DE102008033941A1

DE102008033941A1 - Verfahren zum Beschichten

Info

Publication number: DE102008033941A1
Application number: DE200810033941
Authority: DE
Inventors: Andreas Pfuch; Andreas Heft; Bernd Grünler
Original assignee: Innovent eV Technologieentwicklung
Current assignee: Innovent eV Technologieentwicklung
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-01-28
Also published as: WO2010006902A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten.
Um die Oberflächeneigenschaften verschiedener Substrate zu beeinflussen, sind seit geraumer Zeit Beschichtungsverfahren gebräuchlich, bei denen Beschichtungsstoffe aus einer Gasphase auf einer Oberfläche abgeschieden werden. Dabei wird unter anderem zwischen chemischen und physikalischen Gasphasenabscheidungen unterschieden. Bei den chemischen Verfahren werden meist so genannte Precursoren, Vorläuferstoffe der Beschichtungsstoffe, mittels Energiezuführung umgesetzt, Reaktionsprodukte der Precursoren auf die Oberfläche geleitet und dort abgelagert. Die Energiezuführung kann beispielsweise mittels Beflammung erfolgen. Der der Flamme zugeführte Precursor bildet bei seiner thermischen Umsetzung Partikel, insbesondere Nanopartikel, die noch in der Flamme agglomerieren und sich dann an der Oberfläche absetzen. Auf diese Weise ist eine homogene und dichte Beschichtung möglich. Eine andere Möglichkeit bieten so genannte Niederdruckplasmaverfahren, bei denen der Precursor in einer Plasmaquelle oder in deren räumlicher Nähe auf den zu beschichtenden Oberflächen zu Dünnschichten umgesetzt wird.
Seit einigen Jahren sind so genannte Normaldruckplasmaverfahren bekannt, bei denen die zu beschichtenden Oberflächen nicht in ein Vakuum eingebracht werden müssen. Die Partikelbildung erfolgt hierbei schon im Plasma. Die Größe der dabei entstehenden Agglomerate und somit wesentliche Eigenschaften der Beschichtung lassen sich unter anderem durch den Abstand der Plasmaquelle von der Oberfläche einstellen. Die Homogenität der abgeschiedenen Schichten ist, eine geeignete Führung des Substrats vorausgesetzt, mit den durch Beflammung erzielten vergleichbar, der erforderliche Energieeintrag ist jedoch wesentlich geringer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Beschichten eines Substrats anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Beschichten eines Substrats wird aus einem Arbeitsgas ein Plasmastrahl erzeugt. Dem Arbeitsgas und/oder dem Plasmastrahl wird mindestens ein Precursormaterial zugeführt und im Plasmastrahl zur Reaktion gebracht. Auf mindestens einer Oberfläche des Substrats und/oder auf mindestens einer auf der Oberfläche angeordneten Schicht wird mindestens ein Reaktionsprodukt mindestens eines der Precursoren abgeschieden. In mindestens einer der Schichten wird ein Farbstoff abgeschieden. So in die abgeschiedene Schicht eingebettete Farbstoffe können beispielsweise zu Dekorationszwecken verwendet werden oder Logos oder Markenzeichen darstellen. Weitere Anwendungsfelder für Schichten mit Farbstoffen sind Merkmale zur Erhöhung der Fälschungssicherheit oder zur Verbesserung des Diebstahlsschutzes.
Besonders bevorzugt wird das Verfahren bei Atmosphärendruck durchgeführt, insbesondere als Normaldruckplasmaverfahren. Durch das Arbeiten bei Atmosphärendruck wird auf besonders vorteilhafte Weise ein zeitaufwändiger Prozessschritt der Evakuierung einer Prozesskammer sowie Apparaturen zur Vakuumerzeugung, wie Vakuumpumpen und Prozesskammer, eingespart. Dadurch lässt sich das Verfahren ohne großen Aufwand in eine Prozesskette integrieren, die eine Herstellung und Vergütung des Substrats beinhaltet.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein lumineszierender Farbstoff abgeschieden. Die lumineszierenden Farbstoffe sind insbesondere phosphoreszierend und/oder fluoreszierend. Sowohl Fluoreszenz als auch Phosphoreszenz sind Formen der Lumineszenz (kaltes Leuchten). Fluoreszenz endet nach dem Ende der Bestrahlung relativ rasch (meist innerhalb einer Millionstel Sekunde). Bei der Phosphoreszenz hingegen kann ein Nachleuchten über Sekundenbruchteile bis hin zu Stunden auftreten.
