DE3131065C2

DE3131065C2 -

Info

Publication number: DE3131065C2
Application number: DE3131065A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Fujinomiya Shizuoka Jp Yamamoto
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1980-08-15
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1989-06-08
Also published as: GB2082477A; NL187999C; US4456661A; GB2082477B; JPS5737737A; NL187999B; DE3131065A1; US4499138A; NL8103712A; JPH0253849B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetaufzeichnungsträger, der aus einem nichtmagnetischen Träger und einer darauf aufgebrachten dünnen magnetischen Aufzeichnungsschicht sowie einer Überzugsschicht aus einer aliphatischen Säure besteht und der gute Laufeigenschaften sowie eine hohe Abriebsbeständigkeit aufweist.

Die gebräuchlichsten Magnetaufzeichnungsträger sind solche vom Beschichtungs-Typ und sie werden hergestellt durch Aufbringen eines Überzugs aus einem magnetischen Pulver auf einen nichtmagnetischen Träger und Trocknen der Überzugsschicht. Die magnetischen Pulver bestehen beispielsweise aus magnetischen Oxidteilchen oder ferromagnetischen Legierungsteilchen, wie aus γ -Fe₂O₃, mit Co dotiertem γ -Fe₂O₃, Fe₃O₄, mit Co dotiertem Fe₃O₄, Berthollidverbindungen aus q -Fe₂O₃ und Fe₃O₄ und CrO₂. Diese Teilchen werden in einem organischen Bindemittel, beispielsweise einem Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymeren, einem Styrol/Butadien-Copolymeren, einem Epoxyharz oder einem Polyurethanharz, dispergiert.

Mit dem in jüngster Zeit steigenden Bedarf nach höhren Aufzeichnungsdichten besteht ein verstärktes Interesse an Magnetaufzeichnungsträgern vom dünnen Metallfilm-Typ, die ohne Verwendung eines Bindemittels hergestellt werden und bei denen als magnetische Aufzeichnungsschicht ein dünner ferromagnetischer Film verwendet wird. Dieser dünne ferromagnetische Film wird durch Vakuumabscheidung, Aufsprühen oder Ionenplattierung, Elektroplattierung oder stromfreie Plattierung auf den nichtmagnetischen Träger aufgebracht.

Während bei den bisher üblichen Magnetaufzeichnungsträgern vom Beschichtungstyp das magnetische Material aus einem Metalloxid mit einer geringen Sättigungsmagnetisierung besteht, so daß der Überzug eine bestimmte minimale Dicke haben muß, um eine hohe Aufzeichnungsdichte zu ermöglichen, erlaubt ein Magnetaufzeichnungsträger vom dünnen Metallfilm-Typ die Erzielung einer deutlich höheren Magnetaufzeichnungsdichte und erlaubt den Verzicht auf die Verwendung von Bindemitteln, so daß die magnetische Aufzeichnungsschicht wesentlich dünner gehalten werden kann. Ein solcher Magnetaufzeichnungsträger hat jedoch den schwerwiegenden Nachteil, daß seine Korrosions-, Schlag- und Reibungsbeständigkeit wegen des fehlenden Bindemittels unzureichend sind. Während der Aufzeichnung, Wiedergabe und Korrektur von magnetischen Signalen wird nämlich der Magnetaufzeichnungsträger relativ zu dem Magnetkopf bewegt, wobei er sich beim Kontakt mit dem Magnetkopf abnützt oder sogar bricht. Außerdem entstehen wegen des Fehlens eines Bindemittels in der magnetischen Aufzeichnungsschicht vom dünnen Metallschicht-Typ Kratzer, wenn sie im Gleitkontakt mit dem Magnetkopf bewegt wird. Die Folge davon ist eine verhältnismäßig starke Abnutzung der magnetischen Aufzeichnungsschicht.

Man hat nun versucht, durch Aufbringen eines Decküberzugs einer Dicke von etwa 0,2 μm aus einem Polymerfilm diesen Nachteil zu beseitigen. Durch die erhöhte Dicke des Magnetaufzeichnungsträgers entstehen jedoch Abstandsverluste, die eine verminderte Leistungsabgabe bei der Aufzeichnung hoher Dichte mit sich bringen.

