DE3328594A1

DE3328594A1 - Magnetaufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE3328594A1
Application number: DE19833328594
Authority: DE
Inventors: Ikuo Mito Ibaraki Matsumoto
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1982-08-09
Filing date: 1983-08-08
Publication date: 1984-02-09
Also published as: US4515856A; JPS5928232A; DE3328594C2; JPS6222176B2

Description

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HeLLMANN - UlRAMS - OTRUIF . Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne 3328594 Dipl.-Ing. R Grupe

Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 202403 - 3 - 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München

8. August 1983 DE 3222 / case G4-8318-GK

Victor Company of Japan, Limited Yokohama / Japan

Magnetaufzeichnungsmaterial

Die Erfindung betrifft Magnetaufzeichnungsmaterialien, die verbesserte magnetische Eigenschaften, eine hervorragende Abriebfestigkeit und eine ausgezeichnete Ablaufstabilität haben.

Magnetaufzeichnungsmaterialien wie z. B. Magnetbänder sollten nicht nur gute elektromagnetische Wandlereigenschaften haben, sondern auch eine gute AblaufStabilität und eine gute Beibehaltung ihrer Form zeigen, wenn sie aufgewickelt werden. Magnetbänder sollten insbesondere in dem Fall, daß sie in Videobandaufzeichnungsgeräten verwendet werden, eine niedrige Durchlässigkeit für Licht mit einer Wellenlänge von 800,0 bis 900,0 nm haben, weil die meisten vorhandenen Videobandaufzeichnungsgeräte als Meßfühler für die Ermittlung des Bandendes einen Fotosensor enthalten.
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B/13

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Bayer. Vereinsbank (München) Kto. 508 941 Postscheck (München) KIo. 670-43-804

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Es ist bekannt, daß die Magnetschicht eines Magnetbandes im allgemeinen aus einem magnetischen Pulver und einem Bindemittel besteht. Zu der Mischung aus einem magnetischen Pulver und einem Bindemittel werden verschiedene Zusatzstoffe zugegeben, um charakteristische Eigenschaften der Magnetschicht wie z. B. die Abriebfestigkeit, die AblaufStabilität und die Lichtdurchlässigkeit zu verbessern. Beispielsweise werden grenzflächenaktive Stoffe oder wird Ruß, der als Antistatikmittel dient, verwendet, um die elektrische Oberflächenleitfähigkeit der Magnetschicht zu vermindern. Magnetaufzeichnungsmaterialien, deren Magnetschicht grenzflächenaktive Stoffe enthält, sind nicht vorteilhaft, weil ihre Oberflächenleitfähigkeit in hohem Maße von der Umgebungsfeuchtigkeit abhängt. Außerdem sind grenzflächenaktive Stoffe bezüglich der Verbesserung der Lichtabschirmeigenschaften nicht wirksam. Andererseits werden niedermolekulare Zusatzstoffe bei Magnetaufzeichnungsmaterialien, deren Magnetschicht Ruß enthält, durch den Ruß adsorbiert, wenn der Ruß zur Verminderung der Lichtdurchlässigkeit in großen Mengen verwendet wird. Dies führt zu Nachteilen wie z. B. der Verschlechterung der elektromagnetischen Eigenschaften, der Abriebfestigkeit und der Ablaufeigenschaften der Aufzeichnungsmaterialien.

Der Ruß zeigt erst dann seine Wirkung, wenn er in relativ großen Mengen verwendet wird, so daß ausgezeichnete elektromagnetische Eigenschaften, eine hervorragende Abriebfestigkeit und ausgezeichnete Ablaufeigenschaften nicht erwartet werden können, wenn Ruß und ein grenz-

^ou flächenaktiver Stoff in Kombination eingesetzt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Magnetaufzeichnungsmaterialien zur Verfügung zu stellen, die eine verbesserte Abriebfestigkeit und verbesserte Ablaufeigenschaften ^oa haben und eine in ausreichendem Maße verminderte Licht-

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durchlässigkeit oder gute Lichtabschirmeigenschaften zeigen.

