книги из ГПНТБ / Брагинский, Г. И. Технология магнитных лент

и отсасывается на угольную рекуперацию или частично на рецир­ куляцию. Протягивание ленты через петлевую сушилку осуще­ ствляется вакуум-барабаном, конструкция которого аналогична описанной ранее. Узел намотки ленты с сухим рабочим слоем, так же как узел размотки, имеет магазин запаса, однако с противоположным принципом действия (на схеме не показан). При необходимости прекратить намотку ленту, поступающую из машины, накапливают в магазине запаса за счет увеличения расстояния между центрами

Рис. 103. Схема поливочно-сушильного агрегата с арочной сушилкой:

верхних валиков с неподвижными каретками и нижними, каретки подшипников которых имеют возможность перемещаться по напра­ вляющим. Когда намотка начинается вновь, при передвижении нижних кареток вверх запас ленты поступает на намотку и система возвращается в исходное состояние. Кроме того, на узле намотки устанавливают тормозной вакуум-барабан для создания тормозящего момента, обеспечивающего определенную плотность намотки ленты в рулоне. Торможение осуществляется тормозным электродвига­ телем.

Таким образом, узел намотки аналогичен узлу размотки как по принципу действия, так и по конструкции.

272

Агрегаты такого типа предназначены для непосредственного нанесения суспензии на основу.

Поливочно-сушильный агрегат второго типа (рис. 103) состоит из узла размотки, узла ультразвуковой мойки и сушилки, установки для разглаживания основы, узла нанесения суспензии, сушилки, каландра и узла смотки.

Такой агрегат отличается от описанного выше более высокой производительностью и хорошим качеством получаемых магнитных лент. Узел размотки 1 обеспечивает подачу основы в зону нанесения суспензии 5, а также перезарядку рулонов основы при непрерывной работе машины.Узел снабжен двумя штангами для рабочего и запас­ ного рулонов. Для регулирования натяжения основы при работе машины штанги связаны с электрическими тормозами. При пере­ зарядке штанги поворачивают при помощи специального привода на 360°. Высокая скорость работы агрегата делает нецелесообразной установку магазина запаса, который в этом случае был бы очень громоздким. Подклейка пленки запасного рулона к концу рабочего выполняется автоматически. Для этого имеется специальное устрой­ ство, состоящее из тахогенератора и фотоэлемента, выравнивающих скорости вращения рулонов, прижимной щетки и ножа для обреза­ ния основы. Управление узлом размотки осуществляют с располо­ женного рядом пульта. После узла размотки основа поступает в узел ультразвуковой мойки 2 и сушки 3. Под воздействием ультразвуко­ вых колебаний с поверхности основы удаляются частицы пыли и жировые загрязнения, уносящиеся циркулирующей в ванне подо­ гретой водой.

Отмытая и высушенная основа по направляющим валикам по­ дается на узел разглаживания 4. Узел разглаживания представляет собой систему полированных валиков. Первый разглаживающий валик обогревается изнутри маслом, поступающим из электро­ нагревателя. Основа плотно прижимается к нагревающему валику другим валиком, покрытым резиной. Затем основа поступает на охлаждающий валик, к которому также прижимается валиком, покрытым резиной. Горячий и холодный валики одновременно являются тянущими и имеют общий привод. С охлаждающего валика основа поступает на балансирующий, назначение которого — под­ держать постоянное ее натяжение. Балансирующий валик связан с регулятором числа оборотов двигателя привода разглаживающих валиков. Специальный пневматический щуп непрерывно контроли­ рует положение кромок основы и, если она при движении откло­ няется от нормального положения, воздействует на регулирующий механизм, гидравлически связанный с поворотной рамой, смещающей основу без образования на ней складок. Механизм, в свою очередь, вызывает соответствующее перемещение рамы до восстановления правильного положения основы, которое должно строго выдержи­ ваться при нанесении на ее поверхность суспензии.

В описываемой конструкции поливочно-сушильного агрегата для нанесения суспензии используют устройство 5, состоящее из филь­ еры, растрового валика, прижимного валика, покрытого резиной,

ракельного устройства (ножа и привода его перемещения), сливной емкости, а также разравнивающего и ориентирующего магнитов 6. Суспензию из расходной емкости насосом через два патронных фильтра подают в фильеру, из щели которой она попадает на поверх­ ность растрового валика. Излишки суспензии сливаются в специальную емкость, откуда снова перекачиваются насосом в расходную емкость.

После растрового валика основа с нанесенным на нее слоем сус­ пензии проходит через разравнивающее устройство, представляющее собой набор плоских постоянных магнитов, разделенных диамагнит­ ными прокладками и расположенных под углом 45° по отношению к плоскости ленты. Под воздействием магнитного поля слой суспен­ зии более равномерно распределяется на поверхности основы. Для улучшения рабочих характеристик магнитной ленты основа с на­ несенным на нее слоем после разравнивающего устройства проходит через ориентирующее частицы порошка магнитное поле, образован­ ное двумя постоянными магнитами, которые расположены один под другим навстречу одноименными полюсами на поворотной раме.

