JP2005531688A - ワークピースの処理装置および処理方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、中空体のコーティング、特にPICVDでプラスチック製飲料用ボトルの内部をコーティングする装置および方法に関する。
本発明の目的は、柔軟なプロセスシーケンス、高処理量、改善された流体供給、および高品質のコーティングを保証することである。
本発明は具体的には、それぞれ少なくとも1つのワークピースを受容する2つの反応器を有する処理デバイス、流体供給装置、および流体の処理デバイスへの供給を制御するのに使用することができる少なくとも1つの流体制御デバイスを含む回転装置を提案する。真空ポンプをローター上に配置して真空ポンプがローターと共に回転するようにすることが好ましい。
本発明の目的は、柔軟なプロセスシーケンス、高処理量、改善された流体供給、および高品質のコーティングを保証することである。
本発明は具体的には、それぞれ少なくとも1つのワークピースを受容する2つの反応器を有する処理デバイス、流体供給装置、および流体の処理デバイスへの供給を制御するのに使用することができる少なくとも1つの流体制御デバイスを含む回転装置を提案する。真空ポンプをローター上に配置して真空ポンプがローターと共に回転するようにすることが好ましい。
Description
本発明は、一般にワークピースの流体による処理、特に中空体のコーティングのための装置および方法に関する。
プラスチック、特に透明プラスチックは益々重要な材料になり、多くの部門において好ましい材料としてガラスに代わるものになりつつある。
一例としては飲料用ボトルがあり、数年前までは殆ど例外なくガラスで作成されていたが、今日ではその大部分がPETで作られている。その理由は、ガラスに比べて非常に軽量であるためである。
しかし、プラスチック製ボトルには、ガラス製ボトルと比較していくつかの欠点もあり、例えば、こうして使用されるPET等のプラスチックは気体に対する不浸透性が不十分であるため、特別な処置を施さないと、特に炭酸飲料の場合には貯蔵寿命がガラス製ボトルよりも短い。
かかる理由から、プラスチック製ボトルではその内部にコーティングを施すことで貯蔵寿命を延長させている。
飲料用ボトルは大量生産品であるため、そのコストには厳しい制限があり、したがってPETボトルのコーティング方法および使用装置の改善が依然として求められている。
したがって、PETボトルや、他の誘電性材料、好ましくはプラスチックで作られたワークピースを効果的にコーティングするために、非常に短いサイクル時間、したがって高い処理量を達成し得る装置および方法を開発することが望まれる。必要とされる典型的な処理量は1時間当たり10000ボトル程度である。
WO00/58631は、中空体処理用の回転式コンベヤを備えたこの種の機械を開示しており、20基の同一の処理ステーションが回転式コンベヤ上に配置されている。
上記文献に記載された発明は、処理ステーションの数が多くなると2つの隣接した処理ステーションが同時に同一の圧力源に接続されるおそれがあるという問題に鑑みなされたものである。
上記文献中で提案された解決法は、第1のポンピングフェーズおよび第2のポンピングフェーズ、並びにそれら種々の相のための各ステーションがポンプに接続される堆積相を有する機械を提供することである。さらに、各ポンプはそれらの重量と体積のために回転式コンベヤ上には設置できないものと想定されている。そこで、ポンプは固定位置に置かれ、回転接続器または分配器が各ポンプを各ステーションに接続するために使用される。
また、20基のステーションは2つの群に分けられ、各群は独立した等価の圧力源に割り当てられているか、あるいは各群はそれがどのポンプに接続されているかに基づいて区別される。回転分配器は、回転式コンベヤの回転運動中に特定のポンプが特定の処理ステーションに接続される時点を決定し、かかる目的を有する分配器は20個の開口を有する回転リングと、いずれの場合もこれら2つの群に対して3つのスロットを有する固定リングとを有している。この構成による利点を発揮するために、機械は、同じ群の2つのステーションが対応するポンプに同時に接続されないよう設計されている。
したがって、上記発明は、多数のステーションを有することができると共に、圧力源を所定時に多くとも1つの処理ステーションにのみ確実に接続することができる機械をその主題としている。
しかし、この機械にはいくつかの重大な欠点がある。
第1に、複数のポンプを並列に接続すると多重の管路設定が必要になるため不利である。
第1に、複数のポンプを並列に接続すると多重の管路設定が必要になるため不利である。
さらに、ポンプを固定配置するとステーションからポンプへの経路が比較的長くなりポンプの力が低減されるため不利である。
しかし、回転可能な分配器を使用することは特に不利である。この種の分配器は、密封することが非常に困難であり、外部の部材によって生じる故障の影響を受け易い。さらに分配器は固定された所定の開口構成であるため、プロセスシーケンスの変更ができず、柔軟性に欠ける設計になってしまう。
しかし、改良を要するものには上記装置で実施される方法ばかりでなく、使用される非晶質炭素のコーティングも含まれる。その理由は、このコーティングは所望どおりに着色できないからである。さらに、ボトルに変形を加える場合に、炭素の層が剥がれ落ちるおそれがある。
WO00/58631
独国特許DE10258681.0号
したがって、本発明は、周知の装置および方法の欠点を解消し、または少なくとも緩和する、ワークピースの処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、確実に作動し、高処理量を保証するワークピースの処理装置および処理方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ユーザーの要求または望ましいプロセスシーケンスの要件を柔軟に満たすことができる、ワークピースの処理装置および処理方法を提供することである。
本発明の他の目的は、具体的には操作の中断をより少なくすることを可能にし、改善された流体の提供を保証するワークピースの処理装置および処理方法を提供することである。
本発明の他の目的は、特に色合いおよび接着に関し改善されたコーティングを行うことができるワークピースの処理装置および処理方法を提供することである。
本発明の上記目的は本願の独立クレームの主題によって驚くほど簡単な方法で達成される。本発明による改善の利点は、本願の従属クレームに記載されている。
本発明の好ましい実施形態として、特に中空体の内部コーティングのためのワークピースの処理装置が提供される。コーティングすべきワークピースは、具体的には例えば飲料用ボトルなどのプラスチック容器である。
本発明に係る装置は、それぞれ少なくとも1つのワークピースまたはプラスチック製ボトルを受けるように設計された、少なくとも1つの処理デバイス、好ましくは複数の同一の処理デバイスと、コーティングのための少なくとも1種の処理流体を該処理デバイスに供給する流体供給装置とを備えている。
さらに、この装置は、少なくとも1つの流体制御デバイス、とりわけ複数のバルブを有する第1のバルブ構成を備えており、流体の該処理デバイスへの供給は、該第1のバルブ構成、とりわけ該各バルブによって制御可能である。
流体またはガス供給の制御は、有利には、上記第1のバルブ構成によって非常に柔軟かつ可変にプログラミングすることができる。したがって、上記装置によって規定される時間制御またはプロセスシーケンスを変更することができ、様々な要件を簡単に満たすことができる。さらに、本発明により、切替時間を短くすることが可能になり、それにより各プロセスパラメーターへの迅速な変更が可能になる。
さらに、本発明による装置は、確実に高処理量で作動する。
また本発明により、優れた品質を有するワークピースの効果的な処理またはコーティングが可能になり、したがって長い目で見てコストダウンを図ることができる。
また本発明により、優れた品質を有するワークピースの効果的な処理またはコーティングが可能になり、したがって長い目で見てコストダウンを図ることができる。
複数の処理デバイス、とりわけ同一の複数の処理デバイスを設けることが好ましく、また第1のバルブ構成が複数のバルブ群、とりわけ同一の複数のバルブ群を含み、各処理デバイスに別々のバルブ群が割り当てられていることが好ましい。バルブ群がそれぞれ状況に応じて複数の同一のバルブを備えていることが好ましい。
その結果、各処理デバイスまたはその流体供給部を、その連係するバルブ群によって、他の各処理デバイスとは独立して有利に作動させることができる。
