DE10245459A1 - Internally coated hollow member, has a coating supplied using a gas plasma by pulling the component to be coated through a ring electrode connected to an HF source and direct current source - Google Patents

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Abstract

An internally coated hollow member, pipe or hose, has a single or multi-layered coating formed using a gas plasma, to a thickness of 5-1000 nm. The coatings are applied individually or as a sandwich., and consist of metals and/or metal oxides, or plastics, e.g. PTFE. The component to be coated is pulled through a ring electrode (6) which is connected to a HF source (8) and a direct current source (9), while simultaneously heating the component using heater elements (3). A vacuum is created at one end of the pipe, while a gas used fore the coating process is supplied to the other end. The gas is chosen from argon, hydrogen, nitrogen, helium, SiH4, SiH2Cl2, CH4, NH3, PH3, B2H6, WF6, TiCl4, AlCl3, AlHx or mixtures of these gases. The direct current and HF sources and a hollow electrode are used to supply the process gas via the inlet (12).

Description

Die Erfindung betrifft flexible Hohlkörper mit einer Beschichtung der inneren Oberfläche, Verfahren zur Beschichtung sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens zum Zwecke der gezielten Anpassung der physikalischer Eigenschaften wie z.B. der elektrischen Leitfähigkeit, dem Diffusionsverhalten oder der chemischen Beständigkeit von Hohlkörpern wie z.B. Plastikrohre oder flexible Schläuche durch Beschichtung ihrer inneren Oberfläche über ein Gasplasma mit ca. 5 – 1000 nm dicken Beschichtungen. Die Beschichtungen werden einzeln oder im Sandwich aufgebracht und wirken an der Beschichtungsstelle bidirektional. Derartige Beschichtungen schützen z.B. ein Medium im Innern des Hohlkörpers vor Verunreinigungen aus der Umgebung und dem Material der Hohlkörperwandung selbst oder die Umgebung vor dem Medium im Innern des Hohlkörpers in bislang nicht bekannter Güte bzw. wird ein Entweichen des Mediums durch die Hohlkörperwandung verhindert.The invention relates to flexible hollow bodies coating the inner surface, coating method and devices for carrying out the coating process for the purpose of targeted adaptation of the physical properties such as electrical conductivity, the diffusion behavior or the chemical resistance of hollow bodies such as e.g. Plastic pipes or flexible hoses by coating them inner surface over a Gas plasma with approx. 5 - 1000 nm thick coatings. The coatings are individually or applied in the sandwich and act bidirectionally at the coating point. Protect such coatings e.g. a medium inside the hollow body from contamination the environment and the material of the hollow body wall itself or the Environment in front of the medium inside the hollow body in previously unknown Goodness or escape of the medium through the hollow body wall is prevented.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Hohlraum eines Plastikrohrs wirkungsvoller als bislang möglich z.B. vor Verunreinigungen zu schützen, also vor dem Austritt von Substanzen aus dem Plastik selbst und vor dem Eindringen von Substanzen aus der Umgebung des Rohrs durch die Wandung des Rohrs hindurch.Object of the present invention is to make the cavity of a plastic pipe more effective than previously possible e.g. to protect against contamination, that is, before substances escape from the plastic itself and before the penetration of substances from the vicinity of the pipe through the wall of the tube.

An dieser Abgabe von Plastikanteilen und ihrer mangelhaften Diffusionsdichtigkeit gegen Einflüsse von außen scheiterte bislang die Verwendung von Plastikröhren und -schläuchen z.B. in der Lebensmittelindustrie (Geschmacksveränderung, Oxidation) oder in der Halbleiterindustrie (Transport hochreiner flüssiger oder gasförmiger Substanzen).At this delivery of plastic parts and their poor diffusion tightness against influences of Outside So far the use of plastic tubes and hoses has failed. in the food industry (change of taste, oxidation) or in the semiconductor industry (transport of high-purity liquid or gaseous substances).

