在受控气氛中处理移动基材的表面的设备及其尺寸的限定方法与流程

本发明涉及一种意图在受控气氛中使用的用于处理移动基材的表面的设备。例如涉及这样一种设备，其中使基材经受气态混合物中所产生的等离子体，这导致基材的表面状态改变和/或在上述表面上形成沉积物。本发明具体涉及这样一种设备，其可以在接近大气压的压力下使用，并且适用于成卷的聚合物膜的连续表面处理(“卷对卷(roll-to-roll)”型方法)。

背景技术：

本发明意义上的表面处理设备具体包括用于注入处理气体的装置以及用于变换移动基材的表面的装置。在设备使用等离子体处理的情况下，处理气体具体包括等离子体形成气体，而变换装置包括能够产生放电的电极。在该设备使用可见紫外线辐射使光敏树脂交联的情况下，处理气体是惰性气体，而变换装置包括用于使树脂交联的装置，该使树脂交联的装置与用于将这些树脂分布在基材的表面上的装置配合。

旨在借助于等离子体来改变并改善基材的表面性质的设备是已知的。这些受关注的性质例如可以是该基材的表面能或附着性。本发明涉及的基材尤其可以是绝缘体，如聚合物膜、金属膜、纸或织物。

在使用这些已知设备时，为了在基材的表面上沉积薄固体层，使该表面经受由气体中的放电产生的等离子体。此外，同时或随后，使如此处理的基材暴露于含有活性气态化合物的气态混合物中，活性气态化合物能够引起该薄固体膜的沉积。

借助于在气态混合物中放电来处理基材的连续实施方法也是已知的，其中，基材以每分钟可达数百米的速度移动，尤其是在腔室中。除了用于产生放电所需的电极之外，该腔室还包含用于注入活性气态混合物的装置以及用于排放气态流出物的装置。

本发明特别但非排他性地涉及一种等离子体处理设备，特别是如基本上在大气压下操作的设备。在这种类型的设备中，控制等离子体区域中气氛的组成对于处理功效是至关重要的。为了在卷对卷方法中做到这样，将大量的等离子体形成气体注入处理区域，以便排出空气并保持低氧水平，通常低于50ppm(百万分比)。然而，从等离子体区域中通过的基材在其表面附近的层(称为“边界层”)中夹带一定量的空气。该空气(特别是该空气所含的氧气)进入等离子体区域具有干扰处理的正确功能的趋势。

为了弥补这个缺点，fr-a-2816726提出了一种上述类型的设备，该设备设有辅助单元，该辅助单元用于分别防止空气进入腔室以及气态混合物排出该腔室。每个辅助单元包括氮气注入槽，从而允许在使用中产生气态“叶片”。还设有用于调节气态流的装置，以便在腔室内部和外部大气之间保持接近零的压力差。

然而，fr-a-2816726中描述的方法具有某些缺点。首先，它使用了涉及特别高的氮消耗的气态叶片。另外，控制腔室内部的条件是相对复杂的。特别是，难以以稳定且可再现的方式调节腔室内部的压力。换句话说，这种压力经受很大的变化，这对正确控制这种方法是不利的。最后，在fr-a-2816726中描述的允许实施该方法的设备相对沉重且昂贵。

wo2008/136029提出了旨在消除该边界层的替代解决方案。该文献描述了一种用于在大气压下对呈连续条带的材料进行等离子体处理的设备，其包括用于接收等离子体处理站的封闭室。该封闭室设置有密封系统，该密封系统与在使用中压在通过的待处理基材上的唇部相关联。这种布置也具有限制，特别是限制在于它不允许高处理速度。此外，它不适于处理诸如膜等的基材，因为这种基材易于在其表面产生不希望的划痕。

还可以提及jp2016/062812，其描述了一种使用至少一个处理站的设备，其中设有等离子体形成气体准许进入室。根据该文献的教导，行进中的基材与处理站的相对表面分开的距离是小的，以使进入的空气最少化。然而，证明这种设备的功效是不足的，特别是在要高速处理基材的情况下。

在处理区域的入口处使用压力辊也是已知的，该压力辊的功能是将基材压到支撑辊上，以防止在基材下方形成气穴(airpocket)。然而，已证明在现有技术中非常广泛使用和描述的这种装置不足以解决与处理区域的惰化(inerting)有关的技术问题。

