DE2910807A1

DE2910807A1 - Verfahren zum polieren der oberflaechen von magnetspeicherplatten

Info

Publication number: DE2910807A1
Application number: DE19792910807
Authority: DE
Inventors: Karl Deimling; Roland Dipl Chem Dr Falk; Aribert Krug; Peter Dipl Ing Nagel; Rudolf Sand
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1979-03-20
Filing date: 1979-03-20
Publication date: 1980-09-25
Also published as: DE2910807C2; US4557947A

Description

BASF Aktiengesellschaft O. 2. OO5O/OJ5J5744

?erfahren zum Polieren der Oberflächen von Magnetspeicherplatten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren der geschliffenen Oberflächen von Magnetspeicherplatten, bestehend aus einem scheibenförmigen starren Trägermaterial mit darauf beidseitig haftfest aufgebrachten Magnetschichten aus in einem organischen Polymeren und üblichen Zusatzstoffen feinverteilten magnetischen Matt) terial.

Zur Speicherung insbesondere digitaler Informationen werden in großem Umfang Magnetspeicherplatten eingesetzt. Sie werden in bekannter Weise dadurch hergestellt, daß kreisförmige Scheiben aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, welche zur Aufnahme geeigneter Halterungs- und Antriebsmittel in der Mitte mit einem konzentrischen Ausschnitt versehen werden, mit einer flüssigen Dispersion, die ein magnetisierbares Material fein verteilt in einem polymeren Bindemittel enthält, überzieht und diesen Überzug anschließend trocknet, bzw. härtet und schleift. Als Beschichtungstechnik hat sich das sogenannte spin coating-Verfahren besonders bewährt, wie es z.B. in der US-Patentschrift 3 198 beschrieben ist. Andere bekannte Möglichkeiten zum Auf- - tragen der Magnetschicht beruhen auf einem Eintauchen

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'"der Trägerscheibe in die flüssige überzugsmisehung oder ~" auf einem Aufsprühen der Mischung.

Bei der Eenutzung solcher magnetischer Aufzeichnungsplatten in AufZeichnungsgeräten, wie sie z.B. in der US-PS 3 176 281 beschrieben sind, werden die Informationen mittels eines über der rotierenden Magnetschicht schwebender. Schreib /Lese-Kopfes in konzentrischen kreisförmigen Spuren aufgezeichnet. In dem Bemühen die Informationsdichte¹ solcher Speichermedien zu erhöhen, wurde die Dicke der magnetisierbaren Schicht immer wieder verringert. In demselben Maße mußte auch die Plughöhe der Magnetköpfe, mit denen die Information geschrieben und gelesen werden, geringer werden. So wurde z.B. bei allgemein bekannten Geräten die Flughöhe, d.h- der Abstand zwischen schwebendem Magnetkopf und rotierender Platte, von ursprünglich 2,5,um auf 0,5/um verringert. Um diese Flughöhe zu erreichen, werden an die Ebenheit der Oberfläche von Magnetspeicherplatten außergewöhnlich hohe Anforderungen gestellt. Sie muß frei von Unregelmäßigkeiten sein, denn während der Rotation der Platte wird durch jeden auch nur geringen Oberflächendefekt ein Axialschlag auf den Magnetkopf ausgeübt, wobei es durch eine solche Erschütterung des Magnetkopfes zu einem Signalfehler oder sogar zu einem head-crash, das Aufschlagen des Magnetkopfes auf die Plattenoberfläche und ein Herausreißen von Schichtteilen aus der Magnetschicht, kommen kann.

Um die erforderliche äußerst niedrige Oberflächenrauhigkeit der Magnetschichten zu erreichen, werden diese, wie beispielsweise in der DE-PS 21 50 993 beschrieben, in besonderer Weise geschliffen. Dazu werden harte Schleifpulver, wie Diamant oder Korund, entweder als Schleifpaste auf einem Trägermaterial oder fixiert auf einem Schleifband verwendet. Diese spanabhebende Bearbeitung

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'der Magnetschichtoberfläche ergibt zwar ein hohes Maß an Ebenheit. Eine derart verbesserte Rauhigkeit reicht jedoch nicht aus, um solche für hohe Informationsdichten geeignete Magnetsoeicherplatten zu ergeben. Ursache,hierfür ist der bei Schleifverfahren übliche Eingriff des Schleifkorns, wodurch in der Oberfläche jeweils eine kleine Rille mit aufgeworfenen Randzonen entsteht. Diese hochstehenden Kanten verursachen eine Mikrorauhigkeit, welche bereits das Piugverhalten des Magnetkopfes stört. Um dies zu vermeiden ist eine Mikrorauhigkeit mit einen Rauhtiefenwert R (nach DIN 47o2) von kleiner 0,30,um erforderlich.

