專利名稱：壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于壓延磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒及其制造方法。
一般在磁記錄介質(zhì)的制造中，普遍的做法是將磁層涂覆在基膜上并隨后進(jìn)行壓輾。
一般在磁記錄介質(zhì)制造過程中，當(dāng)磁記錄介質(zhì)在鏡面金屬滾筒和與之相對的諸如樹脂滾筒之類的彈性滾筒之間通過時(shí)施予較高壓軋壓力而被壓輾以消除磁層中的空洞，從而制造出光滑表面的磁記錄介質(zhì)并提高磁層的密度。在這種情形中，磁記錄介質(zhì)的磁層一側(cè)與金屬滾筒相接觸。
近年來磁記錄介質(zhì)的信號密度已經(jīng)得到了明顯的提高。為了獲得高密度磁記錄介質(zhì)，必須將以高密度填充了磁粉的磁涂層敷在基膜上，從而提高磁通量密度。但是，如果增加磁粉量，就難以消除磁層在溶劑干化時(shí)生成的空洞，并且由于磁涂層硬度提高了，所以在常規(guī)輾壓條件下也難以獲得表面足夠光滑的磁層。
因此，為了把上述用磁粉填充成高密度的磁涂層的表面做得光滑并完全消除空洞，必須在壓輾操作時(shí)應(yīng)用更高的溫度和更高的壓軋壓力。
因此，對壓輾用的樹脂滾筒要求能在更高的溫度下使用并能提供更大的壓力。
對于壓輾用樹脂滾筒要求具備以下特性(1)滾筒表面有令人滿意的高度平滑度。
(2)硬度，特別是表面硬度要高。
(3)耐熱性。特別是使?jié)L筒對熱膨脹或自熱熔化較少變形的耐熱性。
(4)承受住金屬滾筒施加的高壓軋壓力以避免滾筒開裂或斷裂的壓縮強(qiáng)度。
(5)滾筒上無針孔。
但在帶普通的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒中，滾筒性能有限，所以壓軋寬度(即壓軋面積)不可避免地較大。因此，就施加壓力而言(即施加到壓軋表面單位面積上的壓力)，單位面積壓力無法滿足近來對高密度磁記錄介質(zhì)的要求。而且，為了提高加工效率，當(dāng)在更高溫度下加熱或增加壓機(jī)載重以獲得較大的單位面積壓力時(shí)，壓輾寬度(即壓軋面積)會進(jìn)一步擴(kuò)大，從而在壓軋表面難以獲得有效的單位面積壓力。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其壓輾寬度在同樣的負(fù)載下比現(xiàn)有技術(shù)的小，即使在高溫負(fù)載下其壓輾寬度也不會增加，從而提供大得多的單位面積壓力，其表面光滑且硬度高，具有更勝一籌的壓縮強(qiáng)度和耐熱性并且沒有針孔。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種低成本、高效率制造上述的高性能輾壓磁記錄介質(zhì)樹脂滾筒的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種采用上述高性能樹脂滾筒作彈性滾筒的壓輾裝置。
達(dá)到本發(fā)明上述目標(biāo)的途徑是采用包括金屬滾筒芯和熱固成形樹脂外層的壓輾磁記錄介質(zhì)樹脂滾筒，其中熱固成形樹脂外層表面部分的記憶彈性模量的(E′)在50—150℃溫度和10赫茲(Hz)頻率下為5×1010—5×1011dyn/cm2。特別是按照本發(fā)明，提高了在使用溫度下壓輾樹脂滾筒的熱固成形樹脂外層表面部分的記憶彈性模量(E′)，從而使壓輾寬度較小，而且即使在高溫下仍保持較高的記憶彈性模量(E′)，所以可以保持較小的壓輾寬度。
比較好的做法是使?jié)L筒熱固成形外層表面部分的記憶彈性模量(E′)至少為6×1010dyn/cm2，更好是使其至少約8×1010dyn/cm2。比較好的是使其最高不超過2×1011dyn/cm2，更好的是最高不超過1.5×1011dyn/cm2。
上述溫度和頻率測量的條件設(shè)定得盡可能接近壓輾樹脂滾筒使用時(shí)的條件。溫度一般在50—150℃，而更好的是50—200℃。
頻率設(shè)定為10赫茲。選擇該數(shù)值的理由如下。如果壓輾樹脂滾筒的圓周設(shè)定為1m而轉(zhuǎn)動速度為300m/min，則滾筒轉(zhuǎn)速為300rpm，并且對應(yīng)此轉(zhuǎn)速的頻率為5Hz，但是，如果壓輾樹脂滾筒被兩個(gè)金屬滾筒挾持，則每轉(zhuǎn)一周滾筒表面部分兩次經(jīng)過夾端，因而將頻率設(shè)定為10Hz。
前面如果壓輾樹脂滾筒熱固成形樹脂外層的表面部分的記憶彈性模量(E′)不大于5×1010dyn/cm2，壓軋寬度變得過大，結(jié)果單位面積壓力與現(xiàn)有技術(shù)的相同，因而不是很好。如果記憶彈性模量(E′)超過5×1010dyn/cm2，則壓軋寬度變得較小，而得到更大的單位面積壓力。但是，由于記憶彈性模量(E′)過大，被處理材料的上下起伏無法被滾筒表面吸收，不利于均勻壓制。因此，也不是很好。
