记录磁带制造中用于平滑照相凹版涂层的方法和设备 本发明主要涉及使用照相凹版涂敷施涂可磁化层用来制造记录磁介质的方法和设备。本发明特别涉及用于平滑照相凹版和其它模制涂层的方法和设备。
大多数磁记录介质的可磁化层由有机粘合剂中的可磁化微粒的涂层组成。可磁化微粒一般最大尺度小于1μm。可磁化涂层应当一般为小于1.0mil(密尔)(25μm)的均匀厚度,并应当没有诸如针孔、条纹及颗粒结块等缺陷。涂层可由如同U.S.Pat.No.3,761,311(授于皮尔顿(Perringtong)等人)中所示的直接照相凹版涂敷器涂敷,其图1示出了被连续供以可磁化颗粒与粘合剂散剂11地一个料箱10。这是在照相凹版辊12的细槽中拾取的,该凹版辊由刮刀13刮除,使得基本上只是剩留的物料包含在槽中。上述的散剂由橡胶辊14压挤而与之接触,并转移到没有涂层的底片15上,该底片如箭头16所示以同照相凹版辊12相同的速度并在相同的方向运动。在蒸发装置的主要蒸发工序之前,涂层的压花图案被柔性片17平滑。然后被涂敷的底片在一对条形磁铁18之间通过以便使得在物理上可磁化颗粒一致,并继续到加热炉19以便干燥该涂层”(栏4行65到栏5行4)。
皮尔顿的专利没有说明柔性片17的平滑操作或给出有关其结构的任何信息。
1975年3月11日颁发给富士胶卷公司的日本专利No.50-22835涉及到已经由照相凹版涂敷所施涂的可磁化颗粒的湿涂层的平滑。该专利报告了两种塑料膜平滑片的试验,其工作的或者从动的边缘为(1)卷曲的或者(2)除了对角之外是平直的。与现有的矩形片相比这两种类型都提供了改进的平滑。在两个实验的第一个实验中,平滑片为厚度10μm、宽度30cm、长度12cm的聚合物(对苯二酸-乙二醇)。第二个实验中,平滑片为厚度20μm、宽度30cm、长度18cm的三乙基纤维素。日本专利′835还得出结论说,比较薄的平滑片比厚片更为有效,因为比较薄的平滑片使得与已涂敷的底件接触更好。
美国专利4,547,393(授予浅井等,转让给富士胶片公司)引证了日本专利公报No.96469/72和53631/74作为使用柔性片平滑一种高度黏性溶液涂层的先有技术。在浅井的专利中,在涂层受到磁场的作用时柔性片进行平滑。浅井的专利说:“柔性片的厚度是从大约4微米到120微米。用作为该片的材料包括:包含聚乙烯对苯二酸盐的聚酯薄膜;包含纤维素三乙酸酯和纤维素双乙酸酯的纤维素衍生物;聚碳酸酯纤维薄膜,聚酰亚胺薄膜;由聚乙烯,聚丙烯组成的聚烯薄膜;聚氯乙烯薄膜和聚偏二氯乙烯薄膜”(第3栏,第45-52行)。在该专利的图1中,柔性平滑片4安装在一个底座5上。“通过移动固定底座5的位置可防止在片4上所形成的纵向线或者条纹”(第3栏,第15-17行)。图2中,柔性平滑片11安装在辊12上。“在平滑区域处片的接触面积可通过在图2中箭头所示的方向转动辊12进行调节。可通过调节该接触面积而防止出现在片上的纵向线或者条纹”(第3栏,第28-32行)。
美国专利No.4,870,920(Kageyama等)使用了硬质平滑杆来平滑可磁化颗粒的湿涂层并引证了日本专利P.O.I.公报No.8646/1979"使用称为平滑杆的具有平滑表面的杆形硬质件,或者使用称为平滑刮板的具有平滑表面的可变形平板形硬质件的那种工艺"(第1栏,第33-38行)。然后该美国专利引证了日本实用新型公报No.6008/1980"使用所述的柔性片与杆的结合的一种工艺"(第1桩,第38-41行)。在这种结合中,“装有柔性片的杆在垂直相交于支撑的行进方向的方向上往复运动”(第1栏,第60-63行)。在Kageyama专利的平滑杆形成有槽7,该槽使得涂层横向运动而无需往复移动平滑杆。
