DE2941446A1

DE2941446A1 - Verfahren zum herstellen eines magnetischen beschichtungsmaterials fuer magnetische aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE2941446A1
Application number: DE19792941446
Authority: DE
Inventors: Masashi Hayama; Kenji Hirabayashi; Yukihiro Isobe
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1978-10-12
Filing date: 1979-10-12
Publication date: 1980-04-30
Also published as: JPS583292B2; US4285825A; JPS5552538A; DE2941446C2; NL186660B; NL186660C; GB2034341A; GB2034341B; NL7907589A

Description

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TDK Electronics Co., Ltd. -1, Nihonbashi 1-chome, Chuo-ku, Tokyo, Japan

Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Beschichtungsmaterials für magnetische Aufzeichnungsträger

Die Erfindung befaßt sich mit magnetischen Aufzeichnungsträgern, beispielsweise Magnetbändern, und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Beschichtungsmaterials für den magnetischen Aufzeichnungsträger, das in hohem Maße wirksam ist, um die elektrischen Widerstände des Aufzeichnungsträgers zu vermindern und Schwierigkeiten zu vermeiden, die andernfalls auf statische Ladungsansammlungen zurückzuführen wären.

Magnetische Aufzeichnungsbänder neigen zu Störungen, beispielsweise Signalausfällen und Pegelverminderungen aufgrund von Drosselung des Kopfes, wenn auf ihrer Beschichtung Staub adsorbiert wird. Das Anziehen von Staub ist auf den Aufbau von statischen Ladungen auf dem magnetischen Auf-

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zeichnungsband zurückzuführen, wenn Reibungselektrizität erzeugt wird, indem das Band in Gleitkontakt mit den Führungen, dem Kopf und zugehörigen Teilen des Rekorders läuft. In extremen Fällen kann es zu Entladungsstör- oder -rauschsignalen kommen.

Es wurden Versuche unternommen, diese Schwierigkeiten auszuräumen. Dazu gehörte die Verwendung von Antistatika in oder über den magnetischen Beschichtungsfilmen und die Zugabe von Ruß oder Metallpulver zu den Überzügen. Die bekannten Verfahren sind jedoch mit Mangeln behaftet. Der Zusatz von Antistatika kann mit der Zeit ausblühen oder zu Abtragungen führen. Wenn Ruß oder Metallpulver benutzt wird, sind häufig Neigungen zu niedriger Empfindlichkeit und Verschlechterung des beschichteten Films problematisch. Diese Probleme sind besonders ausgeprägt bei Metallpulver, weil es in Verbindung mit Luft zu Oberflächenoxidation kommt und eine hinreichend große Menge zur Bereitstellung für solche Verluste vorgesehen werden muß, wenn ein angemessener antistatischer Effekt erreicht werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches das Phänomen der statischen Ladungsansammlung minimiert, das großen Einfluß auf die Tonqualität und andere Eigenschaften von magnetischen Aufzeichnungsträgern hat. Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß es möglich ist,

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den elektrischen Widerstand so weit herabzusetzen, daß der Einfluß des statischen Ladungsaufbaus vernachlässigt werden kann, indem sowohl ein Schleifmittel (vorzugsweise mit einer Härte von 6 oder mehr auf der Mohs-Skala), z.B. SiC, Al-O-, Cr-O.,, SiO-, TiO-, CeO- oder dergleichen, und ein ampholytisches Antistatikum vom Betaintyp einem magnetischen Überzug zugesetzt werden und beide in dem Überzug mittels einer Dispersionsmühle, beispielsweise einem Attritor, oder einer Kugelmühle, wie sie normalerweise bei der Zubereitung von magnetischem Beschichtungsmaterial eingesetzt wird, unter Verwendung von Stahlkugeln als Mahlmedium dispergiert werden.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung zerreibt das Schleifmittel die Oberfläche der in der Mühle befindlichen Stahlkugeln während der Zubereitung des magnetischen Überzugs zu winzigen Teilchen, wodurch für das feine Metallpulver gesorgt wird, das notwendig ist, um die statische Ladungsansammlung auszuschließen. Das Schleifmittel allein würde jedoch nicht zu einem ausreichenden antistatischen Effekt führen. Nur bei gemeinsamer Anwendung mit einem ampholytischen Antistatikum vom Betaintyp wird aufgrund der Kombination in synergistischer Weise eine zufriedenstellende antistatische Wirkung trotz des geringen Anteils an Metallpulver verwirklicht. Nur ein Betain-Antistatikum ist offenbar in der Lage, für einen von den oben geschilderten Mängeln freien magnetischen Aufzeichnungsträger zu sorgen und einen ausreichend starken antistatischen Effekt

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zu bewirken.

