DE2909162A1

DE2909162A1 - Magnetisches aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE2909162A1
Application number: DE19792909162
Authority: DE
Inventors: Akihiko Hosaka; Kiyotaka Okuyama
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1978-03-10
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1979-09-13
Also published as: US4238548A; DE2909162C2; GB2017117B; JPS54119904A; GB2017117A; NL7901802A

Description

TDK-45
(830006)

TDK Electronics Co. Ltd., Tokyo , Japan

Magnetisches Aufzeichnungsmedium

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Magnetisches Aufzeichnungsmedium

Die Erfindung betrifft ein verbessertes magnetisches Aufzeichnungsmedium. Insbesondere betrifft die Erfindung ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer hohen Orientierung des magnetischen Pulvers, einer hohen Abnutzungsfestigkeit und einer hohen Laufsicherheit. Diese Erfordernisse gelten insbesondere für Magnetbänder für Videogeräte.

Magnetische Aufzeichnungsmedien werden gewöhnlich als Analog-Aufzeichnungsmedien oder Digital-Aufzeichnungsmedien in Form von Bändern oder Folien verwendet. Ein solches magnetisches Aufzeichnungsmedium wird hergestellt durch Beschichten eines Substrates mit einer Schicht einer magnetischen Masse, welche magnetisches Pulver in einem Harz dispergiert enthält.. Das magnetische Aufzeichnungsmedium wird bei der Wiedergabe unter hoher Reibung mit einem Magnetkopf in Berührung gebracht. Daher sollte die Oberfläche der Magnetschicht eine hohe Abriebfestigkeit haben. Bei Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsbandes für Videozwecke treten erhöhte Relativgeschwindigkeiten des Bandes relativ zum Magnetkopf auf, und zwar im Vergleich zur Relativgeschwindigkeit bei einem Tonbandgerät. Daher ist die Reibung äußerst hoch und das Videoband muß eine hohe Abriebfestigkeit haben. Hinzu kommt noch, daß trotz der erhöhten Reibung die Gesamtbandlaufdauer höher sein muß als die normale Bandlaufdauer. Die magnetische Schicht umfaßt ein magnetisches Pulver und ein Bindemittel als Hauptkomponente. Das magnetische Pulver muß mit einer hohen Packungsdichte vorliegen und es muß in einem äußerst hohen Maße orientiert sein. Dies geschieht durch Anlegen eines magnetischen Feldes vor dem Trocknen und Verfestigen der Magnetschicht zur Erzielung einer hohen magnetischen Orientierung.

Daher sollte man die physikalischen Eigenschaften des Bindemittels, die Eigenschaften der Oberfläche der Bindemittelschicht und den Dispersionszustand des magnetischen Pulvers nach dem Trocknen und Verfestigen derart einstellen, daß man

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die gewünschte Abriebfestigkeit erhält, sowie die gewünschte Laufdauer des Bandes sowie die gewünschte hohe Orientierung des magnetischen Pulvers.

Es wurde bereits ein Bindemittel bekannt, welches Nitrocellulose und Polyurethan enthält. Ein solches Bindemittel hat jedoch keine voll befriedigenden Eigenschaften. Es liefert zwar eine magnetische Beschichtung mit einer glatten Oberfläche, jedoch ist die Packungsdichte des magnetischen Pulvers nicht hoch genug und man kann keinen hohen Orientierungsgrad erreichen und die magnetische Beschichtung wird nachteiligerweise leicht abgenutzt. Es wurden eine Reihe anderer Bindemittel vorgeschlagen, welche jedoch allesamt nicht zu einem befriedigenden magnetischen Aufzeichnungsband führen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zu schaffen, welches einen hohen Orientierungsgrad des magnetischen Pulvers aufweist, sowie eine hohe Abriebfestigkeit und eine hohe Laufdauer und welches sich insbesondere für die drastischen Betriebsbedingungen eines Videobandes eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium gelöst, welches eine äußerst hohe Orientierung des Magnetpulvers, eine äußerst hohe Abriebfestigkeit und eine sehr hohe Laufdauer aufweist und ein Bindemittel umfaßt, das ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres mit mehr als 10 Gew.-% Vinylalkohol-Komponente und einen Polyester und Nitrocellulose umfaßt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: '

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Orientierung des magnetischen Pulvers und dem Gehalt der Vinylalkohol-Komponente in dem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren (Gew.-%);

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Pig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Laufdauer (Anzahl der Wiederholungsläufe) und dem Gehalt der Vinylalkohol-Komponente im Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolyraeren (Gew.-%); und

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung des Abnutzungsgrades und der Reibungsanzahl bei einem Binder mit einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit 10 Gew.-% Vinylalkohol-Komponente und einer Vergleichsprobe.

