DE19901088A1 - Vorrichtung zum Behandeln eines bandförmigen Substrates mit einem Gas - Google Patents
Vorrichtung zum Behandeln eines bandförmigen Substrates mit einem GasInfo
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Abstract
Eine Behandlungsvorrichtung (2) zum Behandeln eines bandförmigen Substrates (1) mit einem Gas hat eine Gasquelle (5) für das Gas. Um die Gasquelle (5) herum ist als Musterträger ein endloses Musterband (7) über mehrere Umlenkwalzen (8, 9, 10, 11) umlaufend geführt. Das Musterband (7) besteht aus einer Siebfolie, welche zur Erzeugung von nicht mit dem Gas zu behandelnden Bereichen des Substrates (1) mit einer Abdeckung (14) versehen ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln ei
nes bandförmigen Substrates mit einem Gas, welche eine
Gasquelle für das Gas und einen mit gleicher Umfangsge
schwindigkeit wie das Substrat umlaufenden Musterträger
hat, dessen dem Substrat abgewandte Seite mit der Gas
quelle Verbindung hat und der zum definierten Zuführen
des Gases auf gewünschte Bereiche des Substrates Durch
brechungen aufweist.
Vorrichtungen der vorstehenden Art können unterschiedli
chen Zwecken dienen. Mit ihnen kann beispielsweise durch
das zugeführte Gas eine chemische Reaktion auf dem
Substrat hervorgerufen oder eine Beschichtung des Subs
trates durchgeführt werden. Sehr verbreitet sind solche
Vorrichtungen, bei denen es sich bei dem Gas um ein meist
als Dampf bezeichnetes und auf dem Substrat kondensie
rendes Medium handelt. Im letzteren Fall spricht man üb
licherweise von Bedampfungsvorrichtungen. Eine solche Be
dampfungsvorrichtung ist beispielsweise Gegenstand der
DE 197 34 477. Die bekannte Bedampfungsvorrichtung dient da
zu, Öldampf auf eine zu metallisierende Folie aufzu
dampfen, damit in den mit Öl bedampften Bereichen in ei
nem nachfolgenden Prozessgang keine Beschichtung mit Me
tall erfolgt. Bei der in dieser Schrift gezeigten Be
dampfungsvorrichtung ist der Musterträger als umlaufend
angetriebener Schirmzylinder ausgebildet. Innerhalb die
ses Schirmzylinders ist eine feststehende Öldüse angeord
net, welche mit einem Verdampfergefäß verbunden ist. Bei
Betrieb der Bedampfungsvorrichtung strömt Dampf aus der
Öldüse durch den als Musterträger ausgebildeten Schirmzy
linder gegen die zu beschichtende Folie und erzeugt dort
ein den Durchbrechungen des Musterträgers entsprechendes
Muster.
Die bekannte als Bedampfungsvorrichtung ausgebildete Be
handlungsvorrichtung ist relativ aufwendig gestaltet. Da
bei der Beschichtung von Substraten oftmals unterschied
liche Muster aufgebracht werden müssen, ist es erforder
lich, bei einem Musterwechsel jeweils den als Musterträ
ger dienenden Schirmzylinder auszuwechseln. Bei ihm han
delt es sich um ein relativ dickwandiges und entsprechend
schweres Bauteil, welches vor allem bei breiten Folien
umständlich zu montieren und zu demontieren und vor allem
teuer in der Herstellung ist. Da für jedes zu erzeugende
Muster jeweils ein Musterträger erforderlich ist, stellen
die hohen Herstellungskosten eine erhebliche Einschrän
kung für den Einsatz von Behandlungsvorrichtungen mit
einem solchen Musterträger dar.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Behand
lungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubil
den, dass die Erzeugung unterschiedlicher Muster mit mög
lichst geringem Kostenaufwand zu verwirklichen ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
der Musterträger als endloses Musterband ausgebildet und
durch mehrere Umlenkwalzen umlaufend geführt ist.
