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Verfahren zur Herstellung magnetischer Aufzeichnungs#latten Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von verbesserten magnetischen Au fzei chnungspl
att en durch Aufbringen einer flüssigen Dispersion von Magnetpigmenten in Bindemittel,
der nichtmagnetische Teilchen zugesetzt sind, in dUnner Schicht auf einen nichtmagnetischen
starren scheibenförmigen Träger und Härten der aufgebrachten Magnetschicht.
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Es ist aus der britischen Patentschrift 1 145 349 und der Us-Patentschrift
3 622 386 bekannt, Magnetogrammträger durch Auftragen einer Schicht einer Dispersion
eines Magnetpigments in Bindemittel auf eine nichtmagnetische Unterlage herzustellen,
wobei der Dispersion harte nichtmagnetische Teilchen zugesetzt wurden. Die Größe
der zugesetzten nichtmagnetischen Teilchen soll hierbei kleiner als die Stärke der
resultierenden Magnetschicht und bevorzugt zwischen 50 ffi derselben und der Stärke
der Magnetschicht liegen, will man eine rauhe Oberfläche der Magnetschicht und eine
fehlerhafte Oberfläche derselben vermeiden, die zu einem gestörten Flugverhalten
des fliegenden Magnetkopfes beim Betrieb der Magnetplatten und zu einem weitergehenden
Zerstören derselben rühren.
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Uberraschenderweise wurde nun gefunden, daß man magnetische Aufzeichnungsplatten
mit einer nichtmagnetischen, gegebenenfalls mit einer dünnen harten und polierbaren
Lackschicht vorbeschiohteten Scheibe aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
als Träger und einer 0,5 bis 8 #um starken Magnetschicht auf einer Seite oder beiden
Seiten der Träger, durch ein- oder beidseitiges Beschichten mit einer flüssigen
Dispersion des feinteiligen Magnetpigments in einem gelösten härtbaren Bindemittel,
der ein nichtmagnetisches Schi ei fpulver zugesetzt wurde, und Schleifen bzw. Polieren
der getrockneten und gehärteten Magnetschichten herstellen kann, die verbesserte
Eigenschaften bei dem Einsatz
als Datenplatten in Verbindung mit
fliegenden Magnetköpfen aufweisen, wenn die flüssige Magnetpigment-Dispersion für
die Beschichtung in einer Menge von 3 bis 9 und bevorzugt von 4 bis 6 Gewichtsprozent,
bezogen auf die Menge an Magnetpigment, ein Korundpulver scharfkantiger Teilchenform
enthält, von dem mindestens 20 Gewichtsprozent und bevorzugt 40 bis 60 Gewichtsprozent
eine Teilchengröße zwischen 110 und 200 % und der restliche Anteil nicht über 110
ffi und bevorzugt 50 bis 100 % der resultierenden Stärke der gehärteten Magnetschicht
im fertigen, polierten Zustand aufweisen, und die aufgetragenen Magnetschichten
nach ihrer Härtung mit rotierenden Scheiben aus offenporigem Polyvinylalkohol-Schwamm
unter Mitverwendung von feinem Diamantpulver bei einem Flächendruck von 0,02 bis
2,0 kg/cm2 und bevorzugt von 0,4bis 1,2 kg/cm2 geschliffen werden.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren können die an sich üblichen nichtmagnetischen
metallischen Trägerplatten in den üblichen Größen und Stärken aus Aluminium oder
Aluminiumlegierungen verwandt werden. Für die Herstellung von Magnetplatten mit
dünnen Magnetschichten ist es zweckmäßig, Trägerplatten mit polierten Oberflächen
zu verwenden. Bevorzugt sind dabei Platten, die eine Rauhtiefe und Rt von etwa 0,01
bis O,l/um aufweisen (nach DIN 4762) und vor dem Beschichten mit organischen Lösungsmitteln
nochmals gereinigt wurden. Nach dem Einbrennen und Schleif- bzw.
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Poliervorgang weisen die erfindungsgemäßen Magnetplatten Rauhtiefen
Rt von 0,01 bis 0,05/um auf.
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In manchen Fällen ist es von Vorteil, eine ein- oder beidseitig mit
einer dünnen, im allgemeinen 1 bis 10 um starken, harten, gegebenenfalls nichtmagnetische
Pigmente enthaltenden Lackschicht versehene Metallscheiben aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen
zu verwenden, deren Oberfläche poliert wurde und in etwa die vorstehend zuerst genannten
Rauhtiefen aufweist.
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Mit Vorteil werden für die Lackschicht übliche härtbare Bindemittel
und bevorzugt die gleichen oder ähnliche Bindemittel verwandt, wie sie für die Magnetschicht
verwendet werden, und die Lackschicht vor dem Polieren eingebrannt.
