CZ64299A3 - Zařízení a způsob pro provádění reakcí ve fluidizovaných vrstvách částic - Google Patents

Description

Oblast techniky j

Vynález se týká zařízení k povlékání substrátu sestávTňo z vakuové komory a v ní uspořádaného substrátu, z odpařovacího kelímku, naplněného anorganickými materiály, a z elektronového nebo z laserového děla, u něhož je elektronový paprsek nebo laserový paprsek zaměřen na odpařovací kelímek, přičemž se povléká povrch substrátu vrstvou anorganických materiálů odpařováním anorganických materiálů.

Dosavadní stav techniky

Například z patentového spisu CH-A 683776 je znám způsob povlékání povrchu substrátu permeační barierou z anorganického materiálu, který se odpařuje z kelímku ve vakuové komoře evakuované na nejméně 0,1 Pa a na povrchu substrátu se vysráž í .

Tepelné napařování je nejčastěji používaným postupem pro výrobu optických povlaků. Například při povlékání balicích fólií se zjistilo, že balicí fólie vykazují větší nebo meší množství necelistvostí . Tyto necelistvosti lze označit také jako stříkance. Bylo pozorováno, že při odpařování nebo při sublimaci obsahu kelímku za působení například svazkem elektronů nepřecházejí nejmenší částečky do plynného stavu, ale vystřikují v podobě tekutých nejmenších částeček nebo kapiček a jsou vakuovou komorou vrhány až na substrát. Na povlékaném substrátu tak vzniknou vlivem těchto částeček nebo kapiček vadná místa nebo dokonce poškození. Na substrátu nelze tyto necelistvostí, vadná místa nebo dokonce poškození připustit. To platí obzvláště tehdy, musejí-li být povlékány plastové fólie k obalovým účelům.

Úkolem vynálezu je navrhnout zařízení spolu se způsobem, které umožní vyrábět co nejhomogennější povlaky prosté vadných míst a povlaky bez poškození substrátů.

Podstata vynálezu

Zařízení sestávající z vakuové komory a v ní uspořádaného substrátu, z odpařovacího kelímku, naplněného anorganickými materiály a z elektronového nebo laserového děla v oblasti vakuové komory, u něhož je elektronový nebo laserový paprsek zaměřen na odpařovací kelímek, k povlékání povrchu substrátu vrstvou anorganických materiálů odpařováním anorganických materiálů, spočívá podle vynálezu v tom, že elektronový nebo laserový paprsek elektronového nebo laserového děla je zaměřen na povrch anorganických materiálů v odpařovacím kelímku, přičemž elektronový paprsek nebo laserový paprsek svírá s povrchem anorganických materiálů úhel a =10 až 80’, při odpařování anorganických materiálů vytváří na anorganických materiálech převis a neexistuje geometricky žádný průzor mezi odpařujícími se anorganickými materiály a povrchem substrátu.

Je-li substrátem plastová fólie, vytvářejí na substrátu vysrážené organické sloučeniny účinnou barieru, například proti plynům, parám a uzavřeným aromatickým látkám.

S výhodou je anorganický materiál, nacházející se v kelímku, odpařován bombardováním elektronovým nebo laserovým paprskem z vysokonapětového řádkujícího elektronového nebo laserového děla. Pojmem řádkovací se zde míní, že svazek elektronů nebo laserový paprsek probíhá povrch odpařovaného anorganického materiálu programově řízeným střídavým stranovým vybočováním. Svazek elektronů nebo laserový paprsek je podle toho výhodně stranově pohyblivý. Napětí vložené na elektronové dělo, například na vysokonapětové elektronové dělo obnáší s výhodou nejméně 5 kV, obzvláště nejméně 10 kV při proudu například 0,5 až 10 A. Vysokonapěťové elektronové dělo pracuje například s napětím 35 kV.

K odvádění elektrostatického náboje může být ve vakuové komoře instalována anoda. Anodu může tvořit vakuová komora nebo části kelímku, nebo ji může tvořit jiná vhodná plocha, například trubka, plech, profil, mříž nebo drát. Anody mohou být také vytápěny na teploty ležící nad odpařovacími teplotami odpařovaného materiálu. Pokud je stěna vakuové komory izolována vůči anodě, může být potenciál anody zvyšován přídavným zdrojem napětí, s výhodou na 20 až 300 V, což vede k vyššímu rozdílu potenciálu mezi plasmou a substrátem a co v zápětí vede k vyššímu urychlování případně ionizovaných částic materiálu.

