Verfahren zur Bildung eines polymerisierten Belages auf Unterlagsstreifen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung eines polymerisierten Belages auf Unterlags streifen, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Unter lagsstreifen kontinuierlich einander gegenüberliegend längs Bahnen bewegt werden, die durch einen evakuierten Reaktionszwischenraum voneinander ge trennt sind, der mit gasförmigem Ausgangsstoff ge- spiesen wird, und dass zwischen den Streifen eine Gasglimmentladung aufrechterhalten wird derart, dass ein fester Belag von polymerisiertem Material, aus gehend vom Ausgangsstoff auf den Unterlagsstreifen, gebildet wird.
Die Erfindung wird nun anhand beiliegender Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Einrich tung zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der zum. Vorschub der Unterlagen verwendeten Einrichtungs teile in grösserem Massstab.
Fig. 3 ist ein Querschnitt einer metallisierten Kunststoffunterlage, auf welche eine Polymerisat schicht abgelagert worden ist.
Fig. 3a ist ein Querschnitt einer nichtleitenden Unterlage, auf welche eine Schicht durch Glimment- ladung aufpolymerisiert worden ist.
Fig. 4 zeigt im Querschnitt zwei einander gegen überliegende metallische Unterlagen, welche in der Einrichtung gemäss der Fig. 1 und 2 behandelt wur den und zeigt die Art und Weise, in welcher die Beschichtungsdicke sich aufbaut.
Fig. 5 ist ein der -Fug. 4 ähnlicher Querschnitt, welcher den Einfluss des Bewegeis der Unterlagen in entgegengesetztem Sinne veranschaulicht.
Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsart eines Unterlagenvorschubmechanismus, die sich für die Einrichtung gemäss Fig. 1 eignet. Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform des Unterlagetransportmechanismus, und zwar eine sol che, die gekrümmte Unterlagenführungsglieder auf weist.
Fig. B ist ein schematischer Aufriss einer Aus führungsart der Einrichtung, mit welcher ein Paar von Unterlagen auf einander folgenden Polymerisa tionsentladungen unterworfen werden können, und Fig. 9 ist ein schematischer Aufriss einer Aus führungsform der Einrichtung; die dazu dient, auf einem Paar von Unterlagen Schichten zu bilden und diese nachher von den Unterlagen abzutrennen.
Eine Einrichtung, die sich zum Glimmentladungs- aufpolymerisieren von dünnen Schichten auf flexible Unterlagsstreifen mit leitender oder nichtleitender Oberfläche besonders gut eignet, ist in Fig. 1 dar gestellt. Diese Einrichtung weist einen im Schnitt rechteckigen Behälter 6 auf, der den Träger 4 des Unterlagentransportmechanismus umgibt, Seiten wände 301 und 302, eine Oberwand 303, eine Basis platte 2, eine Rückwand 304 rund eine in der Zeich nungsebene gelegene, wegnehmbare Stirnwand 305 hat.
Eine Dichtung dichtet die Fuge zwischen der wegnehmbaren Stirnwand und den flachen Frontsei ten von 301, 302, 303 und 2 hermetisch ab, so dass der ganze Behälter auf Unterdruck gehalten werden kann. Anschlussstutzen 12 und 14 in den Seiten wänden 301 und 302 stehen mit einer Auslassleitung 16 bzw. einer Leitung 18 zur Einführung des Aus gangsstoffes in Verbindung. Die Auslassleitung 16 steht über ein Absperrorgan 20 mit einer Vakuum pumpe 22 in Verbindung, und die Einführungsleitung 18 ist über ein Steuerabsperrorgan 24 mit dem Be hälter 26 ,des Ausgangsstoffes verbunden.
Die Ab sperrorgane 20 und 24 können als Nadelventile aus gebildet sein, welche eine stetige Veränderung der Durchflussmenge zulassen. Der Vorratsbehälter 26 enthält den gasförmigen Ausgangsstoff und kann mit Heiz- oder Kühlmitteln versehen sein zur Ermögli chung einer Regulierung des Dampfdruckes dieser Substanz. Der Stutzen 310 ist mit einem Manometer 19 verbunden, der den Druck innerhalb des Behäl ters anzeigt.
Die elektrische Energie für die Glimmentladung wird in den evakuierten Behälter eingeführt über An schlussklemmen 28 und 30, die bei ihrem Durchtritt durch die Seitenwand 301 durch Isolationsscheiben 32 und 34 hermetisch abgedichtet sind. Die äussere Energiequelle 36 ist mit den Klemmen 28 und 30 durch einen Widerstand 37 und ,ein Amperemeter 39 mittels Leitern 38 und 40 verbunden. Zwischen den Klemmen 28 und 30 ist ein Voltmeter 3 an geordnet zur Ermöglichung der Steuerung der Span nung, die zur Aufrechterhaltung der Glimmentladung erforderlich ist.
