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Patent 2253082 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 2253082
(54) English Title: PROCESS AND DEVICE FOR THE SURFACE TREATMENT OF A SUBSTRATE BY ELECTRICAL DISCHARGE BETWEEN TWO ELECTRODES IN A GASEOUS MIXTURE
(54) French Title: PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE TRAITEMENT DE SURFACE D'UN SUBSTRAT PAR DECHARGE ELECTRIQUE ENTRE DEUX ELECTRODES DANS UN MELANGE GAZEUX
Status: Dead
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • B29C 71/00 (2006.01)
  • B05D 7/24 (2006.01)
  • D06B 1/14 (2006.01)
  • D06M 10/02 (2006.01)
(72) Inventors :
  • VILLERMET, ALAIN (France)
  • COEURET, FRANCOIS (France)
  • COCOLIOS, PANAYOTIS (France)
  • MARTENS, BERND (Germany)
  • PRINZ, ECKHARD (Germany)
  • SALGE, JURGEN (Germany)
(73) Owners :
  • L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE (France)
  • SOFTAL ELECTRONIC GMBH (Germany)
(71) Applicants :
  • L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE (France)
  • SOFTAL ELECTRONIC GMBH (Germany)
(74) Agent: NORTON ROSE FULBRIGHT CANADA LLP/S.E.N.C.R.L., S.R.L.
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(22) Filed Date: 1998-11-05
(41) Open to Public Inspection: 1999-05-05
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
97/13910 France 1997-11-05

Abstracts

English Abstract

Device for the surface treatment of a substrate (3) by electrical discharge between two electrodes in a gaseous mixture able to generate byproducts (for example powders) able to be deposited on the electrodes, in which one (9) of the electrodes is a roller on which the substrate can be applied, means having been provided to place the roller and substrate in rotation and inject the gaseous mixture between the electrodes, the device being remarkable in that the second electrode is an electrode roller (11) on which the substrate in movement can also be applied, and which is placed parallel to the other roller (9) at an appropriate interval. Through this placement, the substrate (3) protects each electrode (11) and prevents it from being covered with powdered during treatment, and the corresponding clogging up, so that the device can operate continually.


French Abstract




Dispositif pour le traitement de surface d'un substrat (3) par décharge
électrique entre deux électrodes dans un mélange gazeux susceptible de
générer des sous-produits (par exemple des poudres) pouvant se déposer sur
les électrodes, dans lequel l'une (9) des électrodes est un rouleau sur lequel
peut être appliqué le substrat, des moyens étant prévus pour entraîner le
rouleau et le substrat en rotation et pour injecter le mélange gazeux entre les
électrodes, le dispositif étant remarquable en ce que la seconde électrode est
un rouleau-électrode (11) sur lequel le substrat en défilement peut également
être appliqué, et qui est disposé parallèlement à l'autre rouleau (9) à un
intervalle approprié. Grâce à cet agencement, le substrat (3) protège chaque
électrode (11 ) et évite qu'elle ne soit recouverte de poudre en cours de
traitement, ainsi que l'encrassement correspondant, ce qui permet un
fonctionnement en continu du dispositif.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


13
REVENDICATIONS
1. Procédé pour le traitement de surface d'un substrat (3) en défilement,
par décharge électrique créée entre deux électrodes dans un mélange gazeux
susceptible de générer des sous-produits pouvant se déposer sur les
électrodes, à une pression égale à la pression atmosphérique ou proche de la
pression atmosphérique, dans lequel l'une (9) des électrodes est un rouleau
sur lequel peut être appliqué le substrat, des moyens étant prévus pour injecterle mélange gazeux entre les électrodes, caractérisé en ce que l'on dispose
d'au moins un étage (1) de traitement du substrat (3), chaque étage (1, 2)
comprenant au moins une paire de rouleaux-électrodes (9, 11), et un injecteur
(32) du mélange gazeux entre les rouleaux, et en ce que l'on procède au
traitement du substrat de la façon suivante: on fait successivement passer le
substrat une première fois entre les deux rouleaux-électrodes, en venant
l'appliquer sur un premier rouleau-électrode de la paire, où il subit un premiertraitement de surface, puis une seconde fois entre les deux rouleaux-électrodes,en venant l'appliquer sur le second rouleau-électrode de la paire,
où il subit un second traitement de surface.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur du
substrat à traiter est au moins égale à la longueur de l'espace inter-électrodesoù l'on observe la combinaison de la présence d'une décharge électrique et de
la présence dudit mélange gazeux susceptible de générer des sous-produits.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on
dispose de rouleaux d'embarrement (19, 21, 22, 23), le nombre de rouleaux
d'embarrement dont on dispose étant au moins suffisant pour permettre de
procéder audits premier et second traitements de surface de la façon
suivante:
- le substrat vient s'appliquer sur un premier rouleau d'embarrement (21)
d'une première paire de rouleaux d'embarrement (19, 21), puis passe entre les
deux rouleaux-électrodes (9, 11 ) en venant s'appliquer sur un premier rouleau-électrode
(9) de ladite paire, où il subit le dit premier traitement de surface;
- le substrat vient ensuite s'appliquer sur un premier rouleau
d'embarrement (23) d'une seconde paire de rouleaux d'embarrement (22, 23),
avant de venir s'appliquer sur le second rouleau d'embarrement (22) de la
seconde paire de rouleaux d'embarrement (22, 23);
- le substrat passe alors à nouveau entre les deux rouleaux-électrodes (9,
11 ) en venant s'appliquer sur le second rouleau-électrode (11 ) de ladite paire,
où il subit ledit second traitement de surface, avant de venir s'appliquer sur le