Weiterhin war es auf Basis der schlechten Leckraten ( typische Helium-Leckrate Schlauch 1 m lang, 10 mm Aussendurchmesser, 1 mm Wandstärke: > 10-4 mbar I s-1) ebenfalls nicht möglich, Substanzen ohne größere Verluste in Plastikschläuchen und -rohren zu transportieren oder zu speichern.Furthermore, based on the poor leak rates (typical helium leak rate hose 1 m long, 10 mm outer diameter, 1 mm wall thickness:> 10 -4 mbar I s -1 ), it was also not possible to add substances in plastic hoses and pipes without major losses transport or store.

Um das Innere und die Umgebung von Plastikrohren und -schläuchen sowohl vor der Abgabe von Plastikanteilen als auch vor Einflüssen von und nach außen wirkungsvoll zu schützen, wird seine Innenwandung in einem Plasmaprozess, z.B. mit Si3N4 oder SiO2 (abgeschieden aus SiH4, NH3, N2 und O2) beschichtet.In order to effectively protect the interior and the surroundings of plastic pipes and hoses both from the release of plastic parts and from influences from and to the outside, its inner wall is processed in a plasma process, e.g. with Si 3 N 4 or SiO 2 (deposited from SiH 4 , NH 3 , N 2 and O 2 ) coated.

Durch andere Beschichtungssubstanzen (z.B. WF6, CH4, PH3, B2H 6) können andere Eigenschaften, wie z.B. elektrische Leitfähigkeit im Rohrinnern, eingestellt werden.By other coating substances (e.g. WF6, CH4. PH3, B2H 6) others can Properties such as electrical conductivity inside the pipe become.

Mehrere Schichten unterschiedlicher Beschaffenheit übereinander führen zur Einstellung verschiedener Eigenschaften gleichzeitig.Multiple layers of different Texture on top of each other to lead for setting different properties at the same time.

In der Literatur sind Verfahren beschrieben (z.B. US-A-4 265 276 ), die durch ein Plasma im Innern einer Plastikröhre Plastikmaterial an ihrer inneren Oberfläche umformen und auf diese Weise vor dem Übergang bestimmter Plastikanteile in Flüssigkeiten im Innern des Rohrs schützen. Als Beispiel ist ein Plasmaprozess mit Argon beschrieben, der bei einer Frequenz von 13,56 MHz, einer Leistung von 50 Watt und einem Druck von 1 Torr für die Dauer von 1 min auf die Rohrinnenwand wirkt.Methods are described in the literature (e.g. US-A-4,265,276 ), which use a plasma inside a plastic tube to reshape plastic material on its inner surface and in this way protect it against the transfer of certain plastic parts into liquids inside the tube. A plasma process with argon is described as an example, which acts on the inner tube wall at a frequency of 13.56 MHz, a power of 50 watts and a pressure of 1 Torr for a period of 1 min.

Im Rahmen dieser Erfindung durchgeführte Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass Plastikrohre, die nach dieser Beschreibung präpariert wurden, keine bessere Helium-Leckrate aufwiesen und deshalb keinen besseren Schutz gegen Eindringen von Verunreinigungen aus der Umgebung des Rohrs bieten als gänzlich unbehandelte Rohre.Investigations carried out within the scope of this invention have shown, however, that plastic pipes according to this description prepared had no better helium leak rate and therefore none better protection against the ingress of contaminants from the environment of the tube offer as a whole untreated pipes.

Gegenstände der Erfindung sind daher innenbeschichtete Hohlkörper, Rohre oder Schläuche, wobei die Beschichtung ein- oder mehrschichtig sein kann und bevorzugt aus Si3N4, SiO2, W, WC, WSi und/oder Si-n besteht, sowie Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung der Beschichtungen.The invention therefore relates to internally coated hollow bodies, tubes or hoses, the coating being able to have one or more layers and preferably consisting of Si 3 N 4 , SiO 2 , W, WC, WSi and / or Si-n, and methods and devices for Implementation of the coatings.

Die Gegenstände der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung und Beispiele näher erläutert.The objects of the invention are characterized by the following description and examples are explained in more detail.

