專利名稱：用于磁帶盒的磁帶導(dǎo)柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磁帶盒的成對(duì)的磁帶導(dǎo)柱。
通常的磁帶盒使用一對(duì)磁帶導(dǎo)柱，以引導(dǎo)磁帶運(yùn)行。例如，

圖1顯示了VHS型號(hào)的錄像帶盒的部件分解圖。所述錄像帶盒包括一個(gè)上部盒體部分a，一個(gè)籍樞軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至該上部盒體部分a1前面二端的前蓋b，其上繞有一定長度磁帶的一對(duì)磁帶盤c，底部盒體部分d，一對(duì)磁帶導(dǎo)柱e設(shè)于該底部盒體部分d前側(cè)的二角。當(dāng)磁帶倒向走動(dòng)時(shí)，與磁帶導(dǎo)柱e滑動(dòng)接觸。為了保證磁帶的平滑運(yùn)行，磁帶導(dǎo)柱的構(gòu)成材料須具有足夠高的表面精確度、尺寸穩(wěn)定性、低磨耗率及高的光滑度。迄今為止，有許多磁帶導(dǎo)柱是以如SUS級(jí)的不銹鋼和硬的鍍鉻黃銅制得，這些材料可以滿足其質(zhì)量上的要求。
然而，由于金屬磁帶導(dǎo)柱的制造包括坯料的形成、研磨、鍍金屬、整理拋光，及檢測(cè)，因此，金屬制磁帶導(dǎo)柱的缺點(diǎn)是其生產(chǎn)效率低，成本高。
有人提出不用涂以或不帶有潤滑性耐磨涂料等，用乙縮醛塑料(POM)或超高分子量的聚烯烴取代磁帶導(dǎo)柱的金屬材料。然而，這些取代物的使用是有限制的。因?yàn)椋湓牧蟽r(jià)格高，而其性能又不太合適。例如，日本專利申請(qǐng)平1-292045號(hào)公開公報(bào)上公開了一種從超高分子量的聚乙烯或聚丙烯及其均聚物制造磁帶導(dǎo)柱的方法。所述的聚乙烯或聚丙烯具有五千萬至一百萬的分子量，在其均聚物中分散有各向異性的無機(jī)物顆粒，例如，晶須或如玻璃纖維等的條狀形態(tài)的無機(jī)物顆粒；或如石墨或二硫酸鉬等的片狀無機(jī)顆粒。但，POM的低耐磨性能及其它特性仍有待于改善，而且，這樣的改善也是過于昂貴的。超高分子量的聚烯烴具有理想的性能，但也具有耐磨性差及成本上的缺點(diǎn)。
通常產(chǎn)生于所述由聚乙縮醛及超高分子量樹脂制的磁帶導(dǎo)柱元件的其它問題是由摩擦產(chǎn)生的靜電力對(duì)環(huán)境飛塵的吸附及磁帶的粘附問題。
如前所述，包括坯料的形成、研磨、鍍金屬、整理拋光及檢測(cè)，金屬磁帶導(dǎo)柱的制造方法的缺點(diǎn)是，其生產(chǎn)效率低，成本高。POM及超高分子量聚烯烴的耐磨性能及模塑性能較差，另外，其成本也高。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于磁帶盒的磁帶導(dǎo)柱，所述導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)消除了起因于金屬的缺點(diǎn)，并且，顯示了與金屬制磁帶導(dǎo)柱相似的性能?？蓮牡统杀镜牟牧希⒁暂^低的制造成本制得具有優(yōu)良模塑性的磁帶導(dǎo)柱。
磁帶盒包括二個(gè)盒體組配部分，其中之一的盒體上固設(shè)有繞有一定長度磁帶的一對(duì)磁帶盤；所述盒體部分在其前側(cè)形成開口，以便于磁帶的卷入和卷出；一對(duì)磁帶導(dǎo)柱鄰接所述開口部，設(shè)于該盒體部分前側(cè)的二角。其特征在于，在上述的磁帶盒中，所述的磁帶導(dǎo)柱基本上由聚乙烯及聚丙烯樹脂材料的復(fù)合材料制成，并含有碳黑和一種各向異性的無機(jī)填料。