14

second rouleau d'embarrement (19) de la première paire de rouleaux
d'embarrement (19, 21).
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce
que l'on dispose de deux étages (1, 2) de traitement du substrat (3), et en ce
que l'on procède, entre ledit premier traitement de surface du substrat et leditsecond traitement de surface du substrat, à deux traitements de surface
supplémentaires du substrat dans le second étage (2) de traitement, de la
façon suivante:
- après avoir subit ledit premier traitement de surface et avant de subir le
dit second traitement de surface, on fait passer le substrat une première fois
entre les deux rouleaux-électrodes (9, 11) du second étage, en venant
l'appliquer sur un premier rouleau-électrode (9) du second étage, où il subit unpremier traitement de surface supplémentaire;
- on fait ultérieurement passer le substrat une seconde fois entre les deux
rouleaux-électrodes (9, 11) du second étage, en venant l'appliquer sur le
second rouleau-électrode (11) du second étage, où il subit un second
traitement de surface supplémentaire.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce
que l'on adapte la longueur, d'au moins l'une des électrodes de ladite au
moins une paire, à la largeur du substrat à traiter.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce
que l'on injecte le mélange gazeux entre les deux rouleaux-électrodes de ladite
au moins une paire, sur une longueur d'injection substantiellement égale à la
largeur du substrat à traiter.
7. Dispositif pour le traitement de surface d'un substrat (3) en défilement,
par décharge électrique créée entre deux électrodes dans un mélange gazeux
susceptible de générer des sous-produits pouvant se déposer sur les
électrodes, dans lequel l'une (9) des électrodes est un rouleau sur lequel peut
être appliqué le substrat, des moyens étant prévus pour injecter le mélange
gazeux entre les électrodes, caractérisé en ce que la seconde électrode est un
rouleau (11) sur lequel le substrat en défilement peut également être appliqué
et qui est disposé parallèlement à l'autre rouleau (9) à un intervalle approprié,
par le fait que le dispositif comprend des moyens (19, 21, 22, 23), aptes à faire
passer le substrat une première fois entre les deux rouleaux-électrodes (9, 11),en venant l'appliquer sur un premier rouleau-électrode (9), où il peut subir un
premier traitement de surface, et à faire ultérieurement passer le substrat une
seconde fois entre les deux rouleaux-électrodes (9, 11), en venant l'appliquer


sur le second rouleau-électrode (11), où il peut subir un second traitement de
surface.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un
capot (6) comprenant au moins un étage (1) de traitement du substrat (3),
chaque étage (1, 2) comprenant une paire de rouleaux-électrodes (9, 11), et
des moyens (32) d'injection d'un mélange gazeux entre les
rouleaux-électrodes.
9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il
comprend au moins deux paires de rouleaux d'embarrement (19, 21, 22, 23),
le nombre de paires de rouleaux d'embarrement du dispositif étant au moins
suffisant pour permettre d'assurer la présence d'une paire de rouleaux
d'embarrement de part et d'autre de chaque paire de rouleaux-électrodes.
10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que
les moyens d'injection du mélange gazeux comprennent, pour chaque paire de
rouleaux-électrodes (9, 11), une buse d'injection gazeuse (32) s'étendant de
manière continue d'une extrémité à l'autre d'au moins l'un (9) des
rouleaux-électrodes associés (9, 11).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la buse
d'injection gazeuse (32) est pourvue de moyens pour occulter une partie de la
longueur de ladite buse afin de pouvoir limiter la longueur sur laquelle est
injecté le mélange gazeux, et permettre ainsi le cas échéant de pouvoir adapter
cette longueur à celle de l'une ou l'autre des électrodes.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits
moyens pour occulter comprennent des volets (36) articulés latéralement sur la
buse (32), munis chacun d'une extrémité recourbée adaptée pour obturer la
fente d'injection de la buse, et d'organes de manoeuvre tels que des crochets.
13. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que
la longueur de l'une au moins des électrodes de la ou chaque paire est égale
à la largeur du substrat à traiter.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 13,
caractérisé en ce qu'il comporte une unité d'aspiration (42) des effluents
gazeux issus de la décharge électrique et de l'air entraîné par le substrat dansson défilement.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'unité
d'aspiration est disposée sous une paire de rouleaux d'embarrement (19, 21)
disposée au-dessous des rouleaux-électrodes (9, 11).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'unité
d'aspiration (42) comprend, associés à chaque rouleau d'embarrement (19, 21)


16


de la dite paire, un ensemble comportant un bloc d'aspiration (43) et un bloc
intermédiaire (44) interposé entre ce bloc d'aspiration et le rouleau
d'embarrement considéré, et ayant une surface concave (46) conjuguée de la
surface cylindrique du rouleau d'embarrement (19, 21), avec entre ces surfaces
un écartement approprié (e), et en ce que dans chaque bloc (44) est ménagée
une fente (47, 48) d'aspiration de l'atmosphère gazeuse circulant entre le
rouleau et la surface du bloc intermédiaire, cette fente débouchant dans le blocd'aspiration (43).

