RU2338006C2 - Device for application of coating by method of chemical deposition from gas phase - Google Patents
Device for application of coating by method of chemical deposition from gas phase Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338006C2 RU2338006C2 RU2003115594/02A RU2003115594A RU2338006C2 RU 2338006 C2 RU2338006 C2 RU 2338006C2 RU 2003115594/02 A RU2003115594/02 A RU 2003115594/02A RU 2003115594 A RU2003115594 A RU 2003115594A RU 2338006 C2 RU2338006 C2 RU 2338006C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- station
- coating station
- stage
- conveyor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к устройству для нанесения покрытия на обрабатываемые детали методом CVD (CVD: химическое осаждение из газовой фазы), главным образом, к устройству для одновременного нанесения покрытия на множество обрабатываемых деталей.The present invention relates to a device for coating workpieces by CVD (CVD: chemical vapor deposition), mainly to a device for simultaneously coating a plurality of workpieces.
С целью улучшения защитного действия пластмассовых контейнеров, например пластмассовых бутылей, на них могут наноситься защитные слои. Помимо прочих способов, покрытия такого типа могут наноситься на стенки контейнера различными методами с использованием технологии CVD.In order to improve the protective effect of plastic containers, for example plastic bottles, protective layers may be applied to them. Among other methods, coatings of this type can be applied to the walls of the container by various methods using CVD technology.
Плазмоимпульсный CVD (PICVD) процесс (импульсная микроволновая плазма) особенно подходит для нанесения покрытия на пластмассовые контейнеры. По сравнению с плазмоусиленным химическим нанесением покрытия из газовой фазы (PECVD), в котором используется постоянное воздействие плазмы, процесс PICVD обладает рядом преимуществ, одним из которых служит тот факт, что появляется возможность уменьшения степени нагревания температурно-чувствительных пластиков. Кроме этого, в течение времени отсутствия импульсов возбужденной плазмы становится возможным газообмен.Plasma Pulse CVD (PICVD) process (pulsed microwave plasma) is particularly suitable for coating plastic containers. Compared to plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), which uses continuous exposure to the plasma, the PICVD process has several advantages, one of which is the fact that it becomes possible to reduce the degree of heating of temperature-sensitive plastics. In addition, during the absence of pulses of the excited plasma, gas exchange becomes possible.
В этих целях на лабораторных установках для нанесения покрытия пластмассовые контейнеры помещают в станцию для нанесения покрытия, которая полностью снабжена всем арсеналом технических средств, требующихся для нанесения покрытия. Такие средства, среди прочего, включают вакуумные насосы, устройство для подачи газа, сенсоры и микроволновый проводник. После герметизации не имеющего утечек колокола, полое тело может быть вакуумировано изнутри и снаружи, что создает возможность нанесения покрытия на внутреннюю и/или внешнюю поверхность контейнера.To this end, in laboratory coating plants, plastic containers are placed in a coating station, which is fully equipped with the entire arsenal of technical equipment required for coating. Such means, inter alia, include vacuum pumps, a gas supply device, sensors, and a microwave conductor. After sealing the leak-free bell, the hollow body can be evacuated from the inside and outside, which makes it possible to coat the inner and / or outer surface of the container.
При нанесении покрытий в промышленном масштабе требуется устройство соответственно большей емкости. Так, например, для этой цели используются непрерывно действующие роторные конвейеры с радиально расположенными одинаковыми станциями для нанесения покрытий.When applying coatings on an industrial scale, a device of correspondingly larger capacity is required. So, for example, continuously operating rotor conveyors with radially spaced identical coating stations are used for this purpose.
В том случае, когда для нанесения слоев требуется много времени, возникает ряд проблем. Так, например, в случае некоторых покрытий только для их нанесения требуется более 20 секунд. Длительные интервалы времени пребывания в секциях для нанесения покрытия также требуются в тех случаях, когда процесс нанесения покрытия осуществляется на многих стадиях. Такая ситуация возможна, например, в тех случаях, когда поверхность пластиковых предметов подлежит активации перед нанесением покрытия или при необходимости последовательного нанесения множества слоев. В рассматриваемых случаях вращающиеся транспортерные устройства непрерывного действия становятся неэкономичными, поскольку приходится снижать их скорость или приводить их размер в соответствии с временем осуществления процесса, что требует использования очень больших и соответственно дорогостоящих механизмов.In the case when it takes a lot of time to apply the layers, a number of problems arise. So, for example, in the case of some coatings, it only takes more than 20 seconds to apply them. Long residence times in the coating sections are also required in cases where the coating process is carried out in many stages. Such a situation is possible, for example, in those cases where the surface of plastic objects is to be activated before coating or, if necessary, sequentially applying multiple layers. In the cases under consideration, continuous rotating conveyor devices become uneconomical, because it is necessary to reduce their speed or bring their size in accordance with the time of the process, which requires the use of very large and accordingly expensive mechanisms.
В связи со сказанным выше, цель настоящего изобретения заключается в разработке более экономичного способа нанесения покрытия методом CVD даже в случае длительного осуществления процесса.In connection with the foregoing, the aim of the present invention is to develop a more economical method of coating by CVD, even in the case of a long process.
Поставленная цель легко достигается с помощью устройства и способа для нанесения покрытия на обрабатываемые детали методом CVD, описанных соответственно в пунктах 1 и 22 формулы изобретения. Уточняющие полезные признаки составляют суть соответствующих подпунктов формулы изобретения.This goal is easily achieved using the device and method for coating the workpieces by CVD, described respectively in
Устройство настоящего изобретения, предназначенное для нанесения покрытий методом CVD, включает транспортерные средства, по меньшей мере, одну станцию для нанесения покрытий на обрабатываемые детали, по меньшей мере, одно вакуумирующее устройство и устройства для создания плазмы, по меньшей мере, в одном из подрайонов станции для нанесения покрытия, причем, по меньшей мере, на одной станции для нанесения покрытия производится обработка, по меньшей мере, двух рабочих деталей.The CVD coating device of the present invention includes conveyor means, at least one station for coating the workpieces, at least one vacuuming device and plasma generating devices in at least one of the station subareas for coating, and at least one coating station is processing at least two working parts.