Ebenso kann ein thermochrom und/oder elektrochrom und/oder photochrom und/oder gasochrom schaltender Farbstoff abgeschieden werden. Schaltende Farbstoffe ändern ihre Farbe in Abhängigkeit von einer Temperatur (thermochrom), einem elektrischen Feld oder einem Stromfluss (elektrochrom), einer Anregung mit Licht, insbesondere Licht bestimmter Wellenlängen (photochrom) oder in Anwesenheit eines bestimmten Gases (gasochrom). Auf diese Weise lassen sich besonders Merkmale für Diebstahlschutz und Fälschungssicherheit in der Schicht auf das Substrat aufbringen, ohne dass sie im normalen Gebrauch des mit oder durch das Substrat gebildeten Gegenstandes wahrnehmbar sind. Das Merkmal wird dann erst durch gezielte Aktivierung, beispielsweise UV-Bestrahlung sichtbar.
Vorzugsweise werden mit dem Farbstoff beladene Nanozeolithe abgeschieden. Nanozeolithe sind nanoskalige Partikel einer artenreichen Familie chemisch komplexer Silikat-Minerale, der Zeolithe. Diese Minerale können bis etwa 40 Prozent ihres Trockengewichtes an Wasser speichern, das beim Erhitzen wieder abgegeben wird. An feuchter Luft kann das Wasser aufgenommen werden, ohne die Struktur des Minerals zu beeinträchtigen. Zeolithe sind aus einer mikroporösen Gerüststruktur aus AlO4-- und SiO4-Tetraedern gebildet. Die Aluminium- und Silicium-Atome sind untereinander durch Sauerstoffatome verbunden. Dies führt zu einer Struktur aus gleichförmigen Poren und/oder Kanälen, in denen Stoffe adsorbiert werden können. Zeolithe können daher als Siebe verwendet werden, da nur solche Moleküle in den Poren adsorbieren, die einen kleineren kinetischen Durchmesser besitzen als die Porenöffnungen der Zeolithstruktur. Im vorliegenden Fall werden die Farbstoffe in den Poren der Nanozeolithe eingebettet.
Vorzugsweise wird die Bestrahlung mit Ultraviolett-Licht durchgeführt.
Der Farbstoff wird entweder in einem flüssigen Medium dispergiert oder ist in den Nanozeolithen enthalten. Der dispergierte Farbstoff oder die Nanozeolithe mit dem Farbstoff werden dem Arbeitsgas oder dem Plasmastrahl oder der Flamme separat oder gemeinsam mit dem Precursor zugeführt.
Bei Dispergierung werden insbesondere chemisch beständigere organische Farbstoffe verwendet. Der dispergierte Farbstoff wird dabei vorzugsweise mittels einer Schlauchpumpe in das Arbeitsgas, die Flamme oder den Plasmastrahl eingestäubt.
Als Flüssigmedium zur Dispergierung der Farbstoffe kommen beispielsweise Wasser, Isopropanol oder der Precursor selbst in Frage.
Die Abscheidung der Markerschicht und der Funktionsschicht kann in einem fließenden Übergang so erfolgen, dass sich eine Gradientenschicht ergibt. Als Gradientenschicht soll eine Schicht verstanden werden, deren Zusammensetzung sich über ihre Dicke allmählich ändert. Der Begriff wird in Abgrenzung zu benachbarten Schichten mit verschiedenen Eigenschaften verwendet, die eine klare Grenze aufweisen. Ebenso können klar getrennte Schichten abgeschieden werden.
Die Markerschicht wird vorzugsweise durch Abscheidung von Siliziumdioxid gebildet.
Das Verfahren kann zur Beschichtung eines Substrats in Gestalt eines Hohlkörpers verwendet werden, wobei die Schicht auf einer Innenfläche des Hohlkörpers abgeschieden wird. Der Plasmastrahl oder die Flamme werden dabei durch eine erste Öffnung des Hohlkörpers eingeleitet.
