DE3025663A1 - Magnetischer aufzeichnungstraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufzeichnungsträger und insbesondere einen fUr Aufzeichnungen mit hoher Dichte geeigneten magnetischen Aufzeichnungsträger.

Zu bisher bei der Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern verwendeten ferromagnetischen Pulvern gehören Pulver aus Maghämit (y-Fe_?0_), mit Kobalt überzogenem oder dotiertem Maghämit, Magnetit (Fe-O,), mit Kobalt beschichtetem oder dotiertem Magnetit, Belthollidverbindungen von Magnetit, Chromdioxid und dergleichen. Die magnetischen Eigenschaften dieser Pulver, wie Koerzitivkraft (Hc) und maximale magnetische Restflußdichte (Br) sind aber nicht ausreichend, um derartige Pulver für die Fertigung von magnetischen Aufzeichnungsträger für künfti-

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ge Anwendungen einsetzen zu können, die für Aufzeichnungen mit größerer Dichte eine höhere Empfindlichkeit erfordern. Die resultierenden Aufzeichnungsträger eignen sich daher nicht für die magnetische Aufzeichnung von Signalen mit kurzen Aufzeichnungswellenlängen von weniger als etwa 1 Millimikron oder für Aufzeichnungen bei begrenzter Spurbreite (schmaler als etwa 20 pm). Da die Anforderungen, die an magnetische Aufzeichnungsträger gestellt werden, immer strenger werden, hat man sich bemüht, ferromagnetische Pulver zu entwickeln, welche die für Aufzeichnungen hoher Dichte erwünschten Eigenschaften besitzen. Ferromagnetische Metallpulver stellen in dieser Hinsicht eine vielversprechende Werkstoffgruppe dar.

Ferromagnetische Metallpulver lassen sich auf verschiedenartige Weise herstellen. Für eine Massenproduktion auf industrieller Basis sind zwei typische Verfahren an-

wendbar:

(1) Reduktion eines nadeiförmigen Oxyhydroxids, mit oder ohne einem weiteren Metallgehalt, oder eines aus einem derartigen Oxyhydroxid hergestellten nadeiförmigen Eisenoxids.

(2) Reduktion einer ein Salz eines ferromagnetischen Metalls enthaltenden Lösung durch die Zugabe eines Reduktionsmittels.

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Die mittels dieser Verfahren gewonnenen ferromagnetischen Metallpulver nehmen charakteristische Formen an, die von der Art des Ausgangswerkstoffes und dem angewendeten Prozeß abhängen. Die Trockenreduktion (1), bei der ein nadeiförmiges Oxyhydroxid oder Eisenoxid in einem reduzierenden Gasstrom aus heißem Wasserstoff oder dergleichen reduziert wird, führt zu Teilchen, die gleichfalls nadeiförmig sind und damit die Form des Muttersalzes Übernehmen. Teilchen mit einer kleinen Achse im Bereich von 200 1000 Ä sowie einem Verhältnis von großer zu kleiner Achse von 5 bis 20 eignen sich für die Herstellung des magnetischen Aufzeichnungsträgers. Was die magnetischen Eigenschaften anbelangt, können offenbar Pulver mit einer Koerzitivkraft (Hc) im Bereich von 1000 bis 2000 Oe und einer Sättigungsmagnetisierung (O's) im Bereich von 100 bis 180 elektromagnetischen Einheiten/g mit Leichtigkeit erhalten werden. Durch Naßreduktion beispielsweise mittels des Verfahrens (2) zubereitete ferromagnetische Metallpulver neigen zur Ausbildung von Kettenteilchen, d.h. Anordnungen, bei denen kugelige oder granuläre Teilchen wachsen, die in Form einer Kette miteinander verknüpft oder verbunden sind. Die magnetischen Eigenschaften der meisten auf diese Weise gewonnenen Pulver sind so beschaffen, daß Hc im Bereich von 1000 bis 2000 Oe und cfs im Bereich von 100 bis 180 elektromagnetische Einheiten/g liegt.

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Zur Anwendung bei magnetischen Aufzeichnungsträgern werden vorzugsweise Teilchen mit einem Durchmesser von 150 bis 800 K und einer Länge von 500 bis 10.000 Ä verwendet .

Wenn die nadeiförmigen und die kettenförmigen Teilchen gemischt mit einem Bindemittel getrennt auf einen nichtmagnetischen Schichtträger aufgebracht werden, um einen magnetischen Aufzeichnungsträger zu erhalten, weisen die resultierenden Bänder unterschiedliche Eigenschaften bezüglich Packungsdichte, magnetischer Restflußdichte, Bandoberflächengüte und Kopfabrieb auf. Die jeweiligen Vor- und Nachteile sind nachstehend zusammengestellt.

