DE2710777C2

DE2710777C2 - Magnetisches Aufzeichnungsmaterial sowie Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE2710777C2
Application number: DE2710777A
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Dipl.-Phys. Clichy-Sous-Bois Legras; Claude Maurice Dipl.-Phys. Paris Marechal
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1976-03-12
Filing date: 1977-03-11
Publication date: 1982-04-15
Also published as: BE852361A; JPS52129408A; IT1077683B; JPS5774832A; DE2710777A1; FR2353110B1; FR2353110A1; JPS5815846B2; US4163823A; GB1545368A; NL7702576A

Description

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Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial, bestehend aus einem Schichtträger und einem Aufzeichnungsmedium aus mindestens einer auf den Schichtträger aufgetragenen, eine Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials bildenden magnetischen Aufzeichnungsschicht mit in einem Bindemittel dispergierten orientierten acikularen magnetisierbaren Teilchen sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Die üblichen bekannten magnetischen Aufzeichnungsrnaterialien bestehen bekanntlich aus einem Schichtträger, z. B. aus einer plastischen Folie, oder Glas sowie einem magnetischen Aufzeichnungsmedium mit acikularen ferro- oder ferri-magnetischen Teilchen, die in einem Bindemittel dispergiert sind. Das Bindemittel besteht dabei in der Regel aus einem nicht magnetisierbaren polymeren Material. Das magnetische Aufzeichnungsmedium kann aus einer oder mehreren magnetisehen Aufzeichnungsschichten mit magnetisierbaren Teilchen bestehen, kann jedoch des weiteren auch noch zusätzliche andere Schichten aufweisen, beispeilsweise Haftschichten, die auf die gleiche Seite des Schichtträgers aufgetragen sind. Die magnetische Schicht oder Schichten werden in Form von Dispersionen von ferro- oder ferri-magnetischen Teilchen mit einem Bindemittel und einem Lösungsmittel auf den Schichtträger aufgetragen, z. B. durch Extruder-, Eintauch-, Siebdruckoder andere übliche Beschichtungsverfahren. Nach der Beschichtung wird das Lösungsmittel durch Verdampfen oder auf anderem Wege entfernt, im allgemeinen unter Verwendung eines Trockenofens.

Bisher wurde in der Regel angestreht, die Bildung von Poren, d. h. Bezirken, die praktisch kein magnetisches Aufzeichnungsmaterial enthalten, soweit wie möglich zu vermeiden, da angenommen wurde, daß deiaitige Bezirke die elektrische Ausgangsphase des magnetischen Mediums reduzieren und Ausgangssignaie erzeugen würden, die als Modulationsrauschen bezeichnet werden. So wird beispielsweise in der US-PS 32 40 62Γ vorgeschlagen, den Porengehalt einer magnetischen Aufzeichnungsschicht auf unter 5 Vol.-% gegenüber einer theoretisch »porenfreien« Schicht zu vermindern. Verwiesen wird beispielsweise auf Spalte 2, Zeilen 23 bis 32 der US-PS 32 40 621 wonach die in der Patentschrift beschriebenen magnetischen Schichten im Vergleich zu einer theoretisch perfekten Schicht ohne Poren weniger als 10% Poren aufweisen, wenn die magnetischen Teilchen nicht orientiert sind (d.h. wenn keine speziellen Verfahrensstufen angewandt werden, um die Teilchen in parallelen Richtungen zu orientieren), und weniger als etwa 5% Poren aufweisen, wenn die Teilchen in üblicher bekannter Weise magnetisch orientiert sind. Die in der Patentschrift beschriebenen Schichten sollen zu einer Gesamtausgangs-Nutzspannung führen, die größer ist als die Gesamtausgangs-Nutzspannung, die mit den üblichen bekannten Schichten erreicht werden kann.

Aus der DE-OS 19 53 459 ist andererseits ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial mit verbesserten Wiedergabe- und Abnutzungseigenschaften bekannt, dessen magnetische Aufzeichnungsschicht eine Porositär von über 10% aufweisen kann. Dieses Aufzeichnungsmaterial weist jedoch eine besondere Überzugsschicht aus einem Bindemittel mit hierin dispergierten nicht-ferromagnetischen Teilchen mit einer Mohs'schen Härte von 5 oder größer als 5 auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial anzugeben, das sowohl durch ein geringes Modulationsrauschen als auch eine ausgezeichnete Hochfrequenzwiedergabe gekennzeichnet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein magnetisches Aufzeichnungsmateri?] sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben, wie es in den Ansprüchen angegeben ist.

Demzufolge ist das erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsmaterial durch die Kombination der folgenden Merkmale gekennzeichnet:

a.) die Oberfläche des Schichtträgers, auf dem die magnetische Aufzeichnungsschicht aufgetragen ist, weist eine Rauheit (r)\on bis zu 0,5 Mikron auf;

b.) die Dicke (d) des aus mindestens einer magnetischen Schicht bestehenden Aufzeichnungsmediums beträgt 4 bis 20 Mikron;

8 bis 30 Vol.-% des aus mindestens einer Aufzeichnungsschicht bestehenden magnetischen Aufzeichnungsmediums bestehen aus diskreten, nicht magnetisierbaren, im Medium homogen verteilten Poren;

d.) das Aufzeichnungsmaterial weist eine Oberflächen-Ebenheit, bestimmt als Prozent-Kontaktfläche von mindestens 86% auf und

e.) das Verhältnis von (d)/(r)\iegt bei mindestens 10.

In vorteilhafter Weise liegt das Verhältnis von (d)/(r) bei 10 bis 300 und insbesondere bei 20 bis 200, in besonders vorteilhafter Weise oberhalb 25. z. B. bei 50 bis 150.

Das »Aufzeichnungsmedium« kann aus einer oder mehreren magnetischen Aufzeichnungsschichten bestehen sowie gegebenenfalls zusätzlichen weiteren Schichten, beispielsweise Haftschichten.

Die Rauheit (r) ist definiert als der Abstand auf der Oberfläche des Schichtträgers vom höchsten Punkt einer Spitze oder Erhebung, gemessen über die Seite der Spitze bzw. Erhebung, bis zum tiefsten Punkt im Tal der Spitze bzw. Erhebung (vgl. auch z. B. H. M. Tremaine, »Audio Cyclopedia«, Verlag H. W. Sams u. Co. Inc. Ind. USA).

Herstellen lassen sich die erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmaterialien mit sowohl geringem Modulationsrauschen als auch einer hohen Magnetteilchen-Orientierung und Ausrichtung in der Ebene dadurch, daß man

a) auf einen Schichtträger mit einer Rauheit (r) von bis zu 0,5 Mikron mindestens eine Schicht aus einer Dispersion von magnetisierbaren Teilchen als äußerste Schicht bezüglich der Lage des Schichtträgers aufträgt;

b) auf die aufgetragene Schicht oder Schichten, solange die Schicht bzw. Schichten noch Lösungsmittel enthalten, ein Magnetfeld einwirken läßt, um die Magnetteilchen in der Ebene der Schicht auszurichten,

c) sämtliches Lösungsmittel der Schicht oder Schichten unter Erzeugung von mindestens 10 VoI.-% homogen dispergierten, diskreten, gasförmigen, nicht magnetisierbaren Poren entfernt und

d) die Schicht oder die Schichten zum Zwecke der Verminderung des Volumens der Poren urn mindestens 15% auf ein End-Volumen von 8 bis 30% sowie zur Erzielung eines Verhältnisses von (d)/(r) von mindestens 10 und einer Oberflächen-Ebenheit der äußersten Schicht, bestimmt als Prozent-Kontaktfläche von mindestens 86% verdichtet.

Es ist an sich bekannt, auf eine magnetische Schicht, solange sie noch flüssig ist, ein magnetisches Feld einwirken zu lassen, und zwar längs der Richtung, in der es wünschenswert ist, eine maximale Ausgangsgröße zu erzielen. Die Einwirkung des magnetischen Feldes hat dabei den Effekt der Ausrichtung der acikularen magnetisierbaren Teilchen, so daß ein statistisches Übergewicht von Teilchen mit ihren magnetischen und geometrischen Achsen parallel zur Richtung, in der das Feld angewandt wird, erhalten wird.

Im Falle der vorliegenden Erfindung bedeutet die Ausrichtung der acikularen magnetisierbaren Teilchen, daß ein statisches Obergewicht von Teilchen vorliegt, die parallel zueinander vorliegen und in der Richtung, in der das magnetische Feld angewandt wurde, um die Ausrichtung zu erzielen. Die Tatsache, daß eine solche Ausrichtung die Wirksamkeit eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials verbessert ist bekannt.

