DE2239287A1

DE2239287A1 - Masse zum herstellen einer magnetisierbaren schicht

Info

Publication number: DE2239287A1
Application number: DE19722239287
Authority: DE
Inventors: Harold W Reader
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1971-10-08
Filing date: 1972-08-10
Publication date: 1973-04-26
Also published as: JPS4846308A; FR2156161A1; JPS519282B2

Description

DR.-INQ. DIPL..1NG.M.SC. DIPL.-PHYS. DR. PIPL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT- GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Ex-CeIl-O Corporation Detroit, Michigan, USA.

Masse zum Herstellen einer magnetisierbarer Schicht

Die Erfindung betrifft eine Masse zum Herstellen einer magnetisierbaren, mindestens ein pulverförmiges, magnetisierbares Metalloxyd und mindestens ein organisches Harz enthaltenden Schicht, insbesondere für magnetische Informationsträger, wie zum Beispiel Magnetbänder, -trommeln, -scheiben und dergleichen, wie sie in Videorekordern, Tonbandgeräten und anderen Geräten zur Informationsspeicherung Anwendung finden.

Magnetisierbare Metalloxyde in einer Grundmasse,aus einem von vielen verschiedenen organischen Polymeren werden als Aufzeichnungsmedium sowohl in der Rechnerindustrie zum Zwecke der Datenspeicherung als auch zur magnetischen Aufzeichnung von optischen oder akustischen Informationen verwendet. Insbesondere bei der Verwendung solcher Aufzeichnungsmedien zur Datenspeicherung in Rechenanlagen, in denen sich die Informationsträger

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bezüglich der Schreib- und Leseköpfe mit hoher Geschwindigkeit bewegen, sollten die Informationsträger eine möglichst glatte Oberfläche aufweisen, um gute aerodynamische Eigenschaften zu gewährleisten, um einen unbeabsichtigten Kontakt mit den Schreibund Leseköpfen möglichst zu vermeiden und um für eine möglichst optimale Aufzeichnungsqualität eine so gleichförmige Oberfläche zu besitzen, wie dies nur möglich ist. In der Praxis wird eine Mischung eines magnetisierbaren Metalloxyds und eines organischen Bindemittels hergestellt, welche auf einen bandförmigen, scheibenförmigen, trommeiförmigen oder ähnlich ausgebildeten Träger aufgebracht wird, um auf diesem eine magnetisierbare Schicht zu bilden. Nach dem Härten wird diese Schicht im allgemeinen noch poliert oder in anderer Weise bearbeitet, um die gewünschte, glatte Oberfläche zu erhalten.

Eine entscheidende Forderung, die an derartige magnetisierbare Schichten gestellt wird, besteht nun darin, dass sie eine hohe magnetische Remanenz aufweisen, und in dieser Beziehung ist das bevorzugte und am meisten verwendete magnetisierbare Metalloxyd für derartige magnetisierbare Schichten das Y"~^^e2^3" ^^s ist jedoch auch von wesentlicher Bedeutung, dass die magnetisierbare Schicht eine hohe Abriebfestigkeit besitzt. Es ist nämlich ein seit langem bestehendes Problem, dass die relativ weiche Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums gegenüber mechanischen Beanspruchungen ausserordentlich empfindlich ist und schwer beschädigt werden kann, wenn sie, insbesondere bei hoher Geschwindigkeit des Informationsträgers gegenüber Schreib- und Leseköpfen, infolge eines Oberschwingens derselben unabsichtlich mit diesen in Kontakt gelangt. Wenn eine sol-

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ehe Berührung stattfindet, dann können so tiefe Kratzer entstehen, dass das von der Oberfläche der magnetisierbaren Schicht abgerissene Material nach allen Richtungen davonfliegt und dadurch auch noch an weit entfernten Stellen Schaden hervorruft. Darüber hinaus bringen natürlich Kratzer in der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums und auch ein normaler Abrieb desselben Qualitätsverschlechterungen für die Aufzeichnung mit sich, sofern nicht überhaupt das ganze Speichervermögen der Schicht verlorengeht.

