(57)【要約】本発明は、中空体のコーティング、特にＰＩＣＶＤでプラスチック製飲料用ボトルの内部をコーティングする装置および方法に関する。  本発明の目的は、柔軟なプロセスシーケンス、高処理量、改善された流体供給、および高品質のコーティングを保証することである。  本発明は具体的には、それぞれ少なくとも１つのワークピースを受容する２つの反応器を有する処理デバイス、流体供給装置、および流体の処理デバイスへの供給を制御するのに使用することができる少なくとも１つの流体制御デバイスを含む回転装置を提案する。真空ポンプをローター上に配置して真空ポンプがローターと共に回転するようにすることが好ましい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピース、特に中空体ワークピースの処理装置（３０）であって、
少なくとも１つのワークピースを受容する少なくとも１つの処理デバイス（１０１）；
該処理デバイスに流体を供給する流体供給装置（８０）；および
該処理デバイス（１０１）への流体の供給を制御するために使用することができる少なくとも１つの流体制御デバイス（４０）を有する処理装置（３０）。
【請求項２】
前記流体制御デバイスが第１のバルブ構成（５０）を有している請求項１に記載の装置（３０）。
【請求項３】
複数の処理デバイス（１０１〜１１２）を有しており、前記流体制御デバイス（４０）が複数のバルブ群（５０１〜５１２）を有しており、各処理デバイスに１つのバルブ群が割り当てられている請求項１または２に記載の装置（３０）。
【請求項４】
複数の処理フェーズ（Ｓ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、Ｅ、Ａ）を規定しており、各処理フェーズに、前記流体制御デバイス（４０）の所定の状態であって、特に各フェーズに公式によって可変的に設定可能である状態が割り当てられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項５】
各処理デバイス（１０１〜１１２）が前記各処理フェーズを通過し、各処理フェーズ（Ｓ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、Ｅ、Ａ）が各処理デバイスに属する前記バルブ群（５０１〜５１２）の所定の状態に関係付けられている請求項４に記載の装置（３０）。
【請求項６】
前記流体制御デバイス（４０）を制御信号によって制御することができる請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項７】
少なくとも第１および第２の処理フェーズ（ＢＩ、ＢＩＩ）を規定しており、前記ワークピースがそれぞれ前記第１および第２の処理フェーズ中に第１および第２の被覆物でコーティングされる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項８】
各処理デバイス（１０１〜１１２）に、同一サイズの所定の開口を有する少なくとも１つの隔膜（６０１ａ〜６１２ａ）が割り当てられている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項９】
少なくとも１つの制御バルブ（７６、７８）を有しており、それによって処理圧力を設定し、制御することができる請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項１０】
前記流体を前記各処理デバイス（１０１〜１１２）に分配することができる流体分配デバイス（４２ａ、４２ｂ）と、前記流体の流れる方向で見て該流体分配デバイスの上流側に配置された流量設定手段（８８ａ、９２ａ）、好ましくは熱または圧力ベースのマスフローコントローラとを有している請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項１１】
前記流体供給装置（８０）が複数の流体、好ましくは第１に金属あるいはケイ素含有、または炭化水素含有流体と、第２に酸素、窒素、アルゴン、またはヘリウム、特に好ましくはＨＭＤＳＯ／Ｏ２、ＨＭＤＳＮ／Ｏ２を含む少なくとも１つのさらなる流体との混合物を使用可能にし、各バルブ群（５０１〜５１２）が流体ごとにバルブ（５０１ａ〜５１２ａ）を有している請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記処理デバイス（１０１〜１１２）が、少なくとも２つの処理ステーション（１〜２４）であって並列的かつ対称な構成を有し、処理ステージに同時に接続される少なくとも２つの処理ステーション（１〜２４）を有している請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項１３】
複数の処理フェーズ（Ｓ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、Ｅ、Ａ）を有する処理サイクルを規定しており、該処理サイクルを、各処理デバイス（１０１〜１１２）が他の各処理デバイスに関して時間をずらして、かつ好ましくは周期的に経る請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項１４】
複数の処理フェーズ（Ｓ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、Ｅ、Ａ）を有する処理サイクルを規定しており、各処理デバイス（１０１〜１１２）が同一の処理サイクルを経る請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項１５】
複数の処理フェーズを有する処理サイクルを規定する単流式設備を規定しており、前記装置（３０）が固定部分および可動部分（８０、３２）を有しており、前記各処理デバイス（１０１〜１１２）が該可動部分（３２）に配置されており、各処理デバイスが前記処理サイクル中に複数の位置をとり、各位置に、いずれも公式によって各フェーズに可変的に設定することができる所定の処理フェーズ（Ｓ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、Ｅ、Ａ）が割り当てられている請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項１６】
前記公式、前記各処理フェーズへの割り当て、および前記各処理フェーズの所要時間を様々に設定することができる請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項１７】
前記可動部分がローター（３２）を有する回転式設備（３０）を規定している請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項１８】
前記ローター（３２）の各角度領域に、いずれも公式によって可変的に規定することができる所定の処理フェーズ（Ｓ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、Ｅ、Ａ）が割り当てられている請求項１７に記載の装置（３０）。
【請求項１９】
前記流体制御デバイス（４０）が少なくとも部分的に前記ローター（３２）に配置されており、前記ローター（３２）とともに回転する請求項１７または１８に記載の装置（３０）。
【請求項２０】
前記各バルブ群（５０１〜５１２）を前記ローター（３２）の角度位置と同期させて制御することができる請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項２１】
少なくとも１つのポンプを有するポンプデバイス（７２、７４）が前記ローター（３２）に配置されている請求項１７乃至２０に記載の装置（３０）。
【請求項２２】
前記各処理デバイス１０１〜１１２を前記ポンプデバイス（７２、７４）によって周期的に排気することができ、該排気が各バルブ（７０）によって制御される請求項２１に記載の装置（３０）。
【請求項２３】
前記流体供給装置（８０）が、同一または異なる流体基材を含む少なくとも２つの流体収容デバイス（８４ａ、８４ｂ）を有している請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項２４】
前記の同一または異なる流体基材について様々な混合比を設定することができる請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項２５】
前記流体が回転可能な密封接続部（８２）を介して前記各処理デバイス（１０１〜１１２）に供給される請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項２６】
前記回転可能な密封接続部（８２）が、前記装置の作動中に前記流体を前記各処理デバイス用接続部の出口から連続して除去することができるように設計されている請求項２５に記載の装置（３０）。
【請求項２７】
前記各ワークピースをＣＶＤ、特にＰＥＣＶＤまたはＰＩＣＶＤによってコーティングすることができる請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項２８】
以下の各点、すなわち
