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Die Erfindung betrifft ein zur hochdichten Aufzeichnung ge-
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eignetes magnetisches Aufzeichnungsmedium, bei dem magnetisches Metallpulver
zusammen mit einem bestimmten Schmierstofftyp verwendet wird, und ein Verfahren
zur Herstellung eines solchen Mediums.
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Bei der Herstellung magnetischer Aufzeichnungsmedien ist es allgemein
üblich, Metalloxide wie «- Fe2031 Fe304 oder CrO2 als Magnetpulverstoffe zu verwenden.
Zur Herstellung von Aufzeichnungen mit hoher Dichte haben sich jedoch mit Metalloxiden
angefertigte magnetische Aufzeichnungsmedien als nicht geeignet erwiesen, da die
Oxide eine geringe Koerzitivkraft und niedrige Magnetfluß-Dichte besitzen. DeswegenZin
ntzter Zeit zunehmend statt diesen Metalloxidpulvern magnetische Metallpulver aus
Fe oder aus Fe-CO-Legierungen entweder allein oder zusammen mit anderen Metallbestandteilen
zur-Herstellung von Medien für Aufzeichnungen hoher Dichte eingesetzt. Metallpulver,
wie Fe-Pulver, besitzen ja eine größere Koerzitivkraft und sind damit für Aufzeichnungen
hoher Dichte besser geeignet. Wurden jedoch nur magnetische Pulver aus reinem Metall
oder aus Metallegierungen statt der Metalloxidpulver bei sonst gleichbleibenden
Rezepturen verwendet, so ergaben sich Probleme. So zeigen magnetische Aufzeichnungsmedien,
bei denen aus Metall oder Metallegierung bestehende Pulver mit Schmierstoffen wie
Stearinsäure-Amid kombiniert verwendet werden, wie es bei Metalloxid-Pulvern allgemein
üblich ist, ziemlich schlechtes Laufverhalten und erzeugen sehr häufig ein Reibungsrauschen
(sogenanntes Q-Rauschen) bei Berührung mit den Aufnahme- und Wiedergabeköpfen oder
Führungsteilen. Zusätzlich besitzen magnetische Metallpulver selbst eine größere
Magnetisierungsintensität der Teilchen als oxidische Magnetpulver und so lassen
sich die Teilchen schlechter in dem Auftragegemisch dispergieren. Wenn die magnetischen
Metallteilchen mechanisch behandelt
werden, um ihre Dispergierfähigkeit
zu verbessern, tendieren sie dazu, in Stücke zu zerbrechen, wodurch ihre magnetischen
Eigenschaften verschlechtert werden.
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Es hat sich weiter gezeigt, daß metallische Magnetteilchen eine geringere
Härte besitzen als Oxid-Magnetteilchen, so daß sich Schichten geringerer Festigkeit
bei der Vermischung mit einem Binder oder anderen Bestandteilen bilden, so daß bei
der Verwendung solcher magnetischer Aufzeichnungsmedien in Aufzeichnungs- und Wiedergabesystemen
leichter Kratzer und andere Oberflächenschäden entstehen als bei Oxid-Magnetteilchen,
die härter und so weniger für Oberflächenschäden empfänglich sind.
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Wie sich aus dem obigen ergibt, erzwingt die Verwendung von aus Metall
oder Metallegierungen bestehenden Metallpulvern anstelle der normalerweise verwendeten
oxid-magnetischen Pulver als Magnetpulver für magnetische Aufzeichnungsmedien die
Verwendung von besonderen Arten der für solche Medien notwendigen anderen Bestandteile,
insbesondere eine besondere Schmierstoffart.
