DE19545921C2

DE19545921C2 - Harzwalze für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE19545921C2
Application number: DE19545921A
Authority: DE
Inventors: Atsuo Watanabe; Kenjiro Nakayama; Tatsuyuki Abe
Original assignee: Yamauchi Corp
Current assignee: Yamauchi Corp
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2015-12-09
Also published as: JP3008009B2; DE19545921A1; JPH08166011A; CN1130785A; US5836860A; US6319624B1; CN1080913C; KR960025388A; KR100186850B1; US6030328A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Harzwalze und eine Vorrichtung für Kalandrierung ei nes magnetischen Aufzeichnungsmediums sowie ein Verfahren für die Herstellung der Harzwalze.

Im allgemeinen ist es bei der Herstellung eines magnetischen Aufzeich nungsmediums eine weitverbreitete Praxis, eine magnetische Schicht auf eine Grundfolie aufzubringen und danach eine Kalandrierung durchzu führen.

Im allgemeinen wird beim Verfahren der Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums das magnetische Aufzeichnungsmedium da durch kalandriert, daß es zwischen einer Spiegelflächen-Metallwalze und einer elastischen Walze, wie einer gegenüberliegenden Harzwalze, geführt wird, während ein hoher Spaltdruck ausgeübt wird, um so Hohlräume der magnetischen Schicht zu eliminieren, die Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums zu glätten und die Dichte der magnetischen Schicht zu erhöhen. In diesem Fall wird die Magnetschichtseite des mag netischen Aufzeichnungsmediums mit der Metallwalze in Berührung ge bracht.

Die Signaldichte des magnetischen Aufzeichnungsmediums ist in jüngster Zeit signifikant verbessert worden. Um ein hochdichtes magnetisches Auf zeichnungsmedium zu erhalten, ist es notwendig, eine magnetische Be schichtung, welche bis zu einer hohen Dichte mit magnetischem Pulver ge füllt ist, auf eine Grundfolie aufzubringen, um so die magnetische Fluß dichte zu erhöhen. Wenn jedoch die Menge des magnetischen Pulvers er höht wird, wird es schwierig, Leerstellen bzw. Hohlräume in der magneti schen Schicht zu eliminieren, welche erzeugt werden, wenn Lösungsmittel getrocknet wird, wobei es ebenso schwierig war, eine ausreichende Ober flächenglätte der Magnetschicht unter den herkömmlichen Bedingungen der Kalandrierung zu erzielen, da die Härte der magnetischen Beschich tung sich erhöht haben könnte.

Um daher die Oberfläche der oben beschriebenen Magnetschicht, die bis zu einer hohen Dichte mit magnetischem Pulver gefüllt ist, glatt zu machen und Leerräume vollständig zu eliminieren, wird es notwendig, bei der Stufe des Kalandrierens eine höhere Temperatur und einen höheren Spaltdruck anzuwenden.

Demzufolge bestand ein Bedarf an einer Harzwalze für das Kalandrieren, welche bei höherer Temperatur verwendet und welche einen höheren Druck vorsehen kann.

Die folgenden Eigenschaften werden bei der Harzwalze für die Kalandrie rung als erforderlich angesehen.

(1) Zufriedenstellende, hohe Walzenoberflächenglätte;
(2) Härte, insbesondere hohe Oberflächenhärte;
(3) Wärmebeständigkeit; insbesondere Wärmebeständigkeit, um die Walze aufgrund thermischer Ausdehnung oder eines Schmelzens, welche als Ergebnis autogener Wärme resultieren würden, weniger empfindlich gegenüber Verformung zu machen;
(4) Druckfestigkeit, um dem hohen Spaltdruck zu widerstehen, wel cher durch die Metallwalze auf die Walze ausgeübt wird, um frei an Rissen oder Brüchen zu bleiben;
(5) kein Auftreten von Nadellöchern in der Walze.

Bei der herkömmlichen Harzwalze für die Kalandrierung eines magneti schen Aufzeichnungsmediums sind jedoch die Walzeneigenschaften be grenzt, so daß die Spaltbreite, das heißt die Spaltfläche dazu neigt, unver meidlich groß zu sein. Daher konnte in bezug auf den angewandten Druck, das heißt Druck pro Flächeneinheit bzw. Einheitsfläche, welcher auf die Spaltoberfläche wirkt, ein zufriedenstellender Druck pro Flächeneinheit, um dem neuerlichen Bedarf für ein hochdichtes magnetisches Aufzeich nungsmedium gerecht zu werden, nicht erzielt werden. Um weiterhin die Wirksamkeit bei der Verarbeitung zu verbessern, wenn ein Erwärmen bei höherer Temperatur durchgeführt wird oder wenn die Drucklast erhöht wird, um einen größeren Druck pro Flächeneinheit zu erzielen, wird wei terhin die Spaltbreite, das heißt die Spaltfläche vergrößert, was es schwierig macht, den effektiven Druck pro Flächeneinheit an der Spaltoberfläche zu erhal ten.

In der DE-OS 24 05 222 ist eine Kalanderwalze mit einer zylindrischen Polyu rethanschicht und einer maximalen Shore D-Härte von 85° offenbart. Die US-Pa tentschrift 4,466,164 beschreibt eine Kalandriervorrichtung für magnetische Aufzeichnungsmedien, die eine Kalanderwalze mit Metallkern, einer faserver stärkten unteren Wickelschicht und einer äußeren Epoxidharzschicht mit anor ganischen Füllstoffen aufweist. Die anorganischen Füllstoffe sind in der Epoxid harzschicht gleichmäßig verteilt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Harzwalze ohne Nadellöcher für das Kalandrieren magnetischer Aufzeichnungsmedien zu schaffen, bei welcher die Spaltbreite unter gleicher Belastung gering ist und sich selbst unter hoher Belastung und bei hoher Temperatur nicht vergrößert, um mit wesentlich höherem Druck pro Flächeneinheit arbeiten zu können und da durch eine gute Oberflächenglätte und -härte und hohe Druckfestigkeit und Wärmebeständigkeit zu erzielen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 definiert. Eine erfindungsgemäße Kalanderwalze weist die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

Eine Vorrichtung, in der die erfindungsgemäße Harzwalze verwendet wird, ist durch den Patentanspruch 14 gegeben.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind jeweils in den ab hängigen Patentansprüchen angegeben.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Harzwalze für das Kalandrieren eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, umfassend einen Metallwalzenkern und eine Außenschicht aus einem wärmehärtbaren Harz, wobei das anorganische Pulver im Oberflächenbereich der Außenschicht im Vergleich zu einem inneren Bereich der Außenschicht angereichert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Speicher-Ela stizitätsmodul (E') des Oberflächenbereichs der Außenschicht aus wärmehärtba rem Harz der Harzwalze für die Kalandrierung bei der Anwendungstemperatur erhöht (5×10¹⁰ bis 5×10¹¹ dyn/cm², bei einer Temperatur von 50 bis 150°C und einer Frequenz von 10 Hz), wodurch die Spaltbreite geringer eingestellt wer den kann. Da der hohe Speicher-Elastizitätsmodul (E') des Oberflächenbereichs selbst bei einer hohen Temperatur beibehalten wird, verändert sich die Spalt breite nicht.

Vorzugsweise sollte der Speicher-Elastizitätsmodul (E') an dem Oberflächenbereich der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz der Walze mindestens 6×10¹⁰ dyn/ cm², weiter vorzugsweise mindestens 8×10¹⁰ dyn/cm², betragen. Vorzugsweise sollte er höchstens 2×10¹¹ dyn/cm² und weiter vorzugsweise höchstens 1,5× 10¹¹ dyn/cm² betragen.

