prozeßgas HMDSO verwendet wird.
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Gemäß einer anderen Prozeßvariante ist es auch möglich, daß als ein Prozeßgas HMDSN verwendet wird.
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Eine Steuerbarkeit des Prozesses wird dadurch unterstützt, daß zur Zündung des Plasmas eine gepulste Mikrowelle verwendet wird.
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Eine einfache Prozeßdurchführung kann dadurch erreicht werden, daß während der Erzeugung der Schutzschicht die Prozeßgase mit einem zeitlich im Wesentlichen konstanten Volumentstrom zugeführt werden.
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Besonders vorteilhafte Eigenschaften lassen sich dadurch erreichen, daß in der Schutzschicht Kohlenstoff mit einem Anteil von etwa 30 bis 60 Elementprozent abgeschieden wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dafür geeignet, den Ablauf eines Beschichtungsverfahrens für Flaschen aus Kunststoff zu beeinflussen. Es erfolgt hierbei insbesondere eine Innenbeschichtung dieser Flaschen mit einer Schicht aus SiOx, wobei die Haftung der Schicht aus SiOx auf dem Kunststoff durch eine Zwischenschicht verbessert werden kann, die als ein Haftvermittler ausgebildet ist. Das Beschichtungsverfahren wird vorzugsweise als ein PICVD-Plasmaprozess durchgeführt (Plasma impuls induced chemical vapour deposition). Bei einem derartigen Verfahren wird das Plasma unter Verwendung von Pulsen einer Mikrowelle gezündet. Die Pulse können hinsichtlich ihrer Pulsbreite, des Pulsabstandes sowie der Pulshöhe gesteuert werden.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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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,
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2 eine Anordnung ähnlich zu 1, bei der die Plasmastationen jeweils mit zwei Plasmakammern ausgestattet sind,
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3 eine perspektivische Darstellung eines Plasmarades mit einer Vielzahl von Plasmakammern,
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4 eine perspektivische Darstellung einer Plasmastation mit einer Kavität,
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5 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß 4 mit geschlossener Plasmakammer,
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6 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie VI-VI in 5,
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7 eine teilweise Darstellung eines Querschnittes durch ein Substrat mit einer Barriereschicht,
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8 eine erste Tabelle zur Veranschaulichung unterschiedlicher Varianten zur Durchführung des Beschichtungsprozesses,
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9 Prozeßdaten zur Erzeugung eines Haftvermittlers für die Prozeßvarianten gemäß 8,
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10 Prozeßdaten zur Erzeugung einer Barriereschicht für die Prozeßvarianten gemäß 8,
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11 Prozeßdaten zur Erzeugung einer Schutzschicht für die Prozeßvarianten gemäß 8,
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12 ein Diagramm zur Gegenüberstellung von Barriereeigenschaften von Barriereschichten, die durch die unterschiedliche Prozeßgaszusammensetzungen gemäß 8 abgeschieden wurden und
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13 einen stark vergrößerten Querschnitt durch eine Barriereschicht mit über die Schichtdicke veränderlichem Kohlenstoffgehalt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die zu behandelnden Werkstücke (5) sind unterhalb der zylinderförmigen Kammerwandungen (18) dargestellt. Unterteile der Plasmakammern (17) sind zur Vereinfachung jeweils nicht eingezeichnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Kammerwandung (18) angeordnet, um auch hier eine Abdichtung relativ zum Kammerboden (29) zu gewährleisten.
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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.
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Alternativ zur vorstehend erläuterten Konstruktion der Plasmastation ist es erfindungsgemäß aber auch möglich, das Werkstück (5) in eine relativ zur zugeordneten Tragstruktur unbewegliche Plasmakammer (17) einzuführen. 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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7 zeigt eine teilweise Darstellung eines vergrößerten Querschnittes durch ein Werkstück (5), das mit einer Barriereschicht (40) versehen ist. Typischerweise ist die Barriereschicht (40) auf einer Wandung eines flaschenförmigen Behälters angeordnet. Insbesondere besteht das Werkstück (5) aus PET. Vorzugsweise ist die Barriereschicht (40) über eine Haftschicht (41) mit dem Werkstück (5) verbunden. Darüber hinaus ist es möglich, die Barriereschicht (40) im Bereich ihrer dem Werkstück (5) abgewandten Ausdehnung mit einer Schutzschicht (42) zu versehen.
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Grundsätzlich können die Haftschicht (41) und/oder die Schutzschicht (42) als von der Barriereschicht (40) abgegrenzte Schichten ausgebildet sein, insbesondere ist aber daran gedacht, sogenannte Gradientenschichten zu realisieren, bei denen eine schichtartige Wirkung durch eine Veränderung der elementaren Zusammensetzung über eine Schichtdicke (43) erreicht wird. Hierdurch werden sogenannte Gradientenschichten bereitgestellt. Betroffen von der Änderung der elementaren Zusammensetzung ist mindestens eines der chemischen Elemente Kohlenstoff, Silizium sowie Sauerstoff. Grundsätzlich können aber auch andere chemische Elemente zusätzlich oder alternativ verwendet werden.
