DE4011279C2

DE4011279C2 - Vorrichtung zum Extrusionsbeschichten eines flexiblen Schichtträgers

Info

Publication number: DE4011279C2
Application number: DE4011279A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Umemura; Takemasa Namiki; Seiichi Tobisawa; Shigetoshi Kawabe; Takeshi Nakajima
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1989-04-07
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2010-04-07
Also published as: KR0144570B1; DE4011279A1; US5186754A; KR900015823A; JPH02268862A; JP2714850B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Extrusions-Be schichten zum Ausbilden einer Anzahl unter schiedlicher Beschichtungslagen auf einem flexiblen Schichtträger.

Es gibt verschiedene Verfahren zum Auftragen verschiedener Aufstrichschichten auf einen laufenden flexiblen Träger, z. B. Walzen-, Gravurwalzen- bzw. Tiefdruck-, Extrudier-, Gleitplatten- oder -wulst- und Vorhangbeschichtung.

Ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial bzw. ein magnetischer Aufzeichnungsträger wird z. B. durch Auftragen und -trocknen einer magnetischen Aufstrichlösung auf einen Schicht träger hergestellt. Für diesen Zweck werden allgemein das Walzen-, das Tiefdruck- und das Spritz- bzw. Ex trudierbeschichtungsverfahren angewandt. Das letztgenannte Verfahren ist dabei den anderen Verfahren überlegen, weil es eine gleichmäßige Beschichtungsdicke gewährleistet.

Im Hinblick auf die in neuerer Zeit erfolgte zunehmende Ver besserung der magnetischen Aufzeichnungsträger selbst besteht jedoch ein zunehmender Bedarf nach der Verwendung von Magnet pulvern aus Oxiden mit hohen BET-Werten und von Barium ferritmaterialien; außerdem erhöhte sich dabei die Viskosi tät der Beschichtungslösungen zunehmend.

Weiterhin besteht im Hinblick auf erhöhte Produktionsleistung ein zunehmender Bedarf nach Hochgeschwindigkeit-Beschich tungsverfahren.

Neuere Anforderungen an magnetische Aufzeichnungsträger ver langen die Ausbildung einer Grundierschicht und/oder Zwi schenschicht, die Erzeugung einer magnetischen Schicht auf dieser (diesen) Schicht(en) und die Anordnung mehrerer magnetischer Schichten.

Die JP-A-1-210072 beschreibt einen Extrudierbeschichtungs- bzw. -spritzkopf bei einer Vorrich tung, welche den obengenannten Anforderungen genügt und bei welcher eine Beschichtungslösung kontinuierlich auf die Oberfläche eines flexiblen, kontinuierlich über Vorder- und Hinterkantenflächen (des Spritzkopfes) laufenden Trägers über einen zwischen diesen Flächen gebildeten Schlitz ex trudiert und damit auf diese Trägerfläche aufgetragen wird, wobei der Endabschnitt der Vorderkante eine Krümmungs fläche mit einem Krümmungsradius r₁ zur Endspitze aufweist, die gesamte Fläche der Hinterkante eine Krümmungsfläche mit einem Krümmungsradius r₂ ist, diese Krümmungsradien den Bedingungen nach folgenden Formeln

3 mm < r₂ < 20 mm
1 mm < r₁ < r₂/2 mm

genügen und mindestens ein Abschnitt oder Teil der Hinter kantenfläche über die Tangente an der Endspitze (end tip) der Vorderkantenfläche hinausragt bzw. darüber hinaus verlängert ist.

Dieser Beschichtungsspritzkopf ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.

Wenn dieser Beschichtungsspritzkopf (extrusion type coating head) für das Aufbringen einer Einzelschicht eingesetzt wird, gewährleistet er die Vorteile, daß weder eine ungleichmäßige Beschichtung noch eine Streifenbildung auftritt und daß auch im Hochgeschwindigkeit-Beschichtungsbetrieb eine ausgezeich nete Beschichtungsleistung erzielt wird.