Innerhalb des Behälters 6 wird die Energie zur Entladung durch Verbindungsleiter 42 und 44 geführt. Wie leicht einzusehen ist, kann eine grosse Vielfalt von elektrischen Verbindungsarten an gewendet werden je nach Ausbildung des Transport mechanismus und der Beschaffenheit der Unterlagen, auf welche Schichten aufzupolymerisieren sind.
Der Träger 4 kann zweckmässig aus elektrisch isolierendem Material bestehen zur Erleichterung der Isolierung der verschiedenen Teile des Transportme chanismus. Die Ausbildung das Transportmechanis mus 46 von Fig. 1 ist in Fig. 2 veranschaulicht. Dieser Mechanismus hat einen oberen und einen un teren Transportabschnitt, in jedem von welchem eine längliche flexible Unterlage 66 bzw. 68 durch die aktive Entladungsröhre hindurchbewegt wird. Die Unterlagen 66 und 68 können z.
B. aus Metallbän dern bestehen oder anstattdessen aus einem Kunst stoffband, das eine exponierte .elektrisch leitende Oberfläche hat; es kann sich aber anstattdessen um ein nichtleitendes Material handeln. Die Unterlage bänder 66 und 68 werden von Vorratsspulen 52 bzw. 54 abgewickelt und verlaufen dann über die einander gegenüberliegenden Flächen 68 und 60 hin weg zu einer Aufnahmespule 70 bzw. 72.
Im Betrieb der Einrichtung wird die Glimment- ladung gewöhnlich in der Region gebildet, in welcher der Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Unterlagebänder 66 und 68 am kleinsten ist. In der Einrichtung gemäss Fig. 2 sind die Unter lagebänder bei ihrem Durchgang durch diese Entla dungszone in ebenen, parallelen Bewegungsbahnen gelegen, deren Abstand gleichmässig ist. Der minimale Abstand ist nicht von ausschlaggebender Bedeutung, solange der Abstand einen kleineren Wert hat als jener, bei welchem anstatt Oberflächenpolymerisation eine unerwünschte Volumenpolymerisation stattfin det.
Abstände in der Grössenordnung von 1,0 cm haben sich als zufriedenstellend erwiesen.
Handelt es sich um die Bildung von Polymerisat schichten auf Unterlagen, welche in irgendeiner Weise durch Hitzeeinwirkung beschädigt werden können, und auch dann, wenn die Schichten selber durch Hitzeeinwirkung beschädigt werden können, so kann der Betrieb der Einrichtung nach Fig. 2 verbessert werden durch Kühlmittelzufuhren zu jeder der Elek troden 58 und 60 über Anschlüsse 59, die mit in den Elektroden untergebrachten Kühlschlangen ver bunden ;sind. Auf diese Art und Weise kann durch übliche Mittel Kühlmittel zugeführt und wieder weg geführt werden und dadurch die Temperatur der Unterlagen herabgesetzt werden durch Berührung mit den Elektrodenoberflächen beim Durchgang durch die Entladungszone.
Die Kühlmittelleitungen können elektrisch von der Masse abisoliert werden durch Verwendung von Gummileitungen zur Vermeidung von Kurzschlüssen bei der Zuleitung der benötigten Energie.
Im Spalt zwischen den Oberflächen der Unter lagen 66 und 68 wird eine Polymerisationsgasglimm- entladung hervorgerufen .durch Anlegen einer Poten tialdifferenz in der Grössenordnung von 300 bis 400 Volt oder mehr, je nach dem gasförmigen polymerisierbaren Ausgangsstoff, dem Betriebsdruck, dem Abstand der Flächen in der Schichtbildungsent ladungszone und der gewünschten Entladungsstrom dichte. Zur Vervollständigung der Verbindungen zwi schen den Oberflächen der Elektroden 58 und 60 und der Energiequelle 36 sind Anschlüsse 88 und 90 mit Anschlussleitern 42 bzw. 44 vorgesehen. Wer den leitende Unterlagen 66 und 68 behandelt, so erfolgt die Energiezufuhr durch direkte Berührung mit .den Elektroden 58 und 60.
Werden hingegen Unterlagsbänder 66 und 68 behandelt, die nichtlei tend sind, so geschieht die Energiezufuhr zur Fläche durch kapazitive Kopplung von den Elektroden 58 und 60 her. Für Fachlaute ist es naheliegend, dass auch andere Kontakte, wie z. B. Rollkontakte, an stelle der Elektroden 58 und 60 verwendet werden könnten, wenn die Unterlagebänder 66 und 68 eine leitende Oberfläche haben.
Es ist ein einfacher Antriebsmechanismus vor gesehen, der den Vorschub der Unterlagebänder 66 und 68 bei gleicher Geschwindigkeit zur wirksamen Entladungszone bewerkstelligt. Die Aufnahmespulen 70 und 72 sind über Kettengetriebe 76, 78, 80 durch eine Motorwelle 84 angetrieben. Die Kettenräder 76 und 78 sind elektrisch von Aden zugehörigen Wellen durch Nylonbüchsen 62 und 64 abisoliert. Die Motor welle gehört zu einem Elektromotor 86, dessen Dreh zahl reguliert werden kann, .und erstreckt sich durch eine in der Rückwand 304 eingebaute Abdichtungs vorrichtung.