Тот факт, что на станцию для нанесения покрытий может одновременно подаваться множество деталей, означает, что при одинаковой производительности время проведения процесса увеличивается пропорционально числу деталей, которое может быть обработано на станции нанесения покрытия. Это гарантирует возможность использования устройства достаточно малых размеров, когда длительное нанесение покрытия компенсируется высокой производительностью.The fact that a plurality of parts can be supplied to a coating station at the same time means that with the same productivity, the process time increases in proportion to the number of parts that can be processed at the coating station. This guarantees the possibility of using the device of a sufficiently small size, when long-term coating is offset by high performance.
Кроме этого, для многих вариантов выполнения целесообразно, чтобы, по меньшей мере, одна станция для нанесения покрытий транспортировалась с помощью транспортерных средств.In addition, for many embodiments, it is advisable that at least one coating station is transported by conveyor means.
Устройства для генерации плазмы, находящиеся, по меньшей мере, в одном подрайоне станции для нанесения покрытий, предпочтительно, представляют собой импульсные генераторы плазмы. С помощью таких устройств осуществляется нанесение покрытий на обрабатываемые детали методом PICVD, обладающим перечисленными выше преимуществами.Plasma generation devices located in at least one subarea of the coating station are preferably pulsed plasma generators. With the help of such devices, coating is applied to the workpieces using the PICVD method, which has the above advantages.
Обработка большого числа деталей может осуществляться простым способом в результате их размещения, по меньшей мере, на одном держателе, расположенном, по меньшей мере, в одной станции для нанесения покрытий. В этом случае, обрабатываемые детали могут располагаться в одной плоскости или в нескольких плоскостях при трехмерной компоновке.The processing of a large number of parts can be carried out in a simple way as a result of their placement on at least one holder located at least in one coating station. In this case, the workpiece can be located in one plane or in several planes with a three-dimensional layout.
Кроме этого, предпочтительно, чтобы устройство имело конфигурацию, обеспечивающую последовательную транспортировку станции для нанесения покрытий с помощью конвейера, по меньшей мере, из одной позиции загрузки, по меньшей мере, в одну насосную позицию, по меньшей мере, одну позицию нанесения покрытия и, по меньшей мере, одну разгрузочную позицию. Рассматриваемое устройство может содержать, по меньшей мере четыре станции нанесения покрытий, расположенных на транспортерном средстве таким образом, что в каждом случае одна из станций нанесения покрытий находится в позиции загрузки, вакуумирования и разгрузки, в то время, как другая станция находится в режиме нанесения покрытия. В результате, предусматривается возможность участия каждой станции нанесения покрытия в одной стадии технологического процесса, вследствие чего оптимизируется продолжительность процесса в целом.In addition, it is preferable that the device has a configuration that enables the sequential transportation of the coating station using the conveyor from at least one loading position to at least one pumping position, at least one coating position, and, at least one discharge position. The device in question may comprise at least four coating stations located on the conveyor means such that in each case one of the coating stations is in the loading, evacuating and unloading position, while the other station is in the coating mode . As a result, it is possible for each coating station to participate in one stage of the process, as a result of which the duration of the process as a whole is optimized.
Оптимизация технологического процесса также может быть достигнута в результате уменьшения скорости движения транспортерных средств в ходе нанесения покрытия. В этом случае особенно полезна остановка транспортерных средств в ходе нанесения покрытия. Происходящее при этом отклонение от режима непрерывного процесса способствует улучшенной синхронизации фаз технологического процесса, обычно, имеющих разную длительность.The optimization of the process can also be achieved by reducing the speed of conveyor means during coating. In this case, it is especially useful to stop the conveyor means during coating. The deviation from the continuous process that occurs in this case contributes to improved phase synchronization of the technological process, usually with different durations.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов выполнения изобретения, транспортерные средства включают вращающееся устройство. Это устройство может быть достаточно компактным и иметь достаточно простую конструкцию. Вместе с тем можно использовать прямоугольную систему, которая обладает преимуществом, заключающимся в свободном доступе к станции для нанесения покрытия с двух противоположнных сторон.In accordance with one of the preferred embodiments of the invention, the conveyor means include a rotating device. This device can be quite compact and have a fairly simple design. At the same time, it is possible to use a rectangular system, which has the advantage of free access to the station for coating from two opposite sides.
Плазма может легко генерироваться, по меньшей мере, в одном подрайоне станции для нанесения покрытий с помощью генераторов электромагнитных волн. Предпочтительно генерировать микроволновое излучение, которое легко проходит через полые волноводы и переносит энергию высокой плотности.Plasma can easily be generated in at least one subarea of a coating station using electromagnetic wave generators. It is preferable to generate microwave radiation, which easily passes through hollow waveguides and transfers high-density energy.
Кроме этого, выгодно, когда устройство, согласно настоящему изобретению, включает средства соединения средств для генерации электромагнитных волн, по меньшей мере, с одной станцией для нанесения покрытий. В результате такого решения отпадает необходимость в совместном перемещении средств для генерации электромагнитных волн и станций для нанесения покрытия. Приспособления такого типа могут использоваться для соединения средств для генерации электромагнитных волн, по меньшей мере, с одной станцией нанесения покрытий при достижении определенного участка покрытия.In addition, it is advantageous when the device according to the present invention includes means for connecting means for generating electromagnetic waves with at least one coating station. As a result of such a solution, there is no need for the joint movement of means for generating electromagnetic waves and coating stations. Devices of this type can be used to connect means for generating electromagnetic waves with at least one coating station when reaching a certain area of the coating.