(A) Verwendung nur von nadeiförmigen Teilchen zur Bildung

des magnetischen Aufzeichnungsträgers:

Vorteil

1. Die Packungsdichte je Volumeneinheit ist hoch. Die

magnetische Restflußdichte (Br) liegt zwischen 3000 und 4000 G, und es wird mit langen Wellenlängen (10 bis 20 yum oder mehr) leicht ein brauchbares Ausgangssignal erhalten.

Nachteile

1. Wegen der geringen Oberflächengüte der magnetisierten Seite hat das Band als Fertigprodukt einen hohen

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Rauschpegel, ein niedriges S/N-Verhältnis und ein begrenztes Ausgangssignal bei kurzen Wellenlängen.

2. Das Band verursacht starken Abrieb der Magnetköpfe.

(B) Alleinige Verwendung von kettenförmigen Teilehen zur Ausbildung des magnetischen Aufzeichnungsträgers: Vorteile:

1. Wegen der ausgezeichneten Oberflächengüte der magnetisierten Seite hat das Band als Endprodukt einen niedrigen Rauschpegel, ein gutes S/N-Verhältnis und ein hohes Ausgangssignal bei kurzen Wellenlängen (1 bis 2 jum).

2. Der Abrieb der Magnetköpfe ist geringer.

Nachteil:

1. Die Packungsdichte je Volumeneinheit ist gering; Br liegt im Bereich von 1500 bis 2500 G; für große Wellenlängen (10 bis 20 yum) ist ein brauchbares Ausgangssignal nur schwierig zu erhalten.

Wenn nadeiförmige und kettenförmige ferromagnetische Metallpulver bei der Fertigung von magnetischen Aufzeichnungsträgern einzeln eingesetzt werden, behindern die vorstehend geschilderten Mangel die Perfektion von praktisch brauchbaren Produkten. Aus einem Vergleich der nadeiförmigen und

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der kettenförmigen Teilchen folgt, daß ihre Vor- und Nachteile einander spiegelbildlich entgegengesetzt sind. Davon ausgehend werden erfindungsgemäß die beiden Pulver derart miteinander kombiniert, daß sich ihre Vorzüge in vollem Umfang ausnutzen lassen, während ihre Mangel durch die Vorteile des anderen Pulvers kompensiert werden, und umgekehrt; die auf die Mangel zurückzuführenden unerwünschten Effekte werden dabei minimiert. Ein magnetischer Aufzeichnungsträger mit hervorragenden Eigenschaften wird erhalten, indem ein Schichtträger mit durch Trockenreduktion gewonnenen nadeiförmigen Teilchen und einem Bindemittel überzogen wird und darauf durch Naßreduktion hergestellte kettenförmige Teilchen zusammen mit einem Bindemittel aufgebracht werden.

Mit der vorliegenden Erfindung wird also ein magnetischer Aufzeichnungsträger geschaffen, der sich durch einen auf dem Schichtträger ausgebildeten zweilagigen Überzug auszeichnet. Magnetbänder mit einem solchen Schichtaufbau wurden bereits entwickelt. Sie bestehen jedoch z.B. aus einem CrO.-Überzug als Oberschicht und einem Y-Fe₇O--Überzug als Unterschicht. Dabei ist nicht an die Anwendung von ferromagnetischen Metallteilchen gedacht. Auch wird nicht bewußt zwischen nadeiförmigen und kettenförmigen Teilchen unterschieden. Naturgemäß wurden die Oberflächengüte, die

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Packungsdichte und dergleichen der magnetisierten Seite des Bandes nicht besonders berücksichtigt. Die vorliegende Erfindung beruht auf einem von diesen bekannten Anordnungen grundsätzlich verschiedenen Konzept dahingehend, daß auf dem neuen Gebiet der ferromagnetischen Metallpulver ein Zweilagenaufbau entwickelt wurde, der die Eigenschaften ausnutzt, die auf die Gestalt der Teilchen zurückzuführen sind.

Erfindungsgemäß wird ein überwiegend aus kettenförmigen Teilchen bestehendes magnetisches Metallpulver zur Ausbildung einer Oberschicht auf einem Schichtträger benutzt, während ein vorwiegend aus nadeiförmigen Teilchen bestehendes magnetisches Metallpulver der Ausbildung einer Unterschicht dient. Der kombinierte Einsatz dieser Pulver führt zu einem magnetischen Aufzeichnungsträger hoher Dichte, dessen Eigenschaften denjenigen von Aufzeichnungsträgern weit überlegen sind, bei denen eines dieser Pulver allein vorgesehen ist. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere in folgendem zu sehen: (1) Weil die Oberschicht aus kettenförmigen Teilchen aufgebaut ist, hat das resultierende Band eine hohe Oberflächengüte, niedrigen Rauschpegel und ein günstiges S/N-Verhältnis.

