Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Hohlkörpern Method and device for coating hollow bodies
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Hohlkörpern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 25.The invention relates to a method for coating hollow bodies according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 25.
Hohlkörper aus Kunststoffen werden zunehmend vor allem zur Verpackung flüssiger Füllstoffe eingesetzt. Abhängig von der Empfindlichkeit des Füllgutes, wie z.B. Lebensmittel, gegenüber Gasen, wie z.B. Sauerstoff, oder auch dem Verlust von Bestandteilen des Füllguts, wie z.B. Kohlendioxid, reichen die Barriereeigenschaften von Kunststoffen wie z.B. Polyethylen oder Polyethylenterephthalat oftmals nicht aus, um eine hinreichende Lagerfähigkeit zu erreichen. Aus diesem Grunde besteht großer Bedarf an wirtschaftlich umsetzbaren Technologien zur Verbesserung der Barriereeigenschaften von Kunststoffhohlkörpern. Ausgehend von typischen Materialien zur Herstellung polymerer Hohlkörper wie Polyethylen oder Polyethylenterephthalat können Technologien zur Barriereverbesserung z.B. im Einsatz von sog. Hochbarrierewerkstoffen bzw. in der Kombination mit Hochbarrierewerkstoffen in Form von Mehrschichtverbunden liegen. In beiden Fällen sind nicht nur die Umstellungskosten für die Produktion, sondern auch die Herstellungskosten der Hohlkörper sehr hoch. Zudem ist generell das Recycling bedeutend erschwert, zumal für Standardwerkstoffe bereits ein Recyclingkreislauf besteht und Technologien zur Wiederaufbereitung bereits weit fortgeschritten sind.
Aufgrund dessen erlangt die Weiterentwicklung von Dünnschichttechnologien hinsichtlich der Beschichtung von Hohlkörpern, die als Verpackungsmaterial für flüssige Lebensmittel dienen, besondere Bedeutung. In der DE 36 32 748 C wurde bereits ein CVD-Verfahren zur Innenbeschichtung von Hohlkörpern mittels mikrowellenangeregter Schichtabscheidung aus einem Plasma beschrieben. Weitere Entwicklungen (WO 99/17334, WO99/49991) nutzen das gleiche Grundprinzip und stellen Lösungsansätze zur notwendigen Hochskalierung des Verfahrens zwecks Nutzung zur Innenbeschichtung von Hohlkörpern dar, die teilweise bereits umgesetzt sind. Nachteil der so aufgebrachten Innenbeschichtung kann jedoch sein, dass die erzeugten Schichtoberflächen in Kontakt mit Lebensmitteln geraten. Dabei ist nicht auszuschließen, dass Schichtbestandteile in das Füllgut geraten und im einfachsten Fall zu Geschmacksveränderungen führen. Ebenso ist durch das Verfahren nicht zwangsweise sichergestellt, dass Schichtteilchen sich komplett von der Wand des Hohlkörpers lösen und damit in das Lebensmittel geraten.Hollow bodies made of plastics are increasingly used primarily for packaging liquid fillers. Depending on the sensitivity of the filling material, such as food, to gases, such as oxygen, or the loss of components in the filling material, such as carbon dioxide, the barrier properties of plastics such as polyethylene or polyethylene terephthalate are often not sufficient to ensure adequate storage stability to reach. For this reason, there is a great need for economically feasible technologies to improve the barrier properties of hollow plastic articles. Starting from typical materials for the production of polymeric hollow bodies such as polyethylene or polyethylene terephthalate, technologies for improving the barrier can be found, for example, in the use of so-called high barrier materials or in combination with high barrier materials in the form of multilayer composites. In both cases, not only the conversion costs for production, but also the manufacturing costs of the hollow bodies are very high. In addition, recycling is generally significantly more difficult, especially since there is already a recycling cycle for standard materials and technologies for reprocessing are already well advanced. As a result, the further development of thin-film technologies with regard to the coating of hollow bodies, which serve as packaging material for liquid foodstuffs, is becoming particularly important. DE 36 32 748 C has already described a CVD process for the internal coating of hollow bodies by means of microwave-excited layer deposition from a plasma. Further developments (WO 99/17334, WO99 / 49991) use the same basic principle and represent solution approaches for the necessary scaling up of the method for the purpose of use for the internal coating of hollow bodies, some of which have already been implemented. However, a disadvantage of the inner coating applied in this way can be that the layer surfaces produced come into contact with food. It cannot be ruled out that layer components get into the filling material and in the simplest case lead to changes in taste. Likewise, the method does not necessarily ensure that layer particles completely detach from the wall of the hollow body and thus get into the food.
