CN1080913C - 压辗磁记录介质的树脂滚筒及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压辗磁记录介质的树脂滚筒5,其热固成形外层的表面部分的弹性压缩模量(E’)在50-150℃温度和10Hz频率下为5×1010-4×1011dyn/cm2,表示弹性压缩模量与泊松比(ν)之间关系的表达式(1-ν2)/E’的值在同样条件下为2×10-12cm2/dyn-2×10-11cm2/dyn。
Description
本发明涉及用于压延磁记录介质的树脂滚筒及其制造方法。
一般在磁记录介质的制造中,普遍的做法是将磁层涂覆在基膜上并随后进行压辗。
一般在磁记录介质制造过程中,当磁记录介质在镜面金属滚筒和与之相对的诸如树脂滚筒之类的弹性滚筒之间通过时施予较高压轧压力而被压辗以消除磁层中的空洞,从而制出光滑表面的磁记录介质并提高磁层的密度。在这种情形中,磁记录介质的磁层一侧与金属滚筒相接触。
例如美国专利No.4,100,326揭示了一种制作磁记录介质的方法,非磁性基带通过压碾滚筒之间被涂敷上磁粉,该滚筒的硬度大于70°肖氏硬度并且压碾力在50kg/cm到500kg/cm之间。
近年来磁记录介质的信号密度已经得到了明显的提高。为了获得高密度磁记录介质,必须将以高密度填充了磁粉的磁涂层敷在基膜上,从而提高磁通量密度。但是,如果增加磁粉量,就难以消除磁层在溶剂干化时生成的空洞,并且由于磁涂层硬度提高了,所以在常规辗压条件下也难以获得表面足够光滑的磁层。
因此,为了把上述用磁粉填充成高密度的磁涂层的表面做得光滑并完全消除空洞,必须在压辗操作时应用更高的温度和更高的压轧压力。
因此,对压辗用的树脂滚筒要求能在更高的温度下使用并能提供更大的压力。
对于压辗用树脂滚筒要求具备以下特性:
(1)滚筒表面有令人满意的高度平滑度。
(2)硬度,特别是表面硬度要高。
(3)耐热性。特别是滚筒对热膨胀或自热熔化较少变形的耐热
(4)承受住金属滚筒施加的高压轧压力以避免滚筒开裂或断裂的压缩强度。
(5)滚筒上无针孔。
但在带普通的压辗磁记录介质的树脂滚筒中,滚筒性能有限,所以压轧宽度(即压轧面积)不可避免地较大。因此,就施加压力而言(即施加到压轧表面单位面积上的压力),单位面积压力无法满足近来对高密度磁记录介质的要求。而且,为了提高加工效率,当在更高温度下加热或增加压机载重以获得较大的单位面积压力时,压辗宽度(即压轧面积)会进一步扩大,从而在压轧表面难以获得有效的单位面积压力。
本发明的一个目标是提供一种压辗磁记录介质的树脂滚筒,其压辗宽度在同样的负载下比现有技术的小,即使在高温负载下其压辗宽度也不会增加,从而提供大得多的单位面积压力,其表面光滑且硬度高,具有更胜一筹的压缩强度和耐热性并且没有针孔。
本发明的另一个目标是提供一种低成本、高效率制造上述的高性能辗压磁记录介质树脂滚筒的方法。
本发明的另一个目标是提供一种采用上述高性能树脂滚筒作弹性滚筒的压辗装置。
按照本发明的压辗磁记录介质的树脂滚筒包含:一个金属滚筒芯(1);以及一层热固成形树脂外层(3);其中:所述热固成形树脂外层的表面部分均匀填充有高百分比含量的无机粉末,所述无机粉末的含量为重量百分比60%-95%,平均颗粒直径为0.05-50.0μm,填充高百分比含量无机粉末的表面部分的厚度为0.5~20毫米,所述热固成形树脂外层的所述表面部分的表面粗糙度(Ra)不超过0.5μm,压缩弹性模量(E′)在50-150℃温度和10Hz频率下为5×1010-5×1011dyn/cm2。
按照本发明的另一压辗磁记录介质的树脂滚筒包含:一个金属滚筒芯(1);以及一层热固成形树脂外层(3);其中:所述热固成形树脂外层的表面部分均匀填充有高百分比含量的无机粉末,所述无机粉末的含量为重量百分比60%-95%,平均颗粒直径为0.05-50.0μm,填充高百分比含量无机粉末的表面部分的厚度为0.5~20毫米,所述热固成形树脂外层的所述表面部分的表面粗糙度(Ra)不超过0.5μm,并且表示压缩弹性模量(E′)与涉及代表压轧宽度的赫兹方程的泊松比(ν)之间关系的表达式(1-ν2)/E′,在50-150℃温度和10Hz频率下的取值范围为2×10-12cm2/dyn<(1-ν2)/E′<2×10-11cm2/dyn。
