DE3222777C2

DE3222777C2 -

Info

Publication number: DE3222777C2
Application number: DE3222777A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Saku Nagano Jp Takizawa; Yoshio Chiisagata Nagano Jp Kawakami; Noribumi Saku Nagano Jp Kajimoto
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1982-06-18
Publication date: 1990-03-29
Also published as: US4452863A; DE3222777A1; JPS57208637A

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufzeichnungsträger, der einen Schichtträger, eine auf der einen Seite des Schichtträgers ausgebildete magnetische Aufzeichnungsschicht und eine auf der anderen Seite des Schichtträgers ausgebildete rückseitige Beschichtung aus einem nichtmagnetischen Pulver aufweist, das in einem ein duroplastisches Harz enthaltenden Bindemittel dispergiert ist.

Bei einem bekannten magnetischen Aufzeichnungsträger dieser Art (US-PS 39 93 824) bildet die rückseitige Beschichtung eine Schmierschicht aus einem organischen Bindemittel mit darin dispergiertem flüssigem oder halbfestem Schmiermittel, wie Siliconöl, Estern von aliphatischen Monokarbonsäuren und einwertigen Alkoholen, Paraffin oder Mineralöl. Als geeignete Bindemittel werden eine große Anzahl von thermoplastischen und duroplastischen Harzen und deren Gemische genannt, darunter neben vielen anderen auch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer, ein Urethanelastomer und ein Gemisch aus einem Polyesterharz hohen Molekulargewichts und einem Isocyanatprepolymer. Nichtmagnetisches Pulver wird als Füllstoff zugesetzt, um die Schmiereigenschaften in Sonderfällen, wo die Aufrechterhaltung der Schmierschicht Schwierigkeiten macht, zu steigern und um das Volumen zu vergrößern.

Angesichts des Trends zu immer dünneren Schichtträgern, wie sie bei Video- und Tonkassettenbändern für lange Aufzeichnungs- und Wiedergabedauern notwendig sind, wurde auch in Betracht gezogen, den Schichtträger mittels einer rückseitigen Beschichtung zu verstärken. Dabei sind insbesondere der Video-Rauschabstand, die Wickelbildung, der Verschleiß der rückseitigen Beschichtung und das gegenseitige Anhaften der Magnetschicht und der rückseitigen Beschichtung von benachbarten Lagen eines Bandwickels problematisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Aufzeichnungsträger zu schaffen, der sich besonders dünn ausbilden läßt, bei dem der Video-Rauschabstand, die Wickelbildung, der Verschleiß der rückseitigen Beschichtung und das Haftverhalten zwischen der magnetischen Aufzeichnungsschicht und der rückseitigen Beschichtung von benachbarten Bandwickellagen gut aufeinander abgestimmt sind und der außerdem weitgehend das sogenannte Zittern (eine durch geringe Phasenschwankungen verursachte Videosignalinstabilität) vermeidet, ein Phänomen, das von der Gleichmäßigkeit des Bandlaufs abhängen dürfte.

Ausgehend von einem magnetischen Aufzeichnungsträger der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die rückseitige Beschichtung eine Fettsäure und/oder einen Fettsäureester enthält und daß das Bindemittel der rückseitigen Beschichtung aus 15 bis 60 Gew.-% Nitrocellulose, 15 bis 60 Gew.-% Vinylchlorid- Vinylacetat-Copolymer, 10 bis 70 Gew.-% Polyurethan und einer Isocyanatverbindung in einer Menge von 5 bis 80 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge an Vinylchlorid- Vinylacetat-Copolymer und Polyurethan besteht.

Bei dem magnetischen Aufzeichnungsträger nach der Erfindung wirken die Fettsäure und/oder der Fettsäureester in der rückseitigen Beschichtung als ein Schmiermittel, das sich als besonders wirksam erwiesen hat, Zittererscheinungen zu vermeiden, ohne andere erwünschte Eigenschaften der rückseitigen Beschichtung zu beeinträchtigen. Das nichtmagnetische Pulver dient dem Einstellen der Oberflächenrauheit der rückseitigen Beschichtung, und es verbessert die mit der rückseitigen Beschichtung erzielte Verstärkung des Schichtträgers. Die erfindungsgemäß vorgesehene Bindemittelzusammensetzung der rückseitigen Beschichtung sorgt in Verbindung mit dem eingelagerten nichtmagnetischen Pulver für eine einwandfreie Bandwickelbildung bei geringem Verschleiß der rückseitigen Beschichtung. Der Nitrocellulosezusatz unterstützt die Dispersion des Pulvers in dem Bindemittel der rückseitigen Beschichtung, und er verhindert einen Abfall des Video-Rauschabstandes. Die Isocyanatverbindung sorgt für ein Vernetzen des Duroplasts und führt in Verbindung mit dem Polyurethananteil des Bindemittels zu einer Oberfläche, mit der ein Anhaften der magnetischen Aufzeichnungsschicht an der rückseitigen Beschichtung einer benachbarten Lage des Bandwickels vermieden wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein ternäres Zusammensetzungsdiagramm, das die Verhältnisbereiche (in Gew.-%) von drei Komponenten des verwendeten Bindemittels erkennen läßt.

