DE2042215A1 - Magnetogrammtraeger mit verminderter Neigung zu elektrostatischer Aufladung - Google Patents

Magnetogrammtraeger mit verminderter Neigung zu elektrostatischer Aufladung

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DE2042215A1
DE2042215A1 DE19702042215 DE2042215A DE2042215A1 DE 2042215 A1 DE2042215 A1 DE 2042215A1 DE 19702042215 DE19702042215 DE 19702042215 DE 2042215 A DE2042215 A DE 2042215A DE 2042215 A1 DE2042215 A1 DE 2042215A1
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Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Masdiinen Ge»elhchaft mbH
Böblingen, den 20. August 1970 kd-ba
Anmelderin: International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: Docket BO 969 038
Magnetogrammträger mit verminderter Neigung zu elektrostatischer Aufladung
Die Erfindung betrifft einen Magnetogrammträger mit verminderter Neigung zu elektrostatischer Aufladung und verbesserter mechanischer Reibung.
Die für die Impulsaufzeichnung verwendeten Magnetogrammträger bestehen aus einem Kuststoff-Substratmaterial und einer magnetisierbaren Schicht. Sowohl das Substratmaterial, das beispielsweise aus Polyester oder Celluloseazetat hergestellt wird, als auch die aus y-Fe-O- und einem Bindemittel bestehende magnetisierbare Schicht haben nur eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit. Zur Beseitigung der statischen Aufladung, die sowohl bei der Herstellung als auch bei der Verwendung des Magnetogrammträgers störend in Erscheinung treten kann, wurde deshalb vorgeschlagen (DBP 1 101 000), auf die Rückseite eines Magnetogrammträgers eine Mischung aus einem Bindemittel und feinteiligen Feststoffen aufzubringen, damit die Oberfläche der Rückseite rauher als die an den Magnetköpfen anliegende Vorderseite des Magnetogrammträger s ist.
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Es ist weiterhin bekannt, durch Zusätze, wie beispielsweise Graphit, die elektrische Leitfähigkeit der getrockneten Magnetschicht zu erhöhen und dadurch eine elektrostatische Aufladung am fertigen Magnetograiranträger zu verhindern. Es ist schließlich auch bekannt (DAS 1 298 561), die elektrostatische Aufladung dadurch zu verhindern, daß das Polyestersubstratmaterial wenigstens auf einer Seite mit einer bindemittelfreien, fest haftenden leitenden Schicht aus Kohlenstoff versehen wird, oder daß der Magnetogrammträger (DAS 1 122 725) ein- oder beidseitig mit einer Metallschicht versehen wird und daß diese Metallschicht, wenn sie auf der Rückseite des Trägers außen angeordnet ist, noch vollständig mit einem Schutzlack bedeckt ist.
In der amerikanischen Patentschrift 3 293 066 ist angegeben, daß zur Verminderung der elektrostatischen Aufladung und zur Verbesserung der mechanischen Reibung auf der Rückseite des Magnetogrammträgers ein überzug aus einem Polymermaterial aufgebracht ist, der Silicagei-Teilchen und Kohleteilchen enthält. Die so beschichteten Magnetbänder sind für Systeme mit hoher Aufzeichnungs- und Wiedergabegeschwindigkeit geeignet.
Gegenstand der Erfindung ist ein Magnetogrammträger mit verminderter Neigung au elektrostatischer Aufladung und verbesserter, mechanischer Reibung, der in Systemen mit langsamer Transportgeschwindigkeit verwendbar ist,
Der erfindungsgemäße Magnetogrammträger ist dadurch gekennzeichnet, daß auf die nicht mit der magnetisierbarer! Schicht versehene Rückseite ein überzug aus einem organischen Polymeren aufgebracht 1st, der 4 bis 50 Gewichtsprozent leitende Teilchen und 8 bis 40 Gewichtsprozent nicht-magnetische 0-Fe3O3-TeU-chen enthält und eine Schichtdicke von mehr als 2,54 Um (0,1 mil) besitzt.
Der erfindungsgemäße Magnetogrammträger ist vorzugsweise eine
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Magnetkarte. Diese Magnetkarte, sowie die Kartenverarbeitungsmaschine, in der sie verwendet wird, wird anhand der Abbildungen der Figuren und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .
Fig. 1 zeigt in Seitenansicht und teilweise im
Schnitt ein Gerät zur Verarbeitung der erfindungsgemäßen Magnetogrammträger.
Fig. 2 zeigt vergrößert und im Schnitt den erfindungsgemäßen Magnetogrammträger, der bestimmte Eigenschaften bezüglich der Reibung und der Leitfähigkeit besitzt.
Fig. 1 zeigt ein Gerät 11 zur Verarbeitung von Magnetogrammträgern wie Magnetkarten 16, welches ein glattes, flaches Kartentransportbett 13 und ein Eingabekartenmagazin 15 aufweist. Dieses Gerät ist Gegegenstand der älteren deutschen Patentanmeldung P 20 28 445.1. Karten 16 sind in dem Kartenmagazin 15 gestapelt, und die unterste Karte 16a dieses Kartenstapels wird aus dem Kartenmagazin 15 über eine Kartenzuführungsbahn dem Kartentransportbett 13 mit einer Geschwindigkeit von etwa 12,7 cm (5 inches),je Sekunde zugeführt, wenn sich eine Kartenzuführungswalze 23 im Gegenzeigersinn dreht. Auf einem Segment 25 der zylindrischen Oberfläche der Kartenzuführungswalze 23 ist ein Material mit hohem Reibungskoeffizienten wie Gummi angeordnet, welches an der untersten, auf der Rückseite beschichteten Karte 16a angreift und bewirkt, daß diese zwischen den kontinuierlich rotierenden Antriebswalzen 29 und 30 hindurch und anschließend unter einer Kartenführung 31 über ein Führungsteil 32 geführt wird. Die Karte wird dann unter Steuerung durch eine oder mehrere Kombinationen von Leitrolle 37 und Antriebsrolle 39, die eine abwechselnde Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der'Karte bewirken, in eine Stellung gebracht, in der eine Datenaufzeichnung bzw, Datenwiedergabe erfolgt, OiTi-J-: ι Aufzeichnungeverfahren ist Gegenstand der älteren deunscntn
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Patentanmeldung P 19 OO 935.9. Jede der auf dem Kartentransportbett 13 angeordneten Antriebsrollen 39 ist jeweils in bezug auf ihre betreffende Transportebene 40 etwas versenkt angeordnet und bewirkt keine Kartenverschiebung, solange nicht die jeweils ihr zugeordnete Leitrolle 37 durch Betätigung der Magnetankeranordnung 35 gesenkt wird und die Karte berührt.
Durch einen Übertragerkopf 49 werden Informationen magnetisch auf die Karte aufgezeichnet, oder von der Karte abgelesen, wenn die Karte unter Betätigung der Leitrolle- Antriebsrollenkombination 37 und 39 auf der Kartentransportebene 40 bewegt wird. Das verwendete Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem ist Gegenstand der älteren deutschen Patentanmeldungen P 19 00 902.0 und P 19 01 225.0.
Der Kartentransport erfolgt durch die Kartenzuführungswalze und die verschiedenen Kombinationen von Leitrolle 37 und Antriebsrolle 39. Die Karten 16 werden in Form geordneter Stapel in dem Karteneingabeznagazin 15 angeordnet und die unterste Karte 16a wird„ wenn sich die Kartenzuführungswalze 23 dreht, den kontinuierlich rotierenden Walzen 29 und 30 zugeführt. Das segment 25 an der Oberfläche der Kartenzuführungswalze 23 besteht vorzugsweise aas elastischem Gummi oder einem synthetischen, elastischen Polymere», in ähnlicher Weise sind die Antriebsrollen 39 mit einen elastischen Material, das einen hohen Reibungskoeffizienten besitzt, bedeckt, obwohl durch den Andruck, der Leitrolle 37, wenn diese betätigt wird, der Reibungskoeffissient zwischen Antriebsrolle 39 und Karte 16a nicht kritisch ist. Die Oberfläche der Kartentransportebene 40 besteht aus einem flatten, harten Material, beispielsweise aus eine« geglätteten Metall oder einem Kunststoff, Aluminium wird für diese Transportebene bevorzugt.
