Файл: Авилов Г.В. Изготовление магнитных лент для кинематографии.pdf

состоящих из отдельных кристаллов кубической или игольчатой формы.

Общая поверхность (внешняя и внутренняя) агломе­ ратов ферропорошка с игольчатой формой кристалла зна­ чительно больше, чем поверхность агломератов порошка с кубической формой.

Кристаллы порошка способны адсорбировать на своей поверхности известное количество связующего вещества, в котором они находятся. Очевидно, что эта способность игольчатых порошков в силу более развитой поверхности будет значительно больше по сравнению с кубическим порошком.

С увеличением степени дисперсности порошка, т. е. его удельной поверхности, растет количество связующего, связанного с кристаллами порошка в форме сольватных оболочек. Следовательно, с уменьшением размера частиц ферромагнитного порошка и переходом от шарообразной формы частиц к удлиненной увеличивается общее количе­ ство связующего вещества. Естественно, поэтому к со­ ставлению рецептуры суспензии для порошков, имеющих игольчатую форму кристалла нужно подходить с не­ сколько другой позиции.

Преимущества, присущие игольчатым порошкам, из­ вестны, поэтому процесс их диспергирования необходимо вести так, чтобы по окончании его сохранить первона­ чальное строение порошка.

3.Природа связующего (пленкообразующего) полимера

идругие добавки ферромагнитной суспензии

Из Литературы известно, что ряд факторов, например: качество ферромагнитного порошка и связующего веще­ ства [31], полидисперсность ферромагнитного порош­ ка [52], введение поверхностно-активных веществ [132] и специальных добавок, — может в значительной степени улучшить качество суспензии и получаемого из нее маг­ нитного слоя.

Главная задача при изготовлении ферромагнитной суспензии — подбор таких связующих веществ, пленки которых обладают необходимыми адгезионными свойст­ вами, стабильностью, эластичностью и твердостью.

51

Ж . Дериод [45] указывает, что связующее вещество для магнитной суспензии должно удовлетворять следую­ щим требованиям:

1) растворяться в растворителях, которые не действу­ ют на подложку (не деформируют ее) ;

2)обладать хорошей адгезией к подложке или под­ слою, нанесенному на подложку;

3)хорошо смешиваться с ферромагнитным порошком;

4)обеспечивать хорошее диспергирование ферромаг­ нитного порошка;

5)связующее вещество суспензии, образующее маг­ нитный слой ленты, должно быть прочным и не изнаши­ ваться, не быть абразивным и иметь ровную поверхность,

обеспечивающую хороший контакт пленки с головкой;

6)витки пленки в рулоне не должны склеиваться;

7)концентрация ферропорошка в связующем веще­ стве, т. е. соотношение ферропорошка и связующего, должна быть возможно большей. На практике это соот­ ношение бывает от 3 : 1 до 7 : 1 , т. е. связующее вещество должно обладать способностью связывать большие коли­ чества окиси железа, а именно: в 4—5 раз больше своего собственного веса. Для сравнения отметим, что в обычной краске с помощью связующего связывается та часть пиг­ мента краски, которая лишь в один или два раза превы­ шает вес связующего вещества.

Определение оптимальной концентрации связующего в суспензии имеет большое значение для ускорения про­ цесса перетира и повышения мощности аппаратуры. Не­ обходимо также учитывать, что многие связующие веще­ ства являются сильными ПАВ (поверхностно-активными веществами), обусловливающими пептизацию и стабили­ зацию пигмента и наполнителей суспензии. Число связу­ ющих веществ, которое запатентовано для изготовления магнитной суспензии, невероятно большое, однако число связующих, удовлетворяющих указанным выше требова­ ниям, очень незначительно и выбор его — задача чрезвы­ чайно сложная.

Связующие вещества, имеющие большой молекуляр­ ный вес или в процессе нанесения приобретающие боль­ шой молекулярный вес, незаменимы при изготовлении суспензии.

С. Атей [19] указывает, что до 1960 г. в качестве связу­ ющего чаще всего использовались поливиниловые термо­ пласты (саран). В последнее время был разработан ряд новых связующих, применение"~которых позволяет полу-

52

чать более ровную поверхность ленты, однороднее распре­ делять частицы окиси железа в рабочем слое и повышать его сопротивляемость нагреву. Многие связующие веще­ ства, предназначенные для высококачественных лент, мо­ гут быть отнесены к полиуретанам.

Наиболее широко используются связующие вещества

ределенных условиях и образуют полиакрилаты и другие двухили трехразмерные структуры.

Добавление пластификаторов в связующие вещества делает покрытие' более гибким.

Пробуют применять эластомеры и каучуки. Однако, по-видимому, то связующее вещество, которое отвечало бы всем требованиям, которые мы указывали выше, еще не найдено и исследования в этой области ведутся.