Abgesehen von einer solchen Ausrichtung bedeutet eine coplanare Orientierung der magnetisierbaren Teilchen die Orientierung dieser Teilchen in Ebenen einer Aufzeichnungsschicht die parallel zur Ebene des Schichtträgers des magnetischen Aufzeichnungsmaterials verlaufen. Es ist bekannt, daß nach dem Auftragen einer Magnetschicht auf einen Schichtträger und Behandlung dieser Schicht in einem Magnetfeld, die magnetisierbaren Teilchen einen gewissen Grad einer coplanaren Orientierung zeigen.

Ein weiteres Merkmal eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials ist darin zu sehen, daß die Verdichtung der porösen magnetischen Schicht oder Schichten des Aufzeichnungsmaterials zu einem höheren Grad coplanarer Orientierung der acikularen magnetisierbaren Teilchen führt Ein erhöhtes statistisches Obergewicht von Teilchen wird somit in besonders vorteilhafter Weise innerhalb der Aufzeichnungsschicht verteilt

Die Zeichnung dient der näheren Erläuterung der Erfindung.

Die Zeichnung veranschaulicht die Beziehung des Flußverhältnisses (rx/rz) zur Koerzivität (H^ in A/m im Falle eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials nach der Erfindung und im FaTIe eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials ohne die kombinierten Merkmale von Porengehalt, Porosität Schichtträger-Rauheit Dicke des Aufzeichnungsmediums, Oberflächen-Ebenheit und Verhältnis der Dicke des Aufzeichnungsmediums zur Schichtträger-Rauheit, die charakteristisch sind für ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach der Erfindung.

Die Kurve I in der Zeichnung ist definiert durch die Gleichung:

los

= 1,13-

1050 X 79,6

Die Kurve II der Zeichnung ist definiert durch die Gleichung:

log,,

Φ,:

= 1,20 -

1360X79,6

Die Punkte in der Zeichnung, die durch Zahlen gekennzeichnet sind, entsprechen den Beispielen, in denen die Herstellung solcher Aufzeichnungsmaterialien beschrieben wird, die ein Flußverhältnis und eine Koerzivität aufweisen, wie sie durch die Punkte dargestellt werden. Die Punkte A bis £" einschließlich entsprechen vergleichbaren handelsüblichen Aufzeichnungsmaterialien, w>e sie in der später folgenden Tabelle 3 näher beschrieben werden.

Ein erfindungsgemäßes magnetisches Aufzeichnungsmaterial weist mindestens eine Schicht mit magnetisierbaren Teilchen auf, welche die äußere Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials bildet. Diese Schicht mit magnetisierbaren Teilchen kann die einzige Schicht des Aufzeichnungsmediums darstellen. Auf den Schichtträger können jedoch auch noch andere Schichten aufgetragen sein, beispielsweise Haftschichten, antistatisehe Schichten und andere magnetische oder nicht magnetische Pigmentteilchen enthaltende Schichten.

Die nicht-festen Poren werden innerhalb des Mediums durch Entfernung des gesamten Bindemittellösungsmittels erzeugt Die nicht-festen Poren enthalten eingeschlossenes Gas, z. B. Luft und/oder eingeschlossene Flüssigkeit z. B. ein flüssiges Gleitmittel oder Schmiermittel für die magnetische Aufzeichnungsschicht. Die nicht-festen Poren werden dabei erzeugt durch Verdichten eines magnetischen Mediums, das porös ist und Gasporen enthält, d. h. Poren, die ganz oder nur teilweise mit einem Gas gefüllt sind und komprimiert oder verdichtet werden können.

Die nicht-festen Poren, die in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium eines Aufzeichnungsmaterials

so nach der Erfindung vorliegen, stellen Poren im magnetischen Sinne dar, d.h. sie sind Bereiche oder Bezirke ohne oder praktisch ohne magnetische Dichte und können demzufolge als »nicht-feste, nicht-magnetisierbare Poren« bezeichnet werden. Die Poren sind dabei nicht-fest da das Medium, in dem sie vorliegen, durch Verdichten eines Mediums erzeugt wird, das poröser ist z. B. durch Verdichten eines Mediums, das mindestens 10 VoL-% diskreter, gasförmiger, nicht-magnetisierbarer Poren enthält und oftmals bis zu 50 VoL-% aus solchen Poren gebildet wird. Erfindungsgemäß wird dieser Porengehalt des poröseren Mediums vermindert beispielsweise durch kalandrieren, um mindestens 15%, vorzugsweise 20% oder mehr, in vorteilhafter Weise um etwa 30 bis 80%. Weist beispielsweise ein poröses »Ausgangsmedium« einen Porengehalt von etwa 35 VoL-% auf, das um 60% vermindert wird, so wird ein End-Porengehalt von etwa 14 VoL-% erhalten.

Der nicht-feste Porengehalt eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, der im Falle erfindungsgemäßer Aufzeichnungsmaterialien bei 8 bis 30 Vol.-% liegt, läßt sich leicht nach üblichen bekannten Methoden ermitteln. Eine geeignete Methode ist beispielsweise aus der US-PS 32 40 621 bekannt.

Aus Spalte 4, Zeilen 48 ff. der US-PS 32 40 621 ergibt sich, daß die Dichte eines magnetischen Mediums, das auf ein Substrat aufgetragen worden ist, experimentell ermittelt werden kann, durch Messungen des Gewichtes, der Fläche und der Dicke. Nach den Angaben der Patentschrift wird ein kleines Stück eines Magnelaufzeichnungsmaterials bekannter Größe und Dicke ausgewogen. Des weiteren wird das Gewicht und die Dicke nochmals gemessen, nachdem die Magnetschicht entfernt worden ist, z. B. durch Lösungsmittel. Das Gewicht und die Dicke der Schicht selbst ergeben sich dann aus der Differenz und die Dichte der Schicht wird nach folgender Gleichung ermittelt:

Dichte =

Gewicht der Beschichtung
Fläche x Dichte der Beschichtung

Die theoretische Dichte der Schicht aus zwei Komponenten läßt sich nach folgender Gleichung ermitteln:

Dichte =

100 rf,

W, +

W₂Ci₁

worin W\ und d\ die Gewichtsprozente und Dichte der ersten Komponente darstellen und W₂ und d₂ die Gewichtsprozente und Dichte der zweiten Komponente.

Eine theoretische maximale Dichte für eine porenfreie Schicht läßt sich errechnen unter Verwendung eines Wertes von 4,98 g/cm³ für die Dichte von ^-Fe₂O₃, bezogen auf das Molekulargewicht des Oxides und die Größe des kristallographischen Gitters.

Im Falle einer Schicht, die zu 75 Gew.-% aus V-Fe₂O₃ besieht und 25 Gew.-% aus einem Ceiluioseacetatbutyrat-Bindemittel und Tricresylphosphat, mit einer Dichte von 1,188 g/cm³, läßt sich eine maximale porenfreie theoretische Dichte von 2,77 g/cm³ errechnen. Durch Vergleiche dieses theoretischen Wertes mit auf experimentellem Wege ermitteltem Dichtewert, läßt sich der Prozentsatz an Poren in einer Schicht ermitteln. Entsprechende Messungen können unter Verwendung anderer acikularer magnetisierbarer Teilchen, Pigmente, Bindemittel und Zusätze zur Schicht durchgeführt werden.

Das vergleichsweise porösere magnetische Aufzeichnungsmedium, das der Verdichtung oder Komprimierung unterworfen wird, kann nach üblichen bekannten Beschichtungsmethoden hergestellt werden. Beispielsweise läßt sich das Aufzeichnungsmedium durch Walzenbeschichtungsverfahren, durch Beschichtungsverfahren unter Verwendung von Beschichtungsmessem, durch Siebdruckverfahren oder auch sog. Gravure-Offset-Beschichtungsverfahren oder durch Extruderbeschichtungsverfahren herstellen. Gegebenenfalls können zwei oder mehrere Schichten des Aufzeichnungsmediums gleichzeitig auf einen Schichtträger aufgetragen werden oder aber die einzelnen Schichten können nacheinander auf den Schichtträger aufgetragen werden, wobei zwischen dem Auftrag der einzelnen Schichten gegebenenfalls getrocknet und gegebenenfalls gehärtet werden kann.

