DE2622654C3

DE2622654C3 -

Info

Publication number: DE2622654C3
Application number: DE2622654A
Authority: DE
Inventors: Newton Charles Merriman Penfield Landis; Corrado Rochester Zollo
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1975-05-22
Filing date: 1976-05-20
Publication date: 1980-07-24
Also published as: GB1550895A; FR2311649A1; FR2311649B1; JPS51144204A; DE2622654A1; BE842115A; DE2622654B2

Description

Verfahren zum Extrusionsbeschichten eines bandförmigen Guts mit einem Schichtstreifen aus einer magnetischen Dispersion sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrusionsbeschichten eines bandförmigen Guts mit einem Schichtstreifen aus einer magnetischen Dispersion, deren Viskosität von der Schergeschwindigkeit abhängig ist, bei welchem Verfahren das bandförmige Gut längs einer vorbestimmten Bahn bewegt und die Dispersion in Form eines zylinderförmigen, auf das Gut auftreffenden Strangs extrudiert wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

ίο

Mit dem Ausdruck »Schergeschwindigkeit« wird hier der Gradient der Strömungsgeschwindigkeit, der sich durch Reibungseinfluß ergibt, bezeichnet. Materialien, deren Viskosität von der Schergeschwindigkeit abhängig ist, können allgemein als nichtnewton'sche Flüssigkeiten angesprochen werden.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist bereits bekannt, vgl, Veröffentlichung Nr, 9111 des US-amerikanischen »Product Licensing Index«, Nov. 197*. Dabei findet eine Extruderdüse Verwendung, die an ihrem Austrittsende einen Edelstein mit einer einzigen kreisrunden Düsenöffnung besitzt Durch Extrudieren der magnetischen Dispersion mittels einer derartigen Extruderdüse ist es möglich, auf dem an der Oüsenöffnung vorbeigeführten, bandförmigen Gut einen Schichtstreifen zu erzeugen, dessen Breite ungefähr 0,3 mm bis 0,41 mm beträgt und der eine Stärke zwischen 0,0086 mm und 0,011 mm besim. Es ist jedoch nicht möglich, unter Verwendung einer derartigen, aus einem Edelstein gebildeten Extruderdüse einen Schichtstreifen zu erzeugen, der für die Bildung einer Tonspur bei einem 8-mm-Kinofilmstreifen ausreichend breit ist, d. h, es ist bei dem bekannten Verfahren nicht möglich, ein ausreichend hohes Breiten/Stärken-Verhältnis zu erreichen.

Zum Erreichen höherer Breiten/Stärken-Verhältnisse ist es zwar an sich bereits bekannt, extrudierbares Material zu einem flachen, bandförmigen Strang zu formen. Dies bereitet jedoch Schwierigkeiten, da die Herstellungskosten von Extrudereinrichtungen, die zur Bildung flacher, bandförmiger Stränge rechteckige oder im wesentlichen rechteckige Extruder-Düsenschlitze aufweisen, beträchtlich hoch sind. Bei derartigen Einrichtungen müssen nämlich die Platten, welche die vier Wände des Düsenschlitzes bilden, mit größter Genauigkeit bearbeitet werden. Außerdem ergeben sich besondere Schwierigkeiten bei der Herstellung durch den Umstand, daß die den Düseneinsatz bildenden Platten aus einem äußerst verschleißfestem Werkstoff hergestellt werden müssen, damit die Platten dem Abrieb der dispergieren Teilchen wenigstens einige Zeit lang widerstehen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die Verwendung einfach und billig herstellbarer, lange Standzeiten erreichender Düsen ermöglicht, bei dem gleichzeitig jedoch gewährleistet ist, daß ein hohes Breite/Stärke-Verhältnis des Schichtstreiferis erhalten wird.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dispersion in mindestens zwei diskreten, parallelen, zylinderförmigen Strängen extrudiert wird und daß man die Stränge nach dem Auftreffen auf das bandförmige Gut zur Bildung eines einzigen Schichtstreifens mit einem hohen Breite/Stärke-Verhältnis zusammenfließen läßt. Dadurch, daß man erfindungsgemäß den Schichtstreifen aus zwei gesondert extrudieren Strängen bildet, die man auf dem Gut zusammenfließen läßt, wird das gewünschte Breite/Stärke-Verhältnis auf überraschend einfache Weise unter Verwendung billig herstellbarer, kreisrunder Düsenbohrung en erreicht. Kreisrunde Düsenbohrungen können auch in Edelsteinen ausgebildet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet daher die Möglichkeit, eine Beschichtungsvorrichtung mit einem Düseneinsatz aus einem Edelstein zur Anwendung zu bringen, so daß trotz der stark abrasiven Wirkung von magnetischen Dispersionen hohe Standzeiten der Vorrichtung erreicht werden.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen,

