(57)【要約】本発明は、湿式化学を伴う用途に理想的に適したウェブ取扱い装置およびプロセスに関する。本発明は、処理容器内のウェブの水平方向の処理を伴う。ウェブは、カセットを、ウェブを横切って、処理容器内に挿入することによって、処理容器内に向け直される。カセットは、ウェブの処理を容易にする少なくとも１つの機能流体エレメントを含む。本発明のウェブ取扱いプラクティスは、処理されたウェブの質を向上させる。本発明は、好ましくは、電着法に用いられる。
2005522586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ウェブを指向させるための実質的に水平方向のウェブ経路と、
（ｂ）少なくとも１つの処理容器と、
（ｃ）少なくとも１つの機能流体エレメントを有する少なくとも１つのカセットとを含む装置であって、前記少なくとも１つのカセットを、前記ウェブ経路を横切って挿入することにより、前記ウェブを前記処理容器内に再指向させ、少なくとも１つのフェスツーンを作る、装置。
【請求項２】
前記装置が、無電解めっき、電着、剥離、ストリッピング、膨潤、現像、含浸、洗浄、クリーニング、すすぎ、エッチング、ケミカルミリング、コーティング、溶媒堆積、燻蒸、噴霧、またはそれらの組合せに使用される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ウェブ取扱い機構をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ウェブ取扱い機構が、ウェブ駆動装置、ウェブ案内装置、電気的接触装置、張力検知装置、またはそれらの組合せのうちの１以上を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
被駆動電気的接触ローラを有するオフセットピボットガイドをさらに含む、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの機能流体エレメントが、流体支持部、噴霧ジェット、ノズル、流体フォイル、圧力パッド、吸引エレメント、流体送出開口部、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの機能流体エレメントおよび流体流からの圧力を用いて、ウェブの形状および位置を制御する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
２以上の機能流体エレメントが、前記ウェブの両側に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記カセットが、前記処理容器内に挿入される際に、流体送出システムに連結される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ウェブが、合計１０００グラム未満で張力をかけられる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ウェブが、前記処理容器内で、０．２ｃｍ未満の横方向の変位を示す、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記機能流体エレメントが、前記ウェブの、前記カセットまたは前記処理容器のどちらかの剛性構造的構成要素との接触を防止する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記処理容器内の前記ウェブの滞留時間が、カセット長さを変える、カセット挿入距離を変える、複数のカセットを使用する、前記容器内の流体レベル高さを変える、またはそれらの組合せによって、調整される、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置が、２以上の処理容器と、前記処理容器の各々の中の機能流体エレメントを有する少なくとも１つのカセットとを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
１つのカセットが、前記カセット上にウェブ再指向エレメントとして流体支持部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記ウェブが、デリケートなウェブ材料、またはデリケートな片持ち構造を含むウェブである、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記ウェブへの加えられた応力が、前記デリケートなウェブの弾性降伏応力の１０分の１未満で維持される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
（ａ）ウェブを指向させるための実質的に水平方向のウェブ経路であって、前記ウェブの少なくとも一部が、電着コーティングを受けるのに適している、実質的に水平方向のウェブ経路と、
（ｂ）電荷を前記ウェブに加えるための電気的接触装置と、
（ｃ）電着溶液を収容する少なくとも１つの処理容器と、
（ｄ）少なくとも１つの機能流体エレメントを有する少なくとも１つのカセットとを含む装置であって、前記少なくとも１つのカセットを、前記ウェブ経路を横切って挿入することにより、前記ウェブを前記処理容器内に再指向させ、少なくとも１つのフェスツーンを作り、電荷を前記ウェブに加えることにより、前記ウェブ上の電着コーティングをもたらす、装置。
【請求項１９】
前記電着コーティングのコーティング厚さの標準偏差が、約４％以下である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
ウェブ取扱い機構をさらに含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記ウェブ取扱い機構が、ウェブ駆動装置、ウェブ案内装置、電気的接触装置、張力検知装置、またはそれらの組合せのうちの１以上を含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
被駆動電気的接触ローラを有するオフセットピボットガイドをさらに含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
少なくとも１つの機能流体エレメントが、流体支持部、噴霧ジェット、ノズル、流体フォイル、圧力パッド、吸引エレメント、流体送出開口部、またはそれらの組合せを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２４】