转让给富士胶卷株式会社的日本专利公开No.昭60[1985]-57387,使用了固体平滑器3(图1)平滑可磁化颗粒的湿涂层。固体平滑器可由不锈钢形成而具有诸如′387公开的图2和3中所示那样的形状。
本发明提供了在磁记录介质的制造中涂层施涂于柔性基片[诸如二轴向聚合物(乙烯对苯二酸盐)薄膜]时,用于平滑可磁化颗粒与粘合剂的液态散剂的照相凹版或者其它模制的涂层的方法和设备。这种方法和设备生产的可磁化涂层具有均匀的厚度并实际上没有诸如针孔和条纹之类的缺陷。其原因之一在于操作者在平滑过程中易于调节该新型设备而及时纠正可能出现的任何缺陷。
简而言之,本发明的平滑设备包括用于连续平滑一个细长柔性的基带上可磁化细颗粒湿的照相凹版涂层的装置,该基带在张力下纵向行进。该平滑设备包括:
(a)固定装置,
(b)在一端固定到固定装置上的柔性薄膜,其相对的另一端任其自由地对湿涂层拖动,这样引起柔性薄膜在其固定端和柔性薄膜与涂层的交会处之间形成一个弧线,
(c)用于沿着穿越柔性薄膜的全幅宽横向延伸的直线向涂层转折柔性薄膜的弧形部分的装置,以及
(d)用来移动该转折装置而改变横穿直线的位置以调节直线处的弧线曲率半径的装置(诸如一个扁平金属板)。该新型平滑设备最好还包括:
(e)用来保持柔性薄膜的自由端与湿涂层沿涂层的全幅宽接触的装置。帮助保持柔性基带处于扁平的特别保持装置(e)在以下附图的讨论中揭示。这种保持装置在有可能引起基带横向起皱的情形下是特别需要的。起皱在以下情形下更易于发生,即当基带很薄,例如厚度薄于0.4密尔(10μm)时,或者当基带上的张力高时,或者当柔性薄膜的拖动降低使得横向线基带的向上游张力接近零时。而且,起皱还易于在超过普通的高带速的情形下出现,为了尽量降低生产磁记录介质的成本这种带速是必要的。
在通过拖动柔性薄膜的自由端而平滑湿涂层时,用来移动的装置可使得有经验的操作者进行精确的调节以防止重复出现已经平滑的涂层中的可能出现的缺陷。
柔性薄膜最好为双轴向聚合薄膜。其尾边缘最好是直的,因为直缘能够精确而经济地形成而不会有毛刺或其它缺陷,否则这些缺陷会导致涂层的不完美。尾边缘可以具有其它形状,但是那将比较难以保证防止那些缺陷。当柔性薄膜具有直的尾边缘时,固定装置应当保持其尾边缘基本上垂直于基带的纵向延伸。
一种较佳的柔性薄膜为双轴向聚合(乙烯对苯二酸盐)薄膜。其它可用的柔性薄膜包括聚碳酸酯纤维、聚酰亚胺、聚烯薄膜、聚氯乙烯、和聚偏二氯乙烯薄膜。柔性薄膜应当具有50到1000 1b/in2(345到6900MPa)的挠性模量(ASTM测试方法D790)。具有该范围的挠性模量可用的挠性聚合薄膜厚度为1到10密尔(25到250μm)。挠性薄膜厚度最好从2到7密尔(50到75μm)。
新型设备的固定装置最好安装两片柔性薄膜,并包含用于平滑其一柔性薄膜的湿涂层的装置同时另一柔性薄膜收回。这允许不中断制造过程替代柔性薄膜的磨损件。
附图中,其所有的图示都是示意性的:
图1是根据本发明用于连续向柔性基带施涂可磁化颗粒与粘合剂液态散剂的涂层并平滑湿涂层的直接照相凹版设备的透视图;
图2是图1的设备的一个子组件的放大的平面图,表示平滑湿涂层的柔性薄膜的尾边缘的预应力法;
图3是在子组件用来平滑湿涂层时沿图2的直线3--3的剖视图
图4是本发明可替代图1-3的子组件的一个第二子组件的平面图;