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Als Magnetpigmente für die Magnetschicht kommen die üblichen in Frage,
wie Magnetit (Fe304) und bevorzugt nadelförmiges Gamma-Eisen(III)-oxid (t-Fe203)
mit durchschnittlichen Teilchengrößen von etwa 0,1 bis 2/u. Die Gewichtsmenge der
Magnetpigmente beträgt im allgemeinen das 0,5- bis )-rache und bevorzugt etwa das
0,8- bis 1,5-fache des Gewichtes des verwendeten Bindemittels bzw. Bindemittegemisches.
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Als härtbare Bindemittel für die Magnetschicht kommen die üblichen
härtbaren Lackbindemittel in Frage, die auf dem verwandten Träger ausreichend fest
haften, ein ausreichendes Bindevermögen für die verwandten Magnetpigmente besitzen
und nach dem Tempern bzw. Einbrennen eine Magnetschicht mit harter, schleif- und
polierfähiger Oberfläche geben.
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Als Bindemittel, die zweckmäßig in Form ihrer Lösungen bzw. der Lösungen
ihrer Komponenten für die Herstellung der Magnetschichten angewandt werden, sind
Bindemittel auf Basis von härtbaren Epoxidharzen, d. h. härtbaren Verbindungen mit
reaktiven Epoxy gruppen besonders geeignet. Sehr geeignet sind die Polyglycidyläther
von aliphatischen und aromatischen Polyolen, wie Glycerin, 1,4-Butandiol, Tris(hydroxymethyl)-propan-(2,2),
Pentaerythrit, Bisphenol A S ,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propanv , Bis-(4-hydroxyphenyl)-methan
und ähnliche, die durch Umsetzung der Polyole mit Epichlorhydrin gewonnen werden
können und als Lackbindemittel im Handel erhältlich sind. Sie lassen sich z. B.
mit Polyaminen, Polyaminoamiden, härtbaren, gegebenenfalls plastifizier ten Phenoplasten
vom Resoltyp, härtbaren Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensaten oder härtbaren Melamin-Formaldehyd-Vorkondensaten,
deren Methylolgruppen auch mit niederen Alkoholen veräthert sein können, bei höheren
Temperaturen härten. Bewährt hat sich als Bindemittel eine Mischung aus einem handelsüblichen
Epoxidharz, hergestellt aus Bisphenol A und Epichlorhydrin, mit einem Epoxidäquivalentgewicht
von mindestens 500 und einem Vorkondensat aus Phenol oder einem Cl-c4-Alkylphenol
und der mindestens 2- bis 3-fach molaren Menge an Formaldehyd, das im Molekül mindestens
zwei Methylolgruppen aufweist, die mit einem C1-C4-Alkohol, wie n-Butylalkohol oder
bevorzugt Allylalkohol veräthert wurden. Ein solches Vorkondensat ist z. B. auch
der Triallyläther
des Trimethylolphenols. Im allgemeinen werden
dabei etwa 60 bis 80 Gewichtsteile des Epoxidharzes und etwa 20 bis 40 Gewichtsteile
des plastifizierten Phenolharzes vom Resdtyp eingesetzt. Die Mischungen lassen sich
zwischen etwa 180 und 2500C härten.
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Ganz besonders hat sich für das erfindungsgemäße Verfahren die Verwendung
einer Lösung eines Binde/mittelgemisches aus 60 bis 80 Gew.% eines löslichen Epoxidharzes
aus 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan und Epichlorhydrin mit einem Epoxidäquivalentgewicht
von mindestens 500 und bevorzugt von 1 000 bis 2 000, 10 bis 20 Gew.% eines löslichen
härtbaren Kondensats aus Melamin und Formaldehyd mit N-Methylolgruppen, die überwiegend
oder ganz mit einem Alkohol mit 1 bis 8 C-Atomen, insbesondere mit n-Butanol, veräthert
sind, 10 bis 20 Gew. eines löslichen, härtbaren Phenol-Formaldehyd-Harzes vom Resoltyp
und wie es z.B.
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oben näher bezeichnet ist, z. B. Trimethoxymethylphenol oder Triallyloxymethylphenol,
und 0,5 bis 5 Gew. eines höhermolekularen Polysiloxans, dessen 70 ziege Lösung in
Xylol bei 200 C eine Viskosität von 700 bis 1 000 Centipoise aufweist (bestimmt
nach DIN 51 550), bevorzugt ein solches, das in der Elementaranalyse einen Gehalt
von 55 bis 57 ffi C, 4 bis 6 % H und 22 bis 24 % SiO2 zeigt und dessen IR-Spektrum
bei den Wellenzahlen 1620, 1550 und 500 deutliche Absorptionsmaxima zeigt.