Zur Beschichtung der Innenseite von Plastikschläuchen mit unterschiedlichen Materialien wird die in 1 dargestellte Vorrichtung benutzt.To coat the inside of plastic hoses with different materials, the in 1 shown device used.

Als HF-Quelle (8) verbunden mit einer Gleichspannungsquelle (9) (einstellbares Vorspannungspotential an den Elektroden (4, 5) [+/- 0 bis 1000 V]) dient ein Generator mit 13,56 MHz, dessen Leistung zwischen 2 und 200 W eingestellt wird. Um eine kontinuierliche Beschichtung längerer Rohre zu ermöglichen, wird das Rohr in Längsrichtung an der Ringelektrode (6) vorbei gezogen. Die Ringelektrode (6) mit dem Elektrodenanschluss (7) (Verbindung HF- Quelle mit Ringelektrode) wird mit der elektrisch nicht leitenden Elektrodenzentrierhülse (5) rotationssymmetrisch an den Rohrkalibrierhülsen (4) gehalten. Der Gaseinlass (12) erfolgt über eine vakuumdichte Drehdurchführung (11), an die die gaseinlassseitige Schlauchspule (10) angeschlossen wird. Als Beschichtungsdruck wird 0,3 – 15 mbar eingestellt, je nach verwendetem Gas wie z.B. Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Helium, SiH4, SiH2Cl2, CH4, NH3, WF6, PH3, B2H 6 und Mischungen davon. Die symmetrisch aufgebauten Öfen (3, 4) mit ihren Heizelementen (3) und (für verschiedene Rohrdurchmesser leicht austauschbaren) Rohrkalibrierhülsen (4) sorgen vor Eintritt in den Plasmabereich für eine Vorheizung des Rohrs auf 20–400°C und sind gleichzeitig das Gegenpotential für die Ringelektrode (6). Die Prozessabgase werden entsprechend der Anordnung auf der Gaseingangsseite über die Schlauchspule (2), und die vakuumdichte Drehdurchführung (1) von der gasausgangsseitig angeschlossenen Vakuumpumpe (0) abgesaugt.As an RF source ( 8th ) connected with a DC voltage source ( 9 ) (adjustable bias potential on the electrodes ( 4 . 5 ) [+/- 0 to 1000 V]) is used a 13.56 MHz generator with a power between 2 and 200 W is set. To continuously coat longer pipes to allow the tube is in the longitudinal direction on the ring electrode ( 6 ) pulled over. The ring electrode ( 6 ) with the electrode connection ( 7 ) (Connection HF source with ring electrode) is used with the electrically non-conductive Elektrodenzentrierhülse ( 5 ) rotationally symmetrical on the tube calibration sleeves ( 4 ) held. The gas inlet ( 12 ) takes place via a vacuum-tight rotating union ( 11 ) to which the hose spool on the gas inlet side ( 10 ) is connected. The coating pressure is set at 0.3 - 15 mbar, depending on used gas such as Argon, hydrogen, nitrogen, helium, SiH4, SiH2Cl2, CH4, NH3, WF6, PH3, B2H 6 and mixtures thereof. The symmetrical ovens ( 3 . 4 ) with their heating elements ( 3 ) and (for different pipe diameters easily exchangeable) tube calibration sleeves ( 4 ) provide Entry into the plasma area for preheating the pipeto 20–400 ° C and at the same time they are Counter potential for the ring electrode ( 6 ). The process exhaust gases are made accordingly the arrangement on the gas inlet side via the hose reel ( 2 ) and the vacuum-tight rotating union ( 1 ) from the vacuum pump connected on the gas outlet side ( 0 ) suctioned off.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich durch geeignete Abwandlung auch für die Innenbeschichtung von starren Kunststoffrohren und einseitig offenen Hohlkörpern wie z.B. Getränkeflaschen aus Kunststoff verwenden. Für Rohre werden die Schlauchspulen (2, 10) ersetzt durch einen Linearantrieb, der das Rohr an der Ringelektrode (6) vorbeischiebt. Der Anschluss der Rohrenden erfolgt mit flexiblen Schläuchen zum Gaseinlass (12) und der gasausgangsseitig angeschlossenen Vakuumpumpe (0). Für Getränkeflaschen wird das Gasplasma zwischen der Flascheninnenwandung und einer in die Flasche durch die einseitige Flaschenöffnung eingeführte Hohlelektrode (ersetzt die in der 1 gezeigte Ringelektrode (6)) erzeugt, die zur Einleitung der Prozessgase mit dem Gaseinlass (12) verbunden wird. Das HF-Gegenpotential bildet eine teilbare, leitfähige Elektrode mit dem Abbild der Flaschenaussenkontur. Ebenfalls über die einseitige Flaschenöffnung gelangen zwischen der Hohlelektrode und der Flaschenanschlussinnenwand die Prozessabgase zur gasausgangsseitig angeschlossenen Vakuumpumpe (0).The device according to the invention can, by suitable modification, also be used for the inner coating of rigid plastic pipes and hollow bodies which are open on one side, such as plastic beverage bottles. For tubes, the hose reels ( 2 . 10 ) replaced by a linear drive that connects the tube to the ring electrode ( 6 ) pushes past. The pipe ends are connected with flexible hoses to the gas inlet ( 12 ) and the vacuum pump connected to the gas outlet ( 0 ). For beverage bottles, the gas plasma is replaced between the inside wall of the bottle and a hollow electrode inserted into the bottle through the opening on one side of the bottle (replaces that in the 1 ring electrode shown ( 6 )) which is used to introduce the process gases with the gas inlet ( 12 ) is connected. The HF counter potential forms a divisible, conductive electrode with the image of the bottle's outer contour. The process exhaust gases also pass through the one-sided bottle opening between the hollow electrode and the inside wall of the bottle connection to the vacuum pump connected to the gas outlet ( 0 ).

