Sistema y procedimiento para el recubrimiento en vacío y en continuo de un material en forma de banda.

Sistema (1) para el recubrimiento en vacío y en continuo de un material en forma de banda (2) y suministrable de forma continua provisto de unos medios alimentadores; al menos una cámara de entrada (4), en donde se realiza la transición entre la presión atmosférica de entrada y la presión de vacío de una cámara de recubrimiento (5) que incorpora al menos un módulo de deposición en vacío (6) de componentes metálicos y/o dieléctricos sobre el material en forma de banda; al menos una cámara de salida (7); y unos medios recolectores (8) que recogen el material en forma de banda recubierto. El sistema comprende además unos medios de arrastre y soporte (9), sobre los que se fija para su transporte y por una de sus caras el material en forma de banda, que sigue una trayectoria recta al menos a través de la cámara de recubrimiento

Sistema y procedimiento para el recubrimiento en vacío y en continuo de un material en forma de banda.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un sistema y un procedimiento para el recubrimiento en vacío y en continuo de materiales en forma de banda, suministrables en continuo, tales como láminas, filmes u hojas.

Antecedentes de la invención

Los materiales plásticos han experimentado un importante desarrollo debido a la aparición de nuevos productos e innovaciones técnicas para su obtención. A su vez esto ha permitido que estos productos mejoren sus propiedades y extiendan sus ámbitos de aplicación. Con ello, en algunos casos, se ha llegado a reemplazar materiales tradicionales como pueden ser el vidrio e incluso el acero por materiales plásticos.

En general, los materiales poliméricos, debido a sus propiedades estructurales, ofrecen ventajas sobre los metales en cuanto a moldeabilidad, transformación, peso, mantenimiento y estabilidad frente a procesos de oxidación se refiere. Aún así, presentan limitaciones como son su dureza, resistencia a la abrasión, resistencia térmica y consistencia mecánica.

Un procedimiento habitual al que se ha recurrido normalmente para compensar estas desventajas es el de protegerlos mediante la aplicación de distintos tipos de tratamientos químicos o físicos. Son procesos de recubrimiento superficial conocidos también con el nombre de "coating". En algunos casos, mediante este tipo de tratamientos se han llegado a conseguir resultados sorprendentes que permiten fabricar materiales plásticos de altas prestaciones mecánicas.

Otros tipos de recubrimientos que se suelen aplicar sobre materiales plásticos son los recubrimientos ópticos multi-capa depositados por técnicas PVD (Physical Vapor Deposition), en condiciones de vacío. Además, estos recubrimientos confieren a los materiales plásticos propiedades ópticas especificas.

Existen varias opciones para el recubrimiento del material en forma de lámina o banda, bien sea polimérico o no. Una de ellas corresponde a la técnica denominada "air-to-air", en la que el material entra en la cámara de deposición desde la presión atmosférica, a través de una cámara de acondicionamiento del vacío, tal y como se describe en el documento GB2084264. Esta técnica tiene la ventaja de que el desbobinado y el bobinado se realizan a presión atmosférica, pero tiene el inconveniente de que sólo es válida para materiales duros como es el caso de los sustratos metálicos.

Otra técnica orientada más específicamente al recubrimiento de materiales en forma de banda, como es el caso de filmes, láminas, hojas o bandas plásticas, es la descrita en el documento WO03/046251. Según esta técnica, la cámara de desbobinado y bobinado tiene que estar en condiciones de vacío, por lo que la carga, descarga y enhebrado del sistema implica la ruptura del vacío. Además, el número de sistemas de deposición que puede incorporar es muy limitado.

