DE3212908C2

DE3212908C2 - Verfahren zum Herstellen einer planen Dünnschichtfolie sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3212908C2
Application number: DE3212908A
Authority: DE
Inventors: Seizo Hachioji Tokio/Tokyo Watanabe
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-04-06
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1986-05-15
Also published as: US4489124A; DE3212908A1

Abstract

Bei einem Verfahren für die Aufbringung einer magnetischen Dünnschicht auf einer Trägerschicht (10) und einem Verfahren zur Wärmebehandlung der aus der Trägerschicht und der magnetischen Dünnschicht bestehenden Dünnschichtfolie wird eine Vorrichtung zur Durchführung der Wärmebehandlung der Dünnschichtfolie angewendet. Die auf die Dünnschichtfolie aufgebrachte Spannung ist im wesentlichen gleich derjenigen Spannung, die auf die Trägerschicht (10) aufgebracht wird, während die magnetische Dünnschicht darauf ausgebildet wird. Die Dünnschichtfolie wird mit einem vorgegebenen Temperaturgradienten auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher Wärmeschrumpfen auftritt, während eine Spannung anliegt. Daraufhin wird die Dünnschichtfolie, an der immer noch Spannung anliegt, mit im wesentlichen dem gleichen Temperaturgradienten wie bei der Erwärmung abgekühlt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtfoiie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Ein Magnetband mit einer metallischen Dünnschicht als ein Aufzeichnungsmedium mit hoher Aufzeichnungsdichte und verschiedene Verfahren zur Herstellung des Magnetbandes mit metallischer Dünnschicht sind bekannt Zu diesen Verfahren gehören beispielsweise das Auftragen im Unterdruck, Elektronenstrahl-Auftragung, Sprühverfahren und Ionen-Beschichtungsverfahren. Ein mittels eines dieser Verfahren hergestelltes Magnetband weist eine extrem dünne magnetische Schicht verglichen mit üblichen Magnetbändern, auf, bei welchen magnetische Teilchen zusammen mit einem Bindemittel auf eine Trägerschicht aufgebracht sind. Je dünner die magnetische Schicht ist, desto besser ist das Hochfrequenzverhalten bei Aufzeichnung und Wiedergabe. Bei der Anwendung von d r magnetischen Dünnschicht ergibt sich daher ein Magnetband, das für eine hohe Aufzeichnungsdichte geeignet ist.

Die Trägerschicht welche bei einem Dünnschicht-MetaH-Magn.etband verwendet wird, ist für Langzeitaufzeichnung sehr dünn. Im Falle der Herstellung durch Unterdruck-Auftragung wird je Trägerschicht durch Wärmestrahlung von einer Gas- bzw. Dampfquelle und die latente Wärme der gasförmigen bzvi. sich in einer Dampfphase befindenden Metallatome thermisch angegriffen. Dabei bilden sich Runzeln bzw. Falten auf der Schicht aus. Während ferner die sich in einer Gasphase befindenden Metallatome rekristallisiert werden und als Dünnschicht ausgebildet werden, treten innere Spannungszustände entsprechend der Wärmeschrumpfung der Dünnschicht auf. Eine Trägerschicht 10 wölbt sich infolge innerer Spannung, wobei die Dünnschicht 12 nach innen weist, wie es in Fi g. 1A dargestellt ist. Wenn ein Magnetband, bei welchem eine große derartige Furche ausgebildet ist, verwendet wird, treten Dropouts, d. h., Aussetzer, auf. Wenn ferner ein gewölbtes Magnetband verwendet wird, weicht es in Vertikalrichtung von der normalen Bandbewegungsbahn ab, d. h., es wandert auf und ab. Somit ist das Band nicht auf den Kopf ausgerichtet und wird unregelmäßig um eine Aufwickelspule aufgewickelt.

Üblicherweise wird ein Dünnschicht-Metall-Magnetband folgenderweise hergestellt. Ein magnetisches Material wird auf einem Trägerschichtstreifen oder einer Trägerschichtbahn mit einer großen Breite aufgebracht.

Verschiedenartige Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen werden durchgeführt. Eine derartige Dünnschichtfoiie oder Bahn zur Bildung der Bänder rnit einer großen Breite wird in schmale Magnetbänder mit einer vorgegebenen Breite geschnitten. So wird das Magnetband hergestellt. Die Breite der Dünnschichtfoiie, auf welcher die magnetischen Teilchen aufgebracht sind, ist erheblich größer als diejenige des Magnetbandes als des Endproduktes. Um Runzeln und Wölbungen vollständig aus dem Dünnschicht-Magnetband zu entfernen, muß die Dünnschichtfoiie vollständig geglättet sein, bevor sie in schmale Magnetbänder geschnitten wird.

