专利名称：柔性可调平整刀的制作方法
发明的领域本发明涉及采用照相影印涂膜技术来涂覆磁性涂层及其背面涂层、以制造磁性录音介质的系统。更具体地说，本发明涉及用于平整照相影印及其它方式涂层的系统。
发明的
背景技术：
大多数磁性录音介质的磁性涂层系由有机粘合剂中细小的磁性微粒涂层所组成。该磁性微粒的最大尺寸一般小于1μm。磁性涂层具有均匀的厚度，其厚度一般小于1.0密耳(25μm)，并且不应产生诸如气泡、条纹、以及微粒聚结之类的缺陷。该涂层可用如美国专利3,761,311号所揭示的直接照相影印涂覆器来涂覆。这个专利指出在基片(backing member)上的涂层显著蒸发之前，涂层上的花纹(pattern)(来自于照相影印滚筒)可用一柔性的平整刀、如已知的刮平器来平整。该专利没有解释柔性平整刀的操作，也没有给出任何有关它结构的信息。
使用传统的直边平整器，要在基片于托辊之间的自由的短距离内移动的平整位置上不将基片弯曲而消除薄涂层基片上的照相影印花纹是很困难的。任何的弯曲将导致涂层厚度的不均匀、应力损伤、以及与降低高级磁带产品性能相关的缺陷。这无论是对于磁性涂层还是对于某些使用粘合剂系统中的碳黑微粒、用以便改善传导性、流动性、气体排出(bleed)、弯曲特性和其它特性的背面涂层来说都是事实。有必要控制在平整点上基片的不稳定性，并且已知有了几种改进型刮平器。
在一种类型中，刮平器是一后随的柔性平整刀，该平整刀在被夹紧在平整组件中之前要预先使胶片最初平直的边缘在薄片的横向方向上做成褶皱或弓形挠曲，这种类型的刮平器揭示在由本发明的代理人在1994年8月22日递交的申请号为08/293,481的美国专利之中。这种支承平整杆是一平直刚性的矩形片，并具有一平直且未变形的、与薄片的移动方向垂直正交的外边缘。为了实现弓形挠曲并减少薄片的褶皱或波纹，使用了第二片弧形的(curved)柔性胶片28。由此而得到的形状在基片上产生了张力的变化，展平了由聚酯薄片以及其它被张紧的基片往往会在两个托辊之间形成的张力槽。这就能提高平整质量。虽然起皱胶片的方法对于厚度大于10-12微米的聚酯基片常用磁带产品是有效的，但对基片厚度仅为8微米或者更小基片的薄型产品，此方法得不到想要的结果。
在另一个申请号为08/293,481的美国专利中所揭示的刮平器中，一具有弧形边缘的柔性聚酯胶片放置在都具有平直的边缘的一刚性支承片和一平整胶片之间，或者被夹紧在该刚性支承片的顶端。在其任一种结构中，该弧形边缘将该平整胶片朝薄片中心弓形挠曲，并且甚至能减小位于仅有4和8微米之间厚度的基片上的皱纹。这种系统的一个缺点是它无法较易地调节不同的弓形挠曲的大小。最佳的弓形挠曲的大小取决于诸如涂层厚度、速度、以及粘度之类的涂层状况，取决于诸如厚度、模数(modulus)之类的基片特性，还取决于从托辊到托辊间的基片质量的变化。
日本的文献50-22835探讨了平整用照相影印涂层技术涂覆的磁性微粒的湿涂层。它所谈的是塑料胶片的平整片，该平整片除了对角之外还具有弧形或者平直的工作边。这两种类型与矩形片相比改善了平整性能。该文献还包括更薄的平整片，由于一更薄的平整片能更好地与被涂覆的基片相接触，所以这种更薄的平整片更为有效。这些结构设法引起张力的变化，并可同样有效地在平整点上展平基片。然而，一个主要的缺点在于，它必须将聚酯胶片切割成弧形或者倾斜的形状，而这样做易于引起毛刺或者其它的边缘缺陷，这种缺陷将产生条纹或者其它的涂层裂纹。
4,547,393号美国专利揭示了一种用于平整高粘性溶液涂层的柔性片。一柔性片在涂层受到磁场的同时进行平整。这种柔性片的厚度为4到120微米。该柔性片可安装在一支架上，该支架的位置可以防止在片上形成纵向线条或者条纹。当柔性平整片安装在一托辊上时，在平整区域上平整片的接触面积可通过转动辊来进行调节，通过调节接触面积可以防止在片上产生纵向线条或者条纹。
