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Schichtmagnetogrammträger mit vermindertem Reibungskoeffizienten Die
Erfindung betrifft einen Sobicbtmagnetogrammträger und insbesondere ein Videoaufxeichnungaband,
das neben guter Abriebsfestigkeit und boher Dauerstandsfestlgkeit vor allem durob
einen niederen Reibungskoeffizienten ausgezeiobnet ist0 In einer Magnetbandvideoaufzeicbnungsvorriobtung
ist die relative Geschwindigkeit zwischen dem Magnetaufzeichnungs träger und dem
Magnetkopf desbalb sebr bocb, da nicht nur das Band transportiert wird, sondern
mebrere Magnetköpfe, welche sich auf einer Trommel befinden, liter die sich bewegende
Magnetsebicht rotieren, Dies bewirkt, daß die Abnutzung und die Lebensdauer des
Bandes und die Abnutzung des Magnetkopf es Probleme darstellen, Da es bei einem
Aufzeichnungsgerät mit Kopftrommel möglich ist, 'BStandbilder" wiederzugeben, muß
ein dabei benutztes Band außerdem die Rotation der Kopf trommel auf demselben Bandabsebnitt
etwa 20 Minuten lang überstehen, obne daß dabei die Magnetkopfe durch den Abrieb
zugesobmiert werden und das Videosignal niebt mebr abgefragt werden kann.
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Zur Lösung dieser Probleme wurden mit Sobmiermittel versehene Sobiobtzusammensetzungen
ftir solobe Auf zeiobnungsträger verwendet. Zu den bisber verwendeten Sobmiermittel
gebören anorganisobe Substanzen wie Silikonöl, Grapbit und Molybdänsulfid. Trotz
dieser Substanzen läßt sicb nicht verbindern, daß bereits in relativ kurzer Zeit
die Bänder in starkem Maße abgerieben werden, so daß ihre Wiedergabequalität merklich
abnimmt. Neben diesen Schmiermitteln wurden auch solche aus tierischen und pflanzlichen
Kohlenwasserstoffen vorgeschlagen.
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Die US-Patentschrift 3 144 352 beschreibt die Verwendung von Paraffinwachsen
und in der US-Patentschrift 3 029 157 sind tierische und pflanzliche Kette als Schmiermittel
bei Magnetogrammträgern eingesetzt. Aus der US-Patentschrift 3 492 235 ist es ferner
bereits bekannt, Mischungen von Eoblenwasserw
stoffen und Estern
als Schmiermittel in Magnetaufzeichnungsträgern zu verwenden. Die Zugabe von Estern
von Fettsäuren und Mcnoalkoholen als Schmiermittel in Magnetaufzeichnungsträger,
insbesondere Magnetbändern für die Aufzeichnung von Bildern, ist aus der US-Patentschrift
3 274 111 bekannt.
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Dabei treten jedoch häufig Schwierigkeiten auf, die mit dem Aussobwitzen
des Schmiermittels zusammenbängen. Diese Erscheinung des Ausschwitzens beruht auf
der Tatsache, daß viele handelsiibliche Ester oder für die Herstellung dieser Ester
verwendete Fettsäuren Mischungen von verschiedenen voneinander nur schwer zu trennenden
Homologen darstellen, von denen einige bei der Verwendungstemperatur flüssig und
andere fest sind.
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Die Weiterentwicklung auf dem Videogerätesektor stellt neben dem bereits
bekannten neue Anforderungen an den Aufzeichnungs träger. Zur Erleichterung der
Bedienung werden nunmehr auch bei Videoaufzeicbnungsgeräten Kassetten verwendet0
In den Kassetten befinden sich neben den Bandspulen mehrere Umlenkstifte und Umlenkrollen0
Beim Betrieb dieser Kassetten auf den Geräten muß der Band zug unterhalb einer bestimmten
Grenze gehalten werden, da sonst ein sicherer Lauf des Bandes ohne Verdehnung oder
sonstige Beschädigung nicht gewährleistet ist.