Zu diesem Zwecke kann die Trägerschicht, auf welcher die Dünnschicht ausgebildet ist, erwärmt werden. Wenn jedoch die Trägerschicht mit der darauf befindlichen Dünnschicht, wie sie in Fig. 1A dargestellt ist, einfach erwärmt wird, wird die gewölbte Trägerschicht 10 gewellt, wie es in Fig. IB dargestellt ist. Mit einer einfachen Wärmebehandlung, wie sie oben beschrieben wurde, können daher die Runzeln und Furchen nicht einheitlich von der ganzen Oberfläche der Trägerschicht 10 entfernt werden. Aus der JP-OS 53-83706 und der JP-OS 53-104204 sind Verfahren zur Beseitigung der Runzeln und Furchen bekannt. Demnach werden zur Lösung dieser Probleme Risse in der Schicht mit den magnetischen Teilchen ausgebildet. Die Ausbildung von Rissen zieht jedoch ein anderes Problem nach sich. Die Steifheit des Magnetbandes in Längsrichtung wird geringer als diejenige in Querrichtung. Im Betrieb wird das Magnetband, welches gleitend an dem Magnetkopf entlanggeführt wird, nicht in seiner ganzen Breite zum Anliegen mit dem Magnetkopf gebracht. Somit erhöht sich der durch Abstand verursachte Verlust. Da ferner Belastungsspitzen insbesondere in den Rissen auftreten, kann der Widerstand des Magnetbandes gegen Abreißen mit schräger Rißkante beträchtlich abnehmen. Das Magnetband neigt — mit anderen Worten — dazu, mit schräger Rißkante abzureißen.

Ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung ist aus der GB-PS 14 20 214 bekannt Bei diesem bekannten Verfahren durchläuft der Trägerfilm eine Mehrzahl von Beschichtungsstationen im wesentlichen bei Raumtemperatur und wird nach Austritt aus der Beschichtungszone auf eine geeignete Temperatur zwischen 100°C und 180⁰C erwärmt, um die Tendenz der erzeugten Dünnschichtfolie zum seitlichen Hochwölben der Ränder nach der Bedampfung zu vermindern. Die auf die Dünnschichtfolie aufgebrachte Längsspannung ist dabei einfach die für den Transport benötigte Längsspannung, wie sie typischerweise in der Größenordnung von Bruchteilen von 1 kg/mm² liegt

Mit einer solchen Wärmebehandlung lassen sich jedoch nicht alle Verwölbungen oder Runzelungan sicher ausgleichen. Weiterhin bereitet es Schwierigkeiten, eine homogene und genau gesteuerte Endtemperatur mit einem relativ flachen Temperaturgradienten zu erreichen, wenn die Dünnschichtfolie von Raumtemperatur abrupt auf die Endtemperatur erwärmt wird; auch dies dürfte mit dazu beitragen, daß die Planlage bei einem solchen Verfahren nicht optimal ist

Demgegenüber iiegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, mit dem sich eine verbesserte Planlage erzielen läßt

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Danach wird die Erwärmung zunächst mit einem geeigneten Gradienten auf eine Zwischer.temperatur geführt, die lediglich die Funktion einer Vorwärmung hat und etwas geringer iiegt als die Endtemperatur, bei der das Material der Trägerfolie wärmeschrumpft Von dieser Zwischentemperatur aus erfolgt dann die eigentliche Temperaturbehandlung mit nur vergleichsweise geringen Temperaturdifferenzen bis zur .Erreichung der Endtemperatur, die auf diese Weise exakt eingestellt und überall homogen erreicht sowie für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten werden kann. Zvgleich wird für die Längsspannung ein hoher Wert von z. B. 2,5 kg/ mm² gewählt, der erheblich höher Iiegt als die zum Transport der Dünnschichtfolie erforderliche Längsspannung und prinzipiell so hoch als möglich gewählt werden sollte, ohne daß sich jedoch eine Längung der Dünnschichtfolie hierdurch ergibt Die angegebene Temperaturbehandlung bei der hohen Längsspannung ergibt eine praktisch völlige Planlage der Dünnschichtfolie.

Aus der DE-OS 27 12 436 ist es im Zusammenhang mit der Herstellung von biaxial molekular orientierten Polymerfilmen zwar bereits bekannt, zur Verbesserung der Planlage mit einer hohen Längsspannung zu arbeiten, die ein Vielfaches der normalen, beim Filmtransport auftretenden Spannung von zwischen 0,1 und 0,25 kg/ mm² betragen kann und ebenfalb zweckmäßig bei mehr als 1 kg/mm², bevorzugt bei mehr als 1,8 kg/mm² sowie in einem konkreten Beispielsfalle bei 2,5 kg/mm² Iiegt; jedoch hat der Film oder die Folie dabei eine Temperatur von 40⁰C, also weit unterhalb der Endtemperatur, die ein Wärmeschrumpfen der Trägerschicht ergibt. Tatsächlich soll bei diesem bekannten Verfahren ja auch nicht etwa eine teilgeschrumpfte Folie, sondern eine vorgereckte Folie erzeugt werden, wie sie im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens gegebenenfalls als Kunststoff-Trägerschicht vor der Bedampfung verwendet werden könnte. Zwar erfolgt bei dem bekannten Verfahren auch eine Wärmefixierung bei beispielsweise 220" C, wie dies bei derartigen Verfahren an sich üblich ist, jedoch wird der Film nur sehr kurze Zeit von beispielsweise zwei Sekunden dieser Temperatur ausgesetzt und ist dabei nicht unter der erhöhten Längsspannung.

