DE3426675C2 - Magnetisches Aufzeichnungsmedium - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Auf
zeichnungsmedium, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die
erfindungsgemäße Ausbildung des magnetischen Aufzeich
nungsmediums bezweckt eine Verringerung des Reibungs
koeffizienten sowie eine möglichst weitgehende Vermei
dung von Krümmungs- oder Kräuselungszuständen, um
auf diese Weise den Ausfall möglichst gering zu halten.
Magnetbänder haben in jüngster Zeit auf den Gebieten der
Audio- und Video-Aufzeichnungen, bei Computern und dergl.
eine weite Verbreitung gefunden. Die Informationsmenge,
die auf magnetischen Aufzeichnungsmedien aufgezeichnet
werden muß, nimmt von Jahr zu Jahr zu, und es besteht da
her ein steigender Bedarf an Aufzeichnungsmedien mit ei
ner hohen Aufzeichnungsdichte.
Aus der DE-OS 32 39 160 ist ein magnetischer Aufzeichnungsträger bekannt, bei
dem ein Schichtträger mit einem magnetischen Beschichtungsmaterial beschichtet
ist. Das Beschichtungsmaterial besteht aus Magnetteilchen, die in einem Binde
mittel dispergiert sind, wobei das Bindemittel ein Polyurethanharz mit einer
Metallsulfonatgruppe und ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer umfaßt. Dieser Typ
eines magnetischen Aufzeichnungsmediums unterscheidet sich prinzipiell von dem
magnetischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung, bei dem eine
bindemittelfreie, dünne ferromagnetische Metallschicht vorliegt.
Eine dünne, ferromagnetische Metallschicht, die durch
Elektroplattierung, chemische Plattierung, Vakuumabschei
dung, Sputtern oder Ionenplattierung ausgebildet wird,
besteht zu 100% aus Metall oder Legierung und ist daher
in der Lage, eine hohe Aufzeichnungsdichte zu verwirkli
chen. Falls jedoch eine dünne, ferromagnetische Metall
schicht mittels eines derartigen Verfahrens ausgebildet
wird, hat der Oberflächenzustand des Substrats einen we
sentlichen Einfluß auf den Oberflächenzustand der dünnen,
ferromagnetischen Schicht.
Die Oberfläche der magnetischen Schicht sollte so glatt
wie möglich sein, um den Abstandsverlust mit dem Magnet
kopf möglichst gering zu halten und dadurch den Ausfall
zu reduzieren. Im Falle einer dünnen Metallschicht sind
die Oberflächeneigenschaften zwar viel besser als bei der
magnetischen Schicht, die zusammengesetzt ist aus magneti
schem Metallpulver, das in einem Bindemittel dispergiert
ist. Da jedoch die Oberflächenrauhigkeit so geringe Werte
wie z. B. 0,01 µm (als ein R₂₀-Wert, d. h. ein Durch
schnittswert von 20 Meßwerten bei einem Abschnitt von
0,17 mm gemäß dem weiter unten erläuterten Tallistep-
Verfahren) annehmen kann, ist die Kontaktoberfläche ent
sprechend groß und der Reibungskoeffizient ist gleich
falls groß. Das hat zur Folge, daß ein glatter Lauf schwie
riger zu erreichen ist. Darüber hinaus geht der Trend
dahin, die Dicke des Substrats, bei dem es sich beispiels
weise um eine Kunststoffbasisfolie aus z. B. Polyethylen
terephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyimid oder Poly
amid handelt, immer dünner zu machen. Derzeit wird eine
Dicke von 11 µm oder weniger untersucht. Je dünner die
Basisfolie wird, umso mehr neigt das Medium dazu, derart
flexibel zu werden, daß die Friktion zunimmt, daß beim
Aufwickeln eine Adhäsion oder Haftung beobachtet wird
und daß eine Adhäsion oder Haftung gegenüber den Führungs
walzen oder Trägerstiften wahrscheinlicher wird. Ferner
neigt die dünne, magnetische Metallschicht dazu, eine
Verkrümmung oder Kräuselung des Mediums zu bewirken.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
die oben erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden, mit de
nen herkömmliche magnetische Aufzeichnungsmedien behaftet
sind, bei denen eine dünne, magnetische Metallschicht
verwendet wird. Es soll eine Rückseitenschicht geschaffen