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Damit ergibt sich als Ziel der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches
Aufzeichnungsmedium unter Verwendung von Magnetmetallpulver zu schaffen, das eine
ausgezeichnete Filmfestigkeit und ein gutes Laufverhalten besitzt und keine Schäden
an der Oberfläche bei der Verwendung in Aufzeichnungs- und Wiedergabesystemen erleidet.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium
zu schaffen, das bei Berührung mit Wiedergabe- und Aufzeichnungsköpfen und anderen
Teilen bei der praktischen Anwendung kein Reibungsrauschen erzeugt.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium
zu schaffen mit hervorragender Koerzitivkraft und Sättigungs-Magnetflußdichte, das
für Aufzeichnungen mit hoher Dichte geeignet ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung
des magnetischen Aufzeichnungsmediums der erwähnten Art zu schaffen.
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Die Ziele werden erreicht durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium
aus einem Träger und einer magnetischen, darauf ausgebildeten Aufzeichnungsschicht,
die aus einem magnetischen Metallpulver ca. 2 bis 20 Gew-% eines verschleißfesten
Metalloxides, ca. 1 bis 10 Gew-% Äthylen-Stearyl-Biamid und etwa 10 bis 25 Gew-%
organischem Harzbinder besteht, wobei alle Anteile auf das Gewicht des magnetischen
Metallpulvers bezogen sind.
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Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen
Aufzeichnungsmediums, bei dem in ein organisches Lösungsmittel ein magnetisches
Metallpulver, etwa 2 bis 20 Gew-% eines verschleißfesten Metalloxides, etwa 1 bis
10 Gew-X Äthylen-Stearyl-Biamid und etwa 10 bis 25 Gew-% eines organischen Harzbinders
eingemischt werden, wobei alle Anteile auf das Gewicht des metallischen Magnetpulvers
bezogen sind, so daß sich ein magnetisches Aufzeichnungsgemisch ergibt, dieses Gemisch
auf einen Träger aufgetragen und das so aufgetragene Gemisch zur Bildung einer magnetischen
Aufzeichnungsschicht auf dem Träger getrocknet wird.
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Vorzugsweise wird das als Schmierstoff dienende Äthylen-Stearyl-Biamid
erst hinzugefügt, nachdem das magnetische Metallpulver, das Metalloxidpulver und
der organische Harzbinder bereits vermischt sind; die Gründe dafür werden im einzelnen
später erläutert.
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Eine hervorragende Eigenschaft des erfindungsgemäßen Mediums besteht
darin, daß seine magnetische Aufzeichnungsschicht als Schmierstoff Äthylen-Stearyl-Biamid
verwendet in Verbindung mit einem magnetischen Metallpulver.
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Das erfindungsgemäß einsetzbare magnetische Metallpulver besteht aus
Eisen oder Eisen-Kobalt-Legierungen und wird in Nadelform verwendet. Es können Nickel,
Zink und andere Metalle in kleinen Anteilen in den Legierungen enthalten sein, wie
es dem Fachmann bekannt ist. Im praktischen Einsatz wird Nadelpulver mit einer mittleren
Länge von 0,3 bis 0,6/um bevorzugt verwendet.
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Wenn das magnetische Metallpulver zusammen mit bekannten Schmierstoffen
verwendet wird, die als Schmierstoffe bei magnetischen Aufzeichnungsmedien mit magnetischen
Oxidpulvern normalerweise eingesetzt werden und da gut wirksam sind, wie z.B. monohydratische
(einwertige) Alkohol-Ester von Fettsäuren wie Stearinsäure, Fettsäureamiden wie
Stearinsäureamid, Silikonöl und anderen Kohlenwasserstoffölen, ergeben sich unbrauchbare
Aufzeichnungsmedien wegen der bei der Berührung mit mit Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfen
auftretenden hohen Werten von Q-Rauschen. Überraschenderweise hat sich gezeigt,
daß bei einer Zugabemenge von 1 bis 10 Gew-%, bezogen auf das Gewicht des Metallpulvers,
von Äthylen-Stearyl-Biamid als Schmierstoff das Q-Rauschen wirksam verhindert wird.
Vorzugsweise wird Äthylen-Stearyl-Biamid in einem Anteil von 1 bis 5 Gew-% eingesetzt,
damit neben der Entstehung des Q-Rauschens auch das Ausblühen des Biamides aus der
Magnetschicht verhindert wird.