In der Zeitschrift »Vakuum-Technik«, 1968, S. 202 bis 208 ist zwar ebenfalls bereits erläutert, daß bei der Herstellung von bedampften Kondensatorfolien die Einhaltung einer bestimmten konstanten Bahnspannung während des Bedampfens die Bildung von Falten und Streiten vermindert Die dort angegebenen erhöhten Bahnspannungen liegen zwischen 0,6 und 0,9 kg/mm². Eine Wärmebehandlung wird jedoch nicht eingesetzt, und ein gezieltes Wänmeschrumpfen der Trägerfolie nicht angestrebt. Es handelt sich dort somit lediglich um das mechanische Problem der faltenfreien Aufwicklung von Bahnen.

Eine besonders schonende und gleichmäßige Wärmebehandlung ergibt sich, wenn gemäß Anspruch 2 die Erwärmungsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der Abkühlgeschwindigkeit gehalten wird.

Bei einer zur Durchführung des Verfahrens besonders geeigneten Vorrichtung gemäß Anspruch 3 mit einer Einrichtung zum Erwärmen der Dünnschichtfolie in einem Gehäuse — wie auch im Falle der GB-PS 14 20 214 — ist vorgesehen, daß der Innenraum des Gehäuses beheizbar ist, und daß der Heizung eine Regeleinrichtung zur Erzielung und Aufrechlrrhaitung der Zwischentemperatur zugeordnet ist Auf diese Weise wird die Umgebung der Envärmungseinrichtung im Gehäuse zur Erzielung der Endtemperatur auf die Zwischentemperatur gebracht unr) so die Dünnschichtfolie einer Umgebung im Gehäuse auf Zwischentemperatur ausgesetzt. Damit ist sichergestellt, daß die Dünnschichtfolie schonend auf etwa, die Zwischentemperatur durch einfachen Wärmeübergang mit der Umgebung im Gehäuse gebracht wird, und auf dieser Temperatur gehalten wird, bis mittels der im Gehäuse angeordneten Envärmungseinrichtung die Endtemperatur erzeugt wird.

Wenn dabei gemäß Anspruch 3 im Gehäuse eine Abwickel- und eine Aufwickelvorrichtung vorgesehen sind, =5 zwischen denen die Einrichtung zum Erwärmen angeordnet ist, so ist die gewickelte Dünnschichtfolie einer Charge über lange Zeit hinweg der erwärmten Atmosphäre im Gehäuse ausgesetzt und kann somit gleichmäßig und homogen auf die Zwischentemperatur vorgewärmt sowie anschließend wi ,der abgekühlt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsformen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. IA und IB Querschnitt einer gewölbten bzw. gewellten Dünnschichtfolie, anhand denen einleitend die der Erfindung zugrundeliegende Problematik erläutert wurde,

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Gesamtaufbaus einer Vorrichtung zum Bedampfen einer filmartigen Trägerschicht mit dem Material einer Dünnschicht und Wärmebehandeln einer se hergestellten Dünnschichtfolie.

F i g. 3 eine perspekti oche Ansicht einer Dünnschichtfolie in aufgewickeltem Zustand,

F i g. 4 schematisch vereinfacht eine Ansicht des Gesamtaufbaues einer Vorrichtung lediglich zur Wärmebehandlung der Dünnschichtfolie.

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Temperatur-Regeleinrichtung für eine Erwärmungseinrichtung in der Vorrichtung gemäß F i g. 4,

F i g. 6 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Wärmebehandlung in einer F i g. 4 entsprechenden Darstellung, und
F i g. 7 eine graphische Darstellung des zeitlichen Temperaturverlaufs beim erfindungsgemäßen Verfahren.

Innerhalb der Zeichnung bezeichnen gleiche oder nahezu gleiche Bezugszeichen gleiche oder nahezu gleiche Teile, wobei eine doppelte Beschreibung unterbleibt.

In F i g. 2 ist eine Dampfauftragvorrichtung bzw. Bedampfungsvorrichtung mit Wickelspulen dargestellt. Eine Abwickelspule 18 und eine Aufwickelspule 20 sind in einem Gehäuse 16 vorgesehen, das mit einer Unterdruckpumpe 14 verbunden ist. Eine um die Abwickelspule gewickelte Trägerschicht 10 wird über eine Spannungs-Steuervorrichtung 22, eine Führungsrolle 24, einen Kühlzylinder oder eine Kühltrommel 26 und Führungsrollen 28 bis 34 zu der Aufwickelspule 20 geführt. Eine Erwärmungseinrichtung in Form einer Doppelanordnung von Heizelementen 36 und 38 ist zwischen den Führungsrollen 30 und 32 derart angeordnet, daß die Trägerschicht 10 zwischen den Heizelementen 36 und 38 hindurchgeführt wird.

