本發明涉及在真空條件下處理柔性帶狀基材的連續式薄膜處理設備,其在此也稱為設備,其中該基材基本豎立。
背景技術:
根據前言,這樣的設備在在此稱為放料部段的設備入口處具有放出基材的放料輥并且在在此被稱為收料部段的設備出口側具有接收基材的收料輥,還具有至少一個處理室,它具有一個或多個處理部段用于處理在放料部段和收料部段之間穿過設備的基材,和用于輸送基材經過該設備并在輸送和處理過程中使基材保持基本豎立的基材輸送裝置。此時,基材移動經過基材輸送裝置的導輥,所述導輥限定基材輸送路段并且基材位于其上。
通常,“腔室”是指由室壁包圍的空間,該空間相對于周圍空間被界定且通常也可被封閉。處理設備可根據處理規模和基材尺寸具有一個或多個處理室。處理室可以包括唯一的處理部段,或者本身又可被分為功能可區分的多個部段,做法是在腔室內完成安裝以相對于相鄰部段限定各自部段。分界范圍尤其取決于所述部段的各自功能并且也可限制壓力直至真空密封地設計。就此而言,以下提到“部段”,除非另有明確說明,否則既可以指一個腔室內的多個部段之一,也可以指只有一個部段的腔室。
作為用于處理基材的薄膜處理設備或相似設備的功能部段,除了處理部段外,還知道這樣的部段,其并非直接用于處理,但是整個加工作業所需要的,例如像用于將一個或多個部段抽真空所需要的部段、氣體分隔部段或者用于基材輸送模式改變或基材輸送方向改變的部段,在這里,也可以在一個部段內實現其中的多項功能。
這種薄膜處理設備用于基材表面的不同的增材、減材或改性處理,這也可以包含在設備內的基材本身處理例如熱處理、預處理以及清潔處理或活性化處理等。各種涂覆屬于增材處理。屬于減材處理的有完全去除或部分去除表面膜,無論是伴隨涂覆的或是事先涂覆的,尤其利用物理工藝或化學工藝和還有機械處理。作為改性方式,知道了表面膜的結構改變或成分改變,例如借助熱作用或等離子體作用或者化學處理。
當該設備分為多個工站且待處理基材沿輸送路段移動經過設備從而此時它先后經過這些以任何方式參與處理的工站時,這樣的處理設備一般被稱為連續式設備,或也稱為直列設備。
帶狀基材被稱為薄膜,帶的長度顯著大于經過設備的輸送路段且是柔性的,從而它能無害經過隆凸的輸送路段。不僅金屬的或介電的塑料膜或復合膜被處理,復雜的塑料膜或復合膜也被處理。這種帶狀基材通常在設備入口處由放料輥被開卷,輸送穿過設備并同時被處理,在設備出口處又被卷繞在收料輥上,直到整個基材經過該設備。
存在各種薄膜處理設備,它們在此首先按照基材取向被劃分。當平放時,基材垂直于重力。此時,基材大多通過具有水平軸線的大型滾筒被引導,滾筒周面和進而基材表面與處理工站如涂覆源或等離子體源對置。為了能先后經過多個工站,需要大型滾筒且盡量將整個周面用于工站。因此,伴隨處理工站的位置即其相對于滾筒的角度位置,處理方向在處理源和基材之間從水平逐漸變為豎立。這樣的輥式涂覆機例如在DE10157186C1有描述。
但處理方向影響到處理結果。例如在涂覆中有以下危險,顆粒和剝落的層膜片落到基材上。這種設備構想的缺點還在于處理部段的數量有限。更換或擴充只能有條件地實現。因為該處理部段彼此緊挨著,故相鄰的部段尤其在加工氣氛方面的隔斷也少。
也可以想到這種滾筒設備在基材豎立情況下投入運行,做法是滾筒軸線豎立。雖然基材被顆粒和層膜片污染得到減少,但處理部段和隔斷仍然有限。不過,這種設備主要應用在實驗室規模或僅用于處理不太復雜的狹窄基材。
具有線性輸送路段的處理設備提供以下可能,沿輸送路段前后布置多個處理室和/或處理部段。在兩個處理部段之間加入分隔部段也是可行的。如從板狀基材涂覆中知道的那樣。這樣的設備可以在復雜處理尤其是涂覆情況下相當長。對于帶狀基材,在此類型設備中存在以下要求,基材在整個設備長度范圍內盡可能在一個平面內被輸送以獲得一致的處理和涂覆結果。這通過在每個處理站之前和/或之后的導輥系統來實現,基材被引導經過導輥系統并保持在該平面內,在此,要求隨著設備長度遞增而變得更高。為此,必然也關聯到之前經過處理的基材面且統稱為物品側與導輥的接觸。