Vorzugsweise wird durch eine zweite Öffnung des Hohlkörpers der Plasmastrahl oder die Flamme und/oder Reaktionsgase des Plasmastrahls oder der Flamme abgesaugt. Die Absaugung an der zweiten Öffnung ermöglicht eine besonders homogene Beschichtung über die gesamte Länge der Innenfläche. Durch die Absau gung an der zweiten Öffnung des Hohlkörpers wird der Plasmastrahl oder die Flamme durch den gesamten Hohlkörper geleitet, was eine homogene Aktivierung bzw. Beschichtung in Längsrichtung des Hohlkörpers ermöglicht.
Vor dem Abscheiden kann ein Aktivierungsprozess durchgeführt werden, bei dem das Substrat mit dem Plasmastrahl oder der Flamme ohne Zufuhr eines Precursormaterials behandelt wird. Dadurch wird die Oberfläche des Substrats gereinigt und aktiviert, was eine bessere Haftung anschließend aufgebrachter Schichten zur Folge hat.
Weiterhin kann die erste Beschichtung direkt im Anschluss an einen Herstellungsprozess des Substrats, bei dem das Substrat unter Hitzezufuhr gebildet wurde, stattfinden. Dadurch kann der Aktivierungsschritt eingespart werden.
Vorteilhafter Weise rotiert der Hohlkörper während des Beschichtungsprozesses um eine Längsachse, um eine homogene Aktivierung bzw. Beschichtung der Innenfläche des Hohlkörpers zu erzielen.
Die Homogenität der Aktivierung bzw. Beschichtung kann auch durch eine Rotation eines Plasmabrenners oder eines Flammenbrenners erreicht werden.
Vorzugsweise ist eine Außenelektrode des Plasmabrenners oder der Flammenbrenner derart ausgestaltet, dass sie oder er durch die erste Öffnung in Richtung der Längsachse des Hohlkörpers eingeführt werden kann.
Der Beschichtungsprozess kann einen oder mehrere Beschichtungsdurchläufe umfassen, bei denen die Außenelektrode des Plasmabrenners oder der Flammenbrenner in den Hohlkörper eingeführt und in dessen Längsrichtung bewegt wird, so dass der Hohlkörper einmal oder mehrmals hintereinander von innen beschichtet wird.
Insbesondere wird ein transparenter Hohlkörper beschichtet. Der Hohlkörper oder das Substrat ist beispielsweise aus einem der Stoffe Glas, Kunststoff, Metall und Keramik gebildet.
Der transparente Hohlkörper kann ein Spritzenkörper aus Glas sein.
Eine Temperatur des Substrats liegt beispielsweise in einem Bereich von 20°C bis 200°C, bevorzugt 20°C bis 120°C, besonders bevorzugt 20°C bis 80°C.
Das Verfahren ist nicht auf die Beschichtung von Spritzenkörpern beschränkt. Vielmehr kann es auch für andere Hohlkörper, insbesondere Rohre und andere Endlosmaterialien beliebiger Größe, beispielsweise für Pipelines, verwendet werden.
Insbesondere zur Beschichtung von Rohren und anderem Endlosmaterial kann das Arbeitsgas mit dem Precursor in den Hohlkörper eingeleitet und das Plasma im Hohlkörper mittels von außerhalb des Hohlkörpers in den Hohlkörper eingekoppelter Energie gezündet werden.
Die Zündung des Plasmas kann beispielsweise mittels Hochfrequenzanregung induktiv oder kapazitiv oder mittels Mikrowellenstrahlung erfolgen.
Mit dem Verfahren können in der Schicht beispielsweise mindestens ein Oxid und/oder ein Nitrid und/oder ein Oxinitrid mindestens eines der Elemente Silizium, Titan, Aluminium, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Zirkon oder Bor abgeschieden werden. Für die Abscheidung von Silizium-, Titan- und/oder Aluminiumoxidschichten werden vorzugsweise silizium-, titan- und/oder aluminiumorganische Verbindungen als Precursoren verwendet. Solche Schichten sind besonders als Barriereschutzschichten oder Kratzschutzschichten geeignet.
Diese Precursoren können in fester, flüssiger und/oder gasförmiger Form vorliegen, wobei feste und flüssige Precursoren vor dem Einleiten in das Arbeitsgas oder den Plasmastrahl zweckmäßigerweise in den gasförmigen Zustand überführt werden.
