PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3216625C2 28.10.1993
Titel Diskettenhülle
Anmelder Minnesota Mining and Mfg. Co., Saint Paul, Minn., US
Erfinder Pecsok, Roger L., Sankt Paul, Minn., US;
McCrea, Ray Galen, Sankt Paul, Minn., US;
Lamphere, Craig F., Sankt Paul, Minn., US
Vertreter Ruschke, H., Dipl.-Ing., 81679 München; Ruschke, O., Dipl.-Ing., 10707 Berlin; Rotter, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 04.05.1982
DE-Aktenzeichen 3216625
Offenlegungstag 25.11.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.10.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.10.1993
IPC-Hauptklasse G11B 23/03
IPC-Nebenklasse G11B 23/033   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Diskettenhülle aus einer polymeren Folie mit einer matten Oberfläche.

Umhüllungen für magnetische Aufzeichnungsdisketten gehen aus den US-PS 36 68 658 und 40 38 693 hervor. Bekannt ist weiterhin aus der GB 14 94 987 eine aus einem dünnen flexiblen Polyäthylenterephthalat-Material bestehende Diskette mit aufgetragenem nicht-Fe&sub2;O&sub3;-orientiertem Überzug, deren Hülle demgegenüber aus einem starreren, jedoch etwas flexiblen Vinylblatt, z. B. aus Polyvinylchlorid und vorzugsweise aus Polyvinylchlorid-acetat besteht.

Die Hüllen praktisch aller Disketten sind Polyvinylchlorid-Folien, die zur Abdeckung Ruß enthalten. Die Folie wird gebosselt, um für ästhetische Zwecke eine matte Oberfläche zu schaffen, hauptsächlich deshalb, damit Kratzer und Schmierflecken weniger bemerkbar sind. Außerdem setzt die matte Oberflächenbeschaffenheit die Reibung zwischen benachbarten Folienbögen herab, wenn diese gestapelt werden. Somit ist der untere Bogen leichter von dem Stapel in eine Vorrichtung wegführbar, die der Formung einer Hülle aus den Bögen dient.

Wenn eine Diskette Wärme ausgesetzt wird, kann die Distortion der Vinylfolie Ursache dafür werden, daß sich die Hülle zu einer "Kissen"-Gestalt aufwirft, was seinerseits verhindern kann, daß sie in eine Disketten-Antriebseinrichtung eingesetzt werden kann, und auch andere Betriebsprobleme hervorruft. ANSI Specification No. X3B8/78-145 gibt einen sogenannten "pillow"-Test an, bei dem eine Diskette in einem Ofen eine Zeit lang erwärmt, anschließend auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und dann unter ihrem Eigengewicht durch einen Schlitz bestimmter Dicke fallen gelassen wird. Nach 72stündigem Erwärmen auf 52°C versagt ein beachtlicher Teil der herkömmlichen Disketten, wenn sie durch den Schlitz fallen sollen. Damit dieser Test bestanden wird, sind einige wenige Diskettenhüllen aus modifizierten Vinyl- oder anderen Folien hergestellt, die eine bessere Wärmestabilität aufweisen, jedoch mit bedeutend erhöhten Kosten an Rohmaterial hergestellt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine undurchsichtige Diskettenhülle gemäß der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, die im Vergleich zu herkömmlichen Diskettenhüllen preiswert herstellbar und zugleich eine verbesserte Wärmefestigkeit und Kratzfestigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die polymere Folie eine biaxial orientierte Polyesterfolie ist, die diskrete, gleichmäßig verteilte Polymerteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 100 µm enthält, welche 5 bis 30 Volumenprozent der Polyesterfolie stellen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Diskettenhülle gehen aus den Patentansprüchen 2 bis 5 hervor.

Verglichen mit Diskettenhüllen aus Polyvinylchlorid bietet die erfindungsgemäße undurchsichtige Diskettenhülle eine weitaus bessere Wärmestabilität, ist bei im wesentlichen gleichen Kosten herstellbar und z. B. kratzfester und läßt Kratzer und Schmierflecken in etwa ebenso wenig in Erscheinung treten. Die biaxial-orientierte Polyester-Polymerfolie der erfindungsgemäßen Diskettenhülle hat eine matte Oberfläche, weil sie diskrete, gleichmäßig verteilte polymere Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 100 µm enthält und diese 5 bis 30 Vol.-% der Polyesterfolie ausmachen. Die Diskettenhülle weist eine Klebstoffschicht, die die Innenseite der Folie bedeckt, und eine Wischeinlage auf, die durch die Klebstoffschicht an der Innenseite der Folie angeheftet oder angeklebt ist.