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Größere Anteile sind zwar zur Verhinderung des Reibungs-oder Q-Rauschens
noch wirksamer, ergeben jedoch einen erheblichen
Plastifizierungseffekt
für den Harzbinder, so daß eine Neigung zu Verschleißschäden an der Oberfläche der
Magnetaufzeichnungsschicht des Mediums besteht. Um diese Verschleißschäden zu verhindern,
hat sich die Hinzufügung eines verschleißfesten Stoffes in größerem Anteil als wirksam
erwiesen, jedoch auch die Verwendung eines organischen Binders mit relativ hoher
Elastizität.
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Als Harzbinder können erfindungsgemäß solche verwendet werden, die
gummiartige Materialien enthalten und, beispielsweise, ein Gemisch eines Vinyl-Alkohol
enthaltenden Vinylchlorid-Vinylazetat-Kopolymers mit einem Polyurethan-Elastomer,
ein Gemisch aus einem Vinylalkohol enthaltenden Vinylchlorid-Vinylazetat-Kopolymer
mit einem Polyurethan-Elastomer und einem Nitryl-Butadien-Gummi, usw. Das Harzbindergemisch
wird in einem Anteil von etwa 10 bis 25 Gew-%, bezogen auf das Gewicht des magnetischen
Metallpulvers, eingesetzt. Diese Binder dienen zusammen mit dem Äthylen-Stearyl-Biamid
nicht nur zur Unterdrückung der Fehlerentstehung an der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht,
sondern auch zur Verhinderung der Erzeugung von Reibungsrauschen. Zusätzlich ergeben
in dem genannten Anteilbereich eingesetzte Binder der beschriebenen Art eine ausgezeichnete
Filmfestigkeit und gute Laufeigenschaften für das magnetische Aufzeichnungsmedium.
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Die magnetische Aufzeichnungsschicht des erfindungsgemäßen Mediums
enthält ferner noch einen verschleißfesten Stoff, wie Cr203, A1203,SiO2,B203 oder
ein Gemisch aus diesen Stoffen in Form eines Pulvers. Vorzugsweise wird Cr203, Al203
oder ein Gemisch dieser beiden Stoffe benutzt. Das verschleißfeste Pulver wird allgemein
in einem Anteil von 2 bis 20 Gew-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew-% eingesetzt, wobei auch
hier der Anteil auf das Gewicht des Metallpulvers bezogen ist. Kleinere Anteilmengen
sind nicht vorteilhaft, da die Verhinderungswirkung
bei der Entstehung
des Reibungsrauschens abnimmt und die Filmfestigkeit nicht zufriedenstellend verbessert
werden kann, auch bei Verwendung eines entsprechenden Harzbinders.
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In diesem Sinn sind größere Anteile bevorzugt, jedoch ergibt eine
übermäßige Menge des verschleiß festen Mittels eine Verschlechterung der magnetischen
Eigenschaften, wie an einem typischen Beispiel in der einzigen Figur der Zeichnung
dargestellt.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des Mediums beschrieben.
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Es ist bei der praktischen Ausführung allgemein üblich, die Ausgangsbestandteile,
d.h. Magnet-Metailpulver, verschleißfestes Pulvermittel, Schmierstoff und organischen
Harzbinder in den angegebenen Anteilen in ein organisches Lösungsmittel einzumischen,
um eine magnetische Dispersion zu erhalten.