由WO2007/108952A2描述一種膜帶的連續式涂覆設備,其中該基材也豎立且借助磁導向件和基材邊緣穩定機構來保持其運動軌跡。但這樣的設備限制了待處理基材和露出的基材面。
技術實現要素:
本發明基于以下任務,即,提出一種采用導輥的連續式處理設備,其在基材豎立且就材料和基材尺寸而言可變的情況下,即便在復雜的處理過程且尤其是復雜的涂覆過程中也允許具有高的基材流通量。
膜狀基材應該在這樣的設備中為了相同處理結果沿整個輸送路段就位在關于每個處理裝置所規定的位置上。此時,應該沿經過連續式處理設備的輸送路段至少進一步避免基材的物品側接觸(Gutseitenberuehrung)。該設備最好應該可以完全沒有物品側接觸地運行。
另外,該設備應該能多變地通過其它處理部段和/或功能部段來擴充。
連續式薄膜處理設備尤其應適于借助也是等離子體輔助的物理或化學的真空涂覆制造多層涂覆系統,其由更多的金屬和氧化物單層構成。
該設備應該能多變地在相鄰處理部段的分隔得到改善的情況下適應于各種不同層膜組合的制造,在此,也應該可以集成加入其它非涂覆裝置例如適用于基材預處理或者基材改性或層膜改性的處理部段。
另外,該設備構想應該允許適應于層膜組合多變性地減小設備體積和處理室體積,以降低設備成本、能耗和用時。
為了完成所提出的任務,這種連續式涂覆設備的處理部段和位于其中的導輥如此相對布置,即,基本豎立的基材的輸送路段以多邊形曲線(Polygonzug)形式構成,其順隨曲線β,在此,這些導輥布置在輸送路段的一側,而處理裝置布置在其另一側,并且放料輥和收料輥水平設置。另外,在放料部段和收料部段內分別設有一個轉向機構,該轉向機構分別具有至少一個用于使基材從平放轉至豎立或反之的轉向輥。
根據本發明的處理部段和位于其中的導輥的布局包含了在有多個處理部段和/或其它擴充部段情況下該輸送路段也通過所述部段是所述多邊形曲線的一部分。
曲線應該是指非直線走向的線,其由基材上的點與每個導輥的接觸點在其經過處理部段的路段上來限定。曲線β的彎曲方向最好在整個輸送路段保持相同。為此,可以根據連續式薄膜處理設備的設計來避免任何物品側接觸。故借此可以將基材輸送裝置的所有導輥布置在基材的同一側。
但是,曲線β的彎曲方向也能可選地交替變化。也包含像下述多邊形曲線這樣的自由設計的且根據本發明不應該是連貫直線的多邊形曲線,其順隨圓弧或橢圓弧或者這些變型的組合。
在此,導輥的軸線是一個多邊形曲線的角點,其位于在曲線β旁延伸的一曲線β'上。通過在輸送路段一側至少在曲線β、β'的相同彎曲方向的區域內的導輥位置,產生這樣的輸送路段,即貼靠所有導輥的基材獲得機械應力,該機械應力保證基材固定在輸送路段上且進而針對每個處理部段固定在相對于處理裝置的期望位置上。如果曲線β的彎曲方向應該交替變化,則在轉向點處需要兩個導輥,每一基材側各有一個,以便也針對該多邊形曲線的后面線段也通過導輥產生基材應力。為此,可以實現很多變的多邊形曲線和進而多變的輸送路段。
基材應力可以設計成借助導輥通過其在基材上的壓緊而可變,只要一個或多個導輥根據連續式薄膜處理設備的一個實施方式可垂直于基材表面移動。
根據本發明,所述處理工藝區且一般還有處理裝置位于與導輥對置的輸送路段一側,從而沿輸送路段的具有相同彎曲方向的曲線部段不需要用于基材張緊或轉向的導輥或接觸基材物品側的其它導向件。
從處理工藝區看過去,在基材之后的導輥布置除了具有更高的層膜質量外還因為沒有接觸物品側而具有其它優點,即,對于導輥可以實現較長的使用壽命,這是因為導輥通過基材相對于處理工藝區被盡量遮蔽。
即便本發明根據一個優選實施方式涉及此時所有導輥設置在一基材表面上且所有處理工藝區設置在對置基材表面上方的輸送路段,本發明也包含彎曲方向在輸送路段走向上因為兩個曲線的組合而可能變化,只要與之相關的物品側接觸在變化之后對于已經過處理的基材表面是無害的。它例如可以在適當的基材處理之后或僅僅緊接在收料輥之前。