Přídavně může být veden plynnou fází anorganického materiálu ionizovaný elektronový paprsek nižší energie za vzniku plasmy.

Výhodným povlékacím zdrojem je odpařovač se svazkem elektronů, u kterého se používá kelímku, jehož délka (s výhodou přibližně 1 m až 2,5 m) je větší než šířka (například přibližně 0,8 m až 2,2 m) substrátu, vedeného nad kelímkem. Tento kelímek bombarduje řádkováním jedno elektronové dělo nebo více elektronových děl, přičemž elektrony probíhají elektronovými děly s urychlovacím napětím například 5 až 40 kV. Výkon, přiváděný na metr kelímku při tom činí 35 až 100 kW. Přitom se dosahují na substrátu míry vysrážení, které činí minimálně 0,01 μιη/s, s výhodou 0,5 až 1 μιη/s. Tento výkon vede při transportní rychlosti substrátu přibližně 200 m/min k tloušťce vrstvy přibližně 60 nm.

Způsob podle vynálezu může probíhat na stojících nebo průběžně se pohybujících substrátech. Povrch substrátu, přivrácený k odpařovacímu kelímku, může být například napřed čištěn a aktivizován, ve snaze o dosažení dalšího zlepšení v ulpívání vrstvy a její odolnosti.

Čistit a aktivizovat se dá například předběžným zpracováním plasmou.

Při kontinuálním postupu může substrát být veden vakuovou komorou s oporou nebo volně rychlostí například 1 až 10 m/s a obzvláště 3 až 6 m/s.

Jako substráty se hodí termoplasty nebo materiály termoplasty obsahující.

Substráty mohou být ve formě litých, protlačovaných materiálů a fólií například jako svitky nebo desky. Materiály mohou být tuhé, polotuhé nebo ohebné. Po povlečení mohou být materiály například přímo používány jako obalový materiál, nebo mohou být po povlečení dále zpracovávány laminováním, kašírováním nebo natlačením dalších vrstev. S výhodou je napařený povlak chráněn proti mechanickým vlivům vrstvou, spočívající na napařeném povrchu jako fólie nebo laminát nanesený kašírováním, protlačováním a podobně.

Materiály ve tvaru fólií jsou například fólie, lamináty, svazky nebo vrstvené látky. Materiály ve tvaru fólií mohou být termoplasty, například na bázi olefinů, esterů, polyamidů nebo halogeny obsahujících plastů, dále polyacetáty, polyakryláty, polyarylensulfidy, polyimidy, polyarylensulfony, polystyroly, polyarylenkarbonáty, polykarbonáty, nebo jejich směsi nebo materiály je obsahující. Obzvláště mohou povlékané povrchy materiálů ve tvaru fólií jmenované plasty obsahovat nebo mohou z nich sestávat.

Materiály ve tvaru fólií mohou být zhotoveny z materiálů obsahujících celulózu, jako je papír, lepenka, karton, papír obsahující tvarové hmoty, nobo mohou být těmito materiály vyztuženy.

Tloušťka jednotlivé plastové fólie jako nonofilmu nebo jednotlivých plastových fólií ve foliovém svazku nebo laminátu může obnášet 4 až 2000 μιη, s výhodou 6 až 600 μιη a obzvláště 7 až 150 μιη.

Fóliovými svazky nebo lamináty mohou být známé vrstvené materiály jako například materiály obsahující alespoň dvě plastové vrstvy nebo obsahující nejméně jednu celulózu obsahující vrstvu a nejméně jednu plastovou vrstvu.

Materiály ve tvaru fólií mohou také mít alespoň na jedné straně závěrnou vrstvu například polyethylenovou nebo polypropylenovou.

Všechny substráty mohou být sklově půsvitné, matné, probarvené nebo barvou pokryté nebo potištěné.

Svazky a lamináty, zde uváděné, mohou být zhotoveny o sobě známým způsobem, jako například povrstvováním, protlačovacím povrstvováním, ko-protlačovacím povrstvováním, kašírováním, protikašírováním nebo kalandrováním za tepla.