Durch die Erfindung sollen auch Magnetaufzeichnungsmaterialien zur Verfugung gestellt werden, die in einer Magnetaufzeichnungsschicht Titanmonoxid und Ruß in relativ geringen Mengen in Form von Pulvern enthalten, wodurch die Packungsdichte eines magnetischen Pulvers erhöht werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Magnetaufzeichnungsmaterial besteht in üblicher Weise aus einem Träger und einer auf mindestens einer Seite des Trägers gebildeten Magnetaufzeichnungsschicht. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetaufzeichnungsschicht aus einer Dispersion einer Mischung eines magnetischen Pulvers, eines Titanmonoxidpulvers und eines Rußpulvers in einem als Bindemittel wirkenden Harz hergestellt ist.

Die Erfindung und deren bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend näher erläutert.

Die erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmaterialien weisen- eine auf mindestens einer Seite eines Trägers gebildete Magnetaufzeichnungsschicht auf. Die Magnetschicht kann in Abhängigkeit von dem Typ des Aufzeichnungsmaterials auf einer Seite oder auf einander gegenüberliegenden Seiten des Trägers gebildet werden. Die Magnetaufzeichnungsschicht wird aus einem magnetischen

^uw Pulver und einer Mischung eines TiO-PuIvers und eines Rußpulvers, die alle in einem als Bindemittel wirkenden Harz vollständig dispergiert sind, hergestellt.

Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmaterials können alle bekannten magnetischen Materialien eingesetzt werden. Zu Beispielen für die

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magnetischen Materialien gehören ferromagnetische Eisenoxidmaterialien wie z. B. -/-Fe₃O₃ und Fe₃O₄ unter Zugabe oder ohne Zugabe anderer Metalle wie z. B. Co, Ni und Mn, ferromagnetische Metalle wie z. B. Fe, Co und Ni und Legierungen davon wie z. B. Fe-Co, Fe-Ni, Co-Ni und Fe-Co-Ni unter Zugabe oder ohne Zugabe von anderen Metallen wie z. B. Al, Cr, Mn, Cu und Zn. Außerdem können auch andere ferromagnetische Materialien wie z. B. CrOp mit anderen Metallen wie z. B. Al, Fe, Cu und Sn oder ohne andere Metalle verwendet werden.. Diese ferromagnetischen Materialien werden in Form von Teilchen oder eines Pulvers mit einer mittleren Größe von 0,05 bis 5 pm eingesetzt.

¹^ Es ist in der Praxis der Erfindung wesentlich, daß das magnetische Pulver in Kombination mit einer Mischung von TiO-PuIver und Rußpulver verwendet wird. TiO wird im allgemeinen in Form von schwarzen kubischen Kristallen mit einer Dichte von 4,0 bis 4,9, einem pH-Wert von

²^ etwa 7,0 + 1,0 und einem spezifischen elektrischen

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Widerstand von 10 SI· cm erhalten. TiO wird in Form eines Pulvers oder von Teilchen mit einer mittleren Größe von 0,01 bis 5 pm und vorzugsweise von 0,015 bis 0;2 pm verwendet und wird in einer Menge von etwa 0,1 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 3 bis 10 Gew.-%, auf das Gewicht des verwendeten magnetischen Pulvers oder der verwendeten magnetischen Teilchen bezogen, eingesetzt. Größere Größen sind unerwünscht,.

weil damit Magnetköpfe und Metallteile einer Aufzeich-

nungs- und Wiedergabevorrichtung in unvorteilhafter Weise abgerieben werden. Bei geringeren Größen besteht eine Neigung zur Verschlechterung der Standbildwiedergabeeigenschaften.

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Das Rußpulver hat im allgemeinen eine mittlere Größe von 10 bis 50 nm. Wenn die mittlere Größe des Rußpulvers innerhalb dieses Bereichs liegt, werden die Abriebfestigkeit, die Ablaufeigenschaften und die elektromagnetischen Eigenschaften verbessert und wird die Lichtdurchlässigkeit wirksam herabgesetzt, wenn dieses Rußpulver in Kombination mit dem TiO-Pulver, dessen mittlere Größe in dem vorstehend definierten Bereich liegt, verwendet wird. Der für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignete ¹^ Ruß kann aus irgendwelchen Quellen erhalten werden und ist nicht auf einen bestimmten Rußtyp eingeschränkt. Die auf das verwendete magnetische Pulver bezogene Rußmenge liegt in dem Bereich von etwa 1 bis 10 Gew.-%

und vorzugsweise von etwa 1 bis 5 Gew.-%.
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Sowohl bei TiO als auch bei Ruß zeigt sich, daß die Wirkung der Zugabe dieser Bestandteile gering ist, wenn die verwendeten Mengen geringer sind als die vorstehend definierten Mengen. Andererseits sind Mengen, ^w die die vorstehend definierten Mengen überschreiten, nachteilig, weil die elektromagnetischen Eigenschaften des erhaltenen Aufzeichnungsmaterials schlecht werden.