Reibungsbremsen 89 oder dergleichen sind auf den Wellen der Vorratsspulen 52 und 54 an geordnet zur Lieferung der Zugspannung, die erfor derlich ist, um die Unterlagebänder 66 und 68 im Durchgang durch die Entladungszone mit den Elek troden 58 und 60 in Berührung Du halten.
In einem typischen Beispiel, bei welchem dielek- trische Schichten aus Perfluorkohlenstoff auf einem Paar von etwa 0,005 mm dicken Aluminiumbändern aufgebracht wurden, hat man diese Auflagebänder von den Vorratsspulen 52 und 54 über die Elektroden 58 und 60 hinweg zu den Aufnahmespulen 70, 72 geführt. Danach hat man die wegnehmbare Wand 305 in Wirklage gebracht und die Vakuumpumpe 22 in Betrieb gesetzt, um das Behälterinnere durch das geöffnete Absperrorgan 20 hindurch zu evakuie ren.
Nach Erreichen eines zufriedenstellenden Va kuums bat man das Absperrorgan 24 geöffnet und dadurch eine Mischung von monomeren Fluoräthy- lenen aus dem Rohmaterialbehälter 26 in die Be handlungskammer l eingelassen. Durch Einstellen der Absperrorgane 20 und 24 kann eine kontinuier liche Zufuhr von polymerisierbarer Substanz unter Aufrechterhalten eines geeigneten Druckwertes in der Behandlungskammer erreicht werden. Wenn etwa ein Minimalabstand von 1 cm zwischen den Oberflächen der Unterlagebänder besteht, kann so ein Druck von etwa 0,7 bis 0,9 mm Quecksilberhöhe aufrechter halten werden, welcher Druckwert ungefähr dem Paschen-Minimum entspricht.
Ein zusätzlicher Steuer faktor kann in Wirkung :gebracht werden, wenn bei spielsweise der gasförmige polymerisierbare Fluorkoh lenstoff durch Pyrolyse eines ,Polymets im Vorrats behälter 26 abgeleitet wird, da in diesem Fall die Geschwindigkeit der Pyrolyse rund somit der Druck im Behälter 26 durch Steuerung der zugeführten Wärme gesteuert werden kann.
Die Polymerisierspannung wird sodann den Un terlagebändern 66 und 68 durch die vorerwähnten elektrischen Verbindungen zugeführt und die zur Aufrechterhaltung der Glimmentladung erforderliche Potentialdifferenz zwischen den Unterlageflächen her gestellt. Nun wird der Vorschubmechanismus in Tä tigkeit gesetzt, um die beiden Unterlagebänder im gleichen Sinne vorzuschieben.
In dem in Fig. 4 gezeigten Querschnitt sind die Dicken in bezug auf die Längen übertrieben gross dargestellt. Diese Figur zeigt die Art und Weise, in welcher die Dicke der abgelagerten Polymerisatschich ten beim Durchlauf der Unterlagebänder 66 und 68 durch die Entladungszone allmählich zunimmt. We gen der zunehmenden Impedanz, welche durch die zunehmende Dicke der abgelagerten Schicht Odem Fluss von Entladungsstrom .entgegengestellt wird, findet eine .entsprechende Veränderung der Ablagerungs- geschwindigkeit beim Durchlauf durch die Entla dungszone .statt.
Soll die Ablagerungsgeschwindigkeit in der Unterlagebewegungsrichtung gleichmässiger sein, so kann :die in Fig. 2 gezeigte Einrichtung so abgeändert werden, dass die Unterlagebänder in ent gegengesetztem Sinne die Entladungszone durchlau fen, etwa gemäss Fig. 5. Bei gegenläufiger Bewegung der Unterlagebänder ist die dem Entladungsstrom zufluss entgegengesetzte Impedanz in der ganzen Ent ladungszone ungefähr gleichmässig, weil die Summe der Dicken der abgelagerten Schichtdicken .ebenfalls im wesentlichen konstant ist.
In beiden Fällen kann die schlussendliche Dicke der auf beiden Unterlagebändern abgelagerten Schicht ten gesteuert werden durch Veränderung des Druckes des gasförmigen polymerisierbaren Ausgangsstoffes innerhalb des angegebenen Bereiches, durch Einstel len der an die Unterlagebandoberflächen angeiegten Spannung in der Weise, dass der in der Entladung fliessende Strom unabhängig gesteuert wird, und durch Verändern der Bewegungsgeschwindigkeit (der Unter lagebänder durch die Entladungszone. Wie schon er wähnt, sind die Stromdichte und die Vorlaufgeschwin- digkeit begrenzt durch das Auftreten von Funken an der Unterlageoberfläche.