按照本发明的制造压辗磁记录介质的树脂滚筒的方法包含下列步骤:将热固成形原材料和平均颗粒直径为0.05-50.0μm的无机粉末的混合物注入旋转注模用圆柱形模具,通过旋转注模形成一层在表面部分无机粉末重量百分含量为60%-95%、表面部分厚度为0.5~20毫米并且表面粗糙度(Ra)不超过0.5μm的热固成形树脂外层空心圆柱体,其中在所述热固成形树脂外层表面部分,表示压缩弹性模量(E′)与涉及代表压轧宽度的赫兹方程的泊松比(ν)之间关系的表达式(1-ν2)/E′,在50-150℃温度和10Hz频率下的取值范围为2×10-12cm2/dyn<(1-ν2)/E′<2×10-11cm2/dyn;将一个金属滚筒芯配入所述外层空心圆柱体,并使所述滚筒芯和所述外层空心圆柱体连为一体。
按照本发明的压辗磁记录介质装置包含金属滚筒和前述树脂滚筒,并利用所述金属滚筒与树脂滚筒之间的碾压压力完成磁记录介质的碾压。
上述温度和频率测量的条件设定得尽可能接近压辗树脂滚筒使用时的条件。温度一般在50-150℃,而更好的是50-200℃。
频率设定为10赫兹。选择该数值的理由如下。如果压辗树脂滚筒的圆周设定为1m而转动速度为300m/min,则滚筒转速为300rpm,并且对应此转速的频率为5Hz,但是,如果压辗树脂滚筒被两个金属滚筒挟持,则每转一周滚筒表面部分两次经过夹端,因而将频率设定为10Hz。
前面如果压辗树脂滚筒热固成形树脂外层的表面部分的记忆弹性模量(E′)不大于5×1010dyn/cm2,压轧宽度变得过大,结果单位面积压力与现有技术的相同,因而不是很好。如果记忆弹性模量(E′)超过5×1010dyn/cm2,则压轧宽度变得较小,而得到更大的单位面积压力。但是,由于记忆弹性模量(E′)过大,被处理材料的上下起伏无法被滚筒表面吸收,不利于均匀压制。因此,也不是很好。
构成压辗树脂滚筒外层的热固成形树脂包括例如环氧树脂,聚氨基甲酸酯树脂、聚异戊二烯树脂、交联聚酰胺酯树脂、不饱和聚酯树脂和邻苯二甲酸二丙烯树脂。从耐用性、耐热性和模塑性上考虑,环氧树脂和交联聚酰树脂比较好,特别是环氧树脂。
上面提及的金属滚筒芯由诸如铁、钢、不锈钢或铝之类的金属组成。其条件是温度在500-150℃之间,频率为10Hz。
在上述表达式中,E′表示树脂滚筒热固成形树脂外层表面部分的记忆弹性模量,而ν表示表面部分的泊松比。
这里,在两个滚筒互相平行接触并在轴向承受单位长度载重(P)时,压轧宽度通常可以用赫兹方程表示为
压轧宽度
N:压轧宽度
R1:第一滚筒半径
R2:第二滚筒半径
P:单位长度负载
ν1:第一滚筒泊松比
ν2:第二滚筒泊松比
E1:第一滚筒弹性模量
E2:第二滚筒弹性模量
π:圆周率
前面,如果第一滚筒为压辗树脂滚筒而第二滚筒为金属滚筒,则可以看到,在两个滚筒半径(R1、R2)和负载(P)为常数的前提下,压轧宽度(N)正比于(K1+K2)的平方根。
考虑到树脂滚筒与压轧宽度之间的关系,(1-ν1 2)/E1的数值影响着压轧宽度(N)。
换句话说,树脂滚筒表面的(1-ν1 2)/E1值越小,则压轧宽度(N)越小。
前述是静力学条件下的理论。考虑到实际使用中的滚筒,必须将弹性模量(E1)视作动态弹性模量,即记忆弹性模量。
一般认为,温度与压辗树脂滚筒的压缩弹簧模量(E′)之间存在重要的关系。但是,却没有考虑到泊板比(ν)。根据上述理论,发明人认识到温度、记忆弹性模量(E′)和泊松比(ν)之间关系的重要性,并且经过广泛的研究发现,用作压辗磁记录介质并提供所需压轧宽度的树脂滚筒的值在下述范围内:
2×10-10cm2/dyn<(1-ν2)/E′<2×10-11cm2/dyn这里,如果表示压辗磁记录介质的树脂滚筒的记忆弹性模量(E)与泊松比(ν)之间关系的表达式(1-ν2)/E′的值小于2×10-12cm2/dyn,则被处理的材料的上下起伏无法被滚筒表面吸收,不利于均匀压辗,因此不是很好。
而且,如果表达式(1-ν2)/E′的值超过2×10-11cm2/dyn,则压轧宽度过大,只能得到与现有技术相同的单位面积压力,因此也不是很好。
比较好的是,表达式(1-ν2)/E′的值至少为5×10-12cm2/dyn,而更好的是至少为6×10-12cm2/dyn。比较好的是其最高为1.8×10-11cm2/dyn,而更好的是最高为1.5×10-11cm2/dyn。
这里,温度测量条件如上所述为50-150℃。比较好的温度是50-180℃,而更好的是50-200℃。
基于上述同样的理由,将频率设定为10Hz。