Ein solches Musterband kann sehr kostengünstig herge
stellt werden, weil es sich bei ihm lediglich um ein
dünnwandiges, Durchbrechungen aufweisendes Band handeln
muss. Deshalb kann man mit geringem Kostenaufwand für die
Erzeugung unterschiedlicher Muster unterschiedliche Mus
terbänder bereithalten. Weiterhin erlaubt es die Verwen
dung bandförmiger Musterträger, diese selbst dem jeweils
gewünschten Muster anzupassen, indem man mit geringem
Aufwand die jeweils gewünschten Durchbrechungen erzeugt
oder vorhandene Durchbrechungen mit einer Beschichtung
verschließt. Das erfindungsgemäße Musterband ist für Vek
torgraphiken (Linien) oder Rasterbilder (Pixel) geeignet.
Verwendet man die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung
als Druckeinrichtung, dann kommt insbesondere der Vorteil
zum Zuge, dass sich durch das das Druckmedium bildende
Gas ultradünne Musteraufträge erreichen lassen und eine
hohe Auflösung erzielen lässt, da die Durchbrechungen im
Musterband für den Durchtritt des Gases sehr kleine Di
mensionen aufweisen können. Weiterhin ist ein rasches Um
stellen auf unterschiedliche Rapportlängen und eine hohe
Prozessgeschwindigkeit möglich.
Die erfindungsgemäße Behandhungsvorrichtung ist nicht auf
das Aufdampfen von Öl auf ein bandförmiges Substrat be
schränkt. Statt Öl in Form von Gas kann man mit ihr auch
beispielsweise ein Druckmedium auf einem Substrat auf
bringen, welches auf dem Substrat entweder kondensiert
und aushärtet oder schon in der Gasphase mit der Subs
tratoberfläche reagiert, um beispielsweise eine Verfär
bung des Substrates in bestimmten Bereichen zu bewirken.
Hierzu kann die Substratoberfläche vorbehandelt oder be
schichtet sein, so dass es zu einer gezielten Reaktion
des kondensierten Mediums mit der Substratoberfläche
kommt. Bei dem Substrat kann es sich um bandförmiges Ma
terial der unterschiedlichsten Art handeln, insbesondere
um Kunststoff-Folien oder Papier.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Musterband durch
eine Siebfolie gebildet und zur Erzeugung von nicht mit
dem Gas behandelten Bereichen auf dem Substrat mit einer
Abdeckung versehen ist, gegen die das Substrat zum Behan
deln unmittelbar anliegt. Ein solches Musterband ist ganz
besonders kostengünstig herzustellen. Die Abdeckung kann
beispielsweise durch eine Beschichtung erzeugt werden.
Dabei kann die Siebfolie zunächst vollflächig abgedeckt
werden. Nur dort, wo man Durchbrechungen wünscht, kann
man diese mittels Laserlicht erzeugen, indem dort die Be
schichtung entfernt wird. Ein weiterer Vorteil der Abde
ckung liegt darin, dass das Substrat geringen Abstand von
den Durchbrechungen in dem Musterträger hat. Hierdurch
kann sich in dem seitlich von der Abdeckung begrenzten
Spaltraum zwischen dem Substrat und dem Musterträger der
Druck des austretenden Gases ausgleichen, bevor er voll
ständig an der Substratoberfläche kondensiert oder rea
giert.
Wenn man auf einem Substrat durchgängige, streifenförmige
Muster erzeugen will, dann ist es vorteilhaft, wenn gemäß
einer anderen Weiterbildung der Erfindung das Musterband
über seinen gesamten Umfang zumindest eine Durchbrechung
hat, durch welche zum Zusammenhalten der zu beiden Seiten
der Durchbrechung liegenden Bereiche des Musterbandes
Stützstege verlaufen.
Die Stützstege behindern nicht die Begasung in den von
ihnen eingenommenen Bereichen, wenn die Stützstege auf
der Seite des Substrates gegenüber der Oberfläche des
Musterbandes zurückspringen.
Wenn man auf einem Substrat ein Trennmittel aufbringen
oder das Substrat beispielsweise mit einem Metall bedamp
fen will, dann handelt es sich vorteilhafterweise bei der
Gasquelle um ein mit einem elektrischen Heizer beheiztes
Verdampfergefäß.
