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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren gemäß der Einleitung
von Anspruch 1.
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Herkömmlich sind verschiedene Extrusions-Beschichtungsvorrichtungen zum
Beschichten der Oberfläche eines sich bewegenden Trägers mit einer kontinuierlich
auf die Oberfläche des Trägers extrudierten Beschichtungszusammensetzung
bekannt, wodurch bei hoher Geschwindigkeit ein dünner Film mit gleichmäßiger
Dicke entsteht, wie beispielsweise in den ungeprüften japanischen Patentschriften
. Nr. Sho-57-84771, Sho-58-104666, Sho-59-238179, Sho-63-88080, Sho-63-164022,
Hei-2-17971, usw. offenbart. Zum Abdichten der vorgelagerten Kante eines
Beschichtungskopfes mit einer Vorbehandlungsschicht zwecks Abhalten der in einer
Beschichtung mitgeführten Luft sind ein Verfahren, bei dem eine Zusammensetzung
aus denselben Bestandteilen als Zwischenschicht aufgetragen wird (siehe die
ungeprüfte offengelegte japanische Patentschrift Nr. Sho-58-205561), und ein
Beschichtungsverfahren für einen Träger mit einem Lösungsmittel als Vorschicht
(siehe die ungeprüfte japanische Patentschrift Sho 61-139929), usw. beschrieben
worden. Bei derartigen Beschichtungsverfahren ist es möglich, mit hoher
Geschwindigkeit einen dünnen Film aufzutragen.
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Wenn ein solches Beschichtungsverfahren bei einer
Extrusions-Beschichtungsvorrichtung zum Einsatz kommt, wird der Träger an die Hinterkante angedrückt und
somit die aufgetragene Schicht geglättet. Wenn demnach der Träger in
Breitenrichtung uneben ist, wird auch der Beschichtungsfilm ungleichmäßig. Auch wenn sich
Fremdkörper auf dem Träger oder in der Vorbeschichtung befinden, so können sie
an der nachgelagerten Kante eingeschlossen werden, so dass Streifen entstehen.
Zum Beschichten stehen beispielsweise fotografisch lichtempfindliche oder
magnetische Beschichtungssubstanzen zur Verfügung, oder solche, die einen
Oberflächenschutz bieten/einen Ladungsaufbau verhindern oder die
Beschichtungszusammensetzung glätten, usw. Zu repräsentativen, auf diese Weise hergestellten Produkten
gehören verschiedene Arten von fotografischen Filmen, Druckpapier, magnetische
Aufzeichnungsträger, etc.
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In dem abgetretenen ungeprüften japanischen Patent Sho-63-20069 ist eine
Beschichtungsvorrichtung beschrieben, bei der es möglich ist, eine ungleichmäßige
Dicke eines Beschichtungsfilms zu verhindern, die durch streifenartige Fehler oder
Unebenheiten in der Dicke des Trägers, durch den Elastizitätsmodul, usw. verursacht
werden, und darüber hinaus Druckverluste abzuschwächen, während die
Beschichtungssubstanz einen Spalt durchquert.
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Zudem beschreibt die deutsche Patentanmeldung DE-A-37 23 149, welche zur selben
Patentfamilie wie die japanische ungeprüfte Patentschrift Sho-63-20069 gehört, eine
Beschichtungsvorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilms auf einem Träger
21, dessen Beschichtungsoberfläche mit einem zuvor aufgetragenen organischen
Lösungsmittel 26 flüssigkeitsversiegelt ist, mittels Extrusionskopf mit einer
Vorderkante 22 auf der in Bewegungsrichtung des Trägers 21 vorgelagerten Seite und einer
Hinterkante 23 auf der in Bewegungsrichtung des Trägers nachgelagerten Seite,
wobei sich die Hinterkante oben allmählicher vom Träger 21 entfernt als die
Vorderkante 22 und wie in Fig. 5 am oberen Ende einen spitzen Winkel bildet.
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Zuerst wird mit einer herkömmlichen Beschichtungsvorrichtung, wie beispielsweise
einer Gravurstreich-, einer Walzen-, Rakel-, Extrusions-, Stab-, Drahtbarren-
Beschichtungseinrichtung oder dergleichen, ein organisches Lösungsmittel auf die
Beschichtungsoberfläche des Trägers aufgetragen, so dass die derart entstandene
Schicht ein Eindringen der an der Vorderkante befindlichen Luft in die
Auftragungsschicht verhindert, wodurch sich eine einwandfreie Beschichtung bei höherer
Geschwindigkeit erreichen läßt.
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Die Vorderkante 22 befindet sich vom Austritt des Spalts 28 auf der vorgelagerten
Seite des Trägers 21 und ist derart ausgebildet, dass sich der gesamte Bereich der
Kantenoberfläche gegenüber dem Träger 21 zum Träger 21 hin vorwölbt. Zwar wird
meist eine gekrümmte Fläche mit einer bestimmten Krümmung als Wölbung zum
Träger 21 hin verwendet, doch muss es nicht unbedingt diese Form sein, sondern es
kann jede Form genutzt werden, solange sie den Einschluss mitgeführter Luft
verhindert.
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Die Hinterkante 23 ist so angeordnet, dass sich ihr oberes Ende entgegengesetzt
zum Träger von einer Tangente entfernt befindet, die am Austritt des Spalts 28 bis
zur Vorderkante 22 gezogen wird. Demzufolge wirkt keine Druckkraft vom Träger 21
auf die Hinterkante 23 ein, so dass der Einschluss von Fremdkörpern an dieser Stelle
verhindert werden kann. Somit lassen sich Fehler auf der Beschichtungsoberfläche
infolge von Fremdkörpern vermindern.
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Bei einem Extrusions-Beschichtungskopf wie in Fig. 5 hat sich jedoch gezeigt, dass
je nach der Oberflächenrauheit der Vorderkante 25, der Hinterkante 24 sowie des
Zustands der winkligen Kantenabschnitte viele Streifen erzeugt werden können. Das
heißt, obwohl die Vorderkantenoberfläche 25 und die Hinterkantenoberfläche 24 bei
dem obigen Beschichtungskopf mittels Schleifmaschine mit hoher Genauigkeit in die
erforderliche Form gebracht wurden, können je nach den Schleifbedingungen, z. B.
Zuführgeschwindigkeit, Schneidtiefe, Auswahl des Schleifwerkzeugs oder
dergleichen, eine unerwünschte Oberflächenrauheit oder eine unerwünschte Geradlinigkeit
der winkligen Kantenabschnitte auftreten, oder aber ein Werkstoff am oberen Ende
des Beschichtungskopfes erzeugt z. B. eine Oberflächenrauheit oder gerade Flächen
an den winkligen Kantenabschnitten, usw., so dass sich diese unerwünschten
Bedingungen direkt auf der aufgetragenen Oberfläche manifestieren können.
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Bei einem herkömmlichen Beschichtungskopf mit Abstreichmesser, wie in der
japanischen ungeprüften Patentschrift Nr. Sho-60-238179 oder dergleichen, wird
demnach eine Beschichtungssubstanz durch die Hinterkante des Abstreichmessers
derart geglättet, dass im Ergebnis der oben erwähnten Glättungsfunktion selbst bei
einer rauen Oberfläche oder Beschädigungen der obigen Vorderkantenoberfläche 25
und der Hinterkantenoberfläche 26 die Fluidfunktion der
Beschichtungszusammensetzung unmittelbar nach der Auftragung durch eine innere Spannung erhöht wird,
welche durch den an die Beschichtungszusammensetzung angelegten Druck erzeugt
wird.
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Man könnte davon ausgehen, dass die Oberflächenrauheit der einzelnen
Kantenoberflächen letztendlich durch Variieren des Flüssigkeitsverhaltens der aus dem
Spalt ausgegebenen Beschichtungszusammensetzung ausgeglichen werden könnte.