構(gòu)成壓輾樹脂滾筒外層的熱固成形樹脂包括例如環(huán)氧樹脂，聚氨基甲酸酯樹脂、聚異戊二烯樹脂、交聯(lián)聚酰胺酯樹脂、不飽和聚酯樹脂和鄰苯二甲酸二丙烯樹脂。從耐用性、耐熱性和模塑性上考慮，環(huán)氧樹脂和交聯(lián)聚酰樹脂比較好，特別是環(huán)氧樹脂。
上面提及的金屬滾筒芯由諸如鐵、鋼、不銹鋼或鋁之類的金屬組成。
另一方面，按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)樹脂滾筒包括金屬滾筒芯和熱固成形樹脂外層，其中就赫茲方程(表示了熱固成形外層表面部分壓軋寬度)而言，表示記憶彈性模量(E′)與泊松比(ν)之間關(guān)系的表達(dá)式(1－ν)/E′的取值范圍為5×1010-12cm2/dyn＜(1－ν2)/E′＜2×10-11cm2/dyn其條件是溫度在500—150℃之間，頻率為10Hz。
在上述表達(dá)式中，E′表示樹脂滾筒熱固成形樹脂外層表面部分的記憶彈性模量，而ν表示表面部分的泊松比。
這里，在兩個(gè)滾筒互相平行接觸并在軸向承受單位長度載重(P)時(shí)，壓軋寬度通?？梢杂煤掌澐匠瘫硎緸閴很垖挾?N)=4K1+K2·R1·R2R1+R2·P]]>K1=1-ν12πE1,K2=1-ν2πE2]]>其中N壓軋寬度R1第一滾筒半徑R2第二滾筒半徑P單位長度負(fù)載ν1第一滾筒泊松比ν2第二滾筒泊松比E1第一滾筒彈性模量E2第二滾筒彈性模量π圓周率前面，如果第一滾筒為壓輾樹脂滾筒而第二滾筒為金屬滾筒，則可以看到，在兩個(gè)滾筒半徑(R1、R2)和負(fù)載(P)為常數(shù)的前提下，壓軋寬度(N)正比于(K1＋K2)的平方根。
考慮到樹脂滾筒與壓軋寬度之間的關(guān)系，(1－ν12)/E1的數(shù)值影響著壓軋寬度(N)。
換句話說，樹脂滾筒表面的(1－ν12)/E1值越小，則壓軋寬度(N)越小。
前述是靜力學(xué)條件下的理論?？紤]到實(shí)際使用中的滾筒，必須將彈性模量(E1)視作動態(tài)彈性模量，即記憶彈性模量。
一般認(rèn)為，溫度與壓輾樹脂滾筒的壓縮彈簧模量(E′)之間存在重要的關(guān)系。但是，卻沒有考慮到泊板比(ν)。根據(jù)上述理論，發(fā)明人認(rèn)識到溫度、記憶彈性模量(E′)和泊松比(ν)之間關(guān)系的重要性，并且經(jīng)過廣泛的研究發(fā)現(xiàn)，用作壓輾磁記錄介質(zhì)并提供所需壓軋寬度的樹脂滾筒的值在下述范圍內(nèi)2×10-10cm2/dyn＜(1－ν2)/E′＜2×10-11cm2/dyn這里，如果表示壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒的記憶彈性模量(E)與泊松比(ν)之間關(guān)系的表達(dá)式(1－ν2)/E′的值小于2×10-12cm2/dyn，則被處理的材料的上下起伏無法被滾筒表面吸收，不利于均勻壓輾，因此不是很好。
而且，如果表達(dá)式(1-ν2)/E′的值超過2×10-11cm2/dyn，則壓軋寬度過大，只能得到與現(xiàn)有技術(shù)相同的單位面積壓力，因此也不是很好。
比較好的是，表達(dá)式(1-ν2)/E′的值至少為5×10-12cm2/dyn，而更好的是至少為6×10-12cm2/dyn。比較好的是其最高為1.8×10-11cm2/dyn，而更好的是最高為1.5×10-11cm2/dyn。
這里，溫度測量條件如上所述為50—150℃。比較好的溫度是50—180℃，而更好的是50—200℃。
基于上述同樣的理由，將頻率設(shè)定為10Hz。
按照本發(fā)明，由于表示樹脂滾筒熱固成形樹脂外層表面部分的記憶彈性模量(E′)與泊松比(ν)之間關(guān)系的表達(dá)式(1－ν2)/E′的值較小，所以壓軋寬度可以更小，而且即使在高溫下也能保持表達(dá)式(1－ν2)/E′的值較小，所以壓軋寬度可以保持得較小。
熱固成形樹脂外層厚度大約為5—50mm。
在按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒中，熱固成形樹脂外層中通常填充無機(jī)粉末，其表面均勻填充高百分含量的無機(jī)粉末，其重量百分比為60—95％。
這里，無機(jī)粉末包括碳黑、石英粉、硅粉、二氧化硅、碳化硅、玻璃粉末、鋁、二氧化鉭、鈦酸鉀、氫氧化鋁、碳化鈣、碳化錳、滑石、陶土、玻璃珠、膨土巖、鐵粉、銅粉、鋁粉和氧化鐵粉。
無機(jī)粉末顆粒平均直徑為0.05—50.0μm。
由于樹脂滾筒熱固成形樹脂外層表面部分均勻地填充了高百分含量的無機(jī)粉末，彈性滾筒具有高強(qiáng)度、高硬度和高壓縮模式，所以壓軋寬度可以做得較小。
如果樹脂滾筒熱固成形樹脂外層表面部分的無機(jī)粉末重量百分含量小于60％，就無法達(dá)到必要的強(qiáng)度、硬度或彈性模量。如果無機(jī)粉末含量超過百分含量95％，熱固成形樹脂樹脂和無機(jī)粉末懸浮片狀混合物的粘度太高，很難通過注模形成滾筒的熱固成形外層，并且也很難在注模時(shí)去除空氣，結(jié)果會在熱固成形樹脂外層內(nèi)產(chǎn)生針孔，因而也不是很好。