本発明の装置の好ましい改善によれば、本装置は、複数の、とりわけ異なる処理フェーズを規定しており、その各処理フェーズを各処理デバイスが通過する。より具体的には、各処理デバイスは連続的に全ての処理フェーズを、とりわけ少なくとも2つまたは全ての処理デバイスが少なくとも一時点または各時点において異なる処理フェーズに存在するように通過する。
各処理フェーズには、第1のバルブ構成の所定の状態が割り当てられ、その状態は公式によりフェーズごとに可変的に設定することができる。ここで公式という用語は、とりわけ制御ユニットによって実施される所定のプロセスシーケンスを意味するものと理解されたい。たとえば切替時間、切替角度、および/または切替の所要時間など自由に設定できるパラメーターによって、高度の柔軟性を有利に達成し得る。
公式、各処理フェーズへの割り当ておよび/または各処理フェーズの所要時間を種々のワークピース、たとえば種々の容積および形状のボトルについて様々に設定し、本発明をさらに柔軟性に富むものにすることが好ましい。
とりわけ、各処理フェーズは、各処理デバイスに不変的に割り当てられたバルブ群の所定の状態と時間相関している。換言すれば、各処理デバイスの処理フェーズは、関連付けられたバルブ群によって制御されるか、または各処理デバイスの一般的処理フェーズは関連付けられたバルブ群の状態によって規定される。
これにより、装置の精度、速度および柔軟性がさらに改善される。
これにより、装置の精度、速度および柔軟性がさらに改善される。
第1のバルブ構成、とりわけ各バルブ群または各バルブは、好ましくは互いに独立して制御信号によって制御可能であることが好ましい。バルブ構成、またはバルブブロック、あるいは各バルブは、とりわけ電気的に、空圧で、かつ/または油圧等で制御され、このことは制御時間、したがって処理速度に有利な影響を与える。
本発明の好ましい実施形態によれば、本装置は少なくとも2以上の処理フェーズを規定し、ワークピースは少なくとも第1および第2の処理またはコーティングフェーズにおいて第1および第2の被覆物でコーティングされる。第1および第2の被覆物はとりわけ異なる材料を含む。
いずれの場合も、所定の、好ましくは同一サイズの開口を有する少なくとも1つの隔膜が少なくとも1つの処理デバイス、とりわけ各処理デバイスに割り当てられ、流体供給における圧力を低下させることが好ましい。これに関連して、隔膜は、規定された流入圧力に対する所定の通気量を規定するものである。これは、圧力を低下させる非常に簡単かつ低コストの方法である。
本発明の有利な、したがって好ましい改善によれば、本装置は流体分配デバイスを有しており、この流体分配デバイスによって流体の流れる方向で見て流体分配デバイスの上流側に設置された処理デバイスおよび/または流量設定手段、たとえばマスフローコントローラに流体を分配する。したがって、処理デバイス全体に関して流体またはガスの流量を中央で設定することができる。
これはコストの観点からみて有利である。なぜなら多数の反応器の存在に関係なく、個々の反応器を通るガス流を別々のマスフローコントローラや分子流コントローラによって設定する必要がなく、単に1つのマスフローコントローラを各処理ガスごと設けるだけでよいからである。
それにもかかわらず、本発明は以下のプロセスパラメーターの少なくとも1つの迅速な変更を可能にする。
−プロセス流体または前駆体の組成、
−前駆体濃度、
−総ガス流量、および
−処理デバイス内の圧力。
−プロセス流体または前駆体の組成、
−前駆体濃度、
−総ガス流量、および
−処理デバイス内の圧力。
さらに、処理デバイス内の少なくとも1つのプロセスパラメーターの変更を互いに独立的に、かつ/または希望どおり選択できる時間内に瞬間的に設定することができる。
流体供給装置は、複数の異なる流体、とりわけ処理ガスが使用可能であることが望ましく、その場合は、とりわけ各バルブ群が流体ごとに別々のバルブを有し、かつ/または処理デバイスごとに別々の隔膜を有することが望ましい。このことは、とりわけ、異なる流体が別々の供給管路で処理デバイスに供給され、その流体の流れが他の流体と関係なく制御されることを意味する。
2層または多層系は、層−基板間の接合に対する要求を満足させるようにプラスチックをコーティングするのに有利である。一例として、第1の有機接合層を堆積させ、次いで1または2以上のさらなる工程において、さらなる機能層、とりわけバリア層を施与し、これらの層が、たとえば組成、密度、粗さ、形態、成長モード、反射/透過性、バリア作用など、少なくとも1つの物理的または化学的性質に関して異なるようにする。
接合層は接着性を増し、各層の望ましくない剥離を阻止し、あるいは少なくとも妨げる。さらに、2つの層の組合せは相乗効果を発揮し、それによって接合層もバリア作用を向上させる。
本発明により提供される2成分または複数成分のコーティングは、特にプラスチック製飲料用ボトルの形態のワークピースに非常に有利であり、これは飲料の貯蔵寿命を延ばすと同時に飲料中への層材料の望ましくない導入を回避することができるためである。
プラスチック容器を迅速にコーティングするには、CVDプロセス、特にPECVD、好ましくはPICVDを使用する場合、流体供給装置を使用するガス生成方法および少なくとも2種の異なるガスまたはガス混合物を供給するコーティング方法を用いることが有利である。
本発明の特に有利な一実施形態では、少なくとも1つ、より好ましくは各処理デバイスは、少なくとも2つ以上の処理ステーションまたは反応器を有しており、これら処理ステーションまたは反応器は、それぞれワークピースを受容し、とりわけ並列的かつ対称的な構造を有するよう設計され、したがって各処理段階に同時に接続され、各処理ステーションにおいて同一のプロセスパラメーターが確立されるように設計される。換言すれば、各処理ステーション、およびしたがって各処理ステーションが規定された処理デバイスで保持するワークピースは、各処理ステーションが少なくともある時点、とりわけ各時点で同一の処理フェーズに存在するように処理フェーズを通過する。
したがって、好ましくは、各処理ステーションは2つ以上の群に分割され、各群はとりわけ正確に1つの処理デバイスに割り当てられ、各処理ステーションは同等に切り替えられて、少なくとも同じ群または処理デバイスに属する各処理ステーションの排気が同期化されるようにし、その結果少なくとも2つの処理ステーション、とりわけ同じ群に属する各処理ステーションが少なくとも時々同時に同一のポンプに接続されるようにする。
この場合、各処理デバイスの各処理ステーションには、同一のバルブ群が割り当てられている。一つの処理デバイス当たり2または2の倍数、具体的には4、6、8、またはそれ以上の数の処理ステーションまたは反応器が特に適切であることが判明している。
1つの処理デバイス内で同等に切り替えられる複数の処理ステーションを接続することによって、装置の処理量をわずかな出費で大幅に増大させることができる。
この場合、各処理ガスは、とりわけ複数または全ての、好ましくは10〜100の反応器に一様に分配される。いずれの場合も個々の反応器が別々のガス供給部を有し、または反応器の群、たとえばダブル反応器に各処理ガスが一緒に供給されることが好ましい。
本装置は、複数の処理フェーズを有する処理サイクルを規定し、この処理サイクルを、少なくとも1つの処理デバイスまたは各処理デバイスが、他の各処理デバイスとは時間的にずれて通過することが好ましい。同様に、少なくとも1つまたは各バルブ群は所定の状態サイクルを通過し、特定の処理デバイスの各処理フェーズは、関連付けられたバルブ群の、規定されてはいるが制御可能な状態と相関させられる。
各処理デバイスは、とりわけ、少なくともシーケンス、時間、所要時間、および/またはフェーズ間の間隔に関して同一の処理サイクルを経ることが好ましい。
本発明装置は、とりわけ単流式または回転式に設置され、固定部分と可動部分すなわちローターとを有している。各処理デバイスは好ましくは可動部分すなわちローターに配置され、可動部分と共に移動または回転する。この場合、各処理デバイスは、処理サイクル中に複数の位置または角度位置をとり、各位置は所定の処理フェーズに相関させてある。換言すれば、各処理フェーズは、この位置または角度位置と同期化され、この同期化の制御も可能である。この目的のために、各バルブ群がローターの角度位置と同期して制御されることが好ましい。
第1のバルブ構成は、可動位置すなわちローターに配置されて、それと共に移動または回転することが特に好ましい。これにより流体の経路指定が簡単になる。