Es conocida la necesidad de tratar los materiales plásticos para mejorar sus propiedades superficiales, sobre todo algunas propiedades ópticas, químicas y de resistencia a la abrasión. Otras propiedades, como son el efecto barrera al oxigeno y la resistencia a la humedad pueden ser mejoradas si los materiales plásticos son sometidos a tratamientos especiales. Muchos de estos procesos de recubrimiento se realizan mediante técnicas PVD en vacío. Aplicar estos recubrimientos sobre materiales blandos con forma de banda, como son los filmes o láminas poliméricas, presenta numerosas dificultades. Una de estas dificultades viene de la necesidad de que el desbobinado y el bobinado se realicen en condiciones de vacío (W003/046251). Esto implica que para los procesos de carga, descarga y enhebrado del film se necesite la ruptura del vacío, con la consiguiente pérdida de rendimiento de la instalación, ya que los procesos de ruptura y, sobre todo, de vuelta a conseguir el vacío requieren largos periodos de tiempo. Otro inconveniente viene dado por el hecho de que los materiales en forma de banda son deslizados y arrastrados mediante rodillos y tensores. Esto implica que el material en forma de banda está sometido a tensión, y dicha tensión acarrea problemas de deformación.

Otro hecho importante es que como el material en forma de banda está soportado por rodillos, la longitud de material sometido a recubrimiento es limitada, y por consiguiente, también el número de tratamientos a los que puede someterse el mismo. Además, este problema se acentúa en el caso de materiales en forma de banda tales como son los materiales laminares poliméricos, ya que en determinados procesos de deposición, como por ejemplo en el proceso de "sputtering", el material plástico se carga electrostáticamente. Este fenómeno provoca el que aparezcan fuerzas que tienden a desplazar el material en dirección perpendicular al movimiento, lo que conduce al aumento de la tensión para impedir dicho movimiento.

Otro inconveniente que presentan los métodos de recubrimiento de materiales laminares o filmes poliméricos que se realizan a vacío, es que los diseños o configuraciones de los mismos no permiten tratamientos antes y después de los procesos de deposición, dada la dificultad de aplicar este tipo de tratamientos en condiciones de vacío.

Finalmente, otro inconveniente se nos presenta cuando el proceso de deposición se realiza desde la parte superior de un material en forma de banda ya que todos los restos del proceso de deposición, por gravedad, caen sobre el material a recubrir, lo que ocasiona defectos en el recubrimiento que afectan seriamente a la calidad del producto, a la calidad de la producción y a la rentabilidad de los procesos de obtención.

Teniendo en cuenta todos los problemas mencionados se da a conocer un sistema y un procedimiento para el recubrimiento en vacío y en continuo de un material en forma de banda que supera los inconvenientes del arte de la técnica.

Explicación de la invención

El objeto de la presente invención es un sistema para el recubrimiento en vacío y en continuo de un material en forma de banda y suministrable de forma continua que permite un elevado número de tratamientos. Dicho sistema se compone de al menos:

a) unos medios alimentadores que suministran el material en forma de banda a recubrir;

b) al menos una cámara de entrada, en la que se introduce el material en forma de banda a recubrir y en donde se realiza la transición entre la presión atmosférica de entrada y la presión de vacío de una cámara de recubrimiento;

c) la cámara de recubrimiento que incorpora al menos un módulo de deposición en vacío para la deposición de componentes metálicos y/o dieléctricos sobre el material en forma de banda;

d) al menos una cámara de salida, en la que se realiza la transición entre la presión de vacío de la cámara de recubrimiento y la presión atmosférica; y

e) unos medios recolectores que recogen el material en forma de banda recubierta.

Con el objeto de resolver los problemas del estado de la técnica, el sistema objeto de la invención en esencia se caracteriza porque comprende, además, unos medios de arrastre y soporte sobre los que se fija, para su transporte y por una de sus caras, el material en forma de banda, el cual sigue una trayectoria recta al menos a través de la cámara de recubrimiento.