Allerdings würde man nicht unbedingt wie in Fig. 3 beim Beschichten einen hohen
Druck auf die Beschichtungszusammensetzung einwirken lassen, da ansonsten
Beschichtungsstreifen entstehen oder die Beschichtungsdicke ungleichmäßig wird
und sich dadurch die Qualität der Beschichtungsoberfläche verschlechtert.
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Wenn die Oberfläche rau ist oder die Innenfläche des Schlitzes oder die Oberfläche
der Vorderkante beschädigt ist, werden bei der Glättung wie oben beschrieben mit
Hilfe eines Abstreichmessers nicht nur Fehler, wie z. B. Streifen, verursacht, sondern
auch insbesondere eine unebene Dicke je nach Geradlinigheit der jeweiligen
Oberflächen. Dementsprechend ist es nicht nur erforderlich, dass die Oberfläche nicht rau
ist oder die Innenfläche des Schlitzes oder die Vorderkantenoberfläche sowie die
Hinterkantenoberfläche nicht beschädigt sind, sondern es ist zudem besonders
notwendig, dass der Schlitz in Querrichtung gerade ist.
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Allerdings ist es unmöglich, die Qualität des geschliffenen oder
oberflächenbearbeiteten Beschichtungskopfes unbegrenzt zu verbessern. Darüber hinaus ist die
Oberflächenbearbeitung des Beschichtungskopfes bislang sehr stark von der
Erfahrung und den Fertigkeiten des Bedieners abhängig.
Zusammenfassung der Erfindung
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Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines
Beschichtungsverfahrens, bei dem die vorgenannten Problem des herkömmlichen Verfahrens
überwunden und mit dem durch Unebenheiten eines Trägers in Breitenrichtung in
einem drucklosen Beschichtungskopf verursachte Dickenschwankungen eines
Beschichtungsfilms in Breitenrichtung vermieden werden, so dass stabil und mit
hoher Geschwindigkeit Produkte hergestellt werden können, die mit einem
gleichmäßig dünnen Film ohne Unebenheiten beschichtet sind; konkret handelt es sich dabei
um magnetische Aufzeichnungsträger mit verbesserten elektromagnetischen
Umwandlungseigenschaften.
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Dieses Ziel wird durch ein Beschichtungsverfahren mit den Merkmalen aus Anspruch
1 erreicht. In den nachgeordneten Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen
offenbart.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der mehrere
Beschichtungszusammensetzungen aufgetragen werden, wird der Druck Pc der
Beschichtungszusammensetzung an einem Auftragungspunkt für die oberste Schicht als repräsentativer Wert für
die gesamte Beschichtungszusammensetzung verwendet.
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Fig. 1 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung wichtiger Teile eines
Beschichtungskopfes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine schematische
Ansicht anderer wichtiger Teile während des Beschichtens;
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Fig. 2 ist eine Perspektivansicht wichtiger Teile des Beschichtungskopfes aus Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung wichtiger Teile eines anderen
Beschichtungskopfes zur Durchführung des erfindungemäßen Verfahrens und eine
schematische Ansicht anderer wichtiger Teile während des Beschichtens;
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Fig. 4 ist eine grafische Darstellung der Viskositätskurven magnetischer
Beschichtungszusammensetzungen, die bei einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet
werden;
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Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Beschichtungskopfes, und
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Fig. 6 ist ein Querschnitt wichtiger Teile eines in einem Vergleichsbeispiel
verwendeten Beschichtungskopfes.
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Nachstehend wird anhand der Fig. 1 und 2 eine bevorzugte erfindungsgemäße
Ausführungsform beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines
Beschichtungskopfes zum Auftragen einer magnetischen Flüssigkeit zur Ausbildung einer
magnetischen Aufzeichnungsschicht und eine schematische Ansicht, die den Zustand des
Auftragens mit dem Beschichtungskopf zeigt. Fig. 2 ist eine Perspektivansicht
wichtiger Teile des Beschichtungskopfes.
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Bei dem Beschichtungskopf 10 aus den Fig. 1 und 2 ist eine Vorderkante 2 (eine in
Laufrichtung des Trägers 1 vorgelagerte Kante) derart ausgebildet, dass sich seine
gesamte gegenüber dem Träger 1 liegende Vorderkantenoberfläche 5 zum Träger
hin erstreckt. Zwar wird meist eine gekrümmte Fläche mit einer Krümmung (R)
verwendet, doch die Form ist nicht auf die hier dargestellte beschränkt, und es
können alle beliebige Formen, beispielsweise eine einzelne flache oder mehrere
Oberflächen, verwendet werden, solange sie verhindern, dass mit dem Träger 1
mitgeführte Luft eingeschlossen wird. Das obere Ende der hinteren Kante 3 ist derart
ausgebildet, dass sie niedriger als der obere Teil der Vorderkante 2 liegt. Das heißt,
das obere Ende der hinteren Kante 3 ist zu dem Träger 1 zurückgesetzt und weist
einen angemessenen Höhenabstand zu der Vorderkante 2 auf.
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Von der Vorderkante 2 und der Hinterkante 3 wird ein dazwischenliegender
Schlitzbereich 4 gebildet, der sich von einer Tasche 5 zu der Auftragungsstelle auf den
Träger hin verjüngen kann (siehe Fig. 3) oder aber parallel ist.
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Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Beschichtungskopf zwischen einem
Paar Transportrollen 30 (zur Vereinfachung ist in der Zeichnung nur eine Rolle auf
der in Laufrichtung des Trägers nachgelagerten Seite abgebildet). Zwar ist der
Überlappungswinkel des Trägers 1 im Beschichtungskopf 10 allgemein auf etwa 2º
bis 60º und die Spannweite der Transportrollen, die diesen Winkel bilden, auf etwa
bei 50 bis 3000 mm eingestellt, doch diese Bereiche stellen keinerlei Einschränkung
dar.
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Auf die Beschichtungsoberfläche des Trägers 1 wird vorher mit Hilfe einer separaten
Beschichtungsvorrichtung (nicht dargestellt) eine hauptsächlich ein organisches
Lösungsmittel enthaltende Flüssigkeit 6 aufgetragen. Wenn eine magnetische
Beschichtungszusammensetzung A aufgetragen werden soll, wird folglich zwischen
der Vorderkantenoberfläche 5 und dem Träger 1 eine Flüssigkeitsabdichtung
gegenüber der Flüssigkeit 6 hergestellt. Die Breite des Spalts L&sub0; in Breitenrichtung
des Trägers im Schlitzbereich 4, aus dem die magnetische
Beschichtungszusammensetzung A ausgestoßen wird, schwankt wie in Fig. 2 in Breitenrichtung des
Trägers, da die beiden gegenüberliegenden Wandflächen (Wandfläche der
Vorderkante und der Hinterkante) im Schlitzbereich 4 aufgrund kleiner Wellen oder
dergleichen nicht vollkommen flach sind.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt die Spaltbreitengenauigkeit im Vergleich
zur durchschnittlichen Spaltbreite bei höchstens 5%. Die Spaltbreite L&sub0; kann
gemessen oder berechnet werden, indem beispielsweise die beiden Wandflächen des
Spaltes in Breitenrichtung des Trägers mit einer Sonde erfasst oder eine Messung
nach einem anderen Verfahren angewandt wird. Die Oberfläche 5 der Vorderkante
und die Oberfläche 7 der Hinterkante sind so ausgebildet, dass ihre Geradlinigkeit in
Breitenrichtung des Trägers nicht über 30 um liegt. Zum Messen der Geradlinigkeit
kann zum Beispiel ein Verfahren zum Einsatz kommen, bei dem eine zu messende
Form durch Verschiebungsmessungen mit Hilfe von Abweichungen zu einer Linie
oder einer Ebene als Bezugswert ausgedrückt wird. Konkret kann die Geradlinigkeit
der jeweiligen Kantenflächen mühelos mit einer Linie oder Ebene als Bezugsgröße
gemessen werden, z. B. mit einem Abrichtlineal, Probestab, gezogenen Stahldraht,
Lichtstrahl, einer Richtplatte, einer optischen Planfläche oder dergleichen.