本発明の一実施形態では、ポンプデバイスを設けて、各処理デバイスを少なくとも1つのポンプ、たとえばルーツ・ポンプを使用して少なくとも時々排気することが特に有利である。
したがって、ポンプデバイスを固定して、または回転分配器を使用せずに各処理デバイスに接続してもよく、各処理デバイスのフェーズ化した排気、より具体的には各排気フェーズの開始および/または終了は排気制御デバイスによって、適切な場合には閉ループ制御を使用して制御される。これは、特に回転式設置の場合に非常に有利である。
排気制御デバイスは、各処理デバイスのポンプデバイスへの割り当てを制御し、好ましくは第2のバルブ構成を有しており、排気が各バルブを介して制御されるようになされている。第2すなわちポンプ側のバルブ構成も各バルブ群に分割されて、各処理デバイスに1つのバルブ群が割り当てられ、とりわけ各バルブ群の1つのバルブが供給デバイスまたは真空ポンプに割り当てられて、個々の真空ポンプの割り当てを独立的に制御できることが好ましい。各バルブは、第1のバルブ構成、すなわち流体供給器側のバルブ構成の各バルブと同一のタイプのものであることが好ましい。
各処理デバイスは、ポンプデバイスによって好ましくは周期的に排気され、排気制御デバイスによる制御は、たとえば変更可能な制御信号によって行われる。したがって、排気および/または流体供給を、特定の処理デバイスに関して、好ましくは可変的に、かつ/または個々に制御することができる。
ポンプデバイスは、異なる圧力範囲が割り当てられ、カスケード式または工程式に排気を行う少なくとも2つのポンプを備えていることが好ましい。とりわけ、先ず各処理デバイスを、第1のポンプに接続し、第1の圧力まで排気してから、第1のポンプから外して第2のポンプに接続し、第2のポンプによって第2のより低い圧力まで排気する。
好ましい一実施形態によれば、各処理デバイスは、ローターの回転中に複数の異なる処理フェーズを通過し、ポンプデバイスは、異なる圧力範囲が割り当てられた少なくとも第1および第2のポンプ段を含み、対応する処理デバイスは第1および第2のポンプ段によって連続的、段階的に排気される。さらに、少なくとも第3および/または第4の処理フェーズは、いずれもコーティングフェーズであり、このフェーズの間、対応する処理デバイスはポンプデバイスによって、とりわけ第3または第4のポンプ段によって排気され、同時に処理ガスがプラズマコーティングのために供給される。
第1および第2のポンプ段はいずれもそれぞれただ1つの第1または第2の真空ポンプを有しており、その第1のポンピングフェーズにある処理デバイス全てが第1の真空ポンプに接続されて排気され、その第2のポンピングフェーズで第2の真空ポンプに接続されて排気されれば特に有利である。
これは、たとえば大容量のルーツ・ポンプなど高価な真空ポンプの数を最小限に抑えることができ有利である。
さらに、ポンプデバイスをローターに配置または固定してローターと共に回転するようにすることが好ましい。
重い各ポンプをローターに固定することは一見不利なことのように思われる。しかし、特に減らした数の真空ポンプの組合せは、重力の負荷が比較的小さくなることもあって、この一見した欠点を驚くほど相乗効果的に逆転させて有利にさえする。なぜなら、こうすると、処理デバイスをポンプデバイスと連通するように配置する回転密封接続部、またはポンプ側の回転スライド式リード貫通部をなくすことが可能になり、またこのタイプの接続は密封するのが難しいためである。
さらに、各処理デバイスの第1および第2の処理ステーションを各処理フェーズまたはポンピングフェーズに属するポンプ段に同時に接続して排気することが好ましい。これは、複数の処理ステーションまたは位置を同一のポンプを使用して同時に排気することによりプロセスシーケンスを改善することができ、処理量を増大させることができて有利であることを本発明者が発見したからである。
各処理デバイスに関するパラメーター変更は様々な時点で行われ、かつ/または特定の処理デバイスの各処理ステーションに関して同時に行われることが好ましい。パラメーター変更は、とりわけローターの回転に対して周期的に、または等しい時間間隔で切り替えられる。
さらに、異なるプロセスパラメーターを少なくとも2つの反応器で同時に設定する。また、実質的に各ローター位置において、いずれも少なくとも1つの処理デバイスが第1および第2のコーティングフェーズに存在し、その結果、各時刻に各コーティングデバイスが、第1および第2のパラメーター設定を有する第1の処理群と第2の処理群とに分けられるようになされている。第1のパラメーター設定を有する反応器の数は、第2のパラメーター設定を有する反応器の数より少ないか等しく、第2のコーティングフェーズが第1のコーティングフェーズと同じ長さであるか、それよりも長く続くことが好ましい。
この概念は、回転装置に特に有利であるが、個々の反応器群に時間の遅延を伴って処理ガスが供給されるバッチ式設備にも使用することができる。バッチ式設備の利点は、装置全体として必要とされる総ガス流量が低く、したがってガスが処理デバイス全てに同時に導入される場合や、または完全に同一に接続された方法が使用される場合に比べ、各真空ポンプの吸入能力が低くて済むことである。
さらに、2つの連続するコーティングフェーズが以下のパラメーターの少なくとも1つに関して異なることが好ましい。
−処理流体の異なる各濃度、
−処理流体の異なる各圧力、
−処理流体の異なる各流量、
−コーティング用異なる各前駆体。
−処理流体の異なる各濃度、
−処理流体の異なる各圧力、
−処理流体の異なる各流量、
−コーティング用異なる各前駆体。
処理デバイスの第1および第2の処理ステーションに対してポンピングフェーズを同時に開始し終了することは、プロセスの経済性を改善するのに役立つため特に有利である。
流体供給装置は、ポンプデバイスとは異なり、装置の固定部分に設置し、ローターを停止させずに流体収容容器またはシリンダを変更できるようにすることが有利であり好ましい。
流体供給装置は、少なくとも2つの流体収容デバイスを有していることが好ましく、この流体収容デバイスは、少なくとも2種の被膜を形成するための異種の流体基材を含んでおり、2つの異なる処理フェーズまたはコーティングフェーズ中に第1および第2の流体を使用してそれぞれ第1および第2の層を施与することができるようになされている。この場合、ワークピースは、化学気相成長(CVD)、とりわけプラズマ強化型CVD(PECVD)またはパルスプラズマを用いたCVD(プラズマインパルスCVD、PICVD)によってコーティングされる。
流体を流体供給部内で回転可能な密封接続部を介して処理デバイスに供給することが好ましく、この接続部によって流体供給装置が処理デバイスに、適切な場合にはさらなるデバイス、とりわけそれらの間に接続された第1のバルブ構成を用いて間接的に接続され、とりわけ装置が作動している場合に、流体が接続部の出口で処理デバイスに対して連続して除去されることが可能であることが好ましい。
流体の流れる方向に関して、流量設定手段が流体収容デバイスの下流側に配置され、各流体収容デバイスに別々の混合デバイスが流量設定手段の下流側に配置されて流体収容デバイスからの流体を少なくとも1つのさらなる流体と混合し、接続部は混合デバイスの下流側に配置され、流体分配器は接続部の下流側に配置され、隔膜は流体分配器の下流側に配置され、かつ/または各バルブ群はいずれも関係付けられた各隔膜の下流側に配置される。隔膜および/またはバルブは、対応する反応器の付近に、たとえば距離50cm未満、30cm未満、または15cm未満に位置付けられ、かつ/またはローターに配置されることが好ましい。
好ましい一実施形態による方法のシーケンスは以下の通りであり、各処理デバイス、またはその各処理ステーションは、少なくとも以下の処理フェーズを好ましくはこの順序で含む処理サイクルを経る。
−処理デバイス内にワークピースを装着して処理デバイスを閉鎖する、
−第1のポンプ段を使用して処理デバイスを第1の圧力まで排気する、
−第2のポンプ段を使用して、処理デバイスを第1の圧力よりも低い第2の圧力まで排気する、
−処理デバイス内でワークピースを第1の被覆材料でコーティングする、
−処理デバイス内でワークピースを第2の被覆材料でコーティングする、
−処理デバイスを通気する、
−処理デバイスを開放してワークピースを取り出す。
以下、装置に流体を供給する有利な実施形態をより詳細に説明する。
−処理デバイス内にワークピースを装着して処理デバイスを閉鎖する、
−第1のポンプ段を使用して処理デバイスを第1の圧力まで排気する、
−第2のポンプ段を使用して、処理デバイスを第1の圧力よりも低い第2の圧力まで排気する、
