Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plasmabehand¬ lung von Werkstücken, bei dem die Werkstücke in eine zumindest teilweise evakuierbare Plasmakammer einer Be¬ handlungsstation eingesetzt werden, die von einem rota¬ tionsfähigem Plasmarad entlang eines geschlossenen Um¬ laufweges transportiert wird und bei dem mindestens zwei Werkstücke innerhalb der BehandlungsStation von Halteelementen positioniert werden.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Werkstücken, die mindestens eine evakuierbare Plasmakammer zur Aufnahme der Werkstücke aufweist und bei der die Plasmakammer im Be¬ reich einer BehandlungsStation angeordnet ist, die von einem rotationsfähigen Plasmarad getragen ist sowie bei der die Plasmakammer von einem Kammerboden, einem Kam¬ merdeckel sowie einer seitlichen Kammerwandung begrenzt ist und bei der die BehandlungsStation mindestens zwei Halteelemente zur Positionierung der Werkstücke auf¬ weist.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden beispiels¬ weise eingesetzt, um Kunststoffe mit Oberflächenbe- schichtungen zu versehen. Insbesondere sind auch be¬ reits derartige Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um innere oder äußere Oberflächen von Behältern zu be¬ schichten, die zur Verpackung von Flüssigkeiten vorge¬ sehen sind. Darüber hinaus sind Einrichtungen zur Plas¬ masterilisation bekannt.

In der PCT-WO 95/22413 wird eine Plasmakammer zur In- nenbeSchichtung von Flaschen aus PET beschrieben. Die zu beschichtenden Flaschen werden durch einen bewegli¬ chen Boden in eine Plasmakammer hineingehoben und im Bereich einer Flaschenmündung mit einem Adapter in Ver¬ bindung gebracht. Durch den Adapter hindurch kann eine Evakuierung des Flascheninnenraumes erfolgen. Darüber hinaus wird durch den Adapter hindurch eine hohle Lanze in den Innenraum der Flaschen eingeführt, um Prozeßgas zuzuführen. Eine Zündung des Plasmas erfolgt unter Ver¬ wendung einer Mikrowelle.

Aus dieser Veröffentlichung ist es auch bereits be¬ kannt, eine Mehrzahl von Plasmakammern auf einem rotie¬ renden Rad anzuordnen. Hierdurch wird eine hohe Produk¬ tionsrate von Flaschen je Zeiteinheit unterstützt.

In der EP-OS 10 10 773 wird eine Zuführeinrichtung er¬ läutert, um einen Flascheninnenraum zu evakuieren und mit Prozeßgas zu versorgen, in der PCT-WO 01/31680 wird eine Plasmakammer beschrieben, in die die Flaschen von einem beweglichen Deckel eingeführt werden, der zuvor mit einem Mündungsbereich der Flaschen verbunden wurde. Die PCT-WO 00/58631 zeigt ebenfalls bereits die Anord¬ nung von Plasmastationen auf einem rotierenden Rad und beschreibt für eine derartige Anordnung eine gruppen¬ weise Zuordnung von Unterdruckpumpen und Plasmastatio¬ nen, um eine günstige Evakuierung der Kammern sowie der Innenräume der Flaschen zu unterstützen. Darüber hinaus wird die Beschichtung von mehreren Behältern in einer gemeinsamen Plasmastation bzw. einer gemeinsamen Kavi- tät erwähnt.

Eine weitere Anordnung zur Durchführung einer Innenbe- schichtung von Flaschen wird in der PCT-WO 99/17334 be¬ schrieben. Es wird hier insbesondere eine Anordnung ei¬ nes Mikrowellengenerators oberhalb der Plasmakammer so¬ wie eine Vakuum- und Betriebsmittelzuleitung durch ei¬ nen Boden der Plasmakammer hindurch beschrieben.

Bei der überwiegenden Anzahl der bekannten Verfahren werden zur Verbesserung von Barriereeigenschaften des thermoplastischen Kunststoffmaterials durch das Plasma erzeugte Behälterschichten aus Siliziumoxiden mit der allgemeinen chemischen Formel SiOx verwendet. Zusätz¬ lich können in den hierdurch erzeugten Barriereschich¬ ten auch Anteile von Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff enthalten sein. Derartige Barriereschichten verhindern ein Eindringen von Sauerstoff in die ver¬ packten Flüssigkeiten sowie ein Austreten von Kohlendi¬ oxid bei C02-haltigen Flüssigkeiten.