Wie oben angedeutet, wird zur Herstellung der magnetisierbaren Schicht im allgemeinen eine Mischung aus einem magnetisierbaren Metalloxyd, vorzugsweise y -Fe₉O₃, einem organischen Harz als Bindemittel und einer ausreichenden Menge eines Lösungsmittels für das harzförmige Bindemittel hergestellt, welch-¹ letzteres der Mischung die gewünschte Viskosität verleiht. Nach' dem Aufbringen der Mischung auf den Träger und nach dem Verdampfen des Lösungsmittels, dem sich normalerweise ein Aushärten bei erhöhter Temperatur anschliesst, enthält die fertige, gehärtete Schicht dann die Partikel des magnetisierbaren Me-talloxyds in der aus dem organischen Harz gebildeten Grundmasse.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Abriebfestigkeit derartiger Schichten durch geeignete Wahl des organischen Materials für die Grundmasse oder durch Zusätze von Materialien, welche als Schmiermittel wirken, zu verbessern. Diese Versuche waren jedoch nicht voll befriedigend, da es sich herausstellte, dass für denFall, dass das organische Bindemittel auf eine Verbesserung einer bestimmten physikalischen Eigenschaft ausgerichtet

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wird, im allgemeinen andere wünschenswerte physikalische Eigenschaften geopfert werden müssen. Wenn beispielsweise versucht wurde, die Gleiteigenschaften durch die Beigabe von als Schmiermittel wirkenden Additiven zu dem organischen Bindemittel zu
verbessern, so ergab sich eine Verringerung der Härte der magnetisierbaren Schicht. Dies hatte zur Folge, dass zwar bei sehr leichten Berührungen Kratzer infolge der erhöhten Gleitfähigkeit verhindert wurden, andererseits erhöhte sich aber die Möglichkeit, dass im Falle eines relativ schweren Anpressdruckes der Schreib- und Aufzeichnungsköpfe an die magnetisierbare
SChicht noch schwerere Schäden auftraten als bei den bekannten Schichten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Masse zum Herstellen einer magnetisierbaren Schicht vorzuschlagen, welche eine wesentlich gesteigerte Abriebfestigkeit aufweist, ohne dass andere erwünschte Eigenschaften verlorengehen.

Diese Aufgabe wird durch eine Masse zum Herstellen einer magnetisierbaren, mindestens ein pulverförmiges, magnetisierbares Metalloxyd und mindestens ein organisches Harz enthaltenden
Schicht, insbesondere für magnetische Informationsträger, gelöst, die erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass
sie Wasser enthält.

Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Wassergehalt zwischen etwa o,5 und Io g Wasser pro loo g Metalloxyd liegt,

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insbesondere wenn ein Teil des Wassers in chemisch gebundener Form als ein Hydrat mindestens eines Metalloxyds vorliegt. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn der in chemisch gebundener Form vorliegende Teil des Wassers als ein Hydrat von Fe^Q- vorliegt.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung hat sich ferner ein Verfahren zur Herstellung einer magnetisierbaren Schicht auf dem Grundmaterial eines magnetischen Aufzeichnungsträgers unter Verwendung einer erfindungsgemässen Masse als günstig erwiesen, gemäss welchem zunächst eine Mischung der Masse mit einem Lösungsmittel für das organische Harz hergestellt wird, gemäss welchem diese Mischung dann auf das Grundmaterial eines magnetischen Aufzeichnungsträgers aufgebracht wird und gemäss welchem schliesslich das Lösungsmittel verdampft und das beschichtete Grundmaterial erwärmt wird, bis in der magnetisierbaren Schicht im wesentlichen kein Wasser mehr vorhanden ist. Der beschichtete Aufzeichnungsträger wird dabei vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens etwa 12o C erhitzt.

Ein wesentlicher Vorteil eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit einer erfindungsgemässen Masse beschichteten magnetischen Informationsträgers gemäss der Erfindung besteht darin,' dass die magnetisierbare Schicht nicht nur eine hervorragende magnetische Remanenz aufweist, sondern auch ausserordentlich abriebfest ist.

