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Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Bändern gasabgebender
Stoffe im Vakuum Zur .Bearbeitung von kontinuierlich laufenden Bändern im Vakuum,
z. B. zur Metallbe.dlampfung von Papier, hat man die Vorrats'rolIe sowie die Aufwickelrolle
im gleichen evakuierten Raum angeordnet, in dem sich auch, die Bearbeitungsstelle,
z. B. die Bedampfungsstelle, befindet. Das Band muß also im Vakuum von einer Rolle
abgezogen und nach erfolgter Bearbeitung auf eine. Rolle aufgewickelt werden. Dieser
Umspulvorganig im Vakuum hat nun zu folgendem Mißstand geführt: Ein Papierband läuft
nicht mehr geradlinig von der Vorratsrolle ab, sondern es verläßt diese mit einer
seitlichen Verschiebung. Zur Abhilfe könnte man hier an eine mechanische seitliche
Führung des Bandes denken, jedoch kann eine solche, z. B. bei sehr dünnen und noch
dazu schnell laufenden Fapierhahnen wegen der geringen Festigkeit des Papiers nicht
Immer angewendet werden. Noch mißlicher ist aber das gute Aufrollen nach Beendigung
des Arbeitsprozesses zu erreichen. Auch :hier schießt das Band: seitlich aus, und
es ist daher oft nur schwer möglich, eine solche Rolle noch weiterzuverarbeiten
ohne stirnseitige Rollenbeschneidung. Man kann sie dann z. B. nicht mehr in der
Länge ohne Verluste schneiden. Wil!1 man sich hier nun in der Weise helfen,, daß
man eine Geradeführung beim Aufrollen dadurch zu erreichen sucht, daß man z. B.
eine Papierbahn auf
eine konische: oder in der Mitte überhöhte Roale
auflaufen läßt, wobei bekanntermaßen unter normalen Bedingungen die @GleichmäBigkeit
bewirkt wird, so muß man die Erfahrung machen, daß dieses einfache Mittel .der Führung
hier vollkommen versagt.
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Gemäß der Erfindung sind Maßnahmen getroffen, um die Reibung der einzelnen
Bandlagen gegen-, einander beizubehalten. Dies geschieht dadurch, daß alle diejenigen
Arbeitsgänge, für die der niedrige Druck des hohen Vakuums, welcher .den Austritt
von Gasen ermöglicht, im Bearbeitungsraum nicht erforderlich ist, unter höherem
Druck durchgeführt und die Bänder nur .kurzzeitig dem niedrigen Druck des evakuierten
Bearbeitungsraumes ausgesetzt werden, so daß die dabei ausgetretene geringe Gasmenge
späteren, unter höherem Druck durchgeführten Arbeitsgängen nicht hinderlich ist.
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Es wurde nämlich gefunden, daß die Ursache für .das seitliche Abgleiten
von der ab.. o,cler aufizuwickeln:den Bandrolle affenbar in einer Reibungsverminderung
zwischen .den Bandlagen zu suchen ist. Di!e .beschriebenen Beobachtungen wurden
an Papier .gemacht, das imstande ist, .im Vakuum Wasserdampf oder Gas aus seinen
flüchtigen Bestandteilen abzugeben. Der Wasserdampf oder das abgegeben!- Gas bildet
vor der Oberfläche des Bandes ein Polster oder eine dünne Haut, ,die die Reibung
zwischen den Bandlagen so vermindert, daß die ragten gegeneinander abgleiten können.
Die obere Lage schwimmt gewissermaßen, da sie keinen Halt findet, geringsten Zugkräften
nachgebend, seitlich ab. Es kommt hinzu, daß z. B. Papserbahnen in der Regel etwas
einsaitig verzogen aufgewickelt angeliefert werden, so daß schon eine sehr bringe
Veränderung der Reibung genügt, um die Papierbahn schief von der Vorratsrolle abilaufen
zu lassen.