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung der 1 gezielt hergestellten Schichteigenschaften können auf ihre charakteristischen Eigenschaften, wie Diffusionsdichtigkeit, Leitfähigkeit, Rissbildung, Haftfähigkeit und Biegewechselfestigkeit untersucht werden, wie es nachfolgend beispielhaft beschrieben ist.The with the device of the invention 1 Specifically produced layer properties can be examined for their characteristic properties, such as diffusion tightness, conductivity, cracking, adhesion and flexural fatigue strength, as described below by way of example.

Die zur Erzielung von erhöhter Diffusionsdichtigkeit mit unterschiedlichen Bedingungen beschichteten Plastikrohre / -schläuche werden mittels Helium-Lecktest-Methode untersucht. Dazu wird der Schlauch in ein umhüllendes "Koaxialaussenrohr" eingedichtet und mittels vakuumdichter Armaturen an eine Lecktestapparatur angeschlossen. Der Zwischenraum zwischen "Koaxialaussenrohr" und der zu prüfenden Schlauchoberfläche wird mit Helium geflutet. Der Heliumnachweis erfolgt im Schlauchinnenraum mit einem mengengeeichten Heliummassenspektrometer. Mit dieser Anordnung kann die Heliumdiffusion durch die Rohrwandung des Prüflings ohne störende Nebeneinflüsse (z.B. Undichtigkeit der Anschlussarmaturen) geprüft werden.To achieve increased diffusion tightness plastic pipes / hoses coated with different conditions using the helium leak test method examined. For this purpose, the hose is sealed in an enveloping "coaxial outer tube" and by means of vacuum-tight Fittings connected to a leak test device. The gap between "coaxial outer tube" and the hose surface to be tested flooded with helium. Helium detection takes place in the interior of the hose with a high-volume helium mass spectrometer. With this arrangement can the helium diffusion through the tube wall of the test piece without disturbing Besides influences (e.g. leakage of the connection fittings).

