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

на нагревание основы; испарение растворителей из слоя суспензии; потери тепла в окружающую среду.

1. Расчет тепла, расходуемого на нагревание основы. Количество основы, поступающей на сушку, G0 (в кг/ч):

Go = г'о^оЬоРо = 2400 • 26 -10-6 - 0,615 - 1350= 52

Расход тепла на нагревание основы Q0 (в ккал/ч):

<?ю= G0C0 (Го - T’o -= 52 • 0,23 • 25= 300

Так как на нагревание основы расходуется очень незначительное количество тепла, то в дальнейшем его можно не учитывать.

2. Расчет тепла, расходуемого на испарение растворителей из слоя суспензии. Количество суспензии, наносимое на основу, Gc

(в кг/ч):

Gc = r£r= 2400-0,016= 40

Количество растворителей (в кг), необходимое для приготовления 40 кг суспензии:

бутилацетата G6_а = 40 • 26/100= 10,4

этилацетата G3. а = 40 • 40/100= 16

Расход тепла на испарение растворителей ()1р (в ккал/ч):

<?ір=<?б. аГб. а?1 + 0э. ат э. а<71= М,4 -85 - 0,4+ 16 -86,2 -0,4 «*890

3. Расчет потерь тепла в окружающую среду. Поверхность короба,

292

Так как стенка короба состоит из двух слоев белой жести и про­ слоек из асбеста и дерева, то коэффициент теплопередачи К х [в ккал/(м2-ч• °С)] можно найти из выражения:

1

Потери тепла коробом в окружающую среду Qln (в ккал/ч):

или GlB (в м3/ч):

2 2 6 3

1 7 5 4

1,29

При расчете следует учесть возможность подсоса окружающего воздуха в короб, а также некоторый запас для увеличения скорости движения основы в машине. Поэтому для предварительной зоны сушки выбираем вентилятор с производительностью 3000 м3/ч.

293

3. Общее количество тепла, расходуемое в струйной зоне сушки, Q 2 (в ккал/ч):

<?2 = <?2Р + <?2п = 1158 + 4454= 5612

4. Количество необходимого нагретого воздуха G2b (в к г / ч ):

или G2b (в м 3/ ч ):

4767

1,29

3620

Учитывая нагрев основы магнитной ленты, возможность подсоса наружного воздуха, перехода нагретого воздуха в другие зоны сушки, а также запас для увеличения скорости движения пленки в машине, производительность вентилятора целесообразно принять

9000 м3/ч.

З о н а д о с у ш и в а н и я . В зоне досушивания тепло рас­ ходуется на испарение растворителей и на потери тепла в окружа­

3. Общее количество тепла, расходуемое в зоне досушивания, Q3 (в ккал/ч):

Qs = <?зр+ <?зп= 187 + 2667 = 2854

4. Количество необходимого нагретого воздуха G3s (в кг/ч):

или G3B (в м 3/ ч ):

2400 = 1860

1,29

294

7. ОТДЕЛКА МАГНИТНЫХ ЛЕНТ

Завершающей стадией производства является совокупность ряда операций, которые придают полуфабрикату, поступающему с по­ ливных машин, вид законченной стандартной продукции. Не­ смотря на то, что эти операции носят чисто механический характер, они во многом определяют качество готовой магнитной ленты. От­ делка предусматривает улучшение поверхности рабочего слоя, резку на полосы соответствующего размера, перемотку и упаковку. По­ скольку к различным типам магнитных лент предъявляют разные требования, операции отделки могут видоизменяться, приобретая, например, особо важное значение для лент, используемых в телевиде­ нии, вычислительной технике и точной (аналоговой) записи.

7.1. КАЛАНДРОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ЛЕНТ

Рабочий слой магнитной ленты всегда имеет микроскопи­ ческие неровности, которые нарушают контакт между лентой и маг­ нитными головками, что приводит не только к ухудшению рабочих характеристик ленты,

но также к увеличению ее абразивности. Возникновение микроскопических неров­

ностей обусловлено наличием агломератов магнитного порошка в суспензии вследствие недостаточно удовлетворительного дисперги­ рования порошка и фильтрования. Агломе­ раты образуются также при хранении и транспортировании к поливному устройству суспензии магнитного порошка, обладающей тиксотропными свойствами. Микроскопиче­ ские неровности могут также возникать в процессе испарения растворителей при фор­ мовании рабочего слоя и при ориентиро­ вании частиц магнитного порошка.

Известно два пути улучшения качества поверхности рабочего слоя — шлифование и каландрование.

Шлифование осуществляют двумя способами. Один из них за­ ключается в трении одного или нескольких участков лент, движу­ щихся навстречу друг другу. Такой способ приемлем только тогда, когда шероховатость поверхности рабочего слоя велика. Его недо­

296

статками являются малая эффективность, повышенная нагрузка, приводящая к деформации ленты, и, наконец, выделение большого количества образующейся пыли. Второй способ шлифования состоит в обработке поверхности рабочего слоя быстро вращающимися металлическими и пластмассовыми щетками или абразивными кру­ гами.

