DE3347466C2 - Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials mit einem nichtmagneti­ schen, streifenförmigen Träger, auf welchem eine magnetische Schicht ausgebildet wird.

Ein solches Verfahren ist bereits aus der DE-OS 28 41 426 bekannt.

Bei diesem bekannten Verfahren zum Herstellen eines magneti­ schen Aufzeichnungsmaterials werden auf einem Trägermaterial ferromagnetische, feine Pulverteilchen magnetisch ausgerich­ tet, indem ein mit einer magnetischen Schicht versehenes Trägermaterial zwischen Magnetpaaren hindurchlaufen läßt, die jeweils aus zwei Magneten mit Nordpolen und Südpolen an den gegenüberliegenden Enden bestehen. Mit Hilfe des bekann­ ten Verfahrens werden planmäßig nichtmagnetische Feldberei­ che im Aufzeichnungsmaterial hervorgerufen.

Ferner ist aus der DE 31 17 670 A1 ein Verfahren zur Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsschichten für scheibenförmige Aufzeichnungsträger bekannt, bei welchem eine nicht getrocknete, magnetische Schicht der Einwirkung eines rotierenden Stabmagneten unterworfen wird, um auf diese Weise eine Isotropie in der noch flüssigen, magnetischen Schicht auszubilden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufnahmemediums durch Be­ schichten eines nicht-magnetischen, streifenförmigen Trägers mit einer magnetischen Aufnahmeschicht und ins­ besondere ein Verfahren zum Vorbereiten eines magneti­ schen Aufnahmemediums, das die Form einer Scheibe oder eines Blattes aufweist, durch stochastisches Anordnen von in der magnetischen Aufnahmeschicht enthaltenen ferromagnetischen Feinteilchen.

Im allgemeinen können magnetische Aufnahmemedien, wie beispielsweise flexible magnetische Scheiben oder ma­ gnetische Blätter hergestellt werden durch Beschichten eines nicht-magnetischen, streifenförmigen und sich kontinuierlich in Laufrichtung bewegenden Trägers (bei­ spielsweise Polyäthylenterephthalat, Zellulosetriazetat, Zellulosediazetat, Poly(Vinylidenchlorid) oder Poly­ propylen) mit einer Schicht-Zusammensetzung, die ferro­ magnetische Feinteilchen (beispielsweise γ-Fe₂O₃, Fe₃O₄, Co-dotiertes γ-Fe₂O₃, Co-dotiertes γ-Fe₃O₄ oder CrO₂), die in einer Lösungsmittel-Lösung eines Bindemittels (beispielsweise einem Vinylchlorid-Vinylazetat-Copolymeri­ sat, einem Vinylchlorid-Acrylonitril-Copolymerisat, einem Acrylsäureester-Acrylonitril-Copolymerisat, einem Acryl­ säureester-Vinylidenchlorid-Copolymerisat, einem Acryl­ säure-Copolymerisat, einem Urethanelastomer, einem Nylon-Silikon-artigen Copolymerisat, Nitrozellulose, Polyvinylchlorid, einem Vinylidenchlorid-Acrylonitril- Copolymerisat, einem Polyamidharz, Polyvinylbutyral, Zellulosederivate, einem Styrol-Butadien-Copolymerisat, einem Phenolharz, einem Epoxidharz, Polyurethan, einem Harnstoffharz, einem Melaminharz, einem Polyesterharz, einem Chlorovinyläther-Acrylsäureester-Copolymerisat, einem Mischpolymerisat aus Methacrylsäureester-Co­ polymerisat und Diisocyanat, einem Aminoharz oder einem synthetischen Kautschuk) dispergiert sind, enthält, mit­ tels eines herkömmlichen Beschichtungsverfahrens wie beispielsweise Oberseiten-Umkehrbeschichtung, Unter­ seiten-Umkehrbeschichtung, Aufstreichbeschichtung oder Gravurstreichverfahren und Trocknen der Schicht. Werden ferromagnetische Feinteilchen während der Her­ stellungsschritte des magnetischen Aufnahmemediums in einer speziellen Richtung angeordnet, so tritt bei dem magnetischen Aufnahmemedium Anisotropie auf, und des­ wegen tritt bei magnetischen Eigenschaften und bei elektromagnetischen Eigenschaften bezüglich unter­ schiedlicher Richtungen Anisotropie auf.