Es ist auch bereits bekannt, die unerwünschte Bildung von Kratzern durch Aufbringen eines dünnen Überzugs aus einem Gleitmittel auf die Oberfläche des Magnetaufzeichnungsträgers zu verhindern. Das Gleitmittel setzt die Reibung zwischen dem Magnetkopf und dem dünnen Metallfilm herab und macht den magnetischen Metallfilm beständiger gegen Kratzerbildung. Die Wirkung des Gleitmittels hält jedoch nicht lange an und wenn ein solcher Magnetaufzeichnungsträger wiederholt verwendet wird, nimmt die Reibung zwischen dem Magnetkopf und dem dünnen Metallfilm mit zunehmender Gebrauchsdauer wieder zu und es besteht die Gefahr, daß der magnetische Film reißt.

Man hat auch bereits versucht, die Reibung durch Aufbringen einer Gleitmittelschutzschicht aus einem Metall oder Metalloxid auf die Oberfläche der magnetischen Aufzeichnungsschicht zu verringern (vgl. JP-OS 39 708/78 und 40 505/78). Aber auch in diesem Falle hält die Wirkung der Gleitmittelschutzschicht nicht lange an und bei längerem Gebrauch des Magnetaufzeichnungsträgers nimmt die Reibung plötzlich wieder zu und der magnetische Film reißt.

In einem üblichen Magnetaufzeichnungsträger wird die magnetische Metallschicht im allgemeinen auf einen sehr glatten magnetischen Träger aufgebracht, um eine hohe Aufzeichnungsdichte zu erzielen. Ein solcher glatter Träger weist jedoch unzureichende Laufeigenschaften, insbesondere in feuchter Atmosphäre, auf. Auch ist seine Abriebsbeständigkeit unzureichend.

Aus der DE-OS 24 51 930 ist ein Magnetaufzeichnungsträger aus einem nichtmagnetischen Träger, einer magnetischen Aufzeichnungsschicht aus einem dünnen Film aus einem ferromagnetischen Metall und einer darauf aufgebrachten monomolekularen Schicht aus einer gesättigten Fettsäure oder einem Fettsäuremetallsalz bekannt. Ein solcher Magnetaufzeichnungsträger erlaubt zwar die magnetische Aufzeichnung in hoher Dichte, seine Laufeigenschaften und seine Abriebsbeständigkeit genügen jedoch den heutigen gestiegenen Anforderungen nicht mehr.

Aufgabe der Erfindung war es daher, einen Magnetaufzeichnungsträger mit verbesserten Laufeigenschaften und einer verbesserten Abriebsbeständigkeit zur Verfügung zu stellen, der die magnetische Aufzeichnung in hoher Dichte erlaubt.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst werden kann, daß bei einem Magnetaufzeichnungsträger der eingangs genannten Art zwischen der magnetischen Aufzeichnungsschicht und der Überzugsschicht ein Metallfilm aus einem Metall aus der Gruppe Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Sn und Pd vorgesehen ist und daß die Überzugsschicht aus einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Säure mit 8 bis 26 Kohlenstoffatomen besteht.

Ein solcher Magnetaufzeichnungsträger weist deutlich bessere Laufeigenschaften und eine deutlich höhere Abriebsbeständigkeit als die bisher bekannten Magnetaufzeichnungsträger auf, die über einen langen Zeitraum hinweg aufrecht erhalten werden.

Der erfindungsgemäße Magnetaufzeichnungsträger weist insbesondere die folgenden technischen Vorteile gegenüber den bekannten Magnetaufzeichnungsträgern auf:

(1) Seine Laufeigenschaften nach wiederholtem Gebrauch, die als Änderung des dynamischen Reibungskoeffizienten bestimmt werden (nachstehend als "Langzeit-Laufeigenschaften" bezeichnet), und seine Abriebsbeständigkeit sind deutlich verbessert,
(2) die Laufspannung ist sehr gering, selbst in feuchter Atmosphäre, und
(3) die Laufspannung in einer Aufzeichnungs/Wiedergabe-Vorrichtung, die durch den dynamischen Reibungskoeffizienten charakterisiert wird, ist sehr gering, selbst wenn der dünne magnetische Metallfilm oder der nichtmagnetische Träger eine sehr glatte Oberfläche besitzen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der dünne Metallfilm und die Überzugsschicht auf die Rückseite des nichtmagnetischen Trägers aufgebracht.

Der dünne Metallfilm hat vorzugsweise eine Dicke von 0,5 bis 200 nm, insbesondere von 1 bis 50 nm.

Der dünne Metallfilm wird vorzugsweise durch gemeinsame Dampfabscheidung von zwei oder mehr unterschiedlichen Metallen erzeugt.

Die magnetische Aufzeichnungsschicht des erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsträgers hat vorzugsweise eine Dicke von 0,05 bis 2 μm, insbesondere von 0,1 bis 0,4 μm.

