Pierwszenstwo : Opublikowano: 17.1.1964 (P 102 189) 15.1.1969 56440 KI. 21 g, 31/02 MKP H 01 lllBLIOTFJCA' 4|oo Wspóltwórcy wynalazku: Inz. Antoni Jaroszewski, inz. Jan Wojakow- ski, mgr Malgorzata Buzniak, inz. Jan Lissow- ski Wlasciciel patentu: Filmowy Osrodek Doswiadczalno^Uslugowy Przed¬ siebiorstwo Panstwowe, Warszawa (Polska) Sposób wytwarzania lakieru do wyrobu warstwy czynnej tasmy magnetycznej Warstwa czynna wspólczesnych tasm magne¬ tycznych sklada sie, jak wiadomo, ze zdyspergo- wanych w odpowiednim lepiszczu drobnych czas¬ tek ferromagnetycznych, w wiekszosci przypad¬ ków zwiazków zelaza, stanowiacych wlasciwy nosnik informacji w magnetycznym zapisie. War¬ stwa ta nakladana jest na odpowiednie podloze wyrobione np. z masy papierowej, octanu celu¬ lozy lub zywic poliestrowych dla zapewnienia wymaganej wytrzymalosci mechanicznej gotowej tasmie. Lepiszcze stosowane jest dla zwiazania czastek ferromagnetycznych i zapewnienia ich dostatecznej adhezji do podloza.Z punktu widzenia jakosci zapisu magnetycz¬ nego, zawarte w warstwie czynnej czastki ferro¬ magnetyczne powinny stanowic mozliwie dosko¬ nala dyspersje, to jest powinny byc mozliwie homogenicznie rozproszone w warstwie. Powierz¬ chnia warstwy powinna byc mozliwie gladka.Wystepowanie niejednorodnosci w rozproszeniu pigmentu wewnatrz warstwy i/lub niejednorod¬ nosci powierzchni o postaci agregatów czastek ferromagnetycznych lub obcych cial, w zasadni¬ czy sposób pogarsza uzytkowe parametry tasmy magnetycznej jako nosnika informacji. Z tej racji wystepowanie omówionych defektów po¬ winno byc ze wszech miar ograniczone przy wy¬ robie tasm magnetycznych wysokiej jakosci.Wedlug ogólnie przyjetej technologii warstwe czynna tasm magnetycznych uzyskuje sie przez 15 20 30 2 naniesienie na podloze jedna ze znanych metod, cieklej zawiesiny czastek ferromagnetycznych w lepiszczu, po czym zawiesine te zestala sie droga odparowania i/lub polimeryzacji. Technologia ta wymaga zatem przygotowania mozliwie doskona¬ lej i jednorodnej oraz wolnej od obcych cial cieklej zawiesiny czastek ferromagnetycznych, zwanych dalej pigmentem, w lepiszczu, czyli tak zwanego lakieru magnetycznego.Znane obecnie metody wyrobu lakieru magne¬ tycznego, a w szczególnosci metody wytwarzania dyspersji pigmentu, oparte sa na wykorzystaniu mlynów kulowych jako urzadzen najprostszych i najdoskonalszych z punktu widzenia wielkosci granicznego rozdrobnienia. Jednak konwencjonal¬ nie przyjete metody wykorzystania mlynów ku¬ lowych, z jednej strony nie pozwalaja na osiag¬ niecie najwiekszego granicznego rozdrobnienia, z drugiej zas wymagaja stosowania czasu dysper¬ gowania rzedu 30—90 godz., co stanowi o malej ekonomicznosci procesu. Efektem posrednim jest stosunkowo mala homogenicznosc uzyskiwanej zawiesiny, która wymaga nastepnie kilkustopnio¬ wej filtracji.Wymienione wady dotychczas stosowanych spo¬ sobów dyspersji sa wynikiem: 1° — miedzy in¬ nymi takich konstrukcji bebnów mlynów, które nie zapewniaja mozliwie najwiekszej wzajemnej ruchomosci kul przy jednoczesnym mozliwie cal¬ kowitym zabezpieczeniu calego ladunku kul przed 5644056440 poslizgiem po cylindrycznej powierzchni mlyna, co prowadzi do zmniejszenia wydajnosci procesu, 2° — zwykle zbyt duzego to jest ponad 50% wy¬ pelnienia mlynów kulami w dazeniu do uzyska¬ nia szybszego dzialania mlyna, co prowadzi do zmniejszenia wydajnosci przez zmniejszenie pred¬ kosci ruchu kul, 3° — niewlasciwe dobranego ze¬ stawu