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


CA 022~3082 1998-11-0~


La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour le
traitement de surface d'un substrat en défilement, par décharge électrique dans
une atmosphère gazeuse contrôlée entre deux électrodes, I'atmosphère
gazeuse comportant notamment un ou plusieurs composés susceptibles de
5 générer des sous-produits pouvant s'accumuler eVou se déposer sur les
électrodes de la décharge.
A titre illustratif, ces sous-produits pourront être solides comme des
poudres (comme par exemple dans le cas des silanes), ou bien encore liquides
ou pâteux comme dans le cas de certains hydrocarbures (donnant lieu par
10 exemple au dépôt de composés à chaînes aliphatiques).
On conçoit que de tels dépôts puissent alors s'accumuler sur les
électrodes et constituer une altération de celles-ci et de façon plus générale
une gêne au fonctionnement du système.
Les mélanges gazeux envisagés peuvent être, selon le traitement et le
15 substrat visés, très variés, comportant en général un gaz porteur neutre et un
ou plusieurs composés parmi les gaz réducteurs et oxydants, I'un des
composants du mélange étant donc du type susceptible de générer des sous-
produits pouvant s'accumuler eVou se déposer sur les électrodes de la
décharge, comme c'est le cas par exemple des silanes ou encore des
20 hydrocarbures.
Les "substrats" visés par la présente invention peuvent par exemple se
présenter sous forme de feuille ou encore de film, de mousses, continu ou non
selon la matière considérée. On s'intéresse ici tout particulièrement aux
substrats non-conducteurs en matériaux polymère, textile (tissé ou non), papier
25 etc...
En considérant l'exemple des films polymères, comme on le sait, il est
couramment nécessaire de procéder à des traitements de surface de ces films
polymères pour rendre leur surface "active", c'est-à-dire pour permettre de la
coller, d'imprimer des informations sur celle-ci etc. Pour pouvoir imprimer, il
30 faut que l'encre soit compatible avec la surface du film polymère, alors
qu'initialement, ce n'est en général pas le cas et qu'alors un pré-traitement dela surface est nécessaire.
Pour procéder à un traitement adéquat, il est connu de soumettre la
surface du film polymère à un traitement de flammage, ou à des produits
35 chimiques appropriés, ou encore à un traitement corona. Classiquement ces
traitements corona sont effectués dans l'air, dont les molécules d'azote et
d'oxygène sont transformées par la décharge électrique, pour créer de




.

CA 022~3082 1998-11-0~



nouvelles molécules (radicaux, ions...) qui réagissent chimiquement avec la
surface du polymère.
On a également proposé, comme décrit par le brevet américain
US-5,576,076, de remplacer l'air par un mélange gazeux contenant du silane.
5 L'injection de ce mélange gazeux actif dans la zone de décharge permet
d'obtenir des niveaux de traitement élevés, et donc de répondre à un certain
nombre de problèmes rencontrés par les transformateurs de films polymères.
Le système d'électrodes utilisé contribue non seulement à créer la décharge
électrique (comme des électrodes standards) mais aussi à gérer l'injection des
10 gaz de traitement au sein de la zone de décharge.
Le mélange gazeux actif permettant d'obtenir de bons niveaux de
traitement peut être de différentes compositions, lesquelles dépendent
essentiellement de l'application visée avec le film polymère traité. Jusqu'ici, le
mélange gazeux comportait le plus souvent, de l'azote comme gaz porteur, un
15 gaz oxydant et quelques centaines de ppm de silane.
Les travaux menés à bien par la Demanderesse ont permis de démontrer
que lorsque ce procédé est mis en oeuvre comme décrit dans le brevet
américain précité, c'est-à-dire que le mélange gazeux actif contenant du silane
et un oxydant est injecté dans la zone de décharge, il se forme de la poudre de
20 silice qui s'accumule sur les électrodes pendant toute la durée du traitement.
Cet encrassement croissant des électrodes lors du traitement empêche de
procéder au traitement de surface dans de bonnes conditions pendant une
durée supérieure à une heure environ, alors que le mode de fonctionnement
habituel dans l'industrie est du type continu sur 24 heures.
L'accumulation de poudre sur les électrodes est une conséquence de
différents phénomènes:
- la physico-chimie de la décharge électrique: en effet la poudre de silice
formée est le produit de réactions intervenant dans la phase gazeuse sous
l'excitation de la décharge. En modifiant les conditions opératoires
30 (composition du mélange gazeux, caractéristiques électriques de la
décharge...), il est possible de modifier la proportion de poudre formée.
- la mise en contact de la poudre formée avec les électrodes: en effet
lorsque la poudre est formée en phase gazeuse (et cela même en faibles
proportions optimisées selon le paragraphe précédent), I'accumulation
35 n'intervient que s'il y a mise en contact de la poudre avec les électrodes.
La présente invention a donc notamment pour but de proposer un
procédé et un dispositif permettant de résoudre avantageusement ce problème
technique en évitant l'accumulation sur les électrodes des sous-produits