Um ionisierende Eigenschaften (dabei kann es zu elektrischen Entladungen in gasdurchströmten Rohren kommen) von nichtleitenden Schlauch- / -rohrleitungen für Gase zu vermeiden werden unterschiedliche, elektrisch leitende Schichten wie z.B. n-dotiertes Silizium, Wolfram, Wolframsilizid, Wolframkarbid oder andere leitfähig abscheidbare Schichten angewandt. Die elektrische Leitfähigkeit wird mit einer Widerstandsmessung mittels zweier auf die zu prüfende Schicht aufgesetzter Prüfspitzen ermittelt.To ionizing properties (thereby There may be electrical discharges in pipes through which gas flows come) from non-conductive hose / pipes for gases different, electrically conductive layers are avoided such as. n-doped silicon, tungsten, tungsten silicide, tungsten carbide or other conductive separable layers applied. The electrical conductivity with a resistance measurement by means of two on the layer to be tested attached test probes determined.

Durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten und Elastizitätsmodule zwischen Schlauch- und Rohrleitungsmaterialien und den Beschichtungen entstehen Rissbildungen und Schichtablösungen. Die Rissbildung während der Beschichtung kann durch die Beschichtungsparameter beeinflusst und optimiert werden. Rissbildung und Haftfähigkeit am fertig beschichteten Schlauch werden mit einer Biegewechselprüfung getestet. Dazu wird der Schlauch 1000-fach in einer Ebene um jeweils ± 90° mit r = 15 d (Beispiel: 10 mm Aussendurchmesser = 150 mm) gebogen. Im Laufe der Untersuchungen wurde festgestellt, dass für Einschichtsysteme eine Prüfung mittels der Helium-Lecktestmethode ausreichend ist, denn bereits geringste Rissbildungen und Schichtablösungen sind auf Grund der erhöht auftretenden Heliumleckrate nachweisbar.Through different coefficients of expansion and elasticity modules between hose and pipe materials and the coatings cracks and layer detachments occur. Cracking during the Coating can be influenced by the coating parameters and be optimized. Cracking and adherence to the finished coated Tubes are tested with an alternating bending test. For this the Hose 1000 times in one plane by ± 90 ° each with r = 15 d (example: 10 mm outside diameter = 150 mm) bent. In the course of the investigations it was found that for Single-layer systems an exam using the helium leak test method is sufficient, because it already is The slightest crack formation and layer detachment are due to the increased occurrence Helium leak rate detectable.

Bei Mehrschichtverbundsystemen wird zusätzlich mit dem Licht- und Rasterelektronenmikroskop auf Risse inspiziert.In multi-layer composite systems additionally inspected for cracks with the light and scanning electron microscope.

Mit den nachfolgend beschriebenen Beispielen wird der Erfindungsgegenstand näher erläutert.With those described below The subject matter of the invention is explained in more detail by examples.

Mit der in 1 dargestellten Apparatur wurden die inneren Oberflächen von Plastikrohren aus PTFE, PFA, LD-PE und PA mit einem Durchmesser aussen/innen von 10/8 mm mit einem Plasma aus SiH4, NH3 und N2 beschichtet. Die Frequenz der HF-Quelle lag bei 13,56 MHz, ihre Leistung bei 100 Watt. Als Druck im Innern der Plastikrohre wurde 1,7 mbar (gemessen am Vakuumpumpenausgang) gewählt, die Zuggeschwindigkeit betrug 1 m/min. Die aus dem beschriebenen Versuch resultierende Schicht wurde auf Basis ihrer Eigenschaften als Si3N4 (Siliziumnitrid) – Schicht identifiziert. In anderen Gaszusammensetzungen können z.B. Glas-, Wolframkarbid-, Wolframsilizid- und n-leitende Siliziumbeschichtungen hergestellt werden.With the in 1 illustrated apparatus, the inner surfaces of plastic pipes made of PTFE, PFA, LD-PE and PA with an outside / inside diameter of 10/8 mm were coated with a plasma made of SiH 4 , NH 3 and N 2 . The frequency of the RF source was 13.56 MHz and its power was 100 watts. The pressure inside the plastic pipes was selected to be 1.7 mbar (measured at the vacuum pump outlet) and the pulling speed was 1 m / min. The layer resulting from the test described was identified on the basis of its properties as an Si 3 N 4 (silicon nitride) layer. In other gas compositions, for example, glass, tungsten carbide, tungsten silicide and n-type silicon coatings can be produced.