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Obwohl diese Ausgangsbestandteile ohne weiteres gleichzeitig gemischt
werden können, wird erfindungsgemäß zunächst ein Gemisch hergestellt, das Magnet-Metallpulver,
verschleißfestes oder -minderndes Pulvermittel und organischen Harzbinder in dem
Lösungsmittel enthält, und dann wird der Schmierstoff Äthylen-Stearil-Biamid dem
Gemisch zuletzt zugegeben. Die für dieses Verfahren sprechenden Gründe werden anhand
der später erläuterten Ausführungsbeispiele dargelegt. Kurz vorweggenommen die magnetische
Aufzeichnungsschicht, die mit einer Dispersion gefertigt wurde, bei der der Schmierstoff
nach dem Einmischen der drei anderen Bestandteile hinzugefügt wurde, wirksamer bei
der Verhinderung des Reibungs- oder Q-Rauschens und der Unterdrückung von Verschleißschäden
als eine Aufzeichnungsschicht, bei der in der Dispersion alle Bestandteile gleichzeitig
eingemischt wurden, auch wenn die gleichen Bestandteile mit identischen Mengenanteilen
eingesetzt wurden. Es ergibt sich also der Vorteil, daß bei späterem
Zumischen
des Schmierstoffes ein organischer Harzbinder mit geringerer Elastizität verwendet
und/oder eine kleinere Menge von Schmieistof verwendet werden kann zur Erzielung
des gleichen Ergebnisses wie bei einer gleichzeitigen Mischung der vier Ausgangsmaterialien.
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Als Lösungsmittel kann erfindungsgemäß eines der üblichen für magnetische
Aufzeichnungsmedien verwendeten eingesetzt werden.
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Bei der Herstellung des Gemisches können andere Bestandteile, wie
Dispergiermittel, oberflächenaktive Mittel und dergl., wie sie für diesen Zweck
allgemein im Gebrauch sind, ungehindert eingesetzt werden.
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Die so erhaltene Dispersion wird dann auf einen Träger, beispielsweise
einen Polyesterfilm, in der erwünschten Stärke in bekannter Weise aufgetragen, wobei
die üblichen Verfahren, wie Leisten-Auftragung (doctor coating method) oder Druckwalzenauftragung
(gravure coating method) u.a. verwendet werden können.
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Das aufgetragene Gemisch wird dann durch übliche Mittel im Temperaturbereich
von 50 bis 1200 C getrocknet, so daß sich eine kontinuierliche Aufzeichnungsschicht
an dem Träger bildet.
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Es ist auch ein Beschichten anderer Träger, z.B. Harzfilme, Harzplatten
oder-scheiben mit dem magnetischen Aufzeichnungsgemisch zur Herstellung der verschiedenartigen
Magnet-Aufzeichnungsmedien erfindungsgemäß möglich.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungs- wie von Vergleichsbeispielen
näher erläutert:
Beispiel 1 Etwa 100 Gew-Teile eines nadelförmigen
magnetischen Metallpulvers mit dem Hauptbestandteil Eisen oder ein nadelförmiges
Magnetpulver aus einer Eisen-Kobalt-Legierung (Achsenverhältnis der Nadeln ca. 7
bis 11, mittlere Länge ca. 0,3 bis 0,4 im), etwa 20 Gew-Teile Harzbinder, bestehend
aus einem Gemisch eines Vinyl-Alkohol enthaltenden Vinylchlorid-Vinylazetat-Kopolymers
(VAGH der Fa. UCC) mit einem Polyurethan-Elastomer (Nippolan 2304, von der Firma
Nippon Polyurethane Co., Ltd.) in Mischungsverhältnissen, wie sie in Tafeln später
wiedergegeben werden, sowie Äthylen-Stearyl-Biamid, C17H35CONH (CH2)2NHC0C17H35,
später als ESBA bezeichnet) als Schmierstoff sowie Al203 oder Cr203 als verschleißminderndes
Mittel, jeweils in Mengen, die den Tafeln zu entnehmen sind, werden in 400 Gew-Teile
eines Lösungsmittelgemisches für den Binder aus Methyl-Äthyl-Keton, Toluol und Methyl-Isobutyl-Keton
eingemischt. Die sich ergebende Dispersion wird wie üblich auf einen Polyester-Film
so aufgetragen, daß sich im trockenen Zustand eine Stärke von 4wti ergibt. Die so
aufgetragene Schicht wird dann 20 s bei einer Temperatur von 800 C getrocknet, um
ein Magnet-Aufzeichnungsband zu erhalten.
