DE3226937C2

DE3226937C2 -

Info

Publication number: DE3226937C2
Application number: DE3226937A
Authority: DE
Inventors: Isao Tagajyo Miyagi Jp Kubota; Kunio Izumi Miyagi Jp Kobayashi; Toshimi Shiogama Miyagi Jp Miyao
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-07-21
Filing date: 1982-07-19
Publication date: 1991-02-21
Also published as: GB2101911A; FR2510291B1; NL190172B; GB2101911B; FR2510291A1; CA1179058A; US4506000A; DE3226937A1; NL8202947A; JPS5817539A; NL190172C; JPH036575B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetaufzeichnungsmedium mit einem nicht-magnetischen Substrat und einer Magnetschicht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem solchen Magnetaufzeichnungsmedium (siehe DE-OS 22 08 792), bei dem die auf dem nicht-magnetischen Substrat aufgebrachte Magnetschicht ihrerseits zweischichtig ausgebildet ist, liegen bezüglich des Rauschpegels der Vormagnetisierung günstigere Verhältnisse vor als bei Magnetaufzeichnungsmedien, wie beispielsweise einem Metallband, bei dem die Magnetschicht einschichtig ist und das verwendete ferromagnetische Metallpulver eine spezifische Oberflächenverteilung von ca. 30 m²/g aufweist. Im genannten bekannten Fall handelt es sich bei den magnetisierbaren Teilchen der beiden Schichten der Magnetschicht um Metalloxide.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Magnetaufzeichnungsmedium der genannten Art zu schaffen, bei dessen Verwendung ein noch besseres Nutz-/Rauschverhältnis erzielt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist in einem Unteranspruch gekennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, als magnetisierbare Teile der Schichten Metallpulver zu verwenden und dabei ganz bestimmte Bereiche bezüglich der spezifischen Oberflächenverteilung des Metallpulvers, der Koerzitivkraft, der Restmagnetflußdichte und der Schichtdicke der beiden Schichten der Magnetschicht einzuhalten.

Die Werte der spezifischen Oberflächenverteilung des Metallpulvers in den einzelnen Schichten werden vorzugsweise nach dem BET-Adsorptionsverfahren ermittelt.

Zwischen den Werten für die Koerzitivkraft H_c1 (untere Magnetschicht) und H_c2 (obere Magnetschicht) gilt vorzugsweise die Beziehung H_c1 H_c2.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittdarstellung eines herkömmlichen Magnetaufzeichnungsmediums,

Fig. 2 eine Querschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmediums,

Fig. 3 eine Tabelle mit den Merkmalen und Eigenschaften diverser Einschicht-Magnetaufzeichnungsmedien,

Fig. 4 eine Tabelle mit den Merkmalen und Eigenschaften diverser Beispiele erfindungsgemäßer Doppelschicht-Magnetaufzeichnungsmedien, und

Fig. 5 und 6 Tabellen zu den Eigenschaften erfindungsgemäßer Doppelschicht-Magnetaufzeichnungsmedien, wenn die obere Schicht (Fig. 5) oder die untere Schicht (Fig. 6) unterschiedlich dick ausgebildet ist.

Nach Durchführung zahlreicher Versuche und Studien sind die Erfinder zu der Erkenntnis gelangt, daß durch Anordnung ferromagnetischer Magnetpulver (incl. Legierungen) mit einer hohen spezifischen Oberflächenverteilung im Oberflächenbereich des Aufzeichnungsmediums der Vormagnetisierungs-Rauschpegel geringer wird, und daß ferner durch eine Anordnung ferromagnetischer Magnetpulver (incl. Legierungen) mit einer geringen spezifischen Oberflächenverteilung im inneren Bereich der Magnetschicht, d. h. in einer unterhalb der Mitte in Richtung der Dicke des Mediums liegenden unteren Schicht, ein über das gesamte Frequenzband hinweg starkes Wiedergabesignal erzielbar ist.

Als Ergebnis dieser Erkenntnisse besitzt das erfindungsgemäße Magnetaufzeichnungsmedium eine magnetische Doppelschicht, und in jeder seiner beiden Schichten sind ganz bestimmte Oberflächenverteilungsdichten, Koerzitivkräfte H_c, Restmagnetflußdichten Br und Schichtdicke-Werte eingehalten worden, um als Ziel der Erfindung bei hohem Wiedergabesignalpegel einen niedrigen Vormagnetisierungs-Rauschpegel zu erzielen.

Nachstehend werden mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmediums erläutert.