Bei der Außenbeschichtung ist dieser Aspekt unbedenklich, da kein unmittelbarer Kontakt zum Füllgut besteht. Hingegen besteht das Problem darin, dass eine Be- schichtungszone mit ausreichend großem, an die Geometrie der Flasche angepaßtem Volumen erzeugt werden muss. Aus der WO 98/49531 ist es bekannt, dass die Hohlkörper rotierend durch eine Plasmazone geführt werden. Dieses PVD-Verfahren wird zusätzlich durch ein Plasma unterstützt und auf eine Zone fokussiert. Nachteilhaft kann bei diesem Verfahren sein, dass die Wand der Beschichtungskammer fortwährend mitbeschichtet wird. Zudem können Gaszuführungs- und Plasmaquellensysteme mitbeschichtet werden, so dass sich die Prozeßbedingungen im Laufe einiger Beschichtungsvorgänge ändern können. Ferner ist bei diesem System die Beschichtungskammer bezogen auf das Hohlkörpervolumen vergleichsweise groß, so dass hohe Pumpenkapazitäten erforderlich sind. Eine durch eine Störung des Prozesses notwendige Öffnung der Anlage nimmt anschließend lange Evakuierungszeiträume in Anspruch. Dies trifft insbesondere unter dem Gesichtspunkt zu, dass bei PVD-Verfahren geringere Drücke als bei CVD-Verfahren notwendig und erforderlich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Hohlkörpern anzugeben, bei dem für die Außenbeschichtung von Hohlkörpern die Evakuierungszeiträume und die Pumpenkapazität reduziert werden können.This aspect is harmless for the outer coating, as there is no direct contact with the product. On the other hand, the problem is that a coating zone with a sufficiently large volume that is adapted to the geometry of the bottle has to be created. From WO 98/49531 it is known that the hollow bodies are rotated through a plasma zone. This PVD process is additionally supported by a plasma and focused on one zone. A disadvantage of this method is that the wall of the coating chamber is continuously co-coated. In addition, gas supply and plasma source systems can also be coated, so that the process conditions can change in the course of some coating processes. Furthermore, in this system the coating chamber is comparatively large in relation to the volume of the hollow body, so that high pump capacities are required. An opening of the system that is necessary due to a malfunction of the process then takes long evacuation periods. This applies in particular from the point of view that lower pressures are necessary and necessary in PVD processes than in CVD processes. The invention is based on the object of specifying a method and a device for coating hollow bodies in which the evacuation periods and the pump capacity can be reduced for the external coating of hollow bodies.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 25.The features of claims 1 and 25 serve to achieve this object.
Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass nach Evakuierung eines den Hohlkörper umgebenden Außenraumes in die Vakuumkammer schichtbildende Gase, Dämpfe oder deren Gemische in den Außenraum eingeleitet werden, die zu einem Plasma angeregt werden können, und dass elektromagnetische Strahlung durch das Innere des Hohlkörpers eingekoppelt wird, wobei die Prozessparameter derart eingestellt sind, dass ausschließlich in dem Außenraum ein Plasma gezündet und im Innenraum des Hohlkörpers das Zünden eines Plasmas verhindert wird.The invention advantageously provides that after evacuation of an external space surrounding the hollow body, layer-forming gases, vapors or mixtures thereof are introduced into the vacuum chamber, which can be excited into a plasma, and electromagnetic radiation is coupled in through the interior of the hollow body The process parameters are set such that a plasma is ignited only in the exterior and the ignition of a plasma is prevented in the interior of the hollow body.
