DE3137293C2

DE3137293C2 - Magnetischer Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE3137293C2
Application number: DE3137293A
Authority: DE
Inventors: Fuminori Komoro Nagano Tokuda
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1989-01-12
Also published as: JPS5758227A; DE3137293A1; US4420531A

Abstract

Magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Schichtträger und einer darauf befindlichen Magnetschicht, die ein Bindemittel und ein darin dispers verteiltes Magnetpulver aufweist. Das Magnetpulver enthält ein nichtmagnetisches Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 2 μm und einer Mohshärte von mindestens 6 in einer Menge von 1 bis 20, bezogen auf das Magnetpulvergewicht. Das Bindemittel enthält ein Harz, beispielsweise Polyesterharz, mit einer SO ↓3M-Gruppe, wobei M ein einwertiges Metall, beispielsweise Na, ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufzeichnungsträger mit einem Schichtträger und einer darauf befindlichen Magnetschicht, die ein Bindemittel und ein darin dispers verteiltes Magnetpulver aufweist, das ein nichtmagnetisches Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 2 μπι und einer Mohshärte von mindestens 6 aufweist. Ein solcher Aufzeichnungsträger ist aus DE-PS 24 60 595 bekannt.

Bei magnetischen Aufzeichnungseinrichtungen, bei weichen es für die Aufzeichnung oder die Widergabc auf einen Gleitkontakt zwischen einem magnetischen Aufzeichnungsträger und einem oder mehreren Magnetköpfen ankommt, kann es im Bereich der Kontaktflächen zu verschiedenen Störungen kommen. Insbesondere bei Einrichtungen, bei welchen, wie beispielsweise im Falle von Videorecordern, sehr kleine Magnetköpfe die Oberfläche des bewegten Bandes mit hoher Geschwindigkeit abtasten, besteht die Gefahr, daß die Magnetköpfe das Band beschädigen.

Beispielsweise werden Bandoberflächen, denen eine aurcichende Festigkeit fehlt, leicht verkratzt, wenn sie an den Köpfen vorbeilaufen. Wenn es dazu kommt, lagern sich slaubförmige Teilchen, die von der Beschichtung abgerieben werden, in den Kopfspalten ein; sie setzen den Kopf zu und machen daher schließlich die Aufzeichjo nung und Widergabe unmöglich. Zu weiteren möglichen Schwierigkeiten gc-iiören eine Verschlechterung der Standbildgüte ;d. h. verkürzte Standbilddauer) und eine Abnahme des Signalausgangs bei wiederholter Benutzung.

Zur Beseitigung der vorstehend genannten Probleme wurden zahlreiche verschiedene Verfahren vorgeschlagen. Unter diesen erwies sich einr Verstärkung des Magnetschichlfilms durch Zugabc eines nichtmagnetisehen Pulvers mit einer Mohshärte von mehr als 6 als relativ wirkungsvoll. Ein mit einer derart harten Substanz verstärkter Film greift jedoch die Magnetköpfc an: es kommt zu einem beschleunigten Kopfverschleiß. Um dem zu begegnen, hat man bei dem aus der DE-PS 24 60 595 bekannten Aufzeichnungsträger zur Verstärkung der Magnetschicht zwei nichtmagnetische Pulver unterschiedlicher Teilchengröße benutzt, nämlich zum einen mit einer mindestens der durchschnittlichen Größe der Magnetpulvcrtcilchcn entsprechenden mittleren Teilchgröße und zum anderen mit einer durchschnittlichen Größe, die mindestens um den Faktor 10 kleiner als die mittlere Teilchengröße des Magnetpulvers ist. Der sich dabei einstellende Kopfvcrschleiß ist aber noch immer unerwünscht hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Aufzeichnungsträger zu schaffen, bei dem die Dispersion der Bestandteile der Magnetschicht und die Oberflächengüte dieser Schicht verbessert sind und auf diese Weise der Verschleiß der Magnetköpfe weiter herabgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das nichtmagnetische Pulver in einer Menge von 1 bis 20% bezogen auf das Magnetpulvergewicht vorgesehen ist und daß das Bindemittel ein Harz mit einer SOsM-Gruppe enthält, wobei M ein einwertiges Metall ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich dis Vcrschleißgcwindigkeit wesentlich herabsetzen läßt, wenn die Oberflächenglätte des Magnetbands und die Verteilbarkeit der Stoffe in dem magnetischen Beschichtungsfilm verbessert werden. Um eine ausreichende Vcrschicißverminderung zu erzielen, kommt es darauf an, die Verteilbarkeit und die Oberflächenglätte wesentlich zu verbessern. Dafür reicht der Einsatz eines gewöhnlichen Harzbindemittcls nicht aus; die Unterstützung durch einen grenzflächenaktiven Stoff oder dergleichen ist unerläßlich. Die Zugabc eines solchen Materials mit niedrigem Molekulargewicht als grenzflächenaktiver Stoff führt jedoch zu Problemen, wie einer Verschlechterung oder zeitlichen Änderung der pysikalischen Eigenschaften des Produkts. Mit der vorliegenden Erfindung wurden auch in dieser Hinsieht Verbesserungen erzielt. Die erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsträgcrzusammcnsctzung wirkt nach Art eines grenzflächenaktiven Stoffes, ist aber frei von den mit einem solchen Stoff für gewöhnlich verbundenen Nachteilen.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielcn näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

