DE2208792B2

DE2208792B2 - Magnetisches tonband mit verbessertem frequenzgang bei hohen frequenzen

Info

Publication number: DE2208792B2
Application number: DE19722208792
Authority: DE
Inventors: Kenneth J.; Vogelgesang Peter J.;Knudsen JamesK.; St. Paul Minn. Perrington (V.StA.)
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1971-02-26
Filing date: 1972-02-24
Publication date: 1976-08-19
Also published as: CA963321A; FR2126451A1; SE382274B; AR192622A1; JPS5228364B1; GB1366192A; NL7202051A; ES399853A1; BE779893A; FR2126451B1; IT948737B; DE2208792A1

Description

i₅

werblicher Tonaufzeichnung

nicht durchsetzen, da sie

^^ den Markt kamen. Tonbänder einer zunehmenden SFvfc««¹ der geringen Bandge-SwiiSSeit ist der Frequenzgang der Magnetbander solcher Kassettenrecorder für hohe Frequenzen jedoch

Dicke in μπ»	Koerzitivkraft in	Oe
0,5	(600 bis 800)	X ' 240
0,75	\45O bis 650)	X ' 240
1.0	(400 bis 550)	X ' 240
1,25	(380 bis 480)	X ' 240
1,5	(370 bis 460)	X ' 24C
1,75	(360 bis 440)	X *">Δί*

^teEs^eist bekannt, daß bei der Herstellung von Maineionbändern die Anwendung von Magnetpulvern hh?KoeVzitivkraft zu einem verbesserten Frequenz-

2. Tonband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht ungefähr 1 μηι dick ist und eine Koerzitivkraft von 400 bis 500 Oe hat.

3. Tonband nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet-Teilchen sowohl der inneren Schicht als auch der äußeren Schicht in Längsrichtung orientierte, nadeiförmige y-FejOj-Tcilchen sind.

4. Tonband nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet-Teilchen der äußeren Schicht mit Kobaltoxid modifizierte y-Fe2O3-Teilchen sind.

5. Tonband nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke-der äußeren Schicht 0,5 bis 1,75 μιη, vorzugsweise 1,0 bis 1,25 μπι, und die der inneren Schicht 0,5 bis 14,5 μηι, vorzugsweise 1,75 bis 4 μιη, ist.

recordern nicni aubpiciucu o...-, ....

sind. Um nun die neu auf den Markt gekommenen Chromdioxid-Magnetbänder tatsächlich zu nutzen, besonders konstruierte Magnetbandgeräte ~ gilt auch für andere Magnetpulver raft. ζ. B. mit Kobaltoxid modifiziertes -PS 35 73 980). Aus der 1,S-PS 26 43 130 ,si eiti mehrtach beschichtetes Magnetband bekannt, die äußerste Schicht ist dünner als die Innenschicht und besitzt höhere Koerzitivkraft als diese. Es zeigte sich jedoch, daß dieses Tonband in handelsüblichen Magnettonbandgeräten nicht kompatibel ist, sondern es ist eine Nachstellung der Vorspannung und der Entzerrung erforderlich. Um bessere Empfindlichkeit für hohe Frequenzen zu erlangen, werden hier Magnetwerkstoffe mit nur wenig steiler Hysteresis-Schleife angewandt.

Aus der DT-AS 12 70112 ist die Herstellung von Magnetbändern bekannt. Die dort zu lösende Aufgabe beruht darauf, daß die Magnetpulverschichten auf den neuen Kunststoffträgerbändern aus Polycarbonat oder Polyestern eine unzureichende Haftung zeigen. Die Innenschicht nach dieser Vorveröffentlichung wirkt als Haftvermittler für die eigentlich wirksame Außenschicht. Sie ist durch einen verminderten Füllungsgrad des Bindemittels an Magnetpulver gekennzeichnet. Die weniger gefüllte Masse haftet offensichtlich besser an dem Trägermaterial als die hochgefüllte Aufzeichnungsschicht. Es geht hier also um die Lösung eines völlig anderen Problems, als es erfindungsgemäß angestrebt wird.