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Als Maß für den gleichmäßigen Lauf des Bandes innerhalb der Kassette
wird der Reibungskoeffizient der Schicht herangezogen.
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Inwieweit Reibungskoeffizient und Band zug bei der Benutzung zusammenwirken,
sei an folgendem Beispiel erläutert, So führt ein Reibungskoeffizient von /u = 0,20
bei einer Umschlingung von 180° und einem Bandzug Z = 0,2 N vor der Kopftrommel
bereits zu einem Band zug von 0,37 N nach der Trommel0 Ein Reibungskoeffizient von
/u = 0,35 kann dann bereits zu einer Verdreifachung des Bandzuges, debe bei einem
Bandzug von 0,5 N vor der Kopftrommel zu einem Bandzug von 1,50 N nach der Kopftrommel
führen. Daraus ergibt sich, daß bereits eine geringe Änderung des Reibungskoeffizienten
eine sehr starke Veränderung des Laufverhaltens von Videokassettenbändern bewirkt.
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Ebenso ist es wesentlich für einen problemlosen Betrieb der Bänder,
daß auch die Zunahme des Reibungskoeffizienten im
Laufe der Benutzung
klein bleibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schichtmagnetogrammträger
und insbesondere ein Videoaufzeichnungsband bereitzustellen, das neben guter Abriebsfestigkeit
und hoher Dauerstandsfestigkeit vor allem durch einen niedrigen Reibungskoeffizienten
ausgezeichnet ist0 Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden
kann, daß Schichtmagnetogrammträger, die aus einer auf eine nichtmagnetisierbare
Unterlage haftfest aufgebrachten, zur magnetischen Aufzeichnung geeigneten Schicht
aus in einem Bindemittel dispergierten feinteiligen Magnetpigment bestehen, besonders
vorteilhaft sind und eine verbesserte Abriebsfestig keit, Dauerstandsfestigkeit
und vor allem einen niederen Reibungskoeffizienten aufweisen, wenn die zur Aufzeichnung
geeignete Schicht in einer Menge von 0,2 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf die
Menge eingesetzten Magnetpigments, ein Gemisch aus aliphatischen' Monocarbonsäuren
mit 14 bis 18 Eoblenstoffatomen und einem Schmelzpunkt zwischen 50 und 6000 als
Zusatzstoff enthält, Das erfindungsgemäß der Magnetschicht zugesetzte Gemisch an
aliphatischen Monocarbonsäuren mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen weist einen Schmelzpunkt
zwischen 50 bis 600C, vorzugsweise zwischen 52 bis 5500 auf. Als vorteilhaft zu
verwendende Mischung sei beispielsweise eine Mischung aus 4 % Myristinsäure, 46
% Palmitinsäure, 2 % Margarinsäure und 48 % Stearinsäure genannt.
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Die genannten Mischungen werden zweckmäßig bei der Herstellung der
Magnetschicht in einer Menge von 0,2 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,4 bis
2 Gewichtsprozent' bezogen auf das in der Schicht eingesetzte Magnetpigment, zugesetzt.
Sehr bewährt hat sich ein Verhältnis von 9 bis 10 Gewichtsteilen Magnetpigment,
insbesondere Eisen-III-o#id, zu etwa 3 Gewichtsteilen Bindemittel und etwa 0,05
bis 0,20 Gewichtsteilen des erfindungsgemäß zugesetzten Fettsäuregemisches.