Die Ausbildung des Schichtträgers und der magnetischen Aufzeichnungsschicht bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Schichtträger und magnetische Aufzeichnungsschicht können in beliebiger herkömmlicher Weise aufgebaut sein. Typischerweise kann der Schichtträger aus Polyäthylenterephthalat, Polyäthylennaphthalat, Polyimid, Polyamid oder dergleichen gefertigt sein. Die magnetische Aufzeichnungsschicht wird ausgebildet, indem auf den Schichtträger ein feines magnetisches Pulver aus Eisenoxid, mit Kobalt dotiertem Eisenoxid, metallischem Eisen, Chromoxid oder dergleichen zusammen mit einem zweckentsprechenden Bindemittel aufgebracht wird.

Auf der der magnetischen Aufzeichnungsschicht gegenüberliegenden Seite des Schichtträgers ist eine rückseitige Beschichtung vorgesehen, die im wesentlichen aus einem nichtmagnetischen Pulver besteht, das in einem Bindemittel dispergiert ist, das ein duroplastisches Harz aufweist.

Das nichtmagnetische Pulver wird zugesetzt, um die Oberflächenrauheit einzustellen und den Verstärkungseffekt der rückseitigen Beschichtung zu erhöhen. Die Oberflächenrauheit der Beschichtung hat wesentlichen Einfluß auf die Wickelbildung, und das Problem einer unsauberen Wickelbildung läßt sich dadurch ausräumen oder vermindern, daß der Oberfläche ein geeigneter Rauheitsgrad gegeben wird. Die Rauheit der Oberfläche der rückseitigen Beschichtung beeinflußt auch die Laufeigenschaften des Bandes und die gegenseitige Anhaftung zwischen der Magnetschicht und der rückseitigen Beschichtung von benachbarten Windungen. Eine zu rauhe rückseitige Beschichtung kann Ausgangssignalschwankungen verursachen. Um eine unsaubere Wickelbildung auszuschließen und Ausgangssignalschwankungen zu vermeiden, ist es wichtig, eine geeignete Größe der Oberflächenrauheit für eine vorgegebene Kombination von rückseitigen Beschichtungsstoffen zu wählen. Die Rauheit wird bestimmt durch die Teilchengröße sowie den Anteil und den Dispersionszustand der nichtmagnetischen Teilchen. Das nichtmagnetische Pulver spielt eine Schlüsselrolle beim Zähmachen der rückseitigen Beschichtung und beim Minimieren des Verschleißes dieser Beschichtung. Um für einen erhöhten Verstärkungseffekt zu sorgen, kann das nichtmagnetische Pulver mindestens teilweise ein Schleifmittel oder ein anderes sehr hartes Pulver enthalten. Es kann auch ein gewisser Anteil eines elektrisch leitenden Pulvers vorhanden sein, um eine antistatische Wirkung zu erzielen. Zu geeigneten nichtmagnetischen Pulvern gehören Ruß, Graphit, SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Cr₂O₃, SiC, CeO₂, CaCO₃, Zinkoxid, Goethit, α-Fe₂O₃, Talk, Kaolin, CaSO₄, Bornitrid, Graphitfluorid und Molybdändisulfid. Diese Pulver können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr benutzt werden. Typischerweise werden CaCO₃ oder Kohlenstoff verwendet. Das Dispergieren des nichtmagnetischen Pulvers in einem Bindemittelgemisch aus Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer, Polyurethan und einer Isocyanatverbindung führt zu wesentlichen Verbesserungen bezüglich der Vermeidung oder Verringerung von unbefriedigender Bandwickelbildung, Verschleiß der rückseitigen Beschichtung und gegenseitiger Anhaftung der Magnetschicht und der rückseitigen Beschichtung von benachbarten Windungen des Bandwickels. Durch den Zusatz von Nitrocellulose zu dem Gemisch kann ein Abfall des Videorauschabstandes praktisch vermieden werden. Die Isocyanatverbindung bewirkt das Vernetzen des duroplastischen Harzes; sie trägt auf diese Weise dazu bei, einen Verschleiß der rückseitigen Beschichtung zu verhindern. Durch die Kombination von Polyurethan mit dem duroplastischen Harz und der Isocyanatverbindung wird eine Oberfläche erhalten, die an der magnetischen Beschichtung benachbarter Lagen des Bandwickels nicht anhaftet. Die Nitrocellulose fördert die Dispersion des nichtmagnetischen Pulvers, um eine Verminderung des Videorauschabstands zu verhindern.

