DE2114470A1

DE2114470A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen, einseitigen Beschichten von Platten wie Glasscheiben, Keramik- oder Kunststoffplatten und dergl. mittels Kathodenzerstäubung

Info

Publication number: DE2114470A1
Application number: DE19712114470
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr. 4650 Gelsenkirchen. P C23c 17-00 Gläser
Original assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Current assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Priority date: 1971-03-25
Filing date: 1971-03-25
Publication date: 1972-09-28
Also published as: DE2114470B2; FR2131390A5; BE780825A

Description

211U70 Andrejewski & Honke Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski

^, / ' Diplom-Ingenieur

Anwaltsakte: 36 384/Ns_{+ Df |ng}

Essen, den 23. Februar 1971

K«ttwig«r Straß· 36

Patentanmeldung
Flachglas Aktiengesellschaft
DELOG-DETAG
4650 Gelsenkirchen,
Auf der Reihe 2

"Vorrichtung zum kontinuierlichen, einseitigen Beschichten von Platten wie Glasscheiben, Keramik- oder Kunststoffplatten und dergl. mittels Kathodenzerstäubung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen, einseitigen Beschichten von Platten wie Glasscheiben, Keramik- oder Kunststoffplatten und dergl. mittels Kathodenzerstäubung, bestehend aus mehreren hintereinander geschalteten und durch Schlitzen miteinander verbundenen

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Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße

Vakuumkammern, von denen zumindest eine als Beschichtungskammer mit Kathodenzerstäubungseinrichtung ausgebildet ist und einem durch die Vakuumkammern geführten Transportband. Derartige Vorrichtungen sind in verschiedenen AusfUhrungsformen bekannt, bei einer Ausfuhrungsform (vergl. US-Patentschrift 3 294 670) ist die Anordnung so getroffen, daß senkrecht auf einem einheitlichen Transportband angeordnete Platten an ebenfalls senkrecht angeordneten Kathoden in horizontaler Richtung mit konstanter Geschwindigkeit vorbeigeführt werden. Die Platten werden dabei durch eine Mehrzahl von durch Schlitze miteinander verbundenen Vakuumkammern geführt, die so konstruiert sind, daß der Gasstrom zwischen den einzelnen Vakuumkannern stark reduziert wird und dadurch das Vakuum in der Beschichtungskammer aufrecht erhalten werden kann. Bei dieser bekannten Vorrichtung stört der verhältnismäßig komplizierte Aufbau, der Herstellung und Antrieb einer Vorrichtung, in der auch großflächige Platten beschichtet werden können, beachtlich erschwert. Ihr wesentlicher Nachteil ist jedoch, daß sie für die Beschichtung von großflächigen Platten deshalb nicht geeignet ist, weil großflächige Platten, die in senkrechter tage transportiert werden, während des Transportes unvermeidlich in Schwingungen geräten, was die Gleichmäßigkeit der Beschichtung sehr beeinträchtigt. Anders ausgedrückt, läßt sich in der Beschichtungskammer der eingestellte Abstand zwischen Platten und Kathoden nicht exakt einhalten, womit eine wesentliche Voraussetzung für gleichmäßige Beschichtung fehlt·

Der Erfindung liegt.folglich die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu gestalten,

daß auch großflächige Platten in kontinuierlichem Arbeitsgang mittels Kathodenzerstäubung gleichmäßig, d.h. unter exakter Einhaltung eines von außerhalb der Besohichtungskammer einstellbaren Abstandes Platten-Kathoden, beschichtet werden können.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen einseitigen Beschichten von Platten, wie Glasscheiben, Keramik- oder Kunststoffplatten oder dergl. mittels Kathodenzerstäubung, bestehend aus mehreren hintereinander geschalteten und durch Schlitze miteinander verbundenen Vakuumkammern, von denen zumindest eine als BeSchichtungskammer mit Kathodenzerstäubungseinrichtung ausgebildet ist und einem durch die Vakuumkammern geführten Transportband. Die Erfindung besteht darin, daß die der Beschichtungskammer unmittelbar vor- und nachgeschalteten Vakuumkammern als Vorkammern und die den Vorkammern vor- bzw. nachgeschalteten Vakuumkammern als Schleusenkammern ausgebildet sind und daß das Transportband horizontal ausgerichtet und mehrfach unterteilt sowie im Bereich der Vorkammern als gesteuertes Besohleunigungs· oder Zweigeschwindigkeitsband ausgebildet ist, - dessen Steuerung gemeinsam mit der der Schleusenkammerventile in Abhängigkeit von der Lage der zu beschichtenden Platten zueinander und zur Beschiohtungskammer erfolgt. Erfindungsgemäß werden also die Platten nicht in vertikaler sondern in horizontaler Lage beschichtet. Sie liegen auf exakt ausgerichteten Transportbändern auf und werden auf diesen durch die Vorrichtung geführt. Schwingungen der Platten können nicht auftreten. Im übrigen wird erfindungsgemäß im Bereich der Beschichtungskammer kontinuierlich ge-