輸送路段的走向如上所述通過這些導輥的彼此相對布置實現。因為輸送路段由導輥來定且基材無引導地從一個導輥移動到下一個導輥,故容易看到該輸送路段不是曲線,而是分別由一條多邊形曲線的多個角點構成,每個導輥限定其中一個角點。與此相應可能但不是必需的是隆起構成該處理部段或處理部段。它們可以伴隨由在輸送路段兩側的筆直壁構成的多邊形曲線。只是為了說明輸送路段和的走向和與之關聯的基材應力和基材固定,在此借助曲線來進行說明。
將輸送路段分為若干功能部段還帶來以下優點,可保持小的處理部段內體積。這與真空泵布置和在處理部段之間布置結合地允許尤其是低的基本壓力即在沒有工藝氣體輸入情況下的最小可獲得壓力以及短暫的抽真空時間。
眾所周知,可根據工藝過程要求在相鄰處理部段之間設置氣體分隔系統,它們應保證工藝氣氛之間高效隔斷。相比于前述滾筒設備更緊湊的設備構想也對相鄰處理部段的氣體分隔產生積極影響,因為可在相鄰處理部段之間設立至少一個泵部段。它可以通過其它裝入的裝置以特殊氣體分隔部段形式來構成。通過使多個氣體分隔部段相互結合,可以獲得很高的氣體分隔比。泵部段或氣體分隔部段的小體積與其在基材輸送方向上的大的縱向延伸尺寸相關地促進氣體分隔作用。
呈“基本豎立”形式的基材位置除了豎立外也包含這樣的小偏差,即所述偏差既不抵制產生將基材固定在輸送路段上所需要的基材應力,也不抵制順利的基材處理。后者尤其涉及上述干擾顆粒和片,其在考慮基材距處理裝置或室壁的距離情況下不應落到基材的待處理表面上,也不應落到處理裝置上。這對于許多涂覆工藝和涂覆材料能以相對于豎直位置達到±15°的偏差來獲得。本發明設備的實現基材的基本豎立的導輥在此也被簡稱為豎導輥。
而根據本發明,放料輥和收料輥水平設置。因為薄膜基材的自重,借此可以在設備連續運行時以及在滿卷裝卸時使卷繞成卷變得穩定。這相對于基本豎立的放料輥和收料輥被證明是有利的,在放料輥和收料輥豎立時,繞層尤其在所述卷的環境中形成真空的情況下漂移分開且出現不定的基材層。另外,當卷的輸送及其在設備中的裝卸在所述卷橫放姿態下進行時,這使尤其在寬而長的基材情況下大的卷的搬運變得簡單。顯然,相對于水平姿態的對此仍可獲得所述優點的偏差被包含在內。
為了使基材在其從平放輥中退繞之后轉向至基本豎直的取向和/或在設備出口處的相反取向,根據本發明,該設備包括具有至少一個用于使基材轉向的導輥或多個這樣的導輥的轉向機構,它們聯合用于基材轉向。用于基材轉向的這些導輥原則上落在以上關于現有技術所述的導輥定義中。為了更好區分,在本發明的說明書中下述導輥應被稱為轉向輥,其共同用于基材在其在放料輥和/或收料輥上的兩個基本取向與基本豎直的取向之間的轉向。
轉向輥數量可以取決于尤其是基材類型、其寬度和放料輥或收料輥相對于第一豎導輥的位置而不同。轉向輥的數量和位置是根據每個平行于基材輸送方向延伸的基材條段在放料輥或收料輥與下一個基本豎立的導輥之間一樣長且因而被同樣張緊來確定的。借助與放料輥或收料輥和/或與下一個豎導輥相鄰而設轉向輥,還可以保證基材按規定轉交給所述輥和/或基材從所述輥交出。
轉向機構最好以這樣的距離位于將基材送入第一處理室的入口之前和/或連接至最后的處理室,即該基材可以基本不受影響地運動經過各自處理室。
在如上所述按照同樣長的基材條的條件下,所述至少一個轉向輥在該設備的一個實施方式中以這樣的姿態位于放料輥或收料輥與下一個豎導輥之間,即此時它相對于放料輥或收料輥的軸線成第一角度α并相對于下一個豎導輥成第二角度γ。這兩個角度在0°≤α≤90°、優選是30°至60°范圍內并依據以下條件,至少其中一個角度α、γ不為0°和不為90°。因為基材必須沿其路程引導且角度α、γ必然涉及到一條基本水平線即放料輥或收料輥的軸線和一條豎線或以已知角度與之偏差的線,后者是下一豎導輥的軸線,故轉向輥的空間位置借助這兩個角度被限定。以上角度關系允許所述一個或多個轉向輥的下述位置,其不同于至少其中一個下述平面,即通常是水平的且放料輥或收料輥所處的平面和基本豎直的下一個導輥所處的平面。