比較好的是，無機(jī)粉末重量百分含量的下降至少是65％，更好的是至少是70％。上限比較好的是不超過85％，更好的是80％。
如果無機(jī)粉末顆粒的平均直徑小于0.05μm，則熱固成形樹脂材料和無機(jī)粉末的懸浮體狀混合物的粘度太高，很難通過注模形成熱固成形滾筒的外層，并且也很難在注模時(shí)去除空氣，結(jié)果會在熱固成形樹脂外層產(chǎn)生針孔，因而不是很好。而且，如果無機(jī)粉末顆粒的平均直徑超過50.0μm，則滾筒表面的光滑度下降，因而也不是很好。
比較好的是，無機(jī)粉末顆粒平均直徑的下限至少是0.1μm。其上限比較好的是最大30μm，而更好的是最大10μm。
填充了高百分含量無機(jī)粉末的熱固成形樹脂外層表面部分的厚度比較好的是至少為0.5mm，更好的是至少為1.0mm。
這里，如果填充了高含量無機(jī)粉末的熱固成形樹脂外層表面的厚度小于0.5mm，則壓輾部分受到受低硬度的內(nèi)部熱固成形樹脂層的影響，因而不是很好。雖然對填充了高含量無機(jī)粉末的熱固成形樹脂外層表面部分的厚度不規(guī)定特別的上限，但合適的厚度最多不超過20mm。
而且，在按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒中，就肖氏D硬度而言，熱固成形樹脂外層表面部分的硬度不是小于95°而是小于100°。
如果熱固成形樹脂外層表面部分的肖氏D硬度小于95°，則壓軋寬度過大，不足以提供單位面積壓力。硬度比較好的是96°。嚴(yán)格地講，硬度不可能達(dá)到100°。但是，硬度應(yīng)盡可能接近100°。
在按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)樹脂滾筒中，熱固成形樹脂外層表面部分的表面粗糙度(Ra)一般不大于0.5μm，比較好的是不超過0.2μm，而更好的是不超過0.1μm。這里，表面粗糙度(Ra)即JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))BO601定義的算術(shù)平均粗糙度(Ra)。熱固成形樹脂外層表面部分應(yīng)盡量平滑。但是，實(shí)際上很難使樹脂外層表面部分的表面粗糙度(Ra)小于0.01μm。如果熱固成形樹脂外層表面部分的表面粗糙度(Ra)超過0.5μm，滾筒表面的平滑度下降，無法使磁記錄介質(zhì)的表面做得平滑，因而不是很好。
按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒進(jìn)一步在金屬滾筒芯外周表面上提供了由浸漬有熱固成形樹脂的纖維材料構(gòu)成的增強(qiáng)纖維粗纏繞層。在金屬滾筒芯的周圍用浸漬有熱固成形樹脂的纖維材料形成增強(qiáng)纖維粗纏繞層。
使用的纖維材料可以由無機(jī)纖維可有機(jī)纖維構(gòu)成。最好是使用諸如玻璃纖維、碳纖維或金屬纖維之類堅(jiān)硬、彈性恢復(fù)能力了、與樹脂結(jié)合性能好并具有較高緊固力的無機(jī)纖維。也可以采用諸如聚酰胺纖維、芳烴聚酰胺纖維、聚酰亞胺纖維、聚酯纖維、酚醛纖維或丙烯酸纖維一類的有機(jī)纖維。
纖維材料可以是絨毛狀、粗紗、布料等樣式?？紤]到滾筒做成的強(qiáng)度，最好是采用布料粗紗、布?；旒彶牧稀?br> 浸漬纖維材料的熱固成形樹脂有環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、鄰苯二甲酸二丙烯樹脂、聚氨基甲酸酯樹脂等。這類熱固成形樹脂包括熱固成形樹脂和冷固成形樹脂。
諸如石英、玻璃珠、氫氧化鋁、陶土粉、硅粉或碳酸鈣之類無機(jī)粉末可以作為填充劑加入熱固成形樹脂。無機(jī)粉末顆粒平均直徑為1—20μm，比較好的是5—100μm。這里，顆粒平均直徑小于1μm的粉末較難買到，成本較高，因此，不是特別可取。不過，如果直徑超過200μm，很難保證樹脂均勻性。
還可以用非織造纖維作粗纏繞層。例如，在前述浸漬了包含填充劑的熱固成形樹脂的布帶或粗紗與布帶混合物的外側(cè)表面部分上，可以纏繞一層同樣浸漬了混合填充劑熱固成形樹脂的非織造纖維并緊密結(jié)合作為粗纏繞層。
這種非織造纖維由于整體均勻，所以具有緊緊圍住無機(jī)材料的功能。所用非織造纖維可以由諸如聚酯纖維、酚醛纖維或丙烯酸纖維之類有機(jī)纖維或諸如玻璃纖維或金屬纖維之類無機(jī)纖維組成。比較好的是非織造纖維采用帶狀樣式。
粗纏繞層總體厚度為1—50mm。如果厚度小于1mm，該層強(qiáng)度不夠，施加在滾筒芯上的緊固力較小，因而不適于使用。另一方面，如果厚度超過50mm，強(qiáng)度不會相應(yīng)增加而成本增加，因而也不是很好。考慮到滾筒強(qiáng)度、滾筒芯的緊固力等，粗纏繞層總體厚度比較好的是在2—15mm范圍內(nèi)。
在滾筒芯的外側(cè)表面上這樣形成的粗纏繞層定位于滾筒芯和熱固成形樹脂外層之間，并使這兩部分貼緊，由于增強(qiáng)了對滾筒芯的緊固力，所以避免從滾筒芯上分離。