少なくとも１つの機能流体エレメントおよび流体流からの圧力を用いて、ウェブの形状および位置を制御する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２５】
２以上の機能流体エレメントが、前記ウェブの両側に配置されている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２６】
前記カセットが、前記処理容器内に挿入され際に、流体送出システムに連結される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
前記ウェブが、合計１０００グラム未満で張力をかけられる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２８】
前記ウェブが、前記処理容器内で、０．２ｃｍ未満の横方向の変位を示す、請求項１８に記載の装置。
【請求項２９】
前記機能流体エレメントが、前記ウェブの、前記カセットまたは前記処理容器のどちらかの剛性構造的構成要素との接触を防止する、請求項１８に記載の装置。
【請求項３０】
前記処理容器内の前記ウェブの滞留時間が、カセット長さを変える、カセット挿入距離を変える、複数のカセットを使用する、前記容器内の流体レベル高さを変える、またはそれらの組合せによって、調整される、請求項１８に記載の装置。
【請求項３１】
前記装置が、２以上の処理容器と、前記処理容器の各々の中の機能流体エレメントを有する少なくとも１つのカセットとを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項３２】
１つのカセットが、前記カセット上にウェブ再指向エレメントとして流体軸受を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項３３】
前記ウェブが、デリケートなウェブ材料、またはデリケートな片持ち構造を含むウェブである、請求項１８に記載の装置。
【請求項３４】
前記ウェブへの加えられた応力が、前記デリケートなウェブの弾性降伏応力より低く維持される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記少なくとも１つのカセットが、アノードまたはカソードを含み、前記ウェブが、反対の電位として機能する、請求項１８に記載の装置。
【請求項３６】
前記少なくとも１つのカセットが、前記ウェブ上の前記電着コーティングの選択的な堆積のための少なくとも１つのマスクを含む、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
アノードが、前記少なくとも１つのマスクに取付けられている、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
少なくとも１つの機能流体エレメントを有する少なくとも１つのカセットを、実質的に水平方向のウェブを横切って挿入して、前記ウェブを処理容器内に導入し、それにより、フェスツーンを形成する工程を含む、ウェブを処理する方法。
【請求項３９】
（ａ）実質的に水平方向のウェブ経路を提供するか、ウェブを指向させる工程と、
（ｂ）処理容器を提供する工程と、
（ｃ）少なくとも１つの機能流体エレメントを有する少なくとも１つのカセットを、前記ウェブ経路を横切って挿入し、それにより、前記ウェブを前記処理容器内に再指向させ、少なくとも１つのフェスツーンを作る工程とを含む、ウェブを処理する方法。
【請求項４０】
前記処理容器が、電着溶液を含み、前記方法が、電荷を前記ウェブに加えて、前記ウェブ上に電着コーティングを生じさせる工程をさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記カセットが、アノードまたはカソードを含み、前記ウェブが、反対の電位として機能する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記電着コーティングのコーティング厚さの標準偏差が、約４％以下である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記方法が、無電解めっき、電着、剥離、ストリッピング、膨潤、現像、含浸、洗浄、クリーニング、すすぎ、エッチング、ケミカルミリング、コーティング、溶媒堆積、燻蒸、噴霧、またはそれらの組合せに使用される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記カセットを流体送出システムに連結する工程をさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記ウェブが、合計１０００グラム未満で張力をかけられる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
前記ウェブが、前記処理容器内で、０．２ｃｍ未満の横方向の変位を示す、請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
前記処理容器内の前記ウェブの滞留時間が、カセット長さを変える、カセット挿入距離を変える、複数のカセットを使用する、前記容器内の流体レベル高さを変える、またはそれらの組合せによって、調整される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４８】
前記方法が、２以上の処理容器と、前記処理容器の各々の中の機能流体エレメントを有する少なくとも１つのカセットとを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４９】
１つのカセットが、前記カセット上にウェブ再指向エレメントとして流体支持部を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項５０】
前記ウェブが、デリケートなウェブ材料、またはデリケートな片持ち構造を含むウェブである、請求項３９に記載の方法。
【請求項５１】
前記ウェブへの加えられた応力が、前記デリケートなウェブの弾性降伏応力の１０分の１未満で維持される、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
請求項１８に記載の装置によって生じた電着コーティングを有するウェブ。