Wird ein magnetisches Aufnahmemedium, bei dem magneti­ sche Teilchen in der Beschichtungs- oder Laufrichtung angeordnet sind, als magnetische Scheibe benützt, so ist der Ausgangspegel des wiedergegebenen Signals in der Beschichtungsrichtung höher als in anderen Rich­ tungen, und infolgedessen ändert sich der durch Rotie­ ren magnetischer Scheiben erzeugte Ausgangssignal-Pegel in Abhängigkeit der Position der magnetischen Scheiben, auf denen das Signal aufgenommen ist. Auf dies­ es Phänomen wird unter dem Stichwort "Modulation" Be­ zug genommen. Flexible magnetische Scheiben, die durch Rotieren zum Aufnehmen und Wiedergeben verwendet wer­ den, werden daher bislang vorbereitet, indem die Orien­ tierung magnetischer Teilchen physikalisch aufgehoben wird oder indem während der Herstellung magnetischer Aufnahmebänder kein magnetisches Feld zugelassen wird, so daß sich die ferromagnetischen Feinteilchen nicht in der linearen Richtung anordnen. Doch selbst unter den vorstehenden Vorkehrungen tritt das Problem auf, daß magnetische Teilchen durch Ausrichten aufgrund des Fließens der Beschichtungs-Zusammensetzung sich in der Beschichtungsrichtung anordnen und daß sich infolge­ dessen der Ausgangspegel der wiedergegebenen Signale in Abhängigkeit von der Position der Scheiben ändert.

Um ein durch das Fließen der Beschichtungs-Zusammen­ setzung verursachtes Ausrichten zu beseitigen, das unmittelbar nach dem Beschichten verursacht wird, wird in den (ungeprüften) japanischen Patentveröffentlichun­ gen Nr. 104 206/78 und 149 607/79 vorgeschlagen, die magnetische Schicht in einem ersten, der Ausrichtung dienenden magnetischen Feld einer magnetischen Aus­ richtung in eine Richtung zu unterziehen und dann in einem zweiten, der Ausrichtung dienenden magnetischen Feld, das schwächer als das erste magnetische Feld ist, einer magnetischen Ausrichtung zu unterziehen, wobei der Ausrichtungssinn des zweiten Feldes dem des ersten Feldes entgegengesetzt ist.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung, wie sie in der obenstehenden japanischen Patentveröffentlichung vorge­ schlagen sind, kann jedoch keine stochastische Ausrich­ tung erzielt werden, da das in diesem Stand der Technik offenbarte Behandeln zur stochastischen Ausrichtung diskontinuierlich und in einer kurzen Zeitdauer durch­ geführt wird, weil bei diesem herkömmlichen Verfahren die von jedem der Ausrichtung dienenden magnetischen Feld hervorgerufenen unabhängigen magnetischen Feld­ linien und nur ein erstes und ein zweites, der Aus­ richtung dienendes magnetisches Feld verwendet werden.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wurde im Verlauf verschiedener Untersuchungen zur stochasti­ schen magnetischen Ausrichtung und zum Verlauf magneti­ scher Feldstärken entwickelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials mit stochastischer Ausrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fort­ schritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß das erfin­ dungsgemäße Verfahren zu Aufzeichnungsmaterialien führt, die wegen der stochastischen, d. h. zufallsabhängigen Orientie­ rung ihrer magnetischen Teilchen, Vorteile gegenüber her­ kömmlichen magnetischen Aufzeichnungsträgern bieten, bei de­ nen die magnetischen Teilchen in einer Vorzugsrichtung orientiert sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die magnetische Feldstärke eines ersten Magneten 0,04 bis 0,008 T und wird die magnetische Feldstärke einander benach­ barter Magnete um 0,0001 bis 0,007 T gegenüber der magneti­ schen Feldstärke des vorangehenden Magneten herabgesetzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine ebene, schematische Darstellung einer Vorrichtung zum stochastischen Ausrichten gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 eine ebene, schematische Darstellung einer her­ kömmlichen Vorrichtung zur stochastischen Aus­ richtung.