最后，fr3035122描述了一种处理设备，其包括腔室、用于基材的支撑体、反电极(counterelectrode)、设置有适于产生放电的至少一个电极的至少一个头部、以及用于扩散惰性气体的扩散装置和用于朝向支撑体注入活性气态混合物的注入装置。根据该文献的教导，注入装置放置在扩散装置和支撑体之间，而头部和支撑体限定用于惰性气体和/或活性气态混合物的至少一个出口。

考虑到上述情况，本发明的一个目的是至少部分地弥补上述现有技术的缺点。

本发明的另一目的是提出一种用于在受控气氛中进行表面处理的设备的合理尺寸设定，以提高属于该设备的处理区域的惰化功效。

本发明的另一目的是提出这样一种设备，使得可以使处理效果最大化，以便能够高速处理柔性基材。

本发明的另一目的是提出这样一种设备，该设备与现有技术相比，在接近大气压的压力下对基材提供可靠表面处理、特别是卷对卷型处理的同时，使得可以显著地减少所消耗的气体量。

本发明的另一目的是提出一种便于控制且可以以相对简单的方式使用的设备。

技术实现要素：

根据本发明，上述目的首先借助于如下设备来实现：一种用于处理移动基材(sub)的表面的设备，包括：

-支撑体(1；101；201)，其用于基材，

-压辊(2；102；202)，其能将基材压靠在所述支撑体上，

-处理单元，其定位在压辊的相对于基材的行进方向的下游，所述处理单元包括

--注入装置(37；137，137'，137”；237，237')，其用于朝向所述支撑体注入处理气体；

--用于使移动基材的表面变换的装置(8；108，108'，108”；208，208')；

其特征在于，该设备进一步包括

-容纳盖(4；104；204)，其向支撑体的方向开口，该容纳盖和该支撑体限定内部容积部，所述处理单元被收纳在内部容积部中，该容纳盖包括面向所述压辊的称为上游壁的前壁(42；142；242)，所述上游前壁(42'；142；242)的端部边缘(42'；142'；242')定位在所述压辊(2；102；202)附近；以及

-用于使处理气体中的位于所述注入装置上游的一些处理气体再循环的装置(5；37b；137b；237')，

-以便限定用于处理气体的再循环容积部(vr)，再循环容积部由所述上游前壁的端部边缘、压辊、支撑体以及处理单元的上游端限定。

根据本发明的设备使用所述的处理气体，其性质根据本发明的上下文中包括的各种类型的处理而变化。因此，在第一实施例中，本发明的处理是等离子体处理。在这种情况下，处理气体具体包括等离子体形成气体，任选地与掺杂剂相关。在替代实施例中，本发明的处理是光敏树脂的交联。在这种情况下，处理气体是惰性气体。在根据本发明的另一类型处理的情况下，该处理气体的性质可以再次不同。

通常，术语惰性气体可以给予用于将氧气从容纳容积部的容积中驱出来的任何气体，与任何其它功能无关。典型地，该限定包括诸如氮气和稀有气体等的气体，尤其是氦气或氩气。等离子体处理中使用的等离子体形成气体使得能够产生等离子体。它对应于其它方法中的惰性气体，因为还具有将氧气从容器盖的容积部中驱出来的功能。

申请人的优势在于，他们发现现有技术的缺点在很大程度上是由于：存在于压辊下游的空气在正确进入处理区域之前滞留在边界层中。申请人进一步确认，这种现象具体地与构成设备的各种元件，即滚筒、压辊和处理单元的不适当的相互定位有关。特别地，申请人认识到，尽管该压辊使得可以消除基材与支撑滚筒之间的空气层，但是该压辊不足以消除存在于该基材上方的空气层。

在这些情况下，本发明提供了将处理单元容纳在容纳盖内的壁。根据本发明的再循环装置使得可以使由注入装置注入的处理气体中的一些处理气体再循环。再循环路径位于这些注入装置的外部，但位于由盖和相对的基材形成的容积部内。