達(dá)到本發(fā)明上述目標(biāo)的途徑是采用壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒的制造方法，其中熱固成形樹脂原材料和顆粒平均直徑為0.05—50.0μm的無機(jī)粉末的懸浮狀混合物被注入旋轉(zhuǎn)的圓柱形模具內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)注模在其表面部分形成一個(gè)包含無機(jī)粉末含量為60—95％重量的熱固成形樹脂外層空心圓柱體，金屬滾筒芯塞入外層空心圓柱體內(nèi)，并且使它們緊貼在一起。
這里，比較好的是和金屬滾筒芯和外層空心圓柱體之間的環(huán)形間隙注入粘合劑并使其凝固，從而使?jié)L筒與外層空心圓柱體由粘合層固定在一起。
按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒制造方法，比較好的是包括在金屬滾筒芯外側(cè)表面上形成一層由前述浸漬有熱固成形樹脂的纖維材料組成的增強(qiáng)纖維粗纏繞層的步驟。
以下借助附圖描述按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒的制造方法。
首先，如

圖1所示，用浸漬有熱固成形樹脂的纖維材料以一定厚度纏繞于金屬滾筒芯外側(cè)表面上，從而形成增強(qiáng)纖維粗纏繞層(2)。金屬滾筒芯(1)形成于諸如不銹鋼之類金屬上，由于粗糙表面有利于滾筒芯(1)與粗纏繞層(2)之間緊密結(jié)合，所以最好是通過噴砂或形成多個(gè)螺旋槽的方法使其外側(cè)表面粗糙。
區(qū)別于上面，制備圖2所示熱固成形樹脂的外層空心圓柱體(3)。做法是向旋轉(zhuǎn)注模的圓柱體模具注入熱固成形樹脂原材料和平均顆粒直徑為0.05—50.0μm的無機(jī)粉末的懸浮狀混合物，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)注模，從而使表面部分(3a)含有規(guī)定含量的無機(jī)粉末，并以規(guī)定的溫度凝固熱固成形樹脂。這樣就形成了熱固成形樹脂的外層空心圓柱體(3)。
熱固成形樹脂的凝固溫度取決于所用的樹脂類型。如果樹脂為熱固成形的類型，凝固溫度一般為100—300℃，如果樹脂為冷固成形類型，則在室溫實(shí)現(xiàn)反應(yīng)和凝固。
這樣，通過旋轉(zhuǎn)注模就可以獲得在其表面部分(3a)含有規(guī)定量的無機(jī)粉末、表面光滑度好、硬度較高、壓縮強(qiáng)度和耐熱性優(yōu)越以及無針孔的熱固成形樹脂外層(3)。之后，如圖3所示，熱固成形樹脂外層(3)配合包有增強(qiáng)纖維粗纏繞層(2)的金屬滾筒芯(1)，并向粗纏繞層(2)和外層空心圓柱體(3)之間的環(huán)形空隙注入粘合劑，粘合劑在規(guī)定溫度下凝固，增強(qiáng)纖維粗纏繞層(2)和外層空心圓柱體(3)配合后用粘合層(4)粘合在一起，從而制造出按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒(5)。
從耐熱性、耐壓性考慮，可用作粘合劑的有環(huán)氧樹脂、不飽和聚脂樹脂、鄰苯二甲酸二丙烯樹脂等。
粘合劑的凝固溫度通常為20—150℃。最好是將粘合劑的凝固溫度的置為與壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒(5)使用時(shí)的表面溫度相近。這樣做的理由是，樹脂滾筒(5)在使用時(shí)消除了熱固形樹脂外層(3)的殘余應(yīng)力，使熱固成形外層(3)即使在高壓時(shí)也不易斷裂。
在上述按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒中，熱固成形樹脂外層表面部分在溫度為50—150℃，頻率為10赫茲(Hz)下具有從5×1010—5×1011dyn/cm2的較高的記憶彈性模量，而且代表記憶彈性模量(E′)和泊松比(D)之間關(guān)系的表達(dá)式(1－ν2)/E′的值低達(dá)2×10-12cm2/dyn＜(1－ν2)/E′＜2×10-11cm2/dyn，從而使壓輾樹脂滾筒的壓軋寬度做得更小，并且在相同負(fù)載下，壓軋寬度比現(xiàn)有技術(shù)的更小。換句話說，可以獲得較大的單位面積壓力。因此，按照本發(fā)明的樹脂滾筒，其磁記錄介質(zhì)表面比較光滑，并且完全可以實(shí)現(xiàn)通過在記錄介質(zhì)通過滾筒時(shí)施加較高的壓輾壓力提高磁層密度之類的加工。
按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒的制造方法，通過旋轉(zhuǎn)注模模塑熱固成形樹脂原材料和無機(jī)粉末的混合物，在其表面部分形成一層高百分比含量無機(jī)粉末的熱固成形樹脂外層空心圓柱體，因而可以低成本、高效率地制造出壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，并且所獲得的壓輾樹脂滾筒表面光滑、表面硬度高、壓縮強(qiáng)度和耐熱性好并且沒有針孔。因此，這樣獲得的樹脂滾筒適于制造磁記錄介質(zhì)。