【請求項５３】
前記電着コーティングのコーティング厚さの標準偏差が、約４％以下である、請求項５２に記載のウェブ。
【請求項５４】
請求項３９に記載の方法によって生じた電着コーティングを有するウェブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式化学を伴う用途に理想的に適したウェブ取扱い装置およびプロセスに関し、より詳細には、本発明は、処理されたウェブの質を向上させる独自の取扱いプラクティスを用いる、ウェブの水平方向の処理を伴う。
【背景技術】
【０００２】
製品は、経済的な理由で、かつ処理効率を得るために、連続ウェブフォーマットで、しばしば製造される。これらのウェブを、湿式化学で、すなわち、めっきまたはコーティングなどの方法のために処理することが望ましい場合、ウェブ材料を、しばしば、液体処理タンクに通過させる。湿式化学を伴う連続ウェブ処理は、材料取扱いの問題および完成した製品の質の問題を生じることがある。
【０００３】
連続ウェブの従来実施された電着方法が、図１に一般に示されている。この方法は、ウェブ１０を垂直配向で保持し、液体処理タンク１４の両端に配置されたスロット１２を通過させることを含む。ウェブ１０は、方向１６に移動する。アイドラロールまたは接触ロール１８が、電荷をウェブ１０に与える。液体処理タンク１４は、ウェブ１０上に堆積させるべき成分を含有する処理溶液１９を収容する。液体処理タンク１４内の、図示されていないアノードスクリーンが、電気回路を完成し、それにより、処理溶液１９中の所望の成分をウェブ１０上に堆積させる。液体処理タンク１４のサイズおよび液体処理タンク１４を通るウェブの速度は、一般に、ウェブ１０の処理を完了するのに必要な所望の滞留時間を達成するように設計される。しかし、液体処理タンク１４の確立された長さが、特に、滞留時間の割合を独立して調整することができない多工程プロセスにおいて、同じシステムを通る異なったウェブ用途のために滞留時間を調整する能力を厳しく制限する。さらに、スロット１２が、ウェブ１０の厚さより広いことが望まれるので、いくらかの量の処理溶液１９が、液体処理タンク１４からスロット１２を通って逃げ、捕捉システムを必要とする。液体処理タンク１４からの処理溶液１９のこの流れは、処理溶液１９の曝気を引起すことがあり、これは、電着法および完成したウェブ１０の質に悪影響を及ぼすことがある。さらに、堰流が、ウェブの上部と下部との滞留時間が変わることがある状況をもたらし、クロスウェブ均一性の差をもたらす。
【０００４】
図１に示されたのと同様のウェブ取扱いプロセスは、しばしば、コーティングをデリケートなウェブに適用するために用いられる。デリケートなウェブは、一般に、基材の薄さによって、または、ウェブの穴もしくは他の不連続によって引起される構造的一体性の欠如によってもろいウェブとみなされる。さらに、湿式化学処理は、従来のウェブがもろくなり、したがって、デリケートなウェブと同じように処理されるべきである状況を生じることがある。デリケートなウェブの場合、ウェブのフリースパン上の張力により、材料が、湾曲するか、またはしわを形成することがある。電着の場合、これは、ウェブとアノードスクリーンとの間の不均一距離を引起し、堆積厚さの乏しい均一性をもたらす。これらのしわは、また、さまざまな応力をウェブに導入することがあり、これは、ウェブの臨界降伏応力を越えることがある。
【０００５】
ウェブの水平方向の処理は、一般に、ウェブを、オープントップキャビティ液体処理タンク内でローラの周りに通すことが必要である。次に、液体処理タンクに処理溶液を充填する。ローラは、ウェブがローラの上を引かれるときに、伸張、引裂、または引掻きなどの損傷をウェブに導入することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウェブの質に悪影響を及ぼすことなく、ウェブをより効率的に処理することが望ましい。また、ローラに対する接触または抗力によって引起されるウェブへの損傷を懸念することなく、ウェブを水平方向に処理することが望ましい。対象とするウェブが、基材の薄さ、または穴もしくは他の不連続によって引起される構造的一体性の欠如によってデリケートである場合、ウェブを低張力で処理して、完成したウェブの残留応力を最小にすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、シート状材料のウェブを処理するための方法および装置に関する。本発明の装置は、シート状材料のウェブを指向させるための実質的に水平方向のウェブ経路を含む。また、この装置に含まれるのは、少なくとも１つの処理容器および少なくとも１つのカセットである。カセットは、少なくとも１つの機能流体エレメントが取付けられている。カセットは、一般に可動であり、カセットを、ウェブを横切って、処理容器内に挿入すると、ウェブを処理容器内に再指向させる。カセットは、ウェブの処理を容易にする少なくとも１つの機能流体エレメントを含む。
【０００８】
この装置を使用して、少なくとも１つの機能流体エレメントを有する少なくとも１つのカセットを、実質的に水平方向のウェブを横切って挿入して、ウェブを処理容器内に導入する工程を含む方法を実施する。カセットを、ウェブを横切って挿入することにより、フェスツーン（ｆｅｓｔｏｏｎ）、または、処理容器内の処理ゾーン内のウェブの方向変位を形成する。処理ゾーン内のウェブの所望の滞留時間を達成するために、カセットおよび処理容器をさまざまな寸法で設計してもよい。いったん、カセットの挿入によってフェスツーンが作られると、ウェブが処理容器を通って搬送される間に、ウェブの処理を開始してもよい。
【０００９】
本発明の方法および装置は、ウェブ上の低減した張力から利益を得られるウェブ処理プラクティスに理想的に適している。好ましくは、本発明を、たとえば、無電解めっき、電着、剥離、ストリッピング、膨潤、現像、含浸、洗浄、クリーニング、すすぎ、エッチング、ケミカルミリング、コーティング、溶媒堆積、燻蒸、噴霧（ｓｐａｒｇｉｎｇ）、または示されたプラクティスの組合せなどの、さまざまなウェブ処理プラクティスに用いてもよい。さらに、本発明の多数の実施形態を連続して配置して、多数の工程プロセスを可能にしてもよい。
【００１０】