如此再循环的处理气体中的全部或一部分然后被准许进入再循环容积部内，该再循环容积部根据本发明由盖的上游前壁的端部边缘、压辊、支撑体以及处理单元的上游端限定。将该端部边缘尽可能靠近压辊定位有助于借助存在于该再循环容积部中的处理气体来驱出环境空气。换句话说，防止环境空气进入该再循环容积部并因此防止环境空气向处理区域的方向进入的任何显著进入。

因此，本发明具体地依赖于作为本发明主题的处理设备的合理尺寸设定。申请人发现，控制该设备的某些尺寸参数使得可以在进入处理区域之前用机械的方式将基材表面上的空气边界层消除。

因此，该结构使得可以获得没有空气边界层的基材，同时赋予高处理速度，通常为约100m/min至800m/min。还应注意的是，本发明不会引起处理气体消耗的任何显著增加。另外，本发明使得可以省去与氮气叶片相关的入口和出口单元的使用，如fr-a-2816726中已知的那样。因此，根据本发明的设备的整体结构明显简化。

最后，应该注意的是，根据本发明的设备的结构与上面提出的fr3035122中描述的结构基本不同。这是因为该现有技术文献没有描述与处理单元不同的容纳盖。此外，在该文献中，压辊远离处理单元，使得压辊不具有用该处理单元限定再循环容积部的性质。

根据本发明的其它附加特征，具有如下可选性质：

-所述容纳盖(4；104；204)与所述处理单元不同，

-所述上游前壁(42；142；242)的端部边缘(42'；142'；242')与压辊(2；102；202)之间的最小距离(d2)小于15mm，优选地小于5mm，

-所述上游前壁(42；142；242)与处理单元之间的最小距离(d3)小于20mm，优选地小于2mm，

-处理单元的上游端与支撑体(1；101；201)之间的最小距离(d1)小于5mm，优选地小于2mm，

-注入装置包括至少一个第一注入构件(37；137；237)，并且用于使处理气体再循环的装置包括至少一个机械偏转器(5)，至少一个机械偏转器放置在所述第一注入构件的下游，

-注入装置包括至少一个第一注入构件(37；137；237)，并且用于使处理气体再循环的装置包括至少一个第二注入构件(37b，137b，237')，至少一个第二注入构件放置在所述第一注入构件的下游，

-压辊(2)与处理单元之间的最小距离(d5)小于10mm，优选地小于5mm，

-设有用于使处理气体再循环的路径(6；106；206)，在路径中所述气体朝向相对于支撑体的外侧基本上沿径向流动，该返回路径设置在再循环装置(5；37b；137b；237')的上游，

-该再循环路径具有在(d1)和10mm之间，优选地在(d1)和2×(d1)之间的截线(d4)，其中(d1)是处理单元的上游端与支撑体之间的最小距离，

-处理单元包括至少一个实心块(3a至3d)，用于处理气体的出口孔(37)穿过至少一个实心块，上游块的上游端限定处理单元的上游端，在该实心块中进一步设有用于收纳至少一个电极的壳体，

-用于处理气体的出口孔(37)在所述实心块的面向滚筒的底壁中穿过，所述底壁除了所述出口孔之外基本上是实心的，

-底壁的位于出口孔与壳体之间的区域是实心的，

-处理单元包括多个实心块，多个实心块沿基材的行进方向一个接一个地放置，两个最上游相邻的块的面对的端部限定所述返回路径，

-处理单元包括至少一个头部(103a，103b)，至少一个头部限定向支撑体的方向开口的内部容积部(v103)，所述头部包括上游侧壁，上游侧壁的端部边缘限定处理单元的上游端，

-处理单元包括直接固定到容纳盖上的一系列气体注入构件(237，237')和电极(208，208')，上游的气体注入构件限定处理单元的上游端。

这些附加特征可以单独实现，也可以采用任何技术兼容的组合实现。

上述目的还借助于如下方法来实现：一种确定用于移动基材(sub)的表面处理的设备的尺寸的方法，设备包括：

-支撑体(1；101；201)，其用于基材，

-压辊(2；102；202)，其能将基材压靠在所述支撑体上，

-处理单元，其定位在压辊的相对于基材的行进方向而言的下游，所述处理单元包括

--注入装置(37；137，137'，137”；237，237')，其用于朝向所述支撑体注入处理气体；

--用于使移动基材的表面变换的装置(8；108，108'，108”；208，208')；

其特征在于，还进行以下设定

-容纳盖(4；104；204)，其向支撑体的方向开口，该容纳盖和该支撑体限定内部容积部，所述处理单元被收纳在内部容积部中，该容纳盖包括面向所述压辊的称为上游壁的前壁(42；142；242)，以及