Wenn jedoch zwei derartige Kopfeinheiten für das sog. nasse (sequentielle) Mehrschichtbeschichten eingesetzt werden, bei dem eine obere Schicht erzeugt wird, während die vorher aufgetragene untere Schicht in noch feuchtem Zustand vor liegt, wird die untere Schicht beim Auftragen der oberen Beschichtungs-Schicht abgestreift. Falls dabei die Viskosi tät der magnetischen Lösung für die untere Schicht niedri ger ist als diejenige für die obere Schicht, ist es schwie rig, die obere Schicht stabil bzw. gleichmäßig aufzubringen.

Diese Erscheinung ist nicht nur im beschriebenen Einsatz dieses Spritzkopfes, sondern normalerweise auch in den Fällen zu beobachten, in denen ein Beschichtungsspritzkopf für Einzelschichtbeschichtung verwendet wird.

Im Hinblick auf diese Gegebenheiten wurde in JP-A-2-251265 eine Anordnung vorgeschlagen, die das gleichzeitige Auftra gen (sog. Naß-in-Naß-Mehrfachbeschichten) einer unteren Schicht und einer oberen Schicht in nassem Zustand auf einen Schichtträger mittels eines einzigen Beschichtungs- Spritzkopfes erlaubt. Diese, in Fig. 2 schematisch darge stellte Beschichtungsvorrichtung stellt sich dar als "Beschichtungsvorrichtung" zum kontinuierlichen Extrudieren einer Beschichtungslösung auf die Oberfläche eines flexiblen Trägers, der sich sequentiell und fortlaufend längs Vorder-, Mittel- und Hinterkantenflächen über jeweils einen ersten Schlitz zwischen den Vorder- und Mittelkantenflächen und einen zweiten Schlitz zwischen Mittel- und Hinterkanten flächen bewegt, zwecks Auftrags der Beschichtungslösung auf die (Ober-)Fläche des Trägers, wobei der Endabschnitt der Vorderkante mindestens einen längs der (Träger-)Laufrichtung verlaufenden linearen (geradlinigen) Abschnitt aufweist, dessen Länge nicht mehr als 1 mm beträgt, und wobei zumin dest ein Abschnitt oder Teil der Mittel- und Hinterkanten flächen über die Projektionslinie des linearen Abschnitts hinaus in Richtung auf den Träger verlängert ist bzw. vor springt.

Diese Beschichtungsvorrichtung erlaubt das gleichzeitige Auf tragen bzw. Aufspritzen einer unteren und einer oberen Schicht auf einen Schichtträger, auch wenn die Viskosität der Beschichtungslösung für die untere Schicht niedriger ist als diejenige der Beschichtungslösung für die obere Schicht; in den Fällen, in denen der Aufstrichfilm der unteren Schicht zweckmäßig dünn ist, läßt sich dabei jedoch kaum problemfrei eine einwandfreie Mehrfachbeschichtung erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Extru sions-Beschichtungsvorrichtung, die ein Mehrfach-Naßbeschichten ohne Schwierigkeit auch in dem Fall ermöglicht, daß die Viskosität der Beschichtungslösung für die untere Schicht niedriger ist als die der Beschichtungslösung für die obere Schicht, und der Aufstrichfilm der unteren Schicht zweckmäßig bzw. äußerst dünn ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zum Extrusionsbeschichten gemäß Anspruch 1 gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist eine Extrusions-Beschichtungs vorrichtung mit zwei Flüssigkeits(vorrats)behältern und je einem von jedem Flüssigkeitsbehälter längs der Flüssig keitsaustragrichtung abgehenden Schlitz(kanal)abschnitt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die beiden Schlitze (oder Kanäle) ineinander übergehen und im Bereich des Austrag- bzw. Austrittsteils einen einzigen Schlitz (bzw. Kanal) bilden.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Formen der Vorder- und Hinterkantenflächen denen beim oben beschriebenen Beschichtungsspritzkopf gemäß der JP-A-1-210072 gleich oder ähnlich. Das Wesen der erfindungs gemäßen Vorrichtung liegt jedoch nicht in den Formen von Vorder- und Hinterkantenfläche, sondern in ihrem Innenauf bau bzw. ihrer Innenausgestaltung.