Vorzugsweise können silberhaltige Nanopartikel und/oder Silber als Nanopartikel Bestandteil eines Precursors sein. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise SiO₂-Schichten mit silberhaltigen Nanopartikeln ausbilden, mit denen eine bakterizide Schicht realisierbar ist.
Ein Durchsatz des Arbeitsgases und/oder des Precursors ist bevorzugt variabel und steuerbar und/oder regelbar.
Weiterhin kann die Geschwindigkeit, mit der der Plasmabrenner oder der Flammenbrenner in den Hohlkörper eingeführt und bewegt wird, variabel und steuerbar und/oder regelbar sein. Neben dem Durchsatz des Arbeitsgases und/oder des Precursors steht so ein weiteres Mittel zur Beeinflussung der Schichteigenschaften, wie beispielsweise der Schichtdicke, zur Verfügung. Durch geeignete Wahl dieser Prozessparameter und der verwendeten Precursoren sind beispielsweise folgende Eigenschaften des Substrats gezielt veränderbar: Kratzfestigkeit, Selbstheilungsfähigkeit, Reflexionsverhalten, Transmissionsverhalten, Brechungsindex, Transparenz, Lichtstreuung, elektrische Leitfähigkeit, Reibung, Haftung, Hydrophilie, Hydrophobie, Oleophilie, Oleophobie, Oberflächenspannung, Oberflächenenergie, antikorrosive Wirkung, Schmutz abweisende Wirkung, Selbstreinigungsfähigkeit, photokatalytisches Verhalten, Antistressverhalten, Verschleißverhalten, chemische Widerstandsfähigkeit, biozides Verhalten, biokompatibles Verhalten, antibakterielles Verhalten, elektrostatisches Verhalten, elektrochrome Aktivität, photochrome Aktivität, und gasochrome Aktivität.
Besonders bevorzugt wird mindestens eine der abgeschiedenen Schichten als Diffusionsbarriere gegenüber mindestens einem Alkalielement, beispielsweise Natrium oder Kalium, und/oder gegenüber mindestens einem Erdalkalielement, beispielsweise Magnesium oder Kalzium, und/oder gegenüber Bor und/oder insbesondere gegenüber Wolfram ausgeführt.
Weiterhin stellt mindestens eine der abgeschiedenen Schichten eine Diffusionsbarriere gegenüber mindestens einem der Stoffe Sauerstoff, Wasser, Wasserdampf und/oder organischen Lösemitteln, insbesondere aus Kunststoffen dar.
Als Arbeitsgas kann ein Gas oder Aerosol, vorzugsweise Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase, Wasserstoff, Kohlendioxid, gasförmige Kohlenwasserstoffe, Ammoniak oder ein Gemisch wenigstens zweier der vorgenannten Gase verwendet werden. Ammoniak eignet sich beispielsweise zur Bildung von Nitriden und kann eine katalytische Wirkung bei der Umsetzung des Precursors aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Innenbeschichtung eines Hohlkörpers mittels eines Plasmabrenners.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Innenbeschichtung eines Substrats 1 in Gestalt eines Hohlkörpers mit einer Absaugeinrichtung 2 und einem Plasmabrenner 3. Der Plasmabrenner 3 wird in eine erste Öffnung 1.1 in Längsrichtung des Substrats 1 eingeführt. Die Absaugeinrichtung 2 ist an eine zweite Öffnung 1.2 des Substrats 1 angeschlossen. Dabei wird durch die erste Öffnung 1.1 des Substrats 1 ein Plasma unter Atmosphärendruck eingeleitet und das Plasma oder ein Reaktionsgas des Plasmas durch die zweite Öffnung 1.2 des Substrats 1 abgesaugt. Dem Plasma wird ein Precursor zugesetzt, der im Plasma so umgesetzt wird, dass aus seinen Reaktionsprodukten eine Abscheidung einer Schicht auf dem Substrat 1 erfolgt. Dem Arbeitsgas, aus dem das Plasma erzeugt wird oder dem Plasma selbst ist ein Farbstoff zugesetzt, der in der Schicht abgeschieden wird.