按照本发明,由于表示树脂滚筒热固成形树脂外层表面部分的记忆弹性模量(E′)与泊松比(ν)之间关系的表达式(1-ν2)/E′的值较小,所以压轧宽度可以更小,而且即使在高温下也能保持表达式(1-ν2)/E′的值较小,所以压轧宽度可以保持得较小。
热固成形树脂外层厚度大约为5-50mm。
在按照本发明的压辗磁记录介质的树脂滚筒中,热固成形树脂外层中通常填充无机粉末,其表面均匀填充高百分含量的无机粉末,其重量百分比为60-95%。
这里,无机粉末包括碳黑、石英粉、硅粉、二氧化硅、碳化硅、玻璃粉末、铝、二氧化钽、钛酸钾、氢氧化铝、碳化钙、碳化锰、滑石、陶土、玻璃珠、膨土岩、铁粉、铜粉、铝粉和氧化铁粉。
无机粉末颗粒平均直径为0.05-50.0μm。
由于树脂滚筒热固成形树脂外层表面部分均匀地填充了高百分含量的无机粉末,弹性滚筒具有高强度、高硬度和高压缩模式,所以压轧宽度可以做得较小。
如果树脂滚筒热固成形树脂外层表面部分的无机粉末重量百分含量小于60%,就无法达到必要的强度、硬度或弹性模量。如果无机粉末含量超过百分含量95%,热固成形树脂树脂和无机粉末悬浮片状混合物的粘度太高,很难通过注模形成滚筒的热固成形外层,并且也很难在注模时去除空气,结果会在热固成形树脂外层内产生针孔,因而也不是很好。
比较好的是,无机粉末重量百分含量的下降至少是65%,更好的是至少是70%。上限比较好的是不超过85%,更好的是80%。
如果无机粉末颗粒的平均直径小于0.05μm,则热固成形树脂材料和无机粉末的悬浮体状混合物的粘度太高,很难通过注模形成热固成形滚筒的外层,并且也很难在注模时去除空气,结果会在热固成形树脂外层产生针孔,因而不是很好。而且,如果无机粉末颗粒的平均直径超过50.0μm,则滚筒表面的光滑度下降,因而也不是很好。
比较好的是,无机粉末颗粒平均直径的下限至少是0.1μm。其上限比较好的是最大30μm,而更好的是最大10μm。
填充了高百分含量无机粉末的热固成形树脂外层表面部分的厚度比较好的是至少为0.5mm,更好的是至少为1.0mm。
这里,如果填充了高含量无机粉末的热固成形树脂外层表面的厚度小于0.5mm,则压辗部分受到受低硬度的内部热固成形树脂层的影响,因而不是很好。虽然对填充了高含量无机粉末的热固成形树脂外层表面部分的厚度不规定特别的上限,但合适的厚度最多不超过20mm。
而且,在按照本发明的压辗磁记录介质的树脂滚筒中,就肖氏D硬度而言,热固成形树脂外层表面部分的硬度不是小于95°而是小于100°。
如果热固成形树脂外层表面部分的肖氏D硬度小于95°,则压轧宽度过大,不足以提供单位面积压力。硬度比较好的是96°。严格地讲,硬度不可能达到100°。但是,硬度应尽可能接近100°。
在按照本发明的压辗磁记录介质树脂滚筒中,热固成形树脂外层表面部分的表面粗糙度(Ra)一般不大于0.5μm,比较好的是不超过0.2μm,而更好的是不超过0.1μm。这里,表面粗糙度(Ra)即JIS(日本工业标准)BO601定义的算术平均粗糙度(Ra)。热固成形树脂外层表面部分应尽量平滑。但是,实际上很难使树脂外层表面部分的表面粗糙度(Ra)小于0.01μm。如果热固成形树脂外层表面部分的表面粗糙度(Ra)超过0.5μm,滚筒表面的平滑度下降,无法使磁记录介质的表面做得平滑,因而不是很好。
按照本发明的压辗磁记录介质的树脂滚筒进一步在金属滚筒芯外周表面上提供了由浸渍有热固成形树脂的纤维材料构成的增强纤维粗缠绕层。在金属滚筒芯的周围用浸渍有热固成形树脂的纤维材料形成增强纤维粗缠绕层。
使用的纤维材料可以由无机纤维可有机纤维构成。最好是使用诸如玻璃纤维、碳纤维或金属纤维之类坚硬、弹性恢复能力了、与树脂结合性能好并具有较高紧固力的无机纤维。也可以采用诸如聚酰胺纤维、芳烃聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚酯纤维、酚醛纤维或丙烯酸纤维一类的有机纤维。
纤维材料可以是绒毛状、粗纱、布料等样式。考虑到滚筒做成的强度,最好是采用布料粗纱、布粒混纺材料。
浸渍纤维材料的热固成形树脂有环氧树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二丙烯树脂、聚氨基甲酸酯树脂等。这类热固成形树脂包括热固成形树脂和冷固成形树脂。