In der DE 102 27 637 wird bereits die Verwendung von rotierenden Plasmarädern beschrieben, auf denen Plasma¬ stationen mit einer Mehrzahl von Kavitäten angeordnet sind. Die bislang bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind noch nicht in ausreichender Weise dafür geeignet, für eine Massenproduktion eingesetzt zu werden, bei der so¬ wohl ein geringer Beschichtungspreis je Werkstück als auch eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erreicht wer¬ den muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart an¬ zugeben, daß eine mengenmäßige Produktionsleistung bei guter Produktqualität erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei Halteelemente der BehandlungsStation in einer Arbeitspositionierung mit einem relativ zueinan¬ der unterschiedlichen radialen Abstand zu einer Rotati¬ onsachse des Plasmarades positioniert werden.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu kon¬ struieren, daß bei kompaktem Aufbau eine hohe Produkti¬ onsleistung sowie eine gute Produktqualität unterstützt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei Halteelemente der BehandlungsStation in einer Arbeitspositionierung mit einem relativ zueinan¬ der unterschiedlichen Abstand zu einer Rotationsachse des Plasmarades angeordnet sind.

Durch die Anordnung der Halteelemente mit unterschied¬ lichem radialen Abstand zur Rotationsachse des Plasma¬ rades ist es möglich, die zu behandelnden Werkstücke nicht nur entlang eines Umfanges des Plasmarades, son¬ dern mit einer in radialer Richtung relativ zueinander versetzten Anordnung zu positionieren. Eine derartige radial versetzte Anordnung der Halteelemente und damit auch der zu bearbeitenden Werkstücke ermöglicht es auf einem Plasmarad mit einem vorgegebenen Durchmesser eine vergrößerte Anzahl von Halteelementen anzuordnen und damit die Produktionskapazität zu vergrößern.

Eine besonders kompakte Konstruktion läßt sich dadurch erreichen, daß die Halteelemente in einer radialen Richtung des Plasmarades hintereinander positioniert werden.

Anforderungen an eine große Kompaktheit und eine gute Zugänglichkeit können gleichzeitig dadurch erfüllt wer¬ den, daß die Werkstücke im Bereich der BehandlungsSta¬ tion von vier Halteelementen positioniert werden.

Eine mechanisch stabile Anordnung wird dadurch unter¬ stützt, daß die Halteelemente in einer Arbeitspositio¬ nierung derart angeordnet werden, daß eine im wesentli¬ chen rechteckförmige Grundfläche aufgespannt wird.

Die Durchführung von Übergabevorgängen der Werkstücke wird dadurch erleichtert, daß mindestens eines der Hal¬ teelemente das Werkstück zangenartig haltert .

Eine Zuführung von Behältern zum Plasmarad sowie eine entsprechende Ableitung von Behältern wird dadurch un¬ terstützt, daß die Halteelemente in einer Übergabeposi¬ tionierung mit Zuführöffnungen in einer radial nach au¬ ßen weisenden Richtung des Plasmarades angeordnet wer¬ den. Eine einfache Kinematik bei der Positionsveränderung der ortsveränderlich auf dem Plasmarad angeordneten Halteelemente wird dadurch erreicht, daß die Halteele¬ mente in einer Arbeitspositionierung mit ihren Zuführ¬ öffnungen in einer im wesentlichen quer zur radialen Richtung des Plasmarades verlaufenden Orientierung po¬ sitioniert werden.

Ebenfalls trägt es zu einer einfachen Durchführung der Übergabevorgänge bei, daß die Werkstücke dem Plasmarad von zangenartigen Halteelementen eines Eingaberades zu¬ geführt werden.

Eine materialschonende Handhabung der Werkstücke wird dadurch unterstützt, daß die Werkstücke im Bereich des Eingaberades von gesteuerten Zangenarmen gehaltert wer¬ den.

Die Durchführung eines kontinuierlichen Materialdurch¬ laufes wird auch dadurch unterstützt, daß die Werkstük- ke von zangenartigen Halteelementen eines Ausgaberades vom Plasmarad entnommen werden.