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Vorteilhaft hat sich erwiesen, bei der Herstellung der zur Aufzeichnung
geeigneten Magnetschicht in den tiblichen Maschinen das Magnetpigment mit dem Bindemittel
zusammen mit einer für die Einstellung einer günstigen Viskosität ausreichenden
Menge eines organischen Lösungsmittels und dem erfindungsgemäß ver wandten Fettsäuregemisch
zu dispergieren, Nach dem Dispergieren kann die Dispersion des Magnetpigments in
an sich tiblicher Art mit einer Beschichtungsmaschine auf eine nicht magnetisierbare
Unterlage bzw. einen entsprechenden Träger aufgetragen werden, Genauso vorteilhaft
kann die Zugabe des erfindungsgemäßen Fettsäuregemisches auch durch Einrtihren in
die fertige Dispersion unmittelbar vor der Beschichtung erfolgen0 Vorteilhaft ist
es, das Auftragen der Dispersion auf den Träger mit der Anwendung eines richtenden
Magnetfelds zur Erzielung einer magnetischen Vorzugsrichtung im Band derart zu koppeln,
daß die Richtwirkung vor dem Abtrocknen der Dispersion zur Wirkung kommt, Als organische
Lösungsmittel eignen sich für die Herstellung der Dispersion die dafür bekannten
organischen Lösungsmittel, insbesondere aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol,
Toluol oder Xylol, Alkohole, wie Propanol oder Butanol, Ketone, wie Aceton oder
Methyläthylketon, Äther, wie Tetrahydrofuran und Gemische solcher Lösungsmittel
sowie andere für Lackbindemittel tibliche Lösungsmittel und Lösungsmittelgemische.
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Als Magnetpigment wird bevorzugt feinteiliges stäbchenförmiges Ç-Eisen-III-oxid
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 bis 2 /um und insbesondere von
0,1 bis 0,9 /um verwendet. Als Magnetpigmente sind ferner fur diese erfindungsgemäßen
Schichtmagnetogrammträger Kobalt dotiertes #Eisen-III-oxid, ferromagnetisches Chromdiosid
und die ftir diesen Zweck bekannten feinteiligen Metallegierungen von Schwermetallen,
insbesondere von Eisen, Kobalt und/oder Nickel geeignet.
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Als weitere Zusatz stoffe können den lispersionen zur Herstellung
der Magnetschichten auch weitere Füllstoffe bzw. Pigmente, wie Ruß, Graphit und/oder
nicht magnetisierbare Pulver auf Silikatbasis
in an sich bekannter
Weise zugesetzt werden, doch sollten diese Mengen zweckmäßig nicht 12 Gewichtsprozent,
bevorzugt nicht 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht der Magnetschicht,
jiberschreiten.
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Als Bindemittel für die Dispersion des feinteiligen Magnet pigments
können die für die Herstellung von Magnetschichten bekannten Bindemittel verwendet
werden, wie in alkoholischen Lösungsmitteln lösliche Mischpolyamide, Polyuretbane
bzw.
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Mischungen von Polyisocyanaten und höhermolekularen Polyhydroxyl verbindungen
und insbesondere Vinylchlorid-Polymerisate mit überwiegenden Mengen an Vinylchlorid-Molekiilbausteinen,
z.B0 Polyvinylchlorid oder Vinylchlorid Copolymerisate mit Comono meren, wie Vinylester
von Monocarbonsäuren mit 2 bis 9 C Atomens Estern von aliphatischen Alkoholen mit
1 bis 9 C"Atomen und äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomens
wie Acrylsäure, Methacrylsäure oder Naleinsäure, oder diesen Carbonsäuren selbst,
sowie hydroxylgruppenhaltige Vinylchlorids Oopolymerisate, die durch partielle Verseifung
von Vinyl chlorid-Vinylester-Copolymerisaten oder direkte Copolymerisation von Vinylchlorid
mit hydroxylgruppenhaltigen Monomeren, wie Allylalkohol oder 4-Hydro#ybutyl- oder
2°Hydrosyäthylacrylat oder -methacrylat hergestellt werden können, allein oder in
Abmischungen verwendet werden, Die Magnetschicht kann daruberhinaus zusätzlich vernetzt
werden.
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Zur Dispersion des Magnetpigments in der betreffenden Bindemittellösung
werden zweckmäßigerweise übliche Dispergiermittel wie beispielsweise Salze von Fettsäuren,
Sojalecithin oder sonstige geeignete Stoffe in Mengen von 0,5 bis 6 Gewichts prozent,
bezogen auf die Einwaage des Pigments, zugegeben0 Außerdem sind Zusätze wie n-Butylstearat
oder andere fltissige Ester, Silikonöl und andere Zusätze in Mengen von 0,5 bis
10 Gewichtsprozent, bezogen auf die eingesetzte Menge des Magnetpigments, üblich.
Diese Zusätze verringern den Reibung koeffizienten der Magnetschicht, wie die Vergleichsbeispiele
zeigen, nicht oder nur unwesentlich.