Magnetische Teilchen und eine Mischung von TiO-Pulver und Rußpulver werden in einem Bindemittel, das in einem Lösungsmittel gelöst ist, dispergiert. Die erhaltene Dispersion wird auf einen Träger aufgebracht, und dann wird in üblicher Weise getrocknet, kalandriert und ausgehärtet, wodurch auf dem Träger eine Magnetaufzeich-

nungsschicht gebildet wird.

Geeignete Bindemittel sind die bekannten thermoplastischen Harze und wärmehärtbaren Harze und Mischungen

davon. Zu typischen Beispielen für die thermoplastischen 35

Harze gehören Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolyrnere,

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Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymere, Acrylester/ Styrol-Copolymere, Methacrylester/Styrol-Copolymere, Acrylester/Vinyli denchlori d-Copolymere , Methacryle.ster/ Vinylidenchlorid-Copolymere, Urethanelastomere, Cellulosederivate, Vinylchlorid/Vinylacetat/Vinylalkohol-Terpolymere und verschiedene andere Kunstharze. Zu Beispielen für die wärmehärtbaren Harze gehören Phenolharze, Epoxyharze, härtbare Polyurethanharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Alkydharze, Siliconharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze und Mischungen von Isocyanaten und Polyolen. Diese als Bindemittel wirkenden Harze können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Typische Lösungsmittel für diese Bindemittel sind aromatische Verbindungen wie z. B. Xylol und Toluol, Ketone wie z. B. Methylethylketon und Methylisobutylketon und Mischungen davon.

Die Dispersion der magnetischen Teilchen, des TiO-PuIvers und des Rußpulvers in einem Harz kann ferner bekannte Zusatzstoffe wie z. B. Dispergiermittel, Schmiermittel, Schleifmittel und antistatische Mittel enthalten. Diese Zusatzstoffe sind bekannt und sind für den Zweck der Erfindung nicht notwendigerweise wesentlich, weshalb sie nicht näher erläutert werden.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmaterials werden vorbestimmte Mengen von magnetischen Teilchen, TiO-PuIver und Rußpulver zusammen mit geeigneten Zusatzstoffen in einem Bindemittel und einem Lösungsmittel dispergiert, indem sie z. B. in üblicher Weise gemahlen werden. Die erhaltene Dispersion wird dann auf mindestens eine Seite eines nichtmagnetischen Trägers aufgetragen. Die erhaltene Beschichtung wird dann getrocknet, kalandriert und unter Bedingungen, die von dem Typ des verwendeten Bindemittels abhängen,

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ausgehärtet. Das Auftragen kann nach irgendwelchen bekannten Verfahren durchgeführt werden. Die erhaltene Aufzeichnungsschicht hat nach dem Kalandrieren im allgemeinen eine Dicke von 0,5 bis 12 μτη. Es ist zu beachten, daß die verwendeten TiO- und Rußteilchen mittlere Größen haben sollten, die unter der Voraussetzung, daß sie die Dicke der am Ende erhaltenen Magnetschicht vorzugsweise nicht überschreiten, innerhalb der definierten Bereiche liegen. Es sollte auch beachtet werden, daß magnetische Teilchen im allgemeinen in einer Menge von 200 bis 800 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile eines Bindemittels eingesetzt werden. Die Menge der magnetischen Teilchen kann in Abhängigkeit von dem Typ des Aufzeichnungsmaterials mehr oder weniger stark variieren.

Zu Trägern, die für das erfindungsgemäße Magnetaufzeichnungsmaterial geeignet sind, gehören Filme, Folien oder Platten aus verschiedenen Materialien, wozu beispielsweise Kunstharze oder halbsynthetische Harze wie z. B. Polyester, Polyolefine und Cellulosederivate, Metalle wie z. B. Aluminium und Kupfer und Gläser oder keramische Stoffe gehören.