Das Schleifmittel wird in einer Menge zwischen etwa 0,1 % und etwa 2,0 % bezogen auf das Gewicht des magnetischen Pulvers des magnetischen Beschichtungsmaterials vorgesehen. Wird mit weniger als 0,1 % gearbeitet, zeigt der aus dem magnetischen Beschichtungstnateriial gefertigte magnetische Aufzeichnungsträger keine ausreichende Verminderung des elektrischen Widerstands. Je größer andererseits die Schleifmittelmenge ist, desto höher ist der antistatische Effekt. Dieser wird bis zu 1,0 % merklich verbessert und erreicht allmählich eine Sättigung in der Gegend von 2,0 %. Eine Steigerung der Schleifmittelmenge beschleunigt jedoch den Verschleiß der magnetischen Aufzeichnungsköpfe, so daß ein Anteil von weniger als 2,0 % erwünscht ist.

Das ampholytische Betain-Antistatikum ist wirksam, wenn es in einer Menge von etwa 0,01 % bezogen auf das Gewicht des magnetischen Pulvers des magnetischen Beschichtungsmaterials verwendet wird. Der antistatische Effekt wird bei einer Steigerung der Menge des Antistatikums erhöht. Ein Anteil von mehr als etwa 1 % neigt jedoch zu einer Verminderung der Festigkeit und Dauerhaftigkeit des aus dem Beschichtungsmaterial hergestellten magnetischen Aufzeichnungsträgers.

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Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird das feine Metallpulver, das von den Stahlkugeln stammt, in dem magnetischen Beschichtungsmaterial dispergiert, ohne Gelegenheit zu einem Kontakt mit Luft zu haben, so daß eine kleine Menge an Metallteilchen benutzt werden kann (was nur eine entsprechend begrenzte Schleifmittelmenge erfordert). Der günstige Effekt des feinen Pulvers wird durch das Vorhandensein des ampholytischen Antistatikums vom Betaintyp gesteigert.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die beiliegende Fig. 1 zeigt die antistatischen Wirkungen, die mit dem Verfahren nach der Erfindung bei der Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers erreicht werden.

Beispiel 1

Nadeiförmige magnetische Teilchen aus f-Fe^O-, das bei der Herstellung von Magnetbändern in großem Umfang verwendet wird, ein Vinylchlorid-vinylacetatcopolymer, ein Acrylnitril-butadiencopolymer (NBR), ein Lecithindispersionsmit- tel und ein Lösungsmittel wurden in den folgenden Anteilen gemischt:

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Y-Fe₂O₃ 100 Teile

Vinylchlorid-vinylacetatcopolymer 20 Teile

NBR 5 Teile

Dispersionsmittel 2 Teile

Lösungsmittel 200 Teile

Der erhaltenen Masse wurden Carborundum (SiC mit einer Härte von 9 auf der Mohs-Skala) als Schleifmittel und ein ampholytisches Antistatikum vom Betaintyp (von der Nippon Oils & Fats Co. unter der Bezeichnung "Anone BF" auf den Markt gebracht) in Mengen von 0 bis 2 % bzw. 0 bis 1 % bezogen auf die Menge des magnetischen Pulvers zugesetzt. Die Komponenten wurden in dem Gemisch mittels einer mit Stahlkugeln gefüllten Red Devil-Mühle etwa 2 h lang dispergiert. Das derart zubereitete Beschichtungsmaterial wurde auf einen Polyesterfilm unter Ausbildung einer 6 um dicken Schicht aufgebracht. Nach dem Trocknen wurde der beschichtete Film in Teststreifen von 6,3 mm Breite und 5 cm Länge geschnitten, um seinen elektrischen Widerstand zu bestimmen.