诸如石英、玻璃珠、氢氧化铝、陶土粉、硅粉或碳酸钙之类无机粉末可以作为填充剂加入热固成形树脂。无机粉末颗粒平均直径为1-20μm,比较好的是5-100μm。这里,颗粒平均直径小于1μm的粉末较难买到,成本较高,因此,不是特别可取。不过,如果直径超过200μm,很难保证树脂均匀性。
还可以用非织造纤维作粗缠绕层。例如,在前述浸渍了包含填充剂的热固成形树脂的布带或粗纱与布带混合物的外侧表面部分上,可以缠绕一层同样浸渍了混合填充剂热固成形树脂的非织造纤维并紧密结合作为粗缠绕层。
这种非织造纤维由于整体均匀,所以具有紧紧围住无机材料的功能。所用非织造纤维可以由诸如聚酯纤维、酚醛纤维或丙烯酸纤维之类有机纤维或诸如玻璃纤维或金属纤维之类无机纤维组成。比较好的是非织造纤维采用带状样式。
粗缠绕层总体厚度为1-50mm。如果厚度小于1mm,该层强度不够,施加在滚筒芯上的紧固力较小,因而不适于使用。另一方面,如果厚度超过50mm,强度不会相应增加而成本增加,因而也不是很好。考虑到滚筒强度、滚筒芯的紧固力等,粗缠绕层总体厚度比较好的是在2-15mm范围内。
在滚筒芯的外侧表面上这样形成的粗缠绕层定位于滚筒芯和热固成形树脂外层之间,并使这两部分贴紧,由于增强了对滚筒芯的紧固力,所以避免从滚筒芯上分离。
达到本发明上述目标的途径是采用压辗磁记录介质的树脂滚筒的制造方法,其中热固成形树脂原材料和颗粒平均直径为0.05-50.0μm的无机粉末的悬浮状混合物被注入旋转的圆柱形模具内,通过旋转注模在其表面部分形成一个包含无机粉末含量为60-95%重量的热固成形树脂外层空心圆柱体,金属滚筒芯塞入外层空心圆柱体内,并且使它们紧贴在一起。
这里,比较好的是和金属滚筒芯和外层空心圆柱体之间的环形间隙注入粘合剂并使其凝固,从而使滚筒与外层空心圆柱体由粘合层固定在一起。
按照本发明的压辗磁记录介质的树脂滚筒制造方法,比较好的是包括在金属滚筒芯外侧表面上形成一层由前述浸渍有热固成形树脂的纤维材料组成的增强纤维粗缠绕层的步骤。
以下借助附图描述按照本发明的压辗磁记录介质的树脂滚筒的制造方法。
首先,如图1所示,用浸渍有热固成形树脂的纤维材料以一定厚度缠绕于金属滚筒芯外侧表面上,从而形成增强纤维粗缠绕层2。金属滚筒芯1形成于诸如不锈钢之类金属上,由于粗糙表面有利于滚筒芯1与粗缠绕层2之间紧密结合,所以最好是通过喷砂或形成多个螺旋槽的方法使其外侧表面粗糙。
区别于上面,制备图2所示热固成形树脂的外层空心圆柱体3。做法是向旋转注模的圆柱体模具注入热固成形树脂原材料和平均颗粒直径为0.05-50.0μm的无机粉末的悬浮状混合物,进行旋转注模,从而使表面部分3a含有规定含量的无机粉末,并以规定的温度凝固热固成形树脂。这样就形成了热固成形树脂的外层空心圆柱体3。
热固成形树脂的凝固温度取决于所用的树脂类型。如果树脂为热固成形的类型,凝固温度一般为100-300℃,如果树脂为冷固成形类型,则在室温实现反应和凝固。
这样,通过旋转注模就可以获得在其表面部分3a含有规定量的无机粉末、表面光滑度好、硬度较高、压缩强度和耐热性优越以及无针孔的热固成形树脂外层3。之后,如图3所示,热固成形树脂外层3配合包有增强纤维粗缠绕层2的金属滚筒芯1,并向粗缠绕层2和外层空心圆柱体3之间的环形空隙注入粘合剂,粘合剂在规定温度下凝固,增强纤维粗缠绕层2和外层空心圆柱体3配合后用粘合层4粘合在一起,从而制造出按照本发明的压辗磁记录介质的树脂滚筒5。
从耐热性、耐压性考虑,可用作粘合剂的有环氧树脂、不饱和聚脂树脂、邻苯二甲酸二丙烯树脂等。
粘合剂的凝固温度通常为20-150℃。最好是将粘合剂的凝固温度的置为与压辗磁记录介质的树脂滚筒5使用时的表面温度相近。这样做的理由是,树脂滚筒5在使用时消除了热固形树脂外层3的残余应力,使热固成形外层3即使在高压时也不易断裂。
在上述按照本发明的压辗磁记录介质的树脂滚筒中,热固成形树脂外层表面部分在温度为50-150℃,频率为10赫兹(Hz)下具有从5×1010-5×1011dyn/cm2的较高的记忆弹性模量,而且代表记忆弹性模量(E′)和泊松比(D)之间关系的表达式(1-ν2)/E′的值低达2×10-12cm2/dyn<(1-ν2)/E′<2×10-11cm2/dyn,从而使压辗树脂滚筒的压轧宽度做得更小,并且在相同负载下,压轧宽度比现有技术的更小。换句话说,可以获得较大的单位面积压力。因此,按照本发明的树脂滚筒,其磁记录介质表面比较光滑,并且完全可以实现通过在记录介质通过滚筒时施加较高的压辗压力提高磁层密度之类的加工。
