专利名称：用于磁带盒的磁带导柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于磁带盒的成对的磁带导柱。
通常的磁带盒使用一对磁带导柱，以引导磁带运行。例如，
图1显示了VHS型号的录像带盒的部件分解图。所述录像带盒包括一个上部盒体部分a，一个籍枢轴可转动地连接至该上部盒体部分a1前面二端的前盖b，其上绕有一定长度磁带的一对磁带盘c，底部盒体部分d，一对磁带导柱e设于该底部盒体部分d前侧的二角。当磁带倒向走动时，与磁带导柱e滑动接触。为了保证磁带的平滑运行，磁带导柱的构成材料须具有足够高的表面精确度、尺寸稳定性、低磨耗率及高的光滑度。迄今为止，有许多磁带导柱是以如SUS级的不锈钢和硬的镀铬黄铜制得，这些材料可以满足其质量上的要求。
然而，由于金属磁带导柱的制造包括坯料的形成、研磨、镀金属、整理抛光，及检测，因此，金属制磁带导柱的缺点是其生产效率低，成本高。
有人提出不用涂以或不带有润滑性耐磨涂料等，用乙缩醛塑料(POM)或超高分子量的聚烯烃取代磁带导柱的金属材料。然而，这些取代物的使用是有限制的。因为，其原材料价格高，而其性能又不太合适。例如，日本专利申请平1-292045号公开公报上公开了一种从超高分子量的聚乙烯或聚丙烯及其均聚物制造磁带导柱的方法。所述的聚乙烯或聚丙烯具有五千万至一百万的分子量，在其均聚物中分散有各向异性的无机物颗粒，例如，晶须或如玻璃纤维等的条状形态的无机物颗粒；或如石墨或二硫酸钼等的片状无机颗粒。但，POM的低耐磨性能及其它特性仍有待于改善，而且，这样的改善也是过于昂贵的。超高分子量的聚烯烃具有理想的性能，但也具有耐磨性差及成本上的缺点。
通常产生于所述由聚乙缩醛及超高分子量树脂制的磁带导柱元件的其它问题是由摩擦产生的静电力对环境飞尘的吸附及磁带的粘附问题。
如前所述，包括坯料的形成、研磨、镀金属、整理抛光及检测，金属磁带导柱的制造方法的缺点是，其生产效率低，成本高。POM及超高分子量聚烯烃的耐磨性能及模塑性能较差，另外，其成本也高。
本发明的目的在于提供一种用于磁带盒的磁带导柱，所述导轮结构消除了起因于金属的缺点，并且，显示了与金属制磁带导柱相似的性能。可从低成本的材料，并以较低的制造成本制得具有优良模塑性的磁带导柱。
磁带盒包括二个盒体组配部分，其中之一的盒体上固设有绕有一定长度磁带的一对磁带盘；所述盒体部分在其前侧形成开口，以便于磁带的卷入和卷出；一对磁带导柱邻接所述开口部，设于该盒体部分前侧的二角。其特征在于，在上述的磁带盒中，所述的磁带导柱基本上由聚乙烯及聚丙烯树脂材料的复合材料制成，并含有碳黑和一种各向异性的无机填料。
图1所示为一普通的VHS型号的录像带盒的部件分解图；及图2所示为显示聚乙烯-聚丙烯混合比例与其摩擦系数之间关系的关系图。
本发明的产品最好是使用60-90％(重量)的聚乙烯树脂和聚丙烯树脂的复合树脂材料，5-15％(重量)的碳黑，及5-35％(重量)的各向异性无机填料。
如果，所述聚乙烯树脂和聚丙烯树脂的复合材料(PE+PP)的使用量小于60％(重量)，则所形成的磁带导柱的表面平滑度低，其损耗增加，磁带与磁带发生接触。鉴于磁带导柱磨损的加剧，大于90％(重量)的使用量也是不理想的。
所述复合树脂材料中的聚乙烯树脂对聚丙烯酸酯的配合比例理想的是在从60-90％(重量)至40-10％(重量)。在此比例范围内，材料的流动性能好，可以产生优异的模塑性及理想的机械加工性能。如果，聚丙烯树脂的配合比例小于10％(重量)，则可看到摩擦系数有升高的倾向。大于40％(重量)的聚丙烯树脂的配合比例容易导致摩擦系数的升高及其机械(拉伸)强度及抗冲击性能的降低。
如果，所述各向异性无机填料的使用比例小于5％(重量)，则所形成的磁带导柱摩擦系数增加，表面硬度降低(且变软)。由于这样使磁带导柱的磨损速度大于以往的磁带导柱，所以是不希望的。同样，各向异性无机填料的使用比例大于35％(重量)，也使磁带导柱的表面硬化，损坏其表面性能，从而，又加速磁带的磨损。