Man könnte die Gasquelle genau wie bei der Bedampfungs
vorrichtung nach der eingangs genannten DE 197 34 477
seitlich des Musterträgers anordnen und das Gas mittels
einer Leitung bis unterhalb des Musterbandes führen. Der
bauliche Aufwand für die Behandlungsvorrichtung wird je
doch besonders gering, wenn gemäß einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung das Musterband um die Gas
quelle herum verläuft.
Eine andere, konstruktiv sehr einfache Ausführungsform
der Erfindung besteht darin, dass zur Umlenkung des Mus
terbandes insgesamt vier Umlenkwalzen vorgesehen sind,
deren Achsen auf Eckpunkten eines gedachten Rechtecks
liegen, und dass die Gasquelle mit ihrem Auslass unmit
telbar unterhalb des Musterbandbereiches zwischen den
beiden oberen Umlenkwalzen angeordnet ist.
Das Auswechseln des Musterbandes kann ohne Demontage an
derer Bauteile sehr einfach erfolgen, wenn das Substrat
auf dem Musterband geradlinig zwischen zwei der Umlenk
walzen in Kontakt mit dem dort verlaufenden Musterbandbe
reich geführt ist.
Das Musterband liegt besonders fest gegen das zu bega
sende Substrat an, was zu konturenscharfen Mustern führt,
wenn das Substrat über die Unterseite einer Beschich
tungswalze geführt ist und das Musterband zwischen seinen
oberen Umlenkwalzen gegen das an der Beschichtungswalze
anliegende Substrat anliegt.
Eine Kondensation des Gases auf dem Musterband lässt sich
auf einfache Weise dadurch verhindern, dass das Muster
band entlang eines Heizers geführt ist. Um im übrigen Be
reich eine Kondensation des Gases zu verhindern, sollten
auch alle übrigen mit ihm in Berührung kommenden Teile
der Vorrichtung beheizt sein. Da an den Durchbrechungen
des Musterträgers kein direkter Kontakt des Substrates
mit dem warmen Musterträger besteht, bleibt das Substrat
an den zu bedruckenden Stellen ausreichend kalt, so dass
das Gas in diesen Bereichen kondensieren kann. Im übrigen
reicht bereits die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mögliche, hohe Bahngeschwindigkeit des Substrates, um
eine Erwärmung über die Kondensationstemperatur zu ver
hindern.
Die Abdichtung zwischen der Gasquelle und dem Musterträ
ger kann berührungslos und deshalb verschleißfrei erfol
gen, wenn die Gasquelle gegenüber dem Musterband durch
Spaltschleusen in und entgegen der Bewegungsrichtung des
Substrates abgedichtet ist. In solchen Spaltschleusen
wird das Gas wie bei einer Pumpe durch die Oberfläche des
Musterträgers in Bewegungsrichtung des Musterträgers ge
fördert. Gas, welches sich noch in der Spaltschleuse hin
ter der Gasquelle befindet, hat ausreichend Zeit, um
durch den Musterträger auf das Substrat zu gelangen.
Auch letzte Reste des Gases gelangen noch auf das
Substrat, wenn eine Spaltschleuse zu der in Bewegungs
richtung des Musterbandes liegenden Umlenkwalze hin zu
einem Zwickel ausgebildet ist.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu.
Mehrere davon sind in der Zeichnung stark schematisch
dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese
zeigt in
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausfüh
rungsform einer Behandlungsvorrichtung nach
der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer zwei
ten Ausführungsform einer Behandlungsvorrich
tung,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines
Musterbandes nach der Erfindung,
Fig. 4 einen Schnitt durch ein Musterband mit auf
liegendem Substrat,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teilberei
ches eines gegenüber Fig. 4 geänderten Muster
bandes,
Fig. 6 einen Bereich einer Behandlungsvorrichtung
mit der Gasquelle, dem Musterträger und einer
der Umlenkwalzen.
Die Fig. 1 zeigt ein mit Metall zu bedampfendes Substrat
1, welches zur Erzeugung eines Musters in einzelnen Be
reichen nicht mit dem Metall beschichtet werden soll.