Die Ergebnisse für Plastikschläuche nach einer Behandlung mit der o.g. im Stand der Technik vorgeschlagenen Methode und erfindungsgemäßen Einzelbeschichtungen mit Siliziumnitrid (Si3N4), die verwendete Vorheiztemperatur und die erzielten Leckraten und elektrischen Widerstände sind in nachfolgender Tabelle 1 dargestellt.The results for plastic hoses after treatment with the above-mentioned method proposed in the prior art and individual coatings according to the invention with silicon nitride (Si 3 N 4 ), the preheating temperature used and the leak rates and electrical resistances achieved are shown in Table 1 below.

Tabelle 1

Figure 00060001
Table 1
Figure 00060001

Die Ergebnisse für Plastikschläuche mit erfindungsgemäßen Einzelbeschichtungen mit Siliziumdioxid (SiO2, Glas), die verwendete Vorheiztemperatur und die erzielten Leckraten und elektrischen Widerstände sind in nachfolgender Tabelle 2 dargestellt.The results for plastic hoses with individual coatings according to the invention with silicon dioxide (SiO 2 , glass), the preheating temperature used and the leak rates and electrical resistances achieved are shown in Table 2 below.

Tabelle 2

Figure 00060002
Table 2
Figure 00060002

Die Ergebnisse für Plastikschläuche mit erfindungsgemäßen Einzelbeschichtungen mit Wolfram, die verwendete Vorheiztemperatur und die erzielten Leckraten und elektrischen Widerstände sind in nachfolgender Tabelle 3 dargestellt.The results for plastic hoses with individual coatings according to the invention with tungsten, the preheating temperature used and the achieved Leak rates and electrical resistances are in the table below 3 shown.

Tabelle 3

Figure 00070001
Table 3
Figure 00070001

Die Ergebnisse für Plastikschläuche mit erfindungsgemäßen Einzelbeschichtungen mit Wolframsilizid (WSi), die verwendete Vorheiztemperatur und die erzielten Leckraten und elektrischen Widerstände sind in nachfolgender Tabelle 4 dargestellt.The results for plastic hoses with individual coatings according to the invention with tungsten silicide (WSi), the preheating temperature used and the The leak rates and electrical resistances achieved are shown in the table below 4 shown.

Tabelle 4

Figure 00070002
Table 4
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Die Ergebnisse für Plastikschläuche mit erfindungsgemäßen Einzelbeschichtungen mit Wolframkarbid (WC), die verwendete Vorheiztemperatur und die erzielten Leckraten und elektrischen Widerstände sind in nachfolgender Tabelle 5 dargestellt.The results for plastic hoses with individual coatings according to the invention with tungsten carbide (WC), the preheating temperature used and the The leak rates and electrical resistances achieved are shown in the table below 5 shown.

Tabelle 5

Figure 00070003
Table 5
Figure 00070003

Die Ergebnisse für Plastikschläuche mit erfindungsgemäßen Einzelbeschichtungen mit n-dotiertem Silizium (Si-n), die verwendete Vorheiztemperatur und die erzielten Leckraten und elektrischen Widerstände sind in nachfolgender Tabelle 6 dargestellt.The results for plastic hoses with individual coatings according to the invention with n-doped silicon (Si-n), the preheating temperature used and the leak rates and electrical resistances achieved are in shown in Table 6 below.

