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Verfahren und Vorrrichtung zum Herstellen der Magnetschichten von
Magnetplatten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtungen zum
Herstellen der Magnetschichten von Magnetplatten durch Auftragen einer Magnetdispersion
und Zentrifugieren der Scheibe.
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An die Magnetschichten von Magnetplatten werden bekanntlich extern
hohe Anforderungen hinsichtlich Gleichmäßigkeit und Beschaffenheit gestellt. Die
Dicke der im wesentlichen-aus einer Magnetdispersion bestehenden Magnetschicht beträgt
etwa 4 bis 6 Mikrometer, jedoch werden bereits Schichtdicken in- der Größenordnung
unter 2 Mikrometer angestrebt. Die Magnetschicht muß über die Plattenoberflächen
eine hohe Gleichmäßigkeit aufweisen, es esdürfen keine Erhebungen oder Spitzen aus
der Oberfläche hervorragen, die größer als ein Viertel Mikrometer sind, da dies
bei handelsüblichen Magnetplatten zu Schreib- und Lesefehlern führen kann.
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In Anbetracht der angedeuteten extremen Genauigkeitsanforderungen
an die Gleichmäßigkeit und Beschaffenheit der Magnetbeschichtung sind einwandreie
Magnetplatten schwierig herstellbar-und deshalb relativ teuer.
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Mit der USA-Patentschrift 3 198 657 ist ein Verfahren zur Herstellung
dünner Magnetschichten mittels Zentrifugierens einer Scheibe und gleichzeitigem
Auftragen einer Magnetdispersion bekannt. Dabei wird nach Reinigung der Metallplatte
die Dispersion aus einer Düse auf eine Seite der Scheibe aufgebracht, während sich
die Düse radial über die Scheibe bewegt. Nach dem Auftragen der Dispersion wird
die Drehzahl erhöht und dadurch die Dispersion über die Scheibenoberfläche Seichmäßi
verteilt. Zum Auftragen
der Dispersion auf die zweite Seite der
Scheibe wird diese umgewendet und der Beschichtungsvorgang wiederholt. Bei dem beschriebenen
und den bekannten Beschichtungsverfahren für Magnetplatten werden die beiden Seiten
der zu beschichtenden Scheiben zeitlich na#cheinander mit Magnetdispersion versehen.
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Diese Aufeinanderfolge der Beschichtungsschritte bringt einige Störeinflüsse
mit sich, die sich auf die Qualität der Magnetschichten nachteilig auswirkt, so
daß sich zwangsläufig die Ausschußmenge an fehlerhaften Magnetplatten erhöht. Beim
Umwenden der Scheibe ist keine Staubabschirmung gegeben. Wenn die zweite Scheibenseite
beschichtet wird, wirkt sich die durch Verdunstung des Lösungsmittels der Magnetdispersion
lösurigsmittelhaltigere Atmosphäre für die bereits angetrocknete beschichtete Scheibenseite
insofern ungünstig aus, als sie den Trochnungsvorgang verzögert. Erfolgt die Trocknung
durch Strahlung, so ist es außerdem nachteilig, daß bei der Beschichtung der ersten
Scheibenseite eine metallblanke Oberfläche vorhanden ist, die wenig Wärmestrahlung
aufnimmt. Der optimale Trocknungseffekt ist erst dann gegeben, wenn beide Scheibenoberflächen
mit der dunklen Eisenoxiddispersion beschichtet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beschichtungsverfahren
zu finden, bei dem die beiden Seiten der Magentplatten gleichartig rationeller und
wirtschaftlicher mit Magnetdispersion versehen werden können. Es ist eine weitere
Aufgabe der Erfindung, eine wenig aufwendige, jedoch zweckmäßige Vorrichtung zum
erfindungsgemäßen Verfahren anzugeben.
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Erfindungsgemäß lassen sich Magnetschichten von Magnetplatten, die
beidseitig mit dünnen Magnetschichten gleicher Art und Stärke versehen sind, durch
Auftragen einer gießfähigen Magnetdispersion auf die zu beschichtende Scheibe, Zentrifugieren
der Scheibe und Trocknen bzw. Härten der resultierenden dünnen Magnetschicht besonders
vorteilhaft herstellen, wenn die Magnetdispersion gleichseitig auf beide Oberflächen
der Scheiben aufträgt. Zweckmäßig erfolgt dann auch das nachfolgende Trocknen bzw.