Por material en forma de banda debe entenderse, en el contexto de la presente invención, cualquier material de base polimérica o no polimérica, el cuál pueda suministrarse de forma continua al sistema. Nos referimos a láminas, filmes u hojas, esto es, a unidades continuas o discontinuas a tratar mediante el sistema y procedimiento descrito en esta invención. Así, en el contexto de la presente invención, debe entenderse por material en forma de banda todo tipo de papel, tejido, filme o lámina, apto para ser suministrado a una cámara de recubrimiento de forma continua, por ejemplo mediante bobinas alimentadoras. Es evidente que cuando el material en forma de banda consiste en hojas independientes de cualquier naturaleza, se entiende que se proporcionan los medios para que estas hojas puedan ser suministradas en continuo.

A su vez, una lámina puede definirse como una fina banda de cualquier material, la cual, si puede ser bobinada se le denomina también filme. En cualquier caso, en la presente invención se usan indistintamente...

1. Sistema (1) para el recubrimiento en vacío y en continuo de un material en forma de banda (2) y suministrable de forma continua que comprende:

a) unos medios alimentadores (3) que suministran el material en forma de banda a recubrir;

b) al menos una cámara de entrada (4), en la que se introduce el material en forma de banda a recubrir y en donde se realiza la transición entre la presión atmosférica de entrada y la presión de vacío de una cámara de recubrimiento (5);

c) la cámara de recubrimiento que incorpora al menos un módulo de deposición en vacío (6) para la deposición de componentes metálicos y/o dieléctricos sobre el material en forma de banda;

d) al menos una cámara de salida (7) , en la que se realiza la transición entre la presión de vacío de la cámara de recubrimiento y la presión atmosférica; y

e) unos medios recolectores (8) que recogen el material en forma de banda recubierto;

caracterizado porque comprende además unos medios de arrastre y soporte (9), sobre los que se fija para su transporte y por una de sus caras el material en forma de banda, el cual sigue una trayectoria recta al menos a través de la cámara de recubrimiento.

2. Sistema (1) para el recubrimiento en vacío según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de arrastre y soporte (9) y con ellos el material en forma de banda (2) siguen una trayectoria recta orientada verticalmente.

3. Sistema (1) para el recubrimiento en vacío según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de arrastre y soporte (9) y con ellos el material en forma de banda (2) siguen una trayectoria recta orientada horizontalmente.

4. Sistema (1) según la reivindicación 3, caracterizado porque el módulo de deposición en vacío (6) está ubicado por debajo y enfrentado a la cara expuesta del material en forma de banda (2).

5. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el módulo de deposición en vacío (6) está ubicado de modo que el recubrimiento tiene lugar directamente sobre el material en forma de banda (2) y es aplicado sobre el mismo en la dirección perpendicular a la dirección de avance de los medios de arrastre y soporte (9) y, por ende, de dicho material en forma de banda.

6. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el módulo de deposición (6) se selecciona independientemente del grupo formado por módulos de deposición por la técnica de deposición física de vapor (PVD), módulos de deposición por la técnica de deposición química de vapor (CVD), módulos de deposición térmicos, módulos de deposición con cañones de electrones, módulos de deposición por la técnica de "sputtering" o implantación iónica y módulos de deposición por tratamiento de plasma.

7. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende múltiples módulos de deposición (6) del mismo tipo.

8. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende múltiples módulos de deposición (6) de distinta naturaleza.

9. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende al menos un módulo de deposición (6) por la técnica de "sputtering" o implantación iónica que incluye más de un magnetrón.

10. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de arrastre y soporte (9) están constituidos por al menos una cinta transportadora sinfín (91), sobre la que se aplica el material en forma de banda (2) y junto con la que avanza de forma solidaria el citado material en forma de banda al menos a lo largo de la cámara de recubrimiento (5).

11. Sistema (1) según la reivindicación 10, caracterizado porque la cinta transportadora sinfín (91) está recubierta con una lámina adhesiva polimérica sobre la que se fija, mediante un proceso de termoadhesión y de forma desprendible, el material en forma de banda.