Простая конструкция рассматриваемого устройства особенно предпочтительна в том случае, когда средства для генерации электромагнитных волн находятся в неподвижном положении. В этом случае отпадает необходимость в совместном перемещении рассматриваемых устройств и, по меньшей мере, одной станции для нанесения покрытия. При этом в каждой станции для нанесения покрытий необязательно использовать специальные генераторы плазмы, перемещающиеся с помощью транспортерных средств и значительно повышающие затраты на аппаратуру для устройства нанесения покрытий методом CVD.The simple design of the device in question is particularly preferred when the means for generating electromagnetic waves are in a stationary position. In this case, there is no need for the joint movement of the devices in question and at least one coating station. Moreover, in each coating station, it is not necessary to use special plasma generators moving with the help of conveyor means and significantly increasing the cost of equipment for the CVD coating device.
С целью более быстрого достижения конечного давления, требующегося для плазменного покрытия, предпочтительно использовать, по меньшей мере, два и, предпочтительно, более насосов или их каскадов. Каскады насосов следует адаптировать для работы в различных интервалах давления. В результате последовательного переключения насосных каскадов из положения включено в положение выключено, создается возможность быстрого достижения конечного давления и подачи насоса при значительно меньшей мощности насоса, чем в случае одной стадии с использованием насосных средств.In order to more quickly achieve the final pressure required for the plasma coating, it is preferable to use at least two and, preferably, more pumps or their cascades. Cascades of pumps should be adapted to operate at different pressure ranges. As a result of successive switching of the pumping stages from the on to the off position, it becomes possible to quickly reach the final pressure and pump supply at a significantly lower pump power than in the case of one stage using pumping means.
Кроме этого, устройство в соответствии с настоящим изобретением также может включать средства для последовательного соединения, по меньшей мере, одной станции для нанесения покрытий, по меньшей мере, с двумя насосными каскадами. В результате этого достигается соединение со станцией для нанесения покрытий при определенном положении транспортерных средств, например, в специальных положениях вращения в случае использования роторных транспортерных средств.In addition, the device in accordance with the present invention may also include means for sequentially connecting at least one coating station with at least two pumping stages. As a result of this, a connection is achieved with the coating station at a certain position of the conveyor means, for example, in special rotation positions in the case of using rotor conveyor means.
Для надежной фиксации обрабатываемых деталей в ходе вакуумирования и нанесения покрытия устройство в соответствии с настоящим изобретением также может включать предохранительные приспособления, по меньшей мере, для двух обрабатываемых деталей. Предохранительные приспособления могут также содержать приспособления для приема обрабатываемых деталей в виде полых тел, например в виде бутылей.To securely hold the workpieces during evacuation and coating, the device in accordance with the present invention may also include safety devices for at least two workpieces. Safety devices may also include devices for receiving workpieces in the form of hollow bodies, for example in the form of bottles.
Во всех вариантах выполнения настоящего изобретения используются также средства для напуска технологических газов. Для нанесения покрытий на полые предметы, например на пластмассовые или стеклянные бутыли, это означает, что в полые предметы подают технологические газы. Если полый предмет закреплен в герметизированных приемных устройствах, то имеется возможность создания различных газовых составов во внутренней и внешней области полого предмета. Таким образом, появляется возможность получения различных слоев на внешних и внутренних стенках полых предметов или, например, получения только внутренних или внешних покрытий в том случае, если газовые композиции подбирают таким образом, что плазма генерируется только во внутренней или внешней области.In all embodiments of the present invention, means are also used for the inlet of process gases. For coating hollow objects, such as plastic or glass bottles, this means that process gases are supplied to the hollow objects. If the hollow object is fixed in sealed receiving devices, then it is possible to create various gas compositions in the internal and external regions of the hollow object. Thus, it becomes possible to obtain various layers on the external and internal walls of hollow objects or, for example, to obtain only internal or external coatings if the gas compositions are selected in such a way that the plasma is generated only in the internal or external region.
Область настоящего изобретения также охватывает способ нанесения покрытия на обрабатываемые детали методом CVD, позволяющий создавать экономичные покрытия даже при большой длительности процесса нанесения. Способ нанесения CVD покрытия на обрабатываемые детали, осуществляемый с использованием устройства настоящего изобретения, в которомThe scope of the present invention also encompasses a CVD coating method for workpieces that allows economical coatings to be created even with a long application process. A method for applying a CVD coating to workpieces using the apparatus of the present invention, wherein
- помещают в станцию для нанесения покрытия, по меньшей мере, две обрабатываемые детали,- placed in the station for coating at least two workpiece,
- вакуумируют,- vacuum
- перемещают, по меньшей мере, две обрабатываемые детали с помощью конвейера,- move at least two workpiece using a conveyor,
- генерируют плазму, по меньшей мере, в одном подрайоне станции нанесения покрытий,- generate plasma in at least one subarea of the coating station,
- вентилируют и- ventilate and
- извлекают обрабатываемые деталей.- remove the machined parts.
Генерация плазмы, по меньшей мере, в одном подрайоне приводит к химическим реакциям между компонентами технологического газа, в результате которых образуется плазма. После этого, исходные реагенты реакций, протекающих в плазме, наносятся в виде покрытий на те поверхности деталей, которые граничат с плазмой.Plasma generation in at least one subarea leads to chemical reactions between the components of the process gas, resulting in plasma formation. After that, the initial reagents of the reactions occurring in the plasma are applied in the form of coatings on those surfaces of parts that border the plasma.
В результате обработки множества деталей в единой станции нанесения покрытий, в которой генерируется плазма, возникает возможность увеличения времени обработки в соответствии с числом совместно обрабатываемых или покрываемых деталей без снижения производительности. Для реализации преимуществ нанесения покрытия в общей станции стадия генерации плазмы, по меньшей мере, в одном подрайоне также включает стадию совместного нанесения CVD покрытия, по меньшей мере, на две обрабатываемые детали.As a result of processing many parts in a single coating station in which the plasma is generated, it is possible to increase the processing time in accordance with the number of parts to be processed or coated together without compromising productivity. To realize the benefits of coating in a common station, the plasma generation step in at least one subarea also includes the step of co-applying the CVD coating to the at least two workpieces.