kul co do ich srednic to jest w szczegól¬ nosci zastosowania zestawów kul o bardzo róznych srednicach np. pozostajacych w stosunku 1:10, co w przypadku dyspersji tlenku gamma Fe203 pro¬ wadzi do obnizenia wydajnosci mlyna przez zmniej¬ szenie ilosci styków miedzy kulami, a nie daje zad¬ nego pozytywnego efektu, 4° — niewlasciwych wy¬ miarów bezwglednych kul które zwykle stosowa¬ no zbyt duze np. o srednicy rzedu 10—40 mm przy kulach stalowych, co prowadzilo równiez do zmniej¬ szenia wydajnosci i homogenicznosci oraz w szcze¬ gólnosci do powstawania bardzo drobnych frakcji pigmentu gamma Fe203, wskutek silnego dziala¬ nia niszczacego kul o duzej energii kinetycznej, przy czym frakcje te o wlasciwosciach superpara- magnetycznych prowadzily do powstawania nie¬ korzystnych zjawisk przy zapisie i odtwarzaniu dzwieku na gotowej tasmie magnetycznej (efekt przekopiowania), 5° — niewlasciwej predkosci obrotowej bebnów mlynów; predkosc ta jak wy¬ nika z przeprowadzonych badan, powinna byc indywidualnie dobierana do wlasciwosci Teologicz¬ nych dyspergowanego materialu a zatem i fazy procesu, w której zachodzi wlasciwe dyspergo¬ wanie, do ilosci srednic i materialu stosowanego zestawu kul, wypelnienia bebna materialem dy¬ spergowanym i samej srednicy bebna; fabrycz¬ nie ustalone predkosci mlynów zwiazane jedynie ze srednica bebna nie moga oczywiscie odpowia¬ dac tym warunkom, 6° —' niewlasciwym, zwykle zbyt duzym (to jest ponad wypelnienie obszaru miedzy kulami), wypelnieniem mlyna materialem dyspergowanym, co pozwala co prawda na wy¬ konanie wiekszej ilosci dyspersji w jednej szarzy, zmniejsza jednak jednoczesnie wydajnosc i z punktu widzenia ekonomiki procesu jest nieko¬ rzystne oraz 7° — zastosowaniem na ogól jedno¬ fazowego procesu dyspersji to jest procesu, w którym wszystkie skladniki laduje sie do mlyna jednoczesnie i wszystkie one podlegaja jednoczes¬ nemu dyspergowaniu, co prowadzi do kapitalnego przedluzenia procesu wskutek utrudnionego zwil¬ zania pigmentu w obecnosci spoiwa oraz szcze¬ gólnie niekorzystnych wlasciwosci Teologicznych (bardzo duze napiecia scinajace dla progu ply¬ niecia) w poczatkowych stadiach procesu lub 8° — stosowaniem niewlasciwego podzialu procesu na fazy np. stosowanie dyspersji jak w 7° i na¬ stepnie rozcienczanie gotowej dyspersji co poza wadami wymienionymi w 7° prowadzi dodatko¬ wo do powstawania flokulacji pigmentu wskutek rozcienczania a zatem do degradacji jakosci dy¬ spersji.Stwierdzono doswiadczalnie, ze wymienione wady procesu dyspersji pigmentu w mlynach ku¬ lowych moga byc usuniete i ze mozna uzyskac graniczne rozdrobnienie rzedu wymiarów mole¬ kul rozdrabnianego materialu lub nawet spowo¬ dowac, jesli to jest pozadane, zmniejszenie wy¬ miarów molekul materialu poddawanego dysper¬ sji np. uzyskac w ten sposób czesciowa depoli- meryzacje materialu spoiwa, oraz zwiekszyc 5 znacznie ekonomike procesu poprzez kilkudzie- sieciokrotne skrócenie wymaganego czasu dys¬ pergowania przy stosowaniu sposobu wedlug wy¬ nalazku. Uzyskiwane przy stosowaniu tej me¬ tody zawiesiny sa tak homogeniczne, ze wyplu- 10 kana pozostalosc na sicie jednowarstwowym 104 oczek/cm2 po 1-godzinnej filtracji jest rzedu 104 calosci materialu, co pozwala na zredukowanie klopotliwego procesu filtracji kilkustopniowej.Sposób wytwarzania lakieru do wyrobu war- 15 stwy czynnej tasmy magnetycznej wedlug wy¬ nalazku polega na zastosowaniu mlynów kulo¬ wych o bebnach cylindrycznych, które