Es ist bekannt, daß mit Hilfe eines Poliervorgangs die Mikrorauhigkeit von Oberflächen verbessert werden kann, üblicherweise wird dazu die geschliffene Oberfläche der einer pigmentierten Lackschicht ähnlichen Magnet- - schicht mittels einer schnell laufenden Pilzscheibe oder -Ring mechanisch bearbeitet. Die dabei entstehende lokale Wärmeentwicklung führt zu einem Verfließen der obersten Lackschicht, so daß das Material praktisch nicht abgetragen, sondern nur verschoben wird. Mit dieser Einebnung von Spitzen und Vertiefungen läßt sich zwar ein hoher Glanzeffekt erreichen, eine für das stabile Fliegen des Magnetkopfs notwendige Mikrorauhigkeit läßt sich jedoch nicht erzielen. Auch bei der Anwendung einer auf dem Gebiet des Metallpolierens bekannten Poiierpaste oder Polieremulsion (W. Burkart und K. Schmotz Handbuch für das Schleifen und Polieren, Leuze-Verlag, 1974, Seiten 37-44) läßt sich unter Berücksichtigung der an Magnetplattenspeicher gestellten Anforderungen kein befriedigendes Ergebnis erreichen. Dasselbe gilt bei dem bei Kunststoffen üblichen Polieren an der Stoffscheibe mit Hilfe von Glanzwachsen. Mit den bei anderen Poliermethoden verwendeten Schwabbelscheiben

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'wird zwar eine zufriedenstellende Mikrorauhigkeit erreicht,"¹ doch lassen sich im Falle des Polierens von Magnetschichten, Auswaschungen auf der Oberfläche nicht verhindern, wodurch aber dann die Rauhigkeit wieder verschlechtert wird.

Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zum Polieren der Oberflächen von geschliffenen Magnetschichten von Magnetspeicherplatten bereitzustellen, welches ohne Beeinträchtigung der beim vorangehenden SchleifVorgang erzielten Oberflächenebenheit die Verbesserung der Mikrorauhigkeit gestattet.

Es wurde nun gefunden, daß sich die Oberflächen von geschilffenen Magnetschichten von Magnetspeicherplatten, welche aus einem scheibenförmigen starren Trägermaterial mit darauf beidseitig haftfest aufgebrachten Magnetschichten aus in einem härtbaren organischen Bindemittel und üblichen Zusatzstoffen feinverteilten magnetischem Material bestehen, durch Andruck von Pilzringen oder -scheiben gegen die auf der Oberfläche mit einer wäßrigen Emulsion versehenen, sich in beiden Drehrichtungen alternierend bewegenden Magnetspeicherplatten polieren lassen und die gemäß der Aufgabe der Erfindung gestellten Eigenschaften besitzen, wenn der beim Polieren eingesetzten wäßrigen Emulsion 2 bis 25 Gewichtsteile Butylacetat, bezogen auf die Menge an Emulsion, zugesetzt v/erden.

Für das angegebene Verfahren eignen sich die hierfür üblichen Emulsionen, wie sie zum Reinigen und Entfernen von Schmutzpartikeln beim Polieren angewandt werden und aus 40 bis 90 Gewichtsteilen Wasser und 10 bis 60 Gewichtsteilen an sich bekannter Emulgatoren be-

35- stehen. Erfindungsgemäß wird nun einer solchen Emulsion

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¹^ bis 25j vorzugsweise 12 bis 20 Gewichtsteile Butylacetat, bezogen auf die Menge an Emulsion, zuges.etzt. Im Rahmen der Erarbeitung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Emulsion neben den genannten Mengen an Butylacetat noch 1 bis 4 Gewichtsteile an Butandiol-1,4 zugegeben werden.