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Als nicht magnetisierbare Unterlagen für die Magnetschicht kommen
die dafür bekannten in Frage, bevorzugt flexible Träger, wie Folien oder Bänder
auf Basis von Polyvinylchlorid oder Polyestern in den daftir Ublichen Stärken, Das
Auftragen einer haftvermittelnden Zwischenschicht auf die Unterlage vor Auf tragen
der Magnetschicht ist möglich und manchmal zweckmäßig.
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Nach dem Auftragen der Magnetschicht kann diese mit Vorteil an der
Oberfläche vergütet bzwo geglättet und die beschichtete Folie in den zur Herstellung
zurvon Magnetogrammträgern üblichen Maschinen in die gewünschte Bandbreite geschnitten
werden.
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Gegenüber bekannten zeichnen sich die erfindungsgemäßen Schicbtmagnetogrammträger
durch ihre hohe Abriebs- und Dauerstandsfestigkeit sowie durch die vorteilhafte
Erniedrigung des Reibungskoeffizienten aus0 Zur Ermittlung des Reibungskoeffizienten
wurde im vorl#enden Fall eine anwendungsnahe Methode bevorzugt, bei der das Band
unter konstanter Vorlast an einer üblichen Videokopftrommel vorbeigezogen wird0
Die Trommel ist aus Aluminium gefertigt0 Die Umschlingung des Bandes um die Trommel
beträgt 18000 Es werden sowohl unbenutzte Bänder, als auch Bänder, die eine bestimmte
Anzahl von lurchläufen auf einem Videorecorder hinter sich haben, vermessen. Zur
Prüfung der lauerstandeigenschaften wird eine die Magnetschicht besonders beanspruchende
1 Zoll Maschine nach dem reel-to-reel-Verfahren benutzt. Die Beurteilung erfolgt,
indem eine auf dem betreffenden Band be findliche Aufzeichnung bei stehendem Band,
aber mit rotierender Kopftrommel so lange abgefragt wird, bis ein Pegeleinbruch
feststellbar ist. Der Zeitraum bis zum Auftreten des ersten Fehlers wird im folgenden
als Banddauerstandzeit bezeichnet.
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Die in den folgenden Beispielen genannten Teile und Prozente sind,
soweit nicht anders angegeben, Gewichtseinheiten. Die angegebenen E Werte wurden
nach H. Fikentscher, Cellulosechemie Band 13 (1932), 60 bestimmt.
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Beispiel 1 In eine Stahlkugelmtihle mit einem Füllvolumen von 40
000 Volumenteilen, die mit etwa 50 Umdrehungen pro Minute betrieben wird, werden
40 000 Teile Stahlkugeln, 5 400 Teile eines ferromagnetischen Chromdioxid-Pigments
mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 0,5 /um und einem Verhältnis von Länge
zu Dicke von 4 : 1 bis 9 : 1, 135 g Zinkoleat, 108 Teile n-Butylßtearat, 27 Teile
eines Fettsäurengemisches aus 4 % Myristinsäure, 46 # Palmitinsäure, 2 % Margarinsäure
und 48 % Stearinsäure, 800 Teile eines handelsüblichen isocyanatfreien Polyesterurethans
aus einem Polyesterglykol (aus Adipinsäure und Butandiol-1,4) und 4,4'-Diisocyanato-diphenyl-methan
mit einem K-Wert von etwa 63 (gemessen Iprozentige Lösung in Tetrahydrofuran) und
400 Teile eines Polyvinylformal-Bindemittels (Gehalt an Vinylformal-Einheiten etwa
5 %, K-Wert etwa 65, gemessen ?pro#entige Lösung in Tetrabydrofuran) sowie 14 000
Teile eines Gemisches aus gleichen Teilen von Tetrahydrofuran und 1,4-Dioxan eingegeben,
wobei die Eingabe des Polyesterurethans und Polyvinylformals in Form ihrer gemeinsamen