Кроме этого, в соответствии с различными вариантами способа настоящего изобретения, предпочтительно, если, по меньшей мере, одна станция для нанесения покрытий перемещается с помощью транспортерных средств. Так, например, обрабатываемые детали поступательно перемещаются совместно со станцией нанесения покрытий и в результате при движении транспортерного средства могут осуществляться различные стадии обработки.In addition, in accordance with various variants of the method of the present invention, it is preferable if at least one coating station is moved by conveyor means. So, for example, the workpieces are progressively moved together with the coating station and as a result, various processing steps can be carried out when the conveyor means move.
Особенно выгодна такая конфигурация процесса, в которой стадия генерации плазмы, по меньшей мере, в одном подрайоне станции нанесения покрытия включает стадию генерации импульсов плазмы. Кроме этого, импульсная плазма обеспечивает высокую степень превращения энергии в ходе импульса, сохраняя при этом низкий уровень средней мощности во времени.Particularly advantageous is a process configuration in which the plasma generation step in at least one subarea of the coating station comprises a plasma pulse generation step. In addition, pulsed plasma provides a high degree of energy conversion during the pulse, while maintaining a low level of average power over time.
Размещение обрабатываемых деталей на держателях, вводимых в станцию для нанесения покрытий, является особенно предпочтительным для способа, согласно настоящему изобретению, поскольку такая стадия может осуществляться за пределами устройства для нанесения покрытий, вследствие чего образуется пространство для соответствующих устройств, например для захватывающих лопастей манипулятора.Placing the workpieces on the holders introduced into the coating station is particularly preferred for the method according to the present invention, since this step can be carried out outside the coating device, thereby creating a space for the corresponding devices, for example, for the gripping blades of the manipulator.
Особенно выгодное использование пространства достигается в том случае, если обрабатываемые детали расположены в станции нанесения покрытий, по меньшей мере, на двух уровнях. Такое размещение может достигаться, например, в результате соответствующего расположения держателя.Especially advantageous use of space is achieved if the workpieces are located in the coating station at least at two levels. Such placement can be achieved, for example, as a result of the appropriate location of the holder.
Стадия перемещения станции для нанесения покрытий с помощью конвейерных средств может включать стадии передвижения из позиции загрузки в позицию вакуумирования, позицию нанесения покрытия и позицию выгрузки.The step of moving the coating station using conveyor means may include the steps of moving from a loading position to a vacuum position, a coating position, and an unloading position.
Для дополнительной временной оптимизации технологических стадий процесса стадия перемещения станции нанесения покрытий с помощью конвейерных средств может дополнительно включать стадию замедления движения конвейера при нанесении покрытия, особенно, остановку линии при нанесении покрытия.For additional temporary optimization of the technological stages of the process, the stage of moving the coating station using conveyor means may additionally include the stage of slowing down the movement of the conveyor during coating, especially stopping the line during coating.
Кроме этого, стадия генерации плазмы, по меньшей мере, в одном подрайоне станции, предпочтительно, включает стадию генерации электромагнитных волн, особенно микроволн. Кроме этого, стадия генерации плазмы может включать стадию введения технологического газа.In addition, the stage of plasma generation in at least one subarea of the station preferably includes the stage of generating electromagnetic waves, especially microwaves. In addition, the plasma generation step may include the step of introducing the process gas.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов изобретения рассматриваемый способ также включает стадию соединения устройств для генерации электромагнитных волн, по меньшей мере, с одной станцией для нанесения покрытий. Согласно такому решению электромагнитные волны могут создаваться с использованием стационарных устройств, тогда как конвейер со станцией для нанесения покрытий может двигаться за ними и в ходе процесса соединяться со средствами для генерации электромагнитных волн.In accordance with one of the preferred variants of the invention, the considered method also includes the step of connecting devices for generating electromagnetic waves, at least one station for coating. According to this solution, electromagnetic waves can be created using stationary devices, while a conveyor with a coating station can move behind them and, during the process, connect to means for generating electromagnetic waves.
Для быстрого достижения конечного давления, требующегося для вакуумирования, стадия вакуумирования может дополнительно включать стадию последовательного вакуумирования с использованием, по меньшей мере, двух каскадных насосов.To quickly achieve the final pressure required for evacuation, the evacuation step may further include a sequential evacuation step using at least two cascade pumps.
Для нанесения внутреннего покрытия на обрабатываемые изделия в виде полых предметов, например на бутыли, целесообразно также вакуумировать полость внутри обрабатываемых деталей в виде полых предметов. Поэтому, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, при нанесении покрытия на бутыли откачивают внутреннюю часть бутылей. Кроме этого, при нанесении покрытий на обрабатываемые детали такого типа целесообразно, чтобы стадия ввода технологического газа включала стадию его напуска в полость деталей в виде полых бутылей.To apply the internal coating to the workpiece in the form of hollow objects, such as bottles, it is also advisable to vacuum the cavity inside the workpiece in the form of hollow objects. Therefore, in accordance with a preferred embodiment, when coating the bottles, the inside of the bottles is pumped out. In addition, when applying coatings to workpieces of this type, it is advisable that the stage of introducing the process gas include the stage of its inlet into the cavity of the parts in the form of hollow bottles.
Ниже приведено подробное описание настоящего изобретения на основе его предпочтительных вариантов выполнения и со ссылкой на прилагаемые чертежи. На представленных чертежах одинаковые номера ссылочных позиций относятся к одинаковым или идентичным элементам:The following is a detailed description of the present invention based on its preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals refer to the same or identical elements:
на фиг.1 изображен вид в плане первого варианта выполнения изобретения с вращающимся транспортерным средством,figure 1 shows a plan view of a first embodiment of the invention with a rotating conveyor means,
на фиг.2 изображен вид в плане второго варианта выполнения изобретения с вращающимся транспортерным средством,figure 2 shows a plan view of a second embodiment of the invention with a rotating conveyor means,
на фиг.3 изображен вид в плане третьего варианта выполнения изобретения с вращающимся транспортерным средством иfigure 3 shows a plan view of a third embodiment of the invention with a rotating conveyor means and
на фиг.4 изображен вид в плане устройства в соответствии с настоящим изобретением, представленного, как прямоугольный конвейер.figure 4 shows a view in plan of the device in accordance with the present invention, presented as a rectangular conveyor.