-用于使处理气体中的位于所述注入装置上游的一些处理气体再循环的装置(5；37b；137b；237')，

-并且所述上游前壁(42；142；242)的端部边缘(42'；142'；242')定位在所述压辊(2；102；202)附近，以便限定用于处理气体的再循环容积部(vr)，再循环容积部由所述上游前壁的端部边缘、压辊、支撑体以及处理单元的上游端界定。

该尺寸确定方法可以使用上述附加特征单独地或以任何技术上兼容的组合来实现。

附图说明

下面将参考仅通过非限制性实例给出的附图来描述本发明，其中：

图1是示出根据本发明第一实施例的表面处理设备的透视图。

图2是以更大的比例部分地示出形成根据本发明设备的一部分的滚筒、压辊和处理块的相应定位的正视图。

图3是与图2类似的正视图，示出了在根据本发明的设备的使用期间气体的循环。

图4是与图2和图3类似的正视图，示出了根据本发明第二实施例的表面处理设备。

图5是示出形成图4中的设备的一部分的表面处理头部的透视图。

图6是与图2和图3类似的正视图，示出了根据本发明第三实施例的表面处理设备。

图7是曲线图，示出了作为基材行进速度的函数的容纳室(containmentchamber)中氧气水平的变化，该容纳室形成了根据本发明的设备的一部分。

图8是与图2类似的正视图，示出了根据本发明第一实施例的处理设备的变型。

在本说明书中使用以下附图标记：

具体实施方式

图1至图3示出根据本发明的第一变型实施例的表面处理设备。如这些图所示，该设备主要包括滚筒1(其形成用于基材sub的支撑体)、压辊2、由多个处理块3a至3f形成的处理单元、以及覆盖这些块的容纳盖4。

本身已知类型的滚筒1在使用中沿箭头r1所示的方向旋转。滚筒1的直径表示为d1，纵向尺寸表示为l1。该滚筒形成用于基材sub的支撑体，基材sub预期沿箭头f1和f2的方向行进，以便根据本发明进行处理。在本实施例中，该滚筒履行附加的反电极功能，该反电极与将在下文中描述的电极配合。为此目的，该滚筒有利地以本身已知的方式覆盖有绝缘层。然而，该反电极可以由设备的另一部件形成。作为实例，基材由聚丙烯制成，而基材的厚度在20μm与100μm之间。

滚筒1在相对于基材移动的上游部分中与本身也是已知类型的压辊2(本领域技术人员也称为“夹紧部”)相关联。如下文将更详细描述的，副辊2在使用中沿箭头r2所示的方向旋转。这使得可以将基材压靠在滚筒1上，以防止在该基材与该滚筒之间形成空气层。这使得可以避免在对基材进行的处理中产生任何局部缺陷。压辊2的直径表示为d2，其远小于滚筒1的直径d1，压辊2的纵向长度表示为l2，其例如与滚筒1的纵向尺寸l1类似。

处理单元包括多个实心块3a至3d，有利的是这些块是相同的。每个块有利地由任何合适类型的绝缘材料制成。块通过任何合适的机械方法制成，特别是通过机械加工制成。现在将描述这些块中的一个块3a的结构，要知道其它块的结构是类似的。

块3a具有顶壁31和外周壁，外周壁由分别为前壁或上游壁32和后壁或下游壁33的平行壁以及平行侧壁34和35形成。作为实例，块3a的长度l3，即壁34与壁35之间的距离，在1000mm与2000mm之间。作为实例，块3a的宽度l3，即壁32与壁33之间的距离，在50mm与200mm之间。每个块通过任何合适的装置固定(优选可拆卸地固定)在下面将描述的盖4的侧壁上。

该块3a还具有转向滚筒1的底壁36。在该第一实施例中，该壁36基本上是实心的。壁36被挖出至少一个孔37，从而允许气体注入该壁36与滚筒1之间所形成的空间。该注入孔37可以采取一系列孔的形式，该一系列孔线性地或以z字形分布在壁34与壁35之间且面对着滚筒1。优选地，这些孔由在壁34与壁35之间延伸的一个或多个纵向槽形成。