In gewissen Fällen wird eine minimale Funkenbildung erreicht durch einen Betrieb mit einem Druck des Monomets, der geringfügig unter dem Paschen-Minimum liegt, wogegen in andern Fällen der Druck über dem Paschen-Minimum liegen sollte. Bei im wesentlichen parallelen Laufbahnender Unterlagebänder :gemäss Fig. 2 wird der Druck ein gestellt, um die Funkenbildung nach Möglichkeit zu verringern, wogegen bei andern Ausführungen, wie beispielsweise jener nach Fig. 6, auf den Druck ein gewirkt wird, um die Entladung an Ort und Stelle zu halten und die Funkenbildung auf einem Mini mum zu halten.
Fig. 3 zeigt einen Abschnitt ,eines flexiblen Unter lagebandes 51, das eine Metallschicht 49 an einer seiner Oberflächen besitzt und bei dem :eine dünne Lage 48 von festem Polymerisat durch Glimment- ladungspolymerisation auf die leitend Oberfläche ab gelagert worden ist. Ein dermassen beschichtetes Band hat gegenüber einem :solchen mit einer einfachen Me tallbeschichtung bei der Fabrikation von Kondensar toten den Vorteil, dass Abschnitte des leitenden Be lages entfernt werden können zur Bildung einer iso lierenden Unterfläche für Zuleitungskontakt.
Ein Abschnitt eines nichtleitenden Unberlageban- des 156 mit einer (durch Glimmentladungspolymerisa- tion aufgebrachten Beschichtung 158 ist in Fig. 3a gezeigt.
Fig. 6 veranschaulicht eine bevorzugte Ausfüh rung der Einrichtung, bei welcher eine Stützelektrode für jedes Unterlageband sich durch .die ganze Ent ladungszone hindurch erstreckt. Diese Ausführung ermöglicht das Beschichten von isolierenden oder lei tenden Unterlagebändern und ermöglicht die Verwen dung von Elektradenausführungen, welche die beste Wirkung ergeben.
Ausserdem können mit dieser Bau art dünne Schichten auf Unterlag--bändern gebildet werden, welche auf Überhitzung empfindlich sind und die Tendenz haben, beim Durchgang ,durch die Ent ladungszone sich zu kräuseln, was eine ungleichmä ssige Beschichtung auch in Breitenrichbung ergibt.
In dieser Ausführung nach Fig. 6 werden flexible Unterlagebänder 98 und 100 von Vorratsspulen 102 bzw. 104 abgenommen und auf Aufnahmespulen 106 bzw. 108 aufgewickelt. Zwischen der Abnahme- und der Aufnahmestelle läuft jedes der Unterlagebänder über eine zugehörige zentrale Rolle 110 bzw. 112 in der Weise, :dass die zu beschichtenden Flächen einander im Entladungsspalt gegenüberliegen.
Die kleinste Spaltweite zwischen den Oberflächen beträgt vorzugsweise etwa 6 mm. Die Rollenachsen werden zueinander parallel gehalten mittels nicht dargestellten Spindeln, die in der Rückwand 114 gelagert sind, so dass in der Entladungszone die Bänder im Querschnitt zueinander parallel sind.
Zur Vermeidung des Anlegens einer unerwünsch ten Spannung an die Unterlagebänder während deren Behandlung ist es vorteilhaft, besonders wenn es sich um Unterlagebänder handelt, die streckempfindlich sind, nicht nur die Aufnahmespulen 106 und 108, sondern auch die Rollen 110 und 112 anzutreiben.
Da die Winkelgeschwindigkeiten der Vorrats und Aufnahmespulen zu jedem Zeitpunkt von der Menge des darauf aufgewickelten Bandes abhängen, wind man vorzugsweise die Rollen 110 und 112 mit kon stanter Geschwindigkeit antreiben und mittels Varia- toren die Umfangsgeschwindigkeit der Wickel an der Abnahmestelle und der Aufnahmestelle in bekannter Art und Weise konstant halten.
Kühlmittel wird in die Nähe der Mantelflächen der Rollen 110 und 112 gebracht mittels Leitungen 111,<B>113,</B> welche das Kühlmittel beispielsweise durch eine zentrale Bohrung der Rollenachszapfen zuführen und dann :durch die Rückwand 114 auch wieder abführen. Die elektri schen Verbindungen zur Zuführung des elektrischen Potentials an die exponierten Unterlagebänderober flächen in der Entladungszone über idie Metallrollen 110 weisen Zuleitungsdrähte 103 und 105 auf, die an den Kühlmittelzufuhrleitungen 111 bzw. 113 an gebracht sind.
Viele verschiedene Arten von Unter lagen können mit dieser Einrichtung behandelt wer den, u. a. solche, deren elektrische Leitfähigkeit ge ring ist (Isolatoren), solche mit mittelmässiger und auch solche mit hoher Leitfähigkeit. Wenn ein isolie rendes Kunststoffband oder ein isolierendes Kunst stofflageband mit stromleitendem Belag behandelt wird, so kann die zur Aufrechterhaltung der Entla dung erforderliche Spannung zwischen den exponier ten Flächen erhalten werden mittels einer hochfre quenten Wechselspannung zwischen den Rollen<B>110</B> und 112,
mit kapazitiver Kupplung durch die Kunst stoffbänder zu den exponierten dielektrischen Ober flächen.