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Beispiel 2 Gegenüber den Angaben in Beispiel 1 werden verändert: Es
werden ca. 20 Gew-Teile eines Gemisches aus einem Vinyl-Alkoholhaltigen Vinylchlorid-Vinylazetat-Kopolymer
(z.B.
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VAGH), einem Polyurethan-Elastomer (z.B. Nippolan 2304) mit einem
Nitryl-Butadien-Gummi (z.B. Nipol 1432 J, Erzeugnis der Fa. Nippon Zeon Co., Ltd.)
als Binder verwendet, um die Elastizität des Binders zu erhöhen; ESBA und A1203
werden in den in der Tafel verzeichneten Mengen verwendet, und ein Magnet-Aufzeichnungsband
hergestellt.
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Beispiel 3 Gegenüber Beispiel 1 wird verändert: Cr203 wird als verschleißminderndes
Mittel in der in der Tafel bezeichneten Menge eingesetzt, und der Anteil an ESBA
wird in der aus der Tafel ersichtlichen Menge erst nach dem Zusammenmischen der
anderen Bestandteile zugemischt.
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Es werden Magnet-Aufzeichnungsbänder hergestellt.
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Beispiel 4 Zumischen des ESBA-Schmierstoffes zuletzt wie in Beispiel
3, Gew-Anteile aus der Tafel ersichtlich. Es werden Magnetaufzeichnungsbänder erhalten.
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Vergleichsbeispiel Hier wird entsprechend Beispiel 1 vorgegangen unter
Benutzung von Al 203 als verschleißminderndem Mittel und verschiedenen Schmierstoffen
wie Silikon-Öl, Triolein, Squalan, einem Perfluoralkyläther (z.B. Krytox 143AZ der
Fa. DuPont de Nemours), Stearinsäureamid, das einen ähnlichen chemischen Aufbau
wie ESBA besitzt, und Mischungen dieser Substanzen gemäß den Angaben in der Tafel;
es wurden etliche Magnet-Aufzeichnungsbänder hergestellt.
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Die bei den Beispielen 1 bis 4 und dem Vergleichsbeispiel hergestellten
Magnet-Aufzeichnungsbänder wurden dann jeweils in ein Magnetband-Aufzeichnungs und
Wiedergabegerät eingesetzt, um die Erzeugung von Reibungs- oder Q-Rauschen sowie
den entstehenden Verschleiß zu überprüfen. Die Erzeugung von Q-Rauschen wurde auf
folgende Weise überprüft: Die Andrückkraft des laufenden Bandes wurde kontinuierlich
von 0 bis 120 g geändert; dann wurde das Q-Rauschen bestimmt durch Messen des Rausch
anteils von 3 bis 4 kHz bei der
Wiedergabe eines aufgezeichneten
20-kHz-Signals oder durch Erfassen eines Rauschanteils über Kopfhörer beim Zuhören
des bei der Aufzeichnungs- und Monitorüberwachung wiedergegebenen Tones eines Bandgerätes.
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Der Verschleißzustand des Magnet-Aufzeichnungsbandes wurde durch Sichtprüfung
ermittelt nach einem Durchlauf mit einer Andrückkraft von 50 g oder 120 g.
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Die Versuchtsergebnisse sind in der folgenden Tafel zusarn£nengefaßt.
In der Tafel sind die Anteile der jeweiligen Binder-Bestandteile in % angegeben,
bezogen auf die Gesamt-Bindermenge = 100 %, während die Anteile der verschleißmindernden
Mittel und der Schmierstoffe auf das Gewicht des Merallpulvers bezogene Gewichts-%-Anteile
sind. Das auftretende Q-Rauschen und die Verschleißschäden wurden in 4 Stufen als
ausgezeichnet - gut - mäßig - schlecht eingeordnet und beurteilt.