Hierzu erzeugt man mittels einer Behandlungsvorrichtung 2
aus einem meist als Öl bezeichnetem Medium ein Gas 3 und
dampft dieses auf die nicht zu beschichtenden Bereiche
des Substrates 1 auf. Das Substrat 1 wird hierzu über
eine Beschichtungswalze 4 geführt, welche sie bei diesem
Ausführungsbeispiel um 180° umlenkt.
Die Behandlungsvorrichtung 2 hat eine als Verdampfergefäß
ausgebildete Gasquelle 5, welche an ihrer oberen Seite
einen als Düse ausgebildeten Gasauslass 6 aufweist und in
welcher das Medium enthalten ist, aus dem man das Gas 3
erzeugt. Um die Gasquelle 5 herum ist ein Musterband 7
angeordnet, welches auf vier Umlenkwalzen 8, 9, 10, 11
gehalten ist. Die Längsachsen dieser vier Umlenkwalzen 8,
9, 10, 11 verlaufen auf den vier Ecken eines gedachten
Rechtecks. Schematisch angedeutet ist, dass die Umlenk
walze 11 von einem Motor 12 antreibbar ist. Dadurch kann
man das Musterband 7 mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit
antreiben wie das Substrat 1. Zu erkennen ist in Fig. 1,
dass die Beschichtungswalze 4 das Musterband 7 zwischen
den Umlenkwalzen 9, 10 etwas nach unten drückt. Dadurch
ist eine sichere Anlage des Musterbandes 7 gegen das
Substrat 1 gewährleistet. Zur Erwärmung des Musterbandes
7 auf eine oberhalb der Kondensationstemperatur des Gases
3 liegende Temperatur dienen zwei Heizer 15, 16, welche
entlang der Bewegungsbahn des Musterbandes 7 angeordnet
sind.
Das Musterband 7 ist, was die Fig. 3 zeigt, als Siebband
ausgebildet und mit einer Abdeckung 14 versehen. Diese
Abdeckung 14 wurde zur Erzeugung des gewünschten Musters
in bestimmten Bereichen mittels Laserlicht entfernt, so
dass dort offene Durchbrechungen 13 vorhanden sind, durch
welche das Gas 3 zu strömen vermag.
Zum Zuführen des Gases 3 zu dem bahnförmigen Substrat 1
strömt das in der als Verdampfergefäß ausgebildeten Gas
quelle 5 erzeugte Gas 3 durch den Gasauslass 6 und die
jeweiligen Durchbrechungen 13 des umlaufenden Musterban
des 7 gegen das Substrat 1, wo er kondensiert und deshalb
für die nachfolgende Metallisierung eine Trennmit
telschicht bildet.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird das Substrat 1
im Bereich der Gasquelle 5 nicht durch eine Beschich
tungswalze 4 umgelenkt. Es liegt vielmehr plan zwischen
den Umlenkwalzen 9 und 10 auf dem Musterband 7 auf. Genau
wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
unterhalb des obersten Bereiches des Musterbandes 7 zwi
schen den Umlenkwalzen 9 und 10 die Gasquelle 5 angeord
net, aus der das Gas 3 durch den Gasauslass 6 heraus
durch das Musterband 7 gegen das Substrat 1 gelangt.
Die Fig. 4 zeigt, dass durch die Abdeckung 14 auf dem
Musterband 7 unterhalb des Substrates 1 ein scharf abge
grenzter Spaltraum 17 entsteht. In diesem Spaltraum 17
kann es zu einem Druckausgleich des aus den Durchbrechun
gen 13 austretenden Gases 3 kommen, so dass das Gas
gleichmäßig mit dem Substrat 1 in Kontakt kommt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 verläuft eine Durch
brechung 18 über den gesamten Umfang des Musterbandes 7,
so dass auf dem Substrat 1 ein fortlaufender Streifen mit
dem Gas 3 in Berührung kommt. Um die durch die Durchbre
chung 18 voneinander getrennten Bereiche 7a, 7b des Mus
terbandes 7 zusammenzuhalten, verlaufen quer durch die
Durchbrechung Stützstege 19, 20, welche zur Seite des
Substrates 1 hin zurückspringen.