CA 022~3082 1998-11-0~



(solides eVou liquides eVou encore pâteux) résultants des réactions chimiques
provoquées par la décharge électrique dans l'atmosphère de traitement.
Une des conditions nécessaires pour une bonne mise en oeuvre de
l'invention est de réaliser un dispositif capable d'assurer une injection
5 homogène du mélange gazeux sur toute la longueur des électrodes utilisées
pour créer la décharge. En effet une répartition rigoureusement homogène est
essentielle pour obtenir un traitement homogène du film polymère.
Conformément à l'invention, les deux électrodes sont des rouleaux sur
lesquels le film en défilement est appliqué et qui sont disposés parallèlement
10 I'un à l'autre à un intervalle approprié, et l'on crée donc ainsi une décharge
électrique entre deux rouleaux-électrodes.
Le procédé selon l'invention, pour le traitement de surface d'un substrat
en défilement, par décharge électrique créée entre deux électrodes dans un
mélange gazeux susceptible de générer des sous-produits pouvant se déposer
15 sur les électrodes, dans lequel l'une des électrodes est un rouleau sur lequel
peut être appliqué le substrat, des moyens étant prévus pour injecter le
mélange gazeux entre les électrodes, se caractérise alors en ce que l'on
dispose d'au moins un étage de traitement du substrat, chaque étage
comprenant au moins une paire de rouleaux-électrodes, et un injecteur du
20 mélange gazeux entre les rouleaux, et en ce que l'on procède au traitement dusubstrat de la façon suivante: on fait successivement passer le substrat une
première fois entre les deux rouleaux-électrodes, en venant l'appliquer sur le
premier rouleau-électrode, où il subit un premier traitement de surface, puis
une seconde fois entre les deux rouleaux-électrodes, en venant l'appliquer sur
25 le second rouleau-électrode, où il subit un second traitement de surface.
Le procédé selon l'invention peut par ailleurs adopter l'une ou plusieurs
des caractéristiques suivantes:
- la largeur du substrat est au moins égale à la longueur de l'espace inter-
électrodes où l'on observe la combinaison de la présence d'une décharge
30 électrique et de la présence dudit mélange gazeux susceptible de générer des
sous-produits;
- on dispose de rouleaux d'embarrement, le nombre de rouleaux
d'embarrement dont on dispose étant au moins suffisant pour permettre de
procéder audits premier et second traitements de surface de la façon
35 suivante:
i) le substrat vient s'appliquer sur un premier rouleau d'embarrement
d'une première paire de rouleaux d'embarrement, puis passe entre les deux




.

CA 022~3082 1998-11-0~



rouleaux-électrodes en venant s'appliquer sur le premier rouleau-électrode, où
il subit le dit premier traitement de surface;
j) le substrat vient ensuite s'appliquer sur un premier rouleau
d'embarrement d'une seconde paire de rouleaux d'embarrement, avant de
5 venir s'appliquer sur le second rouleau d'embarrement de la seconde paire de
rouleaux d'embarrement;
k) le substrat passe alors à nouveau entre les deux rouleaux-électrodes
en venant s'appliquer sur le second rouleau-électrode, où il subit ledit second
traitement de surface, avant de venir s'appliquer sur le second rouleau
10 d'embarrement de la première paire de rouleaux d'embarrement.
- on dispose de deux étages de traitement du substrat, et l'on procède,
entre ledit premier traitement de surface du substrat et ledit second traitementde surface du substrat, à deux traitements de surface supplémentaires du
substrat dans le second étage de traitement, de la façon suivante:
i) après avoir subit ledit premier traitement de surface et avant de subir
le dit second traitement de surface, on fait passer le substrat une première fois
entre les deux rouleaux-électrodes du second étage, en venant l'appliquer sur
le premier rouleau-electrode du second étage, où il subit un premier traitement
de surface supplémentaire;
j) on fait ultérieurement passer le substrat une seconde fois entre les deux
rouleaux-électrodes (9, 11) du second étage, en venant l'appliquer sur le
second rouleau-electrode (11 ) du second étage, où il subit un second
traitement de surface supplémentaire.
- on adapte la longueur, d'au moins l'une des électrodes de ladite au
25 moins une paire, à la largeur du substrat à traiter;
- on injecte le mélange gazeux entre les deux rouleaux-électrodes de
ladite au moins une paire, sur une longueur d'injection substantiellement égale
à la largeur du substrat à traiter.
Comme on l'aura compris à la lecture de ce qui précède, I'invention
30 concerne le domaine des procédés de traitement de surface " en défilement",
donc les installations que l'on qualifie de " ouvertes ", d'où la présence de
certaines entrées d'air, le traitement de surface s'effectuant également
nécessairement à la pression atmosphérique ou à une pression proche de la
pression atmosphérique. On conçoit en effet que l'on peut, sans sortir du cadre
35 de la présente invention, travailler à des pressions se situant à quelques
dizaines de millibars, voire quelques centaines de millibars autour de la
pression atmosphérique.