Různé vrstvy a obzvlátě plastové fólie nebo plastové vrstvy mohou být navzájem spojeny kašírovacími lepidly a/nebo jinými ulpívajícími lepidly a případně předběžnými laky.

Povlékací vrstva organických látek, nanesená na substrát odpařováním organických materiálů z řady kovů, polokovů, sloučenin kovů a/nebo polokovů, může mít tloušťku 5 až 500 nm, účelně 10 až 200 nm a s výhodou 40 až 150 nm.

V odpařovacím kelímku jsou anorganické látky uspořádány jako výchozí materiály pro vrstvu povlaku. Vhodné anorganické materiály mohou současně tvořit odpařovací kelímek.

Anorganickým materiálem může být jediná látka nebo je možno použít dvou, tří nebo více anorgaických látek vedle sebe nebo ve směsi.

Podle druhého vhodného provedení vynálezu se odpařují současně dva anorganické materiály, za vzniku směsi par ve vakuu a směs par se na termoplastovém substrátu vysráží.

Jako anorganické materiály mohou být současně ve vakuu odpařovány dva různé kovy, polokovy sloučeniny kovu a/nebo polokovu za vzniku směsi par, nebo se může odpařovat jeden kov nebo jeden polokov nebo směs kovů nebo polokovů nebo směs kovu a polokovu a jedna nebo několik sloučenin kovu a/nebo polokovu.

Jako anorganické materiály se hodí kovy a polokovy, jako křemík, hliník, chrom, hořčík, lanthan, titan, bór a zirkon a jako sloučeniny kovů a polokovů oxidy, karbidy a nitridy křemíku, hliníku a hořčíku, chrómu, lanthanu, titanu, bóru a zirkonu. Anorganické látky mohou být jako směs v jednom odpařovacím kelímku nebo v několika odpařovacích kelímcích, nebo může být každá látka samostatně v jednom nebo v několika odpařovacích kelímcích.

Možné jsou i postupy, při kterých se použje jako anorganických látek sloučenin nejméně dvou kovů a/nebo polokovů, přičemž jednou sloučeninou je oxid křemíku a alespoň další sloučeninou je oxid hliníku, hořčíku, lanthanu, titanu, bóru nebo zirkonu.

Výhodné jsou anorganické materiály sestávající ze směsi jednoho nebo několika oxidů křemíku, hliníku, hořčíku, nebo bóru a jednoho nebo několika polokovů a/nebo kovů, jako například bóru, křemíku, hliníku, cínu, zinku a chrómu.

Oxidy křemíku mohou zahrnovat oxidy obecného vzorce SiOx, kde x může být 1 až 2. Oxidy hliníku mohou zahrnovat oxidy obecného vzorce AlyOz, kde poměr y/z může činit 0,2 až 1,5.

Obzvlášť výhodně se současně odpařují anorganické materiály jako oxid křemičitý a oxid hlinitý, nebo oxid křemičitý a oxid hořečnatý nebo oxid křemičitý a oxid lantanitý nebo oxid křemičitý a oxid titaničitý nebo oxid křemičitý a oxid zirkoničitý nebo oxid křemičitý a oxid boritý.

V dalším výhodném provedení způsobu podle vynálezu může být v průběhu odpařování anorganických materiálů substrát bombardován ionty dusíku, argonu nebo kyslíku.

Rovněž může probíhat odpařování a srážení v reaktivním prostředí .

Anorganické materiály mohou být v odpařovacím kelímku v podobě náplně, náklepu, výlisku, násypu, výplně, pěny s výhodou jako spečené hmoty.

Anorganické materiály mohou být v odpařovacím kelímku například v surové hustotě činicí 25 až 75 % čisté hustoty příslušných anorganických materiálů. S výhodou obnáší surová hustota 40 až 60 % a obzvláště 50 % čisté hustoty anorganických materiálů.

Takových surových hustot se dosahuje jako násypných nebo náplňových hustot volně nasypaného nebo setřeseného prášku, zrn nebo vláken na hromádky v kelímku. Nedosáhne-li se této náplňové hustoty pouhým naplněním, je možno prášek, zrna nebo vlákna poklepáváním zhustit, takže se dosáhne požadované naklepané hustoty. Požádané slisované hustoty se dá docílit také vyvozením tlaku na hromádku pášku, zrn nebo vláken. S výhodou se dají aplikovat tlaky 9,81.10⁴ Pa až 9,81.10⁶ Pa a účelně 400 až 600.10⁴ Pa.