前記各流量設定手段（８８ａ、８８ｂ）が前記流体収容デバイス（８１ａ、８１ｂ）の下流側に配置されること、
前記流体収容デバイスからの流体を１つのさらなる流体と混合する混合デバイス（９８ａ、９８ｂ）が各流体収容デバイス（８１ａ、８１ｂ）に対して前記流量設定手段（８８ａ、８８ｂ）の下流側に配置されること、
前記接続部（８２）が前記混合デバイスの下流側に配置されること、
前記流体分配デバイス（４２ａ、４２ｂ）が前記接続部（８２）の下流側に配置されること、
前記各隔膜（６０１ａ〜６１２ｃ）が前記流体分配デバイス（４２ａ、４２ｂ）の下流側に配置されること、
前記各バルブ群（５０１ａ〜５１２ｃ）がそれぞれ連関する隔膜の下流側に配置されること、
の少なくとも１つが前記流体の流れる方向に関して適用されている請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項２９】
ワークピース、特に中空体の処理装置（３０）であって、
少なくとも１つのワークピースを受容する少なくとも１つの処理デバイス（１０１〜１１２）；
該処理デバイスを少なくとも各フェーズにおいて排気するためのポンプデバイス（７２、７４）；および
該処理デバイス（１０１〜１１２）の排気を制御するために使用することができる少なくとも１つの排気制御デバイス（７０）を有する請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項３０】
ワークピース、特に中空体の処理装置（３０）であって、
少なくとも１つのワークピースを受容する少なくとも１つの処理デバイス（１０１〜１１２）と、該処理デバイスに流体を供給する流体供給デバイス（８０）とを有しており、
前記装置（３０）が、作動の際に少なくとも第１および第２のコーティングフェーズ（ＢＩ、ＢＩＩ）を規定しており、
該ワークピースが、該第１および第２のコーティングフェーズにおいてそれぞれ第１および第２の材料でコーティング可能である請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項３１】
ワークピース、特に中空体ワークピースの処理装置（３０）であって、少なくとも１つのワークピースを受容する少なくとも１つの処理デバイス（１０１〜１１２）と、該処理デバイスを少なくとも各フェーズにおいて排気するためのポンプデバイス（７２、７４）とを有しており、
前記装置（３０）が複数の処理フェーズ（Ｓ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、Ｅ、Ａ）を有する処理サイクルを規定しており、前記装置（３０）が固定部分（８０）および可動部分（３２）を有しており、
該処理デバイス（１０１〜１１２）が該可動部分に配置されており、
該ポンプデバイス（７２、７４）が該可動部分（３２）に配置されている特に請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項３２】
ワークピース、特に中空体ワークピースの処理装置（３０）であって、それぞれ少なくとも１つのワークピースを受容する複数の処理デバイス（１０１〜１１２）を有しており、
前記装置（３０）が複数の処理フェーズ（Ｓ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、Ｅ、Ａ）を有する処理サイクルを規定しており、
該各処理デバイス（１０１〜１１２）が、少なくともその時間プロファイルに関して同一である処理サイクルを経る請求項１乃至３１のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項３３】
ワークピース、特に中空体ワークピースの処理装置（３０）であって、複数の処理デバイス（１０１〜１１２）を有しており、
前記装置（３０）が、複数の処理フェーズ（Ｓ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、Ｅ、Ａ）を有する処理サイクルを規定しており、少なくとも１つの処理フェーズが排気フェーズ（Ｅ）を含んでおり、
該各処理デバイス（１０１〜１１２）がそれぞれ１つのワークピースを受容する少なくとも２つの処理ステーション（１〜２４）を有している請求項１乃至３２のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項３４】
ワークピース、特に中空体ワークピースの処理装置（３０）であって、
少なくとも１つのワークピースを受容する少なくとも１つの処理デバイス（１０１〜１１２）；
該処理デバイスを少なくとも各フェーズにおいて排気するためのポンプデバイス（７２、７４）；および
該少なくとも１つの処理デバイスをパージ流体でパージするパージデバイス（４２ｃ）を有している請求項１乃至３３のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項３５】
ワークピース処理装置（３０）用の流体供給装置（８０）であって、第１の流体供給デバイスを有しており、
該第１の流体供給デバイスが、
第１の流体基材用の第１の流体収容デバイス（８１ａ、）；
第１の混合流体（Ｏ２）用の流体供給部（９０ａ）；
該第１の流体基材と該第１の混合流体とを混合する混合デバイス（９８ａ）；
該第１の流体収容デバイス（８１ａ）を該混合デバイス（９８ａ）に接続している流体密式の第１の管路（９４ａ）；
該第１の混合流体用流体供給部（９０ａ）を該混合デバイス（９８ａ）に接続している流体密式の第２の管路（９６ａ）；および
該第１の流体基材の流量を設定するために使用することができる第１の流量設定手段（８８ａ）を有している請求項１乃至３４のいずれか１項に記載の装置（３０）。
【請求項３６】
前記第１の流体基材が前記第１の流体収容デバイス内では液体状であり、前記第１の管路（９４ａ）が前記第１の流体基材を気化させるために加熱可能であり、そのため前記混合デバイス（９８ａ）において前記第１の流体基材と前記第１の混合流体をそれらが共に気体状の場合に混合することができ、室温において気体状の処理流体が前記混合デバイス（９８ａ）の出口で供給される請求項３５に記載の流体供給装置（８０）。
【請求項３７】
前記第１の混合流体の流量を設定するために使用することができる第２の流量設定手段（９２ａ）を備える、請求項１乃至３６のいずれか１項に記載の流体供給装置（８０）。
【請求項３８】
前記第１の流体収容デバイス（８１ａ）が、同一の流体基材を含む２つの容器（８４ａ、８５ａ）を有している請求項１乃至３７のいずれか１項に記載の流体供給装置（８０）。
【請求項３９】
前記第１の流体供給デバイス（８０ａ）と同様に設計された第２の流体供給デバイス（８０ｂ）を有しており、該第１および第２の流体供給デバイスが同一または異なる流体基材を含んでおり、かつ２つの異なる処理ガス、すなわち特に異なる各基材からの各ガスおよび／または異なる濃度の各ガスが２つの別々の管路（４２ａ、４２ｂ）を介して該各処理デバイス（１０１〜１１２）に同時に供給される請求項１乃至３８のいずれか１項に記載の流体供給装置（８０）。
【請求項４０】
コーティング装置、特に請求項１乃至３９のいずれか１項に記載の装置（３０）に流体を供給するための請求項１乃至３９のいずれか１項に記載の流体供給装置（８０）の使用方法。
【請求項４１】
ワークピース処理装置（３０）の操作方法であって、
処理すべき少なくとも１つのワークピースをそれぞれ複数の処理デバイス（１０１〜１１２）に装着すること、
該処理デバイスに流体供給装置（８０）によって流体を供給すること、および
流体の前記処理デバイスへの供給を少なくとも１つの流体制御デバイス（４０）によって制御することを含む請求項１乃至４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
各処理デバイス（１０１〜１１２）が、
前記処理デバイス（Ｓ）内に各ワークピースを装着して閉鎖すること、
前記処理デバイスを第１のポンプ段を使用して第１の圧力まで排気すること（ＰＩ）、
前記処理デバイスを第２のポンプ段を使用して前記第１の圧力よりも低い第２の圧力になるまで排気すること（ＰＩＩ）、
前記ワークピースを前記処理デバイス内で第１の被覆材料でコーティングすること（ＢＩ）、
前記ワークピースを前記処理デバイス内で第２の被覆材料でコーティングすること（ＢＩＩ）、
前記処理デバイスを通気すること（Ｖ）、
処理デバイスを開放し、前記ワークピースを取り出すこと（Ｅ）、
の各処理フェーズの少なくとも１つを含む処理サイクルを経る請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
少なくとも２つの処理デバイス（１０１〜１１２）が異なる各処理フェーズに不変的に存在し、かつ／または圧力、総流量、および濃度の少なくとも１つのプロセスパラメーターが前記２つの処理デバイス（１０１〜１１２）の間で異なって設定される請求項１乃至４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
少なくとも２つのバルブ群（５０１〜５１２）が同期して切り替えられ、
連関する処理デバイスがある処理フェーズから別の処理フェーズに変更され、