−処理デバイス内でワークピースを第1の被覆材料でコーティングする、
−処理デバイス内でワークピースを第2の被覆材料でコーティングする、
−処理デバイスを通気する、
−処理デバイスを開放してワークピースを取り出す。
以下、装置に流体を供給する有利な実施形態をより詳細に説明する。
本発明の好ましい改善によれば、この装置は流体供給装置を備えており、この流体供給装置は、第1の流体基材のための第1の流体収容デバイス、第1の混合流体のための流体供給部、第1の流体基材と第1の混合流体とを混合するために使用される混合デバイス、第1の流体収容デバイスを混合デバイスに接続する流体密式の第1の管路、第1の混合流体のための流体供給部を混合デバイスに接続する流体密式の第2の管路、および第1の管路内の特に混合デバイスの上流側にあって、第1の流体基材の流量を設定するために使用することができる第1の流量設定手段を備えている。
第1の流体収容デバイス内の第1の流体基材は液体であることが特に好ましい。この場合、第1の管路を加熱して、第1の流体基材を気化させ、第1の流体基材と第1の混合流体とを混合デバイスで共に気体状態で混合することができる。こうして、室温において気体状の処理流体が混合デバイスの出口に供給される。
流体供給装置は第2の流量設定手段をも有していることが好ましく、この第2の流量設定手段は第2の管路内の特に混合デバイスの上流側に配置され、第1の混合流体の流量を設定するために使用される。
流体供給装置は、第1の流体供給デバイスと同様に構成された第2の流体供給デバイスをも有していることが好ましく、第1および第2の流体供給デバイスは互いに異なる流体基材を含むことが好ましい。その結果、たとえば2種の異なる材料でコーティングする場合に、2種の異なる処理ガスが2つの別々の管路を介して処理デバイスに同時に供給される。
処理ガスは好ましくは、第1に金属含有あるいはケイ素含有、および/または炭化水素含有流体と、第2に酸素、窒素、アルゴン、および/またはヘリウムを含む少なくとも1つ種さらなる流体との混合物である。第1の流体供給デバイスからのHMDSO/O2混合物、および第2の流体供給デバイスからのHMDSN/O2混合物が特に好ましい。
さらに、第1および/または第2の流体収容デバイスはそれぞれ、同一の流体基材を含む2つの重複して設けた容器を有していることが好ましい。それによって、装置の作動を停止せずに収容容器を交換することができ、生産の停止を回避できる。これら重複して設けた各容器は、とりわけ第1の流量設定手段の上流側で互いに接続され、それぞれ1つのバルブによって第1の流量設定手段から分離することができる。
装置は、パージガス、好ましくは酸素、窒素、および/または乾燥空気で処理デバイスまたは反応器をパージするためのパージデバイスをも有していることが好ましい。パージは好ましくは、第2の層を施与した後の、通気の前あるいは後および/または通気中に行われる。こうすると未使用ガスが除去され、大気中の水分との望ましくない反応を防止し、またはその程度を低減することができる。さらに、こうすることによって、ワークピースの表面での処理ガスの吸収が防止される。好ましい一実施形態では、処理デバイス全てのパージが、様々な時、好ましくは周期的に、かつ/または規則正しい間隔で行われる。
以下、実施形態に基づき図面を参照して本発明をより詳細に説明する。図面中、同一または同様の構成要素には同一の参照番号が付され、様々な実施形態の各特徴を互いに組み合わせることもできる。
図1aは、本発明による装置30のローター32を概略的に示す図である。
ローター32上には、円で示した12の処理デバイスがある。各処理デバイスは、2つの処理ステーションまたは反応器を備えており、それらには連続して1から24の番号が付されている。処理デバイスは、均一に分布、すなわち30°の角度間隔で配列されている。
ローター32上には、円で示した12の処理デバイスがある。各処理デバイスは、2つの処理ステーションまたは反応器を備えており、それらには連続して1から24の番号が付されている。処理デバイスは、均一に分布、すなわち30°の角度間隔で配列されている。
さらに、8つの処理フェーズが図示してある。すなわち、
−開始フェーズS、
−第1のポンピングフェーズPI、
−第2のポンピングフェーズPII、
−第1のコーティングフェーズBI、
−第2のコーティングフェーズBII、
−通気フェーズV、
−終了フェーズE、および
−補助フェーズAである。
−開始フェーズS、
−第1のポンピングフェーズPI、
−第2のポンピングフェーズPII、
−第1のコーティングフェーズBI、
−第2のコーティングフェーズBII、
−通気フェーズV、
−終了フェーズE、および
−補助フェーズAである。
図1aは、処理ステーション1および2が開始フェーズSにある時の状態を示す。このことは、また他の処理デバイスまたは処理ステーションの処理フェーズまたは処理工程をも予め決定する。処理ステーション3および4は第1のポンピングフェーズPIにあり、処理ステーション5および6は第2のポンピングフェーズPIIにあり、処理ステーション7および8は第1のコーティングフェーズBIにあり、処理ステーション9〜16は第2のコーティングフェーズBIIにあり、処理ステーション17〜20は通気フェーズVにあり、処理ステーション21および22は終了フェーズEにあり、処理ステーション23および24は補助フェーズAにある。
作動の際は、ローターが回転して、各処理デバイスが各静止処理フェーズからなる全サイクルを経るようにされている。図1bは、図1aで示した状態の後、30°移動した状態のローターを示す。したがって、このとき処理ステーション1および2は、第1のポンピングフェーズPIにある。図1c〜1hはそれぞれ、いずれの場合もローターがさらに回転して、反応器1および2がさらなる処理フェーズにある状態を示している。したがって、図1a〜1hは完全な処理サイクルを示しており、反応器1および2の処理フェーズが変化していない状態は示されていない。
以下、図1aを参照して個々の処理フェーズの説明をする。ローターのこの状態では、反応器1および2を備えた処理デバイスは、開始フェーズSにあり、処理デバイスは開放されている。さらに挿入操作において反応器1および2は、それぞれ同時かつ同様にその中に1つのPETボトルが載置され、次いで再び閉鎖される。
第1のポンピングフェーズPIにおいては、2つの反応器3および4が同時に第1のポンプ段に接続され、第1の圧力まで低下するよう排気される。第2のポンピングフェーズPIIにおいては、2つの反応器5および6が同時に第2のポンプ段に接続され、さらに低い第2の圧力まで低下するよう排気される。したがって、各処理デバイスは段階的に、したがって非常に効果的に第1および第2のポンプ段によって排気される。
第1のコーティングフェーズBIにおいては、反応器7および8内にある2つのPETボトルが第1の被膜、より具体的にはSiOXCY接合層でその内側をコーティングされる。
この目的には、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)および酸素を処理ガスとして使用する。これらの混合物を2つの反応器7および8に同時に導入する。第1のコーティングフェーズBIでは、反応器7および8に第1の処理ガスを供給し、第3の真空ポンプを使用して貫流モードで排気する。
第2コーティングフェーズBIIは、コーティングを第1コーティングフェーズBIの4倍の時間継続しなければならないため、処理サイクル中の4つの30°扇形状を占めている。したがって、この第2のコーティングフェーズBIIには同時に4つの処理デバイスまたはプラズマ・ステーション、より具体的には反応器9〜16があり、それらはこの第2のコーティングフェーズにおいて第2の処理ガスの供給を受け、第4の真空ポンプによって貫流モードで一緒に排気される。したがって、特に各瞬間に異なる数の処理デバイスが第1および第2のコーティングフェーズに存在している。
第2のコーティングフェーズBIIにおいては、ガラス質の酸化ケイ素またはSiOXのバリア層を堆積させる。この層は無色透明である。このバリア層を作成するには、ヘキサメチルジシラザン(HMDSN)と酸素とを含む混合ガスを反応器内に導入する。
かかる層の組成に関しては、参照のためにその内容を本明細書中に完全に組み込む、2002年12月13日に出願の本出願人名の独国特許出願第DE 102 58 681.0号を参照されたい。