在所示实例中，存在单个槽37，但是可以设置多个平行槽，这些槽相对于基材的行进方向一个接一个地布置。如下文将说明的，在设备的使用期间可以注入等离子体形成气体和辅助气体二者。这些孔37在它们出现在顶壁上的部位处连接到任何合适类型的源(未示出)，这些源用于供应等离子体形成气体，并且在适用的情况下，供应辅助气体。这些供给在图2和图3中用附图标记37'示意性地表示。

本身已知类型的电极8放置在块3a中，例如收纳在设置于该块中的壳体38内。该电极优选地由陶瓷材料制成，这使得可以处理导电基材。作为替代方案，电极可以由诸如金属材料等的任何其它合适的材料制成。该电极8连接至未示出的电源。

该块3a的与相应的上游壁32和底壁36之间的交叉部对应的所谓的上游端表示为39。该端部39也形成处理单元的上游端。还有，该块3a的与相应上游壁32和顶壁31之间的交叉部对应的上游顶端表示为39'。

本发明的设备还包括所谓的容纳盖4，容纳盖4的内部容积部限定所谓的容纳室，块3被收纳在该容纳室中。在横截面中，该盖4具有带有张开的翼的所谓的u形。作为变型，盖4可以具有不同的形式，如，例如带有直翼的u形或圆形。该盖4包括顶壁或腹板41、两个前壁或翼42和43、以及两个侧壁44和45，如图1所示。相对于滚筒的旋转方向，翼42被称为上游翼，而翼43被称为下游翼。

根据本发明，有利地选择落入完美限定的值范围内的某些特征尺寸：

-盖4的上游壁42的端部边缘42'与压辊2之间的最小距离(d2)选择为小于15mm，优选地小于5mm；

-盖4的上游壁42与处理单元之间的最小距离(d3)选择为小于20mm，优选地小于2mm。该距离将上述壁42相对于块3a的顶壁39'分开；

-处理单元的上游端39与支撑体之间的最小距离(d1)选择为小于5mm，优选地小于2mm；

-第一处理块(如3a)与随后的处理块(如3b)之间的最小距离(d4)选择为在d1与10mm之间，优选地在d1与2×d1之间。在单个处理块的情况下，该距离(d4)将该处理块与容纳盖的面对的下游壁分开；

-压辊2与处理单元之间的最小距离(d5)小于10mm，优选地小于5mm。该距离在图8中示出，该图示出了盖42的几何形状，其与图2中所示的几何形状略有不同。该距离(d5)将辊2与块3a的上游壁32分开。

现在将在下文中说明使用根据本发明的设备的各种可能性。

一般而言，处理气体被准许进入根据本发明的设备的处理区域。在本实施例中，该气体由诸如氮气、氩气或氦气等的等离子体形成气体组成，可以向该气体中以非常小的比例添加称为掺杂剂的其它气体或气化的化合物。

通常，在先前阶段，首先诸如氮气等的等离子体形成气体被准许进入处理区域。该准许进入操作经由设置在上游的第一孔来执行。在氧气浓度低于给定阈值(例如20ppm(百万分比))之前，基材不移动。当该浓度合适时，然后借助于支撑体使基材移动并且凭借电极8产生放电。另外，可选地，经由第二孔注入掺杂剂，该第二孔可选地设置在准许等离子体形成气体进入的孔的下游。

在使用中发现，本发明的设备使得可以产生容积部vr，如图3所示，这里称为再循环容积部。在该图中，空气的路径用实线表示，而等离子体形成气体的路径用虚线表示。该容积部分别由具有小截线的三个通道界定：

-第一通道(具有截线d1)，其设置在第一块3a的上游端壁39与在支撑辊1上行进的基材sub之间，

-第二通道(具有截线d2)，其设置在压辊2与容纳盖4的边缘42'之间，以及

-第三通道(具有截线d3)，其设置在容纳盖4与处理块3a之间。

更确切地说，从孔37注出来的等离子体形成气体首先在底壁36与基材sub之间沿箭头f1的方向向下游流动。根据本发明，该气体接下来沿箭头f2的方向部分地朝向块3a的上游侧再循环。在所示实例中，这种再循环(或返回)现象通过第二块3b的定位来提供。这是因为，在该第二块3b的孔处进行的等离子体形成气体的注入使得可以防止在第一块3a处注入的部分气体向下游流动并因此使该气体再循环。作为变型，例如在设有单个块的情况下，这种再循环可以使用形成返回壁的机械类型的偏转器5来提供，如图3中点划线所示。有利地，该偏转器的底端与块3a面对地放置在与该下游端相距如上面限定的距离(d4)处。