特にある処理デバイスが別の処理デバイスの、先の処理フェーズに変更される請求項１乃至４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
請求項１乃至４４のいずれか１項に記載の装置および／または方法によって作成可能なワークピース、特に中空体。
【請求項４６】
ワークピース、特にプラスチック中空体ワークピースの回転式コーティング装置（３０）であって、
それぞれワークピースを受容するよう設計された複数の処理デバイス（１０１〜１１２）を有するローター（３２）であって、各処理デバイス（１０１〜１１２）が前記ローター（３２）が回転中に複数の異なる処理フェーズ（Ｓ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、Ｅ、Ａ）を通過し、かつ該ワークピースが少なくとも１つの処理フェーズにおいてコーティングされるローター（３２）と、
前記コーティング処理フェーズのために該処理デバイスを排気するのに使用することができるポンプデバイス（７２、７４）であって、異なる圧力範囲が割り当てられた少なくとも第１および第２のポンプ段（７２、７４）を有し、前記各処理デバイス（１０１〜１１２）が第１のポンピングフェーズ（ＰＩ）中に前記第１のポンプ段（７２）と、後続の第２のポンピングフェーズ（ＰＩＩ）中に前記第２のポンプ段（７４）と連通させられ、それによって段階的排気を可能にするポンプデバイス（７２、７４）とを有しており、
前記第１のポンプ段がただ１つの第１の真空ポンプ（７２）を有しており、前記第２のポンプ段がただ１つの第２の真空ポンプ（７４）を有しており、その結果該第１のポンピングフェーズ（ＰＩ）において前記処理デバイス（１０１〜１１２）の全てが前記第１の真空ポンプ（７２）に接続されて排気され、該第２のポンピングフェーズ（ＰＩＩ）において前記処理デバイス（１０１〜１１２）の全てが前記第２の真空ポンプ（７４）に接続されて排気される請求項１乃至４５のいずれか１項に記載の回転装置（３０）。
【請求項４７】
前記ポンプデバイス（７２、７４）が前記ローターと共に回転するように配置されている請求項４６に記載の回転装置（３０）。
【請求項４８】
各処理デバイス（１０１〜１１２）がそれぞれ第１および第２のプラスチック中空体を受容するための少なくとも第１および第２の処理ステーション（１〜２４）を有しており、前記第１および第２の処理ステーションが、各ポンピングフェーズ（ＰＩ、ＰＩＩ）に関連付けられた前記ポンプ段（７２、７４）に同時に接続されて排気される請求項４６または４７に記載の回転装置（３０）。
【請求項４９】
前記第１および第２のプラスチック中空体のための前記の１つまたは複数のポンピングフェーズ（ＰＩ、ＰＩＩ）が同時に開始され、同時に終了する請求項４８に記載の回転装置（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にワークピースの流体による処理、特に中空体のコーティングのための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック、特に透明プラスチックは益々重要な材料になり、多くの部門において好ましい材料としてガラスに代わるものになりつつある。
【０００３】
一例としては飲料用ボトルがあり、数年前までは殆ど例外なくガラスで作成されていたが、今日ではその大部分がＰＥＴで作られている。その理由は、ガラスに比べて非常に軽量であるためである。
【０００４】
しかし、プラスチック製ボトルには、ガラス製ボトルと比較していくつかの欠点もあり、例えば、こうして使用されるＰＥＴ等のプラスチックは気体に対する不浸透性が不十分であるため、特別な処置を施さないと、特に炭酸飲料の場合には貯蔵寿命がガラス製ボトルよりも短い。
【０００５】
かかる理由から、プラスチック製ボトルではその内部にコーティングを施すことで貯蔵寿命を延長させている。
【０００６】
飲料用ボトルは大量生産品であるため、そのコストには厳しい制限があり、したがってＰＥＴボトルのコーティング方法および使用装置の改善が依然として求められている。
【０００７】
したがって、ＰＥＴボトルや、他の誘電性材料、好ましくはプラスチックで作られたワークピースを効果的にコーティングするために、非常に短いサイクル時間、したがって高い処理量を達成し得る装置および方法を開発することが望まれる。必要とされる典型的な処理量は１時間当たり１００００ボトル程度である。
【０００８】
ＷＯ００／５８６３１は、中空体処理用の回転式コンベヤを備えたこの種の機械を開示しており、２０基の同一の処理ステーションが回転式コンベヤ上に配置されている。
【０００９】
上記文献に記載された発明は、処理ステーションの数が多くなると２つの隣接した処理ステーションが同時に同一の圧力源に接続されるおそれがあるという問題に鑑みなされたものである。
【００１０】
上記文献中で提案された解決法は、第１のポンピングフェーズおよび第２のポンピングフェーズ、並びにそれら種々の相のための各ステーションがポンプに接続される堆積相を有する機械を提供することである。さらに、各ポンプはそれらの重量と体積のために回転式コンベヤ上には設置できないものと想定されている。そこで、ポンプは固定位置に置かれ、回転接続器または分配器が各ポンプを各ステーションに接続するために使用される。
【００１１】
また、２０基のステーションは２つの群に分けられ、各群は独立した等価の圧力源に割り当てられているか、あるいは各群はそれがどのポンプに接続されているかに基づいて区別される。回転分配器は、回転式コンベヤの回転運動中に特定のポンプが特定の処理ステーションに接続される時点を決定し、かかる目的を有する分配器は２０個の開口を有する回転リングと、いずれの場合もこれら２つの群に対して３つのスロットを有する固定リングとを有している。この構成による利点を発揮するために、機械は、同じ群の２つのステーションが対応するポンプに同時に接続されないよう設計されている。
【００１２】
したがって、上記発明は、多数のステーションを有することができると共に、圧力源を所定時に多くとも１つの処理ステーションにのみ確実に接続することができる機械をその主題としている。
【００１３】
しかし、この機械にはいくつかの重大な欠点がある。
第１に、複数のポンプを並列に接続すると多重の管路設定が必要になるため不利である。
【００１４】
さらに、ポンプを固定配置するとステーションからポンプへの経路が比較的長くなりポンプの力が低減されるため不利である。
【００１５】
しかし、回転可能な分配器を使用することは特に不利である。この種の分配器は、密封することが非常に困難であり、外部の部材によって生じる故障の影響を受け易い。さらに分配器は固定された所定の開口構成であるため、プロセスシーケンスの変更ができず、柔軟性に欠ける設計になってしまう。
【００１６】
しかし、改良を要するものには上記装置で実施される方法ばかりでなく、使用される非晶質炭素のコーティングも含まれる。その理由は、このコーティングは所望どおりに着色できないからである。さらに、ボトルに変形を加える場合に、炭素の層が剥がれ落ちるおそれがある。
【特許文献１】ＷＯ００／５８６３１
【特許文献２】独国特許ＤＥ１０２５８６８１．０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明は、周知の装置および方法の欠点を解消し、または少なくとも緩和する、ワークピースの処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明の他の目的は、確実に作動し、高処理量を保証するワークピースの処理装置および処理方法を提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、ユーザーの要求または望ましいプロセスシーケンスの要件を柔軟に満たすことができる、ワークピースの処理装置および処理方法を提供することである。
【００２０】
本発明の他の目的は、具体的には操作の中断をより少なくすることを可能にし、改善された流体の提供を保証するワークピースの処理装置および処理方法を提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、特に色合いおよび接着に関し改善されたコーティングを行うことができるワークピースの処理装置および処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の上記目的は本願の独立クレームの主題によって驚くほど簡単な方法で達成される。本発明による改善の利点は、本願の従属クレームに記載されている。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態として、特に中空体の内部コーティングのためのワークピースの処理装置が提供される。コーティングすべきワークピースは、具体的には例えば飲料用ボトルなどのプラスチック容器である。
【００２４】
本発明に係る装置は、それぞれ少なくとも１つのワークピースまたはプラスチック製ボトルを受けるように設計された、少なくとも１つの処理デバイス、好ましくは複数の同一の処理デバイスと、コーティングのための少なくとも１種の処理流体を該処理デバイスに供給する流体供給装置とを備えている。
【００２５】