按照本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)壓輾裝置利用金屬滾筒與彈性滾筒之間的壓輾力完成磁記錄介質(zhì)的表面處理，作為彈性滾筒，采用了上述高性能的樹脂滾筒。一方面，彈性滾筒包括金屬滾筒芯和熱固成形樹脂外層，熱固成形樹脂外層表面部分的記憶彈性模量(E′)在50—150℃溫度、10Hz頻率下為5×1010—5××1011dyn/cm2。另一方面，彈性滾筒包括金屬滾筒芯和熱固成形樹脂外層，并且在熱固成形樹脂外層表面部分，表示記憶彈性模量(E′)與涉及代表壓輾寬度的赫茲方程的泊松比(ν)之間關(guān)系的表達(dá)式(1－ν2)/E′，在50—150℃、10Hz頻率下為2×10-12cm2/dyn＜(1－ν2)＜2×10-11cm2/dyn。
通過結(jié)合以下附圖的詳細(xì)描述可以進(jìn)一步理解本發(fā)明前述目標(biāo)、特征、要點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是帶有粗纏繞層的滾筒芯的局部省略的剖面圖；圖2是熱固成形樹脂外層的局部省略的剖面圖；圖3是按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)樹脂滾筒的局部省略的剖面圖；圖4是表示按照本發(fā)明實(shí)施例和比較實(shí)例的小模模試驗(yàn)滾筒的熱固成形樹脂外層表面部分的使用溫度與記憶彈性模量(E′)之間關(guān)系曲線圖；圖5是表示按照本發(fā)明實(shí)施例和比較實(shí)例的小規(guī)模試驗(yàn)滾筒的熱固成形樹脂外層表面部分表示記憶彈性模量(E′)與泊松比(ν)之間關(guān)系的表達(dá)式(1－ν2)/E′與使用溫度之間關(guān)系的曲線圖；圖6是表示按照本發(fā)明實(shí)施例和比較實(shí)例的小規(guī)模試驗(yàn)滾筒的壓軋寬度與負(fù)載之間關(guān)系的曲線圖。
現(xiàn)借助比較實(shí)例描述本發(fā)明實(shí)施例。
本發(fā)明實(shí)例1圖3所示按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)樹脂滾筒(5)用下述方法制備。
首先，如圖1所示，通過在其外側(cè)噴砂使1200mm長、表面長度650mm和外徑300mm的鐵滾筒芯(1)表面粗糙化，并將浸漬環(huán)氧樹脂的纖維材料纏繞在滾筒芯(1)外周以形成4mm厚的增強(qiáng)纖維粗纏繞層(2)。將浸漬環(huán)氧樹脂并混合硅粉的玻璃布帶纏繞到滾筒芯(1)外表面并纏繞上浸漬環(huán)氧樹脂的玻璃粗紗形成增強(qiáng)纖維粗纏繞層(2)環(huán)氧樹脂以110℃凝固。
隨后，包含100份重量的樹脂和52份重量的硬化劑與平均顆粒直徑為0.5μm的120份重量的硅粉混合的混合物注入旋轉(zhuǎn)注模用的圓柱體模具(未畫出)，旋轉(zhuǎn)注模的注模溫度為80℃而轉(zhuǎn)速為1500rpm，從而制造在其表面部分(3a)包含規(guī)定高含量硅粉的環(huán)氧樹脂的外層空心圓柱(3)。從模具中取出的空心圓柱體(3)在90—180℃溫度下作后道凝固，切割環(huán)氧樹脂的外層空心圓柱體(3)的內(nèi)外表面，從而制造出圖2所示外徑為340mm、內(nèi)徑為309毫米而長度為400毫米的環(huán)氧樹脂外層空心圓柱體(3)。
環(huán)氧樹脂外層空心圓柱體(3)包繞帶有粗纏繞層(2)的滾筒芯(1)，主要成份為環(huán)氧樹脂的聚合劑注入粗纏繞層(2)與外層空心圓柱體(3)之間的環(huán)形空隙內(nèi)，粘合劑在80℃溫度下凝固，粗纏繞層(2)和環(huán)氧樹脂外層空心圓柱體(3)由0.5毫米厚的粘合層(4)粘在一起，滾筒外側(cè)表面經(jīng)過切割和拋光，從而制造出圖3所示壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒(5)。樹脂滾筒(5)的外徑為335毫米，表面長度為400毫米。
〔發(fā)明實(shí)例2〕按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)樹脂滾筒(5)的制造方法與上述發(fā)明實(shí)例1所述的類似。
首先，與發(fā)明實(shí)例1一樣，用浸漬環(huán)氧樹脂的纖維材料纏繞在鐵制滾筒芯(1)外表面以形成4mm厚的增強(qiáng)纖維粗纏繞層(2)。
隨后，包含由2.1摩爾比斯(2-oxazolino)混合物和1.0摩爾二羧酸組成的帶有1.6份重量的磷酸的100份重量的環(huán)氧樹脂和混合有平均顆粒直徑為10μm的94.1份重量的硅粉的混合物與上述發(fā)明實(shí)例一樣注入旋轉(zhuǎn)注模的圓柱形模具。旋轉(zhuǎn)注模的模具溫度為130°，轉(zhuǎn)速為800rpm，從而制造出表面部分(3a)包含規(guī)定含量硅粉的交聯(lián)聚酯樹脂的外層空心圓柱體(3)。從模具中取出的空心圓柱體(3)在160℃下作后道凝固，切割外層空心圓柱體(3)的內(nèi)外表面，從而制造出如圖2所示外徑為340毫米、內(nèi)徑為309毫米而長度為400毫米的外層空心圓柱體(3)。