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Werden die durchschnittliche Spaltbreite und Geradlinigkeit so eingestellt, dass sie
nicht größer sind als die oben erwähnten Werte, vorausgesetzt, die magnetische
Beschichtungszusammensetzung A wird wie bei der vorliegenden Ausführungsform
nicht durch die Kantenoberflächen geglättet, dann können nicht nur
Dickenschwankungen der Auftragungsschicht gut unterdrückt werden, sondern auch das Auftreten
von Streifen auf der Beschichtungsoberfläche lässt sich verhindern.
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Als Beispiel kann die Spaltbreite L&sub0; des Schlitzes 4 in dem Bereich von 0,05 mm bis
1,5 mm eingestellt werden. Entsprechend der Qualität der
Beschichtungszusammensetzung kann ein bekanntes Verfahren zur Flüssigkeitszuführung verwendet werden.
Speziell bei einer magnetischen Beschichtungszusammensetzung ist es günstig,
eine Scherkraft anzuwenden, die keine Kondensation herbeiführt, da die
magnetische Beschichtungszusammensetzung im allgemeinen koaguliert. So ist es
beispielsweise von Vorteil, wenn der Durchmesser der Leitungsanordnung zwischen
einer Flüssigkeitszuführpumpe und dem Beschichtungskopf nicht mehr als 50 mm
beträgt, wobei der Durchmesser der Tasche des Beschichtungskopfes im
allgemeinen bei 2 bis 20 mm und die Spaltlänge 5 bis 150 mm liegt, allerdings sind diese
Parameter nicht immer auf diese Bereiche begrenzt.
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Als Werkstoff für den Beschichtungskopf 10 nach dieser Ausführungsform eignet sich
beispielsweise rostfreier Stahl, Schnellarbeitsstahl, usw.. Wenn eine sehr genaue
Oberflächenbearbeitung erforderlich ist, sind Hartmetalle oder keramische
Materialien am günstigsten.
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Wird mit dem oben beschriebenen Beschichtungskopf 10 eine Beschichtung
durchgeführt, geschieht dies bei Aufrechterhaltung des Drucks Pc an der Auftragungsstelle
der magnetischen Beschichtungszusammensetzung A auf den Träger in dem
Bereich von 0 ≤ Pc ≤ 0,25 kp/cm², vorausgesetzt, die Beschichtungsoberfläche des
Trägers 1 wird vorher mit der hauptsächlich ein organisches Lösungsmittel
enthaltenden Flüssigkeit 6 beschichtet und versiegelt. Zur gleichen Zeit erfolgt die
Beschichtung, so dass das Verhältnis t&sub1;/t&sub0; zwischen der Dicke und der Länge den
mathematischen Ausdruck 0,2 ≤ t&sub1;/t&sub2; ≤ 20 erfüllt, wobei t&sub0; die Dicke der magnetischen
Beschichtungszusammensetzung A vor dem Trocknen und kurz nach dem
Beschichten angibt und t&sub1; die Länge einer senkrechten Linie vom oberen Ende 3a der
Hinterkante zu einer Tangente S. die von der Vorderkante 2 zur Transportrolle 30 auf der
dem Beschichtungskopf 10 nachgelagerten Seite gezogen wird.
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Der Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung an der Auftragungsstelle kann
mit dem folgenden Verfahren gemessen bzw. berechnet werden:
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Der Flüssigkeitsdruck wird während der Auftragung der magnetischen
Beschichtungszusammensetzung A auf den sich bewegenden Träger 1 an einer willkürlichen
Stelle des Leitungssystems zur Flüssigkeitszuführung zum Beschichtungskopf 10
gemessen. Ein Wert, den man durch Subtraktion eines an derselben Stelle
gemessenen Druckwertes für den Fall, dass die gleiche Menge
Beschichtungszusammensetzung (Flüssigkeitszuführmenge pro Zeiteinheit) wie bei der vorliegenden
Beschichtung direkt an die Luft abgegeben wird, von diesem Messwert erhält, wird dem
Druck der Beschichtungszusammensetzung Pc gleichgesetzt. Folglich kann der
Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung als der Druck nahe dem Austritt aus
dem Spalt im Beschichtungszustand angesehen werden.
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Der Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung in einem Trägerdruck-
Beschichtungskopf ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentschrift
Sho-62-11766 offengelegt. Bei diesem Druckbeschichtungskopf ist es unmöglich,
den Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung nicht größer als einen kritischen
Wert (Wert des zum Entfernen der Luft erforderlichen Druckes) einzustellen, um die
mit dem Träger mitgeführte Luft zu entfernen. Dementsprechend hat bei einem unter
Druck auf den Träger arbeitenden Beschichtungskopf die Spannkraft des Trägers
einen großen Einfluss auf Beschichtung, so dass der Spalt zwischen der
Trägeroberfläche und der Oberfläche der Abstreichkante z. B. entsprechend den
Dickeschwankungen des Trägers schwanken kann. Als Folge davon kann auch die Dicke des
Beschichtungsfilms variieren. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen
Ausführungsform, bei der der Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung wie oben
beschrieben auf einen sehr kleinen Wert eingestellt werden kann, lassen sich hingegen
Dickenschwankungen des Beschichtungsfilms im Vergleich zum
Druck-Beschichtungskopf ohne weiteres vermeiden. Konkret dann, wenn der Druck Pc der
Beschichtungszusammensetzung so eingestellt ist, dass er nicht größer als der obige
vorgegebene Wert ist, sind Schwankungen in der Dicke des Beschichtungsfilm ganz
mühelos auszuschließen. Darüber hinaus kann auch der Einschluss von
Fremdkörpern in den Kantenbereichen und das Auftreten von Streifendefekten auf der
Beschichtungsoberfläche verhindert werden.
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Die senkrechte Länge t&sub1; ist im wesentlichen genauso groß wie der Abstand zwischen
dem oberen Endbereich 3a der hinteren Kante 3 und der Oberfläche des mit der
Flüssigkeit 6 beschichteten Trägers 1. Es hat sich gezeigt, dass auf der
Beschichtungsoberfläche viele Streifen entstehen, wenn das Verhältnis t&sub1;/t&sub0; größer als ein
Grenzwert von etwa 20 ist. Zudem wurde festgestellt, dass sich auf der
Beschichtungsoberfläche auch dann Streifen bilden, wenn das Verhältnis t&sub1;/t&sub0; kleiner als der
Grenzwert von etwa 0,2 ist.
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Ist das Verhältnis t&sub1;/t&sub0; größer als 20, entstehen die Streifen infolge des instabilen
Verhaltens der freien Oberfläche A&sub0; zum Zeitpunkt des Auftragens der magnetischen
Beschichtungszusammensetzung A, da die senkrechte Länge t&sub1; erheblich größer als
die Beschichtungsdicke t&sub0; ist. Ist demgegenüber das Verhältnis t&sub1;/t&sub0; kleiner als 0,2,
geht man davon aus, dass sich das Aneinanderreiben der magnetischen
Beschich
tungszusammensetzung A auf dem Träger auf den oberen Endbereich 3a der
Hinterkante 3 derart auswirkt, dass Streifen durch eingeschlossene Fremdkörper am
oberen Ende 3a oder durch das Schaben des Trägers und durch Verwirbelungen in
der magnetischen Beschichtungszusammensetzung A infolge des Drucks am
scharfen oberen Ende 3a entstehen.
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Zwar werden nachfolgend Bestandteile zur Verwendung für die magnetische
Beschichtungszusammensetzung A als Beispiele beschrieben, sie sind jedoch nicht als
eine Einschränkung zu verstehen. Speziell bei einem magnetischen
Aufzeichnungsmedium kann eine einzelne Magnetschicht oder eine Mehrlagenstruktur aus
mehreren magnetischen Lagen oder eine Kombination aus magnetischen und
nichtmagnetischen Schichten mit mindestens einer magnetischen Schicht zum Einsatz kommen.
