DE4226139A1

DE4226139A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers

Info

Publication number: DE4226139A1
Application number: DE4226139A
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl Ing Pertzsch; Reinhard Dipl Ing Kraetschmer; Siegfried Rieger; Michael Breitsameter
Original assignee: BASF Magnetics GmbH
Current assignee: Emtec Magnetics GmbH
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1994-02-10

Description

Die Erfindung betrifft einen Extrudergießer mit mindestens zwei Austrittsöffnungen zum Auftragen einer oder mehrerer magnetisierbarer Schichten auf einen flexiblen unmagneti schen Schichtträger.

Für den Auftrag solcher magnetisierbarer Schichten gibt es mehrere Methoden. Eine die magnetischen Pigmente ent haltende Dispersion kann mittels Tauchverfahren, Messer gießer, Reverse Roll Coater und auch mit Extrudergießer auf die Folie aufgebracht werden. Der Extrudergießer bie tet den Vorteil eines geschlossenen rücklauffreien Systems, das die notwendigen Sauberkeitsanforderungen für die Her stellung eines modernen Hochleistungs-Magnetbandes erfüllt.

Extrudergießer zum gleichzeitigen Auftragen zweier über einanderliegender Schichten wurden bereits in den Patent schriften EP 0 392 810, DE 40 11 279 und US 5 072 688 be schrieben. Hier fließen zwei verschiedene Dispersionen in nerhalb des Gießerblocks übereinander und treten als Dop pelschicht ohne Vermischung aus der Extruderöffnung heraus direkt auf den sich an der Extruderöffnung frei vorbeibe wegenden Schichtträger. Die Schicht füllt den Zwischenraum zwischen Träger und Gießeröffnung aus. Die Konstanz der Naßschichtdicke über Bahnbreite und -länge wird durch die Gleichmäßigkeit von Dosiermenge und Schichtträgerlauf ge steuert. Durch die systembedingten Schwankungen dieser Ei genschaften können Abweichungen in der Naßschichtdicke bis zu mehreren µm auftreten, was bei Naßschichtdicken von ca. 10 µm, wie sie für moderne Magnetbänder benötigt werden, bei weitem zu hoch ist.

Es wurde weiterhin ein Extrudergießverfahren in der DE 19 07 212 beschrieben, das den Einfluß des schwankenden Folienandrucks dadurch vermeidet, daß der Schichtträger in einem Abstand von ca. 1 mm von der Extruderöffnung über den Pol eines Magneten geführt wird. Die aus der Extruder öffnung austretende magnetische Dispersion wird durch die Wirkung der unmittelbar hinter der Folienbahn befindlichen Magnetkante an den Schichtträger herangezogen. Die Dicken gleichmäßigkeit über die Breite hängt in diesem Fall immer noch von der mit Schwankungen verbundenen Konstanz der Do siermenge ab. Bei Einsatz von Präzisionsdosierpumpen re duziert sich das Problem auf die Konstanz der Fördermenge über die Bahnbreite. Außerdem ist bei der beschriebenen Vorrichtung lediglich der Guß einer Einzelschicht möglich.

Aufgabe der Erfindung war es nun, einen Extrudergießer zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist, besonders bei hohen Beschichtungsgeschwindigkeiten

- eine oder mehrere Schichten gleichzeitig aufzutragen, von denen mindestens eine Schicht magnetische Pigmente enthält
- eine Konstanz der Naßschichtdicke über die gesamte Gieß breite von 0,5 µm zu gewährleisten, unabhängig von Ein flüssen der Dosiermenge und der Rheologie.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst,

- daß im Falle von Mehrfachschichten die Dispersionen im Bereich der Extruderöffnung so zusammengeführt und über schichtet werden, daß sich eine Mehrfachschicht in der gewünschten Schichtfolge ergibt, wobei die Oberkante der obersten Austrittsöffnung gegenüber der Unterkante der untersten Austrittsöffnung zurückgesetzt ist, und
- daß die aus der Extruderöffnung austretende Einfach- oder Mehrfachschicht durch eine hinter der Folienbahn ange brachte Magnetkante auf die im Bereich von 0,1 - 5 mm vor der Extruderöffnung sich vorbeibewegende Folienober fläche aufgetragen wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Unteran sprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Die Erfindung wird nun im einzelnen anhand der Figur am Bei spiel eines Doppelspalt-Extrudergießers beschrieben.