Пройдя ориентирующее устройство 6, основа, несущая слой суспензии с ориентированными частицами, поступает в сушилку 7. Сушилка выполнена в виде короба арочного типа. Она состоит из ряда секций, внутри которых расположены направляющие валики. Для компенсации температурного расширения арочная сушилка имеет несколько опорных точек, одна (передняя) закреплена не­ подвижно, остальные опоры укреплены на шарнирах. Сушилку можно условно разделить на две зоны. В первой зоне происходит испарение растворителей из слоя суспензии, во второй же протекают химические процессы отверждения (если в состав суспензии входят химически реагирующие полимеры) за счет образования простран­ ственной структуры связующего полимера.

Нагретый до 120—130 °С воздух подают противотоком к пленке. Отсасываемую паровоздушную смесь частично направляют на реку­ перацию, а оставшуюся часть — на рециркуляцию. На выходе из сушилки для создания постоянного натяжения имеется баланси­ рующий валик, связанный с приводом сушилки.

Высушенное полотно магнитной ленты сразу после сушилки поступает на каландрование. Каландр 11 составляет отдельный узел агрегата и расположен перед узлом намотки 12. Он состоит из пяти вертикально расположенных валов, поверхность двух из которых покрыта резиной. Два верхних вала с открытой поверхностью обогре­ ваются изнутри маслом, а третий такой же, расположенный под ними, охлаждается водой. Прижим валов к каландруемой магнитной ленте осуществляется гидравлической системой, которая состоит из двух цилиндров с поршнями и насоса, перекачивающего масло. Давление масла в системе поддерживается автоматически электроконтактным манометром. Валы каландра приводятся во вращение отдельным электродвигателем через редуктор. Управление работой каландра осуществляется с расположенного рядом щита. После каландрования магнитная лента поступает на узел смотки, анало­ гичный описанному ранее узлу размотки.

274

6.2.2.Подготовка поверхности основы

кнанесению суспензии

Адгезия рабочего слоя магнитной ленты к ацетатцеллго - лозной основе вполне достаточна, что не вызывает необходимости

вспециальной обработке ее поверхности. Это объясняется наличием

всоставе суспензии растворителей ацетатов целлюлозы, а также связующих полимеров, обладающих сродством к ацетатам. В случае же использования пленки из полиэтилентерефталата вопросы адгезии рабочего слоя к основе приобретают первостепенное значение.

Впервые с проблемой усиления адгезии тонких полимерных пле­

нок к полиэтилентерефталатным пленкам большей толщины встре­ тились в производстве светочувствительных материалов. Тогда же был предложен ряд способов активации поверхности основы с целью улучшения адгезии к ней светочувствительного слоя, т. е. желати­

ее поверхности можно получать покрытия из пластифицированного поливинилбутираля и мочевиноформальдегидного полимера. [3071. Для повышения адгезии полиэтилентерефталатной пленки к раз­ личным полимерным материалам рекомендуют [308] обрабатывать ее поверхность сначала винильным производным силана, способным гидролизоваться, а затем водой.

Были предложены сравнительно простые способы активации поверхности полиэтилентерефталатной пленки озонированием [309], обработкой открытым пламенем газовых горелок [3101 или в поле коронирующего разряда [311, 312], а также обработкой поверхности смесью серной кислоты с двухромовокислым калием [3131. Более сложный способ улучшения адгезии к полиэтилентерефталатной основе заключается в получении на поверхности пленки привитых сополимеров с метилметакрилатом [314].

Для усиления адгезии рабочего слоя магнитной ленты к основе применяют промежуточные слои, обладающие хорошей адгезией как к основе, так и к рабочему слою. По некоторым данным [315, 316] хорошие результаты дает применение подслоя, который состоит из полимера, полученного взаимодействием бисгидроксиэтиладипината и диэтиленгликоля с октаметилендиизоцианатом в мольных соотношениях, а также включает поликарбонат. Предлагают [3171 покрывать полиэтилентерефталатную основу 1—5% раствором не­ летучего полиамина, содержащего не менее двух первичных или вторичных аминогрупп (гексаметилендиамин, .w-фенилендиамин, те­ траэтиленпентамин). Затем на этот слой сразу же наносят второй, состоящий из смеси диизоцианата с эластомером, способным реагиро­ вать с изоцианатными группами. После сушки в течение 10—15 мин на подслоенную основу наносят суспензию магнитного порошка в растворе связующего полимера.