CA 02253082 1998-11-05



L'invention concerne également un dispositif pour le traitement de surface
d'un substrat en défilement, par décharge électrique créée entre deux
électrodes dans un mélange gazeux susceptible de générer des sous-produits
pouvant se déposer sur les électrodes, dans lequel l'une des électrodes est un
5 rouleau sur lequel peut être appliqué le substrat, des moyens étant prévus
pour injecter le mélange gazeux entre les électrodes, et se caractérisant en ce
que la seconde électrode est un rouleau sur lequel le substrat en défilement
peut également être appliqué et qui est disposé parallèlement à l'autre rouleau
à un intervalle approprié, par le fait que le dispositif comprend des moyens,
10 aptes à faire passer le substrat une première fois entre les deux rouleaux-
électrodes, en venant l'appliquer sur le premier rouleau-électrode, où il peut
subir un premier traitement de surface, et à faire ultérieurement passer le
substrat une seconde fois entre les deux rouleaux-électrodes, en venant
l'appliquer sur le second rouleau-électrode, où il peut subir un second
15 traitement de surface.
Le dispositif selon l'invention peut également adopter l'une ou plusieurs
des caractéristiques suivantes:
- il comprend un capot comprenant au moins un étage de traitement du
substrat, chaque étage comprenant une paire de rouleaux-électrodes, et des
20 moyens d'injection d'un mélange gazeux entre les rouleaux-électrodes;
- il comprend au moins deux paires de rouleaux d'embarrement, le
nombre de paires de rouleaux d'embarrement du dispositif étant au moins
suffisant pour permettre d'assurer la présence d'une paire de rouleaux
d'embarrement de part et d'autre de chaque paire de rouleaux-électrodes;
- les moyens d'injection du mélange gazeux comprennent, pour chaque
paire de rouleaux-électrodes, une buse d'injection gazeuse s'étendant de
manière continue d'une extrémité à l'autre d'au moins l'un des rouleaux-
électrodes associés;
- la buse d'injection gazeuse est pourvue de moyens pour occulter une
30 partie de la longueur de ladite buse afin de pouvoir régler et limiter la longueur
sur laquelle est injecté le mélange gazeux, et d'adapter par exemple cette
longueur à celle de l'une ou l'autre des électrodes;
- la longueur de l'une au moins des électrodes de la ou chaque paire est
égale à la largeur du substrat à traiter;
- lesdits moyens pour occulter comprennent des volets articulés
latéralement sur la buse, munis chacun d'une extrémité recourbée adaptée
pour obturer la fente d'injection de la buse, et d'organes de manoeuvre tels quedes crochets;

CA 022~3082 1998-11-0~



- le dispositif comporte une unité d'aspiration des effluents gazeux issus
de la décharge électrique et de l'air entraîné par le substrat dans son
défi lement;
- I'unité d'aspiration est disposée sous une paire de rouleaux
5 d'embarrement disposée au-dessous des rouleaux-électrodes;
- I'unité d'aspiration comprend, associés à chaque rouleau d'embarrement
de la dite paire, un ensemble comportant un bloc d'aspiration et un bloc
intermédiaire interposé entre ce bloc d'aspiration et le rouleau d'embarrement
considéré, et ayant une surface concave conjuguée de la surface cylindrique
10 du rouleau d'embarrement, avec entre ces surfaces un écartement approprié,
et en ce que dans chaque bloc est ménagée une fente d'aspiration de
l'atmosphère gazeuse circulant entre le rouleau et la surface du bloc
intermédiaire, cette fente débouchant dans le bloc d'aspiration.
Comme on l'aura compris à la lecture de ce qui précède, le dispositif peut
15 comprendre également des moyens permettant d'assurer un bon défilement du
film dans le dispositif, et donc en particulier d'amener le substrat dans la zone
de décharge et de l'en faire ressortir, voire, quand le dispositif comporte
plusieurs étages de traitement, de transférer le substrat entre les étages.
Ces moyens de "convoyage" du substrat peuvent être, comme c'est le cas
20 par exemple très couramment sur les installations de traitement de surface de films polymères, des rouleaux d'embarrement.
Si le dispositif comporte deux étages de traitement, la deuxième décharge
peut être soit éteinte, soit allumée, ce qui signifie que le substrat peut être
traité deux fois ou quatre fois. En effet, le substrat peut passer d'abord dans le
25 premier étage de décharge où il est traité par la première zone de décharge,
puis après passage sur un rouleau d'embarrement, le film peut passer dans le
deuxième étage de décharge où il peut à nouveau être traité par la seconde
zone de décharge (si celle-ci est allumée). Après embarrement sur d'autres
rouleaux, le film passe une seconde fois dans la deuxième zone de décharge
30 puis également, après un rouleau d'embarrement dans la première zone de
décharge.
Comme on l'aura compris à la lecture de ce qui précède, d'une part les
longueurs des deux électrodes de la paire ne sont pas nécessairement
identiques, et d'autre part, on peut choisir selon l'invention le rapport de
35 dimensions entre l'une ou l'autre des électrodes et le substrat. On peut
également choisir selon l'invention la largeur d'injection des gaz par rapport
aux dimensions du substrat à traiter.