Wenn mehrere Lagen ausgebildet werden, kann ein Mehrlagen-Beschichtungskopf
20 wie in Fig. 3 verwendet werden. Hierbei ist der Grundaufbau des
Beschichtungskopfes 20 weitgehend identisch dem des Beschichtungskopfes 10 in Fig. 1,
abgesehen davon, dass hier durch einen Mittelblock 23 zwei Schlitzbereiche 4a und 4b
entstehen. Bei dieser Konfiguration lassen sich beispielsweise gleichzeitig zwei
verschiedene magnetische Beschichtungszusammensetzungen B und A oder eine
magnetische Schicht A und eine nichtmagnetische Schicht B auftragen. Hierbei gibt
es zwei Auftragungspunkte P&sub1; und P&sub2; für die Beschichtungszusammensetzungen,
doch das Prinzip eines einzigen Auftragungspunktes wäre ebenso anwendbar.
Betrachtet man den Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung am
Auftragungspunkt P&sub1; und den Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung am
Auftragungspunkt P&sub2; entsprechend der Beschichtungszusammensetzung getrennt voneinander,
dann heißt dies, dass beim Beschichten der Druck an beiden Punkten den oben
erwähnten Werten zu entsprechen hat.
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Wenngleich wie in Fig. 3 der Punkt P&sub1; die Auftragungsstelle für die
Beschichtungszusammensetzung einer unteren Schicht und ein Punkt P&sub2; die Auftragungsstelle für die
Beschichtungszusammensetzung einer oberen Schicht bildet, muss bei einer
Mehrlagenbeschichtung das Auftreten von Verwirbelungen an der Grenzfläche
zwischen den beiden Beschichtungszusammensetzungen aus den untenstehenden
Gründen verhindert werden. Da der Flüssigkeitsdruck der Flüssigkeit für die untere
Schicht im Austrittsbereich des Schlitzes für die obere Schicht im wesentlichen null
ist, wenn t&sub3; nicht kleiner als ein bestimmter Wert ist, kann der Druck der
Beschichtungszusammensetzung an der Auftragungsstelle (P&sub2;) als repräsentativer Wert P
genutzt werden. Dementsprechend kann der Druck Pc an den Punkten P&sub1; und P&sub2;
gleich behandelt werden, so dass der Druck an der Auftragungsstelle P&sub2; für die obere
Schicht als repräsentativer Wert dienen kann.
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Für die senkrechte Länge t&sub1; gilt das gleiche wie im Fall aus Fig. 1, wenn man davon
ausgeht, dass der obere Endbereich 23a des Mittelblocks 3 im wesentlich genauso
hoch ist wie der obere Endbereich der Hinterkante 3 (wobei t&sub3; in Bezug auf die
Vorderkante 3 eine andere Höhe aufweist). Bei einem Beschichtungskopf, bei dem t&sub3;
größer ist als die senkrechte Länge t&sub1; ist, treffen die Flüssigkeiten im Innern der
Schlitze aufeinander, und die Analyse kann genauso wie im Falle einer einzelnen
Schicht aus Fig. 1 erfolgen.
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Wird diese Höhendifferenz t&sub3; auf einen kleineren Wert als die senkrechte Länge t&sub1;
verringert, dann wird der Flüssigkeitsdruck der Beschichtungszusammensetzung für
die untere Schicht größer als der Flüssigkeitsdruck der
Beschichtungszusammensetzung für die obere Schicht. Dadurch wird ein Gleichgewicht des Flüssigkeitsdrucks
zwischen den beiden Schichten in einem gewünschten Zustand aufrechterhalten.
Wenn der obere Endbereich 23a dicht an den Träger 1 herankommt, gilt das, was im
Hinblick auf den Einschluss von Fremdkörpern, das Abschaben des Trägers und
dergleichen im Fall aus Fig. 1 festgestellt wurde.
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Ist im Gegensatz dazu der obere Endbereich 23a relativ weit von dem Träger 1
entfernt, so dass das Verhältnis t&sub3;/t&sub0; der Höhendifferenz t&sub3; zu der senkrechten Länge
t&sub1; größer als 20 ist, trifft die Analyse der Verwirbelungen an der freien Oberfläche
nicht mehr auf die Beschichtungszusammensetzung B der unteren Schicht zu, weil
keine freie Oberfläche für die Beschichtungszusammensetzung B der unteren
Schicht vorhanden ist. Ist das Verhältnis t&sub3;/t&sub0; größer als 20, dann treffen allerdings die
beiden Beschichtungszusammensetzungen A und B weit vor deren
Auftragungsstellen aufeinander. Dementsprechend wird die größere Länge des Bereiches, in dem
die Beschichtungszusammensetzungen zusammenkommen, als äquivalent zu der
Verwirbelung an einer freien Oberfläche betrachtet, so dass das Verhältnis t&sub3;/t&sub0;
numerisch weitgehend mit dem Verhältnis t&sub1;/t&sub0; im obigen Bereich übereinstimmt.
Weiterhin kann der Fall, in dem solch eine Verwirbelung nicht an der Grenzfläche
zwischen den beiden Beschichtungszusammensetzungen A und B stattfindet, im
wesentlichen als äquivalent zu dem Fall des Auftragens einer einzigen Schicht
angesehen werden.
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Die erfindungsgemäß hauptsächlich ein organisches Lösungsmittel enthaltende
Flüssigkeit kann ein einziges organisches Lösungsmittel, wie beispielsweise Toluen,
Methylethylketon, Butylacetat, Cyclohexanon, etc. oder eine Kombination aus ihnen
enthalten. Darüber hinaus kann die Flüssigkeit eine geringe Menge an gelösten
Stoffen (wie beispielsweise Harz für eine Unterschicht) enthalten, doch die
Flüssigkeit sollte eine geringe Viskosität von höchstens 20 cP, vorzugsweise nicht mehr als
5 cP, aufweisen.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird in der magnetischen
Beschichtungszusammensetzung A oder B zur Ausbildung einer Magnetschicht eines magnetischen
Aufzeichnungsträgers ein feines ferromagnetisches Pulver verwendet.
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Dazu kann ein bekanntes feines ferromagnetisches Pulver zum Einsatz kommen, wie
beispielsweise γ-Fe&sub2;O&sub3;, Co-haltiges γ-Fe&sub2;O&sub3;, Fe&sub3;O&sub4;, Co-haltiges Fe&sub3;O&sub4;, γ-FeOx (x = 0,33
bis 1,50), CrO&sub2;, eine Co-Ni-P-Legierung, eine Co-Ni-Fe-B-Legierung, eine Fe-Ni-Zn-
Legierung, eine Ni-Co-Legierung, eine Co-Ni-Fe-Legierung, usw.. Als Korngröße
eines solchen ferromagnetischen Pulvers sei eine Länge von etwa 0,005 bis 1
Mikrometer genannt, und das Verhältnis Achse-LängelAchse-Breite liegt ungefähr
bei 1/l bis zu 50/l. Die spezifische Mantelfläche eines derartigen feinen
ferromagnetischen Pulvers beträgt 1 bis 70 m²/g.
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Als ein solches Pulver kann hexagonales Bariumferrit verwendet werden. Hinsichtlich
der Korngröße von Bariumferrit liegt der Durchmesser bei etwa 0,001 bis 1
Mikrometer und die Dicke bei ¹/&sub2; bis 1/20 des Durchmessers. Die spezifische Gravitation von
Bariumferrit beträgt 4 bis 6 g/cc und die spezifische Mantelfläche 1 bis 70 m²/g.
Erfindungsgemäß wird zusammen mit dem feinen ferromagnetischen Pulver ein
Bindemittel in der ferromagnetischen Beschichtungszusammensetzung zur
Ausbildung einer Magnetschicht verwendet. Dazu wird ein herkömmliches
thermoplastisches Harz, ein aushärtendes Harz, Reaktionsharz oder ein Gemisch aus ihnen
eingesetzt.