Die intrinsische Viskosität (I.V.) des Polyester-Polymeren kann im Bereich von 0,4 bis 1,0 liegen. Bei mehr als etwa 0,8 I.V. kann das Polyester-Polymere mit praktischen Geschwindigkeiten schwierig extrudierbar sein. Unter etwa 0,45 I.V. kann die Polyesterfolie zu spröde werden.

Die angegebene intrinsische Viskosität (I.V.), auch Grenzviskositätszahl genannt, wurde gemäß ASTM D-2857 (in Trifluoressigsäure und bei 30°C) bestimmt.

Ein bevorzugtes Polyester-Polymeres ist Polyäthylenterephthalat, da es eine ausgezeichnete Wärmestabilität liefert, eine hohe Festigkeit und Zähigkeit bietet und zu vernünftigen Kosten mit einem bevorzugten I.V.-Bereich von 0,55 bis 0,65 leicht verfügbar ist. Die Schmelzflußrate gemäß ASTM D1238L des die Teilchen stellenden Polymeren sollte kleinere sein als 2 Decigramm (dg)/min, und vorzugsweise kleiner sein als 1 dg/min, da hierdurch sichergestellt wird, daß diskrete polymere Teilchen mit im Mittel mindestens 5 µm Durchmesser zugegen sind, selbst nachdem die geschmolzenen Polymeren kräftig miteinander gemischt worden sind. Wenn die Schmelzflußrate des die Teilchen bildenden Polymeren über 1 dg/min hinausreicht, kann es vorteilhaft sein, die geschmolzenen Polymeren weniger kräftig zu mischen, insbesondere wenn die I.V. des Polyesterpolymeren sich dem oberen Ende des Bereiches von 0,4 bis 1,0 nähert. Wenn das Polymergemisch jedoch ein Pigment enthält, ist gewöhnlich ein intensives (kräftiges) Mischen erwünscht, damit sichergestellt wird, daß die Polyesterfolie eine angemessene und gleichmäßige Deckkraft (Opazität) erhält.

Während ein kräftigeres Mischen tendenziell dazu führt, die Teilchengröße herabzusetzen, bleibt die mittlere Teilchengröße wahrscheinlich über 25 µm, wenn die I.V. des Polyesters von 0,55 bis 0,65 reicht und die Schmelzflußrate des die Teilchen bildenden Polymeren innerhalb des bevorzugten Bereiches von 0,4 bis 0,8 dg/min liegt. Eine mittlere Teilchengröße von mehr als 5 µm erzeugt eine matte Oberflächenbeschaffenheit, die Kratzer und Schmutzflecken wirksam verbirgt, wenn die Teilchen mindestens 10 Vol.-% der Polyesterfolie stellen. Eine mittlere Teilchengröße von mehr als 25 µm erzeugt einen wirksamen matten Oberflächenzustand, wenn die Teilchen mindestens 5 Vol.-% der Polyesterfolie stellen.

Da höhere Pigmentgehalte dazu neigen, die Reflexion zu erhöhen, stellt das die Teilchen bildene Polymere vorzugsweise mindestens 20 Vol.-% des Hüllenmaterials, wenn der Pigmentgehalt über 1 Vol.-% hinausreicht. Am besten sind Kratzer und Schmutzflecken dann zu verbergen, wenn das die Teilchen bildende Polymere mindestens 10 bis 20 Vol.-% des Materials der Diskettenhülle ausmacht, die Teilchengröße zwischen 25 und 75 µm liegt und die Pigmentmenge auf dem niedrigsten Niveau gehalten wird, das noch die nach der vorerwähnten ANSI-Specification No. X3B8/78-145 erforderliche Deckkraft (Opazität) ergibt. Die Verwendung des die Teilchen bildenden Polymeren mit mehr als 30 Vol.-% ist zu vermeiden, da dies dazu neigt, die Festigkeit und Starrheit bzw. Steifigkeit des Hüllenmaterials herabzusetzen.