Die Bedingungen für die Messung der oben beschriebenen Temperatur und Fre quenz werden so nahe wie möglich den Anwendungsbedingungen der Kalanderharz walze angepaßt. Die Temperatur liegt normalerweise im Bereich von 50 bis 150°C, vorzugsweise 50 bis 180°C und weiter vorzugsweise 50 bis 200°C.

Die Frequenz wird auf 10 Hz eingestellt. Dieser Wert wird aus den folgenden Grün den gewählt. Beträgt der Außenumfang der Kalanderwalze 1 m und wird die Laufge schwindigkeit beispielsweise auf 300 m/min eingestellt, so ergibt sich eine Dreh zahl von 300 U/min. Dies entspricht einer Frequenz von 5 Hz. Läuft die Kalander walze jedoch als Zwischenwalze, so passiert der Oberflächenbereich der Walze den Spalt zweimal pro Umdrehung, so daß die Spaltdurchlauffrequenz 10 Hz beträgt.

Wenn daher der Speicher-Elastizitätsmodul (E') des Oberflächenbereichs der Au ßenschicht aus wärmehärtbarem Harz der Harzwalze für das Kalandrieren nicht höher als 5×10¹⁰ dyn/cm² ist, wird die Spaltbreite zu groß, wodurch ein ähnlicher Druck pro Flächeneinheit resultiert wie beim Stand der Technik, was nicht günstig ist. Wenn der Speicher-Elastizitätsmodul (E') 5×10¹¹ dyn/cm² über schreitet, wird die Spaltbreite geringer und es kann ein größerer Druck pro Fläche neinheit erzielt werden. Da jedoch der Speicher-Elastizitätsmodul (E') zu groß ist, können Höhen und Tiefen des zu behandelnden Materials nicht durch die Walzeno berfläche absorbiert werden, wodurch ein gleichmäßiges Kalandrieren verhindert wird. Dies ist daher ebenfalls nicht günstig.

Das wärmehärtbare Harz, welches die Außenschicht der Harzwalze für das Kalan drieren aufbaut, umfaßt beispielsweise ein Epoxyharz, Polyurethanharz, Polyisocy anuratharz, vernetztes Polyesteramidharz, ungesättigtes Polyesterharz und Dial lylphthalatharz. Im Hinblick auf Dauerhaftigkeit, Wärmebeständigkeit und Form barkeit sind ein Epoxyharz und ein vernetztes Polyesteramidharz bevorzugt, wobei ein Epoxyharz besonders erwünscht ist.

Der vorgenannte Metallwalzenkern ist aus einem Metall, wie Eisen, Stahl, nichtro stendem Stahl oder Aluminium, hergestellt.

Unter einem anderen Gesichtspunkt umfaßt die Harzwalze für das Kalandrieren ei nes magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß einer bevorzugten Ausführungs form der Erfindung einen Metallwalzenkern und eine Außenschicht aus wärmehärt barem Harz, wobei der Ausdruck (1-ν²)/E', welcher die Beziehung zwischen dem Speicher-Elastizitätsmodul (E') und dem Poisson-Verhältnis (ν) bezüglich der die Spaltbreite des Oberflächenbereichs der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz angebenden Hertz-Gleichung wiedergibt, innerhalb des Bereichs von 5×10^-12 cm²/dyn < (1-ν²)/E' < 2×10^-11 cm²/dyn liegt, unter den Bedingungen einer Tem peratur von 50 bis 150°C und einer Frequenz von 10 Hz.

Bei dem obigen Ausdruck bedeutet E' den Speicher-Elastizitätsmodul des Oberflächenbereichs der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz der Harzwalze und ν bedeutet das Poisson-Verhältnis bzw. die Poisson-Zahl des Oberflächenbereichs.

Hier ist es allgemein bekannt, daß die Spaltbreite, wenn zwei Walzen in Kontakt miteinander und zueinander parallel sind und einer Last (P) pro Einheitslänge bzw. Längeneinheit in Axialrichtung ausgesetzt sind, durch die nachstehende Hertz-Gleichung angegeben werden kann.

Hertz-Gleichung

worin bedeuten:
N: Spaltbreite
R₁: Radius der ersten Walze
R₂: Radius der zweiten Walze
P: Last pro Längeneinheit
ν₁: Poisson-Verhältnis der ersten Walze
ν₂: Poisson-Verhältnis der zweiten Walze
E₁: Elastizitätsmodul der ersten Walze
E₂: Elastizitätsmodul der zweiten Walze
π: Verhältnis des Umfangs eines Kreises zu dessen Durchmesser

Wenn gemäß dem vorangehenden beispielsweise die erste Walze die Har zwalze für das Kalandrieren und die zweite Walze eine Metallwalze sind, er gibt sich, daß die Spaltbreite (N) im Verhältnis zur Quadratwurzel von (K₁ + K₂) steht, vorausgesetzt, daß die Radii (R₁, R₂) beider Walzen und die Last (P) konstant sind.

Bei Betrachtung der Beziehung zwischen der Harzwalze und der Spaltbrei te, wird die Spaltbreite (N) durch den Wert (1-ν₁ ²)/E₁ beeinflußt.

In anderen Worten, je geringer der Wert (1-ν₁ ²)/E' der Oberfläche der Har zwalze, desto geringer ist die Spaltbreite (N).

Das vorgenannte ist eine Theorie unter der Annahme einer statischen Be dingung. Bei Betrachtung der Walze unter der tatsächlichen Anwendung muß der Elastizitätsmodul (E₁) als ein dynamischer Elastizitätsmodul, das heißt als Speicher-Elastizitätsmodul, betrachtet werden.

Herkömmlicherweise wurde die Wichtigkeit der Beziehung zwischen der Temperatur und dem Speicher-Elastizitätsmodul (E') der Harzwalze für das Kalandrieren erkannt. Das Poisson-Verhältnis (ν) wurde jedoch nicht berücksichtigt. Basierend auf der oben beschriebenen Theorie erkannten die Erfinder der vorliegenden Anmeldung, daß die Beziehung zwischen je weils der Temperatur, dem Speicher-Elastizitätsmodul (E') und dem Pois son-Verhältnis (ν) wichtig ist, wobei sich aufgrund umfangreicher Unter suchungen gezeigt hat, daß eine Harzwalze, welche eine erwünschte Spalt breite als Harzwalze für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeich nungsmediums ergibt, einen Wert innerhalb des folgenden Bereiches auf weist: 2×10^-12 cm²/dyn < (1-ν²)/E' < 2×10^-11 cm²/dyn.

Hier können, wenn der Wert des Ausdrucks (1-ν²)/E', welcher die Bezie hung zwischen dem Speicher-Elastizitätsmodul (E') und dem Poisson-Ver hältnis (ν) der Harzwalze für das Kalandrieren eines magnetischen Auf zeichnungsmediums wiedergibt, geringer als 2×10^-12 cm²/dyn ist, Hö hen und Tiefen des zu behandelnden Materials durch die Walzenoberflä che nicht absorbiert werden, wodurch eine gleichmäßige Kalandrierung verhindert wird. Dies ist daher nicht bevorzugt.

Wenn weiterhin der Wert des Ausdrucks (1-ν²)/E' über 2×10^-11 cm² /dyn liegt, wird die Spaltbreite zu groß, so daß nur der Druck pro Flächeneinheit ähnlich dem des Standes der Technik erzielt werden kann. Dies ist daher nicht bevorzugt.

