CH320337A - Anlage zur Hochvakuum-Beschichtung von bandförmigem Arbeitsgut - Google Patents

Description

  Anlage zur     Hochvakuum-Beschichtung    von bandförmigem Arbeitsgut         Glegenstand    der vorliegenden Erfindung  ist. eine Anlage zur     Hochvakuum-Beschich-          tung    von bandförmigem     Arbeitsgut.    Sie hat  zum Zwecke, eine derartige Anlage zu schaf  fen, mittels welcher eine laufende, möglichst  pausenlose Beschichtung von     bandförmigem,     langem Arbeitsgut, wie Folien aus Kunststoff  oder Metall, oder Papier- und Gewebebahnen       clureh    Aufdampfen oder     Kathodenzerstäubung     von Metallen     undioder        dielektrischen    Stoffen  im Vakuum,

   und     vorzugsweise    im Hoch  vakuum erreicht werden kann.  



  Insbesondere soll in dieser Anlage die  räumliche     Unterbringung    der Warenrollen  besser gestaltet sein als bisher, um die     Gas-          ab-abe    des Arbeitsgutes im     Hochvakuum          niög-liehst    auszuschliessen. Dadurch erreicht  man eine Beschleunigung der Herstellung des       lloehvakuums    in der     Besehichtungskammer          und    die Aufrechterhaltung des erforderlichen  niedrigen     Arbeitsdruckes    bei geringerem     Lei-          stungIsaufwa.nd.     



  Die erfindungsgemässe Anlage ist gekenn  zeichnet durch drei     nebeneinanderliegende,     mittels     vergleichsweise    kurzer prismatischer       Zwisehenstüeke    verbundene, zylinderförmige,  gegen die Aussenatmosphäre dicht abschliess  bare Zargen, wobei mindestens eine dieser  Zargen zur Aufnahme der ab- bzw.

   aufzu  wickelnden Warenrollen des bandförmigen       Arbeitsgutes    bestimmt ist und mindestens  eine andere, unter Hochvakuum stehende    Zarge zur Aufnahme einer     Beschichtungsvor-          richtung    dient, und beide Arten von Zargen  durch eingangs- und ausgangsseitige Schleu  sensysteme getrennt sind, die     mindestens    je  zwei     Zwischenkammern    mit stufenweise ab  fallendem bzw.

   ansteigendem Druck umfassen,  deren Trennwände zum     Durchschleusen    des  bandförmigen Arbeitsgutes dienende schmale  Schlitze aufweisen, die in ihrer Weite von  aussen fest einstellbar sind, indem mindestens  eine zugleich den entsprechenden Teil der  Trennwand bildende Lippe eines jeden Durch  führungsschlitzes federnd ausgebildet und in  ihrer Höhe veränderlich ist.  



  Die beiliegende Zeichnung stellt zwei bei  spielsweise Ausführungsformen der     erfin-          dungsgemässen    Anlage schematisch dar. Die       Fig.1    und 2 sind schematische Querschnitte  durch jede dieser Ausführungsformen.  



  In der Ausführungsform nach     Fig.    1 sind  in einer von zwei äussern zylinderförmigen  Zargen sowohl die ab- als auch die     aufzuwik-          kelnde    Rolle 16 des bandförmigen Arbeitsgutes  21 untergebracht, während die andere äussere,  im Betriebszustand unter Hochvakuum ste  hende Zarge 1 eine an sich bekannte, doppelte       Beschichtungsvorrichtung    14, 15 enthält, und  in einer mittleren Zarge 11 sind ein- und     aus-          gangsseitige        Schleusenkammersysteme        6a    bzw.  6b untergebracht.

   Diese umfassen einen inner  halb dieser Zarge konzentrisch drehbar ge  lagerten Zylinder 12, dessen Mantelhälften zur      Auflage und     Führunng    von auf- und abzu  wickelnden Abschnitten 21 des bandförmigen       Arbeitsg-tites    dienen, und die verbleibenden  Teile     6a    bzw. 6b des ringförmigen Zwischen  raumes zwischen der     Zargeninnenwandung    11  und der     Oberfläche    des Führungszylinders  12, welche unter     Belassung    eines geringen,  den jeweiligen Durchführungsschlitz bilden  den Spiels, durch radiale Trennwände     7a     bzw.