Der dünne Metallfilm wird vorzugsweise durch Dampfabscheidung oder durch Lackierung erzeugt. Dabei ist die Dampfabscheidung besonders bevorzugt, da sie den gewünschten Metallfilm rasch bildet, verhältnismäßig einfach duchführbar ist und keine weiteren zusätzlichen Behandlungsschritte erfordert. Bei der Dampfabscheidung wird die gewünschte Substanz oder eine Verbindung davon in Form von Dampf oder ionisiertem Dampf auf dem Substrat in einer Gasatmosphäre oder im Vakuum kondensiert. Dieses Verfahren umfaßt die Dampfabscheidung, die Dampfaufsprühung, die Ionenplattierung und die chemische Dampfabscheidung. Die Bedingungen für die jeweiligen Dampfabscheidungsmethoden variieren stark in Abhängigkeit von der jeweils zu kondensierenden Substanz. Die allgemeinen Verfahrensbedingungen für die jeweiligen Abscheidungsmethoden sind in der folgenden Tabelle I angegeben.

Die ferromagnetische Metallschicht, die als magnetische Aufzeichnungsschicht des Magnetaufzeichnungsträgers gemäß der Erfindung dient, ist ein dünner Film, der durch Dampfabscheidung oder Plattierung eines ferromagnetischen Materials, wie Eisen, Kobalt oder Nickel, oder einer ferromagnetischen Legierung, wie Fe-Co, Fe-Ni, Co-Ni, Fe-Si, Fe-Rh, Co-P, Co-B, Co-Si, Co-V, Co-Y, Co-La, Co-Ce, Co-Pr, Co-Sm, Co-Pt, Co-Mn, Fe-Co-Ni, Co-Ni-P, Co-Ni-B, Co-Ni-Ag, Co-Ni-Na, Co-Ni-Ce, Co-Ni-Zn, Co-Ni-Cu, Co-Ni-W, Co-Ni-Re oder Co-Sm-Cu, hergestellt wurde. Die Filmstärke liegt im Bereich von 0,05 bis 2 μm, vorzugsweise von 0,1 bis 0,4 μm.

Beispiele für die auf mindestens einer Seite aus dem dünnen magnetischen Metallfilm oder dem nichtmagnetischen Träger auf der entgegengesetzten Seite aufzubringenden Metalle umfassen solche aus der Gruppe Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Sn und Pd, welche chemisch mit den aliphatischen Säuren reagieren. Diese Metalle werden entweder auf dem dünnen magnetischen Metallfilm und/oder dem Träger entweder durch Dampfabscheidung oder durch die vorstehend beschriebenen Plattierungsverfahren ausgebildet. Einige Metalle bilden keinen dünnen Film bei der Dampfabscheidung ohne Keimbildung durch Cd oder Zn oder eine Oberflächenbehandlung, wie eine Glimmentladungsbehandlung. Um einen dünnen Film aus diesen Metallen zu bilden, geht der Dampfabscheidung die erforderliche Keimbildung oder eine Oberflächenbehandlung voraus.

Die Dicke des Films aus diesen Metallen beträgt allgemein etwa 0,5 bis etwa 200 nm, vorzugsweise 1 bis 50 nm. Ferner kann der Film aus den Metallen durch Dampfabscheidung von zwei oder mehr unterschiedlichen Metallen gebildet werden.

Der Überzug aus der aliphatischen Säure wird auf den dünnen Metallfilm aufgebracht und sämtliche aliphatischen Säuren können ohne besondere Begrenzung verwendet werden. Gesättigte oder ungesättigte aliphatische Säuren mit 8 bis 26 Kohlenstoffatomen, wie Laurinsäure, Myristinsäure, Behensäure, Stearinsäure oder Oleinsäure oder Ölsäure sind bevorzugt.

