DE29612733U1

DE29612733U1 - Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers

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Publication number: DE29612733U1
Application number: DE29612733U
Authority: DE
Original assignee: BASF Magnetics GmbH
Current assignee: Emtec Magnetics GmbH
Priority date: 1995-08-05
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2006-07-24
Also published as: DE19528866A1

Description

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Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Magnetisierungseinrichtung zur Erzeugung einer magnetischen Vorzugsrichtung in magnetischen Aufzeichnungsträgern, welche durch Auftragen mindestens einer Schicht von in einer Lösung einer organischen Bindemittelmatrix und üblichen Zusatzstoffen feinverteilten anisotropen magnetischen Pigmenten auf eine unmagnetische Trägerbahn und anschließendes Verfestigen der Beschichtung erhalten werden, durch Einwirkung der magnetischen Felder mehrerer symmetrisch und spiegelbildlich zur Ebene der noch flüssigen Beschichtung angeordneter über die gesamte Breite der Trägerbahn sich erstreckender gleichpolig gegenüber und wechselpolig in Laufrichtung der Trägerbahn angeordneter Magnete, so daß die Pigmente im wesentlichen in der Schichtebene orientiert sind.

Zur Herstellung schichtförmiger magnetischer Aufzeichnungsträger werden magnetisch anisotrope magnetische Teilchen, dispergiert in einem Bindemittelsystem, in Form dieser Dispersion auf ein Trägermaterial aufgebracht und das Bindemittel verfestigt. Diese bekannten Verfahren beinhalten meist die einachsige Ausrichtung der magnetisch anisotropen Teilchen mit Hilfe eines entsprechend gestalteten Magnetfeldes parallel zu dem bei der Benutzung des Aufzeichnungsträgers vorgesehenen Aufzeichnungsfeld. Aus der US 2 711 901 ist bekannt, eine zur Ebene des Trägermateriais symmetrische Anordnung gleichnamiger magnetischer Pole zu benutzen, um ein zur Trägerebene paralleles magnetisches Feld zu erzeugen. Andere bekanntgewordene Einrichtungen bestehen aus Magneten, die Luftspalte bildende Polschuhe mit der Magnetschicht zugewandten Flächen aufweisen (GB-B 877 633, US 3 162 792). Alle diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß an ihren von den Luftspalten abgewandten Seiten, bezogen auf die Bandoberfläche, ein dem eigentlichen Richtfeld entgegengesetztes Feld auftritt. Durch dieses Gegenfeld wird die Orientierung der Teilchen teilweise wieder aufgehoben, was sich für die Qualität der Aufzeichnungsmedien störend bemerkbar macht.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, Magnetanordnungen zu entwickeln, welche dieses Störfeld nicht aufweisen. So beschreibt die DE-A 24 44 971 eine Vorrichtung zur Verbesserung der Ausrichtung bei Magnetbändern, wobei nach dem eigentlichen Rieht-

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magnet noch mehrere Korrekturmagnete mit einander gegenüberstehenden gleichnamigen Polen angeordnet sind. In der US 3 117 065 werden zur Ausrichtung der magnetischen Teilchen bei der Herstellung von Aufzeichnungsträgern Magnete mit Polschuhen eingesetzt, welche an ihren von den Luftspaiten abgewandten, zu den Luftspalten parallelen Seiten der Beschichtung naheliegende Ansätze aufweisen, die so ausgebildet sind, daß sich die Abstände ihrer der Beschichtung zugewandten Flächen mit zunehmender Entfernung vom Luftspalt vergrößern. Diese Vorrichtungen erfordern jedoch einen zusätzlichen apparativen Aufwand. Gemäß der Lehre der DE-A 30 10 873 der gleichen Anmelderin wird die Ausrichtung der magnetischen Pigmente dadurch verbessert, daß symmetrisch und spiegelbildlich zur beschichteten Trägerbahn Elektromagnete angeordnet sind, welche E-förmig ausgebildet sind, drei Polschuhe mit zwei in einer Ebene befindlichen Luftspalte aufweisen und wobei die Feldspule am inneren Schenkel der E-förmigen Magneten angebracht ist. Mit dieser Anordnung soll die Vertikalkomponente des Richtfeldes senkrecht zur Magnetschichtoberfläche, welche die resultierende Ausrichtung der anisotropen magnetischen Teilchen stört, beseitigt werden. Allerdings haben Elektromagnete bei Verwendung von magnetischen Dispersionen, welche organische Lösemittel enthalten, den prinzipiellen Nachteil, daß besondere Maßnahmen zum Explosionsschutz getroffen werden müssen, welche einen kostspieligen apparativen Aufwand erfordern.