Fig. 1 zeigt die Änderungen des elektrischen Widerstandes in Abhängigkeit von der Zugabe von Carborundum und Antistatikum. Wie aus der graphischen Darstellung ersichtlich ist, wird der elektrische Widerstand durch die Zugabe von Carborundum allein bereits reduziert. Eine wesentlich wirkungsvollere

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Absenkung wird jedoch erzielt, wenn das Schleifmittel mit dem Antistatikum kombiniert wird. Es ist ferner zu erkennen, daß sich die Tendenz zu niedrigerem elektrischen Widerstand bei einem Zusatz von mehr als 1 % Carborundum abflacht. Die Kombination mit dem Antistatikum gestattet jedoch eine weitere Absenkung des Widerstandes.

Beispiel 2

Siliciumoxid (SiO^ mit einer Härte von 7 auf der Mohs-Skala), Titanoxid (TiO„, Härte 6 bis 7 auf der Mohs-Skala), Ceroxid (CeO~, Härte 6 auf der Mohs-Skala) oder dergleichen, die alle eine wesentlich niedrigere Härte als Carborundum haben, und ein ampholytisches Antistatikum vom Betaintyp wurden der gleichen Masse wie im Beispiel 1 zugesetzt. Der elektrische Widerstand jedes Teststreifens wurde in der gleichen Weise bestimmt.

Die Tabelle 1 gibt die aufgezeichneten elektrischen Widerstandswerte an, wenn die vorstehend genannten Schleifmittel allein oder zusammen mit dem ampholytischen Antistatikum vom Betaintyp verwendet wurden. Die Wirksamkeit der Kombinationen ist ausgeprägter als bei Einsatz der Schleifmittel allein. Dies ist darauf zurückzuführen, daß, anders als das Carborundum des Beispiels 1, diese Substanzen mit niedriger Härte nur wenig Material von den Stahlkugeln abschleifen. Selbst

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bei Zugabe vom 1 % eines solchen Schleifmittels zu dem magnetischen Pulver bleibt der elektrische 'Widerstand in der Größenordjraniiifiig von 10 -JX, d.h. mähe dem Wert, der sich ohne den Zusatz des Schleifmittels einstellt. Im Gegensatz dazu wird der Widerstand auf einen Wert in der Größenordnung von 10 Jt. erniedrigt, wenn zusätzlich 1 % anpholytisches Antistatikum von Betaintyp ("Anone BF") zugegeben wird. Die so erzielten Werte sind um etwa eine Größenordnung niedriger als bei Zugabe des Antistatikums allein.

Tabelle 1

Einfluß des Antistatikums in Verbindung mit verschiedenen Schleifmitteln bei einem Schleifmittelzusatz von 1,0 % (in.fl)

Schleifmittel

zugesetzte Menge SiO₂
an Anone BF (%)

0,0 2 χ 10¹³(Λ) 5 χ 10¹³(Λ) 3 χ 10¹³(λ)

1,0 1 χ 10¹⁰(Λ) 4 χ 10¹⁰(Λ) 4 χ 10¹⁰

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Vergleichsbeispiel

Das Vorgehen des Beispiels 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das ampholytische Betain-Antistatikum gegen 1 % eines anderen Antisiatikuins, und zwar ein nichtionogenes An- tistatikum (von der Daiichi Kogyo Seiyaku Co. unter der Bezeichnung "Resistat 141" und von der Kao Soap Co. unter den Bezeichnungen "Elest N" und "Elest TS-2" vertrieben) ersetzt wurde. Wiederum wurden in der gleichen Verfahrensweise Testproben hergestellt. Ihre elektrischen Widerstandswerte wurden bestimmt. Die Werte lagen in der Größenordnung von 10 Si., d.h. weit über den Werten in der Größenordnung von 10 _Π_, wie sie mit dem Verfahren nach der Erfindung erzielt werden. Diese Ergebnisse bestätigen, daß das ampholytasche Antistatikum vom Betaintyp zusammen mit dem in der Kugelmühle entstehenden Metallpulver einen synergistischen Effekt ausübt.