さらに、この装置は、少なくとも１つの流体制御デバイス、とりわけ複数のバルブを有する第１のバルブ構成を備えており、流体の該処理デバイスへの供給は、該第１のバルブ構成、とりわけ該各バルブによって制御可能である。
【００２６】
流体またはガス供給の制御は、有利には、上記第１のバルブ構成によって非常に柔軟かつ可変にプログラミングすることができる。したがって、上記装置によって規定される時間制御またはプロセスシーケンスを変更することができ、様々な要件を簡単に満たすことができる。さらに、本発明により、切替時間を短くすることが可能になり、それにより各プロセスパラメーターへの迅速な変更が可能になる。
【００２７】
さらに、本発明による装置は、確実に高処理量で作動する。
また本発明により、優れた品質を有するワークピースの効果的な処理またはコーティングが可能になり、したがって長い目で見てコストダウンを図ることができる。
【００２８】
複数の処理デバイス、とりわけ同一の複数の処理デバイスを設けることが好ましく、また第１のバルブ構成が複数のバルブ群、とりわけ同一の複数のバルブ群を含み、各処理デバイスに別々のバルブ群が割り当てられていることが好ましい。バルブ群がそれぞれ状況に応じて複数の同一のバルブを備えていることが好ましい。
【００２９】
その結果、各処理デバイスまたはその流体供給部を、その連係するバルブ群によって、他の各処理デバイスとは独立して有利に作動させることができる。
【００３０】
本発明の装置の好ましい改善によれば、本装置は、複数の、とりわけ異なる処理フェーズを規定しており、その各処理フェーズを各処理デバイスが通過する。より具体的には、各処理デバイスは連続的に全ての処理フェーズを、とりわけ少なくとも２つまたは全ての処理デバイスが少なくとも一時点または各時点において異なる処理フェーズに存在するように通過する。
【００３１】
各処理フェーズには、第１のバルブ構成の所定の状態が割り当てられ、その状態は公式によりフェーズごとに可変的に設定することができる。ここで公式という用語は、とりわけ制御ユニットによって実施される所定のプロセスシーケンスを意味するものと理解されたい。たとえば切替時間、切替角度、および／または切替の所要時間など自由に設定できるパラメーターによって、高度の柔軟性を有利に達成し得る。
【００３２】
公式、各処理フェーズへの割り当ておよび／または各処理フェーズの所要時間を種々のワークピース、たとえば種々の容積および形状のボトルについて様々に設定し、本発明をさらに柔軟性に富むものにすることが好ましい。
【００３３】
とりわけ、各処理フェーズは、各処理デバイスに不変的に割り当てられたバルブ群の所定の状態と時間相関している。換言すれば、各処理デバイスの処理フェーズは、関連付けられたバルブ群によって制御されるか、または各処理デバイスの一般的処理フェーズは関連付けられたバルブ群の状態によって規定される。
これにより、装置の精度、速度および柔軟性がさらに改善される。
【００３４】
第１のバルブ構成、とりわけ各バルブ群または各バルブは、好ましくは互いに独立して制御信号によって制御可能であることが好ましい。バルブ構成、またはバルブブロック、あるいは各バルブは、とりわけ電気的に、空圧で、かつ／または油圧等で制御され、このことは制御時間、したがって処理速度に有利な影響を与える。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態によれば、本装置は少なくとも２以上の処理フェーズを規定し、ワークピースは少なくとも第１および第２の処理またはコーティングフェーズにおいて第１および第２の被覆物でコーティングされる。第１および第２の被覆物はとりわけ異なる材料を含む。
【００３６】
いずれの場合も、所定の、好ましくは同一サイズの開口を有する少なくとも１つの隔膜が少なくとも１つの処理デバイス、とりわけ各処理デバイスに割り当てられ、流体供給における圧力を低下させることが好ましい。これに関連して、隔膜は、規定された流入圧力に対する所定の通気量を規定するものである。これは、圧力を低下させる非常に簡単かつ低コストの方法である。
【００３７】
本発明の有利な、したがって好ましい改善によれば、本装置は流体分配デバイスを有しており、この流体分配デバイスによって流体の流れる方向で見て流体分配デバイスの上流側に設置された処理デバイスおよび／または流量設定手段、たとえばマスフローコントローラに流体を分配する。したがって、処理デバイス全体に関して流体またはガスの流量を中央で設定することができる。
【００３８】
これはコストの観点からみて有利である。なぜなら多数の反応器の存在に関係なく、個々の反応器を通るガス流を別々のマスフローコントローラや分子流コントローラによって設定する必要がなく、単に１つのマスフローコントローラを各処理ガスごと設けるだけでよいからである。
【００３９】
それにもかかわらず、本発明は以下のプロセスパラメーターの少なくとも１つの迅速な変更を可能にする。
−プロセス流体または前駆体の組成、
−前駆体濃度、
−総ガス流量、および
−処理デバイス内の圧力。
【００４０】
さらに、処理デバイス内の少なくとも１つのプロセスパラメーターの変更を互いに独立的に、かつ／または希望どおり選択できる時間内に瞬間的に設定することができる。
【００４１】
流体供給装置は、複数の異なる流体、とりわけ処理ガスが使用可能であることが望ましく、その場合は、とりわけ各バルブ群が流体ごとに別々のバルブを有し、かつ／または処理デバイスごとに別々の隔膜を有することが望ましい。このことは、とりわけ、異なる流体が別々の供給管路で処理デバイスに供給され、その流体の流れが他の流体と関係なく制御されることを意味する。
【００４２】
２層または多層系は、層−基板間の接合に対する要求を満足させるようにプラスチックをコーティングするのに有利である。一例として、第１の有機接合層を堆積させ、次いで１または２以上のさらなる工程において、さらなる機能層、とりわけバリア層を施与し、これらの層が、たとえば組成、密度、粗さ、形態、成長モード、反射／透過性、バリア作用など、少なくとも１つの物理的または化学的性質に関して異なるようにする。
【００４３】
接合層は接着性を増し、各層の望ましくない剥離を阻止し、あるいは少なくとも妨げる。さらに、２つの層の組合せは相乗効果を発揮し、それによって接合層もバリア作用を向上させる。
【００４４】
本発明により提供される２成分または複数成分のコーティングは、特にプラスチック製飲料用ボトルの形態のワークピースに非常に有利であり、これは飲料の貯蔵寿命を延ばすと同時に飲料中への層材料の望ましくない導入を回避することができるためである。
【００４５】
プラスチック容器を迅速にコーティングするには、ＣＶＤプロセス、特にＰＥＣＶＤ、好ましくはＰＩＣＶＤを使用する場合、流体供給装置を使用するガス生成方法および少なくとも２種の異なるガスまたはガス混合物を供給するコーティング方法を用いることが有利である。
【００４６】
本発明の特に有利な一実施形態では、少なくとも１つ、より好ましくは各処理デバイスは、少なくとも２つ以上の処理ステーションまたは反応器を有しており、これら処理ステーションまたは反応器は、それぞれワークピースを受容し、とりわけ並列的かつ対称的な構造を有するよう設計され、したがって各処理段階に同時に接続され、各処理ステーションにおいて同一のプロセスパラメーターが確立されるように設計される。換言すれば、各処理ステーション、およびしたがって各処理ステーションが規定された処理デバイスで保持するワークピースは、各処理ステーションが少なくともある時点、とりわけ各時点で同一の処理フェーズに存在するように処理フェーズを通過する。
【００４７】
したがって、好ましくは、各処理ステーションは２つ以上の群に分割され、各群はとりわけ正確に１つの処理デバイスに割り当てられ、各処理ステーションは同等に切り替えられて、少なくとも同じ群または処理デバイスに属する各処理ステーションの排気が同期化されるようにし、その結果少なくとも２つの処理ステーション、とりわけ同じ群に属する各処理ステーションが少なくとも時々同時に同一のポンプに接続されるようにする。
【００４８】
この場合、各処理デバイスの各処理ステーションには、同一のバルブ群が割り当てられている。一つの処理デバイス当たり２または２の倍数、具体的には４、６、８、またはそれ以上の数の処理ステーションまたは反応器が特に適切であることが判明している。
【００４９】
１つの処理デバイス内で同等に切り替えられる複数の処理ステーションを接続することによって、装置の処理量をわずかな出費で大幅に増大させることができる。
【００５０】
この場合、各処理ガスは、とりわけ複数または全ての、好ましくは１０〜１００の反応器に一様に分配される。いずれの場合も個々の反応器が別々のガス供給部を有し、または反応器の群、たとえばダブル反応器に各処理ガスが一緒に供給されることが好ましい。
【００５１】
本装置は、複数の処理フェーズを有する処理サイクルを規定し、この処理サイクルを、少なくとも１つの処理デバイスまたは各処理デバイスが、他の各処理デバイスとは時間的にずれて通過することが好ましい。同様に、少なくとも１つまたは各バルブ群は所定の状態サイクルを通過し、特定の処理デバイスの各処理フェーズは、関連付けられたバルブ群の、規定されてはいるが制御可能な状態と相関させられる。
【００５２】