Die Erfindung ermöglicht die CVD-Beschichtung, insbesondere die Außenbeschichtung von Hohlkörpern, mit komplexer Geometrie. Dabei wird ein Plasma lediglich an der Außenseite des Hohlkörpers erzeugt. Vorteil der Erfindung ist, dass im Vergleich zum PVD-Verfahren höhere Drücke im Bereich von etwa 10 Pa < p < 1000 Pa möglich sind. Ferner unterliegen die Energiequellen, da sie vom zu beschichtenden Hohlkörper umgeben sind, nicht einer fortlaufenden Beschichtung, so dass von Beschichtung zu Beschichtung die Prozessbedingungen konstant bleiben. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Größe und Form der Vakuumkammer beliebig an die Hohlkörperkontur angepasst werden kann, so dass dadurch Evakuierungszeiträume sowie die zur Verfügung zu stellende Pumpenkapazität minimiert werden können.The invention enables CVD coating, in particular the outer coating of hollow bodies, with a complex geometry. A plasma is only generated on the outside of the hollow body. The advantage of the invention is that, compared to the PVD method, higher pressures in the range of approximately 10 Pa <p <1000 Pa are possible. Furthermore, since they are surrounded by the hollow body to be coated, the energy sources are not subject to continuous coating, so that the process conditions remain constant from coating to coating. Another advantage is that the size and shape of the vacuum chamber can be adapted to the contour of the hollow body, so that evacuation periods and the pump capacity to be made available can be minimized.
Vorzugsweise wird der Innendruck des im Innenraum des Hohlkörpers befindlichen Gases derart eingestellt, dass ein Zünden eines Plasmas im Innenraum verhindert wird.The internal pressure of the gas located in the interior of the hollow body is preferably set such that ignition of a plasma in the interior is prevented.
Als elektromagnetische Strahlung werden Mikrowellen in das Innere des Hohlkörpers eingeleitet.
Zur Einkopplung der Mikrowellen werden vorzugsweise Stabantennen verwendet. Die Stabantennen sind partiell mit einer elektromagnetischen Abschirmung versehen, die zur Homogenisierung des Plasmabrandes in axialer Antennenrichtung und/oder zur Anpassung der Strahlungsintensität an komplexe Hohlkörpergeometrien dient.Microwaves are introduced into the interior of the hollow body as electromagnetic radiation. Rod antennas are preferably used to couple the microwaves. The rod antennas are partially provided with an electromagnetic shield which serves to homogenize the plasma fire in the axial direction of the antenna and / or to adapt the radiation intensity to complex hollow body geometries.
Die Antenne kann von einem Zylinder aus einem nicht mikrowellenaktiven Material, z.B. Quarzglas, umgeben sein.The antenna can be made of a cylinder made of a non-microwave active material, e.g. Quartz glass.
Die Schichtabscheidung kann durch die Einstellung des Verhältnisses von schichtbildenden Gasen und Trägergasen homogenisiert werden.The layer deposition can be homogenized by adjusting the ratio of layer-forming gases and carrier gases.
Als schichtbildende Gase oder Dämpfe werden beispielsweise Kohlenwasserstoffe oder siliziumhaltige Ausgangsstoffe eingeleitet.For example, hydrocarbons or silicon-containing starting materials are introduced as layer-forming gases or vapors.
Als Trägergase können zusätzlich Argon und/oder Sauerstoff eingesetzt werden.Argon and / or oxygen can also be used as carrier gases.
Der Hohlkörper, z.B. eine Flasche, besteht zumindest teilweise aus einem polyme- ren Material.The hollow body, e.g. a bottle consists at least partially of a polymer material.