因為所述輥空間分布而在任何情況下都不存在形成所述角度的軸線的交點,故角度測量在轉向輥軸線和所述平面之間進行。角度α因此位于該轉向輥軸線與該軸線的垂直于水平經過該放料輥或收料輥的軸線的平面上的投影之間。角度γ可以明確無疑地通過在轉向輥軸線和其至經過下個豎導輥軸線的平面上的垂直投影之間的角度測量來實現,該放料輥或收料輥的軸線垂直于該經過下個豎導輥軸線的平面。
在圖1A中以側視圖舉例示出各輥彼此相對的姿態和角度γ。附圖標記7表示放料輥,示例性而非限制性地所采用的兩個轉向輥用9、9'表示,下一個基本豎立的導輥用3表示,基材用2表示,輥軸線用18表示。另外,輥3、7、9、9'的轉動方向及其軸線18和基材2運動方向由箭頭表示。該視圖在考慮相反的基材2運動方向和輥轉動方向情況下可以被相似地用于收料輥。
帶狀基材2從放料輥7被退繞且通過其軸線18平行于放料輥軸線18延伸的第一轉向輥9'被放出。第一轉向輥9'定位基材2以進一步延伸經過轉向輥9,轉向輥9通過其由角度α和γ限定的傾斜空間姿態完成真正的從水平至豎向的轉向。為此,基材2從轉向輥9'被進一步引導經過轉向輥9,直至第一豎導輥3。從那里起,基材進一步與沿由其余導輥(只示出下一個)限定的輸送路段被送往最后的導輥3。在那里,基材按照相似方式經過轉向輥9、9'被引導至收料輥8。角度γ可以在圖面中如圖所示直接位于轉向輥9和第一豎導輥3的兩個軸線18之間。這樣的轉向連續避免物品側接觸。
圖1B以側視圖示出圖1A的轉向機構,其觀看方向與基材2從放料輥7退繞的方向對應。因為第一轉向輥9'的軸線18的位置平行于放料輥7的軸線18,故指明關于其兩個軸線18的角度α。所參與的輥的其它可選空間布置是可行的。圖1A和圖1B在豎直鏡軸(未示出)處的鏡像將表示在設備末端處的收料部段的實施方式。
在一個實施方式中,角度α和γ是可變的,做法是該轉向輥能以至少其中一個所述角度樞轉。替代地或補充地,該轉向輥可相對于下一個導輥移動。為此,基材轉向可以與各不同的可通過設備實現的基材輸送參數協調,例如其相對于豎向的實際取向、基材應力或相對于第一導輥的放料輥位置。此實施方式也幫助避免或至少減少針對在此所述的設備實施方式的物品側接觸。這樣的可移動性在采用超過一個的轉向輥時也是有利的,因為每個轉向輥的作用是可變的。這種可移動性在此可被設計用于一個或全部的轉向輥。
根據本發明的另一個實施方式,該多邊形曲線的每兩個線段之間的角度被限定,做法是該多邊形曲線的每兩個相鄰線段具有在90°<δ<180°范圍內的角度δ。通過這種方式,可以在保持基材應力情況下賦予該曲線走向以弱彎曲形狀,因而可以使該基材的處理條件沿輸送路段相似于如上定義的角度δ將為180°的直線設備類型時的基材處理條件。例如,避免基材內的過度應力或應力交變。
在一個實施方式中,該設備除了所述一個或多個處理部段外還包括附加的功能部段,如在前言說明中所述的部段。它們在此應該被稱為擴充部段。這樣的擴充部段例如是用于抽真空、氣體隔離、使設備轉彎情況適應于輸送方向變化或其它功能的部段,在此,在一個擴充部段中也可以實現超過一個的功能。
例如可以將一個用于使設備彎曲狀況適應于輸送方向變化的擴充部段假如在兩個相鄰部段即處理部段和/或擴充部段之間,在兩個相鄰部段中在輸送路段的相鄰的多邊形曲線線段存在不同于180°的角度δ。借助這樣的擴充部段,由輸送路段的兩個前后相繼的分段形成的角度δ可以通過設備技術來設計。這樣的在具有最好在俯視圖中呈矩形的橫截面的兩個部段之間的擴充部段為此在俯視圖中具備梯形或三角形的橫截面,其端面所包夾的角度δ'為δ'=180°-δ。關于角度δ'的位置,參照下文對圖5A和圖5B的描述。
這種用于使設備彎曲狀況適應于輸送方向變化的擴充部段可以具有不同的配置級。例如它能僅以中間法蘭形式構成,此時相互成一個角度δ'的端面是法蘭的密封面。這些密封面此時是用以建立與相鄰部段的連接的密封面。這種擴充部段的更高配置級可通過針對主動輸送方向變化而加入的導輥來構成。