Eine nochmals gesteigerte Materialschonung bei der Handhabung der Werkstücke wird dadurch erreicht, daß die Werkstücke im Bereich des Ausgaberades von gesteu¬ erten Zangen gehaltert werden.

Eine einfache mechanische Konstruktion bei gleichzeitig materialschonender Handhabung der Werkstücke wird da¬ durch erreicht, daß die Werkstücke im Bereich der Plas¬ mastation von federbelasteten Zangenarmen gehaltert werden. Ebenfalls trägt es zu einer einfachen mechanischen Grundkonstruktion bei, daß zwei der Halteelemente ent¬ lang des Umfanges des Plasmarades nebeneinander ange¬ ordnet und relativ zueinander unbeweglich vom Plasmarad transportiert werden.

Eine Positionsänderung der beweglichen Halteelemente zwischen einer Übergabepositionierung und einer Ar¬ beitspositionierung wird dadurch unterstützt, daß zwei der Halteelemente relativ zum Plasmarad zwischen einer Arbeitspositionierung und einer Übergabepositionierung hin- und herbewegt werden.

Eine sehr einfache Kinematik bei der Durchführung von Übergängevorgängen wird dadurch erreicht, daß die Hal¬ teelemente in einer Übergabepositionierung gemeinsam entlang eines Umfanges des Plasmarades positioniert werden.

Ebenfalls trägt es zu einer einfachen Durchführung von Übergabevorgängen bei, daß aus dem Plasmarad entnommene Werkstücke entlang eines Umfanges des Ausgaberades po¬ sitioniert werden.

Darüber hinaus ist daran gedacht, daß die Werkstücke vor ihrer Übergabe zum Plasmarad entlang eines Außenum- fanges eines Eingaberades angeordnet werden.

Eine einfache horizontale Zugänglichkeit der Kavitäten der Behandlungsstation wird dadurch unterstützt, daß die Werkstücke im Bereich der Plasmastation von einer in vertikaler Richtung positionierbaren Schiebehülse steuerbar gegenüber einer Umgebung abgeschirmt werden. Zur Erleichterung der Durchführung von Anschluß- sowie Dichtvorgängen wird vorgeschlagen, daß die Halteelemen¬ te in einer vertikalen Richtung positioniert werden.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfin¬ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Prinzipskizze einer Mehrzahl von Plasma¬ kammern, die auf einem rotierenden Plasmarad angeordnet sind und bei der das Plasmarad mit Eingabe- und Ausga¬ berädern gekoppelt ist,

Fig. 2 ein Beispiel für ein Plasmarad mit vier Kavi- täten im Bereich jeder Plasmastation,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit III in Fig. 2 und

Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Halteelemente im Bereich einer Plasmastation.

Aus der Darstellung in Fig. 1 ist ein Plasmamodul (1) zu erkennen, das mit einem rotierenden Plasmarad (2) versehen ist. Entlang eines Umfanges des Plasmarades (2) sind eine Mehrzahl von Plasmastationen (3) angeord¬ net. Die Plasmastationen (3) sind mit Kavitäten (4) bzw. Plasmakammern (14) zur Aufnahme von zu behandeln¬ den Werkstücken (5) versehen. Zur Erläuterung des kon¬ struktiven Grundprinzips ist in Fig. 1 jeweils nur ein Werkstück (5) je Plasmastation (3) dargestellt. Auch die Zuführungen und Ableitungen der Werkstücke zeigen lediglich schematisch die Handhabung von einzelnen Werkstücken (5) . Tatsächlich sind jedoch jeder Plasma¬ station (3) mindestens zwei Werkstücke (5) zugeordnet.