Der Wert des Ausdrucks (1-ν²)/E' sollte vorzugsweise mindestens 5×10-12 cm²/dyn, weltervorzugsweise mindestens 6×10^-12 cm²/dyn, betragen.

Vorzugsweise sollte er höchstens 1,8×10^-11 cm²/dyn und weiter vorzugs weise höchstens 1,5×10^-11 cm²/dyn betragen.

Hier wird die Meßbedingung der Temperatur auf 50 bis 150°C eingestellt, wie oben beschrieben. Die Temperatur sollte vorzugsweise 50 bis 180°C und weiter vorzugsweise 50 bis 200°C, betragen.

Die Frequenz wird aus dem gleichen Grund, wie oben beschrieben, auf 10 Hz eingestellt.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Wert des Ausdrucks (1-ν²)/E', welcher die Beziehung zwischen dem Speicher-Elastizitätsmodul (E') und dem Poisson-Verhältnis (ν) an dem Oberflächenbereich der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz der Harzwalze wiedergibt, gering ist, kann die Spaltbreite geringer gemacht werden, und da der Wert des Ausdrucks (1-ν²)/E' selbst bei einer hohen Temperatur bei einem geringen Wert ge halten wird, kann eine kleine Spaltbreite beibehalten werden.

Die Dicke der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz beträgt geeigne terweise 5 bis 50 mm.

Bei der erfindungsgemäßen Harzwalze für das Kalandrieren eines magne tischen Aufzeichnungsmediums ist normalerweise die Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz mit anorganischem Pulver gefüllt, wobei der Ober flächenbereich der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz gleichmäßig mit einem hohen Prozentgehalt des anorganischen Pulvers gefüllt ist. Der Prozentgehalt des anorganischen Pulvers am Oberflächenbereich der Harzaußenschicht beträgt 60 bis 95 Gew.-%.

Das anorganische Pulver umfaßt beispielsweise Ruß, Quarzpulver, Silica pulver, Siliciumoxid, Siliciumcarbid, Glaspulver, Aluminiumoxid, Titan oxid, Kaliumtitanat, Aluminiumhydroxid, Calciumcarbonat, Magnesium carbonat, Talk, Ton, Glaskügelchen, Bentonit, Eisenpulver, Kupferpul ver, Aluminiumpulver und Ferritpulver.

Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der anorganischen Pulvers beträgt 0,05 bis 50,0 µm.

Da der Oberflächenbereich der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz der Harzwalze gleichmäßig mit einem hohem Prozentgehalt an anorgani schem Pulver gefüllt ist, weist die elastische Walze eine hohe Festigkeit, hohe Härte und einen hohen Lagermodul auf, so daß daher die Spaltbreite kleiner gemacht werden kann.

Wenn der Gehalt an anorganischem Pulver am Oberflächenbereich der Au ßenschicht aus wärmehärtbarem Harz der Harzwalze geringer als 60 Gew. % ist, können die notwendige Festigkeit, Härte oder Elastizitätsmodul nicht erzielt werden. Wenn der Gehalt des anorganischen Pulvers 95 Gew. % überschreitet, wird die Viskosität der aufschlämmungsähnlichen Mi schung aus wärmehärtbarem Harzmaterial und anorganischem Pulver zu hoch, wodurch es schwierig wird, die Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz der Walze zu gießen und während dem Gießen Luft zu entfernen. Als Ergebnis würden Nadellöcher in der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz gebildet werden. Dies ist deshalb nicht bevorzugt.

Die untere Grenze des Gehalts an anorganischem Pulver beträgt vorzugs weise mindestens 65 Gew.-% und weiter vorzugsweise mindestens 70 Gew. %, Die obere Grenze sollte vorzugsweise höchstens 85 Gew.-%, weiter vor zugsweise 80 Gew.-%, betragen.

Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser des anorganischen Pulvers geringer als 0,05 µm ist, wird die Viskosität der aufschlämmungs ähnlichen Mischung aus wärmehärtbarem Harzrohmaterial und anorga nischem Pulver zu hoch, wodurch es schwierig wird, die Außenschicht der Walze aus wärmehärtbarem Harz zu gießen und während dem Gießen Luft zu entfernen. Als Ergebnis würden in der Außenschicht aus wärmehärtba rem Harz Nadellöcher gebildet werden. Dies ist daher nicht bevorzugt. Wenn weiterhin der durchschnittliche Teilchendurchmesser des anorga nischen Pulvers 50,0 µm überschreitet, wird die Glätte der Walzenoberflä che herabgesetzt, was somit nicht bevorzugt ist.

Vorzugsweise sollte die untere Grenze des durchschnittlichen Teilchen durchmessers des anorganischen Pulvers mindestens 0,1 µm, weiter vor zugsweise mindestens 0,3 µm, betragen. Die obere Grenze sollte vorzugs weise höchstens 30 µm, weiter vorzugsweise höchstens 10 µm, betragen.

Die Dicke des Oberflächenbereichs der Außenschicht aus wärmehärtba rem Harz, welche mit einem hohen Prozentgehalt an anorganischem Pulver gefüllt ist, sollte vorzugsweise mindestens 0,5 mm, weiter vorzugsweise mindestens 1,0 mm, betragen.

Wenn die Dicke des mit einem hohen Gehalt an anorganischem Pulver ge füllten Oberflächenbereichs der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz geringer als 0,5 mm ist, würde der Spaltbereich durch die innere Schicht aus wärmehärtbarem Harz, welche geringere Härte aufweist, beeinflußt werden, was somit nicht bevorzugt ist. Obwohl es keine spezielle obere Grenze der Dicke des mit einem hohen Gehalt an anorganischem Pulver der Außenschicht gefüllten Oberflächenbereichs gibt, dürfte eine Dicke von höchstens 20 mm geeignet sein.

Weiterhin beträgt bei der erfindungsgemäßen Harzwalze für die Kalandrie rung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums die Härte des Oberflä chenbereichs der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz nicht weniger als 95° und ist geringer als 100°C, angegeben als Shore D-Härte.

Wenn die Shore D-Härte des Oberflächenbereichs der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz geringer als 95° ist, wird die Spaltbreite zu groß, um einen zufriedenstellenden Druck pro Flächeneinheit vorzusehen. Die Härte sollte vorzugsweise mindestens 96° betragen. Genau gesagt, ist es nicht möglich, eine Härte von 100° zu erhalten. Jedoch sollte die Härte wünschenswerterweise so nahe wie möglich bei 100° sein.

Bei der erfindungsgemäßen Harzwalze für die Kalandrierung eines magne tischen Aufzeichnungsmediums liegt im allgemeinen die Oberflächen rauhheit (Ra) am Oberflächenbereich der Außenschicht aus wärmehärt barem Harz im Bereich von nicht mehr als 0,5 µm, vorzugsweise nicht mehr als 0,2 µm und weiter vorzugsweise nicht mehr als 0,1 µm. Die Oberflä chenrauhheit (Ra) bedeutet hier die durch JIS (Japanese Industrial Stan dard) B0601 definierte, arithmetische mittlere Rauhheit (Ra). Der Oberflä chenbereich der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz sollte so glatt wie möglich sein. In der Praxis ist es jedoch schwierig, die Oberflächen rauhheit (Ra) am Oberflächenbereich der Harzaußenschicht geringer als 0,01 µm zu machen. Wenn die Oberflächenrauhheit (Ra) am Oberflächen bereich der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz 0,5 µm überschrei tet, wird die Glätte der Walzenoberfläche herabgesetzt, wodurch es un möglich wird, die Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums glatt zu machen. Dies ist daher nicht bevorzugt.