Härten der auf beide Plattenseiten aufgetragenen
Magnetschichten
für beide Magnetschichten jeweils gleichzeitig und gleichartig. Bevorzugt wird das
Auftragen erfindungsgemäß so durchgeführt, daß die Magnetdispersion zu.gleicher
Zeit beidseitig auf die schräg zur Vertikalebene angeordnete rotierende Scheibe
aufgegeben, insbesondere durch Düsen aufgespritzt und gegebenenfalls überschüssige
Magnetdispersion von der Scheibe durch Zentrifugieren abgeschleudert wird. Dabei
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die abgeschleuderte überschüssige Magnetdispersion
in einem Gehäuse nahe der äußeren Scheibenkante so aufzufangen, daß ein Rückprallen,
Rückfließen oder Rücktropfen abgeschleuderter Magnetdispersion vermieden wird und
man möglichst auch die Dämpfe des Lösungsmittels der Magnetdispersion absaugt.
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Geeignete Magnetdispersionen sind an sich bekannt, sie enthalten üblicherweise
neben den feinteiligen Magnetpigmenten, wie f#-Eisen(III)-Oxid, feinteiliger Magnetit
oder ferromagnetische Metallpigmente, die Teilchengrößen von etwa 0,2 bis 2/um aufweisen,
Bindemittel und insbesondere hitzehärtbare Bindemittel, wie Epoxidharze, Phenoxyharze,
Aminoplast-Vorkondensate, Polyesterharze, Polyurethane oder Polyurethanbildner und
Mischungen solcher Bindemittel miteinander als auch mit anderen Bindemitteln wie
Polycarbonaten oder Vinylpolymeren, z.B. Vinylchlorid- oder Vinylidenchlorid-Copolymere
oder hitzehärtbare Acrylat- oder Methacrylat-Copolymere. Im allgemeinen enthalten
die Magnetdispersionen ferner flüchtige Lösungsmittel zur Einstellung einer gut
gießfähigen oder durch Düsen aufspritzbaren Dispersion, z.B.
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Tetrahydrofuran, Toluol, Methyläthylketon usw., wobei die Art des
verwandten Lösungsmittels von dem angewandten Bindemittel mitbestimmt wird. Geeignete
Magnetdispersionen für das erfindungsgemäße Verfahren haben zweckmäßigerweise Viskositäten
von etwa 40 bis 200 cP, bevorzugt 60 bis 150 cP, (centi Poise, gemessen im Rheomat
15 / Typ RM 15 C/O1 der Fa. Contraves, Zürich).
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Das Verhältnis von Magnetpigment zu Bindemittel liegt dabei im allgemeinen
zwischen 2 bis 10 und insbesondere 3 bis 5 Gewichtsteilen Magnetpigment zu 1 Teil
Binder. Die Herstellung der Magnetdispersionen kann in an sich bekannter Weise unter
Mitverwendung üblicher Zusätze, wie Dispergier- oder Gleitmittel erfolgen.
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Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens rotieren im allgemeinen
die Scheiben mit einer Umdrehungszahl im Bereich von 400 bis 3500 U/min., wobei
die im Einzelfall gewählte Umdrehungszahl u.a. von der Viskosität der Magnetdispersion
und der gewünschten Dicke der resultierenden Magnetschichten abhängt. Die Dicken
der fertigen getrockneten Magnetschicten liegen dabei im Bereich von 1 bis 10 und
insbesondere 1 bis /um, wobei zur Herstellung dünnerer Magnetschichten zumindest
im Schleudergang hohe Umdrehungszahlen der Scheiben und/oder niedrige Viskositäten
der Magnetdispersionen gewählt werden. Das Auftragen bzw. Aufspritzen aus Düsen
der Magnetdispersion führt man zweckmäßig nach dem Reinigen der Trägerplatten bzw.
Scheiben mit Lösungsmittel nach dem sogenannten spin coating-Verfahren durch, wobei
die Magnetdispersion durch parallel zur Scheibe über den Radius der Scheibe bewegbare
Düsen unter Bewegung der Düsen von der Innenkante zur Außenkante der Scheibe und
bevorzugt unter Bewegung der Düsen von der Außenkante zur Innenkante und anschließend
von der Innenkante zur Außenkante der Scheibe im Überschuß aufgespritzt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
die eine Antriebs- und Haltevorrichtung für das Zentrifugieren der zu beschichtenden
Scheibe sowie eine Einheit für das Auftragen der Magnetdispersion umfaßt, weist
Einheiten für das gleichzeitige beidseitige Auftragen der Magnetdispersion auf und
ist dadurch gekennzeichnet, daß die mit Magnetdispersion zu beschichtende Scheibe
beim Auftragsvorgang schräg zur Vertikalebene angeordnet ist.