Beispiel 1

Kristallines ferromagnetisches Eisenpulver mit einer spezifischen Oberflächenverteilung von 30 m²/g und einer Koerzitivkraft von 103 450 A/m
300 Gew.-Teile
Thermoplastisches Polyurethan	25 Gew.-Teile
Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalcohol-Copolymer	25 Gew.-Teile
Oleinsäure	6 Gew.-Teile
Methyl-Äthyl-Keton	440 Gew.-Teile
Cyclohexanon	440 Gew.-Teile

Nachdem diese Bestandteile in eine Kugelmühle gegeben und einer 24 Stdn. dauernden Dispersionsdurchmischung unterzogen worden sind, werden 20 Gew.-Teile einer Polyisocianat-Verbindung zugesetzt und die Mischung im Verlauf einer zweistündigen gut verteilenden Dispersionsdurchmischung zu einem nachstehend mit "A" bezeichneten magnetischen Schichtauftrag verarbeitet.

Beispiel 2

Bei sonst gleichen Bestandteilen und Verarbeitungsschritten wie bei Beispiel 1 wird - davon abweichend - ferromagnetisches Metallpulver mit einer spezifischen Oberflächenverteilung von 40 m²/g und einer Koerzitivkraft von 103 450 A/m verwendet. Das ergibt einen magnetischen Schichtauftrag B.

Beispiel 3

Bei sonst gleichen Bestandteilen und Verarbeitungsschritten wie bei Beispiel 1 werden - davon abweichend - ferromagnetische Metallpulver mit einer spez. Oberflächenverteilung von 60 m²/g sowie Koerzitivkraft-Werten von 103 450 A/m, 127 324 A/m und 167 112 A/m verwendet. Das ergibt jeweils einen magnetischen Schichtauftrag C, D bzw. E.

Beispiel 4

Bei sonst gleichen Bestandteilen und Verarbeitungsschritten wie bei Beispiel 1 werden - davon abweichend - ferromagnetische Metallpulver mit einer spez. Oberflächenverteilung von 90 m²/g sowie Koerzitivkraft-Werten von 103 450 A/m, 127 324 A/m und 166 112 A/m verwendet. Das ergibt jeweils einen magnetischen Schichtauftrag F, G bzw. H.

Beispiel 5

Kristallines ferromagnetisches Eisenpulver mit einer spezif. Oberflächenverteilung von 30 m²/g und einer Koerzitivkraft von 103 450 A/m
30 Gew.-Teile
Thermoplastisches Polyurethan	15 Gew.-Teile
Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymer	15 Gew.-Teile
Oleinsäure	6 Gew.-Teile
Methyl-Äthyl-Keton	250 Gew.-Teile
Cyclohexanon	250 Gew.-Teile

Diese Bestandteile werden vereinigt und in gleicher Weise wie in Beispiel 1 verarbeitet. Das ergibt einen magnetischen Schichtauftrag I.

Beispiel 6

Kristallines ferromagnetisches Eisenpulver mit einer spez. Oberflächenverteilung von 30 m²/g und einer Koerzitivkraft von 103 450 A/m
300 Gew.-Teile
Thermoplastisches Polyurethan	10 Gew.-Teile
Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymer	10 Gew.-Teile
Oleinsäure	6 Gew.-Teile
Methyl-Äthyl-Keton	240 Gew.-Teile
Cyclohexanon	240 Gew.-Teile

Diese Bestandteile werden vereinigt und in gleicher Weise wie in Beispiel 1 verarbeitet. Das ergibt einen magnetischen Schichtauftrag J.

Zur Gewinnung der vorstehend angegebenen ferromagnetischen Metallpulver können zum Beispiel α-FeOOH (Goethit-)Pulver mit unterschiedlichen Kristallverhältnissen und Korngrößen einer Dehydrierung und anschließender Reduktion in einer Wasserstoffatmosphäre unterzogen werden. Da die so gewonnenen Metallpulver die Formen und Korngrößen ihrer Ausgangsmaterialien behalten, müssen die Ausgangsmaterialien entsprechend ausgewählt werden. Falls erwünscht, können ohne weiteres noch andere Metalle wie Co, Ni u. dgl. zugesetzt werden.

Die Einhaltung der in den vorstehenden Beispielen genannten spezif. Oberflächenverteilungswerte der ferromagnetischen Metallpulver kann z. B. mit Hilfe der BET-Adsorptionsmethode gemessen werden.