Lösung in dem genannten Tetrahydrofuran-1,4-Dioxan-Gemisch erfolgt. Die Gesamtmischung
wird in der Kugelmühle 5 Tage angerieben, bis eine ausreichende Oberflächenglätte
eines Abstiches der Probe der Dispersion festgestellt wird. Die so erhaltene Magnetdispersion
wird dann durch eine Cellulose-Asbestfaser-Bilterschicht filtriert und anschließend
mit einer geeigneten Beschichtungseinrichtung auf eine Polyesterfolie von 12 /um
Dicke in der Auftragsstärke gegossen, daß nach Trocknung in einem nachgeschalteten
Trockenkanal und anschließendem Glättvorgang mit Mehrstufenkalander auf einen Rv-Wert
der Schicht von 0,08 bis 0,12 /um, gemessen mit einem Meßgerät der Firma Pertben,
Hannover, eine Schichtdicke von ca. 5 /um verbleibt. Im Bereich der noch nassen
Schicht des Trockenkanals befindet sich dabei ein tiber die gesamte Breite der Polyesterfolie
reichender Magnet, welcher die Magnetteiloben in die gewünschte Vorzugsrichtung
dreht. Der so hergestellte Magnetogrammträger wird in Videobänder von 1/2 Zoll-
und 1 Zoll-Breite geschnitten.
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Vergleichsversuch A Genau wie in Beispiel 1 angegeben werden Videobänder
bergestellt, jedoch werden zum Dispersionsansatz anstelle von 27 Teilen des Fettsäurengemisches
nach Beispiel 1 27 Teile einer Isostearinsäure zugegeben0 Vergleichsversuch B Genau
wie in Beispiel 1 angegeben werden Videobänder hergestellt, jedoch werden zum lispersionsansatz
anstelle von 27 Teilen des Fettsäurengemisches nach Beispiel 1 27 zeile eines gesättigten
Fettalkohols mit einem Fließpunkt von ca.
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50°C zugegeben0 Vergleich sversuch C Genau wie in Beispiel 1 angegeben
werden Videobänder hergestellt, jedoch werden zum lispersionsansatz anstelle von
27 Teilen des Fettsäurengemisches nach Beispiel 1 27 Teile Stearinsäure zugegeben0
Vergleichsversuch D Genau wie in Beispiel 1 angegeben werden Videobänder hergestellt,
jedoch werden weder das in Beispiel 1 genannte Fettsäurengemisch noch Zusätze, wie
in den Vergleichsbeispielen A bis C beschrieben, beigemengt.
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Die lauerstandszeiten betrugen: Beispiel 1: größer als 120 Minuten
Vergleichsversuch Ao 40 Minuten Vergleichsversuch Bo 20 Minuten Vergleichsversuch
C: 60 Minuten Vergleichsversuch D 7 Minuten
Die Reibungskoeffizienten
der 1/22e breiten Bänder wurden nach der vorstehend beschriebenen Methode bestimmt0
Dabei wurde jeweils das unbenutzte Band und 100 bzw0 200 mal auf einem Philips-VC-Recorder
gelaufene Bänder untersucht, Ftir den Reibungskoeffizienten des unbenutzten Bandes
und nach 200 Durchläufen auf einem Philips-VO-Recorder ergaben sich folgende Werte:
Reibungskoeff0 des Reibungskoeff. des unbenutzten Bandes gleichen Bandes nach 200
Reversierungen Beispiel 1 0,18 0,24 Vergleichsversuch A 0,20 0,29 Vergleichsversuch
B 0,22 0,32 Vergleichsversuch C 0,21 0,30 Vergleichsversuch D 0,22 0,36 Die Abhängigkeit
des Reibungskoeffizienten /u von der Anzahl der Durchläufe R zeigt Figo 1.
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Beispiel 2 Es wurde wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch anstatt 0,5
% des Fettsäurengemisches, bezogen auf das Pigment, jeweils ein Band mit 1,0, 2,0
sowie 4,0 % hergestellt.