Фиг.1 иллюстрирует схематичный план первого варианта выполнения устройства для нанесения покрытий методом CVD согласно изобретению, которое в целом отмечено позицией 1. Согласно рассматриваемому варианту выполнения устройство 1 включает транспортерное средство 2 в виде вращающегося конвейера. На вращающемся конвейере размещены четыре станции для нанесения покрытия 31, 32, 33, 34.Figure 1 illustrates a schematic plan of a first embodiment of a CVD coating device according to the invention, which is generally indicated by 1. According to this embodiment,
Обрабатываемые детали, на которые наносят покрытия, размещены в держателях в виде конвейерных плит 51, 52, 53, 54, которые подаются в станции для нанесения покрытий 31-34.The workpieces to be coated are placed in the holders in the form of
Обрабатываемые детали закрепляют на плитах с использованием подходящих крепежных приспособлений или приемных средств 7. В этом случае, операции размещения обрабатываемых деталей на плитах и их удаления с плит могут осуществляться, например, с помощью захватывающих приспособлений манипулятора. В варианте выполнения устройства 1, изображенного на фиг.1, на каждой плите имеется 16 приемных устройств. Соответственно, в этом случае на каждой станции может проводиться покрытие 16 обрабатываемых деталей.The workpieces are fixed on the plates using suitable fastening devices or receiving
Обрабатываемые изделия, закрепленные на одной из плит 51-54, подаются на станцию нанесения покрытий 31-34, когда указанная станция на транспортерном средстве 2 находится в позиции загрузки 9. Позиция загрузки соответствует определенному углу вращения или интервалу углов вращения вращающегося конвейера.The processed products, fixed on one of the plates 51-54, are fed to the coating station 31-34, when the specified station on the conveyor means 2 is in the loading position 9. The loading position corresponds to a certain rotation angle or the rotation angle range of the rotating conveyor.
В каждом случае, когда одна из станций нанесения покрытий, например станция 31 на фиг.1, находится в позиции загрузки, одна из других станций нанесения покрытий 32, 33, 34 находится в позиции вакуумирования 11, позиции нанесения покрытия 13 и позиции разгрузки 15.In each case, when one of the coating stations, for example,
При подаче плиты на станцию нанесения покрытий 31 последняя может закрываться, и станции перемещаются по транспортерному средству 2 до тех пор, пока станция 31 не достигнет позиции вакуумирования 11. При состоянии устройства, изображенном на фиг.1, станция нанесения покрытий 32 с вдвинутой в нее плитой 52 находится в позиции накачивания. В этой позиции станция нанесения покрытий 32 соединяется с вакуумирующими средствами 19 с помощью подходящих приспособлений. Согласно рассматриваемому варианту выполнения, соединительные средства включают вакуумные линии 17. Средства вакуумирования могут, например, включать комбинации насосов различного типа, последовательно соединенные друг с другом с помощью соединительных средств, с целью обеспечения оптимальной мощности нагнетания для создания давления, превалирующего в станции нанесения покрытий 32. В отличие от случая, представленного на фиг.1, средства вакуумирования 19 могут располагаться во внутренней области 21 вращающегося конвейера с целью обеспечения максимально компактной конструкции рассматриваемого устройства.When the plate is fed to the
После вакуумирования станции нанесения покрытий конвейер приводится в движение, и станция нанесения покрытий попадает в позицию нанесения покрытий 13. В позиции нанесения покрытия 13 к станции присоединяются микроволновые генераторы 25. Эта операция может осуществляться с помощью подходящих волноводов 23, причем на фиг.1 изображен только один полый волновод. Для всех описанных вариантов выполнения целесообразно, чтобы станции нанесения покрытий соединялись с помощью множества полых волноводов 23, например по одному волноводу на обрабатываемую деталь, с целью обеспечения однородного распределения излучения в станции нанесения покрытий.After evacuation of the coating station, the conveyor is driven, and the coating station falls into the coating position 13. At the coating position 13,
При перемещении станции в положение нанесения покрытия 13 в станцию подают технологический газ, подходящий для нанесения покрытия, а требующееся технологическое давление создают с помощью насосного устройства 194, включающего подходящие насосы. Насосное устройство 194, соединенное со станцией нанесения покрытий, находящейся в позиции нанесения покрытия 13, с помощью линии 17, способно откачивать технологические газы, подаваемые в ходе нанесения покрытий с помощью специальных средств, не показанных на фигуре, в результате чего создается возможность газообмена в ходе операции нанесения покрытия. После этого под действием микроволн, излучаемых на станции нанесения покрытий с помощью устройства 25, во внутренней части станции генерируется плазма, в результате чего за счет химических реакций, протекающих в плазме, на поверхностях обрабатываемых деталей, находящихся в области плазмы, формируется CVD слой.When the station is moved to the coating position 13, a process gas suitable for coating is supplied to the station, and the required process pressure is created using a
В случае обрабатываемых деталей в виде полых изделий, например, пластмассовых бутылей, газ также может подаваться во внутреннюю часть полого тела. С этой целью, приемные средства 7 пластин конвейера конструируют таким образом, что совместно с закрепленными обрабатываемыми деталями они образуют замкнутую полость, частично ограниченную внутренними стенками обрабатываемых деталей, имеющих форму полых тел. Далее в указанную полость подают технологический газ. Под воздействием микроволнового излучения образуется плазма и на внутренние поверхности деталей или полостей, образованных с помощью приемных средств 7 и обрабатываемых деталей, наносятся слои покрытия. В результате этого, может осуществляться нанесение покрытия на внутренние поверхности обрабатываемых деталей в виде полых тел. При введении в полости технологического газа плазма не образуется за пределами указанных полостей при малых значениях давления, создаваемого при вакуумировании. Для вакуумирования только образующихся полостей могут использоваться средства 19, в результате чего оставшиеся части станции нанесения покрытий находятся под стандартным давлением. В этом случае, из-за высокой плотности газа и соответствующей короткой длины свободного пробега молекул газа в этих частях станции плазма не образуется.In the case of workpieces in the form of hollow products, for example, plastic bottles, gas can also be supplied to the interior of the hollow body. To this end, the receiving means 7 of the conveyor plates are designed in such a way that, together with the fastened workpieces, they form a closed cavity partially limited by the internal walls of the workpieces having the form of hollow bodies. Next, process gas is supplied to the cavity. Under the influence of microwave radiation, a plasma is formed and coating layers are deposited on the inner surfaces of the parts or cavities formed by the receiving means 7 and the workpieces. As a result of this, coating may be applied to the internal surfaces of the workpieces in the form of hollow bodies. When introduced into the cavity of the process gas, the plasma does not form outside the specified cavities at low values of the pressure created by evacuation. To evacuate only the cavities formed, means 19 can be used, as a result of which the remaining parts of the coating station are under standard pressure. In this case, due to the high gas density and the corresponding short mean free path of gas molecules, no plasma is formed in these parts of the station.