按照本发明的压辗磁记录介质的树脂滚筒的制造方法,通过旋转注模模塑热固成形树脂原料和无机粉末的混合物,在其表面部分形成一层高百分比含量无机粉末的热固成形树脂外层空心圆柱体,因而可低成本、高效率地制造出压辗磁记录介质的树脂滚筒,并且所获得的压辗树脂滚筒表面光滑、表面硬度高、压缩强度和耐热性好并且没有针孔。因此,这样获得的树脂滚筒适于制造磁记录介质。
按照本发明的磁记录介质压辗装置利用金属滚筒与弹性滚筒之间的压辗力完成磁记录介质的表面处理,作为弹性滚筒,采用了上述高性能的树脂滚筒。一方面,弹性滚筒包括金属滚筒芯和热固成形树脂外层,热固成形树脂外层表面部分的记忆弹性模量(E′)在50-150℃温度、10Hz频率下为5×1010-5××1011dyn/cm2。另一方面,弹性滚筒包括金属滚筒芯和热固成形树脂外层,并且在热固成形树脂外层表面部分,表示记忆弹性模量(E′)与涉及代表压辗宽度的赫兹方程的泊松比(ν)之间关系的表达式(1-ν2)/E′,在50-150℃、10Hz频率下为2×10-12cm2/dyn<(1-ν2)<2×10-11cm2/dyn。
通过结合以下附图的详细描述可以进一步理解本发明前述目标、特征、要点和优点。
图1是带有粗缠绕层的滚筒芯的局部省略的剖面图;
图2是热固成形树脂外层的局部省略的剖面图;
图3是按照本发明的压辗磁记录介质树脂滚筒的局部省略的剖面图;
图4是表示按照本发明实施例和比较实例的小模模试验滚筒的热固成形树脂外层表面部分的使用温度与记忆弹性模量(E′)之间关系曲线图;
图5是表示按照本发明实施例和比较实例的小规模试验滚筒的热固成形树脂外层表面部分表示记忆弹性模量(E′)与泊松比(ν)之间关系的表达式(1-ν2)/E′与使用温度之间关系的曲线图;
图6是表示按照本发明实施例和比较实例的小规模试验滚筒的压轧宽度与负载之间关系的曲线图。
现借助比较实例描述本发明实施例。
本发明实例1
图3所示按照本发明的压辗磁记录介质树脂滚筒(5)用下述方法制备。
首先,如图1所示,通过在其外侧喷砂使1200mm长、表面长度650mm和外径300mm的铁滚筒芯1表面粗糙化,并将浸渍环氧树脂的纤维材料缠绕在滚筒芯1外周以形成4mm厚的增强纤维粗缠绕层2。将浸渍环氧树脂并混合硅粉的玻璃布带缠绕到滚筒芯1外表面并缠绕上浸渍环氧树脂的玻璃粗纱形成增强纤维粗缠绕层2环氧树脂以110℃凝固。
随后,包含100份重量的树脂和52份重量的硬化剂与平均颗粒直径为0.5μm的120份重量的硅粉混合的混合物注入旋转注模用的圆柱体模具(未画出),旋转注模的注模温度为80℃而转速为1500rpm,从而制造在其表面部分(3a)包含规定高含量硅粉的环氧树脂的外层空心圆柱3。从模具中取出的空心圆柱体3在90-180℃温度下作后道凝固,切割环氧树脂的外层空心圆柱体3的内外表面,从而制造出图2所示外径为340mm、内径为309毫米而长度为400毫米的环氧树脂外层空心圆柱体3。
环氧树脂外层空心圆柱体3包绕带有粗缠绕层2的滚筒芯1,主要成份为环氧树脂的聚合剂注入粗缠绕层2与外层空心圆柱体3之间的环形空隙内,粘合剂在80℃温度下凝固,粗缠绕层2和环氧树脂外层空心圆柱体3由0.5毫米厚的粘合层4粘在一起,滚筒外侧表面经过切割和抛光,从而制造出图3所示压辗磁记录介质的树脂滚筒5。树脂滚筒5的外径为335毫米,表面长度为400毫米。
〔发明实例2〕
按照本发明的压辗磁记录介质树脂滚筒5的制造方法与上述发明实例1所述的类似。
首先,与发明实例1一样,用浸渍环氧树脂的纤维材料缠绕在铁制滚筒芯1外表面以形成4mm厚的增强纤维粗缠绕层2。
随后,包含由2.1摩尔比斯(2-oxazolino)混合物和1.0摩尔二羧酸组成的带有1.6份重量的磷酸的100份重量的环氧树脂和混合有平均颗粒直径为10μm的94.1份重量的硅粉的混合物与上述发明实例一样注入旋转注模的圆柱形模具。旋转注模的模具温度为130°,转速为800rpm,从而制造出表面部分3a包含规定含量硅粉的交联聚酯树脂的外层空心圆柱体3。从模具中取出的空心圆柱体3在160℃下作后道凝固,切割外层空心圆柱体3的内外表面,从而制造出如图2所示外径为340毫米、内径为309毫米而长度为400毫米的外层空心圆柱体3。
交联聚酯树脂的外层空心圆柱体3配上包括粗缠绕层2的滚筒芯1,主要成份为环氧树脂的粘合剂注入粗缠绕层2与外层空心圆柱体3之间的环形缝隙,粘合剂在80℃温度下凝固,粗缠绕层2与交联聚酯树脂的外层空心圆柱体3厚度为0.5mm的粘合层结合在一起,切割和抛光滚筒外侧表面,从而制造出图3所示压辗磁记录介质的树脂滚筒。树脂滚筒5的外径为335毫米而表面长度为400mm。