In besonders vorteilhafter Weise erfolgt der Auftrag der Schichten durch Extruderbeschichtung. Bekannte Methoden zur Erzielung der gewünschten Porosität sind (1) die Verwendung von acikularen Teilchen und einem hohen Verhältnis von Bindemittellösungsmittel zu magnetisierbaren Teilchen oder zu Teilchen plus Bindemittel in der Beschichtungsdispersion, z. B. die Verwendung von etwa 1Ox oder mehr Bindemittellösungsmittel in Gewichtsprozent im Verhältnis zu magnetisierbaren Teilchen in der Beschichtungsdispersion, (2) die Verwendung einer Mischung von Lösungsmitteln in der Dispersion, die für sich allein keine Lösungsmittel für das Bindemitte! der Schicht darstellen, jedoch in Mischung miteinander ausgezeichnete Lösungsmittel sind und die derart ausgewählt werden, daß die Verdampfung des einen der beiden Lösungsmittel während des Trocknungsprozesses zu einer feinteiligen und fortschreitenden Ausfällung eines Teiles des Bindemittels führt und (3) die Verwendung einer Beschichtungsdispersion mit einer Mischung von Polymeren als Bindemittel, wobei die Polymeren in einer Mischung von Flüssigkeiten gelöst werden, die bewirken, daß bei der Trocknung eines der Polymeren schneller als das andere ausgefällt wird, unter Erzeugung einer porösen Struktur in der Schicht.

Vor Durchführung des Verdichtungs- oder Komprimierungsprozesses weist das porösere Medium in vorteilhafter Weise eine Dicke von bis zu etwa 25 Mikron und vorzugsweise etwa 5 bis 15 Mikron auf.

Zur Erzielung eines hohen Signals und wenig Rauschen ist es bekannt, daß die Dispersion von magnetisierbaren Teilchen in einer Lösung eines Bindemittels in einem Lösungsmittel zur Erzeugung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums homogen sein muß, da die magnetischen Teilchen nach der Beschichtung zum Agglomerieren neigen. Aggregate von magnetischen Teilchen führen bekanntlich zu unerwünschten magnetischen Diskontinuitäten und zu einem Rauschen. Um die Bildung derartiger Aggregate zu vermeiden werden die Beschichtungsdispersionen, einschließlich der Beschichtungsdispersionen, die zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendet werden, in vorteilhafter Weise der Einwirkung von Scherkräften ausgesetzt, bevor sie auf die Schichtträger aufgetragen werden. Es sind verschiedene Verfahren bekannt, durch welche die Agglomerierung von magnetischen Teilchen und/oder die Bildung von Bindemittel-»Klümpchen« vermieden werden kann, die zu einem unerwünschten Modulationsrauschen führt. Alle diese bekannten Methoden können dazu benutzt werden, urn cine praktisch homogene Dispersion magnetisierbarer Teilchen im Aufzeichnungsmedium herzustellen.

Bei der Herstellung einer Dispersion von magnetisierbaren Teilchen in einer Lösung eines Bindemittels hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Aufbrechen von solchen Teilchen soweit wie möglich zu vermeiden. Dies kann durch ein sorgfältiges Vermählen nach üblichen bekannten Methoden erreicht werden. Nach Verdampfen des Lösungsmittels aus einer aufgetragenen Schicht Hegen die Teilchen im Bindemittel dispergiert vor und bilden eine Matrix oder eine Art Gerippe, die bzw. das die Bildung von Poren im Aufzeichnungsmedium erleichtert Bei der nachfolgenden Verdichtung des Aufzeichnungsmediums kann ein geringes Aufbrechen der magnetischen Teilchen erfolgen, wenn die Matrix oder das Gerippe komprimiert wird, da das Bindemittel,

in dem die Teilchen dispergiert sind, teilweise in seiner Mobilität beschränkt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Verlust an Ausgangssignal und die Erhöhung des Modulationsrauschens gering ist. Tatsächlich werden die Gesamt-Eigenschaften des Aufzeichnungsmaterials durch den Verdichtungsprozeß verbessert. Es wird angenommen, daß dieses unerwartete Ergebnis darauf beruht, daß die Fragmente von aufgebrochenen Teilchen in ungefähr oder praktisch der gleichen relativen Position zueinander verbleiben, in sehr großer Nähe zueinander und ohne jegliches Bindemittel innerhalb der Fraktur oder Bruchstelle, so daß die Fragmente durch ihre sich gegenseitig beeinflussenden Felder gezwungen werden, sich im wesentlichen wie ein einziges Magnetteilchen zu verhalten. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, ein Bindemitte! der magnetischen Beschichtungsdispersion in zwei Stufen während des Malprozesses, beispielsweise in einer Kugelmühle zuzusetzen. So läßt sich beispielsweise eine für eine Extruderbeschichtung geeignete Dispersion dadurch herstellen, daß zunächst die acikularen magnetisierbaren Teilchen in etwa 65 bis etwa 90 Gew.-% der Gesamtmenge an Bindemittel, die für die Beschichtungsmasse erforderlich ist, dispergiert werden, und zwar mit dem Lösungsmittel für das Bindemittel. Anschließend wird weiteres Bindemittel, z. B. ein polymeres Bindemittel in einem Lösungsmittel zur D^:spersion zugesetzt, wobei in vorteilhafter Weise derart verfahren wird, daß eine Viskosität von bis zu etwa 100 cps erhalten wird, beispielsweise von etwa 55 bis etwa 90 cps.

Aus der US-PS 37 28 262 ist beispielsweise die Herstellung einer Dispersion bekannt, bei der eine Lösung eines polymeren Bindemittels in einem Lösungsmittel in einer ersten Verfahrensstufe hergestellt wird, worauf ein zweites Bindemittel in einer zweiten Verfahrensstufe der Dispersion zugesetzt wird.

Das zweite Bindemittel braucht nicht aus dem gleichen Polymer zu bestehen, das in der ersten Verfahrensstufe verwendet wird. Ein solches Verfahren ermöglicht die Eliminierung von Dispersionsmitteln von vergleichsweise geringem Molekulargewicht, die im allgemeinen einen nachteiligen Einfluß auf die Qualität der Schichten ausüben, die aus derartigen Dispersionen hergestellt werden.

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien verwendeten Beschichtungsmassen oder Dispersionen stellen hochviskose und im allgemeinen thixotrope oder nicht Newtonsche Flüssigkeiten dar, weshalb es etwas schwierig ist, ihre Viskosität zu bestimmen. Die offensichtliche Viskosität derartiger Beschichtungsrnassen ist eine Funktion der Seher-Geschwindigkeit, bei welcher die Viskosität ermittelt wird. Die hier angegebenen Viskositäten wurden in einem Viskosimeter vom Typ Ferranti-Shirley ermittelt, wobei solche Werte genommen wurden, die hohen Seher-Geschwindigkeiten entsprachen, d.h. 800 Sek.-¹ bis 1200SeIc-¹. Sofern nichts anderes angegeben wird, lag die angewandte Temperatur bei den Viskositätsmessungen bei 25° C

Nach Herstellung der Dispersion von magnetisierbaren Teilchen in einer Lösung eines Bindemittels kann diese, wie bereits dargelegt, in einfachster Form derart auf einen Schichtträger aufgetragen werden, daß sie die äußerste Schicht bezüglich des Schichtträgers bildet Die Dispersion kann im einfachsten Falle direkt auf einen Schichtträger aufgetragen werden. Sie kann ledoch auch auf eine oder mehrere andere Schichten aufgetragen werden, mit denen sie zusammen das Aufzeichnungsmedium bildet.

Die magnetisierbaren Teilchen werden in der noch feuchten flüssigen Schicht, d. h. der noch Lösungsmittel

■> enthaltenden Schicht ausgerichtet, z. B. durch Einwirkung eines magnetischen Feldes. Das Lösungsmittel wird dann aus der Schicht entfernt, wobei ein poröses magnetisches Aufzeichnungsmedium entsteht, das mindestens 10 und oftmals 35 oder mehr Vol.-% diskrete,

ίο nicht-feste, nicht-magnetisierbare Poren aufweist. Das poröse Medium wird dann verdichtet, wobei die Poren komprimiert werden und wobei der Porengehalt um mindestens 15% vermindert wird. Der hohe Porengehalt des porösen Mediums unterstützt die Erzielung eines höheren Grades an coplanarer Orientierung der magnetisierbaren Teilchen in dem Medium während des Verdichtungsprozesses. Die Folge hiervon ist, daß das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial im Vergleich zu Aufzeichnungsmaterialien des Standes der Technik eine beträchtlich verstärkte Teilchen-Orientierung innerhalb der Ebene der magnetischen Aufzeichnungsschicht oder Aufzeichnungsschichten aufweist.

