NL8602760A

NL8602760A - Werkwijze en inrichting voor het reinigen van een langwerpig substraat, zoals een draad, een band, een koord, enz., alsmede volgens die werkwijze gereinigde voorwerpen.

Info

Publication number: NL8602760A
Application number: NL8602760A
Authority: NL
Original assignee: Bekaert Sa Nv
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-05-16
Also published as: JPS63186861A; EP0270144A1

Description

ψ 865136/Ba/cd

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het reinigen van een langwerpig substraat, zoals een draad, een band, een koord, enz., alsmede volgens die werkwijze gereinigde voorwerpen .

De uitvinding betreft in de eerste plaats een werkwijze voor het continu reinigen van een langwerpig substraat, zoals een draad, een band, een koord, enz.

Het vervaardigen van langwerpige metalen voorwerpen, zoals 5 staaldraden, gebeurt met behulp van speciale technieken, zoals het draadtrekken, waarbij de dwarsdoorsnede van de te vervaardigen voorwerpen wordt gereduceerd. Het reduceren van deze dwarsdoorsnede in daartoe geschikte machines gebeurt meestal onder toepassing van geschikte smeermiddelen. Het verwijderen 10van resten van deze smeermiddelen op de vervaardigde voorwerpen is meestal een noodzakelijke bewerking om deze voorwerpen achteraf met succes te kunnen gebruiken. Dit kan ook het geval zijn voor langwerpige niet-metallieke voorwerpen, zoals kunst-stofvezels, waarbij tijdens het vervaardigingsproces resten 15van andere materialen op het oppervlak zijn achtergebleven.

Het continu reinigen van langwerpige substraten is in het bijzonder van belang, wanneer deze substraten achteraf bedekt moeten worden met een deklaag of wanneer deze substraten achteraf ingebed moeten worden in een te versterken materiaal, omdat 20de adhesie tussen substraat en deklaag, respektievelijk tussen substraat en te versterken materiaal aanzienlijk wordt verbeterd wanneer het substraat op geschikte wijze is gereinigd.

De uitvinding heeft tot doel een geschikte werkwij ze voor het continu reinigen van een langwerpig substraat te verschaf-25fen, waarbij het reinigingseffekt aanzienlijk is.

De uitvinding heeft evenëens tot doel een dergelijke werkwijze te verschaffen, waarbij het reinigen op een hoge snelheid wordt uitgevoerd.

Hiertoe stelt de uitvinding voor, dat het te reinigen lang-3Qwerpig. substraat door een hoog vacuümkamer wordt geleid, dat een inert verstuivingsgas, zoals argon, in de kamer wordt aangebracht, en dat tussen het substraat als kathode en een in de kamer aanwezige anode een voldoend hoge spanning en stroom wordt gehandhaafd, zodat tussen de twee elektroden een elektri-

öou 2? CO

> Η -2- sche ontlading plaatsvindt en plasma wordt gevormd, waarbij het substraat gereinigd wordt door de daarop invallende inerte gasionen uit het plasma tijdens zijn doorgang door de vacuümkamer .

5 Bij voorkeur wordt de anode gevormd door een langwerpige mantel, zoals een cirkelvormig cilindrisch oppervlak en wordt het langwerpig substraat in de langsrichting door de anode geleid terwijl het langwerpig substraat op aardpotentiaal geplaatst wordt.

IQ Met grote voorkeur worden het inerte verstuivingsgas en het te reinigen substraat in tegengestelde richting door de anode bijvoorbeeld een koperen buis, geleid.

In het bijzonder wordt het te reinigen substraat vóór de reiniging in de hoog vacuümkamer door middel van plasma eerst 15 gereinigd door inductieverwarming onder vacuum.

De uitvinding betreft voorts een inrichting voor het continu reinigen van een langwerpig substraat, zoals een draad, een koord, een band, enz. waarbij deze inrichting tenminste voorzien is van een kamer met middelen voor het onder hoog 20 vacuum brengen van deze kamer, van een in deze hoogvacuumkamer opgestelde anode, en van organen voor het toevoeren van een inert verstuivingsgas, zoals argon, in deze vacuümkamer. De inrichting volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt, dat de inrichting voorts voorzien is van middelen voor het continu 25 geleiden van het langwerpig substraat door de hoog vacuümkamer en van middelen voor het handhaven van een voldoend hoge spanning en stroom tussen het substraat als kathode en de in de kamer aanwezige anode zodat tussen de twee elektroden een elektrische ontlading plaatsvindt en plasma wordt gevormd.