   7b unterteilt sind, die in ihrer Höhe von  aussen verstellbar sind, damit man die Schlitz  breite dem Arbeitsgut anpassen kann.  



  In der andern, in     Fig.2    veranschaulich  ten Ausführungsform enthält eine mittlere,  unter Hochvakuum stehende Zarge 1 die     Be-          schichtungsvorrichtiingen    14 und 15, während  zwei Aussenzargen     2a    und 2b die zum     Auf-          und    Abwickeln der Warenrollen 16 dienenden  Vorrichtungen - enthalten und die     eingangs-          und        ausgangsseitigen        Schleusenkammersysteme          6a    bzw. 6b in zwei kurze prismatische Verbin  dungsstücke     22a    bzw.

       22b    der drei Zargen ver  legt sind.  



  Bei der Ausführungsform nach     Fig.1    be  finden sieh in einer zylindrischen, entweder  durch Abheben eines stirnseitigen Deckels  oder eines Teils des     vordern    Zylindermantels  zugänglichen, die Vorkammer bildenden Zarge  2 zwei Vorratsrollen 16 für das bandförmige  Gut 21, welches während des Arbeitsvorgan  ges von einer Rolle abläuft und über Füh  rungsrollen 17 in die Vakuumzarge 11 gelangt,  welche den     Führungszylinder    12 für das  Bandmaterial enthält und eingangsseitig in  Einzelkammern     6a    und ausgangsseitig in Ein  zelkammern 6b mit stufenweise abfallendem  bzw. ansteigendem Druck unterteilt ist.  



  In der Zarge 1 wird der niedrigste Druck  etwa zwischen     10-2    und 10-5     Torr    aufrecht  erhalten, indem ihr Innenraum mittels eines  Tellerventils 5 an ein     aus    einer Diffusions  pumpe 4 und einer     Vorvakuumpumpe    beste  hendes Pumpenaggregat angeschlossen ist. Sie  enthält einen unterhalb des Bandes angebrach  ten     Verdampfungstiegel    15     lind    einen darüber  angebrachten     Verdampfungstiegel    14, die eine  beiderseitige Beschichtung des hindurchgeführ  ten Bandes 21 gestatten.    Die Zwischenkammern 6a. und 6b stehen  ebenfalls über Rohre 13 mit. geeigneten Va  kuumpumpenaggregaten     9a    bzw. 9b in Ver  bindung.

   Die Trennwände     7a    bzw. 7b zwischen  den einzelnen Schleusenkammern     6a    bzw. 6b  werden so ausgebildet,     da.ss    sie gleichzeitig die       Lippen    der     Durehführungssehlitze    bilden und  in ihrer Höhe von aussen verstellbar sind,     um     die Weite der Durchführungsschlitze der Dicke  des zu beschichtenden,     bandförmigen    Arbeits  gutes anzupassen. Der mitbewegte Führungs  zylinder 12 bildet die andere Begrenzung der  Schleusenschlitze.

   Wie in     Fig.1    dargestellt,  bestehen diese Trennwände aus verhältnis  mässig dicken Leisten eines federnden Ma  terials, vornehmlich aus Gummi, deren Kanten  an den Schlitzen durch einen elastischen Be  lag aus     Clummi,    Kunststoff, vornehmlich aber  aus Metall versteift sind und deren seitliche  Erstreckung zur Regulierung der     Schleusen-          Schlitzbreite    durch eingearbeitete, von aussen  zu bedienende verstellbare     Druel-,schrauben    23  geregelt werden kann, damit sich der federnde  Belag dicht,

   aber nicht zu fest auf das durch  geschleuste     Metallband    21     aufpresst.    Auf der  Zu- wie auf der     Abführungsseite    für das Band  ist jeweils in einer Kammer eine Glimmkathode       18a    bzw. 18b zum Vor- und     Naelibeglimmen     des Bandmaterials bzw. der aufgebrachten  Schicht 1 eingebaut, was deren Eigenschaften  in verschiedener Hinsicht günstig beeinflusst.  