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arbeitet, während die Zu- und Abführung der Platten zu und von der Besehiehtungskammer intermittierend über Schleusenkammern erfolgt. Dazu wird in den Vorkammern ein niedrigerer Druck als in den Beschiehtungskammerη aufrechterhaltene Es lassen sich auf diese Weise die Vorteile kontinuierlichen Betriebes in der Beschiehtungskammer bei gleichmäßigen Druokverhältnissen in den Vakuumkammern nutzen»

Für di© weitere Ausgestaltung der Erfindung bestehen mehrere Mögliöhk@iten₀ Um die Aufreehterhaltung des notwendigen Vakuums in der für die. Kathodenzerstäubung benötigten Arbeitsgasatmosphfire sicherzustellen, empfiehlt die iFfintongi, daß die Besohl ohtungskasamsr an eine Zufüfc^ä7sagsleitang für das Arbeitsgas und dl© Vorkammern an SQAägl8&tiia§©n mit Drosselventil·^ aageselilsssea ainä* so-, wie mit den Vorkananern über Sohlitse mit holism Sfe2»65üfiiaagswiderstand verbunden siado Das Arbeitsgas fließt also v©n der Be@ohi'@htungskannner durch die verbindenden Schlitze in die Vorkammer _s "Der Druck in den Beseliiehtiingskammern liegt ima©r etoas über dem der Vorkammern^ weil die Sohlita© einen Strömungswiderstand, füi¹ da® Arbeitsgas- darstellen. Die genaue Druck© Ins teilung in den Bescfelehtungskammern geschieht über di© Menge des eingelassenen Ärbeitsgases, die Größe der Schlitze und den Druck in der Vorkammer. Im übrigen wird ein Druckanstieg in der Beschiehtungskammer und in den Vorkammern duroh die vor- bzw« naohgeschalteten-Schleusenkammern verhindert«, Diese Schleusenkammern sind erfindungsgemäß in an sieh bekannter Weise durch Ventile abdichtbar sowie mit Absaug- und Belüftungseinrichtungen versehen.

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Bei der erfindungsgemäßen Aus führ ungs form können ohne weiteres mehrere Besohichtungskammern hintereinander geschaltet werden, so daß auch Mehrfachbeschiohtungen bei unterschiedlichen Vakua und in unterschiedlichen Arbeitsgas zusammensetzungen in kontinuierlichem Arbeitsgang durchgeführt werden können. Dazu schlägt die Erfindung bei einer Vorrichtung in der Ausführungsform mit mehreren hintereinander geschalteten Beschiohtungskammern vor, die Anordnung so zu treffen, daß die Besohichtungskammern durch Zwischenkammern niedrigeren Druckes voneinander getrennt sind und das Transportband im Bereich von Besohichtungskammern und Zwisohenkammern für gleiche Geschwindigkeit ausgelegt 1st. Wenn dazu nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Zwischenkammern an Saugleitungen mit Drosselventilen angeschlossen und mit den Besohichtungskammern über Schlitze mit hohem Strömungswiderstand verbunden sind, ist sichergestellt, daß aus einer Besohlohtungs· kammer kein Arbeitsgas in die anderen Besohichtungskammern gelangen kann, weil zwischen Besohichtungskammern und Zwisohenkammern ebenso wie zwischen Besohichtungskammern und Vorkammern ein Druckgefälle besteht.