两个最上游的块3a和3b的相面对的壁限定用于等离子体形成气体的再循环路径6，在该再循环路径中等离子体形成气体朝向支撑体1的外侧沿径向流动。该再循环路径的截线等于如上面限定的距离(d4)。在实践中，该设备使用为使得等离子体形成气体的合适部分再循环到上游，以便阻挡环境空气，如下所述。此外，该气体中的另一部分自由地流向下游，以提供处理。最后，处理块的整体尺寸保持合理。

如此返回到上游的等离子体形成气体经由空间d3被准许进入上述容积部vr。该空间的大小使得处理块上方的容积部形状不会影响该气体的流动。为此目的，d3小于20mm，并且优选地小于2mm。然后，该气体在该容积部vr中沿箭头f3的方向经受再循环。该气体中的一些气体滞留在压辊上的边界层中，然后沿箭头f4的方向被夹带到外部。这防止沿箭头f5方向传送的任何空气的渗透，因为尺寸d2是小的，所以更是如此。等离子体形成气体中的滞留在压辊下游的基材上的边界层中的另一部分气体沿箭头f6的方向被夹带到块下方。该图3中还示出了压辊的本身已知类型的附加作用，其将来自边界层的空气沿箭头f5的方向移除。

根据本发明，边缘42'被定位成尽可能靠近压辊2。换句话说，尺寸d2尽可能小。本领域技术人员将调整容纳盖4，使得上述边缘42'紧邻辊42放置，同时不干扰辊的自由旋转。有利地，如上所述，该距离d2选择为小于15mm，优选地小于5mm。

优选地，压辊与第一注入装置之间的距离尽可能地最小化。这使得可以减小再循环值的总大小并因此减小使该容积部vr惰化所需的时间。在容纳盖的内部容积部中没有放置气体抽吸装置。另一方面，有利地，在收纳设备的所有部件的具有最大尺寸的腔室中设置这种抽吸装置。

图4和图5示出根据本发明第二变型实施例的表面处理设备。在这些图中，与图1至图3中的机械元件类似的机械元件被分配相同的附图标记加上100。该第二实施例与第一实施例的不同之处主要在于，处理单元包括向滚筒1的方向开口的至少一个头部。在所示实例中，设有多个头部103a和103b，有利的是这些头部是相同的。因此，将具体参考图5的透视图来描述仅头部103a的结构。

设置在滚筒1上方的该头部103配备有管和电极，如下文所述。该头部在由滚筒1限定的圆弧上大致居中地延伸。该头部103包括盖131和外周壁，外周壁由平行的前壁132和后壁133以及侧壁134和135形成。作为实例，头部103由pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成。头部通过任何合适的方式(特别是可拆卸地)固定到盖4上。

头部103与第一实施例的块的不同之处主要在于，不具有基本上实心的底壁，如该块所设有的底壁。因此，该头部103限定向滚筒1的方向开口的内部容积部v103，具体如图5所示，其中为了清楚起见未示出容纳盖。滚筒与头部的每个自由边缘132'和133'一起限定两个空间，分别形成入口e和出口s。

入口e对应于上游侧，基材被准许经由该入口进入，而出口s对应于下游侧。在本发明的上下文中，该入口e形成处理单元的上游端。该入口e的高度也限定如参考第一实施例所呈现的距离d1。每个空间e和s的高度可以通过使头部103相对于滚筒1平移地(箭头t130)和/或旋转地(箭头r130)移动来改变。

在一个可选实施例中，头部被过滤器160分成两部分，在下文中称为顶部部分140和底部部分150。头部在顶部部分140中设置有任何合适类型的扩散器142，扩散器142连接至等离子体形成气体的源。本身已知的该过滤器尤其还具有改善朝向头部的底部部分150传送的气体的均匀性的功能。