各処理デバイスは、とりわけ、少なくともシーケンス、時間、所要時間、および／またはフェーズ間の間隔に関して同一の処理サイクルを経ることが好ましい。
【００５３】
本発明装置は、とりわけ単流式または回転式に設置され、固定部分と可動部分すなわちローターとを有している。各処理デバイスは好ましくは可動部分すなわちローターに配置され、可動部分と共に移動または回転する。この場合、各処理デバイスは、処理サイクル中に複数の位置または角度位置をとり、各位置は所定の処理フェーズに相関させてある。換言すれば、各処理フェーズは、この位置または角度位置と同期化され、この同期化の制御も可能である。この目的のために、各バルブ群がローターの角度位置と同期して制御されることが好ましい。
【００５４】
第１のバルブ構成は、可動位置すなわちローターに配置されて、それと共に移動または回転することが特に好ましい。これにより流体の経路指定が簡単になる。
【００５５】
本発明の一実施形態では、ポンプデバイスを設けて、各処理デバイスを少なくとも１つのポンプ、たとえばルーツ・ポンプを使用して少なくとも時々排気することが特に有利である。
【００５６】
したがって、ポンプデバイスを固定して、または回転分配器を使用せずに各処理デバイスに接続してもよく、各処理デバイスのフェーズ化した排気、より具体的には各排気フェーズの開始および／または終了は排気制御デバイスによって、適切な場合には閉ループ制御を使用して制御される。これは、特に回転式設置の場合に非常に有利である。
【００５７】
排気制御デバイスは、各処理デバイスのポンプデバイスへの割り当てを制御し、好ましくは第２のバルブ構成を有しており、排気が各バルブを介して制御されるようになされている。第２すなわちポンプ側のバルブ構成も各バルブ群に分割されて、各処理デバイスに１つのバルブ群が割り当てられ、とりわけ各バルブ群の１つのバルブが供給デバイスまたは真空ポンプに割り当てられて、個々の真空ポンプの割り当てを独立的に制御できることが好ましい。各バルブは、第１のバルブ構成、すなわち流体供給器側のバルブ構成の各バルブと同一のタイプのものであることが好ましい。
【００５８】
各処理デバイスは、ポンプデバイスによって好ましくは周期的に排気され、排気制御デバイスによる制御は、たとえば変更可能な制御信号によって行われる。したがって、排気および／または流体供給を、特定の処理デバイスに関して、好ましくは可変的に、かつ／または個々に制御することができる。
【００５９】
ポンプデバイスは、異なる圧力範囲が割り当てられ、カスケード式または工程式に排気を行う少なくとも２つのポンプを備えていることが好ましい。とりわけ、先ず各処理デバイスを、第１のポンプに接続し、第１の圧力まで排気してから、第１のポンプから外して第２のポンプに接続し、第２のポンプによって第２のより低い圧力まで排気する。
【００６０】
好ましい一実施形態によれば、各処理デバイスは、ローターの回転中に複数の異なる処理フェーズを通過し、ポンプデバイスは、異なる圧力範囲が割り当てられた少なくとも第１および第２のポンプ段を含み、対応する処理デバイスは第１および第２のポンプ段によって連続的、段階的に排気される。さらに、少なくとも第３および／または第４の処理フェーズは、いずれもコーティングフェーズであり、このフェーズの間、対応する処理デバイスはポンプデバイスによって、とりわけ第３または第４のポンプ段によって排気され、同時に処理ガスがプラズマコーティングのために供給される。
【００６１】
第１および第２のポンプ段はいずれもそれぞれただ１つの第１または第２の真空ポンプを有しており、その第１のポンピングフェーズにある処理デバイス全てが第１の真空ポンプに接続されて排気され、その第２のポンピングフェーズで第２の真空ポンプに接続されて排気されれば特に有利である。
【００６２】
これは、たとえば大容量のルーツ・ポンプなど高価な真空ポンプの数を最小限に抑えることができ有利である。
【００６３】
さらに、ポンプデバイスをローターに配置または固定してローターと共に回転するようにすることが好ましい。
【００６４】
重い各ポンプをローターに固定することは一見不利なことのように思われる。しかし、特に減らした数の真空ポンプの組合せは、重力の負荷が比較的小さくなることもあって、この一見した欠点を驚くほど相乗効果的に逆転させて有利にさえする。なぜなら、こうすると、処理デバイスをポンプデバイスと連通するように配置する回転密封接続部、またはポンプ側の回転スライド式リード貫通部をなくすことが可能になり、またこのタイプの接続は密封するのが難しいためである。
【００６５】
さらに、各処理デバイスの第１および第２の処理ステーションを各処理フェーズまたはポンピングフェーズに属するポンプ段に同時に接続して排気することが好ましい。これは、複数の処理ステーションまたは位置を同一のポンプを使用して同時に排気することによりプロセスシーケンスを改善することができ、処理量を増大させることができて有利であることを本発明者が発見したからである。
【００６６】
各処理デバイスに関するパラメーター変更は様々な時点で行われ、かつ／または特定の処理デバイスの各処理ステーションに関して同時に行われることが好ましい。パラメーター変更は、とりわけローターの回転に対して周期的に、または等しい時間間隔で切り替えられる。
【００６７】
さらに、異なるプロセスパラメーターを少なくとも２つの反応器で同時に設定する。また、実質的に各ローター位置において、いずれも少なくとも１つの処理デバイスが第１および第２のコーティングフェーズに存在し、その結果、各時刻に各コーティングデバイスが、第１および第２のパラメーター設定を有する第１の処理群と第２の処理群とに分けられるようになされている。第１のパラメーター設定を有する反応器の数は、第２のパラメーター設定を有する反応器の数より少ないか等しく、第２のコーティングフェーズが第１のコーティングフェーズと同じ長さであるか、それよりも長く続くことが好ましい。
【００６８】
この概念は、回転装置に特に有利であるが、個々の反応器群に時間の遅延を伴って処理ガスが供給されるバッチ式設備にも使用することができる。バッチ式設備の利点は、装置全体として必要とされる総ガス流量が低く、したがってガスが処理デバイス全てに同時に導入される場合や、または完全に同一に接続された方法が使用される場合に比べ、各真空ポンプの吸入能力が低くて済むことである。
【００６９】
さらに、２つの連続するコーティングフェーズが以下のパラメーターの少なくとも１つに関して異なることが好ましい。
−処理流体の異なる各濃度、
−処理流体の異なる各圧力、
−処理流体の異なる各流量、
−コーティング用異なる各前駆体。
【００７０】
処理デバイスの第１および第２の処理ステーションに対してポンピングフェーズを同時に開始し終了することは、プロセスの経済性を改善するのに役立つため特に有利である。
【００７１】
流体供給装置は、ポンプデバイスとは異なり、装置の固定部分に設置し、ローターを停止させずに流体収容容器またはシリンダを変更できるようにすることが有利であり好ましい。
【００７２】
流体供給装置は、少なくとも２つの流体収容デバイスを有していることが好ましく、この流体収容デバイスは、少なくとも２種の被膜を形成するための異種の流体基材を含んでおり、２つの異なる処理フェーズまたはコーティングフェーズ中に第１および第２の流体を使用してそれぞれ第１および第２の層を施与することができるようになされている。この場合、ワークピースは、化学気相成長（ＣＶＤ）、とりわけプラズマ強化型ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）またはパルスプラズマを用いたＣＶＤ（プラズマインパルスＣＶＤ、ＰＩＣＶＤ）によってコーティングされる。
【００７３】
流体を流体供給部内で回転可能な密封接続部を介して処理デバイスに供給することが好ましく、この接続部によって流体供給装置が処理デバイスに、適切な場合にはさらなるデバイス、とりわけそれらの間に接続された第１のバルブ構成を用いて間接的に接続され、とりわけ装置が作動している場合に、流体が接続部の出口で処理デバイスに対して連続して除去されることが可能であることが好ましい。
【００７４】
流体の流れる方向に関して、流量設定手段が流体収容デバイスの下流側に配置され、各流体収容デバイスに別々の混合デバイスが流量設定手段の下流側に配置されて流体収容デバイスからの流体を少なくとも１つのさらなる流体と混合し、接続部は混合デバイスの下流側に配置され、流体分配器は接続部の下流側に配置され、隔膜は流体分配器の下流側に配置され、かつ／または各バルブ群はいずれも関係付けられた各隔膜の下流側に配置される。隔膜および／またはバルブは、対応する反応器の付近に、たとえば距離５０ｃｍ未満、３０ｃｍ未満、または１５ｃｍ未満に位置付けられ、かつ／またはローターに配置されることが好ましい。
【００７５】
好ましい一実施形態による方法のシーケンスは以下の通りであり、各処理デバイス、またはその各処理ステーションは、少なくとも以下の処理フェーズを好ましくはこの順序で含む処理サイクルを経る。
−処理デバイス内にワークピースを装着して処理デバイスを閉鎖する、
−第１のポンプ段を使用して処理デバイスを第１の圧力まで排気する、