第1および第2のコーティングフェーズBI、BIIでのコーティングは、PICVDによって行われる。本実施形態では、PICVDプロセスは、ボトルの内部のコーティングにだけ使用されるが、外部のコーティングに使用することもできる。PICVD法の主な利点は、プロセスの柔軟性を増して、バリア層をより慎重に顧客の要求に合致させることができるようにすることである。さらに、プラズマのパルス状付加により、反応中に形成されるガス状の副産物が各パルス間の休止期間中にポンプで効果的に排出されるため、使用する処理ガスを最適に変換することができるようになる。また、堆積した層には高度に均質で化学的純度が高いという特徴がある。加えて、PETボトルへの熱的負荷が低減される。
同時に、かかる二重コーティングは被膜系の優れた接合性および高度なバリア改善要因(BIF)をもたらす。O2については約10〜30、CO2については約4〜7のBIFが達成される。CO2のボトルからの逸散が阻止される上に、O2のボトル内への侵入の程度やアセトアルデヒドのPETから飲料内への逸散の程度を低減することも可能になる。
通気フェーズVにある間は、反応器17〜20が通気される。次いで、反応器21および22が終了フェーズEで開放され、コーティングされたボトルが取り出される。
反応器23および24が配置される補助フェーズAは、本実施形態のコーティング処理には必要ではない。
反応器23および24が配置される補助フェーズAは、本実施形態のコーティング処理には必要ではない。
図2a〜2bは、角度5°の工程ごとに分割された、24の反応器全てに関する処理フェーズS、PI、PII、BI、BII、V、およびAのシーケンスの概要を表形式で示したものである。
次に、図3は、本発明による装置30の構成を概略的に示す図である。
コーティング装置30は、ローター32と固定の流体供給装置80とを備えている。破線Lは、ローターまたはプラズマホイール32を概略的に示しており、線Lの内側に示したこれらの構成要素はローター32に配置され、ローター32とともに回転する。
コーティング装置30は、ローター32と固定の流体供給装置80とを備えている。破線Lは、ローターまたはプラズマホイール32を概略的に示しており、線Lの内側に示したこれらの構成要素はローター32に配置され、ローター32とともに回転する。
図を見やすくするために4つの処理デバイス101、102、111、112だけが図3に示してあるが、12の処理デバイス101〜112がローター32上に配置されている。
各処理デバイス101〜112は、いずれも2つの処理ステーションまたは反応器を備えており、そのいずれもがコーティングすべき1つのPETボトルを受容する。処理デバイス101は処理ステーション1および2を備えており、処理デバイス102は処理ステーション3および4を備えており、以下同様であり、処理デバイス112は処理ステーション23および24を備えている。
PETボトルの内部のコーティングは、当業者には十分周知であるPICVD技術で行われる。この方法、いずれの処理デバイスの2つの反応器にも同じ無線周波数源が割り当てられ、2つの反応器内でのコーティングは同時に同様に行われ、いずれの2つの反応器も別々のチャンバまたは真空チャンバを備えている。
したがって好ましくは、各処理デバイス101〜112の各第1の反応器1、3、5、...、23は第1群の処理ステーションを形成しており、各処理デバイス101〜112の各第2の反応器2、4、6、...、24は第2群の処理ステーションを形成しており、いずれの場合も第1群に属する1つの反応器と第2群に属する1つの反応器とが、互いに対(1と2、3と4、5と6、...、23と24)で関連付けられ、各対の2つの反応器が同じ真空ポンプに割り当てられ、かつ/または同期した処理プロセスを経る。
処理デバイス101〜112には、流体密式の液体またはガス制御デバイス40が割り当てられており、このデバイスは本実施形態では複数のバルブと隔膜とを有している。
ガスの処理デバイスへの供給は、ガス制御デバイス40によって時間制御される。ガス制御デバイス40は、いずれの処理デバイス101〜112に対してもバルブ群501〜512を有する第1のバルブ構成50を備えている。並列接続されたバルブ群501〜512は、いずれも3つの電気的に制御されたバルブ501a〜512a、501b〜512b、および512a〜512cを備えており、これらバルブはそれぞれバルブの上流側に接続された固定隔膜を有している。したがって、処理ガスの処理デバイスへの分配または割り当ては、バルブ501a/b〜512a/bを介して行われる。
しかし原理上は、回転する回転貫通部または回転継手を使用することもでき、その場合具体的には、周期的なガス交換を実現する特定の通路がバルブ構成40の代りに設けられる。しかし、バルブによる制御はより柔軟性があるため、処理デバイスを別々に、かつ/または独立して作動させることもできる。
次に図4を参照すると、図3よりも詳細な形の流体制御の説明が示してあり、以下の説明では、第1のバルブ群501を例にとってガスの経路指定側のバルブ制御を説明する。他のバルブ群502〜512、および各バルブ群の上流側および下流側に接続された対応する他の構成要素は形状において同一である。
1のバルブ群501は、3つの並列接続された電空式バルブ501a、501b、501cを備えている。第1のバルブ501aは処理デバイス101に第1の処理ガスを供給し、第2のバルブ501bは処理デバイス101に第2の処理ガスを供給し、第3のバルブ501cは処理デバイス101にパージガスSGを供給する。
作動媒体またはガス(パージガス、第1の処理ガスおよび/または第2の処理ガス)の供給は、互いに独立して、かつ時間に関して自由または可変的に選択することができる方法で制御することができる。
バルブはそれぞれ、500ms未満、好ましくは100ms未満の短い切替時間を有している。さらにバルブは、好ましくは50cm未満の距離で処理デバイスに直接に隣接している。したがって、たとえば前駆体濃度、全流量、圧力、および/または処理ガスあるいは前駆体等のコーティングのパラメーターを制御し、または非常に迅速に変化させることができる。混合物の少なくとも95%を200ms未満で変更することができる。
固定された隔膜601a、601b、601cは、いずれも対応するバルブ501a、501b、501cの上流側に接続されており、各処理デバイスに処理ガスごとにバルブと隔膜の対が割り当てられる。
隔膜の開口径は、管路の径と比較して小さく、供給管路内の管路の抵抗を無視することができ、ガスの流れが隔膜によって実質的に決定されるようになされている。この目的のためには、開口径は約0.1mm〜5mm、好ましくは0.2mm〜2mm、特に好ましくは約1mmである。その結果、平衡状態で、所定の圧力が隔膜の両側で確立される。隔膜を使用するこの解決法は、この位置で複数のマスフローコントローラまたは分子流コントローラを使用する場合に比べはるかに低コストである。
隔膜は、流体を反応器全体に一様あるいは対称的に分配する。一例として、総流量9600sccmが24の反応器に1反応器当たり400sccmで一様に分配される。
さらに、隔膜は相対偏差が20%未満、好ましくは10%未満であり、処理ガスが各処理デバイスの間に一様に分配されるようにされている。
ガス供給は、流体またはガス供給装置80によって行われ、この流体供給装置80は、2つの異なる処理ガスを2つの別々の供給管路または動作媒体供給管路42a、42bを介して供給する。この2つの処理ガスおよびパージガスSGは、回転貫通部82を介してローター32上に連続して流れる。
図5に詳細に示したガス供給装置80は、構成が同一の第1および第2の流体またはガス供給デバイス80a、80bを備えている。2つのガス供給デバイス80a、80bは、2つの異なる流体基材(前駆体)を供給する点だけが異なっている。したがって、2つのガス供給デバイス80a、80bは、所望により互いに合体することができる少なくとも2つの連続するコーティングフェーズBIおよびBIIで、少なくとも2種の処理ガスまたはガス混合物に、異なる組成、流量、および/または圧力を与え、第1のコーティングは第1の処理ガスによって行われ、第2のコーティングは第2の処理ガスによって行われる。2種の処理ガスまたはガス混合物の間のガス交換は、有利に迅速に切り替えることができ、とりわけガス混合物の濃度が正確に制御できるようになる。
第1のガス供給デバイス80aはその中に、同一の第1の前駆体、この例ではHMDSOを収容する2つの流体容器またはタンク84a、85aを有する流体収容デバイス81aを備えている。2つの容器84a、85aを備えた二重の設計により、処理を継続しながら2つの容器のうちの1つを交換することが可能になる。