3Q Bij voorkeur is de anode een langwerpige mantel, zoals een cirkelvormig cilindrisch oppervlak,

De uitvinding heeft tenslotte ook betrekking op de volgens de werkwijze en in de inrichting volgens de uitvinding gereinigde langwerpige substraten, 35 De uitvinding zal nader worden toegelicht in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening.

In de tekening tonen: fig. 1: een blokschema van een totale lijn, waarbij de inrichting volgens de uitvinding een deel van de lijn vormt; en 4Q fig. 2 een langsdoorsnede door een inrichting volgens de δ C 0 2 7 30 9 r -3- uitvinding.

In figuur 1 worden met verwijzingscijfers 1-9 delen van een totale lijn weergegeven, waarbij de inrichting volgens de uitvinding met verwijzingscijfer 5 is weergegeven. Het te 5 reinigen langwerpig substraat wordt in een station 1 afgerold van een spoel of dergelijk orgaan en wordt via de kamers 2, 3 met klep 4 in de eigenlijke reinigingsinrichting 5 gebracht om vervolgens via de kamers 3* met klep 4' en 2' terug opgerold te worden op een opneemspoex 6. Een dergelijke lijn is bij-1Q voorbeeld weergegeven in het Britse octrooi 1.362.735 waarin een hoog vacuumruimte wordt voorafgegaan en opgevolgd door steeds twee vacuümkamers.

De vacuümkamers 2 en 2' zijn verbonden met een bekende roots-kamers 3 en 3' verbonden zijn met een roterende kleppenpomp 8. pomp; terwijl deK' De hoogvacuumruimte 5 is verbonden met een tur- 15 bomoleculaire pomp 9. Tussen de atmosfeer (af- en opwind-stations 1,6) en de kamers 2, 2'; respektievelijk tussen de kamers 2, 3 en 2', 3' zijn doorvoerorganen 10, 10' van geschikte typen aanwezig. Tussen de kamers 3 en 5, respektievelijk 3' en 5 zijn hermetisch afsluitbare kleppen 4, respektieve-2Q lijk 4' aanwezig.

De werking van de lijn is als volgt. Met behulp van de 3 rootspomp 7, bijvoorbeeld met een debiet van 500 m per uur, -1 -2 worden de kamers 2 en 2r, op een vacuum van 10 tot 10 Torr gebracht. De kamers 3 en 3’ worden met behulp van de pomp 8, 3 25 bijvoorbeeld met een debiet van 10 m per uur, op een nog lager -2 vacuum gebracht, bijvoorbeeld 10 Torr of lager. De hoog vacuumruimte 5 wordt met behulp van de turbomoleculaire pomp -4 -7 9 op een hoog vacuum gebracht, bijvoorbeeld 10 en 10 Torr.

Bij het vacuumpompen van de ruimte 5 zijn de kleppen 4 en 4' 3Q volledig gesloten. Wanneer deze toestand bereikt is, is de lijn klaar voor het starten van de werkwijze voor het reinigen van het langwerpig substraat 11 waarna de kleppen 4 en 4* worden geopend.

Een typische uitvoeringsvorm van de vacuumruimte 5 is in 35 figuur 2 in langsdoorsnede weergegeven. Deze vacuumruimte 5 bestaat uit twee met elkaar verbonden ruimten 12 en 13. Tussen de ruimten 12 en 13 zijn openingen 14 aanwezig, De eigenlijke inrichting 15 voor het reinigen van het langwerpig substraat 11 is opgenomen in de vacuumruimte 13, De ruimte 12 is voor-4Q zien van aansluitorganen 16 voor de turbomoleculaire pomp 9‘ 8 w 0 2 7 6 0 i» -4- en van aansluitorganen 17 voor de toevoer van een inert gas, zoals argon, stikstof, enz.

De inrichting 15 bevat een cirkelvormig cilindrische anode 18 met toevoerklemmen 19 voor het aanleggen van de spanning.

