DE69405513T2 - Vakuumverdampfer zum Beschichten einer Bahn - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf einen Verdampfer, der zum Verdampfen von Beschichtungsmaterial in Vakuumbeschichtungsverfahren für eine Bahn geeignet ist, auf eine Vorrichtung zum Bahnbeschichten und auf ein Verfahren zum Bahnbeschichten unter Anwendung des Verdampfers.
• In Dampfablagerungsprozessen wird Beschichtungsmaterial in einem beheizten Tiegel verdampft und der Dampf auf einer zu beschichtenden Oberfläche der Bahn kondensiert, wobei die Bahn generell eine große fortlaufende Bahn ist, die mittels einer Fördereinrichtung fortlaufend durch eine Dampfablagerungszone bewegt wird. Die Ablagerungszone ist normalerweise durch eine gekühlte Metalloberfläche vorgesehen und generell eine drehbare kalte Trommel, über die die Bahn vorgerückt wird. Um Verunreinigungen zu vermeiden, wird das Beschichtungsverfahren in einer Vakuumkammer bei hohem Vakuum durchgeführt, wobei der Druck generell in dem Bereich von 1,33 bis 1,33 10&supmin;² Pascal (10² bis 10&supmin;&sup4; Torr) liegt und das Verfahren demgemäß als Vakuumbahnbeschichtung bezeichnet wird. Der Tiegel ist generell in einem Verdampfungskolben enthalten, der eine langgestreckte Auslaßdüse hat, die als ein quer über der Bahn angeordneter Schlitz profiliert ist, wobei durch die Düse das verdampfte Material zu der Bahnoberfläche transferiert wird, an der es als eine dünne Filmbeschichtung kondensiert. Unter Anwendung geeigneter Fördersysteme können eine oder beide Seiten einer Bahn mit einer oder mehreren Materialbeschichtungen beschichtet werden. Die Dicke und Gleichmäßigkeit des Films kann dadurch genau eingehalten werden, daß die Verdampfungsrate des Beschichtungsmaterials und die Zeitdauer gesteuert wird, in der das Bahnsubstrat dem von der Düse austretenden Dampf ausgesetzt ist, wobei die Aussetzzeitdauer generell durch Steuern der Wandergeschwindigkeit der Bahn relativ zur Düse gesteuert wird. Ein Bahnbeschichten mittels Dampfablagerung ist in dem Buch "Bahnfertigungs- und verarbeitungstechnologie" (Van Nostrand Reinhold Company - 1984) - Kapitel 11 mit dem Titel "Walzenbeschichtung mit hohem Vakuum" von Ernst K. Hartwig beschrieben worden. Unter Anwendung dieses Verfahrens können gut definierte Filmbeschichtungen aus Metallen, Legierungen oder weiteren Materialien, die Dicken aufweisen, die üblicherweise geringer als 0,1 µm (Mikromillimeter) sind, auf Substrate, wie etwa Papier oder Kunststoff, 1,0 µm (Mikromillimeter) dick aufgetragen werden.
• In der üblichen Vorrichtung ist die Ablagerungszone an der Oberfläche einer gekühlten drehbaren Trommel vorgesehen, durch welche ein Kühlfluid, üblicherweise bei etwa -30ºC fortlaufend zirkuliert wird. Die Bahn wird in einer fortlaufenden Weise von einer Abwickelrolle um die gekühlte Trommel herum zu einer Aufwickelrolle vorgerückt. Eine oder beide dieser Bahntragerollen können sich innerhalb der Vakuumkammer befinden, wobei in diesem Fall das Verfahren zeitweilig unterbrochen werden muß, wenn die Bahn ausgetauscht oder beschichtetes Material entfernt werden muß. Zusätzliche Unterbrechungen sind für das Ersetzen des Beschichtungsmaterials in dem Tiegel oder für den Austausch oder die Wartung des Tiegels oder der Tiegelheizeinrichtung erforderlich. Eine Unterbrechung erfordert ein Kühlen des Kolbens und dessen Inhalte und ein Öffnen von zumindest einem Teil der Vakuumkammer mit einer demzufolge langen Produktionsunterbrechung.