In der nachstehenden Tabelle sind bestimmte Eigenschaften der magnetischen Schichtaufträge A bis J zusammengestellt. In der mit P/B bezeichneten Spalte ist das Gewichtsverhältnis zwischen Metallpulver P und Binder B angegeben:

Zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungsmediums 3 gemäß Fig. 1, das auch eine dem Stand der Technik entsprechende Ausführung sein kann, wird auf ein beispielsweise als 12 µm dicker Polyäthylen-Terephthalat-Film ausgebildetes nicht-magnetisches Substrat 1 eine der oben angegebenen magnetischen Schichtauftrag- Arten A bis J aufgetragen, in einem Magnetfeld ausgerichtet bzw. orientiert, getrocknet und dann mittels Hochkalandrierung zu einer Einfachmagnetschicht 2 auf dem Substrat formiert.

Zur Herstellung des in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels wird zuerst auf dem nicht-magnetischen Substrat 1 durch Aufbringen und Verarbeiten nach vorstehender Erläuterung einer der magnetischen Schichtauftrag-Arten A bis J eine erste Magnetschicht 4 formiert und ausgehärtet. Dann wird in einem ähnlichen Prozeß auf diese erste Magnetschicht 4 ein unterschiedlicher magnetischer Schichtauftrag aufgebracht, und in eine zweite Magnetschicht 5 verwandelt. Das Ergebnis ist ein erfindungsgemäßes Doppelmagnetschicht-Aufzeichnungsmedium.

In einer Versuchsreihe wurden als magnetische Eigenschaften die Restmagnetflußdichte Br in Tesla unter einem externen Magnetfeld von 477 462 A/m und die Koerzitivkraft in A/m unter einem externen Magnetfeld von 477 462 A/m, ferner der maximale Ausgangssignalpegel bei Wiedergabe in dB, der Rauschpegel der Vormagnetisierung in dB u. dgl. gemessen.

An dieser Versuchsreihe waren 22 Ausführungsbeispiele von Magnetaufzeichnungsmedien 3 mit Einfachmagnetschicht 2 (Ergebnisse in der Tabelle von Fig. 3) und 28 Ausführungsbeispiele von Magnetaufzeichnungsmedien 6 mit Doppelmagnetschicht 4 + 5 (Ergebnisse in den Tabellen von Fig. 4, 5 und 6) beteiligt. Die Beispiele 18 bis 22 in Fig. 5 haben jeweils eine obere Magnetschicht 5 mit unterschiedlicher Dicke t₂, und die Beispiele 23 bis 28 in Fig. 6 statt dessen eine untere Magnetschicht 4 mit unterschiedlicher Dicke t₁. Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen wurde das Magnetaufzeichnungsmedium in Form eines für Tonwiedergabezwecke vorgesehenen Magnetbands von 1/8 Zoll Breite vorbereitet.

Bei allen Versuchen wurde der maximale Ausgangssignalpegel bei 315 Hz und bei 10 kHz gemessen. Die 315-Hz-Werte entsprechen einem 315-Hz-Aufzeichnungssignal mit 3% Verzerrung in der dritten Harmonischen, das mit einem im Sättigungsbereich veränderten Eingangspegel aufgezeichnet wurde. Der 10-Hz-Wert gilt für maximale Sättigung am Ausgang. Der Rauschpegel der Vormagnetisierung wurde während der Betriebsart Aufzeichnung unter Einspeisung eines Standard-Vormagnetisierungsstroms ohne Signaleingang über ein IEC-A-Rauschfilter am Wiedergabeausgang gemessen.

Alle Messungen erfolgten bei einer Bandgeschwindigkeit von 4,8 cm/s. Die Ausgangssignalwerte für 315 Hz und 10 kHz und Rauschpegelwerte sind Relativwerte in dB und auf das Einfachschicht-Beispiel 5 in Tabelle Fig. 3 als Bezugswert (0 dB) bezogen.

Aus den Tabellen in Fig. 3 bis 6 ist ersichtlich, daß insbesondere diejenigen Ausführungen des erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmediums 6 mit Doppelmagnetschicht, bei denen die spezif. Oberflächenverteilungswerte in der oberen Magnetschicht 5 größer als in der unteren Magnetschicht 4 gewählt sind, im Vergleich zu dem Magnetaufzeichnungsmedium 3 mit einfacher Magnetschicht einen niedrigen Vormagnetisierungs-Rauschpegel haben und daneben einen hohen Wiedergabe-Ausgangspegel über den gesamten Frequenzbereich, durchgehend von den tiefen bis zu hohen Frequenzen, liefern.

