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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines bandförmigen
Magnetogrammträgers durch Aufbringen einer magnetischen Dispersiön von einem Dispersionsvorrat
mittels Anspül-; Tauchwalzen- oder Spritzmaschinen auf eine sich kontinuierlich
bewegende Trägerbahn.
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Bei dem Aufbringen der magnetischen Dispersion auf eine sich kontinuierlich
bewegende Trägerbahn treten häufig Störungen auf, die in der Praxis einen bedeutenden
Zeit- und Materialverlust verursachen können. Eine der verbreitet auftretenden Störungen
während des Auftragens der Dispersion durch Spritzen ist das Einschnüren oder das
teilweise Zerreißen des sehr dünnen bandförmigen Stranges der Dispersionsmasse zwischen
der Spritzdüsenmündung und der Stelle, wo der Strang auf die Trägerbahn gelangt.
Der Strang besitzt eine sehr große Oberflächenspannung, die bestrebt ist, den langgestreckten
Querschnitt des Stranges in eine Kreisform umzuändern, um ein kleineres Verhältnis
der Außenfläche zum Querschnitt zu erreichen. Wegen dieser Kräfte zerreißt der bandförmige
Strang in eine Anzahl von parallel zur Auftragsrichtung verlaufenden Strängen mit
jeweils etwas kreisförmigem Querschnitt.
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Eine andere häufig auftretende Schwierigkeit, beispielsweise bei dem
Anspül- und Tauchwalzenauftragverfahren, ist das ungenügende Haften der Dispersionsbeschichtung
an der Trägerbahn. Diese Erscheinung tritt besonders dann auf, wenn eine hohe Auftragsgeschwindigkeit
angestrebt wird. Bei Anspülauftragsmaschinen besteht weiterhin die Schwierigkeit,
die Füllhöhe der Dispersion genau konstant zu halten, weil Änderungen derselben
zu einer Teil-oder Totalunterbrechung des aufzutragenden Dispersionsstranges führen
können oder die Auftragung der Dispersion auf der Rückseite der Trägerbahn verursachen
können.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, bei Vorrichtungen
der eingangs genannten Gattung die vorerwähnten Nachteile und Schwierigkeiten zu
überwinden und eine gleichmäßige Beschichtung der Trägerbahn mit der Dispersion
auch bei hohen Auftragsgeschwindigkeiten zu ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß Mittel zur
Erzeugung eines magnetischen Feldes vorgesehen sind, das wenigstens teilweise durch
die magnetische Dispersion und an der Auftragstelle der magnetischen Dispersion
zu einem an der Rückseite der Trägerbahn angeordneten ferromagnetischen Teil verläuft.
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Dabei ist vorgesehen, daß an der Auftragstelle der magnetischen Dispersion
auf die Trägerbahn der Kraftfiuß im wesentlichen senkrecht durch die Oberfläche
des Trägermaterials geführt ist.
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Das bei der erfindungsgemäßen Ausbildung erzeugte magnetische Feld
übt eine gut stabilisierende Wirkung auf den Dispersionsstrang aus. Der Einfuß der
Oberflächenspannung, welche den Strang zu zerreißen sucht, wird weitgehend verringert
und verursacht praktisch keine Störung. Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß
durch die erfindungsgemäße Ausbildung in vorteilhafter Weise viele der üblichen
Netzmittel und oberflächenaktiven Verbindungen, die bisher der Dispersion zugesetzt
werden mußten, entfallen können, ohne die Fließbarkeit der Dispersion erheblich
zu beeinträchtigen und ohne die Haftung der Dispersion auf dem Trägermaterial zu
verringern.
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Es ist zwar bereits ein Verfahren bekannt, bei dem ein magnetisches
Feld angewendet wird zur Nachbehandlung einer bereits beschichteten Trägerbahn.