• Aus der JP-A-62235466 ist ein Verdampfer bekannt, in dem ein Material mit hohem Schmelzpunkt in einem Tiegel erwärmt und verdampft wird, in den Gas eingeführt wird, wobei der Dampf hierbei durch eine Düse ausgestoßen und auf einem Substrat abgelagert wird. Der Verdampfer ist nicht für das Unterbrechen der Verdampfung oder ein schnelles Kühlen entworfen.
• Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Verdampfer vorzusehen, in dem die Verdampfung schnell unterbrochen werden kann, und der gegebenenfalls schnell abgekühlt und wieder erwärmt werden kann, wodurch die Zeitdauer der erforderlichen Unterbrechungen verringert wird.
• Erfindungsgemäß hat ein Verdampfer zum Vakuumbeschichten einer Bahn eine Verdampfungseinrichtung zum Verdampfen von auf einem Bahnsubstrat abzulagerndem Beschichtungsmaterial, wobei die Verdampfungseinrichtung eine Dampfauslaßeinrichtung aufweist, die zumindest eine Auslaßdüse hat, durch die in einer Ablagerungszone Dampf geführt und auf einem Bahnsubstrat abgelagert werden kann, und eine Zufuhreinrichtung, wodurch, wenn das Verfahren gestoppt werden muß, Inertgas zu der Verdampfungseinrichtung gespeist wird, um die Verdampfung des Materials zu unterbrechen und gegebenenfalls die Verdampfungseinrichtung zu kühlen.
• Mit dem Begriff "Inertgas" ist jegliches Gas gemeint, das mit dem Beschichtungsmaterial nicht bis zu einem Ausmaß reagiert, das die Eigenschaften der Beschichtung beeinträchtigen würde.
• Eine Einführung von Inertgas um das verdampfende Material bei einem Druck, der größer ist als der Verdampfungsdampfdruck, unterbricht die Verdampfung und die Ablagerung von Beschichtungsmaterial sofort, so daß die Bahnvorrückung angehalten werden kann, um zu gestatten, daß beschichtetes Material entfernt wird und/oder ein Einspeisen des Bahnsubstrats am Ende eines Produktionszyklus in Lage gebracht wird. Zusätzlich kann die Gaszufuhreinrichtung eingerichtet werden, um ausreichend Gas zuzuführen, um das Abkühlen der Verdampfungseinrichtung und deren Inhalte zu beschleunigen.
• Somit kann nach dem Unterbrechen der Verdampfung ausreichend Gas zugeführt werden, um die Verdampfungseinrichtung und das Beschichtungsmaterial bis zu einer sicheren Temperatur zu kühlen, bei der ein Ersetzen von Beschichtungsmaterial oder jegliche weitere notwendige Arbeit an der Verdampfungseinrichtung sicher durchführbar ist. Zum Steigern der Kühleffizienz ist die Gaszufuhreinrichtung vorteilhafterweise eine Einrichtung, in der das Inertgas durch eine Gasabkühleinrichtung umgewälzt wird und/oder das Inertgas unter Zuständen turbulenter Strömung zugeführt wird.
• Die Verdampfungseinrichtung hat vorzugsweise zumindest einen Kolben, wobei jeder Kolben zumindest eine Dampfauslaßdüse hat und, bis auf die Dampfauslaßdüse oder -düsen, abgedichtet ist. Jeder Kolben enthält zweckmäßigerweise zumindest einen Tiegel, in dem Material bis zu seiner Verdampfungstemperatur erwärmt wird. Eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Tiegels kann außerhalb oder innerhalb des Kolbens angeordnet sein. Wenn die Verdampfungseinrichtung lediglich einen Kolben hat, ist die Heizeinrichtung vorzugsweise innerhalb des Kolbens eingeschlossen. Jedoch kann in einer Verdampfungseinrichtung, die zwei oder mehrere Kolben aufweist, eine gemeinsame Heizeinrichtung verwendet werden, um das Beschichtungsmaterial in zumindest zwei der Kolben zu verdampfen, wobei dies zweckmäßigerweise außerhalb der Kolben stattfinden kann. Eine zweckmäßige Heizeinrichtung ist eine elektrische Heizstrahlungsquelle. Vorzugsweise hat zumindest ein Kolben einen abgedichteten Deckel, in dem zumindest eine Auslaßeinrichtung angeordnet ist, wobei der Deckel abnehmbar ist, um, falls benötigt, ein Nachladen des Verdampfungstiegels und jegliches Austauschen des Tiegels oder der Heizeinrichtung zu gestatten. Um ein schnelles Erwärmen und Abkühlen zu erleichtern, hat jeder Kolben und Tiegel vorzugsweise eine geringe Wärmekapazität und ist der Kolben vorzugsweise in einer Strahlungsabschirmung eingekapselt, die beispielsweise Keramikmaterial oder hitzebeständiges Material, wie etwa Wolfram, Molybdän oder Tantal, aufweisen kann.