F i g. I eine graphische Darstellung der Beziehung /wischen dem Zusetzen des Kopfs und der Menge an zugefügtem nichtmagnetischem Pulver aus AljOi.C'oOiodcrrt-FcjOi und

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung /wischen dem Kopfverschleiß und der Menge des zugefiigbj ten nichtmagnetischen Pulvers als AljOi. Cr^Oi oder^-FcO).

Das vorliegend verwendete Harz weist mit der SOiM-Gruppc als Seitenkette eine funktionell Gruppe mit sehr großer Polarität auf.

In den nachstehend erläuterten Beispielen der Erfindung wird ein Polyesterharz mit einer SOjNa-Gruppe

verwendet. Die funklionelle Gruppe ist jedoch nicht auf die SOjNa-Gruppe beschränkt, soweit es darum geht, der Magnetschichlzusammenselzung die Wirkung eines grenzflächenaktiven Stoffes zu verleihen. Bei dem benutzten Harz braucht es sich auch nicht um ein Polyesterharz zu handeln. Allgemein kann ein Harz vorgesehen werden, das eine funktionelie Gruppe der Formel SOjM aufweist, wobei M ein einwertiges Metall ist.

Es kommt nicht darauf an, daß alle das Bindemittel bildenden Harze mit einer solchen polaren Gruppe versehen sind. Falls erforderlich, kann das Harz zusammen mit einem Harz eingesetzt werden, wie es normalerweise als Bindemittel für Magnetbänder benutzt wird, beispielsweise ein Polyurethanharz, Polyesterharz, Vinylharz (Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylalkoholeopolymer), Epoxidharz, Celluloseharz, Melaminharz, Phenolharz, Polyamidharz, Acrylharz, Polyvinylbutyral, Styroi-Buladien-Copolymer, Butadien-Acrylnitril-Copoiymer, Styrol-Acrylnitril-Bmadiencopolymer oder Polyvinylidenchlorid, so daß eine binäre oder Mehrstoffzusamtnensetzung erhalten wird. Das die Polargruppe aufweisende Harz wird nicht notwendigerweise alleine vorgesehen; gegebenenfalls können mehrere unterschiedliche Harze dieser Art miteinander kombiniert werden. Des weiteren kann eine Isocyanaiverbindung als Vernetzungsmittel zugegeben werden, um die Reibungseigenschaften und die Dauerhaftigkeit zu verbessern und auf diese Weise einen magnetischen Aufzeichnungsträger mit noch günstigeren Eigenschaften zu erhalten. Unter »Isocyanatverbindung« wird vorliegend eines der Isocyanate verstanden, die zwei oder mehr Isocyanatgruppen und ihre Addukte aufweisen (beispielsweise Addukte von dinieren und trimeren sowie Addukte mit zwei- oder dreiwertigen Polyalkoholen).

Das in den Beispielen der Erfindung verwendete Polyesterharz wurde durch Polykondensation einer Zusammensetzung erhalten, die hauptsächlich aus einer Dicarbonsäurckomponente (beispielsweise "irepthalsäure, Sebazinsäure), mehrwertigen Alkohiolkornponcnten (beispielsweise Äihylenglyko!, Neopentyigiyko') und einer SOjNa-haitigen Dicarbonsäurekomponenu (beispielsweise 5-Natriumsulfoisophthalsäure) bestand. Um gewisse Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften zu erfüllen, können auch verschiedene Carboxylsäuren und Alkohole kombiniert verwendet werden. Ein derartiges Harz kann außerdem ein Säurcradikal sowie Hydroxyl- oder andere Guppen enthalten, die mit Polyisocyana! reagieren; in einem solchen Fall führt die vorhergehenden Vernetzung mit dem Polyisocyanat zu guten Ergebnissen.