Der zu beschichtende Schichtträger (1) wird so geführt, daß er dabei mit der Rückseite über die Polfläche eines Magneten (2) gleitet. Die Gießöffnung (3) des Extrudergie ßers befindet sich gegenüber der oberen Kante (5) des Ma gneten und ist mit ihrem Spalt etwa senkrecht gegen den Schichtträger (1) gerichtet.

Mittels (nicht dargestellter) Präzisionsdosierpumpen werden die Gießdispersionen in die Gießerkanäle (6, 6′) gefördert, deren Anzahl sich nach der maximalen Zahl der aufeinander zugießenden Schichten richtet. Die Dispersionen fließen in die Verteilungskammern (7, 7′), in denen die Dispersi onen auf die Bahnbreite, welche 500-1000 mm je nach Be schichtungsanlage betragen kann, verteilt werden. Diese Kammern stellen zusätzlich ein gewisses Puffervolumen von je etwa 5-100 ml dar, um Druckschwankungen in den sich anschließenden Gießerschlitzen (8, 8′) auszugleichen. Die Gießerschlitze der verschiedenen Dispersionen vereinigen sich kurz vor der Gießeröffnung (3). An der Vereinigungsstelle (9) fließen die Dispersionen in der gewollten Schichtfolge aufeinander, ohne sich an den Grenzflächen zu vermischen. Das Verhältnis der Naßschichtdicken der einzelnen Schichten wird durch die jeweilige Dosiergeschwindigkeit geregelt. Die Gießeröffnung (3) beim Austritt aus dem Schlitz hat eine Weite im Bereich von 0,2-0,8 mm.

Erfindungsgemäß ist die Oberlippe (11) der Austrittsöffnung (3) des Extruders gegenüber der Unterlippe (12) zurückge setzt. Es wurde nämlich gefunden, daß dadurch die Gußsta bilität erhöht wird. Der waagrechte Abstand der Oberlippe zur Unterlippe liegt im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm. Die dort austretende Einfach- oder Mehrfachschicht (10) ist dem Einfluß des Magnetfeldes der Magnetkante (5) ausgesetzt. Der Magnet (2) selbst, ein Permanent- oder Elektromagnet, hat eine rechteckige Form, dessen ebene Polflächen durch geradlinige Kanten begrenzt sind. Über die eine Polfläche des Magneten gleitet der zu beschichtende Schichtträger (1), und die Extruderöffnung (3) befindet sich gegenüber der oberen Kante (5) der Polfläche. Da sich die magnetische Kante (5) hinter dem Schichtträger (1) befindet, lassen sich große Kräfte auf die magnetische Dispersion ausüben, ohne daß der Magnet den Beschichtungsprozeß stört. An der Kante (5) ist das Feld am dichtesten, wobei ein Feldgradient von mehr als 400 A/cm vorhanden ist. Dieser Gradient ist auf den Extruderspalt gerichtet und besitzt eine Kräfte komponente entgegen der Laufrichtung des Schichtträgers. Dadurch entsteht die Ausbildung eines Flüssigkeitspolsters (4) sowie dessen Stabilisierung. Erst hierdurch wird es möglich, sehr dünne Schichten zu gießen und den Meniskus unempfindlich gegen Störkräfte zu machen, die beispielsweise von der elektrostatischen Aufladung des Schichtträgers her rühren können. Wie aus dem Feldlinienverlauf der Figur wei terhin hervorgeht, wird der Schichtträger so geführt, daß sich die magnetische Dispersion (10) beim Ablaufen von der Magnetkante in einem magnetischen Längsfeld befindet. Das Längsfeld hat eine Stärke von 80 bis 400 A/cm und bewirkt eine äußerst erwünschte Vorausrichtung der magnetischen Teilchen. Zur Verringerung der Randeinschnürung des Be gusses können in einer bevorzugten Ausführungsform auf bei den Gießrändern Führungsplatten (13) angeordnet sein, welche den Abstand der frei fließenden Dispersionen zum Schicht träger erheblich verringern.