4.Средства для смачивания

идиспергирования ферропорошка

П.А. Ребиндер [133] установил, что процессы тонкого из­ мельчения и дезагрегирования всегда требуют малых до­ бавлений поверхностно-активных веществ. Эти вещества покрывают поверхность измельчаемых частиц, проникают в трещины и щели ферропорошка и за счет образовав­ шихся покрытий в виде мономолекулярных слоев облег­

чают разрушение твердого тела — измельчение его частиц и распад агрегатов на мельчайшие первичные частицы.

Проблемы, связанные с очень интенсивным и равно­ мерным распределением окиси железа в полимере, до­ вольно удачно решаются с помощью применения поверх­ ностно-активных веществ, называемых смачивателями или диспергаторами.

Смачивающие и диспергирующие вещества состоят из мелких частичек, способных проникать в агломераты по­ рошка и разрушать между ними силы когезии, в этом и заключается процесс диспергирования.

53

Д ля эффективного диспергирования силы смачивания должны превосходить силы взаимного притяжения частиц порошка. Обычно диспергаторы способствуют удержанию частиц порошка в суспензии, предотвращая оседание его в процессе хранения.

Без добавления ПАВ возникающие мельчайшие части­ цы интенсивно агрегируются, сцепляясь при соударении в плотные агрегаты. Этот процесс, как бы обратный из­ мельчению, начинает преобладать, портя получающийся продукт и делая бессмысленным дальнейший помол. В присутствии же правильно выбранных ПАВ в необхо­ димых дозировках измельчение не останавливается, а продолжает развиваться дальше, делая возможным сверхтонкое измельчение, которое иногда называют кол­ лоидным.

прочность паст и ускоряют процесс перетира при концент­ рациях 0,5—1 % от веса пигмента. С увеличением концент­ рации ПАВ (с 1 до 2%) прочность структуры и размер частиц возрастают.

Стабильность ферромагнитной суспензии характери­ зуется отсутствием труднорастворимых осадков или ком­ ков при ее длительном хранении. Небольшое расслоение суспензии при условии полного восстановления ее одно­ родности после легкого перемешивания не считается де­ фектом.

Стабилизирующая способность суспензии зависит от концентрации стабилизатора (ПАВ) и становится наи­ большей при насыщении мономолекулярного адсорбцион­ ного слоя на поверхности частиц порошка.

Таким образом, важной характеристикой поверхност­ но-активных веществ является их смачивающее, диспер­ гирующее и стабилизирующее действие.

Добавление поверхностно-активных веществ при су­ хом перетире порошка значительно сокращает процесс диспергирования, причем порошок после обработки по­ верхностно-активными веществами позволяет получать устойчивые суспензии.

Таким образом, говоря об устойчивости ферромагнит­ ной суспензии, мы имеем в виду агрегативную устойчи­ вость, т. е. устойчивость против соединения первичных частиц в агрегаты.

54

Получать стабильные ферромагнитные суспензии можно путем диспергирования до чрезвычайно мелких частиц ферропорошка в маловязкой жидкости, или же можно готовить суспензии в сравнительно вязкой среде, используя порошок с более крупными частицами.

Однако при этом снижаются электроакустические свойства получаемого носителя магнитной записи: в пер­ вом случае — з а счет чрезмерного размола частичек, а во втором — за счет изменения в суспензии соотношения ферропорошка и пленкообразующего вещества. Поэто­ му при получении стабильной суспензии с необходимой величиной частичек и требуемым соотношением ферро-*. порошка и пленкообразующего вещества для достиже­ ния соответствующих электроакустических свойств не­ обходимо учитывать физико-химическую сущность про­ цесса получения суспензии.

Согласно современным воззрениям [59], решающую роль в стабильности суспензии играют электрические заряды на поверхности коллоидных частичек, вызываю­ щие появление значительных сил отталкивания между частицами, что препятствует их агрегации в более круп­ ные частицы и последующему их осеДанию:

5.Стабильность ферромагнитной суспензии

Скорость оседания ферромагнитного порошка в раство­ рителях можно измерять в мерных цилиндрах емкостью 250 мл. Измерение в этом случае сводится к определе­ нию скорости (ѵ) свободной седиментации ферромагнит­ ного порошка суспензии в цилиндрах, т. е. зависимости понижения верхней границы суспензии (Я) от времени

(t) [132].

Суспензия для измерения готовится в цилиндрах сле­ дующим образом: 12 г сухого ферромагнитного порошка, тщательно растертого в агатовой ступке и просеянного через сито (100 меш), размешивают в 200 мл органиче­ ской жидкости. Все измерения производятся при темпе­ ратуре суспензии 23° С.

Стабилизация суспензии различными растворителя­ ми. Известно [142], что гидрофильные порошки в органи­ ческих жидкостях с малой диэлектрической постоянной обнаруживают самопроизвольное слипание частиц, в результате чего такая суспензия становится нестабиль-

55