In diesem Fall soll das aufgebrachte magnetische Material vor dem endgültigen Trocknen
und Festlegen in spezieller Weise ausgerichtet werden. Bei diesem bekannten Verfahren,
welches die Nachbehandlung des beschichteten Magnetogrammträgers betrifft, werden
die bereits erwähnten Störungen und Schwierigkeiten beim Aufbringen der magnetischen
Dispersion nicht beseitigt.
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Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß das ferromagnetische
Teil eine mit einer ferromagnetischen Schicht versehene Walze ist, über die die
Trägerbahn geführt ist. Dabei kann vorgesehen sein, daß der ferromagnetische Teil
schmaler ist als die Breite der Trägerbahn.
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Eine weitere Ausführungsform ist so ausgebildet, daß ein Spritzkopf
zum Auftragen der magnetischen Dispersion auf die Trägerbahn nahe der letzteren
angeordnet ist und daß einer der Pole eines Magneten nahe oder an einer Seite des
Spritzkopfes und der andere Pol nahe dem ferromagnetischen Teil angeordnet ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die magnetische
Dispersion aus einer Dispersions-Auftragswanne gemäß dem Anspülverfahren aufgetragen
wird und daß einer der Pole eines ein magnetisches Wechselfeld erzeugenden Magneten
nahe oder an einer Seite der Wanne und der andere Pol nahe dem ferromagnetischen
Teil angeordnet ist.
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Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise leicht bei bereits vorhandenen
bekannten Auftragmaschinen angewendet werden, wobei lediglich kleine Konstruktionsänderungen
an diesen Maschinen erforderlich sind.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 schematisch eine Seitenansicht des Spritzkopfes
für das Auftragen einer magnetischen Dispersion auf eine Trägerbahn, F i g. 2 einen
vergrößerten Schnitt, der die magnetischen Kraftlinien in der Dispersionsmasse zwischen
dem Spritzkopf und der Trägerbahn veranschaulicht, F i g. 3 schematisch einen vertikalen
Querschnitt einer Anspülauftragmaschine entlang der Linie 4-4 von F i g. 4, F i
g. 4 schematisch einen vertikalen Längsschnitt der Maschine entlang der Linie 5-5
von F i g. 3, F i g. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 3, welcher die Richtung
des magnetischen Feldes veri anschaulicht, F i g. 6 schematisch einen Querschnitt
einer Tauchwalzenauftragmaschine und F i g. 7 schematisch einen Querschnitt einer
Walzenauftragmaschine.
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Der Spritzkopf 11 der Vorrichtung nach F i g. 1 besteht aus den Lippenstücken
14 und 15, dem Kanal 13 und der Eintrittsöffnung 12.
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Nahe der Spritzkopfmündung ist eine um die Welle 17 rotierende Umlenkwalze
16 angeordnet, die auf ihrem Umfang mit einem ferromagnetischen Überzug 18 versehen
ist und die Trägerbahn 19 führt.
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Die gespritzte hochviskose magnetische Dispersion bildet zwischen
dem Spritzdüsenaustritt 21 und der
Berührungsstelle mit der Trägerbahn
19 einen Strang 20.
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Die aufgetragene magnetische Dispersion bildet auf der Trägerbahn
19 eine Schicht 22.
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Die Umfangsgeschwindigkeit der Umlenkwalze 16
ist derart, daß
die Geschwindigkeit VD der Trägerbahn 19 höher als die Spritzgeschwindigkeit VE
der Dispersion ist. Das Verhältnis VD/VE bestimmt die Streckung des Stranges 20.
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Gemäß der Erfindung sind an der Auftragvorrichtung Mittel vorhanden,
die ein magnetisches Feld zwischen der magnetischen Dispersion (im vorliegenden
Fall der magnetischen Dispersion im Spritzkopf) und dem ferromagnetischen Überzug
der Umlenkwalze, die mit der Rückseite der Trägerbahn in Berührung steht, erzeugen.
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Zu diesem Zweck wurde bei der Versuchsanordnung ein Hufeisendauermagnet
23 auf einem Halter 24 angebracht.