Kurz zusammengefasst besteht die Erfindung darin, dass festge-

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stellt wurde, dass eine stark erhöhte Abriebfestigkeit erreicht werden kann, wenn die Masse zur Herstellung der magnetisierbaren Schicht, welche ein anorganisches Material als Bindemittel und ein oder mehrere magnetisierbare Metalloxyde enthält, zusätzlich eine verhältnismässig geringe Menge Wasser enthält. Das Wasser kann dabei in der Masse entweder in freier oder in gebundener Form vorliegen, beispielsweise in Form eines hydrierten oder teilweise hydrierten, magnetisierbaren Metalloxyds, vorzugsweise eines Eisenoxyds. Beispielsweise kann das Wasser in der Verbindung Fe(OH)- oder in der Verbindung FeO(OH) vorhanden sein, wobei letztgenannte Verbindung besonders vorteilhaft ist. Wenn das magnetisierbare Metalloxyd Jf-Fe₃O₃ ist, welches besonders bevorzugt wird, so führt die Zugabe von ungebundenem Wasser bei der Herstellung der Masse zur Entstehung von FeO(OH), d.h. zur Entstehung von Lepidokrokit, und zwar infolge einer Reaktion zwischen dem Wasser und einem Teil des

Der Wassergehalt der Masse sollte zwischen etwa o,5 und Io g pro loo g des gesamten magnetisierbaren Metalloxyds liegen einschliesslich desjenigen Teils desselben, welcher in Form eines Hydrats vorliegt. Wenn beispielsweise als magnetisierbares Metalloxyd Fe₀O. verwendet wird und wenn Wasser in Form des Monohydrats desselben zugegeben wird, d.h. in Form von Lepidokrokit (Nadeleisenerz), dann ist eine Mischung von gleichen Teilen von y- Fe₃O₃ und Lepidokrokit vollständig ausreichend für die Erzeugung des nötigen Wassergehalts einer Masse gemäss vorliegender Erfindung.

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Die Erfindung soll nachstehend noch anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

. .Beispiel I

Es wird eine Masse aus folgenden Bestandteilen hergestellt: 312 g Jf-Fe₂O₃,
loo g Polymethylmethacrylatharz,

3 g Wasser,
lloo g Xylol (als Lösungsmittel).

Das Wasser kann zunächst mit dem V-Fe₃O₃ gemischt werden, ehe die anderen Bestandteile der Masse zugegeben werden; es ist aber auch möglich, das Wasser direkt von Anfang an mit sämtlichen Bestandteilen der Masse zu mischen. Die Masse wird für eine Dauer von zwei Stunden sorgfältig in einer Kugelmühle gemischt. Danach wird die Masse auf eine Trommel, eine Scheibe oder einen anderen Träger aus nicht-magnetischem Material, wie zum Beispiel Aluminium oder Kunstharz, aufgetragen, und man lässt das Xylol verdampfen, so dass sich eine harte, magnetisierbar Schicht mit Acrylharz als Grundmasse ergibt. Die Schicht bzw. der beschichtete Träger wird dann bei einer Temperatur von mindestens etwa 12o°C (25o°F) erhitzt, um im wesentlichen das gesamte Wasser auszutreiben. In einem letzten Schritt kann'die magnetisierbare Schicht dann nach einem der bekannten Verfahren geschwabbelt und poliert werden, um eine glatte Oberfläche zu erhalten. Die fertige Schicht besitzt eine magnetische Remanenz, die identisch derjenigen einer Schicht ist, welche aus einer wasserfreien Mas-

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se hergestellt wurde. Die Abriebfestigkeit· der Schicht ist jedoch derjenigen, welche aus einer wasserfreien, im übrigen jedoch gleichen Masse hergestellt wurde, weit überlegen.

Beispiel II

Ls wurde eine Masse aus folgenden Restandteilen hergestellt: 3oo g /-Te₂O₃ ,

loo g Polymethylmethacrylatharz, 6oo g Xylol ,

Mo g Te(OH)- oder

So g TeO(OH).