Dem Bindemittel ist eine Fettsäure und/oder ein Fettsäureester als Schmierstoff zugesetzt. Das Schmiermittel vergleichmäßigt den Bandlauf und beugt einem Zittern wirkungsvoll vor. Bei der Fettsäure handelt es sich vorzugsweise um eine Fettsäure mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen im Molekül. Beispiele sind Laurinsäure, Stearinsäure, Myristinsäure und Gemische dieser Säuren.

Die Bindemittelanteile an Nitrocellulose, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer und Polyurethan liegen in dem schraffierten Bereich des Diagramms gemäß der einzigen Figur, d. h. im Bereich von 15 bis 60 Gew.-% Nitrocellulose, 15 bis 60 Vinylchlorid-Vinylacetat- Copolymer und 10 bis 70 Gew.-% Polyurethan. Die Isocyanatverbindung wird in einer Menge von 5 bis 80 Teilen bezogen auf die Gesamtharzmenge (100 Teile) an Vinylchlorid- Vinylacetat-Copolymer und Polyurethan zugesetzt. Das nichtmagnetische Pulver hat schon in sehr kleinen Anteilen eine recht gute Wirkung. Es kann in einer solchen Menge vorgesehen werden, daß das benutzte Bindemittel eine zweckentsprechende Bindung erreicht. Das Schmiermittel kann gleichfalls in sehr kleiner Menge zugegeben werden, um eine Schmierwirkung herbeizuführen. Für gewöhnlich reichen, bezogen auf das Gesamtgewicht, einige Gewichtsprozent aus; im Bedarfsfall kann jedoch mehr Schmiermittel zugesetzt werden. Der Anteil läßt sich in Abhängigkeit von der jeweiligen rückseitigen Beschichtung wählen, in die das Schmiermittel einzubringen ist.

Erfindungsgemäße Beispiele und Vergleichsbeispiele sind im folgenden beschrieben. Die folgenden fünf Kennwerte wurden in der kurz erläuterten Weise bestimmt.

1. Videorauschabstand

Unter Verwendung eines handelsüblichen VHS-Videobandrecorders wurde ein Signal mit einem Weißwert von 50% auf dem Testband mit einem für das Bezugsband optimalen Aufzeichnungsstrom aufgezeichnet. Das Signal/Rausch-Verhältnis, d. h. der Rauschabstand, des demodulierten Videosignals wurde während der Wiedergabe mit einem Videorauschmesser gemessen und mit demjenigen eines Bezugsbandes verglichen, wobei letzterer auf 0 dB eingestellt wurde.

2. Wickelbildung

Auf einem handelsüblich verfügbaren VHS-Videobandrecorder wurde die Gesamtlänge des Testbands rasch vortransportiert; dann wurde während des raschen Rückwickelns das Band an einer 50 m vor dem Bandende liegenden Stelle gestoppt, worauf das Band rasch bis zum Ende zurückgewickelt wurde. Das äußere Aussehen des zurückgewickelten Bandwickels wurde optisch beobachtet. Jedes Band, das glatt aufgewickelt war, ohne daß ein Spalt zwischen den Bandlagen vorhanden war, wurde mit einem Kreis (○) als gut bewertet. Dagegen wurde jedes Band, bei dem ein oder mehrere Spalte zwischen den Lagen auftreten, mit einem Kreuz (×) als schlecht bewertet.

3. Verschleiß der rückseitigen Beschichtung

Auf einem VHS-Videobandrecorder ließ man jedes Testband 100mal bei einer Temperatur von 40°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80% durchlaufen. Dann wurde das Innere des Kassettengehäuses auf Verunreinigungen inspiziert. Waren Verunreinigungen zu sehen, erfolgte die Bewertung "×"; was das Gehäuse sauber, erfolgte dagegen die Bewertung "○".