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Das eingesetzte thermoplastische Harz sollte eine Erweichungstemperatur von
höchstens 150ºC, ein durchschnittliches Molekulargewicht von 10.000 bis 300.000
und einen Polymerisierungsgrad zwischen 50 und 2.000 besitzen. Konkret kann das
thermoplastische Harz aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden: ein Copolymer
aus Vinylchlorid und Vinylacetat, ein Copolymer aus Vinylchlorid und
Vinylidenchlorid, ein Copolymer aus Vinylchlorid und Acrylonitril, ein Copolymer aus Acrylester
und Acrylonitril, ein Copolymer aus Acrylester und Vinylidenchlorid, ein Copolymer
aus Acrylester und Styrol, ein Copolymer aus Methacrylat und Acrylonitril, ein
Copolymer aus Methacrylat und Vinylidenchlorid, ein Copolymer aus Methacrylat und
Styrol, Urethanelastomer, Nylon-Silicium-Systemharz, Nitrocellulose-Polyamidharz,
Polyvinylfluorid, ein Copolymer aus Vinylidenchlorid und Acrylonitril, ein Copolymer
aus Budatien und Acrylonitril, Polyamidharz, Polyvinylbutyral, Cellulosederivate
(Celluloseacetatbutyrat, Cellulosediacetat, Cellulosetriacetat, Cellulosepropionat,
Nitrocellulose, usw.), ein Copolymer aus Styrol und Butadien, Polyesterharz, ein
Copolymer aus Chlorovinylether und Acrylester, Aminoharz, thermoplastisches Harz
aus verschiedenen synthetischen Gummigemischen, usw.
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Das wärmeaushärtende bzw. Reaktionsharz sollte ein Molekulargewicht von
höchstens 200.000 haben. Wenn ein Verbundstoff zur Ausbildung einer Magnetschicht
aufgetragen, getrocknet und anschließend erhitzt wird, ist ein solches Harz an
Reaktionen, wie beispielsweise der Kondensation, Addition, usw. beteiligt und
bewirkt dadurch, dass das Harz ein unbegrenztes Molekulargewicht aufweist.
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Bevorzugt wird von derartigen Harzen eines, das nicht vor dessen thermischer
Zersetzung weich wird oder sich löst. Zu Beispielen für diese Harze gehören konkret
Phenolharz, Epoxidharz, erstarrendes Polyurethanharz, Harnstoffharz, Melaninharz,
Alkydharz, Siliciumharz, Acryl-Reaktionsharz, Epoxid-Polyamidharz, Nitrocellulose-
Melaminharz, ein Gemisch aus Polyesterharz mit hohem Molekulargewicht und
einem Isocyanat-Vorpolymerisat, einem Gemisch aus Methacrylat-Copolymer und
einem Diisocyanat-Vorpolymerisat, einem Gemisch aus Polyesterpolyol und
Polyisocyanat, Harnstoff-Formaldehydharz, Carbamidharz, ein Gemisch aus Glykol mit
niedrigem Molekulargewicht, Diol mit hohem Molekulargewicht und
Triphenylmethantriisocyanat, Polyamidharz, und Gemische aus diesen, usw.
Genauso wie im herkömmlichen Fall können auch hier ein feines, in einem
Bindemittel dispergiertes ferromagnetisches Pulver, ein Lösungsmittel, Additive, wie z. B. ein
Dispergier-, Schmier-, Abrasiv-, Antistatikmittel, ein nichtmagnetischer Träger, usw.
verwendet werden.
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Als Beispiele für ein Dispergiermittel sei hier eine Fettsäure mit einer Kohlenstoffzahl
von 12 bis 18 genannt (R&sub1;COOH, wobei R&sub1; die Alkyl- oder Alkenylgruppe mit der
Kohlenstoffzahl 11 bis 17 darstellt), wie z. B. eine Caprylsäure, Decansäure,
Dodecansäure, Tetradecansäure, Hexadecansäure, Octadecansäure, Ölsäure,
Elaidinsäure, Linolsäure, Stearolsäure, eine Metallseife aus Alkalimetall (Li, Na, K, etc.) oder
einem Erdalkalimetall (Mg, Ca, Ba) der oben genannten Fettsäure, eine Verbindung
mit Fluor des oben erwähnten Fettsäureesters, ein Amid der obigen Fettsäure,
Polyalkylenoxid-Alkylphosphat, Lecithin, quartäres Trialkylpolyolefinoxy-
Ammoniumsalz (Kohlenstoffzahl des Alkyls zwischen 1 und 5, bei dem Olefin handelt
es sich um Ethylen, Propylen, usw.), etc.. Neben diesen kann auch höherer Alkohol
mit einer Kohlenstoffzahl von mindestens 12, Schwefelester, usw. zum Einsatz
kommen.
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Wenngleich auch die obigen Dispergiermittel einen Schmiereffekt hervorrufen, so
können unter anderem noch die folgenden Schmiermittel zur Anwendung kommen:
leitfähiges feines Siliciumölpulver, wie beispielsweise Dialkyl-Polysiloxan
(Kohlenstoffzahl von Alkyl zwischen 1 und 5), Dialkoxy-Polysiloxan (Alkoxy-Kohlenstoffzahl 1
bis 4), Monoalkyl-Monoalkoxy-Polysiloxan (Kohlenstoffzahl von Alkyl zwischen 1 und
5 und Alkoxy-Kohlenstoffzahl 1 bis 4), Phenyl-Polysiloxan, Phloroalkyl-Polysiloxan
(Kohlenstoffzahl von Alkyl zwischen 1 und 5), etc., leitfähiges feines Pulver aus
Graphit, usw., anorganisches feines Pulver wie Molybdendisulfid, Wolframdioxid, etc.
Kunststoffpulver, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen-
Vinylchloridpofymer, Polytetrafluoro-Ethylen, etc., ein α-Olefin-Copolymer,
ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe - bei gewöhnlichen Temperaturen im flüssigen
Zustand - (α-Olefin, das endständigen Kohlenstoff mit Doppelbindung enthält und
eine Kohlenstoffzahl von etwa 20 hat), Fettsäureester aus einer einwertigen
Fettsäure mit einer Kohlenstoffzahl zwischen 12 und 20 und einwertiger Alkohol mit einer
Kohlenstoffzahl zwischen 3 und 12, Fluorkohlenwasserstoffe, etc..
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Zu Beispielen für Abrasivwerkstoffe gehören Schmelz-Sinterkorund, Siliciumcarbid,
Chromoxid (Cr&sub2;O&sub3;), Korund, Kunstkorund, Diamant, künstlicher Diamant, Granat,
Schmirgel (Hauptbestandteile: Korund und Magnetit), usw.
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Als Antistatikmittel können unter anderem die folgenden Stoffe eingesetzt werden:
leitfähiges feines Pulver wie z. B. Ruß, Ruß-Pfropfpolymer, usw., ein natürliches
oberflächenaktives Mittel wie Saponin, nichtionische oberflächenaktive Mittel wie
oberflächenaktive Alkylenoxide, Glycerol-Mittel, Glycidole, usw., kationische
oberflächenaktive Mittel, wie höhere Alkylamine, quartäre Ammoniumsalze, Pyridin und
andere heterocyclische Verbindungen, Phosphonium- und Sulfoniumverbindungen,
anionische oberflächenaktive Substanzen mit acidischen Gruppen wie der Carboxyl-,
der Sulfo- und Phosphorgruppe, der Schwefelsäureestergruppe,
Phosphorsäureestergruppe, etc., amphotere oberflächenaktive Mittel wie z. B. Aminosäuren,
Aminoschwefelsäuren, Schwefel- oder Phosphorsäureester von Aminoafkohol, etc.
Als organische Lösungsmittel zum Beschichten eignen sich beispielsweise die
folgenden: Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon,
Cyclohexanon, etc., Ester wie Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Ethylactat, Glycolacetat-
Monoethylether, etc. Teerprodukte (aromatische Kohlenwasserstoffe) wie Benzen,
Toluen, Xylen, etc., Chlorwasserstoffe wie Methylenchlorid, Ethylenchlorid,
Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Ethylenchlorhydrin, Dichlorbenzen, usw..