Die Trägerschicht 10 wird durch einen — nicht dargestellten — Servormotor angetrieben oder bewegt, welcher mit der Welle der Aufwickelspule 20 verbunden ist. Die Vortriebsgeschwindigkeit der Trägerschicht 10 wird mittels des Servomotors konstant gehalten. Die an die Trägerschicht 10 angelegte Spannung wird vorzugsweise konstant gehalten. Dazu ist eine Gegenspannvorrichtung, beispielsweise die Spannungsregel bzw. -steuervorrichtung 22, auf der Seite der Abwickelspule 18 angeordnet. Für eine derartige Vorrichtung kann eine Bandgleitvorrichtung verwendet werden. Anstelle dessen kann auch eine Spannungs-Regelvorrichtung entsprechend auf den beiden Seiten der Abwickelspule 18 und der Aufwickelspule 20 angeordnet sein. Eine derartige Spannungs-Regelvorrichtung ist aus der JP-OS 57-18044 und der JP-OS 55-115385 bekannt. Derartige Spannungs-Regelvorrichtungen können hier Verwendung finden.
Eine Dampfquelle 40 ist gerade unterhalb der Kühltrommel 26 angeordnet. Ein zu verdampfender Stoff, der mit Verdampfungsstoff 42 bezeichnet wird und beispielsweise aus Nickel, Kobalt, Eisen, oder granatartigen magnetischen Teilchen bestehen kann, ist in der Dampfquelle 40 angeordnet. Der Verdampfungsstoff 42 kann mittels Widerstandsheizung, Hochfrequenz-Induktions-Heizung, oder Elektronenstrahlheizung erhitzt und verdampft werden. In einer Dampfphase befindliche bzw. gasförmige Atome oder Moleküle 42| werden in einem Oberflächenbereich der Trägerschicht 10 abgelagert, die nicht durch einen Schutzschild 44 abgeschirmt ist, wobei die Trägerschicht 10 bewegt wird und an der äußeren Umfangsoberfläche der Kühltrommel 26 anliegt. Die Atome 42i werden abgekühlt und rekristallisieren bzw. gehen in eine feste Phase über. Durch die Rekristallisierung der gasförmigen Atome 42| tritt in der Trägerschicht 10 eine innere Spannung auf, die dazu führt, daß thermisch bedingte Deformationen, wie beispielsweise Runzeln, Kräuselungen oder Wölbungen, in der Trägerschicht 10 auftreten. Diese innere Spannung kann grundsätzlich beseitigt werden, wenn dieselbe Spannung wie bei der Aufbringung der Dünnschicht 12 auf der Trägerschicht 10 während der Wärmebehandlung an die Trägerschicht 10 angelegt wird. Somit wird eine Dünnschichtfolie 10i, die aus der Trägerschicht 10 und der darauf ausgebildeten Dünnschicht 12 gebildet ist, mit Wärme behandelt.

Die Dünnschichtfolie 10i, die aus der Trägerschicht 10 und der darauf befindlichen Dünnschicht 12 besteht, wird durch die Heizelemente 36 und 38 erwärmt. Die Dünnschichtfolie 10i steht bei der Erwärmung unter derselben Spannung wie bei der Auftragung der gasförmigen Atome 42| auf die Oberfläche der Trägerschicht 10. In der Ausführungsform nach F i g. 2 werden die Kühltrommel 26 und die Führungsrollen 28 bis 34 gleichmäßig bzw. reibungsarm gedreht. Bei dem beschriebenen Aufbau ist die an die Trägerschicht 10 auf der Kühltrommel 26 angelegte Spannung im wesentlichen derjenigen Spannung gleich, die auf die Trägerschicht 10 zwischen den Heizelementen 36 und 38 angelegt wird. In diesem Zustand wird die Trägerschicht 10 mit der darauf befindlichen Dünnschicht 12 durch die Heizelemente 36 und 38 in dem Ausmaß erwärmt, daß Wärmeschrumpfen auftritt. Wenn eine geeignete Erwärmung stattgefunden hat, wird die mechanische Festigkeit der Trägerschicht 10 nicht vermindert und die innere Spannung jedoch wirksam beseitigt.

Die beste Temperatur der Wärmebehandlung mittels der Heizelemente 36 und 38 kann in weiten Bereichen schwanken. Eine genau definierte Temperatur kann nicht festgelegt werden. Die Temperatur bei der Wärmebehandlung mit den Heizelementen 36 und 38 kann entsprechend der Art der Trägerschicht 10 und des Verda :*pfungsstoffes 42, der Stärke der Trägerschicht 10 und der darauf ausgebildeten Dünnschicht 12, der Fortbewegungsgeschwindigkeit der Trägerschicht 10 und entsprechend anderen Parametern gewählt werden. Die tatsächlichen Bedingungen bei der Wärmebehandlung können durch Ausprobieren bei dem Herstellungsverfahren der Dünnschichtfolie 10| festgelegt werden. Beispielsweise wird die Trägerschicht 10 entsprechend dem Grad der Wärmeschrumpfung der Dünnschicht, die beim Aufbringen der Dünnschicht auftritt, Wärmeschrumpfung unterworfen. Die Temperatur, bei welcher Runzeln, Kräuselungen bzw. Wölbungen ohne Verminderung der mechanischen Festigkeit der Trägerschicht 10 beseitigt werden, wird als Optimaltemperatur für die Wärmebehandlung festgelegt Wenn die an die Trägerschicht 10 angelegte Spannung zu gering ist, können Runzeln, Kräuselungen bzw. Wölbungen nicht beseitigt werden. Wenn andererseits die Spannung zu groß ist, wird die Trägerschicht 10 gelängt. Wenn daher die an die Dünnschichtfolie 10] während der Wärmebehandlung angelegte Spannung im wesentlichen gleich der Spannung ist, die während der Aufbringung der Dünnschicht 12 auf die Trägerschicht 10 angelegt ist, treten keine Schwierigkeiten auf. Es ist jedoch nicht notwendig, daß die Trägerschicht-Spannung bei der Aufbringung der Dünnschicht exakt der Dünnschichtfolien-Spannung während der Wärmebehandlung gleich ist

Die Heizelemente 36 und 3« weisen Drähte aus Nickeichrom und/oder Einzei-Heizeiemente wie beispielsweise fnfrarotstrahilampen auf. Ferner weisen die Heizelemente 36 und 38 vorzugsweise je einen Temperaturfühler, beispielsweise einen Thermistor bzw. einen Heißleiter, auf. Die Einzei-Heizeiemente und die Temperaturfühler sind mit einer — nicht dargestellten — Spannungsquelle für die Heizelemente verbunden. Wenn ferner die

Spannungsversorgung der Heizelemente mittels Rückkopplung, z. B. N FB₁ geregelt wird, kann die Trägerschicht '.