12. Sistema (1) según la reivindicación 11, caracterizado porque la lámina adhesiva polimérica comprende al menos un compuesto seleccionado del grupo formado por poliolefinas, EVA (etileno-vinil acetato), poliuretanos, PVB ó acrílicos o sus copolímeros.

13. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está provisto de unos medios de tracción mecánica (10) del material en forma de banda, dispuestos en la proximidad de la cámara de salida (7), adaptados para separar el material en forma de banda ya recubierto (22) de los medios de arrastre y soporte (9).

14. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de arrastre y soporte (9) están recubiertos de una película adhesiva, sobre la que se fija, mediante un proceso de contacto y/o un proceso de termoadhesión y de forma desprendible, el material en forma de banda (2).

15. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material en forma de banda (2) está adhesivado por al menos una de sus caras y adaptado para fijarse directamente a los medios de arrastre y soporte (9).

16. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios alimentadores (3) están constituidos por un dispositivo de desbobinado (31); y los medios recolectores (8) están constituidos por un dispositivo de bobinado (81).

17. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara de entrada (4) y la cámara de salida (7) comprenden múltiples compartimientos (11) provistos de una pluralidad de bombas de vacío (12).

18. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos medios de control de la tensión (13) entre los medios alimentadores (3) y los medios de arrastre y soporte (9); y entre los medios de arrastre y soporte y los medios recolectores (8).

19. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos medios de control óptico (14) del recubrimiento depositado, dispuestos a la salida de los medios de arrastre y soporte (9).

20. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende al menos un rodillo de presión (15) que produce la unión entre el material en forma de banda (2) y los medios de arrastre y soporte (9).

21. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende estaciones de pretratamiento y/o de post-tratamiento situadas respectivamente antes o después del módulo de deposición en vacío (6).

22. Sistema (1) según la reivindicación 21, donde la estación de pre-tratamiento consiste en una estación de extracción de una lámina de protección.

23. Sistema (1) según la reivindicación 21, donde la estación de pre-tratamiento consiste en una estación de recubrimiento por laminado.

24. Sistema (1) según la reivindicación 21, donde la estación de pre-tratamiento consiste en una estación de deposición de capas de protección por técnicas de rociado y/o rodillo.

25. Sistema (1) según la reivindicación 21, donde la estación de post-tratamiento consiste en una estación de recubrimiento por capa protectora mediante adhesión de la misma al material laminar (22) y/o por técnicas de termofusión ("hotmelt").

26. Sistema (1) según la reivindicación 21, donde la estación de post-tratamiento consiste en una estación de recubrimiento por laminado.

27. Sistema (1) según la reivindicación 21, donde la estación de post-tratamiento consiste en una estación de deposición de capas de protección por técnicas de rociado y/o rodillo.

28. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material en forma de banda (2) está en forma de lámina, filme u hoja.

29. Sistema (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material en forma de banda (2) es un filme polimérico.

30. Procedimiento para el recubrimiento en vacío de un material en forma de banda (2) que comprende

una etapa de recubrimiento (101) en la que se lleva a cabo al menos una operación de deposición en vacío de componentes metálicos;

caracterizado porque, en la etapa de recubrimiento, se realiza el arrastre y soporte del material en forma de banda, en dirección lineal a unos módulos de deposición en vacío (6) de componentes metálicos y/o dieléctricos, siguiendo una trayectoria recta al menos durante la etapa de recubrimiento.

31. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque el arrastre y soporte del material en forma de banda (2) tiene lugar en dirección lineal a una pluralidad de medios de adecuación del material en forma de banda a las presiones de trabajo, desde una etapa de adecuación (100) del material en forma de banda a la presión de vacío, óptima para su recubrimiento, hasta una etapa de salida (102) adecuada para devolver al material en forma de banda la presión atmosférica habitual.

32. Procedimiento para el recubrimiento en vacío de un material en forma de banda (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 30 a 31, caracterizado porque además comprende etapas de pre-tratamiento y/o post-tratamiento del material en forma de banda (2, 22).