Nach der DT-AS 12 95 731 werden magnetische Aufzeichnungsträger hergestellt, indem abwechselnd extrem dünne magnetische und magnetisch-isolierende Schichten in mehrfacher Folge aufeinardergebracht

werden. Diese Schichten werden durch Aufdampfen oder Elektroplattieren erhalten. Es ist bekannt, daß durch diese Herstellungsweise rein metallischer Schichten sich extrem geringe Schichtstärken mit extrem

Rauhtiefe herstellen lassen. Da es sich hier ausschließl'ch um metallische Schichtet; handelt, so liegt <fiese Litera'urstelle relativ fern zu den erfindungsgemäßen homogenen Geraischen von Magnetpulvern eingebettet 'ⁿ Bindemitteln. S

Die DT-OS 14 96 836 betrifft ausschließlich ein Plattenmatenal, nicht jedoch ein bandförmige Autz^chnuniitniateriai. Auch hier geht es um rein metallische Systeme und die dabei zur Anwendung gelangende ι Schichtstärken und Rauhüef en.

Ausgehend von der US-PS 26 43 130 kann also gesagt werden, «laß ein großes Bedürfnis nach einem Magnetband für handelsübliche Kassettenrecorder besteht, riit dem, bei Beibehaltung der Bandgeschwindigkeit dieser Geräte, ohne die Notwendigkeit einer Anpassung der Vorspannung oder der Entzerrung, ein bessere.· Frequenzgang bei hohen Frequenzen erreicht werder, kann.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein magnetisches Tonband mit verbessertem Frequenzgang bei hohen Frequenzen für handelsübliche Magnetbandgeräte mit geringer Bandgeschwindigkeit, das aus einem nicht magnetisierbaren Schichtträger und darauf zwei insgesamt bis etwa 15 μπι dicken, magnetisierbaren Schichten besteht, von denen die innere Schicht mindestens so dick w,e die äußere Schicht ist und eine geringere Koerzitivkraft als die äußere Schicht besitzt -tnd die Schichten jeweils aus einem homogenen Gemisch von gewichtsmäßig größerem Anteil magnetisierbarer Teilchen und gewichtsmäßig kleinerem Anteil nicht magnetisierbaren Bindemittels bestehen, wobei dieses Tonband erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die äußere Schicht ungefähr 0,5 bis 1,75 μιη dick ist, daß die Rauhtiefe maximal 0,25 μπι beträgt, daß bei Anwendung des Tonbandes für Bandgeräte, die für einfach beschichtete Bänder mit einer Koerzitivkraft von 5/4 · X bis 3/2 · XOe{X> 240 Oe), die Koerzitivkraft der inneren Schicht X bis 3/2 · X beträgt und sich die Koerzitivkraft der äußeren Schicht in Abhängigkeit von ihrer Dicke wie folgt ergibt:

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Dicke in μπι	Koerzitivkraft in	Oe
3,5	(600 bis 800)	X 2~4Ö
0,75	(450 bis 650)	X ' 2TÖ
1.0	(400 bis 550)	X ' 240
1,25	(380 bis 480)	X ' 240
1,5	(370 bis 460)	X ' 240
1,75	(360 bis 440)	X ' 240

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Als bevorzugt hat man erkannt, daß die äußere Schicht eine Stärke von 1 μηι und eine Koerzitivkraft zwischen 400 und 500Oe besitzt. Als besonders zweckmäßig hat sich ergeben, die Magnetteilchen der beiden Schichten in Längsrichtung zu orientieren und hierfür nadeiförmiges y-Fe^ anzuwender.- Für die äußere Schicht kann es ach um mit Kobaltoxid modifiziertes y-Fe^O₃ handeln. Die Dicke der äußeren Schicht ist 0,5 bis 1,75 um, insbesondere 1 bis 3,25 μιη. und die der inneren Schicht 0,5 bis 14,5 um, insbesondere 1,75 bis 4 um.

Die erfindungsgemäßen Msgnettonbänder zeichnen sich durch einen hervorragenden Frequenzgang auch bei hohen Frequenzen aus und sie sind vor allem in handelsüblichen Kassettenrecordern ohne eine Anpassung der Vorspannung oder der Entzerrung abspielbar. Das erfindungsgemäß gelöste Problem kann durch die Tonbänder nach der US-PS 26 43130 nicht gelöst werden. Auch ist zu beachten, daß im Gegensatz zu den erfindungsgemäß angewandten Magnetpulvern mit möglichst steiler Hysteresis-Schleife dort zur Erhöhung der Empfindlichkeit solche Pulver mit möglichst flacher Hysteresis-Schleife zur Anwendung gelangen.