图5是当子组件用于平滑一湿涂层时沿着图4的直线5--5的剖视图;
图6是穿过本发明的第三子组件的中央剖视图,这可替代图1-3的子组件并表示用来平滑湿涂层;以及
图7是穿过一个装置的中央剖视图,该装置不用中断制造过程能够使磨损的一条柔性薄膜被替换。
参见图1,直接照相凹版涂器的料盘10被连续地供以可磁化颗粒与粘合剂的液态散剂11。该散剂在照相凹版辊12的细槽中被拾取,该凹版辊由刮板13刮除使得基本上只有遗留的物料包含在槽中。弹性辊14向照相凹版辊12压挤柔性基带15,这样照相凹版辊按同照相凹版辊相同的速度和相同的方向驱动弹性辊及基带。于是,湿涂层16(凸起)基本上按照相凹版槽的镜像模式被沉积到基带上。
基带15在其从照相凹版辊12和弹性辊14之间的辊隙出来时基本上是水平运动的。然后,其未涂敷的表面接触到偏移导辊17,其位置可垂直调节以提供对垂直于照相凹版辊与弹性辊中心联线的直线呈-20°到45°度的偏移角度α。有时通过对偏移角度α小的调节可消除凸起中的较小的缺陷。在挥发装置中的主要蒸发之前,湿涂层模式由在横跨涂层的全幅宽伸展的柔性薄膜19的矩形片的自由端18平滑。柔性薄膜的另一端由固定装置20固定(见图2和3),使得自由端18对涂层拖动,这样引起柔性薄膜在其固定端与湿涂层同柔性薄膜交会之间形成一个弧线。有涂层的基带在一对物理上使得可磁化颗粒一致的条形磁铁22之间通过,并由拉动辊23拉动,这样在基带中形成反向张力。然后基带通过加热炉24干燥涂层。
固定装置还固定住扁平的、硬质的矩形板的背撑杆21,其外部边缘21a为直的并横跨柔性薄膜的全幅宽与柔性薄膜正交地接触,这样降低了柔性薄膜19由直边缘接触处的弧线的曲率半径。扁平板21的直边缘21a可在基带穿过的方向处为某种圆形化,但是其圆度应当对直边缘21a弯折柔性薄膜的曲率半径基本没有影响。
如图2和3中可见,固定在固定装置20上的是具有包括一对扁平夹板26a和26b的夹持器的子组件25。柔性薄膜19和扁平板21都已经在该夹板之间就位并移动到与中心螺栓28接触,然后该螺栓被紧固。两个旁侧螺栓30设置在靠后,使得当柔性薄膜的中心由中心螺栓28停止时,其每一伸出的边缘32和33可被向后拉动一个达柔性薄膜19的宽度的0.5%大的距离。旁侧螺栓30在每一伸出的边缘32和33由一个人的手指拉动时被紧固,这样在张力下推动柔性薄膜的自由端18使得其原来直线的后尾边缘35变为稍微弯曲的(图2中已经加以夸大了),然后中间螺栓36被紧固。弯曲后尾边缘35的张力作用在于保持柔性薄膜19的自由端与湿涂层16横穿其全幅宽接触,这样有助于维持基带15平坦。这样做,当涂层较宽或者当基带以高速行进时是特别重要的。
如图1所示,偏移导辊17使得跨过上游导辊37和下游导辊38之间的间距的基带改换方向。基带在上游导辊和柔性薄膜19与湿涂层最初接触线之间的行进距离最好是从0.25到6英寸(0.6到15cm)。如果该距离明显小于0.25英寸(0.6cm),则上游导辊的缺陷可能导致湿涂层16的缺陷。另一方面,如果该距离明显大于6英寸(15cm),则基带可能在它由柔性薄膜的自由端18接触之处不能适当地被支撑,这种情形下被平滑的涂层16可能横向厚度不均匀。由于同样的原因,上游导辊和下游导辊之间的间距不应超过50英寸(125cm),但是该间距应当至少为3英寸(7.5cm)。