Nach dem Abscheiden der Funktionsschicht können die Farbstoffe durch Bestrahlung mit Licht zum Leuchten angeregt werden, beispielsweise mit Ultraviolett-Licht.
Die Farbstoffe sind insbesondere phosphoreszierend und/oder fluoreszierend.
Die Abscheidung der Markerschicht und der Funktionsschicht kann in einem fließenden Übergang so erfolgen, dass sich eine Gradientenschicht ergibt. Ebenso können klar getrennte Schichten abgeschieden werden.
Die Markerschicht wird vorzugsweise durch Abscheidung von Siliziumdioxid gebildet.
Außer einem Hohlkörper kann auf gleiche Weise auch ein anders gestaltetes Substrat 1 beschichtet werden.
In einer anderen Ausführungsform kann statt eines Plasmabrenners 3 ein Flammenbrenner zur Innenbeschichtung des Substrats 1 verwendet werden.
Vor einem Beschichtungsprozess kann ein Aktivierungsprozess stattfinden, bei dem der Plasmastrahl ohne Zufuhr eines Precursormaterials ins Innere des Substrats 1 eingebracht wird.
Weiterhin kann eine erste Innenbeschichtung direkt im Anschluss an einen Herstellungsprozess des Substrats 1, bei dem das Substrat 1 unter Hitzezufuhr gebildet wurde, stattfinden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Substrat 1 in einer Probenrotationseinrichtung 4 gehalten werden, so dass das Substrat 1 während des Beschichtungsprozesses um eine Längsachse rotiert.
Weiterhin kann der Plasmabrenner 3 um eine Längsachse rotierend ausgeführt sein.
Vorzugsweise ist eine Außenelektrode des Plasmabrenners 3 derart ausgestaltet, dass sie durch die erste Öffnung 1.1 des Substrats 1 in Richtung der Längsachse des Substrats 1 eingeführt werden kann.
Der Beschichtungsprozess kann einen oder mehrere Beschichtungsdurchläufe umfassen, bei denen die Außenelektrode des Plasmabrenners 3 in das Substrat 1 eingeführt und in dessen Längsrichtung bewegt wird, so dass das Substrat 1 einmal oder mehrmals hintereinander von innen beschichtet wird.
Es können Substrate 1 aus einem der Stoffe Glas, Kunststoff, Metall und Keramik, insbesondere Spritzenkörper aus Glas, beschichtet werden.
Eine Temperatur des Substrats 1 liegt bei diesem Beschichtungsprozess in einem Bereich von 20°C bis 200°C, bevorzugt bei 20°C bis 120°C, besonders bevorzugt bei 20°C bis 80°C.
Mit dem Verfahren können in der Funktionsschicht und/oder der Markerschicht beispielsweise mindestens ein Oxid und/oder ein Nitrid und/oder ein Oxinitrid mindestens eines der Elemente Silizium, Titan, Aluminium, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Zirkon oder Bor abgeschieden werden. Für die Abscheidung von Silizium-, Titan- und/oder Aluminiumoxidschichten werden vorzugsweise silizium-, titan- und/oder aluminiumorganische Verbindungen als Precursoren verwendet.
Als Arbeitsgas kann ein Gas oder Aerosol, beispielsweise Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase, Wasserstoff, Kohlendioxid, gasförmige Kohlenwasserstoffe, Ammoniak oder ein Gemisch wenigstens zweier der vorgenannten Gase verwendet werden.
Die Absaugeinrichtung 2 ist optional und für das Verfahren nicht zwingend erforderlich. Es können auch Hohlkörper 1 beschichtet werden, die nur die erste Öffnung aufweisen und ansonsten geschlossen sind. Ebenso können Substrate beschichtet werden, die nicht als Hohlkörper 1 ausgebildet sind.
Das Verfahren kann auch für andere Hohlkörper 1, insbesondere Rohre und andere Endlosmaterialien beliebiger Größe, beispielsweise für Pipelines, verwendet werden.
Insbesondere zur Beschichtung von Rohren und anderem Endlosmaterial kann das Arbeitsgas mit dem Precursor in den Hohlkörper 1 eingeleitet und das Plasma im Hohlkörper 1 mittels von außerhalb des Hohlkörpers 1 in den Hohlkörper 1 eingekoppelter Energie gezündet werden.