Eine 0.5 μπι dicke, magnetisierbare Außenschicht mit der erforderlichen Homogenität bei hohem Anteil an Magnetpulver ist schwierig herzustellen und 0,75 μιη dicke Schichten hauen nicht zufriedengestellt.

Die optimale Tonaufzeichnung erreicht man bei den gegenwärtigen Kassettenrecordern mit einer inneren Schicht von 330 Oe. Über 360 Oe wird die Kompatibilität problematisch.

Ein mit einem Einschichtenband — 300 bis 350 Oe — kompatibles Band hat / B. eine 1 bis 1.75 μιη Außenschicht mit einer Koerzitivkraft von 375 bis 550 Oe, während beide magnetisierbaren Schichten zusammen ungefähr 15 μπι dick sind Diese Eigenschaften des Tonbandes wurden sogar noch eine Verringerung der Bandgeschwindigkeit gegenüber üblichen Bandgeräten ermöglichen.

Für hohe Ausgangsleistungen sollte in jeder Schicht der Anteil an Magnetpulver hoch sein, dies gilt in besonderem Maße für die Außenschicht, z. B. etwa 4 bis 5 Gewichtsteile Magnetpulver auf 1 Gewichtsteil Bindemittel. Vorteilhafterweise wird das gleiche hohe Mischungsverhältnis auch bei der Innenschicht angewendet, besonders wenn die gesamte Magnetschicht ziemlich dünn ist, insbesondere für 120-Minuten-Bänder. Um einen innigen Kontakt zwischen dem Tonband und dem Kopf zu erzielen, der für einen guten Frequenzgang bei hohen Frequenzen notwendig ist, darf die Rauhtiefe des Tonbandes, gemessen von den Spitzen bis zu den tiefsten Stellen, 0,25 μιη nicht überschreiten und liegt vorzugsweise bei wenigei als 0,1 μπι.

Der gute Frequenzgang bei hohen Frequenzen hängt — wie allgemein bekannt — auch von der Remanenz der Oberflächenschicht ab, die eine Funktion von B_r, von dem Verhältnis HJB_r und von der Steilheit der Hysteresis-Schleife ist. Die Ausgangsleistung bei hoher Frequenz steigt mit steigendem B_r und HJB, und mit steilerer Hysteresis-Schleife. H₁ wird von der Auslegung des Magnetbandgerätes bestimmt, wie oben in den Ausführungen zur Schichtdicke angedeutet. Folglich sollte zur maximalen Vergrößerung der Ausgangsleistung bei hohen Frequenzen und Beibehaltung der Kompatibilität 3_r und die Steilheit der Hysteresis-Schleife maximal werden. Bei einem erfindungsgemäßen Tonband ist B_r weit über 1000 G. Für eine steile Hysteresis-Schieife sollten die Magnetteilchen der äußeren und vorteilhafterweise auch der inneren magnetisierbaren Schicht möglichst mit ihren magnetischen Achsen in Band-Längsrichtung liegen. Als Magnetteilchen kann man übliche Magnetpulver

und -pulvergemische anwenden, z. B. γ-Fe₂O₃ und das teure CrO₂. Obwohl man bereits mit zwei magnetisierbaren Schichten die zu lösende Aufgabe erfüllen kann, können auch mehrere magnetisierbare Teilschichten angewendet werden, z. B. äußerste Schicht nur einige μτη dick in Form einer Aufdampfschicht oder elektrochemischen Plattierung von Magnetwerkstoff. Wenn in der äußeren Schicht magnetisierbaires Chromdioxid enthalten ist, so kann eine solche Deckschicht das Abscheuern und die Feuchtigkeitsempfindlichkeit des Chromdioxids herabsetzen.