Die erfindungsgemäße Harzwalze für die Kalandrierung eines magneti schen Aufzeichnungsmediums ist weiterhin vorzugsweise mit einer faser verstärkten unteren Wickelschicht, die aus einem mit einem wärmehärt baren Harz imprägnierten Fasermaterial gebildet ist, auf einer Außenum fangsoberfläche des Metallwalzenkerns versehen. Die faserverstärkte un tere Wickelschicht ist durch ein mit einem wärmehärtbaren Harz im prägnierten Fasermaterial um den Metallwalzenkern herum ausgebildet.

Das zu verwendende Fasermaterial kann aus einer anorganischen Faser oder einer organischen Faser hergestellt sein. Es ist erwünscht, eine anor ganische Faser zu verwenden, wie etwa Glasfaser, Kohlenstoffaser oder Metallfaser, welche hart ist, ein hohes elastisches Rückstellungsvermö gen aufweist, eine gute Haftung zu Harzen sowie eine hohe Verfestigungs kraft zeigt. Ebenso verwendbar ist eine organische Faser, wie eine Polya midfaser, aromatische Polyamidfaser, Polyimidfaser, Polyesterfaser, phe nolische Faser oder Acrylfaser.

Das Fasermaterial liegt in Form eines Garns, eines Roving, Gewebebandes oder dergleichen vor. Angesichts der Festigkeit der erhaltenen Walze ist es erwünscht, ein Gewebeband oder den Roving und das Gewebeband in Kombination zu verwenden.

Beispiele der wärmehärtbaren Harze zur Imprägnierung des Fasermateri als sind ein Epoxyharz, ungesättigtes Polyesterharz, Diallylphthalatharz oder Polyurethanharz. Solche wärmehärtbaren Harze umfassen sowohl ein Harz vom wärmehärtbaren Typ als auch ein Harz von Kaltabbindungs typ.

Ein Füllstoff in Form eines anorganischen Pulvers, wie Quarz, Glaskügel chen, hydratisiertes Aluminiumoxid, Tonpulver, Silicapulver oder Calci umcarbonat, kann in Beimischung mit dem wärmehärtbaren Harz verwen det werden. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des anorgani schen Pulvers sollte 1 bis 200 µm, vorzugsweise 5 bis 100 µm, betragen. Ein Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weni ger als 1 µm ist nicht ohne weiteres verfügbar, was zu höheren Kosten füh ren würde. Dies ist daher nicht bevorzugt. Wenn er 200 µm überschreitet, wird eine gleichmäßige Dispersion in dem Harz schwierig.

Ein Faservlies ist ebenso für die untere Wickelschicht brauchbar. Bei spielsweise kann auf einen Außenumfangsoberflächenbereich des vorge nannten Gewebebandes oder des Roving und Gewebebandes, welche mit einem füllstoffhaltigen wärmehärtbaren Harz imprägniert sind, eine Schicht aus einem Faservlies, welches in gleicher Weise mit dem füllstoff haltigen wärmehärtbaren Harz imprägniert ist, herumgewickelt werden, um darauf angepaßt und miteinander verbunden zu werden, um so als un tere Wickelschicht zu dienen.

Ein solches Faservlies besitzt die ausgezeichnete Funktion, das anorgani sche Material, welches darin gleichmäßig eingebracht ist, in seiner Ge samtheit festzuhalten. Das zu verwendende Faservlies ist aus einer orga nischen Faser, wie Acrylfaser, Polyesterfaser oder phenolische Faser, oder einer anorganischen Faser, wie Glasfaser oder Metallfaser, hergestellt. Vorzugsweise liegt das Faservlies in Form eines Bandes vor.

Die untere Wickelschicht besitzt eine Gesamtdicke von 1 bis 50 mm. Wenn die Dicke geringer als 1 mm ist, besitzt die Schicht eine unzureichende Fe stigkeit, übt eine geringere Verfestigungskraft auf den Walzenkern aus und ist daher für die Verwendung nicht geeignet. Wenn andererseits die Dicke 50 mm überschreitet, zeigt die Schicht keine entsprechend erhöhte Festigkeit, sondern wird teurer, was daher unerwünscht ist. Angesichts der Festigkeit der Walze, der Verfestigungskraft des Walzenkerns und der gleichen, liegt die Dicke der unteren Wickelschicht vorzugsweise im Be reich von 2 bis 15 mm.

Auf diese Weise ist die auf der Außenumfangsoberfläche des Walzenkerns gebildete untere Wickelschicht zwischen dem Walzenkern und der Außen schicht aus wärmehärtbarem Harz positioniert und besitzt die Funktion, ein gutes Passen und Verbinden dieser zwei zu verwirklichen sowie weiter hin die Funktion, eine Ablösung von dem Walzenkern zu verhindern, da sie die Verfestigungskraft gegenüber dem Walzenkern verstärkt.

Die oben beschriebenen Ziele der vorliegenden Erfindung können durch ein Verfahren zur Herstellung einer Harzwalze für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums erreicht werden, bei dem eine auf schlämmungsähnliche Mischung aus wärmehärtbarem Harzrohmaterial und anorganischem Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurch messer von 0,05 bis 50,0 µm zu einer bzw. in eine zylindrische Form für das Rotationsgießen gegossen wird, ein Außenschicht-Hohlzylinder aus dem wärmehärtbaren Harz, welcher an seinem Oberflächenbereich das anor ganische Pulver in einem Gehalt von 60 bis 95 Gew.-% enthält, durch Rota tionsgießen gebildet wird, ein Metallwalzenkern in den Außenschicht- Hohlzylinder eingepaßt wird und der Walzenkern und der Außenschicht- Hohlzylinder eingepaßt und miteinander verbunden werden.

Vorzugsweise wird ein Klebstoff in den ringförmigen Zwischenraum zwi schen dem Metallwalzenkern und dem Außenschicht-Hohlzylinder einge spritzt und dann der Klebstoff gehärtet, so daß der Walzenkern und der Außenschicht-Hohlzylinder durch die Klebstoffschicht miteinander ver bunden werden.

Das Verfahren zur Herstellung einer Harzwalze für die Kalandrierung ei nes magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der Erfindung umfaßt vorzugsweise den Schritt des Ausbildens einer faserverstärkten unteren Wickelschicht, die aus dem vorgenannten, mit den wärmehärtbaren Harz imprägnierten Fasermaterial hergestellt ist, auf einer Außenumfangso berfläche des Metallwalzenkerns.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Harzwalze für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums wird unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

Zunächst wird, wie in Fig. 1 gezeigt, ein mit dem wärmehärtbaren Harz imprägniertes Fasermaterial bis zu einer vorbestimmten Dicke auf einer Außenumfangsoberfläche eines Metallwalzenkerns 1 gewickelt, um so ei ne faserverstärkte untere Wickelschicht 2 auszubilden. Der Metallwalzen kern 1 ist aus einem Metall, wie nichtrostendem Stahl, hergestellt, wobei es erwünscht ist, dessen Außenumfang mittels Sandblasen oder durch Ausbilden einer Vielzahl von spiralförmigen Rillen eine rauhe Oberfläche zu verleihen, da die rauhe Oberfläche ein festes Verbinden des Walzen kerns 1 und der unteren Wickelschicht 2 fördert.