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der Binder-Kompo- (bez. auf Gew. (bez. auf Gew. halten Verhalten
nenten d. Metallpulvers) d. Metallpulv.) d. verschleiß- der Schmierhemmenden Stoffe
stoffe VAGH Nippolan Nipol Al2O3 Cr2O3 2304 1432J Beispiel 1 75 25 0 0 2 ESBA 1,5
mäßig mäßig 75 25 0 10 0 ESBA 2,0 gut mäßig Beispiel 2 60 20 20 10 0 ESBA 2,0 gut
gut 60 20 20 10 0 ESBA 3,0 ausgezeichnet gut 40 30 30 10 0 ESBA 2,0 ausgezeichnet
ausgezeichnet Beispiel 3 75 25 0 0 2 ESBA 2,0 ausgezeichnet gut 75 25 0 0 5 ESBA
2,0 ausgezeichnet ausgezeichnet Beispiel 4 75 22 3 0 5 ESBA 2,0 gut ausgezeichnet
60 20 20 10 10 ESBA 1,0 gut ausgezeichnet 60 20 20 10 10 ESBA 2,0 ausgezeichnet
ausgezeichnet 60 20 20 10 10 ESBA 3,0 ausgezeichnet ausgezeichnet 65 30 5 0 5 ESBA
2,0 ausgezeichnet ausgezeichnet 75 22 3 7 8 ESBA 2,0 ausgezeichnet ausgezeichnet
der
Binder- (bez. auf Gew. (bez. auf Gew. Verhalten Verhalten Komponenten d. Metallpulvers)
d. Metallpulv.) d. verschleiß- der Schmierhemmenden Stoffe stoffe VAGH Nippolan
Nipol Al2O3 Cr2O3 2304 1432J Vergleichs- 75 25 0 10 0 Silikonöl 3,0 schlecht schlecht
beispiel 75 25 0 10 0 Triolein und schlecht schlecht Squalan 3,0 75 25 0 10 0 Triolein
und schlecht schlecht Squalan 30 Kerzenwachs 75 25 0 10 0 Stearinsäure- schlecht
schlecht amid 3,0 75 25 0 10 0 Triolein und schlecht schlecht Squalan 1,5 75 25
0 10 0 Triolein und schlecht schlecht Squalan 4,5 75 25 0 10 0 Triolein und schlecht
schlecht Squalan 2,2 75 25 0 10 0 Triolein und schlecht schlecht Squalan 2,2
Aus
dieser Zusammenstellung der Versuchsergebnisse erhellt, daß bekannte Schrnierstoffe,
die zusammen mit den bekannten magnetischen Metalloxid-Pulvern sehr wirksam sind,
wie z.B.
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monohydratische Alkoholester von Fettsäuren wie Stearinsäure, Fettsäure-Amide
wie Stearinsäure-Amid, Silikonöl und andere Kohlenwasserstofföle als Schmierstoffe
für magnetische Aufzeichnungsmedien bei Verwendung von Magnet-I4etallpulvern nicht
geeignet sind. Überraschenderweise ist ESBA, das als zur Verwendung mit Magnet-Metallpulvern
bei magnetischen Aufzeichnungsmedien ebenfalls ungeeignet angesehen wurde, für diesen
Zweck ausgezeichnet geeignet.
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Wie die angeführten Resultate zeigen, wird die Erzeugung von Q-Rauschen
wirksam bei einem Zusatz von 1 bis 10 Gew-% (bezogen auf das Gewicht des Magnet-Metallpulvers)
ESBA verhindert. Die Zumischung von ESBA in einem Anteil von 1 bis 5 Gew-% (bezogen
auf das Metall-Pulvergewicht) wurde als besonders günstig nicht nur vom Standpunkt
der Verhinderung des Q-Rauschens, sondern auch des sichtbar merklichen Ausblühens
des Stoffes auf der Bandoberfläche angesehen.
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Damit ergibt sich ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem Träger
und einer an dem Träger ausgebildeten magnetischen Aufzeichnungsschicht, die zum
großen Teil aus einem Magnet-Metallpulver und zu kleineren Teilen aus einem Metalloxidpulver,
einem organischen Binder und als Schmierstoff dienendem Äthylen-Stearyl-Biamid besteht.
Bei der Herstellung empfiehlt es sich, den Schmierstoffanteil erst nach Vermischung
der anderen Bestandteile zuzusetzen.