Die Erfindung wird nachstehend durch Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

100 Gew.-Teile Co-haltiges -^-Fe^O , 10 Gew.-Teile eines Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymers, 10 Gew.-Teile eines Polyurethanharzes, 2 Gewichtsteile eines Schmiermittels, 5 Gew.-Teile Titanmonoxidteilchen mit einer mittleren Größe von 0,2 pm, 1 Gew.-Teil Rußteilchen

mit einer mittleren Größe von 30 nm und 250 Gew.-Teile einer Lösungsmittelmischung aus Methylethylketon, Toluol

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und Methylisobutylketon wurden in eine Sandmühle gebracht und darin dispergiert. Zu der Dispersion wurde ein Isocyanat-Härtungsmittel zugegeben, worauf gleichmäßig vermischt und zur Entfernung von Fremdkörpern aus der Dispersion gefiltert wurde. Diese Dispersion wurde einer Beschichtungsvorrichtung zugeführt und auf eine Polyesterfolie aufgebracht. Die aufgebrachte Dispersion wurde getrocknet, zum Glätten der Oberfläche kalandriert, 24 h lang auf etwa 55 C erhitzt und unter Bildung von 12,7 mm breiten Magnetbändern für Videoaufzeichnungszwecke aufgeschnitten bzw. zerschnitten. Die Aufzeichnungsschicht hatte nach dem Kalandrieren eine Dicke von 5 pm.

Beispiel 2

Die allgemeine Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde unter Einsatz von 3 Gew.-Teilen Titanmonoxid und 1 Gew.-Teil Ruß, die jeweils die gleiche mittlere Größe, die in Beispiel 1 angewandt wurde, hatten, wiederholt, wobei Magnetbänder erhalten wurden.

Beispiel 3

Die allgemeine Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde unter Einsatz von 3 Gew.-Teilen Titanoxidteilchen mit einer mittleren Größe von 0,05 pm und 1 Gew.-Teil Rußteilchen, die die gleiche mittlere Größe wie die in Beispiel 1 verwendeten Rußteilchen hatten, wiederholt,

^O wobei Magnetbänder erhalten wurden.

Vergleichsbeispiel 1

Die allgemeine Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde

wiederholt, wobei jedoch kein Titanmonoxid verwendet

wurde, während 6 Gew.-Teile Ruß verwendet wurden, wobei Magnetbänder erhalten wurden.

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Vergleichsbeispiel 2

Die allgemeine Verfahrensweise von Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei jedoch kein Ruß verwendet wurde, während 4 Gew.-Teile der Titanmonoxidteilchen verwendet wurden, wobei Magnetbänder erhalten wurden.

Vergleichsbeispiel 3

Die allgemeine Verfahrensweise von Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei jedoch kein Ruß verwendet wurde, während 4 Gew.-Teile des Titanmonoxids verwendet wurden, wobei Magnetbänder erhalten wurden.

Bei den in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen Magnetbändern wurde der Oberflächenwiderstand gemessen. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß die Magnetbänder der Beispiele 1 bis 3 einen Oberflächenwiderstand in der Größenordnung von 10 Sl hatten, während der Oberflächenwiderstand bei den Magnetbändern der Vergleichsbeispiele 1 bis

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3 in der Größenordnung von 10 bis 10 _uQ,lag. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß Kombinationen von Titanmonoxid- und Rußteilchen hinsichtlich der Verminderung des Oberflächenwiderstandes wirksam sind und infolgedessen eine antistatische Wirkung haben. Wenn die erfindungsgemäßen Magnetbänder wiederholt ablaufen gelassen wurden, hatten die aufgewickelten Bänder eine bessere

Form bzw. Gestalt als die Bänder der Vergleichsbeispiele. 30

Ferner zeigt die Messung der Lichtdurchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 800 nm, daß die Lichtdurchlässigkeit bei den Magnetbändern der Beispiele 1 bis 3 in dem Bereich von 0,001 bis 0,005 % liegt, während sie bei den Magnetbändern der Vergleichsbeispiele 1 bis

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3 etwa 0,01 % beträgt. Die Lichtdurchlässigkeit der erfindungsgemäßen Bänder ist demgemäß viel niedriger als die Lichtdurchlässigkeit der Magnetbänder der- Vergleichsbeispiele. Wenn die erfindungsgemäßen Bänder in einer Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, in der das Bandende durch einen Fotosensor ermittelt wird, verwendet werden, kann kaum eine Funktionsstörung des Meßfühlers für die Ermittlung des Bandendes stattfinden.