Nach einer Variante des Verfahrens wird im Innenraum des Hohlkörpers ein höherer Druck als im Außenraum des Hohlkörpers eingestellt und der Hohlkörper unter Dehnung beschichtet. Der Druck im Innenraum des Hohlköpers kann dabei den mehrfachen Atmosphärendruck betragen. Während des Beschichtungsprozesses dehnt der Überdruck in dem Innenraum den Hohlkörper.According to a variant of the method, a higher pressure is set in the interior of the hollow body than in the exterior of the hollow body and the hollow body is coated with stretching. The pressure in the interior of the hollow body can be several times the atmospheric pressure. During the coating process, the excess pressure in the interior stretches the hollow body.
Die Beschichtung unter Dehnung hat den Vorteil, dass die Dehnung, die beim späteren Befüllen der Hohlkörper aufgebracht wird, nicht zu einem Aufreißen der Schichten führt. Generell ist jedoch die Erfindung so ausgelegt, dass auch Unterdrücke im Innenraum des Hohlkörpers erzeugt werden können, falls eine Vordehnung nicht zweckmäßig erscheint.The coating under stretch has the advantage that the stretch that is applied when the hollow body is subsequently filled does not lead to the layers being torn open. In general, however, the invention is designed in such a way that negative pressures can also be generated in the interior of the hollow body if pre-stretching does not appear expedient.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Hohlkörper in der Aufnahme fixiert, die in diesem Falle becherförmig ausgeführte Vakuumkammer darüber abgesenkt und der
Außenraum über die Pumpe evakuiert. Anschließend werden geeignete Gase, z.B. siliziumhaltige- oder kohlenwasserstoffhaltige - oder flourkohlenwasserstoffhaltigte Gase, Dämpfe oder Gemische in den Zwischenraum zwischen der Flasche und dem Kammergehäuse geleitet und durch Einschalten des Mikrowellengenerators ein Plasma an der Außenseite des Hohlkörpers erzeugt, so dass der Beschichtungspro- zeß initiiert wird. Ggf. können Plasmavor- bzw. Plasmanachbehandlungen durchgeführt werden, um z.B. die Oberfläche zu reinigen bzw. Radikale in der Schichtoberfläche abzusättigen. Danach wird die Vakuumkammer belüftet und geöffnet.In one embodiment, the hollow body is fixed in the receptacle, the cup-shaped vacuum chamber is lowered above it and the Outside space evacuated via the pump. Suitable gases, such as silicon-containing or hydrocarbon-containing or fluorohydrocarbon-containing gases, vapors or mixtures, are then passed into the space between the bottle and the chamber housing and a plasma is generated on the outside of the hollow body by switching on the microwave generator, so that the coating process is initiated , Possibly. plasma or plasma post-treatments can be carried out, for example to clean the surface or to saturate radicals in the surface of the layer. The vacuum chamber is then vented and opened.
Mittels partieller metallischer Abdeckungen der Antenne kann ggf. die Mikrowellenintensität auf der Außenseite der Hohlkörperkontur homogenisiert werden. Weitere Zugriffsmöglichkeiten auf die Homogenisierung der Schichtabscheidung sind durch eine Anpassung der Prozeßparameter und den Einsatz von Trägergasen möglich.If necessary, the microwave intensity can be homogenized on the outside of the hollow body contour by means of partial metallic covers of the antenna. Further access to the homogenization of the layer deposition is possible by adapting the process parameters and using carrier gases.
Die elektromagnetische Abschirmung kann beispielsweise aus metallischen Blechen oder Folien bestehen, die zum freien Ende der Stabantenne hin spitz zulaufen und somit die Stabantenne umfangsmäßig nur partiell abdecken.The electromagnetic shielding can consist, for example, of metal sheets or foils which taper to a point towards the free end of the rod antenna and thus only partially cover the circumference of the rod antenna.
Der Innenraum des Hohlkörpers kann vor, wird während und/oder nach dem Be- schichtungsprozess mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt oder durchströmt werden, mit dem Ziel, das Flascheninnere zu kühlen, zu reinigen oder zu sterilisieren.The interior of the hollow body can be filled or flowed with a gas or a liquid before, during and / or after the coating process, with the aim of cooling, cleaning or sterilizing the inside of the bottle.