Bei der Realisierung des Erfindungsgedankens sollen folgende Werte bzw. Wertebereiche eingehalten werden:
Spezif. Oberflächenverteilung des ferromagnetischen Metallpulvers in der unteren Magnetschicht 4 vorzugsweise im Bereich von 20 bis 40 m²/g, um ein möglichst großes Wiedergabesignal im unteren Frequenzbereich zu erzielen.
Spezif. Oberflächenverteilung des ferromagnetischen Metallpulvers in der oberen Magnetschicht 5 vorzugsweise im Bereich von 40 bis 150 m²/g, um das Vormagnetisierungsrauschen möglichst klein zu halten.
Dicke t₁ der unteren Magnetschicht 4 vorzugsweise nicht kleiner als 2,0 µm, weil darunter die Wiedergabe der unteren Frequenzen unterdrückt wird, aber nicht größer als 6,0 µm, um nicht die unteren Frequenzen bei der Wiedergabe zu bevorzugen.
Dicke t₂ der oberen Magnetschicht 5 vorzugsweise nicht kleiner als 0,1 µm, weil sonst das Vormagnetisierungsrauschen nicht unterdrückt werden kann, aber nicht größer als 2,0 µm, um nicht die Wiedergabe der unteren Frequenzen zu reduzieren.

Bei der unteren Magnetschicht 4 sollten die Werte für die Koerzitivkraft H_c1 in den Bereich von 63 662 bis 119 366 A/m, und für die Restmagnetflußdichte B_r1, damit keine Unterdrückung des unteren Frequenzbandes erfolgt, in den Bereich zwischen 0,3 und 0,5, vorzugsweise zwischen 0,35 und 0,5 Tesla gelegt werden.

Bei der oberen Magnetschicht 5 werden vorzugsweise die Werte für die Koerzitivkraft H_c2, um die oberen Frequenzen nicht zu bevorzugen, in dem Bereich zwischen 79 577 bis 198 943 A/m und dabei wiederum möglichst gleich oder größer als der Wert von H_c1 der Schicht 4 gewählt, und der Wert für die Restmagnetflußdichte B_r2 soll zwischen 0,2 und 0,3 Tesla liegen.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmediums 6 gemäß Fig. 2 wird, unter Berücksichtigung der Meßergebnisse in den Tabellen von Fig. 4 bis 6, zuerst auf dem nicht-magnetischen Substrat 1 die untere Magnetschicht 4 in einer mehr als 2 µm betragenden Schichtdicke aufgetragen, und auf die fertige Magnetschicht 4 wird anschließend die obere Magnetschicht 5 mit einer zwischen 0,1 µm und 2,0 µm gewählten Schichtdicke aufgebracht. Dabei werden die Werte für die spezif. Oberflächenverteilung der Metallpulver in den Schichten, für die Koerzitivkraft und die Restmagnetflußdichte in der Magnetschicht 4 und 5 innerhalb der u. a. im vorhergehenden Absatz der Beschreibung und im Patentanspruch 1 angegebenen Werte-Bereiche gewählt und überwacht. Für das Verhältnis der Koerzitivkraft- Werte in den beiden Magnetschichten gilt die Beziehung H_c1 ≦ H_c2.

Claims

1. Magnetaufzeichnungsmedium mit einem auf einem nicht-magnetischen Substrat, einer auf dem Substrat gebildeten unteren, vorwiegend aus magnetisierbarem Pulver und Binder zusammengesetzten unteren Magnetschicht, sowie einer dem gegenüber vorzugsweise dünneren, aus den selben Bestandteilen bestehenden, auf der unteren Magnetschicht aufgebrachten oberen Magnetschicht, dadurch gekennzeichnet, daß

- als magnetisierbares Pulver ferromagnetisches Metallpulver verwendet ist, und daß
- innerhalb der beiden übereinanderliegenden Magnetschichten jeweils folgende Werte eingehalten sind:
- - eine spezifische Oberflächenverteilung des in der betreffenden Schicht enthaltenen ferromagnetischen Metallpulvers von 20 bis 40 m²/g (untere Magnetschicht 4) bzw. 40 bis 150 m²/g (obere Magnetschicht 5),
- - eine Koerzitivkraft H_c1 von 63 662 bis 119 366 A/m (untere Magnetschicht 4) bzw. H_c2 von 79 577 bis 198 943 A/m (obere Magnetschicht 5),
- - eine Restmagnetflußdichte B_r1 von 0,3 bis 0,5 Tesla (untere Magnetschicht 4) bzw. B_r2 von 0,2 bis 0,3 Tesla (obere Magnetschicht 5), und
- - eine Schichtdicke von t₁ von <2 µm (untere Magnetschicht 4) bzw. t₂ von 0,1 bis 2 µm (obere Magnetschicht 5),

wobei die spezifische Oberflächenverteilung des Metallpulvers in den einzelnen Magnetschichten nach dem BET-Adsorptionsverfahren ermittelt wurde.

2. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Koerzitivkraft- Werten beider Magnetschichten (4, 5) die Beziehung H_c1 ≦ H_c2 gilt.