DE3440651C1

DE3440651C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenvorbehandlung von Werkstücken mittels Niederdruckplasma

Info

Publication number: DE3440651C1
Application number: DE19843440651
Authority: DE
Inventors: Guido Dipl.-Chem. Dr. 8024 Oberhaching Bell
Original assignee: BMP PLASMATECHNOLOGIE GmbH
Current assignee: BMP PLASMATECHNOLOGIE GmbH
Priority date: 1984-11-07
Filing date: 1984-11-07
Publication date: 1990-02-15

Description

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Oberflächenvorbehandlung von Werkstücken mittels Niederdruckplasma, Fig. 2 einen Schnitt gemäß 1141 in Fig. 1, F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Mikrowellengenerators.
Die Durchlaufanlage 1, durch die Werkstücke 25 transportiert werden, weist eine Einlaßschleuse 2 auf.
Die Einlaßschleuse 2 kann durch ein Eintrittstor 3 und ein Austrittstor 4 an ihrer Einlaßseite bzw. ihrer Auslaßseite geöffnet bzw. verschlossen werden. Die Einlaßschleuse 2 ist an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe über die Leitung 5 angeschlossen und hat ein Belüftungsventil 30. Die Einlaßschleuse 2 ist an einen Reaktor 6 angeflanscht. Der tunnelförmige Reaktor 6 hat mehrere z. B. acht Mikrowellengeneratoren 7, die ringförmig auf dem tunnelförmigen Reaktor 6 angeordnet sind. Jeder Mikrowellengenerator 7 hat ein Vakuumgefäß 8.
Jedes Vakuumgefäß ist über eine Leitung 10 an ein nicht dargestelltes Gaszuführsystem angeschlossen. Das Vakuum wird über die Leitung 11 angelegt. Jedes Vakuumgefäß 8 hat eine Öffnung 9. Die Öffnungen 9 weisen in die Durchlaufanlage 1.
Die Abmessungen der metallischen Gehäusekörper, d. h. der Resonatoren jedes Mikrowellengenerators, nämlich das Verhältnis Breite zur Höhe zur Tiefe, sind eine Funktion der Wellenlänge Lambda.
Der Reaktor 6 ist an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe über die Leitung 11 angeschlossen.
Nachfolgend an den Reaktor 6 ist eine Auslaßschleuse 12 angeflanscht. Die Auslaßschleuse 12 kann durch ein Eintrittstor 13 und ein Austrittstor 14 an ihrer Einlaßseite bzw. ihrer Auslaßseite geöffnet bzw. verschlossen werden. Die Auslaßschleuse 12 ist an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe über die Leitung 15 angeschlossen und hat ein Belüftungsventil 32.
Eine aus angetriebenen Rollen 16 bestehende Transportvorrichtung beginnt vor der Einlaßschleuse 2 und endet nach der Auslaßschleuse 12, d. h. sie durchläuft die Einlaßschleuse 2, den Reaktor 6 und die Auslaßschleuse 12.
Der Zeitpunkt des Öffnens bzw. des Schließens der Eintrittstore 3 bzw. 13 und der Austrittstore 4 bzw. 14 und der Betrieb der Vakuumpumpen über die Leitungen 5 bzw. 15 wird über nicht dargestellte Lichtschranken bzw. Taster gesteuert.
Bei einer besonders günstigen Ausbildung jedes der Mikroweilengeneratoren 7 ist das Vakuumgefäß 20 (Fig.3) etwa halbkugelig ausgebildet, wobei die Öffnung der Halbkugel in die Durchlaufanlage 1, d. h. in den Reaktor 6 zeigt. Die Gaszuführung erfolgt hier durch die Bodenplatte 21 mit einer Zuführung 22. Das Vakuumgefäß 20 besteht aus Quarz oder Al203.
Die Werkstücke 25 werden vor der Einlaßschleuse auf die Rollen 16 gelegt. Während das Eintrittstor 3 geöffnet ist, ist das Austrittstor 4 geschlossen, und die Rollen 16 befördern ein Werkstück 25 in die Einlaßschleuse.
Nachdem das Werkstück 25 sich in der Einlaßschleuse 2 befindet, wird das Eintrittstor 3 geschlossen und über die Leitung 5 in der Einlaßschleuse ein Vakuum erzeugt.
Nachdem das Vakuum in der Einlaßschleuse 2 und im Reaktor 6 gleich sind, wird das Austrittstor 4 geöffnet, und das Werkstück 25 bewegt sich auf den Rollen weiter durch den Reaktor 6. Sofort nachdem das Werkstück 25 die Einlaßschleuse 2 verlassen hat, wird das Austrittstor 4 wieder geschlossen. Die Einlaßschleuse wird daraufhin über das Belüftungsventil 30 auf Umgebungsdruck gebracht und das Eintrittstor 3 geöffnet, so daß ein weiteres Werkstück 25 kontinuierlich in die Einlaßschleuse 2 transportiert werden kann.
Beim Durchlaufen des Reaktors 6 auf den Rollen 16 wird das Werkstück 25 durch das im Reaktor 6 vorhandene Niederdruckplasma oberflächenvorbehandelt. Vor Erreichen des Eintrittstors 13 der Auslaßschleuse 12 ist die Auslaßschleuse 12 auf das gleiche Vakuum wie das im Reaktor 6 vorhandene Vakuum evakuiert worden.
Das Eintrittstor 13 wird geöffnet, das Werkstück 25 wird kontinuierlich in die Auslaßschleuse 12 transportiert, das Austrittstor 13 wird wieder geschlossen. Nach Schließen des Austrittstors 13 wird die Auslaßschleuse 12 über das Belüftungsventil 32 auf Umgebungsdruck gebracht und danach das Austrittstor 14 geöffnet, so daß kontinuierlich ohne Unterbrechungen das Werkstück 25 mittels der Rollen 16 nach außen transportiert werden kann. Die Länge der Durchlaufstrecken der Einlaßschleuse 2, des Reaktors 6 und der Auslaßschleuse 12 ist so ausgelegt, daß bei taktweisem Öffnen und Schließen der Eintrittstore 3 bzw. 13 und der Austrittstore 4 bzw. 14 der Betrieb der Transportvorrichtung kontinuierlich erfolgen kann.
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Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung von Werkstücken mittels Niederdruckplasma, bei dem ein Werkstück zur Oberflächenbehandlung in einen Reaktor gebracht wird, bei dem danach der Reaktor geschlossen wird, bei dem dann Vakuum im Reaktor erzeugt wird, bei dem danach im Reaktor das Niederdruckplasma mittels eines Mikrowellengenerators erzeugt wird, bei dem danach der Reaktor geöffnet und das oberflächenvorbehandelte Werkstück entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, - daß das Niederdruckplasma in einer mittels Schleusen verschließbaren als Reaktor ausgebildeten Durchlaufanlage mittels Mikrowellengenerator kontinuierlich erzeugt wird, - daß die Werkstücke kontinuierlich durch den Reaktor transportiert und dem Niederdruckplasma ausgesetzt werden und - daß die Oberflächenvorbehandlung bei Werkstücken aus Kunststoff angewendet wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem an eine Vakuumanlage angeschlossenen Reaktor, und mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen, dadurch gekennzeichnet, - daß die Vorrichtung als kontinuierlich arbeitende Durchlaufanlage (1) ausgebildet ist, welche auf der Einlaßseite des Reaktors (6) eine Einlaßschleuse (2) aufweist, die an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist und die ein Belüftungsventil (30) aufweist, auf der Auslaßseite des Reaktors (6) eine Auslaßschleuse (12) aufweist, die an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist und die ein Belüftungsventil (32) aufweist, beginnend vor der Einlaßschleuse (2) und endend nach der Auslaßschleuse (12) eine durch die Einlaßschleuse (2), durch den Reaktor (6) und durch die Auslaßschleuse (12) verlaufende kontinuierlich fördernde Transportvorrichtung aufweist und - daß die Einrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen aus mindestens einem oder mehr Mikrowellengeneratoren (7) besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern des Öffnens und Schließens der Einlaßtore (3 bzw. 13) und Auslaßtore (4 bzw. 14) und zum Starten und Stoppen der Vakuumpumpen der Einlaßschleuse (2) und der Auslaßschleuse (12) Taster oder Lichtschranken angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung ein angetriebene Rollen (16) aufweisendes Rollensystem ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung ein angetriebenes Förderband ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mikrowellengene- rator (7) als eine als Gigahertzresonator dienende Metallkammer ausgebildet ist, in der ein Vakuumgefäß (8) für die Plasmaanregung angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumgefäß (8) als Röhre ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumgefäß (8) als Halbkugel ausgebildet ist, wobei die Öffnung der Halbkugel in die Durchlaufanlage (1) weist.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mikrowellengenerator (7) eine Leistung von 1 bis 2 kW hat.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung von Werkstücken mittels Niederdruckplasma gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Es ist bereits eine gattungsgemäße Vorrichtung für Oberflächenkonversionen und entnehmbar auch ein gattungsgemäßes Verfahren für Oberflächenkonversionen im Niederdruckplasma bekannt (DE-OS 32 18 307).