Getrennt hiervon wird, wie in Fig. 2 zeigt, ein Außenschicht-Hohlzylin derbrei aus einem wärmehärtbaren Harz hergestellt. Dieser wird durch Gießen einer aufschlämmungsähnlichen Mischung aus dem wärmehärt baren Harzrohmaterial und einem anorganischen Pulver mit einem durch schnittlichen Teilchendurchmesser von 0,05 bis 50,0 µm zu einer bzw. in eine zylindrische Form für das Rotationsgießen, Durchführen des Rota tionsgießens, so daß der Oberflächenbereich 3a das anorganische Pulver in einem vorbestimmten Gehalt enthält, und Härten des wärmehärtbaren Harzes bei einervorbestimmten Temperatur gebildet. Auf diese Weise wird der Außenschicht-Hohlzylinder 3 aus wärmehärtbarem Harz hergestellt.

Die Härtungstemperatur des wärmehärtbaren Harzes wird in Abhängig keit des Typs des verwendeten Harzes festgelegt. Wenn das Harz ein sol ches vom wärmehärtbaren Typ ist, beträgt die Härtungstemperatur im all gemeinen 100 bis 300°C, und wenn das Harz ein solches vom Kaltabbin dungstyp ist, findet die Umsetzung und Härtung bei Raumtemperatur statt.

Auf diese Weise kann durch Rotationsgießen die Außenschicht 3 aus wär mehärtbarem Harz, welche an ihrem Oberflächenbereich 3a das anorgani sche Pulver in einem vorgeschriebenen Verhältnis enthält, mit ausge zeichneter Oberflächenglätte, hoher Oberflächenhärte, überlegener Druckfestigkeit und Wärmebeständigkeit und frei an Nadellöchern, erhal ten werden. Danach wird, wie in Fig. 3 gezeigt, die Außenschicht 3 aus wärmehärtbarem Harz um den Metallwalzenkern 1 mit der faserverstärk ten unteren Wickelschicht 2 eingepaßt, ein Klebstoff in den zwischen der unteren Wickelschicht 2 und dem Außenschicht-Hohlzylinder 3 gebilde ten, ringförmigen Zwischenraum gespritzt, der Klebstoff bei einer vorbe stimmten Temperatur gehärtet, die faserverstärkte untere Wickelschicht 2 und der Außenschicht-Hohlzylinder 3 eingepaßt und mittels der Kleb stoffschicht 4 miteinander verbunden, wodurch die erfindungsgemäße Harzwalze 5 für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsme diums hergestellt wird.

Beispiele verwendbarer Klebstoffe sind solche vom Epoxyharztyp, unge sättigten Polyesterharztyp, Diallylphthalatharztyp, im Hinblick auf bei spielsweise Wärmebeständigkeit und Druckbeständigkeit.

Der Klebstoff wird gewöhnlicherweise bei einer Temperatur von 20 bis 150°C gehärtet. Es ist besonders erwünscht, die Härtungstemperatur des Klebstoffs so einzustellen, daß sie in etwa die gleiche ist, wie die Oberfläch entemperatur der Harzwalze 5 für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums während der Anwendung. Der Grund hierfür be steht darin, daß dies die Restspannung der Außenschicht 3 aus wärme härtbarem Harz eliminiert, wenn die Harzwalze 5 im Gebrauch ist, wo durch die Außenschicht 3 aus wärmehärtbarem Harz gegenüber einem Brechen beständiger wird, selbst wenn sie einem hohen Druck ausgesetzt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Harzwalze für die Kalandrierung eines magne tischen Aufzeichnungsmediums besitzt der Oberflächenbereich der Au ßenschicht aus wärmehärtbarem Harz einen hohen Speicher-Elastizitäts modul (E') von 5×10¹⁰ bis 5×10¹¹ dyn/cm² bei einer Temperatur von 50 bis 150°C und einer Frequenz von 10 Hertz (Hz), und der Wert des Aus drucks (1-ν²)/E', welcher die Beziehung zwischen dem Speicher-Elastizi tätsmodul (E') und dem Poisson-Verhältnis bzw. der Poisson-Zahl (ν) wie dergibt, besitzt einen so geringen Wert wie 2×10^-12 cm²/dyn < (1-ν²)/E' < 2×10^-11 cm²/dyn, so daß die Spaltbreite der Harzwalze für die Kalandrie rung geringer gemacht werden kann, und wobei die Spaltbreite geringer sein kann, als bei der Ausführungsform des Standes der Technik wenn der gleichen Belastung ausgesetzt wird. In anderen Worten, kann ein wesent lich größerer Druck pro Flächeneinheit erzielt werden. Daher ist es mittels der erfindungsgemäßen Harzwalze möglich, die Oberfläche des magneti schen Aufzeichnungsmediums glatt zu machen und die Verarbeitung in si cherer Weise durchzuführen, wie etwa eine Erhöhung der Dichte der mag netischen Schicht durch Führen eines Aufzeichnungsmediums durch die Walzen unter Anwendung eines hohen Spaltdruckes.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Harzwalze für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums wird eine Mischung aus einem wärmehärtbaren Harzrohmaterial und einem anorganischen Pulver durch Rotationsgießen geformt, so daß ein Außen schicht-Hohlzylinder aus dem wärmehärtbaren Harz an seinem Oberflä chenbereich anorganisches Pulver in einem hohen Prozentgehalt enthält. Daher kann die Harzwalze für die Kalandrierung eines magnetischen Auf zeichnungsmediums bei geringen Kosten mit hoher Effizienz hergestellt werden, und die erhaltene Harzwalze für die Kalandrierung besitzt eine glatte Ober fläche, hohe Oberflächenhärte, ausgezeichnete Druckfestigkeit und Wärmebestän digkeit und sie weist keine Nadellöcher auf. Die so erhaltene Harzwalze ist daher be stens geeignet zur Herstellung des magnetischen Aufzeichnungsmediums.

Die erfindungsgemäße Kalandriervorrichtung für das magnetische Aufzeichnungs medium führt eine Oberflächenbearbeitung des magnetischen Aufzeichnungsmedi ums mittels Spaltdruck zwischen einer Metallwalze und einer elastischen Walze durch, wobei als elastische Walze die oben beschriebene Harzwalze hoher Lei stungsfähigkeit verwendet wird. Gemäß einem Aspekt umfaßt eine Ausführungs form der elastischen Walze einen Metallwalzenkern und eine Außenschicht aus wär mehärtbarem Harz, wobei der Oberflächenbereich der Außenschicht aus wärme härtbarem Harz einen Speicher-Elastizitätsmodul (E') von 5×10¹⁰ bis 5×10¹¹ dyn/cm² bei einer Temperatur von 50 bis 150°C und einer Frequenz von 10 Hz auf weist. Gemäß einem weiteren Aspekt umfaßt eine Ausführungsform der elastischen Walze einen Metallwalzenkern und eine Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz, wobei an einem Oberflächenbereich der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz der Ausdruck (1-ν²)/E', welcher die Beziehung zwischen dem Speicher-Elastizi tätsmodul (E') und dem Poisson-Verhältnis (ν) wiedergibt, welches mit der Hertz- Gleichung, welche die Spaltbreite wiedergibt, in Beziehung steht, innerhalb des Be reichs von 2×10^-12 cm²/dyn < (1-ν²)/E' < 2×10^-11 cm²/dyn, bei einer Tem peratur von 50 bis 150°C und einer Frequenz von 10 Hz liegt.