−第２のポンプ段を使用して、処理デバイスを第１の圧力よりも低い第２の圧力まで排気する、
−処理デバイス内でワークピースを第１の被覆材料でコーティングする、
−処理デバイス内でワークピースを第２の被覆材料でコーティングする、
−処理デバイスを通気する、
−処理デバイスを開放してワークピースを取り出す。
以下、装置に流体を供給する有利な実施形態をより詳細に説明する。
【００７６】
本発明の好ましい改善によれば、この装置は流体供給装置を備えており、この流体供給装置は、第１の流体基材のための第１の流体収容デバイス、第１の混合流体のための流体供給部、第１の流体基材と第１の混合流体とを混合するために使用される混合デバイス、第１の流体収容デバイスを混合デバイスに接続する流体密式の第１の管路、第１の混合流体のための流体供給部を混合デバイスに接続する流体密式の第２の管路、および第１の管路内の特に混合デバイスの上流側にあって、第１の流体基材の流量を設定するために使用することができる第１の流量設定手段を備えている。
【００７７】
第１の流体収容デバイス内の第１の流体基材は液体であることが特に好ましい。この場合、第１の管路を加熱して、第１の流体基材を気化させ、第１の流体基材と第１の混合流体とを混合デバイスで共に気体状態で混合することができる。こうして、室温において気体状の処理流体が混合デバイスの出口に供給される。
【００７８】
流体供給装置は第２の流量設定手段をも有していることが好ましく、この第２の流量設定手段は第２の管路内の特に混合デバイスの上流側に配置され、第１の混合流体の流量を設定するために使用される。
【００７９】
流体供給装置は、第１の流体供給デバイスと同様に構成された第２の流体供給デバイスをも有していることが好ましく、第１および第２の流体供給デバイスは互いに異なる流体基材を含むことが好ましい。その結果、たとえば２種の異なる材料でコーティングする場合に、２種の異なる処理ガスが２つの別々の管路を介して処理デバイスに同時に供給される。
【００８０】
処理ガスは好ましくは、第１に金属含有あるいはケイ素含有、および／または炭化水素含有流体と、第２に酸素、窒素、アルゴン、および／またはヘリウムを含む少なくとも１つ種さらなる流体との混合物である。第１の流体供給デバイスからのＨＭＤＳＯ／Ｏ２混合物、および第２の流体供給デバイスからのＨＭＤＳＮ／Ｏ２混合物が特に好ましい。
【００８１】
さらに、第１および／または第２の流体収容デバイスはそれぞれ、同一の流体基材を含む２つの重複して設けた容器を有していることが好ましい。それによって、装置の作動を停止せずに収容容器を交換することができ、生産の停止を回避できる。これら重複して設けた各容器は、とりわけ第１の流量設定手段の上流側で互いに接続され、それぞれ１つのバルブによって第１の流量設定手段から分離することができる。
【００８２】
装置は、パージガス、好ましくは酸素、窒素、および／または乾燥空気で処理デバイスまたは反応器をパージするためのパージデバイスをも有していることが好ましい。パージは好ましくは、第２の層を施与した後の、通気の前あるいは後および／または通気中に行われる。こうすると未使用ガスが除去され、大気中の水分との望ましくない反応を防止し、またはその程度を低減することができる。さらに、こうすることによって、ワークピースの表面での処理ガスの吸収が防止される。好ましい一実施形態では、処理デバイス全てのパージが、様々な時、好ましくは周期的に、かつ／または規則正しい間隔で行われる。
【００８３】
以下、実施形態に基づき図面を参照して本発明をより詳細に説明する。図面中、同一または同様の構成要素には同一の参照番号が付され、様々な実施形態の各特徴を互いに組み合わせることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８４】
図１ａは、本発明による装置３０のローター３２を概略的に示す図である。
ローター３２上には、円で示した１２の処理デバイスがある。各処理デバイスは、２つの処理ステーションまたは反応器を備えており、それらには連続して１から２４の番号が付されている。処理デバイスは、均一に分布、すなわち３０°の角度間隔で配列されている。
【００８５】
さらに、８つの処理フェーズが図示してある。すなわち、
−開始フェーズＳ、
−第１のポンピングフェーズＰＩ、
−第２のポンピングフェーズＰＩＩ、
−第１のコーティングフェーズＢＩ、
−第２のコーティングフェーズＢＩＩ、
−通気フェーズＶ、
−終了フェーズＥ、および
−補助フェーズＡである。
【００８６】
図１ａは、処理ステーション１および２が開始フェーズＳにある時の状態を示す。このことは、また他の処理デバイスまたは処理ステーションの処理フェーズまたは処理工程をも予め決定する。処理ステーション３および４は第１のポンピングフェーズＰＩにあり、処理ステーション５および６は第２のポンピングフェーズＰＩＩにあり、処理ステーション７および８は第１のコーティングフェーズＢＩにあり、処理ステーション９〜１６は第２のコーティングフェーズＢＩＩにあり、処理ステーション１７〜２０は通気フェーズＶにあり、処理ステーション２１および２２は終了フェーズＥにあり、処理ステーション２３および２４は補助フェーズＡにある。
【００８７】
作動の際は、ローターが回転して、各処理デバイスが各静止処理フェーズからなる全サイクルを経るようにされている。図１ｂは、図１ａで示した状態の後、３０°移動した状態のローターを示す。したがって、このとき処理ステーション１および２は、第１のポンピングフェーズＰＩにある。図１ｃ〜１ｈはそれぞれ、いずれの場合もローターがさらに回転して、反応器１および２がさらなる処理フェーズにある状態を示している。したがって、図１ａ〜１ｈは完全な処理サイクルを示しており、反応器１および２の処理フェーズが変化していない状態は示されていない。
【００８８】
以下、図１ａを参照して個々の処理フェーズの説明をする。ローターのこの状態では、反応器１および２を備えた処理デバイスは、開始フェーズＳにあり、処理デバイスは開放されている。さらに挿入操作において反応器１および２は、それぞれ同時かつ同様にその中に１つのＰＥＴボトルが載置され、次いで再び閉鎖される。
【００８９】
第１のポンピングフェーズＰＩにおいては、２つの反応器３および４が同時に第１のポンプ段に接続され、第１の圧力まで低下するよう排気される。第２のポンピングフェーズＰＩＩにおいては、２つの反応器５および６が同時に第２のポンプ段に接続され、さらに低い第２の圧力まで低下するよう排気される。したがって、各処理デバイスは段階的に、したがって非常に効果的に第１および第２のポンプ段によって排気される。
【００９０】
第１のコーティングフェーズＢＩにおいては、反応器７および８内にある２つのＰＥＴボトルが第１の被膜、より具体的にはＳｉＯＸＣＹ接合層でその内側をコーティングされる。
【００９１】
この目的には、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）および酸素を処理ガスとして使用する。これらの混合物を２つの反応器７および８に同時に導入する。第１のコーティングフェーズＢＩでは、反応器７および８に第１の処理ガスを供給し、第３の真空ポンプを使用して貫流モードで排気する。
【００９２】
第２コーティングフェーズＢＩＩは、コーティングを第１コーティングフェーズＢＩの４倍の時間継続しなければならないため、処理サイクル中の４つの３０°扇形状を占めている。したがって、この第２のコーティングフェーズＢＩＩには同時に４つの処理デバイスまたはプラズマ・ステーション、より具体的には反応器９〜１６があり、それらはこの第２のコーティングフェーズにおいて第２の処理ガスの供給を受け、第４の真空ポンプによって貫流モードで一緒に排気される。したがって、特に各瞬間に異なる数の処理デバイスが第１および第２のコーティングフェーズに存在している。
【００９３】
第２のコーティングフェーズＢＩＩにおいては、ガラス質の酸化ケイ素またはＳｉＯＸのバリア層を堆積させる。この層は無色透明である。このバリア層を作成するには、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳＮ）と酸素とを含む混合ガスを反応器内に導入する。
【００９４】
かかる層の組成に関しては、参照のためにその内容を本明細書中に完全に組み込む、２００２年１２月１３日に出願の本出願人名の独国特許出願第ＤＥ  １０２  ５８  ６８１．０号を参照されたい。
【００９５】
第１および第２のコーティングフェーズＢＩ、ＢＩＩでのコーティングは、ＰＩＣＶＤによって行われる。本実施形態では、ＰＩＣＶＤプロセスは、ボトルの内部のコーティングにだけ使用されるが、外部のコーティングに使用することもできる。ＰＩＣＶＤ法の主な利点は、プロセスの柔軟性を増して、バリア層をより慎重に顧客の要求に合致させることができるようにすることである。さらに、プラズマのパルス状付加により、反応中に形成されるガス状の副産物が各パルス間の休止期間中にポンプで効果的に排出されるため、使用する処理ガスを最適に変換することができるようになる。また、堆積した層には高度に均質で化学的純度が高いという特徴がある。加えて、ＰＥＴボトルへの熱的負荷が低減される。
【００９６】
