Magnetisches Aufzeichnungsband und Verfahren zu seiner Herstellung Die voriiegende Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Aufzeiehnungsband mit neuartigen Charakteristiken und auf ein Ver fahren zur Herstellung dieses Bandes.
Das erfindungsgemässe magnetische Auf- zeiehnungsband, das in einem Bindemittel ein gebettete, magnetisch gerichtete, magnetisch anisotrope ferromagnetische Partikel auf- m eist, ist gekennzeichnet durch ein praktisch identisches Verhältnis von Ausgangs- zu Ein gangsamplitude in beiden Laufrichtungen des Bandes und durch ein Verhältnis von rema- iieriter Induktion in der Laufrichtung des Bandes zu remanenter Induktion in der Quer- riehtung von mindestens<B>1,3.</B>
Die vorliegende Erfindung bezieht sieh ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen magnetischen Aufzeichnungs bandes, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Band in seiner Längsrichtung entlang einer Ebene durch ein magnetisches Feld hindurehführt, dessen Kraftlinien sieh planar und in Längsriehtung des Bandes er strecken, und das Bindemittel während des Hindurchführens in flüssigem Zustand gehal ten und anschliessend zum Erstarren gebracht wird.
Ein magnetisches Aufzeichnungsband weist gewöhnlich lerromagnetische Partikel auf, die in einem biegsamen, nieUtmagnetischen Binde mittel dispergiert sind, das in Form eines schmalen Bandes oder Streifens geliefert wird. Gemäss einer bekannten Herstellungs methode wird ein Gemisch von magnetischen Eisenoxydpartikeln mit einer Lösung eines harzartigen Bindemittels auf einen Cellulose- acetatfilm aufgebraclit und der überzogene Film getrocknet.
Das Celluloseacetat dient als Trägerbahn für die magnetische Schicht und zusätzlich als Trennsehieht zwischen benach barten Windungen des Bandes, wenn es zu einer Rolle aufgewickelt wird, wodurch das übersprechen auf ein Minimum reduziert wird. Das harzartige Bindemittel dient dazu, die magnetischen Partikel unbeweglich festzu halten und an die Trägerbahn zu binden. Den magnetischen Partikeln wird eine dem aufzuzeichnenden Signal entsprechende Ma- gnetisierung aufgeprägt.
Bei andern Ausfül-i- rungsarten wird an Stelle des Celluloseacetat- films oder eines andern Films eine dünne Papierbahn verwendet. Bei einer weiteren Variante verwendet man keine getrennte Trägerbahn, sondern aus der die magneti schen Partikel in gleichmässiger Verteilung enthaltenden Masse wird ein Band hinrei chender mechanischer Festigkeit hergestellt.
Bei Gebrauch wird das magnetische Auf zeichnungsband an einem magnetischen Auf zeichnungskopf vorbeigeführt, der auf das Band eine den Schallschwingungen oder andern aufzunelimenden Informationen ent sprechende Magnetisierung aufdrückt. Wird das Band nachträglich mit der gleichen Ge- sell-,vindigkeit an einem magnetischen Wieder gabekopf vorbeigeführt, so induziert die magnetische Aufzeichnung einen entsprechen den elektrischen Strom in den Wieklungen des Wiedergabekopfes, wodurch die Wieder gabe des ursprünglich aufgenommenen Signals ermöglicht wird.
Die magnetiselle Aufzeichnung auf dem Band kann nachträg- lieh magnetisch wieder gelöscht werden, worauf weitere Signale aufgezeichnet werden können.
An Hand der Zeichnung wird die Erlin- dung beispielsweise näher erläutert.
Fig. <B>1</B> bringt durch Vergleiehshysteresis- schleifen die wesentliche Verbesserung bezüg- lieh der nutzbaren remanenten Induktion zum Ausdruck, die mit einem erfindungsgemäss ausgebildeten magnetischen Aufzeichnungs band erzielt werden kann.