werden, die äußerst vorteilhafte Funktionen aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein magnetisches Aufzeichnungs
medium gemäß Anspruch 1, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur
Vermeidung einer durch die Anwesenheit der dünnen magnetischen Metallschicht
induzierten Kräuselung des Mediums die Rückseitenbeschichtung aus einer
wärmehärtenden Masse hergestellt ist, die im wesentlichen aus einem Vinylchlorid-
Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymerisat, einem Polyurethan-Prepolymer und einem
Polyisocyanat besteht und von 20 bis 200 Gewichtsteile eines leitfähigen Füllstoffs
oder von 10 bis 300 Gewichtsteile eines anderen anorganischen Füllstoffs, jeweils
bezogen auf 100 Gewichtsteile des Bindemittels, enthält, und wobei die Rücksei
tenbeschichtung nach einer Kalandrierbehandlung eine Oberflächenrauhigkeit von
0.05 bis 0.6 µm aufweist.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Beobachtung,
daß es selbst bei einer dünnen, magnetischen Metallschicht
mit einer äußerst glatten Oberfläche mit einer Rauhigkeit
von etwa 0,01 µm möglich ist, dem Medium Steifigkeit zu
verleihen, die Friktion zu verringern und die Adhäsion
beim Aufwickeln zu minimalisieren. Ferner kann das sog.
Aufzugsphänomen (cinching phenomenon) (das Lockerwerden
der Bandwicklung, welches leicht dann eintritt, wenn der
Bandlauf abrupt gestoppt wurde, und zwar beruhend auf der
Adhäsion des Bandes zur Zeit der Aufwicklung des Bandes)
sowie die Verkrümmung oder das Kräuseln minimalisiert
werden. Erreicht werden diese vorteilhaften Effekte durch
Ausbildung einer Rückseitenschicht mit einer wärmehärten
den Masse, welche ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalko
hol-Copolymerisat, ein Polyurethan-Prepolymeres und ein
Polyisocyanat umfaßt, oder einer derartigen wärmehärtenden
Masse, der ferner Nitrocellulose zugesetzt ist, und ferner
durch Auswahl der Oberflächenrauhigkeit der Rückseiten
schicht in einem Bereich von 0,05 bis 0,6 µm.
Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Aus
führungsformen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 die Beziehung zwischen
der Oberflächenrauhigkeit der Rückseitenschicht und des
Wiedergabe-Ausgangs.
Bei Ausbildung der Rückseitenschicht mit der oben erwähn
ten, wärmehärtenden Masse ist die Oberflächenrauhigkeit
der Rückseitenschicht ein äußerst wichtiger Faktor, da
die Oberflächenrauhigkeit der dünnen, ferromagnetischen
Metallschicht so gering ist wie etwa 0,01 µm. Es wurde
festgestellt, daß die Oberflächenrauhigkeit der Rücksei
tenschicht in einem Bereich von 0,05 bis 0,6 µm gewählt
werden sollte, und zwar im Hinblick auf die Verbesserung
des Signal-Rausch(S/N)-Verhältnisses und der Laufeigen
schaften. Falls die Oberflächenrauhigkeit 0,6 µm über
steigt, wird die Oberflächeneigenschaft der magnetischen
Schicht nicht in effektivem Maße genutzt, und es kommt
zu einer beträchtlichen Zunahme des S/N-Verhältnisses.
Falls andererseits die Oberflächenrauhigkeit kleiner als
0,05 µm ist, wird die Friktion der Rückseitenschicht zu
groß, wodurch die Laufeigenschaften schlechter werden,
und es kann im Hinblick auf eine Verhinderung der Ad
häsion keine ausreichende Verbesserung erreicht werden.
Die Mengenverhältnisse der jeweiligen Komponenten des
Bindemittels, welches für die Rückseitenschicht verwen
det wird, können in weiten Bereichen variiert werden. Im
Falle des Harzgemisches, welches ein Vinylchlorid-Vinyl
acetat-Vinylalkohol-Copolymerisat und ein Polyurethan
umfaßt, wird es jedoch bevorzugt, 10 bis 80 Gew.% der
ersten Komponente zu verwenden, wobei die letztere Kom
ponente den Rest ausmacht, und ein Polyisocyanat in ei
ner Menge von 5 bis 80 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-
Teile der Gesamtmenge der obigen Harzmischung, zuzusetzen.