交聯(lián)聚酯樹脂的外層空心圓柱體(3)配上包括粗纏繞層(2)的滾筒芯(1)，主要成份為環(huán)氧樹脂的粘合劑注入粗纏繞層(2)與外層空心圓柱體(3)之間的環(huán)形縫隙，粘合劑在80℃溫度下凝固，粗纏繞層(2)與交聯(lián)聚酯樹脂的外層空心圓柱體(3)厚度為0.5mm的粘合層結(jié)合在一起，切割和拋光滾筒外側(cè)表面，從而制造出圖3所示壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒。樹脂滾筒(5)的外徑為335毫米而表面長度為400mm。
為了評估按照上述發(fā)明實(shí)例1和2的壓輾磁記錄介質(zhì)樹脂滾筒(5)的性能，采用同種材料和基本上與各滾筒相同的條件制造出用于性能評估的小尺寸滾筒。這里，鐵制滾筒(1)的外徑為192mm，表面長度為290mm而長度為760毫米，而所制造的小型樹脂滾筒(5)的外徑為230mm而有效表面長度為230mm。
比較實(shí)例1作為比較，除了不加入硅粉以外，采用與發(fā)明實(shí)例2相同的材料和方法制造同樣大小的小尺寸滾筒。
比較實(shí)例2
制造出與發(fā)明實(shí)例1相似的鐵制滾筒芯和纖維增強(qiáng)粗纏繞層，包括粗纏繞層的滾筒芯垂直放入注模用的規(guī)定尺寸的模具5的，包含由100份重量的樹脂和52份重量增硬劑組成的環(huán)氧樹脂原料與平均顆粒直徑為10.0μm的79份重量的硅粉混合后的混合物直接注入鐵制滾筒芯外側(cè)并加以凝固，切割和拋光滾筒外側(cè)，從而制造出尺寸同上述一樣的供比較測試的小型滾筒。
比較實(shí)例3制造與發(fā)明實(shí)例1相似的鐵制滾筒和增強(qiáng)纖維粗纏繞層。帶有粗纏繞層的滾筒鐵芯垂直放入規(guī)定尺寸的注模用模具，包含由100份重量的樹脂和65份重量的增硬劑組成的環(huán)氧樹脂厚料與50份重量的平均顆粒直徑為10.0μm的硅粉混合后的混合物直接注入模具內(nèi)鐵制滾筒芯的外側(cè)并凝固，切割和拋光滾筒外層，從而制造出具有與上述尺寸一樣的用于比較測試的小型滾筒。
在10Hz頻率下，按照發(fā)明例1和2以及比較實(shí)例1—3的每個(gè)小型測試滾筒的熱固成形樹脂外層表面部分的記憶彈性模量(E′)與溫度之間的關(guān)系由粘彈性光譜儀(由IWAMOTO SEISAFKSHO有限公司制造)測得，結(jié)果示于圖1、2和圖4。
根據(jù)JISK705測量了每個(gè)滾筒表面部分的泊松比(ν)，并且根據(jù)測量值和上述記憶彈性模量(E′)測量結(jié)果，計(jì)算代表壓縮模量(E′)與涉及代表壓軋寬度的赫茲方程的泊松比(1－ν)之間在各個(gè)溫度下關(guān)系的表達(dá)式(1－ν2)/E′的值，所得結(jié)果示于表1、2和圖5中。
此后，測量了小型測試滾筒的環(huán)氧樹脂外層或交聯(lián)聚酯樹脂外層表面部分處的硅粉含量。通過從每個(gè)小型測試滾筒樹脂外層表面部分提取1毫米厚的樣片進(jìn)行硅粉含量測量，并完成了每片樣片的灰化含量測量。測量采用熱梯度/微分熱分析儀(Seiko儀器公司制造)，所得結(jié)果示于表1。每個(gè)小型測試滾筒外層樹脂表面部分的硬度由肖氏硬度儀(D型)測量，而外層樹脂表面部分的粗糙度(Ra)采用表面紋理測量裝置(Tokyo Seimitsu制造)測量，所得結(jié)果示于表1。
而且，測量了按照發(fā)明實(shí)例1和2以及比較實(shí)例1—3的小型測試滾筒的壓軋寬度用于評估測試。
以下述方法作壓軋寬度測量。讓外徑為202毫米而有效表面長度為230毫米的不銹鋼滾筒與每個(gè)滾筒接觸，15μm厚鋁箔(未畫出)插入兩滾筒之間，在滾筒之間施加100kg/cm，200kg/cm和300kg/cm三種不同的負(fù)載，并測出傳遞到鋁箔上的壓軋軌跡寬度。測量在滾筒表面溫度50℃時(shí)進(jìn)行，所得結(jié)果示于圖6。
表1
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表2<
<p>由表1、2和圖4可以清楚地看出，對應(yīng)于發(fā)明實(shí)例1和2的用于測試的小型樹脂滾筒，其壓縮彈性模量(E′)在50—150℃溫度內(nèi)高達(dá)1.24×1011—1.08×1011dyn/cm2和6.30×1010—5.21×1010dyn/cm2，而對應(yīng)于比較實(shí)例1—3的用于測試的小型樹脂滾筒，其記憶彈性模量分別低達(dá)3.77×1010—2.90×101dyn/cm2、4.01×1010—3.01×1010dyn/cm2和3.4×1010—9.44×109dyn/cm2。特別是對應(yīng)于發(fā)明實(shí)例1的小型測試用樹脂滾筒，其記憶彈性模量(E′)在180℃時(shí)高達(dá)1.01×1011dyn/cm2，即使在200℃也高達(dá)8.53×1010dyn/cm2。