moga byc wykonane ze specjalnej stali odpornej na sciera¬ nie, przy czym na wewnetrznej powierzchni 20 bebna powinny byc utworzone, najlepiej równo¬ legle do osi obrotu, wypuklosci o ksztalcie trój¬ katów równobocznych przylegajacych jednym bokiem do scianki cylindra. Wierzcholek trójkata powinien byc zaokraglony. Ilosc wypuklosci w 25 zaleznosci od srednicy cylindra moze wynosic od 2 do 24 a ich srednie wymiary powinny byc mniejsze lub równe 0,15 srednicy wewnetrznej bebna, a wieksze od polowy srednicy stosowa¬ nych kul. 30 Skonstruowany w ten sposób beben mlyna, po¬ winien byc w sposobie wedlug wynalazku wy¬ pelniony w 45—55% swojej objetosci kulami sta¬ lowymi o srednicy od 3 do 10 mm lub kulami szklanymi lub porcelanowymi o srednicy od 4 do 35 14 mm, przy czym srednice wszystkich kul naj¬ lepiej powinny sie zawierac w tolerancjach ±10% od obranego wymiaru. Z punktu widzenia ekono¬ miki procesu i najwiekszego granicznego rozdrob¬ nienia szczególnie celowe jest stosowanie srednic 40 kul blisko dolnej granicy wymienionego prze¬ dzialu wymiarów.W tak skonstruowanym i przygotowanym mly¬ nie, prowadzi sie dyspergowanie w procesie dwu¬ fazowym lub w ogólnosci wielofazowym, przy 45 czym pierwsza faze powinno stanowic rozciera¬ nie pigmentu z czescia substancji cieklych i za¬ wartoscia substancji zwilzajacych powierzchniowo czynnych, które to skladniki w celu wlasciwego wykorzystania dyspergujacego dzialania mlyna 50 powinny byc ilosciowo tak dobrane aby przy koncu 1-szej fazy dyspersji tworzyc mase o wlasciwosciach Teologicznych okreslonych prze¬ dzialem wartosci od 15 do 45 g/cm2 dla progu plyniecia. W celu ustalenia tych warunków na- 55 lezy wykonac szereg dyspersji próbnych. W pro¬ cesie dwufazowym próby wstepne moga dotyczyc pierwszej fazy to jest dyspergowania pigmentu i srodków powierzchniowo czynnych w czesci stosowanych rozpuszczalników i rozcienczalników. 60 Ilosc pigmentu dla jednej szarzy nalezy ustalic wedlug stosowanej receptury taka, aby ilosc go¬ towego lakieru po dodaniu spoiwa i reszty ma¬ terialów cieklych byla równa objetosci wolnej przestrzeni miedzy kulami. Próbne dyspersje 65 wykonuje sie dyspergujac zadana ilosc pigmentuz cala iloscia srodków powierzchniowo czynnych i kolejno róznymi ilosciami materialów cieklych w czasie np. 2 godzin, po czym okresla sie wla¬ sciwosci Teologiczne. Jako optymalna nalezy przy¬ jac taka ilosc materialów cieklych dla pierwszej fazy dyspersji, przy której wystepuja wlasciwosci reologiczne w wyzej podanym przedziale.Nastepnie nalezy powtórzyc wykonanie dysper¬ sji próbnej z optymalna iloscia materialów ciek¬ lych i w drugiej fazie dyspersji, która nie po¬ winna trwac dluzej jak 1 godzine, dodac spoiwo rozpuszczone w reszcie substancji cieklych. W go¬ towym lakierze bada sie rozdrobnienie. Jesli jest ono niewystarczajace, nalezy przedluzyc czas dy¬ spergowania w 1-szej fazie i odpowiednio skory¬ gowac zawartosc materialów cieklych tak aby utrzymac odpowiednie wlasciwosci reologiczne.Operacje powtarza sie az do uzyskania wymaga¬ nego rozdrobnienia. Ilosc materialu dyspergowa¬ nego powinna byc tak dobrana aby w koncowej fazie dyspergowania ilosc gotowej zawiesiny w mlynie byla równa objetosci wolnej przestrzeni miedzy kulami z dokladnoscia ±10%. Wymienione warunki dyspersji dobiera sie metoda kolejnych przyblizen.Optymalna z punktu widzenia jakosci dyspersji i ekonomiki procesu predkosc obrotowa cylindra mlyna ustala sie wedlug wynalazku