Například může být taková náplň odpařovacího kelímku získána tak, že se do něj vnesou odpovídající anorganické materiály například srážením, krystal izací, mletím, aglomerací nebo proséváním na velikost zrn 0,05 až 1000 pm. Nato mohou být anorganické materiály za studená smíseny a vloženy jako hromádky nebo smíseny a slisovány . s pojivém nebo bez něho, jako například s polyvinylalkoholem nebo s polyvinylacetátem a vneseny do odpařovacího kelímku v podobě výlisku.

Sloučeniny se mohou mísit a srážet rozpouštěním nebo gelováním v silných minerálních kyselinách, například způsobem Sol-Gel, sušit a tvarovat do odpařovacího kelímku.

Jiný způsob získávání náplně z kovů, z polokovň, ze sloučenin kovů a polokovů pro odpařovací kelímek je například isostatické jednoosové lisovámí, protlačování nabo lití příslušné práškovité směsi. Odpovídající tvary lze také odlévat, tryskat nebo rozprašovat.

K dosažení patřičných surových hustot, zejména jde-li o slinovací zahušťování, může být náplň smísena také s organickými podíly, které se během sušení nebo spékání odpaří nebo spálí a zanechají po sobě dutiny. Nebo mohou být kupy nebo výlisky spékány ny požadovanou hustotu.

Pěnové hmoty se získají například impregnací organické pěny s plnidlem, přičemž se plnidlo vnáší v podobě kalu, kal se vysuší na organické pěně a pěna se vypálí, přičemž plnidlo zůstane ve tvaru organické pěny.

Je také možno vyrábět pěnové hmoty kypřícími prostředky, které se do plnidla přidají.

K odpařování obsahu kelímku je obsah přímo zahříván pod elektronovým nebo laserovým paprskem. Podle druhu směsi se obsah kelímku odpařuje při teplotách 1100 až 2000 “ C . Při tom vznikající plynná fáze má ve většině případů podstatně odlišné složení než obsah kelímku samotný. Z toho vyplývají i silně změněná složení vrstev anorganických látek, vyloučených z plynné fáze na substrátu.

K dosažení výkonové hustoty pro odpařovací zpracování anorganického materiálu, je možno jako zdrojů energie použít též obzvláště korpuskulárních nebo molekulárních laserů. Obzvlášť se hodí korpuskulární lasery, jako Neodym:YAG-Laser nebo molekulový laser jako C02~laser.

Nejdůležitějším molekulárním laserem pro zpracování materiálu je C02~laser, který vykazuje přes 100 vlnových délek v rozmezí 9,14 až 11,01 μπι, s maximální intenzitou při 10,6 μπι. Vyznačuje se vysokou výkonností a vysokým výstupním výkonem v kontinuálním provozu. Pro odpařování anorganického materiálu se hodí účelně CO2-laser o výkonu 2 až 15 kW.

Nejvýznamnějším korpuskulárním laserem pro technické použití je Neodym:YAG-laser. YAG je zkratka znamenající Yttrium-Aluminium-Granat (Y3AI5O12). Výkonově nejsilnější výstup laseru Nd:YAG-laseru je při vlnové délce lambda = 1,064 μπι. Pro odpařování anorganických materiálů se hodí účelně Nd:YAG-laser o výkonu 0,5 až 3 kW a obzvláště 1 až 1,4 kW.

K odlučování vrstev z plynné fáze na substrát dochází u substrátu, který má uzemňovací potenciál nebo má negativní nebo pozitivní potenciální rozdíl oproti okolí. K odlučování dochází ve vakuu, přičemž snížený tlak je nižší než 9,81.10^-7 Pa. Prostředí reaktivního plynu může tvořit dusík, kyslík, vodní pára, uhlovodíky, jako acetylen a podobné plyny.

Vlivem prostředí reaktivního plynu se mohou odpařené anorganické látky slučovat, například kovy na oxidy (s kyslíkem) nebo karbidy (například s acetylenem) , případně se mohou oxidy měnit například na karbidy. Podle prostředí reaktivního plynu a podle míry odpařování a odlučování se může odlišovat složení anorganických materiálů na substrátu od složení v plynném prostředí a v odpařovacím kelímku.