Das magnetische Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung kann auch weitere Gleitmittel, wie Metallseifen, aliphatische Amide, Mineralöle, tierische und pflanzliche Öle, wie Walöl, Siliconöl, feine elektrisch leitende Pulver, wie Graphit, feine anorganische Pulver, wie Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid, ein Kunststoffpulver, beispielsweise aus Polyäthylen, Polypropylen, Polyäthylen-Vinylchlorid- Copolymeren oder Polytetrafluoräthylen, weiterhin α -Olefinpolymere, ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, die bei gewöhnlichen Temperaturen flüssig sind (Verbindungen mit etwa 20 Kohlenstoffatomen, worin eine n-Olefindoppelbindung endständig angebracht ist), Fluorkohlenwasserstoffe und Gemische hiervon enthalten. Ein Überzug aus diesen Gleitmitteln wird auf dem dünnen Metallfilm durch Dampfabscheidung ausgebildet. Alternativ kann sie durch Auftragen einer Lösung der Gleitmittel in einem organischen Lösungsmittel auf den dünnen Metallfilm und Trocknen des Überzuges aufgebracht werden. Das Gleitmittel liegt allgemein auf dem dünnen Metallfilm in einer Menge von 2 bis 200 mg/m², vorzugsweise 5 bis 100 mg/m², vor. Beispiele für zur Herstellung einer Überzugslösung des Gleitmittels verwendeten organischen Lösungsmitteln umfassen Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexanon, Alkohole mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Methanol, Äthanol, Propanol und Butanol, Ester, wie Methylacetat, Äthylacetat, Butylacetat, Äthyllactat, Glykolacetatmonoäthyläther, Glykoläther, wie Äther, Glykoldimethyläther, Glykolmonoäthyläther und Dioxan, Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Nonan und Decan, Teere (aromatische Kohlenwasserstoffe), wie Benzol, Toluol und Xylol und chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Äthylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Äthylenchlorhydrin und Dichlorbenzol.

Außer dem Gleitmittel können Korrosionshemmstoffe oder Pilzhemmstoffe, wie sie auf dem Fachgebiet gut bekannt sind, gewünschtenfalls eingesetzt werden.

Der dünne Metallfilm steht vorzugsweise in direktem Kontakt mit der Schicht der aliphatischen Säure. Jedoch können die Schichten durch eine Zwischenschicht getrennt sein. Diese Zwischenschicht ist vorzugsweise so dünn wie möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen anhand der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Magnetband wurde hergestellt, indem eine magnetische Kobaltschicht (Stärke 0,2 μm) auf einer Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Stärke von 20 μm in der folgenden Weise hergestellt wurde: Eine Elektronenstrahlverdampfungsquelle wurde mit Kobalt mit einer Reinheit von 99,95% zur Ausführung einer schrägen Dampfabscheidung in einem Auftreffwinkel von 70° bei 6,67 · mPa geladen. Ein Überzug von Silberkernen wurde zu einer Stärke von 5 nm auf der dünnen magnetischen Metallschicht und dem Träger ausgebildet und anschließend wurde ein Zinküberzug auf dem Silberüberzug zur Ausbildung einer Stärke von 30 nm dampfabgeschieden. Das erhaltene Aufzeichnungsmaterial wird als Probe Nr. 10 bezeichnet. Laurinsäure (C₁₁H₂₃COOH) wurde in n-Hexan zur Bildung einer Lösung mit 0,5 Gew.-% gelöst, welche auf den Zinküberzug aufgetragen und dann getrocknet wurde, so daß die Probe Nr. 11 gebildet wurde.

Beispiel 2

Ein Magnetband wurde durch Dampfabscheidung eines Überzuges von 0,3 μm einer Co-Ni-Legierung (30 Gew.-% Ni) auf einem Polyamidfilm von 12 μm Dicke hergestellt. Ein Kupferüberzug von 50 nm Dicke wurde auf dem dünnen magnetischen Metallfilm durch Dampfabscheidung hergestellt, wodurch die Probe Nr. 20 erhalten wurde. Ein Gleitmittel aus einem auf das Gewicht bezogenen Gemisch im Verhältnis von 1 : 1 aus Behensäure (C₂₁H₄₃COOH) und Behensäuresäureamid (C₂₁H₄₃CONH₂) wurde so dampfabgeschieden, daß 50 mg des Gleitmittels je m² der Oberfläche des Kupferüberzuges vorlagen. Das erhaltene Produkt wird als Probe Nr. 21 bezeichnet.

Beispiel 3

Ein Magnetband wurde durch Dampfabscheidung eines Überzuges von 0,25 μm aus einer Fe-V-Legierung (5 Gew.-% V) auf einer Polyäthylenterephthalatfolie von 12 μm Dicke hergestellt. Ein Bleiüberzug von 20 nm Dicke wurde auf dem dünnen magnetischen Metallfilm der Dampfabscheidung hergestellt, wodurch die Probe Nr. 30 erhalten wurde. Ein Gemisch aus Stearinsäure und Oleinsäure (Gewichtsverhältnis 4 : 1) wurde in Methyläthylketon zur Bildung einer Lösung mit 0,5 Gew.-% gelöst, welche auf die Probe Nr. 30 zu einem Überzugsgewicht von 100 mg/m² aufgetragen und getrocknet wurde, so daß die Probe Nr. 31 erhalten wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Probe Nr. 41 wurde durch Wiederholung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch weder die Ag-Schicht, noch die Zn-Schicht noch die Gleitmittelschicht ausgebildet wurden.