Das Hüllenmaterial kann durch gemeinsames Extrudieren (Koextrudieren) eines Teilchen enthaltenden Polyesters, wie oben beschrieben, zusammen mit einem weiteren filmbildenden Material und anschließendes biaxiales Orientieren der koextrudierten Dualschicht-Folie erhalten werden. Die matte Oberfläche, die durch die teilchenhaltige Polyesterfolienschicht geschaffen wird, sollte sich aus ästhetischen Gründen an der Außenseite des Hüllenmaterials befinden. Die gewünschte Deckkraft des Hüllenmaterials kann realisiert werden durch Pigmentieren sowohl des teilchenhaltigen Polyesters als auch des anderen filmbildenden Materials oder beider Komponenten.

Statt einer Pigmentierung der Hüllenmaterialfolie kann die erforderliche Opazität auch erreicht werden durch Pigmentieren der Klebstoffschicht, die die Innenseite bedeckt. Es ist wünschenswert und vorteilhaft, wenn das Pigment des Klebstoffüberzugs ein elektrisch leitfähiger Ruß ist, um das Ausbluten von elektrischen Ladungen auf der Aufzeichnungsplatte zu verstärken. Die Beseitigung von statischen Ladungen wird auch durch Behandeln der Faser der Wischeinlage mit einem antistatischen Mittel verstärkt, das aus der Technik bekannt ist.

Die Wischeinlage der Diskettenhülle kann ein tuchartiges Material sein, wie in den zur Zeit auf dem Markt befindlichen Disketten, oder vorzugsweise eine Flockfaserschicht.

Als Teilchen bildendes Polymeres sind Polypropylen und Polyäthylen bevorzugt, die nicht nur zu vernüftigen niedrigen Kosten ohne weiteres erhältlich sind, sondern auch Schmelzflußraten in dem gewünschten Bereich besitzen. Polysulfone und Poly(2-methyl-1-penten) sind ebenfalls mit guten Ergebnissen eingesetzt worden, sie sind jedoch teuer.

Auch Polycarbonate sind geeignet, jedoch ebenfalls teuer.

Typische Materialien der erfindungsgemäßen Diskettenhülle mit Dicken von 160 bis 200 µm haben eine etwas bessere Steifigkeit als gängige Polyvinylchloridfolien von 250 bis 300 µm und sind diesen gegenüber in der Festigkeit gleichwertig. Die erfindungsgemäße Diskettenhülle kann daher dünner sein, wodurch eine Kostenminderung erreicht wird, die die höheren Kosten pro Einheitsgewicht des Polyesters gegenüber Polyvinylchlorid mehr als ausgleicht.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert. In diesen sind:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Diskette, wobei ein Anschnitt gezeigt ist, um Einzelheiten erkennen zu lassen,

Fig. 2 ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Schnittansicht mit den in der Polyesterschicht enthaltenen gleichmäßig verteilten polymeren Teilchen, und

Fig. 4 eine Schnittansicht der Diskettenhülle entsprechend der Fig. 2, bei der die Hüllenfolie eine Dualschichtfolie ist und die polymeren Teilchen in der äußeren Schicht enthalten sind.

Wie aus den Figuren hervorgeht, ist ein Stück Polyesterfolie 10 um eine magnetische Aufzeichnungsplatte 12 gefaltet, um eine Diskettenhülle zu schaffen, die entlang von drei überstehenden Klappfalzen 13 durch eine Klebstoffschicht 14 versiegelt ist, wobei die Klebstoffschicht die gesamte Innenfläche der Polyesterfolie bedeckt. Der Klebstoff dient auch dazu, eine Wischeinlage 15 an der Innenfläche der Polyesterfolie 10 zu binden. Beim Betrieb wird die Aufzeichnungsplatte 12 drehend an ihrer Zentralöffnung 16 angetrieben, während die Diskettenhülle stationär verbleibt und ein magnetischer Aufzeichnungskopf (nicht gezeigt) mit der sich drehenden Aufzeichnungsplatte 12 über eine der identischen Öffnungen 18 auf jeder Seitenwand der Diskettenhülle in Kontakt tritt.

Die Polyesterfolie 10 enthält diskrete gleichmäßig verteilte polymere Teilchen 19, wobei wie im Falle der in Fig. 4 gezeigten Dualschichtfolie, eine innere Schicht 17 teilchenfrei sein kann.