圖1所示為一普通的VHS型號(hào)的錄像帶盒的部件分解圖；及圖2所示為顯示聚乙烯-聚丙烯混合比例與其摩擦系數(shù)之間關(guān)系的關(guān)系圖。
本發(fā)明的產(chǎn)品最好是使用60-90％(重量)的聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂的復(fù)合樹脂材料，5-15％(重量)的碳黑，及5-35％(重量)的各向異性無機(jī)填料。
如果，所述聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂的復(fù)合材料(PE+PP)的使用量小于60％(重量)，則所形成的磁帶導(dǎo)柱的表面平滑度低，其損耗增加，磁帶與磁帶發(fā)生接觸。鑒于磁帶導(dǎo)柱磨損的加劇，大于90％(重量)的使用量也是不理想的。
所述復(fù)合樹脂材料中的聚乙烯樹脂對(duì)聚丙烯酸酯的配合比例理想的是在從60-90％(重量)至40-10％(重量)。在此比例范圍內(nèi)，材料的流動(dòng)性能好，可以產(chǎn)生優(yōu)異的模塑性及理想的機(jī)械加工性能。如果，聚丙烯樹脂的配合比例小于10％(重量)，則可看到摩擦系數(shù)有升高的傾向。大于40％(重量)的聚丙烯樹脂的配合比例容易導(dǎo)致摩擦系數(shù)的升高及其機(jī)械(拉伸)強(qiáng)度及抗沖擊性能的降低。
如果，所述各向異性無機(jī)填料的使用比例小于5％(重量)，則所形成的磁帶導(dǎo)柱摩擦系數(shù)增加，表面硬度降低(且變軟)。由于這樣使磁帶導(dǎo)柱的磨損速度大于以往的磁帶導(dǎo)柱，所以是不希望的。同樣，各向異性無機(jī)填料的使用比例大于35％(重量)，也使磁帶導(dǎo)柱的表面硬化，損壞其表面性能，從而，又加速磁帶的磨損。
另一方面，添加10-35％(重量)的非各向異性、球狀無機(jī)填料也是不理想的，因?yàn)樵摕o機(jī)填料的添加增加了摩擦系數(shù)，加速磁帶導(dǎo)柱及磁帶等的磨損。
應(yīng)該避免小于5％(重量)的碳黑的添加量，因?yàn)樵摬牧弦子谝痨o電的產(chǎn)生。如果，碳黑的添加量大于15％(重量)，其結(jié)果也是不利的，摩擦系數(shù)增加，磁帶導(dǎo)柱及磁帶的磨損增加。
可用于本發(fā)明的聚乙烯樹脂為例如，高、中、及低密度的聚乙烯、線性聚乙烯、乙基-乙烯醋酸酯共聚物、及乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物。所述舉例并不包括其熔體流動(dòng)速率在4g/10分以下的樹脂，例如，超高分子量的聚乙烯、因?yàn)?，該樹脂的添加損壞復(fù)合材料的模塑性能，影響成本。
可以使用的聚丙烯樹脂有無規(guī)立構(gòu)、同規(guī)立構(gòu)、及全同立構(gòu)聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、及丙烯-乙烯無規(guī)共聚物。但是，其熔體流動(dòng)速率低于5g/10分的樹脂，例如，超高分子量的聚丙烯樹脂則不包括在內(nèi)，因?yàn)椋摌渲奶砑訐p壞復(fù)合材料的模塑性能，影響成本。