固定装置20在平滑过程中是可调节的,可以以微米精度水平地、垂直地并可回转地移动,同时保持扁平夹板26a和26b的开口基本上平行于湿涂层16向其横向伸展。这能够使得有经验的操作者调节柔性薄膜19由平板21的直边缘21a接触之处的弧线部分的曲率半径。这样的调节可防止被平滑的涂层中可能出现的缺陷重复发生。操作者最好能够调节直边缘的位置以便改变曲率半径为从0.03到0.5英寸(0.075到1.25cm)。如果曲率半径明显地小于0.03英寸(0.075cm),则柔性薄膜可能会将部分涂层16磨除。另一方面,如果曲率半径明显地大于0.5英寸(1.25cm),则湿涂层可能不能被平滑到基本没有缺陷的程度。
柔性薄膜的自由端18应当对湿涂层拖动从0.25到30英寸(0.6到74cm)的一段长度。拖动的长度最好从0.5到20英寸(2到50cm)。在这个范围之下,会有薄膜不能平滑涂层使之具有均匀厚度以及基本没有缺陷的危险。在该范围之上,则拖动可能太大而造成直边缘21a的基带15的上游中的张力不希望的大幅度降落。
在图4和5的子组件40中,与图1-3共同的元件标号相同。背撑条由一个扁平的、硬质的、矩形板41加一个柔性薄片42组成,这两者都由夹板26a和26b与柔性薄膜44的矩形片一同固定,柔性薄膜44可以与图1-3的柔性薄膜19相同,但是其边缘不向旁侧螺栓30后拉。柔性薄膜42的外边缘45基本上压向柔性薄膜44的横向全幅宽。因为外边缘45是凸起的,其作用是在于保持柔性薄膜44的自由端与湿涂层16接触,这样有助于保持基带15平坦。为此目的的有效性,凸起边缘45的曲率半径应当不大于60英寸(150cm),并最好至少为20英寸(50cm)。
柔性薄片42的刚性应当至少与4密尔(100μm)厚的双轴向聚合(乙烯对苯二酸盐)薄膜的刚性同样大,并至少与柔性薄膜44的刚性同样大。因为柔性薄片42相对地坚硬并向平板41之外只伸出一个短距离,它被拖动力弯曲得很小,因而能够使得凸起边缘45相当精确地定位。
当子组件40的扁平的硬质板41的自由边缘为凸起时,可取消柔性薄片42,因为硬质板的凸起边缘能够起到保持柔性薄膜19的自由端与湿涂层16横穿其全幅宽接触的作用。当硬质板41具有凸起边缘时,其曲率半径最好在20到60英寸(50到150cm)。
图6在子组件60中,与图1-3相同的元件具有相同的标号。子组件60不同于图1-3的子组件25之处是(除了柔性薄膜19的矩形片与扁平的矩形板21之外),具有固定在夹板26a和26b之间的一个矩形柔性薄片62。类似于柔性薄片42,矩形柔性薄片62应当至少为4密尔(100μm)厚的双向聚合(乙烯对苯二酸盐)薄膜同样的刚性并应当至少为柔性薄膜64同样的刚性。柔性薄片62的自由端基本上横穿其全幅宽紧靠在柔性薄膜19的自由端18上,并具有类似于图4的柔性薄片42凸起边缘45的凸起边缘65。凸起边缘45所起的作用在于保持柔性薄膜64的自由端与湿涂层16横穿其全幅宽的接触。
图1-3的每一个柔性薄膜19,图4-5的柔性薄膜44,以及图6的柔性薄膜64的每一个最好为厚度1到5密尔(25到125μm)的双轴向聚合物薄膜;以及图4-5的柔性薄片42与图6的柔性薄片62的每一个最好为厚度4到16密尔(100到400μm)的双轴向聚合物薄膜。