Dies bedeutet, daß die Formen von Vorder- und Hinterkanten fläche bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht not wendigerweise dem Beschichtungsspritzkopf gemäß der obigen JP-Anmeldung gleich oder ähnlich zu sein brauchen, sondern vielmehr auch andere zweckmäßige Formen zulässig sind.

Bei der erfindungsgemäßen Extru sions-Beschichtungsvorrichtung ist Teil einer (Spritzkopf-) Hinterkante über eine Tangente (l₁) an der Stromabseite der Vorderkantenfläche etwa auf die in Fig. 1 dargestellte Weise verlängert bzw. vorspringend ausgebildet.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er findung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeich nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Schnittansichten bekannter Beschichtungs spritzköpfe,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Beschichtungsspritz kopfes gemäß der Erfindung und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungs trägers.

Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.

In den Figuren sind eine Vorderkantenfläche mit 1, eine Hinterkantenfläche mit 2, ein (Austritts-)Schlitz mit 3, Flüssigkeitsbehälter bzw. -kammern mit 4 und 5, zwei von den Flüssigkeitskammern 4, 5 abgehende Schlitze (Fig. 3) mit 6 und 7, eine Vorratsrolle mit 8, ein Schichtträger mit 9, eine Extrudierbeschichtungsvorrichtung mit 10, ein Trockner mit 11, eine Kalanderwalzenreihe mit 12, eine Aufwickelrolle mit 13, ein stromabseitiges Ende der Hinterkante mit A und ein stromabseitiges Ende der Vor derkante mit B bezeichnet.

Bei der in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Extrudier beschichtungsvorrichtung beträgt der Winkel (Θ) eines von einem (einer) Flüssigkeitsbehälter oder -kammer 4 in Flüs sigkeitsaustrittsrichtung abgehenden Schlitzes 6 und des von einer Flüssigkeitskammer 5 in der gleichen Richtung abge henden Schlitzes 7 bevorzugt nicht weniger als 5° und weni ger als 170°; dieser Winkel liegt normalerweise zwischen 10° und 80°.

Wenn der Winkel Θ nicht mehr als 5° beträgt, kann möglicher weise eine ungleichmäßige Beschichtung erzeugt werden, weil es aus konstruktiven Gründen schwierig ist, eine zufrieden stellende Fertigungsgenauigkeit für die Beschichtungsvor richtung zu gewährleisten; ein Winkel einer solchen Größe ist daher unzweckmäßig. Wenn der Winkel Θ dagegen mehr als 170° beträgt, begünstigt eine Störung (Turbulenz) an der Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeitsleitungen bzw. -schlitzen ein Vermischen der Beschichtungslösungen für obere und untere Schicht.

Bevorzugt sollte die Länge eines Schlitzes 3, der durch die beiden ineinander übergehenden Schlitze 6 und 7 gebildet wird, der folgenden Beziehung genügen:

0 < L < 100 mm.

Normalerweise genügt L zweckmäßig der Beziehung 0<L<50 mm; die Länge L beträgt vorzugsweise 0,5-30 mm. Wenn L größer ist als 100 mm, begünstigt eine Störung an der Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeitsleitungen ein Vermischen der Beschichtungslösungen für oberen und untere Schicht.

Im folgenden ist die Erfindung in Beispielen und Vergleichs beispielen näher erläutert.

Beispiele 1 bis 9 und Vergleichsbeispiel 1

Ein als Schichtträger dienender Polyethylenterephthalatfilm einer Dicke von 15 µm wird mit die Zusammensetzungen gemäß Tabelle I und II besitzenden magnetischen (Beschichtungs-)- Lösungen zur Herstellung einer Mehrschicht-Beschichtung mittels des Beschichtungsspritzkopfes in einer Herstellungsanlage gemäß Fig. 4 unter den nach stehend angegebenen Produktionsbedingungen beschichtet und anschließend getrocknet, um einen magnetischen Aufzeich nungsträger herzustellen.

Produktionsbedingungen

Viskosität einer Beschichtungslösung für die untere Schicht:
500 mPa · s (centipoise) (be stimmt mittels eines B-Typ- Viskosimeters nach einminüti ger Drehung bei 360/min; gilt auch im folgenden) und 1000 mPa · s (centipoise).
Viskosität der Beschichtungslösung für obere Schicht:
4000 mPa · s (centipoise)
Dicke des (der) trockenen Films bzw. Schicht:
1,0 µm für obere Schicht
3,0 µm für untere Schicht
Beschichtungsgeschwindigkeit: 200 m/min.