Tabelle 6

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Table 6
Figure 00080001

Die nach dieser Erfindung beschichteten Plastikrohre weisen nach ersten Untersuchungen gemäß der angeführten Beispiele eine gegenüber unbeschichteten Vergleichsrohren und gegenüber dem oben genannten Stand der Technik behandelten Rohren mit einer Einzelschicht Siliziumnitrid (Si3N4) eine um das ca. 30-100-fach verbesserte Diffusionsdichtigkeit für He-Atome auf.The plastic tubes coated according to this invention have, according to initial investigations in accordance with the examples given, tubes which have been treated with a single layer of silicon nitride (Si 3 N 4 ) in comparison with uncoated reference tubes and with the abovementioned prior art having a diffusion-tightness which is improved about 30-100 times for He atoms.

Der Nachweis der durchgängigen elektrischen Leitfähigkeit nach der aufgezeigten Biegewechselmethode konnte ebenfalls geführt werden.Evidence of universal electrical conductivity the change of bending method shown could also be used.

Die Schichtdicke und deren Gleichmässigkeit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Schlauch / Rohr läßt sich für den Fachmann leicht mittels der Kalibrierbohrung in der Rohrkalibrierhülse (4), der Ringelektrode (6), der Elektrodenzentrierhülse (5) und weiterer Parameter wie Beschichtungsdruck, Temperatur, HF-Leistung und Gaszusammensetzung optimieren. Es ist dadurch die Herstellung reproduzierbarer Produkte möglich, was für die industrielle Anwendung Voraussetzung ist. Bei flexiblen oder starren Schläuchen oder Rohren kann beispielsweise die Schichtdicke mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels der Zuggeschwindigkeit ohne Veränderung aller anderen Parameter sehr leicht eingestellt werden.The layer thickness and its uniformity in the hose / tube according to the method according to the invention can easily be determined for the person skilled in the art by means of the calibration bore in the tube calibration sleeve ( 4 ), the ring electrode ( 6 ), the electrode centering sleeve ( 5 ) and optimize other parameters such as coating pressure, temperature, RF power and gas composition. This enables the production of reproducible products, which is a prerequisite for industrial use. In the case of flexible or rigid hoses or pipes, for example, the layer thickness can be set very easily with the device according to the invention by means of the train speed without changing all other parameters.

Die Versuchsergebnisse der vorliegenden Erfindung zeigen, dass im Innern von Hohlräumen Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften in einem Gasplasma abgeschieden werden können. Abhängig vom zu beschichtenden Material und dem beschichteten Material steigt z.B. die Diffusionsdichtigkeit mit steigender Schichtdicke der abgeschiedenen Schicht an und fällt danach auf Grund auftretender Rissbildungen wieder ab. Analoges gilt auch für die elektrische Leitfähigkeit. Die beispielhaft gezeigten Verbesserungen der Leckraten, die Möglichkeit elektrisch leitfähig zu beschichten und die chemische Beständigkeit von Rohrinnenoberflächen gezielt mittels geeignetem Beschichtungsmaterial einzustellen eröffnet vollkommen neue Anwendungspektren für Kunststoffrohre und -schläuche. Insbesondere Verbundschichten (d.h. mehrlagig nacheinander aufgebrachte Schichten), z.B. Plasikschlauch-Innenwand-Wolfram – Si3N4 (Siliziumnitrid) erhöhen in Summe den Diffusionswiderstand weit über den oben genannten Faktor von Einzelschichten hinaus, sind elektrisch leitfähig und besitzen eine sehr hohe Abriebfestigkeit und chemische Beständigkeit.The experimental results of the present invention show that layers with different properties can be deposited in a gas plasma inside cavities. Depending on the material to be coated and the coated material, for example the diffusion tightness increases with increasing layer thickness of the deposited layer and then decreases again due to crack formation. The same applies to electrical conductivity. The exemplary improvements in leakage rates, the ability to coat with an electrically conductive coating and the chemical resistance of pipe interior surfaces to be adjusted by means of a suitable coating material open up completely new fields of application for plastic pipes and hoses. In particular, composite layers (ie layers applied one after the other in several layers), for example plastic tube inner wall tungsten — Si 3 N 4 (silicon nitride), in total, increase the diffusion resistance far beyond the factor of individual layers mentioned above, are electrical conductive and have a very high abrasion resistance and chemical resistance.

