Opublikowano: 25.11.1969 56439 KI. 42 g, 10/02 MKP Wspóltwórcy wynalazku: inz. Antoni Jaroszewski, mgr inz. Arkadiusz Matusiak, inz. Jan Wojakowski, mgr Malgorza¬ ta Buzniak, mgr Grzegorz Kaganowicz Wlasciciel patentu: Filmowy Osrodek Doswiadczalno-Uslugowy Przed¬ siebiorstwo Panstwowe, Warszawa (Polska) Sposób orientacji przestrzennej czastek pigmentu w warstwie czynnej tasm do magnetycznego zapisu informacji Wynalazek dotyczy sposobu orientacji przestrzen¬ nej czastek pigmentu ferromagnetycznego w war¬ stwie czynnej tasm do magnetycznego zapisu in¬ formacji. Jak wiadomo, w celu maksymalnego wy¬ korzystania wlasciwosci takich czastek, w szcze¬ gólnosci obdarzonych anizotropia ksztaltu, stosowa¬ na jest dzis powszechnie orientacja przestrzenna tych czastek w warstwie czynnej tak, ze ich os ani¬ zotropii jest równolegla do kierunku wektora pola zapisujacego w urzadzeniach do magnetycznego za¬ pisu informacji.Orientacja przestrzenna czastek pigmentu ferro¬ magnetycznego moze byc uzyskana na drodze dzia¬ lania mechanicznego lub magnetycznego na czastki pigmentu jednak ze wzgledu na mozliwosc uzyska¬ nia w praktyce lepszych wyników, ta druga metoda jest najbardziej powszechnie stosowana.Magnetyczna orientacja anizotropowych czastek pigmentu ferromagnetycznego, zdyspergowanych w warstwie czynnej srodków do magnetycznego zapisu, odbywa sie jak wiadomo w procesie nanoszenia warstwy, którego dokonuje sie przy uzyciu odpo¬ wiednich maszyn nanoszacych. W maszynach takich jak wiadomo warstwa czynna nanoszona jest w po¬ staci cieklej zawiesiny czastek pigmentu w roztwo¬ rze spoiwa. Naniesiona na podloze warstwa czynna zestalana jest w maszynach nanoszacych przez od¬ parowanie rozpuszczalników i (lub) polimeryzacje roztworu spoiwa. 10 15 20 25 30 Proces odparowania i (lub) polimeryzacji odbywa sie na ogól przy przeplywie powietrza i podwyzszo¬ nej temperaturze w kanalach suszacych maszyny.W celu uzyskania orientacji magnetycznej czastek pigmentu niezestalona jeszcze warstwa naniesionej na podloze zawiesiny czastek poddawana jest zwy¬ kle dzialaniu pola magnetycznego, którego wektor skierowany jest równolegle do zamierzonego kie¬ runku orientacji, zas natezenie pola dobrane jest stosownie do aktualnie istniejacych warunków tech¬ nologicznych. Takie pole magnetyczne — uzyskiwa¬ ne jest znanymi metodami za pomoca magnesów trwalych lub elektromagnesów umieszczonych w od¬ powiednim miejscu w maszynie oblewniczej.Metoda ta ma swój odpowiednik w procesie wy¬ twarzania stalych magnesów proszkowych, w któ¬ rym równiez w celu uzyskania wysokiej pozostalo¬ sci magnetycznej stosuje sie analogicznie spolaryzo¬ wane anizotropowe czastki ferromagnetyczne. Jak wiadomo, w obu przypadkach teoretycznie mozliwy clo osiagniecia w tej metodzie stosunek pozostalo¬ sci do magnetyzacji nasycenia zwany dalej wspól¬ czynnikiem orientacji jest równy jednosci. Podczas gdy jednak dla magnesów proszkowych uzyskiwano wartosc tego wspólczynnika rzedu 0,9 lub nawet wiecej, to dla dotychczas wytwarzanych wyrobów przeznaczonych do magnetycznego zapisu wynosi on od 0,65 do 0,8.Mikrofotogramy elektronowe pokazuja, ze w do¬ brze zorientowanych magnesach proszkowyh okolo 564393 95% czastek lezy osia anizotropii w kacie 20° w sto¬ sunku do kierunku orientacji. Badania dotychcza¬ sowych tasm do magnetycznego zapisu wykazuja, ze rozklad przestrzenny , czastek w warstwie jest znacznie gorszy od wymienionego.Jednym z powodów wystepowania duzej rozbiez¬ nosci miedzy teoretycznie mozliwym a praktycznie uzyskiwanym w dotychczasowych produktach do ¦ magnetycznego zapisu wspólczynnikiem orientacji jest trudnosc zastosowania dostatecznie silnego pola magnetycznego w procesie orientacji ze wzgledu na efekty "WtdAie polegajace na deformowaniu w szcze¬ gólnosci pfowierzchni niezestalonej warstwy. Defor¬ macje tego rodzaju sa w dotychczasowych meto¬ dach na ogól wynikiem dzialania duzej wartosci gradientu pola magnetycznego stosowanego do orientacji wzgledem wspólrzednych geometrycznych obszaru orientacji, na niezestalona warstwe, pod dzialaniem którego warstwa plynie to jest wyste¬ puje jej7 przemieszczenie" w stosunku dó podloza.Inna niedoskonalosc dotychczasowych metod orientacji utrudniajaca uzyskanie wymaganego efek¬ tu, polega na stosowaniu zbyt malego obszaru orientacji; orientujace pole magnetyczne rozciaga sie na zbyt malym obszarze w stosunku do obsza¬ ru jaki zakresla przesuwajaca sie w maszynie ob-, lewniczej naniesiona warstwa magnetyczna podle¬ gajaca zestalaniu.W.rezultacie orientujace pole magnetyczne dziala na czastki w warstwie calkowicie niezestalonej, da¬ jac im mozliwosc samoistnej deorientacji po opu¬ szczeniu obszaru na który rozciaga sie pole magne¬ tyczne, badz na czastki w warstwie czesciowo zesta¬ lonej w której uzyskanie calkowitej orientacji jest juz niemozliwe ze wzgledu na czesciowa nierucho¬ mosc czastek i w której równiez moze wystepowac w mniejszym stopniu efekt deorientacji. Zjawiska te nie zachodza np. w przypadku wytwarzania ani- zotropowych magnesów proszkowych, dla których z reguly uzyskiwane^sa :wieksze wartpsc^ wspólczyn^ nika orientacji, poniewaz pole magnetyczne, moze miec bez szkody dla wyrobu dowolnie duze nateze¬ nie oraz dziala ono na material w czasie calego okresu ruchomosci czastek az do jego zestalenia.Stwierdzono doswiadczalnie, ze wymienione wady procesu orientacji magnetycznej czastek pigmentu ferromagnetycznego w szczególnosci w warstwie czynnej wytworów do magnetycznego zapisu moga byc calkowicie usuniete lub przynajmniej znacznie zmniejszone, oraz ze moze byc uzyskany lepszy przestrzenny rozklad czastek w warstwie, a zatem i lepszy wspólczynnik orientacji przy zastosowaniu sposobu orientacji wedlug wynalazku.Sposób wedlug wynalazku polega na dzialaniu na niezestalona warstwe czynna po jej naniesieniu na podloze przy uzyciu maszyny oblewniczej ale przed zestaleniem w kanale suszacym polem magne¬ tycznym tak uksztalowanym, ze jego wektor zmie¬ nia swój kierunek w stosunku do zamierzonego kie¬ runku orientacji, przy czym wielkosc wektora moze byc stala lub ulegac zmianom, zas zmiany kierunku wektora zachodza w kacie przestrzennym In w sto¬ sunku do zamierzonego kierunku orientacji.Warunkiem przydatnosci tej metody jest aby przy koncu obszaru orientacji, to jest obszaru na jaki 25 56439 4 rozciaga sie pole magnetyczne, to znaczy w miej¬ scu tego obszaru przez które warstwa przechodzi najipózniej, kierunek wektora pola magnetycznego byl równolegly do zamierzonego kierunku orienta- 5 eji. Stwierdzono doswiadczalnie, ze zastosowany sposób daje szczególnie dobre wyniki zwlaszcza wtedy, gdy zmiany kierunku wektora pola magne¬ tycznego zachodza w plaszczyznie poddawanej orientacji warstwy czynnej oraz