2つの容器84a、85aのうちの1つからHMDSOを第1の流量設定手段またはマスフローコントローラ88aに第1の管路セクション86aまたは87aを介して供給する。第1の流体基材の流量は、好ましくは熱または圧力ベースのマスフローコントローラ88aによって制御される。
さらに、第1のガス供給デバイスは供給管路90aを備えており、この供給管路90aを介して気体酸素(O2)が供給される。酸素の流量は第2の流量設計手段またはマスフローコントローラ92aによって制御される。したがって、一処理ガス成分につきマスフローコントローラが1つだけ必要とされる。
処理ガスの混合比、流量、および/または濃度をマスフローコントローラ88a、88b、92a、92bによって互いに独立して設定することができる。
第1の流体基材および酸素をそれぞれ2つの管路セクション94aおよび96aを介して第1の混合デバイス98aに供給し、混合して第1の処理ガスを形成し、次いでこの処理ガスを管路42aを介して回転貫通部82に供給し、処理デバイスに送る。
2つの流体容器84a、85aと第1の流体混合デバイス98aとの間の管路セクションは、2つの容器84a、85a内で液体の形である第1の流体基材を気化させるために約40℃に加熱される。この第1の流体基材は。第1の流体混合デバイス98aの下流で酸素と混合した後は、ガス混合物または第1の処理ガスは室温においてもガス状である。したがって、有利には流体管路の比較的短いセクションだけを加熱する。具体的には、第1の処理ガスは室温でもガス状であるため、ローター上の管路を加熱する必要はなく、それによって、装置が簡単になりコストが低減され、それでもなお凝縮は回避される。
図5を参照すると、加熱された管路セクション86a、87a、94a、86b、87b、および94bはハッチングで示されている。具体的には、いずれの場合も重複して設けた流体容器84aおよび85aの管路セクション86aおよび87aのための1つの独立して制御可能な加熱デバイス186aおよび187aがあり、流体容器を交換した場合でも凝縮が回避されるようになされている。さらに、共通の管路セクション94a用の独立した加熱デバイス194aが存在する。
第2のガス供給デバイス80bは、構造に関して第1のガス供給デバイス80aと同一である。対応する構成要素には、同じ参照番号を付けてあるが、添え字は「a」ではなく「b」としてある。2つの容器84b、85bは、第2の前駆体としてHMDSNを収容している。
異なる混合比を、2つの、または適切な場合はさらなる流体収容デバイス81a、81bによって、好ましくはマスフローコントローラ88a、92a、88b、92bを用いて設定する。したがって、一例として、同じ流体基材に対して異なるHMDSO濃度を設定することも可能であり、たとえば2層系に有利である。
処理デバイス101〜112にはそのポンプ側で、第2のバルブ構成70を有する排気制御デバイスが割り当てられている。この第2のバルブ構成70によって処理デバイス101〜112または反応器1〜24の位相による排気が制御される。第2のバルブ構成70は、いずれも1つのバルブ群701〜712を備えている。バルブ群701〜712は第1および第2の真空ポンプ72、74によって2段階で徐々に排気するための、いずれも各処理デバイス101〜112に対して第1および第2の電気的に制御されたバルブを有している。
各真空ポンプ72、74は、ルーツ・ポンプとして設計されており、ローター32に固定されている。これによりポンプ側での回転式リード貫通部の設置の必要性を有利に省くことができる。ポンプデバイス71を形成する2つのルーツ・ポンプ72、74はそれぞれ、ポンプの上流側に接続されたたとえばフラッパバルブなど制御バルブ76、78を有する。対応する処理ガスのガス圧は、フラッパバルブによって開ループまたは閉ループの形で制御される。
以下、図1a〜1h、2a、2b、および3を参照して、ガス供給側およびポンプ側の装置のバルブ制御をより詳細に説明する。
開始フェーズSでは、いずれも2つのPETボトルが処理デバイス101〜112内に装着されている場合は、第1および第2のバルブ構成50、70のバルブは全て閉鎖され、次いで処理デバイスが閉鎖される。
第1のポンピングフェーズPIの開始時に、各バルブ群701〜712の第1のバルブ701a〜712aは開放されて、各処理デバイスが第1のルーツ・ポンプ72に接続され、排気される。
第1のポンピングフェーズPIから第2のポンピングフェーズPIIへの移行時には、バルブ群701〜712の第1のバルブ701a〜712aはいずれも閉鎖され、実質的に同時にバルブ群701〜712の第2のバルブ701b〜712bは開放されて、処理デバイス101〜112が第2のルーツ・ポンプ74に接続され、第2のポンピングフェーズPIIにある処理デバイスが排気される。
ガスバラストバルブ73および75(図4だけに示してある)は、いずれもそれぞれルーツ・ポンプ72、74の上流側に接続され、このガスバラストバルブによって廃棄ガス中の処理ガス濃度を下げることができる。これは、特に未使用の処理ガスを希釈して爆発限界未満に確実に保持することを可能にするため、特に爆発性ガス混合物には有利である。
第1のコーティングフェーズBIの開始時には、第1のバルブ構成50のバルブ501a〜512aを開放して、HMDSOおよびO2を含む第1の処理ガスを処理デバイス101〜112内に流し、PETボトルがそれに応じて有機接合層でPICVDコーティングされるようにする。
第1のコーティングフェーズBIから第2のコーティングフェーズBIIに変化時には、バルブ501a〜512aを閉鎖し、実質的に同時にバルブ501b〜512bを開放して、処理デバイスにHMDSOおよびO2を含む第2の処理ガスを供給し、PETボトルが無機バリア層でPICVDコーティングされるようにする。
バルブ群501〜512のうちの少なくとも2つを同期させて切り替え、1つの処理デバイスが別の処理デバイスの前の処理フェーズに変更されるように、関連する処理デバイスを1つの処理フェーズから別の処理フェーズに変更することが特に好ましい。一例として、ステーション1および2を備える処理デバイス101は、第2のコーティングフェーズBIIから通気フェーズVに変更され、これと同期して、すなわち同時にステーション17および18を備えた処理デバイス109が第2のコーティングフェーズBIIに変更される。
第1および第2のコーティングフェーズBIおよびBII中に、処理デバイスは好ましくは、第2のルーツ・ポンプ74に接続されたままで、PICVDコーティングを貫流モードで行うことができるようにする。
後続の通気フェーズVでは、バルブ構成50、70のバルブを全て閉鎖し、必要に応じ窒素または乾燥空気で処理デバイス101〜112を通気する。
当業者には明らかであるように、上記に記載の実施形態は例示のものであって、本発明はこうした特定の実施形態に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく多様に変更することができることを理解されたい。
Claims (49)
- ワークピース、特に中空体ワークピースの処理装置(30)であって、
少なくとも1つのワークピースを受容する少なくとも1つの処理デバイス(101);
該処理デバイスに流体を供給する流体供給装置(80);および
該処理デバイス(101)への流体の供給を制御するために使用することができる少なくとも1つの流体制御デバイス(40)を有する処理装置(30)。 - 前記流体制御デバイスが第1のバルブ構成(50)を有している請求項1に記載の装置(30)。
- 複数の処理デバイス(101〜112)を有しており、前記流体制御デバイス(40)が複数のバルブ群(501〜512)を有しており、各処理デバイスに1つのバルブ群が割り当てられている請求項1または2に記載の装置(30)。
- 複数の処理フェーズ(S、PI、PII、BI、BII、V、E、A)を規定しており、各処理フェーズに、前記流体制御デバイス(40)の所定の状態であって、特に各フェーズに公式によって可変的に設定可能である状態が割り当てられている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 各処理デバイス(101〜112)が前記各処理フェーズを通過し、各処理フェーズ(S、PI、PII、BI、BII、V、E、A)が各処理デバイスに属する前記バルブ群(501〜512)の所定の状態に関係付けられている請求項4に記載の装置(30)。