4,870,920号美国专利采用一种刚性平整杆来平整磁性微粒的湿涂层。使用了一种具有一光滑面的不易弯曲的杆形或者可变形的片形部件。它也可以采用柔性片与杆的组合形式。
这最后两个专利不能做到使薄片规格(gauge)的基片在平整点上明显地稳定化。4,995,339号和5,042,442号美国专利采用了一种空气喷嘴系统或者隆起的(crowned)的托辊，以将薄基片稳定在液体轴承(fluid-bearing)涂覆模上移动。在这些原理可被用于后随柔性平整刀进行平整时，它们非常复杂，且相当不灵活。
日本文献60-57387采用了一种固体(solid body)平整器3来平整磁性微粒的湿涂层。
发明的概述本发明可连续平整在一纵向移动基片上的湿涂层。这种设备包括一具有第一和第二横向端、一第一纵向端以及一第二纵向端的柔性胶片。该第二纵向端是固定的。该第一纵向端与基片上的湿涂层保持接触，并顶着该湿涂层刮削。该柔性胶片挠曲，以形成一位于第二纵向端和第一纵向端与涂层的接触点之间的弧形。邻近第一纵向端的胶片沿着在第一和第二横向端之间延伸的直线、朝着基片挠曲。挠曲的大小在涂覆期间是可调节并可改变的，用以调节第一纵向端的曲率半径。
一支承平整杆或者具有或不具有一尖角边的一圆形杆可将柔性胶片夹持在位置上，并用胶片紧压住湿涂层。该支承平整杆或者圆形杆的挠曲与调节可由一单个元件来执行，诸如一螺钉，或者由多个元件来执行。
在另一个实施例中，使用了一具有第一和第二横向端的圆形杆，而没有使用柔性胶片。
该设备可用于连续平整一薄片上的磁性微粒与粘合剂的湿涂层，也可用于平整背面涂层。
附图的简要说明
图1是一种采用本发明的平整刀的、用于连续地给一薄片提涂覆涂层的直接照相影印设备的示意图。
图2是图1所示的平整刀的俯视图。
图3是图2所示的平整刀的剖视图。
图4是当平整刀在操作中弯曲成弓形时的立体图。
图5是平整刀的另一种实施例的剖视图。
图6是可用于在图6所示平整刀上之刀杆的剖视图。
图7是平整刀的另一种实施例的剖视图。
图8是平整刀的另一种实施例的俯视图。
详述所提出的未被证实的平整装置及方法可消除(remove)诸如那些磁性分配涂层及具有碳黑微粒和粘合剂的背面涂层在薄型规格的聚酯片上的所造成的那种照相影印花纹。一柔性聚酯胶片包裹在一支承刀上，用以消除如在标准“刮平”(drag-smoothing)技术中的照相影印花纹。取代传统片状支承刀的是一种柔性刀杆，这种刀杆可弯曲成弓形并可作在线(on-line)调整，以消除或者减小基片的横向(cross-web)翘曲的不稳定性。这改善了诸如涂覆在薄基片上的薄磁性层之类的照相影印涂层的质量，例如涂覆在只有3-8微米厚的极薄的聚酯片上。
参阅图1，一直接照相影印涂覆器的涂料池10连续地提供磁性微粒和粘合剂的液态涂料12。该涂料采集在照相影印辊14的细槽内，一刮浆刀16刮削着该照相影印辊的细槽，以便基本上只剩少量的物质残留在细槽内。一弹性辊18用一柔性薄片20紧压住照相影印辊14，该照相影印辊14以相同的速度、相同的方向带动弹性辊18和薄片20。因此一湿涂层22(采集物(pickout))以一种照相影印细槽的镜象形式形成在薄片20上。
如图所示，当薄片20从位于照相影印辊14和弹性辊18之间的间隙移出时，该薄片基本上是水平移动的。接着，它未涂覆的表面接触到了一出料(take-off)辊24，该出料辊是可以垂直调节的，以便提供一其大小从-20°到45°的出料角α，该出料角α是与连接着照相影印辊14与弹性辊18的中心线垂直正交的直线所成的角度。有时候，通过出料角α的细小调节可以消除采集物中较小的缺陷。在涂层中的挥发性媒液显著的蒸发之前，湿涂层的花纹由一柔性平整胶片28的后随部分26来平整，该后随部分沿涂层的整个宽度延伸。该柔性胶片的另一端用一平整组件30固定(见图2及图3所示)。被涂覆的薄片20经过磁铁34之间，以使磁性微粒实际上排成直线，并通过一刮削辊36来加速移动该薄片，由此在薄片20内形成一后向张力。然后，该薄片20经过一干燥箱，以便干燥涂层。