Die zu behandelnden Werkstücke (5) werden gemäß der vorgenommenen Vereinfachung der Darstellung dem Plasma¬ modul (1) im Bereich einer Eingabe (6) zugeführt und über ein Vereinzelungsrad (7) an ein Übergaberad (8) weitergeleitet, das mit positionierbaren Tragarmen (9) ausgestattet ist. Die Tragarme (9) sind relativ zu ei¬ nem Sockel (10) des Übergaberades (8) verschwenkbar an¬ geordnet, so daß eine Abstandsveränderung der Werkstük- ke (5) relativ zueinander durchgeführt werden kann. Hierdurch erfolgt eine Übergabe der Werkstücke (5) vom Übergaberad (8) an ein Eingaberad (11) mit einem rela¬ tiv zum Vereinzelungsrad (7) vergrößerten Abstand der Werkstücke (5) relativ zueinander. Das Eingaberad (11) übergibt die zu behandelnden Werkstücke (5) an das Plasmarad (2) . Nach einer Durchführung der Behandlung werden die behandelten Werkstücke (5) von einem Ausga¬ berad (12) aus dem Bereich des Plasmarades (2) entfernt und in den Bereich einer Ausgabestrecke (13) überführt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind zur weiteren Verdeutlichung des Konstruktionsprinzips die Plasmasta¬ tionen (3) jeweils mit zwei Kavitäten (4) bzw. Plasma¬ kammern (14) dargestellt. Hierdurch können jeweils zwei Werkstücke (5) gleichzeitig behandelt werden. Grund¬ sätzlich ist es hierbei möglich, die Kavitäten (4) vollständig voneinander getrennt auszubilden, grund¬ sätzlich ist es aber auch möglich, in einem gemeinsamen Kavitätenraum lediglich Teilbereiche derart gegeneinan¬ der abzugrenzen, daß eine optimale Beschichtung aller Werkstücke (5) gewährleistet ist. Insbesondere ist hierbei daran gedacht, die Teilkavitäten zumindest durch separate Mikrowelleneinkopplungen gegeneinander abzugrenzen.

Fig. 2 veranschaulicht, daß bei einem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Halteelemente (15, 16, 17, 18) im Bereich der Plasmastation (3) angeordnet sind. Von der mit vier Kavitäten (4) ausgestatteten Plasmastation (3) sind nur die in radialer Richtung außen liegenden beiden Kavitäten (4) dargestellt. Für die bezüglich ei¬ ner Rotationsachse (19) des Plasmarades (2) in radialer Richtung innen liegenden Kavitäten (4) sind lediglich die zugeordneten Halteelemente (17, 18) in einer Ar¬ beitspositionierung dargestellt. Die Halteelemente (17, 18) sind darüber hinaus zur Veranschaulichung eines Be¬ wegungsablaufes jeweils seitlich neben den abgebildeten Kavitäten (4) dargestellt.

Das Ausgaberad (12) ist mit Halteelementen (20, 21, 22, 23) versehen, die aus der Plasmastation (3) ausgegebene fertig bearbeitete Werkstücke aufnehmen. Eine ver¬ gleichbare Ausbildung weist auch das Eingaberad (11) auf. Bei der dargestellten Ausführungsform mit vier Halteelementen (15, 16, 17, 18) im Bereich der Plasma¬ station (3) werden somit entlang des Umfanges des Aus¬ gaberades (12) von den dort angeordneten Halteelementen (20, 21, 22, 23) vier Behälter von der Plasmastation (3) an das Ausgaberad (12) übergeben.

Der Aufbau der Plasmastation (3) mit den Halteelementen (15, 16, 17, 18) und des Ausgaberades (12) mit den Hal¬ teelementen (20, 21, 22, 23) wird in Fig. 3 in einer vergrößerten Darstellung nochmals veranschaulicht . Zur Durchführung einer Ausgabe der fertig bearbeiteten Werkstücke werden die Halteelemente (17, 18) in die eingezeichnete Ausgabepositionierung entlang des Umfan- ges des Plasmarades (2) überführt. Durch das Abrollen des Plasmarades (2) und des Ausgaberades (12) aneinan¬ der bei einer jeweiligen Rotation dieser Räder erfolgt eine Übergabe der Werkstücke. Die Übergabe kann entwe¬ der passiv gesteuert unter Verwendung von Anweisern oder aktiv durch gesteuerte Halteelemente (15, 16, 17, 18) bzw. (20, 21, 22, 23) erfolgen. In der Regel ist es ausreichend, bei jeweils zwei korrespondierenden Halte¬ elementen eines der Halteelemente beispielsweise mit federnd gelagerten Zangenarmen und das andere Halteele¬ ment mit aktiv gesteuerten Zangenarmen zu versehen.

Fig. 4 veranschaulicht die Anordnung der Halteelemente (15, 16, 17, 18) sowie der Halteelemente (20, 21, 22, 23) in einer nochmals vergrößerten Detailliertheit. Die Halteelemente (17, 18) sind wieder einmal in ihrer Ar¬ beitspositionierung und andererseits in ihrer Übergabe¬ positionierung dargestellt.