由表1、2和圖5可清楚地看出，對應(yīng)于發(fā)明實(shí)例1和2的測試用小型樹脂滾筒，其代表記憶彈性模量(E′)與涉及表示壓軋寬度的赫茲方程的泊松比(ν)之間關(guān)系的表達(dá)式(1－ν2)/E′的數(shù)值，在50—150℃溫度范圍內(nèi)分別低達(dá)7.36×10-12—8.45×10-12cm2/dyn和1.43×10-11—1.73×10-11cm2/dyn。而對應(yīng)于比較實(shí)例1—3的測試用小型樹脂滾筒的數(shù)值分別高達(dá)2.23×10-11—2.90×10-11cm2/dyn、2.17×-10—2.89×10-11cm2/dyn)和2.53×10-11—9.15×10-11cm2/dyn。而且，對應(yīng)于發(fā)明實(shí)例2的檢測用小型樹脂滾筒在180℃時(shí)的值低達(dá)1.91×10-11cm2/dyn。對應(yīng)于發(fā)明實(shí)例1的測試用小型樹脂滾筒的值在180℃時(shí)低達(dá)9.04×10-12cm2/dyn，即使在200℃，該值也低達(dá)1.07×10-11cm2/dyn。而且如圖6所示，表達(dá)式(1－ν2)/E′的數(shù)值越小，壓軋寬度就越小。
與對應(yīng)于比較實(shí)例1—3的測試用小型樹脂滾筒相比，對應(yīng)于發(fā)明實(shí)列1和2的測試用小型樹脂滾筒樹脂外層表面部分處的硅粉含量較高，而且對應(yīng)于發(fā)明實(shí)例的滾筒的肖氏D硬度也較高。
就滾筒樹脂外層表面部分的表面粗糙度(Ra)而言，對應(yīng)于發(fā)明實(shí)例1和2的測試用小型樹脂滾筒與對應(yīng)于包含硅粉的比較實(shí)例2和3的測試用小型樹脂滾筒相比，表面粗糙度較小。即對應(yīng)于發(fā)明實(shí)例的滾筒具有優(yōu)越的表面平滑度。特別是對應(yīng)于發(fā)明實(shí)例1的測試用小型樹脂滾筒采用了平均顆粒直徑更小的精細(xì)無機(jī)粉末，因而與沒有填充無機(jī)粉末的比較實(shí)例1的表面粗糙度的水平相當(dāng)。
如圖6所示，當(dāng)對應(yīng)于發(fā)明實(shí)例的每個(gè)測試用小型樹脂滾筒與鋼制滾筒接觸并經(jīng)受負(fù)載時(shí)，可以獲得較小的壓軋寬度并因此而獲得相當(dāng)大的單位面積壓力。當(dāng)滾筒具有操作中的實(shí)際尺寸時(shí)，效果也一樣。因此，使磁記錄介質(zhì)在按照本發(fā)明的壓輾磁記錄介質(zhì)樹脂滾筒與鋼制滾筒之間通過并施加高壓輾力，可使磁記錄介質(zhì)表面做得光滑并提高磁層密度。
雖然上面詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是顯而易見的是上述描述只是用來舉例說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明，本發(fā)明的精神和范圍僅由所附權(quán)項(xiàng)限定。
權(quán)利要求
1.一種壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，包含一個(gè)金屬滾筒芯(1)；以及一層熱固成形樹脂外層(3)；其特征在于所述熱固成形樹脂外層表面部分的壓縮彈性模量(E′)在50—150℃溫度和10Hz頻率下為5×1010—5×1011dyn/cm2。
2.如權(quán)利要求1所述的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于所述熱固成形樹脂外層的所述表面部分均勻填充有高百分比含量的無機(jī)粉末。
3.如權(quán)利要求2所述的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于所述熱固成形樹脂外層的所述表面部分的所述無機(jī)粉末的含量為重量百分比60—95。
4.如權(quán)利要求2所述壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于所述無機(jī)粉末的平均顆粒直徑為0.05—50.0μm。
5.如權(quán)利要求1所述壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于所述熱固成形樹脂外層的所述表面部分的肖氏D硬度不低于95°但小于100°。
6.如權(quán)利要求1所述壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于所述熱固成形樹脂外層的所述表面部分的表面粗糙度(Ra)不超過0.5μm。
7.如權(quán)利要求1所述壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于在所述金屬滾筒芯外側(cè)表面上備有由浸漬了熱固成形樹脂的纖維材料構(gòu)成的增強(qiáng)型纖維粗纏繞層。