CA 022~3082 1998-11-0~



Ainsi, compte tenu du choix de la configuration adoptée, si le mélange
gazeux de traitement contient un gaz susceptible de conduire à la formation de
sous-produits sous l'excitation de la décharge électrique (comme c'est le cas
des silanes), les électrodes restent protégées par le substrat lui-même pendant
5 toute la durée du traitement, puisque le substrat couvre tout ou partie de la
surface des électrodes i.e de leur surface ~ utile ~, dans chaque zone de
décharge électrique, la formation de dépôts de sous-produits sur les
électrodes étant en fait le fruit de la combinaison de la présence d'une
décharge électrique et de la présence du mélange gazeux susceptible de
10 générer des sous-produits.
Afin de mieux illustrer simplement l'invention, i.e cette caractéristique
selon laquelle le substrat en défilement est appliqué sur les deux électrodes dela paire de rouleaux-électrodes se faisant face, considérons ici une portion
donnée -X- du substrat en défilement, que l'on traite dans un dispositif à un
15 étage: la portion -X- va passer une première fois entre les deux rouleaux-
électrodes, et venir s'appliquer sur un premier rouleau-électrode, où elle subitun premier traitement de surface (à ce moment-ci la seconde électrode qui lui
fait face est recouverte par une portion aval du substrat en défilement, i.e uneportion qui précédait -X- dans le défilement), puis -X- passe une seconde fois
20 entre les deux rouleaux-électrodes, en venant s'appliquer sur le second
rouleau-électrode de la paire, où elle subit un second traitement de surface (à
ce moment-ci la première électrode précédemment évoquée est recouverte par
une portion amont du substrat en défilement, i.e qui suivait -X- dans le
défilement).
Toujours afin de mieux comprendre l'invention:
i) si l'on adapte la longueur d'au moins l'une des électrodes de la paire à
la largeur du substrat, cette électrode sera de fait protégée contre les dépôts
de sous-produits puisque recouverte du substrat. Quant à la seconde électrode
qui lui fait face:
- elle est également protégée de fait si elle a la même longueur que la
première,
- et si sa longueur est supérieure, elle est bien sûr protégée sur toute la
largeur du substrat par recouvrement, et quant à son supplément de longueur
par rapport à la première électrode, il n'est pas affecté par des dépôt de sous-produits du fait de l'absence de décharge sur ce surplus de longueur.
j) on l'a vu précédemment, on peut également adapter la longueur
d'injection des gaz à la largeur du substrat à traiter, les électrodes seront alors



.... . . . . . .. . . ... ..... . .. .. . . . ...... . .. . ... .... .

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également protégées contre les dépôts de sous-produits quelque soit le
rapport de dimensions entre les électrodes et le substrat par le fait que:
- la partie des électrodes recouverte par le substrat est protégée de fait;
- la portion des électrodes qui ne serait par recouverte par le substrat (du
5 fait du choix d'une longueur supérieure) est également protégée du fait de
l'absence de mélange gazeux susceptible de conduire à la formation de sous-
produits, en regard des portions en question.
Dans tous les cas, les sous-produits ainsi formés sont au fur et à mesure
évacués par des systèmes d'aspiration logés dans le capot eVou par la surface
10 du substrat en défilement, sans s'accumuler sur les électrodes. Dans ces
conditions, le système peut fonctionner de manière pratiquement continue 24
heures/24.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours
de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en
15 illustrent deux modes de réalisation à titre d'exemples non limitatifs.
- La figure 1 est une vue en élévation en bout simplifiée d'une forme de
réalisation du dispositif pour le traitement de surface d'un film polymère selonl'invention.
- La figure 2 est une vue en élévation longitudinale partielle du dispositif
20 dans un plan perpendiculaire à celui de la figure 1, certains éléments du
dispositif n'étant pas représentés à des fins de simplification du dessin.
- La figure 3 est une vue en élévation partielle à échelle agrandie de la
partie inférieure du dispositif des figures 1 et 2.
- La figure 4 est une vue en coupe partielle à échelle agrandie d'un détail
25 de la figure 3.
- La figure 5 est une vue de dessus simplifiée d'un second mode de
réalisation des rouleaux-électrodes.
Le dispositif représenté est destiné au traitement de surface de substrats,
par exemple de films polymères, par décharge électrique entre deux électrodes
30 dans un mélange gazeux susceptible de donner lieu à la formation de sous-
produits au cours du traitement, par exemple dans un mélange gazeux
comportant du monosilane.
Le mode de réalisation représenté ici comprend deux étages (ou zones)
superposés 1, 2 de traitement de surface d'un film polymère 3, un bloc
35 d'aspiration 4 disposé au-dessous de l'étage supérieur de traitement 2, et unsecond bloc 5 d'aspiration et d'évacuation des effluents gazeux résultant du
traitement, disposé au-dessous du premier étage de traitement 1.