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Vom Lösungsmittel wird die doppelte bis dreifache Menge des feinen Magnetpulvers
verwendet. Auf 100 Gewichtsanteile Bindemittel kommen 0,5 bis 20 Gewichtsanteile
Dispergiermittel, 0,2 bis 20 Gewichtsanteile Schmiermittel, 0,5 bis 20 Gewichtsanteile
Abrasivmittel, 0,2 bis 20 Teile leitfähiges feines Pulver als Antistatikmittel und 0,1 bis
10 Gewichtsanteile des ebenfalls als Antistatikmittel eingesetzten oberflächenaktiven
Mittels.
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Das Magnetpulver, das Binde-, Dispergier-, Schmier-, Abrasiv-, Antistatik- und das
Lösungsmittel, usw. werden zu der magnetischen Beschichtungszusammensetzung
verknetet.
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Auf folgende Werkstoffe als Träger kann unter anderem die Magnetschicht
aufgetragen werden: Polyester-Kunststofffilme aus Polyethylen-Terephthalat,
Polyethylennaphthalat, etc., Polyolefine wie z. B. Polypropylen, etc., Cellulosederivate wie z. B.
Cellulosetriacetat, Cellulosediacetat, usw., Vinylharze wie Polyvinylchlorid, etc.,
Polycarbonate, Polyamidharz, Polysulfone; Metallwerkstoffe wie z. B. Aluminium,
Kupfer, etc., Keramik wie beispielsweise Glas, usw.. Diese Träger können zuerst
vorbehandelt werden, beispielweise mittels Coronalentladung, Plasmabehandlung,
Unterbeschichtung, Wärmebehandlung, Metallabscheidung, Alkalibehandlung, usw.
Je nach Wunsch können die Träger verschiedene Formen haben.
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Wie oben beschrieben, wird bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren
der Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung an deren Auftragungsstelle auf
den Träger in dem Bereich 0 ≤ Pc ≤ 0,25 kp/cm² aufrecht erhalten, vorausgesetzt, die
Beschichtungsoberfläche des Trägers 1 ist vorher mit der hauptsächlich ein
organisches Lösungsmittel enthaltenden Flüssigkeit 6 beschichtet und versiegelt worden.
Indem der Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung auf einen so kleinen Wert
eingestellt wird, lassen sich nicht nur wirksam Dickenunterschiede der Beschichtung
im Vergleich zu Verfahren unter hoher Druckanwendung verhindern, sondern
darüber hinaus werden gute Beschichtungsergebnisse dahingehend erreicht, dass
an den Kantenbereichen keine Fremdkörper eingeschlossen werden und auf der
Beschichtungsoberfläche keine Streifen auftreten.
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Des Weiteren wird beim Beschichten die Bedingung 0,2 t&sub1;/t&sub0; 20 erfüllt, wobei t&sub0;
die Dicke der Beschichtungszusammensetzung kurz nach dem Beschichten vor dem
Trocknen angibt und t&sub1; die Länge einer senkrechten Linie von einer Tangente, die
zwischen der Vorderkante des Beschichtungskopfes und der Transportrolle auf der
dem Beschichtungskopf nachgeschalteten Seite gezogen wird, zum oberen Ende
der Hinterkante ist. Dementsprechend können durch das Vergrößern des
Verhältnisses t&sub1;/t&sub0; nicht nur Turbulenzen im Verhalten der freien Oberfläche zum
Auftragungszeitpunkt der Beschichtungszusammensetzung, sondern auch Probleme vermieden
werden, die durch den Einschluss von Fremdkörpern am oberen Ende der
Hinterkante, durch Zerkratzen des Trägers und dergleichen verursacht sind. Folglich kann ein
gleichmäßig dünner Film ohne Streifen oder stufenförmige Unebenheiten auf der
Beschichtungsoberfläche gebildet werden.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die
Beschichtungsvorrichtung zudem so aufgebaut, dass die Geradlinigkeit der Kantenflächen der Vorder- und
der Hinterkante in Breitenrichtung des Trägers nicht mehr als 30 um beträgt,
während die Spaltbreitengenauigkeit in Breitenrichtung des Trägers in einem Schlitz zum
Ausstoßen der Beschichtungszusammensetzung im Vergleich zur durchschnittlichen
Spaltbreite maximal 5% beträgt. Wenn nun die Beschichtungszusammensetzung
wie bei der Beschichtungsvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens an dem Träger reibt, entstehen demnach kaum Streifen auf der
Beschichtungsoberfläche oder eine ungleichmäßige Dicke, und darüber hinaus kann aus dem
Schlitz ein stetiger, dünner Film ausgestoßen werden. Dadurch lässt sich bei hoher
Geschwindigkeit ein hochwertiger, dünner Film auftragen.
Beispiele:
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Anhand von Beispielen werden die durch die vorliegende Erfindung erzeugten
Effekte noch deutlicher.
Beispiel 1:
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Nachdem die Bestandteile jeder Beschichtungszusammensetzung aus den Tabellen
1 und 2 in die Kugelmühle eingebracht, vermischt und ausreichend dispergiert
wurden, wurden 30 Gewichtsanteile Epoxidharz (Expoxy-Äquivalent 500)
zugegeben, vermischt und gleichmäßig dispergiert, wodurch zwei verschiedene
magneti
sche Beschichtungszusammensetzungen A und B (verschieden in Bezug auf das
feine ferromagnetische Pulver) entstanden. Bei der Messung der Viskosität der so
hergestellten magnetischen Beschichtungszusammensetzungen mit einem
Rotationsviskosimeter wurden die folgenden, in Fig. 4 angegebenen thixotropen
Viskositäten ermittelt:
Tabelle 1
Magnetische Beschichtungszusammensetzung A
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γ-Fe20 s-Pulver (nadelgroße Partikel mit einer durchschnittlichen Korngröße in Längenrichtung von 0,5 um, Koerzitivkraft: 320 Oersted 300 Gewichtsanteile
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Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer (Copolymerisierungsverhältnis: 87 : 13, Copolymerisierungsgrad: 400) 30 Gewichtsanteile
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Leitfähiger Kohlenstoff 20 Gewichtsanteile
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Polyamidharz (Aminzahl: 300) 15 Gewichtsanteile
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Lecithin 6 Gewichtsanteile
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Siliciumöl (Dimethylpolysiloxan) 3 Gewichtsanteile
-
Xylen 300 Gewichtsanteile
-
Methylisobutylketon 300 Gewichtsanteile
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n-Butanol 100 Gewichtsanteile
Tabelle 2
Magnetische Beschichtungszusammensetzung B
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Co-γ-Fe&sub2;O&sub3;-Pulver (nadelgroße Partikel mit einer durchschnittlichen Korngröße in Längenrichtung von 0,3 um, Koerzitivkraft: 670 Oersted 300 Gewichtsanteile
-
Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer (Copolymerisierungsverhältnis: 87 : 13, Copolymerisierungsgrad: 400) 30 Gewichtsanteile
-
Leitfähiger Kohlenstoff 20 Gewichtsanteile
-
Polyamidharz (Aminzahl: 300) 15 Gewichtsanteile
-
Lecithin 6 Gewichtsanteile
-
Siliciumöl (Dimethylpolysiloxan) 3 Gewichtsanteile
-
Xylen 300 Gewichtsanteile
-
Methylisobutylketon 300 Gewichtsanteile
-
n-Butanol 100 Gewichtsanteile
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Zudem wurde Methylisobutylketon als Vorbeschichtungsflüssigkeit 6 verwendet und
mit einem Stabbeschichtungssystem in einer Dicke von 2,0 um (Nasszustand)
aufgetragen.
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Zum Beschichten wurden die in Fig. 1 und 3 abgebildeten Beschichtungsköpfe
genutzt.
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Bei dem Beschichtungskopf aus Fig. 1 lag die Breite W&sub1; der Vorderkante 2 bei
1,0 mm, die Breite W&sub2; der Hinterkante 3 bei 1,0 mm, die Breite L&sub0; des Schlitzes 4 bei
0,4 mm und der Winkel 6 des oberen Teils der Hinterkante betrug 55º.