8.一種壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，包含一個(gè)金屬滾筒芯(1)；以及一層熱固成形樹脂外層(3)；其特征在于在所述熱固成形樹脂外層表面部分，表示壓縮彈性模量(E′)與涉及代表壓軋寬度的赫茲方程的泊松比(ν)之間關(guān)系的表達(dá)式(1-ν2)/E′，在50—150℃溫度和10Hz頻率下的取值范圍為2×10-12cm2/dyn＜(1－ν2)/E′＜2×10-11cm2/dyn。
9.如權(quán)利要求8所述的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于所述熱固成形樹脂外層的所述表面部分均勻填充有高百分比含量的無機(jī)粉末。
10.如權(quán)利要求9所述的壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于所述熱固成形樹脂外層的所述表面部分的所述無機(jī)粉末的含量為重量百分比60—95。
11.如權(quán)利要求9所述壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于所述無機(jī)粉末的平均顆粒直徑為0.05—50.0μm。
12.如權(quán)利要求8所述壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于所述熱固成形樹脂外層的所述表面部分的肖氏D硬度不低于95°但小于100°。
13.如權(quán)利要求8所述壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于所述熱固成形樹脂外層的所述表面部分的表面粗糙度(Ra)不超過0.5μm。
14.如權(quán)利要求8所述壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒，其特征在于在所述金屬滾筒芯外側(cè)表面上備有由浸漬了熱固成形樹脂的纖維材料構(gòu)成的增強(qiáng)型纖維粗纏繞層。
15.一種制造壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒的方法，其特征在于包含下列步驟將熱固成形原材料和平均顆粒直徑為0.05—50.0μm的無機(jī)粉末的混合物注入旋轉(zhuǎn)注模用圓柱形模具，通過旋轉(zhuǎn)注模形成一層在表面部分無機(jī)粉末重量百分含量為60—95的熱固成形樹脂外層空心圓柱體，將一個(gè)金屬滾筒芯配入所述外層空心圓柱體，并使所述滾筒芯和所述外層空心圓柱體連為一體。
16.如權(quán)利要求15所述制造壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒的方法，其特征在于包含下列步驟向所述金屬滾筒芯與所述外層空心圓柱體之間的環(huán)形縫隙注入粘合劑，并使所述粘合劑凝固，從而通過粘合劑的插入使所述滾筒芯和所述外層空心圓柱體粘合為一體。
17.如權(quán)利要求15所述制造壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒的方法，其特征在于包含以下步驟在所述金屬滾筒芯外側(cè)表面上形成一層由浸漬了熱固成形樹脂的纖維材料構(gòu)成的增強(qiáng)型粗纏繞層。
18.一種通過在金屬滾筒和彈性滾筒之間的壓輾力進(jìn)行磁記錄介質(zhì)表面處理的壓輾磁記錄介質(zhì)裝置，其特征在于，所述彈性滾筒包括一個(gè)金屬滾筒芯(1)和一層熱固成形樹脂外層(3)，所述熱固成形樹脂外層的表面部分的壓縮彈性模量(E′)在50—150℃溫度和10Hz頻率下為5×1010—5×1011dyn/cm2。
19.一種通過在金屬滾筒和彈性滾筒之間的壓輾力進(jìn)行磁記錄介質(zhì)表面處理的壓輾磁記錄介質(zhì)裝置，其特征在于所述彈性滾筒包括一個(gè)金屬滾筒芯(1)和一層熱固成形樹脂外層(3)，在所述熱固成形樹脂外層表面部分，表示壓縮彈性模量(E′)與涉及代表壓軋寬度的赫茲方程的泊松比(ν)之間關(guān)系的表達(dá)式(1-ν2)/E′，在50—150℃溫度和10Hz頻率下的取值范圍為2×10-12cm2/dyn＜(1－ν2)/E′＜2×10-11cm2/dyn。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種壓輾磁記錄介質(zhì)的樹脂滾筒5，其熱固成型外層的表面部分的彈性壓縮模量(E′)在50-150℃溫度和10Hz頻率下為5×10
文檔編號G11B5/84GK1130785SQ9512133
公開日1996年9月11日 申請日期1995年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月12日
發(fā)明者渡邊篤雄, 中山健次郎, 安倍達(dá)幸 申請人:山內(nèi)株式會社