另一方面，添加10-35％(重量)的非各向异性、球状无机填料也是不理想的，因为该无机填料的添加增加了摩擦系数，加速磁带导柱及磁带等的磨损。
应该避免小于5％(重量)的碳黑的添加量，因为该材料易于引起静电的产生。如果，碳黑的添加量大于15％(重量)，其结果也是不利的，摩擦系数增加，磁带导柱及磁带的磨损增加。
可用于本发明的聚乙烯树脂为例如，高、中、及低密度的聚乙烯、线性聚乙烯、乙基-乙烯醋酸酯共聚物、及乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物。所述举例并不包括其熔体流动速率在4g/10分以下的树脂，例如，超高分子量的聚乙烯、因为，该树脂的添加损坏复合材料的模塑性能，影响成本。
可以使用的聚丙烯树脂有无规立构、同规立构、及全同立构聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、及丙烯-乙烯无规共聚物。但是，其熔体流动速率低于5g/10分的树脂，例如，超高分子量的聚丙烯树脂则不包括在内，因为，该树脂的添加损坏复合材料的模塑性能，影响成本。
由于作为单独使用的材料，聚丙烯酸酯和聚乙烯树脂都不能产生足够好的性能，本发明使用含有聚丙烯树脂及聚乙烯树脂的混合物。特别好的是，使用由其在230℃、2.16kg负荷下所测得的熔体流动速率(以下简称为“MFR”)为5-30g/10分的聚丙烯(丙烯均聚物)及其在190℃、2.16kg负荷下所测得的MFR为4-25g/10分、比重为0.954至0.970的聚乙烯(乙烯均聚物)组成的混合树脂。
MFR小于5g/10分的聚丙烯易于增加生成的磁带导柱的摩擦(耐磨擦)系数。MFR大于30g/10分的聚丙烯易于减小磁带导柱的耐冲击性能。
如果所述聚乙烯的比重低于0.954，则易增加其摩擦系数，而其比重大于0.970的聚乙烯(乙烯均聚物)组成的混合树脂易减小其抗冲击性能。
如果聚乙烯的MFR小于4g/10分，则易于增加摩擦系数；而其MFR大于25g/10分，则易于减小机械强度。
用于本发明的无机填料，其形状可以是板状、片状、纤维状、针状、柱状等。
具体地说，所述的填料包括(但不限于)滑石、云母、石墨、板状和片状的粘土、钛酸钾晶须、含氧硫酸镁纤维、纤维状和针状氧化锌晶须、及柱状硅灰石。
用于本发明的各向异性无机填料最好是选自上述滑石、云母、石墨、粘土、钛酸钾晶须、含氧硫酸镁纤维、氧化锌晶须、及硅灰石的一种或多种以上。
非各向异性无机填料，例如，球状、无定形、或棱状无机填料的使用并不是所希望的，因为，该些填料的使用显著增加摩擦系数，并加速磁带导柱及磁带的磨损。典型的非各向异性无机填料的举例有(重质碳酸钙)碳酸钙及(沉淀的)硫酸钡。(重质碳酸钙)碳酸钙为由天然石灰石细磨成非晶形的粉末。(沉淀的)硫酸钡由液相中的沉淀，形成为球状。
各向异性无机填料的大小并无特别的限定，只要可用作普通的填料即可。通常使用的填料的平均粒径范围为滑石(片状)为5-15μm；硅灰石(针粒状)为2-8μm；无机物晶须(纤维)为0.1-5μm；云母(片状)为10-30μm；石墨为10-30μm。所述的粒径或纤维直径越大，则摩擦系数越大，或所述的光滑度变得越小。在使用云母或石墨时，大的直径导致抗冲击性能的下降。
在使用滑石作为各向异性无机填料时，理想的是，所述滑石具有等于或小于20μm的平均粒径。如上所述，特别理想的是，所述滑石具有5-15μm的平均粒径。如果其平均粒径超过20μm，则因该填料减小了抗冲击性能和机械强度，增加磁带导柱及磁带的磨损，因而是不理想的。
在本发明的实践中，可以视需要结合使用二种或二种以上的各向异性无机填料。
用于本发明的碳黑可以是市场上可购的，如，炉法碳黑、热法碳黑、或乙炔黑。特别理想的是其比表面积超过700m2/g、其邻苯二甲酸二丁酯(DBP)油的吸收值大于300ml/mg的碳黑。如其其比表面积小于700m2/g或其DBP油的吸收小于300ml/mg，则可观察到磨损增加的倾向。