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In einer sehr zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist die Scheibe in einem Winkelbereich von 10 bis 300 schräg zu einer Vertikalebene
angeordnet.
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In der bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
die Scheibe zumindest an bzw. nahe ihrem äußeren Rand von einem im wesentlichen
rotationssymmetrischen Gehäuse umgeben, dessen Gehäuseinnenwände im Querschnitt
etwa ein gleichschenkliges
Dreieck bilden, wobei die dem äußeren
Scheibenrand nächstliegende Gehäusewand in der Ebene der Scheibe eine Aussparung
aufweist.
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Ferner ist zweckmäßigerweise das Gehäuse so ausgebildet, daß der Scheitel
des kleinsten Winkels zwischen zwei Gehäuseinnenwänden nicht in der Ebene der Scheibe
liegt. Damit wird erreicht, daß die beim Auftrags vorgang von der Scheibe abgeschleuderte
Disperison aufgefangen werden kann, ohne daß die aufgetragenen Dispersionsschichten
durch zurückprallende oder zurückfließende Teilchen der Magnetdispersion beschädigt
oder zerstört werden können.
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Weitere zweckmäßige Merkmale der Erfindung können aus der folgenden
Beschreibung und Zeichnung eines. Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung
entnommen werden.
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In der Zeichnung ist eine zu beschichtende Scheibe in einer bevorzugten
Ausführung der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung dargestellt.
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Eine Antriebsspindel 1 ist auf einem Stützrahmen 2 im Winkel (t von
150 zu einer Horizontalebene 3 schräg gelagert. Die Antriebsspindel wird von einem
Motor 4 über ein zur Drehzahleinstellung dienenden Getriebe 5 angetrieben. An ihrem
freien Ende trägt die Antriebsspindel 1 eine in einer Spannvorrichtung 6 fest eingespannte,
zu beschichtende Scheibe 7, die üblicherweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
besteht. Die Scheibe 7 ist im Winkel oj gegenüber einer senkrecht zur Horizontalebene
3 stehenden, die Zeichenebene durchdringenden Vertikalebene 8 geneigt angeordnet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist i'>C' gleich (# . Der Winkel cd wird
bevorzugt im Winkelbereich von 10 bis 300 gewählt.
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Ferner ist eine parallel zur Ebene der Scheibe 7 verschiebbare Einheit
9, die zur Reinigung der Scheibe 7 sowie zum Auftrag einer Dispersion auf die Scheibe
7 dient, dargestellt. Die Einheit 9 besteht aus einem in dieser Ansicht U-förm-igen
Rahmenteil 10, das gegenüber einem festen Führungsteil 11 in den Richtungen
des
Doppelpfeils A verschiebbar gelagert ist. Zwischen dem Führungsteil 11 und dem kurzen
Schenkel 12 des Rahmenteils 10 ist ein hydraulisch betätigbares Organ 13 befestigt.
Die Einheit 9 ist in ihrer Ruhestellung dargestellt. An den Innenseiten der freien
Arme des Rahmenteils 10 sind Düsen 14 und Bürsten 15 angebracht. Beim Reinigungsgang
verschiebt sich das Rahmenteil 9 und damit verschieben sich auch die Düsen 14 und
Bürsten 15 unter Wirkung des Organs 13 radial über die in Drehung versetzte Scheibe
7. Dabei werden die Scheibenseiten aus nicht dargestellten weiteren Düsen mit Lösungsmittel
bespritzt und mittels der Bürsten 15 gereinigt. Nach Beendigung des Reinigungsgangs
fährt das Rahmenteil 9 in die Ruhestellung zurück. Anschließend erfolgt zum Auftragsgang
wiederum eine Vers-chiebung des Rahmenteils 9 über die Scheibenoberflächen. Die
Bürsten 15 müssen bei diesem Gang in geeigneter Weise außer Wirkung gesetzt werden.