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung mit einer Transporteinrichtung zum Bewe- ι gen des bandförmigen Guts längs einer vorbestimmten Bahn, mit einem Extrudertrichter, der eine Düse zum Extrudieren der Dispersion in im wesentlichen senkrecht zum bandförmigen Gut verlaufender Richtung aufweist, dadurch gelöst, daß die Düse mindestens zwei in kreiszylindrische Bohrungen besitzt, die in gegenseitigem Abstand voneinander mit im wesentlichen senkrecht zur Ebene des bandförmigen Guts verlaufenden Längsachsen angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der η Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematisierte, teils in Blockdarstellung und teils aufgeschnitten gezeichnete Ansucht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Extrudervorrich- >o tu ng,

Fig.2 eine vergrößert gezeichnete Schirritansioht eines Teils des Düsenkörpers und der Düse der Vorrichtung gemäß F i g. 1,

F i g. 3 einen vergrößert und abgebrochen gezeichneten Querschnitt eines Filmstreifens mit einem Streifen magnetischen Materials und

Fig.4 eine der Fig.2 ähnliche Ansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels, bei dem die Düse gegenüber Fig.2 verdreht ist, um den effektiven «1 seitlichen Abstand zwischen den Düsenöffnungen zu verändern.

F i g. 1 zeigt schematisiert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hier zu beschreibenden Vorrichtung zum Erzeugen eines dünnen Schichtstreifens durch r> Extrudieren von extrudierbarem, magnetischem Material, dessen Viskosität von der Schergeschwindigkeit abhängig ist Die Vorrichtung weist einen Extrudertrichter 6 auf, der relativ zu einem bewegten Band Iageeinstellb.T angeordnet ist, bei dem es sich beim in Ausführungsbeispiel um einen Kinofilmstreifen 8 handelt, der in der durch Pfeile angegebenen Richtung über eine drehbar angeordnete Lagertrommel 10 läuft.

Von einem Vorratsbehälter 12 wird das extrudierbare Material durch eine geeignete Dosierpumpe 14 über -n Zuführrohre 16 und 18 zu einer Einlaßöffnung 20 in einer Wandung 22 des Extrudertrichters 6 zugeführt. Obgleich der Trichter als ein im wesentlichen zylindrischer Behälter dargestellt ist, der eine: Kammer 24, die Einlaßöffnung 2C und eine Auslaßöffnung 26 >o bildet, was unter Bezug auf Fig.2 noch eingehender erläutert werden wird, kann der Trichter die verschiedenartigste Formgebung besitzen. Der Extrudertrichter 6 kann auf beliebige Art und Weise relativ zur Bewegungsbahn des Kinofilmstreifens 8 verstellbar v, angeordnet sein. Bei dem in F i g. 1 gezeigten Beispiel ist der Extrudertrichter 6 an einem Arm 28 befestigt, der einen Fortsatz 30 besitzt, der mit zwei Verzahnungen 31 und 32 versehen ist Die Verzahnung 31 ist in Form einer Zahnstange ausgeführt und mit einem Zahnritzel 34 so t>o im Eingriff, daß bei Drehung des Zähnritzüls 34 die vertikale Stellung des Trichters relativ zur Bewegungsbahn des Kinofilmstreifens 8 verändert wird. Die andere Verzahnung 32 wirkt mit einer komplementären Schnecke 36 so zusammen, daß die Drehung der <» Schnecke eine Bewegung des Extrudertrichters 6 seitlich relativ zur Bewepungsbahn des Kinofilmstreifens 8 hervorruft, um die seitliche Lage des Schichtstreifens einzustellen, mit dem der Kinofilmstreifen 8 beschichtet wird.