为了评估按照上述发明实例1和2的压辗磁记录介质树脂滚筒(5)的性能,采用同种材料和基本上与各滚筒相同的条件制造出用于性能评估的小尺寸滚筒。这里,铁制滚筒(1)的外径为192mm,表面长度为290mm而长度为760毫米,而所制造的小型树脂滚筒5的外径为230mm而有效表面长度为230mm。
比较实例1
作为比较,除了不加入硅粉以外,采用与发明实例2相同的材料和方法制造同样大小的小尺寸滚筒。
比较实例2
制造出与发明实例1相似的铁制滚筒芯和纤维增强粗缠绕层,包括粗缠绕层的滚筒芯垂直放入注模用的规定尺寸的模具5的,包含由100份重量的树脂和52份重量增硬剂组成的环氧树脂原料与平均颗粒直径为10.0μm的79份重量的硅粉混合后的混合物直接注入铁制滚筒芯外侧并加以凝固,切割和抛光滚筒外侧,从而制造出尺寸同上述一样的供比较测试的小型滚筒。比较实例3
制造与发明实例1相似的铁制滚筒和增强纤维粗缠绕层。带有粗缠绕层的滚筒铁芯垂直放入规定尺寸的注模用模具,包含由100份重量的树脂和65份重量的增硬剂组成的环氧树脂厚料与50份重量的平均颗粒直径为10.0μm的硅粉混合后的混合物直接注入模具内铁制滚筒芯的外侧并凝固,切割和抛光滚筒外层,从而制造出具有与上述尺寸一样的用于比较测试的小型滚筒。
在10Hz频率下,按照发明例1和2以及比较实例1-3的每个小型测试滚筒的热固成形树脂外层表面部分的记忆弹性模量(E′)与温度之间的关系由粘弹性光谱仪(由IWAMOTO SEISAFKSHO有限公司制造)测得,结果示于图1、2和图4。
根据JISK705测量了每个滚筒表面部分的泊松比(ν),并且根据测量值和上述记忆弹性模量(E′)测量结果,计算代表压缩模量(E′)与涉及代表压轧宽度的赫兹方程的泊松比(1-ν)之间在各个温度下关系的表达式(1-ν2)/E′的值,所得结果示于表1、2和图5中。
此后,测量了小型测试滚筒的环氧树脂外层或交联聚酯树脂外层表面部分处的硅粉含量。通过从每个小型测试滚筒树脂外层表面部分提取1毫米厚的样片进行硅粉含量测量,并完成了每片样片的灰化含量测量。测量采用热梯度/微分热分析仪(Seiko仪器公司制造),所得结果示于表1。每个小型测试滚筒外层树脂表面部分的硬度由肖氏硬度仪(D型)测量,而外层树脂表面部分的粗糙度(Ra)采用表面纹理测量装置(Tokyo Seimitsu制造)测量,所得结果示于表1。
而且,测量了按照发明实例1和2以及比较实例1-3的小型测试滚筒的压轧宽度用于评估测试。
以下述方法作压轧宽度测量。让外径为202毫米而有效表面长度为230毫米的不锈钢滚筒与每个滚筒接触,15μm厚铝箔(未画出)插入两滚筒之间,在滚筒之间施加100kg/cm,200kg/cm和300kg/cm三种不同的负载,并测出传递到铝箔上的压轧轨迹宽度。测量在滚筒表面温度50℃时进行,所得结果示于图6。
表 1
发明实例1 | 发明实例2 | 比较实例1 | 比较实例2 | 比较实例3 | |
热固成形树脂 | 环氧树脂 | 交联聚脂树脂 | 交联聚脂树脂 | 环氧树脂 | 环氧树脂 |
无机粉末 | 硅粉 | 硅粉 | 无 | 硅粉 | 硅粉 |
无机粉末平均颗粒直径 | 0.5μm | 10.0μm | -- | 10.0μm | 10.0μm |
记忆弹性模量(dyn/cm2)〔100℃,10Hz下〕 | 1.15×1011 | 5.55×1010 | 3.52×1010 | 3.47×1010 | 2.93×1010 |
泊松比 | 0.30 | …0.32 | 0.40 | 0.36 | 0.37 |
(1-ν2)/E′(cm2/dyn)〔100℃,10Hz下〕 | 7.94×10-12 | 1.59×10-11 | 2.39×10-11 | 2.51×10-11 | 2.95×10-11 |
外层表面部分无机粉末含量 | 73.2wt% | 62.4wt% | 0wt% | 36.4wt% | 30.4wt% |
填充无机粉末部分厚度 | 3.0mm | 3.0mm | -- | -- | -- |
硬度(肖氏D) | 98 | 96 | 93 | 94 | 90 |
表面粗糙度(Ra) | Ra0.04μm | Ra0.15μm | Ra0.02μm | Ra0.3μm | Ra0.2μm |