Die Magnetdispersion wird unter Druck aus den Düsen 14 gleichzeitig auf beide Scheibenseiten
aufgespritzt, während sich die Scheibe mit einer ersten Drehzahl dreht. Die Magnetdispersion
enthält in an sich bekannter Art die feinteiligen Magnetpigmente dispergiert in
einem geeigneten fließfähigen Bindemittel bzw. in einer Lösung des Bindemittels
in einem flüchtigen Lösungsmittel. Das Öffnen und Schließen von Ventilen der Düsen
14 wird in Abhängigkeit von der Stellung der Düsen 14 relativ zur Scheibe 7 gesteuert.
Beispielsweise können die Düsen 14 bei Stellung über dem Außen-, dem Innenrand oder
auch schon außerhalb des äußeren Scheibenrandes der Scheibe 7 geöffnet werden. Die
Bewegung des Rahmenteils 9 und damit der Düsen 14 kann einmal oder mehrmals über
die Scheibenseiten oder Teile derselben erfolgen. Nach Ende des Auftragsgangs wird
der Rahmenteil 9 in die- dargestellte Ruhestellung zurückbewegt. Die Düsen 14 und
Bürsten 15 bewegen sich in nicht dargestellten radialen Schlitzen eines kreisringförmigen
Spritzgehäuses 16. Natürlich ist es auch möglich, die Einrichtungen zur Rdhigung
der Platten (Düsen für Lösungsmittel, Bürsten) auf einer gesonderten Einheit getrennt
zur Einheit, die zum Dispersionsauftrag dient, zu montieren.
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Wie im oberen, geschnittenen dargestellten Bereich des Gehäuses 16
deutlich sichtbar ist, ist dieses aus in Dreieckform zusammenstoßenden Gehäusewänden
a, b und c gebildet. Die Wandseite b wird durch einen Absaugstutzen 17 für die freiwerdenden
Lösungsmitteldämpfe unterbrochen. Der Scheitelwinkel ß des etwa gleichschenkligen
Dreiecks beträgt ca. 400 und ist damit der kleinste Winkel im Dreieck. Die der Scheibe
zugewandte Wandseite c ist durch eine Aussparung d unterbrochen, die zum Eintritt
der nach dem Auftrag abgeschleuderten Magnetdispersion vorgesehen ist und sich,
wie in der Zeichnung erkennbar, ringförmig um den Außenrand der Scheibe 7 e#rstreckt.
Die einzelnen Teile der Wandseite c sind leicht zu der Gehäusemitte hin gebogen,
um ein Zurückfließen oder -tropfen der Magnetdispersion auf die Scheibenoberflächen
auszuschalten. Die Scheitel des kleinsten Winkels ß liegen etwas, im dargestellten
Fall etwa 1 bis 2 cm, von der Ebene der rotierenden Scheibe entfernt. Die Gehäusewände
a und b sind im Scheitel des Winkels ß mittels einer Spannschelle 18 und einem dazwischengelegten
O-Ring 19 zusammengehalten bzw. abgedichtet. Das Gehäuse 16 ist somit zur Erleichterung
einer Reinigung trennbar ausgebildet.
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Nach Beendigung des Auftragsvorgangs wird zweckmäßig die Drehzahl
der Antriebswelle 1 und damit der Scheibe 7 gegenüber der ersten Drehzahl wesentlich
erhöht, so daß die Magnetdispersion gleichmäßig über die Scheibenoberflächen verteilt
und die überschüssige Dispersionsmenge abgeschleudert wird. Bei dieser erhöhten
Drehzahl wird der auf die Scheibe 7 wirkende Einfluß der Zentrifugalkraft so groß
gewählt, daß der Schwerkraftseinfluß vernachlässigbar klein wird. Das Spritzgehäuse
16 dient zum Auffangen der überschüssigen Dispersionsmenge, die dort abläuft, in
den unteren Gehäusebereich gelangt und über ein Ablaufrohr 20 in einen Abfallbehälter
21 abgeleitet werden kann. Das Spritzgehäuse 16 wird vor dem Reinigungsgang in Richtung
des Doppelpfeils B über die Scheibe 7 geschoben und vor dem Trocknungsgang zurück
in seine nicht dargestellte Ruhestellung bewegt.