Кроме этого, в случае использования обрабатываемых деталей в виде полых предметов, имеется возможность введения различных газов в полости и оставшиеся части станции нанесения покрытия. Таким образом, на внутренние и внешние стенки обрабатываемой детали могут наноситься слои покрытия различного типа. Так, например, на внутреннюю поверхность пластмассовых бутылей может наноситься покрытие, препятствующее диффузии, а на внешнюю поверхность - УФ-защитное покрытие.In addition, in the case of using machined parts in the form of hollow objects, it is possible to introduce various gases into the cavities and the remaining parts of the coating station. Thus, various types of coating layers can be applied to the internal and external walls of the workpiece. So, for example, a coating that prevents diffusion can be applied to the inner surface of plastic bottles, and a UV protective coating can be applied to the outer surface.
После завершения операции по нанесению покрытия станция нанесения покрытий перемещается с помощью транспортерного средства в позицию разгрузки 15, где с помощью подходящего устройства осуществляют извлечение плиты с покрытыми деталями.After the coating operation is completed, the coating station is moved by conveyor means to the discharge position 15, where, using a suitable device, the plate with the coated parts is removed.
В ходе всего технологического процесса может осуществляться непрерывное движение транспортерного средства. Однако целесообразно приостанавливать движение конвейера в ходе операции нанесения покрытия, поскольку при использовании стационарных микроволновых генераторов 25 нет необходимости в передвижении полых волноводов 23. Операции соединения со средствами вакуумирования и откачивания также могут осуществляться без затруднений при неподвижном транспортерном средстве.Throughout the entire process, continuous movement of the conveyor means may occur. However, it is advisable to suspend the movement of the conveyor during the coating operation, since when using
Ниже описывается фиг.2, на которой схематично представлен еще один вариант выполнения устройства 1 настоящего изобретения.Figure 2 is described below, in which another embodiment of the
В этом предпочтительном варианте выполнения устройства 1 для нанесения покрытий методом CVD используется восемь станций для нанесения покрытий 31-38. Держатели 51-58 в виде конвейерных плит, в каждом случае, предназначены для приема восьми обрабатываемых деталей. В отличие от варианта, проиллюстрированного на фиг.1, станции нанесения покрытий 31-38 последовательно перемещаются вместе с конвейером во множество позиций вакуумирования и нанесения покрытия. Блок-диаграммной стрелкой показано направление вращения конвейера.In this preferred embodiment of the
Как изображено на фиг.2, станция нанесения покрытий 32 находится в первой позиции вакуумирования, станция 33 находится во второй позиции вакуумирования и станция 34 находится в третьей позиции вакуумирования.As shown in FIG. 2, the
В соответствии с рассматриваемым вариантом выполнения изобретения, средства для вакуумирования станций нанесения покрытий включают насосные устройства 191, 192 и 193 для каждой позиции вакуумирования и станция нанесений покрытий, находящаяся в одной из указанных позиций, соединена с каждым из указанных насосных устройств 191, 192, 193.According to an embodiment of the invention, the means for evacuating the coating stations include pumping
В этом случае, в станциях нанесения покрытий устанавливают требуемое вакуумметрическое давление. Насосные устройства могут быть оптимизированы для работы в различных интервалах давления с целью достижения эффективного вакуумирования станции нанесения покрытий даже при относительно низкой мощности насоса.In this case, the required vacuum pressure is set in the coating stations. Pumping devices can be optimized to operate at different pressure ranges in order to achieve efficient evacuation of the coating station even with relatively low pump power.
