DE2941446C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Beschichtungsmaterials für magnetische Aufzeichnungsträger, bei dem ein Gemisch aus einem magnetischen Pulver und einem ein Schleifmittel enthaltenden Bindemittel zusammen mit Stahlkugeln zubereitet und dispers verteilt wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-OS 19 29 171) wird mit einem auf die Magnetpulvermenge bezogenen Schleifmittelanteil von 0,2% bis 13,6% und vorzugsweise von 2,76% bis 5,32% gearbeitet. Das Schleifmittel soll Ablagerungen von Schichtmaterial an den Magnetköpfen vermeiden. Als Schleifmittel werden Oxide, Carbide oder Nitride von Aluminium, Silicium und/oder Chrom benutzt, und das Schleifmittel wird in Verbindung mit einem nicht magnetisierbaren Pulver auf Silikatbasis eingesetzt, das eine Mohs'sche Härte von weniger als 6 hat.

Es ist ferner ein magnetischer Aufzeichnungsträger bekannt (US-PS 38 33 412), bei dem das Bindemittel der magnetischen Beschichtung ein Schleifmittel mit einer Mohs'schen Härte von mehr als 6 enthält, beispielsweise Al₂O₂, SiC und SiO₂. Des weiteren ist es bekannt (Römpps Chemie-Lexikon, 7. Auflage, 1972, Franckh'sche Verlagshandlung, Seiten 174, 209, 210, 354), daß Betaine, die Eigenschaften von Zwitterionen haben, daß Amphotenside seifenähnliche Beschaffenheit haben und daß ein großer Teil der Tenside als Antistatika verwendbar ist.

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 Aufzeichnungsband zurückzuführen, wenn Reibungselektrizität erzeugt wird, indem das Band in Gleitkontakt mit den Führungen, dem Kopf und zugehörigen Teilen des Recorders 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 Mängeln 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 der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß der Aufbau von statischen Ladungen auf dem magnetischen Aufzeichnungsträger zuverlässig herabgesetzt, gleichzeitig aber ein stärkerer Magnetkopfverschleiß vermieden wird.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs angegebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bezogen auf die Menge des magnetischen Pulvers 0,1 bis 2% des Schleifmittels und 0,05 bis 1,0% eines ampholytischen Antistatikums vom Betaintyp zugemischt werden.

Durch das Verfahren nach der Erfindung wird der elektrische Widerstand der magnetischen Beschichtung so weit herabgesetzt, daß der Einfluß des statischen Ladungsaufbaus vernachlässigt werden kann.

Bei der Zubereitung des Beschichtungsmaterials in einer Dispersionsmühle, beispielsweise einem Attritor, oder einer Kugelmühle, wie sie normalerweise für das Herstellen von magnetischem Beschichtungsmaterial eingesetzt wird, zerreibt das Schleifmittel die Oberfläche der in der Mühle befindlichen Stahlkugeln zu winzigen Teilchen, wodurch für ein feines Metallpulver gesorgt wird, das eine statische Ladungsansammlung ausschließt. Das Schleifmittel allein würde jedoch nicht zu einem ausreichenden antistatischen Effekt führen. Erst die gemeinsame Anwendung zusammen mit dem ampholytischen Antistatikum vom Betaintyp stellt eine zufriedenstellende antistatische Wirkung trotz des geringen Anteils an Metallpulver sicher. 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 atistatischen Effekt zu bewirken.

Wird mit weniger als 0,1% Schleifmittel bezogen auf das Gewicht des magnetischen Pulvers des magnetischen Beschichtungsmaterials gearbeitet, zeigt der aus dem magnetischen Beschichtungsmaterial 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% zweckmäßig 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.

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 ausreicht (was nur eine entsprechend begrenzte Schleifmittelmenge erfordert). Der günstige Effekt des feinen Pulvers wird durch das Vorhandensein des ampholytischen Antistatikums vom Betaintyp gesteigert.

Das Schleifmittel hat vorzugsweise eine Härte von mindestens 6 auf der Mohs-Skala. Als Schleifmittel sind insbesondere SiC, Al₂O₃, Cr₂O₃, SiO₂, TiO₂ und/oder CeO₂ geeignet.

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

Nadelförmige magnetische Teilchen aus γ-Fe₂O₃, das bei der Herstellung von Magnetbändern in großem Umfang verwendet wird, ein Vinylchlorid- vinylacetatcopolymer, ein Acrylnitril-butadiencopolymer (NBR), ein Lecithindispersionsmittel und ein Lösungsmittel wurden in den folgenden Anteilen gemischt:

γ-Fe₂O₃100 Teile Vinylchlorid-vinylacetatcopolymer 20 Teile NBR 5 Teile Dispersionsmittel 2 Teile Lösungsmittel200 Teile

Der erhaltenen Masse wurden Carborundum (SiC mit einer Härte von 9 auf der Mohs-Skala) als Schleifmittel und ein ampholytisches Antistatikum vom Betaintyp 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 Mühle etwa 2 h lang dispergiert. Das derart zubereitete Beschichtungsmaterial wurde auf einen Polyesterfilm unter Ausbildung einer 6 µm 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 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 (SiO₂ mit einer Härte von 7 auf der Mohs-Skala), Titanoxid (TiO₂, Härte 6 bis 7 auf der Mohs-Skala), Ceroxid (CeO₂, 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 bei Zugabe von 1% eines solchen Schleifmittels zu dem magnetischen Pulver bleibt der elektrische Widerstand in der Größenordnung von 10¹³ Ω, d. h. nahe dem Wert, der sich ohne den Zusatz des Schleifmittels einstellt. Im Gegensatz dazu wird der Widerstand auf einen Wert in der Größenordnung von 10¹⁰ Ω erniedrigt, wenn zusätzlich 1% ampholytisches Antistatikum vom Betaintyp 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 Ω)

Vergleichsbeispiel

Das Vorgehen des Beispiels 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das ampholytische Betain-Antistatikum gegen 1% eines anderen Antistatikums, und zwar ein nichtionogenes Antistatikum ersetzt wurde. Wiederum wurden in der gleichen Verfahrensweise Testproben hergestellt. Ihre elektrischen Widerstandswerte wurden bestimmt. Die Werte lagen in der Größenordnung von 10¹² Ω, d. h. weit über den Werten in der Größenordnung von 10¹⁰ Ω, wie sie mit dem Verfahren nach der Erfindung erzielt werden. Diese Ergebnisse bestätigen, daß das ampholytische 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 Antistatikums vom Betaintyp zu einem magnetischen Beschichtungsmaterial ermöglicht bei anschließendem Dispersionsverfahren 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 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 Dispergierens 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 kann ohne das genannte Antistatikum nur erfüllt werden, indem eine große Menge an hartem Schleifmittel benutzt wird. 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 Träger 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.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Beschichtungsmaterials für magnetische Aufzeichnungsträger, bei dem ein Gemisch aus einem magnetischen Pulver und einem ein Schleifmittel enthaltenden Bindemittel zusammen mit Stahlkugeln zubereitet und dispers verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Menge des magnetischen Pulvers 0,1 bis 2% des Schleifmittels und 0,05 bis 1,0% eines ampholytischen Antistatikums vom Betaintyp zugemischt werden.

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 CeO₂ verwendet wird.