Преимущество шлифования в простоте его осуществления. Для этой операции не требуется специального оборудования (шлифование можно совместить с другой операцией отделки, например с разреза­ нием рулона ленты на блоки). Шлифование не требует больших затрат энергии. Однако большое количество пыли, выделяющейся при шлифовании и оседающей на поверхности рабочего слоя, исклю­ чает применение этого способа при изготовлении высококачественных магнитных лент.

В настоящее время для улучшения качества поверхности рабочего слоя магнитных лент используют каландрование, заключающееся в пропускании широкого полотна ленты через батарею чередующихся металлических и эластичных валов. Применение наряду с металли­ ческими валов, поверхность которых покрыта эластичным матери­ алом, обеспечивает равномерное каландрование ленты как по длине, так и по ширине полотна.

При каландровании давление от одного вала передается на дру­ гой, в результате чего эластичное покрытие несколько деформируется и контакт между валами проходит по площадке шириной 2h (рис. 110). Деформация поверхности эластичного вала до некоторой степени уменьшает давление на ленту при каландровании, однако это ком­ пенсируется менее высокими требованиями к точности изготовления валов и равномерностью давления по длине и ширине ленты. Ширина площадки каландровании зависит от величины прилагаемого дав­ ления, модуля упругости материала покрытия эластичного вала, толщины эластичного слоя и диаметра валов.

Давление на валы каландра можно определить исходя из его конструктивных особенностей. Давление, которое испытывает лента, также можно высчитать аналитически. Давление Рх, действующее между валами на расстоянии х от центральной точки контакта, выражается следующей формулой:

X h

где Р г — давление на 1 см длины вала.

Максимальное давление (в точке контакта валов) можно опре­ делить по формуле:

Это уравнение применимо для полностью эластичного вала (тол­ щина покрытия В » К) и коэффициента Пуассона а = 0. Оно может быть также использовано для тонкого сплошного эластичного вала (В = 2h) и значений коэффициента Пуассона о = 0 -ь 0,5. Из

297

уравнения (94) можно рассчитать давление, действующее между ва­ лами каландра, силу прижима и среднюю ширину площадки кон­ такта.

При проектировании каландров используют выражение:

стичного и металлического вала; Е — модуль Юнга (для эластичного вала с бумажной набивкой и для обрезиненного вала с твердостью резины по Шору ~95 Е ^ 125 кгс/мм2).

Выражение (95) действительно для валов с эластичным покры­ тием, по толщине превышающим во много раз величину площадки контакта (В » h).

с

Для тонких эластичных валов справедливо выражение:

где С — поправочный коэффициент, зависящий от соотношения h/2B. Зависимость коэффициента С от отношения площадки контакта

к толщине эластичного слоя вала (h/2B) приведена на рис. 111. Ширину площадки каландрования можно с приемлемой точ­

ностью определить практически. Для этого между валами вставляют лист писчей и копировальной бумаги и нагружают каландр заданным усилием. После этого измеряют ширину отпечатка на писчей бумаге, которая соответствует площадке каландрования 2h.

С одной стороны, свойства магнитных лент зависят от режима каландрования, с другой стороны — режимы каландрования раз­ личны для разных типов лент. Режим каландрования в основном определяется состоянием рабочего слоя лепты, его твердостью, тем­ пературой размягчения связующего полимера. Подбор оптимального режима каландрования и его поддержание затруднены из-за отсут­ ствия надежного контроля и регулирования температуры валов. Поэтому режим выбирают на основании испытаний, в процессе которых определяются рабочие характеристики и физико-механи­ ческие свойства образцов магнитной ленты, полученной при раз­ личных режимах каландрования. Кроме того, для правильного подбора режима необходимо знать закономерности влияния про­

298

цесса каландрования на характер изменения свойств магнитной ленты.

Обычно объемное наполнение рабочего слоя ленты порошком составляет 60—70% от теоретического. Таким образом, рабочий слой ленты имеет пористую структуру. В процессе каландрования он уплотняется, что приводит к увеличению объемной концентрации магнитного порошка (рис. 112): чем больше порошка содержит рабочий слой, тем больше он уплотняется при каландровании. С уве­ личением объемной концентрации магнитного порошка в рабочем слое улучшаются свойства магнитных лент. Эффективность этого явления увеличивается с возрастанием температуры каландрования. Однако при выборе температуры необходимо учитывать ее воздействие на физико-механические свойства ленты.

После высушивания рабочий слой ленты имеет шероховатую поверхность. При каландровании микронеровности поверхности почти полностью сглаживаются, остаются лишь плавные колебания профиля толщины рабочего слоя, определяемые качеством обработки валов каландра. При хорошем качестве поверхности валов эти коле­ бания профиля практически не оказывают влияния на свойства магнитных лент. Кроме того, при каландровании уменьшается в не­ сколько раз абразивность ленты, обусловленная микрошерохова­ тостью поверхности рабочего слоя.