In Fig,2 ist ein Teillängsschnitt des Trichters während des Vorgangs des Erzeugens des Schichtstreifens vergrößert dargestellt, wobei ein Teil der Kammer 24 für die Aufnahme des Materials sichtbar ist, das dem Trichter durch die Einlaßöffnung 20 zugeführt wird. Die Auslaßöffnung 26 des Extrudertrichters 6 ist in Fi g. 2 als öffnung dargestellt, in die eine Düse 40 eingesetzt ist, die zwei Bohrungen 41 und 42 von im wesentlichen zylindrischer Form besitzt Vorzugsweise handelt es sich bei der Düse um eine aus einem Edelstein gefertigte Düse. Es können jedoch auch andere Düsen, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, aus einem Karbidstahl und dergleichen, Verwendung finden. Die Bohrungen 41 und 42 sind im wesentlichen zylinderförmig und weisen je einen Durchmesser D und eine Länge L auf. Der Abstand zwischen den Achsen der beiden Bohrungen ist mit 5bezeichnet Die Abmessungen der Bohrungen sind in Abhängigkeit von den Variablen, wie Viskosität, Kohäsions- und Adhäsionseigenschaücn der betreffenden extrudierbaren Materialien, den Obei rlächeneigenschaften des Filmstreifens, dem angewendeten Extrusionsdruck, der Transportgeschwindigkeit des Filmstreifens und dergleichen gewählt Bei dem bevorzugten Ausführuiigsbeispiel, das in F i g. 2 gezeigt ist verläuft die Richtung der Bewegung des Kinofilmstreifens 8 senkrecht zu einer Ebene, innerhalb deren die Achsen der beiden Bohrungen verlaufen, um dadurch zu erreichen, daß sich bei einem auf den Kinofilmstreifen 8 aufbeschichteten Schichtstreifen 9 ein Größtwert für das Breite/Stärke-Verhältnis bei der betreffenden Düse ergibt.

Das beschriebene Extrusionsverfahren und die gezeigte Vorrichtung eignen sich insbesondere dazu, um die kritischen Toleranzen in bezug auf die Abmessungen einzuhalten, wie sie bei Schichtstreifen für magnetische Aufzeichnung erforderlich sind, weil die Viskosität derartiger nichtnewtonscher Materialien während des Extrudierens durch die Düse geringer ist als die Viskosität, die das Material auf dem Filmstreifen hat Beispiele derartiger magnetischer Materialien sind in den US-Patentschriften 32 20 843 und 32 43 376 beschrieben. Die Kohäsivität und Oberflächenspannungen dieser nichtnewtonschen Materialien sind derart, daß sie die Neigung haben, im wesentlichen ihr zylindrisches Profil beizubehalten, wenn sie aus im wesentlichen zylindrischen Bohrungen extrudiert worden sind. Nach dem Auftreffen auf den Filmstreifen fließen die Materialstränge zusammen zur Bildung eines Schichtstreifens für magnetische Aufzeichnung und bilden einen Schichtstreifen mit einer gleichförmigen Querschnittgröße und einer im wesentlichen gleichförmigen Starke. Der Abstand zwischen den beiden Bohrungen der Düse und daher der Abstand zwischen den beiden extrudieren Materialsträngen wird in Abhängigkeit von der Viskosität des extrudierten Materials im statischen Zustand, also bei Schergeschwindigkeit Null, sowie in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Oberfläche des sich bewegenden Filmstreifens festgelegt. Im Gegensatz zu Extruderdüsen bekannter Art mit einem einzelnen Auslaß ermöglicht es eine Düse mit zwei Bohrungen, einen Schichtstreifen herzustellen, der eine Breite von ungefähr 0,69 mm und gleichzeitig eine Stärke von weniger als 0,011 mm aufweist Ein derartiger Schichtstreifen ist z. B. als Aufzeichnungsstreifen für einen 8-mm-Kinofilmstreifen besonders gut geeignet.

Das endgültige Profil eines derartigen magnetischen Schichtstreifens ist in Fig.3 gezeigt, wo ein Teilquerschnitt des Kinofilmstreifens 8 dargestellt ist, der einen nach dem hier aufgezeigten Verfahren hergestellten Schichtstreifen 9 tragt Randbereiche 23 und 23 des Schichtstreifens 9 verlaufen zur Oberfläche des Kinofilmstreifens geneigt nach abwärts, jedoch weist der Schichtstreifen eine im wesentlichen rechteckförmige Gestalt auf und besitzt über den Teil seines Querschnitts, der in F i g. 3 mit W bezeichnet ist, eine gleichförmige Breite und Stärke. Bei Verwendung des hier aufgezeigten Verfahrens und der gezeigten Vorrichtung läßt sich erreichen, daß der mit W bezeichnete Teil des Querschnitts des Schichtstreifens, bei dem sich eine gleichförmige Stärke ergibt, mehr als 90% der Gesamtbreite des Schichtstreifens beträgt.