ウェブの水平方向の整列および機能流体エレメントの使用は、向上した完成したウェブ特徴をもたらす処理条件を可能にする。たとえば、本発明は、処理中のウェブ上の著しく低減した張力を伴う比較的平坦なウェブを示す。処理中のウェブ特徴の向上は、完成したウェブの高められた特性をもたらす。これは、コーティング適用中のウェブ上の張力が、永久的な湾曲などの欠陥を与えることによって完成したウェブに悪影響を及ぼすことがある、コーティング操作またはめっき操作に特にあてはまる。
【００１１】
本発明の目的で、本出願で使用される次の用語を、次の通りに定義する。
「フェスツーン」は、特定のプロセスゾーン内での滞留時間を増加させるためのプロセスゾーン内のウェブの方向変位を意味する。
「ウェブ」は、１方向における寸法幅と、直交する方向における不定の長さとを有する材料シートを意味する。
「実質的に水平方向のウェブ経路」は、ウェブの幅が、処理容器に入る間、処理容器内での処理中、および処理容器を出ると、本質的に地面に平行に移動している経路を意味する。
「無電解めっき」は、印加電界を用いない化学的堆積を意味する。
「電着」は、電気泳動堆積および電気めっきの両方を網羅することが意図される。
【００１２】
上記および本発明の他の利点は、添付の図面に鑑みて考慮されると、次の詳細な説明から、当業者には容易に明らかになるであろう。
【００１３】
図面は、本発明の一実施形態を記載するが、説明で示されるように、他の実施形態も企図される。すべての場合において、本開示は、代表例として本発明を提示し、これに限定されるものではない。本発明の原理の範囲および精神の範囲内である多数の他の修正および実施形態が、当業者によって考案され得ることが理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の方法および装置の一実施形態が、図２に示されている。装置２０は、実質的に水平方向のウェブ経路で移動するウェブ２２を含む。このウェブは、任意に、ステアリングユニット２４を通って、複数のローラ２６の上を搬送される。ウェブ経路は、一般に、ある量の処理流体２９を収容する処理容器２８の上に向けられる。ウェブ２２は、本質的に、処理容器２８の上を移動し、その後、処理容器２８を通り過ぎて移動する。可動カセット３０を、ウェブ２２を横切って、処理容器２８内に挿入すると、ウェブ２２は、処理容器２８内に向け直される。カセットの挿入により、フェスツーン、または、ウェブ２２の、処理容器２８内の処理ゾーン内への方向変位が生じる。カセット３０は、ウェブ１０を所望の態様で処理するために一般に使用される、少なくとも１つの機能流体エレメント３２を含む。
【００１５】
本発明の方法は、さまざまなタイプのウェブ処理技術とともに用いるのに適している。本発明の潜在的な用途の非限定的な例としては、無電解めっき、電着、剥離、ストリッピング、膨潤、現像、含浸、洗浄、クリーニング、すすぎ、エッチング、ケミカルミリング、コーティング、溶媒堆積、燻蒸、または噴霧が挙げられる。好ましくは、本発明の２以上の実施形態を、ウェブに沿って連続して配置して、さまざまな順次処理工程を行ってもよい。
【００１６】
本発明の目的で、ウェブは、所定の幅および厚さと、不定の長さとを有する材料シートである。ウェブは、一般に可撓性であり、カセットを、ウェブを横切って挿入するのを可能にし、それにより、ウェブを処理容器内に向け直すのを可能にする。ウェブは、さまざまな材料、または材料もしくは組成物のさまざまな組合せから製造してもよい。さらに、ウェブは、基材上に適用された材料またはコーティングの１以上の層を含んでもよい。非限定的な例としては、ポリマーフィルム、織布、不織布、箔、またはそれらの組合せが挙げられる。織布としては、一般に、さまざまな布が挙げられる。不織布としては、紙、フィルタ媒体、または絶縁材料などの材料が挙げられる。ポリマーフィルムとしては、たとえば、積層体およびコーティングされたフィルムを含む、透明なポリマーフィルムおよび不透明なポリマーフィルムが挙げられる。
【００１７】
好ましい実施形態において、本発明は、デリケートなウェブを製造または処理するために使用される。デリケートなウェブは、一般に、それらの厚さ、構造、または両方によって、従来のウェブ取扱いプロセスにおいて処理問題を生じるウェブである。ウェブ厚さおよびウェブ内の複雑な構造は、しばしば、従来のウェブ取扱いプロセスにおける生産性および質に悪影響を及ぼす。本発明の目的で、デリケートなウェブは、一般に、厚さが約２５ミクロン以下のウェブ、または有効弾性率が１０００ＭＰａ以下のウェブである。低い有効モジュラスは、材料の選択、ウェブ温度、化学処理条件、ウェブのパターニングされた穴の形態の材料の除去、またはそれらの組合せによって達成してもよい。最も好ましい実施形態において、本発明の方法は、約１２ミクロン以下、および、弾性率が７００Ｍｐａ以下のウェブを取扱うことができる。
【００１８】
ウェブは、また、片持ち構造を含んでもよい。片持ちウェブ構造は、ウェブ上の所定の位置でウェブ材料を除去することによって形成される。ウェブ材料の除去により、典型的にはウェブの穴または空隙内に、一端のみでウェブの本体に連結された自立特徴が残る。片持ち構造は、好ましくは、全幅が１００ミクロン以下であり、長さと幅とのアスペクト比が少なくとも２対１である。図３は、ウェブ上の片持ち構造の図である。ウェブ３４は、自立型片持ち特徴３８を定める複数の空隙３６を含む。
【００１９】
次の説明が示すように、本発明の独自の搬送機構およびウェブ処理技術は、ウェブおよびデリケートなウェブの取扱いプラクティスを改良し、従来のウェブ処理プラクティスと関連する製造および質の問題をなくす。
【００２０】
ウェブは、本発明の装置を通って、実質的に水平方向のウェブ経路で搬送される。一般に、実質的に水平方向のウェブ経路は、ウェブの幅が地面に本質的に平行であるものである。より具体的には、ウェブは、対応するクロスウェブ端縁から見た場合、プロセスを通って搬送されるとき、主として水平面で移動している。実質的に水平方向のウェブ経路は、図１において一般に示され、先に説明された垂直方向のめっきプロセスなどの、いくつかの従来の処理プラクティスと反対である。水平方向のウェブ経路は、垂直方向のウェブ経路を用いる従来のプロセスに対して、いくつかの利点をもたらす。たとえば、水平方向のウェブ経路は、垂直方向の経路より１オーダ低い張力要件と、クロスウェブ方向に均一に分布された応力状態とを有する。処理中のウェブ上のより大きいレベルの張力および応力不均一性は、完成したウェブの質に悪影響を及ぼすことがある。
【００２１】