Der hohe Grad an Teilchen-Ausrichtung und Orientierung der magnetischen Aufzeichnungsmaterialien der Erfindung ergibt sich aus ihrem Flußverhältnis, d. h. von ΦηΐΦπ-

Dieses Flußverhältnis stellt das Verhältnis der Remanenz in der Längsrichtung innerhalb der Ebene des magnetischen Mediums (die bevorzugte Richtung der Ausrichtung oder Orientierung der magnetischen Teilchen) Φ_η und der Remanenz, gemessen in der Richtung senkrecht zur Ebene des magnetischen Mediums (Φπ) dar.

Ein hohes Flußverhältnis ist vorteilhaft; die horizonta-Ie Komponente des Aufzeichnungsfeldes nahe der Hinterkante des Aufzeichnungskopfes hat mehr Einfluß auf die End-Remanenz als die vertikale Komponente, was zu einer Verminderung der Phasenumlaufeffekte führt Es hat sich gezeigt, daß die erreichbaren Werte des Flußverhältnisses eine Funktion der Koerzivität sind. Auch beeinflußt die Natur der Magnetteilchen das Flußverhältnis, weshalb lediglich Vergleiche von Flußverhältnissen von gleichen magnetischen Teilchen möglich sind, z. B. y-Ferrioxidteilchen.

Aus der Zeichnung ergibt sich, daß im Falle der Aufzeichnungsmaterialien der Erfindung, die unter Verwendung y-Ferrioxid hergestellt wurden (Punkte 1 bis 8) Werte erhalten werden, die oberhalb der Kurve I liegen. Im Gegensatz hierzu werden im Falle handelsüblicher Magnetaufzeichnungsmaterialien, die ebenfalls unter Verwendung von acikularem y-Ferrioxid hergestellt wurden (Punkte A bis D) Werte erhalten, die unterhalb der Kurve I liegen. In entsprechender Weise wurden auch im Falle anderer magnetischer Aufzeichnungsmaterialien, die zu Vergleichszwecken hergestellt wurden sowie unter Verwendung von y-Ferrioxid (Beispiel 9,10 und 12, bzw. Punkte 9,10 und 12) Werte erhalten, die unterhalb der Kurve I liegen. Während die magnetischen Aufzeichnungsmaterialien der folgenden Vergleichsbeispiele 11 und 13 Werte oberhalb der Kurve I aufweisen, läßt sich den Daten der Tabelle II entnehmen, daß ihre Flußverhältnisse nur bei einem beträchtlichen Verlust an Ausgangssignal und Modulationsrauschen erhalten wurden.

Die Kurve I und die Gleichung, die Kurve I definiert, können dazu verwendet werden, um die magnetischen Aufzeichnungsmaterialien der Erfindung zu charakterisieren, zu deren Herstellung in vorteilhafter Weise

entweder dotierte oder nicht dotierte y-Ferrioxide als magnetisierbar Teilchen verwendet werden.

Die Flußverhältnisse der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien sind mindestens gleich dem Flußverhältnis, das sich nach der folgenden Gleichung bestimmen läßt:

log,,

1050 X 79,6

worin H_c die gemessene Koerzivität der magnetischen Aufzeichnungsschicht in A/m ist.

Aus der Zeichnung ergibt sich des weiteren, daß die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien, zu deren Herstellung acikulare Ferro-Ferrioxide verwendet wurden (Punkte 14 bis 16 einschließlich) Werte liefern, die oberhalb der Kurve I! liegen, !m Gegensatz hierzu liefern vergleichbare Aufzeichnungsmaterialien des Standes der Technik, die ebenfalls unter Verwendung von acikularem Ferro-Ferrioxid hergestellt wurden (Punkte E und F) Werte, die unterhalb der Kurve Il liegen. Demzufolge können Kurve I und die Gleichung, die Kurve II definiert, dazu verwendet werden, um die verbesserten magnetischen Aufzeichnungsmaterialien der Erfindung, die unter Verwendung von dotierten oder nicht dotierten Ferro-Ferrioxidteilchen als magnetisierbare Teilchen hergestellt wurden, zu definieren. Die Flußverhältnisse derartiger verbesserter magnetischer Aufzeichnungsmaterialien, bei denen die magnetisierbaren Teilchen aus dotierten oder nicht dotierten acikularen Ferro-Ferrioxidteilchen bestehen, sind mindestens gleich dem Flußverhältnis, das durch die folgende Gleichung bestimmt wird:

= 1,20 -

1360 x 79,6

worin Hc die gemessene Koerzivität der magnetischen Aufzeichnungsschicht in A/m ist

Zu beachten ist, daß die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien mit der beschriebenen Kombination von Eigenschaften, Punkte, entsprechend Flußverhältnissen aufweisen, die oberhalb oder auf der entsprechenden Kurve liegen. Die hohen Flußverhältnisse der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien beruhen mindestens zum Teil auf der zusätzlichen mechanischen Orientierung, die durch Verdichtung oder Komprimierung des porösen Aufzeichnungsmediums und durch die Teilchenausrichtung durch Einwirkung eines magnetischen Feldes auf die Schicht vor dem Trocknen erzielt wird. Die Poren in der porösen Schicht unterstützen dabei und ermöglichen eine weitere Ausrichtung und Orientierung der magnetisierbaren Teilchen.

Die Verdichtung oder Komprimierung des porösen Mediums kann auf verschiedene Weise erreicht werden und erfolgt zweckmäßig bevor das verwendete Bindemittel seinen thermoplastischen Charakter verloren hat. Ein Verfahren zur Verdichtung oder Komprimierung des porösen magnetischen Aufzeichnungsmediums — gleichgültig ob das Medium aus einer einzigen magnetisierbaren Schicht oder mehreren Schichten besteht — besteht darin, das trockene Aufzeichnungsmedium mittels zwei sehr glatten, harten Stahlwalzen oder zwischen einer sehr glatten, harten Stahlwalze und einer Baumwollwalze mit der Stahlwalze in Kontakt mit dem Aufzeichnungsmedium zu kalandrieren. Das magnetische Aufzeichnungsmedium kann dabei mehrere Male kalandriert wenden, wobei es in vorteilhafter Weise zur Erleichterung der Verdichtung erhitzt werden kann.

Bisher wurde ein Kalandrieren im allgemeinen einfach als ein Oberflächen-Behandlungsverfahren angesehen. Im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Kalandrierungsprozeß jedoch mehr als lediglich eine einfache Oberflächen-Behandlungsoperation. Das Kalandrieren kann bei verschiedenem Druck und verschiedener Temperatur durchgeführt werden. Alternativ zu einem Kalandrierungsprozeß kann das Aufzeichnungsmedium beispielsweise auch dadurch komprimiert oder verdichtet werden, daß Bindemittel verwendet werden, die bei Einwirkung von Wärme unter Ausbildung eines kompakteren, d.h. weniger porösen magnetischen Aufzeichnungsmediums schrumpfen. Außer einem hohen Grad an Magnetteilchen-Ausrichtung oder Orientierung (wie sich aus ihrem

" ergibt), weisen die Magnetauf-

Flußverhältnis —-

Φ

Zeichnungsmaterialien der Erfindung, die unter Verwendung dotierter acikularer magnetisierbarer Teilchen hergestellt wurden, insbesondere die unter Verwendung von mit Kobalt dotierten Teilchen hergestellt wurden, in Beziehung mit der magnetischen kristallinen Anisotropie erhöhte magnetische Vektoren innerhalb der Ebene des magnetischen Aufzeichnungsmediums und in rechten Winkeln zur Richtung der Teilchen-Ausrichtung im Vergleich zu vergleichbaren magnetischen Aufzeichnungsmaterialien des Standes der Technik auf. Dieses Merkmal kann besonders vorteilhaft in solchen Anwendungsfällen wie der »Quad-Video-Aufzeichnung« sein, wo Aufzeichnungen erfolgen, in sowohl den x- und ^-Richtungen (»Längs«- bzw. »Quer«-Richtungen) eines Magnetbandes.

Es ist allgemein bekannt, daß die Ebenheit oder Glätte der Oberfläche eines Magnetaufzeichnungsmaterials wichtig ist, um eine gute Signalwiedergabe zu erzielen, insbesondere bei kurzen Wellenlängen, da der magnetische Fluß stark abnimmt, wenn der Abstand von Aufzeichnungskopf und Magnetschicht ansteigt. Des weiteren führt eine unzulängliche Kopplung zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Magnetaufzeichnungsschicht zu einem Anstieg des Geräuschpegels und zu einem Anstieg des Abriebs des Aufzeichnungskopfes.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung eines Magnetaufzeichnungsmaterials mit einer Magnetaufzeichnungsschicht, die eine Oberfläche des Materials bildet, die eine besonders vorteilhafte Oberflächen-Ebenheit oder Glätte aufweist

Die Komprimierung oder Verdichtung eines porösen magnetischen Mediums nach dem Verfahren der Erfindung führt zu einer extrem glatten oder ebenen Oberfläche des Aufzeichnungsmediums. Diese Ebenheit läßt sich in »Prozent-Kontaktfläche« ausdrücken. Die »Prozent-Kontaktfläche« lassen sich bestimmen im Vergleich zu einer Vergleichsoberfläche bestehend aus der Hypotenusen-Oberfläche eines Prismas mit totaler Reflektion. Die Größe des auftreffenden Lichtstromes, der so gerichtet ist daß er an der Hypotenusen-Fläche total reflektiert wird, ist gleich Φ.