Die Verarbeitung erfolgt in der gleichen Weise wie oben beschrieben.

Vorzugsweise liegt die Gesamtmenge des magnetisierbaren Materials (d.h. ^-Fe₂O- oder ein anderes magnetisierbares Metalloxyd zusätzlich des hydrierten Oxyds), welches in der Masse verwendet wird, zwischen etwa 25o g bis etwa 5oo g pro loo g des als Bindemittel dienenden organischen Harzes, wobei die optimale Menge des magnetisierbaren Materials von der Art des jeweils verwendeten Bindemittels abhängig ist.

Es versteht sich, dass es im Rahmen der Erfindung liegt, auch andere polymere, organische Materialien als Bindemittel für die erfindungsgemässe Masse zu verwenden als Acrylharz und dass es ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt, weitere Zusätze zur

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ErzieLung besonderer Eigenschaften zu verwenden. ALs Beispiele weiterer vorteilhafter, organischer"Harze , welche als Bindemittel verwendet werden können,sollen weitere Acrylharze, Epoxydharze, Phenolharze, Ureaformaldehydharze, Polyesterharze, Vinylharze und Polyurethanmassen genannt werden. Zur Erzielung einer guten Härte und zur Erzielung einer guten Widerstandsfähigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln ist es wünschenswert, die erfindungsgemässe Masse unter Verwendung eines wärmehärtbaren Harzes herzustellen, welches bei einer Temperatur oberhalb von etwa 12o C aushärtbar ist.

Obwohl in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen \^-Fe₂O., als magnetisierbares Hetalloxyd genannt wurde, liegt es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, wasserhaltige Massen zu verwenden, in denen das Wasser entweder in freier Form vorliegt oder in Form eines Hydrats, insbesondere in Form eines hydrierten Oxyds, wobei das magnetisierbar Metalloxyd nur teilweise durch V-Fe-O.., gebildet wird oder wobei das magnetisierbare Material überhaupt 'kein y-Fe^O- enthält. So kann beispielsweise als magnetisierbares Oxyd ein Oxyd des Kobalts oder des Nickels verwendet werden oder eine Mischung solcher Oxyde mit-einander oder mit Eisenoxyden, und das Wasser kann in Form eines Hydrats irgendeines dieser Oxyde vorliegen. .

Schliesslich versteht es sich, dass die Erfindung nicht nur auf eine besondere Masse zum Hers teilen einer magnetisierbarer! Schicht und auf ein Verfahren zxim Herstellen einer magne tisierbaren Schicht aus einer solchen Masse auf dem Grundmaterial eines mag-

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Claims

Λ 39 b6 3 Jj . "Ή o7.o7.7 2 Patentansprüche

1. Hasse zum Herstellen einer magnetisierbarer!, mindestens ein pulverförmiges, magnet isierbares Metalloxyd und mindestens ein organisches Harz enthaltenden Schicht, insbesondere für magnetische Informationsträger, dadurch gekennzeichnet, daß sie Wasser enthält..

2. Hasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassergehalt zwischen etwa o,S und Io g Wasser pro loo g Metalloxyd liegt. '

3. Masse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Wassers in chemisch gebundener Form als ein Hydrat mindestens eines Metalloxyds vorliegt.

M. Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in chemisch gebundener Form vorliegende Teil des Wassers als ein Hydrat von Fe_o0_ vorliegt.

5. Verfahren zur Herstellung einer magnetisierbaren Schicht auf dem Grundmaterial eines magnetischen Aufzeichnungsträgers unter Verwendung einer Masse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Mischung der Masse mit einem Lösungsmittel für das organische Harz hergestellt wird, dass diese Mischung dann auf das Grundmaterial eines

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magnetischen Aufzeichnungsträgers aufgebracht wird und daß schliesslich das Lösungsmittel verdampft und das beschichtete Grundmaterial erwärmt wird, bis in der magnetisierbaren Schicht.'im wesentlichen kein Wasser mehr vorhanden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete Aufzeichnungsträger auf eine Temperatur von mindestens etwa 12o C erhitzt wird.

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