Weitere Anordnungen zur Längsausrichtung von magnetischen Partikeln in noch flüssigen magnetischen Dispersionen sind beschrieben in dem Russischen Patent 1700592, der EP-A 0 367 291 sowie in den Japanischen Anmeldungen 3-054 721, 61-054 038, 1-169 729 und 1-128 231.

Es bestand daher die Aufgabe, Magnetisierungseinrichtungen der eingangs genannten gattungsmäßigen Art zu finden, welche auf einfache Weise ein Richtfeld ohne die Ausrichtung wieder störende entgegengesetzte Felder zu erzeugen.

Die Aufgabe wurde gelöst mit einer Magnetisierungseinrichtung, bei der mindestens bei einem gegenüberliegenden Magnetpaar zwischen dem Magnet und der beschichteten Trägerbahn ein mit dem jeweiligen Hauptmagnet verbundener gleichpoliger Zusatzmagnet angebracht ist, dessen Länge höchstens 80 % der Länge des Hauptmagneten be-

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trägt und der besonders bevorzugt an der Stelle angebracht ist, an welcher der magnetische Feldveriauf in Laufrichtung der Trägerbahn gemessen durch die Nullstelle geht.

Mit der erfindungsgemäßen Magnetisierungseinrichtung ist es möglich, auf einfache Weise die Horizontaikomponente des Richtfeldes in Bahnrichtung im Bereich des Polwechsels zu verstärken und umgekehrt die Verweiizeit der Pigmente im Entrichtfeld zu verkürzen.

Anschließend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert und zwar stellen dar

Figur 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Magnetisierungseinrich

tung

Figur 1a einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1

Figur 2 den Feldveriauf des in der Ebene der Magnetschicht erhaltenen

Richtfeldes in einer Magnetisierungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik
20

Figur 3 einen entsprechenden Feldveriauf mit der erfindungsgemäßen

Magnetisierungseinrichtung.

Die Erfindung wird zunächst anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert. Ihr lag die Beobachtung zugrunde, daß bei einer gattungsgemäßen Magnetisierungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik der in Figur 2 aufgeführte Feldveriauf resultiert, bei welcher in der Ordinate die Feldstärke H , gemessen in der Ebene der noch flüssigen Magnetschicht und in der Abszisse mit &khgr; die Laufrichtung der Trägerbahn bezeichnet ist.

Es wurde nun gefunden, daß in den Abschnitten A, C, E und G, welchen in der Figur 1 in etwa jeweils die Zwischenräume (c, c', c") zwischen zwei aufeinanderfolgenden wechselpoligen Magneten (3, 4, 5, 6) entsprechen, ein Richtfeld existiert, welches die magnetischen Pigmente (9) wie beabsichtigt in Pfeilrichtung in die Laufrichtung des magnetischen Aufzeichnungsträgers dreht. Dagegen tritt in den Abschnitten B, D und F₁

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das heißt ungefähr in der geometrischen Mitte der Magnetpole (3,4, 5, 6), beziehungsweise (3\ 4', 5', 6'), eine Umkehr der Richtfeldorientierung ein, welche zur Entrichtung der magnetischen Pigmente (9), ebenfalls in Pfeilrichtung angedeutet, führt, da die Teilchen das Bestreben haben, der Feldrichtung folgend aus der Ebene der flüssigen Beschichtung herauszukippen. Dieser Effekt wird um so größer sein, je feinteiliger die Pigmente sind, was ja gerade bei der Entwicklung hochmoderner magnetischer Aufzeichnungsträger immer mehr bezweckt ist.