头部的底部部分首先收纳注入管137、137'和137”，设置数量为三个。应注意的是，在图4中，仅示意性地示出了两个管。作为变型，可以设置不同数量的注入构件，和/或可以设定这些注入构件在结构上不同于管，即它们例如由穿孔杆形成。头部的底部部分还收纳三个电极108、108'和108”，它们沿滚筒的旋转方向与上述管交替地布置。

根据未示出的其它变型，管和电极的相互布置是不同的。作为实例，两个电极可以并排放置，或者第一管可以布置在上游电极与面对的侧壁之间。两个管也可以并排放置、布置在两个电极之间或侧壁与电极之间。作为实例，管由金属制成，或由塑料材料制成，如聚合物材料，特别是pet。

细长形状的每个管137例如具有圆形横截面。其外径例如在10mm与20mm之间。每个管137例如被平行的两排(特别是相互偏移的)注入孔穿过，这些注入孔通过任何合适的方法制成。每个电极108例如与第一实施例的电极8类似。该电极也可以用另一种不同类型的电极代替。

在使用中，可以设定向基材的方向注入仅等离子体形成气体，如氮气。在这种情况下，该气体被准许经由管137和/或经由扩散器142进入。作为变型，可以设定向基材的方向注入等离子体形成气体和辅助气体。在这种情况下，等离子体形成气体通常被准许经由扩散器142进入，而辅助气体通常被准许经由管137进入。

类似于参考第一实施例描述的方式，根据该第二实施例的设备允许产生再循环容积部vr，如图4所示。在该图中，空气的路径用实线示出，而等离子体形成气体的路径用虚线表示。该容积部分别由具有缩小截线的三个相同的通道界定：

-第一通道(具有截线d1)，其设置在第一头部103a的入口e与从支撑辊101上方通过的基材sub之间，

-第二通道(具有截线d2)，其设置在压辊102与容纳盖104的边缘142'之间，以及

-第三通道(具有截线d3)，其设置在容纳盖104的翼142与处理头部103a之间。

更确切地说，从头部103a的容积部v103注出来的等离子体形成气体首先沿箭头f1的方向向下游流动，然后沿箭头f2的方向朝向该头部103a的上游侧再循环。在所示实例中，这种再循环现象通过在第二头部103b处实现的等离子体形成气体的注入来改进。作为变型，例如在设有单个头部的情况下，这种返回可以通过使用与图3中的偏转器5类似的机械类型的偏转器来改进。

两个头部103a和103b的面对的壁限定用于等离子体形成气体的再循环路径106，在该再循环路径中等离子体形成气体朝向支撑体101的外侧沿径向流动。将这两个头部分开的距离表示为d4，其限定该再循环路径的截线。d4的该值与上面描述的值类似，就像d1和d3的值一样。

如此朝向上游侧返回的等离子体形成气体被准许进入上述容积部vr。然后，该气体在该容积部中沿箭头f3的方向经受再循环。该气体中的一些气体滞留在压辊上的边界层中，然后沿箭头f4的方向被夹带到外部。由于较小空间d2的存在，这可以防止沿箭头f5的方向返回的空气的进入。等离子体形成气体中的滞留在压辊下游的基材的边界层中的另一部分气体沿箭头f6的方向被夹带到块下方。

图6示出了根据本发明第三变型实施例的表面处理设备。在该图中，与图1至图3中的机械元件类似的机械元件被分配相同的附图标记加上200。

该第三实施例与第二实施例的不同之处主要在于，处理单元包括直接收纳在容纳盖204中的一系列注入管和电极。换句话说，该第三实施例不借助于夹置在容纳盖与管、电极之间的中间机械构件，如头部103。

因此，注入管和电极直接固定到盖的侧壁上，其方式与第二实施例中将注入管和电极固定在头部上的方式类似。此外，这些管和电极的尺寸与第二实施例的管和电极的尺寸类似。在所示实例中，示出两个注入管237和237'以及两个电极208和208'，这些管和电极沿基材的行进方向交替地设置。作为变型，可以设置不同数量和/或布置的这些管和电极。

在使用中，可以设定向基材的方向注入仅等离子体形成气体，如氮气。在这种情况下，该气体被准许经由管237进入。作为变型，可以向基材的方向注入等离子体形成气体和辅助气体。