Versuche haben gezeigt,? claü für die Magnetkarte 16a, wenn sie ron der KartenzufU^rungsvfalse 23 erfaßt werden und nicht an
eier dar übe; :lie%&ti<: κ χι Karte im Kartenmagazin 15 festkleben und
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außerdem reibungslos über die Kartentransportebene 40 gleiten soll, bestimmte Beziehungen für den Reibungskoeffizienten zwischen der Rückseite einer Magnetkarte und der Magnetschicht einer benachbarten Karte und für die Reibungskoeffizienten zwischen der Rückseite einer Magnetkarte und dem Segment 25 der Kartenzuführungswalze 23 einerseits und der Oberfläche der Kartentransportebene 40 andererseits erfüllt sein müssen. Bei diesen Versuchen hat sich ergeben, daß der Reibungskoeffizient C zwischen der Rückseite einer Magnetkarte und der Magnetschicht einer benachbarten Karte kleiner als 0,50, der Reibungskoeffizient C zwischen dem Material mit hoher Reibung des Segmentes 25 der Kartenzuführungswalze 23 und der Rückseite einer Magnetkarte wenigstens 0,90 oder größer und der Reibungskoeffizient C zwischen der Oberfläche der Kartentransportebene 40 und der Rückseite einer Magnetkarte 0,35 oder kleiner sein muß.
Es wurde festgestellt, daß die Magnetkarten sich einwandfrei verarbeiten ließen, wenn der Oberflächenwiderstand der Schicht
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auf der Rückseite der Karte weniger als 5 · 10 0hm/6,45 cm (Ohm/square inch) beträgt, so daß elektrostatische Aufladungen, die durch Verschieben von Karten gegeneinander erzeugt werden, abgeleitet werden. Außer den geforderten mechanischen und elektrischen Eigenschaften soll die Schicht auf der Rückseite gut auf dem Substratmaterial haften und ein lange Lebensdauer bei Verwendung der Karten in Verarbeitungsmaschinen besitzen. Die Haftung wird mittels eines Klebebandtestes geprüft. Wenn von der Schicht auf der Rückseite nichts durch ein aufgeklebtes Band bei dessen Entfernung abgehoben wird, ist die Haftung gut. Die Lebensdauer der Schicht wird durch mindestens 500 Durchgänge der Magnetkarte in einer Verarbeitungsmaschine geprüft. Wenn bei diesem Test von der Schicht nichts absplittert oder dieselbe beschädigt wird, ist die Lebensdauer ausreichend. Außer guter Haftung und ausreichender Lebensdauer sollte die Schicht auch widerstandsfähig gegen Beschädigungen sein, wenn die beschichteten Karten außerhalb von Verarbeitungsmaschinen verwen-
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det werden.
Es wurde experimentell bestimmt, daß eine Magnetkarte, bestehend aus einem Substratmaterial, bespielsweise einem 0,018 cm (7 mil) dicken Polyesterfilm, auf den einseitig eine magnetisierbar e Schicht aufgebracht war, nur wenige dieser Forderungen erfüllte. Besonders nachteilig war, daß eine solche Karte einen zu niedrigen Reibungskoeffizienten bezüglich der Kartenzuführungswalze besaß, so daß sich die Karten schlecht aus dem Kartenmagazin zuführen ließen und daß sie elektrostatisch aufgeladen wurden, was einem reibungslosen Kartentransport wegen der Anziehung zwischen den Karten ebenfalls entgegenwirkte. Die hohe elektrostatische Aufladung erschwerte auch andere Kartenverarbeitungsprozesse und führte insbesondere durch Anziehen von Staub und Bruchstücken zu einer Verschlechterung der Gebrauchseigenschaften der Magnetkarten.