Die elektromagnetische Strahlung kann zeitlich pulsierend, d.h. mit zeitlich variierender Leistung eingekoppelt werden.The electromagnetic radiation can pulsate in time, i.e. be coupled in with time-varying power.
Durch Variation von Prozessparametern, z.B. Gaszusammensetzung, Prozessdruck und/oder Mikrowellenleistung, können während des Beschichtungsvorgangs Gradientenschichten aufgebracht werden, deren Eigenschaften sich kontinuierlich oder schrittweise mit fortschreitender Schichtdicke ändern. Durch diese Verfahrensvariante lassen sich Gradienten in der inneren Spannung der Schichten aufbauen bzw. ausgleichen, beispielweise mit dem Ziel, das Verhalten der Schichten unter mechanischer Belastung (Dehnung/Biegung) zu verbessern.
Der Hohlkörper kann auf der Außenseite mit einer kratzfesten Schicht versehen sein, die beispielsweise dekorativen Zwecken und/oder dem Schutz einer Barriereschicht vor partieller Zerstörung durch mechanische Belastungen dienen kann. Die Stabantenne kann in den Hohlkörper eingeführt werden, und das die Vakuumkammer bildende Gehäuse kann aus zwei beweglichen Halbschalen (bzw. aus mehrere Schalen) bestehen, die den Hohlkörper mit Hilfe eines Schließmechanismus umschließen und damit ein abgeschlossenes Volumen erzeugen, das den Hohlkörper und den Außenraum umgibt, in dem ein Unterdruck erzeugt wird.By varying process parameters, for example gas composition, process pressure and / or microwave power, gradient layers can be applied during the coating process, the properties of which change continuously or step by step as the layer thickness increases. This process variant allows gradients in the internal tension of the layers to be built up or compensated for, for example with the aim of improving the behavior of the layers under mechanical stress (elongation / bending). The outside of the hollow body can be provided with a scratch-resistant layer, which can be used, for example, for decorative purposes and / or to protect a barrier layer from partial destruction by mechanical loads. The rod antenna can be inserted into the hollow body, and the housing forming the vacuum chamber can consist of two movable half-shells (or of several shells) which enclose the hollow body with the aid of a locking mechanism and thus produce a closed volume which defines the hollow body and the exterior surrounds in which a negative pressure is generated.
Die Innenkontur der Vakuumkammer kann der Außenkontur des Hohlkörpers ange- passt sein, beispielsweise um Abpumpvolumina zu minimieren und/oder Gasströmungen zu optimieren.The inner contour of the vacuum chamber can be adapted to the outer contour of the hollow body, for example in order to minimize pumping volumes and / or to optimize gas flows.
Der Herstellungsprozess der Hohlkörper (z.B. Spritzgieß, Streckblas- und/oder Blasformprozess) kann mit der Außenbeschichtung anlagentechnisch kombiniert sein, indem beispielsweise die Blasform durch geringfügiges Öffnen als Vakuumkammer und der Streckdorn durch Modifikation zusätzlich als Antenne zur Einkopp- lung der elektromagnetischen Strahlung verwendet wird.The manufacturing process of the hollow body (e.g. injection molding, stretch blow molding and / or blow molding process) can be combined with the outer coating in terms of plant technology, for example by using the blow mold by slightly opening it as a vacuum chamber and the expanding mandrel by modification as an antenna for coupling in the electromagnetic radiation.
Die Beschichtung des Hohlkörpers kann mit einem Fluid-Injektionsverfahren zur Herstellung der Hohlkörper kombiniert sein.The coating of the hollow body can be combined with a fluid injection process for producing the hollow body.