Als Emulgatoren können verschiedene Substanzen oder Sub-Stanzgemische verwendet werden, sie müssen jedoch mit Wasser sowie mit Butylacetat und Butandiol-1,4 mischbar sein. So hat sich für das vorliegende Verfahren ein Gemisch aus mit Natrium- oder Kaliumhydroxid verseiften Fettsäuren bewährt. Zweckmäßigerweise besteht das Ge- ^c misch aus 20 % Palmitinsäure, 60 % Linol- und Linolensäure, 13 % Stearinsäure, 4 % Laurinsäure und 3 % Myristinsäure. In gleiche Weise eignen sich Oxäthylierungsprodukte von Alkylphenolen, insbesondere ein Nonylphenol mit 20 Ä'thoxy gruppen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die beidseitig eine geschliffene Magnetschicht aufweisende Magnetspeicherplatte auf eine angetriebene Spindel gespannt, welche die alternierende Rotation der Scheibe bewerkstelligt. Dann wird die Plattenoberfläche mit der Butylacetat enthaltenden Emulsion befeuchtet und anschließend durch Anpressen von mit Pilzringen ausgerüsteten Polierköpfen gegen die rotierende Platte poliert. Während des Vorgangs wird die Emulsion gleich-

3Q mäßig auf der Oberfläche verteilt, was z.B. mit Hilfe eines an der Plattenoberfläche vorbeigeführten und angedrückten Bandes aus Textilgewebe oder Vliesstoff erfolgen kann. Nach dieser Behandlung wird die Platte mit Wasser abgespült und damit die Emulsion und der darin emulgierte Abrieb entfernt. Zur Trocknung wird Tratte mit niederen Alkoholen abgespült. Im übri-

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'gen werden die üblichen bei Polierverfahren bekannten Be- ^Ί dingungen eingehalten.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Magnet-Speicherplatten erhalten, welche sich bei gegebener geringer Rauhigkeit auf Grund der dabei erzielbaren hervorragenden Mikrorauhigkeit in besonderer Weise zum Einsatz in solchen Magnetspeichergeräten eignen, bei denen wegen der angestrebten hohen Informationsdichte die Magnetköpfe sich in einem Abstand von weniger als 1 ,um über den rotierenden Magnetschichtoberflächen halten.

Mit dem durch die folgenden Beispiele näher erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich alle Magnetspeicherp latten, welche ein nach dem Stand der Technik durch Schleifen erreichte niedrige Rauhigkeit R von kleiner 0,40,um (gemessen nach DIN 4762 mit einem cut off von 0,8 mm und einer Meßstrecke von 4,8 mm. Nadelradius: 3/um) besitzen, bezüglich ihrer Mikrorauhigkeit entscheidend verbessern.

Magnetspeicherplatten in diesem Sinne bestehen aus dem Trägermaterial, einer aus einer Aluminiumlegierung bestehenden kreisförmigen Scheibe mit einer in der Mitte konzentrisch angeordneten Ausnehmung. Auf diese Scheibe mit ihren geschliffenen und geläppten Oberflächen wird nun die Magnetschicht aufgebracht. Dies geschieht durch Auftragen einer Dispersion eines magnetischen Materials, meist nadeiförmiges Gamma-Eisen(III)oxid, mit einer durchschnittlichen Teilchenlänge von 0,1 bis 2,um, in einem härtbaren, organischen Bindemittel. Als Bindemittel, die zweckmäßig in Form ihrer Lösungen bzw. der Lösungen ihrer Komponenten angewandt werden, sind Bindemittel mit reaktiven Epoxygruppen besonders geeignet.