Beschichtungslösungsmasse (obere Schicht)
Bestandteil
Verhältnis (Gewichtsteile)
Co-haltiges magnetisches Eisenoxid (BET-Wert 45 m²/g)
150
Handelsübliches Polyurethanharz	20
Handelsübliches Chlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat	20
Aluminiumoxid	10
Myristinsäure	2
Butylstearat	1
Handelsübliches Polyisocyanat	10
Toluol	200
Methylethylketon	200
Ruß	10

Beschichtungslösungsmasse (untere Schicht)
Bestandteil
Verhältnis (Gewichtsteile)
Co-haltiges magnetisches Eisenoxid (BET-Wert 30 m²/g)
150
Handelsübliches Polyurethanharz	7
Handelsübliches Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat	20
α-Aluminiumoxidpulver	8
Myristinsäure	0,65
Butylstearat	1
Stearinsäure	0,35
Handelsübliches Polyisocyanat	10
Toluol	150
Methylethylketon	150
Ruß	5
Oleinsäure	0,65

Tabelle III veranschaulicht die Ergebnisse von Untersuchungen des Beschichtungszustands der oberen Schicht, die durch Mehr schicht-Beschichtung mittels des Beschichtungsspritzkopfes gemäß der Erfindung unter Änderung der Größen von L und Θ (Beispiele 1 bis 9) hergestellt wurde, im Vergleich zu einer Schicht, die durch Naß-Mehrfachbeschichtung mittels zweier Einheiten des Beschichtungsspritzkopfes nach Fig. 1 herge stellt wurde (Vergleichsbeispiel 1).

Tabelle III

Beschichtungszustand der oberen Schicht

Wie aus Tabelle III hervorgeht, gewährleistet der erfindungs gemäße Beschichtungsspritzkopf eine ausgezeichnete Beschich tungsfähigkeit für die obere Schicht, auch wenn die Viskosi tät der unteren Schicht niedriger ist als die der oberen Schicht.

Der in Beispielen 1 bis 9 verwendete Beschichtungsspritz kopf besitzt die in der folgenden Tabelle IV angegebenen Abmessungen.

Tabelle IV

Beispiel 10 und Vergleichsbeispiel 2

Unter Verwendung des Schichtträgers und der magnetischen Lösungen nach Beispielen 1 bis 9 werden auf die gleiche Weise wie in diesen Beispielen, jedoch mit geringfügiger Änderung der Beschichtungsbedingungen, magnetische Auf zeichnungsträger hergestellt. Dabei werden folgende Pro duktionsbedingungen eingehalten:
Viskosität der Beschichtungslö sungen für obere und untere Schicht:
1500 mPa · s (centipoise) (bestimmt mittels B-Typ- Viskosimeters nach ein minütiger Drehung bei 60/min)
Beschichtungsgeschwindigkeit: 150 m/min.

Tabelle V veranschaulicht die erfindungsgemäß (Beispiel 6) erzielte Beschichtungsgüte im Vergleich zu den Ergebnissen, die bei der Naß-Mehrfachbeschichtung mittels der Beschich tungsvorrichtung gemäß der eingangs genannten neueren JP-Patentanmeldung erreicht werden (d. h. Beschichtungsspritz kopf nach Fig. 2 mit: R₁ = 8 mm, R₂ = 20 mm, L₁ = 0,8 mm, L₂ = L₃ = 2,5 mm) (Vergleichsbeispiel 2).

Tabelle V

Die Bewertungsgrade sind dieselben wie bei Tabelle III.

Wie aus Tabelle V hervorgeht, nimmt die Beschichtungsgüte (coatability) bei Verwendung der bekannten Beschichtungs vorrichtung mit sich verkleinernder Dicke der unteren Schicht ab, während mit der erfindungsgemäßen Beschichtungs vorrichtung unabhängig von der Filmdicke der unteren Schicht eine ausgezeichnete Beschichtungsgüte erzielbar ist.