• Die Dampfauslaßeinrichtung kann eine Einzeldüse aufweisen, die im Betrieb vorteilhafterweise als ein Langschlitz ausgebildet ist, der quer zu der zu beschichtenden Bahn angeordnet ist. Jedoch hat die bevorzugte Dampfauslaßeinrichtung eine Vielzahl von separat beabstandeten Auslaßdüsen, die betrieblich angeordnet sind, um Dampf zu vorbestimmten Abschnitten einer Ablagerungszone zu führen, die sich entlang eines Wegs eines vorrückenden Bahnsubstrats erstreckt.
• Die Düsen können von jeglicher zweckmäßiger Länge sein und können in varuerender Anordnung angeordnet sein, um Dampf zu jeder angestrebten Position der Ablagerungszone auszustoßen Gleichermaßen können das Profil, der Bereich, der Abstand und die Richtung der Düsenauslässe nach Wunsch variiert werden. Somit können die Auslaßprofile kreisförmige, rechtwinklige oder sternförmige Öffnungen aufweisen, die über den Bereich der Ablagerungszone in Reihe oder versetzt verteilt sein können. Ein weiteres besonders zweckmäßiges Düsenprofil ist ein fortlaufender Schlitz, der sich vorzugsweise über der Breite der zu beschichtenden Bahn erstreckt. Eine vorteilhafte Düsenauslaßanordnung hat eine Vielzahl von linearen Schlitzen, die quer zu dem Bahnsubstratweg angeordnet sind, um Dampf zu Positionen der Ablagerungszone zu liefern, die entlang eines Bahnsubstratwegs der Reihe nach angeordnet sind.
• Die Düsenauslässe können in einigen Fällen in der gleichen Ebene liegen, jedoch können die Auslässe in anderen Fällen nicht in einer Ebene liegen. Wenn somit die Ablagerungszone an einem Oberflächenabschnitt einer drehbaren Trommel ist, ist es vorteilhaft, daß die Düsenenden um die gekrümmte Oberfläche der Trommel herum, allerdings davon beabstandet, an einer gebogenen Oberfläche angeordnet sind.
• Die Anwendung des Inertgases, um die Verdampfung zu unterbrechen, ermöglicht die Anwendung von feineren Dampfauslaßdüsen, indem die Tendenz zur Düsenverstopfung verringert wird, die aufgrund fortlaufender Verdampfung nach einer Verfahrensunterbrechung eintritt.
• Die Erfindung schließt auch eine Bahnbeschichtungsvorrichtung ein, die den vorbeschriebenen Verdampfer innerhalb einer Vakuumkammer und in betrieblicher Verbindung mit der Bahnhalteeinrichtung zum Halten eines Bahnsubstrats in einer Ablagerungszone aufweist, an der Dampf, der durch den Verdampfer erzeugt wird, im Betrieb an dem Bahnsubstrat abgelagert wird.
• Demgemäß besteht, ausgehend von einem weiteren Aspekt, die Erfindung aus einer Vorrichtung zum Vakuumbahnbeschichten, die eine Vakuumkammer hat, die zumindest eine Ablagerungszone enthält; einer Bahnhalteeinrichtung zum Halten eines Bahnsubstrats in der Ablagerungszone; und einer Verdampfungseinrichtung zum Verdampfen von auf dem Bahnsubstrat abzulagernden Material, wobei die Verdampfungseinrichtung eine Dampfauslaßeinrichtung hat, die zumindest eine Auslaßdüse aufweist, durch die Dampf geführt und in der Ablagerungszone auf das Bahnsubstrat abgelagert wird; wobei die Vorrichtung ferner eine Einspeiseeinrichtung aufweist, so daß, wenn der Prozeß unterbrochen werden muß, Inertgas zu der Verdampfungseinrichtung geführt wird, um, ausgehend davon, die Verdampfung von Material zu unterbrechen und um gegebenenfalls die Verdampfungseinrichtung zu kühlen.