图7中,在固定装置70的每一端是一对与图3的夹板26a和26b相同的扁平夹板,并可将柔性薄膜的自由端置于上述与图2相关的张力之下。在该固定装置的一端,一对夹板72a和72b夹持着柔性薄膜73的第一片和一个扁平的、硬质的、矩形板74。在该固定装置的另一端,一对夹板76a和76b夹持着柔性薄膜77的第二片和一个扁平的、硬质的、矩形板78。在固定装置的中心是一个可按180°的增量被旋转(按图7中箭头80所示的反时针方向)360°的轴79,使得能够替换被磨损的柔性薄膜件。在每一180°旋转期间,固定装置70应当停下来前后(箭头82)移动新的柔性薄膜件使其精确地进入到与磨损的薄膜件原来所占有的相同位置。在每一旋转之后,远处的夹板对能够易于由操作者打开而替换磨损的件。
固定装置70的旋转可由三个步进电机(未示出)的第一个控制,其前后运动可由步进电机的第二个控制。第三个步进电机允许操作者调节上游导辊37与柔性薄膜73的件之间的间距(箭头84)。
该新型平滑设备最好包括用于在拼接通过期间自动旋转固定装置的装置,该装置能够调节以实现每一拼接处或在n个拼接经过之后的旋转,其中n是全部的数目。该固定旋转装置可包括:
(1)用于测量已经涂敷的基带从拼接形成装置到平滑设备所经过的距离的装置,
(2)用于计算对于拼接经过该距离所需要的时间t的装置,以及
(3)在时间t之前打开重叠一个瞬时的装置。
旋转和再啮合应当是迅速的,使得湿涂层没有被平滑而通过的只有很小的长度。
实例1
如图1-3所示的设备已经用于制造磁记录介质,但是以图4-5的子组件40替换了子组件25。柔性薄膜44为5密尔(125μm)厚12.5英寸(30cm)宽的双轴向聚合(乙烯对苯二酸盐)薄膜。它从夹板伸出为2.5英寸(6.35cm)。平板41为厚度0.05英寸(0.13cm)黄铜,并且它从夹持器的夹板伸出1.5英寸(3.8cm)。柔性薄片42为5密尔(1.27μm)厚与柔性薄膜44同样宽的双轴向聚合(乙烯对苯二酸盐)薄膜。其凸起边缘45的曲率半径为37.5英寸(95cm)。凸起边缘从夹持器的夹板伸出1.9英寸(4.8cm)。上游与下游导辊37与38之间的跨距为6.25英寸(16cm),而从上游导辊37到柔性薄膜44与涂层起始接触之间的距离为3.5英寸(8.9cm)。
该设备用于向0.26密尔(6.6μm)厚12.5英寸(31.8cm)宽的双轴向聚合(乙烯对苯二酸盐)薄膜组成的柔性基带施涂可磁化涂层。连续向照相凹版辊施涂的是甲基乙基酮中聚氨基甲酸乙酯粘合剂溶液中的针状Fe2O3颗粒的散剂,同时基带以300ft/min(91.5m/min)的速度行进。散剂的固体含量为36%,黏度为10000sec-1下剪率为28cps。该涂敷设备包括一个钢质刮板用于从齿刃刮除散剂。偏移导辊被调节以便设置偏移角度α为2°。模制的涂层已经消除了凸起(即涂层相邻的隆起部分由施涂的散剂相互连接)。由上述的平滑设备平滑、磁定向及干燥之后,所得到的可磁化层具有0.065密尔(1.65μm)的均匀干燥的厚度,并且不论在显微镜下检查还是用来记录和重放信息,实际上没有缺陷。
实例2
按照与例子1相同的方式制成磁记录介质,所不同在于(1)用图6的子组件60替换子组件40,(2)使用厚度0.18密尔(4.5μm)的柔性基带,(3)基带以速度250ft/min(76m/min)行进。其柔性薄膜19及矩形板21分别与例子1的柔性薄膜44及板41相同。其柔性薄片62为7密尔(18μm)厚12.5英寸(31.8cm)宽的双轴向聚合(乙烯对苯二酸盐)薄膜。其凸起边缘65的曲率半径为37.5英寸(95cm)。凸起边缘从夹持器的夹板伸出1.75英寸(4.45cm)。
由上述的平滑设备平滑、磁定向及干燥之后,所得到的可磁化层具有0.062密尔(1.57μm)的均匀干燥的厚度,并且不论在显微镜下检查还是用来记录和重放信息,实际上没有缺陷。