由于作為單獨(dú)使用的材料，聚丙烯酸酯和聚乙烯樹脂都不能產(chǎn)生足夠好的性能，本發(fā)明使用含有聚丙烯樹脂及聚乙烯樹脂的混合物。特別好的是，使用由其在230℃、2.16kg負(fù)荷下所測(cè)得的熔體流動(dòng)速率(以下簡(jiǎn)稱為“MFR”)為5-30g/10分的聚丙烯(丙烯均聚物)及其在190℃、2.16kg負(fù)荷下所測(cè)得的MFR為4-25g/10分、比重為0.954至0.970的聚乙烯(乙烯均聚物)組成的混合樹脂。
MFR小于5g/10分的聚丙烯易于增加生成的磁帶導(dǎo)柱的摩擦(耐磨擦)系數(shù)。MFR大于30g/10分的聚丙烯易于減小磁帶導(dǎo)柱的耐沖擊性能。
如果所述聚乙烯的比重低于0.954，則易增加其摩擦系數(shù)，而其比重大于0.970的聚乙烯(乙烯均聚物)組成的混合樹脂易減小其抗沖擊性能。
如果聚乙烯的MFR小于4g/10分，則易于增加摩擦系數(shù)；而其MFR大于25g/10分，則易于減小機(jī)械強(qiáng)度。
用于本發(fā)明的無機(jī)填料，其形狀可以是板狀、片狀、纖維狀、針狀、柱狀等。
具體地說，所述的填料包括(但不限于)滑石、云母、石墨、板狀和片狀的粘土、鈦酸鉀晶須、含氧硫酸鎂纖維、纖維狀和針狀氧化鋅晶須、及柱狀硅灰石。
用于本發(fā)明的各向異性無機(jī)填料最好是選自上述滑石、云母、石墨、粘土、鈦酸鉀晶須、含氧硫酸鎂纖維、氧化鋅晶須、及硅灰石的一種或多種以上。
非各向異性無機(jī)填料，例如，球狀、無定形、或棱狀無機(jī)填料的使用并不是所希望的，因?yàn)椋撔┨盍系氖褂蔑@著增加摩擦系數(shù)，并加速磁帶導(dǎo)柱及磁帶的磨損。典型的非各向異性無機(jī)填料的舉例有(重質(zhì)碳酸鈣)碳酸鈣及(沉淀的)硫酸鋇。(重質(zhì)碳酸鈣)碳酸鈣為由天然石灰石細(xì)磨成非晶形的粉末。(沉淀的)硫酸鋇由液相中的沉淀，形成為球狀。
各向異性無機(jī)填料的大小并無特別的限定，只要可用作普通的填料即可。通常使用的填料的平均粒徑范圍為滑石(片狀)為5-15μm；硅灰石(針粒狀)為2-8μm；無機(jī)物晶須(纖維)為0.1-5μm；云母(片狀)為10-30μm；石墨為10-30μm。所述的粒徑或纖維直徑越大，則摩擦系數(shù)越大，或所述的光滑度變得越小。在使用云母或石墨時(shí)，大的直徑導(dǎo)致抗沖擊性能的下降。
在使用滑石作為各向異性無機(jī)填料時(shí)，理想的是，所述滑石具有等于或小于20μm的平均粒徑。如上所述，特別理想的是，所述滑石具有5-15μm的平均粒徑。如果其平均粒徑超過20μm，則因該填料減小了抗沖擊性能和機(jī)械強(qiáng)度，增加磁帶導(dǎo)柱及磁帶的磨損，因而是不理想的。
在本發(fā)明的實(shí)踐中，可以視需要結(jié)合使用二種或二種以上的各向異性無機(jī)填料。
用于本發(fā)明的碳黑可以是市場(chǎng)上可購的，如，爐法碳黑、熱法碳黑、或乙炔黑。特別理想的是其比表面積超過700m2/g、其鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)油的吸收值大于300ml/mg的碳黑。如其其比表面積小于700m2/g或其DBP油的吸收小于300ml/mg，則可觀察到磨損增加的傾向。
用于本發(fā)明的樹脂材料組合物由三種材料制成，即，聚乙烯樹脂與聚丙烯酸酯的混合物，用于增強(qiáng)耐磨性的各向異性無機(jī)填料，及抗靜電的碳黑。該復(fù)合物可以包括抗氧化劑，以避免樹脂材料或/及潤滑劑的變質(zhì)，改善填料性能。其它有用的添加劑有石蠟、棕櫚酸、酯化合物、噻吩化合物，及硬脂酸。