Die mit derErfindung erreichten Vorteile sind Im wesentlichen darin zu sehen, daß auf großflächige Platten eine oder mehrere Schichten mittels Kathodenzerstäubung aufgetragen werden können. Dabei 1st von wesentlicher Bedeutung, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die großflächigen Platten in horizontaler Lage beschichtet werden, weil dadurch der Abstand Platten-Kathoden exakt eingehalten werden kann. Die Aufreunterhaltung des notwendigen Vakuums

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in der erforderlichen Arbeitsgasatmosphäre bietet bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Schwierigkeiten, denn durch die Hintereinanderschaltung von Schleusenkammern, Vorkammern und Besohiohtungskammern lassen sich die gewünschten Drücke in den einzelnen Vakuumkammern ohne weiteres einstellen·

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen, einseitigen Beschichten von Platten mittels Kathodenzerstäubung,

Fig. 2 einen Längsschnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1, ,

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig. 1, > _v

Fig. 4 einenTeil des Gegenstandes nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 einen Schnitt in Riohtung C-C durch den Gegenstand naoh Fig» 4,

Fig. 6 und 7 den Materialfluß durch die Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig» 8 ei&® a,nd®re AusfüteungsfQE⁵SK des Gegenstandes nach

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Die in den Pig. dargestellte Vorrichtung dient zum kontinuierlichen einseitigen Beschichten von Platten wie Glasscheiben, Keramik- oder Kunststoffplatten und dergl. mittels Kathodenzerstäubung· Die Vorrichtung besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus mehreren hintereinander geschalteten und durch Schlitze miteinander verbundenen Vakuumkammern, von denen bei dem in den Fig. 1 bis ¹J dargestellten AusfUhrungsbelspiel eine als Beschiohtungskammer 1 mit Kathodenzerstäubungseinrichtung 2 ausgebildet ist. Durch die Vakuumkammern ist ein mehrfach geteiltes Transportband 3 geführt. Im einzelnen ist die Ausführung so getroffen, daß die der Beschiohtungskammer 1 unmittelbar vor- und nachgeschalteten Vakuumkammern als Vorkammern 4 ausgebildet sind, während die den Vorkammern 4 jeweils vor- bzw. naohgesohalteten Vakuumkammern als Schleusenkammern 5 für die zu besohlohtenden Platten 6 ausgebildet sind. Das durch die Vorrichtung geführte Transportband 3 ist horizontal ausgerichtet, folglich werden auch die in der Vorrichtung beschichteten Platten 6 in horizontaler Lage durch die Vorrichtung geführt und beschichtet. Das Transportband 3 1st im Bereich der Schleusenkammern 5 für intermittierenden Betrieb ausgelegt und im Bereich der Vorkammern 4 als gesteuertes Beschleunigungs- oder Zweigeschwindigkeitsband ausgebildet. Auf das funktioneile Zusammenarbeiten der einzelnen Transportabschnitte wird wdter unten noch eingegangen werden.

Das für die Kathodenzerstäubung benötigte Arbeitsgas kann über eine Zuführungsleitung 7 in die BeSchichtungskammer 1 strömen. Da die Vorkammern 4 an Saugleitungen 8 mit Dros-

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selventilen 9 angeschlossen sind, strömt das Arbeitsgas von der Besohichtungskammer 1 über Schlitze 10 in die Vorkammer 4. Der Druck in der Beschichtungskammer 1 liegt über dem der Vorkammer 4, und zwar läßt sich der Druck in

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der Beschichtungskammer 1 bei etwa 1 bis 6 χ 10 Torr einstellen, während der Druck in den Vorkammern 4 dann bei 0,8

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bis 1 x-10 Torr liegen kann: - Die genaue Druckeinstellung· in der Beschichtungskammer erfolgt über die Menge des eingelassenen Arbeitsgases sowie über die der Schlitze 10, die sich in den Trennwänden 11 zwischen den einzelnen Vakuumkaüimern befinden. Im übrigen wird der Druck in den Vorkammern 4 übsr Drosselventile 9 reguliert und konstant gehalten* Kleine Druckschwankung@n in der Beschichtungs« Icammes³ können automatisch durch zusätzlich nachregulierende 26 in der Zuführuegsleit^iH^ 7 abgefangen wer-

der Schlitz® 10 ist s© ©iagsFie&tets daß sich des⁵ Bferomungtswiderstand des Ariteitsgases 1& äi@gea Schlitzen 10 bei federung der Plattesidicke und beim DuFöfo« fahren zweier auf Abstand liegendem aufeinanderfolgender Platten 6 nicht wesentlich änderte Im Übrigen sind Vork&flifflsffn 4 und Besohlohtungskamms? ϊ gegenüber dem Umgebungsdruck vollkommen abgedichtet, weil Sohleusenkaramern 5 vorgeschaltet sind, die in an sieh bekannter Weise durch Ventile 12 abgedichtet sind sowie mit Absauge- nnü Belüftungselnrdchtungen 13 versehen sind.