如图3所示，平整胶片28紧压住薄片20。一具有凸出的外边缘42的支承平整杆32由连接至平整组件30的支承件44夹持，例如，这可以通过夹紧来夹持该支承平整杆。当它被卸下时，该外边缘42是平直的。该胶片可具有3-5密耳的厚度，并延伸出杆大约0.25-1.5英寸(0.63-3.81厘米)。杆边缘42促进了薄片与杆表面的光滑分离。
在操作中，平整杆32由一精密螺钉46来加载。该螺钉46具有一较大的头部(knob)48，以便可以简单并快速地在线调节弓形挠曲的大小。使用刻度盘指示器或者类似的装置可以测量密耳级的挠曲。虽然如图所示，支承杆32的挠曲与未挠曲的薄片路径垂直正交，但是支承杆32的挠曲可与薄片路径垂直正交、与薄片路径平行、或者两者之间可呈任何的角度。当加载时，边缘42呈现一种弯曲的或者“弓形的”形状(如图4所示)。平整组件30用胶片28紧压住薄片20上的涂层。这使得胶片与薄片20形成了一会聚的弧形楔形物(wedge)，并使后随部分26顶着薄片上的湿涂层刮削。
在图示的实施例中，使用了螺钉46，但是也可使用包括多个螺钉的其它可调节的加载装置。为了允许在整个涂层宽度上进行自由的弓形挠曲，平整杆32具有狭槽50，在狭槽50的地方，该平整杆由肩状螺栓52固定至支承件44。一夹紧片54顶着组件30夹持着柔性胶片28。在先将组件连接在一起之后，胶片基本上是平直的，并且其后随部分26与卸载的平整杆32平行。这样造成在中心加载时，在端头附近形成更弯曲的形状，这将提高平整的效率。这种改进设计的效率已在试验中证明了，该试验中以12英寸、标准规格为18的带子涂上了16微寸厚的背面涂层，而没有任何明显的下行(down-web)条纹。
平整组件30连接至一固定架56，该固定架在平整操作中可调节到微米级的精度。它可以进行水平或者垂直调节，并且在为了使胶片28基本平行并穿过湿涂层22而在保持夹紧片54的同时，该固定架是可枢轴转动的。操作人员可用位置或者角度的较小的调整来调节柔性胶片的弧形楔形物(wedge)部分的曲率半径，即该胶片绕着平整杆32的边缘42挠曲的曲率半径。
在图3所示的平整组件中，外边缘42是成尖角的、稍稍有些圆形的、或者在薄片的移动方向上斜切的，并在它弯曲的时候，对于柔性胶片的曲率半径没有本质上的影响。取而代之的是，曲率半径是由作用在柔性胶片上的机械力和流体动力造成的，该柔性胶片依次根据操作人员对于固定架56的位置或者角度的调节而变化。
这种调节可以防止那些可能出现在已平整涂层中的缺陷重现。最好，操作人员可以调节直边的位置，以便将曲率半径变成0.03至0.5英寸(0.075至1.25厘米)。倘若曲率半径实质上小于0.03英寸，则柔性胶片可能会刮落部分的涂层22。另一方面，倘若曲率半径实质上大于0.5英寸(1.25厘米)，则湿涂层可能不会被平整成为基本上无缺陷(imperfectiona)的状态。
柔性胶片28的后随部分26可刮削湿涂层0.25至30英寸(0.6至75厘米)的长度。较佳的刮削长度为0.5至2英寸(2至5厘米)。低于此范围，存在着这样一个危险，即胶片可能不会平整涂层，从而使其不能具有均匀的厚度，并且不能成为基本上无缺陷的状态。高于此范围，则刮削的长度可能很大，以至于在平整杆32的上游的薄片20内产生不希望有的较大的张力下降。