或者,這樣的擴充部段可附加具有處理工藝所直接或間接需要的部件和配件。它例如可具備真空管接頭和/或與相鄰部段的抽吸口。在這樣的部段內也可進行基材的加熱或冷卻和更多。它可以具有一個或多個導輥或者完全沒有配備導輥,當例如在相鄰部段中的后面的導輥緊鄰各自通道時。
在這兩個可選方案中,沿基材輸送方向看在擴充部段的入口處和出口處的端面或密封面并未相互平行。它們包夾出一個角度δ',對此適用的是優選即在相關擴充部段的在此所述的相鄰部段中與δ的上述關系。
在這種角狀擴充部段的替代實施方式中,該輸送路段內的角度δ可以也通過位于該輸送路段的這兩個分段上的相鄰處理部段和/或擴充部段本身依靠設備技術來實現。為此,其端面最好分別相對于其輸送路段的分段具有角度δ”=δ/2。在非對稱設計情況下也可以設計其它角度。
通過這些實施方式,所述部段可以順隨曲線β的線段及其多邊形曲線,而不必具有弧形的壁。也支持設備模塊性,這是因為可借助端面或密封面的角度位置使多邊形曲線適應變化的部段長度或腔室長度或反之。通過采用所述的擴充部段使設備彎曲狀況適應輸送方向變化,也可以采用更加模塊化的處理部段或擴充部段。
只要根據上述實施方式該角度δ應該在90°至180°范圍內,就由此得到在0°<δ'<90°和45°<δ”<90°范圍內的角度δ'和δ”。
設備的多變性也可以被用在放料輥或收料輥上。如上所述,其在放料部段或收料部段中的裝卸是平放姿態下實現的。顯然,這種取向也可以包含單純由技術決定的略微偏差。
為了這些輥的裝卸,放料部段和/或收料部段可以分別設置在自身的相對于設備可真空密封關閉的腔室內,從而可以在設備內在保持真空條件下完成放料輥或收料輥的更換。
或者,放料部段和收料部段也可以被納入真空設備中,做法是它們相對于環境被真空密封關閉且與各自相鄰的第一處理部段或最后處理部段通過縫隙閘門相連。通過縫隙閘門,可以實現在相鄰部段或腔室之間的壓力級。在兩個實施方式中,可以放棄使用帶閘門并且在此也避免物品側接觸。
在本發明的一個其他實施方式中,所述處理部段和/或擴充部段如此模塊化構成,即它們就其形狀和其與相鄰的出路部段或擴充部段的接口而言在技術上是相同的。術語“在技術上是相同的”是指這樣的腔室設計,即,一個腔室可以由一個或多個其它腔室替代或反之,而不必改變相鄰腔室的位置或結構。就形狀而言意味著部段寬度和部段高度基本一致,部段長度接受與曲線β的彎曲曲率和/或與代替一個部段而設的多個較小部段的有意義的數量相協調線距(Rastermass)。因此,例如擴充部段可以根據其功能比處理部段短以縮小設備尺寸。
模塊結構尤其應該如此設計,即,穿過該設備的輸送軌跡可以通過在放料部段與收料部段之間加入或移除至少一個模塊處理部段或擴充部段被延長或縮短。縮短或延長是如此做到的,即,可以在輸送路段的起點或終點處補充或移除部段,其中,放料部段和收料部段總是又設置在輸送路段的兩端處。但也可以在模塊部段被其它部段替代和/或其余部段例如在軌道系統上沿曲線β移動時實現在輸送路段的中央區域內的部段順序改變。
至少為了擴充和移除部段而可能需要補充或移除整個腔室。在此,一個腔室可以具有一個或多個部段。腔室在入口側和/或出口側具有真空閥用于其真空密封關閉,從而這些腔室可以在真空技術上和/或物理上相互隔斷。這樣的真空技術隔斷也對設備的非模塊設計是有利的,例如用于維護、更換處理裝置或者為了更換整個處理室。上述的放料部段和收料部段也可以納入模塊性當中。或者,所述更換因為模塊性而也可以是分段的。
為此,該設備可依據模塊結構而快速適用于針對未來用途的改裝。根據模塊設計理念,就此在該設備中將可能在技術上相同的部段模塊或腔室模塊連同有改動的配件和外圍設備用于相同的但也原則上不同的加工處理。這因為采用工藝技術上的協同作業而允許獲得高的設備可用性和工藝過程穩定性。也可以利用統一的工具組或備件組以及高效的維護工作并因此可以獲得較低的總體運行成本。