表 2
发明实例1 | 发明实例2 | 比较实例1 | 比较实例2 | 比较实例3 | ||
热固成形树脂 | 环氧树脂 | 交联聚脂树脂 | 交联聚脂树脂 | 环氧树脂 | 环氧树脂 | |
泊松比(ν) | 0.30 | 0.32 | 0.40 | 0.36 | 0.37 | |
记忆弹性模量(dyn/cm2) | 50℃ | 1.24×1011 | 6.30×1010 | 3.77×1010 | 4.01×1010 | 3.41×1010 |
100℃ | 1.15×1011 | 5.66×1010 | 3.52×1010 | 3.47×1010 | 2.93×1010 | |
150℃ | 1.08×1011 | 5.21×1010 | 2.90×1010 | 3.01×1010 | 9.44×109 | |
180℃ | 1.01×1011 | 4.71×1010 | 8.99×109 | 2.49×1010 | 1.21×109 | |
200℃ | 8.53×1010 | 3.32×1010 | 1.60×109 | 1.16×1010 | 9.99×108 | |
表示泊松比与记忆弹性模量之间关系的表达式(1-ν2)/E′(cm2/dyn) | 50℃ | 7.36×10-12 | 1.43×10-11 | 2.23×10-11 | 2.17×10-11 | 2.53×10-11 |
100℃ | 7.94×10-11 | 1.59×10-11 | 2.39×10-11 | 2.51×10-11 | 2.95×10-11 | |
150℃ | 8.45×10-12 | 1.73×10-11 | 2.90×10-11 | 2.89×10-11 | 9.15×10-11 | |
180℃ | 9.04×10-12 | 1.91×10-11 | 9.34×10-11 | 3.49×10-11 | 7.14×10-10 | |
200℃ | 1.07×10-11 | 2.71×10-11 | 5.25×10-10 | 7.50×10-11 | 8.65×10-10 |
由表1、2和图4可以清楚地看出,对应于发明实例1和2的用于测试的小型树脂滚筒,其压缩弹性模量(E′)在50-150℃温度内高达1.24×1011-1.08×1011dyn/cm2和6.30×1010-5.21×1010dyn/cm2,而对应于比较实例1-3的用于测试的小型树脂滚筒,其记忆弹性模量分别低达3.77×1010-2.90×101dyn/cm2、4.01×1010-3.01×1010dyn/cm2和3.4×1010-9.44×109dyn/cm2。特别是对应于发明实例1的小型测试用树脂滚筒,其记忆弹性模量(E′)在180℃时高达1.01×1011dyn/cm2,即使在200℃也高达8.53×1010dyn/cm2。
由表1、2和图5可清楚地看出,对应于发明实例1和2的测试用小型树脂滚筒,其代表记忆弹性模量(E′)与涉及表示压轧宽度的赫兹方程的泊松比(ν)之间关系的表达式(1-ν2)/E′的数值,在50-150℃温度范围内分别低达7.36×10-12-8.45×10-12cm2/dyn和1.43×10-11-1.73×10-11cm2/dyn。而对应于比较实例1-3的测试用小型树脂滚筒的数值分别高达2.23×10-11-2.90×10-11cm2/dyn、2.17×-10-2.89×10-11cm2/dyn)和2.53×10-11-9.15×10-11cm2/dyn。而且,对应于发明实例2的检测用小型树脂滚筒在180℃时的值低达1.91×10-11cm2/dyn。对应于发明实例1的测试用小型树脂滚筒的值在180℃时低达9.04×10-12cm2/dyn,即使在200℃,该值也低达1.07×10-11cm2/dyn。而且如图6所示,表达式(1-ν2)/E′的数值越小,压轧宽度就越小。
与对应于比较实例1-3的测试用小型树脂滚筒相比,对应于发明实列1和2的测试用小型树脂滚筒树脂外层表面部分处的硅粉含量较高,而且对应于发明实例的滚筒的肖氏D硬度也较高。
就滚筒树脂外层表面部分的表面粗糙度(Ra)而言,对应于发明实例1和2的测试用小型树脂滚筒与对应于包含硅粉的比较实例2和3的测试用小型树脂滚筒相比,表面粗糙度较小。即对应于发明实例的滚筒具有优越的表面平滑度。特别是对应于发明实例1的测试用小型树脂滚筒采用了平均颗粒直径更小的精细无机粉末,因而与没有填充无机粉末的比较实例1的表面粗糙度的水平相当。