Durch das Aufbringen einer leitenden Schicht auf der Rückseite der Karte sollten diese Nachteile überwunden werden. Der Reibungskoeffizient zwischen der beschichteten Rückseite einer Magnetkarte und dem Segment 25 der Kartenzuführungswalze 23 sollte hoch sein, während die Reibungskoeffizienten zwischen der beschichteten Rückseite einer Magnetkarte und der Magnetschicht 53 einer benachbarten, wie auch zwischen der beschichteten Rückseite einer Magnetkarte und der Kartentransportebene 40 niedrig sein sollten. Eine Magnetkarte 16a mit bestimmten Eigenschaften bezüglich der Reibung und Leitfähigkeit wird in Abbildung 2 gezeigt. Es können beliebige Substratmaterialien 51 verwendet werden, es wird jedoch vorzugsweise ein Substratmaterial aus einem Polymermaterial, wie Polyester oder Zelluloseazetat verwendet. Die magnetisierbare Schicht 53 besteht aus einer einheitlichen Mischung eines polymeren Bindemittels und magnetisierbarer Teilchen wie ferromagnetischer Eisenoxidteilchen. Auf der Rückseite des Substratmaterials 51 befindet sich eine antistatische Schicht 55 mit bestimmten Reibungseigenschaften.
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Eine Schicht auf der Rückseite, die in ihrer Zusammensetzung einer für die Herstellung von magnetisierbarer! Schichten gebräuchlichen Zusammensetzung entsprach, erfüllte am ehesten die Anforderungen für die Verarbeitung in Kartenverarbeitungsmaschinen. Sie besaß folgende Zusammensetzung, angegeben in Gewichtsprozent:
Copolymer aus Vinylidenchlorid
und Acrylnitril der Dow Chemical Co.,
Handelsnamen Saran F 130 65,0 % Polyurethan der B. F. Goodrich Chemical Co., Handelsnamen Estane 5702 Fl 7,4 % Rußteilchen der Cabot Inc., Handelnamen Vulcan XC-72 25,4 % Dispersionsmittel und Stabilisatoren Differenz.
Diese Mischung, aufgetragen als Schicht auf der Rückseite einer Magnetkarte, besaß den erforderlichen niedrigen Oberflächenwidsrstand, jedoch nicht die erforderlichen Reibungseigenschaften. Ihr Reibungskoeffizient mit Gummi war 0,6, also zu niedrig und mit Aluminium 0,38, also zu hoch. Darüber hinaus haftete die Mischung schlecht auf dem Substratmaterial.
Zur Verbesserung der Reibungseigenschaften wurde obengenannte Mischung· modifiziert durch Zusatz von 5,1 Gewichtsprozent Si ll cage I der Cabot Inc., Handelsnamen Cabosil M-15 und Herabsetzung des Rußanteils auf 19,1 Gewichtsprozent. Die resultierende Mischung wurde in einer Dicke von 5,1 pm (0,2 all) auf die Rückseite einer Magnetkarte aufgetragen und getestet, Diese Schicht besaß die elektrischen und mechanischen Eigenschaften In dem geforderten Bereich. Ihre Haftung auf dem Substratmaterial im d I h r e W ide r s t and s f Sh i g ke i t g e g e η me eh a η i s c h e B e a ns ρ r ιι eh unej
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waren jedoch sehr schlecht.
Um diese Nachteile zu überwinden, wurde in der zuletzt genannten Mischung das Bindemittel durch ein Copolymer aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid der B. F. Goodrich Chemical Co., Handelsnamen Geon 222 ersetzt. Auch diese Schicht haftete schlecht auf dem Substratmaterial.
Daraufhin wurde ein Bindemittel, bestehend aus einem Polyurethan und einer Polyviny!verbindung, verwendet und die magnetischen y-Fe2O3-Teilchen die üblicherweise in magnetisierbaren Beschichtungen verwendet werden, wurden durch nichtmagnetische oi-Fe^O^-Teilchen ersetzt. Die resultierende Mischung enthielt ungefähr 6 Gewichtsprozent Rußteilchen und etwa 68 Gewichtsprozent o-Fe2O3-Teilchen. Diese Mischung besaß nach der Beschichtung und Trocknung einen Oberflächenwiderstand, der für die Verarbeitung der Karten in dem gegebenen Verarbeitungssystem um einige Größenordnungen zu hoch war. Zur Herabsetzung des Oberflächenwiderstandes wurde der Rußanteil verdoppelt. Die so hergestellte Mischung war wegen des schlechten Zusammenhaltes tönd der schlechten Haftung auf dem Substratraaterial für das gegebene Kartenverarbeitungssystem völlig unbrauchbar.