以下，以實(shí)施例說明本發(fā)明。
使用雙螺桿捏合機(jī)(Ikegai公司制，型號(hào)“PCM4511”)，在190-220℃的機(jī)內(nèi)溫度下，熔融、混合如下所述各比例的成分制得復(fù)合樹脂材料，并以切絲法制粒。
用一注模機(jī)(由Nissei樹脂工業(yè)制，型號(hào)“FS-150S”)，在190-210℃的輥筒溫度和40℃的注模溫度下，從如上形成的復(fù)合樹脂組合物制得試樣。測(cè)試該試樣的摩擦、機(jī)械及抗靜電性能。對(duì)試樣的所述性能的測(cè)試由以下方法測(cè)得和評(píng)估(1)REW轉(zhuǎn)矩在一通用的錄像機(jī)(JVC制造，型號(hào)“VT2100”)上倒放分別裝備有試樣的磁帶導(dǎo)柱的各個(gè)磁帶盒20分鐘。使該磁帶以250g/cm的轉(zhuǎn)矩順沿所述的磁帶導(dǎo)柱通過50次，測(cè)得用于在50次走帶之后再卷繞(REW)所需的時(shí)間滯后。判斷標(biāo)準(zhǔn)○＝小于7秒；△＝7-9秒；×＝不再走帶。
(2)磁帶走帶性能使用一通用的錄像機(jī)(松下制造，型號(hào)“AG2695”)，反復(fù)進(jìn)行快放快倒磁帶的連續(xù)動(dòng)作50次，觀察磁帶的沾塵情況。判斷標(biāo)準(zhǔn)○＝無沾塵；△＝微量沾塵(但對(duì)放帶無信息失落影響)；×＝大量沾塵。
(3)磁帶擦傷在一通用的錄像機(jī)(松下制造，型號(hào)“AG2695”)上，反復(fù)進(jìn)行快放磁帶和倒磁帶的連續(xù)動(dòng)作50次，觀察磁帶的擦傷情況(在磁帶帶磁一側(cè)的對(duì)側(cè))。判斷標(biāo)準(zhǔn)○＝無擦傷；△＝微量至少許擦傷(1-9處擦痕)；×＝大量擦傷(11處以上的擦痕)。
(4)模塑性能在用一住友公司制造，型號(hào)“SG75”的模塑機(jī)進(jìn)行模鑄操作中，設(shè)定模塑周期為20秒，精度為20μm或以下，測(cè)出實(shí)際的模塑精度或模塑周期。判斷標(biāo)準(zhǔn)○＝10μm或以下；△＝11-30μm；×＝31μm或更多，或其模塑周期在21秒或以上。
(5)摩擦系數(shù)使用一鈴木型摩損測(cè)試儀(JIS K7218)，由板上圓環(huán)(Ring-on-plate)方法，在1kg/cm2×500mm/分的條件下，測(cè)得各個(gè)試樣的摩擦系數(shù)。
(6)(磁帶導(dǎo)柱的)摩擦損耗使用一鈴木型摩損測(cè)試儀(JIS K7218)，由板上圓環(huán)(Ring-on-plate)方法，在相似的條件下，測(cè)得各個(gè)試樣的摩擦系數(shù)后，測(cè)得該各個(gè)試樣的重耗。判斷標(biāo)準(zhǔn)○＝微量；△＝較大；×＝大。
(7)(磁帶的)摩擦損耗使用一鈴木型摩損測(cè)試儀(JIS K7218)，由板上圓環(huán)方法，在相似的條件下，測(cè)得各個(gè)試樣的摩擦系數(shù)后，測(cè)得該各個(gè)試樣的重耗。判斷標(biāo)準(zhǔn)○＝微量；△＝較大；(8)抗靜電性能將各個(gè)試樣片固定于塵室(Ueki Mokkosho公司制，型號(hào)MT塵室)中，由一鼓風(fēng)機(jī)噴施以復(fù)印用色劑5分鐘，檢測(cè)含量及復(fù)印用色劑的沉積。判斷標(biāo)準(zhǔn)○＝無復(fù)印用色劑粉塵；△＝試樣表面有部分粉塵；×＝試樣全部表面有粉塵。