如图6所示,当对应于发明实例的每个测试用小型树脂滚筒与钢制滚筒接触并经受负载时,可以获得较小的压轧宽度并因此而获得相当大的单位面积压力。当滚筒具有操作中的实际尺寸时,效果也一样。因此,使磁记录介质在按照本发明的压辗磁记录介质树脂滚筒与钢制滚筒之间通过并施加高压辗力,可使磁记录介质表面做得光滑并提高磁层密度。
虽然上面详细描述了本发明,但是显而易见的是上述描述只是用来举例说明本发明而非限制本发明,本发明的精神和范围仅由所附权项限定。
Claims (11)
1.一种压辗磁记录介质的树脂滚筒,包含:
一个金属滚筒芯(1);以及
一层热固成形树脂外层(3);其特征在于:
所述热固成形树脂外层的表面部分均匀填充有高百分比含量的无机粉末,所述无机粉末的含量为重量百分比60%-95%,平均颗粒直径为0.05-50.0μm,填充高百分比含量无机粉末的表面部分的厚度为0.5~20毫米,所述热固成形树脂外层的所述表面部分的表面粗糙度(Ra)不超过0.5μm,压缩弹性模量(E′)在50-150℃温度和10Hz频率下为5×1010-5×1011dyn/cm2。
2.如权利要求1所述压辗磁记录介质的树脂滚筒,其特征在于:
所述热固成形树脂外层的所述表面部分的肖氏D硬度不低于95°但小于100°。
3.如权利要求1所述压辗磁记录介质的树脂滚筒,其特征在于:
在所述金属滚筒芯外侧表面上备有由浸渍了热固成形树脂的纤维材料构成的增强型纤维粗缠绕层。
4.一种压辗磁记录介质的树脂滚筒,包含:
一个金属滚筒芯(1);以及
一层热固成形树脂外层(3);其特征在于:
所述热固成形树脂外层的表面部分均匀填充有高百分比含量的无机粉末,所述无机粉末的含量为重量百分比60%-95%,平均颗粒直径为0.05-50.0μm,填充高百分比含量无机粉末的表面部分的厚度为0.5~20毫米,所述热固成形树脂外层的所述表面部分的表面粗糙度(Ra)不超过0.5μm,并且表示压缩弹性模量(E′)与涉及代表压轧宽度的赫兹方程的泊松比(ν)之间关系的表达式(1-ν2)/E′,在50-150℃温度和10Hz频率下的取值范围为2×10-12cm2/dyn<(1-ν2)/E′<2×10-11cm2/dyn。
5.如权利要求4所述压辗磁记录介质的树脂滚筒,其特征在于:
所述热固成形树脂外层的所述表面部分的肖氏D硬度不低于95°但小于100°。
6.如权利要求4所述压辗磁记录介质的树脂滚筒,其特征在于:
在所述金属滚筒芯外侧表面上备有由浸渍了热固成形树脂的纤维材料构成的增强型纤维粗缠绕层。
7.一种制造压辗磁记录介质的树脂滚筒的方法,其特征在于包含下列步骤:
将热固成形原材料和平均颗粒直径为0.05-50.0μm的无机粉末的混合物注入旋转注模用圆柱形模具,通过旋转注模形成一层在表面部分无机粉末重量百分含量为60%-95%、表面部分厚度为0.5~20毫米并且表面粗糙度(Ra)不超过0.5μm的热固成形树脂外层空心圆柱体,其中在所述热固成形树脂外层表面部分,表示压缩弹性模量(E′)与涉及代表压轧宽度的赫兹方程的泊松比(ν)之间关系的表达式(1-ν2)/E′,在50-150℃温度和10Hz频率下的取值范围为2×10-12cm2/dyn<(1-ν2)/E′<2×10-11cm2/dyn;
将一个金属滚筒芯配入所述外层空心圆柱体,并使所述滚筒芯和所述外层空心圆柱体连为一体。
8.如权利要求7所述制造压辗磁记录介质的树脂滚筒的方法,其特征在于包含下列步骤:
向所述金属滚筒芯与所述外层空心圆柱体之间的环形缝隙注入粘合剂,并使所述粘合剂凝固,从而通过粘合剂的插入使所述滚筒芯和所述外层空心圆柱体粘合为一体。
9.如权利要求7所述制造压辗磁记录介质的树脂滚筒的方法,其特征在于包含以下步骤:
在所述金属滚筒芯外侧表面上形成一层由浸渍了热固成形树脂的纤维材料构成的增强型粗缠绕层。
10.一种压辗磁记录介质装置,其特征在于包含金属滚筒和如权利要求1所述的树脂滚筒,并利用所述金属滚筒与树脂滚筒之间的碾压压力完成磁记录介质的碾压。
11.一种压辗磁记录介质装置,其特征在于包含金属滚筒和如权利要求4所述的树脂滚筒,并利用所述金属滚筒与树脂滚筒之间的碾压压力完成磁记录介质的碾压。
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