DE2311217A1

DE2311217A1 - Verfahren zum metallbedampfen von kunststoffolien

Info

Publication number: DE2311217A1
Application number: DE19732311217
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl-Ing Kessler; Hubert Kraus
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1974-09-26
Also published as: ES422264A1; LU69013A1; FR2220597B3; GB1430534A; BR7400027D0; ATA3974A; AT333396B; IT1000750B; FR2220597A1; DE2311217B2; SE397843B; FI55526C; JPS49119968A; FI55526B; US3924563A

Description

SI2MENS AKTIENGESELLSCHAFT 8 München 2 -7.HZ1973 Berlin und Mtinchen Witteisbacherplatz 2

73/1053

Verfahren zum Metallbedarf en von Kunststoffolien _K-_t

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Metallbedampfen von Kunststoffolien im Vakuum, insbesondere für die Verwendung in regenerierfähigen Kondensatoren, bei dem die Kunststoffolien während der Bedampfung zur Vermeidung einer Faltenbildung mit einem relativ steifen Träger durch elektrostatische Kräfte verbunden werden, wofür die bereits aufgedampften Metallschichten gegenüber dem Träger elektrisch aufgeladen werden.

Beim Metallisieren von dünnen Kunststoffolien läßt sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen Metallbelag und Kühltrommel die Bildung von Wärmefalten verhindern. Hierbei kommt es an Lochern und Schwachstellen der Folien zu Durchschlagen. Diese Durchschläge im Vakuum ergeben Ausbrennepuren, die sich von den gewöhnlichen Ausbrennhöfen, die an Luft unter Raumdruck entstehen, deutlich unterscheiden und zwar u.a. dadurch, daß eine viel größere Fläche des Metallbelags in Mitleidenschaft gezogen wird. Durch das Einschalten eines Vorwiderstandes in die Stromzuführung läßt sich die räumliche Ausdehnung der Ausbrennspuren zwar beeinflussen, jedoch nicht in ausreichendem Maße. Bei der Vielzahl der Durchschlage sinkt nämlich die Spannung hinter dem Vorwiderstand Infolge der Immer wieder erforderlicen Ladeströme für die Kapazität aus Belag, Folie und Kühltrommel stark ab. Es ist dadurch nicht möglich, die für die Bedampfung optimale Spannung zwischen Belag und Kühltrommel aufrechtzuerhalten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art bei der für die Verhinderung der Wärmefalten während des Bedampfungsvorgangs optimalen Spannung Ausbrennspuren großer Flächenausdehnung zu vermeiden.

TTA 9/UO/OO63 409939/0145

Khs/Für

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Träger und den Kunststoffolien eine isolierende Schicht angeordnet wird und daß deren elektrischer Widerstand so bemessen wird, daß ein sauberes, aber eng begrenztes Ausbrennen des Belags im Bereich von Poren oder Schwachstellen der Kunststofffolien erfolgt. Ein sauberes Ausbrennen bedeutet im Sinne dieser Erfindung, daß keine elektrisch leitende Verbindung zu einer gegebenenfalls darunter angeordneten Metallschicht durch die Poren hindurch bestehen bleibt.