Die Viskosität, die Härte nach dem Trocknen, die Löslichkeit in einem Lösungsmittel und die Dispergierbarkeit des Magnetpulvers hängen ab vom Gehalt der Vinylalkohol-Komponente im Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren. Versuche haben gezeigt, daß ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres mit mehr als 1O Gew.-% einer Vinylalkohol-Komponente für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Die Vinylalkohol-Komponente führt zu einer Verbesserung der Adsorption am Magnetpulver, so daß das Bindemittel sich sehr gut mit dem Magnetpulver vereinigt und somit die Dispergierbarkeit und die Eigenschaften der Beschichtung wesentlich verbessert werden. Nitrocellulose hat eine hohe Affinität zum Magnetpulver und trägt zur Erzielung einer hohen Dispersion des Magnetpulvers bei. Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck Nitrocellulose in einem Bindermittel vorzusehen.

Ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres mit mehr als 10 Gew.-% der Vinylalkohol-Komponente ist in hohem Maße mit Nitrocellulose mischbar und die Dispergierbarkeit des Magnetpulvers in diesem Bindemittel wird durch Einverleibung des speziellen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren weiter verbessert.

Die Orientierung des Magnetpulvers und die Glattheit der Beschichtungsflache werden wesentlich verbessert durch ein synergistisches Zusammenwirken des speziellen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren und der Nitrocellulose.

Eine Beschichtung, welche nur aus dem speziellen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren und Nitrocellulose b cent ist relativ

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weich und kann nachteiligerweise leicht vom Substrat abgelöst werden. Wenn man dem Bindemittel des spezifischen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren und der Nitrocellulose einen Polyester einverleibt, so wird die Haftung am Substrat wesentlich verbessert und man erhält ein härteres Bindemittel, so daß die Beschichtung eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit hat.

Zur Herstellung des magnetischen Aufzeichnungsbandes wird das Magnetpulver mit dem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit mehr als 10 Gew.-% Vinylalkohol-Komponente, Nitrocellulose und einem Polyester in Anwesenheit eines geeigneten Lösungsmittels vermischt. Die Mischung wird mit geeigneten Einrichtungen durchgeführt, z. B. mit einer Kugelmühle. Eine kleine Menge eines Gleitmittels kann einverleibt werden.

Gewöhnlich vermischt man etwa 3 bis 10 Gew.-Teile des Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit mehr als IO Gew.-% Vinylalkohol-Komponente, etwa 3 bis 10 Gew.-Teile Nitrocellulose und etwa 5 bis 20 Gew.-Teile eines Polyesters mit 100 Gew,-Teilen des magnetischen Pulvers. Diese Mengenverhältnisse sind nicht kritisch und die Komponenten können auch in anderen Mengenverhältnissen eingesetzt werden, da die jeweils erforderlichen Eigenschaften des Magnetbandes mit dessen Verwendungszweck variieren.

Das Gleitmittel wird gewöhnlich in einer Menge von etwa 1 bis 2 Gew.-Teilen bezogen auf 100 Gew.-Teile des Magnetpulvers eingesetzt und gewöhnlich verwendet man ein Lösungsmittel und speziell ein gemischtes Lösungsmittel in einer Menge von 150 bis 250 Gew.-Teilen bezogen auf 100 Gew.-Teile des Magnetpulvers. Diese Mengenverhältnisse sind nicht kritisch und können je nach der Art der Hauptkomponenten des Bindemittels gewählt werden. Typische Lösungsmittel sind gemischte Lösungsmittel und geeignete Lösungsmittel sind Methyläthylketon, MethylisobutyIketon und Toluol. Als Gleitmittel kann man ein Silikonöl verwenden.

