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Hochkalander
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochkalander, der aus einer Metallwalze
und einer elastischen Walze besteht, wobei ein bahnförmiges Material in dem Walzenspalt
dazwischen geglättet wird.
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Ein Hochkalander ist eine Vorrichtung zum Glätten oder Kalandieren
der Oberfläche eines bahnförmigen Materials mittels des Walzenspalts zwischen einer
Metallwalze und einer elastischen Walze, wobei ein relativ großer Liniendruck von
50 bis 500 kg/cm zur Anwendung Romst Die weitere Entwicklung dieser Vorrichtung
geht darauf zurück, daß man weiß, daß beispielsweise bei der Herstellung eines Magnetbandes,
das Ausmaß des Glåttens der Oberfläche der Magnetschicht des Bandes äuß&rst
wichtig ist im Hinblick auf eine Verbesserung der S/N-Charakteristik dieses Bandes.
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In der japanischen Patentschrift 52<1977)-17404 und der nicht geprüften
japanischen Patentschrift 51 (1976)-92606 u.s.w.
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wird darauf hingewiesen, daß, wenn der Hochkalander die Oberfläche
der Magnetschicht des Bandes im gewünschten Ausmaß glätten soll, die erwähnte elastische
Walze eine Oberflächenhärte von mehr als 700 (Shore Härte, auf die nachstehend Bezug
genommen wird), vorzugsweise 850 haben sollte.
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Wenn das Magnetband mittels des Hochkalanders unter Verwendung einer
elastischen Walze mit einer derart großen Härte geglättet wird, wird allerdings
die Oberflächenrauhigkeit des Substrats des Magnetbandes in Form einer elastischen
Deformation von Magnetband selbst aufgenommen, während das Band zwischen den Walzen
zusammengepreßt wird, da das Substrat des Magnetbandes eine Härte von 700 besitzt,
während
die elastische Walze eine Härte von mehr als 70°, vorzugsweise 850 aufweist. Wenn
das Magnetband den Spalt zwischen den Walzen verläßt, tritt eine Entlastung derDeformierung
ein und es nimmt seine ursprüngliche Gestalt wieder an, wodurch das Magnetband wieder-die
Oberflächenrauhigkeit zurückgewinnt, insbesondere an der Oberfläche der Magnetschicht,
was ein Problem darstellt. Ein weiterer Nachteil besteht darin daß, wenn die elastische
Walze eine rauhe Oberfläche aufweist, das Magnetband diese Oberflächenrauhigkeit
aufnimmt und nach dem Kalandrieren die aufgenommene Oberflächenrauhigkeit an der
Oberfläche der Magnetschicht des Bandes auftritt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Hochkalander zur Verfügung
zu stellen, der in der Lage ist, ein Magnetband derart zu kalandieren, daß das kalandrierte
Magnetband keine oder eine vernachlässigbar kleine Oberflächenrauhigkeit an der
Oberfläche der magnetischen Schicht des Bands aufweist.
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Der erfindungsgemäße Hochkalander ist dadurch gekennzeichnet, daß
seine elastische Walze aus einer elastischen Schicht sowie einer auf der Oberfläche
der elastischen Schicht angeordneten Schicht zur Absorption der Bahnoberflächendeformation
besteht, wobei die Schicht zur Bahnoberflächendeformation eine Härte aufweist; die
geringer ist als die Härte der Oberfläche der elastischen Schicht und die Härte
des behandelten Bahnmaterials, ferner eine Dicke zwischen 5 und 2000 llm.
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Beim Kalandrieren mit dem erfindungsgemäßem Hochkalander kann die
Deformation oder Rauhigkeit der Oberfläche des bahnförmigen Materials (die Oberfläche,
die mit der elastischen Walze in Berührung steht), die der zu glättenden Oberfläche
gegenüberliegt,-durch die vorstehend erwähnte
Schicht zur Absorption
der Bahnoberflächendeformation, aufgenommen werden, da die eine geringe Härte aufweisende
Schicht zur Absorption der Bahnoberflächendeformation die Oberfläche der elastischen
Walze bildet. Wenn die elastische Walze eine geringe Oberflächenrauhigkeit besitzt,
so wirkt sich diese Oberflächenrauhigkeit nicht bemerkbar auf das bahnförmige Material
aus. Das kalandrierte bahnförmige Material weist demzufolge gar keine oder nur eine
vernachlässigbar geringe Rauhigkeit an seiner Oberfläche auf.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise
erläutert, deren einzige Figur perspektivisch eine elastische Walze mit weggebrochenen
Teilen zeigt, die in einem erfindungsgemäßen Hochkalander verwendet wird.