Die erfindungsgemäßen Bänder eignen sich nicht nur für übliche Magnetbandgeräte, sondern auch für solche, die für einschichtige Bänder mit einer Koerzitivkraft von über 300 bis 350Oe ausgelegt sind. Für Geräte, welche für einschichtige Bänder mit einer Koerzitivkraft von 5/4 · ATbis3/2 · XOe(X = 240 Oe) ausgelegt sind, beträgt die Koerzitivkraft der Innenschicht X bis 3/2 · X und die Koerzitivkraft der Außenschicht ist wie folgt abhängig von der Schichtstärke:

Bei einer Dicke	Koerzitivkraft in	Oe
in μηι
0,5	(600 bis 800)	X ' 240
0,75	(450 bis 650)	X ' 240
1,0	(400 bis 550)	Wo
1,25	(380 bis 480)	•2T0
1,5	(370 bis 460)	X ' 240
1,75	(360 bis 440)	X

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Zur Anwendung in einem Magnetbandgerät für einschichtige Tonbänder mit einer Koerzitivkraft von 300 bis 360 Oe (X = 240 Oe), weist ein erfindungsgemäßes Tonband eine Innenschicht mit 4 μΐη Stärke und einer Koerzitivkraft von 240 bis 360, vorzugsweise 270 bis 330 Oe, und eine Außenschicht mit einer Stärke von I μηι und einer Koerzitivkraft von 400 bis 550 Oe auf.

Für Bandgeräte, die ausgelegt sind für einschichtige Tonbänder mit einer Koerzitivkraft von 450 bis 540 Oe (X = 360 Oe), ist das erfindungsgemäße Tonband aufgebaut aus einer Innenschicht von 4 um und 360 bis 540Oe und einer Außenschicht von 1 μπι mit 600 bis 825 Oe.

Das erfindungsgemäße Tonband kann hergestellt werden, indem nacheinander auf den Schichtträger homogene Schichten aus Dispersionen der magnetisierbaren Teilchen und nicht magnetisierbarem Bindemittel in einer fluchtigen Flüssigkeit aufgebracht werden. Das Bindemittel der inneren Schicht kann ein Vernetzungsmittel enthalten, das das Bindemittel so weit aushärtet, daß es vom Dispersionsmedium für die äußere Schicht nicht angegriffen wird. Die innere Schicht kann bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur etwas lagern, um die erforderliche Lösungsmittclbeständigkeit zu erlangen. Dann wird die Dispersion für die zweite Schicht aufgebracht. Da diese Schicht sehr dünn ist, sollte das Dispersionsmedium nicht zu schnell verdampfen, um die üblichen Glättungs-, Orientierungsund Polierverfahren zu ermöglichen.

In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel enthält die innere Schicht nadeiförmige ^-Fe₂O₃-Teilchen, die eine Koerzitivkraft von ungefähr 330 Oe haben und durch ein flaches magnetisches Feld in Längsrichtung ausgerichtet sind (US-PS 27 11 901). Die äußere Schicht kann mit Kobaltoxid modifiziertes T-Fe₂O₃ enthalten (US-PS 35 73 980) und mit Hilfe eines flachen magnetischen Feldes in Längsrichtung ausgerichtet sein. Als Bindemittel kann man vorteilhafterweise eine Masse aus einem Polyurethan-Elastomer, das durch Reaktion eines Polyesters mit endständigen Hydroxylgruppen aus 1,4-Butandiol und Adipinsäure mit ρ,ρ'-Diphenylmethandiisocyanat und 1,4-Butandiol hergestellt wurde (Verhältnis Isocyanat: Hydroxyl etwas unterhalb 0,99), und einem Phenoxyharz in Form eines thermoplastischen Copolymeren mit hohem Molekulargewicht, das aus äquivalenten Mengen Bisphenol A [2,2-bis-(4-Hydroxypheny!)propan] und Diglycidyläther von Bisphenol A erhalten wurde, anwenden, die zweckmäßigerweise noch eine oberflächenaktive Substanz enthält. Der Schichtträger ist z. B. ein biaxial orientierter Polyäthylenterephthalat- Polyester mit einer Dicke von 10.75 μίτι, der für maximale Festigkeit in Längsrichtung asymmetrisch orientiert ist. Er kann zur Verbesserung der Haltung der inneren Schicht mit Parachlorphenol überzogen sein. Ein solches Band eignet sich für alle üblichen Formen von magnetischen Tonbandgeräten.

Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bandes sind die Magnetteilchen besser ausgerichtet als bei einem Tonband, das lediglich eine einzige ausgerichtete Schicht der gleichen Gesamtdicke aufweist und ergibt daher ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis.