用于本发明的树脂材料组合物由三种材料制成，即，聚乙烯树脂与聚丙烯酸酯的混合物，用于增强耐磨性的各向异性无机填料，及抗静电的碳黑。该复合物可以包括抗氧化剂，以避免树脂材料或/及润滑剂的变质，改善填料性能。其它有用的添加剂有石蜡、棕榈酸、酯化合物、噻吩化合物，及硬脂酸。
以下，以实施例说明本发明。
使用双螺杆捏合机(Ikegai公司制，型号“PCM4511”)，在190-220℃的机内温度下，熔融、混合如下所述各比例的成分制得复合树脂材料，并以切丝法制粒。
用一注模机(由Nissei树脂工业制，型号“FS-150S”)，在190-210℃的辊筒温度和40℃的注模温度下，从如上形成的复合树脂组合物制得试样。测试该试样的摩擦、机械及抗静电性能。对试样的所述性能的测试由以下方法测得和评估(1)REW转矩在一通用的录像机(JVC制造，型号“VT2100”)上倒放分别装备有试样的磁带导柱的各个磁带盒20分钟。使该磁带以250g/cm的转矩顺沿所述的磁带导柱通过50次，测得用于在50次走带之后再卷绕(REW)所需的时间滞后。判断标准○＝小于7秒；△＝7-9秒；×＝不再走带。
(2)磁带走带性能使用一通用的录像机(松下制造，型号“AG2695”)，反复进行快放快倒磁带的连续动作50次，观察磁带的沾尘情况。判断标准○＝无沾尘；△＝微量沾尘(但对放带无信息失落影响)；×＝大量沾尘。
(3)磁带擦伤在一通用的录像机(松下制造，型号“AG2695”)上，反复进行快放磁带和倒磁带的连续动作50次，观察磁带的擦伤情况(在磁带带磁一侧的对侧)。判断标准○＝无擦伤；△＝微量至少许擦伤(1-9处擦痕)；×＝大量擦伤(11处以上的擦痕)。
(4)模塑性能在用一住友公司制造，型号“SG75”的模塑机进行模铸操作中，设定模塑周期为20秒，精度为20μm或以下，测出实际的模塑精度或模塑周期。判断标准○＝10μm或以下；△＝11-30μm；×＝31μm或更多，或其模塑周期在21秒或以上。
(5)摩擦系数使用一铃木型摩损测试仪(JIS K7218)，由板上圆环(Ring-on-plate)方法，在1kg/cm2×500mm/分的条件下，测得各个试样的摩擦系数。
(6)(磁带导柱的)摩擦损耗使用一铃木型摩损测试仪(JIS K7218)，由板上圆环(Ring-on-plate)方法，在相似的条件下，测得各个试样的摩擦系数后，测得该各个试样的重耗。判断标准○＝微量；△＝较大；×＝大。
(7)(磁带的)摩擦损耗使用一铃木型摩损测试仪(JIS K7218)，由板上圆环方法，在相似的条件下，测得各个试样的摩擦系数后，测得该各个试样的重耗。判断标准○＝微量；△＝较大；(8)抗静电性能将各个试样片固定于尘室(Ueki Mokkosho公司制，型号MT尘室)中，由一鼓风机喷施以复印用色剂5分钟，检测含量及复印用色剂的沉积。判断标准○＝无复印用色剂粉尘；△＝试样表面有部分粉尘；×＝试样全部表面有粉尘。
实施例1选出在初步试验中试验进行得较好的树脂，测得其在不同的混合比例时的摩擦性能。作为聚丙烯树脂，使用了MFR为13g/10分的均聚物，作为聚乙烯树脂，使用了MFR为5g/10分的均聚物，且所述二种的比例变化。各种组合物与作为无机物的10％(重量)的平均粒径为8μm(片状)滑石及5％(重量)的碳黑(邻苯二甲酸二丁酯油吸附值，350ml/100g；比表面积8002/g)混合。从这些组合物模塑制得的柱状磁带导柱给出如图2所示的结果。
图2所示为聚丙烯树脂与聚乙烯树脂复合材料之间的摩擦系数与混合比例之间的关系。图表显示，当聚丙烯树脂与聚乙烯树脂的比例为从约90∶10至约为60∶40的范围时，摩擦系数是低的，而在超过所述范围时的摩擦系数极高。特别是，当聚乙烯树脂与聚丙烯树脂的混合比例为从约85∶15至约为65∶35的范围时，可以期待获得稳定的摩擦性能。
实施例2及比较例1-5使用实施例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复合树脂材料。对上述复合材料再添加各8％(重量)的(片状)滑石和碳黑(邻苯二甲酸二丁酯油吸附，350ml/100g；比表面积800m2/100g)作为各向异性无机填料，制得柱状的磁带导柱。