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Wie dargestellt, weist eine elastische Walze 1 einen Abschnitt auf,
der ähnlich der elastischen Walze herkömmlicher Bauart einen Metallkern 2 aufweist,
der beispielsweise aus 50 S, SS oder S45C gebildet ist, ferner eine elastische Schicht
3, die mit einer ziemlich großen Schichtdicke auf der Oberfläche des Metallkerns
2 angeordnet ist.
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Diese elastische Schicht 3 ist aus Polyurethan-Gummi mit einer Härte
von mehr als 700 (Shore'sche D-Härteskala) gebildet. Auf der elastischen Schicht
3 ist eine Schicht 4 zur Absorption der Deformation der Oberfläche der Bahn angeordnet,
die die Deformation (Rauhigkeit) der hinteren Seite des bahnförmigen Materials,
das kalandriert wird, aufnimmt (beispielsweise die Oberfläche des Substrats des
Magnetbandes). Die Schicht 4 zur Absorption der Deformation der Oberfläche der Bahn
ist aus einem Material gebildet, das eine Härte aufweist, die geringer ist als die
Härte der elastischen Schicht 3 und die des Bahnmaterials (Substrat des Bands),
das kalandriert wird.
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Materialien, die dieser Forderung der Schicht zur Absorption der Deformation
der Oberfläche der Bahn genügen, sind verschiedene Gummiarten, Kunststoffe und Gemische
davon. Unter anderem erweisen sich solche Materialien als vorteilhaft, die eine
geringere Härte als die Härte der elastischen Schicht sowie des Bahnmaterials, das
geglättet wird, aufweisen. Beispiele für geeignete Gummiarten sind Acryl-Gummi,
Urethan-Gummi, Butadien-Gummi und Silikon-Gummi. Beispiele für geeignete Kunststoffe
sind Polypropylen, Vinylchlorid, Vinylacetat, Polysäuren, Polyäthylen und Acryl-Kunststoffe.
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Den vorstehend erwähnten Materialien können Füllstoffe einverleibt
werden. Beispiele für solche Füllstoffe sind Kohlenstoff, SiO2, Al203, Cm203, -Fe2O3,
Metallpulver, wie die des Cu, Sn, Zn und Al, sowie Glaskörner.
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Wenn die Dicke der Schicht zur Absorption der Deformation der Oberfläche
der Bahn zu gering ist, dann ist die Fähigkeit der Schicht zur Absorption der Deformation
der Oberfläche der Bahn unzureichend. Wenn umgekehrt die Dicke zu groß ist, so nimmt
die Breite des Walzen spalts während des Kalandrierens zu und zwar in einem Ausmaß,
daß die Verformungseigenschaften sich verschlechtern und die Lebensdauer der Schicht
selbst beeinträchtigt wird. Es muß des'-halb eine geeignete Schichtdicke vorliegen.
Diese Schichtdicke beträgt zwischen 5 und 200D m, vorzugsweise zwischen 20 und 100
jim.
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Die Anordnung der Schicht zur Absorption der Bahnoberflächendeformation
auf der Oberfläche der elastischen Schicht kann erfolgen durch: 1) ein Verfahren,
bei dem ein Zylinder aus dem vorstehend. genannten Material hergestellt wird, der
einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der gegebene Durchmesser der
elastischen Schicht,
worauf dieser Zylinder gedehnt und auf der
elastischen Walze befestigt wird, oder 2) ein Verfahren, bei dem die Oberfläche'der
elastischen Schicht mit einem für die Absorptionsschicht geeigneten Material beschichtet
wird.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren (1) kann eine Klebstoffschicht
auf der inneren Oberfläche des Zylinders und/oder der äußeren Oberfläche der elastischen
Schicht aufgetragen werden, bevor der Zylinder auf die elastische Schicht aufgebracht
wird, so daß, wenn der Zylinder auf die elastische Schicht aufgebracht worden ist,
die Klebstoffschicht verhindert, daß sich der Zylinder von der elastischen Schicht
versehentlich löst.
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Die nachstehenden Ausführungsbeispiele dienen der weiteren Erläuterung
der Erfindung.
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Entsprechend der vorstehenden Beschreibung wurden Zylinder mit unterschiedlichen
Schichtdicken von 5 , 10, 50, 200, 1000 und 2000 llm jeweils aus den folgenden drei
Materialien gebildet: A) Silikon-Gummi (HsA 900 (HsD etwa 450)) B) Urethan-Gummi
(HsA 830 (HsD etwa 350)) C) Acryl-Gummi (HsA 1000 (HsD etwa 900)).
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Diese Zylinder-wurden mit einem festen Außendurchmesser von 220 mm
versehen.