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Der Südpol des Magneten wurde in unmittelbarer Nähe der ferromagnetischen
Oberfläche 18 der Walze 16 angeordnet.
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Die Kraftlinien, die vom Nordpol des Magneten 23
ausgehen, schließen
sich folgendermaßen: Am Nordpol (F i g. 2) überwinden die Kraftlinien die Reluktanz
des Luftspaltes zwischen dem Nordpol und dem ferromagnetischen Lippenstück 15. Dann
folgen die Kraftlinien dem gespritzten Strang 20 bis zur Berührungsstelle
mit der Trägerbahn 19. Die Kraftlinien treten durch die Trägerbahn 19 und dringen
in den ferromagnetischen Metallüberzug 18 der Walze 16 ein, verlaufen in
diesem teils oberhalb und teils unterhalb der Welle 17 um die Walze herum und vereinigen
sich wieder an der Stelle des Umfangs, der dem Südpol des Magneten gegenüberliegt.
Der Verlauf der Kraftlinien wird schließlich durch den Luftspalt zwischen dieser
Umfangsstelle und dem Südpol geschlossen.
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In dem Strang 20 wird ein magnetisches Feld erregt, das im
wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Trägerbahn 19 verläuft. Dieses magnetische
Feld übt eine gut stabilisierende Wirkung auf den Strang aus.
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Durch die Einwirkung des Magnetfeldes wird der Einfluß der Oberflächenspannung,
die, wie in der Beschreibungseinleitung erwähnt wurde, den Strang zu zerreißen sucht,
weitgehend verringert, so daß diese praktisch keine Störung mehr verursacht. Ferner
war es infolge des Magnetfeldes möglich, die Entfernung zwischen dem Spritzkopf
und der Trägerbahn 19, die bisher zur Vermeidung des Abreißens ungefähr 0,2
mm nicht überschreiten durfte, während der Versuche bis auf 15 mm zu vergrößern,
ohne daß sich eine Instabilität des Stranges ergab. Eine derartige Vergrößerung
der Entfernung a bietet in der Praxis erhebliche Vorteile, da geringere Anforderungen
an die mechanische Präzision der Vorrichtung gestellt werden können. Praktisch hat
sich bei Verwendung eines Magnetfeldes eine Entfernung a von ungefähr 1 mm als optimal
erwiesen.
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F i g. 1 zeigt eine stark vereinfachte Anordnung des Magneten. Der
Magnet kann natürlich auch mit Polstücken versehen werden, um die Reluktanzen des
Luftspaltes so klein wie möglich zu machen. In der Praxis ist es jedoch nicht immer
erforderlich, eine komplizierte Anordnung zu verwenden, weil die Stärke des magnetischen
Feldes in dem Strang 20
keinen sehr hohen Wert besitzen muß; vielmehr bilden
sich Turbulenzen in dem Strang, wenn das magnetische Feld zu stark wird. Diese Turbulenzen
können durch die Vergrößerung der Entfernung a zwischen dem Spritzkopfaustritt und
der Trägerbahn beseitigt werden.
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Die erforderliche Stärke des magnetischen Feldes in dem Strang wird
also leicht erreicht, erfordert keine besonderen Messungen und ist nicht besonders
kritisch. Durch das Versetzen des Magneten können leicht etwaige Änderungen der
Feldstärke durchgeführt werden, die erforderlich sein würden, wenn z. B. die magnetische
Dispersion in einer anderen Schichtdicke aufgetragen, ein anderer Spritzkopfaustritt
verwendet oder das Verhältnis VD/VE geändert wird.
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In dem beschriebenen Beispiel wurde ein Dauermagnet verwendet. Die
Ausführungsform gemäß der Erfindung kann jedoch auch mit einem Elektromagneten arbeiten,
der mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom gespeist wird.
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In dem folgenden Beispiel wird die Herstellung eines bandförmigen
Magnetogrammträgers mittels der obenerwähnten Vorrichtung beschrieben.