Die auf nicht näher beschrieben© Weis® von- außerhalb der Besohiehtungskamsser 1 stufenlos fe?#i@nrerstellbare Kathodenzerstäubmigseiiiriehtung 2 in dsi;¹ B©ü@hiohtungslcammer 1 besteht aus horizontal angeordneten Kathoden 14, die sich über ü±e gesamte Breite des TrensportfeaMss 3 es^ästrecken« Die Tathoäen 14 verlaufen parallel und sind innerhalb der Be- "

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Schichtungskammer 1 zu einem Kathodeneinsohub 15 zusammengefaßt. Ein Kathodeneinschub 15 besteht aus einem quaderformigen Gestell 19» in das an der Unterseite, die gesamte Gestellbreite überspannend, Kathodenpaare 16 eingehängt sind. Die beiden Kathoden 14 eines Kathodenpaares 16 sind Jeweils mit den beiden Polen einer nicht geerdeten Wechselstrom-HO chspannungsquel Ie verbunden. Die Kathoden 14 sind an ihren Enden mit KathodenendverSchlüssen 17 versehen, die der elektrischen Abschirmung für die Gasentladung, der Kühlmittelzuführung und -abführung sowie dem Hochspannungsanschluß dienen. Die Kathodenverschlüsse 17 sind in die Träger 20 des Gestelles 19 eingelassen und dienen gleichzeitig als Halterung für die Kathoden 14. Die Kathoden 14 sind außerdem über Abschirmbleche 18 an Querträgern 21 des Gestells 19 aufgehängtf damit sie nicht duranhängen. Während des Betriebes werden die Kathoden 14 von Kühlmitteln durchflossen. Die Abschirmbleche 18 sind geerdet und begrenzen die Entladung auf diejenigen Kathodenflächen, die der zu beschichtenden Platte 6 gegenüber liegen. Die Kathoden 14 sind elektrisch isoliert durch Kathodenhalter 22 an den Abschirmblechen 18 aufgehängt. Die Abschirmbleohe 18 sind ebenfalls mit Kühlrohren 2j5 versehen, durch die während des Betriebes Kühlmittel fließt. - Im übrigen sind die Kathodeneinschübe 15 so ausgebildet, daß die Kathoden 14 breiter sind als die größten Abstände zweier aufeinander folgender Platten 6. Dadurch wird die Bildung von Streifen in der Beschichtung der Platten 6 vermieden. Jedes Kathodenpaar 16 kann für sich oder zusammen mit den anderen Kathodenpaaren 16 eines Kathodeneinsohubs 15 mit einer Hochspannung«- quelle verbunden sein. Die Kathodenpaare 16 können mit nieder-

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oder hochfrequenter Wechselspannung sowie mit Gleichspannung betrieben werden.

Bei der Ausftlhrungsform nach Pig· 8 sind mehrere nacheinander geschaltete Beschiohtungskammern 1 vorgesehen. Diese Beschiohtungskammern 1 sind durch Zwischenkammern 24 voneinander getrennt, die ebenso wie die Vorkammern 4 an Saugleitungen 8 mit Drosselventilen 9 angeschlossen sind. Wegen des sich damit einstellenden Druckgefälles zwischen Besohlchtungskammern 1 und Zwischenkammern 24 können ohne weiteres unterschiedliche kathoden 14 und Arbeitsgase in den einzelnen Beschiohtungskammern 1 eingesetzt werden, so daß die zu beschichtenden Platten 6 in einem Arbeitsgang mit mehreren aufeinanderfolgenden Schichten versehen werden können. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, mehrere hintereinander geschaltete Beschichtungskammern 1 für die Beschichtungen mit gleichen Materialien einzusetzen, wenn es sich um besonders dicke Schichten handelt oder um Materialien, deren Abstäubrate sehr niedrig ist. Ebenso kann in der Vorkammer 4 vor dem Eintritt in die BeSchichtungskammer 1 mit Glimmkathoden 25 die* zu beschichtende Oberfläche gereinigt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt; Nachdem eine asu beschichtende Platte β in horizontaler Lage in die Schleusenkammer 5 ©ingebracht worden'ist, schließen die Ventil© 12 der Sohlenüenkammer 5, der Druck wird bis auf den Druck ä©s? Vorkammer 4 abgesenkt. Nunmehr wird das der Vor!caisiii©i° 4 iiagewaMte Ventil 12 geöffnet* die Platte 6 wird iron <S@a &1& gesteuert©® Besöhleuaigußg®- ©der Zwei-