00
Vakuumanschlussvacuum connection
11
vakumdichte Durchführungvakumdichte execution
22
Schlauchspule bzw. bzw. Schlauchhalterunghose reel or or hose holder
33
Heizelementheating element
44
Kalibrierhülsecalibration sleeve
55
ElektrodenzentrierhülseElektrodenzentrierhülse
66
Ringelektrodering electrode
77
Elektrodenanschlusselectrode connection
88th
HochfrequenzquelleRF source
99
GleichspannungsquelleDC voltage source
1010
Schlauchspule bzw. bzw. Schlauchhalterunghose reel or or hose holder
1111
DrehdurchführungRotary union
1212
Gaseinlassgas inlet

Claims (7)

Innenbeschichtete Hohlkörper, Rohre oder Schläuche.Internally coated hollow bodies, pipes or hoses. Gegenstände gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein- oder mehrschichtig ist.objects according to claim 1, characterized in that the coating has one or more layers is. Gegenstände gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungen aus Si3N4, SiO2, W, WC, WSi und/oder Si-n bestehen.Objects according to claim 2, characterized in that the coatings consist of Si 3 N 4 , SiO 2 , W, WC, WSi and / or Si-n. Verfahren zur Beschichtung von Kunststoffrohren oder -schläuchen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der zu beschichtende Gegenstand an einer Ringelektrode (6) verbunden mit einer HF-Quelle (8) und einer Gleichspannungsquelle (9) unter gleichzeitiger Beheizung mit Heizelementen (3) vorbei gezogen wird, wobei an einem Rohrende durch übliche Geräte und Verfahren ein Vakuum erzeugt wird und am anderen Rohrende ein für das Beschichtungsverfahren geeignetes Gas eingeleitet wird.Process for coating plastic pipes or hoses according to claim 1, characterized in that the object to be coated is attached to a ring electrode ( 6 ) connected to an RF source ( 8th ) and a DC voltage source ( 9 ) with simultaneous heating with heating elements ( 3 ) is drawn past, a vacuum being generated at one end of the tube by conventional devices and methods and a gas suitable for the coating method being introduced at the other end of the tube. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Beschichtung verwendete Gas ausgewählt ist aus Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Helium, SiH4, SiH2Cl2, CH4, NH3, PH3, BH2 6, WF6 oder Mischungen davon.A method according to claim 4, characterized in that the gas used for coating is selected from argon, hydrogen, nitrogen, helium, SiH 4 , SiH 2 Cl 2 , CH 4 , NH 3 , PH3, BH 2 6 , WF 6 or mixtures thereof , Vorrichtung zur Innenbeschichtung von Gegenständen gemäß Anspruch 1, bestehend aus HF-Quelle (8) verbunden mit einer Gleichspannungsquelle (9), einer Ringelektrode (6), einer Rohr-/Schlauchführung (10), Vakuumeinrichtung (0) und Gaseinlass (12).Device for internally coating objects according to claim 1, consisting of an HF source ( 8th ) connected to a DC voltage source ( 9 ), a ring electrode ( 6 ), a pipe / hose guide ( 10 ), Vacuum device ( 0 ) and gas inlet ( 12 ). Vorrichtung zur Innenbeschichtung von Gegenständen mit nur einer Öffnung, bestehend aus HF-Quelle (8) verbunden mit einer Gleichspannungsquelle (9), einer Hohlelektrode, die zur Einleitung der Prozessgase mit dem Gaseinlass (12) verbunden ist, einer Rohr/Schlauchführung (10), Vakuumeinrichtung (0) und Gaseinlass (12).Device for the internal coating of objects with only one opening, consisting of an HF source ( 8th ) connected to a DC voltage source ( 9 ), a hollow electrode that is used to introduce the process gases to the gas inlet ( 12 ) is connected, a pipe / hose guide ( 10 ), Vacuum device ( 0 ) and gas inlet ( 12 ).
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Cited By (2)

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DE102006043036B4 (en) * 2006-09-13 2009-04-02 Leadx Ag Method of modifying interior surfaces

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