Nach dem sorgfältigen Vermischen der genannten Komponenten '

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kann man eine geeignete Menge eines Härtungsmittels, z. B. eines Polyisocyanats, zumischen, worauf die Mischung noch weiter durchmischt wird. Dabei erhält man die Beschichtungsmasse. Diese Beschiehtungsmasse wird gleichförmig auf ein Substrat aufgetragen, z. B. auf ein Substrat aus Polyethylenterephthalat. Man kann herkömmliche Beschichtungsverfahren verwenden, z. B. Rakel-Verfahren, umgekehrt laufende Walzen, das Gravur-Verfahren, das Gießspreiz-Verfahren oder dgl.,und zwar je nach der gewünschten Dicke des magnetischen Besehichtungsfilms. Die Beschiehtungsmasse wird in einer geeigneten Dicke aufgetragen um eine gewünschte Trockendicke zu erzielen. Sodann wird die Beschichtung calandriert und einer Hitzehärtungs-Behandlung unterzogen. Das erhaltene beschichtete Erzeugnis wird sodann in magnetische Aufzeichnungsbänder geeigneter Breite zerschnitten.

Als magnetisches Pulver kann man herkömmliche magnetische Pulver -verwenden, z. B. Y-Fe₃O₃ (Kobalt dotiert), Fe-Co-Ni-Legierung, Y-Fe₂O-. Fe₃O₄ und CrO₂-

Das Bindemittel kann verschiedenste herkömmliche Polyester enthalten. Insbesondere geeignet sind die von Toyo Boseki K.K. hergestellten Bairon-Typen, insbesondere Bairon 300. Vorzugsweise handelt es sich um gesättigte oder ungesättigte Polyester mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 20OO bis 100 000, speziell um lineare Polyester. Vorzugsweise enthält der Polyester Struktureinheiten, welche sich von Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure oder Sebacinsäure ableiten sowie Struktureinheiten, welche sich von Äthylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Polyäthylenglykol, Polypropylenglykol und Bishydroxymethylcyclohexan ableiten.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beschichtungsmasse 1:

7-Fe₉O -Magnetpulver (Kobalt dotiert) 400 Gew.-Teile

^ 3
Polyester (Bairon - 300, Toyo Boseki

K.K.) 70 "

Nitrocellulose (H 1/2 see *

Asahi Kasei K.K.) 15 "

Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres mit verschiedenen Gehalten
der Vinylalkohol-Komponente 15 "

Gleitmittel 5 "

Methyläthylketon 280 "

Methylisobutylketon 280 "

Toluol 280 "

Bemerkung: * Viskosität nach dem Hercules Powder Co.-Standard

Es werden vier Arten Beschichtungsmassen a, b, c und d hergestellt mit vier verschiedenen Arten des Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit einem Gehalt der Vinylalkohol-Komponente von 0, 6, 10 oder 2O Gew.-%.

Beschichtungsmasse 2:

γ-Fe₉O--Magnetpulver (mit Kobalt

dotiert) 400 Gew.-Teile

Polyester (Bairon-300, Toyo Boseki K.K.) "50 " Nitrocellulose ( H 1/2 see *

Asahi Kaseki K.K.) 25 "

Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres
mit verschiedenem Vinylalkohol-Komponenten-Gehalt 25 "

Gleitmittel 5 "

Methyläthylketon · 280 "

Methylisobutylketon 280 "

Toluol 28Ο "

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Es werden vier Arten von Beschichtungsmassen e, f, g und h hergestellt mit vier verschiedenen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit einem Gehalt der Vinylalkohol-Komponente von O, 6, 10 oder 20 Gew.-%.

Beschichtungsmasse 3;

y-Fe₂O--Magnetpulver (mit Kobalt

dotiert) 400 Gew.-Teile

Polyester (Bairon-300, Toyo

Boseki K.K.) 30 "

Nitrocellulose (H 1/2 sec *

hergestellt durch Asahi Kasei K.K.) 30 "

Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres mit verschiedenem Vinylalkohol-Gehalt 35 "

Gleitmittel 5 "

Methyläthylketon 280 "

Methylisobutylketon 280 "

Toluol 280 "

Es werden vier verschiedene Arten Beschichtungsmassen i, j, k und 1 hergestellt mit vier verschiedenen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit einem Gehalt der Vinylalkohol-Komponente von 0, 6, 10 oder 20 Gew.-%.