処理容器は、一般に、さまざまな従来の技術に使用される処理流体または材料を保持または捕捉するための槽として使用される。典型的には、容器は、流体浴として機能する。しかし、容器の機能は、所与の用途に望まれる選択される処理技術によって変わってもよい。当業者は、特定の用途の処理要求を満たすように、適切な構造材料および容器寸法を選択することができる。
【００２２】
好ましい実施形態において、容器を、さまざまなプロセスのための多数の使用を可能にするように、モジュール態様で設計してもよい。さらに、容器を複製し、他の容器に近接して配置して、一連の多数の工程処理ステーションを提供してもよい。たとえば、システムが、互いに隣に配置された２以上の処理容器を含み、各槽が、多数のめっきプロセス用の金属めっきステーションとして役立ってもよい。
【００２３】
カセットを使用して、機能流体供給機能およびプロセス管理機能を提供してもよい。処理容器内のウェブの処理を開始するために、カセットを、一般に、ウェブを横切って下方に、処理容器内に挿入する。可動カセットの使用により、ウェブ通しプロセスの効率が向上し、湿式化学プロセスにしばしば使用される化合物および溶液に個人が曝されることが低減する。カセットが、図４に一般に示されている。カセット４０は、少なくとも１つの機能流体エレメント４２を含む。機能流体エレメント４２は、カセット４０上のさまざまな位置に配置してもよい。図４において、機能流体エレメント４２は、カセット４０の下縁４４に配置されている。カセットは、カセット４０を、ウェブ４８を横切って、処理容器５２上に挿入するのを助けるために、ハンドル４６を含む。側縁５０が、一般に、カセット４０を処理容器５２内の定位置に維持するのを助けるチャネル５４と整列している。図４に示された実施形態は、また、カセット４０を挿入すると、ウェブ４８を処理容器５２内に案内するのを助けるために、処理容器５２の前縁５８および後縁６０で機能流体エレメント５６を含む。さらに、図４の実施形態は、ウェブ４８の表面から流体を除去するのを助けるために、処理容器５２の後縁６０で任意の１組のエアナイフ６２を含む。
【００２４】
本発明の方法および装置は、しばしば、機能流体エレメントを通ってウェブに導入される処理流体を使用してもよい。したがって、流体送出システムを機能流体エレメントに提供することが必要になる。流体は、好ましくは、従来の配管システムを通ってカセットを通って送出される。最も好ましくは、結合連結部を、処理容器のチャネル内またはチャネルの近くに設けてもよい。コネクタは、処理容器の外部のポンピングシステムなどの流体送出システムに取付けられている。カセットが処理容器内の定位置に配置されると、カセット上の対応するコネクタが、チャネル内のコネクタと合い、流体送出システムを完成する。カセットは、また、カセット上の多数の機能流体エレメントに流体を送出するのを可能にするために、内部マニホルドを含んでもよい。
【００２５】
少なくとも１つの機能流体エレメントが、カセット上に配置されている。機能流体エレメントを使用して、ウェブが処理容器内に再指向される間、処理流体をウェブに送出または導入してもよい。機能流体エレメントは、特定の用途およびウェブに望まれる処理流体によって、さまざまな形態をとってもよい。好ましい機能流体エレメントとしては、流体支持部、噴霧ジェット、ノズル、流体フォイル、圧力パッド、吸引エレメント、流体送出開口部、またはそれらの組合せが挙げられる。機能流体エレメントは、所望のプロセスおよび完成したウェブの特徴によって、個別に使用してもよいし、または他の機能流体エレメントとともに、さまざまなアレイで使用してもよい。さらに、機能流体エレメントは、ウェブの両側に配置してもよい。
【００２６】
好ましくは、機能流体エレメントを使用して、処理特徴またはウェブを制御する。たとえば、機能流体エレメントからの流体流からの圧力を用いて、処理中にウェブの形状および位置を制御してもよい。機能流体エレメントは、また、ウェブの、カセットまたは処理容器の剛性構造的構成要素との接触を防止してもよい。これは、デリケートなウェブでは特に重要であろう。
【００２７】
機能流体エレメントの好ましい実施形態が、流体支持部である。流体支持部が、好ましくは、ウェブ再指向エレメントとして使用される。流体支持部を使用して、フェスツーンウェブ経路を構成するウェブ方向変更を行ってもよい。一般に、ウェブ方向変更は、典型的には、９０度または１８０度の回転を伴う。新しく処理されたウェブ表面を、いかなる固体表面とも接触させずに、流体支持部の丸形部上で回転させることができる。
【００２８】
図５は、本発明での使用に適した流体支持部６４の一実施形態を示す。非回転流体支持部は、適切な多孔性材料の円筒形シェル６６の全部または一部から構成されている。旋盤上の固体エンドキャップ（図示せず）は、流体供給システムへの連結部を提供し、また、流体を、多孔性円筒形シェル６６を通過させる円弧セクタ７０を定める内部非多孔性マスク６８を固定する。処理流体は、流体支持部から流れ、ウェブ７２と接触する。流体支持部は、取付けられるか、またはカセットの一体的部分である機能流体エレメントの一実施形態である。しかし、流体支持部は、また、処理容器の前縁または後縁で方向転換をもたらしてもよい。
【００２９】
流体支持部は、また、ウェブのために選択される処理のタイプによって、カセット上または処理タンク内のさまざまな処理位置で使用してもよい。たとえば、それは、ウェブが処理容器内にある間、ウェブ経路に沿って多数のポイントでコーティング流体を導入するために、コーティング用途またはめっき用途において有益であろう。カセット上のさまざまな位置で適用される流体支持部は、図５に関して説明されたのと異なった形態をとってもよい。当業者は、特定のウェブおよびウェブプロセスのために流体支持部を選択することができる。
【００３０】
別の好ましい実施形態が、ウェブの交互の側の、ダウンウェブ方向にオフセットの一連の流体支持部である。この流体支持部は、空気浮上式オーブン設計における空気支持ノズルと同様に使用される。流体支持部の交互のまたは互い違いの位置決めが、クロスウェブ方向のウェブの正確な位置決めおよび平坦化を可能にする。第１の組の流体支持部をカセットに固定し、一方、第２の組を、一般に、処理容器内に固定し、カセットを挿入するときに、ウェブを第１の組の流体支持部と第２の組の流体支持部との間に介在させてもよい。流体支持部は、ストリップとして提供してもよいし、処理流体と化学的に適合する適切な多孔性材料から機械加工してもよい。
【００３１】