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Die Schrägstellung der Scheibe beim- Auftrags- und Schleudervorgang
macht ein Beschichten beider Scheibenseiten auch ohne Gehäuse möglich. Da man jedoch
in der Praxis ein Gehäuse verwenden wird, soll dieses innen so geformt sein, daß
beim Schleudervorgang keine Dispersion zurück auf die Scheibenflächen treffen kann.
Durch die bevorzugte Ausbildung der#Gehäuseinnenwände a, b und c etwa als gleichschenkliges
Dreieck und die Versetzung der Dreiecksspitze -gegenüber der Ebene der Scheibe 7
wird vorstehende Aufgabe erfüllt. Es sind jedoch grundsätzlich andere Gehäusequerschnitte
denkbar, mit Hilfe derer das Zurückspritzen ebenfalls vermieden werden kann Durch
die Aussparung auf der der Scheibe zugewandten Seite wird erreicht, daß die Dispersion
in den Gehäuseinnenraum geschleudert wird. Die Breite dieser Aussparung ist jedoch
so klein wie möglich zu wählen, so daß möglichst wenig Lösungsmitteidämpfe zu den
Scheiben zurückströmen können. Aus dem Gehäuseinnenraum kann das Lösungsmittel über
einen Absaugstutzen so schnell wie möglich mittels nicht näher zu beschreibender
Absaugeinrichtungen entfernt werden.
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Nach Abschluß des Schleudergangs wird das Spritzgehäuse 16 von der
Scheibe 7 entfernt. Eine Trockeneinrichtung 22 besteht aus einer im Sinne eines
Doppelpfeils C schwenkbaren Achse 23 mit daran befestigten, über die Magnetschichten
der Scheibe 7 reichenden Heizelementen 24. Die Heizelemente werden nach Gehäuseentfernung
in die dargestellte Stellung geschwenkt und bewirken durch die Einstrahlung von
Wärme auf die nunmehr dunklen Magnetschichten eine schnell- wirksame und gleichmäßige
Trocknung beider Magnetschichten der Platte. Beim Trocknungsgang wird zweckmäßig
die Drehzahl gegenüber der Schleuderzahl herabgesetzt, z.B. die Drehzahl des Magnetdispersionsaufgabevorgangs
wieder eingestellt.
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Nach dem Trocknungsgang kann die beschichtete Magnetplatte ohne Gefahr
einer Beschädigung von der Spannvorrichtung 6 abgenommen werden.
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Der Motor 4 und die Heizelemente 24 sind mit Kabelstücken 25 zum Anschluß
an eine nichtdargestellte Energieversorgung versehen.
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Die Steuerung der einzelnen Beschichtungsvorgänge ist nicht Gegenstand
der Erfindung und daher nicht beschrieben.
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Durch geeignete Anordnung einzelner Beschichtungsstationen kann eine
weitgehende Automatisierung der Beschichtungsvorrichtungen durch einzelne Merkmale
des beschriebenen Ausführungsbelspiels, auf das die vorliegende Erfindung nicht
beschränkt ist, erreicht werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung weisen gegenüber
den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Magnetschichten für
Magnetplatten überraschend große Vorteile auf. So hat sich bei der Durchführung
des Verfahrens zur Magnetplattenproduktion in großem Maßstab nicht nur durch das
gleichzeitige Beschichten beider Plattenseiten die Produktionskapazität um ein Mehrfaches
steigern lassen, sondern es konnte bei geringerem Verlust an Magnetdispersion im
Vergleich zu dem bisherigen Verfahren die Ausschußquote, d.h- die Menge an produzierten
Magnetplatten mit Fehlern, in einem überraschend hohen Ausmaß herabgesetzt werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Magnetplatten zeichnen sich durch eine hervorragende
Gleichmäßigkeit der Magnetschichten auf den beiden Seiten der Scheiben aus und erfüllen
alle an moderne Magnetplatten gestellten Forderungen. Dabei ist von besonderem Vorteil,
daß das Verfahren auch bei der Herstellung von Magnetplatten mit sehr dünnen Magnetschichten
die erwähnte Gleichmäßigkeit der beidseitigen Schichten liefert. Die Tatsache, daß
die Herstellung von Magnetschichten von Magnetplatten seit vielen Jahren bekannt
ist, jedoch bisher eine gleichzeitige beidseitige Beschichtung nicht bekannt geworden
ist, kann als Vorurteil gegen das erfindungsgemäße Verfahren mit seinen unerwarteten
Vorteilen gewertet werden.