Вариант выполнения, изображенный на фиг.2, также отличается от варианта, проиллюстрированного на фиг.1 тем, что CVD покрытие может наноситься во множестве позиций. В устройстве, показанном на фиг.2, станция для нанесения покрытий находится в первой позиции нанесения покрытия, станция 36 находится во второй позиции нанесения покрытия, а станция 37 находится в третьей позиции нанесения покрытия. В каждой из перечисленных позиций станцию нанесения покрытий соединяют с микроволновыми генераторами 25 с помощью полых волноводов 23. В результате воздействия микроволн, проходящих по полому волноводу 23 на станцию нанесения покрытий, происходит генерация плазмы на участках, в которых имеется технологический газ, вследствие чего продукты реакции, образовавшиеся в плазме, наносятся на те поверхности обрабатываемых деталей, которые находятся в контакте с плазмой. Как и в варианте, представленном на фиг.1, рассматриваемый вариант предусматривает нанесение внутреннего покрытия на обрабатываемые детали в виде полых изделий, например на пластмассовые бутыли. Возможна также подача различных технологических газов в индивидуальные позиции, после чего в каждой из таких позиций могут наноситься различные покрытия. Для осуществления газового обмена в ходе нанесения покрытия станции для нанесения покрытий, находящиеся в позициях нанесения покрытия, соединены с дополнительным насосным устройством 194 с помощью нагнетательной линии 17.The embodiment depicted in FIG. 2 also differs from the embodiment illustrated in FIG. 1 in that the CVD coating can be applied in a plurality of positions. In the device shown in FIG. 2, the coating station is in the first coating position,
Плиты конвейера могут подаваться и выводиться таким же образом, как в варианте, показанном на фиг.1. В устройстве 1, изображенном на фиг.2, станция для нанесения покрытия 31 находится в позиции подачи, а станция 38 - в позиции разгрузки.Conveyor plates may be fed and output in the same manner as in the embodiment shown in FIG. 1. In the
Далее описывается фиг.3, на которой иллюстрируется другой вариант выполнения настоящего изобретения. Рассматриваемый вариант выполнения включает 16 станций для нанесений покрытий 31-45, в которых, аналогично вариантам, проиллюстрированным на фиг.1 и 2, размещаются держатели в виде плит 51-64 конвейера. Плиты 51-64 имеют приемные средства 7 для размещения в каждом случае четырех обрабатываемых деталей. Как и в варианте, представленном на фиг.2, станции для нанесений покрытий вакуумируют на трех стадиях вакуумной откачки посредством насосных устройств 191, 192, 193. В этом случае, две позиции вакуумирования, на которых находятся станции нанесения покрытий 35 и 36, в соответствии с позицией устройства 1, изображенного на рисунке, относятся к конечной стадии откачивания 193. Поэтому станции нанесения покрытий соединяются с последней стадией откачивания вдвое чаще, чем с другими стадиями откачивания. Такой режим обладает преимуществами, поскольку всасывающая мощность вакуумных насосов падает по мере повышения давления.Next, FIG. 3 is described, which illustrates another embodiment of the present invention. The considered embodiment includes 16 coating stations 31-45, in which, similarly to the options illustrated in FIGS. 1 and 2, holders in the form of conveyor plates 51-64 are placed. Plates 51-64 have receiving means 7 for accommodating in each case four workpieces. As in the embodiment of FIG. 2, the coating stations are evacuated at three stages of vacuum pumping by means of pumping
Покрытие наносится в две стадии, первая из которых соответствует двум позициям нанесения покрытия, а вторая стадия - четырем позициям нанесения покрытия. Для этой цели станции нанесения покрытий снова присоединяют к полым волноводам 23, соединенным с микроволновыми генераторами 251 и 252. В ходе изменения позиции нанесения покрытия полые волноводы могут присоединяться снова или продвигаться дальше во избежание нарушения нанесения CVD покрытия.The coating is applied in two stages, the first of which corresponds to two coating positions, and the second stage to four coating positions. For this purpose, the coating stations are again connected to the
На фиг.4 изображена схема устройства согласно изобретению, сконструированного в виде прямоугольного конвейера. Транспортерное устройство 2 в соответствии с таким вариантом включает конвейерную цепь 22, движение которой направляется вращающимися элементами 23. Направление движения конвейерной цепи 22 вокруг барабанов 24 указано стрелкой. Приемные средства 7, предназначенные для приема и закрепления бутылей 4, крепятся на конвейерной цепи. Бутыли 4 вставляются и вынимаются на противоположной стороне от конвейерной цепи 22. В результате такой конструкции устройство 1 очень компактно.Figure 4 shows a diagram of a device according to the invention, designed in the form of a rectangular conveyor.
Прежде всего, бутыли 4 транспортируются в устройство 1 по рельсу 29 с помощью шнека винтового конвейера 47, после чего они подаются в приемные приспособления с помощью толкателя 27. Конструкция толкателя 27 позволяет одновременно подавать в приемные средства 7 множество бутылей. Бутыли 4 подаются на толкатель 27 через определенные интервалы времени, соответствующие расстоянию между приемными средствами 7 на конвейерной цепи, с помощью винтового конвейера 47. В качестве альтернативы толкателю могут использоваться один или более захватных лопастей манипулятора или аналогичные средства. Кроме этого, приемные средства 7 также могут иметь зажимы для крепления бутылей.First of all, the
Бутыли, закрепленные в приемных средствах 7, транспортируются на противоположную сторону конвейерной цепи 22. На следующей стадии станция для нанесения покрытий опускается вниз, в результате чего бутыли поступают в станцию, находясь на верхней стороне конвейера. В отличие от описанных выше вариантов, в рассматриваемом варианте станция нанесения покрытий не перемещается вместе с конвейером 2. В данном случае станция нанесения покрытий сконструирована таким образом, что принимаемое ею количество бутылей 4 соответствует числу бутылок одновременно подаваемых в приемные средства толкателем 27, что позволяет использовать преимущества одновременного нанесения покрытия на множество обрабатываемых предметов в общей станции нанесения покрытий в соответствии с настоящим изобретением. В качестве примера, на фиг.4 проиллюстрирована версия рассматриваемого варианта выполнения, в которой для нанесения покрытия на четыре бутыли каждый раз используется одна станция.The bottles fixed in the receiving means 7 are transported to the opposite side of the
После этого, во внутренней части станции создается вакуум с помощью символически изображенных средств 19 вакуумирования, присоединенных к станции нанесения покрытий через одну или более вакуумных линий 17.After that, a vacuum is created in the interior of the station using the symbolically depicted evacuation means 19 connected to the coating station through one or more vacuum lines 17.