Substrát může být před odlučováním nebo během něko a/nebo po něm bombardován ionty z iontového zdroje. S výhodou je substrát bombardován v průběhu odlučování ionty dusíku, argonu nebo kyslíku.

Vynález se týká s výhodou elektronového nebo laserového děla, jejichž paprsek je zaměřen na povrch anorganického materiálu pod úhlem a = 20 až 70 *, s výhodou 30 až 60 *.

S výhodou jsou jak elektronové nebo laserové dělo, tak odpařovací kelímek navzájem pohyblivé v podélné ose.

U zařízení podle vynálezu je směr pohybu takový, že se odpařovací kelímek přisunuje k elektronovému nebo laserovému paprsku dopadajícímu na povrch anorganického materiálu pod úhlem a. Povrch anorganických materiálů v odpařovacím kelímku tvoří s výhodou vodorovnou rovinu.

Zařízení podle vynálezu může s výhodou obsahovat ve vakuové komoře jeden nebo několik substrátů, například ve formě ústřižků nebo nekonečného pásu ve tvaru svitku, přičemž se nekonečný pás z jednoho válce průběžně odvíjí, povrstvuje se a na druhý válec se opět navíjí. Je možno mít ve vakuové komoře dva nebo několik odpařovacích kelímků, přičemž kelímky mohou obsahovat tytéž nebo různé anorganické materiály. Vakuová komora může být vybavena jedním elektronovým nebo laserovým dělem nebo několika takovými děly.

Vynález se týká také způsobu povrstvování povrchu substrátu potahovou vrstvou z anorganických materiálů odpařováním anorganických materiálů z odpařovacího kelímku ve vakuu, přičemž odpařovací kelímek a substrát jsou umístěny ve vakuové komoře a dále se týká elektronového nebo laserového děla nacházejícího se v oblasti vakuové komory, které vyzařuje elektronový paprsek nebo laserový paprsek na anorganické materiály umístěné v odpařovacím kelímku, čímž se anorganické materiály odpařují a srážejí se na substrátu.

Při způsobu podle vynálezu dopadá elektronový nebo laserový paprsek na povrch anorganických materiálů pod úhlem a, přičemž elektronový nebo laserový paprsek svírají s povrchem anorganických materiálů úhel a = 10 až 80’ a při odpařování anorganického materiálu se v anorganickém materiálu tvoří převis a neexistuje geometricky žádný průzor mezi bodem dopadu elektronového nebo laserového paprsku na anoraganický materiál a substrátem.

Výhodně je úhel Oí = 20 až 70’ a nejvýhodněji a = 30 až 60’ .

Při výhodném způsobu podle vynálezu se během odpařování anorganických materiálů pohybuje elektronový nebo laserový paprsek stranově oscilačně vůči odpařovacímu kelímku a odpařovací kelímek a elektronový nebo laserový paprsek se vůči sobě pohybují rychlostí Vt, a rychlost Vt se mění v závislosti na úhlu a, přičemž rychlost Vt je dána obecným vzorcem

V_T = --- x --------------------------txb tg(a) x lambda x ró kde lambda znamená převis v cm, ró je hustota anorganického materiálu v g/cm³, M je hmota odpařeného materiálu v g , t je časová jednotka v sekundách a b je šířka stranového vychylování oscilujícího elektronového nebo laserového paprsku v cm. V praxi může být lambda 0,5 až 10 cm, účelně 1 až 5 cm, přičemž převis je tak velký, že neexistuje žádný přímý nebo geometrický průzor mezi bodem dopadu elektronového nebo laserového paprsku a substrátem. Surová hustota, to je hustota materiálu nebo sypná hustota ró může být 0,6 až 3 g/cm³, účelně 0,8 až 1,6 g/cm³ a s výhodou 0,9 až 1,2 g/cm³. Šířka stranového vychylování neboli šířka snímání elektronového nebo laserového paprsku může být s výhodou 10 až 300 cm.