Die Verwendung eines Edelsteins als Werkstoff für die Düse ergibt eine Bohrung mit einer Oberfläche, die und/oder Schmutzpartikeln zwischen dem Filmstreifer und der Düse vermieden ist und ein Durchlauf vor Vorsprüngen möglich ist, beispielsweise der Durchlaul von Spleißstellen des Filmstreifens. Die Länge L jeder Düsenbohrung beträgt vorzugsweise das 1 - bis Stäche ihres Durchmessers D₁ so daß eine ausreichend lange Strecke zur Verfügung steht, um durch die Düse eir stabiles Profil des extrudierten Materials zu bilden, ohne daß ein übermäßig hoher Extrusionsdruck erforderlich wäre. Außerdem ist durch die Verwendung einei solchen integralen Düse ein Austreten des der Beschichtungsstreifen bildenden Materials an Leckstel len ausgeschlossen, wie dies bei den bekannter Einrichtungen (siehe US-Patentschrift 3062 181) dei Fall ist.

Eine Düse, die zwei Bohrungen aufweist, ist irr allgemeinen für das Erzeugen schmaler Schichtstreifer geeignet, beispielsweise für Schichtstreifen, die aul

giuiiici Uhu iici VUIi miucicii Kui pci nCiici'i rci'ucüi im. Durch die äußerst glatte Oberfläche der Bohrung wird die Stabilität des extrudierten Profils verbessert. Diese Stabilität ist auch bei einer zylindrischen Bohrung im Vergleich zu einer Bohrung mit rechteckigem Querschnitt besser. Aufgrund der glatten Oberfläche der Bohrung und des Eingangsteils der Bohrung tritt bei Düsenöffnungen aus Edelstein das sogenannte »Ausplatten« einiger Dispersionskomponenten in geringerem Ausmaße auf als bei Metallbohrungen. Das »Ausplatten« kann eine Verringerung der Durchflußrate und eine Verschmälerung der Beschichtungsstreifen zur Folge haben.

Aufgrund der Stabilität der extrudierten Stränge des Beschichtungsmaterials kann die Extruderdüse in ausreichend großem Abstand von dem Filmstreifen angeordnet werden, so daß die Ansammlung von Staub

Tabelle I CHiCIi ö-inin-riiinsii'ciicii aufgebracht werden. Jcdocf'

kann die Düse für das Aufbeschichten breiterer Streifer mit mehr als zwei Bohrungen versehen sein. Beispiels weise könnte eine Düse mit sechs Bohrungen dazi benutzt werden, um den bei 16-mm-Film üblicher 2,5 mm breiten Schichtstreifen zu erzeugen.

Die in der nachfolgenden Tabelle I angegebener Werte zeigen, in welchem Maße bei dem hiei aufgezeigten Verfahren eine Steuerung der Abmessun gen vo;. Schichtstreifen durchgeführt werden kann. E> ist zu ersehen, daß die Abmessungen eines Schichtstrei fens aus einem bestimmten Beschichtungsmaterial be einem gegebenen Filmstreifen durch Verwendung vor Düsen mit verschiedenen Abständen zwischen der Düsenbohrungen und/oder durch Veränderung dei Transportgeschwindigkeit des Filmstreifens genau ge steuert werden kann.

Abstand S Filmart

zwischen den Achsen
der Bohrungen

Transportgeschwindigkeit

Streifenbreite Streifenstärke

Breite/Stärke-Verhältnis

0,36 mm
0,36 mm
0,23 mm
0,23 mm
0,36 mm
0,36 mm

A	122 m/min	0.70 mm	0,0079 mm	89
A	183 m/min	0,66 mm	0,0053 mm	124
A	122 m/min	0,67 mm	0,0119 mm	56
A	183 m/min	0.58 mm	0,0091 mm	64
B	122 m/min	0,74 mm	0,0104 mm	71
B	183 m/min	0,74 mm	0,0104 mm	71

»A« bedeutet handelsüblichen Umkehr-Farbfilm.
»B« bedeutet Direktpositiv-Farbkopicrfilm.

Beide Filme besitzen einen Träger aus Zelluloseazetat und eine Geiatine-Überzugsschicht auf der obersten Emulsionsschicht.

Um einen für magnetische Aufzeichnung geeigneten Schichtstreifen auf einem 8-mm-Filmstreifen zu erzeugen, wird die Düse vorzugsweise in einem Abstand von 0,64 mm bis 1,52 mm von dem Filmstreifen angeordnet Der Durchmesser der Bohrungen beträgt vorzugsweise 0,11 mm±0,013 mm. Die Länge der Bohrungen beträgt vorzugsweise 0,64 nun ±0,013 mm, und der Abstand zwischen den Achsen der zylindrischen Bohrungen beträgt vorzugsweise etwa 03 mm.