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Eine Bestätigung dafür, daß es sich um Wasser-Aampfpolster handelt,
.gibt die Beobachtung, daß die beschriebenen störenden Erscheinungen beim Ab- und
Aufrollen von z. B. Papii!erbahnen vornehmlich unterhalb eines Drucks ünrd einer
Temperatur im Vakuum auftreten, bei .denen :das Wasser siedet. Hier wind also ohne
Zweifel Wasserdampf aus dem feuchten Papier frei gemacht.
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Man hatte schon früher erkannt, :daß man Papierunterlagen bei _ der
thermischen Bedampfung im Vakuum dem Metalldampf nur kurzzeitig auszusetzen -braucht
im Gegensate zu anderen BedampIungsverfahren, z. B. der Elektrodenzerstäubung, wo
man die Bedampfung mit geringeren Dampfkonzentrationen in längerer Zeit durchführen
muß. Die thermische Beda:mP@fung bietet hier den Vorteil, daß eine Zerstörung der
wärmeempfindlichen Pap,ierunterllage durch die heißen Metalldämpfe leicht verhindertwird,
ohne daß man das Papier kühlen mußte.
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Bei der Ausführung der Metallilsierung -durch kurzzeitiges Bedampfen
von Papierbändern, .die in großen Längen von xoo m und mehr von Rollen abgewickelt
und- auf Rollen wieder aufgewickelt werden müssen, ergaben sich .die eingangs genannten
Schwierigkeiten.
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Aus :praktischen Gründen hatte man sowohl die Vorratsrolle des Papiers
als auch die Aufwickelrolle im evakuierten Gefäß mit untergebracht, denn die Aufrechterhaltung
des .notwendigen Hochfür die thermische Bedampfung von zo-2 bis ro-5 Torr läßt sich
bei Verlegung der fraglichen Papierrollen z. B. in den Außenraum (von Atmosphärendruck)
nur durch. komplizierte Schleusenkonstruktionen für den Ein- und Austritt laufender
Bänder in den evakuierten Bedampfungsraum erreichen, aber dies wollte man vermeiden..
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,Als man aber erkannte, daß durch die. Gasabgabe längerer Papierbänder
gchwreriggkeiben auftraten, ging man von der einfachen Konstruktion ab und nahm
die Papiertrollen ,aus dem Bedampfungsraum heraus und. legte. .sie :erfindungsgemäß
in Räume, indenken ein höherer Druck herrschen kann, so daß die Gase aus dem Papier
noch nicht austreten können.
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Das Austreten der Gase oder Dämpfe von vornherein._ zu verhindern
oder auf ein geringes Maß herabzudrücken, kann in -der Weise erfolgen, daß . man
z. B. eine Papierhahn vo-r dem Einsetzen in das Vakuumgefäß in einem besonderen
Arbeitsgang für sich ran -der Luft oder .im. Vakuum vorgetrocknet hat.
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Die Gasabgabe im Vakuum i!st damit-, wenn auch nicht gänzlich vermieden,
jedoch so eingeschränkt worden, daß die Reibung zwischen .den einzelnen Bandlagen
beim Ab- oder Aufwickeln nicht mehr in störendter Weise herabgesetzt wird.
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Die erfindungsgemäße Maßnahme zur Behebung des seitlichen, Abgleitens
ider Bänder durch Verhinderung des Gasaustritts beruht auf der schon angedeuteten
Beobachtung, daß das Gasen oberhalb eines. Druck- und Temperaturzustands, bei :dem
das in den; Bändern enthaltene Wasser noch nicht siedet, so gering ist, daß es nicht
mehr stört. Man trennt den eigentlichen; - Bearbeitungsraum, in welchem man z. B.