Die obengenannten sowie weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfin dung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Querschnittsansicht mit teilweisen Weglassungen eines Wal zenkerns mit einer unteren Wickelschicht;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht mit teilweisen Weglassungen einer Au ßenschicht aus wärmehärtbarem Harz;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht mit teilweisen Weglassungen einer Har zwalze für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Anwendungs temperatur und dem Speicher-Elastizitätsmodul (E') an einem Oberflä chenbereich einer Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz von Testwal zen kleiner Größe gemäß Ausführungsformen der Erfindung sowie Ver gleichsbeispielen zeigt;

Fig. 5 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Anwendungs temperatur und dem Ausdruck (1-ν²)/E', welcher die Beziehung zwischen dem Speicher-Elastizitätsmodul (E') und dem Poisson-Verhältnis (ν) wie der gibt, an einem Oberflächenbereich der Außenschicht aus wärmehärt barem Harz von Testwalzen kleiner Größe gemäß Ausführungsformen der Erfindung und Vergleichsbeispielen zeigt; und

Fig. 6 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Spaltbreite und der Last von Testwalzen kleiner Größe gemäß Ausführungsformen der Er findung und Vergleichsbeispielen zeigt.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug nahme auf Beispiele sowie Vergleichsbeispiele beschrieben.

Beispiel 1

Die in Fig. 3 gezeigte, erfindungsgemäßen Harzwalze 5 für die Kalandrie rung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums wurde gemäß folgen dem Verfahren hergestellt.

Zunächst wurde, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Eisenwalzenkern 1 mit einer Länge von 1200 mm, einer Oberflächenlänge von 650 mm und einem Au ßendurchmesser von 300 mm über dessen Außenumfang durch Sandbla sen an der Oberfläche aufgerauht, und ein mit Epoxyharz imprägniertes Fasermaterial wurde um den Außenumfang des Walzenkerns 1 gewickelt, um eine faserverstärkte untere Wickelschicht 2 mit einer Dicke von 4 mm zu bilden. Die faserverstärkte untere Wickelschicht 2 wurde gebildet durch Wickeln eines mit Epoxyharz, das mit Silicapulver vermischt war, imprägnierten Glasgewebebandes um die Umfangsfläche des Walzenkerns 1, und danach Wickeln eines mit dem gleichen Epoxyharz imprägnierten Glasroving um den Außenumfang der Bandschicht. Das Epoxyharz wurde bei 110°C gehärtet.

Dann wurde separat hiervon eine Mischung, umfassend ein Epoxyharz rohmaterial, das 100 Gew.-Teile Harz und 52 Gew.-Teile eines Härters, vermischt mit 120 Gew.-Teilen Silicapulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,5 µm enthielt, zu einer zylindrischen Form für das Rotationsgießen (nicht gezeigt) gegossen, das Rotationsgießen bei ei ner Formtemperatur von 80°C und einer Rotationszahl von 1500 U/min durchgeführt, so daß ein Außenschicht-Hohlzylinder 3 aus Epoxyharz, der an seinem Oberflächenbereich 3a einen vorbestimmten hohen Pro zentgehalt an Silicapulver enthält, hergestellt wurde. Der aus der Form entnommene Hohlzylinder 3 wurde einer Nachhärtung bei einer Tempera tur von 90 bis 180°C unterzogen, die Außenumfangsfläche und Innenum fangsfläche des Außenschicht-Hohlzylinders 3 aus Epoxyharz wurden ge schnitten, so daß auf diese Weise der in Fig. 2 gezeigte Außenschicht- Hohlzylinder 3 aus Epoxyharz mit einem Außendurchmesser von 340 mm, einem Innendurchmesser von 309 mm und einer Länge von 400 mm herge stellt wurde.

Der Außenschicht-Hohlzylinder 3 aus Epoxyharz wurde um den Walzen kern 1 mit der unteren Wickelschicht 2 eingepaßt, und ein hauptsächlich aus Epoxyharz bestehender Klebstoff wurde in den zwischen der unteren Wickelschicht 2 und dem Außenschicht-Hohlzylinder 3 gebildeten, ring förmigen Zwischenraum gespritzt, der Klebstoff bei einer Temperatur von 80°C gehärtet, die untere Wickelschicht 2 und der Außenschicht-Hohlzy linder 3 aus Epoxyharz durch eine Klebstoffschicht 4 einer Dicke von 0,5 mm miteinander verbunden, die Außenumfangsfläche der Walze geschnit ten und poliert, wodurch die in Fig. 3 gezeigte Harzwalze 5 für die Kalan drierung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums hergestellt wurde.

Die Harzwalze 5 besaß einen Außendurchmesser von 335 mm und eine Oberflächenlänge von 400 mm.

Beispiel 2

Die Harzwalze 5 für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeich nungsmediums gemäß der Erfindung wurde in gleicher Weise wie beim oben beschriebenen Beispiel 1 hergestellt.

Zunächst wurde wie beim Beispiel 1 ein mit Epoxyharz imprägniertes Fa sermaterial um die Außenumfangsfläche eines Eisenwalzenkerns 1 ge wickelt, um eine faserverstärkte untere Wickelschicht 2 mit einer Dicke von 4 mm zu bilden.

Dann wurde getrennt hiervon eine Mischung, enthaltend 100 Gew.-Teile einer Harzzusammensetzung aus 2,1 Mol Bis(2-oxazolin)-Verbindung und 1,0 Mol Dicarbonsäure, vermischt mit 1,6 Gew.-Teilen Phosphit und wei terhin vermischt mit 94,1 Gew.-Teilen Silicapulver mit einem durch schnittlichen Teilchendurchmesser von 10 µm, zu einer zylindrischen Form (nicht gezeigt) für das Rotationsgießen in gleicher Weise wie beim oben beschriebenen Beispiel 1 gegossen. Das Rotationsgießen wurde bei einer Formtemperatur von 130°C und einer Rotationszahl von 800 U/min durchgeführt, wodurch ein Außenschicht-Hohlzylinder 3 aus vernetztem Polyesteramidharz hergestellt wurde, welcher an seinem Oberflächenbe reich 3a einen vorbestimmten hohen Prozentgehalt an Silicapulver ent hielt. Der aus der Form entnommene Hohlzylinder 3 wurde einer Nachhär tung bei einer Temperatur von 160°C unterzogen, die Außenumfangsflä che und die Innenumfangsfläche des Außenschicht-Hohlzylinders 3 wur den geschnitten, wobei der in Fig. 2 gezeigte Außenschicht-Hohlzylinder 3 mit einem Außendurchmesser von 340 mm, einem Innendurchmesser von 309 mm und einer Länge von 400 mm hergestellt wurde.

Der Außenschicht-Hohlzylinder 3 aus vernetztem Polyesteramidharz wur de über den Walzenkern 1 mit der unteren Wickelschicht 2 eingepaßt, ein hauptsächlich aus Epoxyharz bestehender Klebstoff wurde in den zwi schen der unteren Wickelschicht 2 und dem Außenschicht-Hohlzylinder 3 gebildeten, ringförmigen Zwischenraum gespritzt, der Klebstoff bei einer Temperatur von 80°C gehärtet, die untere Wickelschicht 2 und der Außen schicht-Hohlzylinder 3 aus vernetztem Polyesteramidharz wurden durch die Klebstoffschicht 4 mit einer Dicke von 0,5 mm verbunden, die Außen umfangsfläche der Walze geschnitten und poliert, wodurch die in Fig. 3 ge zeigte Harzwalze 5 für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeich nungsmediums hergestellt wurde. Die Harzwalze 5 besaß einen Außen durchmesser von 335 mm und eine Oberflächenlänge von 400 mm.