Při postupu podle vynálezu se v průběhu odpařování anorganických materiáliů elektronový nebo laserový paprsek a odpařovací kelímek navzájem pohybují. K tomu může docházet tak, že se odpařovací kelímek ve své podélné ose pohybuje vůči stojícímu elektronovému nebo laserovému paprsku, nebo že se pohybuje elektronovým nebo laserovým paprskem v podélné ose odpařovacího kelímku podélně přes kelímek, nebo že se elektronovým nebo laserovým paprskem pohybuje kolem otočné osy, nebo může docházet ke kombinaci dvou nebo všech variant. Přednost se dává první variantě samotného pohybu odpařovacího kelímku. Obzvlášť výhodné je, když se pohybuje odpařovacím kelímkem ve směru proti elektronovému nebo laserovému paprsku, dopadajícímu pod ostrým úhlem a. Jelikož se elektronový nebo laserový paprsek s výhodou oscilačně stranově vychyluje a současně se pohybuje vůči odpařovacímu kelímku, je celý povrch odpařovacího kelímku a tím i celý povrch anorganického materiálu snímán, to jest elektronovým nebo laserovým paprskem postřelován a anorganický materiál je při tom odnášen odpařováním. Pohyb odpařovacího kelímku může být zajišťován mechanickými, hydraulickými, pneumatickými, magnetickými nebo elektromagnetickými prostředky.

Převis na anorganických materiálech představuje stav, který se ustaví při kontinuálním stabilním průběhu procesu.

Při náběhu procesu může elektronový nebo laserový paprsek dopadat na ještě rovný povrch anorganického materiálu a s počínajícím odpařováním anorganického materiálu se rychle vytvoří potřebný převis.

Vynález blíže objasňuje, nijak však neomezuje, následující příklad praktického provedení pomocí přiložených obrázků.

Seznam obrázků

Na obr. 1 je principiální náčrtek povlékacího zařízení.

Na obr. 2 je detailní náčrtek z obr. 1.

Na obr. 3 je půdorys odpařovacího kelímku.

Příklad provedení vynálezu

V provedení podle obr. 1 se odvíjí ve vakuové komoře 30 (odtahovací zařízení neznázorněno) jako substrát plastová fólie 10 ze svitku 12 ve směru šipky 14 a je napínána přes válec 16 . Plastová fólie 10 . spočívající na 16 jako nosiči substrátu, vytváří v pracovním prostoru povrch substrátu 18. Po povrstvení se plastová fólie 10 navine na druhý svitek 20. Případné převodní válečky nejsou pro jednoduchost znázorněny.

V odpařovacím kelímku 22 se nachází odpařovaný anorganický materiál 24, který je zahříván ze snímacího vysokonapětového elektronového děla 26 elektronového paprsku v postřelované zóně 29 . Energií elektronového paprsku 27 se v anorganickém materiálu 24 tvoří plynná fáze 2.8. Působením odpařovaného anorganického materiálu 24 a pohybu odpařovacího kelímku 22 vůči elektronovému paprsku 27 se vytváří stále dopředu postupující převis 25.

Obrázek 2 ukazuje podrobný náčrt zařízení podle obr. 1.

Odpařovací kelímek 22 , tvořený dnem a bočními stěnami, je zde například opatřen chladicím hadem. V chladicím hadu může například proudit tekutina jako voda nebo chladicí solanka. V mnoha případech je chlazení zářením postačující, zejména při špatné tepelné vodivosti anorganického materiálu 24., jelikož se v tomto případě anorganický materiál 24 zahřívá jen omezeně v postřelované zóně 2 9 elektronového paprsku 2 7. Odpařovací kelímek 22 je uložen na kladkách 23 a jeho pohyb může obstarávat pohon. Kladky 2 3 spočívají na podložce 21 uspořádané uvnitř vakuové komory 30. Místo kladek 23 mohou být též kluzátka, válečky, kuličkové kladky, kolečka a podobná zařízení.