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In der Anordnung nach den F i g. 1 und 2 wird mittels einer volumetrischen
Pumpe eine magnetische Dispersion zugeführt, die aus Eisenoxyd und hochmolekularen
Bindemitteln in einem organischen Lösungsmittel besteht. Bei geringer Schubgeschwindigkeit
hat die Dispersion eine Viskosität von 2000 cP.
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Der Ausdruck »Trägerbahn«, der bisher in der Beschreibung verwendet
wird, schließt nicht ein, daß das aufgetragene magnetische Material nach dem Trocknen
oder Abkühlen an der Trägerbahn haften muß, auf die es gespritzt wurde. Die magnetischen
Partikeln können auch in eine Lösung eines Kunststoffes dispergiert und diese Dispersion
unmittelbar auf den ferromagnetischen Überzug 18 der Walze 16 aufgetragen werden.
Nach Verdampfung des Lösungsmittels wird das mit magnetischer Dispersion versehene
Trägerbahnmaterial zur weiteren Verarbeitung oder zum Aufrollen die Walze 16 verlassen.
Da die Verdampfung des Lösungsmittels eine gewisse Zeit erfordert, muß eine Walze
16 mit einem relativ großen Durchmesser oder beispielsweise ein endloses
Metallband verwendet werden, damit der Magnetogrammträger bis zur ausreichenden
Verfestigung gestützt wird.
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Die magnetische Dispersion wird aus der Düsenmündung, deren Breite
0,3 mm beträgt, ausgespritzt. Die Trägerbahn 19 wird mit einer Geschwindigkeit,
die das Fünffache der Spritzgeschwindigkeit der magnetischen Dispersion beträgt,
an der Düsenmündung des Spritzkopfes vorbeibewegt. Daher wird die Dicke des Dispersionsstranges
durch Streckung auf ein Fünftel verringert und beträgt dann nur noch etwa 0,06 mm.
Die Geschwindigkeit der Trägerbahn wird der Leistungsfähigkeit der Trockeneinrichtung
angepaßt, in der das Lösungsmittel verdampft wird. Die Geschwindigkeit beträgt im
vorliegenden Beispiel 30 m/Min.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen schematisch im Querschnitt eine Vorrichtung
für das Anspülverfahren, wie sie allgemein in der photographischen Industrie angewendet
wird.
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Diese Vorrichtung umfaßt eine Auftragswalze oder Gegendruckwalze
40, Führungswalzen 41, 42 und 43,
eine die ferromagnetische
Dispersion 45 enthaltende Auftragswanne 44 und eine Luftdüse 46.
Die
Luftdüse regelt die Dicke der aufgetragenen magnetischen Schicht. Sie erzeugt einen
laminaren Luftstrom, der einen Teil der aufgetragenen Dispersion zurückbläst, so
daß dieser Teil der Dispersion in die Auftragswanne zurückfließt. Die Dicke der
aufgetragenen Schicht wird durch Veränderung der Luftmenge, der Luftgeschwindigkeit,
der Anströmrichtung und der Entfernung von der Trägerbahn geregelt.
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Die Füllhöhe der Dispersion in der Auftragswanne wird durch in der
Zeichnung nicht dargestellte Mittel genau konstant gehalten. Die Entfernung zwischen
der Oberfläche der Dispersion in der Auftragswanne und der Auftragswalze beträgt
ungefähr 0,2 mm.
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Das Auftragen wird begonnen, indem die Trägerbahn 47 kurzzeitig mit
der Dispersion 45 in Berührung gebracht wird. Diese Berührung kann z. B. durch Erschütterung
der magnetischen Dispersion oder durch kurzes Anheben der Auftragswanne 44 um einige
Millimeter erfolgen. Nachdem zwischen der Trägerbahn und der Dispersion in der Auftragswanne
ein Meniskus gebildet worden ist, wird die Auftragsleistung hauptsächlich durch
die Geschwindigkeit det Trägerbahn und die Einstellung der Luftdüse 46 bestimmt.