Fig. 7 zeigt eine weitere Variante der Ausfüh rung der Einrichtung, in welcher gekrümmte, mit ihren konvexen Oberflächen einander gegenüberlie gende, aus feststehenden Platten bestehende Elektro den Verwendung finden zur Führung eines Paares von flexiblen Unterlagebändern durch die aktive Ent ladungszone hindurch mit einer gleichmässigeren Krümmung als in der Ausführung nach Fig. 6.
Der Verwendung findende Bandtransportmechanismus weist Vorratsspulen 120, 122 auf, von welchen fle xible Unterlagebänder 121 bzw. 123 abgenommen werden, um den Aufnahmespulen 124 bzw. 126 in solcher Weise zugeführt zu werden, dass :
die exponier ten Flächen der Unterlagebänder sich einander all mählich nähern bis zum Durchtritt durch eine zen trale Zone geringsten Abstandes, um sich dann wie der voneinander zu entfernen. Die einander gegen überliegenden gekrümmten metallischen Stützplatten 128 und 130 ergeben somit nicht nur einen Aufbau mit gesteuerter Veränderung des Abstandes zwischen den Unterlageflächen, sondern auch Flächen, über welchen die Unterlagebänder während der Behand lung hinweggezogen und flachgehalten werden kört\ nen. In diesem anschaulichen Beispiel besteht jedes der Unterlagebänder 121, 123 aus dem Markenpro dukt Mylar mit einer Dicke von beispielsweise 0,0062 mm.
Die exponierte Fläche jedes Unterlage bandes ist vorgängig in bekannter Art und Weise mit einem dünnen Belag 125 bzw.<B>127</B> aus Aluminium versehen worden. Die metallischen Stützplatten 128, 130 dienen als zweckmässige Wärmesenken, die ge kühlt werden können zur Abführung von Wärme aus den Unterlagebändern während deren Durchgangs durch die aktive Entladungszone, was die Anwen dung von höheren Strömen in der Polymerisations entladung ermöglicht. Zu diesem Zweck sind nicht- ,sichtbare Längskanäle innerhalb den Stützplatten 128, 130 .mit einem geeigneten Kühlmittelkreislauf verbunden durch Einlassstutzen 136 und Auslassstut zen 138.
Die Zufuhr elektrischer Energie zu den Stützplatten erfolgt hier durch Leiter 140 bzw. 142, wobei die notwendige Spannung zwischen den Unter lageflächen erzeugt wird durch kapazitive Kupplung durch die Mylar-Unterlagen hindurch zu den darauf befindlichen leitenden Schichten.
Der Vorschub der Unterlagebänder erfolgt durch einen Elektromotor 154 mittels einer Welle 152 und Schneckengetrieben 144, 148 bzw. 146, 150, wobei die Motordrehzahl variabel ist zur Steuerung der Vor- schubbewegungsgeschwindigkeit der Bänder durch die Polymerisationsentladung. Rückhaltebremsen wie 141 sorgen für die notwendige Zugspannung der Bänder 121 und 123.
Der Krümmungsradius der Führungsplatten 128 und 130 und die geringste Spaltweste sind so gewählt, dass die Länge der wirksamen Entladungszone zur erforderlichen Verweilzeit der zu beschichtenden Bän der passt unter Berücksichtigung des maximalen Ent- ladungsstrome,s, der zugeführt werden kann, und der höchstzulässigen Temperatur der Bänder bei in Be trieb befindlicher Kühlung.
Da die Platten gekrümmt sind, kann der Apparat mit einem Druck betrieben werden, der über oder unter dem Paschen; Minimum liegt, und die Entladung wird an Ort und Stelle ge halten in der Region, in der der geringste Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Bändern vorliegt. Wie vorhin erwähnt wurde, wird vorzugs weise mit den unteren Druckwerten gearbeitet.
Wenn von den eben diskutierten Einzelheiten ab gesehen wird, ist der Betrieb der Einrichtung nach Fig. 7 gleich demjenigen der Einrichtung nach Fig. 6. Die Form der Glimmentladungsregion wird bestimmt durch Steuerung der von den Bändern durchlaufenen Bahnen. Wenn diese Bahnen bestimmt sind, werden die Vorratsspulen mit dem geeigneten Unterlagema- terial geladen und jedes Unterlageband wird über Führungsmittel zur entsprechenden Aufnahmespule geführt.
Nachdem der Transportmechanismus so mit dem beschichteten Material versehen worden ist, wird die Rückwand am Behälter 6 angebracht und das Behälterinnere mittels der Pumpe 22 evakuiert. Da nach wird Idas Ventil 20 geschlossen und das Ventil 24 geöffnet zwecks Einlasses des gasförmigen zur Glimmentladung polymerisierbaren Stoffes aus dem Vorratsbehälter 26 in den Behälter.