zachodza w kacie 10 TC nie wiekszym od ± ~- przy czym zmiany te wy- 4 stepuja przynajmniej kilkakrotnie.Istote sposobu wyjasnia przyklad plytki niemag¬ netycznej z rozsypanymi chaotycznie czastkami fer- 15 romognetyczymi o anizotropii ksztaltu, np. szpil¬ kami, która zostaje wprojwadzona do pola magne¬ tycznego o kierunku równoleglym do plaszczyzny plytki.Maksymalnie uporzadkowane ulozenie czastek jest 20 mozliwe w tym przypadku do uzyskania miedzy in¬ nymi przez, cykliczna zmiane kierunku pola w pla¬ szczyznie plytki. Uporzadkowane ulozenie nie jest na ogól mozliwe przy wprowadzeniu pola o stalym kierunku.Sposób orientacji wedlug wynalazku polega po¬ nadto na rozciagnieciu obszaru orientacji na taki obszar w procesie nanoszenia i zestalania warstwy czynnej tasm przeznaczonych do magnetycznego za¬ pisu, ze z jednej strony tego obszaru warstwa czyn¬ na jest calkowicie niezestalona z drugiej zas jest zestalona w stopniu calkowicie uniemozliwiajacym depolaryzacje czastek. Obszar ten moze zostac ce¬ lowo zmniejszony w pewnych granicach bez naru¬ szenia zasady metody, przy dopuszczeniu ewentu¬ alnych strat na wartosci wspolczj nntka orientacji wynikajacych z wyzej omówionych zaleznosci.Przez zwiekszenie obszaru orientacji w sposobie wedlug wynalazku, uzyskuje sie mozliwosc zastoso¬ wania wiekszych natezen pola magnetycznego w stosunku do metod konwencjonalnych bez zwiek- kszenia gradientu pola wzgledem wspólrzednych geometrycznych. W rezultacie mimo zwiekszenia na¬ tezenia pola mozliwe sa do uzyskania tasmy o war¬ stwie czynnej nie wykazujacej struktur powierzch¬ niowych. 45 Praktyczne zastosowanie sposobu wedlug wyna¬ lazku jest mozliwe przy uzyciu róznych stosowanych dotychczas w procesie orientacji rozwiazan magne¬ sów lub elektromagnesów. Z opisanego sposobu wy¬ nika, ze dla jego wykorzystania niezbedne jest jed- 50 nak zastosowanie ogólnie biorac szeregowego ukladu konwencjonalnie stosowanych magnesów lub ele¬ ktromagnesów tak usytuowanych aby spelnialy wy¬ magania co do zmian kierunku wektora pola.Taki uklad magnesów lub elektromagnesów musi 55 byc rozciagniety na obszar w którym warstwa czyn¬ na jest z jednej strony niezestalona z drugiej zas zestalona w stopniu uniemozliwiajacym deorienta- cje czastek, lub ze wzgledów praktycznych przy¬ najmniej na czesc tego obszaru. 60 Konkretnym przykladem zastosowania sposobu orientacji wedlug wynalazku jest maszyna do na¬ noszenia warstwy czynnej tasm magnetycznych na podloze w której miedzy ukladem nanoszacym, a ukladem odbiorczym umieszczono zespól magnesów 65 trwalych lub elektromagnesów, spelniajacych wy- 30 35 40 +5 magania co do konfiguracji pola magnetycznego w obszarze orientacji przedstawione w niniejszym opi¬ sie, j W maszynach takich jak wiadomo, w ukladzie nanoszacym maszyny, warstwa czynna nanoszona jest na podawane do ukladu nanoszacego podloze, które stanowi zwykle folia celulozowa lub polie¬ strowa odpowiedniej grubosci. Warstwa czynna na¬ noszona jest w postaci cieklej zawiesiny czastek pigmentu w roztworze spoiwa, w postaci tzw. lakie¬ ru magnetycznego. Nanoszenie odbywa sie znanymi metodami przy pomocy odpowiednich rozlewników lub walców narzutowych.Po naniesieniu na podloze ciekla warstwa czyn¬ na w celu zestalenia podawana jest do ukladu od¬ biorczego w którym mozna wyróznic uklad susze¬ nia i uklad zwijajacy. W ukladzie suszenia maszy¬ ny ciekla warstwa czynna poddawana jest dziala¬ niu podwyzszonej temperatury przy przeplywie po¬ wietrza, co w efekcie powoduje zestalenie.warstwy przez odparowanie iylub polimeryzacje w zalezno¬ sci od stosowanego sposobu. Uzyskana w ten spo¬ sób tasma magnetyczna zwijana jest w rolke w ukladzie zwijania.Zastosowanie sposobu orientacji wedlug wynalaz¬ ku w opisanej maszynie polega na umieszczeniu miedzy ukladem nanoszacym a ukladem odbior¬ czym1, to jest w ukladzie suszenia odpowiedniego zespolu magnesów trwalych lub elektromagnesów.Jak wiadomo warstwa przy przechodzeniu przez uklad suszenia odparowuje i/lub polimeryzuje w pewnym okreslonym czasie zwiazanym miedzy in¬ nymi ze stosowana temperatura suszenia i przeply¬ wem powietrza.W zwiazku z okreslona i stala predkoscia przesu¬ wu tasmy w maszynie proces odparowania i/lub po¬ limeryzacji rozklada sie na pewnej dlugosci w kie¬ runku ruchu tasmy lub ogólniej w pewnym obsza¬ rze sclmiecia lub zestalania warstwy, przy czym z jednej strony tego obszaru liczac w kierunku ruchu tasmy warstwa czynna jest calkowicie niezestalona a z drugiej calkowicie zestalona.W obszarze schniecia lub zestalania wyróznia sie mniejszy od niego obszar ruchliwosci czastek pig¬ mentu zawieszonego w warstwie. W szczególnosci chodzi o ruchliwosc czastek pigmentu pod wply¬ wem zewnetrznego pola magnetycznego. Jest oczy¬ wistym, ze w celu uzyskania efektu orientacji nalezy dzialac polem magnetycznym w obszarze ruchliwo¬ sci czastek pigmentu.W celu uzyskania zwiekszonego efektu orientacji sposób orientacji wedlug wynalazku polega na roz¬ ciagnieciu pola orientujacego na taki obszar, ze w obszarze orientacji zawarty jest caly obszar ruchli¬ wosci czastek pigmentu, tzn. z jednej strony obsza¬ ru orientacji liczac w kierunku ruchu tasmy war¬ stwa jest niezestalona, a z drugiej zestalona. W 6 tym celu stosowany jest w sposobie,orientacji we- ^ dlug wynalazku zespól magnesów trwalych lub ele¬ ktromagnesów o takich wymiarach i ukladzie, ze pole orientujace rozklada sie na caly obszar ruchli- 5 wosci czastek pigmentu. Uklady magnesów lub ele¬ ktromagnesów, które moga dostarczyc takiego pola magnetycznego, którego wielkosc w zadanym obsza¬ rze jest okreslona, moga byc przy wymaganych na¬ tezeniach pola rzedu 1000 Oe z latwoscia zrealizo- 10 wane.W celu uzyskania zwiekszonego efektu orientacji, sposób orientacji wedlug wynalazku polega ponadto na zastosowaniu takiej konfiguracji pola magne¬ tycznego w obszarze orientacji, ze jego wektor zmie- 15 nia swój kierunek w kacie przestrzennym 2n lub mniejszym w stosunku do zamierzonego kierunku orientacji. Jak wiadomo stosowana bywa orientacja podluzna i poprzeczna. Spelnienie tego warunku jest mozliwe przy pomocy róznych ukladów magne- 20 sów lub elektromagnesów.Najprostszym przykladem odpowiedniego ukladu magnesów lub elektromagnesów moze byc uklad szesciu magnesów lub elektromagnesów ustawio¬ nych biegunami jednoimiennymi naprzeciwko sie- 25 bie zamontowanych do maszyny w której ma byc dokonywana orientacja podluzna w taki sposób, ze wektor pola magnetycznego tych magnesów lub elektromagnesów w plaszczyznie tasmy jest do niej równolegly dla wszystkich elektromagnesów, przy M czym dla pierwszych dwóch elektromagnesów skie¬ rowany pod katem ± 45° w stosunku do kierunku ruchu tasmy, a dla pozostalych elektromagnesów pod katem równym zeru. 35 PL