Ferner wurden alle Magnetbänder der Beispiele und Vergleichsbeispiele mit einer umlaufenden Walze in Berührung gebracht und unter dieser Berührung wiederholt einige hundert Male ablaufen gelassen. Der Bewegungs-Reibungskoeffizient jedes Bandes wurde nach oder vor der Ablaufprüfung gemessen. Diese Messung zeigt, daß sich der Bewegungs-Reibungskoeffizient bei den Magnetbändern der Beispiele 1 bis 3 von etwa 0,24 auf etwa 0,3 und bei den Magnetbändern der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 von etwa 0,25 auf etwa 0,4 ändert. Daraus ist ersichtlich, daß Kombinationen von Titanmonoxid und Ruß hinsichtlich der Verbesserung der Abriebfestigkeit von Magnetbändern wirksam sind.

Bei jedem der Magnetbänder der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels 1 wurde das Signal/Rausch-Verhältnis unter Anwendung eines Lurninanzsignals oder Video-Y-Signals gemessen, wobei das Ergebnis erhalten wurde, daß dieses Verhältnis bei allen erfindungsgemäßen Bändern um etwa 0,5 höher war als bei dem Magnetband des Vergleichsbeispiels 1.

Beispiel 4

³^ Die allgemeine Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde unter Einsatz von Rußteilchen mit verschiedener mittlerer

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Größe, die in dem Bereich von 1 bis 70 nm lag, wiederholt, wobei Magnetbänder erhalten wurden.

Bei diesen Bändern wurden der Oberflächenwiderstand, der Bewegungs-Reibungskoeffizient und die Lichtdurchlässigkeit gemessen. Als Ergebnis wurde gefunden, daß der Oberflächenwiderstand bei einer mittleren Größe

7 unter 10 nm in der Größenordnung von 10 Si, bei einer mittleren Größe von 10 bis 50 nm in der Größenordnung

von 10 Si und bei einer 50 nm überschreitenden mittleren

Größe in der Größenordnung von 10 SX lag. Der Bewegungs-Reibungskoeffizient lag in dem Bereich über 0,5, wenn die mittlere Größe weniger als 10 nm betrug, in dem Bereich von 0,3 bis 0,5, wenn die mittlere Größe 10 bis 50 nm betrug, und in dem Bereich unter 0,3, wenn die mittlere Größe über 50 nm lag. Die Lichtdurchlässigkeit lag über 0,04» wenn die mittlere Größe weniger als 10 nm betrug, in dem Bereich von 0,02 bis 0,04, wenn die mittlere Größe 10 bis 50 nm betrug, und in dem Bereich unter 0,02, wenn die mittlere Größe 50 nm überschritt. Aus den vorstehenden Ergebnissen wurde ermittelt, daß die Rußteilchen vorzugsweise eine mittlere Größe von 10 bis 50 nm haben sollten, jedoch können· Rußteilchen mit einer größeren oder geringeren

²^ Größe eingesetzt werden.

Obwohl in den vorstehenden Beispielen Magnetaufzeichnungsbänder beschrieben wurden, können Kombinationen von Titanmonoxid- und Rußteilchen auf alle anderen

Magnetaufzeichnungsmaterialien wie z. B. Magnetscheiben und Magnetkarten angewandt werden.

Claims

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Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20 24 OC 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89-537377 cable: Germaniapatent München

8. August 1983 DE 3222 / case G4-8318-GK

Patentansprüche

(I ·) Magnetaufzeichnungsmaterial, bestehend aus einem Träger und einer auf mindestens einer Seite des Trägers gebildeten Magnetaufzeichnungsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetaufzeichnungsschicht aus einer Dispersion von magnetischen Teilchen und einer Mischung von etwa 0,1 bis 20 Gew.-% eines Titanmonoxidpulvers und etwa 1 bis 10 Gew.-% eines Rußpulvers, wobei die Anteile beider Pulver auf die magnetischen Teilchen bezogen sind, in einem als Bindemittel wirkenden Harz hergestellt ist.
2. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Magnetaufzeichnungsschicht auf einer Seite des Trägers befindet.
3. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Magnetaufzeichnungsschicht auf jeder Seite des Trägers befindet.
4. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die magnetischen Teilchen bezogenen Mengen des Titanmonoxidpulvers und

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1 des Rußpulvers in dem Bereich von etwa 3 bis 10 Gew.-% bzw. von etwa 1 bis 5 Gew.-% liegen.
5. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, 5 dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Größe des Titanmonoxidpulvers und des Rußpulvers 0,01 bis 5 pm bzw. 13 bis 50 nm beträgt.