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Natürlich kann die Magnetschicht auch die üblichen Zusatzstoffe, z.
B. Dispergierhilfsmittel oder noch Gleitmittel in den üblichen kleinen Mengen enthalten.
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Als Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische für die Herstellung und
Auftragung der Pigment-Bindemittel kommen die üblichen flüchtigen Lösungsmittel
für Lackbindemittel in Frage, z. B.
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aromatische Xohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol oder Xylol, Alkohole
und Glykole, wie Propanol oder Butanol oder deren Ester oder Äther, wie Äthylglykolacetat
(Athylenglykol-monoäthyläther-monoacetat), Ketone, wie Aceton oder Methylglykolacetat
oder Äther, wie Tetrahydrofuran oder Dioxan, sowie natürliche Gemische solcher Lösungsmittel.
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Die Dispersion von Magnetpigment in gelöstem Bindemittel für die Herstellung
der Magnetschichten enthält erfindungsgemäß noch Korundpulver, wie Elektrokorund
mit scharfkantigen Teilchen der oben angegebenen Größen. Bevorzugt wird zu Beginn
der Herstellung der Magnetpigment-Dispersion Korundpulver mit scharfkantiger Teilchenform
den anderen Einsatzstoffen zugesetzt, von dem mindestens 40 Gew.% eine Teilchengröße
von etwa 150 bis 250 ffi der beabsichtigten gehärteten Magnetschichtstärke aufweisen
und von dem beim Auftragen der Magnetschicht noch mindestens 20 Gew.%, bevorzugt
40 bis 60 Gew.% des Korundpulvers eine Teilchengröße von etwa 110 bis 200 % der
resultierenden gehärteten Magnetschichtdicke aufweisen.
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Zur Herstellung der Magnetdispersion wird im allgemeinen das Gemisch
der Magnetpigmente und nichtmagnetischen Pigmente mit dem härtbaren Bindemittel
und genügend Lösungsmittel nach einem üblichen Dispergierverfahren (z. B. in einer
Kugelmühle) dispergiert. Auch das Auftragen der Magnetdispersion auf die Trägerscheibe
kann in bekannter Weise erfolgen. Als sehr zweckmäßig hat sich erwiesen, zunächst
eine Schicht der Magnetdispersion auf die langsam rotierenden Trägerscheiben (z.
B. bei einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis 500 U/min) aufzutragen, z. B. durch
Aufsprühen und beispielsweise in einer Stärke von etwa 1 bis etwa 2 mm und danach
die gewünschte Schichtstärke der Magnetschicht durch Rotation der Scheibe bei höherer
Geschwindigkeit, bevorzugt bei etwa 1 000 bis 3 000 U/min, einzustellen. Eine mögliche
Auftragstechnik ist z. B. in der US-Patentschrift 2 913 246 beschrieben. In der
bevorzugten Ausführungsform werden die Träger platten beidseitig gleichzeitig mit
der Magnetschicht versehen.
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Nach Abschluß des Beschichtungsvorgangs wird die Magnetschicht einer
Wärmebehandlung zur Härtung bzw. zum Einbrennen der Magnetschicht unterworfen. Hierbei
wird die beschichtete Trägerplatte zweckmäßig auf etwa 120 bis 250°C während 1/4
bis 1 Stunde erhitzt, wobei sich Härtetemperatur und Härtungsdauer nach dem verwandten
Bindemittel system richten und bei einigen Bindemittelsystemen auch durch Zumischung
von Härtungskatalysatoren zur Magnetdispersion herabsetzen lassen.
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Mikroaufnahmen der gehärteten, von der Trägerplatte entfernten Magnetschicht,
aus der das organische Material durch Glühen bei Sauerstoffzutritt und das Eisenoxidpulver
als Magnetpigment duch Behandeln mit heißer Salzsäure entfernt wurde, zeigen deutlich
das Vorliegen einer größeren Zahl von Korundteilchen mit einer Teilchengröße über
der Stärke der Magnetschicht.
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Anschließend an das Einbrennen erfolgt das erfindungsgemäße Schleifen
und Polieren der Oberfläche der eingebrannten Magnetschicht zur Erzielung der gewünschten
geringen Oberflächenrauhigkeit. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird dabei das Schleifen
bzw. Polieren zuerst mit feinem Diamantpulver in Pastenform, d.h.