In Fig. 2 ist ein Vergleich zwischen einem erfindungsgemäss ausgebildeten magnetischen Aafzeiehnungsband und einem bekannten Er zeugnis bezüglich des Einflusses der Lauf- riehtung auf die magnetischen Eigenschaften gezogen.
Fig. <B>3</B> ist eine schematische Ansieht einer Vorriehtung für die Herstellung und Behand lung eines magnetischen Aufzeiehnungsban- des.
Fig. 4 ist ein Aufriss eines Ausschnittes aus Fig. <B>3.</B>
Wie aus der Fig. <B>3</B> ersiehtlich ist, wird eine Träggerbahn <B>30,</B> z. B. ein dünner Cellu- loseacetatfilm, von einer Vorratsrolle<B>31</B> ab gewickelt und durch eine Vorrichtung, die zum Überziehen der Trägerbahn dient und im vorliegenden Fall aus einer Auflageplatte 34 und einem Abstreichmesser <B>33</B> bestellt, hin durchgeführt.
In dieser Vorrichtung wird die magnetische Dispersion<B>32,</B> die aus Partikeln von magnetisch anisotropem Material und einer Lösung eines biegsamen Bindemittels, in weleher die Partikel gleichmässig dispergiert sind, besteht, in Form eines dünnen gleich mässigen Überzuges auf eine Seite der Trä gerbahn aufgetragen.
Das überzogene Träger band<B>35</B> läuft dann unmittelbar mitten zwi schen den einander nahe gegenüberliegenden Polen von zwei starken permanenten Stab- magneten <B>36</B> und<B>37</B> hindurch, wobei die Trä gerbahn durch einen Auflagetisell <B>38,</B> dessen<B>j</B> ebene Oberfläche senkrecht zur Magnetisie- rungsriehtung der beiden Magnete steht, ge tragen und geführt wird.
Die Anordnung der Magnete<B>36</B> und<B>37,</B> des Auflagetiselies <B>38</B> und der überzogenen Trägerbahn<B>35</B> ist im Aufriss in Fig. 4 gezeigt, die einen Schnitt nach der LinieA-A der Fig. <B>3</B> darstellt.
Der Nordpol und der Südpol der Stabmagnete sind in diesen Figuren durch die Buchstaben <B> N </B> und<B> S </B> bezeichnet. Naell Durchgang, zwischen den Magneten wird das Bindemittel zum Erhärten gebracht, beispielsweise durch Entfernung des flüeht-igen Lösungsmittels in einem Ofen<B>39,</B> worauf das fertige magneti sche Aufzeiehnungsband 40 auf eine Spei chertrommel 41 aufgewiekelt wird. Das Band kann in kleinen Breiten hergestellt werden. E, s ist allerdings wirtschaftlicher, breite Streifen zu überziehen, zu behandeln und zu trocknen und nachträglich in schmälere Strei fen mit den in der Praxis benötigten Breiten zu schneiden.
Das Aufbringen des magnetischen Mate rials auf das Trägerband kann mittels Wal zen, durch Aufspritzen oder jede beliebige tindere zweckmässige Art erfolgen, vorausge setzt, dass ein genügend dünner und gleich mässiger Überzug erhalten wird. Die Binde- mittelkomponente des Überzuges muss im Augenblick, in welchem das Band zwischen den Magneten<B>36</B> und<B>37</B> hindurchläuft, noch hinreichend flüssig sein, damit sich die magnetischen Partikel richten können.
Wäh rend des anschliessenden Erhärtens des Über zuges werden die Partikel durch die remanen- ten induzierten magnetischen Kräfte in ihrer gerichteten Stellung festgehalten.
Als Bindemittel eignen sich für den vor liegenden Zweck insbesondere plastifizierte Celluloseester und -äther, Polyvinylharze, ge wisse Aerylatharze, Gemische von Polyvinyl- harzen mit kautsehlikartigen Butadien-Aeryl- ilitril-Polymeren, und zahlreiche andere poly mere oder harzartige biegsame, filmbildende organisehe Materialien, die in geeigneten or- ganisehen Lösungsmitteln löslich sind.