Die isolierende Schicht dient in diesem Fall als Vorwiderstand; sie soll einerseits bei der zur Glättung erforderlichen Spannung eine ausreichende Durchschlagsfestigkeit aufweisen, andererseits einen gegenüber der zu bedampfenden Folie kleinen Widerstand pro Flächeneinheit besitzen, damit ein möglichst großer Teil der angelegten Spannung an der Dielektrikumsfolie anliegt, also zur elektrostatischen Anziehung der Folien zur Verfügung steht. Ein guter Wirkungsgrad wird bereits erreicht, wenn die isolierende Schicht einen Wert für das Produkt aus dem spezifischen Widerstand und ihrer Dicke hat, welcher nicht größer ist als 1/5 des entsprechenden Produkts der Kunststoffolien.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Kunststoffolien im Bereich der Bedampfung mit einer Kühltrommel durch elektrostatische Kräfte verbunden werden und daß die isolierende Schicht in Form einer Isolierstofffolie mit den Kunststoffolien mitlaufend über die Kühltrommel geführt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß immer wieder andere Stellen der isolierenden Schicht mit der Trommel und mit den Kunststoffolien in Berührung kommen, es bilden eich keine wirksam bleibenden Durchschlagskanäle durch die isolierende Schicht aus. Eine ausreichende Stärke der isolieaenden Schicht ist bereits gegeben, wenn diese so groß gewählt wird, daß die zur Erzeugung der elektrostatischen Kräfte nötige Spannung einen Durchschlag durch die isolierende Schicht auch im Bereich von Schwachstellen der Folien nicht hervorrufen kann. Die isolierende Schicht braucht also nicht unbedingt eine Spannungsfestigkeit aufzuweisen, die für sich allein Durchsdiäge der anzulegenden

409839/0845

7PA 9/HO/0063 - 3 -

Spannung verhindert; sie braucht lediglich die Spannungsfestigkeit, die zur Verhinderung von Durchschlägen im Zusammenwirken mit den Schv/achstellen der zu bedampfenden Folien notwendig ist.

Bei Durchschlägen und Ausbrennvorgängen soll einerseits nicht zu viel Energie nachgeliefert werden, damit keine zu große Zerstörung des Belags im Bereich der Durchschläge entsteht, andererseits sollen die elektrostatischen Feldkräfte ohne störende Verzögerung wirksam werden, d.h. sie sollen nach wenigen Sekunden voll wirksam sein. Aus diesen beiden Bedingungen ergibt eich ein vorteilhafter Bereich für die Zeitkonstante, die sich aus dem Produkt aus der absoluten Dielektrizitätskonstante und dem spezifischen Widerstand der isolierenden Schicht ergibt, zwischen etwa 10/Us und 1 Sek. Dabei ist die obere Grenze bedingt durch die Forderung, daß nach Beginn der Bedampfung die elektrostatischen Feldkräfte ohne störende Verzögerung, also nach wenigen Sekunden, voll wirksam sein sollen. Die untere Grenze ist physikalisch dadurch begründet, daß bei einem evtl. Durchschlag der Ladungsnachschub aus benachbarten Gebieten so stark verzögert werden muß, daß nur ein kleiner Bruchteil der in der gesamten Kapazität zwischen Belag und Oberfläche enthaltenen Energie während der kurzen Dauer des Durchschlags von etwa 1 /us zum Durchschlagfunken nachgeliefert werden kann. Außerdem wird zweckmäßigerweise durch einen Vorwiderstand in der Stromzuführung dafür gesorgt, daß während der kurzen Dauer des Durchschlags auch aus der Spannungsquelle keine nennenswerte Energie nachgeliefert wird. Da durch die bereits beschriebenen Maßnahmen die Anzahl und die Energie der, Durchschläge klein gehalten wird, kann für den Vorwiderstand ein hoher Wert, z.B. 50 kOhm, gewählt werden.

Das mit den zu bedampfenden Kunststoffolien der Kühlwalze zugeführte Band kann als endloses, in der Bedampfungsanlage umlaufendes Band ausgeführt werden.

VPA 9/140/0063

4098?9/084b _ 4 -

Eine besonders einfache und daher vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einer Kühltrommel aus Metall, welche mit einer isolierenden Schicht überzogen ist. Hierzu dient vorteilhaft eine 10/Um dicke Cellulosepropionatschicht. Eine zusätzliche Beschränkung der Entladungsenergie im Fall von Durchschlagen ist gegeben, wenn die zylindrische Wand der Kühltrommel aus einer Vielzahl kleiner, gegeneinander isolierter Teile zusammengesetzt ist, die jeweils untereinander und mit einer Spannungsquelle über Vorwiderstände elektrisch leitend verbunden sind, und wenn die Widerstände so bemessen sind, daß die Zeitkonstante für deren Aufladung gegenüber dem aufgedampften Belag zwischen 10/Us und 1 Sek. liegt. In diesen? Fall kann außerdem die Haftung bereits vor dem Ablösen der Folie durch ein Entladen der entsprechenden Teile der Zylinderwand wieder aufgehoben werden. Die Teile der Zylinderwand können vorteilhafterweise streifenförmig oder rasterförmig ausgebildet bzw. angeordnet sein.