图4所示为在操作中的弓形挠曲平整杆的立体图。当薄片20经过后随部分26时，平整杆32的弓形挠曲基本减小并能彻底消除薄片20内的褶皱与波纹。这避免或者至少减小与薄片褶皱与波纹有关的涂层的不均匀性。与不可调节的系统相比，本系统能够更有效地减小薄片褶皱或者波纹，尤其是在靠近(toward)薄片的两边。当涂层较宽(大于15厘米之宽)或者当薄片较窄(小于12微米之窄)时，弓形挠曲的平整杆的好处尤其重要。与不可调节的弓形挠曲的平整杆相比，可调节的弓形挠曲平整杆的一个主要的优点在于，一名熟练的操作人员可方便地在手轮(fly)上调节弓形挠曲的大小，以便对各种不同质量或厚度的薄片筒料(roll)得到最佳的涂层质量。
出料辊24使薄片改变方向后穿过位于上游托辊58和下游托辊60之间的短距离(如图1所示)。较佳的是，该薄片移动位于上游托辊和沿着柔性胶片28首次接触湿涂层的线路之间0.25至6英寸(0.6至15厘米)的距离。倘若那段距离小于0.25英寸(0.6厘米)，则上游托辊的缺陷可能将缺陷带入到湿涂层22内。倘若那段距离大于6英寸(15厘米)，则该薄片在它被柔性胶片28的后随部分26接触的地方不能被充分地支承，这将减小涂层22的横向厚度的均匀性。同样道理，位于上游托辊和下游托辊之间的短距离不能超过50英寸(125厘米)，但是至少要为1.5英寸(4厘米)。
在线可调性允许快速改变弓形挠曲的大小，以调整运行状况或基片特性的瞬间变化。这种可调节的平整器也大大加速了为给定用途确立最佳弓形挠曲大小所需的试验过程。该可调节的平整器使平整胶片全部弯成弓形一直到其两边(out to the edges)，这与在边缘几乎不施加力的柔性曲线支承胶片相比，改善了性能。此外，平整胶片弯曲所围绕的边缘可被机械制造成任何几何图形，以改善其性能。实际上，倘若柔性杆适当地成形并配备尖角边缘，则该柔性杆自身可作为一种“刚性”平整装置来使用，而不需要任何的后随聚酯胶片。这种装置可能产生的较短的接触长度以及引起的较小的张力下降可以改善极薄基片上的平整性能，而当在传统的、较高的张力下加工这种极薄基片时，基片往往会断裂。
在试验中，以弓形挠曲的形式而不是以平直形式来工作的本发明的柔性平整器可以明显地减小由于基片的变形而造成的下行涂层条纹。同时，它还大大减小并几乎消除了在薄片的横向方向上的、由于用来将聚酯胶片连接到型芯上的胶合带(tape)的型芯压痕(core impression)造成的涂层质量的降低。
在图5所示的平整组件中，支承平整杆是一圆形杆62。选择半径R，以便限制柔性胶片28在其绕着平整杆弯曲的地方所呈现的曲率大小。该半径R的大小范围可从0.05-1英寸(0.127-2.54厘米)，诸如从0.125至0.5英寸(0.317-1.27厘米)。限制曲率半径可以扩大平整刀能形成高质量的涂层的固定架56的位置与角度的范围，尤其对于薄片(小于12微米之薄)，并使该过程对于操作人员的技能与经验不太敏感。另一方面，也可以改变该半径，以大致调节不同的涂层过程参数。较大的半径较适于低速的涂覆、较高的薄片张力和较低的粘性，而较小的半径则较适于相反的情况。
在图7所示的平整组件中，一圆形杆64具有一切入其中的切口66，由此产生了一尖角68，如图6所示，该圆形杆执行着平整的任务，而不需任何绕在该圆形杆上并拖带在该圆形杆后的柔性胶片。在这种结构中，可以缩短在静止的平整装置与移动着的涂层之间的湿接触长度。因此，由于涂层中的粘滞剪切应力而使在薄片上所给予的张力下降变得很小。较小的张力下降就能在很低的张力下进行涂覆，要不产生褶皱、波纹或者翘曲(buckling)来传送薄片，就需要这种很低的张力。
图8所示的平整组件70靠在两个相当细小并可弯曲的支承件72上，以便当安装螺钉46将它向外推压的时候，用以调节平整杆32的挠曲。这些支承件72紧紧夹住在其端头附近的弓形挠曲的平整杆32。在每一支承件72的端头上的狭槽将使支承杆32在其端头上弯曲。该支承件72也可在当该平整杆在其中心上加载受力发生挠曲时，防止平整杆转动。
挠性可调平整刀具有在线调节功能，可在薄片平直操作条件下作调节变化。它全部弓形挠曲直到其边缘，这样可进行较大的涂层宽度的制造，并允许涂覆至边缘。它还可以具有各种几何图形的支承刀，扩大了操作窗口。该柔性刀可以提供一种可弓形挠曲的“刚性”平整器，而不带有后随的聚酯胶片，减小了薄型基片的张力下降。