• Die Einrichtung zum Einspeisen des Inertgases hat vorzugsweise einen oder mehrere Gasführungskanäle, die von einer Inertgasquelle, die entweder innerhalb oder außerhalb der Kammer angeordnet ist, in die Vakuumkammer gehen. Der Gasführungskanal kann eingerichtet sein, um Gas bis zu einem Abschnitt der Vakuumkammer zu führen, der mit der Dampfauslaßeinrichtung in Verbindung steht, so daß Unterbrechungsgas im Betrieb mittels der Verdampfungseinrichtung durch die Dampfauslaßeinrichtung zu dem Material rückgeführt wird. Allerdings ist es bevorzugt, daß zumindest ein Inertgaskanal eingerichtet sein soll, um Gas unmittelbar von der Gasquelle zu dem Beschichtungsmaterial in der Verdampfungseinrichtung zu führen.
• Die Bahnhalteeinrichtung hat vorzugsweise ein Bahnfördersystem für das fortlaufende Vorrücken eines Bahnsubstrats durch die Ablagerungszone, wobei die Ablagerungszone vorteilhafterweise durch eine gekühlte Metalloberfläche vorgesehen ist, vorzugsweise die Oberfläche einer drehbaren Trommel, über die das Bahnsubstrat gezogen wird.
• Ausgehend von einem weiteren Aspekt besteht die Erfindung aus einem Verfahren zum Beschichten eines Bahnsubstrats unter Anwendung der vorbeschriebenen Vorrichtung.
• Demgemäß schließt die Erfindung ein Verfahren zum Beschichten eines Bahnsubstrats in einem Vakuum ein, das ein Halten des Bahnsubstrats in einer gekühlten Ablagerungszone;
• ein Verdampfen eines auf dem Substrat abzulagernden Materials; ein Führen des erzeugten Dampfes zu der Oberfläche des Substrats in der Ablagerungszone;
• ein Kondensieren des Dampfes als eine Beschichtung auf dem Substrat; und,
• wenn der Prozeß unterbrochen werden muß, ein Unterbrechen der Verdampfung des Materials durch Einführen von Inertgas um das verdampfende Material einschließt, und zwar bei einem Druck, der größer ist als der Verdampfungsdampfdruck des Materials.
• Ausreichend Gas kann eingeführt werden, um das verbleibende nicht verdampfte Material und jegliche Vorrichtung zum Heizen oder zum Unterbringen des Materials zu kühlen, um zu gestatten, daß das Material oder die Vorrichtung erneuert wird. Für diesen Zweck ist es vorteilhaft, das Inertgas durch eine Abkühlungseinrichtung umzuwälzen und/oder das Inertgas in turbulenten Zuständen einzuführen.
• Das Inertgas besteht zweckmäßigerweise aus Argon, Helium, Stickstoff oder einem Gemisch von zwei oder mehreren davon.
• Durch Anwendung des Inertgases zum Unterbrechen und Kühlen gemäß der Erfindung werden die Unterbrechungszeitdauern zum Herausnehmen einer Anlieferung von beschichtetem Erzeugnis von einer üblichen Beschichtungsvorrichtung von etwa sechs bis acht Stunden, die bei herkömmlichen Vorrichtungen üblicherweise benötigt werden, auf Zeitdauern um die 20 Minuten verringert.
• Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigen:
• Figur 1 eine erfindungsgemäße Bahnbeschichtungsvorrichtung im Querschnitt, die für eine einseitige Beschichtung ausgelegt ist;
• Figur 2 eine weiter Bahnbeschichtungsvorrichtung im Querschnitt, die für eine beidseitige Beschichtung einer Bahn ausgelegt ist;
• Figur 3 eine Schnittseitenansicht eines Verdampfers zur Anwendung in Bahnbeschichtungsvorrichtungen;
• Figur 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV aus Figur 3 und zusätzlich mit der Struktur einer Bahnführtrommel;
• Figur 5 eine fragmentarische Schnittansicht einer alternativen Ausrichtung der Vorrichtungseinheiten aus Figur 1;
• Figuren 6 bis 9 fragmentarische Schnittansichten alternativer Abwandlungen von Düsenanordnungen für die Vorrichtung aus Figur 1;
• Figuren 10 und 11 fragmentarische Raumansichten weiterer alternativer Düsenanordnungen für die Vorrichtung aus Figur 1.