Das vorliegend verwendete niehtmagneti.schc Pulver hat eine Mohshärte von mindestens 6. Seine Teilchengröße beträgt höchstens 2 μιη, um die gewünschte Oberflächengüte des erhaltenen Bandes zu gewährleisten und die Möglichkeit von Dropouts auszuschalten. Das nichtmagnetische Pulver wird in einer Menge von 1 bis 20Gew.-% bezogen auf das Magnetpulvergewicht zugesetzt. Wenn die Menge mehr als 20% beträgt, verschlechtern sich die Remanzflußdichte und andere magnetische Kennwerte des Produkts. Auf diesen Bereich jo kommt es auch im Hinblick auf eine Minimierung des Kopfverschlcißcs an, was weiter unten an Hand der Beispiele erläutert ist. Zwei oder mehr unterschiedliche nichtmagnetische Pulver können miteinander vermischt werden, um ähnliche vorteilhafte Wirkungen zu erzielen. Vorliegend geeignete typische nichtmagnetische Pulver sind

J5

Chemische Formel Mnhshärte

Al₂O) 9

SiC 9,5

SiO₂ 7

TiO₂ 6,5-7

ZrO₂ 7

CeO, 7

Keramikpulver 5—8

Ferritpiilver 5 — 8

Als Magnetpulver eignen sich Pulver aus /-Eisenoxid, /-Eisenoxid mit adsorbiertem Kobalt, Co-dotiertem _w /-Eisenor.d oder CrO₂ sowie Pulver aus magnetischen Legierungen oder Metallen.

Falls erforderlich, können dem Pulver ein Antistalikum, Ruß, ei·". .Schmiermittel und/oder andere Zusatzstoffe zugesetzt werden.

Das in den nachstehenden Beispielen verwcndelc Polyesterharz wurde hergefiellt, indem die folgende Zusammensetzung polymerisierl wurde: 15 mol-% Terephtalsäurc, 30 mol-% Sebazinsäure, 5 mol-% 5-Natriumsulfoisophthalsäure, 20 mol-% Äthylenglykol und 30 mol-% Ncopcntylglykol. Das Molekulargewicht betrug etwa 20.000. Das Polyesterharz der Vcrgleichsbeispicle wurde durch Polymerisieren einer ähnlichen Zusammensetzung erhalten, bei der jedoch die 5-Natriumsulfoisophthalsäurc durch 5 mol-% isophthalsäure ersetzt wurde.

Das Molekulargewicht betrug ebenfalls etwa 20.000.

Beispiele 1,2 und 3

Pulverförmiges AI₂O) mit einer minieren Teilchengröße von 0,5 μηι wurde in unterschiedlichen Anteilen von 0 bis 120 CJcwichtsi.':ilcn einem Gemisch zugesetzt, das bestand aus

Co-adsorbiefiem; -T-CiOj 400 Gewichisteile

Vinylchlorid'Vinylacetat-Copolymer 50GewiehlMcile

SOiNa-haltiges Polyesterharz 50 Gewichtsteil;:

Schmiermittel IO Gewichtsicilc Methylethylketon 400 Gewichtsteile Toluol 400Gcwichtsleilc

Das gesamte Gemisch wurde als Ausgangssloff für das Bcipiel I bcnut/t. Anstelle von AI₂Oi wurde auf entsprechende Weise Cr₂O₁-PuIvCr mit einer mittleren Teilchengröße von OJ μηι dem Gemisch der oben zusammengestellten Komponenten zugesetzt; das gesamte Gemisch diente als Ausgangszusammcnsctzung für das Beispiel 2. Entsprechend einer weiteren Alternative wurde λ- 1-'C₂Os-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0.5 um für die Ausgangszusammensetzung des Beispiels 3 verwendet. Jede der Zusammensetzungen

ίο wurde in herkömmlicher Weise durchgreifend dispcrgicri und auf einen Polyäthylcntcrcphthalatfilm unter

Bildung einer Beschichtung aufgebracht, die im Trockenzustand 5 μπι dick war. Der Überzug wurde getrocknet. Der beschichtete Film wurde mit Hilfe von auf 70⁰C erhitzten Kalanderwalzen mit einem Hochglanzfinish

versehen und dann zu magnetischen Aufzeichnungsbändern geeigneter Breite aufgeschlitzt.

Der Grad der Lichtrcflexion von den Oberflächen der so erhaltenen Magnetbänder wurde bestimmt. Die

Ergebnisse sind unten zusammengestellt. Diese Bänder wurden auch hinsichtlich eines Zusctzcns der Magnetköpfe und des Kopf Verschleißes getestet. Die betreffendenden Daten sind in den F i g. I bzw. 2 aufgetragen.