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8 zeigt für acht verschiedene Proben unterschiedliche Prozeßparameter. Für die Probennummern S 5512 bis S 5514 wird ein Prozeß durchgeführt, bei dem sowohl die Haftschicht (41) als auch die Barriereschicht (40) und die Schutzschicht (42) bei Anwesenheit von Sauerstoff als Prozeßgas abgeschieden werden. Für die Probennummern S 5514 bis S 5517 wird sowohl die Haftschicht (41) als auch die Schutzschicht (42) bei Anwesenheit von Argon abgeschieden. Zur Probennummer S 5518 erfolgt die Abscheidung der Haftschicht (41) bei Anwesenheit von Sauerstoff und die Abscheidung der Schutzschicht (42) bei Anwesenheit von Argon. Bei der Probennummern S 5519 erfolgt die Abscheidung der Haftschicht (41) unter Anwesenheit von Sauerstoff und es wird keine Schutzschicht (42) aufgebracht.
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Hergestellt werden jeweils Flaschen, die für eine Heißbefüllung geeignet sind.
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9 zeigt für die Probennummern gemäß 8 die Prozeßparameter für die Aufbringung der Haftschicht (41). Die Pulszeiten beziehen sich hierbei auf die Pulsbreite der gezündeten Mikrowellenimpulse und die Pausenzeiten auf die Abstände zwischen den einzelnen Mikrowellenimpulsen. Eingetragen sind ebenfalls die Mikrowellenleistung sowie der anliegende Prozeßdruck. Ebenfalls ist der Fluß für HMDSO sowie für Sauerstoff bzw. Argon aufgelistet.
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In vergleichbarer Weise erfolgt in 10 eine tabellarische Zusammenstellung der Prozeßparameter für die Aufbringung der Barriereschicht (40) und in 11 eine Zusammenstellung der Prozeßparameter für die Aufbringung der Schutzschicht (42).
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12 stellt als Balkendiagramm die Barriereeigenschaften der Proben gemäß 8 zusammen. Es ist prinzipiell zu erkennen, daß mit zunehmender Lagerzeit die Barriereeigenschaften abnehmen. Darüber hinaus ist zu erkennen, daß die Barriereeigenschaften bei einer Abscheidung der Schutzschicht (42) bei Anwesenheit von Argon deutlich besser sind als die Barriereeigenschaften einer Abscheidung der Schutzschicht (42) bei Anwesenheit von Sauerstoff. Insbesondere erwies es sich als vorteilhaft, sowohl die Haftschicht (41) als auch die Schutzschicht (42) bei Anwesenheit von Argon abzuscheiden.
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13 zeigt einen weiteren vergrößerten teilweisen Querschnitt durch ein Werkstück (5) mit Barriereschicht (40). Zusätzlich ist ein Verlauf der Kohlenstoffkonzentration über die Schichtdicke (43) in Elementprozent eingetragen.
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Die funktionellen Eigenschaften der Haftschicht (41) und/oder der Schutzschicht (42) werden durch eine Änderung der elementaren Zusammensetzung erreicht. Typischerweise liegt der Kohlenstoffanteil in Elementprozent im Bereich der funktionellen Haftschicht (41) und/oder der funktionellen Schutzschicht (42) im Bereich von 10–60 Elementprozent. Bevorzugt ist für die Schutzschicht (42) ein Wert von etwa 30 bis 60 Elementprozent. Der Kohlenstoffanteil im Bereich der funktionellen Barriereeigenschaften beträgt etwa 5 Elementprozent.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Erzeugung der Haftschicht (41) ein Silizium enthaltenes Gas und Argon, aber kein Sauerstoff zugeführt. Bei der Erzeugung der Barriereschicht (40) wird das Silizium enthaltene Gas und Sauerstoff, aber kein Argon zugeführt. Bei der Herstellung der Schutzschicht (42) wird dann wieder das Silizium enthaltene Gas und Argon, aber kein Sauerstoff zugeführt.
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Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist insbesondere auch daran gedacht, zusätzlich zum Argon mindestens ein weiteres Edelgas zu verwenden oder das Argon durch mindestens ein anderes Edelgas zu substituieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 95/22413 [0004]
- EP 1010773 [0006]
- WO 01/31680 [0006]
- WO 00/58631 [0007]
- WO 99/17334 [0008]
- DE 102004020185 A1 [0009]
- WO 03/014412 A1 [0011]