另外,設備的模塊性就加工處理而言是一些優勢。處理部段可以被加入在收料部段和后續的處理部段之間并與兩者分隔開地構成,由此,讓使用者獲得執行不同的預處理工藝以優化處理質量的高度靈活性。
所述設備可以與尤其用于借助濺射的PVD涂覆或也是等離子體輔助的CVD涂覆的各種實施方式連用。在這樣的連續式設備中,逐漸復雜的包含成分不同的眾多膜層的層膜體系被先后沉積。該設備也可被用于膜狀基材的等離子處理。與此相應,該設備以其處理部段和大多也是擴充部段配置用于該加工過程。例如在該處理部段中設有一個或多個處理裝置如濺射源或等離子體源。
本領域技術人員將在其它實施方式中適當組合之前在本發明各不同實施方式中實現的特征。
附圖說明
以下將結合實施例來詳述本發明,所屬附圖示出:
圖1A和圖1B示出放料輥、轉向輥和后面的導輥的示例性的彼此相對布置,
圖2是本發明的連續式薄膜處理設備的俯視圖,
圖3是根據圖2的基材輸送路段的分段的視圖,
圖4示出在設備運行時的帶有轉向機構的放料部段,
圖5A和圖5B是用于使設備轉彎狀況適應于基材輸送方向的擴充部段的實施方式的視圖,以及
圖6是一排設備部段的視圖,其端面在俯視圖中未與輸送方向形成直角。
附圖標記列表
1 處理部段
2 基材
3 導輥
4 輸送路段
5 角點
6,6' 多邊形曲線
7 放料輥
8 收料輥
9,9' 轉向輥
10 真空管接頭
11 處理裝置
12 涂覆裝置
13 預處理部段
14 室罩
15 維護小車
16 放料部段
17 收料部段
18 軸線
19 縫隙
20 擴充部段
21 擴充變向部段
22 端面
23 密封面
24 抽吸口
β,β' 曲線,圓弧
α 放料輥或收料輥與轉向輥之間的角度
γ 轉向輥與相鄰導輥之間的角度
δ 輸送路段的兩個分段之間的角度s
δ' 角形擴充部段的端壁之間角度
δ” 在處理部段或擴充部段的端壁與輸送路段之間的角度
具體實施方式
這些圖的視圖僅是示意性的以便理解本發明。它們不要求完整性或按照原尺寸比例。
在圖2中示意性示出本發明的連續式薄膜處理設備的基本結構。說明應該是示例性地而不是限制性地依據濺射涂覆設備來描述。
多個處理部段1和擴充部段20如此相鄰布置,即它們例如但非限制性地形成一個圓弧。該設備如圖所示具備上通的腔室,從而示出了呈直線狀的豎立基材2、在觀看方向且進而也豎立的用于輸送基材2的導輥3和基材2在輸送方向上即在圖2中從左到右移動經過設備的輸送路段4。
處理部段1和擴充部段20(下稱部段1、20且未就此明確區分)借助真空閥(未示出)或開有縫隙19的縫分隔壁相連,從而基材2可以移動穿過打開的閥或縫隙19(在圖2中未示出)。在圖2中看不到該設備被分為多個腔室。與此相應,在圖2中也未區分在腔室內的室壁和隔壁。兩者依常規參數來配置。
部段1、20具有全部的與基材2的同一側對置、安裝在構成室罩14的室壁內的真空管接頭10用于將設備或豎立的預處理裝置13和處理裝置11抽真空。它可以例如但非限制性地是用于預處理的等離子體源和用于涂覆濺射源。如圖所示既不帶真空管接頭10也不帶預處理裝置或處理裝置13、11的其中一些部段1、20可以用于氣體分隔和/或基材2的預處理或后處理。
在幾個處理部段1內設有在與處理裝置11對置的基材2側且與之相貼的導輥3。借助至少其中一些被帶有傳動機構的馬達驅動的導輥3,基材2移動穿過該設備。在導輥3周面與基材2之間的沿觀看方向延伸的接觸線限定了輸送路段4的多邊形曲線6的角點5,進而限定了曲線β,該曲線在所示實施例中因為部段1、20的布置而在導輥3之間距離無規律情況下略有偏差地是一個圓弧,整個設備所構成的多邊形曲線6順隨該圓弧。與曲線(圓弧)β平行但形成較小半徑地,導輥軸線形成第二曲線β',第二曲線必然也是一個圓弧。在以下的實施例說明中,曲線β和β'因此應被稱為圓弧。
