DE19901088A1 - Vorrichtung zum Behandeln eines bandförmigen Substrates mit einem Gas - Google Patents

Vorrichtung zum Behandeln eines bandförmigen Substrates mit einem Gas

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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.
Bezugszeichenliste
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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