Es wurde gefunden, dass jener Flüssigkeitsgrad, der das Aufbrin-en des Gemisches auf die <B>C</B> Trägerbahn ermöglicht, gleichzeitig auch die Umlagerung der magnetischen Partikel er möglicht. Therinoplastisehe Bindemittel sind weniger leicht zu handhaben und erfordem etwas kompliziertere Apparaturen, können jedoch trotzdem verwendet werden. Bei Ver wendung der letzteren Bindemittel muss der überzug unmittelbar vor seinem Durchgang durch das magnetische Feld erhitzt und in den flüssigen Zustand gebracht und nachher wieder abkühlen und erhärten gelassen wer den.
Selbsthärtende oder selbstpolymerisie rende Bindemittel, die polymerisieren, wenn sie erhitzt oder sonstwie aktiviert werden, eignen sieh ebenfalls. Hinsichtlich der Tempe ratur sind in solchen Fällen keine Einsehrän- kungen erforderlich, vorausgesetzt, dass die Komponenten des Bandes nicht zersetzt wer den oder sieh verflüchtigen, und dass der Curie-Punkt der magnetischen Partikel nicht erreicht wird, nachdem das Material zwischen den Magneten<B>36</B> und<B>37</B> hindurehgegangen ist.
Das beschriebene Arbeitsprinzip ist auch für magnetische Aufzeichnungsbänder, in welchen die magnetischen Partikel gleich mässig in der ganzen Tiefe des Bandes verteilt sind, anwendbar. In diesem Fall muss das vorübergehend flüssige Gemisch von Parti keln und Bindemittel vorübergehend auf einer rielltmagnetischen Trägerbahn oder zwischen zwei solcher Bahnen gehalten werden, um es zwisehen den Magnetpolen hindurehzuführen, bis das Bindemittel vollständig erstarrt ist, worauf die Trägerbahn oder die Trägerbah- ilen entfernt werden können.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel wur den 2 Gewichtsteile nadelförmiger EisenoxyA- partikel gleichmässig in einer flüssigen Lö- siing von<B>1</B> Teil eines wasserunlöslichen harz artigen polymeren Bindemittels in einem ge- eigeten flüclitigen organischen Lösungsmit tel dispergiert. Die Dispersion wurde in dün ner gleichmässiger Schicht auf einen Cellu- loseacetatfilm aufgebracht.
Im Verlaufe weni ger Sekunden nach dem -Uberziehen wurde das Blatt zwischen den nahe beieinander an geordneten gleichnamigen Polen von zwei Stabmagneten und anschliessend durch einen Ofen hindurchgeführt, in welchem das Binde mittel durch Entfernung des Lösungsmittels zum Erstarren gebracht und gehärtet wurde.
Als Magnete wurden gleich stark magne tisierte Stäbe aus einer AI-Ni-Co-Legierung (Markenprodukt Alnico VI ) mithoher Per- meabilität verwendet, die einen Querschnitt -von<B>1,27X7,62</B> cm und eine genügende Länge aufwiesen, um beidseitig des überzogenen Bandes um<B>7,6</B> cm hinauszuragen. Die einan der gegenüberliegenden Poloberflächen waren um<B>1,27</B> ein voneinander entfernt.
Zwischen den Poloberflächen befand siell eine nicht magnetische ebene Auflageplatte von<B>7,6</B> ein Breite, deren obere Oberfläche derart ange ordnet war, dass das Band beim Darüberglei- ten in einer genau in der Mitte zwischen den beiden Polfläehen liegenden und senkreelit zur Magnetisierungsrichtung der beiden Stab magnete stehenden Ebene gehalten wurde.