Der Lichtstrom, der an der Hypotenusen-Fläche reflektiert wird, ist demzufolge gleich Φ aber vermindert und wird gleich Φ', wenn man einen Absorber in optischen Kontakt mit der Hypotenuse bringt Ein Abschnitt eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials das untersucht wird, erzeugt wenn es unter einem bestimmten Druck eeeen die Oberfläche eerjreßt wird

(mit der äußersten magnetischen Aufzeichnungsschicht des Materials in Kontakt mii der Oberfläche) eine Lichtabsorption, die in dem Maße ansteigt, in dem die Ebenheit oder Glätte uer magnetischen Aufzeichnungsschicht ansteigt

Die »Prozent-Kontaktflächen« sind gleich:

Φ - Φ' Φ

X 100.

:o

Der Wert für die Prozent-Kontaktfläche steigt mit der Ebenheit der Oberfläche der magnetischen Aufzeichnungsschicht an, d.h. mit der Oberflächen-Ebenheit oder Glätte der Schicht

Die magnetischen Aufzeichnungsmaterialien nach der Erfindung weisen eine Oberflächen-Ebenheit ausgedrückt in »Prozent-Kontaktfläche« von mindestens etwa 86% und vorzugsweise bis zu 88, bis zu 90% oder darüber auf. Des weiteren weisen die Oberflächen der Aufzeichnungsmaterialien einen sehr geringen Abrieb auf. Dies bedeutet, daß im Vergleich zu Aufzeichnungsmaterialien des Standes der Technik mit einer vergleichbaren prozentualen Kontaktfläche, z. B. von 86%, die Aufzeichnungsmaterialien der Erfindung einen beträchtlich verminderten Abrieb aufweisen.

Das magnetische Aufzeichnungsmedium ist nach der Verdichtung oder Komprimierung in vorteilhafter Weise etwa 4 bis etwa 20 Mikron, z. B. 4 bis 12 Mikron und insbesondere 5 bis 12 Mikron dick. Vor der hier beschriebenen Erfindung wurden derartige Dicken im allgemeinen als zu hoch angesehen und als nachteilig für die Erzielung magnetischer Aufzeichnung hoher Qualität bei kurzen Wellenlängen. Die magnetischen Aufzeichnungsmaterialien der vorliegenden Erfindung weisen jedoch ausgezeichnete Aufzeichnungscharakteristika bei kurzen Wellenlängen auf. Es wurde gefunden, daß die relativ dickeren magnetischen Aufzeichnungsmedien dazu beitragen, die Oberflächen-Ebenheit der magnetischen Aufzeichnungsschichten zu verbessern, da sie die Wiedergabe von Rauheit von der Oberfläche des Trägers vermindern, was der Fall ist, wenn ein dünneres, weniger poröses magnetisches Aufzeichnungsmedium auf den Schichtträger aufgetragen wird.

Wie bereits dargelegt, weisen die magnetischen Aufzeichnungsmaterialien der Erfindung eine große Ausgangssgröße bei kurzen Wellenlängen auf. Dieses wird jedoch erreicht, ohne Beeinträchtigung der Ausgangsgröße bei längeren Wellenlängen. Dies bedeutet, daß im Falle der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien die hohe Oberflächen-Ebenheit des magnetischen Aufzeichnungsmediums, die hohe Ausrichtung der Teilchen, die starke coplanare Orientierung der magnetisierbaren Teilchen durch Verdichtung eines poröseren Mediums und das dickere magnetische Aufzeichnungsmedium, das die Wiedergabe von Trägeroberflächen-Rauheiten reduziert, sä-ntlich dazu beitragen, daß ein wirksames Ansprechvermögen für kurze Wellenlängen von dem Teil der magnetischen Aufzeichnungsschicht nahe ihrer Oberfläche erzielt wird, ohne daß das Ansprechvermögen auf längere Wellenlängen von dem unteren Teil der Schicht beeinträchtigt wird.

Bei den in den Aufzeichnungsschichten dispergierten magnetischen Teilchen handelt es sich um magnetisierbare Teilchen wie beispielsweise ferro- und ferri-magnetische Teilchen. In typischer Weise bestehen die Teilchen beispielsweise aus ferro- und ferri-magnetischem Eisenoxid, z. B. dem schwarzen Oxid von Ferro-Ferrioxid wie auch dem braunen y-Ferrioxid, komplexen Oxiden des Eisens und Kobalts, Chromdioxid, den verschiedensten Ferriten und dergleichen. Acikulare y-Ferrioxide und Ferro-Ferrioxide, bei denen es sich um nicht dotierte Oxide handeln kann oder die Dotier-Metallionen aufweisen können, sind bevorzugt verwendete magnetisierbare Teilchen. Vorteilhafte acikulare ferro-magnetische Eisenoxide dieses Typs sind beispielsweise aus den FR-PS 21 29 841 und 21 99 155 bekannt Die Teilchen haben ein Acikularitätsverhältnis von über 5 und vorzugsweise ein Acikularitätsverhältnis von über 15. Die Teilchen können mit einem oder mehreren Ionen von polyvalenten Metallen, z. B. Kobalt, Nickel, Zink, Mangan, Chrom und dergleichen dotiert sein. In vorteilhafter Weise liegen die Dotier-Ionenkonzentrationen bei etwa 1 bis 6 Gew.-%, insbesondere 1 bis 3 Gew.-%, in besonders vorteilhafter Weise 1 bis 6 Gew.-% Kobaltionen. Die acikularen ferro- und ferri-magnetischen Teilchen sind im allgemeinen von geringer Teilchengröße, wobei ihre Hauptachsen in vorteilhafter Weise bis zu etwa 1,5 Mikron groß sind, oftmals etwa 0,3 bis 1 Mikron und in besonders vorteilhafter Weise etwa 0,3 bis 0,9 Mikron groß. Die Koerzivität (H_L) dieser Teilchen kann sehr verschieden sein, hegt vorzugsweise jedoch bei mindestens 35 820 A/m und ^;n vorteilhafter Weise bei 35 820 A/m bis 95 '52O oder bis 159 200 A/m.

Zur homogenen Dispergierung der magnetisierbaren Teilchen sowie zur Herstellung anderer Schichten des Aufzeichnungsmediums können die üblichen bekannten Bindemittel, die üblicherweise zur Herstellung von Magnetaufzeichnungsmaterialien verwendet werden, verwendet werden.

Typische Bindemittel zur Herstellung der Schichten sind Polymere und Copolymere, z. B. Copolymere des Vinylacetats und Vinylchlorids, Copolymere des Vinylidenchlorids und Acrylnitril, Copolymere von Acryl- und/oder Methacrylestern, Polyvinylbutyral, Copolymere aus Butadien und Styrol, Terpolymere aus Acrylnitril, Vinylidenchlorid und Maleinsäureanhydrid, vernetzte und nicht vernetzte Homopolymere und Copolymere, z. B. Polyamide, Polyurethane, Polyester und dergleichen sowie Mischungen hiervon. Besonders vorteilhafte Ergebnisse lassen sich mit Copolymeren aus Vinylacetat und Vinylchlorid erzielen, beispielsweise solchen, die teilweise hydrolysiert sind und gegebenenfalls quervernetzt sind, z. B. mittels eines Isocyanates oder einer ähnlichen reaktiven Komponente oder durch Verwendung von Polyurethanen oder einer Mischung von diesen Bindemitteln.