Es mußte also erreicht werden, daß der Feldverlauf beim Durchgang durch die Nullstelle möglichst schnell wechselt, um den Pigmenten keine Gelegenheit zu geben, sich wie oben beschrieben zu entrichten. Dabei bedeuten in den Figuren 2 und 3, in welchen der Feldverlauf bei jeweils 3 aufeinanderfolgenden Richtmagnet-Paaren aufgeführt ist, H₃ eine kritische Grenze, unterhalb derer die Magnetisierung der Pigmente nicht geändert wird, jedoch sich diese von der erwünschten Parallelität entfernen, da sie sich der Orientierung des Richtfeldes annähern wollen. Die Größe von H_a ist orientierungsabhängig, sie entspricht ungefähr der Koerzitivfeldstärke H₀ der Pigmente.

Nun wurde gefunden, daß eine Verbesserung der Ausrichtung der Pigmente dadurch erreicht werden kann, indem zumindest bei einem gegenüberliegenden Magnetpaar (6, 6') einander gegenüberliegende gleichpolige Zusatzmagneten (16, 16') aufgesetzt wurden. Der resultierende Feldverlauf ist aus der Figur 3 zu entnehmen, welche zeigt, daß im Vergleich zu Figur 2 die Verweilzeit der Pigmente im entrichtenden Feld kleiner ist. Wie aus den nachfolgenden Beispielen hervorgeht, kann damit In der Tat die magnetische Vorzugsrichtung der Pigmente deutlich verbessert werden.

Zwar ist auch durch ein Erhöhung der Feldstärke der Richtungsmagnete sowie durch eine Verkleinerung ihrer Dimension und/oder ihres Abstandes einen steileren Feldverlauf zu erzielen, jedoch bringt dies nicht die gleiche Erhöhung der Längsausrichtung der Pigmente wie die erfindungsgemäße Anordnung.

Nunmehr wird anhand der Figuren 1 und 1a der Aufbau der erfindungsgemäßen Magnetisierungseinrichtung beschrieben.

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Aus einer aus dem Stand der Technik bekannten Beschickungseinrichtung (10), etwa einem Extrudergießer, einem Messergießer, einem Abstreifgießer, Rakelgießer oder ähnlichem, wird eine magnetische Dispersion (8), deren Zusammensetzung weiter unten geschildert wird, auf einen unmagnetischen Schichtträger (1) als magnetische Beschichtung (2) in der gewünschten Dicke aufgebracht. Der beschichtete Schichtträger durchläuft nun bei noch flüssigem Zustand der magnetischen Dispersion die Magnetisierungsstrecke (3, 3\ 4, 4', 5, 5¹, 6, 6'), in welcher mehrere symmetrisch und spiegelbildlich zur Beschichtungsebene gleichpolig gegenüber und wechselpolig in Laufrichtung der Trägerbahn angeordnete Richtmagnete eine Vorzugsrichtung der magnetischen Pigmente in der Laufnchtung der Trägerbahn bewirken. Unter "mehrere" werden mindestens zwei Magnetpaare verstanden; üblicherweise besteht die Richtmagnet-Anordnung aus mindestens drei nacheinander angeordneten Magnetpaaren.