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gesohwindigkeitsband ausgebildeten Transportband > der Vorkammer 4 übernommen und bis unmittelbar an die vorausfUhrende Platte 6, die sich bereits teilweise in der Beschichtungskammer 1 befindet, herangefahren. Eine dazu geeigene te Vorrichtung ist z.B. in dem deutschen Patent Nr. 1 900 988 der Anmelderin beschrieben. Das Ventil 12 der Schleusenkammer 5 schließt, die Schleusenkammer 5 ist bereit zur Aufnahme der nächsten Platte 6. Die Platte 6 wird dann über das Transportband j5 durch die Beschiß htungskammer 1 geführt, wo die Beschichtung mittels Kathodenzerstäubung

stattfindet. Nach Beschichtung der Platte 6, die in gleichmäßigem Durchlauf durch die Beschichtungskammer 1 erfolgt, wird die Geschwindigkeit der Platte 6 durch das im Bereich der nachgeschalteten Vorkammer 4 als gesteuertes Besohleunigungs- oder Zweigesohwlndlgkeitsband ausgebildete Transportband JJ soweit gesteigert, daß nach öffnen des Schleusenkammerventiles 12 die Platte 6 von der nachgeschalteten Schleusenkammer 5 in ähnlicher Welse wie beim Einschleusen übernommen wird und dann aus der Vorrichtung mit Abstand zur folgenden ausgeschleust und abgenommen werden kann. Dieser Vorgang ist in den Pig. 6 und 7 erläutert, man erkennt unmittelbar, daß der eigentliche Besohlchtungsvorgang in kontinuierlichem Arbeitsablauf erfolgt, während die Aufgabe und Abgabe der Platten 6 an die Vorrichtung intermittierend bzw. taktweise erfolgt.

Ansprüches

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Claims

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Ansprüche t

1 * ^vorrichtung zum kontinuierlichen, einseitigem Beschichten von Platten wie Glasscheiben, Keramik- oder Kunststoffplatten und dergl. mittels Kathodenzerstäubung, bestehend aus mehreren hintereinander geschalteten und durch Schlitze miteinander verbundenen Vakuumkammern, von denen zumindest eine als Beschichtungskammer mit Kathodenzerstäubungseinrichtung ausgebildet ist und einem durch die Vakuumkammern geführten Transportband, dadurch gekennzeichnet, daß die der Beschichtungskammer (1) unmittelbar vor- und nachgeschalteten VakuumkaiMäern als Vorkammern (4) unö öl© den Vorkammern vor- bzw_o nachgeschalteten VakuumkäisMiarn als Schleusenkammern (5) ausgebildet sind und daß aas Transportband (3) horizontal ausgerichtet ιιηά mehrfach unterteilt sowie im Bereich der Vorkammern (H-) als §©<=> steuesctes Beschleunigungs- oder Zweigeschwindigkeitsband ausgebildet ist.

2β Vorrichtung naesh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß in öen Vorkammern (4) ein niedrigerer Druck als in den Beschiohtungskammern (I) herrscht.

3» YovTiehtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge- keEnselehnet₉ daß die Beschiohtuo.gslcammern (1) eine ZuführuRgsleitnag (7) für das Arfoeiisgas und die Vorkammern (4) an Saugleitungen (8) mit Drosselventilen (9) angeschlossen sind sowie mit den Vorkammern über Schlitze mit hohem Strömungswiderstand verbunden Binde

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4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusenkammern (5) in an sichbekannter Weise durch Ventile (12) abdichtbar sind sowie mit Absaug- und Belüftungseinrichtungen (13) versehen sind.

5· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 in der AusfUhrungsform mit mehreren hintereinander geschalteten Beschichtungskammern, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungskammern (1) durch Zwischenkammern (24) niedrigeren Druckes voneinander getrennt sind und das Transportband (3) im Bereich von Beschichtungskammern (1) und Zwischenkammern (24) für gleiche Geschwindigkeit ausgelegt ist·

6. Vorrichtung nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammern (24) an Saugleitungen (8) mit Drosselventilen (9) angeschlossen und mit den Beschichtungskammern über Schlitze mit hohem Strömungswiderstand verbunden sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch stufenlose Höherverstellung des Kathodeneinschubes (15) von außerhalb der Besehiohtungskammer (1) der Abstand zwischen den Kathoden (14) und der zu besohichtenden Oberfläche optimal eingestellt werden kann.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7# dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der einzelnen Kathodenfläohen größer ist als der Abstand zweier aufeinanderfolgender Platten 6.

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