實(shí)施例1選出在初步試驗(yàn)中試驗(yàn)進(jìn)行得較好的樹脂，測(cè)得其在不同的混合比例時(shí)的摩擦性能。作為聚丙烯樹脂，使用了MFR為13g/10分的均聚物，作為聚乙烯樹脂，使用了MFR為5g/10分的均聚物，且所述二種的比例變化。各種組合物與作為無機(jī)物的10％(重量)的平均粒徑為8μm(片狀)滑石及5％(重量)的碳黑(鄰苯二甲酸二丁酯油吸附值，350ml/100g；比表面積8002/g)混合。從這些組合物模塑制得的柱狀磁帶導(dǎo)柱給出如圖2所示的結(jié)果。
圖2所示為聚丙烯樹脂與聚乙烯樹脂復(fù)合材料之間的摩擦系數(shù)與混合比例之間的關(guān)系。圖表顯示，當(dāng)聚丙烯樹脂與聚乙烯樹脂的比例為從約90∶10至約為60∶40的范圍時(shí)，摩擦系數(shù)是低的，而在超過所述范圍時(shí)的摩擦系數(shù)極高。特別是，當(dāng)聚乙烯樹脂與聚丙烯樹脂的混合比例為從約85∶15至約為65∶35的范圍時(shí)，可以期待獲得穩(wěn)定的摩擦性能。
實(shí)施例2及比較例1-5使用實(shí)施例1中的、按70∶30的重量比混合有均聚物的聚乙烯和均聚物的聚丙烯的復(fù)合樹脂材料。對(duì)上述復(fù)合材料再添加各8％(重量)的(片狀)滑石和碳黑(鄰苯二甲酸二丁酯油吸附，350ml/100g；比表面積800m2/100g)作為各向異性無機(jī)填料，制得柱狀的磁帶導(dǎo)柱。
為了比較起見，分別對(duì)上述復(fù)合材料僅添加如上給出的相同量的碳黑(比較實(shí)施例1)、如上給出的相同量的滑石(比較實(shí)施例2)、僅用聚丙烯(比較實(shí)施例3)、僅用超高分子量的聚乙烯(比較實(shí)施例4)、及僅用POM(比較實(shí)施例5)。從這些復(fù)合樹脂材料制得柱狀的磁帶導(dǎo)柱。
表1比較了用于VHS型號(hào)的錄像機(jī)的磁帶導(dǎo)柱產(chǎn)品的性能，其部件的模塑性、及材料成本。在比較實(shí)施例中，從POM制得的磁帶導(dǎo)柱不能完全滿足性能上的要求。從超高分子量PE制得的產(chǎn)品顯示了較好的性能，但其模塑性(批量生產(chǎn)的適應(yīng)性)較差。該二種材料的成本皆高于聚烯烴樹脂復(fù)合材料(PE+PP)。
在實(shí)施例2中，滑石(各向異性無機(jī)填料)及碳黑的結(jié)合使用改善了樹脂性質(zhì)，顯示了優(yōu)異的性能。
表
實(shí)施例3-6和比較實(shí)施例6-10以相似于實(shí)施例2的方法制得試樣。同時(shí)保持聚烯烴樹脂復(fù)合材料(PE+PP)的混合比例在70∶30，使其中所含有的碳黑及各向異性無機(jī)填料(滑石)含量變化，發(fā)現(xiàn)該材料比例和其性能之間的關(guān)系。其結(jié)果綜合示于表2。實(shí)施例3-6的摩擦系數(shù)是低的，對(duì)磁帶導(dǎo)柱及測(cè)得的磨損皆可忽略不計(jì)，其抗靜電性能最佳。在比較實(shí)施例6中，過量的無機(jī)填料增加了摩擦系數(shù)，使磁帶導(dǎo)柱硬而脆，同時(shí)，增加磁帶導(dǎo)柱及磁帶的磨損。反之，比較實(shí)施例7中過低的碳黑及無機(jī)填料的含有比例增加了摩擦系數(shù)，軟化了磁帶導(dǎo)柱，加速了它們的磨損。比較實(shí)施例8顯示，由于碳黑含量的不夠，使其抗靜電性能降低。在比較實(shí)施例9中，過量的碳黑導(dǎo)致較高的摩擦系數(shù)及磁帶導(dǎo)柱與磁帶的更高的磨損。比較實(shí)施例10使用了如圖實(shí)施例3的同樣的組份含量，但是，該實(shí)施例是以各向同性無機(jī)填料(球狀滑石)取代各向異性滑石，其結(jié)果，提高了摩擦系數(shù)，增加了磁帶導(dǎo)柱及磁帶的磨損。