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Bei dem Beschichtungskopf aus Fig. 3 lag die Breite W&sub1; (horizontale Breite) der
Vorderkante 2 bei 1,0 mm, die Breite W&sub2; (horizontale Breite) der Hinterkante 3 bei
1,0 mm, die Breite L&sub1; und L&sub2; (horizontale Breite) der Schlitzeile 4a und 4b bei je
0,4 mm, der Winkel θ&sub1; des oberen Teils der Hinterkante betrug 55º und der Winkel
62 des oberen Teils des Mittelblocks 20º.
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Als Träger 1 kam ein Polyethylenterephthalat-Film mit einer Dicke von 15 um und
einer Breite von 500 mm zum Einsatz. Der Träger war so ausgelegt, dass er sich bei
einer Spannung von 10 kg/Gesamtbreite und einer Beschichtungsgeschwindigkeit
von 400 m/min bewegte. Bei den Vergleichsbeispielen wurden die gleichen
Bedingungen im Hinblick auf den Träger und dessen Spannung angelegt.
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Bei der Verwendung des Beschichtungskopfes 10 aus Fig. 1 wurde das Verhältnis
zwischen dem Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung und den
Dickeschwankungen des Beschichtungsfilms gemessen, während zugleich die Menge der
aufzutragenden Beschichtungszusammensetzung A verändert wurde. Der Druck P
der Beschichtungszusammensetzung wurde eingestellt, indem der Höhenunterschied
zwischen dem oberen Teil der Vorderkante und dem oberen Teil der Hinterkante
verändert wurde, d. h. indem die Hinterkante bewegt wurde.
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Als nächstes wurden mit dem Beschichtungskopf 20 aus Fig. 3 gleichzeitig die
Beschichtungszusammensetzungen A und B aufgetragen, so dass sie umgekehrt zu
der dargestellten Variante die untere bzw. obere Schicht bildeten. Zudem wurde das
Verhältnis zwischen dem Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung und den
Schwankungen der Beschichtungsfilmdicke an einem Auftragungspunkt (P&sub2;) der
Beschichtungszusammensetzung der oberen Schicht gemessen, während dabei die
Mengen der aufgetragenen Beschichtungszusammensetzungen A und B verändert
wurden. Auftragungspunkte für die Beschichtungszusammensetzungen A und B sind
- wie in Fig. 3 - ein Punkt P&sub1; für die untere Schicht und ein Punkt P&sub2; für die obere
Schicht. Wie oben beschrieben, ist es beim mehrlagigen Beschichten natürlich
erforderlich, Verwirbelungen oder dergleichen an der Schnittstelle zwischen den
beiden Beschichtungszusammensetzungen zu verhindern. Dementsprechend
können die Werte des Drucks Pc der Beschichtungszusammensetzung an den
beiden Auftragungspunkten (P&sub1;) und (P&sub2;) gleich groß sein. Das heißt, wenn t&sub3; nicht
unter einen bestimmten Wert fällt, ist der Flüssigkeitsdruck der unteren Schicht im
Austrittsbereich für die obere Schicht weitgehend gleich null, so dass der Druck der
Beschichtungszusammensetzung am Auftragungspunkt (P&sub2;) als repräsentativer Wert
Pc genutzt werden kann.
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Der obere Teil 23a des Mittelblocks 23 und der obere Teil 3a der Hinterkante 3 sind
so ausgebildet, dass sie zu einer Tangentiallinie S, die von der Kantenoberseite der
Vorderkante 2 zu der Transportrolle 30 gezogen wird, im Grunde den gleichen
Höhenunterschied aufweisen. Bei diesem Beispiel wurde der Wert des Drucks Pc der
Beschichtungszusammensetzung eingestellt, indem der obere Teil 3a der
Hinterkante 3 geringfügig nach oben und unten bewegt wurde, wodurch der Druck Pc der
Beschichtungszusammensetzung der oberen Schicht reguliert werden konnte,
während zugleich der Höhenunterschied t&sub3; des oberen Teils 23a auf 50 um
festgelegt war.
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Die Schwankung der Beschichtungsfilmdicke wurde wie folgt berechnet:
-
(Maximale Dickenschwankung in Breitenrichtung des
Trägers/durchschnittliche Dicke) · 100 (%).
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Ein Wert von höchstens 8% wurde mit o, im Bereich von 8% bis 12% mit A und ein
Wert von höchstens 12% als x angegeben. In Tabelle 3 sind die Ergebnisse für den
Beschichtungskopf 10 dargestellt. In Tabelle 4 befinden sich die Ergebnisse im
Hinblick auf das Verhältnis zwischen dem Druck Pc am Auftragungspunkt P&sub2; für die
Flüssigkeit der oberen Schicht und der Dickenschwankung bei Verwendung des
Beschichtungskopfes 20.
Tabelle 3 Verhältnis zwischen Pc und der Dickenschwankung
Tabelle 4 Verhältnis zwischen dem Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung und der Dickeschwankung an der Auftragungsstelle (P&sub2;) für die Flüssigkeit der oberen Schicht bei der Zweilagen-Simultanbeschichtung
Beispiel 2:
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Die Beschichtung erfolgte mit zwei verschiedenen Beschichtungsköpfen, von denen
jeder im wesentlichen wie in Fig. 1 aufgebaut ist.
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Die in Tabelle 1 angegebene Beschichtungszusammensetzung A wurde mit dem
Beschichtungskopf 10 aus Fig. 1 aufgetragen. Der Fall, bei dem die Breite W&sub1; der
Vorderkante 2 bei 1,0 mm, die Breite W&sub2; der Hinterkante 3 bei 1,0 mm, die Breite L&sub0;
des Schlitzes 4 bei 0,3 mm und der Winkel 9 des oberen Teils der Hinterkante 55º
lag, bildete die Probe M. Das Entstehen von Streifen auf der
Beschichtungsoberfläche bei Veränderung der Beschichtungsgeschwindigkeit, der senkrechten Länge t&sub1;
und der Beschichtungsdicke to wurde visuell bewertet. Die Messergebnisse sind in
Tabelle 6, 7 und 8 aufgezeigt.
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Die Beschichtungszusammensetzung A aus Tabelle 1 wurde also wie oben
beschrieben mit dem Beschichtungskopf 10 aus Fig. 1 aufgetragen. Bei der Probe N
wurde die Breite W&sub1; der Vorderkante 2 auf 1,5 mm, die Breite W&sub2; der Hinterkante 3
auf 1,0 mm, die Breite L&sub0; des Spaltes 4 auf 0,4 mm und der Winkel 6 des oberen
Teils der Hinterkante auf 55º eingestellt. Das Entstehen von Streifen auf der
Beschichtungsoberfläche bei Veränderung der Beschichtungsgeschwindigkeit, der
senkrechten Länge t&sub1; und der Beschichtungsdicke t&sub0; wurde visuell bewertet. Die
Messergebnisse sind in Tabelle 9, 10 und 11 aufgezeigt.
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Bezüglich der senkrechten Länge t&sub1; wurde das Verhältnis t&sub1;/t&sub0; der senkrechten Länge
zur Beschichtungsdicke reguliert/verändert, indem der Höhenunterschied zwischen
dem nachgelagerten Endteil der Vorderkante und dem oberen Bereich der
Hinterkante verändert und die Transportrolle 30 nach oben und unten bewegt wurde. Dabei lag
der Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung bei höchstens 0,20 kp/cm². Bei
der Auswertung der einzelnen Tabelfe steht o für sehr gute
Oberflächeneigenschaften des Beschichtungsfilms, A steht für etwas weniger gute
Oberflächeneigenschaften des Beschichtungsfilms und x bedeutet das Vorhandensein von häufig
auftretenden Problemen in Form von Streifen und ungleichmäßiger Dicke.
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Im Hinblick auf den Träger und dessen Spannung kamen die gleichen Bedingungen
wie in Beispiel 1 zur Anwendung.