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Unabhängig davon, wurden folgende drei Arten vcnelastischen Walzensubstraten
(250 mm im Durchmesser) hergestellt. Danach wurden die Zylinder, die wie vorstehend
beschrieben hergestellt worden waren, auseinandergezogen und auf diese
Substrate
aufgebracht.
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A) Polyurethan-Walze (HsD 800) B) Faserwalze (HsD 700) C) ChromplattierteMetallwalze
(Hv 9500).
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Es wurden Metallwalzen mit einem Durchmesser von 300 mm und einer
Härte von Hv 9500 verwendet.
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Als zu kalandrierende bahnförmige Materialien wurden Magnetbänder
verwendet.
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Diese Magnetbänder wurden erhalten, indem die drei in Tabelle 1 angegebenen
Arten von Substraten hergestellt wurden, worauf auf diese Substrate Magnetschichten
gemäß den beiden nachstehend angegebenen Arten <A), (B) aufgebracht wurden.
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Magnetschicht (A) - magnetisches Material ( r-Fe203 mit 4 Gew'.-%
Co beschichtet, Größe A/C = 6/1, 0,03 +) ... 300g - Nitrozellulose (Stickstoffgehalt
11,2 bis 12,3 %, Polymerisationsgrad 550) ... 24,1 g - Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Copolyme,r
(Copolymerisationsverhältnis = 7 : 3, Polymerisationsgrad = 400) ... 12 g - Epoxyharz
(Reaktionsprodukt von Bis-Phenol A und Epichlorhydrin , Molekulargewicht = 900,
Epoxy-Aquivalent = 460 bis 520, Hydroxyl-Gruppengehalt = 0,29 %, Epicoat 1001 ,
hergestellt von Shell Oil Co.) ... 16 g - Silikonöl (Dimethylpolysiloxan) ... 0,3
g - Sojabohnen-Lecithin ... 1,2 g.
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- Aluminiumoxid (mittlere Teilchengröße 0,4 ,u) ... 15 g
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Kohlenstoffruß (mittlere Teilchengröße 0,02 u) ... 22 g - Isocyanat-Verbindung (75
Gew. -% Äthylacetat-Lösung als Reaktionsprodukt von 3 Mol 2,4-Tolyeendiisocyanat
und 1 Mol Trimethylolpropan , Desmodur L-75, hergestellt von Bayer AG) ... 11 g
- Butylacetat ... 800 g Magnetschicht-Zusammensetzugn(B) - magnetisches Material
(CrO2 A/C = 10/T, 0,04 µ) .. 300 g - Vinylchlorid-Vinylidenacetat-Copolymer Copolymersationsverhältnis
= 87 : 13, Polymerisationsgrad 35C) ... 42- g - Polyester-Polyol (*) ... 1,2 g -
Silikonöl (Dimethyl-Polysiloxan) ... 0,3 g - Polyisocyanat (75 Gew.-% Sthylacetat-Lösung
als Reaktionsprodukt von 3 Mol 2,4-Tolylendiisocyanat und 1 Mol Trimethylolypropan)
... 16 g - Methyläthylketon ... 600 g - Toluol ... 250 g * Reaktionsprodukt von
1 Mol Adipinsäure, 1 Mol Diäthylenglycol und 0,06 Mol Trimethylolpropan, Viskosität
(bei 75°C) 1000 cp, spezifisches Gewicht 1,18, OH-Zahl 60 und Säurezahl < 2.
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Tabelle 1 Material Schichtdicke Oberflächenrauhigkeit A PET 15 0,200
B PET 18 0,100 C PET 13 0,010
** Die 1oberflächenrauhigkeit, H.max"
wurde erhalten, indem der Aufnehmer eines Oberflächenrauhigkeit-Meßgeräts der Nadel-Kontaktbauart
(ERM-D-100A), hergestellt von Tokyo Seimitsusha, auf die Oberfläche eines-gegebenen
Substrats vor dem Kalandrieren zur Einwirkung gebracht wurde, das Ausgangssignal
des Meßgerätes zur Verstärkung einem Verstärker (EMD-F1OA) zugeführt wurde und der
Zahlenwert der Oberflächenrauhigkeit mit einem Auf zeichnungsgerat (E-RC-CF) regisriert
wurde.
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Es wurden zwei Gruppen von Kalandrierbedingungen angewendet, die in
der Tabelle 2 angegeben sind.
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Tabelle 2 Obere, untere Temperatur Kalanderlinien- Geschwindigder
Metallwalzen (OC) druck (kg/cm) keit (m/min) A 40 200 40 65 i50 60 Die Oberflächenrauhigkeit
der magnetischen. Schicht eines Magnetbandes, das unter den vorstehend angegebenen
Bedingungen kalandriert wurde, kann in Form des S/N der reproduzierten. Signale
der Aufzeichnung, die bei Verwendung des Magnetbandes erhalten wird, ausgedrückt
werden.