4. Gegenseitige Adhäsion zwischen der Magnetschicht und der rückseitigen Beschichtung

Jedes Band wurde auf einen Wickel für den VHS-Videobandrecorder aufgewickelt. Der Wickel wurde fünf Tage lang bei 60°C stehengelassen. Dann wurde visuell ausgewertet, ob die Lagen aneinander anhafteten oder nicht. Die Bewertung "○" wurde gegeben, wenn überhaupt keine Adhäsion zu beobachten war; andernfalls erfolgte die Bewertung "×".

5. Zittern

Unter Verwendung eines VHS-Videobandrecorders ließ man jedes Testband 100mal bei einer Temperatur von 40°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80% laufen. Das wiedergegebene Bild wurde hinsichtlich Instabilitäten beobachtet. Waren keine Instabilitäten feststellbar, wurde die Bewertung "○" gegeben; andernfalls erfolgt die Bewertung "×".

Vergleichsbeispiele und erfindungsgemäße Beispiele

Für die Beispiele wurde eine Filmrolle hergestellt, indem ein 11,5 µm dicker Film aus Polyäthylenterephthalat mit einem magnetischen Beschichtungsmaterial der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung unter Ausbildung einer magnetischen Aufzeichnungsschicht von 3,5 µm Dicke beschichtet wurde, worauf der mit der Magnetschicht versehene Film kalandert und wärmebehandelt wurde.

Komponente
Gew.-%
Co-dotiertes Eisenoxid
78
Nitrocellulose	5
Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer	4
Polyurethan	9
Isocyanatverbindung	3,5
Fettsäure	0,5

Jede der in der Tabelle 2 genannten rückseitigen Beschichtungszusammensetzungen wurde mittels einer Kugelmühle durchgreifend dispergiert und gemischt sowie dann auf die der Magnetschicht gegenüberliegende Seite des Schichtträgerfilms aufgebracht und unter vorgegebenen Bedingungen wärmebehandelt, um eine 1 µm dicke rückseitige Beschichtung auszubilden. Der rückseitig beschichtete Film wurde in Streifen von vorbestimmter Breite geschlitzt; es wurden auf diese Weise 340 m lange VHS-Videokassettenbänder hergestellt. Die Bänder wurden auf ihr Betriebsverhalten in der vorstehend erläuterten Weise getestet. Die Ergebnisse sind gleichfalls in der Tabelle 2 zusammengestellt. Schmiermittel:
Beispiel 1 = Laurinsäure
Beispiel 2 = 1 : 1-Gemisch von Laurinsäure und Butylmyristat
Beispiel 3 = Butylstearat

Wie aus der Tabelle 2 zu entnehmen ist, beseitigt die Zugabe des Schmiermittels zu der rückseitigen Beschichtung das bei den Vergleichsbeispielen 2 bis 4 beobachtete Zittern. Die Tabelle 2 läßt ferner erkennen, daß die Dispersion des nichtmagnetischen Pulvers in dem aus Vinylchlorid- Vinylacetat-Copolymer, Nitrocellulose, Polyurethan und Isocyanatverbindung bestehenden Bindemittel zu einer rückseitigen Beschichtung führt, die eine unsaubere Wickelbildung, einen Verschleiß der rückseitigen Beschichtung und ein Anhaften an der magnetischen Beschichtung vermeidet, ohne daß der Videorauschabstand nennenswert verringert wird. Die vorliegend erläuterten Maßnahmen eignen sich insbesondere für Videokassettenbänder; sie räumen die Probleme aus, die sich beim Einsatz von dünnen Bändern für lange Aufzeichnungs- und Wiedergabedauern ergeben.

Claims

Magnetischer Aufzeichnungsträger, der einen Schichtträger, eine auf der einen Seite des Schichtträgers ausgebildete magnetische Aufzeichnungsschicht und eine auf der anderen Seite des Schichtträgers ausgebildete rückseitige Beschichtung aus einem nichtmagnetischen Pulver aufweist, das in einem ein duroplastisches Harz enthaltenden Bindemittel dispergiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die rückseitige Beschichtung eine Fettsäure und/oder einen Fettsäureester enthält und daß das Bindemittel der rückseitigen Beschichtung aus 15 bis 60 Gew.-% Nitrocellulose, 15 bis 60 Gew.-% Vinylchlorid-Vinylacetat- Copolymer, 10 bis 70 Gew.-% Polyurethan und einer Isocyanatverbindung in einer Menge von 5 bis 80 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge an Vinylchlorid-Vinylacetat- Copolymer und Polyurethan besteht.