10 auf eine gleichbleibende Temperatur erwärmt werden. Anstelle der automatischen Temperatursteuerung kann ein Bimetallstreifen zur Steuerung bzw. Regelung der Temperatur verwendet werden. Das Gehäuse 16 weist in nicht näher dargestellter Weise eine geregelte Heizung auf. wie dies im Zusammenhang mit den F i g. 4 bis 6 näher erläutert ist. 5

In Fig.3 ist eine Dünnschichtfolien-Rolle oder Band-Rolle 50 dargestellt, auf welcher die aus der Träger- -

schicht 10 und der Dünnschicht 12 bestehende Dünnschichtfolie aufgewickelt ist. Entsprechend der Vorrichtung in i'i g. 2 wird die Trägerschicht 10 unter konstanter Spannung in Richtung auf die Aufwickelspule 20 bewegt ^;

und um einen Wickelkern 52 aufgewickelt. Das Endstück der Band-Rolle 50 wird mit einem endseitigen Ver- yj

Schluß 54 befestigt. Im wesentlichen die gleiche Spannung, wie sie bei der Aufbringung der Dünnschicht 12 auf io ■'';

der Trägerschicht 10 in der Trägerschicht 10 besteht, besteht in der aufgerollten Dünnschichtfolie in Längsrich- |

tung. Daher ist es nicht notwendig, daß die Dünnschichtfolie vor dem Aufwickeln wärmebehandelt wird. Anstelle dessen kann die Dünnschichtfolie zum Erreichen derselben Wirkung im gerollten Zustand mit Wärme behandelt werden. Damit werden Runzeln, Kräuselungen und/oder Wölbungen beseitigt. Die Band-Rolle 50 wird in diesem Falle in eine übliche wärmegeregelte Vorrichtung eingebracht und mit Wärme behandelt. Auch mit einer 15 '

üblichen Dampfauftrag-Vorrichtung kann die Erfindung daher Möglichkeiten zur Lösung der erläuterten Pro- .:

bleme bieten.

In F i g. 4 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung lediglich zur Wärmebehandlung einer Band-Rolle 50| ..;

dargestellt. Die Band-Rolle 5Oi der Dünnschichtfolie ist auf die Abwickelspule I81 aufgesetzt. Die als Band-Rolle '"'■

5Oi aufgewickelte Dünnschichtfolie wird über Führungsrollen 60 und 62 zu der Abwickelspule 2O| geführt. Die 20 Vl-Dünnschichtfolie wird mit einer konstanten Vortriebsgeschwindigkeit und gleichbleibender Spannung bewegt. Heizplatten 64 und 66 sind zwischen den Führungsrollen 60 und 62 angeordnet. Heizvorrichtungen 68 und 70 bilden eine Erwärmungseinrichtung und sind je auf den Heizplatten 64 und 66 befestigt. Die Heizplatten 64 und 66 stehen einander mit einem gewissen Abstand voneinander gegenüber. Die Dünnschichtfolie 10| läuft zwischen den Heizplatten 64 und 66. Die Heizvorrichtungen 68 und 70 sind nicht in allen Einzelheiten dargestellt. Sie 25 weisen jedoch einen Wärmefühler, beispielsweise einen Heißleiter, auf. Die Heizvorrichtungen 68 und 70 sind ,

mit einer zugeordneten Regeleinrichtung 72 verbunden. Die Abwickelspule I81, die Aufwickelspule 20t, die :

Band-Rolle 5O|, die Führungsrollen 60 und 62, die Heizplatten 64 und 66, die Heizvorrichtungen 68 und 70 sind in ^;

einem thermostatisch wärmegeregelten Gehäuse 80 angeordnet. Die Innentemperatur des wärmegeregelten Gehäuses 80 wird durch eine Temperatur-Regeleinrichtung 82 geregelt. 30

in F i g. 5 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus der Regeleinrichtung 72 für die Erwärmungseinrichtung nach F i g. 8 dargestellt. Unter der Annahme, daß die Trägerschicht 10 mit Wärme bei einer Temperatur von 100° C geschrumpft wird, wird ein Eingangssignal Es entsprechend der Temperatur von 100°C zu einem Temperatur-Regelkreis 72| geleitet. Der Temperatur-Regelkreis 72| versorgt die Heizvorrichtungen 68 und 70 entsprechend der Größe des Eingangssignales £5 mit Leistung Eo. Der Temperatur-Regelkreis 72i weist einen Kompa- 35 ΐ rator und einen Leistungsverstärker auf. Die Heizvorrichtungen 68 und 70 werden entsprechend der Leistung Eo [ \ geheizt. Die von den Heizvorrichtungen 68 und 70 erzeugte Wärme wird durch einen Heißleiter 69 erfaßt. Der ^:~. Heißleiter 69 koppelt ein Temperatursignal Ec/entsprechend der Temperatur der von den Heizvorrichtungen 68 und 70 erzeugten Wärme zu dem Temperatur-Regelkreis 72i zurück. Der Temperatur-Regelkreis 72| vergleicht das Eingangssignal £5 und das Temperatursignal Ed und bestimmt die Größe der Leistung Eo. Somit wird die 4o-Temperatui der von den Heizvorrichtungen 68 und 70 erzeugten Wärme auf 100°C gehalten. ■'■:

In F i g. 4 bilden die Abwickelspule 18|, die Aufwickelspule 2O|, eine mit dieser verbundene Antriebseinheit, Ii

wie beispielsweise ein — nicht dargestellter — Servomotor, und die Führungsrollen 60 und 62 eine Antriebsvor- ';^:

richtung zur Bewegung der Trägerschicht mit einer gleichbleibenden Spannung. Die Heizplatten 64 und 66, die ^:;

Heizvorrichtungen 68 und 70, die Regeleinrichtung 72 für die Heizvorrichtung bilden eine Erwärmungseinrich- 45 ;'

tung, mit welcher die Dünnschichtfolie auf eine Temperatur erwärmbar ist, bei welcher Wärmeschrumpfen der .;

Trägerschicht 10 auftritt. Das Gehäuse 80 und die Temperatur-Regeleinrichtung 82 bilden eine Heizeinrichtung o.j

für die Luft im Gehäuseinnenraum, mit welcher die Dünnschichtfolie 10i auf einer Zwischentemperatur erhalten %

werden kann, welche unmittelbar unterhalb der Endtemperatur liegt, bei welcher Wärmeschrumpfen der Trä- ;'?

gerschicht 10 auftritt Die Trägerschicht 10 wird auf die Zwischentemperatur vorgewärmt, bevor sie durch die 50 '<i Heizplatten 64 und 66 weiter erwärmt wird. Die Zwischentomperatur wird vorher entsprechend der Art der $

Trägerschicht 10 und/oder anderen Parametern festgelegt. Die vorgewärmte Dünnschichtfolie 10i läuft zwi· |:|

sehen den Heizplatten 64 und 66 mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit und gleichmäßiger Spannung Jg

hindurch. Die Trägerschicht 10 wird angemessen wärmegeschrumpft, während sie zwischen den Heizplatten 64 g

und 66 hindurchläuft. Wenn Wärmeschrumpfen der Trägerschicht 10 in geeigneter Weise durchgeführt wird, 55 ja

werden thermisch bedingte Deformationen, wie beispielsweise Runzeln, Kräuselungen und/oder Wölbungen unvollständig aus der Dünnschichtfolie entfernt. ■■>

Das Wärmeschrumpfen wird im Gehäuse 80 bei einer Innenraumtemperatur durchgeführt, die um weniges geringer als die Temperatur des Wärmeschrumpfens ist. Daher unterscheidet sich die Temperatur der Heizplatten 64 und 66 nicht wesentlich von der Innenraumtemperatur des Gehäuses 80. Dementsprechend kann die 60 Temperatur der Heizvorrichtung 68 und 70 leicht geregelt werden. Die notwendige Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem Spannung an die Heizvorrichtungen 68 und 70 angelegt wird, zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Heizvorrichtungen 68 und 70 eine vorgegebene Temperatur erreichen, wird somit verkürzt Ferner kann die Temperatur der Dünnschichtfolie 10i vor und nach dem Durchtreten zwischen den Heizplatten 64 und 66 sich nicht wesentlich unterscheiden. Dementsprechend wird die Wärmeschrumpfung der Trägerschicht 10 65 gleichmäßig durchgeführt Da die Trägerschicht 10 weiterhin unter festeingestellter Spannung geschrumpft wird, kann sich die Dünnschichtfolie 10t nicht in Richtung auf die Trägerschicht 10 auswölben; dadurch wird eine völlig ebene Dünnschichtfolie erzeugt

to

20 25 30 35 40 45 50 55 60

Wenn die auf die Dünnschichtfolie aufgebrachte Spannung zu gering ^;st, können Runzeln, Kräuselungen und/oder Wölbungen nicht vollständig entfernt werden. Wenn andererseits die auf die Dünnschichtfolic aufgebrachte Spannung zu groß ist, wird die Dünnschichtfolie gelängt. Die auf die Dünnschichtfolie während der Wärmebehandlung aufgebrachte Spannung wird daher so gewählt, daß sie nahezu gleich der Spannung ist, weiche während der Aufbringung der Dünnschicht 12 auf der Trägerschicht 10 angewendet wird. Die an die Dünnschichtfoiie während der Wärmebehandlung angelegte Spannung kann jedoch auch von der Spannung abweichen, die während der Ausbildung der Dünnschicht 12 auf der Trägerschicht 10 an die letztere angelegt wird.