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(2) Die aus kettenförmigen Teilchen bestehende Oberschicht minimiert den Kopfabrieb.

(3) Weil die Unterschicht in starkem Maße zur Bildung von Signalen langer Wellenlänge beiträgt, sind die erzielten Eigenschaften besser, als wenn nur die kettenförmigen Teilchen vorgesehen sind.

(4) Der zweilagige Aufbau der beiden Pulver führt zu einem Band mit einer Oberflächengüte, die gegenüber derjenigen von Bändern verbessert ist, bei denen eines der Pulver allein verwendet ist. Der Rauschpegel und das S/N-Verhältnis sind gleichfalls verbessert.

Die zur Bildung des zweilagigen Aufbaus vorgesehenen Metallteilchen werden mit einem Bindemittel gemischt und in der üblichen Weise aufgebracht. Die Zusammensetzung der Beschichtung und die Art der Aufbringung sind nicht unähnlich denjenigen, die bei konventionellen Aufzeichnungsträgern vorgesehen werden. Die Dicke der Oberschicht und der Unterschicht können zweckmäßig im Bereich von 0,5 bis 4,0 um liegen. Das Dickenverhältnis von Oberschicht zu Unterschicht läßt sich entsprechend der Art der beabsichtigten magnetischen Aufzeichnung im Bereich von 1/10 bis 10 und vorzugsweise im Bereich, von 1/3 bis 4, wählen.

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Die Erfindung ist anhand des folgenden Beispiels näher erläutert.

Beispiel

Goethit wurde unter Ausbildung von nadeiförmigem Eisenoxid wärmebehandelt. Das erhaltene Material wurde in einem heißen Wasserstoffstrom reduziert und durch Eintauchen in ein Bad aus Natriumoleat beschichtet und behandelt. Auf diese Weise wurde ein nadeiförmiges ferromagnetisches Metallpulver erhalten. Die mittlere Teilchenlänge entlang der großen Achse betrug 0,20 pm. Das Verhältnis von großer zu kleiner Achse lag bei 10. Was die magnetischen Eigenschaften anbelangt, war Hc gleich 1300 Oe, o-s gleich 160 elektromagnetische Einheiten/g und das Rechteckigkeitsverhältnis (SQ) gleich 0,54.

Um das Pulver auf einen Schichtträger aufzubringen, wurde ein magnetisches Beschichtungsmaterial der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

nadeiförmige Teilchen 300 Gewicht steile

Polyesterpolyurethan 20 Gewicht steile

Vinylchlorid-Vinylacetatcopolymer 24 Gewicht steile

Silikonöl 2 Gewicht steile

Lösungsmittel 1000 Gewichtsteile

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Das Gemisch wurde in eine Kugelmühle eingebracht und 10 h lang geknetet. Nach Zugabe von 1,5 Teilen einer Triisocyanatverbindung ("Krönet L" der Nippon Polyurethane Ind.Co.) wurde das gesamte Gemisch eine weitere Stunde lang geknetet, um ein magnetisches Beschichtungsmaterial auszubilden.

Dieses Beschichtungsmaterial wurde auf eine Seite eines 15 pm dicken Polyäthylenterephthalatfilms aufgebracht, der sich in einem Magnetfeld befand. Der Überzug wurde mittels Wärme getrocknet. Im Anschluß an eine Oberflächenbehandlung wurde ein beschichteter Film von 3, 1 um Dicke erhalten.

Sodann wurden eine wäßrige Lösung von Sulfaten von Eisen, Kobalt und Chrom und eine wäßrige Lösung von Natriumborhydrid in einem magnetischen Gleichfeld unter Ausfällung eines ferromagnetischen Metallpulvers zur Reaktion gebracht. Nach Waschen mit Wasser wurde das Pulver mit Natriumoleat oberflächenbehandelt. Es ergab sich ein kettenförmiges ferromagnetisches Metallpulver. Die Teilchen hatten einen mittleren Durchmesser von 250 A. Hc war gleich 1300 Oe; das Rechteckigkeitsverhältnis betrug 0,55; Cs war gleich 140 elektromagnetische Einheiten/g. Ein magnetisches Beschichtungsmaterial wurde aus den kettenförmigen Teilchen auf genau die gleiche Weise, wie