Die Stärke der Magnete war derart, dass ein Kraftfluss-Messinstrument in einem um <B>1.,9</B> cm von der Axialebene der beiden Magnete entfernten Punkt P auf der Oberfläche der Auflageplatte einen magnetischen Kraftfluss von etwa<B>600</B> Gauss anzeigte. Diese magneti sche Flussdichte hat sieh als mehr als genü gend, für das im vorliegenden Beispiel ver wendete flüssige Gemisch von harzartigem Bindemittel und magnetischen Partikeln er wiesen.
Dauermagnete stellen ein wirtschaft liches Mittel zur Erzeugung des erforder- liehen starken MagnetTeldes dar und werden deshalb bevorzugt. Geeignete Elektromagnete sind als völlig gleichwertig zu betrachten. Sie kommen im Betrieb jedoch aus verständlichen Gründen teurer zu stehen und besitzen den Nachteil, dass bei ihrer Verwendung mit zu sätzlichen variablen Grössen, beispielsweise mit Temperaturschwankungen, gereelmet wer den muss.
Das erhaltene magnetische Aufzeichnungs band wurde geprüft, um den Einfluss der Laufrichtung auf sein Verhalten zu bestim men, In diesem ZusammeilhanU wird da,9 Band als vorwärts -laufend betrachtet, wenn die Laufrielltung des Bandes beim Durchgang durch das ma-netische Aufzeiehnungsorgan die gleiche ist wie beim Durchgang des Bandes zwischen den Stabmagneten bei seiner Fabri kation, während es als rüeliwärts -laliiend betrachtet wird, wenn es in der umgekehrten Riehtuing läuft.
Sinuswellen und andere Signale wurden bei verschiedenen Frequenzen im Bereich von <B>50-15000</B> Hertz aufgezeichnet. Es wurde die Stärke der beim Abspielen erhaltenen Ausgangssignale bestimmt. Diese Prüfungen wurden sowohl in der Vorwärtsrielitung als auch in der Rüekwärtsrielitung unter Ver wendung eines magnetischen Aufzeichnangs- gerätes vom<B>Typ</B> Ampex Model<B>300 </B> durch geführt.
Die gleiche Prüfung wurde an einem magnetischen Aufzeiehnungsband von glei- eher Zusammensetzung, das jedoch, statt zwischen den einander gegenüberliegenden magnetischen Polen hindurchgeführt züi wer den, wie dies im Zusammenhang mit Fig. <B>3</B> beschrieben worden ist, unmittelbar vor dem Erhärten über einen Hufeisenmagneten gezo gen worden war, vorgenommen. Ein einziger Stabmagnet, wie z.
B. der Stabmagnet<B>37</B> in Fig. <B>3,</B> liefert die gleiche Art von Resultaten wie ein Huleisenmagnet. Die Resultate sind durch die Kurven der Fig. 2 dargestellt, die aus Gründen grösserer Klarheit längs der Y-Axe getrennt gezeichnet sind und die die Dämpfung in Deeibels für Eingangssignale mit verschiedenen Frequenzen darstellen.
Die Kurve 20, die in Wirklichkeit aus zwei auf- ein anderliegenden identischen Kurven be steht, stellt die Dämpfung für ein erfindungs gemäss ausgebildetes magnetisches Aufzeieh- nungsband dar, das beim Aufzeichnen und beim Abspielen sowohl in der Vorwärtsrieh- tung als auch in der Rilekwärtsrichtung be wegt wurde. Die Kurve 21 stellt die mit einem mittels eines Hufeisenmagneten be handelten und in der Vorwärtsriehtung be wegten Bandes erzielten Resultate dar.
Die Kurve 22 stellt die Resultate dar, die mit dem gleichen Band bei umgekehrter Laufrielltung erzielt wurden. Während bei den niedrigen Frequenzen nur kleine Unterschiede in der Ausgangsamplitude auftreten, werden diese Unterschiede bei steigenden Frequenzen mehr und mehr ausgeprägt. Bei<B>15000</B> Hertz<B>be-</B> trägt der Untersehied in den Ausgangsampli tuden für die Kurven 21 und 22 etwa<B>6</B> De- eibel. Dieser Unterschied ist bei der Wieder gabe von Musik und Stimmen für das Ohr leicht wahrnehmbar.