为了比较起见，分别对上述复合材料仅添加如上给出的相同量的碳黑(比较实施例1)、如上给出的相同量的滑石(比较实施例2)、仅用聚丙烯(比较实施例3)、仅用超高分子量的聚乙烯(比较实施例4)、及仅用POM(比较实施例5)。从这些复合树脂材料制得柱状的磁带导柱。
表1比较了用于VHS型号的录像机的磁带导柱产品的性能，其部件的模塑性、及材料成本。在比较实施例中，从POM制得的磁带导柱不能完全满足性能上的要求。从超高分子量PE制得的产品显示了较好的性能，但其模塑性(批量生产的适应性)较差。该二种材料的成本皆高于聚烯烃树脂复合材料(PE+PP)。
在实施例2中，滑石(各向异性无机填料)及碳黑的结合使用改善了树脂性质，显示了优异的性能。
表
实施例3-6和比较实施例6-10以相似于实施例2的方法制得试样。同时保持聚烯烃树脂复合材料(PE+PP)的混合比例在70∶30，使其中所含有的碳黑及各向异性无机填料(滑石)含量变化，发现该材料比例和其性能之间的关系。其结果综合示于表2。实施例3-6的摩擦系数是低的，对磁带导柱及测得的磨损皆可忽略不计，其抗静电性能最佳。在比较实施例6中，过量的无机填料增加了摩擦系数，使磁带导柱硬而脆，同时，增加磁带导柱及磁带的磨损。反之，比较实施例7中过低的碳黑及无机填料的含有比例增加了摩擦系数，软化了磁带导柱，加速了它们的磨损。比较实施例8显示，由于碳黑含量的不够，使其抗静电性能降低。在比较实施例9中，过量的碳黑导致较高的摩擦系数及磁带导柱与磁带的更高的磨损。比较实施例10使用了如图实施例3的同样的组份含量，但是，该实施例是以各向同性无机填料(球状滑石)取代各向异性滑石，其结果，提高了摩擦系数，增加了磁带导柱及磁带的磨损。
表2
根据本发明的磁带导柱宜用于磁带盒中，所述磁带盒包括二部分盒体，其盒体之一部分上设置有其上绕有一定长度磁带的一对磁带盘，所述盒体在其前侧形成有用于卷入和卷出磁带的开口部分。磁带导柱设于该盒体部分前侧的二角，与开口部分邻接，以导引磁带运行。这些磁带导柱基本上由聚乙烯和聚丙烯树脂的复合树脂材料制成，并含有碳黑及各向异性无机填料。这些高绝缘性的树脂材料制得的磁带导柱在长久的运行中并不产生静电，且其材料的损耗极为有限，可以低成本制造。
权利要求
1.一种用于磁带盒中的磁带导柱，所述磁带盒包括二个盒体组配部分，其中之一的盒体上固设有绕有一定长度磁带的一对磁带盘；所述盒体部分在其前侧形成开口，以便于磁带的卷入和卷出；一对磁带导柱邻接所述开口部，设于该盒体部分前侧的二角，其特征在于，在上述的磁带盒中，所述的磁带导柱基本上由聚乙烯及聚丙烯树脂材料的复合树脂材料制成，并含有碳黑和一种各向异性的无机填料。
2.如权利要求1所述的磁带导柱，其特征在于，所述聚丙烯树脂在230℃、2.16kg负荷下所测得的熔体流动速率为5-30g/10分，所述聚乙烯树脂比重为0.954至0.970，其在190℃、2.16kg负荷下所测得的熔体流动速率为4-25g/10分。
3.如权利要求1所述的磁带导柱，其特征在于，所述磁带导柱使用60-90％(重量)的聚乙烯树脂和聚丙烯树脂的复合树脂材料，5-15％(重量)的碳黑，及5-35％(重量)的各向异性无机填料。
4.如权利要求1或2所述的磁带导柱，其特征在于，所述复合树脂材料中的聚乙烯树脂对聚丙烯酸酯的配合比例是在从60-90％(重量)至40-10％(重量)。
全文摘要
一种磁带盒中的磁带导柱,所述磁带盒包括二个盒体组配部分,其中之一的盒体上固设有绕有一定长度磁带的一对磁带盘;所述盒体部分在其前侧形成开口,以便于磁带的卷入和卷出;一对磁带导柱邻接所述开口部,设于该盒体部分前侧的二角,其特征在于,在上述的磁带盒中,所述的磁带导柱基本上由聚乙烯及聚丙烯树脂材料的复合树脂材料制成,并含有炭黑和一种各向异性无机填料。
文档编号G11B23/04GK1187675SQ98103950
公开日1998年7月15日 申请日期1998年1月9日 优先权日1998年1月9日
发明者金田博志, 冈村昌寿, 安田浩, 土屋行宏 申请人:Tdk株式会社