- 前記流体制御デバイス(40)を制御信号によって制御することができる請求項1乃至5のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 少なくとも第1および第2の処理フェーズ(BI、BII)を規定しており、前記ワークピースがそれぞれ前記第1および第2の処理フェーズ中に第1および第2の被覆物でコーティングされる請求項1乃至6のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 各処理デバイス(101〜112)に、同一サイズの所定の開口を有する少なくとも1つの隔膜(601a〜612a)が割り当てられている請求項1乃至7のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 少なくとも1つの制御バルブ(76、78)を有しており、それによって処理圧力を設定し、制御することができる請求項1乃至8のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 前記流体を前記各処理デバイス(101〜112)に分配することができる流体分配デバイス(42a、42b)と、前記流体の流れる方向で見て該流体分配デバイスの上流側に配置された流量設定手段(88a、92a)、好ましくは熱または圧力ベースのマスフローコントローラとを有している請求項1乃至9のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 前記流体供給装置(80)が複数の流体、好ましくは第1に金属あるいはケイ素含有、または炭化水素含有流体と、第2に酸素、窒素、アルゴン、またはヘリウム、特に好ましくはHMDSO/O2、HMDSN/O2を含む少なくとも1つのさらなる流体との混合物を使用可能にし、各バルブ群(501〜512)が流体ごとにバルブ(501a〜512a)を有している請求項1乃至10のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 少なくとも1つの前記処理デバイス(101〜112)が、少なくとも2つの処理ステーション(1〜24)であって並列的かつ対称な構成を有し、処理ステージに同時に接続される少なくとも2つの処理ステーション(1〜24)を有している請求項1乃至11のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 複数の処理フェーズ(S、PI、PII、BI、BII、V、E、A)を有する処理サイクルを規定しており、該処理サイクルを、各処理デバイス(101〜112)が他の各処理デバイスに関して時間をずらして、かつ好ましくは周期的に経る請求項1乃至12のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 複数の処理フェーズ(S、PI、PII、BI、BII、V、E、A)を有する処理サイクルを規定しており、各処理デバイス(101〜112)が同一の処理サイクルを経る請求項1乃至13のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 複数の処理フェーズを有する処理サイクルを規定する単流式設備を規定しており、前記装置(30)が固定部分および可動部分(80、32)を有しており、前記各処理デバイス(101〜112)が該可動部分(32)に配置されており、各処理デバイスが前記処理サイクル中に複数の位置をとり、各位置に、いずれも公式によって各フェーズに可変的に設定することができる所定の処理フェーズ(S、PI、PII、BI、BII、V、E、A)が割り当てられている請求項1乃至14のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 前記公式、前記各処理フェーズへの割り当て、および前記各処理フェーズの所要時間を様々に設定することができる請求項1乃至15のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 前記可動部分がローター(32)を有する回転式設備(30)を規定している請求項1乃至16のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 前記ローター(32)の各角度領域に、いずれも公式によって可変的に規定することができる所定の処理フェーズ(S、PI、PII、BI、BII、V、E、A)が割り当てられている請求項17に記載の装置(30)。
- 前記流体制御デバイス(40)が少なくとも部分的に前記ローター(32)に配置されており、前記ローター(32)とともに回転する請求項17または18に記載の装置(30)。
- 前記各バルブ群(501〜512)を前記ローター(32)の角度位置と同期させて制御することができる請求項17乃至19のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 少なくとも1つのポンプを有するポンプデバイス(72、74)が前記ローター(32)に配置されている請求項17乃至20に記載の装置(30)。
- 前記各処理デバイス101〜112を前記ポンプデバイス(72、74)によって周期的に排気することができ、該排気が各バルブ(70)によって制御される請求項21に記載の装置(30)。
- 前記流体供給装置(80)が、同一または異なる流体基材を含む少なくとも2つの流体収容デバイス(84a、84b)を有している請求項1乃至22のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 前記の同一または異なる流体基材について様々な混合比を設定することができる請求項1乃至23のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 前記流体が回転可能な密封接続部(82)を介して前記各処理デバイス(101〜112)に供給される請求項1乃至24のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 前記回転可能な密封接続部(82)が、前記装置の作動中に前記流体を前記各処理デバイス用接続部の出口から連続して除去することができるように設計されている請求項25に記載の装置(30)。
- 前記各ワークピースをCVD、特にPECVDまたはPICVDによってコーティングすることができる請求項1乃至26のいずれか1項に記載の装置(30)。
- 以下の各点、すなわち
前記各流量設定手段(88a、88b)が前記流体収容デバイス(81a、81b)の下流側に配置されること、
前記流体収容デバイスからの流体を1つのさらなる流体と混合する混合デバイス(98a、98b)が各流体収容デバイス(81a、81b)に対して前記流量設定手段(88a、88b)の下流側に配置されること、
前記接続部(82)が前記混合デバイスの下流側に配置されること、
前記流体分配デバイス(42a、42b)が前記接続部(82)の下流側に配置されること、
前記各隔膜(601a〜612c)が前記流体分配デバイス(42a、42b)の下流側に配置されること、
前記各バルブ群(501a〜512c)がそれぞれ連関する隔膜の下流側に配置されること、
の少なくとも1つが前記流体の流れる方向に関して適用されている請求項1乃至27のいずれか1項に記載の装置(30)。 - ワークピース、特に中空体の処理装置(30)であって、
少なくとも1つのワークピースを受容する少なくとも1つの処理デバイス(101〜112);
該処理デバイスを少なくとも各フェーズにおいて排気するためのポンプデバイス(72、74);および
該処理デバイス(101〜112)の排気を制御するために使用することができる少なくとも1つの排気制御デバイス(70)を有する請求項1乃至28のいずれか1項に記載の装置(30)。 - ワークピース、特に中空体の処理装置(30)であって、
少なくとも1つのワークピースを受容する少なくとも1つの処理デバイス(101〜112)と、該処理デバイスに流体を供給する流体供給デバイス(80)とを有しており、
前記装置(30)が、作動の際に少なくとも第1および第2のコーティングフェーズ(BI、BII)を規定しており、
該ワークピースが、該第1および第2のコーティングフェーズにおいてそれぞれ第1および第2の材料でコーティング可能である請求項1乃至29のいずれか1項に記載の装置(30)。 - ワークピース、特に中空体ワークピースの処理装置(30)であって、少なくとも1つのワークピースを受容する少なくとも1つの処理デバイス(101〜112)と、該処理デバイスを少なくとも各フェーズにおいて排気するためのポンプデバイス(72、74)とを有しており、
前記装置(30)が複数の処理フェーズ(S、PI、PII、BI、BII、V、E、A)を有する処理サイクルを規定しており、前記装置(30)が固定部分(80)および可動部分(32)を有しており、