Da viele magnetische AufzeiehnLingsbänder in beiden Laufrichtun gen arbeiten, ist es verständlich, dass mit Ge räten, die mit magnetischen Aufzeiehnungs- bändern mit den durch die Kurven 21 und <B>22</B> der Fig. <B>21</B> veranschaulichten Eigenschaften arbeiten, keine hohe Aufzeichnungs- und Wiedergabetreue erzielt werden kann. Das erfindungsgemäss magnetische Aufzeichnungs band weist dagegen in beiden Laufrichtungen bei allen Frequenzen praktisch das gleiche Verhältnis von Eingangs- zu Ausgangsampli tude auf, wie die Kurve 20 zeigt.
Das Band wurde auch auf die remanente Induktion geprüft. Bei dieser Prüfung wird eine schmale Probe des Bandes in eine Prüf spule eingeführt, die ihrerseits in einer ver- hgltnismässig grossen Feldspule angeordnet ist. An die Klemmen der Feldspule wird eine -\N#'eehselstromspannting angelegt, wodurch ein niagnetisierendes Weehselfeld hoher Intensi tät erzeugt wird. Die durch Veränderungen in der magnetischen Feldstärke verursachten Änderungen in der magnetischen Induktion der Probe werden mittels eines an die Prüf spule angeschlossenen Oszillographen be- kn stimmt.
Typische Oszillogramme, die mit Proben eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Bandes erhalten wurden, sind in Fig. <B>1</B> abgebildet. Die Kurven<B>10</B> und<B>11</B> wurden mit in der Längsrichtung bzw. in der Querrichtung herausgenommenen Proben des überzogenen Bandes erhalten. Die Längsrieh- tung ist die Richtung, in welcher das Band im Gebrauch an den magnetischen Köpfen vorbei-eführt wird. Diese Kurven sind für die Dicke der magnetischen Schicht korrigiert. Die Zahlenwerte sind auf die Einheit der Dicke bezogen.
Die Enden der experimentell bestimmten Kurven sind durch gestrichelte Linien verbunden, um die Ablesung zu erleichtern.
Die Kurve<B>10</B> für die in der Längs- oder Spielrielitung herausgenommene Probe sehnei- det die B - oder Flussdiehteaxe bei<B>550</B> Gauss, #vährend die Kurve<B>11</B> für die in der Quer- rielltung, das heisst in rechten Winkeln zur Laufrielltung des Bandes während der magne tischen Aufzeichnung, herausgenommene Probe die B -Axe bei nur<B>320</B> Gauss schnei det.
Somit beträgt das Verhältnis von rema- nenter Induktion in der Spielrichtung zu remanenter Induktion in der Querrielitung im vorlie-enden Fall
EMI0005.0017
Ähnliche <B>c</B> Prüfungen, die an andern erfindungsgemäss ZD hergestellten magnetischen Aufzeichnungs bändern vorgenommen wurden, ergaben Ver hältnisse von bis zu 2,0.
In allen Fällen e- trug das Verhältnis mindestens<B>1,3.</B> Die nach den herkömmlichen Verfahren hergestellten magnetischen Aufzeiehnungsbänder weisen manchmal in der Längsrichtung eine etwas grössere remanente Induktion auf als in der Querriehtung, wahrscheinlich infolge einer Selbstorientierung anisotroper magnetischer Partikel während des Überziehens. Das dabei erhaltene Verhältnis ist jedoch in allen Fällen kleiner als 1,30.
Da die Flussdiehte pro Einheit der Dicke auf diese Weise erheblich erhöht ist, wird beim Abspielen ein viel besseres Signal-zu- Geräuseh-Verhältnis erhalten. Aus dem glei- ehen Grund kann die Dieke der magnetischen Schicht reduziert werden, ohne dass dabei die Stärke des Ausgangssignals vermindert wird.