在此實施例中,這些導輥3僅設置在未設有濺射源的部段1、20中。它們在那里分別緊接位于處理部段1的入口之前,在此實施例中配備有濺射源作為處理裝置11并且具體稱之為涂覆裝置12,并且是在其出口之后,因此可以在整個設備中避免導輥3涂覆。如此獲得的兩個導輥3之間的距離是不同的,但小到即便在涂覆裝置12中也足以保證該基材在輸送路段4上按規定的位置。
部段1、20如此模塊設計,即,它們都具有相同的寬度和與相鄰部段1、20的統一接口(未示出)。借助維護小車15,室罩14可以打開以便設備的裝備和維修,例如更換處理裝置11,或者更換部段1、20以改變設備。
在連續式薄膜處理設備的入口側和出口側分別有放料部段和收料部段16、17。它們同時是放料輥7的裝載站或收料輥8的卸載站并且通過真空密封閥(未示出)在第一部段1、20的入口側或最后部段1、20的出口側通過真空技術與位于它們之間的所有部段1、20隔斷。
在放料部段或收料部段16、17與真空密封閥之間分別設有這樣的特殊擴充部段,其用于輸送方向改變且在此應也被稱為擴充變向部段21以示區分。在此,在本實施例中設有第一導輥或最后導輥3。借此并借助設于放料部段和收料部段16、17內的轉向輥9使基材2從其在放料輥7上的水平姿態轉向至在第一導輥3上的豎立,或者在設備末尾時相反。關于使若干輥的姿態相對偏轉,參照圖1A和圖1B的以上說明。
其它維護小車15用于更換在設備入口或出口處的放料部段16和收料部段17上的滿薄膜卷和空薄膜卷9。圖2只示出在放料部段16上的一個。
在根據圖2的實施例中,在收料部段16和第一涂覆裝置12前方之間有包括用于基材表面處理的等離子體源的第一處理區。在該預處理區內的加工處理用于涂覆層的高附著強度,并且為了一些方法保證基材2的在后續涂覆裝置12中的待涂覆的表面的清潔和活性化。其室罩14適用于涂覆作業的各自要求并且裝有磁控管作為濺射源。在此處理區內也有磁控管源所需的介質供應機構,例如氣體管路、水管路、電子裝置和介質接口。
圖3示出穿過根據圖2的設備的基材2的輸送路段4的局部,以示出與導輥3、其多邊形曲線6'和基材2相關的圓弧β和β'。該視圖也是俯視圖,因而按豎立安裝的導輥3只作為圓形可見,而豎立的基材2只作為直線可見。
連續式薄膜處理設備的僅摘選示出其中三個的多個導輥3沿長條形圓弧β'布置。導輥3的軸線18形成一個如此順隨圓弧β'的多邊形曲線6'的角點5,即該角點5位于圓弧β'上。由圓弧β'的彎曲曲率限定的輸送路段4的相鄰分段之間的角度用δ表示。
導輥3的周面形成平行的長條形圓弧β。沿著該圓弧β,基材2在導輥3之間被引導,從而基材形成第二多邊形曲線6,其相對于導輥3的多邊形曲線6'靠外。因為其位置靠外,故多邊形曲線6適于與沿著基材輸送方向的拉力和垂直于基材面的特殊導輥(張緊輥)的定位一起產生基材2的機械應力和基材2相對于導輥3的法向壓緊力。因此,通過圓弧β和β'的彎曲,提供一個用于改變應力強度的參數以供使用。在此,通過只使放料輥7(未示出)和收料輥8(未示出)移動向圓弧中心方向而只在基材2的輸送路段的起始區域和末端區域中使圓弧β和β'強烈彎曲就可能足以獲得要通過試驗或計算確定的輸送路段長度。
圖4示例性示出放料部段16中的放料輥7,確切說是在執行輸送的過程中。圖4的視圖可按照相似方式套用到收料部段17中的收料輥8。
圖4示出連續式薄膜處理設備的前側部分,包括基材輸送裝置的在那里的部分連同尚未放空的放料輥7。放料輥臥放在放料部段16中。設于那里的轉向機構在本實施例中具有兩個轉向輥9、9',一個轉向輥9'緊接在放料輥7后,緊隨其后的另一個轉向輥9與之平行,第二轉向輥在本實施例中實現真正轉向。基材2從放料輥7被放出(由箭頭所示)且被引導經過第一水平轉向輥9'。接著,它如圖1A所示圍繞第二例如斜角設置的轉向輥9被引導至第一豎導輥3。第一豎導輥位于與放料部段緊鄰的第一擴充變向部段21內,或者在一個部段1、20中。但它也還可以位于放料部段16內。從第一豎直導輥3起,基材2被豎立引導經過該設備。