従来のウェブ取扱い技術および装置を使用して、本発明の方法を実施してもよい。ウェブ取扱い機構としては、ウェブ駆動装置、ウェブ案内装置、電気的接触装置、張力検知装置、またはそれらの組合せのうちの１以上を挙げることができる。ウェブ取扱い機構は、ウェブを、実質的に水平方向の経路で、処理容器を通して輸送する。さらに、従来のローラを使用して、ウェブを、処理容器の外側に輸送する。当業者は、特定のウェブ用途のために適切なウェブ取扱い装置を選択することができる。
【００３２】
好ましい実施形態において、一体化されたモジュール式ウェブ取扱いアセンブリが、単一ユニットで提供される。単一ユニットは、駆動、案内、張力かけ、および、任意に、ウェブの片側または両側への電気的接触を含むことができる。ウェブ案内は、オフセットピボットまたは変位方法によって行なってもよく、これは、最小のウェブ応力で正確なウェブ位置決めをもたらす。従来のウェブ端縁検出器が、ウェブの特徴または穴が存在する場合でも、第１の端縁の検出によって、ウェブ位置を検知することができる。ウェブ取扱いアセンブリに一体化された、従来の、荷重セルを備えたローラが、ウェブ張力を検知し、これは、フィードバック制御によって、被駆動ローラ対によって調整される。必要な場合、被駆動ローラ対は、スリップリング電気的接触を用いて、ウェブの片側または両側への電気的接触をもたらし、スリップリング電気的接触は、これらのローラが駆動されるので、付加的な応力をウェブに加えない。ウェブ取扱いアセンブリは、多工程プロセスにおいて、１つの処理タンクから別の処理タンクへの好都合なウェブ取扱い経路を提供する。ウェブを通すことは、当業者によって一般に認識される従来の技術を用いて取り扱われる。
【００３３】
処理中のウェブの横方向の変位は、完成したウェブの質に悪影響を及ぼすことがある。したがって、適切な従来のウェブ取扱い機構を使用して、ウェブの横方向のドリフトまたは変位を防止してもよい。本発明は、０．２ｃｍ未満の横方向の変位を達成することができる。たとえば電着法などの特定の用途では、低い横方向の変位値が、特に望ましい。図６は、本発明の装置および方法とともに用いられる典型的なウェブ搬送プロセスの図である。未処理のウェブ材料のリール８０をプロセスの前端で位置決めする。ダンサロール８４を一連のアイドラロール８６とともに組入れることによって、ウェブ８２をリール８０から繰出す。多機能ユニット８８が、ウェブ８２を搬送するための主要ウェブ取扱いユニットとして役立つ。多機能ユニット８８は、被駆動電気的接触ロール９０と、アイドラロール９２と、被駆動ロール９４と、張力検知ロール９６とを含む。張力検知ロール９６は、従来の制御ループの使用によって、フィードバックをもたらして、駆動ロール９０および９４を制御する。多機能ユニット８８は、また、処理中のウェブ８２の横方向の移動を防止するのを助けるために、能動的ウェブ案内装置、受動的ウェブ案内装置、またはそれらの組合せを含んでもよい。ウェブ８２は、処理容器９８を横切って輸送される。操作中、機能流体エレメント１０２を有するカセット１００を、ウェブ８２を横切って、処理容器内に挿入する。次に、ウェブ８２は、処理容器９８内に再指向され（向け直され）、フェスツーンを形成する。付加的なアイドラロール１０４が、ウェブを処理容器９８内に向け直すのを助ける。ウェブ８２は、処理容器９８を出ると、付加的なダンサロール１０６およびアイドラロール１０８の使用によって搬送される。次に、ウェブは、リール１１０上に巻取られる。
【００３４】
本発明は、ウェブが処理容器を通過した後、従来のウェブ取扱いプラクティスを用いる。任意のエアナイフまたは他の従来の流体除去装置を使用して、ウェブが処理容器を出るときに、ウェブの表面から余分な流体を除去してもよい。次に、従来の巻取り機構およびアイドラローラを使用して、ウェブを巻取る。当業者は、本発明の使用によって用いられる特定のウェブ材料および特定の処理プラクティスに基いて、ウェブ取扱いレイアウトを設計し、適切なウェブ取扱い機構を選択することができる。
【００３５】
操作中、いったん、ウェブが、取扱い機構を通って供給され、少なくとも１つの処理容器の上に位置決めされると、少なくとも１つのカセットを処理容器内に挿入する。ウェブを横切るカセットの動きにより、ウェブが処理容器内に向け直されて、ウェブのその後の処理のためのフェスツーンを形成する。ウェブの処理を開始するためにとられる工程は、特定の用途に依存する。当業者は、ウェブおよびウェブの所望の処理に基いて、カセットの挿入中または挿入後に、始動工程に対処することができる。好ましい実施形態において、１以上の処理容器およびカセットを連続して使用して、ウェブの処理を完了してもよい。
【００３６】
所与のプロセスについて、完成したウェブに関して所望の結果を得るために、処理槽内の滞留時間が重要であることができる。本発明によれば、処理容器内のウェブの滞留時間を、不当な労力を伴わずに調整してもよい。滞留時間は、カセット長さを変える、カセット挿入距離を変える、多数のカセットを使用する、容器内の流体レベル高さを変える、またはそれらの組合せによって、調整してもよい。当業者は、ウェブおよびウェブの所望の完成特性に基いて、必要とされる適切な滞留時間、およびその滞留時間を達成するための適切な機構を決定することができる。
【００３７】
先に示したように、完成したウェブの特徴および質は、しばしば、処理中のウェブ上の張力に依存する。本発明は、実質的に水平方向のウェブ経路の使用および機能流体エレメントの使用によって、処理中のウェブ上の張力を低減する。好ましくは、ウェブ上の張力は、合計１０００グラム未満である。その結果、完成したウェブは、コーティング適用において向上したコーティング均一性を示すであろう。さらに、ウェブの完成特性を、処理中に存在する低ウェブ応力特徴によって、高めてもよい。たとえば、めっきプロセス中の張力をかけられたウェブが、著しいカールを有する完成したウェブをもたらすことがある。ウェブカールは、一般に、応力のない材料を、張力をかけられた基材にめっきまたは適用したときに生じる。ウェブカールは、その端縁上で置かれ、かつウェブ応力が加えられていないサンプルウェブ材料の測定された半径の逆数によって示される。カールのないウェブが、サンプルウェブの無限の半径によって示される。ウェブ上のより低いめっき張力が、大幅に低減した部分カールおよび低減した電位をもたらし、デリケートなウェブ構造が、ウェブの平面を越えて延在し、損傷されるようになる。