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Gemäß der Erfindung werden die bekannten, beim Auftragen auftretenden
Schwierigkeiten, wie Zerreißen und ungenügendes Haften der Dispersion, erheblich
vermindert, indem ein magnetisches Wechselfeld zwischen der magnetischen Dispersion
45 und der Auftragswalze 40 angelegt wird.
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In dieser Vorrichtung ist oberhalb der Auftragswalze 40 ein Polstück
49 und an der Unterseite der Auftragswanne 44 ein Polstück 50 angeordnet, zwischen
denen das magnetische Wechselfeld von den Elektromagneten 51 und 52 erzeugt wird.
Die Form der Unterseite des oberen Polstückes 49 ist dem Umfang der in deren unmittelbarer
Nähe angeordneten Auftragswalze 40 angepaßt, so daß die Reluktanz des Luftspaltes
klein ist.
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Das magnetische Feld zwischen der Auftragswalze 40 und der Dispersion
45 in der Auftragswanne, das in F i g. 5 durch die gestrichelten Linien 54 dargestellt
ist, vergrößert die durch die punktierten Linien 55 und 56 angegebene Berührungsstelle
zwischen der Oberfläche der Trägerbahn und der magnetischen Dispersion und erhöht
außerdem die Haftung der Dispersion auf der Oberfläche der Trägerbahn. Nach dem
Auftragen wird die Trägerbahn über die Walzen 42 und 43 der Trockeneinrichtung zugeführt.
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Es hat sich gezeigt, daß viele der üblichen Netzmittel und oberflächenaktiven
Verbindungen, die bisher der Dispersion zugesetzt werden mußten, entfallen können,
ohne das Fließverhalten der Dispersion erheblich zu beeinträchtigen und ohne die
Haftung der Dispersion auf der Trägerbahn zu verringern.
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Es ist weiterhin möglich, die Auftragsgeschwindigkeit beträchtlich
zu erhöhen, ohne daß der Meniskus abreißt und ohne daß ein Zerreißen oder Ablösen
der Dispersion stattfindet.
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Mit der beschriebenen Vorrichtung kann auch noch eine andere störende
Erscheinung, nämlich das Auftragen eines Teils der Dispersion auf die Rückseite
der Trägerbahn, das beim Auftragen nach dem Anspülverfahren bisher auftrat, vermieden
werden. Dieses Auftragen auf die Rückseite der Trägerbahn erfolgt bekanntlich dadurch,
daß eine kleine Menge den aufgetragenen Dispersionsmasse an den Rändern der Trägerbahn
herumfließt und auf der Rückseite der Trägerbahn haftet oder daß die Trägerbahn
unter die Oberfläche der Dispersionsmasse getaucht wird.
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Diese Erscheinung kann in dem beschriebenen Beispiel dadurch verhütet
werden, daß eine Auftragswalze verwendet wird, deren Länge etwas kleiner als die
Breite der Trägerbahn 47 ist, so daß sich die Ränder der Trägerbahn über die Auftragswalze
hinaus erstrecken. Da das magnetische Feld im wesentlichen radial zur Auftragswalze
gerichtet ist, wird weniger Dispersion auf die überstehenden Ränder der Trägerbahn
aufgetragen. Die Gefahr des Auftragens eines Teils der Dispersion auf die Rückseite
des Trägers wird somit erheblich vermindert.
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F i g. 6 zeigt eine zweite Vorrichtung für das Anspülverfahren. Sie
enthält die Auftragswanne 44, eine Tauchwalze 58 und die Auftragswalze 40. Die Tauchwalze
58 ist mit einer Dispersionsschicht 59 bedeckt. Die Entfernung zwischen den Walzen
40 und 58 wird so geregelt, daß die Oberflächenspannung keinen Meniskus zwischen
der Walze 58 und der um die Walze 40 herumgeführten Trägerbahn 47 aufrechterhalten
kann.