Diese bekannte Vorrichtung umfaßt einen Reaktor und einen Mikrowellengenerator. Der Reaktor ist direkt mit dem Mikrowellengenerator über ein Generatorfenster verbunden. Der Reaktor wird über eine Tür mit zu behandelnden Siliciumscheiben bestückt. Die Tür wird geschlossen. Der Reaktor wird gegebenenfalls beheizt und über einen Stutzen mit Vakuum beaufschlagt und mit Reaktionsgas versorgt. Der Mikrowellengenerator wird in Be#trieb genommen und das Niederdruckplasma erzeugt. Nach Ablauf der Oberflächenkonversion wird der Mikrowellengenerator abgeschaltet, der Reaktor belüftet und auf Umgebungsdruck gebracht, die Tür geöffnet und die Siliciumscheiben entnommen. Dann beginnt der Zyklus neu.

Dieses bekannte Verfahren bzw. diese bekannte Vorrichtung arbeiten verfahrenstechnisch zufriedenstellend.

Für eine Großserienproduktion und für große Teile komplizierter Geometrie ist dieses bekannte Verfahren bzw. diese bekannte Vorrichtung aus wirtschaftlichen Gründen und auch aus technischen Gründen nicht einsetzbar.

Die Kosten für die Oberflächenbehandlung bei Großserien von Massenartikeln sind bei diesem diskontinuierlich arbeitenden Verfahren bzw. bei dieser Vorrichtung unvertretbar hoch. Außerdem ist bei großen Teilen komplizierter Geometrie die Gleichmäßigkeit der Oberflächenkonversion nicht ausreichend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenvorbehandlung von Werkstücken zur Verfügung zu stellen, das auf Grund seiner Verfahrensweise bzw. der Ausbildung der Vorrichtung den Anwender in die Lage versetzt, kostengünstig qualitativ hochwertig oberflächen behandelte Werkstücke herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 bzw. die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.