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L'ensemble est contenu à l'intérieur d'un capot 6, le film entrant et
ressortant du système par les espaces ménagés entre le bloc d'aspiration 5 et
respectivement le rouleau d'embarrement 21 et le rouleau d'embarrement 19.
Chaque étage de traitement ou de décharge 1, 2 comprend pour le mode
5 de réalisation représenté deux rouleaux-électrodes 9, 11 disposés
parallèlement au voisinage l'un de l'autre et avec leur axe longitudinal
horizontal. Ces rouleaux 9, 11 constituent donc deux électrodes, réalisées en
un matériau métallique approprié. Elles peuvent être, au moins pour l'une
d'entre elles, recouvertes d'un matériau diélectrique approprié. Des moyens
10 non représentés et connus en soi sont prévus pour mettre les électrodes 9, 11sous haute tension (plusieurs milliers de volts) afin de provoquer une décharge
électrique entre elles. Aux extrémités de chaque rouleau 9, 11 sont disposés icides vérins 12, 13 permettant d'avancer ou de reculer le rouleau associé 11, 9.
Ce mode n'est qu'illustratif d'un des fonctionnements possibles du système, on
15 pourrait en effet également fonctionner avec des rouleaux fixes.
Au-dessus de chaque paire de rouleaux-électrodes 9, 11 et dans un plan
vertical passant entre ceux-ci, est positionné un injecteur 14 d'un mélange
gazeux provenant d'une chambre de gaz 15 placée au-dessus de l'injecteur 14
(référencé 32 sur la figure 2), lequel ainsi que la chambre associée 15
s'étendent préférentiellement sur toute la longueur des rouleaux respectifs 9,
11.
Les rouleaux 9, 11 sont supportés à leurs extrémités par les parois
latérales opposées 16, 17 du capot 6 et peuvent être entraînés en rotation par
le film 3 lui-même entraîné par un système de motorisation non représenté.
A titre illustratif il convient de signaler que l'on peut aussi bien fonctionneravec des rouleaux-électrodes entraînés par un moteur ou tout simplement par
le film lui-même (selon le film considéré et ses caractéristiques de résistance
mécanique).
Au-dessous du premier étage de traitement 1 sont ici disposés deux
rouleaux d'embarrement 19, 21. Une seconde paire de rouleaux d'embarrement
22, 23 est disposée au-dessus de la première zone de décharge 1, et enfin
deux rouleaux d'embarrement 24, 25 sont montés au-dessus des rouleaux-
électrodes 9, 11 de la seconde zone de décharge 2.
Chaque rouleau d'embarrement (19, 21, 22, 23..) est ici entraîné par un
35 moteur (non représenté), afin de faciliter le défilement du film 3. Ici encore, les
rouleaux d'embarrement pourraient être entraînés par le film lui-même dans
certains cas.




. .

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Comme visible à la figure 1, le film 3 pénètre dans le capot 6 par la fente
formée entre le rouleau 21 et le bloc 44 qui sera décrit plus loin, puis vient
s'appliquer sur le premier rouleau d'embarrement 21, passe ensuite entre les
deux électrodes 9, 11 du premier étage de décharge 1, de là le film 3 défile sur5 le rouleau d'embarrement 23, situé au-dessus de l'étage de décharge 1, vient
ensuite s'appliquer sur le rouleau-électrode 9 de l'étage supérieur 2, puis sur le
rouleau d'embarrement supérieur 25. Le film est ensuite renvoyé par le rouleau
d'embarrement 24 vers le rouleau électrode 11, puis vient s'appliquer sur le
rouleau d'embarrement 22 d'où il est renvoyé sur le rouleau-électrode 11 du
10 premier étage. Après quoi le film est évacué par la fente de sortie formée entre
le rouleau d'embarrement inférieur 19 et le bloc d'aspiration 44.
Ainsi, dans ce mode de réalisation comportant deux zones ou étages de
décharge 1, 2, le film 3 subit quatre phases consécutives de traitement par
décharge électrique, par exemple par décharge corona, entre les électrodes 9,
15 11 des deux étages.
Toutefois on comprendra qu'il n'est bien sûr pas indispensable que le
dispositif comporte deux étages de décharge 1, 2, un seul étage 1 pouvant
suffire pour bon nombre d'applications. Dans une telle version simplifiée à un
étage, le film 3 passe directement du rouleau d'embarrement 23 sur le rouleau
20 d'embarrement 22 avant d'être renvoyé dans l'espace inter-électrodes où il y
subit un second traitement de surface avant de ressortir du capot par le
rouleau d'embarrement 19.
Chaque chambre 15 est alimentée en mélange gazeux à au moins l'une
de ses extrémités par une canalisation traversant la paroi du capot 6. De ce
25 compartiment le mélange gazeux pénètre dans la buse d'injection 14
s'étendant ici de manière continue d'une extrémité à l'autre de la chambre de
gaz 15 et des rouleaux-électrodes. La buse 14 peut être fixée sous la chambre
15 par tout moyen approprié connu de l'homme du métier.
En outre, la buse d'injection gazeuse est ici pourvue, de façon tout à fait
30 avantageuse de moyens permettant d'occulter une partie de la longueur de
cette buse, afin de limiter la longueur sur laquelle est injecté le mélange
gazeux. En effet, il est alors possible d'adapter cette longueur d'injection
gazeuse à la largeur du film 3 à traiter, lorsque cette largeur est inférieure à la
longueur du rouleau-électrode 9. Ainsi on voit aux figures 2 et 5 un rouleau 11 a
35 constituant un rouleau électrode soutenu par un axe longitudinal 34 dont les
extrémités sont supportées par les parois latérales 16, 17 du capot 6, la
longueur du rouleau 11_ étant alors égale à la largeur du film 3 à traiter.