Die Menge an Bindemittel im Verhältnis zu dem magnetisierbaren Material liegt in vorteilhafter Weise bei etwa 10 bis etwa 40 Gew.-% des magnetisierbaren Materials und vorzugsweise bei etwa 15 bis etwa 25 Gew.-%.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmaterialien können die verschiedensten üblichen nicht-magnetisierbaren Schichtträger verwendet werden, die beispielsweise aus Papier oder Polymeren aufgebaut sein können und die Form von beispielsweise Platten, Scheiben oder endlosen Bändern haben können. Vorteilhafte Schichtträger, die gegebenenfalls nach üblichen bekannten Methoden aufgebrachte Haftschichten aufweisen können, bestehen aus flexiblen Schichtträgern, beispielsweise aus Cellulosenitrat, Celluloseacetat, Polyvinylacetat, Polystyrol, Polyestern, beispielsweise Poly(äthylenterephthalat) und dergleichen bei denen es sich um biaxiale oder asymmetrisch verstreckte Produkte handeln kann.

ferner Polycarbonaten und anderen ähnlichen Stoffen, wie auch Papier, Metallen, wie beispielsweise Aluminium, Messing und dergleichen. In vorteilhafter Weise weisen die Schichtträger eine Dicke von etwa 4 bis etwa 150 Mikron, insbesondere von etwa 6 bis etwa 38 Mikron und ganz speziell von etwa 12 bis etwa 25 Mikron auf.

bm die Vorteile der Erfindung zu erreichen, soll die Schichtträgeroberfläche, die mit dem Aufzeichnungsmedium beschichtet wird, eine Oberflächen-Rauheit aufweisen, die bei nicht mehr als 0,5 Mikron liegt Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Schichtträgern mit einer Oberflächen-Rauheit von bis zu etwa 0,3 Mikron und vorzugsweise etwa 0,1 Mikron oder darunter erwiesen. Die Oberflächen-Rauheit läßt sich nach üblichen bekannten Methoden ermitteln. Beispielsweise kann zur Ermittlung der Oberflächen-Rauheit (r) ein sog. Bendix-Proficorder verwendet werden mit einer 0,00254 mm Diamantennadel und einem entsprechenden Nadeleinsatz zur Vermeidung einer Oberflächenverzerrung.

Erfindungsgemäß soll das Verhältnis der Dicke des Aufzeichnungsmediums zur Rauheit des Schichtträgers bei mindestens 10 liegen. In vorteilhafter Weise liegt es bei etwa 20 bis 300, insbesondere bei 50 bis 150. Dies bedeutet, daß das magnetische Aufzeichnungsmedium im allgemeinen mindestens lOmal so dick ist wie die Rauheit (r) des Schichtträgers. Ein Aufzeichnungsmedium mit dem angegebenen Verhältnis weist eine verbesserte Oberflächen-Ebenheit der magnetischen Aufzeichnungsschicht auf, da es eine mögliche Wiedergabe der Rauheit der Schichtträgeroberfläche vermindert.

Zur Herstellung der Schichten der Aufzeichnungsmaterialien können übliche Lösungsmittel verwendet werden, beispielsweise organische Lösungsmittel wie Methyläthylketon, Methylisobutylketon, Äthylacetat, Butylacetat, Cyclohexanon, Butylalkohol, Methylenchlorid, Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethylformamid sowie Mischungen hiervon.

Gegebenenfalls können die magnetischen Aufzeichnungsschichten zusätzliche Additive enthalten, beispielsweise Gleit- oder Schmiermittel und dergleichen, wie sie üblicherweise zur Herstellung von magnetischen

Meßverfahren

Aufzeichnungsschichten verwendet werden.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen. Im Falle der Beispiele 9 bis 13 handelt es sich um Vergleichsbeispiele. In der Tabelle III sind die Merkmale verschiedener handelsüblicher Magnetbänder angegeben. Die Tabelle III dient somit ebenfalls zu Vergleichszwecken.

In den folgenden Beispielen, einschließlich der ,Tabellen I und II sind die angegebenen Teile in ίο Gewichtsteilen angegeben, sofern anderes nicht angegeben ist

Beispiele 1 bis 16

Die magnetischen Aufzeichnungsmaterialien dieser Beispiele wurden unter Verwendung der Beschichtungsmassen und Verfahren, wie sie in den Tabellen I und II angegeben sind, hergestellt

Zunächst wurde eine Magnetteilchendispersion in einem Lösungsmittel in eine Kugelmühle gegeben und solange wie angegeben in der Kugelmühle gemahlen (Anfangs-Beschickung). Dann wurde weiteres Lösungsmittel und Bindemittel zugesetzt (zweite Beschickung), worauf der Mahlprozeß fortgesetzt wurde.

Der erhaltenen Dispersion wurden dann 4 Gew.-Teile Oleylaminoleat zugesetzt, worauf die Dispersion durch Extruderbeschichtung auf einen Poly(äthylenterephthalat)Schichtträger mit einer Haftschicht aus einem Copolymeren aus Vinylidenchlorid und Acrylnitril unter Erzeugung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums wie in Tabelle II beschrieben, aufgetragen wurde.

Nach dem Auftrag der Beschichtungsmasse wurde der Schichtträger mit der noch feuchten Schicht durch ein magnetisches Feld von 159 200 A/m geführt, um die Magnetteilchen auszurichten. Noch während sich das Bindemittel in einem thermoplastischen Zustand befand, wurde die getrocknete Schicht kalandriert, bis Dicke und Porosität in der aus Tabelle II ersichtlichen Weise vermindert worden waren.

Die Eigenschaften der hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmaterialien sind in Tabelle II zusammengestellt. Übliche Verfahren wurden zur Ermittlung der Eigenschaften der Aufzeichnungsmaterialien angewandt, wobei die im folgenden angegebenen Testbedingungen eingehalten wurden:

20

25

30

35

40

1. Meßbedingungen
Kassettenrekorder

Lineare Geschwindigkeit des Magnetbandes in Sek. Aufzeichnungsspalt in Mikron
Wiedergabespalt in Mikron
Spurbreite in mm

2. Modulationsrauschen
Aufgezeichnetes Signal

Aufzeichnungspegel
Analyse der Wiedergabe

Beurteilung

Honeywell 7600
60

3,5
0,5
1,25

Sinuskurve bei einer Frequenz
von 10 kHz

+1OdB

schreibender Frequenzanalysator von 8 kHz bis 12 kHz

Modulationsrauschen ist die
Differenz in dB zwischen dem
Pegel des Signals und dem Mittelwert des Sockelrauschens in
dem die Basis der Signalspitze
umgebenden Bereich

230 215/358

17

3. Signalpegel (Ausgang)

18

Die Vorspannung wird erhöht, während man die Ausgangsgröße bei 2 MHz überwacht, bis man das Maximum der Ausgangsgröße gefunden hat. Dann wird die Vorspannung noch weiter erhöht, bis die Ausgangsgröße bei 2 MHz auf 2 dB unter dem Maximum vermindert ist. Bei der Betriebsvorspannung wird der Aufzeichnungsstrom erhöht, bis die Ausgangsgröße bei der Aufzeichnung einer 200-kHz-Sinuswelle 1% der dritten harmonischen (600 kHz) enthält Die Ausgangspegel sind in dB angegeben, bezogen auf 1 mV an den Klemmen des Wiedergabekopfes

Tabelle I

	Beispiel Nr.	2	3	11	4	12	5	13	6	14	7	g
	1
Anfangs-Beschickung
Magnetisches Material		47 760	67 660	46 566	43 780	47 760	47 760	47 760
Koerzivität A/m	68 854	2	3	2	2	2	2	2
Kobalt, Gew.-%	3	GFO	GFO	GFO	GFO	GFO	GFO	GFO
Typ	GFO	200	200	150	200	200	260	200
Teile	200	30	30	15	30	30	30	30
Bindemittel (1) (Teile)	30	4	4	0	4	4	4	4
Weichmacher (2) (Teile)	2	180	180	300	180	180	180	180
Methylisobutylketon (3) (Teile)	180 (4)	1000	1000	1	1000	1	1	1
Größe der Mühle in Liter	1000	168	168	120	168	168	168	168
Mahldauer, in Stunden	168
Zweite Beschickung		10	10	15	10	10	10	10
Bindemittel (1) (Teile)	10	4	4	2	4	4	4	4
Weichmacher (2) (Teile)	2	148	148	50	148	148	148	148
Methylisobutylketon (3) (Teile)	148	48	48	48	48	48	48	48
Mahldauer, in Stunden	48
Polyester-Träger		19	19	22	23	19	19	19
Dicke (μπι)	23	0,1	0,1	«u	<0,l	0,1	0,1	0,1
Oberflächen-Rauheit (r) μτη	<0,l
Kalander-Walzen		S/C	S/C	S/S	S/C	S/S	S/S	S/S
Zusammensetzung (6)	S/C	85	86	30	85	85	85	85
Temperatur, ⁰C	85	240	240	400	240	240	240	240
Kraft, kg/cm	240
Tabelle I (Fortsetzung)
	Beispiel Nr.		15	16
	9 10