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unter Zusatz eines Läppöls, z. B. eines Paraffinöls mit einem Siedepunkt
zwischen etwa 120 und 2400 c, bewerkstelligt, wobei bevorzugt das Diamantpulver
ein Teilchengrößenmaximum bei 5 bis 8/um hat. Für das Schleifen werden Scheiben
aus einem Polyvinyl alkohol-Schwamm, zweckmäßigerweise solche mit einem mittleren
Porenduchmesser von 0,5 bis 5 mm und bevorzugt von i bis 3 mm als Trägermaterial
verwandt, die rotierend beim Schleifen mit einem Anpreßdruck von 0,02 bis 2,0 und
bevorzugt von 0,4 bis 1,2 kg/cm² angedrückt werden. Die Rotationsgeschwindigkeit
der Scheiben beträgt im allgemeinen etwa 40 bis 200, vorzugsweise 80 bis 150 Umdrehungen
pro Minute. Nach etwa 1- bis 5-minütigem Schleifen werden dann die Magn#tEchichtoberflächen
nachpoliert, zweckmäßigerweise etwa 0,5 bis 3 Minuten lang mit rotierenden Filzscheiben
und bevorzugt unter Mitverwendung eines sehr feinteiligen Diamantpulvers einer Teilchengröße
unter 2/zum und bevorzugt unter 1 um Die resultierenden Magnetschichten mit einer
bevorzugten Endstärke von etwa 2 bis 5/um werden in einer vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens nochmals einer Wärmebehandlung von mindestens 1/2 Stunde und bevorzugt
von 3/4 bis 1 1/2 Stunden bei mindestens 2000 C, bevorzugt 200 bis 2400C, unterworfen.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten magnetischen
Aufzeichnungsplatten zeichnen sich durch ein besonders gutes Verhalten bei der Beansprüchung
durch aufsetzende fliegende Magnetköpfe im Dauerbetrieb bei gleichzeitig guten magnetischen
Eigenschaften aus.
Die in den nachfolgenden Beispielen genannten
Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht, soweit nicht anders angegeben.
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Volumenteile verhalten sich zu Teilen wie Liter zu Kilogramm.
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Beispiel 1 Zur Herstellung einer Dispersion für die Magnetschicht
werden in eine 250 Volumenteile fassende Stahlzylindermühle mit 300 Teilen 5,5 mm-Stahlkugeln
eingefüllt: 20 Teile eines nadelförmigen Gamma-Eisen(III>-oxids, mittlere Teilchenlänge
0,8/um, 22,35 Teile einer 50 %igen Lösung eines Epoxidharzes aus Epichlorhydrin
und 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan mit einem Epoxidäquivalentgewicht von 1 800
in einer Mischung gleicher Teile von Toluol und Äthylglykolacetat, 31,25 Teile Äthylglykolacetat
und 0,36 Teile eines handelsüblichen Polysiloxäns der oben angegebenen Art (Silicone
Resin SR 82 der Fa. Dow Corning Corp., USA). Nach 26-stündigem Dispergieren werden
6,7 Teile einer 55 %igen Lösung eines härtbaren Melamin-Formaldehyd-Vorkondensats,
dessen N-Methylolgruppen mit n-Butanol veräthert sind, in n-Butanol und 3,68 Teile
von Trimethoxymethylphenol zugegeben, und es wird weitere 2 Stunden dispergiert.
Sodann werden 3,6 Teile Korundpaste zugegeben, die durch 24-stündiges Dispergieren
einer Mischung von 21 Teilen eines Korundpulvers mit scharfkantiger Teilchenform
mit einer Teilchengröße zwischen 1 und 10/um, wovon 45 % der Menge eine Teilchengröße
von 4 bis 6#um aufweist, 21 Teilen Äthylglykolacetat, 21 Teile der angegebenen Epoxidharzlösung
und 0,4 Teile Lecithin in einer Porzellanmühle (Füllvolumen 100 Volumenteile, eingefüllt
50 Teile Steatitkugeln 8 mm und 50 Teile Steatitkugeln 12 mm) hergestellt wurde.
Nach 10-minUtigem Einmischen wird die Dispersion unter Druck filtriert. Sie enthält
nun Korundpulver mit scharfkantigen Teilchen einer Teilchengröße zwischen 1 und
7/um, wovon etwa 40 ffi der Menge eine Teilchengröße von über 4 um aufweisen.
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Die Magnetpigmentdispersion mit einer Viskosität von 140 bis 160 Centipoise
wird beidseitig auf rotierende, zuvor mit einem flüchteigen Fluorkohlenwasserstoff
gereinigte Aluminiumscheiben mit 355 Durchmesser und 1,2 mm Dicke aufgesprüht und
durch Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe auf etwa 2 000 U/min eine
solche Naßfilmdicke
der Schichten erzeugt, daß rsach dem Trocknen
und Einbrennen 3,9 bis 4,4/um dicke Magnetschichten entstehen Sodann werden die
Magnetschichten etwa 1 Stunde bei 22000 eingebrannt bzw.