同時に、かかる二重コーティングは被膜系の優れた接合性および高度なバリア改善要因（ＢＩＦ）をもたらす。Ｏ２については約１０〜３０、ＣＯ２については約４〜７のＢＩＦが達成される。ＣＯ２のボトルからの逸散が阻止される上に、Ｏ２のボトル内への侵入の程度やアセトアルデヒドのＰＥＴから飲料内への逸散の程度を低減することも可能になる。
【００９７】
通気フェーズＶにある間は、反応器１７〜２０が通気される。次いで、反応器２１および２２が終了フェーズＥで開放され、コーティングされたボトルが取り出される。
反応器２３および２４が配置される補助フェーズＡは、本実施形態のコーティング処理には必要ではない。
【００９８】
図２ａ〜２ｂは、角度５°の工程ごとに分割された、２４の反応器全てに関する処理フェーズＳ、ＰＩ、ＰＩＩ、ＢＩ、ＢＩＩ、Ｖ、およびＡのシーケンスの概要を表形式で示したものである。
【００９９】
次に、図３は、本発明による装置３０の構成を概略的に示す図である。
コーティング装置３０は、ローター３２と固定の流体供給装置８０とを備えている。破線Ｌは、ローターまたはプラズマホイール３２を概略的に示しており、線Ｌの内側に示したこれらの構成要素はローター３２に配置され、ローター３２とともに回転する。
【０１００】
図を見やすくするために４つの処理デバイス１０１、１０２、１１１、１１２だけが図３に示してあるが、１２の処理デバイス１０１〜１１２がローター３２上に配置されている。
【０１０１】
各処理デバイス１０１〜１１２は、いずれも２つの処理ステーションまたは反応器を備えており、そのいずれもがコーティングすべき１つのＰＥＴボトルを受容する。処理デバイス１０１は処理ステーション１および２を備えており、処理デバイス１０２は処理ステーション３および４を備えており、以下同様であり、処理デバイス１１２は処理ステーション２３および２４を備えている。
【０１０２】
ＰＥＴボトルの内部のコーティングは、当業者には十分周知であるＰＩＣＶＤ技術で行われる。この方法、いずれの処理デバイスの２つの反応器にも同じ無線周波数源が割り当てられ、２つの反応器内でのコーティングは同時に同様に行われ、いずれの２つの反応器も別々のチャンバまたは真空チャンバを備えている。
【０１０３】
したがって好ましくは、各処理デバイス１０１〜１１２の各第１の反応器１、３、５、．．．、２３は第１群の処理ステーションを形成しており、各処理デバイス１０１〜１１２の各第２の反応器２、４、６、．．．、２４は第２群の処理ステーションを形成しており、いずれの場合も第１群に属する１つの反応器と第２群に属する１つの反応器とが、互いに対（１と２、３と４、５と６、．．．、２３と２４）で関連付けられ、各対の２つの反応器が同じ真空ポンプに割り当てられ、かつ／または同期した処理プロセスを経る。
【０１０４】
処理デバイス１０１〜１１２には、流体密式の液体またはガス制御デバイス４０が割り当てられており、このデバイスは本実施形態では複数のバルブと隔膜とを有している。
【０１０５】
ガスの処理デバイスへの供給は、ガス制御デバイス４０によって時間制御される。ガス制御デバイス４０は、いずれの処理デバイス１０１〜１１２に対してもバルブ群５０１〜５１２を有する第１のバルブ構成５０を備えている。並列接続されたバルブ群５０１〜５１２は、いずれも３つの電気的に制御されたバルブ５０１ａ〜５１２ａ、５０１ｂ〜５１２ｂ、および５１２ａ〜５１２ｃを備えており、これらバルブはそれぞれバルブの上流側に接続された固定隔膜を有している。したがって、処理ガスの処理デバイスへの分配または割り当ては、バルブ５０１ａ／ｂ〜５１２ａ／ｂを介して行われる。
【０１０６】
しかし原理上は、回転する回転貫通部または回転継手を使用することもでき、その場合具体的には、周期的なガス交換を実現する特定の通路がバルブ構成４０の代りに設けられる。しかし、バルブによる制御はより柔軟性があるため、処理デバイスを別々に、かつ／または独立して作動させることもできる。
【０１０７】
次に図４を参照すると、図３よりも詳細な形の流体制御の説明が示してあり、以下の説明では、第１のバルブ群５０１を例にとってガスの経路指定側のバルブ制御を説明する。他のバルブ群５０２〜５１２、および各バルブ群の上流側および下流側に接続された対応する他の構成要素は形状において同一である。
【０１０８】
１のバルブ群５０１は、３つの並列接続された電空式バルブ５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃを備えている。第１のバルブ５０１ａは処理デバイス１０１に第１の処理ガスを供給し、第２のバルブ５０１ｂは処理デバイス１０１に第２の処理ガスを供給し、第３のバルブ５０１ｃは処理デバイス１０１にパージガスＳＧを供給する。
【０１０９】
作動媒体またはガス（パージガス、第１の処理ガスおよび／または第２の処理ガス）の供給は、互いに独立して、かつ時間に関して自由または可変的に選択することができる方法で制御することができる。
【０１１０】
バルブはそれぞれ、５００ｍｓ未満、好ましくは１００ｍｓ未満の短い切替時間を有している。さらにバルブは、好ましくは５０ｃｍ未満の距離で処理デバイスに直接に隣接している。したがって、たとえば前駆体濃度、全流量、圧力、および／または処理ガスあるいは前駆体等のコーティングのパラメーターを制御し、または非常に迅速に変化させることができる。混合物の少なくとも９５％を２００ｍｓ未満で変更することができる。
【０１１１】
固定された隔膜６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃは、いずれも対応するバルブ５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃの上流側に接続されており、各処理デバイスに処理ガスごとにバルブと隔膜の対が割り当てられる。
【０１１２】
隔膜の開口径は、管路の径と比較して小さく、供給管路内の管路の抵抗を無視することができ、ガスの流れが隔膜によって実質的に決定されるようになされている。この目的のためには、開口径は約０．１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜２ｍｍ、特に好ましくは約１ｍｍである。その結果、平衡状態で、所定の圧力が隔膜の両側で確立される。隔膜を使用するこの解決法は、この位置で複数のマスフローコントローラまたは分子流コントローラを使用する場合に比べはるかに低コストである。
【０１１３】
隔膜は、流体を反応器全体に一様あるいは対称的に分配する。一例として、総流量９６００ｓｃｃｍが２４の反応器に１反応器当たり４００ｓｃｃｍで一様に分配される。
【０１１４】
さらに、隔膜は相対偏差が２０％未満、好ましくは１０％未満であり、処理ガスが各処理デバイスの間に一様に分配されるようにされている。
【０１１５】
ガス供給は、流体またはガス供給装置８０によって行われ、この流体供給装置８０は、２つの異なる処理ガスを２つの別々の供給管路または動作媒体供給管路４２ａ、４２ｂを介して供給する。この２つの処理ガスおよびパージガスＳＧは、回転貫通部８２を介してローター３２上に連続して流れる。
【０１１６】
図５に詳細に示したガス供給装置８０は、構成が同一の第１および第２の流体またはガス供給デバイス８０ａ、８０ｂを備えている。２つのガス供給デバイス８０ａ、８０ｂは、２つの異なる流体基材（前駆体）を供給する点だけが異なっている。したがって、２つのガス供給デバイス８０ａ、８０ｂは、所望により互いに合体することができる少なくとも２つの連続するコーティングフェーズＢＩおよびＢＩＩで、少なくとも２種の処理ガスまたはガス混合物に、異なる組成、流量、および／または圧力を与え、第１のコーティングは第１の処理ガスによって行われ、第２のコーティングは第２の処理ガスによって行われる。２種の処理ガスまたはガス混合物の間のガス交換は、有利に迅速に切り替えることができ、とりわけガス混合物の濃度が正確に制御できるようになる。
【０１１７】
第１のガス供給デバイス８０ａはその中に、同一の第１の前駆体、この例ではＨＭＤＳＯを収容する２つの流体容器またはタンク８４ａ、８５ａを有する流体収容デバイス８１ａを備えている。２つの容器８４ａ、８５ａを備えた二重の設計により、処理を継続しながら２つの容器のうちの１つを交換することが可能になる。
【０１１８】
２つの容器８４ａ、８５ａのうちの１つからＨＭＤＳＯを第１の流量設定手段またはマスフローコントローラ８８ａに第１の管路セクション８６ａまたは８７ａを介して供給する。第１の流体基材の流量は、好ましくは熱または圧力ベースのマスフローコントローラ８８ａによって制御される。
【０１１９】
さらに、第１のガス供給デバイスは供給管路９０ａを備えており、この供給管路９０ａを介して気体酸素（Ｏ２）が供給される。酸素の流量は第２の流量設計手段またはマスフローコントローラ９２ａによって制御される。したがって、一処理ガス成分につきマスフローコントローラが１つだけ必要とされる。
【０１２０】
処理ガスの混合比、流量、および／または濃度をマスフローコントローラ８８ａ、８８ｂ、９２ａ、９２ｂによって互いに独立して設定することができる。
【０１２１】
第１の流体基材および酸素をそれぞれ２つの管路セクション９４ａおよび９６ａを介して第１の混合デバイス９８ａに供給し、混合して第１の処理ガスを形成し、次いでこの処理ガスを管路４２ａを介して回転貫通部８２に供給し、処理デバイスに送る。