Ein nicht-magnetischer, streifenförmiger Träger 20, der sich kontinuierlich in eine Richtung bewegt, ist mit einem magnetischen Beschichtungsmaterial be­ schichtet. Wie weiter oben ausgeführt, kann jedes her­ kömmliche Beschichtungsverfahren verwendet werden, um die magnetische Schicht 21 in einer gleichmäßigen Dicke vorzusehen. Die Schicht 21 wird durch eine dem sto­ chastischen Ausrichten dienende Vorrichtung 10 hindurch­ geführt und dann zum Verdampfen des Lösungsmittels aus der magnetischen Schicht in eine (nicht dargestellte) Trocknungsvorrichtung eingeführt.

Die dem stochastischen Ausrichten dienende Vorrich­ tung 10 weist wenigstens fünf Magnete auf. Verschiedene Arten von magnetischen Werkstoffen, beispielsweise ein Magnet vom Typ Seltene Erden-Kobalt, Alnico, Barium­ ferrit usw., können verwendet werden. Jeder Magnet 1, 2, 3, 4, 5, . . ., n weist am oberen und am unteren Ende magnetische Pole auf und ist in einem vorbestimmten Abstand zum nächsten Magneten befestigt, wobei die Magnete über der Beschichtungsseite des Trägers 20 in der Bewegungsrichtung A des Trägers 20 angeordnet sind. Wie in Fig. 1 nicht dargestellt, kann die Reihe von Magneten auch unter dem Träger angeordnet sein.

Jeder Magnet 1 bis n der der stochastischen Ausrichtung dienenden Vorrichtung 10 ist wie folgt angeordnet: Je­ der der Beschichtung (oder ggf. der Rückseitenfläche der Beschichtung) zugewandte Pol der Magnete 1 bis n weist eine vom benachbarten Magneten unterschiedliche Polarität auf, d. h.: . . . N, S, N, S, . . .

Der Abstand zwischen den Magneten 1 bis n kann so vor­ bestimmt werden, daß die magnetischen Kraftlinien a, b, c, d, . . . , n parallel zu der Fläche der magneti­ schen Beschichtung verlaufen und im wesentlichen ununter­ brochen erzeugt werden.

Die oben benützte Formulierung "magnetische Kraft­ linien, die ununterbrochen erzeugt werden" bedeutet, daß bezüglich eines der stochastischen Ausrichtung dienenden Verfahrens für den Fall, daß unabhängige magnetische Kraftlinien 32 bis 35 von jedem Magneten 30, 31, wie in Fig. 2 dargestellt, erzeugt werden, im wesentlichen kein nicht-magnetischer Feldbereich 36 vorhanden ist.

Der Abstand zwischen den Magneten kann aufgrund von Faktoren wie beispielsweise der Stärke des magneti­ schen Feldes bestimmt werden. Im allgemeinen beträgt der Abstand zwischen jedem Magneten 1 bis n 5 bis 25 cm, vorzugsweise 8 bis 15 cm und vorzugsweise ins­ besondere 10 bis 13 cm.

Die Stärke des magnetischen Feldes für jeden Magneten 1 bis n kann so bestimmt werden, daß sie in der Be­ wegungsrichtung A des Trägers 20 stufenweise abnimmt.