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Als Folge des Anlegens eines magnetischen Feldes (gestrichelte Linien
60) in dem Luftspalt zwischen den beiden Walzen wird jedoch die Dispersionsschicht
59 auf der Walze 58 von der Trägerbahnoberfläche »angesaugt« und der Meniskus gebildet.
Das magnetische Feld 60 in dem Luftspalt kann mittels der für die Fig.4 beschriebene
Einrichtung erzeugt werden. Bei dieser Zweiwalzenvorrichtung wird jedes Auftragen
auf die Ränder der Trägerbahn verhütet, wenn eine der beiden Walzen eine Länge hat,
die etwas kleiner ist als die Breite der Trägerbahn 47, da ohne magnetisches Feld
keine Verbindung zwischen der Dispersion und der Trägerbahn 47 auftritt.
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In dem beschriebenen Beispiel betrug die Entfernung zwischen beiden
Walzen 3 mm. Die Dispersion wurde über eine Breite von 120 mm aufgetragen, und dieAuftragsgeschwindigkeit
betrug 10m/Min.
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F i g. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Diese Vorrichtung
zur Herstellung eines Magnetogrammträgers nach dem Walzenauftragsverfahren enthält
eine Walze 61, die teilweise in die die magnetische Dispersion 45 enthaltende Auftragswanne
44 getaucht wird, eine Walze 62 und eine Rakel 63. Oberhalb der Walze 61 ist ein
Polstück 64 und an der Unterseite der Auftragswanne 44 ein Polstück 65 angeordnet,
zwischen denen ein magnetisches Feld erzeugt wird.
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Wie für die vorangehenden Ausführungsformen beschrieben wurde, vergrößert
dieses magnetische Feld den Berührungsbereich der Dispersion zwischen der Walze
61 und der Trägerbahn 47. Die Rakel 63 regelt die Dicke der aufgetragenen Schicht.
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Für die Ausführungsformen nach den F i g. 3 bis 7 ist ein magnetisches
Wechselfeld erforderlich, weil das magnetische Feld den Vorrat magnetischer Dispersion
45 durchfließt, so daß ein magnetisches Gleichfeld die Bildung von Agglomeraten
in diesem verursachen würde. Die Gefahr der Bildung von Agglomeraten besteht nicht
bei den Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 2, da in diesen Fällen nur der gespritzte
Strang dem magnetischen Feld unterworfen wird und die Zeit genügend kurz ist, so
daß keine Agglomerate gebildet werden können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders für die Herstellung
der am meisten verwendeten
Magnetogrammträger, die aus einem mit
einer magnetischen Schicht versehenen Träger aus Kunststoff bestehen. Geeignete
Kunststoffe, aus denen dieser Träger hergestellt werden kann, sind unter anderem
Cellulosediacetat, Cellulosetriacetat, Polyvinylchlorid, Polycarbonate und Polyäthylenterephthalat.
Für die Herstellung des Trägers können diese Kunststoffe aus einer Lösung aufgetragen,
kalandriert oder aus der Schmelze gespritzt werden, wobei gegebenenfalls ein anschließendes
Strecken erfolgen kann.
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Das ferromagnetische Pigment, meistens y-Eisen(I11)-oxyd, wird in
eine Lösung eines filmbildenden synthetischen Harzes in einem flüchtigen Lösungsmittel
dispergiert.
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Auf dem in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Magnetogrammträger
können gegebenenfalls noch andere Schichten, wie z. B. eine matte Rückschicht, eine
Deckschicht usw., aufgetragen werden. Es ist auch möglich, das magnetische Material
einer Nachbehandlung, wie Strecken, Kalandrieren usw., zu unterziehen.
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Das Anlegen des magnetischen Feldes kann auch noch auf andere Arten
als auf die in den Figuren dargestellte erfolgen. Gegebenenfalls kann es erforderlich
sein, einige Teile der Auftragsvorrichtung aus nichtmagnetisierbaren Werkstoffen
herzustellen, um unerwünschte magnetische Nebenschlüsse, z. B. über die Stützen
der Auftragswalze, zu vermeiden.