  Das zu bedampfende Gut 21 wird     vor7ugs-          weise    mit einer gleichförmigen, nicht besonders  schnellen Geschwindigkeit. von höchstens eini  gen Metern pro Sekunde durch die Vakuum  kammern hindurchgeschleust. Hierzu ist der  Antrieb der Vorratsrollen 16 regulierbar, und  mittels der     Druckschrauben    23 kann man die  Breite der Durchführungsschlitze so einstellen,  dass eine genügende Abdichtung zwischen den  einzelnen Kammern     6a    und 6b eintritt, ohne  dass die Oberfläche des bandförmigen Ma  terials dabei beschädigt wird.

   Am Beginn  eines     Beschiehtungsvorganges    wird der An  fang des zu bedampfenden Bandes mit einem  wenigstens     paramagnetischen        '.2#1etallband    ver  bunden, welches ohne Schwierigkeiten durch  die Schleusenkammer hindurchgeführt werden      kann, indem es unter dem Einfluss der magne  tischen Kraft eines im Innern des trommel  artigen Trägers angeordneten Systems vom  Elektromagneten 19 an die Oberfläche gezogen  wird.

   Es kann dann in den     Schleusenkammern          6a,    und 6b und der     Hochvakuumkammer    1 der  niedrige Druck, wie er beim Betrieb erfor  derlich ist, aufrechterhalten werden, während  in der Vorratszarge 2 das Auswechseln der       iirenrdllen    vorgenommen wird.  



  Der Führungszylinder 12 wird vorzugs  weise doppelwandig ausgebildet, damit er ge  kühlt werden kann. Zweckmässig ist auch  eine     IIeizeinriclitung    für ihn vorhanden. Es  ist möglich, zwei     gegenüberliegende    Zwischen  kammern der Eingangs- und der Ausgangs  seite des     Schleusenkammersystems    über die  Stirnseiten der Trommel     zix    verbinden und nur  durch ein gemeinsames Pumpenaggregat zu  evakuieren.  



  In der     Ilochvakuuinzarge    1 wird das Band       \?1    des Arbeitsgutes beiderseitig beschichtet,  beispielsweise durch     Vakuumdampfung    aus  den elektrisch beheizten, mit dem zu bedamp  fenden Gut beschickten     Verdampfungstiegeln     14 und 15. Ein Schutzschirm 20 verhindert,  dass Spritzer des aufzudampfenden Materials  auf das     Folienband    21 herabfallen.  



  Bei der Ausführungsform nach     Fig.    2 die  nen die beiden äussern Zargen 2a und 2b zur  Aufnahme der abzuwickelnden bzw. der     auf-          zuwiekelnden    Warenrollen 16 des bandför  migen     Clutes    21. In der mittleren, unter Hoch  vakuumdrnek stehenden Zarge 1 sind die elek  trisch beheizten Schmelztiegel 15 zur Beschich  tung von unten und die Schmelztiegel 14  zur Beschichtung von oben angeordnet. Über  letzteren sind noch     Ablenkschirme    angebracht,  die die     Malekularstrahlen    des verdampften       Gates    nach unten ablenken.

   Die beiden ver  hältnismässig kurzen prismatischen Verbin  dungsteile 22a bzw.     22b    zwischen den drei  Zargen 2a, 2b und 1 nehmen bei dieser     Aus-          führungsform    das eingangsseitige Schleusen  kammersystem     6a    und das ausgangsseitige       Sehleusenkammersystem    6b auf. Die Unter  teilung in die einzelnen Schleusenkammern  wird     einerseits    durch die festen Leisten 10a    bzw. 10b und anderseits durch die in ihrer  Höhe verstellbaren Teile 7a bzw. 7b     erreicht,     welche die Lippen der auf diese Weise in ihrer  Breite verstellbaren Durchführungsschlitze  bilden.