該処理デバイス(101〜112)が該可動部分に配置されており、
該ポンプデバイス(72、74)が該可動部分(32)に配置されている特に請求項1乃至30のいずれか1項に記載の装置(30)。 - ワークピース、特に中空体ワークピースの処理装置(30)であって、それぞれ少なくとも1つのワークピースを受容する複数の処理デバイス(101〜112)を有しており、
前記装置(30)が複数の処理フェーズ(S、PI、PII、BI、BII、V、E、A)を有する処理サイクルを規定しており、
該各処理デバイス(101〜112)が、少なくともその時間プロファイルに関して同一である処理サイクルを経る請求項1乃至31のいずれか1項に記載の装置(30)。 - ワークピース、特に中空体ワークピースの処理装置(30)であって、複数の処理デバイス(101〜112)を有しており、
前記装置(30)が、複数の処理フェーズ(S、PI、PII、BI、BII、V、E、A)を有する処理サイクルを規定しており、少なくとも1つの処理フェーズが排気フェーズ(E)を含んでおり、
該各処理デバイス(101〜112)がそれぞれ1つのワークピースを受容する少なくとも2つの処理ステーション(1〜24)を有している請求項1乃至32のいずれか1項に記載の装置(30)。 - ワークピース、特に中空体ワークピースの処理装置(30)であって、
少なくとも1つのワークピースを受容する少なくとも1つの処理デバイス(101〜112);
該処理デバイスを少なくとも各フェーズにおいて排気するためのポンプデバイス(72、74);および
該少なくとも1つの処理デバイスをパージ流体でパージするパージデバイス(42c)を有している請求項1乃至33のいずれか1項に記載の装置(30)。 - ワークピース処理装置(30)用の流体供給装置(80)であって、第1の流体供給デバイスを有しており、
該第1の流体供給デバイスが、
第1の流体基材用の第1の流体収容デバイス(81a、);
第1の混合流体(O2)用の流体供給部(90a);
該第1の流体基材と該第1の混合流体とを混合する混合デバイス(98a);
該第1の流体収容デバイス(81a)を該混合デバイス(98a)に接続している流体密式の第1の管路(94a);
該第1の混合流体用流体供給部(90a)を該混合デバイス(98a)に接続している流体密式の第2の管路(96a);および
該第1の流体基材の流量を設定するために使用することができる第1の流量設定手段(88a)を有している請求項1乃至34のいずれか1項に記載の装置(30)。 - 前記第1の流体基材が前記第1の流体収容デバイス内では液体状であり、前記第1の管路(94a)が前記第1の流体基材を気化させるために加熱可能であり、そのため前記混合デバイス(98a)において前記第1の流体基材と前記第1の混合流体をそれらが共に気体状の場合に混合することができ、室温において気体状の処理流体が前記混合デバイス(98a)の出口で供給される請求項35に記載の流体供給装置(80)。
- 前記第1の混合流体の流量を設定するために使用することができる第2の流量設定手段(92a)を備える、請求項1乃至36のいずれか1項に記載の流体供給装置(80)。
- 前記第1の流体収容デバイス(81a)が、同一の流体基材を含む2つの容器(84a、85a)を有している請求項1乃至37のいずれか1項に記載の流体供給装置(80)。
- 前記第1の流体供給デバイス(80a)と同様に設計された第2の流体供給デバイス(80b)を有しており、該第1および第2の流体供給デバイスが同一または異なる流体基材を含んでおり、かつ2つの異なる処理ガス、すなわち特に異なる各基材からの各ガスおよび/または異なる濃度の各ガスが2つの別々の管路(42a、42b)を介して該各処理デバイス(101〜112)に同時に供給される請求項1乃至38のいずれか1項に記載の流体供給装置(80)。
- コーティング装置、特に請求項1乃至39のいずれか1項に記載の装置(30)に流体を供給するための請求項1乃至39のいずれか1項に記載の流体供給装置(80)の使用方法。
- ワークピース処理装置(30)の操作方法であって、
処理すべき少なくとも1つのワークピースをそれぞれ複数の処理デバイス(101〜112)に装着すること、
該処理デバイスに流体供給装置(80)によって流体を供給すること、および
流体の前記処理デバイスへの供給を少なくとも1つの流体制御デバイス(40)によって制御することを含む請求項1乃至40のいずれか1項に記載の方法。 - 各処理デバイス(101〜112)が、
前記処理デバイス(S)内に各ワークピースを装着して閉鎖すること、
前記処理デバイスを第1のポンプ段を使用して第1の圧力まで排気すること(PI)、
前記処理デバイスを第2のポンプ段を使用して前記第1の圧力よりも低い第2の圧力になるまで排気すること(PII)、
前記ワークピースを前記処理デバイス内で第1の被覆材料でコーティングすること(BI)、
前記ワークピースを前記処理デバイス内で第2の被覆材料でコーティングすること(BII)、
前記処理デバイスを通気すること(V)、
処理デバイスを開放し、前記ワークピースを取り出すこと(E)、
の各処理フェーズの少なくとも1つを含む処理サイクルを経る請求項41に記載の方法。 - 少なくとも2つの処理デバイス(101〜112)が異なる各処理フェーズに不変的に存在し、かつ/または圧力、総流量、および濃度の少なくとも1つのプロセスパラメーターが前記2つの処理デバイス(101〜112)の間で異なって設定される請求項1乃至42のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも2つのバルブ群(501〜512)が同期して切り替えられ、
連関する処理デバイスがある処理フェーズから別の処理フェーズに変更され、
特にある処理デバイスが別の処理デバイスの、先の処理フェーズに変更される請求項1乃至43のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項1乃至44のいずれか1項に記載の装置および/または方法によって作成可能なワークピース、特に中空体。
- ワークピース、特にプラスチック中空体ワークピースの回転式コーティング装置(30)であって、
それぞれワークピースを受容するよう設計された複数の処理デバイス(101〜112)を有するローター(32)であって、各処理デバイス(101〜112)が前記ローター(32)が回転中に複数の異なる処理フェーズ(S、PI、PII、BI、BII、V、E、A)を通過し、かつ該ワークピースが少なくとも1つの処理フェーズにおいてコーティングされるローター(32)と、
前記コーティング処理フェーズのために該処理デバイスを排気するのに使用することができるポンプデバイス(72、74)であって、異なる圧力範囲が割り当てられた少なくとも第1および第2のポンプ段(72、74)を有し、前記各処理デバイス(101〜112)が第1のポンピングフェーズ(PI)中に前記第1のポンプ段(72)と、後続の第2のポンピングフェーズ(PII)中に前記第2のポンプ段(74)と連通させられ、それによって段階的排気を可能にするポンプデバイス(72、74)とを有しており、
前記第1のポンプ段がただ1つの第1の真空ポンプ(72)を有しており、前記第2のポンプ段がただ1つの第2の真空ポンプ(74)を有しており、その結果該第1のポンピングフェーズ(PI)において前記処理デバイス(101〜112)の全てが前記第1の真空ポンプ(72)に接続されて排気され、該第2のポンピングフェーズ(PII)において前記処理デバイス(101〜112)の全てが前記第2の真空ポンプ(74)に接続されて排気される請求項1乃至45のいずれか1項に記載の回転装置(30)。 - 前記ポンプデバイス(72、74)が前記ローターと共に回転するように配置されている請求項46に記載の回転装置(30)。
- 各処理デバイス(101〜112)がそれぞれ第1および第2のプラスチック中空体を受容するための少なくとも第1および第2の処理ステーション(1〜24)を有しており、前記第1および第2の処理ステーションが、各ポンピングフェーズ(PI、PII)に関連付けられた前記ポンプ段(72、74)に同時に接続されて排気される請求項46または47に記載の回転装置(30)。
- 前記第1および第2のプラスチック中空体のための前記の1つまたは複数のポンピングフェーズ(PI、PII)が同時に開始され、同時に終了する請求項48に記載の回転装置(30)。
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