Offensichtlich könnte das Ventil 20 durch zwei an die Vakuumleitung angeschlossene Ventile ersetzt werden, wovon eines zur raschen anfänglichen Ent leerung der Luft aus dem Behälter und das andere zum Ausströmenlassen von überschüssigem Monomer gas mit niedriger, feingesteuerter Geschwindigkeit die nen würde.
Viele gasförmige Ausgangsstoffe haben sich als geeignet erwiesen für die Herstellung von dielektri schen Polymerfolien durch Glimmentladungspoly- merisation, so z. B. gasförmiges Styrol, Tetrafluor äthylen, Benzol, Siliziumtetrafluorid, Dimethylsilikon, Dimethyldichlorsilan. Viele andere Stoffe kommen in Frage, besonders wenn die Güte der dielektrischen Eigenschaften beim Fertigprodukt keine grosse Be deutung hat. Mittels des Manometers<B>19</B> und des Vakuumsteuerventils 20 kann der Druck im Behälter auf den Wert reguliert werden, der sich durch Ver suche als der zur Aufrechterhaltung der geeigneten Art von Glimmentladung für die jeweiligen Ausgangs materialien als arm besten herausgestellt hat.
Die Ionisationsspannung wird an die an der Entladung teilnehmenden Flächen der Unterlagen durch die Energiequelle 36 angelegt. Es kann sich dabei um eine Gleichstrom- oder eine Wechselstromspannung handeln; immerhin ist zu beachten, dass viele Mate rialien mit Gleichstrom :schwer .zu polymerisieren sind und dass in vielen Fällen hochfrequenter Wechsel strom vorzuziehen ist. Wo die Kupplung durch die Kapazität der Unterlagen verwendet wird zur Zu führung der notwendigen Potentialdifferenz zu den Unterlageflächen, sollte die Frequenz hoch genug sein, um die Verluste in den Unterlagen möglichst zu reduzieren.
Die Grösse der zugeführten Leistung wird dann so eingestellt, dass sich der Entladungs strom auf dem gewünschten Wert hält. Da der zu lässige Entladungsstrom in Funktion von vielen Ver änderlichen ändert, zu denen die Geometrie der Auf bauten gehört, müssen die optimalen Betriebsbedin gungen durch Versuch für jede gasförmige poly merisierbare Substanz und für Unterlagen venschie- denen Charakters bestimmt werden.
Faktoren, wel che die benutzbare Strommenge beeinflussen, sind die unerwünschten Funkenbildungen an den Unterlage oberflächen, die tolerierbare Degradation des abgela gerten Polymerisates, der zulässige Abfall von gasför miger polymerisierbarer Substanz, der entsteht .durch die Bildung von unverwendeten Polymerisaten im Raum zwischen den Unterlageoberflächen anstatt auf diesen Oberflächen, die Grösse der Unterlageoberflä che innerhalb der wirksamen Entladungszone, die Vorschubgeschwindigkeit der Unterlageoberflächen durch die Entladungszone, der Dampfdruck der gas- förmigen polymerisierbaren Substanz und die Tem peratur, welche die Unterlage aushält.
Sobald die Entladung eingeleitet und so gesteuert ist, dass sich die gewünschten Entladungseigenschaften eingestellt haben, wird der Vorschubmotor in Betrieb gesetzt, um die Unterlagebänder durch (die aktive Zone zu befördern.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, in welcher das Aufpolymerisieren einer Schicht auf nichtleitende oder leitende Flächen eins Paares von bewegten Un terlagen ausgeführt wird durch das Hindurchbeför dern dieser Unterlagen durch eine Folge von Glimm- entladungszonen. Dieser Aufbau eignet sich in Er weiterung zur Erzeugung einer beliebigen Dicke der abgelagerten Schichten durch Vervielfachen der Ein- zelschichten.
In der Apparatur nach Fig. 8 sind enge Spälte zwischen den behandelten Unterlageoberflächen er halten bei aufeinanderfolgenden Paaren von unter Spannung gesetzten Umlenkrollen wie 220, 222 und 224, 226. Die Spaltweite soll in der quer zur Bewe gungsrichtung gelegenen Richtung gleichmässig sein, zur Gewährleistung der Gleichmässigkeit der Schicht ablagerung in Breitenrichtung der Unterlagebänder 228, 230. Jedes dieser letzteren wird von der zugehö rigen Vorratsspule 232 bzw. 234 abgenommen, die etwas entfernt von der Glimmentladungsregion an geordnet ist, so dass jedes Unterlageband die Umlenk rolle über mehr als 180 umfasst.