Vprolpirhshpjcniplp 1,2¹JPd ?

Bei den Ausgangszusammensetzungen der Beispiele 1,2 und 3 wurde das SO)Na-haltige Polyesterharz durch das erläuterte SOiNa-freic Polyesterharz ersetzt. Im übrigen wurden die gleichen Komponenten in den gleichen Anteilen verwendet, um die Ausgangszusammensetzungen für die Vergleichsbeispielc 1. 2 und 3 zu gewinnen. Unter Einsatz der gleichen Verfahrensmaßnahmen und der gleichen Bedingungen wie bei den Beispielen für die Erfindung wurden aus diesen Zusammensetzungen magnetische Aufzeichnungsbänder hergestellt. Die Oberflä cheneigenschaftcn (Grad der Lichtreflexion) der so gewonnenen Bänder sind unten zusammengestellt. Die Ergebnisse der Tests bezüglich des Zusctzcns der Magnetköpfe im J des Kopfvcrschleißes sind in den F i g. 1 und 2 graphisch dargestellt.

Beispiel Vcrgleiciisbcispicl

I 2 J 1 2 3

Vordem Hochglanzfinish 110-115% 110-115% 110-115% 75- 80% 75- 80% 75- 80% Nach dem Hochglanzfinish 140-145% 140-145% 140-145% 115-120% 115-120% 115-120%

(auf der Basis des Grads der Lichtreflexion der Normplattc, die entsprechend den japanischen Industrienormen auf 30% festgelegt wurde).

Ein Vergleich zwischen den Vcrsuchsergcbnisscn der Beispiele 1 bis 3 und denjenigen der Vergleichsbeispielc 1 bis 3 zeigt, daß die erfindungsgemäßen Magnetbänder in bezug auf die Oberflächengüte sowohl vor als auch nach dem Hochglanzfinish wesentlich überlegen sind. Diese Überlegenheit dürfte dem Umstand zuzuschreiben sein, daß das SOjNa-haltige Polyesterharz die Verteilbarkcit der Stoffe in der Schichtzusammensetzung entscheidend verbessert hat.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der günstige Einfluß des Gehalls an nichtmagnctischcm Pulver auf das Zusetzen der Magnctküpfc in alle Beispielen im wesentlichen der gleiche, sofern der Gehalt bezogen auf das ₄. Magnetpulvergewicht mindestens 1% beträgt. Unter dieser Voraussetzung wird in jedem Fall die Widerstandsfähigkeit gegen ein Zusetzen der Magnetköpfe vergrößert.

Fig. 2 läßt erkennen, daß in allen Beispielen der Magnetkopf um so rascher verschleißt, je mehr nichtmagnetisches Pulver das Band enthält. Der Verschleiß wird in annehmbaren Grenzen gehalten, wenn der Gehalt auf höchstens 20% beschränkt wird. Vergleicht man ferner die Ergebnisse der Beispiele I bis 3 mit denjenigen der . Vergleichsbeispicle I bis 3. zeigt sich, daß bei den erfindungsgemäß hergestellten Bändern der Kopfverschl-iß wesentlich geringer als bei den Vergleichsbändcrn ist. Dies dürfte auf die verbesserte Oberflächengüte und die gesteigerte Vcrteilbarkeit der Stoffe in dem magnetischen Überzugsfilm auf Grund der Verwendung des SOiNa-haltigen Harzes zurückzuführen sein.

Die entsprechend den erfindungsgemäßen Beispielen erhaltenen Bänder zeichnen sich durch hervorragende .. Eigenschaften aus. Die Verstärkung des Beschichtungsfilms ist ebenso gut wie bei den Bändern der Vergleichsbeispielc: der Kopfverschleiß ist jedoch wesentlich vermindert.

Ähnlich günstige Eigenschaften lassen sich erzielen, wenn die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in Verbindung mit anderem nichtmagnetischem Pulver oder anderem als dem vorstehend erläuterten Harz verwendet werden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Schichtträger und einer darauf befindlichen Magnetschicht, die ein Bindemittel und ein darin dispers verteiltes Magnetpulver aufweist, das ein nichtmagnetisches Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 2 μΐη und einer Mohshärte von mindestens S aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmagnetische Pulver in einer Menge von 1 bis 20% bezogen auf das Magnetpulvergewicht vorgesehen ist und daß das Bindemittel ein Harz mit einer SO₁M-Gruppe enthält, wobei M ein einwertiges Metall ist.

2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SOjM-Gruppc ίο SO₃Na ist.

3. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Polyesterharz ist