类似于参考第一实施例描述的方式，根据该第三实施例的设备允许产生再循环容积部vr，如图6所示。在该图中，空气的路径用实线表示，而等离子体形成气体的路径用虚线表示。该容积部分别由具有缩小截线的相同的三个通道界定：

-第一通道(具有截线d1)，其设置在上游管237的底面与在支撑辊101上行进的基材sub之间，

-第二通道(具有截线d2)，其设置在压辊102与容纳盖204的边缘242'之间，以及

-第三通道(具有截线d3)，其设置在容纳盖204与上游管237之间。

更确切地说，从上游管237注出来的等离子体形成气体首先沿箭头f1的方向向下游流动，然后沿箭头f2朝向该管237的上游侧被传送。在所示实例中，这种返回现象通过在下游管237'处实现的等离子体形成气体的注入来改进。作为变型，例如在设有单个头部的情况下，这种返回可以通过使用与图3中的偏转器5类似的机械类型的偏转器来改进。

上游电极208和下游管237'的面对壁限定用于等离子体形成气体的再循环路径206，在该再循环路径中等离子体形成气体朝向支撑体201的外侧沿径向流动。将该上游电极208和该下游管237'分开的距离表示为d4，其限定该再循环路径的截线。将两个头部分开的距离表示为d4，其限定该再循环路径的截线。d4的值与上面描述的值类似，就像d1至d3的值一样。

如此返回到上游的等离子体形成气体被准许进入上述容积部vr。然后该气体在该容积部中沿箭头f3经受再循环。该气体中的一部分滞留在压辊上的边界层中，然后沿箭头f4被夹带到外部。由于小空间d2的存在，这防止沿箭头f5返回的空气的渗透。等离子体形成气体中滞留在压辊下游的基材上的边界层中的另一部分沿箭头f6被夹带到块下方。

本发明不限于所描述和描绘的实例。因此，如在附图说明开始时所提到的，根据本发明实施的处理可以是与等离子体处理不同的类型。此外，基材的支撑体可以与旋转滚筒不同。在变型中，支撑体具体地可以是使移动的基材从上方通过的固定的扁平支撑体，如板。

实例

下面通过实例来说明本发明，但这些实例不限制本发明的范围。这些实例涉及一种等离子体处理以及对容纳室中的氧气水平进行的测量。

实例1：对使用和不使用压辊进行处理的功效进行的测量

使用诸如图1至图3中描述的设备。该设备包括：

-滚筒1，其直径为400mm

-压辊2，其直径为100mm

-七个相同的处理块，如块3a。每个块具有表面积为400mm²的注入孔37。

该设备的特征尺寸如下：

-距离d1＝1mm

-距离d2＝4mm

-距离d3＝12mm

-距离d4＝1mm

-距离d5＝5mm

宽度为550mm且厚度为20μm的bopp膜以400m/min的速度通过。氮气n2用作等离子体形成气体。

在利用根据astmd-2578校准的测试油墨进行处理之后，对所获得的表面能进行测量。在处理之前，膜的表面能为30mn/m。

*在根据本发明的第一实施中，等离子体形成气体以50m³/h的相应速率被注入。这种配置导致表面能为58mn/m。

*接下来，为了进行比较，进行了不是根据本发明的第二实施。为此目的，没有使用压辊。这种配置导致表面能为44mn/m。

实例2：在各种通过速度下对使用和不使用压辊的容纳室的惰化进行的测量

使用与上述实例1中相同的设备。将氮气跨越200m的宽度以25m³/h的总速率注入七个相继的块中。在容纳室中的块上方测量氧气水平。

从某一速度开始，在实例(300m/min)中，注入的氮气量不再足以补偿由膜的通过而夹带的氧气的添加并且氧气的比例增加。当根据本发明使用压辊2(或“夹紧部”)时，准许进入的氧气的层叠效果使得可以在保持对于等离子体处理来说可接受的氧气水平的同时增加速度而不增加氮气流量。

在附图7中示出了作为基材通过速度的函数的容纳室中氧气水平的变化。在该图中，实线曲线示出了根据本发明使用压辊时的这种变化，而虚线曲线示出了在没有这种辊的情况下的这种变化。