Возможно подслаивание полиэтилентерефталатной основы нанесе­ нием на ее поверхность полиэтиленгликольадипината, содержащего

ü .l—8% свободных гидроксильных групп, в смеси с наполнителями и с полиизоцианатом (1,5-нафтилизоцианат) в соотношении 2 группы NCO на 1 группу ОН [318]. Отечественные исследователи [319] разработали подслой, в состав которого входит сополимер терефталевой кислоты, этиленгликоля и диэтиленгликоля. В качестве иленкообразующего вещества для подслоя используют также пер­ хлорвинил, сополимер винилхлорида с винилацетатом, сополимер винилиденхлорида с акрилонитрилом. Для обеспечения электро­ проводности магнитной ленты в состав подслоя могут быть введены электропроводящие добавки.

Нанесение подслоя на основу производят купающим или набра­ сывающим валиком в специальных кюветах (рис. 104). Для обеспе­ чения постоянной толщины слоя 1 мкм) предусмотрен постоянный проток раствора, что делает также возможным сохранение постоянства

более проста, однако нанесение тонких слоев при помощи набрасыва­ ющего валика технически более оправдано, так как позволяет регу­ лировать процесс изменением числа оборотов валика. Постоянство уровня раствора подслоя в кювете обеспечивается перетоком из­ лишка раствора через ограничительные перегородки. Подслойные кюветы устанавливают на поливных машинах перед узлом нанесения суспензии магнитного порошка на таком расстоянии, чтобы при подходе подслоенной основы к этому узлу подслой успел высохнуть.

К некоторым типам магнитных лент, в частности к лентам для вычислительной техники и инструментальной записи, предъявляют особо высокие требования в отношении чистоты рабочего слоя и отсут­ ствия на нем дефектных мест. В этом случае предусматривают допол­ нительную очистку поверхности основы до нанесения на нее подслоя и суспензии. Устройства для очистки могут быть выполнены в виде отдельных аппаратов или в виде узла, включенного в конструкцию

276

поливной машины. По принципу действия такие устройства раз­ деляют на механические, моющие, комбинированные (включающие механическую обработку поверхности основы с последующей обра­ боткой моющей жидкостью) и ультразвуковые.

Наибольший интерес представляют ультразвуковые очистители, включаемые обычно в виде отдельного узла в конструкцию машины для нанесения суспензии магнитного порошка на основу (рис. 105). Узел ультразвуковой очистки состоит из резервуара 6, изготовлен­ ного из нержавеющей стали. Резервуар имеет входной и выходной патрубки для циркуляции моющей жидкости. На дне резервуара расположены ультразвуковые излучатели 5, питающиеся от генера­ тора с частотой 25 кГц. Моющая жидкость поступает в резервуар

1 — бак для моющей жидкости; 2 — насос; з — электроподогреватель; 4 — патронные фильтры; 5 — ультразвуковые излучатели; в — моечный резервуар; 7 — разбрызгивающие сопла; 8 — воздушные сопла; 9 — отжимные валики; 10 — сушилка.

из установки, состоящей из бака 1, центробежного насоса 2, электро­ подогревателя 3 и двух патронных фильтров 4. Основа орошается через два разбрызгивающих сопла 7 с регулируемой щелью. По­ стоянство уровня моющей жидкости в резервуаре регулируется при помощи поплавка. По мере уноса и испарения моющей жидкости

ее количество пополняется свежей. Циркуляция моющей жидкости

врезервуаре обеспечивается центробежным насосом, причем в цир­ куляционную систему включается фильтр. Избыток жидкости уда­ ляется из резервуара через два сливных патрубка и, пройдя через электронагревательную установку, вновь возвращается в резервуар. Постоянство температуры обеспечивается автоматически электрон­ ным регулятором. После резервуара с моющей жидкостью основа проходит между двумя отжимными валиками 9 и обдувается через щелевые сопла 8 воздухом, удаляющим с ее поверхности основную часть жидкости. Затем она попадает в зону высушивания 10, рас­ положенную между моечным резервуаром и разглаживающим

277

устройством. В качестве моющей жидкости применяют дистилли­ рованную воду, которая содержит смачиватели, способствующие образованию пены, или смесь растворителей.

В последнее время, например, для лент, используемых в теле­ видении и радиовещании, а также вычислительной технике, на про­ тивоположную рабочему слою сторону основы наносят специальный защитный слой. Этот слой обычно выполняет несколько функций: снимает заряды статического электричества, защищает основу от износа, обеспечивает быстрый запуск и остановку магнитной ленты в аппаратах записи и воспроизведения. В качестве связующего полимера используют обычно такие же вещества, как и для суспензии магнитного порошка. Для придания антистатических свойств вводят электропроводящие добавки, например сажу. Для придания защит­ ному слою фрикционных свойств добавляют наполнители — пиг­ менты, в качестве которых могут быть использованы двуокись титана или немагнитная окись железа, а также ряд других окисей. При­ готовление суспензий для защитного слоя проводится на том же оборудовании, что и для суспензии магнитного порошка.