Nach Umfahrung der ersten wirksamen Umlenkrollen umfahren die Unterlagebänder Umkehrrollen 236 bzw. 238, um sodann :die zweite unter Spannung gesetzte Umlenk rolle 224 bzw. 226 zu umfahren. Die Umkehrrollen 236, 238 können aus Aluminium oder dergleichen gefertigt sein und müssen eine glatte Oberfläche ha ben, weil diese mit der abgelagerten Schicht in Be rührung steht. Diese Rollen können deshalb zweck mässig mit einem Kunststoffmantel versehen sein.
Der Durchmesser und die Lage der Umkehrrollen sollen so gewählt sein, dass sich eine möglichst geringe freie Weglänge zwischen den aufeinanderfolgenden Rollen ergibt unter gleichzeitiger Vermeidung eines Fliesseis von Entladungsströmen zwischen den exponierten Flächen der Umkehrrollen. Die beschichteten Unter lagebänder werden auf Spulen 240 bzw. 242 auf gewickelt. Wie bei der Ausführung gemäss Fig. 6 sind die Umlenkrollen 220 bis 226 kühlmitteldurch flossen unter Zuhilfenahme von axial .angeschlossenen Leitungen 243, 245, 247 und 249 zwecks Ermögli chung des Betriebes mit erhöhten Stromdichten ohne Gefahr einer Beschädigung der Unterlagebänder.
Not wendigenfalls können auch die Umkehrrollen 236 und 238 gekühlt werden. Wie in der Ausführung gemäss Fig. 2 und 6, können zugspannungsempfind- liche Unterlagebänder gegen Verstrecken geschützt werden, indem alle rotierenden Elemente mit glei cher Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden.
Die elektrische Leistung wird mittels ;elektrischer Zu leitungsdrähte 244, 246, 248 und 250 zugeleitet, wel che mit den zugehörigen Rollen durch die Kühlmit- telleitungen 243, 245, 247 und 249 hindurch, welche von der Masse abisoliert sind, in Verbindung stehen. Zur Vereinfachung,der elektrischen Zuleitungen kön nen die Drähte 243 und 245 an eine gemeinsame An schlussklemme und die Drähte 248, 250 an eine an dere gemeinsame Klemme angeschlossen werden.
Bei einer solchen Hintereinarnderschaltung von unter Spannung stehenden Rollen und Umlenkrollen mit steiler Konvergenz und Divergenz bei jeder Entla dungszone kann die Fähigkeit zur Festlegung der Entladung ausgenützt und dadurch eine hohe Produk tionsrate erzielt werden.
Der Betrieb der Einrichtung nach Fig. 8 erfolgt in ähnlicher Weise wie derjenige der Einrichtung nach Fig. 7.
Die Anzahl von aufeinanderfolgenden Polymeri sationen, die in einer Einrichtung .des in Fig. 8 ge zeigten Typs durchgeführt werden können, hängt nur von der Anzahl von gebildeten Glühentladungsregio- nen ab, und .die schlussendliche Dicke des Endpro duktes hängt von der Menge von Polymerisat ab, die in jeder Zone abgelagert werden kann und von der Anzahl der einander überlagerten Schichten.
Fig. 9 zeigt eine Ausführung, bei welcher ein Paar von Unterlagebändern von der in Fig. 3a :ge zeigten Art ähnlich behandelt wird wie in der Aus führung nach Fig. 6, um anschliessend durch ein Lösungsmittelbad hindurchgeführt zu werden zwecks Entfernung der Schicht von der Unterlage. Ein fle xibles Unterlageband, z. B. ein 0,038 mm dickes Polyäthylenband, ist auf Vorratsspulen 256 und 258 aufgewickelt, welche die Unterlagebänder 252, 254 an die Oberflächen der Rollen 260 bzw. 262 abgeben, zwischen denen die Glimmentladungspolymerisation erfolgt.
Die Unterlagebänder werden dann in ein Lö sungsmittelbad 264 eingeführt, das in einem Behälter 266 enthalten ist; damit die Bänder beim Verlassen der Rollen 260, 262 voneinander divergieren, ist das Band 252 über eine Umlenkrolle 280 geführt. Das verwendete Lösungsmittel soll natürlich die Zusam mensetzung der abgelagerten Schicht nicht stören. Be steht diese Schicht aus Perfluorkohlenstoff, der den meist verwendeten Lösungsmitteln widersteht, so steht eine grosse Auswahl an verwendbaren Lösungsmitteln zur Verfügung. In andern Fällen kann z.
B. gewöhn liches Polystyrol oder Polypropylen als Unterlage für Perfluorkohlenstoffschichten oder für durch Glimm- entladung polymerisiertes vernetztes Styrol dienen, wobei zur Ablösung der Unterlage Toluol verwendet wird.
Bei ihrem Durchgang durch das Lösungsmittel werden die beschichteten Unterlagebänder 252, 254 über Führungsrollen 268, 270 bzw. 272, 274 hin weggeführt. Nach Abtrennung und Wegführung der Polyäthylenunterlagen kn Lösungsmittel werden die durch Glimmentladungspolymerisation gebildeten und von der Unterlage befreiten Folienbänder separat ab geführt und auf Spulen 276, 278 aufgewickelt.