In Fig.6 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur Wärmebehandlung nach Fig.4 dargestellt. Bei der Vorrichtung nach Fig.4 wird eine Doppelanordnung von Heizelementen 68, 70 verwendet, zwischen denen die Dünnschichtfolie 10| erwärmt wird. In der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform wird eine Heizrolle 74 verwendet, die sich gleichmäßig dreht und an der die Trägerschicht 10 anliegt. Andersherum wird die Dünnschichtfolie 10| in Kontakt mit der Umfangsoberfläche der Heizrolle 74 bewegt. Die Heizrolle 74 weist ein Heizelement auf, das mit einem Temperaturfühler geregelt wird, wie es in Fig.5 dargestellt ist. Die Oberflächentemperatur der Heizrolle 7-i wird auf der vorgegebenen Temperatur gehalten, bei welcher Schrumpfen auftritt. Mit der Vorrichtung zur Wärmebehandlung mit dem oben beschriebenen Aufbau wurde ein Versuch unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Trägerschicht 10: Dünnschicht 12:

Heizrolle 74:

Folien-Transportgeschwindigkeit:

Folien-Spannung:

Innentemperatur des Gehäuses 80: Temperatur der Heizrolle 74:

Polyesterfilm mit einer Stärke von 6 μίτι NiCo-Legierung, die auf die Trägerschicht 10 in einer Stärke von etwa 0,3 μιη aufgetragen wird Durchmesser 200 mm

14 m/min

2,5 kg/mm² — wie beim Aufbringen der Ni-Co-Dünnschicht

100°C

Unter diesen Bedingungen wurde eine Dünnschichtfolie ohne Runzeln, Kräuselungen und Wölbungen über ihre gesamte Breite erzielt.

Dabei ist — wie oben beschrieben — die während der Wärmebehandlung auf die Trägerschicht aufgebrachte Spannung gleich derjenigen, wie sie bei der Aufbringung der Dünnschicht 12 auf der Trägerschicht 10 angewandt wird. Die Trägerschicht 10 wird ferner in geeigneter Weise entsprechend dem Wärmeschrumpfen der Dünnschichtfolie durch Wärmeeinwirkung geschrumpft. Wenn daher entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren eine geeignete Wärmebehandlung durchgeführt wird, bleibt die mechanische Festigkeit der Trägerschicht 10 erhalten und Runzeln, Kräuselungen und/oder Wölbungen können beseitigt werden. Daher liegt ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Magnetband in guicrn Koniakt an dem Magnetkopf an. Ferner werden Aussetzer, Dropouts und Pegelschwankungen des Ausgangssignales auf ein Minimum abgesenkt. Versuchsergebnisse beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Wärmebehandlung werden im folgenden beschrieben.

Eine Polyesterschicht mit 10 μηη wurde als Trägerschicht 10 verwendet. Eine Dünnschicht aus AiCo, also Aluminium-Kobalt, wurde auf die Trägeschicht 10 in einer Stärke von 0,3 bis 0,5 μπι aufgetragen. Die ermittelten Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Aus den Versuchsergebnissen können die folgenden Schlußfolgerungen gezogen werden. Da thermisch bedingtes Schrumpfen bei einer Temperatur von 8O⁰C oder weniger nicht auftritt, können die Wölbungen aus der Trägerschicht bei einer derartigen Temperatur — 80°C —, die im folgenden mit Zwischentemperatur bezeichnet wird, nicht entfernt werden. Wenn andererseits die Dünnschichtfolie 10i drei Minuten lang mit einer Temperatur von 84° C oder eine Minute lang mit 90⁰C behandelt wird, können die Wölbungen entfernt werden. Wenn jedoch die Temperatur der Wärmebehandlung auf 98° C oder mehr gesteigert wird, wölbt sich die Dünnschichtfolie 1Oi spontan in Richtung auf die Seite der Trägerschicht 10 und es bildet sich eine Vielzahl von Runzeln aus. Da die Wärmebehandlung — wie oben erwähnt — empfindlich, bzw. schwierig zu steuern ist, muß der Temperaturbereich für die Wärmebehandlung zur Beseitigung von Runzeln aus der Trägerschicht 10 exakt festgelegt werden. Um eine Wärmeschrumpfung der Trägerschicht einheitlich durchzuführen, und um allzu starkes Wärmeschrumpfen infolge von außergewöhnlich hohen Temperaturen zu verhindern, müssen die Erwärmung und die Abkühlung langsam durchgeführt werden. Eine derartig langsame Abkühlung der Dünnschichtfolie kann spontan bzw. von selbst im Gehäuse 16 oder 80 durchgeführt werden, dessen Heizung abgeschaltet ist. Wenn die Folie mit etwa dem gleichen Temperaturgradienten erhitzt wie abgekühlt wird, wird sie nicht auf eine außergewöhnlich hohe Temperatur erhitzt, wie es oben beschrieben wurde.