Zur Beschichtung eines nicht hohlkörperförmigen Bauteils mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Hohlkörper dadurch gebildet wird, dass zusätzliche Elemente mit dem Bauteil verbunden werden, die in Kombination mit dem Bauteil einen Hohlkörper bilden und dadurch zur Beschichtung mit diesem Verfahren geeignet sind. Beispielsweise sind schalen- oder becherförmige Bauteile besonders geeignet, die in Kombination mit mindestens einem eigens zur Beschichtung vorübergehend vorgesehenen Ergänzungselement, z.B. einem Deckel einen Hohlkörper bilden. Ebenso sind auch röhr- bzw. schlauchförmige Bauteile geeignet, die durch Verschließen aller Öffnungen ebenfalls einen Hohlkörper bilden. Selbstverständlich kann nahezu jede Bauteilform mit Ergänzungselementen zu einem Hohlkörper ergänzt werden. Nach der Beschichtung können die Ergänzungselemente entfernt werden.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.For coating a non-hollow body-shaped component with the method according to the invention, a hollow body can be formed by connecting additional elements to the component which form a hollow body in combination with the component and are therefore suitable for coating with this method. For example, shell-shaped or cup-shaped components are particularly suitable which, in combination with at least one additional element temporarily provided for coating, for example a lid, form a hollow body. Also tubular or tubular components are also suitable, which also form a hollow body by closing all openings. Of course, almost any component shape can be supplemented with additional elements to form a hollow body. After coating, the supplementary elements can be removed. An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the single drawing.
Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zum Beschichten von Hohlkörpern 1 aus Kunststoff mit einer von einem Gehäuse 3 umgebenen Vakuumkammer 2, in der der Hohlkörper 1 angeordnet ist. Der Hohlkörper 1 besteht beispielsweise aus einer PET-Flasche, die auf dem Kopf stehend in einem Sockel 5 der Vorrichtung abgedichtet gehalten wird. Die Vakuumkammer 2 ist im Bereich eines Außenraums 4 relativ zum Hohlkörper 1 mit Hilfe einer Vakuumpumpe 10 evakuierbar. Desweiteren können über eine Gaszuführeinrichtung 14 Gase, Dämpfe oder deren Gemische, die infolge einer elektromagnetischen Strahlung zu einem Plasma anregbar sind, in den Außenraum 4 eingeleitet werden. Die Gaszuführeinrichtung 14 weist in der Vakuumkammer 2 ein Steigrohr 7 auf, das am oberen Ende des Gehäuses 3 endet, damit die eingeleiteten Gase und Dämpfe von oben in den Außenraum 4 gelangen.The single figure shows a device for coating hollow bodies 1 made of plastic with a vacuum chamber 2 surrounded by a housing 3, in which the hollow body 1 is arranged. The hollow body 1 consists, for example, of a PET bottle, which is kept upside down and sealed in a base 5 of the device. The vacuum chamber 2 can be evacuated in the area of an outer space 4 relative to the hollow body 1 with the aid of a vacuum pump 10. Furthermore, gases, vapors or mixtures thereof, which can be excited into a plasma as a result of electromagnetic radiation, can be introduced into the outer space 4 via a gas feed device 14. The gas supply device 14 has a riser pipe 7 in the vacuum chamber 2, which ends at the upper end of the housing 3, so that the introduced gases and vapors reach the outside space 4 from above.
Vorzugsweise ist das glockenförmige Gehäuse 3 zum Bestücken der Hohlkörperaufnahme nach oben entfernbar, während der Sockel 5 feststehend ist.Preferably, the bell-shaped housing 3 can be removed upwards to populate the hollow body receptacle, while the base 5 is fixed.
Eine Einrichtung 12 zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung, vorzugsweise ein Mikrowellengenerator, koppelt Mikrowellen über mindestens eine Stabantenne 8 ein, die sich koaxial zu dem Hohlkörper 1 in einen Innenraum 6 des Hohlkörper 1 erstreckt.A device 12 for generating electromagnetic radiation, preferably a microwave generator, couples microwaves via at least one rod antenna 8, which extends coaxially to the hollow body 1 into an interior space 6 of the hollow body 1.