Leistungsbewertungstest

Um die Leistungsfähigkeit der Harzwalze 5 für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemaß den erfindungsgemäßen Beispielen 1 und 2 zu bewerten, wurden Walzen kleiner Größe für die Lei stungsbewertung unter Verwendung des gleichen Materials und im we sentlichen der gleichen Bedingungen für die jeweiligen Walzen hergestellt. Der Eisenwalzenkern 1 besaß die Abmessungen eines Außendurchmes sers von 192 mm, einer Oberflächenlänge von 290 mm und einer Länge von 760 mm, und die hergestellte kleine Harzwalze 5 besaß einen Außendurch messer von 230 mm und eine effektive Oberflächenlänge von 230 mm.

Vergleichsbeispiel 1

Zum Vergleich wurde eine klein dimensionierte Walze der gleichen Größe wie oben unter Verwendung des gleichen Materials und in gleicher Weise wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Silicapulver nicht eingebracht wurde.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Eisenwalzenkern und eine faserverstärkte untere Wickelschicht wur den in gleicher Weise wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt.

Der Walzenkern mit der unteren Wickelschicht wurde senkrecht in eine Gießform einer vorbestimmten Größe eingebracht, dann wurde eine Mi schung, enthaltend ein Epoxyharzrohmaterial, bestehend aus 100 Gew.- Teilen Harz und 52 Gew.-Teilen eines Härters, vermischt mit 79 Gew.-Tei len Silicapulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10,0 µm, direkt auf die Außenseite des Eisenwalzenkerns gespritzt und ge härtet, der Walzenaußenumfang wurde geschnitten und poliert, wodurch eine klein bemessene Walze zur Vergleichszwecken mit der gleichen Grö ße, wie oben beschrieben, hergestellt wurde.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurden ein Eisenwalzenkern und eine faserverstärkte untere Wickel schicht in gleicher Weise wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 herge stellt. Der Walzenkern mit der unteren Wickelschicht wurde vertikal in ei ne Gießform mit vorbestimmter Größe eingebracht. Dann wurde eine Mi schung, umfassend ein Epoxyharzrohmaterial, bestehend aus 100 Gew.- Teilen Harz und 65 Gew.-Teilen eines Härters, vermischt mit 50 Gew.-Tei len Silicapulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10,0 µm, direkt auf die Außenseite des Eisenwalzenkerns in der Form ge gossen und gehärtet. Der Walzenaußenumfang wurde geschnitten und po liert, wodurch eine klein dimensionierte Walze für Vergleichszwecke mit der gleichen Größe, wie oben beschrieben, hergestellt wurde.

Die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Speicher-Elastizitäts modul (E') des Oberflächenbereichs der Außenschicht aus wärmehärtba rem Harz jeder der klein dimensionierten Testwalzen gemäß den erfin dungsgemäßen Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 bei einer Frequenz von 10 Hz wurde durch ein viskoelastisches Spektrometer (hergestellt von Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.) gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 und dem Diagramm der Fig. 4 ge zeigt.

Das Poisson-Verhältnis bzw. die Poisson-Zahl (ν) am Oberflächenbereich jeder Walze wurde gemaß JIS K7054 gemessen, wobei basierend auf den gemessenen Werten und den Meßergebnissen des vorgenannten Speicher- Elastizitätsmoduls (E') der Wert des Ausdrucks (1-ν²)/E', welcher die Be ziehung zwischen dem Speicher-Elastizitätsmodul (E') und dem Poisson- Verhältnis (ν), welches mit der die Spaltbreite wiedergebenden Hertz-Glei chung in Verbindung steht, wiedergibt, bei jeder Temperatur berechnet wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 und dem Diagramm der Fig. 5 gezeigt.

Danach wurde der Gehalt an Silicapulver am Oberflächenbereich der Au ßenschicht aus Epoxyharz oder der Außenschicht aus vernetztem Polye steramidharz der klein dimensionierten Testwalzen gemessen. Die Mes sung des Gehalts an Silicapulver wurde durchgeführt durch Entnehmen eines Probenstückes mit einer Dicke von 1 mm aus dem Oberflächenbe reich der Harzaußenschicht jeder der klein dimensionierten Testwalzen, wobei eine Aschegehaltsmessung jedes Probenstückes durchgeführt wur de. Für die Messung wurde eine Thermogravimetrie/Differentialthermo analysenvorrichtung (hergestellt von Saiko Instruments Inc.) verwendet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Die Härte des Oberflächenbereichs der Harzaußenschicht jeder der klein dimensionierten Testwalzen wurde durch ein Shore-Durometer (D-Typ) gemessen, und die Oberflächenrauhheit (Ra) am Oberflächenbereich der Harzaußenschicht wurde unter Verwendung der Oberflächen-Texturmeß vorrichtung (hergestellt von Tokyo Seimitsu) gemessen. Die erhaltenen Er gebnisse sind ebenso in Tabelle 1 gezeigt.

Weiterhin wurden die Spaltbreiten der klein dimensionierten Testwalzen der erfindungsgemäßen Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 für den Leistungsbewertungstest gemessen.

Die Messung der Spaltbreiten wurde in folgender Weise durchgeführt. Ei ne Stahlwalze mit einem Außendurchmesser von 202 mm und einer effek tiven Oberflächenlänge von 230 mm wurde mit jeder Walze in Berührung gebracht und eine Aluminiumfolie (nicht gezeigt) von 15 µm Dicke wurde zwischen beide Walzen eingefügt. Es wurden drei verschiedene Lasten von 100 kg/cm, 200 kg/cm und 300 kg/cm zwischen beide Walzen aufge bracht, wobei die Breiten der auf die Aluminiumfolie übertragenen Spalt spuren gemessen wurden. Die Messung wurde bei einer Walzenoberfläch entemperatur von 50°C durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind im Diagramm der Fig. 6 gezeigt.

Wie aus den Tabellen 1 und 2 und dem Diagramm der Fig. 4 ersichtlich ist, zeigten die klein dimensionierten Testharzwalzen entsprechend den erfin dungsgemäßen Beispielen 1 und 2 einen hohen Speicher-Elastizitätsmo dul (E') wie 1,24×10¹¹ bis 1,08×10¹¹ dyn/cm² und 6,30×10¹⁰ bis 5,21×10¹⁰ dyn/cm² bei einer Temperatur von 50 bis 150°C, während die klein dimen sionierten Testharzwalzen entsprechend den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 einen geringen Speicher-Elastizitätsmodul von 3,77×10¹⁰ bis 2,90×10¹⁰ dyn/cm², 4,01×10¹⁰ bis 3,01×10¹⁰ dyn/cm² bzw. 3,41×10¹⁰ bis 9,44×10⁹ dyn/cm² zeigten. Insbesondere die klein dimensionierte Testharzwalze entsprechend dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 zeigte einen hohen Spei cher-Elastizitätsmodul (E') von 1,01 bis 10¹¹ dyn/cm² bei 180°C, und selbst bei 200°C wurde dieser bei einem hohen Wert von 8,53×10¹⁰ dyn/cm² beibehalten.