• In der Vorrichtung gemäß Figur 1 sind in einer Abteilung 11 einer Vakuumkammer 12 eine Bahnabwickelrolle 10 und eine Bahnaufwickelrolle 13 enthalten, wobei ein Verdampfer 15 in einer Abteilung 16 der Kammer 12 angeordnet ist. Die Abteilungen 11 und 16 sind mittels Zwischenwände 18 und 19 separiert, die sich ausgehend von der inneren Wand der Kammer 12 zu einem zu einer gekühlten Trommel 20 angrenzenden Abschnitt nach innen erstrecken. Das zu beschichtende Bahnsubstrat 21 wird von der Abwickelrolle 10 in einer fortlaufenden Weise über die gekrümmte Oberfläche der gekühlten Trommel 20 zu der Aufwickelrolle 13 vorgerückt. Zwischen der Rolle 10 und der Trommel 20 und zwischen der Rolle 13 und der Trommel 20 befinden sich Spannwalzen 22 und 23 und Leitwalzen 24 und 25. Ein kleiner Zwischenraum zwischen den Zwischenwänden 18 und 19 und der Trommel 20 gestattet einen freien Durchlaß des Bahnsubstrats, ist jedoch ausreichend eng, um zu gestatten, daß der Druck in den Abteilungen 11 und 16 während des Ablagerungsverfahrens unterschiedlich ist, wodurch verhindert wird, daß der Dampf das Bahnfördersystem erreicht. Die Abteilungen 11 und 16 können jeweils durch Anschlüsse 26 und 28 evakuiert werden. Der Verdampfer 15 ist mit fünf Auslaßdüsen 29 versehen, die die Form von Schlitzen haben, die zu dem Substrat 21 quer sind und um eine Ablagerungszone 30 an der Trommel 20 in der Richtung der Substratvorrückung der Reihe nach eingerichtet sind, wobei die Düsen an einer gebogenen Oberfläche im wesentlichen parallel zu der gekrümmten Oberfläche der Trommel 20 enden.
• Im Betrieb wird die Trommel 20 durch ein umlaufendes Kühlfluid gekühlt und synchron mit der Abwickelrolle 10 und der Aufwickelrolle 13 gedreht. Das Substrat 21 wird über die Oberfläche der Trommel 20 geführt und, bevor es die Ablagerungszone erreicht, an der Trommel 20 gekühlt, an der Dampf von dem Verdampfer 15 an der Substratoberfläche abgelagert wird und an der Oberfläche als eine gleichmäßige Beschichtung anhaftet.
• Die Anordnung gemäß Figur 2 enthält zwei gekühlte Trommeln 20 und 31 und zwei Verdampfer 15 und 32, wobei zusätzliche Leitwalzen 33 und 34 derart eingerichtet sind, daß die gegenüberliegenden Seiten des Substrats jeweils mittels der Verdampfer beschichtet werden.
• Ein Verdampfer 15 ist ausführlich in den Figur 3 und 4 gezeigt. Figur 4 zeigt auch die Relativpositionen der Düsen 29 und des Bahnsubstrats 21 in der Ablagerungszone 30. Der Verdampfer 15 hat einen Tiegel 35, in dem das auf dem Substrat 21 abzulagernde Material 36 enthalten ist und verdampft wird. Der Tiegel ist in einem Kolben 37 eingekapselt, der seinerseits in mehreren Schichten einer Strahlungsabschirmung 38 eingekapselt ist, wobei die Abschirmung 38 über die Seiten und den Boden der Kapsel 37 mittels einer fluidgekühlten Schutzabdeckung 42 gestützt ist. Der Kolben 37 hat einen Deckel 39, der über eine Dichtung 40 an den Körper des Kolbens abgedichtet ist und mittels Befestigungseinrichtungen 41 fest in Lage gehalten wird. Der Deckel 39 ist mit beabstandeten Auslaßdüsen 29 versehen, die die Form von linearen Schlitzen haben, die sich durch die Abschirmung 38 erstrecken und an einer gebogenen Oberfläche enden, die eine Krümmung aufweist, die, gemäß Figur 4 im Querschnitt gesehen, etwa mit der Krümmung der gekühlten Trommel 20 übereinstimmt. Die Düsen 29 erstrecken sich über die Breite des Bahnsubstrats 21 und sind in Wanderrichtung der Bahn 21 der Reihe nach angeordnet. Der Kolben 37 enthält weiterhin ein Heizelement 43 mit Leistungsanschlußleitungen 44, die sich durch den Boden des Kolbens 37 erstrecken und darin abgedichtet sind. Ein außerhalb des Kolbens angeordneter und mit einer (nicht gezeigten) Inertgasquelle verbundender Verteilerkopf 45 hat eine oder mehrere Düsen 46, die sich durch die Seite des Kolbens 37 erstrecken und in dieser abgedichtet sind.