Die erfindungsgemäßen Zusatzmagnete (13, 13', 14, 14', 15, 15', 16, 16') sind, wie bereits ausgesagt, gleichpolig zum jeweiligen Hauptmagnet, sind mit diesem verbunden und befinden sich zwischen dem Hauptmagnet und der beschichteten beziehungsweise unbeschichteten Seite des magnetischen Aufzeichnungsträgers. Die Längenausdehnung dieser Zusatzmagneten (b) in Laufnchtung der Trägerbahn beträgt höchstens 80 % der entsprechenden Dimension (a) des Hauptmagneten, vorzugsweise ist das Längenverhältnis b : a höchstens 1 : 2. Die untere Grenze des Längenverhältnisses ist durch die maximale Feldstärke der Zusatzmagnete gegeben. Wie bereits erwähnt, sitzen die Zusatzmagnete an der Position, an welcher der Feldverlauf durch die Nullstelle geht, was in etwa der geometrischen Mitte der Hauptmagnete entspricht. *

Das Material des Zusatzmagneten kann gleich oder verschieden zu dem des Hauptmagneten sein. Die Feldstärke des Zusatzmagneten sowie des Hauptmagneten richtet sich nach der Koerzitivkraft der magnetischen Pigmente der zu beschichtenden Dispersion, sie muß mindestens so groß sein, wie die H_c, welche beispielsweise bei Dispersionen mit C1O2 als magnetischem Pigment ungefähr 60 kA/m und bei Dispersionen mit Metallpulvern als magnetisches Pigment mindestens etwa 125 kA/m betragen . Vorzugsweise beträgt jedoch die Feldstärke der Magneten mindestens das Doppelte bis etwa das Dreifache der H₀. Die Zwischenräume (c, c¹, c") zwischen zwei Magnetpolen sind im allgemeinen in ihrer Längsausdehnung halb so groß wie die entsprechenden Längen a

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der Hauptmagnete (3, 4, 5, 6), wobei die Länge der einander gegenüberliegenden Hauptmagnete im allgemeinen gleich groß ist.

Die Richtmagnetanordnungen sowie die Zusatzmagnete sind vorzugsweise Permanentmagnete. Jedoch können als Zusatzmagnete auch entsprechend gebaute Elektromagnete zum Einsatz kommen. Ais Material für die Permanentmagnete ist gemäß der erforderlichen Feldstärke auszuwählen, beispielsweise CoSm.

Die Erfindung ist auch ausführbar mit einer Magnetisierungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art, die aus einer Reihe von spiegelbildlich symmetrisch aufgebauten Magneten besteht, wobei aber lediglich bei einem Hauptmagnetpaar jeweils ein Zusatzmagnet oben und unten angebracht ist. In diesem Fall hat es sich als am günstigsten erwiesen, wenn dies bei dem letzten Paar der Ausrichtmagnete (6, 6¹) der Fall ist, in Laufrichtung der beschichteten Trägerbahn gesehen.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Magnetisierungseinrichtung wird die Ausrichtung der anisotropen magnetischen Pigmente in der Magnetschicht merkbar gesteigert. So läßt sich, je nach Art der magnetischen Beschichtung der sogenannte Richtfaktor meßbar erhöhen. Unter dem Richtfaktor (Rf) eines magnetischen Aufzeichnungsträgers versteht man den Quotienten aus dem remanenten magnetischen Fluß längs zur Orientierungsrichtung und dem remanenten magnetischen Fluß quer dazu. Eine Erhöhung des Richtfaktors beeinflußt beispielsweise bei Audio- sowie Videobändern merklich die magnetischen Eigenschaften und demzufolge die Audio- und Videoqualität. Meßanordnungen zur online- beziehungsweise offline-Bestimmung des Richtfaktors sind in der DE-A 40 240 der gleichen Anmelderin beschrieben.

Die magnetische Beschichtung (2) auf der Trägerbahn kann eine Einzelschicht sein oder mehrere magnetisierbare Schichten, wie beispielsweise in der DE-A 42 26 139 der gleichen Anmelderin beschrieben. Ebenso ist die Erfindung auch mit einer doppelten Beschichtung geeignet, bei der eine magnetische Schicht auf eine unmagnetische Unterschicht gegossen wird, wie beispielsweise der deutschen Anmeldung Aktenzeichen P 195 11 876 der gleichen Anmelderin ausgeführt.