Die gleichzeitige Zugabe eines von verschiedenen Schleifmitteln und eines ampholytischen Ant istatikums vom Betaintyp zu einem magnetischen Beschichtungsmaterial ermöglicht bei anschließendem Dispersions verfahren mit Hilfe von Stahlkugeln eine Herabsetzung des elektrischen Widerstandes des Produkts auf einen praktisch annehmbaren Wert. Dies ist insofern günstig, als der Verschleiß der Magnetköpfe, der mit der Verwendung von Schleifmittel unvermeidbar verbunden war, weitgehend vermindert werden kann, denn der Anteil des für die

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Herabsetzung des elektrischen Widerstandes zu verwendenden Schleifmittels ist gering, und es können Schleifmittel benutzt werden, die nicht so hart wie die üblichen Schleifmittel sind. Angesichts des begrenzten Einsatzes des Antistatikums kann das Produkt ferner eine verlängerte Lebensdauer haben.

Die Verminderung des elektrischen Widerstandes aufgrund der kombinierten Anwendung des Schleifmittels und des ampholytischen Antistatikums vom Betaintyp läßt sich wie folgt erklären. Zunächst erlaubt es während des Di sp'ergierens des magnetischen Beschichtungsmaterials die Bewegung der Stahlkugeln dem Schleifmittel, die Kugeloberfläche leicht abzuschleifen, wodurch feine, elektrisch leitende Teilchen erzeugt werden, die in der Beschichtungsmasse dispers verteilt werden. Diese feinen Teilchen verbleiben in dem erhaltenen beschichteten Film. Wenn die Teilchen jedoch auf dem Film für eine elektrische Leitfähigkeit sorgen sollen, müssen sie in einer ausreichend großen Menge vorhanden sein, um in Kontakt miteinander zu stehen oder sehr dicht beieinander zu liegen. Dieses Erfordernis wurde bisher dadurch erfüllt, daß eine große Menge an hartem Schleifmittel benutzt wurde. Der vorteilhafte Effekt, der erfindungsgemäß durch die kombinierte Verwendung eines ampholytischen Antistatikums vom Betaintyp und eines Schleifmittels erreicht wird, ist vermutlich dem Umstand zuzuschreiben, daß das Antistatikum als ein Trä-

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ger für die elektrischen Ladungen zwischen den gemahlenen, elektrisch leitenden Substanzen wirkt, was eine verbesserte Leitfähigkeit des Aufzeichnungsträgers als Ganzem zur Folge hat. In diesem Falle können daher die leitenden Teilchen in Abstand voneinander liegen, um den oben erläuterten Effekt zu erzielen.

Weil eine Erhöhung der Schleifmittelmenge den Verschleiß der Magnetköpfe beschleunigt, sind nicht mehr als 2 % Schleifmittel erwünscht. Was das Antistatikum anbelangt, wird eine gute Dauerhaftigkeit mit nicht mehr als 1 % erreicht.

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Claims

PATENTANWALT DIPL. INC. GERHARD SCHWAN

ELFENSTRASSi 31 · D-8000 MÜNCHEN »3

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Ansprüche

ill Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Beschichtungsmaterials für magnetische Aufzeichnungsträger, dadurch gegekennzeichnet, daß ein Gemisch aus einem magnetischen Pulver und einem Bindemittel, das, jeweils bezogen auf die Menge des magnetischen Pulvers etwa 0,1 bis etwa 2,0 % Schleifmittel und etwa 0,05 bis etwa 1,0 % eines ampholytischen Antistatikums vom Betaintyp enthält, zusammen mit Stahlkugeln zubereitet und das Gemisch dispers verteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel eine Härte von mindestens 6 auf der Mohs-Skala hat.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schleifmittel SiC, Al₂O₃, Cr₂O₃, SiO₂, TiO₂ und/oder CeO» verwendet wird.

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FERNSPRECHER.: 089/601203» · KABEL: ELECTJUCPATENT MÜNCHEN