5 Deze anode is bijvoorbeeld een buis van koper. Deze anode 18 is ondersteund door een buis 20, bijvoorbeeld van roestvast staal, en vervolgens door een buis 21 van isolatiemateriaal, bijvoorbeeld aluminiumoxyde. De beide uiteinden van de buizen 20 en 21 zijn opgenomen in de isolerende steunorganen 22 en 23. IQ De buizen 20 en 21 kunnen theoretisch vervangen worden door één buis van isolerend materiaal, waarbij de wanddikte van de buis dan nagenoeg gelijk is aan de som van de wanddikten van de buizen 20 en 21. De uiteinden van de anode 18 zijn opgenomen tussen de isolerende steunorganen 24 en 25. Tussen het 15 uiteinde van de anode 18 en de isolator 24 is een veer 26 opgenomen. De steunorganen 24 en 25 zijn opgenomen in klemorga-nen 27 en 28, Het klemorgaan 27 is met behulp van bevestigingsmiddelen vastgemaakt aan de wand tussen de ruimten 12 en 13? terwijl het klemorgaan 28 kan worden vastgeschroefd aan het 20 uiteinde van de ruimte 12. Het is duidelijk, dat door het losmaken van het klemorgaan 28, de veer 26 kan ontspannen, waardoor de anode 18 naar buiten wordt geduwd en gemakkelijk kan worden vervangen door een andere buis 18. De vacuumruimte 5 is bovendien voorzien van verbindingsorganen 29, zodat het 25 ook mogelijk is de anode 18 te verwijderen zonder de klemorga-nen 27 of 28 los te maken. Het deksel 30 van de ruimte 12 is eveneens voorzien van verbindingsorganen. De diameter van de buis 18 is bijvoorbeeld ongeveer 20 mm, terwijl de lengte bijvoorbeeld ongeveer 500 mm bedraagt, 3Q De werkwijze voor het reinigen van een langwerpig substraat 11, zoals een draad, 'een band, enz, is als volgt. Wanneer de lijn klaar is voor het starten van de werkwijze, wordt het te reinigen substraat volgens de pijl 31 door de inrichting 15 geleid. De pomp 9 wordt stopgezet en een inert ver-35 stuivingsgas, zoals argon, wordt in de vacuumruimte 5 of in de ruimten 12 en 13 konstant toegevoerd tot een druk tussen 0,01 Torr en 10 Torr wordt bereikt. Tussen de anode 18 en het substraat 11 als kathode wordt een voldoend hoge spanning gehandhaafd, zodat tussen deze twee elektroden een elektrische 4Q ontlading plaatsvindt en plasma wordt gevormd; bijvoorbeeld bij βCO 2? P0 3 jï -5— gebruik van een spanning van 100 tot 1000 Volt, en een stroom tussen 50 en 200 ma.. Het substraat 11 wordt gereinigd door de daarop invallende inerte argoniönen uit het plasma tussen het substraat 11 als kathode en de cilindrische buis 18 als anode.

5 Bij voorkeur zal het substraat 11 op aardpotentiaal worden ge-plaatst. Het is ook mogelijk tussen de anode 18 en het substraat 11 als kathode een wisselspanning aan te leggen, de zogenaamde RF-toestand. Ook het triode-sputteren is met de inrichting volgens de uitvinding mogelijk.

IQ Een belangrijk kenmerk van de werkwijze volgens de uitvinding bestaat hierin, dat het inerte verstuivingsgas, zoals argon, in de richting van de pijl 32 door de anode 16 wordt geleid of dit betekent, dat het substraat 11 en het verstui-vingsgas binnen de vacuumruimte 12, in het bijzonder binnen de 15 anode 16 in tegengestelde richting worden geleid. Dit kan bijvoorbeeld bereikt worden door er voor te zorgen dat de druk in de kamer 3 lager is dan in de kamer 3* of door er voor te zorgen, dat de weerstand tussen de kamers 3 en 5 kleiner is dan de weerstand tussen de kamers 3' en 5 , 2Q De werkwijze volgens de uitvinding wordt in het bijzonder toegepast op metalen substraten, zoals staaldraden, staalkoor-den, enz., die voorzien zijn van een deklaag van zink, messing, enz. Deze langwerpige staaldraadprodukten, al of niet voorzien van een deklaag, zijn meestal voorzien van moeilijk te verwij-25 deren resten van smeermiddelen. Er werd nu vastgesteld, dat bij de werkwijze volgens de uitvinding op hoge snelheden, 20 meter per minuut of meer, op efficiënte wijze werd gereinigd.

De werkwijze volgens de uitvinding is voorts gekenmerkt doordat het te reinigen substraat 11 vóór de reiniging in de 3Q hoog vacuümkamer of vóór de plasma-reiniging, eerst gereinigd wordt door induetieverwarming onder vacuum, bijvoorbeeld in de kamer 2, tot een temperatuur van ongeveer 300°C.

Binnen het kader van de uitvinding, zowel wat de werkwijze als de inrichting betreft, kunnen nog verbeteringen worden 35 aangebracht. Het is bijvoorbeeld mogelijk om in de ruimte 13 rond de anode 18 een spoel aan te brengen om aldus een magnetisch veld tussen de anode en substraat te doen ontstaan, waardoor de kwaliteit van het reinigen van het substraat nog beter wordt.