Beispiel 11 und Vergleichsbeispiel 3

Aufzeichnungsträger werden unter Verwendung des Schicht trägers und der magnetischen Lösungen nach Beispiel 10 und auf die gleiche Weise wie dort, jedoch unter geringfügiger Änderung der Beschichtungsbedingungen, hergestellt. Es werden folgende Produktionsbedingungen eingehalten:
Dicke der oberen Schicht nach dem Trocknen: 3,4 µm
Dicke der unteren Schicht nach dem Trocknen: 0,6 µm.

Tabelle VI veranschaulicht die erfindungsgemäß (Beispiel 11) erzielte Beschichtungsgüte im Vergleich zu der Beschich tungsgüte, die beim Naß-Mehrfachbeschichten mittels der in Vergleichsbeispiel 2 verwendeten bekannten Beschichtungs vorrichtung erreicht wird (Vergleichsbeispiel 3).

Tabelle VI

Die Bewertungsgrade sind dieselben wie bei Tabelle III.

Wie aus Tabelle VI hervorgeht, nimmt die Beschichtungsgüte bei Verwendung der bekannten Beschichtungsvorrichtung mit zunehmender Beschichtungsgeschwindigkeit ab, während bei Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung unabhängig von der Beschichtungsgeschwindigkeit stets eine ausgezeichnete Beschichtungsgüte erzielt wird.

Die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung ermöglicht ein stabiles bzw. gleichmäßiges Mehrfachbeschichten ohne jedes Problem (d. h. ohne Abstreifen bzw. Verschmieren der Beschichtungslösung für die untere Schicht durch die Beschichtungslösung für die obere Schicht), auch wenn der Beschichtungsvorgang bei hoher Beschichtungsgeschwindigkeit durchgeführt wird, die Viskosität der Beschichtungslösung für die untere Schicht niedriger ist als diejenige der Beschichtungslösung für die obere Schicht und die untere Schicht zweckmäßig dünn ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Extrusionsbeschichten eines flexi blen Schichtträgers (9) mit mehreren Schichten elektromagnetischen Materials, mit:

(a) einer Vorderkantenfläche (1),
(b) einer Hinterkantenfläche (2)
(c) einem ersten Behälter (4), der mit einer Druckspeisequelle für ein erstes Beschich tungsmaterial zur Bildung einer ersten Schicht verbunden ist,
(d) einem zweiten Behälter (5), der mit einer Druckspeisequelle für ein zweites Beschich tungsmaterial zur Bildung einer zweiten Schicht verbunden ist,
(e) einem ersten Auslaßkanal oder -schlitz (6), der mit dem ersten Behälter (4) verbunden ist, zum Extrudieren des ersten Beschich tungsmaterials,
(f) einem zweiten Auslaßkanal oder -schlitz (7), der mit dem zweiten Behälter (5) verbunden ist, zum Extrudieren des zweiten Beschich tungsmaterials und
(g) einem dritten Auslaßkanal oder -schlitz (3) zwischen der Vorderkantenfläche (1) und der Hinterkantenfläche (2), zum Extrudieren des ersten und zweiten Beschichtungsmaterials zur Bildung der ersten und zweiten Schicht auf dem Schichtträger (9), wobei erster (6) und zweiter Auslaßkanal bzw. -schlitz (7) unter einem Winkel zusammenlaufen und in den dritten Auslaßkanal oder -schlitz (3) übergehen, und wobei die Vorderkantenfläche eine Krümmung aufweist und ein Teil der Hinterkantenfläche über eine Tangente am stromabseitigen Ende (B) der Vorderkantenfläche hinaus vorsteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß eine Länge L des dritten Auslaßkanals oder -schlitzes (3) gleich 0 < L < 100 mm ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Länge L des dritten Auslaßkanals oder -schlitzes (3) gleich 0 < L < 50 mm ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Länge L des dritten Auslaßkanals oder -schlitzes (3) gleich 0,5 mm < L < 30 mm ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß erster und zweiter Auslaßkanal oder -schlitz unter einem Winkel von nicht mehr als 170° und nicht weniger als 5° zusammenlaufen.