eksperymen¬ talnie, na drodze pomiaru sonometrem mocy akustycznej promieniowanej przez urzadzenie w ruchu wskutek kaskadowego ruchu kul, przy czym ustalanie predkosci obrotowej nalezy prze¬ prowadzic dla pierwszej fazy dyspergowania. W tym celu po uplywie okolo 1/2 czasu dyspergo¬ wania w pierwszej fazie przeprowadza sie sono¬ metrem pomiary mocy akustycznej (halasu mly¬ na) nadajac bebnowi mlyna za pomoca zmiennej przekladni kolejno rózne predkosci, od predkosci bliskiej zeru do predkosci, przy których moc akustyczna (halas mlyna) zanika.Za optymalna predkosc obrotowa uwaza sie predkosc, której odpowiada maksimum mocy akustycznej, ale moze byc ona celowo zmniej¬ szona do okolo 70% tej wartosci, gdy chodzi o zmniejszenie efektu degradacji wlasciwosci pig¬ mentu.W procesie dyspergowania wedlug opisanej me¬ tody technologicznej mozna uzyskac najwieksze graniczne rozdrobnienia wieksze niz w metodach konwencjonalnych, kilkudziesieciokrotne skrócenie calkowitego czasu dyspergowania oraz doskonala homogenicznosc gotowej zawiesiny umozliwiajaca zredukowanie procesu filtracji.Przyklad Metoda wedlug wynalazku Urzadzenie: 1. Mlyn kulowy z bebnem wykonanym wedlug opisu patentowego. 2. Filtr jednowarstwowy 104 oczek/cm2.Rezim pracy mlyna: Dobrany wedlug opisu patentowego.Receptura: Tlenki zelaza typ40 22,3 % 56440 6 Zywica gliptalowa typ 11 ...... 0,4 % Naftenian cynku 0,13% Polioctan winylu typ 100 ...... . 1,0 % Polioctan winylu typ 101 3,7 % 5 Nitroceluloza typ66 1,5 % oraz w dopelnieniu do 100% mieszanina toluenu, octanu etylu, acetonu i octanu butylu.Sposób wykonania dyspersji: 1 faza io Cala ilosc pigmentu, srodek powierzchniowo czyn¬ ny i 30% mieszaniny rozpuszczalników i rozcien¬ czalników dyspergowano do uzyskania wlasci¬ wosci Teologicznych okreslonych napieciem sci¬ najacym dla progu plyniecia w granicach od 15 15 do 45 g/cm2.Metoda konwencjonalna Urzadzenie: 1. Mlyn kulowy w wykonaniu fabrycznym. 2. Filtr jednowarstwowy 104 oczek/cm2. 20 Rezim pracy mlyna: Ustalony fabrycznie.Receptura: Tlenki zelaza typ 40 22,3 % 25 Zywica gliptalowa typ 11 ...... 0,4 % Naftenian cynku 0,13% Polioctan winylu typ 100 1,0 % Polioctan winylu typ 101 ...... . 3,7 % 30 Nitroceluloza typ 66 . 1,5 % oraz w dopelnieniu do 100% mieszanina toluenu, octanu etylu, acetonu i octanu butylu.Sposób wykonania dyspresji: Cala ilosc pigmentu i srodek powierzchniowo czynny dyspergowano ze srodkiem wiazacym roz¬ puszczonym w calej ilosci rozpuszczalników i rozcienczalników. Proces prowadzono az do uzy¬ skania wymaganego rozdrobnienia i homogenicz- nosci. 40 II faza Dopelniono do mlyna srodki wiazace i pozostala czesc rozpuszczalników i rozcienczalników i ucie¬ rano az do uzyskania wymaganego rozdrobnienia 45 i homogenicznosci.Opis uzyskanych wyników: 1. Zakonczenie I fazy dyspersji ustalone na podstawie uzyskania wymaganych wlasciwosci 50 Teologicznych nastapilo po 3 1/2 godzinach dyspergowania. 2 Zakonczenie II fazy dyspersji ocenione przez ocene rozdrobnienia metoda pomiaru transparencji cienkiej warstwy uzyskanej za- 55 wiesiny, nastapilo po 1 1/2 godziny. 3. Pozostalosc na filtrze 104 oczek/cm2 po 1 go¬ dzinie filtracji wynosila ca 100 mg.Opis uzyskanych wyników: en 1. Zakonczenie procesu dyspersji ustalone na 60 podstawie uzyskania rozdrobnienia analogicz¬ nego jak w metodzie wedlug wynalazku na¬ stapilo po 72 godzinach.,K 2. Pozostalosc na filtrze 104 oczek/cm2 po 1 go- DO dzinnej filtracji wynosila ca 2 g.56440 PL