Durch Anwendung verschiedener Düsen mit unterschiedlichem Bohrungsdurchmesser und/oder unterschiedlichem Abstand 5 zwischen den Achsen der

zylindrischen Bohrungen IaBt sich bei einem gegebener Beschichtungsmaterial eine gewünschte Breite de; Schichtstreifens erhalten oder eine konstante Breite de« Schichtstreifens bei verschiedenen Beschichtungsmate rialien erreichen. Diese Maßnahmen sind jedoch nicht ir allen Fällen erforderlich. Man kann das Breite/Stärke-Verhältnis nämlich in der Weise verändern, wie es ir dem Ausführungsbeispiel von Fig.4 gezeigt ist Aus Fig.4 ist zu ersehen, daß, anstatt die Düse zui Veränderung des Abstandes 5 zwischen den Achsen dei zylindrischen Bohrungen auszuwechseln, ein alternativer Weg darin besteht, die' gleiche Düse so zu

verdrehen, daß der Abstand zwischen einer ersten Ebene, die durch die Achse einer der Bohrungen und die Achse der Richtung der Bewegungsbahn des Filmstreifens definiert ist, und einer zweiten Ebene, die durch die Achse der anderen Bohrung und die Achse der Richtung der Bewegungsbahn des Filmstreifens definiert ist, dadurch geändert wird. Dies bewirkt eine Änderung der Größe des wirksamen Abstandes Si zwischen den Achsen der zylindrischen Bohrungen. Es ist zu ersehen, daß im Betrieb der Abstand Si dem Abstand Sgleich ist, wenn die Richtung, in der der Kinofilmstreifen 8 bewegt wird, senkrecht /u der Hbene verläuft, in der die Achsen

der beiden Bohrungen liegen, und daß der Abstand S vom Größtwert Sausgehend bei einer gegebenen Düsi dadurch verringert werden kann, daß die Ebern verdreht wird, in der die Achsen der beiden Bohrungei > liegen.

Die Erfindung wurde unter besonderem Bezug au bevorzugte Ausführungsbeispiele im einzelnen bespro chen, die besonders dazu geeignet sind, um magnetisch! Schichtstreifen auf kinematographischen Tonfilm aufzu in beschichten. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindunf in keiner Weise auf den Anwendungsfall des kinemato graphischen Tonfilms beschränkt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

U Verfahren zum Extrusionsbeschichten eines bandförmigen Guts mit einem Schichtstreifen aus einer magnetischen Dispersion, deren Viskosität von der Schergeschwindigkeit abhängig ist, bei welchem Verfahren das bandförmige Gut längs einer vorbestimmten Bahn bewegt und die Dispersion in Form eines zylinderförmigen, auf das Gut auftreffenden Strangs extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion in mindestens zwei diskreten, parallelen, zylinderförmigen Strängen extrudiert wird und daß man die Stränge nach dem Auftreffen auf das bandförmige Gut zur Bildung eines einzigen Schichtstreifens mit einem hohen Breite/Stärke-Verhältnis zusammenfließen läßt
2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Transporteinrichtung zum Bewegen des bandförmigen Guts längs einer vorbestimmten Bahn, mit einem Extrudertrichter. der eine Düse zum Extrudieren der Dispersion in im wesentlichen senkrecht zum bandförmigen Gut verlaufender Richtung aufweist dadurch gekennzeichnet daß die Düse (40) mindestens zwei kreiszylindrische Bohrungen (41, 42) besitzt die in gegenseitigem Abstand voneinander mit im wesentlichen senkrecht zur Ebene des bandförmigen Guts verlaufenden Längsachsen angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Düse (40) und einem als bandförmiges Gut vorgesehenen Kinofilmstreifen (8) 0,64 mm b.j 1,5 mm beträgt
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß iie Düse (40) aus einem Edelstein gefertigt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L)jeder der Bohrungen (41, 42) der Düse (40) das Einfache bis Fünffache ihres Durchmessers ^beträgt
6. Vorrichtung na<:h einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) der Bohrungen (41, 42) vorzugsweise 0,11 mm±0,013 mm beträgt und daß die Länge (L) der Bohrungen (41, 42) vorzugsweise 0,6 mm ±0,013 mm beträgt
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (S) zwischen den Achsen der zylindrisch ausgeführten Bohrungen (41, 42) 0,23 mm bis 0,36 mm, vorzugsweise 03 mm beträgt.