Tabelle 5 Streifenbildung bei Probe M
Tabelle 6 Streifenbildung bei Probe M
Tabelle 7 Streifenbildung bei Probe M
Tabelle 8 Streifenbildung bei Probe N
Tabelle 9 Streifenbildung bei Probe N
Tabelle 10 Streifenbildung bei Probe N
Beispiel 3
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Als Beschichtungskopf wurden zwei Arten verwendet, die im wesentlichen wie in Fig.
3 aufgebaut sind. Bei dem Vergleichsbeispiel erfolgte das Beschichten mit dem
Beschichtungskopf aus Fig. 6 (Beschichtungskopf mit dem Aufbau gemäß der
japanischen ungeprüften Patentschrift Sho-63-88080).
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Bei der Probe X wurden die Beschichtungszusammensetzungen A und B aus den
Tabellen 1 und 2 mit dem Beschichtungskopf 20 aus Fig. 3 mehrlagig aufgebracht.
Dabei wurde die Breite W&sub1; der Vorderkante 2 auf 1,0 mm, die Breite W&sub2; der
Hinterkante 3 auf 1,0 mm, die Breite L&sub1; und L&sub2; der Schlitzteile 4a und 4b auf je 0,3 mm,
der Winkel e des oberen Teils des Hinterkante auf 55º und der Winkel θ&sub1; des oberen
Teils des Mittelblocks auf 20º eingestellt. In den Tabellen 11, 12 und 13 sind die
Ergebnisse angeführt.
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Demgegenüber wurden für die Probe Y die Beschichtungszusammensetzungen A
und B aus den Tabellen 1 und 2 mit dem Beschichtungskopf aus Fig. 3 mehrlagig
aufgetragen. Hierbei wurde die Breite W&sub1; der Vorderkante 2 auf 1,5 mm, die Breite
W&sub2; der Hinterkante 3 auf 1,0 mm, die Breite L&sub1; des Schlitzteils 4a auf 0,3 und die
Breite L&sub2; des Spaltteils 4b auf 0,4 mm, der Winkel 8 des oberen Teils der Hinterkante
auf 55º und der Winkel θ&sub1; des oberen Teils des Mittelblocks auf 20º eingestellt. Die
Ergebnisse sind in den Tabellen 14, 15 und 16 dargestellt. Für den Träger und
dessen Spannung gelten die gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1.
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Das Entstehen von Streifen auf der Beschichtungsoberfläche bei Veränderung der
Beschichtungsgeschwindigkeit, der senkrechten Länge t&sub1; und der
Beschichtungsdicke t&sub0; wurde durch Sichtprüfung bestimmt. Während die Länge t&sub1; einer Senkrechten
zum Mittelblock auf 50 um eingestellt war, wurde die senkrechte Länge t&sub1; durch
Veränderung des Höhenunterschieds zwischen dem nachgelagerten Endteil der
Vorderkante und dem oberen Teil der Hinterkante und durch Auf- und
Abwärtsbewegen der Transportrolle 30 reguliert. Dabei lag der Druck Pc der
Beschichtungszusammensetzung bei höchstens 0,20 kp/cm². Bei der Auswertung der einzelnen
Tabellen steht o für sehr gute Oberflächeneigenschaften des Beschichtungsfilms, Δ
steht für etwas weniger gute Oberflächeneigenschaften des Beschichtungsfilms und
x bedeutet das Vorhandensein von häufig auftretenden Problemen in Form von
Streifen und ungleichmäßiger Dicke.
Tabelle 11 Streifenbildung bei Probe X
Tabelle 12 Streifenbildung bei Probe X
Tabelle 13 Streifenbildung bei Probe X
Tabelle 14 Streifenbildung bei Probe Y
Tabelle 15 Streifenbildung bei Probe Y
Tabelle 16 Streifenbildung bei Probe Y
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Beim Vergleich zwischen den erfindungsgemäßen Beispielen und den
Vergleichsbeispielen wurde der Fall (t&sub1; = 0,05 mm) des Beschichtungskopfes von Probe X für
die erfindungsgemäßen Beispiele verwendet. Bei dem für die Vergleichsbeispiele
genutzten Beschichtungskopf 60 aus Fig. 6 handelt es sich um eine
Trägerdruckvorrichtung mit zwei Schlitzen 60 und 65, die durch die Kanten 61, 62 und 63 gebildet
werden. Seine Abmessungen sind wie folgt: L&sub1; = 5,0 mm, L&sub2; = 0,3 mm, L&sub3; = 1,0 mm,
L&sub4; = 0,3 mm und L&sub5; = 3,0 mm.
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Die Menge der aufzutragenden Beschichtungszusammensetzung A (untere Schicht)
wurde auf 12 cc/m² eingestellt. Die Menge der Beschichtungszusammensetzung B
(obere Schicht) wurde auf 4 cc/m² eingestellt. Gemessen wurden dann die
Dickenschwankungen des Beschichtungsfilms (Summe aus oberer und unterer Schicht) und
die durch Fremdkörper verursachten Streifen. Die Ergebnisse befinden sich in den
Tabellen 17 und 18.
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Die Dickenschwankungen des Beschichtungsfilms wurden wie folgt berechnet:
(Maximale Dickenschwankung in Breitenrichtung des Trägers I
durchschnittliche Dicke) · 100 (%).
Tabelle 17 Schwankungen der Beschichtungsfilmdicke sowohl für die obere als auch die untere Schicht
Tabelle 18 Streifenbildung durch Fremdkörper
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Aus den Tabellen 3 bis 18 geht hervor, dass sehr gute Beschichtungsergebnisse
erreicht werden können, wenn der Wert des Verhältnisses t&sub1;/t&sub0; zwischen der Länge
einer Senkrechten von der Vorderkante zur hinteren Transportrolle und der
Beschichtungsdicke dem mathematischen Ausdruck 0,2 ≤ t&sub1;/t&sub2; ≤ 20 entspricht, während der
Druck Pc der Beschichtungszusammensetzung in einem Bereich von
0 ≤ Pc ≤ 0,25 kp/cm² aufrecht erhalten wird.
Beispiel 4:
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Als nächstes wurde bei der Grundstruktur des Beschichtungskopfes 10 aus Fig. 1 die
Genauigkeit der Spaltbreite und die Geradlinigkeit des Schlitztteils untersucht.
Bei der verwendeten Beschichtungszusammensetzung handelt es sich um die
Flüssigkeit A aus Tabelle 1. Als Träger kam ein 15 um dicker und 500 mm breiter
Polyethylenterephthalat-Film zum Einsatz. Die Spannung des Trägers lag bei 10 kg/-
Gesamtbreite, die Beschichtungsgeschwindigkeit bei 600 m/min.
Die Spaltbreite LD des Beschichtungskopfes betrug 300 um. Fünf verschiedene
Proben wurden beschichtet, wobei die Genauigkeit der Spaltbreite und die
Geradlinigkeit verschieden waren. Hinsichtlich des Trägers und der Trägerspannung wurden
die gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 angewandt.
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(1) Spaltbreitengenauigkeit: ± 1% (± 3 um), Geradlinigkeit: 25 um
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(2) Spaltbreitengenauigkeit: ± 4% (± 12 um), Geradlinigkeit: 25 um
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(3) Spaltbreitengenauigkeit: ± 6% (± 18 um), Geradlinigkeit: 25 um
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(4) Spaltbreitengenauigkeit: ± 4% (± 12 um), Geradlinigkeit: 7 um
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(5) Spaltbreitengenauigkeit: ± 4% (± 12 um), Geradlinigkeit: 35 um
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Vor dem Trocknen betrug die Beschichtungsdicke der
Beschichtungszusammensetzung 15 um. Untersucht wurden die Streifenbildung und ungleichmäßig dicke
Beschichtungsoberflächen der einzelnen Proben. In Tabelle 19 sind die Ergebnisse
dargestellt. Die Auswertung in der Tabelle (o, Δ, x) erfolgte analog zu Beispiel 1.
Tabelle 19
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Aus Tabelle 19 wird ersichtlich, dass bei den Proben (3) und (5) besonders
ungleichmäßige Beschichtungsdicken auftraten und bei den anderen Proben gute
Ergebnisse erzielt werden konnten.