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gehärtet.
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Eine Mikroaufnahme der abgetrennten Magnetschicht, aus der das organische
Material durch Glühen bei Sauerstoffzutritt und das Eisenoxidpulver durch Behandeln
mit Salzsäure entfernt wurde, zeigt das Vorliegen einer größeren Zahl von Korundteilchen
mit einem Teilchendurchmesser größer als die Magnetschichtdicke.
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Nach dem Härten werden die Magnetplatten von beidseitig angreifenden
rotierenden Scheiben von Polyvinyialkohol-Schwamm mit offenen Poren von 0,5 bis
3 mm Porendurchmesser knapp 3 Minuten unter Verwendung einer Diamantpulverpaste
(Teilchengröße des Diamantpulvers etwa 7/um) geschliffen, wobei die Schleifscheiben
2.
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bei einem Flächendruck von 0,4 kg/cm mit 100 Ugmin rotieren.
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Als Schleifflüssigkeit dient ein Paraffinöl (Läppöl). Danach werden
die Datenplatten beidseitig etwa 1 1/2 Minuten mit rotierenden Filzscheiben und
einem Diamantpulver einer Teilchengröße von 1#um nachpoliert unter Anwendung der
gleichen Flächendrucke und Rotationsgeschwindigkeit wie beim Schleifen bzw. Erstpolieren.
Nach dem Reinigen der Magnetplatten werden sie sodann etwa 1 Stunde bei 22000 gehalten.
Die Dicke der Magnetschicht beträgt auf der Innenseite der Platte 3,8/zum, an der
Außenseite der Scheibe 4,1/um.
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Die erhaltene Magnetplatte wird folgenden Prüfungen unterworfen: a.
Kopfanschlagtest: Ein handelsüblicher "fliegender" Magnetkopf wird auf einem Laufwerk
so gesteuert, daß er 1 000-mal auf der gleichen Stelle der Magnetplattenoberfläche
anschlägt, wobei er jeweils in den Flugzustand übergehen soll. Beurteilt wird das
Aussehen der Magnetplattenoberfläche nach dem Test.
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b. Dropouts: In einem handelsüblichen Magnetplattenspeichergerät werden
die Dropouts (Informationsfehlstellen) auf einer inneren Spur
der
Magnetplatte gezählt, wobei die Schwelle für die Gesamtversuchsreihe konstant gehalten
wird.
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c. Flugverhalten: Der Magnetkopf wird in die aerodynamische Flugposition
gebracht und das Flugverhalten beurteilt.
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d. Signalpegel: Es wird die bei einem bestimmten konstanten Schreibstrom
erzielte Lesespannung einer inneren Magnetplattenspur in mV ermittelt.
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Die Ergebnisse der Tests zeigt Tabelle 1.
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Beispiel 2 (Vergleichsversuch) Als Vergleichsversuch wird eine Magnetdispersion
folgender Festkörperzusammensetzung verwendet: 62 Teile des in Beispiel 1 angegebenen
Eisenoxids, 3 Teile Elektrokorund mit scharfkantiger Teilchenform einer Teilchengröße
unter 4, zu4,3/um mit einem Teilchengrößenmaximum bei 3/um, 20 Teile des in Beispiel
1 angegebenen Epoxidharzes, 10 Teile Methylolphenoläther, 4,5 Teile Polyvinylmethyläther,
0,28 Teile des in Beispiel 1 angegebenen Polysiloxans und 0,7 Teile Hexahydrophthalsäureanhydrid.
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Im übrigen wird bezüglich der Magnetplattenherstellung wie in Beispiel
1 verfahren, wobei jedoch die erfindungsgemäßen Angaben zum Schleif- bzw. Polierverfahren
nicht streng eingehalten wurden.
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Die Ergebnisse der bei Beispiel 1 angegebenen Tests zeigt Tabelle
1.
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Tabelle 1 Testergebnisse
| Beispiel 1 Beispiel 2 |
| (erfindungsgemäß) (Vergleichsversuch) |
| Rauhtiefe Rt (/um) 0,02 |
| Stärke der Magnet- |
| schicht im EnQzu- 3,9 - 4,1 3,8- 4,2 |
| stand (innen/ |
| außen) (/um) |
| Anzahl der |
| Dropouts 0 - 1 | 3 - 5 |
| Signalpegel |
| (mV) 3,5 3,1 |