Die Erfindung wird nun an Hand einer Figur näher erläutert; sie ist nicht auf das in der Figur gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.

Eine Kunststoffolie 1 wird über eine Umlenkrolle 2 der Kühltrommel 3 zugeführt und über eine Kontaktierrolle 4 wird der an der Bedampfungsstelle 5 über dem Verdampfer 7 und der Blende 9 aufgebrachte Metallbelag kontaktiert. Die mit Kühlmittel 8 gefüllte Kühltrommel 3 ist mit einer isolierenden Schicht 6 umgeben, deren Widerstand pro Flächeneinheit gegenüber dem Widerstand pro Flächeneinheit der Kunststoffolie 1 klein ist. Die Umlenkrolle 2 kann vorteilhafterweise ebenfalls an Spannung gelegt werden, so daß bereits die unmetallisierte Folie durch anhaftende Ladungen über elektrostatische Kräfte mit der Kühlwalze 3 verbunden ist.

1 Figur

7 Patentansprüche

409839/0845

VPA 9/140/0063 - 5 -

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Metallbedampfen von Kunststoffolien im Vakuum, insbesondere für die Verwendung in regenerierfähigen Kondensatoren, bei dem die Kunststoffolien während der Bedampfung zur Vermeidung einer Faltenbildung mit einem relativ steifen Träger durch elektrostatische Kräfte verbunden werden, wobei die bereits aufgedampften Metallschichten gegenüber dem Träger elektrisch aufgeladen werden, d adurch gekennzeichnet, daß zwischen dein Träger und den Kunststoffolien eine isolierende Schicht angeordnet wird und daß deren elektrischer Widerstand so bemessen wird, daß ein sauberes, aber eng begrenztes Ausbrennen des Belags im Bereich von Poren oder Schwachstellen der Kunststoffolien erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht einen Wert für das Produkt aus dem spezifischem Widerstand und ihrer Dicke hat, welcher nicht größer ist als 1/5 des entsprechenden Produkts der Kunststoffolien.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Künstetoffolien im Bereich der Bedampfung mit einer Kühltrommel durch elektrostatische Kräfte verbunden werden und daß die isolierende Schicht in Form einer Isolierstoffolie mit den Kunststoffolien umlaufend über die Kühltrommel geführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der isolierenden Schicht ausreichend gewählt wird, so daß die zur Erzeugung der elektrostatischen Kräfte nötige Spannung einen Durchschlag durch die isolierende Schicht auch im Bereich von Schwachstellen der Kunststoffolien nicht hervorrufen kann.

VPA 9/140/0063 409839/0845

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante, die sich aus dem Produkt aus der absoluten Dielektrizitätskonstante und dem spezifischem Widerstand der isolierenden Schicht ergibt, zwischen etwa 10/US und 1 Sek. gewählt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kühltrommel aus Metall enthält, wäLche mit einer isolierenden Schicht überzogen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Wand der Kühltrommel aus einer Vielzahl kleiner, gegeneinander isolierter Teile zusammengesetzt ist, die jeweils untereinander und mit einer Spannungsquelle über Vcrwiderstände elektrisch leitend verbunden sind, und daß die Widerstände so bemessen sind, daß die Zeitkonstante für deren Aufladung gegenüber dem aufgedampften Belag zwischen 10/us und 1 Sek. liegt.

409839/0845 VPA 9/140/0063