Die Beschichtungsmassen 1a bis d;2e bis h und 3i bis 1 haben die folgenden Gehalte an Vinylchlorid, Vinylacetat und Vinylalkohol:

Vinylalkohol	Vinylchlorid	Vinylacetat
0 Gew.-%	87 Gew.-%	13 Gew.-%
6 "	91 "	3 "
10 "	86 "	4 "
20 "	75 "	5 "

Es werden jeweils zwölf Beschichtungsmassen hergestellt, indem man die erhaltenen Massen mit einer Kugelmühle mischt und dabei

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8 Gew.-Teile Dismodule L (Polyisocyanat der Bayer Co.) als Härtungsmittel zumischt. Die Mischung wird sorgfältig durchmischt.

Jede dieser Beschichtungsmassen wird auf ein Substrat aus Polyäthylenterephthalat in einer Dicke von 20 μ aufgetragen wobei man eine Trockendicke von 6 μ erhält. Sodann wird nach einem Supercalandrierverfahren eine Oberflächenbehandlung durchgeführt und danach wird die Beschichtungsschicht während 48 h bei 80 °C gehärtet. Das Produkt wird zu magnetischen Aufzeichnungsbändern mit einer Breite von 1,25 cm (1/2 inch) geschnitten.

Zum Vergleich werden die folgenden Beschichtungsmassen hergestellt, wobei jeweils der notwendigen Komponenten ausgelassen wird.

Vergleichsmasse A: (kein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres)

Y-Pe₂O₃~Magnetpulver (Kobalt dotiert) 400 Gew.-Teile Polyester (Bairon-300, hergestellt

von Toyo Boseki K.K.) 50 "

Nitrocellulose (H 1/2 see *, hergestellt

von Asahi Kaseki K.K.) 50 "

Gleitmittel 5 "

Methylethylketon 280 "

Methylisobutylketon 280 "

Toluol 280 "

Vergleichsmasse B: (keine Nitrocellulose)

Y-Fe₂O₃-Magnetpulver (Kobalt dotiert) 400 Gew.-Teile

Polyester (Bairon-300,hergestellt von

Toyo Boseki K.K.) 5O "

Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres
mit 10 Gew.-% Vinylalkohol-Komponente 50 "

Gleitmittel 5 "

Methylethylketon 28Ο "

Methylisobutylketon 280 "

Toluol 28Ο "

909837/079Ö

Vergleichsmasse C: (kein Vinylchlorid-Vinylacetat-

Copolymeres; Verwendung von Polyurethan)

γ-Fe₃O₃-Magnetpulver (Kobalt dotiert) 400 Gew.-Teile

Polyurethan(Nr. 5033, hergestellt

durch Nippon Polyurethan

K.K.) 50 "

Nitrocellulose (H 1/2 see* , hergestellt durch Asahi Kasei K.K.) 50 "

Gleitmittel 5 "

Methyläthylketon 280 "

Methylisobuty!keton 280 "

Toluol 280 "

Nach dem Verfahren der vorhergehenden Beispiele werden magnetische Aufzeichnungsbänder hergestellt, wobei jedoch anstelle der Beschichtungsmassen 1, 2 oder 3 die Vergleichsiiassen A, B und C eingesetzt werden. Die Orientierungen des Magnetpulvers, die Anzahl der Wiederholungsläufe (Dauerhaftigkeit) und der Abnutzungsgrad des magnetischen Aufzeichnungsbandes werden festgestellt. Die Ergebnisse sind in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigt.

Figur 1 zeigt die Beziehung zwischen der Orientierung des Magnetpulvers und dem Gehalt der Vinylalkohol-Komponente in dem Vinylehlorid-Vinylacetat-Copolymeren (Gew.-%) bei 15 verschiedenen Proben. Der Orientierungsgrad bezeichnet das Verhältnis des transversalen azikularen Verhältnisses zum longitudinalen azikularen Verhältnis.