Die Abnahmerate der magnetischen Feldstärke kann auf der Grundlage der Art der magnetischen Feinteilchen, der Koerzitivkraft der Teilchen, der Anzahl der Magne­ ten, des Abstandes zwischen den Magneten usw., variiert werden. Im allgemeinen beträgt für den ersten Magneten 1 die magnetische Feldstärke 0,04 bis 0,008 T (Tesla), und für die Magneten 2 bis n verringert sich die magnetische Feldstärke stufenweise mit einer Rate von 0,001 bis 0,007 T Gauss. Ist beispielsweise die erste magnetische Feld­ stärke 0,04 T, so kann die stufenweise Verringerungs­ rate 0,007 bis 0,008 T unterhalb des magnetischen Feldes des vorangehenden Magneten liegen, und beträgt die erste magnetische Feldstärke 0,008 T, so kann die stufenweise Verringerungsrate 0,001 T unterhalb des magnetischen Feldes des vorangehenden Magneten liegen.

Die Anzahl der Magnete der der stochastischen Ausrich­ tung dienenden Vorrichtung 10 beträgt vorzugsweise mindestens 5, vorzugsweise 5 bis 10.

Der Abstand zwischen der magnetischen Schicht und dem der magnetischen Schicht zugewandten Magnetpol kann geeignet eingestellt werden, um die der stochastischen Ausrichtung dienende gewünschte Stärke des magnetischen Flusses zu erhalten, gleichgültig, ob die Magneten über oder unter dem magnetischen Aufnahmemedium ange­ ordnet sind. Wird beispielsweise ein Magnet mit 3250 Oe benützt, so beträgt die magnetische Feldstärke unge­ fähr 0,03 T in einem Abstand von 20 bis 30 mm und ungefähr 0,01 T in einem Abstand von 50 mm.

Der streifenförmige Träger 20, der in die der stochasti­ schen Ausrichtung dienenden Vorrichtung 10 eintritt, tritt durch die unabhängige magnetische Kraftlinie a′ des ersten Magneten 1 hindurch, wodurch die auf dem Träger 20 vorgesehene magnetische Schicht 21 in starkem Maße einer magnetischen Ausrichtung in Transportrich­ tung unterzogen werden kann.

Die ausgerichteten Teilchen erfahren im selben Ausmaße wie bei herkömmlichen Ausrichtungsverfahren eine teil­ weise Relaxation zum nicht-ausgerichteten Zustand, wenn die magnetische Schicht durch die magnetische Kraft­ linie a′ gemäß der vorliegenden Erfindung einer anfäng­ lichen magnetischen Ausrichtung unterzogen wird, da die Wirkungszone der unabhängigen magnetischen Kraftlinie a′ vergleichsweise klein ist und weil die Fließfähig­ keit der magnetischen Schicht 21 noch viel höher ist. Während sich jedoch die magnetische Schicht 21 durch jede der magnetische Kraftlinien a bis m bewegt, von denen jede einzelne in einem vorbestimmten Abstand zu der magnetischen Kraftlinie a′ vorgesehen ist und gleichmäßig erzeugt wird bei stufenweiser Verringerung der magnetischen Feldstärke in der Bewegungsrichtung A des Trägers 20, erfahren die ferromagnetischen Fein­ teilchen in der magnetischen Lage 21 andauernd Aus­ richtungswirkungen in abwechselnden Richtungen ohne Re­ laxation aus dem anfänglich ausgerichteten Zustand. Dem­ entsprechend werden die Teilchen so angeordnet, daß der Ausrichtungssinn umgekehrt ist, und sie werden unter einem bestimmten Winkel zu der Transportrichtung fixiert, da die entgegengesetzte Ausrichtungswirkung aufgrund des stufenweise abnehmenden Feldlinienverlaufs der magneti­ schen Feldstärke schwach wird.

Es wird angenommen, daß das Blockieren eines weiteren Ausrichtens von der Aushärtungsrate der magnetischen Schicht 21 abhängt.

Nach Passieren des fünften Magneten 5 hat sich die ur­ sprüngliche Ausrichtung in Transport- oder Bewegungs­ richtung zu einer stochastischen Ausrichtung verändert. Sollte die stochastische Ausrichtung aufgrund von Bedingungen wie Beschichtungsgeschwindigkeit, Schicht­ dicke oder Viskosität der Schicht 21 nicht ausreichen, so können zusätzliche Magneten 6 bis n in geeigneten Abständen und magnetischen Feldstärken, die ab dem fünften Magnet 5 stufenweise abnehmen, vorgesehen sein.