表2
根據(jù)本發(fā)明的磁帶導(dǎo)柱宜用于磁帶盒中，所述磁帶盒包括二部分盒體，其盒體之一部分上設(shè)置有其上繞有一定長度磁帶的一對(duì)磁帶盤，所述盒體在其前側(cè)形成有用于卷入和卷出磁帶的開口部分。磁帶導(dǎo)柱設(shè)于該盒體部分前側(cè)的二角，與開口部分鄰接，以導(dǎo)引磁帶運(yùn)行。這些磁帶導(dǎo)柱基本上由聚乙烯和聚丙烯樹脂的復(fù)合樹脂材料制成，并含有碳黑及各向異性無機(jī)填料。這些高絕緣性的樹脂材料制得的磁帶導(dǎo)柱在長久的運(yùn)行中并不產(chǎn)生靜電，且其材料的損耗極為有限，可以低成本制造。
權(quán)利要求
1.一種用于磁帶盒中的磁帶導(dǎo)柱，所述磁帶盒包括二個(gè)盒體組配部分，其中之一的盒體上固設(shè)有繞有一定長度磁帶的一對(duì)磁帶盤；所述盒體部分在其前側(cè)形成開口，以便于磁帶的卷入和卷出；一對(duì)磁帶導(dǎo)柱鄰接所述開口部，設(shè)于該盒體部分前側(cè)的二角，其特征在于，在上述的磁帶盒中，所述的磁帶導(dǎo)柱基本上由聚乙烯及聚丙烯樹脂材料的復(fù)合樹脂材料制成，并含有碳黑和一種各向異性的無機(jī)填料。
2.如權(quán)利要求1所述的磁帶導(dǎo)柱，其特征在于，所述聚丙烯樹脂在230℃、2.16kg負(fù)荷下所測(cè)得的熔體流動(dòng)速率為5-30g/10分，所述聚乙烯樹脂比重為0.954至0.970，其在190℃、2.16kg負(fù)荷下所測(cè)得的熔體流動(dòng)速率為4-25g/10分。
3.如權(quán)利要求1所述的磁帶導(dǎo)柱，其特征在于，所述磁帶導(dǎo)柱使用60-90％(重量)的聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂的復(fù)合樹脂材料，5-15％(重量)的碳黑，及5-35％(重量)的各向異性無機(jī)填料。
4.如權(quán)利要求1或2所述的磁帶導(dǎo)柱，其特征在于，所述復(fù)合樹脂材料中的聚乙烯樹脂對(duì)聚丙烯酸酯的配合比例是在從60-90％(重量)至40-10％(重量)。
全文摘要
一種磁帶盒中的磁帶導(dǎo)柱,所述磁帶盒包括二個(gè)盒體組配部分,其中之一的盒體上固設(shè)有繞有一定長度磁帶的一對(duì)磁帶盤;所述盒體部分在其前側(cè)形成開口,以便于磁帶的卷入和卷出;一對(duì)磁帶導(dǎo)柱鄰接所述開口部,設(shè)于該盒體部分前側(cè)的二角,其特征在于,在上述的磁帶盒中,所述的磁帶導(dǎo)柱基本上由聚乙烯及聚丙烯樹脂材料的復(fù)合樹脂材料制成,并含有炭黑和一種各向異性無機(jī)填料。
文檔編號(hào)G11B23/04GK1187675SQ98103950
公開日1998年7月15日 申請(qǐng)日期1998年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月9日
發(fā)明者金田博志, 岡村昌壽, 安田浩, 土屋行宏 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社