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''Sehr geeignet sind die Polyglycidyläther von aliphatischen ^Ί und aromatischen Polyolen, wie Glycerin, 1,4-Butandiol, Tris(hydroxymethyl)-propan-(2,2), Pentaerythrit, Bisphenol A (Bis-(4-hydroxypheny)-propan-(2,2)), Bis-(4-hydroxyphenyl)-methan und ähnliche, die durch Umsetzung der Polyole mit Epichlorhydrin gewonnen werden können und als Lackbindemittel im Handel erhältlich sind. Sie lassen sich z.B. mit Polyaminen, Polyaminoamiden, härtbaren, gegebenenfalls plastifizierten Phenoplasten vom Resoltyp, härtbaren Harnstoff-Pormaldehydvorkondensaten oder härtbaren Melamin-Formaldehydvorkondensaten, deren Methylolgruppen auch mit niederen Alkoholen veräthert sein können, bei höheren Temperaturen härten. Natürlich können die Schichten auch die üblichen Susatzstoffe, z.B. Dispergierhilfsmittel oder Gleitmittel, in den üblichen kleinen Mengen enthalten. Zur Herstellung der Dispersion wird das Gemisch aus magnetischem Material mit dem härtbaren Bindemittel und genügend Lösungsmittel nach einem üblichen Dispergierverfahren, z.B. in einer Kugelmühle, dispergiert. Auch das Auftragen der Dispersion auf die Trägerscheibe kann in bekannter Art erfolgen. Als sehr zweckmäßig hat sich erwiesen, zunächst eine Schicht der Dispersion auf die langsam rotierenden Trägerscheiben, z.B. bei einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis 500 U/min, aufzutragen, und danach die gewünschte Schichtstärke durch Rotation der Scheibe bei höherer Geschwindigkeit, bevorzugt bei etwa 1000 bis 3OOO U/min, einzustellen. Eine mögliche Auftragstechnik ist in der US-PS 2 913 246 beschrieben. In der üblichen Ausführungsform werden die Trägerplatten beidseitig mit der Magnetschicht versehen. Danach werden in einer ersten Stufe die Dispersionsschichten durch Verdampfen des Lösungsmittels getrocknet und anschließend das Bindemittel bei erhöhter Temperatur ausgehärtet. An den so hergestellten Magnetschichten wird durch Schleifen mit be-

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'"kannten Bandschleifeinrichtungen oder auch entsprechend der DE-AS 21 50 993 die geforderte Oberflächenebenheit eingestellt.

Beispiel 1

Zum Polieren einer Magnetspeicherplatte mit einer 1 bis 3/Um dicken Magnetschicht und einer Ausgangsrauhigkeit von R_<0,4_/um werden zu 3440 Teilen Wasser zuerst ll60 Teile eines Emulgators, bestehend aus dem mit Natriumhydroxid verseiften Fettsäurengemisch aus 60 Teilen Linol- und Linolensäure, 20 Teilen Palmitinsäure, 13 Teilen Stearinsäure, 4 Teilen Laurinsäure und 3 Teilen Myristinsäure, und dann 680 Teile Butylacetat und 68 Teile Butandiol-1,4 gegeben.

Diese Emulsion wird mit Hilfe einer Dosierpumpe auf die Oberfläche einer auf einer Spindel befestigten und in Drehung versetzten geschliffenen Magnetspeicherplatte in einer Menge von etwa 3 Gramm je Plattenseite aufgetragen.

Zur Verteilung der Flüssigkeit werden auf die sich mit einer Umdrehungszahl von 300 Upm rotierenden Platte rotierende Filzscheiben aufgedrückt. Die Polierscheiben bestehen aus einem Metallring auf den ein 10 mm starker Filzring mit einem Durchmesser von 100 mm fixiert ist. Die Polierzeit beträgt 40 Sekunden. Nach dieser Behandlung wird die Magnetplatte durch Aufsprühen von entsalztem Wasser von 20⁰C abgebürstet, wobei die Polierflüssigkeit von der Oberfläche der Platte abgespült wird. Dann wird die Platte mit aufgesprühtem Propylalkohol getrocknet.

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■"Eine derart polierte Magnetspeicherplatte wird nachfolgend beschriebenen Prüfungen unterzogen. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.

1. Abriebtest

Hierbei wird ein mit Propanol getränktes weißes Poliertuch auf die auf einer Spindel aufgespannte und sich um ihre Achse drehende Magnetspeicherplatte gedrückt und dadurch die Oberfläche abgewischt. Die Intensität des auf dem weißen Tuch sichtbaren Abriebs dient zur Beurteilung des Abriebv-erhaltens der Magnetschicht und wird mit einer Notenskala bewertet. Dabei bedeutet die Note kein Abrieb, d.h. weißes Tuch, und die Note 6 starker Abrieb, d.h. schwarzbrauner Oxidabrieb. Die Zwischenstufen reichen von hellgelb über gelb und gelbbraun bis braun.

2. Oberflächenrauhigkeit

Die Rauhigkeit der Magnetschichtoberfläche wird mit Hilfe eines Rauhigkeitsmesser (Perth-o-Meter der Pa. Perthen, Hannover) nach DIN 47β2 gemessen. Bestimmt wird jeweils der R -Wert.