Tabelle 1

Wärmeheliandlungs- Zeit Zustand der Trägerschicht

temperatur(°C) (min)

80 15 Kein Wärmeschrumpfen (gewölbt)

84 2 Leichte Wölbung zur Seite der Dünnschicht 12

84 3 Flach (keine Wölbung)

84 5 Leichte Wölbung zur Seite der Trägerschicht 10 (Gegenwölbung)

90 0,5 Leichte Wölbung zur Seite der Dünnschicht 12

90 1 Flach (keine Wölbung)

90 2 Leichte Wölbung zur Seite der Trägerschicht 10 (Gegenwölbung)

In F i g. 7 sind Temperaturänderungen bei der Wärmebehandlung als eine Funktion über die Zeit graphisch dargestellt. Die mit einer gleichbleibenden Spannung aufgewickelte Band-Rolle 50 ist dabei in einer Vorrichtung gemäß F i g. 2, 4 oder 6 angeordnet. Die Temperatur in der Vorrichtung mit gleichmäßiger Wärmeverteilung wird mit einem vorgegebenen Gradienten erhöht. Der Temperaturgradient ist gegeben durch b Ma 1. Die Temperatur in der wärmegeregelten Vorrichtung wird auf einer Zwischentemperatur 7" 10 unmittelbar vor dem Auftreten von Wärmeschrumpfen festgehalten. Beim Festhalten der Zwischentemperatur 7"10 und Aufrechterhalten derselben für eine gewisse Zeit entwickelt sich eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Band-Rolle 50. Ferner werden Differenzen zwischen der Temperatur vor dem Wärmeschrumpfen und der Temperatur nach dem Wärmeschrumpfen geringer. Daher wird die Band-Rolle 50 unter außergewöhnlich guten Bedingungen mit Wärme behandelt. Wenn die Band-Rolle 50 vollständig auf eine im wesentlichen gleichmäßige Zwischentemperatur gebracht worden ist, wird die Temperatur in der wärmegeregelten Vorrichtung auf eine Endtemperatur 720 erhöht, bei welcher stufenweise bzw. in gewissem Ausmaß Wärmeschrumpfen auftritt. Durch diese Wärmebehandlung wird die thermisch bedingte Deformation eliminiert, und die wärmegeregelte Vorrichtung wird dann nach und nach auf Zimmertemperatur abgekühlt.

Die Abkühlgeschwindigkeit der wärmegeregelten Vorrichtung, d. h. der Temperatur-Abfallgradient wird zu b 21a 2 angenommen. Der Temperatur-Anstiegsgradient b l/a 1 wird dann vorzugsweise wie folgt festgelegt:

\b\la\\H\b2la2\

Die Erwärmungsgeschwindigkeit wird so gewählt, daß sie im wesentlichen gleich der Abkühlgeschwindigkeit ist. Somit können Wölbungen aus der Band-Rolle 50 sanft entfernt werden. Ferner können sich Runzeln nicht ausbilden.

Die optimalen Parameter für die Wärmebehandlung können entsprechend verschiedenen Faktoren variieren. Daher können feste Optimalbedingungen nicht von vorne herein für alle Fälle festgelegt werden. Die Temperaturgradienten b Ma 1 und b2Ja2 und die Temperaturen 710 und 720 werden bei der Wärmebehandlung entsprechend der Art der Trägerschicht 10, der Art des Verdampfungsstoffes 42, der Stärken der Trägerschicht 10 und der darauf ausgebildeten Dünnschicht 12 nach Bedarf geändert. Daher können die tatsächlichen Optimalbedingungen durch Ausprobieren bei dem Herstellvorgang des Dünnschicht-Magnetbandes festgelegt v. "rden. Im einzelnen wird die Trägerschicht 10 entsprechend der Schrumpfrate der Dünnschicht 12 bei der Aufbringung der Dünnschicht 12 auf der Trägerschicht 10 wärmegeschrumpft. Wenn Runzeln, Kräuselungen und Wölbungen unter bestimmten Bedingungen vollständig beseitigt werden, werden diese Bedingungen als Optimalbedingungen festgelegt.

Wie oben beschrieben, wird die Trägerschicht erfindungsgemäß einheitlich entsprechend der Wärmeschrumpfung der Dünnschicht wärmegeschrumpft, so daß die mechanische Festigkeit der Trägerschicht nicht vermindert wird und Runzeln, Kräuselungen und Wölbungen wirksam aus der Trägerschicht 10 entfernt werden. Daher läuft das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Magnetband ruhig und gleichmäßig und liegt gleichmäßig an dem Magnetkopf an. Ferner werden Aussetzer und Schwankungen des Ausgangspegels vermindert.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer planen Dünnschichtfolie aus einer Kunststoff-Trägerschicht und einer Dünnschicht, insbesondere aus Metall, ausgehend von einer infolge des Auftrags der Dünnschicht gewölbten Dünnschichtfolie, bei dem die Dünnschichtfolie unter Längsspannung auf eine Endtemperatur erwärmt wird, bei der sie plan wird, und danach abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung zunächst nur bis auf eine Zwischentemperatur erfolgt, die um weniges geringer ist als die ein Wärrneschrumpfen der Trägerschicht ergebende Endtemperatur, und die Zwischentemperatur für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, und daß für die Längsspannung ein hoher Wert von z. B. 24 kg/mm² gewählt wird, jedoch nicht so hoch, daß die Trägerschicht gelängt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der Abkühlgeschwindigkeit ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Einrichtung zum Erwärmen der Dünnschichtfolie in einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Gehäuses (16; 80) beheizbar ist, und daß der Heizung eine Regeleinrichtung (82) zur Erzielung und Aufrechterhaltung der Zwischentemperatur zugeordnet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Dünnschichtfoiie im Gehäuse (16; 80) eine Abwickel- (18; 181) und eine Aufwickelvorrichtung (20; 201) vorgesehen ist zwischen denen die Einrichtung zum Erwärmen (36,38; 68,70; 74) angeordnet ist