【００３８】
処理中のウェブの横方向の動きも、完成したウェブに望ましくない特徴を生じることがある。本発明によって用いられるウェブ取扱いプラクティスは、処理中のウェブの横方向の変位を著しく低減し、これは、完成したウェブの結果を高める。好ましくは、ウェブは、処理容器内で、０．２ｃｍ未満の横方向の変位を示す。
【００３９】
本発明のウェブ取扱いプラクティスは、処理中のより低いウェブ張力およびより平坦なウェブをもたらす。これは、許容可能な歩留まりで、従来のプラクティスが可能にするより低い有効モジュラスを有する製品の製造を可能にする。したがって、本発明は、当該技術分野において先に認識されたプロセスに対して、より薄いウェブ、代替材料、デリケートなウェブ、またはそれらの組合せの製造を可能にする。好ましいデリケートなウェブでは、本発明は、ウェブ上の加えられた応力を、デリケートなウェブの弾性降伏応力より低く維持することができ、それにより、ウェブの望まれない変形を防止することができる。
【００４０】
ウェブ上の低減した張力のため、本発明は、最も好ましくは、電着法に用いられる。本発明の目的で、電着は、一般に、たとえば、ポリマーの電気泳動堆積および金属の電気めっきなどの、電位を印加して基材上にコーティングを生じさせる、いかなるプロセスも含む。本発明において、処理容器に電着流体を充填してもよい。アノードが、カセットの少なくとも一部に取付けられている。ウェブは、プロセスにおいてカソードとして役立つ。次に、電荷をウェブに加えると、電着コーティングがウェブ上にめっきされる。当業者は、本発明のカセットが、アノードまたはカソードを含み、ウェブが、所望の処理用途の反対の電位として機能してもよいことを認識する。
【００４１】
図７は、本発明の使用によって、電着コーティングをウェブ上に適用する際に使用されるカセット１２０の分解図である。カセット１２０は、カセット１２０の処理容器内への配置を可能にするサイドレール１２２を含む。サイドレール１２２は、多数のマニホルド１２４の構造的支持を提供する。処理流体が、マニホルド供給パイプ１２６を通ってマニホルド１２４に供給される。マニホルド供給パイプ１２６は、Ｏリングシール１２７によって処理容器の側に配置された対応する連結ユニット（図示せず）に連結する。マニホルドは、処理流体を、マニホルドフェースプレート１２５を通して、対応する流体支持部１２８に供給する。アノードスクリーン１３０が、マニホルド１２４と流体支持部１２８との間、および対向するサイドレール１２２の外縁１３２の間に位置決めされている。任意のめっきマスク１３４が、好ましくは、サイドレール１２２の外縁１３２に取付けられた支持ブラケット１３６の使用によって、サイドレール１２２上に摺動装着されている。処理中にウェブ（カソード）とアノードスクリーンとの間に位置決めされたマスク１３４を使用して、電着コーティングの所定のパターンをウェブ上に設ける。
【００４２】
従来の電気めっき構成において、改良されたアノードとカソードとの間隔が、めっき厚さの均一性に影響を及ぼす１つの変数である。アノードを平坦に機械加工することができるので、本発明の水平方向のフェスツーンによって得られるクロスウェブ平坦度は、従来のプロセスに対して、明確なめっき均一性の利点をもたらす。さらに、処理容器内の機能流体エレメントは、特に、従来の電着法で用いられる堰流がなくなることによって、付加的な均一性の利点を可能にする。本発明は、クロスウェブ方向またはダウンウェブ方向で測定した場合に、標準偏差が約４％以下のコーティング厚さを得ることができる。従来の垂直方向のプロセスは、一般に、標準偏差が約７％より大きいコーティング厚さを有する。
【００４３】
図８は、本発明と関連する向上した電着コーティングを可能にする、ウェブとアノードとの特殊な関係を示す。交互の流体支持部１４０が、ウェブ１４２の両側に配置されている。アノードスクリーン１４４が、ウェブ１４２の近くに配置されている。マスク１４６も、ウェブ１４２の近くに選択的な位置に固定してもよい。図８に示された実施形態において、アノードスクリーン１４４は、マスク１４６に取付けられ、かつ、支持体１４８の使用によって所定位置に保持されている。支持体１４８は、マスク１４６に一体的に形成されている。流体支持部１４０からの流体流により、ウェブ１４２は、各流体支持部１４０のそばを通過するときにダウンウェブ方向にわずかに曲がり、それにより、ウェブ１４２のクロスウェブ剛性を与える。クロスウェブ剛性は、ウェブ上の低張力と関連して、低応力でウェブを均一にコーティングする能力を高め、それにより、望ましい完成したウェブ特徴を得る。
【００４４】
本発明を、次の非限定的な実施例でさらに説明する。
【実施例】
【００４５】
本実施例は、厚さ１ミルのポリイミドの、幅２０．３ｃｍ（８インチ）のウェブを使用した。ポリイミドウェブを、先に、厚さ２ミクロンの銅層でスパッタコーティングした。ウェブ輸送システムを一般に使用して、ウェブを、スルファミン酸ニッケルの処理容器（テクニック高速スルファミン酸ニッケル浴（Ｔｅｃｈｎｉｃ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｎｉｃｋｅｌ  Ｓｕｌｆａｍａｔｅ  Ｂａｔｈ））を通して搬送した。ウェブ輸送システムは、４セクション、すなわち、繰出しセクション、ペーサプルロールセクション、テンションプルロールセクション、および巻取り機セクションからなった。ウェブをこのシステムに通して、実質的に水平方向の経路をもたらし、かつ、ウェブを処理容器の上に配置した。ウェブ輸送システムは、従来のＰＩＤ制御装置を使用して、処理中にウェブ上の所望の張力を維持した。
【００４６】
繰出しセクションは、リゾルバフィードバックを備えた、コルモーゲン（Ｋｏｌｌｍｏｒｇｅｎ）ブランドのゴールドライン（Ｇｏｌｄｌｉｎｅ）モデル２０３シリーズ（Ｓｅｒｉｅｓ）モータを備えたコルモーゲンＢＤＳ４  ＡＣサーボ駆動装置（バージニア州ラドフォードのコルモーゲン・インコーポレイテッド（Ｋｏｌｌｍｏｒｇｅｎ  Ｉｎｃ，Ｒａｄｆｏｒｄ，ＶＡ））を使用する繰出しスピンドルを含んだ。従来のベイサイド（Ｂａｙｓｉｄｅ）ブランドのＰＧシリーズ遊星ギアボックス（ニューヨーク州ポート・ワシントンのベイサイド・ギアボックシズ・カンパニー（Ｂａｙｓｉｄｅ  Ｇｅａｒｂｏｘｅｓ  Ｃｏ．，Ｐｏｒｔ  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＮＹ）を繰出しスピンドルに連結して、低バックラッシュをもたらす。垂直吊りピボットダンサシステムを使用して、繰出しロールとペーサプルロールとの間でウェブ上の張力を調節した。ダンサ張力を、低摩擦空気圧シリンダによって加えた。ダンサピボットに結合された従来の回転式可変変位トランスデューサ（ＲＶＤＴ）が、ダンサ位置を検出した。