3. Flugtest

Das Plugverhalten wird mittels einer üblichen Prüfanordnung gemessen. Die zu untersuchende Magnetplatte rotiert auf einem Prüflaufwerk mit 3 600 Upm. über der Platte "fliegt" ein mit einem piezoelektrischen Sensor ausgerüsteter Prüfkopf in 0,75/um Höhe, der während der Prüfung in radialer Richtung über die Oberfläche der Platte geschoben wird. Jede Unebenheit der Plattenoberfläche führt zu einer Auslenkung des Prüfkopfes aus

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'"seiner stabilen Plugbahn. Die damit verbundenen Beschleunigungen erzeugen elektrische Signale, die über der Prüfstrecke integriert und als Plugkennzahl ausgewiesen werden. Eine strukturfreie Oberfläche hat demgemäß eine niedere Plugkennzahl zur Folge. Eine Flugkennzahl von 1 bedeutet eine Oberfläche mit vernachiässigbarer Mikrorauhigkeit, während eine Flugkennzahl von 4 bei einer unzureichend geschliffenen und polierten Magnetschicht erzielt wird.
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4. Grenzgeschwindigkeit

Im Verlaufe des Flugtestes wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der Magnetplatte kontinuierlich vermindert. Dadurch verringert sich die Flughöhe des Kopfes soweit, bis es bei der sogenannten Grenzgeschwindigkeit zur Berührung zwischen Kopf und Platte kommt. Je kleiner die in Upm angegebene Grenzgeschwindigkeit ist, desto geringer ist die Mikrorauhigkeit der Magnetschicht.

Beispiel 2

Es wird wie in Beispiel 1 beschrieben verfahren, jedoch setzt sich die Emulsion aus 1040 Teilen Wasser, llöO Teilen eines Emulgator aus Nony!phenol mit 20 Äthoxygruppen, 3^0 Teilen Butylacetat und 34 Teilen Butandiol-1,4 zusammen.
Die Meßergebnisse sind in der Tabelle angegeben.

Beispiel 3

Es wird wie in Beispiel 1 beschrieben verfahren, jedoch setzt sich die Emulsion aus 76 Teilen Wasser, 11 Teilen des in Beispiel 1 eingesetzten aus einem verseiften Fettsäuregemisch bestehenden Emulgators und

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13 Teilen Butylacetat zusammen. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.

Vergleichsversuch 5 Es wird eine geschliffene Magnetspeicherplatte, wie sie in Beispiel 1 zum Polieren eingesetzt wird, lediglich 1 Minute lang mit einem mit Isopropanol getränkten Poliertuch behandelt und dann geprüft. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.

Vergleichsversuch

Es wird v/ie in 3eispiel 1 beschrieben verfahren, jedoch setzt sich die Emulsion nur aus 90 Teilen Wasser und 10 Teilen des in Beispiel 1 eingesetzten Emulgators zusammen.

Tabelle 20

	Beispiel	3	Vergl	.-Versuch
	1 2	2	1	2
Abriebtest-Note	1 2		4	5
Oberflächenrauhigkeit		0,27
R_z (/um)	0,23 0,25	1,3'	0,4	0,45
Plugkennzahl	1,0 1,2		2,25	4
Gren zges chwi ndi gkei t		85O
(Upm)	700 SOO	1400	1700

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Claims

Verfahren zum Polieren der Oberflächen von geschliffenen Magnetschichten von Magnetspeicherplatten, welche aus einem scheibenförmigen starren Trägermaterial mit darauf beidseitig haftfest aufgebrachten Magnetschichten aus in einem härtbaren organischen Bindemittel und üblichen Zusatzstoffen feinverteilten magnetischen Material bestehen, durch Andruck von Pilzringen oder -scheiben gegen die auf der Oberseite mit einer wäßrigen Emulsion versehenen, sich in beiden Drehrichtungen alternierend bewegenden Magnetspeicherplatte, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Polieren eingesetzten wäßrigen Emulsion 2 bis 25 Gewichtsteile Butylacetat, bezogen auf die Menge an Emulsion, zugesetzt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulsion 2 bis 25 Gewichtsteile Butylacetat und 1 bis 4 Gewichtsteile Butandiol-1,4, jeweils bezogen auf die Menge an Emulsion, zugesetzt werden.

£34/73 Sob/ro 19.03.1979

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