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Der Aufbau der Magnetisierungseinrichtung, das heißt die Anzahl der Richtmagnete, die Länge der Richtstrecke sowie der gegenseitige Abstand der Hauptmagnete sowie der Zusatzmagnete hängen von den Beschichtungsbedingungen sowie der Zusammensetzung der Dispersion ab und können dementsprechend beliebig gewählt werden. In einem praktischen Beispiel war die Gesamtlänge der Magnetisierungsstrecke, bestehend aus vier Magnetpaaren, 12 cm und der gegenseitige Abstand der Zusatzmagnete betrug 5 mm. Es kann erforderlich sein, um ein Verkratzen des Schichtträgers zu vermeiden, die untere Polkette mit einem Abstandshalter (7) zu überschichten, auf welchem der Schichtträger gleiten kann. Der Abstandshalter kann ein unmagnetisches Metall sein, beispielsweise Messing, eine Kunststoffplatte oder eine Tefionfolie oder dergleichen.

Für die Zusammensetzung der magnetischen Dispersion gibt es keine besonderen Einschränkungen. Als anisotrope magnetische Pigmente sind alle form- beziehungsweise kristallanisotropen feinteiligen Pigmente geeignet, beispielsweise dotierte oder undotierte Eisenoxide, Chromdioxid, Bariumferrit oder Metallpulver beziehungsweise Metall-Legierungspulver. Auch die üblichen polymeren Bindemittel, wie beispielsweise Polyurethan, Vinylpolymere oder andere sind geeignet, unter den Zusatzstoffen sind Dispergatoren, Netzmittel, Härtungsmittel und die üblichen aus dem Stand der Magnetbandtechnik bekannten Lösungsmittel einsetzbar. Ais Schichtträger können sämtliche bisher bekannten, zur Beschichtung geeigneten Folien, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, Verwendung finden.

Nach Verlassen der erfindungsgemäßen Magnetisierungsstrecke durchläuft die beschichtete Trägerbahn eine Trocknungsstrecke zur Verfestigung der Beschichtung und anschließend gegebenenfalls einen Kalander zur Verdichtung der magnetischen Schicht.

Abschließend wird die beschichtete Trägerbahn aufgewickelt oder gleich in die Gebrauchsbreite längs geschnitten.

Beispiele und Vergleichsbeispiele
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A) Zusammensetzung 1

Eine Mischung aus folgenden Bestandteilen wurde hergestellt

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Gewichtsteile

CrO₂ (BET 30 m²/g, H_c 50,3 kA/m) 100

Polyester-Polyurethan 8,14

Vinylcopolymer mit Hydroxylgruppen 4,74

Reinstiecithin 2,40

Diethylhexylphosphat 0,24

Gleitmittel (Fettsäure) 0,35

Tetrahydrofuran 149,5

Cyclohexanon 21,6

Die Mischung wurde 7 Stunden in einer Kugelmühle feinstgemahlen. Danach wurde die Dispersion über ein Filter mit 5 pm Porenweite filtnert und nach Zusatz eines Vernetzungsmittels (Polyisocyanat) mittels eines Extrudergießers auf einen Polyester-Schichtträger vergossen. Die magnetischen Teilchen wurden in Längsrichtung ausgerichtet. Der magnetische Aufzeichnungsträger wurde dann getrocknet und kalandriert und anschließend auf 12,5 mm (Halbzoll) Gebrauchsbreite längsgeschnitten.

B) Zusammensetzung 2
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	Gewichtsteile
Co-dotiertes feinteiliges Eisenpulver	65
(BET = 58 m²/g, H_c = 125 kA/m)
Vinylchlorid-Copolymer	6
Polycarbonat-Poiyurethan	12
Carbonsäurehaltiges Polyalkylenoxidacrylat
(Dispergator)	4
Aluminiumoxid	7
Isocyanat (Vernetzer)	2
Gleitmittel	2,2

Lösungsmittel zur Herstellung der Dispersion: Tetrahydrofuran.

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Die Schichtträger-Dicke war 10 pm. Die Behandlung geschah im übrigen wie bei der Zusammensetzung 1. Der fertige magnetische Aufzeichnungsträger wurde auf 8 mm Breite längsgeschnitten.