   Die einzelnen     Schleusenkammern    wer  den durch Pumpenaggregate 9 auf den gün  stigsten Druckstufen gehalten. Eingangs- und  ausgangsseitig sind noch beispielsweise beson  dere     Vakuumkammern    11a bzw. 11b zwischen  geschaltet, die durch Pumpenaggregate eva  kuiert werden, welche neben mechanischen  Vorpumpen 9a und 9b auch Diffusionspumpen  8a und 8b umfassen. Die     Glimmkathoden    18  sind in der Vorratszarge 2a bzw.<I>2b</I> enthalten.  Letztere werden im Betriebszustand durch  Anschluss an ein Pumpenaggregat auf einem       Vorpumpendruck    gehalten, der die Aufrecht  erhaltung einer Glimmentladung     zulä.sst    und  ein weitgehendes Entgasen des bandförmigen  Materials hervorruft.  



  Die sowohl zum Aufdampfen dünner metal  lischer oder     dielektrischer    Schichten wie auch  zum Aufbringen solcher Schichten durch     Ka-          thodenzerstäubung    auf bandförmiges Ma  terial geeigneten beschriebenen Anlagen haben  Eigenschaften, die für die Praxis äusserst  wertvoll und eine Bereicherung der Technik  darstellen.

   So     tritt    beispielsweise bei der  Anlage nicht die Erscheinung auf, dass durch  zu schnelles Durchschleusen des bandförmigen  Materials die im Hochvakuum durch aus  tretende Gase sich bildenden Luftpolster das  nachfolgende Aufrollen des beschichteten Ban  des erschweren, indem diese Luftpolster die  Reibung     vermindern    und zu einem seitlichen       Fortgleiten    der einzelnen     übereinanderliegen-          den    Bandlagen Anlass geben können.

   Vielmehr  wird schon in den dein     Hochvakuumraum     vorgeschalteten Kammern oder schliesslich im       Hochvakuumraum    selbst der grösste Teil der  austretenden Gasmengen     abgesaugt,        und     schliesslich ist selbst in dem Schleusenkammer  system auf der Ausgangsseite die Durchlauf  zeit des Bandes so gross, dass entweder anhaf  tende Gasschichten wieder     eindiffundieren     oder sich verflüchtigen können. Die von einem  früheren Vorschlag her bekannte Massnahme,.

    die Ausbildung von     Gaspolstern    durch ein sehr      schnelles Durchschleusen durch den Hoch  vakuumraum zu vermeiden, was leicht zu Be  schädigung des Bandes bzw. der aufgebrachten  Schicht führen kann, ist damit nicht erfor  derlich.  



  Sehr günstig ist ferner die Verstellbar  keit der Schlitzbreite an den Schleusenschie  bern, welche erlaubt, das bandförmige Ma  terial durch die     Vorvakuumkammern    in und  aus dem     Hochvakuumraum    zu schleusen, ohne  dass grosse Gaseinbrüche in den Hochvakuum  raum erfolgen und dass die Oberfläche des  Bandes mechanisch in schädigender Weise be  ansprucht wird.  



  Die Bedienung der beschriebenen Anlagen  erfolgt in der Weise,     d'ass    vor Öffnen der Vor  ratskammern 2 bzw.     2a    und 2b die Schleusen  schieber 7 vollkommen geschlossen werden, so  dass das Vakuum in den einzelnen Schleusen  kammern     6ca    und 6b sowie     11a    und 11b und  in der     Hochvakuumkammer    1 nicht unterbro  chen wird. Die Vorratsrollen werden dann  ausgewechselt, indem das neu eingelegte Band  mit dem Ende des vorbehandelten Bandes bzw.  bei vollkommener Neubeschickung mit denn  Ende eines zur Führung dienenden Metall  bandes verbunden     wird.    Die Schleusenschie  ber 7 werden dann von aussen auf eine der  Bandstärke entsprechende Schlitzbreite einge  stellt.

   Nachdem der Anfangsteil des neuen  Bandes durch die Schleusenkammern und die       Hochvakuumkammer    hindurchgeführt ist, ge  langt es in die Vorratskammer 2b, wo das  Ende des bereits behandelten Bandes abge  trennt, seine Rolle herausgenommen und der  Anfang des neu zu behandelnden Bandes  mit der Vorratswalze verbunden wird. Nach  Schliessen der Vorratskammern     2a    und 2b  kann die     Evakuierung    dieser Vorratskammern,  der Schleusenkammern und der Hochvakuum  kammer mittels der entsprechenden Pumpen  aggregate beginnen, und nach Erreichung der  geforderten Druckverhältnisse kann die Be  schichtung erfolgen.