6.2.3. Устройства для нанесения суспензии на основу

Одним из первых устройств для нанесения суспензии на основу была мажущая фильера (см. рис. 48). Суспензия в фильеру может подаваться самотеком через фильтры-ловушки из напорного бака., установленного выше уровня фильеры, или принудительно под давлением, создаваемым насосом. Если суспензию подают само­ теком; то приемный патрубок фильеры устанавливают в ее центре. По бокам фильеры имеются патрубки для слива суспензии. Необ­ ходимый уровень суспензии обеспечивается регулированием ее коли­ чества, циркулирующего в системе. Проточную суспензию собирают в специальные емкости, из которых затем перекачивают в смеситель для корректирования ее вязкости и повторного использования. Такой способ обладает существенными недостатками, заключа­ ющимися в том, что при малых скоростях перемещения суспензии проявляются ее тиксотропные свойства, она частично структури­ руется и образуемый такой суспензией рабочий слой обладает не­ равномерной поверхностью, что в свою очередь ухудшает частотную характеристику и другие рабочие характеристики магнитной ленты. Кроме того, в напорном баке и в фильтрах-ловушках возможны агрегирование и седиментация частиц порошка, приводящие к попа­ данию агрегатов частиц в рабочий слой.

Более совершенный способ подачи суспензии в фильеру с по­ мощью насоса предъявляет особые требования к конструкции филь­ еры. В этом случае фильера (рис. 106) представляет собой закрытую емкость из нержавеющей стали. Ее внутренняя полость имеет цилин­ дрическую форму. Вдоль образующей цилиндра расположена щель шириной 0,6—1 мм для выхода суспензии. Со стороны щели по всей длине фильеры делают сферическую расточку, радиус которой соот­ ветствует радиусу валика, прижимающего основу к фильере. По-

278

верхностн расточки и фильерного валика тщательно притирают друг

тивление течению. На корпусе поливной машины фильеру с валиком

распространенный в полиграфической промышленности. Метод заключается в том, что красящий пигмент

находится в углублениях печатающего тела, в отличие от методов высокой и плоской печати, при которых пигмент располагается на

ведется печать, краска переходит из углублений печатающего тела на поверхность под действием сил смачивания. В углублениях печа­ тающего тела остается лишь незначительная часть краски, что

279

обусловлено капиллярными явлениями. Глубокую печать широко применяют в полиграфии при использовании так называемых роле­ вых ленточных машин, в которых бумага поступает на печатающее устройство в виде ленты и уже после печати разрезается на соот­ ветствующие форматы. Этот метод позволяет наносить изображение на не впитывающие краску прозрачные подложки.

При глубокой печати (рис. 107, б) элементы печатной формы расположены ниже пробельных элементов, что обусловливает сле­ дующие основные особенности глубокой печати, отличающие ее от высокой и плоской: в процессе печатания краска наносится не только на печатающие, но и на пробельные элементы формы, поэтому перед получением оттиска краска с пробельных участков должна быть тщательно удалена; для получения оттиска с формы глубокой печати необходим значительно больший контакт между формой и подложкой, чем при других способах печати. Увеличение давления

Рис. 107. Способы печати:

требуется для некоторого вдавливания подложки в углубления печатных элементов, что обеспечивает более полное перенесение краски из углублений формы на подложку.

Таким образом, принцип глубокой печати заключается в том, что изображение разбивается на большое число малых по размеру ча­ стей — растр. В этом случае очень важно отношение ширины про­ бельных элементов к ширине питающих. Оно должно быть таким, чтобы создать достаточно надежную опору ножу (ракелю), удаля­ ющему краску с пробельных элементов, и в то же время обеспечить максимальный перенос краски с печатающего тела на подложку. Печатающие элементы формы глубокой печати могут иметь различ­ ную глубину и ширину, определяемые необходимой тональностью изображения. В местах, соответствующих темным участкам изобра­ жения, печатающие элементы углублены больше, в светлых уча­ стках — меньше.

При использовании метода глубокой печати в технологии маг­ нитных лент вопрос тональности не имеет никакого значения, так как слой суспензии, наносимый на основу, должен обладать совершенно одинаковой толщиной по всей ее поверхности. Это определяет требо­ вания, предъявляемые к растру печатающей формы. Печатающие

280

элементы формы глубокой печати в этом случае должны иметь строго одинаковые размеры. Кроме того, растр должен иметь максималь­ ное число печатающих элементов на единицу поверхности, что

увеличивает число контактов и способствует более равномерному переходу суспензии со всех участков печатной формы. Известно устройство для нанесения суспензии на цолимерную основу, печатной

281