Уплотнение и сглаживание рабочего слоя приводит к улучшению отдачи на высоких частотах или к увеличению допустимой продоль­ ной плотности записи. Увеличение объемной концентрации магнит­ ного порошка несколько улучшает также отдачу на низких частотах и нелинейные искажения. При каландровании в результате уплот­ нения рабочего слоя уменьшается его толщина, что несколько умень­ шает величину оптимального тока высокочастотного подмагничивания.

Ниже приведены результаты опытов по изучению влияния калан­

299

В зависимости от формы кристаллов порошка степень уплотнения рабочего слоя различна. Рабочий слой, содержащий кристаллы игольчатой формы, более рыхлый и его уплотнение намного больше, чем для слоев из порошков с кубической формой кристаллов. С уплот­ нением рабочего слоя повышается чувствительность ленты, особенно для порошков с игольчатыми кристаллами.

Таким образом, каландрование, улучшая ровность и глянцеви­ тость поверхности рабочего слоя, повышая его твердость и уменьшая шероховатость, улучшает рабочие характеристики ленты. Наряду с этим еще раз отметим, что изменения указанных параметров маг­ нитных лент в результате каландрования в большой степени зависят

мерность процесса, которая на практике достигается редко. При каландровании неизбежны колебания профиля рабочего слоя. Если эти колебания превышают определенную величину, то они усиливают неравномерность чувствительности и модуляционный шум. В этом случае необходимо производить доводку валов. Обычно в процессе эксплуатации наибольшему разрушению и деформации подвержена поверхность валов, имеющих эластичный слой. Если эластичное покрытие изготовлено из бумажной или ватной набивки, то не­ значительные деформации выравнивают путем увлажненной об­ катки. При использовании валов с эластичным покрытием из спе­ циальных сортов резины дефект устраняют шлифованием поверхности вала.

Каландрование ленты можно производить как одновременно с нанесением рабочего слоя (каландр — один из узлов поливной

300

лент, по конструкции идентичны описанному и отличаются только числом валов в батарее.

Распространение получили суперкаландры с числом валов в бата­ рее от 5 до 10. Приведем описание одной из конструкций супер­ каландра, схема заправки которого показана на рис. ИЗ. Аппарат представляет собой батарею валов, смонтированную на массивной станине. Станина состоит из двух литых чугунных стоек коробчатого сечения. Между собой стойки соединены двумя связями. В нижней части станины имеются обработанные горизонтальные площадки для установки корпусов подшипников нижнего вала. В верхней части станины расположены приливы для крепления цилиндров гидроустройства. Станина крепится на фундаменте с помощью бол­ тов. В верхней части станины монтируются балки для тельферов.

Батарея состоит из четырех металлических и трех набивных валов. Металлические валы изготовлены из отбеленного чугуна с толщиной отбеленного слоя 15—20 мм. Нижний и верхний валы бомбированы, т. е. в середине выпуклые. Все металлические валы имеют сверления, по которым подается пар для нагревания или вода для охлаждения. Набивные валы состоят из прочного металлического сердечника, на который набирается и напрессовывается набивка из бумаги или другого материала. Для уплотнения поверхности набивки и повышения ее твердости валы подвергаются обязательной обкатке в собранном виде на каландре. Нижний вал батареи смонти­ рован на самоустанавливающихся сферических роликовых подшип­ никах. Корпуса подшипников устанавливаются подушками на осно­ вание станины каландра. Средние и верхний валы также смонтиро­ ваны на самоустанавливающихся сферических подшипниках. Корпуса подшипников валов крепятся к вертикальным Т-образным направляющим станины и могут свободно перемещаться в вертикаль­ ной плоскости. При необходимости замены любой вал с корпусами

иподшипниками может быть снят со станины. К корпусам подшип­ ников крепятся арматура для охлаждения, кронштейны для огра­ ждения валов и пять направляющих валиков. Через приливы кор­ пусов подшипников проходят резьбовые тяги, служащие для подъема

иразъединения валов при неработающем каландре.

Для обеспечения необходимого прижима а также подъема валов каландр оснащен механизмом прижима. В верхней части станины с помощью гаек крепятся два гидравлических цилиндра, поршни которых своими штоками соединены через муфту с корпусами под­ шипников верхнего вала. В нижнюю и верхнюю полости цилиндра подается масло. На каландре предусмотрен ручной прижим и подъем валов. Устройство для этого состоит из маховика и винта, соеди­ ненного со штоком цилиндра и корпусом подшипника верхнего вала. Для заправки магнитной ленты на каландрование служит узел размотки, который расположен в верхней части каландра вблизи верхнего вала. Узел размотки крепится к станине двумя кронштей­ нами и состоит из двух подшипников, штанги и тормоза. Один из

301