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung bevorzugter Ausgestaltungen der Diskettenhülle. Alle Teilangaben beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

35 Teile Polypropylen-Pellets (Schmelzflußrate 8 dg/min) wurden mit 6 Teilen Rußgrundansatz-Pellets, bestehend aus 25% Rußpigment in einem Copolyester, gemischt. Unter Benutzung eines Schneckenbohrers zur Beschickung mit trockenen Feststoffen wurde dieses Gemisch kontinuierlich in den Trichter eines Extruders gegeben, der Polyäthylenterephthalat mit einer I.V. von 0,6 enthielt. Das Extrudat wurde auf einer gekühlten Gußwalze abgeschreckt, um eine Polypropylen-Teilchen aufweisende und pigmentierte Polyesterfolie zu erhalten aus - Vol.-% -

Polyäthylenterephthalat 84,9% Polypropylenteilchen 14,8% Ruß-Pigment 0,3% mittlere Polypropylen-Teilchengröße 40 µm.


Die extrudierte Folie wurde kontinuierlich zuerst über heißen Walzen um 2,5× in Maschinenrichtung bei etwa 100°C orientiert, dann in einem Spannrahmen bei etwa 100°C um 3,5× in Querrichtung orientiert und dann bei etwa 200°C wärmefixiert. Die erhaltene biaxial orientierte Polyesterfolie hatte eine Dicke von etwa 200 µm und eine matte Oberfläche, was durch einen Glanzwert (gemessen unter 45° mit einem Gardner-Glanzmesser) von 64 angezeigt wurde. Andere Eigenschaften der Polyesterfolie waren:



Um die Wirksamkeit beim Verbergen von Schmutzflecken zu testen, wurde Mineralöl auf die Folie gesetzt und der Glanzwert erneut mit 68 gemessen. Da sich dieser Wert vom ursprünglichen Glanzwert nur um 6% unterscheidet, stellen Ölschmutzflecken, wie Fingerabdrücke, tatsächlich kein ästhetisches Problem dar.

Eine Rolle der Polyesterfolie wurde auf einer Seite mittels einer Rakel mit einem wasserführenden Acryl-Vinyl-Klebstoff zu einer Naßdicke von etwa 0,125 mm überzogen, der von selbst zu einer Dicke von etwa 0,075 mm trocknen würde. Um eine Wischeinlage zu schaffen, wurde statistisch geschnittenes Baumwollflockenmaterial (2-6 Denier und 0,05 bis 0,4 mm Länge) elektrostatisch gegen den Klebstoffüberzug, der klebrig und viskos war, gezogen, und die Fasern wurden mit Hilfe von Holländerstäben in den Klebstoff eingebettet. Nachdem der Flockfaserschicht-Überzug in einem Ofen mit umlaufender Luft 2 min bei 50°C getrocknet worden war, wurden beide Oberflächen kräftig gebürstet und unter Vakuum gesetzt, um lose Fasern zu entfernen. Eine Antistatikum-Lösung (Quatäramin-Typ) wurde auf die Flockfaserschicht gesprüht und das fertige Material wurde zu einer Stapelrolle aufgewickelt. Die Gesamtdicke des Hüllenmaterials mit seiner Flockfaserschicht betrug 0,45 mm.

Die Stapelrolle wurde später zu geeigneter Breite zugeschnitten und weiter gereinigt. Von der Rolle geschnittene Bögen wurden gestapelt und 2 Stunden in einen Ofen bei etwa 93°C gesetzt, um die durch die Rolle verursachte Wellung zu beseitigen.

Die Bögen wurden gestanzt, um Rohlinge zu erhalten, die gefaltet wurden, während man mit einer Infrarotlampe auf etwa 200°C erwärmte. Die Kanten der Faltungen wurden unter fortwährendem Erwärmen angerieben, um das plastische Erinnerungsvermögen auf ein Minimum zu begrenzen. Die Seitenfalze wurden mit einem Heißschmelzkleber versiegelt. Eine magnetische Aufzeichnungsplatte wurde eingesetzt und der dritte Falz wurde mit dem Kleber verschlossen, um eine fertige Diskette zu schaffen, die ein gutes Aussehen hatte und dahingehend beurteilt wurde, daß sie kratzfester war als herkömmliche Diskettenhüllen aus Polyvinylchlorid. Die matte Oberfläche der Diskettenhülle erwies sich im Hinblick auf das Verbergen von Kratzern und Schmutzflecken als ziemlich wirksam.