ein sehr hohes Vakuum benötigt, in welchem Wasser bereits siedet, vom Abroll- und
vom Aufwickelraum ab. Diese beiden letzteren ebenfalls evakuierten lassen sich leicht
mf Hilfe von Schleusen miteinander verbinden:, so daß ein kontinuierlicher Durchlauf
.des Bandes durch den Bearbeitungsraum stattfinden kann. Diese beiden Hilfsräume
können nun auf einem Vakuum gehalten werden, dessen Druck bei einer gegebenen Temperatur
über dem Siededruck des Wassers liegt, so-daß man die im Band enthaltene Feuchtigkeit
.für die Waoserdampfabgabe ausgeschaltet hat. Das Durchlaufen des Bandes durch den
Bearbeitungsraum im höheren Vakuum, z. B. bei der Metallbedampfung, erfolgt mit
so großer Geschwindigkeit, daß ,gar kein öder nur sehr wenig Dampf bzw. Gas vom
Band abgegeben wird. Daher kann du .nachher .im Hilfsarbeitsraum erfolgende Aufrollen
nicht mehr durch ein sich etwa im Hochvakuumraum blildendes Gaspolster gestört :werden.
Auf jeden Fall tritt im Hil!fsurbeitsraum kein Ausblasen des Gases mehr auf, das
die Reibung beim Aufrollen (herabsetzen würde.
Es ist schon vorgeschlagen.
worden, Gase, die auf Oberflächen haften, z. B: auf Kathoden, und sich wegen ihrer
großen Absorbierbarkeit nicht durch Vakuumpumpen absaugen, lassen, durch chemische
Reaktionen in weniger fest absorbierbare Stoffe umzuwandeln und diese dann abzusaugen.
So kann man .Sauerstoff, der sehr fest absorbiert wund, mit Wasserstoff zu Wasserdampf
umsetzen und diesen letzteren von der Oberfläche der Kathoden absaugen, was allerdings
längere Zeit in Anspruch nimmt. Die fest ;absorbierten Gase, wie z. B. Sauerstoff,
sind hier ,dem um:gebenden Raum entnommen" während: die im den Papierbändern enthaltenen
Gase erst im Ihoc'hevakuierten Raum an die Oberfläche treten. Nach unseren Beobachtung
n bestehen die an den Papieroberflächen austretenden Gase im wesentlichen
aus Wasserdampf, der sich grundsätzlich ,absaugen läßt, wenn man genügend Zeit dazu
zur Verfügung hat. Bei .der schnellen Bearbeitung ,laufender Papierbänder ist aber
die Zeit zum Absaugen viel zu kurz, außerdem wäre zur Beseitigung dier Gase eine
erhöhte Pumpenleistung notwendig, da ja fortgesetzt neue Gase in den evakuierten
Rauur eingekracht werden, und schließlich wäre unter Umständen durch Iden Entzug
der Gase eine Herabsetzung .der mechanischen Eigenschaften (Brüchigwerden) der Papier-'bänder
zu befürchten.
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Die Unterteilung in- evakuierte Räume von verschiedenen Drucken ermöglicht
außerdem sogar verschiedene Bearbeitungsverfahren in einem Arbeitsgang zus,arnmenzufasisen"die
bisher nicht bei einem bestimmten Gasdruck im Vakuum ausgeführt werden konnten.
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Es ist z. B. schon vo-rgeschl@agen worden, Oberflächen von Stoffen,
auf welche. im, Vakuum metallische Schichten aufgebracht werden sollen, durch Glimmentladung
vorzubehandeln. Diese letztere erfordert nun zur Ionisation einen bestimmten Druck,
der eriheib'li!ch ,größer :sein mzuß als derjenige, bei dem später die Au.fbiringung
der metallischen Schichiten erfolgen kann. Die Behandlung mittels, Glimmentladung
.läßt sich am laufenr den Band in einem evakuierten Raum von passendem Druck vornehmen,
wonach das Band durch Passieren einer Schleuse in .den Arbeitstraum geführt wird,
welcher einen für die M.etafili@sierumg notwendigen wesentlich niederen Gasdruck
hat. Auf diese Art sind, zwei räumlich getrennte Bearbeitungen in einem laufenden
Arbeitsgang möglich geworden.