• In Anwendung wird die Kammer 12 evakuiert, das Bahnsubstrat 21 fortlaufend vorgerückt, das Material 36 erwärmt und verdampft und der Dampf von den Enden der Düsen 29 ausgesandt, um auf dem beweglichen Substrat in der Ablagerungszone 30, in der er auf dem Substrat kondensiert, aufzutreffen. Der Dampf wird der Reihe nach von jeder Düse 29 in jeder gegebenen Querlinearposition auf dem Substrat abgelagert, so daß der Film von kondensiertem Material allmählich abgelagert wird, so daß die Struktur und Gleichmäßigkeit der Beschichtung gut steuerbar ist.
• Wenn eine Menge des beschichteten Produkts von der Aufwickelrolle 13 abgenommen werden muß, wird die Verdampfung von Material 36 durch das Einführen von Inertgas durch die Düse 46 unterbrochen, bis der Dampfdruck des Materials in dem Kolben 37 überschritten ist. Der Druck in der Abteilung 11 kann anschließend bis zum atmosphärischen erhöht und das beschichtete Produkt abgenommen werden. Die Abteilung 11 und der Kolben 37 können anschließend erneut evakuiert werden, wobei das Beschichtungsverfahren erneut gestartet wird.
• Sofern ein Zugang zu dem Tiegel 35 oder dem Heizelement 43 erforderlich ist, wird ausreichend Inertgas, um den Kolben 37 und dessen Inhalte zu kühlen, durch die Düse 46 eingeführt. Die Kühleffizienz kann dadurch gesteigert werden, daß das Inertgas unter Zuständen turbulenter Strömung eingeführt und das Inertgas durch eine (nicht gezeigte) Abkühleinrichtung umgewälzt wird. Um die Unterbrechungszeitdauer zu minimieren, kann die Abkühlzeitdauer dadurch verringert werden, daß der Kolben 37, der Tiegel 35, das Heizelement 43 und die Abschirmung 38 aus Materialien mit geringer Wärmekapazität aufgebaut sind. Aus diesem Grunde kann die Abschirmung vorteilhafterweise aus hitzebeständigem Metall bestehen und kann des Heizelement aus rostfreiem Stahl aufgebaut sein.
• In Figur 5 hat der Verdampfer eine gebogene Anordnung von Düsen, wie in Figur 4 gezeigt ist, und ist dieser an einer Seite der gekühlten Trommel 20 angeordnet, so daß der Dampf von den Düsen 29 in einer generell horizontalen Richtung gegen das Bahnsubstrat 21 in der Ablagerungszone 30 gerichtet ist. Ein oder mehrere Verdampfer 15 können um die Trommel 20 herum ausgerichtet sein, so daß die Ablagerungszone wirkungsvoll vergrößert wird.
• In der Vorrichtungsabwandlung gemäß Figur 6 enthält der Verdampfer 15 sechs Kolben 37, die jeweils einen Tiegel 35 enthalten, der zu verdampfendes Material enthält und eine einzelne Düse 29 aufweist, wobei die Düsen der Reihe nach angeordnet sind und an einem Bogen um die Ablagerungszone 30 herum enden. Die Tiegel 35 werden durch eine gemeinsame Heizeinrichtung erwärmt und müssen nicht identische Materialien enthalten.