Der Abstand der Extruderöffnung (3) von der Trägerbahn (1) beträgt 0,1-5 mm, vorzugsweise 1-1,5 mm. Die aus der Extruderöffnung (3) austretenden Dispersionsschichten (10) haben im Moment des Austritts eine gesamte Dicke von etwa 500 µm und können durch den Auftragsvorgang in Abhängigkeit von Dosier- und Foliengeschwindigkeit, welche im Bereich von 100-500 m/min liegt, bis zu einem Faktor 50, das heißt bis herunter zu einer Naßschichtdicke auf dem Schichtträger von 10 µm, gestreckt werden. Hierbei bleibt der Mehrfach schichtcharakter ohne Vermischung an den Grenzflächen mit den vorgegebenen relativen Einzelschichtdicken erhalten. Kurzzeitige Verdickungen, wie Folienklebestellen bei kon tinuierlicher Fahrweise, können mit dieser Vorrichtung ohne Probleme bewältigt werden. Die Konstanz der Schichtdicke über Länge und Breite ist dabei von Schwankungen der Qualität des Schichtträgers wie Dicke oder Andruck völlig unabhängig.

Inhomogenitäten von Seiten des Extrudergießers (über die Bahnbreite schwankende Dosiermenge in Folge von Druck- und Geschwindigkeitsdifferenzen) können durch eine Reihe von (nicht dargestellten) Einstellschrauben, die im Abstand von etwa 50-100 mm angebracht sind, korrigiert werden. Die Einstellschrauben sind entlang der Gießerbreite einige Zentimeter entfernt von der Extruderöffnung angebracht. Mittels Differentialgewinde kann die Weite der Gießeröff nung beispielsweise im Bereich von 50 µm unabhängig von einander in dem jeweiligen Teilstück variiert werden. Die die Extruderöffnung begrenzenden Gießerlippen (11, 12) be sitzen in diesem Fall eine entsprechende Flexibilität, vor zugsweise durch Materialverdünnungsstellen, so daß auf diesem Wege die Schwankungen der Naßschichtdicke reduziert werden können. Eine derartige Einstellvorrichtung ist in der DE-OS 39 27 680 beschrieben.

Die Extruder-Gießvorrichtung kann aus nichtmagnetischem Stahl, Nichteisenmetallen wie zum Beispiel Bronze, Messing, Titan, oder entsprechenden Metallen oder Legierungen be stehen, ebenso lösemittelbeständige Kunststoffe oder an organische Materialien wie zum Beispiel Keramik oder Sin termaterialien. Durch geeignete Maßnahmen können zu starke Lösemittelverluste (Antrocknungen) im Bereich der Gießer öffnung, speziell im Randbereich, vermieden werden, bei spielsweise durch Lösemittelanfeuchtlippen an den Kanten rändern.

Die Gesamt-Naßschichtdicke kann bis minimal 10 µm eingestellt werden, was ungefähr 0,2 µm Trockenschichtdicke entspricht. Das Verhältnis der Teilschichtdicken ist beliebig einstell bar. Als magnetische Dispersionen sind sämtliche bisher üblichen ohne Berücksichtigung der Viskosität geeignet. Als magnetische Pigmente können Eisenoxide, Chromdioxid, Bariumferrit und/oder Metallpulver eingesetzt werden. Auch die üblichen Bindemittel, Zusatzstoffe wie Dispergatoren, Netzmittel, Härter und Lösungsmittel sind einsetzbar.