Aus Fig. 4 ist zu erkennen, daß die Halteelemente (15, 16, 17, 18) jeweils mit Einführöffnungen (24) versehene Basiselemente (25) sowie verschwenkbar auf den Basis¬ elementen (25) angeordnete Zangenarme (26, 27) aufwei¬ sen. Die Zangenarme sind von nicht dargestellten Federn federnd gegen Anschlagelemente (28, 29) verspannt. Die Zangenarme (26, 27) weisen jeweils außenseitige Ein- führanschrägungen (30, 31) und Entnahmeanschrägungen (32, 33) auf. Hierdurch können zu behandelnde Werkstük- ke zwischen die Zangenarme (26, 27) hineingedrückt und wieder zwischen den Zangenarmen (26, 27) herausgezogen werden. Als hinterer Anschlag für das Werkstück dient ein Sockelelement (34) .

Zur Überführung der Halteelemente (17, 18) von der ne¬ ben den Halteelementen (15, 16) eingezeichneten Überga- be-positionierung in die hinter den Halteelementen (15, 16) eingezeichnete Arbeitspositionierung werden die Halte-elemente (17, 18) vorzugsweise von nicht darge¬ stellten Tragarmen verschwenkt. Grundsätzlich sind auch eine Verschiebung oder eine sonstige Bewegung entlang von Führungsschienen sowie andersartige Bewegungsvorga¬ ben denkbar.

Die Halteelemente (20, 21, 22, 23) weisen gesteuerte Zangenarme (35, 36) auf. Der Zangenarm (35) ist mit ei¬ nem Stellhebel (37) gekoppelt, der über eine Kurvenrol¬ le (38) positionierbar ist. Der Zangenarm (36) ist über einen Kopplungshebel (39) mit dem Stellhebel (37) ver¬ bunden. Bei einer Betätigung des Stellhebels (37) wer¬ den hierdurch die Zangenarme (35, 36) zur Freigabe oder zur Halterung der Werkstücke positioniert.

Eine Übergabe von Werkstücken von den Zangenarmen (26, 27) zu den Zangenarmen (35, 36) wird derart durchge¬ führt, daß beim Abrollen des Plasmarades (2) und des Ausgaberades (12) aneinander die von den Zangenarmen (26, 27) gehalterten Werkstücke zwischen die geöffneten Zangenarme (35, 36) geführt werden. Die Zangenarme (35, 36) schließen dann und ziehen bei einer Weiterbewegung die Werkstücke zwischen den Zangenarmen (26, 27) her¬ aus. Bei einer Eingabe der Werkstücke über das Eingabe¬ rad (11) in die Plasmastation (3) erfolgt ein umgekehr¬ ter Bewegungsablauf.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind insbesondere da¬ für geeignet, im Bereich einer Vorrichtung zur Plasma¬ behandlung von Werkstücken eingesetzt zu werden, die zur Plasmabehandlung von Behältern vorgesehen ist. Ins¬ besondere ist an die Plasmabehandlung von flaschenför- migen Behältern gedacht. Die Behälter können beispiels- weise zur Verpackung von flüssigen Lebensmitteln ver¬ wendet werden. Gedacht ist beispielsweise an Behälter zur Verpackung von kohlensäurehaltigen Getränken oder von Getränken, die empfindlich gegenüber eindringendem Luftsauerstoff sind, beispielsweise Bier.

Bei der Realisierung der Plasmabehandlung ist insbeson¬ dere an eine InnenbeSchichtung der Behälter gedacht, die Barriereeigenschaften der Behälter gegenüber einem Durchtritt von Gasen erhöht. Die Erhöhung der Barriere- eigenschaften betrifft insbesondere eine erhöhte der Sperreigenschaft gegenüber einem Durchtritt von Kohlen¬ dioxid und/oder Sauerstoff .

Im Rahmen der Plasmabehandlung ist es möglich, auf der Oberfläche des Behälters, insbesondere auf der inneren Oberfläche des Behälters, eine Schicht aus SiOx abzu¬ scheiden. Eine Haftung dieser Barriereschicht auf dem Material der Werkstücke kann durch einen Haftvermittler verbessert werden. Als Material für die Werkstücke ist insbesondere PET verwendbar.