• In der Vorrichtungsabwandlung gemäß Figur 7 entspricht der Verdampfer 15 dem in den Figuren 4 und 5 gezeigten, jedoch ist die Breite der Reihe von Düsen 29 allmählich gesteigert. Dies ist vorteilhaft für die Anwendung schwerer Beschichtungen, die sich der Wärmemenge der Bahn hinzufügen. Während die Beschichtung allmählich aufgebaut wird, kann die Bahn einer größeren Wärmelast für einen gegebenen Temperaturanstieg widerstehen, so daß mehr Material abgelagert werden kann, und zwar dadurch, daß in diesem Fall die Düsen allmählich ausgeweitet werden.
• In der Vorrichtungsabwandlung gemäß Figur 8 gleicht der Verdampfer 15 dem in Figur 7 gezeigten, jedoch verbleibt die Breite der Düsen 29 konstant und ist der Düsenabstand allmählich verringert, wodurch der gleiche Vorteil für eine schwere Beschichtung wie in der Abwandlung gemäß Figur 7 verliehen wird.
• Die Abwandlung gemäß Figur 9 zeigt, wie die Düsenrichtung variierbar ist, um die Richtung zu steuern, in der der Dampf auf das Bahnsubstrat auftrifft. In einigen Fällen kann dies die Eigenschaften der Beschichtung beeinträchtigen. Die Düsenrichtung kann auch variiert werden, um zu verhindern, daß nicht verdampfte Partikel unmittelbar von der Materialoberfläche in dem Tiegel 35 zu dem Bahnsubstrat in der Ablagerungszone 30 wandern und die Qualität der Beschichtung negativ beeinträchtigen.
• Die Düsenanordnung gemäß Figur 10 besteht aus Reihen von beabstandeten Düsen 29 mit kreisförmigem Querschnitt, die in einer Abfolge von Reihen eingerichtet sind, die zu der Richtung der Bahnsubstratvorrückung quer liegen, wobei die Düsenauslässe an einer gekrümmten Oberfläche liegen.
• Die Düsenanordnung gemäß Figur 11 besteht aus einer Reihe von Schlitzen, die in der Richtung der Bahnsubstratvorrückung ausgerichtet sind, und zwar mit den Düsenauslässen aneiner gebogenen Oberfläche, wobei die Schlitze quer zu der Richtung der Bahnsubstratvorrückung der Reihe nach angeordnet sind.
• Die Ausführung der Erfindung ist weiter mittels des folgenden Beispiels veranschaulicht.
Beispiel
• Eine 25µm dicke Bahn eines Kondensatorgüte-Papiers, das von M.H. Dielectrics, Mount Holly Springs, Pa, USA kommerziell erhältlich ist, wurde in einer Rate von 2,5 m/min über eine gekühlte Walze mit einem Radius von 30m geführt, die sich in einer Vakuumkammer mit einem Druck von 8 10&supmin;² Pascal (8 10&supmin;&sup4; Millibar) gedreht hat.
• Zinkdampf, der von sechs gemäß Figur 6 eingerichteten Kolben verdampft wurde, strömte durch sechs langgestreckte Düsen (29), von denen jede 38mm breit war und sich über die Breite der gekühlten Walze (20) erstreckte, wobei die Düsenauslässe 15cm beabstandet an einer gekrümmten Oberfläche mit einem Durchmesser von 45cm angeordnet waren.
• Die Temperatur der Kolben betrug 630ºC, wobei eine 3,0µm dicke Zinkbeschichtung auf dem Papier abgelagert wurde und die Variation der Beschichtung über den Bereich der Bahn bei ±5 Gew.-% lag.
• Das Beschichtungsverfahren konnte 22 Minuten nach dem Start der Beheizung des Verdampfers und der Evakuierung der Vakuumkammer begonnen werden. Eine Verdampfung des Zinks konnte sofort durch ein Einspeisen von Argongas mit einem Druck von 7 10&sup4; bis 9 10&sup4; Pascal (700 bis 900 Millibar) um die Düsenauslässe gestoppt werden. Durch Umwälzen von Argongas um die Kolben konnte der Verdampfer in 40 Minuten auf eine Temperatur abgekühlt werden, in der die nichtbeschichtete Papieranlieferung und das Zink in den Kolben sicher ausgetauscht werden konnte.