   Die Auswechslung des  zu bedampfenden bandförmigen Materials er  folgt also, ohne eine Störung und Unter  brechung des Hochvakuums in der     Verdamp-          fungskammer    zu verursachen,

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Anlage zur Hochvakuum-Beschiehtung von bandförmigem Arbeitsgut, gekennzeichnet. durch drei nebeneinanderliegende, mittels ver gleichsweise kurzer prismatischer Zwischen stücke verbundene, zylinderförmige, gegen die Aussenatmosphäre dicht abschliessbare Zargen, wobei mindestens eine dieser Zargen zur Aufnahme der ab- bzw. aufzuwickelnden Warenrollen des bandförmigen Arbeitsgutes bestimmt.

   ist und mindestens eine andere unter Hochvakuum stehende Zarge zur Aufnahme einer Beschichtungsvorrichtung dient, und beide Arten von Zargen durch eingangs- und ausgangsseitige Schleusensysteme getrennt sind, die mindestens je zwei Zwischenkammern mit stufenweise abfallendem bzw. ansteigen dem Druck umfassen, deren Trennwände zum Durchschleusen des bandförmigen Arbeits gutes dienende schmale Schlitze aufweisen, die in ihrer Weite von aussen fest einstellbar sind, indem mindestens eine zugleich den ent sprechenden Teil der Trennwand bildende Lippe eines jeden Durchführungsschlitzes federnd ausgebildet und in ihrer Höhe ver- ändeAich ist.

   UNTERANSPR<B>Ü</B>CHE 1.. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss in einer der beiden äussern zylinderförmigen Zargen sowohl die abzuwickelnden als auch die aufzuwickelnden Rollen des bandförmigen Arbeitsgutes unter gebracht sind, dass die andere äussere, im Be triebszustand unter Hoclrvakuumdrrick ste hende Zarge die Besehichtttngsvorrichtungen enthält, und dass die mittlere Zarge das ein- gangsseitige und ausgangsseitige Schleusen karnmersystem enthält,

   indem ein konzentrisch innerhalb dieser Zarge drehbar gelagerter Zy linder mit seinen beiden Mantelhälften zur Auflage und Führung der auf- und abzuwik- kelnden Abschnitte des bandförmigen Arbeits gutes dient und die verbleibenden Teile des ringförmigen Zwischenraumes zwischen der innern Zargenwandung und der Oberfläche des Führungszylinders unter Belassung eines geringen, den jeweiligen Durchführungsschlitz i)ildenden Spiels durch radiale Trennwände unterteilt ist, deren Höhen von aussen verstell bar sind,

   um die Schlitzbreite dem Arbeitsgute anzupassen. \_'. Anlage nach Patentansprticli, dadurch @rekemzeiehnet, dass die mittlere, unter Hoeh- @akuum stehende Zarge die Beschichtungsvor- riclitun,g enthält, und dass die beiden Aussen- zaigen Vorriehtun--en zum Auf- und Abwik- heln der Warenrollen enthalten, wobei die ein- @;ang:

   sseitigen und ausgangsseitigen Sehleu- s(#nlzaniinersysteme in den beiden kurzen, pris- niatisehen V ei-bindung;sstücken der drei untergebracht sind. 3.

   Anlage nach Patentanspruch und rnter- t i i is p j -tieh, 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des konzentrisch in der mittleren Zar,;ge an;

   @eordneten Führungszylinders für (las bandförmi-e Arbeitsgrit ein System von Elektromagneten angebracht ist, durch wel- clies-ein zusätzliches Führungsband aus wenig stens paramagnetischem Metall, das mit dem Anfang des bandförmigen Arbeitsgutes ver bunden wird, fest an den Führungszylinder gezogen wird. 4. Anlage nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch heizbare und kühlbare Träger für Warenrollen. 5. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der unter Hochvakuum stehenden Zarge Vorrichtungen zur beidersei tigen Beschichtung vorhanden sind. 6.

   Anlage nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Schleusenkammer Glimm- kathoden zur Behandlung des bandförmigen Arbeitsgutes vorhanden sind.