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oben für das nadeiförmige ferromagnetische Metallpulver erläutert, hergestellt und über dem Überzug des Bandes aus nadeiförmigen Teilchen aufgebracht, wobei eine Oberschicht von variierender Dicke ausgebildet wurde. Der obere Überzug wurde unter Anwendung von Wärme getrocknet, Nach Superkalandern wurde das beschichtete Band zu Videobändern von 12,7 mm Breite geschlitzt. Die Eigenschaften der auf diese Weise erhaltenen Magnetbänder sind in der untenstehenden Tabelle zusammengestellt. In der Tabelle stellt die Probe I ein Band dar, das nur eine Beschichtung aus nadeiförmigen Teilchen aufweist. Die Probe V ist ein Band mit einer Beschichtung allein aus kettenförmigen Teilchen. Unter dem in der Tabelle verwendeten Begriff "Wiedergabeausgangssignal" ist ein Wert zu verstehen, der durch einen Vergleich von Wiedergabeausgangssignalen bei einer Frequenz von 5 MHz erhalten wurde. Der "Kopfabrieb" ist der Verschleiß des Magnetkopfes (in jum) nach einem lOOstündigen ständigen Vorbeilauf des Bandes an dem Kopf bei einer Temperatur von 20 C bis 25 C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 bis 80 %. Unter "Video S/N" wird ein Wert verstanden, der mittels eines Shibasoku-Rauschpegelmessers (Modell 925C) auf der Grundlage des Wertes der Probe V als 0 dB erhalten wurde. Die "Oberflächengüte" stellt einen Relativwert für das bei 25 C reflektierte Licht dar, wobei der Wert der Probe V als 100 angesetzt wurde. Das für

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die Messungen verwendete Bandgerät war ein Matsushita Electric VHS-Videobandrekorder, Model NV-8800.

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Tabelle

Probe Unterschicht Oberschicht

Nr. (nadelförmige (kettenförmi-

Teilchen) ge Teilchen)

Dicke Dicke

(/um) (pm)

Wiedergabe- Kopfabrieb Video S/N
ausgangs- (/um/100 h) (dB)
signal
(dB)

Oberflächengüte

	I	3,1
O	II	3,1
CO
CD	III	3, 1
O
CO -~J	IV	3,1
O	V	_
σ?
to

	-2	/5	5 -	6	-2,0	60
0,8	+ 1	,6	1 -	2	+ 1,0	130
1,5	+ 1	,4	1 -	2	+ 1,0	120
2,7	+0	,7	1 -	2	+ 1,0	1 10
3,3	ο,	0	1 -	2	0,0	100

CO O hO

cn OD CD CO

- \6 ■

Wie die Tabelle erkennen läßt, ist das Band mit dem erfindungsgemäßen Zweischichtaufbau gegenüber den einschichtigen Bändern wesentlich verbessert, was.die
Empfindlichkeit bei einer Frequenz von 5 MHz, den Video-S/N-Wert und die Oberflächengüte anbelangt. Im Vergleich zu der Probe I wird auch ein wesentlich niedrigerer Wert für den Kopfabrieb erzielt.

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Claims (6)

1. Ansprüche

   ., Magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Schichtträger aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schichtträger eine Unterschicht aus einem durch Trockenreduktion gewonnenen,
   nadeiförmigen, ferromagnetischen Metallpulver und
   eine Oberschicht aus einem durch Naßreduktion gewonnenen, kettenförmigen/ ferromagnetischen Metallpulver angeordnet sind.
2. 2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nadeiförmige, ferromagnetische Metallpulver durch Reduktion eines nadeiförmigen Oxyhydroxids, mit oder ohne einem weiteren Metallgehalt, oder eines aus einem derartigen Oxyhydroxid hergestellten nadeiförmigen Eisenoxids in einem reduzierenden Gasstrom gewonnen ist.
3. 3. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Metall-

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   pulver durch Reduktion von nadeiförmigem Eisenoxid in einem heißen Wasserstoffstrom hergestellt ist.
4. 4. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kettenförmige ferromagnetische Metallpulver durch Reduktion einer ein Salz eines ferromagnetischen Metalls enthaltenden Lösung durch Zugabe eines Reduktionsmittels gewonnen ist.
5. 5. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kettenförmige ferromagnetische Metallpulver durch Umsetzen einer ein Salz eines ferromagnetischen Metalls enthaltenden Lösung mit einer wäßrigen Lösung von Natriumborhydrid in einem Magnetfeld gewonnen ist.
6. 6. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nadeiförmige ferromagnetische Metallpulver im Bereich der kleinen Achse einen Durchmesserϊvon 200 bis 1000 A sowie ein Verhältnis von großer zu kleiner Achse von 5 bis 20 hat, und daß das kettenförmige ferromagnetische Metallpulver einen Teilchendurchmesser von 150 bis 800 Α und eine Teilchenlänge von 500 bis 10.000 K hat,

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