【００４７】
ペーサプルロールセクションは、複合プルロール／ステアリング／張力検知／アノードローラである。このアノードローラを駆動して、摩擦効果を低減した。このロールを、絶縁プラスチック取付台およびプラスチック結合を介して、機械から電気的に絶縁した。リットン・ポリ−サイエンティフィック（Ｌｉｔｔｏｎ  Ｐｏｌｙ−Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）ブランドのモデル＃ＡＣ４５９８スリップリング（バージニア州ブラックスバーグのリットン・ポリ−サイエンティフィック（Ｌｉｔｔｏｎ  Ｐｏｌｙ−Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｂｌａｃｋｓｂｕｒｇ，ＶＡ））を使用して、ロールを電源に電気的に接続した。耐腐食性のためのステンレス鋼機械的構成要素を備えた、ファイフ（Ｆｉｆｅ）ブランドのモデルＣＤＰ−０１−Ｍステアリングガイド（オクラホマ州オクラホマ・シティのファイフ・コーポレイション（Ｆｉｆｅ  Ｃｏｒｐ．，Ｏｋｌａｈｏｍａ  Ｃｉｔｙ，ＯＫ））を、ウェブステアリングに使用した。このガイドは、オフセットピボットガイド構成で実現した。従来の超音波ウェブ端縁センサまたは光学ウェブ端縁センサを、ウェブ位置決め検知に使用した。駆動システムは、エンコーダフィードバックを備えた、コルモーゲンＸＴシリーズサーボＡＣブラシレスサーボ−モータを備えた、コルモーゲンのモデルサーボスター（Ｓｅｒｖｏｓｔａｒ）ＳＣ増幅器からなった。マイクロン（Ｍｉｃｒｏｎ）ブランドのモデル番号ＡＴ１０シリーズ（マイクロン・ギアボックシズ（Ｍｉｃｒｏｎ  ｇｅａｒｂｏｘｅｓ）、ニューヨーク州ポート・ワシントンのトムソン・インダストリーズ・インコーポレイテッド（Ｔｈｏｍｓｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｐｏｒｔ  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＮＹ）の１部門）直線状（ｓｔｒａｉｇｈｔ  ｔｈｒｏｕｇｈ）低バックラッシュギアボックスを使用した。張力検知を、低抗力ローラが間に取付けられた、２つのＢＬＨブランドのＬＴＴ−０２０張力トランスデューサ（マサチューセッツ州カントンのＢＬＨエレクトロニクス・カンパニー（ＢＬＨ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏ．，Ｃａｎｔｏｎ，ＭＡ））によって行った。モデル３０８Ａ加算接合（ｓｕｍｍｉｎｇ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を備えた、ＢＬＨブランドのモデルボールドウィン（Ｂａｌｄｗｉｎ）２０１０張力増幅器（ｔｅｎｓｉｏｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を、信号調節に使用した。このセクションは、ラインペーサとして機能し、張力信号を監視のみに使用した。
【００４８】
図７に示されたのと同様のカセットを、ウェブを横切って、処理容器内に挿入することによって、ウェブを処理容器内に挿入して、フェスツーンを作った。このカセットは、図７に関して先に示され、説明されたように、アノードスクリーンと、流体支持部とを含んだ。カセットを処理容器内に確実に配置すると、従来の配管機構によってカセットに結合された流体送出システムを開始した。処理溶液中のウェブの全長は、約０．９２メートルであった。カセットアノードの片側のみが帯電されるので、ウェブの有効めっき長さは、約０．４６メートルであった。流体送出システムは、４８Ｃで、流体支持部を通して、１分あたり約２５６リットル（６４ｇｐｍ）または流体支持部表面１平方センチメートルあたり約５．３リットル（１平方インチあたり３ｇｐｍ）の割合で、スルファミン酸ニッケル溶液を循環させた。スルファミン酸ニッケル溶液からウェブ上にニッケルをめっきするために、１平方メートルあたり４３０アンペア（４０ＡＳＦ）の電流でウェブを帯電させた。ウェブは、１分あたり０．１５メートルの速度および１ｃｍあたり約０．９ニュートンの張力で搬送された。結果として生じる処理溶液中のウェブの有効滞留時間は、約３分であった。
【００４９】
処理容器を出ると、ウェブは、蒸留水ですすがれた。エアナイフを使用して、めっき後、ウェブの表面から処理溶液を除去するのを助け、別のエアナイフを使用して、すすぎ後、余分な水を除去した。次に、ウェブを、別の複合プルロール／ステアリング／アノードローラを通過させて、めっきプロセスと巻取りプロセスとの間の張力分離、ならびにステアリングおよび帯電を可能にした。
【００５０】
結果として生じるニッケルめっきウェブは、第２のダンサを通過し、繰出しセクションと本質的に同一である巻取り機スピンドルで収集された。
【００５１】
結果として生じるニッケルめっきウェブのニッケルコーティング厚さは、約２．２ミクロンであった。クロスウェブ厚さの標準偏差は、約１．９％であり、クロスウェブ厚さの範囲は、約５％であった。
【００５２】
本発明の一般原理の上記開示および先の詳細な説明から、当業者は、本発明に可能なさまざまな修正を容易に理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来のウェブ取扱いプロセスの等角図である。
【図２】本発明の方法を実施する装置の概略図である。
【図３】ウェブ上の片持ち特徴の切欠断面図である。
【図４】本発明で使用されるカセットの一実施形態の等角図である。
【図５】本発明とともに使用される流体支持部の一実施形態の切欠断面図である。
【図６】発明と関連して使用されるウェブ取扱いシステムの概略図である。
【図７】電着法での使用に適したカセットの分解図である。
【図８】処理中のカセットとウェブとのカソード／アノード関係を示す切欠断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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