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Afin d'adapter la longueur d'injection effective du gaz à la largeur du film
3, les moyens précités peuvent comprendre par exemple comme c'est le cas ici
des volets 36 articulés sur la buse 32, munis chacun d'une extrémité recourbée
pour obturer la fente d'injection de la buse 32, et de crochets 38 de manoeuvre.5 Les extrémités supérieures de ces derniers peuvent être accrochées sur une
pièce de retenue.
Plusieurs volets 36 peuvent ainsi être échelonnés le long de l'injecteur 32,
afin de régler sa longueur d'injection effective.
Le dispositif de traitement est enfin muni, à sa partie inférieure au-
10 dessous des rouleaux d'embarrement 19, 21, d'une unité 42 (figures 1 et 3)d'aspiration des effluents gazeux issus des décharges électriques, ainsi que de
l'air entraîné à la surface du film 3 dans son déplacement. L'unité d'aspiration42 comprend, associés à chaque rouleau 19/21, un bloc 43 et un bloc
intermédiaire 44 interposé entre le bloc 43 et le rouleau (19, 21). Chaque bloc
15 intermédiaire 44 présente une face inférieure 45 d'appui sur l'extrémité du bloc
43 et qui peut être plane, et une face supérieure 46 concave, formant une
portion cylindrique conjuguée de la surface cylindrique du rouleau associé (19,
21). Entre la surface du rouleau 19, 21 et la surface cylindrique 46, il est prévu
un écartement approprié _ (figure 5), dans lequel passe le film 3 maintenu
20 appliqué sur la surface du rouleau respectif 19, 21.
Dans chaque bloc 44 est ménagée une fente respective 47, 48
d'aspiration des effluents gazeux résultant du traitement et de l'air entraîné par
le film dans son défilement, cette fente 47, 48 débouchant dans le bloc 43. Les
deux fentes 47, 48 sont respectivement placées en vis-à-vis des rouleaux 21 et
25 19.
Il est ainsi possible d'aspirer l'air et les effluents gazeux, dans le bloc 43,
relié à des turbines d'aspiration d'évacuation non représentées.
Pour ce qui est des moyens d'injection du mélange gazeux, on s'attachera
préférentiellement à rechercher l'obtention d'une diffusion homogène du
30 mélange gazeux sur toute la longueur de l'injecteur, par exemple par la
réalisation d'une perte de charge entre la chambre et la buse, par exemple par
l'utilisation d'un poreux ou d'une toile adaptée.
Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes
de réalisations particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée pour autant mais est
35 au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à
l'homme de l'art.
Ainsi par exemple, si la figure 1 décrit, pour des raisons de facilité de
visualisation et de lecture, tout particulièrement une disposition verticale des

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zones de décharge et donc du déplacement du film dans l'espace, on conçoit
que tout autre type de disposition des zones de décharge soit envisageable
(verticale, horizontale, mixte) le tout étant de prévoir les rouleaux
d'embarrement nécessaires pour amener le substrat à traitement dans la ou les
5 zones de décharges et donc en particulier pour le transporter entre chaque
zone de décharge quand le dispositif en comprend plusieurs.
De même, si l'on n'a pas décrit en détail dans ce qui précède les
opérations à effectuer entre deux traitements, on conçoit par exemple qu'il est
avantageux, avant d'ouvrir la structure de capots précédemment décrite, et
10 selon la nature de l'atmosphère qui a été utilisée pour le traitement, d'en
effectuer une purge à l'aide d'un gaz inerte, la combinaison purge/aspiration
assurant comme c'est le cas traditionnellement les conditions de sécurité
habituellement recommandées.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Forecasted Issue Date Unavailable
(22) Filed 1998-11-05
(41) Open to Public Inspection 1999-05-05
Dead Application 2002-11-05

Abandonment History

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2001-11-05 FAILURE TO PAY APPLICATION MAINTENANCE FEE

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Application Fee $300.00 1998-11-05
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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Representative Drawing 1999-05-17 1 13
Claims 1998-11-05 4 202
Abstract 1998-11-05 1 30
Description 1998-11-05 12 703
Drawings 1998-11-05 4 127
Cover Page 1999-05-17 2 77
Assignment 1998-11-05 5 215