Um die Haftung dieser Zusammensetzung zu verbessern wurde der Ct-Fe3O3"Anteil auf ungefähr 40 Gewichtsprozent herabgesetzt. Diese Mischung wurde zu einer Trockenschichtdicke von etwa 2,54 Pm (0,1 all) aufgetragen. Diese Schicht besaß den gewünschten Oberflächenwiderstand, die gewünschten Reibungskoeffizienten, gute Haftung auf dem Substratmaterial und ausreichende Lebensdauer in dem Verarbeitungssystem« Nur bei der Verwendung der Karten außerhalb des Verarbeitungssystems zeigten sich sehr bald Abnützungserscheiniaageti.
Bei einer Trockenschiclitdicke von etwa 5,1 pm -(0,2 mil) wurden alle Anforderungen- erfüllt» Diese Rickschicht besaß einen
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Oberflächenwiderstand von 3,2 · 10 Ohm/6,45 cm (Ohm/square
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inch), einen Reibungskoeffizienten C auf der magnetisierbaren Schicht von 0,39 einen Reibungskoeffizienten C auf Gummi von 1,27 und einen Reibungskoeffizienten C auf Aluminium von 0,30.
Karten mit dieser Rückschicht zeigten nach mehr als 650 Durchgängen in einer Kartenverarbeitungsmaschine keine Risse und waren auch außerhalb derselben ohne Abnützungserscheinungen ausgezeichnet verwendbar.
Die Mischung besaß folgende Zusammensetzung, angegeben in Gewichtsprozent:
Polyurethan, ein Reaktionsprodukt
eines Polyesters der Mobay Chemical
Co., Handelsnamen Multron R-16 mit
einem Isocyanat derselben Herstellerfirma, Handelsnamen Mondur CB-75 12,9 %
Copolymer aus Vinylchlorid und Vinylacetat der Union Carbide Co.,
Handelsnamen Bakelite VAGH-I 18,5 %
Copolymer aus Acrylnitril und Butadien der B. F. Goodrich Chemical
Co., Handelsnamen Hycar 1432 7,4 %
Rußteilchen der Columbian Carbon
Co., Inc., Handelsnamen Conductex SC 18,4 %
Ct-Fe3O3 der Columbian Carbon Co.,
Inc., Handelsnamen Mapico Red 516
Medium 37,8 %
Dispersions- und Schmiermittel Differenz.
Auch Schichten mit einer Schichtdicke von nur wenig mehr als 2,54 m (0,1 mil) erfüllten alle elektrischen und mechanischen
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Anforderungen und ließen sich gut handhaben. Die Schichtdicke wurde nach obenhin nur durch den Verwendungszweck des Aufzeichnungsträgers und die jeweils zur Verfügung stehende Beschichtungsvorrichtung begrenzt.
Jedes polymere Bindern!ttelsystem, das die vorgeschriebenen Eigenschaften besitzt, kann mit Erfolg anstelle des zuvor beschriebenen Bindemittelsystems verwendet werden, wenn es so dick aufgetragen wird, daß die Widerstandsfähigkeit gegen Abnützung gewährleistet ist. Viele der für magnetisierbare Schichten üblichen Bindemittelsysteme sind brauchbar. In gleicher Weise kann auf das Substratmaterial als magnetisierbare Schicht eine der bekannten Mischungen aufgebracht werden. Vorzugsweise wird jedoch eine Mischung verwendet, die eine ähnliche Zusammensetzung wie die antistatische Rückschicht besitzt. Geringfügige Änderungen des Gehalts an Polymeren sind zugelassen und außerdem wird das nichtmagnetische 0-Fe3O3 durch ungefähr 70 Gewichtsprozent magnetisches Y-Fe-O- oder Fe.O. ersetzt, auch sind in der magnetisierbaren Schicht nur etwa 6 Gewichtsprozent Rußteilchen vorhanden.