第一擴充變向部段21與放料部段16相接。它包括導輥3且也如后面的第一擴充部段20那樣配設有真空管接頭10。在放料部段16被裝入新的放料輥7時,放料部段16在維護小車15的進口區域打開且通過真空閥相對于擴充變向部段21被關閉,在此,先行基材膜的尾端在真空閥中被如此真空密封夾住,即它可突入放料部段中,后行基材薄膜的始端可被固定在該尾端上。通過這種方式,從關閉的真空閥尤其是處理部段的高度真空區起算的設備區域在放料輥更換過程中可保持真空。這允許因放料輥更換而引起的設備停機持續時間即從正常運行到再次投入正常運行的設備停頓被明顯縮短。此時正常運行特點是輸送和處理作業。
或者,擴充變向部段21可以相對于后面的第一擴充部段20真空密封關閉地構成,從而后面的部段1、20可留在真空狀況下。利用該實施方式,可以實現在擴充變向部段21中連接上一個新的輥,而不是如上所述在放料部段16中。在包括基材薄膜末端連接在內的放料輥更換結束之后,調整在原先被通風的部段中的加工真空并且設備已經做好正常運行準備。
這種用于輸送帶狀基材結果該設備的系統是已知的。放料輥7的開卷機(未示出)通常主要由樞轉單元(未示出)和薄膜調節機構(未示出)組成。該樞轉單元保證無摩擦的放出和穩定的基材開卷條件。基材邊緣測量裝置(未示出)連續檢查基材位置,并且控制系統(未示出)調節放料輥7對于樞轉單元的位置以保證薄膜帶被完美送入輸送系統。
在部段1、20中引導基材如上所述通過接觸該導輥3來實現,所述導輥全都位于基材2的不進行處理的一側即物品側,且不與之接觸。
在輸送系統(未示出)的末端,在收料部段中有另一個轉向機構(未示出)用于使基材從豎立轉為收料輥平放,如上所述。在收料部段中還有卷繞裝置(未示出),其主要由樞轉單元和基材調節機構構成。膜帶邊緣測量裝置也在此連續檢查基材位置,且控制系統調節收料輥8相對于樞轉單元的位置(未示出)以保證基材完美卷繞成卷。
也在收料部段中在薄膜處理過程中存在高度真空條件。在卷繞結束后,類似于設備入口處地在最后部段1、20的出口處設置在與之相接的擴充變向部段(未示出)前方的真空閥(未示出)被關閉,此時薄膜末端被夾入,該收料部段被通風,并且真空閥相對于維護小車被打開以卸下收料輥。于是,薄膜帶被斷開并且處于水平位置的收料輥被維護小車接收和送走。
在圖5A、圖5B和圖6中以俯視圖示出用于輸送路段4以角度δ改變方向的實施方式。基材2沿由多邊形曲線6限定的輸送路段4被輸送經過部段1、20、21,在此,在其端面和密封面22、23內設有多個縫隙19,這些縫隙剛好大到足以保證基材2被非接觸地輸送經過縫隙19。
圖5A、圖5B和圖6的實施方式示出用于改變輸送方向的對稱部段。或者,非對稱布置也是可行的。
在圖5A和圖5B的實施方式中,一個擴充變向部段21設置在各自具有在觀看方向上呈矩形的橫截面的兩個處理部段或擴充部段1、20之間。在俯視圖中具有三角形或梯形的橫截面的擴充變向部段21呈具有真空管接頭10和導輥3的擴充部段(圖5B)形式或者呈沒有配件的中間法蘭盤(圖5B)形式。擴充變向部段21的端面22和同樣密封面23相對成一個角度δ',該角度因為垂直于輸送路段4的相鄰端面22而通過公式δ'=180°-δ與δ邏輯關聯。
如圖5A和圖5B所示的部段1、20、21部分具有真空管接頭10,借此可以將各自部段抽真空并通過在端面或密封面22、23中的抽吸口24也將相鄰部段抽真空。真空管接頭和抽吸口的布置只是示例性的而不是限制性的。
圖6示出一個替代可選方式,在此,處理部段或擴充部段本身具有端面22,它們相對于輸送路段4成非90°的角度δ”。示例性而非限制性地示出這兩個擴充部段20之間的一個處理部段1用于通過端面22內的抽吸孔24抽空相鄰部段。所述部段1、20的所有所示的端面22相對于輸送路段4成一個角度δ”,該角度因為對稱布置而總是等于δ/2。在處理裝置1內設置兩個導輥3,就像在非涂覆裝置的其它裝置中那樣。