Verbesserte Oberflächenglätte erreicht man, indem das Tonband sowohl nach dem Aufbringen der inneren Schicht als auch nach dem Aufbringen der äußeren Schicht in bekannter Weise poliert wird. Diese doppelt polierten Tonbänder haben eine glattere Oberfläche als die bekannten einfach beschichteten Bänder, die in herkömmlicher Weise poliert worden sind.

Ein solches Band (innere Schicht J¹Fe₂O₃, 330Oe. 3,75 μπι, mittlere Rauhtiefe 0.1 μπκ äußere Schicht V-Fe₂O₃-CoO. 440Oe. 1-1,25μΐη, mittlere Rauhtiefe 0.04- 0,05 μπι) wurde bei einer Geschwindigkeit von 4.75 cm/s getestet, das mit einem 1/2-Spur-Kassettenrecorderkopf mit einer Spaltbreite von 2 μτη und mit einem 1/4-Spur-Kassettenwiedergabekopf mit einer Spaltbreite von 1,25 μηι bestückt war. Die Wiedergabeelektronik war genormt Es wurde ein vollspuriges Wiedergabe- und Justier-Kassettenband verwendet. Für die Aufzeichnungselektronik wurde die Betriebsvorspannung (100 kHz) für ein herkömmliches Kassettenband hergestellt, so daß man bei 333 Hz die Spitzenempfindiichkeit erhielt, indem man das Vorspannungsniveau auf der Empfindlichkeitskurve für 63 kHz wählte, wo die Ausgangsleistung von ihrem Spitzenwert um 3.5 db abfällt. Die Prüfung der 333 Hz-F.mpfindlichkeitskurve sowohl für ein übliches Band 32 als auch für das erfindungsgemäß doppelt beschichtete Band 31 zeigte (siehe Figur), daß diese kompatibel waren, das heißt sie konnten mit derselben Betriebsspannung im gleichen Gerät abgehört werden. Die beiden Bänder wurden bei der selben Betriebsspannung getestet Die Recorderakzentuierung wurde sowohl für das übliche, als auch für

das erfindungsgemäße Band so eingestellt, daß man einen insgesamt flachen Frequenzgang von ungefähr 15 kHz bei einem Pegel von ungefähr 20 db unterhalb des Pegels erhielt, bei dem bei 333 Hz 3% des Anteils der zweiten Oberschwingung (dritten Harmonischen) erscheinen.

In der Figur ist das Diagramm der Frequenzgangkurven beider Bänder gezeigt, wobei die Ausgangsleistung in db als Funktion der Frequenz aufgetragen ist, un< zwar Kurve 31 für das erfindungsgemäße Band un< Kurve 32 für das übliche Band. Das erfindungsgemäß( Band ergibt bei hohen Frequenzen eine größen Leistung, bei 1OkHz ungefähr lOdb. Die Verbesserung des erfindungsgemäßen Bandes bei niedrigen Frequenzen beruht auf dem im Vergleich zu einem üblicher Band höheren Pigmentanteil in der Innenschicht:.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen «09534/326

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetisches Tonband mit verbessertem Frequenzgang bei hohen Frequenzen für handelsübliebe Magnetbandgeräte mit geringer Bandgeschwindigkeit das ans einem nicht magnetisierbarer!

Schichtträger und darauf zwei, insgesamt bis etwa 15 um dicken magnetisierbaren Schichten besteht von denen die innere Schicht mindestens so dick wie die äußer« Schicht ist und eine geringer« Koerzitivkraft als die äußere Schicht besitzt, und die Schichten jeweils aus einem homogenen Gemisch von gewichtsmäßig größerem Anteil magnetisierbarer Teflchen und gewichtsmäßig kleinerem Anteil nicht magnetisierbaren Bindemittels bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht ungefähr 0,5 bis 1,75 um dick ist. daß die Rauhtiefe max. 0,25 μπι beträgt, daß bei Anwendung des Tonbandes für Bandgeräte, die für einfach beschichtete Bänder mit einer Koerzitivkraft von 5/4 · X bis 3/2XOe (X > 240Oe) die Koerzitivkraft der inneren Schicht X bis 3/2 · X beträgt und sich die Koerzitivkraft der äußeren Schicht in Abhängigkeit von ihrer Dicke wie folgt ergibt:

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Tosband mit U,e ¹^rTV?. „_en7„_ang bei l,unen Frequenzen fur verbessertem F^^J,^ ^ ^^ ^

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