Claims (11)

1. Verdampfer zum Vakuumbeschichten einer Bahn, mit einer Verdampfungseinrichtung (15, 32) zum Verdampfen von auf einem Bahnsubstrat (21) abzulagerndem Beschichtungsmaterial (36), wobei die Verdampfungseinrichtung eine Dampfauslaßeinrichtung (29) hat, die zumindest eine Auslaßdüse aufweist, durch welche Dampf geführt werden kann und in einer Ablagerungszone (30) an einem Bahnsubstrat (21) abgelagert werden kann, gekennzeichnet durch eine Zufuhreinrichtung (15), wodurch, wenn der Prozeß gestoppt werden muß, Inertgas zu der Verdampfungseinrichtung gespeist wird, um die Verdampfung des Materials (36) von der Verdampfungseinrichtung zu unterbrechen und gegebenenfalls die Verdampfungseinrichtung zu kühlen.

2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungseinrichtung (15) zumindest einen Kolben (37) hat, wobei jeder Kolben zumindest eine Dampfauslaßdüse (29) hat und bis auf die Dampfauslaßdüse oder -düsen abgedichtet ist, wobei der Kolben (37) im Betrieb das zu verdampfende Beschichtungsmaterial (36) enthält.

3. Verdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (37) eine geringe Wärmekapazität hat.

4. Vorrichtung zum Vakuumbeschichten einer Bahn, mit einer Vakuumkammer, die zumindest eine Ablagerungszone (30) enthält, einer Bahnhalteeinrichtung (10, 13, 24, 25) zum Halten eines Bahnsubstrats (21) in der Ablagerungszone; und einer Verdampfungseinrichtung (15, 32) zum Verdampfen von auf dem Bahnsubstrat abzulagerndem Material, wobei die Verdampfungseinrichtung (15, 32) eine Dampfauslaßeinrichtung (2) hat, die zumindest eine Auslaßdüse aufweist, durch welche Dampf geführt wird und in der Ablagerungszone (30) auf dem Bahnsubstrat (21) abgelagert wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner eine Zufuhreinrichtung (45, 46) aufweist, wodurch, wenn der Prozeß gestoppt werden muß, Inertgas zu der Verdampfungseinrichtung gespeist wird, um die davon ausgehende Verdampfung von Material zu unterbrechen und gegebenenfalls die Verdampfungseinrichtung zu kühlen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Gaszufuhreinrichtung (45, 46) einen oder mehrere Gasführungskanäle (46) aufweist, die von einer Inertgasquelle in die Vakuumkammer (12) gehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Gasführungskanal eingerichtet ist, um Gas zu einem Abschnitt der Vakuumkammer zu führen, der mit der Dampfauslaßeinrichtung (29) in Verbindung steht, so daß Unterbrechungsgas durch die Dampfauslaßeinrichtung zu dem Beschichtungsmaterial (36) in der Verdampfungseinrichtung rückgespeist wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei zumindest ein Gasführungskanal (46) eingerichtet ist, um Gas unmittelbar von der Gasquelle zu dem Beschichtungsmaterial (36) in der Verdampfungseinrichtung zu führen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Bahnhalteeinrichtung (10, 13, 24, 25) ein Bahnfördersystem (10, 13, 24, 25) zum fortlaufenden Vorrücken eines Bahnsubstrats (21) durch die Ablagerungszone (30) hat.

9. Verfahren zum Vakuumbeschichten einer Bahn, das ein Halten eines Bahnsubstrats (21) in einer abgekühlten Ablagerungszone (30);

ein Verdampfen eines auf dem Substrat abzulagernden Materials (36);

ein Führen des erzeugten Dampfes zu der Oberfläche des Substrats (21) in der Ablagerungszone (30); und

ein Kondensieren des Dampfs als eine Beschichtung auf dem Substrat einschließt; dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Prozeß gestoppt werden muß, das Verdampfen von Material (36) dadurch unterbrochen wird, daß Inertgas um das verdampfende Material eingeführt wird, und zwar bei einem Druck, der größer ist als der Verdampfungsdampfdruck des Materials.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ausreichend Inertgas eingeführt wird, um jegliches verbleibende nicht verdampfte Material (36) und jegliche Vorrichtung (35, 37, 43) zum Heizen oder Unterbringen des Materials zu kühlen.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas in Zuständen turbulenter Strömung eingeführt wird.