Anfangs-Beschickung	47 760	47 760	47 760
Magnetisches Material	2	2	2
Koerzivität A/m	GFO	GFO	GFO
Kobalt, Gew.-%	200	200	200
Typ
Teile

47 760
2

GFO
200

13 532 (5) 2-3 F-FO 200

89 948 45

4

GFO GFO

200

Fortsetz u η u

	Beispiel	Nr.	11	12	13	14	15	16
	9	lü	30	30	30	30	30	30
Bindemittel (1) (Teile)	30	30	4	4	4	4	4	4
Weichmacher (2) (Teile)	4	4	180	180	180	180	180	180
Methylisobutylketon (3) (Teile)	180	180	1	1	1	500	1	1
Größe eier Mühle in Liter	1	1	168	168	168	168	168	168
Mahldauer, in Stunden	168	163
Zweite Beschickung			10	10	10	10	i0	10
Bindemittel (1) (Teile)	10	10	4	4	4	4	4	4
Weichmacher (2) (Teile)	4	4	148	148	148	148	148	148
Methylisobutylketon (3) (Teile)	148	148	48	48	48	48	48	48
Mahldauer, in Stunden	48	48
Polyester-Träger			23	2	23	23	23	23
Dicke (um)	19	23	0,8	0,8	0,8	<o,i	<0,l	<0,l
Oberflächen-Rauheit (r) μίτι	0,1	0,8
Kalander-Walzen			S/S	S/S	S/S	S/C	S/S	S/S
Zusammensetzung (6)	S/S	S/S	85	85	85	85	85	85
Temperatur, °C	85	85	240	240	240	240	240	240
Kraft, kg/cm	240	240

Bemerkungen:

(1) Das Bindemittel bestand aus einem teilweise hydrolysierten Copolymer aus Vinylchlorid und Vinylacetat.

(2) Der verwendete Weichmacher bestand aus Octylepoxystearat.

(3) Geringfügige Veränderungen in der Menge des Lösungsmittels erfolgten von Ansatz zu Ansatz, um konstante Viskositäten zu erzielen.

(4) Lediglich im Falle des Beispieles 1 enthielt die Anfangs-Beschickung zusätzlich 8 Teile Athylcetylcarbonat, 8 Teile kolloidales Aluminiumoxid (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,03 Mikron) und 8 Teile o-Aluminiumoxid (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 Mikron). Vor der Beschichtung wurde kein Oleylaminoleat zugegeben.

(5) Lediglich im Falle des Beispieles 14 bestand das magnetische Material aus Ferro-Ferrioxid mit einem Gehalt an Kobalt.

(6) Die Abkürzung S/C steht Tür eine Stahl-ZBaumwoll-Walzenkombination; die Abkürzung S/S steht für eine Stahl-/Stahl-Walzenkombination.

Die Abkürzung GFO steht für y-Ferrioxid.

Die Abkükrzung F-FO steht für Ferro-Ferrioxid.

Tabelle II

Ligenschaften der magnetischen Aufzeichnungsmaterialien

Beispiel Nr.
12 3

Koerzivität, A/m 68 854 47 760 67 660 46 566 43 780 52 536 47 760 47 760

Schichtdicke in ((j.m) vor der 7,6 7,45 11,16 10,54 14,7 12,88 11,22 7,43 Verdichtung

nach der Verdichtung (d) 7,2 6,2 9,2 7,9 11,5 9,65 8,34 5,62

Oxid-Dichte in der Schicht (g/cm³) 1,65 1,90 1,76 2,01 2,18 2,06 2,03 1,97

% Poren vor der Verdichtung 35,7 31 34 37 30 31,6 32,9 33,8

% Poren nach der Verdichtung 26,8 14,4 21,0 9 14,0 8 9 12

% Verminderung der Poren 25 51 38 76 55 74 72 64

I	21	Fortsetzung	C	27	Nr.	10 77	7	4	86	22	7	8	1
I		Beispiel		2			89	0,1		88	87
<-.		I		88			0,1	120		0,1	0,1	I I
	% Glätte der Magnetschicht	90	0.1			80	4,28	0	83	56	% S\|
	Schichtträger-Rauheit (ι) (μηι)	0,1	62	3	4,13		QQ OO	4,14	3,72
	Verhältnis d/r	72	4,35	89		-35	0,1			ΐ
Ϊ	Fluß-Verhältnis <PJ0_n	2,44		0,1	-31,5	-57	96	-32,5	-33,5	ij
	Ausgangssignal 0,75 μίτι		-35	92	-57		3,97	-57	-55
	Wellenlänge (dB)	-34	-58	2,56						ι-*
	Modulationsrauschen (dB)	-62				13	-30,5			[J
	Tabelle II (Fortsetzung)		Nr.	-32,5	12	47 760	-61	15	16	I
		Beispiel	10	-65	47 760	3,63		89 948	45 372	P
		9	47 760		7,77			7,4	5,4	I'
	Koerzivität, A/m	47 760	13,13			2,78	14			U
'"	Schichtdicke in (μιτι) vor der	3,58		Π	5,69	1,93	69 252	5,45	4,78	) i
'!*	Verdichtung		10,36	47 760	2,03	34,2	8,8	2,07	2,31	? t
	nach der Verdichtung (d)	2,77	1,97	11,10	33,8	13		33	12,8
	Oxid-Dichte in der Schicht (g/cm³)	2,0	31,1		9	62	7,31	15,5	1,7	r>
	% Poren vor der Verdichtung	31,1	12	8,48	73	65	1,90	53	87
	% Poren nach der Verdichtung	10	61	2,0	81	0,8	29,8	89	89	t
	% Verminderung der Poren	67	85	32	0,8	3,5	17	<0,l	<o,i
	% Glätte der Magnetschicht	78	0,8	10	7	3,69	43	>54,5	>47,8
	Schichtträger-Rauheit (r) (μΐη)	0,1	13	68	3,52		86	1,61	3,81
	Verhältnis d/r	28	3,40	85		-50	0,1
	Fluß-Verhältnis Φ_ΓΧΙΦ_ΓΖ	3,58		0,8	-38		73	-30,5	-35,5 j	3
	Ausgangssignal 0.75 um		-37	10	-47		5,0	-59,5	-55,0
	Wellenlänge (dB)	-39	-47	3,9
	Modulationsrauschen (dB)	-50					-37
	Tabelle III			-37		-62
	Handelsübliche Magnetbänder		-47

						T

Prüfling A

Typ des magnetischen Materials mit Cobalt dotiertes y-Ferri-Oxid

Koerzivität, A/m

Schichtdicke (um) nach der Verdichtung (d)

Oxid-Dichte in der Schicht (g/cm³) 2,24 % Glätte der Magnetschicht Schichtträger-Rauheit Cr) (um)

37 412	42188	23 482
3,0	3,0	5,6
224	2,13	1,52
86	86	69
0,10	0.10	0,15

	mit Kobalt dotiertes Ferro Ferri-Oxid
21890	43 780
5,0	5,7
1,51	1,60
80	83
0,10	0,25

l-orlsct/imu

	l'riiHinii	Ii	37	I)	I
	Λ	30	6,68	50	22,8
Verhältnis el/r	30	3,90		6,30	5,14
Fluß-Verhältnis Φ,-JΦ,_:	4,65		-51
Ausgiingssignal 0,75 μΐη		-41	-47	-48	-40,5
Wellenlänge (dB)	-36,5	-48		-52	-54
ModuUitionsrauschcn (dB)	-52

Λ Magnetband 3M-¹Hl.
B Magnetband 3M-¹JTl.
C Magnetband Ampex 787.
D Magnetband 3M-888.
I: Magnetband TDK Λ\ιΙ\η.

Aus den in Tabelle H zusammengestellten Werten ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien (Beispiele 1 bis 8 und 14) bezüglich Ausgangssignal und Modulationsrauschen im Vergleich zu anderen Aufzeichnungsmaterialien (Beispiele 9 bis 13), die nicht die erfindungsgemäß erforderliche Kombination von Eigenschaften aufweisen, nämlich Porengehalt, Schichtträger-Rauheit, Dicke des magnetischen Aufzeichnungsmediums, Ebenheit der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums und Verhältnis von Dicke des Aufzeichnungsmediums zur Sehichtträger-Rauheil (d/r) beträchtliche Vorteile aufweisen. Aus den Daten der Tabelle III ergibt sich des weiteren, daß representative handelsübliche Magnetbänder nicht die erfindungsgemäß erzielbare Kombination von Eigenschaften aufweisen und auch nicht ein solch ausgezeichnetes Ausgangssignal und ein vorteilhaftes Modulationsrauschen wie die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien.