- Conclusies 8602760

Claims

1. Werkwijze voor het continu reinigen van een langwerpig substraat, zoals een draad, een band, een koord, enz. met het kenmerk, dat het te reinigen langwerpig substraat (11) door een hoogvacuum kamer (12,13) wordt geleid, dat een inert ver- 5 stuivingsgas, zoals argon, in de kamer wordt aangebracht, en dat tussen het substraat (11) als kathode en een in de kamer aanwezige anode (18) een voldoend hoge spanning wordt gehandhaafd zodat tussen de twee elektroden een elektrische ontlading plaatsvindt, waardoor het substraat (11) gereinigd wordt door daarop IQ invallende inerte gasionen tijdens zijn doorgang door de vacuümkamer (12,13),

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de anode (18) gevormd wordt door een langwerpige mantel, en dat het langwerpig substraat (11) in de langsrichting door de 15 anode (18) wordt geleid,

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de langwerpige mantel (18) een cirkelvormig cilindrisch oppervlak is,

4. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies 2Q 1-3, met het kenmerk, dat het langwerpig substraat (11) op aardpotentiaal wordt geplaatst.

5. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies 1-4, met het kenmerk, dat tussen de twee elektroden (11,18) een wisselspanning wordt aangelegd, 25

6, Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het inerte, verstuivingsgas en het te reinigen substraat (11) in tegengestelde richting door de anode (18) worden geleid,

7, Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies 3Q 1-6, met het kenmerk, dat het te reinigen langwerpig substraat (11) van metaal, in het bijzonder van staal is.

8, Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het metalen substraat voorzien is van een deklaag.

9, Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de 35 deklaag van messing of zink. is. 8002760 -7- i

10. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies 1-9, met het kenmerk dat het te reinigen substraat vóór de reiniging in de hoogjsracuumkamer (plasma-reiniging) eerst gereinigd wordt door inductieverwarming onder vacuum.

11. Inrichting voor het continu reinigen van een langwerpig substraat, zoals een draad, een band, een koord, enz. tenminste omvattende een kamer met middelen voor het onder hoog vacuum brengen van deze kamer, een in deze hoog^yacuumkamer opgestelde anode, organen voor het toevoeren van een inert IQ verstuivingsgas, zoals argon, in deze vacuümkamer, met het kenmerk, dat de inrichting (5) voorts voorzien is van middelen voor het continu geleiden van het langwerpig substraat (11) door de hoogvacuumkamer (12,13) en van middelen voor het handhaven van een voldoend hoge spanning tussen het substraat 15 (ii) als kathode en de in de kamer aanwezige anode (18) zodat tussen de twee elektroden een elektrische ontlading plaatsvindt.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de anode (18) een langwerpige mantel is. 2Q

13, Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de langwerpige mantel een cirkelvormig cilindrisch oppervlak is.

14. Inrichting volgens één of meer der voorgaande conclusies 11-13, met het kenmerk, dat de hoogvacuumkamer (12,13) 25 bestaat uit twee met elkaar verbonden ruimten, waarbij tussen de ruimten openingen (14) aanwezig zijn.

15. Inrichting volgens één of meer der voorgaande conclusies 11-14, met het kenmerk, dat de uiteinden van de anode (18) opgenomen zijn tussen isolerende steunorganen (24,25) in de 3Q wanden van éën vacuumruimte (13) van de hoogjvacuumkamer (12,13) en dat de andere vacuumruimte (12) van de hoogjyacuumkamer voorzien is van een toevoer voor inert gas (17).

16. Inrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat tussen éën uiteinde van de anode (18) en het daarbij behorende 35 isolerende steunorgaan een veer (26) aanwezig is.

17. Inrichting volgens één of meer der voorgaande conclusies 11-16, met het kenmerk, dat middelen voorzien zijn om 8002760 -8- * het inerte verstuivingsgas en h.et te reinigen substraat in tegengestelde richting door de anode te leiden,

18, Metalen langwerpig substraat, met het kenmerk, dat het substraat gereinigd is onder toepassing van de werkwijze 5 volgens één of meer der voorgaande conclusies 1-10,

19, Metalen langwerpig substraat volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het substraat van staal is.

20, Metalen langwerpig substraat volgens conclusie 18 of conclusie 19, met het kenmerk, dat het substraat voorzien is IQ van een deklaag.

21, Metalen substraat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de deklaag gekozen is uit messing en zink. $ 6 0 2 7 6 0