Die Fig. 6 zeigt die Abdichtung zwischen dem Gasauslass
6 der Gasquelle 5 und dem Musterband 7. Man erkennt, dass
sowohl an der Einlaufseite als auch an der Auslaufseite
des Gasauslasses 6 jeweils eine Spaltschleuse 21, 22 ge
bildet ist, wobei die Spaltschleuse 22 an der Auslauf
seite zu der Umlenkwalze 10 hin durch einen Zwickel 23
begrenzt wird.
1
Substrat
2
Behandlungsvorrichtung
3
Gas
4
Beschichtungswalze
5
Gasquelle
6
Gasauslass
7
Musterband
8
Umlenkwalze
9
Umlenkwalze
10
Umlenkwalze
11
Umlenkwalze
12
Motor
13
Durchbrechung
14
Abdeckung
15
Heizer
16
Heizer
17
Spaltraum
18
Durchbrechung
19
Stützsteg
20
Stützsteg
21
Spaltschleuse
22
Spaltschleuse
23
Zwickel
Claims (12)
1. Vorrichtung zum Behandeln eines bandförmigen Substra
tes mit einem Gas, welche eine Gasquelle für das Gas und
einen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit wie das
Substrat umlaufenden Musterträger hat, dessen dem
Substrat abgewandte Seite mit der Gasquelle Verbindung
hat und der zum definierten Zuführen des Gases auf ge
wünschte Bereiche des Substrates Durchbrechungen auf
weist, dadurch gekennzeichnet, dass der Musterträger als
endloses Musterband (7) ausgebildet und durch mehrere Um
lenkwalzen (8, 9, 10, 11) umlaufend geführt ist.
2. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Musterband (7) durch eine Siebfo
lie gebildet und zur Erzeugung von nicht dem Gas (3) aus
gesetzten Bereichen auf dem Substrat (1) mit einer Abde
ckung (14) versehen ist, gegen die das Substrat (1) un
mittelbar anliegt.
3. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Musterband (7) über seinen gesam
ten Umfang zumindest eine Durchbrechung (18) hat, durch
welche zum Zusammenhalten der zu beiden Seiten der Durch
brechung (18) liegenden Bereiche des Musterbandes (7)
Stützstege (19, 20) verlaufen.
4. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Stützstege (19, 20) auf der Seite
des Substrates (1) gegenüber der Oberfläche des Muster
bandes (7) zurückspringen.
5. Behandlungsvorrichtung nach zumindest einem der voran
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas
quelle (5) ein mit einem elektrischen Heizer beheiztes
Verdampfergefäß ist.
6. Behandlungsvorrichtung nach zumindest einem der voran
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mus
terband (7) um die Gasquelle (5) herum geführt ist.
7. Behandlungsvorrichtung nach zumindest einem der voran
gehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Um
lenkung des Musterbandes (7) insgesamt vier Umlenkwalzen
(8, 9, 10, 11) vorgesehen sind, deren Achsen auf Eckpunk
ten eines gedachten Rechtecks liegen und dass die Gas
quelle (5) mit ihrem Gasauslass (6) unmittelbar unterhalb
des Musterbandbereiches zwischen den beiden oberen Um
lenkwalzen (9, 10) angeordnet ist.
8. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Substrat (1) auf dem Musterband
(7) geradlinig zwischen zwei der Umlenkwalzen (9, 10) in
Kontakt mit dem dort verlaufenden Musterbandbereich ge
führt ist.
9. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Substrat (1) über die Unterseite
einer Beschichtungswalze (4) geführt ist und das Muster
band (7) zwischen seinen oberen Umlenkwalzen (9, 10) ge
gen das an der Beschichtungswalze (4) anliegende Substrat
(1) anliegt.
10. Behandlungsvorrichtung nach zumindest einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Musterband (7) entlang eines Heizers (15, 16) geführt
ist.
11. Behandlungsvorrichtung nach zumindest einem der vor
angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gasquelle (5) gegenüber dem Musterband (7) durch Spalt
schleusen (21, 22) in und entgegen der Bewegungsrichtung
des Musterbandes (7) abgedichtet ist.
12. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, dass eine Spaltschleuse (22) zu der in Be
wegungsrichtung des Musterbandes (7) liegenden Umlenk
walze (10) hin zu einem Zwickel (23) ausgebildet ist.
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