Odpařovací kelímek 22 je naplněn anorganickým materiálem 24. Podle druhu použitého anorganického materiálu 24, zda jde o sypký materiál nebo pevné těleso, může mít odpařovací kelímek 22 například tvar plošiny, žlabu nebo vany nebo misky. Elektronový nebo laserový paprsek 27 nebo laserový paprsek 27' dopadá na povrch anorganického mjateriálu 24 pod úhlem R. Uhel R obnáší 10 až 80°. Elektronový nebo případně laserový paprsek dopadá tedy pod ostrým úhlem a na povrch anorganického materiálu 24. Povrch anorganického materiálu je v podstatě rovinný. Posuvný odpařovací kelímek 22 se může pohybovat směrem od elektronového paprsku 27 nebo zpětným směrem k elektronovému paprsku 27 . přičemž se přednost dává zpětnému směru podle šipky. Také na obr. 1 je výhodný směr pohybu odpařovacího kelímku 2 2 vyznačen šipkou. Místo pohybu odpařovacího kelímku 22 se může také pohybovat elektronový nebo laserový paprsek posouváním nebo vychylováním elektronového nebo laserového děla. Druh pohybu může být též kombinovaný. Přednost se dává směru pohybu paprsku proti kelímku, přičemž se anorganický materiál v kelímku posouvá proti ostrému úhlu a. Odpařovacím kelímkem 22 se může posouvat po vodorovné rovině, je však možné pohybovat jím po šikmé nebo zakřivené dráze.

Popsané uspořádání a směr pohybu vedou k vytváření převisu 25 anorganického materiálu. Tento převis 25 se jednak v podstatě kontinuálním pohybem kelímku proti směru záření odbourává, jednak se ve spodní oblasti znovu tvoří, takže dochází k rovnováze. Převis 2 5 zabraňuje přímému nebo geometrickému průzoru mezi odpařovací zónou a substrátem. Tato skutečnost a rovnoměrný přísun materiálu do odpařovací zóny vlivem uvedeného uspořádání vede s překvapením k obzvlášť homogennímu odpařování a k vrstvám se silně potlačenou hustotou vad. To vzápětí umožňuje vyšší odpařovací výkon oproti dosavadním způsobům.

N obr. 3 je odpařovací kelímek 22 v půdorysu. Odpařovací kelímek 22 má například tvar obdélníkové vany. Podle jiného provedení může kelímek tvořit plošinu, na které je uložen anorganický materiál. Odpařovací kelímek 22 se může posouvat ve směru osy, přičemž výhodný směr pohybu je vyznačen šipkou. Elektronový nebo laserový paprsek z elektronového děla nebo z výkonného laseru (neznázorněno) se oscilačně stranově vychyluje a v přímkové postřelované zóně 29 elektronového nebo laserového paprsku se anorganický materiál 24 taví, odpařuje nebo sublimuje. Frekvence oscilačního stranového vychylování je například nejméně 5 Hz as výhodou alespoň 30 Hz. Tato přímková postřelovaná zóna 29 elektronového nebo laserového paprsku je vpodstatě kolmá ke směru pohybu odpařovacího kelímku 2 2 s anorganickým materiálem 24 . V anorganickém materiálu 24 se vytváří převis 2 5 . Jelikož se s odpařovacím kelímkem 22 trvale pohybuje, je anorganický materiál postupně po celé délce a šířce odpařovacího kelímku odnášen.

Substráty povlékané uvedeným zařízením a uvedeným způsobem se hodí například k použití jako obalové materiály nebo balicí materiály nebo k výrobě obalových nebo balicích materiálů, jako jsou obalové fólie nebo lamináty. Lze například vyrábět obalové a balicí materiály, jejichž anorganický povlak nebo povrstvení jsou prosty vadných míst a nevykazují nece1 istvosti , jako vměstky, úsady a kapky z anorganických materiálů. Z těchto obalových materiálťi se mohou zhotovovat obaly, jako například sáčky, pytlíky, zábaly, kapsy, kelímkovité nádoby, hlubokotažné obaly, obědové misky, nebo se z nich mohou zhotovovat krycí materiály pro hlubokotažné obaly nebo miskovité nádoby. Takové obaly se hodí například na potraviny pro lidi i zvířata nebo pro poživatiny v pevné nebo tekuté formě. Další oblastí použití obalových materiálů je balení léků ve farmacii a lékařství, jako jsou obaly tablet a promačkávací obaly.

Průmyslová využitelnost

Zařízení k povlékání substrátů odpařováním anorganických materiálů. Upravené substráty jsou vhodné například pro výrobu obalů.

