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,