Beispiel 17

Eine magnetische Dispersion mit einem acikularen y-Ferrioxid, dotiert mit 2% Kobalt, wurde wie in den Beispielen 1 bis 14 beschrieben hergestellt und als Dispersion A bezeichnet.

Des weiteren wurde ein Teil von acikularem y-Ferrioxid, mit 2% Kobalt dotiert, in Luft im trockenen Zustand 1 Stunde lang auf 300° C erhitzt, um den Übergang von der γ- in die nicht-magnetische cc-Form ohne wesentliche Veränderung der Teilchen-Charakteristika, z. B. Teilchengröße oder Teilchenform zu vervollständigen. Dieses a-Fernoxid wurde dann ebenfalls zu einer Dispersion der folgenden Zusammensetzung verarbeitet und 168 Stunden lang in einer 1 Liter fassenden Kugelmühle vermählen.

Octylepoxystearat
Methylisobutylketon

4 Teile
180 Teile

Acikulares «-Ferrixid
Copolymer aus Vinylchlorid und
Vinylacetat

200TeHe

30 Teile

Zu der erhaltenen Dispersion wurden dann noch zugegeben:

Copolymer aus Vinylchlorid und

jo Vinylacetat 10 Teile

Octylepoxystearat 4 Teile

Methylisobutylketon 148 Teile

Daraufhin wurde noch 48 Stunden lang in der Kugelmühle vermählen. Die erhaltene Dispersion wurde als Dispersion B bezeichnet.

Die erhaltene Dispersion B wurde dann auf einen Polyäthylenterephthalatschichtträger mit einer Rauheil r von 0,2 Mikron aufgetragen, worauf auf die aufgetragene Schicht die Dispersion A aufgetragen wurde, unter Erzeugung eines Mediums aus zwei trockenen Schichten mit einer Dicke der Schicht A von 6 Mikron und einer Dicke der Schicht B von 3 Mikron mit etwa 18 Vol.-% Luft-Poren.

Die getrockneten Schichten wurden dann, solange das Bindemittel sich noch in einem thermoplastischen Zustand befand, zwischen Stahl- und Baumwollwalzen kalandriert, wobei sich die magnetische Aufzeichnungsschicht A in Kontakt mit der Stahlwalze befand. Die so Stahlwalze wies eine Temperatur von etwa 85° C auf und der Druck zwischen den beiden Walzen lag bei etwa 240 kg/cm bis die Dicke der Schicht auf 6,5 Mikron vermindert worden war und der Gehalt an Poren sich auf 14 Vol.-% vermindert hatte. Dies entspricht einer Verminderung des Porengehaltes um 22,2%. Nach dem Kalandrieren wies die magnetische Aufzeichnungsschicht eine Koerzivität von 47 760 A/m auf, ein vorgespanntes Ausgangssignal von —35 dB, eine Oberflächen-Ebenheit von 88%, ein Modulationsrauiso sehen von — 58 dB und ein Verhältnis Φ π/Φ π von 4,32.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

15 Patentansprüche:

1. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial bestehend aus einem Schichtträger und einem Aufzeichnungsmedium aus mindestens einer auf den Schichtträger aufgetragenen, eine Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials bildenden magnetischen Aufzeichnungsschicht mit in einem Bindemittel dispergierten, orientierten acikularen magnetisierbaren Teilchen, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a.) die Oberfläche des Schichtträgers, auf den die magnetische Aufzeichnungsschicht aufgetragen ist, weist eine Rauheit (r) von bis zu 0,5 Mikron auf;

c.) 8 bis 30 Vol.-°/o des aus mindestens einer Aufzeichnungsschicht bestehenden magneti- '° sehen Aufzeichnungsmediums bestehen aus diskreten, nicht magnetisierbaren, im Medium homogen verteilten Poren;

d.) das Aufzeichnungsmaterial weist eine Oberflächen-Ebenheit, bestimmt als Prozent-Kontakt- ^2d fläche von mindestens 86% auf und

e.) das Verhältnis von (d)l(r) liegt bei mindestens 10.

2. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Poren des Aufzeichnungsmediums 15 bis 30% ausmacht.

3. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als magnetisierbare acikulare Teilchen mit Metallionen dotierte Eisenoxidteilchen mit einer Koerzivität von mindestens 35 820 A/m enthält.

4. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich- ao net, daß die Poren aus Luftporen bestehen und die Hauptachse der acikularen Teilchen bis zu 1,5 Mikron groß ist.

5. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es Eisenoxidteilchen enthält, die mit 1 bis 6 Gew.-% Kobalt-, Nickel-, Zink-, Mangan- und/oder Chromionen dotiert sind und eine Acikularität von mindestens 15 aufweisen sowie eine Teilchengröße von 0,3 bis 0,9 Mikron.

6. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Aufzeichnungsschicht eine Oberflächen-Ebenheit, bestimmt als Prozent-Kontaktfläche, von mindestens 88% aufweist.

7. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als acikulare magnetisierbare Teilchen y-Ferrioxidteilchen enthält und daß das Verhältnis des remanenten Flusses in Richtung der Ausrichtung der Teilchen in der Ebene der magnetischen Schicht (Φ_η) zum remanenten Fluß in Richtung senkrecht zur Ebene der magnetischen Schicht (Φ_ΓΖ) mindestens gleich ist dem Flußverhältnis, bestimmt nach der Gleichung worin Hc für den für die Koerzivität der magnetischen Aufzeichnungsschicht in A/m gemessenen Zahlenwert steht

8. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als acikulare magnelisierbare Teilchen Ferro-Ferrioxidteilchen enthält, und daß das Verhältnis des remanenten Flusses in Richtung der Ausrichtung der Teilchen in der Ebene der magnetischen Schicht ($„) zum remanenten Fluß in Richtung senkrecht zur Ebene der magnetischen Schicht ($„) mindestens gleich ist dem Flußverhältnis, bestimmt nach der Gleichung:

log,,

= 1,20 -

1360 X 79,6

1050 X 79,6

worin H_c für den für die Koerzivität der magnetischen Aufzeichnungsschicht in A/m gemessenen Zahlenwert steht

9. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials mit sowohl einem geringen Modulationsrauschen als auch einer hohen Magnetteilchen-Orientierung und Ausrichtung in der Ebene mindestens einer magnetischen Schicht, bei dem man zunächst eine Dispersion von acikularen magnetisierbaren Teilchen in einer Lösung aus einem Bindemittel und einem Lösungsmittel herstellt und die Dispersion auf einen Schichtträger aufträgt, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Verfahrensschritte:

a) auf einen Schichtträger mit einer Rauheit (r) von bis zu 0,5 Mikron wird mindestens eine Schicht aus der Dispersion von magnetisierbaren Teilchen als äußerste Schicht bezüglich der Lage des Schichtträgers aufgetragen;

b) auf die aufgetragene Schicht oder Schichten wird, solange die Schicht bzw. Schichten noch Lösungsmittel enthalten, ein Magnetfeld einwirken gelassen, um die Magnetteilchen in der Ebene der Schicht auszurichten,

c) sämtliches Lösungsmittel der Schicht oder Schichten wird unter Erzeugung von mindestens 10 Vol.-% homogen dispergierten, diskreten, gasförmigen, nicht magnetisierbaren Poren entfernt und

d) die Schicht oder die Schichten wird bzw. werden zum Zwecke der Verminderung des Volumens der Poren um mindestens 15% auf ein Endvolumen von 8 bis 30% sowie zur Erzielung eines Verhältnisses von (d)/(r) von mindestens 10 und einer Oberflächen-Ebenheit der äußersten Schicht, bestimmt als Prozent-Kontaktfläche von mindestens 86%, verdichtet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aufzeichnungsmedium derart verdichtet, daß das Volumen der Poren um mindestens 20% vermindert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren aus Luftporen bestehen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachsen der acikularen Teilchen bis zu 1,5 Mikron groß sind.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachsen der acikularen Teilchen 0,3 bis 0,9 Mikron groß sind und

daß ferner die Schicht oder Schichten auf eine Dicke von 5 bis 12 Mikron verdichtet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Schichtträger mit einer Oberfläche verwendet, deren Rauheit (r)b\s zu 0,3 Mikron beträgt

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man die magnetische Schicht oder Schichten durch Extrusionsbeschichtung auf den Schichtträger aufträgt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man als magnetisierbare Teilchen mit Metallionen dotierte Eisenoxidteilchen mit einer Koerzivität von mindestens 35 820 A/m verwendet

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man als magnetisierbare Teilchen Eisenoxidteilchen verwendet, die mit 1 bis 6 Gew.-% Kobaltionen dotiert sind

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