Eine Anzahl Diskettenhüllen dieses Beispiels wurden einzeln auf Zähigkeit getestet, indem sie wiederholt kantenweise etwa 20 cm fallen gelassen wurden, so daß die Ecken der Kopfschlitzkante gegen flache Metallhindernisse schlugen, die eine Länge von etwa 1 cm hatten. Keine Diskettenhülle hatte irgendwelche bemerkbaren Risse, nachdem sie 500mal fallen gelassen wurde.

Eine Diskettenhülle wurde horizontal mit den Falzen nach unten in einer Klemme an einer Ecke gehalten, die dem Kopfschlitz gegenüberlag. Die Klemme erstreckte sich 2,5 cm diagonal von der Ecke. Die gegenüberliegende Ecke der Diskettenhülle hing etwa 6,5 cm unter der Horizontalen herab. Bei diesem Test zeigten typische herkömmliche Vinyldiskettenhüllen eine Durchhängung im Bereich von 5 bis 11,5 cm.

Versuche mit anderen Probediskettenhüllen gemäß der Erfindung zeigten, daß das Durchhängen wesentlich vermindert werden kann, wenn man die Dicke der Polyesterfolie etwas erhöht oder - ohne Ändern der Dicke - indem man den Klebstoff ändert, der die Falze versiegelt, und/oder indem man das Verfahren der Aufbringung des Klebstoffs ändert.

Beispiel 2

10 Teile der Polypropylenpellets und 3 Teile der Rußgrundansatz-Pellets wurden wie in Beispiel 1 kontinuierlich zum Polyäthylenterephthalat gegeben, und das Ganze wurde mit einem filmbildenden Material, bestehend aus 97 Teilen des Polyäthylenterephthalats und 3 Teilen des Ruß-Grundansatzes, der in Beispiel 1 verwendet wurde, koextrudiert. Biaxiale Orientierung um 3x mal 3x lieferte eine Dualschichtfolie von etwa 200 µm Dicke, wobei die Polypropylen-Teilchen enthaltende Polyesterfolienschicht etwa 10 µm maß. Die matte Oberfläche der einen Seite der Dualschichtfolie war im Aussehen der des Beispiels 1 vergleichbar. Die pigmentierte Teilchen enthaltende Schicht wies in Vol.-% auf:

Polyäthylenterephthalat 86,9% Polypropylen 12,6% Ruß 0,5% mittlere Polypropylen-Teilchengröße 35 µm.


Auf die glänzenden Oberfläche einer Rolle der Dualschichtfolie wurde eine Schicht aus einem wärmeaktivierbaren Klebstoff aufgebracht, der ein thermoplastisches Polyesterharz und äußerst leitfähige Rußteilchen enthielt. Nach Stanzen zu einem Diskettenhüllen-Rohling wurde eine Wischlage aufgebracht, die aus einem ungewebten Polyestertuch bestand. Mit einer beheizten (200°) Metallwalze, die in beiden Richtungen im 0,5 cm Abstand jeweils Punkte besaß, wurde der Klebstoff an den Punkten geschmolzen, um das Tuch an das Hüllenmaterial zu heften.

Die unbedeckten Falze des Hüllenmaterials wurden umgefaltet und unter Erwärmen wie in Beispiel 1 angerieben, um eine Diskettenhülle zu schaffen, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die auf diese Weise einwirkende Wärme reichte nicht aus, den Klebstoff zu aktivieren. Obwohl die gefalteten Kanten unversiegelt blieben, funktionierte die Diskettenhülle gut und besaß ein gefälliges ästhetisches Aussehen.


Anspruch[de]
  1. 1. Undurchsichtige Diskettenhülle aus einer polymeren Folie mit einer matten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die polymere Folie eine biaxial orientierte Polyesterfolie ist, die diskrete, gleichmäßig verteilte Polymerteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 100 µm enthält, welche 5 bis 30 Volumenprozent der Polyesterfolie (10) stellen.
  2. 2. Diskettenhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Polyester Polyäthylenterephthalat ist.
  3. 3. Diskettenhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Polymerteilchen Polyolefin mit einer Schmelzflußrate kleiner als 2 dg/min enthalten.
  4. 4. Diskettenhülle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Polyolefin Polypropylen mit einer Schmelzflußrate von 0,4 bis 0,8 dg/min ist.
  5. 5. Diskettenhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterfolie (10) eine Dualschicht-Folie ist, deren äußere Schicht diese Polymerteilchen enthält.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com