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Die Prüfung hinsichtlich des S/N wurde durchgeführt, indem ein Farbbalken
(NTSC) auf einem gegebenen Magnetband mittels VHS (Handelsbezeichnung) VTR aufgezeichnet
wurde, der Farbbalken reproduziert wurde, um C-S/N festzustellen, unabhängig
davon
eine Grauleiter auf dem Magnetband aufgezeichnet wurde und die Grauleiter -reproduziert
wurde, um den Y-S/N festzustellen. Die Einzelheiten dieser Prüfmethode wurden den
technischen Daten VTC-008 'entnommen.
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Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle 3 wiedergegeben.
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Tabelle 3 Elastische Bahnoberflächen- Dicke der Kalandrier- Magnetband
C-S/N Y-S/N Walze deformationsab- Schicht bedigungen Träger Magnetschicht sorptionsschicht
1001 A keine - B A A 0 dB 0 dB 2 " A 5 µ " " " +0,5 +0,3 3 " " 50 µ " " " +1,0 +0,7
4 " " 200 µ " " " +1,2 +0,9 5 " " 1000 µ " " " +0,4 +0,2 6 " " 2000 µ " " " -0,3
-0,4 2001 B keine - A B B 0 dB 0 dB 2 " C 5 µ " " " +0,4 +0,3 3 " " 50 " " " +1,2
+1,1 4 " " 200 " " " +1,8 +0,7 5 " " 1000 " " " +0,4 0 6 " " 2000 " " " -0,1 0 3001
A keine - A C A 0 dB 0 dB 2 " B 10 µ " " " +1,0 +1,0 3 " " 100 " " " +1,4 +1,2 4
" " 1000 " " " +1,2 +1.0 5 " " 2000 " " " +0,4 +0,2 6 " " 3000 " " " -0,2 0 4001
A keine - B A A 0 dB 0 dB 2 " C - " B " +1,2 +1,0 3 " " - " C " +2,0 +1,5 4 " A
50 µ " A " +1,0 +0,7 5 " " 50 " B " +1,9 +1,6 6 " " 50 " C " +2,9 +2,0 5001 A keine
- A A A 0 dB 0 dB
Bei den Magnetbändern, die dem vorstehend angegebenen
Test unterworfen wurden, wiesen die Magnetschichten unterschiedliche Schichtdicken
auf, wie nachstehend angegeben: 1001 -1006 Serien 4,5 llm 2001 - 2006 Serien 5,5
llm 3001 - 3006 Serien 6,0 llm 4001 - 4006 Serien 7,0 llm 5001 - 5002 Serien 3,5
llm 60.01.- 6002 Serien 4,0 Cim Wenn Hochkalander, die der Beschreibung der 1001
- 1006-Serien die in der vorstehenden Tabelle 3 angegeben sind, entsprachen, außer
daß unterschiedliche Schichtdicken von 4 bis 3 llm aufgrund der Bahnoberflächendeformations-Absorptionsschichten
vorlagen, hergestellt und zum Kalandrieren wn Magnetbändern verwendet wurderi, wiesen
die Bahnoberflächendeformations -Absorptionsschichten nur eine sehr geringe Lebensdauer
auf und zerbrachen. Hochkalander, die der Beschreibung der 2001 - 2006-Serien entsprachen,
außer daß verschiedene Schichtdicken von 4 und 3 llm aufgrund der Bahnoberflächendeformati-ons-Absorptionsschichten
vorlagen, wurden hergestellt und zum Kalandrieren von Magnetbändern verwendet. Wenn
die kalandrierten Magnetbänder hinsichtlich S/N getestet wurden, waren die Ergebnisse
im wesentlichen die Gleichen wie jene, die bei Magnetbändern erhalten wurden, die
mit einem Hochkalander der Beschreibung 2001 ohne Anwendung einer Bahnoberflächendeformations-Absorptionsschicht
erhalten wurden. Dieser Umstand verdeutlicht, daß bei Bahnoberflächendeformations-Absorptionsschichten,
die weniger als 5 im dick sind, der erfindungsgemäße Erfolg nicht verwirklicht wird.
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Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, daß, wenn Magnetbänder unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Kalanders kalandriert werden, die Magnetschichten der Bänder
eine erheblich niedrigere Oberflächenrauhigkeit bekommen und verbesserte S/N für
Videobänder zeigen.
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Selbst wenn die elastischen Schichten eine geringe Oberflächenrauhigkeit
aufweisen, so wirkt sich diese Oberflächenrauhigkeit nicht auf die Glattheit der
Oberfläche der Magnetbänder aus. Die Endbearbeitung der Oberfläche der elastischen
Schicht kann also ohne Schwierigkeiten erfolgen.