Claims (13)

1. Zařízení ^sestávajícízvakuové komory pro v ní uslpořácL$ný substrát, z odpařovacího kelímku naplněného anor garirtTíTymT”” materiály a z elektronového nebo z laserového děla v oblasti vakuové komory, u něhož je elektronový nebo laserový paprsek zaměřen na odpařovací kelímek, k povlékání povrchu substrátu vrstvou anorganických materiálů odpařováním anorganických materiálů, vyznačující se t í m, že elektronový paprsek (27) nebo laserový paprsek (27') elektronového nebo děla (26) nebo laserového děla (26') je zaměřen na povrch anorganických materiálů (24) v odpařovacím kelímku (22) a elektronový paprsek (27) nebo laserový paprsek (27') svírá s povrchem anorganických materiálů (24) úhel a = 10 až 80* , přičemž se při odpařování anorganických materiálů (24) vytváří na anorganických materiálech (24) převis (25) a neexistuje geometricky žádný průzor mezi odpařujícími se anorganickými materiály a povrchem (18) substrátu.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í m, že úhel a obnáší 20’ až 70’, s výhodou 30’ až 60*.

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že odpařovací kelímek (22) a elektronové nebo laserové dělo jsou relativně vůči sobě posuvné ve směru svých podélných

4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í m , že odpařovací kelímek (22) je pohyblivý vůči elektronovému nebo laserovému dělu směřujícímu pod úhlem a na povrch anorganických materiálů (24) ve směru jeho podélné osy.

5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í m, že elektronový paprsek (27) nebo laserový paprsek (27') je oscilačně stranově pohyblivý vůči podélné ose odpařovacího kelímku (22).

6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že povrch anorganických materiálů v odpařovacím kelímku (22) tvoří vodorovnou rovinu.

7. Způsob povlékání povrchu substrátu potahovou vrstvou z anorganických materiálů odpařováním anorganických materiálů z odpařovacího kelímku ve vakuu, přičemž odpařovací kelímek a substrát jsou uspořádány ve vakuové komoře a elektronové nebo laserové dělo umístěné v oblasti vakuové komory vyzařuje elektronový nebo laserový paprsek na anorganický materiál nacházející se v odpařovacím kelímku, přičemž se anorganický materiál z odpařovacího kelímku odpařuje a sráží se na substrátu, vyznačující se tím, že vyzářený elektronový nebo laserový paprsek dopadá na povrch anorganických materiálů pod úhlem a 10’ až 80’ a při odpařování anorganického materiálu se vytváří v anorganickém materiálu převis a neexistuje geometricky žádný průzor mezi bodem dopadu elektronového nebo laserového paprsku na anoraganické materiály a povrchem substrátu.

8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se t í m, že úhel Ot obnáší 20’ až 70’, s výhodou 30’ až 60*.

9. Způsob podle nároku 7, vyznačující se t í m , že se v průběhu odpařování anorganických materiálů odpařovací kelímek a elektronové nebo laserové dělo relativně vůči sobě posouvají.

10. Způsob podle nároku 7, vyznačující se t í m , že se v průběhu odpařování anorganických materiálů odpařovací kelímek pohybuje proti elektronovému nebo laserovému paprsku, dopadajícímu pod úhlem a na povrch anorganických materiálů.

11.

Způsob podle nároku 7, vyznačující t í m , že se v průběhu odpařování anorganických materiálů elektronový nebo laserový paprsek oscilačně stranově pohybuje vůči podélné ose odpařovacího kelímku.

12. Způsob podle nároku 7, vyznačující se t í m , že se v průběhu odpařování anorganických materiálů elektronový nebo laserový paprsek oscilačně stranově pohybuje a odpařovací kelímek a elektronový nebo laserový paprsek se navzájem pohybují relativní rychlostí Vt a rychlost Vt v závislosti na velikosti úhlu ot odpovídá obecnému vzorci

Μ 1

V T = ---- X ------------------------------txb tg(a) x lambda x ró kde lambda znamená převis v cm, ró je hustota anorganického materiálu v g/cm³, M je hmota odpařeného materiálu v g , t je časová jednotka v sekundách a b je šířka stranového vychylování oscilujícího elektronového nebo laserového paprsku v cm .

13. Způsob podle nároku 7, vyznačující se t í m, že povrch anorganických materiálů v odpařovacím kelímku tvoří vodorovnou rovinu a anorganické materiály jsou odnášeny odpařováním.