Die Stabantenne 8 ist partiell mit einer elektromagnetischen Abschirmung 20 versehen, die entweder, wie in der einzigen Figur dargestellt, zylindrisch gestaltet ist, oder aus in Richtung auf das freie Ende der Stabantenne 8 spitz zulaufenden Elementen besteht. Die elektromagnetische Abschirmung aus einer metallischen Abdeckung 20 dient zur Emission der Strahlung nur auf Höhe des Hohlkörpers und zur Homogenisierung des Plasmabrandes in axialer Antennenrichtung. Sie ermöglicht die Anpassung der Strahlungsintensität an komplexe Hohlkörpergeometrien.The rod antenna 8 is partially provided with an electromagnetic shield 20, which is either cylindrical, as shown in the single figure, or consists of elements tapering towards the free end of the rod antenna 8. The electromagnetic shielding from a metallic cover 20 serves to emit the radiation only at the level of the hollow body and to homogenize the plasma fire in the axial direction of the antenna. It enables the radiation intensity to be adapted to complex hollow body geometries.
Die Stabantenne 8 und die partielle metallische Abdeckung 20 sind von einem hül- senförmigen Zylinder 22 aus einem nicht mikrowellenaktiven Material, z.B. Quarzglas, umgeben.
Nach der Bestückung der Beschichtungsvorrichtung mit einem Hohlkörper 1 wird der Außenraum 4 des Hohlkörpers 1 evakuiert. Dann werden von einem Plasma anregbare Gase oder Dämpfe oder deren Gemische in den Außenraum 4 des Hohlkörpers 1 eingeleitet und anschließend ein Plasma durch Einkoppeln der elektromagnetischen Strahlung aus dem Innenraum 6 gezündet. Auf diese Weise wird ausschließlich eine Außenbeschichtung auf der Außenseite des Hohlkörpers 1 erzeugt.The rod antenna 8 and the partial metallic cover 20 are surrounded by a sleeve-shaped cylinder 22 made of a non-microwave-active material, for example quartz glass. After the coating device has been equipped with a hollow body 1, the outer space 4 of the hollow body 1 is evacuated. Then gases or vapors or their mixtures that can be excited by a plasma are introduced into the outer space 4 of the hollow body 1 and then a plasma is ignited by coupling the electromagnetic radiation from the inner space 6. In this way, only an outer coating is produced on the outside of the hollow body 1.
Der Innenraum 6 kann dabei unter atmosphärem Druck lediglich Luft enthalten oder mit einem Überdruck beaufschlagt sein, um eine höhere Dehnung des Hohlkörpers zu erreichen. Wenn eine Dehnung des Hohlköpers 1 nicht erwünscht ist, kann der Innenraum 6 auch evakuiert werden.The interior 6 can only contain air under atmospheric pressure or can be pressurized to achieve a higher elongation of the hollow body. If an expansion of the hollow body 1 is not desired, the interior 6 can also be evacuated.
In jedem Fall wird der Innendruck im Innenraum 6 bei der Außenbeschichtung derart eingestellt, dass ein Zünden eines Plasmas verhindert wird.In any case, the inner pressure in the interior 6 is set in the outer coating in such a way that ignition of a plasma is prevented.
Mit Hilfe einer zweiten Gaszuführeinrichtung 16 ist es dabei auch möglich, außer der Außenbeschichtung auch sequentiell eine Innenbeschichtung durchzuführen, indem Gase, Dämpfe oder deren Gemische, die zu einem Plasma angeregt werden können, in den Innenraum 6 des Hohlkörpers 1 eingeleitet werden und indem eine zweite, herkömmliche Einrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung, verwendet wird, die beispielsweise Mikrowellen von außen einkoppelt.
With the help of a second gas supply device 16, it is also possible to carry out an inner coating sequentially in addition to the outer coating, by introducing gases, vapors or their mixtures, which can be excited into a plasma, into the interior 6 of the hollow body 1 and by a second , conventional device for generating electromagnetic radiation is used, which for example couples microwaves from the outside.