Vergleichsbeispiel 2

Probe Nr. 42 wurde hergestellt, indem ein Überzug von Laurinsäure auf der dünnen magnetischen Metallschicht der Probe Nr. 41 zu einer Überzugsmenge von 50 mg/m² wie in Beispiel 1 ausgebildet wurde.

Vergleichsbeispiel 3

Probe Nr. 43 wurde durch Dampfabscheidung einer Schicht von 50 nm aus Aluminium auf dem dünnen magnetischen Metallfilm der Probe Nr. 41 hergestellt.

Vergleichsbeispiel 4

Probe Nr. 44 wurde hergestellt, indem ein Überzug aus Laurinsäure auf der Probe Nr. 43 in einer Menge von 50 mg/m² wie in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 ausgebildet wurde.

Die Dauerhaftigkeit und der dynamische Reibungskoeffizient, als Belege für die Indices der Laufeigenschaften, der Bandproben der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden nach den folgenden Verfahren ermittelt:

(1) Dauerhaftigkeit
Die Dauerhaftigkeit oder Beständigkeit eines magnetischen Dünnfilmes wurde bestimmt, indem das Magnetband gegen einen Magnetkopf mit einer Spannung von 90 g/12,6 mm gepreßt wurde und dies bei 38 cm/sec 500mal wiederholt wurde. Die Anzahl der auf der Bandoberfläche gebildeten Abriebe wurde visuell gezählt.
(2) Dynamischer Reibungskoeffizient
Die Änderung des dynamischen Reibungskoeffizienten ( m ) der infolge einer einfachen, zwanzigfachen, hundertfachen und fünfhundertfachen Wiedergabe der Bandprobe in einem handelsüblichen VHS-Videobandrecorder auftrat, wurde aus der Formel T₂/T₁ = e ^μπ berechnet, worin T₁ die Bandspannung auf der Zuführseite des Drehzylinders und T₂ die Bandspannung auf der Aufnahmeseite war. Wenn angenommen wird, daß T₁ 50 g ist und T₂ 150 g ist, wird der Wert μ wie folgt berechnet: Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II aufgeführt.

Zur Bestimmung der Änderung des dynamischen Reibungskoeffizienten einer Grundlage wurden zwei weitere Bandproben hergestellt und als Proben Nr. 12 (mit der Grundlage der in Beispiel 1 hergestellten Bandproben) und als Probe Nr. 50 (mit der Grundlage der Bandprobe aus Vergleichsbeispiel Nr. 1) bezeichnet. Die Ergebnisse sind gleichfalls in Tabelle II enthalten.

Tabelle II

Die Werte aus Tabelle II belegen, daß der magnetische Aufzeichnungsträger gemäß der Erfindung signifikant verbesserte Laufeigenschaften und Abriebsbeständigkeit besitzt. Ferner dauern die verbesserten Eigenschaften während längerer Zeiträume an. Der Aufzeichnungsträger gemäß der Erfindung ist somit von wesentlicher praktischer Bedeutung.

Claims

1. Magnetaufzeichnungsträger, bestehend aus einem nichtmagnetischen Träger und einer darauf aufgebrachten dünnen magnetischen Aufzeichnungsschicht und einer Überzugsschicht aus einer aliphatischen Säure, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der magnetischen Aufzeichnungsschicht und der Überzugsschicht ein Metallfilm aus einem Metall aus der Gruppe Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Sn und Pd vorgesehen ist und daß die Überzugsschicht aus einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Säure mit 8 bis 26 Kohlenstoffatomen besteht.

2. Magnetaufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Metallfilm und die Überzugsschicht auf der Rückseite des nichtmagnetischen Trägers aufgebracht sind.

3. Magnetaufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Metallfilm eine Dicke von 0,5 bis 200 nm hat.

4. Magnetaufzeichnungsträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Metallfilm eine Dicke von 1 bis 50 nm hat.

5. Magnetaufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Metallfilm durch gemeinsame Dampfabscheidung von 2 oder mehr unterschiedlichen Metallen gebildet worden ist.

6. Magnetaufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Aufzeichnungsschicht eine Dicke von 0,05 bis 2 μm hat.

7. Magnetaufzeichnungsträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Aufzeichnungsschicht eine Dicke von 0,1 bis 0,4 μm hat.