Die Längsausrichtung der magnetischen Pigmente wurde bei beiden Zusammensetzungen 1 und 2 in einer 20 cm langen Richtstrecke, bestehend aus vier hintereinander angeordneten Polpaaren mit einer Feldstärke von 300 kA/m, gemessen in der Ebene des Schichtträgers, vorgenommen. In den Beispielen 1, 2, 3, 5, 6, waren alle Polpaare (in Laufrichtung) mit Zusatzmagneten bestückt, bei Beispiel 4 war lediglich das letzte PoI-paar bestückt. In allen Vergleichsbeäspielen waren keine Zusatzmagnete vorhanden. Das Material der Zusatzmagnete war das gleiche wie bei den Richtmagneten.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ergebnisse. Als Parameter sind weiterhin die Beschichtungsgeschwindigkeit und die (Trocken-)Gußdicke der magnetischen Schicht angegeben.

Tabelle

Probe	Zusammensetzung	Gußdicke pm	Beschichtungs- geschwindigkeit (m/mm)	R_Fmit Zusatzmagnet	R_Fohne Zusatzmagnet
Beispiel 1	1	1,6	60	3,49
Vergleichsbeispiel 1	1	1,6	60		3.00
Beispiel 2	1	1,6	120	3.00
Vergleichsbeispiel 2	1	1,6	120		2,80
Beispiel 3	1	2,6	60	3,00
Vergleichsbeispiel 3	1	2.6	120		2.50
Beispiel 4	1	2.0	120	2,56
Vergleichsbeispiel 4	1	1,7	120		2,31
Beispiel 5	2	2.5	60	1,69
Vergleichsbeispiel 5	2	2,5	60		1.61
Beispiel 6	2	2.5	200	1,68
Vergleichsbeispiel 6	2	2.5	200		1.60

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Claims

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1. Magnetisierungseinrichtung zur Erzeugung einer magnetischen Vorzugsrichtung in magnetischen Aufzeichnungsträgern, welche durch Auftragen mindestens einer Schicht (2) von in einer Lösung einer Bindemittelmatrix und üblichen Zusatzstoffen feinverteilten anisotropen magnetischen Pigmenten auf eine unmagnetische Trägerbahn (1) und anschließendes Verfestigen der Beschichtung erhalten werden durch Einwirken der magnetischen Felder mehrerer symmetrisch und spiegelbildlich zur Ebene der noch flüssigen Beschichtung angeordneter über die gesamte Breite der Trägerbahn sich erstreckender gleichpolig gegenüber und wechselpolig in Laufrichtung der Trägerbahn längs angeordneter Magnete (3, 3¹, 4, 4¹, 5, 5¹, 6, 6'), so daß die Pigmente im wesentlichen in der Schichtebene orientiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bei einem gegenüberliegenden Magnetpaar (6, 6') zwischen dem Magnet (6, 6') und der beschichteten Trägerbahn (1, 2) ein mit dem jeweiligen Hauptmagnet verbundener gleichpoliger Zusatzmagnet (16, 16') vorgesehen ist, dessen Länge (b) etwa höchstens 80 % der Länge (a) des jeweiligen Hauptmagneten beträgt.

2. Magnetisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmagnete (13,13', 14, 14', 15, 15', 16, 16') jeweils an der Stelle der Hauptmagnete angebracht sind, an welcher der in Laufrichtung der Trägerbahn gemessene magnetische Feldverlauf durch die Nullstelle geht.

3. Magnetisierungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke der Haupt- sowie der Zusatzmagnete in der Ebene des Schichtträgers mindestens so groß ist wie die Koerzitivfeldstärke (H₀) der Pigmente, vorzugsweise mindestens das Doppelte der H_c beträgt.

4. Magnetisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Trägerbahn (1) und der darunter angeordneten Magnetkette (3¹, 4', 5', 6') sowie der Zusatzmagnete 13', 14', 15', 16') eine Folie oder Platte (7) als Gleitführung für die Trägerbahn befindet.

Zeichnungen