Wie aus den Tabellen 1 und 2 und aus dem Diagramm der Fig. 5 ersichtlich ist, war der Wert des Ausdrucks (1-ν²)/E', welcher die Beziehung zwischen dem Speicher-Elastizitätsmodul (E') und dem Poisson-Verhältnis (ν) in Be ziehung zur Hertz-Gleichung, welche die Spaltbreite wiedergibt, darstellt, für die klein dimensionierten Harztestwalzen entsprechend den erfin dungsgemäßen Beispielen 1 und 2 so niedrig wie 7,36×10^-12 bis 8,45×10^-12cm²/dyn und 1,43×10^-11 bis 1,73×10^-11 cm²/dyn bei ei ner Temperatur von 50 bis 150°C. Die Werte für die klein dimensionierten Testharzwalzen entsprechend den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 waren so hoch wie 2,23×10^-11 bis 2,90×10^-11cm²/dyn, 2,17×10^-11 bis 2,89 ×10^-11 cm²/dyn bzw. 2,53×10^-11 bis 9,15×10^-11 cm²/dyn. Weiterhin zeigte die klein dimensionierte Testharzwalze entsprechend dem erfin dungsgemäßen Beispiel 2 einen geringen Wert von 1,91×10^-11 cm²/dyn bei 180°C. Die klein dimensionierte Testharzwalze entsprechend dem er findungsgemäßen Beispiel 1 zeigte einen geringen Wert von 9,04×10^-12 cm²/dyn bei 180°C und selbst bei 200°C zeigte sie einen geringen Wert von 1.07×10^-11 cm²/dyn. Wie weiterhin im Diagramm der Fig. 6 gezeigt ist, ist die Spaltbreite umso kleiner,je geringer der Wert für den Ausdruck (1- ν²)/E' ist.

Verglichen mit den klein dimensionierten Testharzwalzen der Vergleichs beispiele 1 bis 3 war der Gehalt an Silicapulver am Oberflächenbereich der Harzaußenschicht der klein dimensionierten Testharzwalzen der erfin dungsgemäßen Beispiele 1 und 2 höher, und die Shore D-Härte der Walzen der erfindungsgemäßen Beispiele war ebenso höher.

Hinsichtlich der Oberflächenrauhheit (Ra) am Oberflächenbereich der Harzaußenschicht der Walze, waren die Oberflächenrauhheiten der klein dimensionierten Testharzwalzen der erfindungsgemäßen Beispiele 1 und 2 geringer im Vergleich mit den klein dimensionierten Testharzwalzen der Vergleichsbeispiele 2 und 3, welche ebenfalls Silicapulver enthielten. Das heißt, die Walzen entsprechend den erfindungsgemäßen Beispielen besa ßen eine ausgezeichnete Oberflächenglätte. Insbesondere wurde bei der klein dimensionierten Testharzwalze des erfindungsgemäßen Beispiels 1 feines anorganisches Pulver mit einem geringeren Teilchendurchmesser verwendet, so daß daher die Oberflächenrauhheit auf dem gleichen Niveau war wie beim Vergleichsbeispiel 1, welches nicht mit anorganischem Pul ver gefüllt wurde.

Wie im Diagramm der Fig. 6 gezeigt, kann, wenn die klein dimensionierten Testharzwalzen der erfindungsgemäßen Beispiele jeweils in Kontakt mit der Stahlwalze gebracht und einer Belastung ausgesetzt wurden, eine ge ringere Spaltbreite erzielt und demzufolge ein wesentlich größerer Druck pro Flächeneinheit erhalten werden. Dies ändert sich nicht, wenn die Wal ze die Größe einer im Betrieb befindlichen Maschine aufweist. Daher ist es möglich, die Oberfläche eines magnetischen Aufzeichnungsmediums glatt zu machen und in sicherer Weise das Verfahren zur Erhöhung der Dichte einer magnetischen Schicht oder dergleichen durchzuführen, indem das magnetische Aufzeichnungsmedium zwischen der Harzwalze für die Kal andrierung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der Erfin dung und einer Stahlwalze geführt wird, während ein hoher Spaltdruck angewandt wird.

Claims

1. Harzwalze für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsmedi ums mit
einem Metallwalzenkern (1) und
einer Außenschicht (3) aus einem mit einem anorganischen Pulver gefüll ten wärmehärtbaren Harz,
dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Pulver im Oberflächenbereich (3a) der Außenschicht (3) im Vergleich zu einem inneren Bereich der Außen schicht (3) angereichert ist.

2. Harzwalze nach Anspruch 1, bei der der Gehalt des anorganischen Pulvers im Oberflächenbereich der Außenschicht aus wärmehärtbarem Harz 60 bis 95 Gew.-% beträgt.

3. Harzwalze nach Anspruch 1 oder 2, bei der der durchschnittliche Teil chendurchmesser des anorganischen Pulvers 0,05 µm bis 50,0 µm beträgt.

4. Harzwalze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Oberflächenbereich der Außenschicht einen Speicherelastizitätsmodul (E') von 5×10¹⁰ bis 5×10¹¹ dyn/cm² bei einer Temperatur von 50 bis 150°C und bei einer Frequenz von 10 Hz aufweist.

5. Harzwalze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der an ei nem Oberflächenbereich der Außenschicht der Ausdruck (1-ν²)/E', welcher die Beziehung zwischen dem Speicherelastizitätsmodul (E') und dem Poisson-Ver hältnis (ν) bezüglich der die Spaltbreite angebenden Hertz-Gleichung wiedergibt, Innerhalb eines Bereichs von 2×10^-12 cm²/dyn < (1-ν²)/E' < 2×10^-11 cm²/dyn bei einer Temperatur von 50 bis 150°C und bei einer Frequenz von 10 Hz liegt.

6. Harzwalze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Oberflächenbereich der Außenschicht eine Shore D Härte von nicht weniger als 95° und weniger als 100° aufweist.

7. Harzwalze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Oberflächenrauhheit (Ra) am Oberflächenbereich der Außenschicht nicht mehr als 0,5 µm beträgt.

8. Harzwalze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der eine fa serverstärkte untere Wickelschicht (2), welche aus einem mit einem wärmehärt baren Harz imprägnierten Fasermaterial gebildet ist, auf einer Außenumfangs fläche des Metallwalzenkerns (1) vorgesehen ist.

9. Harzwalze nach Anspruch 8, bei der die faserverstärkte untere Wic kelschicht zusätzlich ein anorganisches Pulver als Füllstoff enthält.

10. Verfahren zur Herstellung einer Harzwalze für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, umfassend die Schritte:
Gießen einer Mischung aus einem wärmehärtbaren Harzrohmaterial und einem anorganischen Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,05 µm bis 50,0 µm in eine zylindrische Form für das Rotationsgießen;

Bilden eines Außenschichthohlzylinders bestehend aus einem Harz mit ei nem Gehalt an anorganischem Pulver von 60 bis 95 Gew.-% im Oberflächenbe reich durch Rotationsgießen;
Einpassen eines Metallwalzenkerns in den Außenschichthohlzylinder; und
Verbinden des Walzenkerns und des Außenschichthohlzylinders.

11. Verfahren nach Anspruch 10, zusätzlich umfassend den Schritt des Ein spritzens eines Klebstoffes in einen ringförmigen Raum zwischen dem Metallwal zenkern und dem Außenschichthohlzylinder und Härten des Klebstoffes, um den Walzenkern und den Außenschichthohlzylinder mit der dazwischen befindlichen Klebstoffschicht zu verbinden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, zusätzlich umfassend den Schritt des Ausbildens einer faserverstärkten unteren Wickelschicht, welche aus einem mit einem wärmehärtbaren Harz imprägnierten Fasermaterial gebildet ist, auf ei ner Außenumfangsfläche des Metallwalzenkerns.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die faserverstärkte untere Wic kelschicht zusätzlich ein anorganisches Pulver als Füllstoff enthält.

14. Vorrichtung für die Kalandrierung eines magnetischen Aufzeichnungsme diums zur Durchführung einer Oberflächenbearbeitung des magnetischen Auf zeichnungsmediums mittels Spaltdruck zwischen einer Metallwalze und einer elastischen Walze, bei der die elastische Walze eine Harzwalze gemäß minde stens einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.