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Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten /u von der
Menge M des zugesetzten Gemisches, Beispiel 3 In einer Stahlkugelmilhle mit einem
Ftillvolumen von 100 000 Volumenteilen, die mit etwa 40 Umdrehungen pro Minute betrieben
wird, werden 90 000 Teile Stahlkugeln, 13 500 Teile eines ferromagnetischen Obromdioxid-Pigmentes
wie in Beispiel 1 beschrieben, 270 g Zinkoleat, 3 000 Teile eines isocyanatfreien
Polyätherurethans, wie beispielsweise in US-Patentschrift
2 899
411 beschrieben, mit einem K-Wert von etwa 65 (gemessen Iprozentige Lösung in Tetrahydrofuran)
und 1,4-Dioxan eingegeben, wobei die Eingabe des Polyätherurethans als Lösung in
dem genannten Lösungsmittelgemisch erfolgt, Die Gesamtmischung wird in der Kugelmiihle
4 Tage angerieben, wobei die erforderliche Homogenität beurteilte wird. In die fertige
Dispersion werden innerhalb von einer Stunde 270 g n-Butylstearat und 135 g des
Fettsäurengemisches nach Beispiel 1,in 1000 Volumenteilen des vorgenannten Lösungsmittelgemisches
gelöst, eingerührt, Filtration und weitere Verarbeitung zu Videobändern erfolgt
gleichfalls analog der Beschreibung von Beispiel 10 Vergleichsversuch E Genau wie
in Beispiel 1 angegeben werden Videobänder hergestellt, jedoch ohne Zusatz des Fettsäurengemisches.
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lauerstandszeiten der 1-Zoll Bänder (Prüfmaschine Ampex VR 7003):
Beispiel 30 größer als 60 Minuten Vergleichsversuch E: 40 Minuten Reibungskoeffizient
Magnetschicht von 1/2 Zoll-Bändern im unbenutzten Zustand: Beispiel 3: 0,20 Vergleichsversuch
E: 0,36 bis 0,44 Beispiel 4 Eine Stahlkugelmühle mit 250 1 FüllvoLumen und mit 400
kg Stahlkugeln, wird met folgender Misdung beschickt: 37 200 Teile ferromagnetisches
Eisen oxid mit einer leilchenßtruktur von 0,1 bis 1,0 /um Länge und 0,05 bis 0,20
/um Breite, 2 800 Teile Farbruß, 26 500 Teile einer 13prozentigen Lösung eines Polyesterurethans
(siehe Beispiel 1) in einem Gemisch aus gleichen Teilen Tetrahydrofuran und 1,4-lio#an,
7 450 Teile einer 20prozentigen Lösung eines Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisats
in der gleichen Lösemittelmischung,
36 000 Teile des genannten
Lösemittelgemisches, 480 Teile eines Ölsäurealkylolamids. Die Mischung wird 3 Tage
vordispergiert. Anschließend werden weitere 21 600 Teile der oben genannten Polyesterurethanlösung,
5 500 Teile der Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisatlösung sowie 800 Teile n-Butylstearat
und 320 Teile des in Beispiel 1 beschriebenen Fettsäurengemiscbes zugegeben. Nach
weiterem 3-tägigem Dispergieren wird die Dispersion, vorab einer Beurteilung des
Handabstriches, filtriert und wie in Beispiel 1 beschrieben, weiter verarbeitet0
Als Träger findet jedoch, unterschiedlich zu Beispiel 1, eine 20 /um dicke Polyesterfolie
Verwendung.
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Vergleich sversuch F Genau wie in Beispiel 4 angegeben, jedoch ohne
Zusatz des Fettsäurengemisch es.
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Dauerstandszeiten der 1-Zoll-Bänder (Prüfmaschine Ampex VR 7003):
Beispiel 4 größer als 60 Minuten Vergleichsversuch F: 15 Minuten, dann Pegeleinbruch
Reibungskoeffizient Magnetschicht von 1/2 Zoll-Bändern im unbenutzten Zustand: Beispiel
4: 0,16 Vergleichsversuch F: 0,22