Die unabhängige magnetische Feldlinie m′, die von dem letzten Magneten n erzeugt wird, bewirkt keine Wieder­ ausrichtung der resultierenden stochastischen Ausrich­ tung der magnetischen Beschichtung 21 in der Transport­ richtung des Trägers 20, da die Stärke des Magnetfeldes des letzten Magneten n entsprechend seines stufenweise abnehmenden Feldlinienverlaufs sehr schwach ist, das Aushärten der Schicht 21 während der Bewegung des Trägers ständig fortschreitet und die Wirkungszone der magnetischen Kraftlinie m′ schmal ist. Wie vorstehend schon dargelegt, können Reihen von Magneten unter dem Träger auf der der magnetischen Schicht 21 entgegen­ gesetzten Seite vorgesehen sein. In diesem Fall kann ei­ ne ausreichende stochastische Ausrichtung auf dieselbe Weise wie vorstehend geschildert, erreicht werden.

Durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich die folgenden Vorteile erzielen.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt eine stochastische Ausrichtung ferromagnetischer Fein­ teilchen, die in einer magnetischen Schicht enthalten sind und eine Ausrichtung in eine Richtung aufweisen, durch kontinuierliches Bewegen einer auf einer Seite eines nicht-magnetischen, streifenförmigen Trägers vor­ gesehenen, nicht-getrockneten magnetischen Schicht durch eine einer stochastischen magnetischen Ausrichtung dienenden Vorrichtung, die wenigstens fünf Magnete auf­ weist, die in einem Abstand zueinander über der nicht- getrockneten magnetischen Schicht oder unter dem Träger befestigt sind, wobei die Magnete so angeordnet sind, daß jeweils benachbarte, der magnetischen Schicht oder der Rückseitenfläche des Trägers zugewandte Pole der Magnete eine unterschiedliche Polarität aufweisen, daß die magnetische Feldstärke jedes Magneten in Bewegungs­ richtung der magnetischen Schicht stufenweise abnimmt und daß die Richtung der magnetischen Kraftlinien zwi­ schen benachbarten Magneten in entgegengesetztem Sinn und parallel zu der magnetischen Schicht verläuft, wo­ durch ferromagnetische Feinteilchen wirksam einer stochastischen magnetischen Ausrichtung unterzogen wer­ den können und keine Relaxation auf der stochastischen Ausrichtung erfahren. Die Schritte zur magnetischen Aus­ richtung können mittels Kompaktgeräten durchgeführt wer­ den, wodurch die Modulation bei herkömmlichen magneti­ schen Scheiben verhindert werden kann und die Schritte zur stochastischen magnetischen Ausrichtung einfacher sein können.

Weitere Einzelheiten werden nachfolgend in einem die Erfindung nicht beschränkenden Beispiel beschrieben.

Eine Fläche eines Films aus Polyäthylenterephthalat, der eine Dicke von 75 µm aufweist, wurde bei einer Rate von 40 m/min in einem Aufstreichverfahren mit einer magneti­ schen Schicht der nachfolgend aufgeführten Zusammen­ setzung beschichtet, um eine im trockenen Zustand eine Dicke von 3 µm aufweisende magnetische Schicht zu er­ zielen. Die Schicht wurde dann durch eine einer stochastischen Ausrichtung dienenden Vorrichtung be­ wegt, die über der magnetischen Schicht vorgesehene seltene Erden-Kobalt-Magneten in einem Abstand von 13 cm zueinander aufwies. Die Anzahl der Magneten und die magnetische Feldstärke jedes Magneten sind in Tabelle 1 gezeigt. Auf diese Weise wurden in der magneti­ schen Schicht enthaltene ferromagnetische Feinteilchen einer stochastischen magnetischen Ausrichtung unterzo­ gen. Das Rechteckigkeitsverhältnis SQ|| (restliche Flußdichte/maximale Flußdichte) in der Bewegungs­ richtung des Trägers, die die Beschichtungsrichtung war, und das Rechteckigkeitsverhältnis SQ┴ in der Querrichtung, die mit der Beschichtungsrichtung einen rechten Winkel bildete, der auf diese Weise erhaltenen Muster wurden gemessen. Danach wurde das Verhältnis SQ┴/SQ|| des Ausmaßes der Ausrichtung bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Zusammensetzung der magnetischen Schicht (Gewichtsteile):