Als Substratmaterial 51 können beliebige nichtleitende Materialien verwendet werden. Durch ein bestimmtes Substratmaterial kann jedoch die Auswahl der Bindemittel beeinflußt werden. Wenn die Haftung zwischen der Schicht und dem Substratmaterial zu gering ist, kann dieses in bekannter Weise für die Beschichtung vorbereitet werden, beispielsweise durch Waschen, eine elektrische Entladung oder durch Aufbringen eines Haftvermittlers .
Als leitende Bestandteile der Rückschicht können anstelle der zuvor beschriebenen Rußsorte auch andere handelsübliche Rußsorten, Graphit oder andere leitende Materialien, deren elektrische Eigenschaften bekannt sind, verwendet werden. Sie werden in bekannter Weise, in die Polymermatrix eingearbeitet. Die Rückschicht enthält vorzugsweise 4 bis 50 Gewichtsprozent
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Kohlenstoff als leitenden Bestandteil. Durch diesen Gehalt wird eine ausreichende Leitfähigkeit gewährleistet,ohne daß eine Verschlechterung der Haftung und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchung eintritt.
Die Auswahl der Materialien, die die Reibung bestimmen, ist dagegen beschränkt. Wie zuvor beschrieben, ist Ot-Fe3O3 das einzige Material, das den Anforderungen, die bezüglich der Reibung gestellt werden, genügt. Es können nicht mehr als 40 Gewichtsprozent in die Polymermatrix eingearbeitet werden, wenn eine gute Haftung der Rückschicht auf einem nicht vorbehandelten Substratmaterial gewährleistet sein soll. Eine Erniedrigung des Gehaltes bis auf 8 Gewichtsprozent a-FejO-liegt im Rahmen der Erfindung.
Der erfindungsgemäße, mit einer Rückschicht versehene Magnetogrammträger besitzt bestimmte mechanische und elektrische Eigenschaften, die gewährleisten, daß er in einem gegebenen Verarbeitungssystem verwendet werden kann. Die erfindungsgemäße Rückschicht ist nicht nur beschränkt auf die vorzugsweise verwendeten Magnetkarten. Sie ist auch anwendbar für andere Magnetogrammträger wie Platten oder Bänder, um diese mit den gewünschten elektrischen und mechanischen Eigenschaften auszustatten.
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Claims (10)

  1. P Ä T E U T Ä K S P R ti C I E
    Magnetogranunträger mit verminderter Neigung zu elektrostatischer Aufladung und verbesserter mechanischer Reibung, bestehend aus einem Substratmaterial und einer darauf aufgebrachten magnetisierbaren Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß auf die nicht mit der magnetisierbaren Schicht versehene Rückseite ein überzug aus einem organischen Polymeren aufgebracht ist, der 4 bis 50 Gewichtsprozent leitende Teilchen und 8 bis 40 Gewichtsprozent nichtmagnetische Ci-Fe2O -Teilchen enthält und eine Schichtdicke von mehr als 2,54 μια (0,1 mil) besitzt.
  2. 2. Magnetogrammträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teilchen aus Ruß bestehen.
  3. 3. Magnetogrammträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Substratmaterial ein Polyesterfilm verwendet wird.
  4. 4. Magnetogrammträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der überzug auf der Rückseite der Magnetogrammträgers derart gewählt ist, daß zwischen dem überzug und dem elastischen Material einer Kartenzuführungswalze ein Reibungskoeffizient größer 0,90, zwischen dem überzug und der Transportebene ein Reibungskoeffizient kleiner 0,35 und zwischen dem überzug und der Magnetschicht eines benachbarten Magnetbgrammträgers ein Reibungskoeffizient kleiner 0,50 vorhanden ist.
  5. 5. ' Magnetoejramraträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,- daß der Oberflächenwiderstand des Überzugs auf der Rückseite des Magnetogrammträgers nicht
  6. 10 9 8 15/1731.
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  8. 8 2
  9. größer als 5 ·
  10. 10 Ohm/6,45 cnr (Ohm/square inch) ist.
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    L e e τ s e ι f e
    ORIGINAL. INSPECTED
DE19702042215 1969-09-29 1970-08-26 Magnetogrammtraeger mit verminderter Neigung zu elektrostatischer Aufladung Pending DE2042215A1 (de)

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