Wegen der Wahrscheinlichkeit einer Vermischung der gasförmigen polymerisierbaren Substanz mit vom Lösungsmittel abgegebenen Dämpfen und un erwünschten Effekten auf die Zusammensetzung der durch Glimmentladungspolymerisation :erhaltenen Fo lien ist in der Einrichtung nach Fig. 9 eine Dampf barriere vorgesehen zur Verhinderung des Durch ganges von nennenswerten Mengen von Dampf zur Entladungsregion. Die Barriere besteht einfach .aus einem den Dämpfen widerstehenden Glied 286, das mit geeignet abgedichteten .Öffnungen 288, 290 ver sehen ist, aus welchen die Unterlagebänder 252, 254 von dem die Entladungsregion enthaltenden Teil des Behälterinnenraumes in den für die Ablösung die nenden Teil übertritt.
Die Ränder der Barriere sind auch, wie bei 292 angedeutet, gegenüber der Innen oberfläche des Behälters abgedichtet.
Es ist leicht einzusehen, dass anstelle der in Fig. 9 gezeigten Mittel zur Glimmentladungspolymerisation solche gemäss Fig. 8 vorgesehen werden könnten. Beispielsweise ist es möglich, ein abgelagertes Poly merisat, das aus monomerem Toluoldampf gebildet wurde, von einem Polyäthylenunterlageband abgelöst werden kann durch Strecken dieses letzteren. Das freie Polymerisat hat aber eher die Form von Flocken als die eines kontinuierlichen Bandes. Auch kann die Polymerisatfolie direkt auf Trommeln 110 und 112 gemäss Fig. 6 gebildet werden, die als Unterlagen wirken, und das Polymerisat dann mit einem Messer von den Rollen abgelöst werden.
Es ist leicht einzusehen, dass die oben beschrie benen Ausführungsformen der Erfindung mannigfa che Anwendungen haben. Verschiedenartigste gasför mige Substanzen eignen sich zur Glimmentladungs- polymerisation von dünnen Folien bzw. Schichten und die verschiedenartigsten Unterlagen können diese Folien beziehungsweise Schichten aufnehmen. Bei spielsweise können zusätzlich zu den gasförmigen Substanzen, die sich eignen zur Herstellung von Hochqualitätsdielektriken mit hohem Isolations widerstand und niedrigem Leistungsfaktor, viele anderen Materialien verwendet werden, die für andere Zwecke nutzbar sind.
Beispielsweise kann ein sili- ziumhaltiges Material' bzw. ein Silikon als solches verwendet werden zur Bildung einer Oberfläche mit guter Wasserabstossfähigkeit auf einem Träger aus Metall oder Kunststoff, der diese Eigenschaft nicht besitzt. In ähnlicher Weise kann ein Perfluorkohlen stoff, wie z. B.
Polytetrafluoräthylen, auf einer Metall- oder Kunststoffoberfläche aufgebracht werden zum Schutz dieser Oberfläche gegen Chemikalien, gegen über welchen sich der Perfluorkohlenstoff neutral verhält. Weiterhin hat sich ein dünner Belag von Polymerisat aus monomerem Akrylsäuredampf geeig net erwiesen als Träger mit guter Haftfähigkeit für Titen und polymeren Latex. Diese Eigenschaften hin gen nicht von der Unterlage ab, da die Haftung an ,der aufpolymerisierten Schicht erfolgte.
Typische Un terlagen waren Polyäthylen und Polypropylen.
Obwohl in der obigen Beschreibung weitgehend Gewicht auf die Herstellung von Folien und Schich ten von gleichmässiger Dicke zur Verwendung in elektrischen Elementen Gewicht gelegt wunde, bei denen eine gleichmässige Dicke erwünscht ist, ist leicht einzusehen, dass Folien und Schichten mit ge steuerten Dickenänderungen in modifizierten Ausfüh rungen hergestellt werden können. Beispielsweise kann eine gleichmässige Dickenveränderung der Folie bzw. Schicht erhalten werden durch Schrägstellen der Unterlageoberflächen in der Entladungszone.
Ausserdem sind die Lehren der Erfindung auch anwendbar in Aufbauten zur Bildung von Belägen auf beiden Seiten einer Unterlage, etwa mittels eines zweiten Durchganges durch eine Entladungszone mit umgekehrter Unterlage oder durch Verwendung von getrennten Glimmentladungen, die in Abstand von einander längs der Bahn der Unterlage auf entgegen gesetzten Seiten dieser letzteren angeordnet sind.
Um die Beschreibung möglichst kurz zu halten, wurden viele Merkmale nur in bezug auf die eine oder andere Ausführungsform beschrieben und .dar gestellt. Es versteht sich aber, dass diese Merkmale in Kombination mit solchen verwendbar ;sind, die in anderen Ausführungsformen auftreten, ohne dass man sich dadurch aus dem Rahmen des Schutzumfanges begeben würde.