Die Zündung des Plasmas kann beispielsweise mittels Hochfrequenzanregung induktiv oder kapazitiv oder mittels Mikrowellenstrahlung erfolgen.
Der Farbstoff kann ein lumineszierender Farbstoff sein, insbesondere ein phosphoreszierender und/oder fluoreszierender Farbstoff.
Ebenso kann ein thermochrom und/oder elektrochrom und/oder photochrom und/oder gasochrom schaltender Farbstoff abgeschieden werden.
Vorzugsweise werden mit dem Farbstoff beladene Nanozeolithe abgeschieden.
Die Abscheidung kann so erfolgen, dass aus einem Arbeitsgas ein Plasmastrahl oder eine Flamme erzeugt wird, wobei mindestens ein Precursormaterial dem Arbeitsgas und/oder dem Plasmastrahl bzw. dem Arbeitsgas und/oder der Flamme zugeführt und im Plasmastrahl bzw. der Flamme zur Reaktion gebracht wird. Auf dem Substrat wird mindestens ein Reaktionsprodukt mindestens eines der Precursoren als Markerschicht oder Funktionsschicht abgeschieden. Der Farbstoff wird entweder in einem flüssigen Medium dispergiert oder ist in den Nanozeolithen enthalten. Der dispergierte Farbstoff oder die Nanozeolithe mit dem Farbstoff werden dem Arbeitsgas oder dem Plasmastrahl oder der Flamme separat oder gemeinsam mit dem Precursor zugeführt.
Bei Dispergierung werden insbesondere chemisch beständigere organische Farbstoffe verwendet. Der dispergierte Farbstoff kann dabei mittels einer Schlauchpumpe in das Arbeitsgas, die Flamme oder den Plasmastrahl eingestäubt werden.
Das Verfahren kann bei Atmosphärendruck durchgeführt werden, insbesondere als Normaldruckplasmaverfahren.
Als Flüssigmedium zur Dispergierung der Farbstoffe kommen beispielsweise Wasser, Isopropanol oder der Precursor selbst in Frage.
Die in die abgeschiedene Schicht eingebetteten Farbstoffe können beispielsweise zu Dekorationszwecken verwendet werden oder Logos oder Markenzeichen darstellen. Weitere Anwendungsfelder für Schichten mit Farbstoffen sind Merkmale zur Erhöhung der Fälschungssicherheit oder zur Verbesserung des Diebstahlsschutzes.

1: Substrat
1.1: erste Öffnung
1.2: zweite Öffnung
2: Absaugeinrichtung
3: Plasmabrenner
4: Probenrotationseinrichtung

Claims

Verfahren zum Beschichten eines Substrats, bei dem aus einem Arbeitsgas ein Plasmastrahl erzeugt wird, bei dem mindestens ein Precursormaterial dem Arbeitsgas und/oder dem Plasmastrahl zugeführt und im Plasmastrahl zur Reaktion gebracht wird und bei dem mindestens ein Reaktionsprodukt mindestens eines der Precursoren auf mindestens einer Oberfläche des Substrats und/oder auf mindestens einer auf der Oberfläche angeordneten Schicht abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der Schichten ein Farbstoff abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei Atmosphärendruck durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein lumineszierender Farbstoff abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermochrom und/oder elektrochrom und/oder photochrom und/oder gasochrom schaltender Farbstoff abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Farbstoff beladene Nanozeolithe abgeschieden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff dem Arbeitsgas oder dem Plasmastrahl oder der Flamme separat oder gemeinsam mit dem Precursor zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff in einem flüssigen Medium dispergiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiges Medium Wasser oder Isopropanol oder der Precursor verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass phosphoreszierende und/oder fluoreszierende Farbstoffe verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (1) ein Hohlkörper verwendet wird, wobei die Schicht auf einer Innenfläche des Hohlkörpers abgeschieden wird, wobei der Plasmastrahl oder die Flamme oder das Arbeitsgas durch eine erste Öffnung (1.1) des Hohlkörpers eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmastrahl oder die Flamme und/oder Reaktionsgase des Plasmastrahls oder der Flamme durch eine zweite Öffnung (1.2) des Hohlkörpers abgesaugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Abscheiden ein Aktivierungsprozess durchgeführt wird, bei dem das Substrat (1) mit dem Plasmastrahl oder der Flamme ohne Zufuhr eines Precursormaterials behandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung direkt im Anschluss an einen Herstellungsprozess des Substrats (1), bei dem das Substrat (1) unter Hitzezufuhr gebildet wurde, stattfindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper während des Beschichtungsprozesses um eine Längsachse rotiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Plasmastrom emittierender Plasmabrenner (3) oder ein die Flamme emittierender Flammenbrenner während des Beschichtungsprozesses um eine Längsachse rotiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenelektrode eines den Plasmastrom emittierenden Plasmabrenners (3) oder ein die Flamme emittierender Flammenbrenner verwendet wird, der derart ausgestaltet ist, dass sie/er durch die erste Öffnung (1.1) in Richtung der Längsachse des Hohlkörpers einführbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsprozess einen oder mehrere Beschichtungsdurchläufe umfasst, bei denen die Außenelektrode des Plasmabrenners (3) oder der Flammenbrenner in den Hohlkörper eingeführt und in dessen Längsrichtung bewegt wird, so dass der Hohlkörper einmal oder mehrmals hintereinander von innen beschichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Substrats (1) in einem Bereich von 20°C bis 200°C liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Hohlkörper ein Rohr oder ein Endlosmaterial beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgas mit dem Precursor in den Hohlkörper eingeleitet und das Plas ma im Hohlkörper mittels von außerhalb des Hohlkörpers in den Hohlkörper eingekoppelter Energie gezündet wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma mittels Hochfrequenzanregung induktiv oder kapazitiv oder mittels Mikrowellenstrahlung gezündet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff in Form eines Logos und/oder eines Markenzeichens und/oder einer Diebstahlschutzmarkierung und/oder eines Dekorationselements abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schicht mindestens ein Oxid und/oder ein Nitrid und/oder ein Oxinitrid mindestens eines der Elemente Silizium, Titan, Aluminium, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Zirkon oder Bor abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Precursoren silizium-, titan- und/oder aluminiumorganische Verbindungen verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein fester, flüssiger und/oder gasförmiger Precursor verwendet wird
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Precursor vor dem Einleiten in das Arbeitsgas oder den Plasmastrahl in den gasförmigen Zustand überführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass silberhaltige Nanopartikel und/oder Silber als Nanopartikel Bestandteil des Precursors sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchsatz des Arbeitsgases und/oder des Precursors gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit, mit der der Plasmabrenner (3) oder der Flammenbrenner in den Hohlkörper eingeführt und bewegt wird, gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens einer der abgeschiedenen Schichten mindestens eine der Eigenschaften der Substratoberfläche Kratzfestigkeit, Selbstheilungsfähigkeit, Reflexionsverhalten, Transmissionsverhalten, Brechungsindex, Transparenz, Lichtstreuung, elektrische Leitfähigkeit, Reibung, Haftung, Hydrophilie, Hydrophobie, Oleophilie, Oleophobie, Oberflächenspannung, Oberflächenenergie, antikorrosive Wirkung, Schmutz abweisende Wirkung, Selbstreinigungsfähigkeit, photokatalytisches Verhalten, Antistressverhalten, Verschleißverhalten, chemische Widerstandsfähigkeit, biozides Verhalten, biokompatibles Verhalten, antibakterielles Verhalten, elektrostatisches Verhalten, elektrochrome Aktivität, photochrome Aktivität, und gasochrome Aktivität verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der abgeschiedenen Schichten als Diffusionsbarriere gegenüber mindestens einem Alkalielement und/oder mindestens einem Erdalkalielement und/oder Bor und/oder Wolfram ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das mindestens eine der abgeschiedenen Schichten als Diffusionsbarriere gegenüber mindestens einem der Stoffe Sauerstoff, Wasser, Wasserdampf, Kohlendioxid und/oder organischen Lösemitteln, insbesondere aus Kunststof fen ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gradientenschicht auf das Substrat (1) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Arbeitsgas ein Gas oder ein Aerosol verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Arbeitsgase Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase, Wasserstoff, Kohlendioxid, Ammoniak, gasförmige Kohlenwasserstoffe oder ein Gemisch wenigstens zweier der vorgenannten Gase verwendet wird.