Die Daten der Vergleichsmassen A und C erscheinen in der graphischen Darstellung auf der linken Seite, da das spezielle Copolymere nicht enthalten ist. Man erkennt aus Fig. 1, daß die Orientierungen bei Produkten mit den Massen 1-c, 1-d, 2-g, 2-h, 3-k und 3-1 mit dem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit mehr als 10 Gew.-% der Vinylalkohol-Komponente den Beschichtungsmassen 1-a, 1-b, 2-3, 2-f, 3-i und 3-j mit dem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit 0 oder 5 Gew.-%

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der Vinylalkohol-Komponente sowie den Vergleichsmassen A, B und C überlegen sind. Man erkennt somit, daß die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen mindestens 10 Gew.-% der Vinylalkohol-Komponente oder mehr als 10 Gew.-% der Vinylalkohol-Komponente enthalten müssen.

Figur 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Gehalt der Vinylalkohol-Komponente im Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren und der Dauerhaftigkeit des Bandes, ausgedrückt als Anzahl der Wiederholungsläufe des Bandes während denen das Band beständig ist. Man erkennt, daß die Proben mit dem speziellen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit mehr als 10 Gew.-% der Vinylalkohol-Komponente eine überlegene Wirkung zeigen.

Reibungstests wurden mit den Proben der Massen 1-c, 2-g und 3-k durchgeführt. Diese enthalten das Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere mit mehr als 10 Gew.-% der Vinylalkohol-Komponente. Ferner wurden die Vergleichsmassen A, B und C getestet. Es wurde ein rohrförmiger Reibungstester verwendet. Figur 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Abnutzungsgrad und der Anzahl der Reibungen. Man erkennt aus der graphischen Darstellung, daß die Abnützungsfestigkeit der erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsbänder überlegen ist. Bei den Vergleichsproben steigt der Abnützungsgrad beträchtlich mit der steigenden Anzahl der Reibungen und wesentliche Teile der Beschichtung sind bei etwa 60 Reibungen abgenutzt. Im Falle der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedien beträgt der Abnutzungsgrad bei einer Anzahl von 60 Reibungen etwa die Hälfte des Abnutzungsgrades der Vergleichsbeispiele. Man erkennt somit, daß das erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsband etwa die doppelte Abriebfestigkeit hat wie die Vergleichsprobe.

Erfindungsgemäß wird somit ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres mit mehr als 10 Gew.-% der Vinylalkohol-Komponente eingesetzt, und zwar zusammen mit Nitrocellulose und Polyester. Man erzielt auf diese Weise einen synergistischen Effekt mit einem überlegenen Orientierungsgrad, einer verbesserten

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Dauerhaftigkeit (Anzahl der Wiederholungsläufe) und mit einer erhöhten Abriebfestigkeit im Vergleich zu magnetischen Aufzeichnungsbändern mit herkömmlichen Bindemitteln. Die zur Herstellung des Bindemittels verwendeten Komponenten sind zu geringen Preisen leicht erhältlich und man die herkömmlichen Beschichtungsverfahren anwenden, so daß die vorliegende Erfindung einen erheblichen Beitrag zur Entwicklung der magnetischen Aufzeichnungsmedien leistet.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Π\ Λ Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem Substrat und einer magnetischen Beschichtung eines in einem Bindemittel orientierten magnetischen Pulvers, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Pulver in einem gehärteten Bindemittel orientiert ist, welches ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres mit mehr als 10 Gew.-% Vinylalkohol-Komponente und einen Polyester und eine Nitrocellulose umfaßt.
2. Magnetisches Aufzeichnungmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel 3 bis 10 Gew.-Teile des Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit mehr als 10 Gew.-% einer Vinylalkohol-Komponente, 3 bis 10 Gew.-Teile einer Nitrocellulose, 5 bis 20 Gew.-Teile eines Polyesters und 100 Gew.-Teile des magnetischen Pulvers umfaßt.
3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es hergestellt wurde durch Dispergieren des magnetischen Pulvers in einer Beschichtungsmasse, welche das Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel umfaßt, gefolgt von einer Zugabe eines Härtungsmittels und durch Beschichten eines Substrats mit der erhaltenen Mischung und durch Trocknen und Verfestigen der Beschichtungsmasse nach dem Orientieren des magnetischen Pulvers.
4. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere 40 bis 90 Gew.-% der Vinylchlorid-Komponente, 1 bis 40 Gew.-% der Vinylacetat-Komponente und 10 bis 4O Gew.-% der Vinylalkohol-Komponente umfaßt.
5. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht ein Gleitmittel enthält.

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