Die Kombination von magnetisierbaren Schichten mit unmagne tischen Schichten, wie Haftschichten, Zwischenschichten, Gleitschichten, ist ebenfalls möglich. Als Schichtträger können sämtliche bisher bekannten Typen, beispielsweise Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, Ver wendung finden.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung soll im folgenden durch ein praktisches Beispiel verdeutlicht werden, ohne jedoch die Erfindung darauf zu beschränken.

Die Anordnung von Gießer und Magneten entspricht hierbei der Figur. Das Material des Gießers ist nichtmagnetischer Stahl. Der Magnet ist ein Permanentmagnet in Form eines Mauerwerks aus einzelnen Bariumferritquadern. Die Polflächen sind mit je einer rechteckigen Weicheisenmagnetleiste abge deckt.

Beispiel 1

Ein als Schichtträger dienender Polyethylenterephthalat film einer Dicke von 15 µm wird mit magnetischen Disper sionen, welche gemäß Tabelle 1 und 2 aufgebaut sind, mittels eines erfindungsgemäßen Extruders unter den nachstehend angegebenen Produktionsbedingungen beschichtet und anschlie ßend getrocknet, um einen magnetischen Aufzeichnungsträger herzustellen.

Produktionsbedingungen:

Viskosität einer Beschichtungslösung für die untere Schicht:
2500 mPa×s (bestimmt mittels eines B-Typ-Viskosimeters nach einminütiger Drehung bei 360/min; gilt auch im folgenden)

Viskosität der Beschichtungslösung für obere Schicht:
4000 mPa×s
Dicke der trockenen Schichten: 2,7 µm für obere Schicht, 3,3 µm für untere Schicht;
Beschichtungsgeschwindigkeit: 350 m/min.

Untere Schicht
Bestandteile
Gew.-%
CrO₂ nadelförmig (H_c = 48 kA/m)
100
α-Fe₂O₃	3
Polyester-Polyurethan	17
Polyvinylformal	3
Zinkstearat	1,5
Triethanoldiamindioleat	1
Tetrahydrofuran	225

Obere Schicht
Bestandteile
Gew.-%
CrO₂ nadelförmig (37 kA/m)
100
α-Fe₂O₃	3
Polyester-Polyurethan	15
Polyvinylformal	2,6
Zinkstearat	1,5
Triethanoldiamindioleat	0,5
Silikonöl	0,1
Tetrahydrofuran	230

Es wurde ein völlig streifen freier und schlierenfreier Be guß erhalten. Der erhaltene magnetische Aufzeichnungsträger besaß ausgezeichnete magnetische und mechanische Eigenschaf ten.

Claims

1. Extrudergießer mit mindestens zwei Gießerschlitzen (8, 8′) zum Auftragen einer oder mehrerer magnetisierbarer übereinanderliegender Schichten auf einen flexiblen un magnetischen Schichtträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberlippe (11) der gemeinsamen Austrittsöffnung (3) der Gießerschlitze gegenüber der Unterlippe (12) zurück gesetzt ist und daß hinter dem Schichtträger (1) parallel zu diesem ein quaderförmiger Magnet (2) angeordnet ist, dessen obere Kante (5) der Extruderöffnung (3) in einem Abstand von 0,1 bis 5 mm gegenübersteht.

2. Extrudergießer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießeröffnung (3) eine Weite im Bereich von 0,2 bis 0,8 mm besitzt und daß der waagrechte Abstand der Oberlippe (11) zur Unterlippe (12) im Bereich von 0,5-1,5 mm liegt.

3. Extrudergießer nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Verstreckungsverhältnis der aus dem Extruderschlitz auf den Schichtträger aufgebrachten Dispersionen bis 1 : 50 beträgt.

4. Extrudergießer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Größe des auf den Extruderspalt (3) gerichteten Feldgradienten der Kante (5) des Magne ten mehr als 400 A/cm beträgt.

5. Extrudergießer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Feldstärke des Magneten (2) in Laufrichtung des begossenen Schichtträgers (1, 10) einen Betrag von 80 bis 400 A/cm hat.