权利要求
1.一种用于连续平整一纵向移动的基片(20)上的一湿涂层的设备，包括一具有第一和第二横向端，一第一纵向端(26)以及一第二纵向端的柔性胶片(28)，其特征在于，所述第二纵向端是固定的，而所述第一纵向端是自由的，用以顶着所述基片上湿涂层刮削，使所述柔性胶片在所述第二纵向端和所述第一纵向端与所述涂层的接触点之间形成一弧形；用于夹持所述柔性胶片(28)的所述第二纵向端的装置；用于将邻近所述第一纵向端(26)的所述胶片(28)沿着延伸在所述第一和第二横向端之间的直线、朝着所述基片(20)挠曲的装置；用于在所述基片(20)的涂覆期间，调节并改变邻近的所述第一纵向端(26)的挠曲大小，用以调节挠曲的曲率半径的装置；用于夹持与所述基片(20)上的湿涂层接触着的所述柔性胶片(28)的装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述夹持装置包括一平整杆(32)、或者一圆形杆(62)、或者一形成有一切口(66)和一尖角边(68)的圆形杆(64)。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述挠曲装置和所述调节装置由一单个的螺钉(46)来执行。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备可用于连续平整至少一种下列涂层在一柔性细长薄片上的磁性微粒与粘合剂的湿涂层和在一柔性细长薄片上的具有碳黑微粒与粘合剂的背面涂层。
5.一种用于连续平整一纵向移动的基片(20)上的一湿涂层的设备，包括一具有第一和第二横向端的圆形杆(62)、(64)；用于将所述杆沿着一在所述第一和第二横向端之间延伸的直线挠曲的装置；用于在所述基片(20)的涂覆期间，调节并改变挠曲大小，用以调节所述杆(62)、(64)的挠曲的曲率半径的装置。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述圆形杆(64)形成有一切口(66)和一尖角边(68)。
7.一种用于连续平整一纵向移动的基片(20)上的一湿涂层的方法，包括夹持一与所述基片(20)上的所述湿涂层接触着的平整器(26)、(62)、(64)，其特征在于，所述平整器具有第一和第二横向端、一第一纵向端(26)以及一第二纵向端，用以顶着所述基片上的所述湿涂层刮削所述第一纵向端；将邻近的所述第一纵向端(26)的所述平整器(26)、(62)、(64)沿着在所述第一和第二横向端之间延伸的直线朝着所述基片(20)挠曲；在所述基片(20)的涂覆期间，调节并改变邻近的所述第一纵向端(26)的挠曲大小，用以调节挠曲的曲率半径。
全文摘要
一种连续平整一移动着的柔性薄片(20)上的磁性微粒和粘合剂的湿涂层的设备。柔性胶片(28)的第一纵向端(26)是自由的,且与基片(20)上的湿涂层保持接触,以便顶着湿涂层刮削。该第一纵向端(26)沿着在第一和第二横向端之间横向延伸的直线朝着基片(20)挠曲。在涂覆期间,挠曲的大小可以调节并改变,用以调整第一纵向端(26)挠曲的曲率半径。一支承平整杆(32)或者具有或不具有一尖角边(68)的一圆形杆(62,64)可将柔性胶片(28)夹持在位置上。挠曲与调节可由一螺钉(46)来执行。另外,圆形杆(62,64)是通过它自身来平整涂层的。
文档编号B05C11/04GK1193929SQ96196519
公开日1998年9月23日 申请日期1996年8月28日 优先权日1995年8月30日
发明者格伦A·杰里, 斯蒂芬F·基斯特勒, 约瑟夫斯H·拉姆, 斯科特D·斯滕斯特伦 申请人:美国3M公司