【０１２２】
２つの流体容器８４ａ、８５ａと第１の流体混合デバイス９８ａとの間の管路セクションは、２つの容器８４ａ、８５ａ内で液体の形である第１の流体基材を気化させるために約４０℃に加熱される。この第１の流体基材は。第１の流体混合デバイス９８ａの下流で酸素と混合した後は、ガス混合物または第１の処理ガスは室温においてもガス状である。したがって、有利には流体管路の比較的短いセクションだけを加熱する。具体的には、第１の処理ガスは室温でもガス状であるため、ローター上の管路を加熱する必要はなく、それによって、装置が簡単になりコストが低減され、それでもなお凝縮は回避される。
【０１２３】
図５を参照すると、加熱された管路セクション８６ａ、８７ａ、９４ａ、８６ｂ、８７ｂ、および９４ｂはハッチングで示されている。具体的には、いずれの場合も重複して設けた流体容器８４ａおよび８５ａの管路セクション８６ａおよび８７ａのための１つの独立して制御可能な加熱デバイス１８６ａおよび１８７ａがあり、流体容器を交換した場合でも凝縮が回避されるようになされている。さらに、共通の管路セクション９４ａ用の独立した加熱デバイス１９４ａが存在する。
【０１２４】
第２のガス供給デバイス８０ｂは、構造に関して第１のガス供給デバイス８０ａと同一である。対応する構成要素には、同じ参照番号を付けてあるが、添え字は「ａ」ではなく「ｂ」としてある。２つの容器８４ｂ、８５ｂは、第２の前駆体としてＨＭＤＳＮを収容している。
【０１２５】
異なる混合比を、２つの、または適切な場合はさらなる流体収容デバイス８１ａ、８１ｂによって、好ましくはマスフローコントローラ８８ａ、９２ａ、８８ｂ、９２ｂを用いて設定する。したがって、一例として、同じ流体基材に対して異なるＨＭＤＳＯ濃度を設定することも可能であり、たとえば２層系に有利である。
【０１２６】
処理デバイス１０１〜１１２にはそのポンプ側で、第２のバルブ構成７０を有する排気制御デバイスが割り当てられている。この第２のバルブ構成７０によって処理デバイス１０１〜１１２または反応器１〜２４の位相による排気が制御される。第２のバルブ構成７０は、いずれも１つのバルブ群７０１〜７１２を備えている。バルブ群７０１〜７１２は第１および第２の真空ポンプ７２、７４によって２段階で徐々に排気するための、いずれも各処理デバイス１０１〜１１２に対して第１および第２の電気的に制御されたバルブを有している。
【０１２７】
各真空ポンプ７２、７４は、ルーツ・ポンプとして設計されており、ローター３２に固定されている。これによりポンプ側での回転式リード貫通部の設置の必要性を有利に省くことができる。ポンプデバイス７１を形成する２つのルーツ・ポンプ７２、７４はそれぞれ、ポンプの上流側に接続されたたとえばフラッパバルブなど制御バルブ７６、７８を有する。対応する処理ガスのガス圧は、フラッパバルブによって開ループまたは閉ループの形で制御される。
【０１２８】
以下、図１ａ〜１ｈ、２ａ、２ｂ、および３を参照して、ガス供給側およびポンプ側の装置のバルブ制御をより詳細に説明する。
【０１２９】
開始フェーズＳでは、いずれも２つのＰＥＴボトルが処理デバイス１０１〜１１２内に装着されている場合は、第１および第２のバルブ構成５０、７０のバルブは全て閉鎖され、次いで処理デバイスが閉鎖される。
【０１３０】
第１のポンピングフェーズＰＩの開始時に、各バルブ群７０１〜７１２の第１のバルブ７０１ａ〜７１２ａは開放されて、各処理デバイスが第１のルーツ・ポンプ７２に接続され、排気される。
【０１３１】
第１のポンピングフェーズＰＩから第２のポンピングフェーズＰＩＩへの移行時には、バルブ群７０１〜７１２の第１のバルブ７０１ａ〜７１２ａはいずれも閉鎖され、実質的に同時にバルブ群７０１〜７１２の第２のバルブ７０１ｂ〜７１２ｂは開放されて、処理デバイス１０１〜１１２が第２のルーツ・ポンプ７４に接続され、第２のポンピングフェーズＰＩＩにある処理デバイスが排気される。
【０１３２】
ガスバラストバルブ７３および７５（図４だけに示してある）は、いずれもそれぞれルーツ・ポンプ７２、７４の上流側に接続され、このガスバラストバルブによって廃棄ガス中の処理ガス濃度を下げることができる。これは、特に未使用の処理ガスを希釈して爆発限界未満に確実に保持することを可能にするため、特に爆発性ガス混合物には有利である。
【０１３３】
第１のコーティングフェーズＢＩの開始時には、第１のバルブ構成５０のバルブ５０１ａ〜５１２ａを開放して、ＨＭＤＳＯおよびＯ２を含む第１の処理ガスを処理デバイス１０１〜１１２内に流し、ＰＥＴボトルがそれに応じて有機接合層でＰＩＣＶＤコーティングされるようにする。
【０１３４】
第１のコーティングフェーズＢＩから第２のコーティングフェーズＢＩＩに変化時には、バルブ５０１ａ〜５１２ａを閉鎖し、実質的に同時にバルブ５０１ｂ〜５１２ｂを開放して、処理デバイスにＨＭＤＳＯおよびＯ２を含む第２の処理ガスを供給し、ＰＥＴボトルが無機バリア層でＰＩＣＶＤコーティングされるようにする。
【０１３５】
バルブ群５０１〜５１２のうちの少なくとも２つを同期させて切り替え、１つの処理デバイスが別の処理デバイスの前の処理フェーズに変更されるように、関連する処理デバイスを１つの処理フェーズから別の処理フェーズに変更することが特に好ましい。一例として、ステーション１および２を備える処理デバイス１０１は、第２のコーティングフェーズＢＩＩから通気フェーズＶに変更され、これと同期して、すなわち同時にステーション１７および１８を備えた処理デバイス１０９が第２のコーティングフェーズＢＩＩに変更される。
【０１３６】
第１および第２のコーティングフェーズＢＩおよびＢＩＩ中に、処理デバイスは好ましくは、第２のルーツ・ポンプ７４に接続されたままで、ＰＩＣＶＤコーティングを貫流モードで行うことができるようにする。
【０１３７】
後続の通気フェーズＶでは、バルブ構成５０、７０のバルブを全て閉鎖し、必要に応じ窒素または乾燥空気で処理デバイス１０１〜１１２を通気する。
【０１３８】
当業者には明らかであるように、上記に記載の実施形態は例示のものであって、本発明はこうした特定の実施形態に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく多様に変更することができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１ａ】プロセスシーケンスの一例による様々なローター位置にある、本発明装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図１ｂ】プロセスシーケンスの一例による様々なローター位置にある、本発明装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図１ｃ】プロセスシーケンスの一例による様々なローター位置にある、本発明装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図１ｄ】プロセスシーケンスの一例による様々なローター位置にある、本発明装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図１ｅ】プロセスシーケンスの一例による様々なローター位置にある、本発明装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図１ｆ】プロセスシーケンスの一例による様々なローター位置にある、本発明装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図１ｇ】プロセスシーケンスの一例による様々なローター位置にある、本発明装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図１ｈ】プロセスシーケンスの一例による様々なローター位置にある、本発明装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図２ａ】図１ａ〜１ｈに示した装置によって実行されるプロセスシーケンスの表形式の概要を示す図である。
【図２ｂ】図１ａ〜１ｈに示した装置によって実行されるプロセスシーケンスの表形式の概要を示す図である。
【図３】図１ａ〜１ｈに示す装置を表す概略図である。
【図４】図３部分Ｘを示す拡大図である。
【図５】流体供給装置８０を含む、図３の一部を示す拡大図である。
【図１ａ】
2005531688.tif 000002
【図１ｂ】
2005531688.tif 000003
【図１ｃ】
2005531688.tif 000004
【図１ｄ】
2005531688.tif 000005
【図１ｅ】
2005531688.tif 000006
【図１ｆ】
2005531688.tif 000007
【図１ｇ】
2005531688.tif 000008
【図１ｈ】
2005531688.tif 000009
【図２ａ】
2005531688.tif 000010
【図２ｂ】
2005531688.tif 000011
【図３】
2005531688.tif 000012
【図４】
2005531688.tif 000013
【図５】
2005531688.tif 000014