γ-Fe₂O₃
400
Polyuräthan (Handelsname "Nipporan 3022", hergestellt von Nippon Polyurethane Co., Lted.; Bindemittel)	60
Vinylchlorid-Vinylazetat-Copolymerisat (VMCH; Bindemittel)	40
Lezithin (Dispergierungsmittel)	6
Stearinsäure (Schmiermittel)	5
Kohlenstoff	30
Methyläthylketon	500
Methylisobutylketon	200
Cyclohexanon	200
(Viskosität: 30 Poise)

Das Verhältnis des Ausmaßes der Ausrichtung beträgt unter dem Gesichtspunkt elektromagnetischer Eigenschaf­ ten vorzugsweise 0,95 bis 1,0.

Dem in Tabelle 1 gezeigten Verhältnis des Ausmaßes der Ausrichtung entnimmt man sofort, daß das erfindungsge­ mäße Verfahren, das 5 oder mehr, in dichtem Abstand angeordnete Magnete verwendet (Muster Nr. 1, 2, 7, 12 und 13) ein besseres Verhältnis des Ausmaßes der Aus­ richtung liefert als dasjenige des Verfahrens, bei dem bis zu 4 Magnete verwendet werden (Muster Nr. 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14, 15, 16 und 17). Dies bedeutet, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine stochastische Ausrichtung auf wirkungsvolle Weise erzielt werden kann.

Aus den bei den Mustern Nr. 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14, 15, 16 und 17 erhaltenen, in Tabelle 1 dargestellten Ergebnissen wird deutlich, daß das Verhältnis des Aus­ maßes der Ausrichtung geringer wird, wenn die Magneten in größeren Abständen, beispielsweise 25 bis 30 cm, an­ geordnet sind.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufnahme­ mediums mit einem nichtmagnetischen, streifenförmigen Träger, auf welchem eine magnetische Schicht ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Träger mit der darauf angeordneten magneti­ schen Schicht, welche sich im nicht getrockneten Zu­ stand befindet, durch eine einer stochastischen, magnetischen Ausrichtung dienende Vorrichtung konti­ nuierlich hindurchbewegt wird, wobei diese Vorrich­ tung wenigstens fünf Magnete aufweist, die in einem Abstand von 5 bis 25 cm voneinander über der nicht getrockneten, magnetischen Schicht oder unter dem Träger angeordnet sind,
• - wobei die Magnete derart angeordnet werden, daß ein­ ander benachbarte, der magnetischen Schicht oder der Rückseitenfläche des Trägers zugewandte Magnetpole unterschiedliche Polarität aufweisen und die Abstän­ de zwischen den Magneten jeweils so bestimmt werden, daß in der magnetischen Schicht keine nichtmagneti­ schen Schichtbereiche ausgebildet werden,
• - daß die magnetische Feldstärke jedes Magneten stu­ fenweise in der Bewegungsrichtung der magnetischen Schicht verringert wird, wobei die Richtung der mag­ netischen Feldlinien zwischen benachbarten Magneten jeweils in entgegengesetztem Sinn und parallel zu der magnetischen Schicht verläuft, wodurch ferromag­ netische Feinteilchen in der magnetischen Schicht stochastisch ausgerichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Feldstärke eines ersten Magneten 0,04 bis 0,008 T beträgt und daß die magnetische Feldstärke einander benachbarter Magnete um 0,001 bis 0,007 T ge­ genüber dem vorangehenden Magneten herabgesetzt wird.