Далее, внутрь бутылей 4 может подаваться технологический газ, где он может генерировать плазму с помощью генераторов микроволнового излучения 25, соединенных со станцией нанесений покрытий через полые волноводы 23. Микроволновые генераторы 25 и средства вакуумирования 19 могут быть фиксировано соединены со станцией нанесения покрытий 3 и подниматься и опускаться вместе с ней. Такие приспособления также могут быть присоединены к станции нанесения покрытий 3 посредством гибких или разъединяемых соединений, вследствие чего средства 25 и 19 могут находиться в стационарном состоянии.Further, a process gas can be supplied inside the
После несения покрытия внутреннюю часть станции подвергают вентиляции, станцию нанесения покрытий снова поднимают и бутылки транспортируют с помощью конвейерной цепи на противоположную сторону конвейера. Далее бутылки 4 могут выгружаться из приемных средств 7 с помощью перемещающих средств 48 и подаваться на конвейерную ленту 30 с целью перемещения на ней. Такая конструкция позволяет перемещать бутылки в устройство 1 и продвигать их вперед в вертикальном положении, в результате чего для такого перемещения, без существенных изменений, может применяться конвейерная технология, используемая в разливочных установках.After coating, the inside of the station is ventilated, the coating station is again lifted and the bottles are transported using a conveyor chain to the opposite side of the conveyor. Further, the
Перечень ссылочных позицийList of Reference Items
Claims (28)
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10223288.1 | 2002-05-24 | ||
| DE10223288 | 2002-05-24 | ||
| DE10224934.2 | 2002-06-04 | ||
| DE2002124934 DE10224934B4 (en) | 2002-06-04 | 2002-06-04 | Apparatus and method for CVD coatings |
| DE10225609.8 | 2002-06-07 | ||
| DE10227637.4 | 2002-06-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003115594A RU2003115594A (en) | 2004-12-27 |
| RU2338006C2 true RU2338006C2 (en) | 2008-11-10 |
Family
ID=40230517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003115594/02A RU2338006C2 (en) | 2002-05-24 | 2003-05-26 | Device for application of coating by method of chemical deposition from gas phase |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2338006C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2434080C2 (en) * | 2007-03-16 | 2011-11-20 | Мицубиси Хеви Индастриз Фуд Энд Пэкеджинг Машинери Ко., Лтд. | Device for forming barrier film, procedure for formation of barrier films and container with barrier film coating |
| CN108385081A (en) * | 2018-05-04 | 2018-08-10 | 昆山木利机械设计有限公司 | A kind of double storehouse automatic film coating devices |
| RU2762700C1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-12-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Roll-type cvd reactor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB515148A (en) * | 1937-05-29 | 1939-11-28 | Bosch Gmbh Robert | Apparatus for the metallising of objects in vacuo by metal vaporising or cathode sputtering |
| US3931789A (en) * | 1973-04-28 | 1976-01-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Vapor deposition apparatus |
| US5324361A (en) * | 1991-06-19 | 1994-06-28 | Schott Glaswerke | Apparatus for coating cap-shaped substrates |
| US6335054B1 (en) * | 1998-02-19 | 2002-01-01 | Leybold Systems Gmbh | Air lock for introducing substrates to and/or removing them from a treatment chamber |
-
2003
- 2003-05-26 RU RU2003115594/02A patent/RU2338006C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB515148A (en) * | 1937-05-29 | 1939-11-28 | Bosch Gmbh Robert | Apparatus for the metallising of objects in vacuo by metal vaporising or cathode sputtering |
| US3931789A (en) * | 1973-04-28 | 1976-01-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Vapor deposition apparatus |
| US5324361A (en) * | 1991-06-19 | 1994-06-28 | Schott Glaswerke | Apparatus for coating cap-shaped substrates |
| RU2087587C1 (en) * | 1991-06-19 | 1997-08-20 | Шотт Глазверке | Apparatus for applying dielectric coatings onto inner surface of hemispherically-shaped carriers |
| US6335054B1 (en) * | 1998-02-19 | 2002-01-01 | Leybold Systems Gmbh | Air lock for introducing substrates to and/or removing them from a treatment chamber |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2434080C2 (en) * | 2007-03-16 | 2011-11-20 | Мицубиси Хеви Индастриз Фуд Энд Пэкеджинг Машинери Ко., Лтд. | Device for forming barrier film, procedure for formation of barrier films and container with barrier film coating |
| US8950356B2 (en) | 2007-03-16 | 2015-02-10 | Mitsubishi Heavy Industries Food & Machinery Co., Ltd. | Barrier-film forming apparatus, barrier-film forming method, and barrier-film coated container |
| CN108385081A (en) * | 2018-05-04 | 2018-08-10 | 昆山木利机械设计有限公司 | A kind of double storehouse automatic film coating devices |
| CN108385081B (en) * | 2018-05-04 | 2024-01-12 | 华仪行(北京)科技有限公司 | Automatic coating device in two storehouses |
| RU2762700C1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-12-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Roll-type cvd reactor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20030232150A1 (en) | CVD coating device | |
| CN100412230C (en) | Multi-position coating apparatus and method for plasma coating | |
| US20050223988A1 (en) | Coating device comprising a conveying device | |
| US11939200B2 (en) | Apparatus and method for treating containers | |
| US7699933B2 (en) | Method and device for the plasma treatment of workpieces | |
| KR102197576B1 (en) | Apparatus for spatial atomic layer deposition with recirculation and methods of use | |
| US20050233077A1 (en) | Method and device for plasma treating workpieces | |
| CN111479764B (en) | Device for treating containers | |
| JP2004003026A (en) | Chemical vapor deposition treatment system | |
| US20130186336A1 (en) | Device for plasma treatment of workpieces | |
| US20220212818A1 (en) | Machine arrangement and method for filling and sealing containers | |
| KR102265176B1 (en) | Film formation apparatus | |
| RU2338006C2 (en) | Device for application of coating by method of chemical deposition from gas phase | |
| CN214242861U (en) | Device for treating containers | |
| CN111235552B (en) | A preheating type tubular PECVD device and control method thereof | |
| CN212103003U (en) | Device for coating containers | |
| US20200140994A1 (en) | System, method and support for coating eyeglass lenses | |
| CN114585584B (en) | Device and method for filling a container | |
| US20100319620A1 (en) | Vapor deposition apparatus | |
| RU2003115594A (en) | DEVICE FOR COATING BY CHEMICAL DEPOSITION METHOD FROM GAS PHASE | |
| JP7770106B2 (en) | Film forming equipment | |
| CA1310300C (en) | Plasma treatment method and apparatus with multiple tanks | |
| KR20010109401A (en) | Continuous type plasma cleaning method | |
| CN101855698B (en) | Device for the plasma treatment of workpieces |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090527 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110620 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150527 |