Falls der obigen Bindemittelzusammensetzung Nitrocellulo
se zugesetzt wird, werden 15 bis 60 Gew.% Nitrocellulose,
15 bis 60 Gew.% eines Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinyl
alkohol-Copolymerisats und 10 bis 70 Gew.% eines Poly
urethans verwendet unter Schaffung einer Gesamtmenge von
100 Gew.%. Ein Polyisocyanat wird in einer Menge von 5
bis 80 Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.Teile der Gesamt
menge der obigen Harzmasse, zugesetzt. Der Zusatz von
Nitrocellulose dient einer weiteren Verringerung der Ad
häsion und einer Verbesserung der Abriebfestigkeit.
Als Füllstoffe, die für die erfindungsgemäße Rückseiten
schicht verwendbar sind, seien erwähnt (1) ein leitfähi
ger Füllstoff, wie Graphit oder Ruß, oder (2) ein anorga
nischer Füllstoff, wie SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Cr₂O₃, SiC,
CaCO₃, Zinkoxid, Goethit, α-Fe₂O₃, Talkum, Kaolin, CaSO₄,
Bornitrid, Teflonpulver, fluoriertes Graphit oder Molyb
dändisulfid. Diese Füllstoffe können in einer Menge von
20 bis 200 Gew.Teilen im Falle des Füllstoffs (1) bzw.
10 bis 300 Gew.Teilen im Falle des Füllstoffs (2), je
weils bezogen auf 100 Gew.Teile des Bindemittels, einge
setzt werden. Falls die Menge an Füllstoff zu groß ist,
neigt die aufgetragene Schicht dazu, brüchig zu werden,
was eine Zunahme der Ausfälle oder Fehlerzustände zur
Folge hat.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen
näher erläutert. Die magnetische Schicht wurde dabei
durch Dampfabscheidung ausgebildet unter Schaffung einer
schräg-bedampften, magnetischen Schicht, umfassend
80 Gew.% Kobalt und 20 Gew.% Nickel, auf der Oberfläche
einer Polyethylenterephthalat-Folie, mit einer Schicht
dicke von etwa 150 nm unter Einsatz eines Vakuumdampf
abscheidungsverfahrens.
Auf der Rückseite der Basisfolie, auf der die oben er
wähnte, magnetische Schicht aufgebracht ist, wird eine
Rückseitenschicht ausgebildet. Diese Rückseitenschicht
wird folgendermaßen erhalten:
Die nachfolgende Zusammensetzung wird gründlich ver
mischt
Gew.-Teile | |
Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymerisat (VAGH der Union Carbide Co.) | |
30 | |
Polyurethan-Prepolymer (Desmocol 22 der Bayer AG) | 20 |
CaCO₃ (40 µm) | 70 |
Stearinsäure | 5 |
Myristinmyristat | 2 |
Methylethylketon/Toluol (50 : 50) | 300 |
Dazu werden 30 Gew.-Teile Polyisocyanat (Desmodule L der
Bayer AG) gegeben. Das Ganze wird gründlich vermischt
und das Gemisch zur Ausbildung einer Schicht von 1 µm
als Rückseitenschicht appliziert und getrocknet. An
schließend wird eine Kalanderbearbeitung durchgeführt,
um eine Oberflächenbehandlung der Rückseitenschicht un
ter Schaffung der gewünschten Oberflächenrauhigkeit zu
bewirken. Dann wird die Schicht 40 h bei 80°C wärmege
härtet.
Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wird eine Rückseiten
schicht ausgebildet. Es wird jedoch die folgende Harz
masse für die Rückseitenschicht eingesetzt.
Gew.-Teile | |
Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymerisat (VAGH) | |
30 | |
Nitrocellulose (Nitrocellulose der Dicell) | 30 |
Polyurethan-Prepolymer (Desmodule 22) | 40 |
Ruß | 30 |
Al₂O₃-Pulver | 20 |
Stearinsäure | 5 |
Myristinmyristat | 2 |
Methylethylketon/Toluol (50 : 50) | 400 |
Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wird ein Vergleichs
band hergestellt. Dabei werden jedoch 25 Gew.-Teile eines
Polyurethan-Prepolymeren anstelle von VAGH für die Rück
seitenschicht verwendet.
Das in Beispiel 1 erhaltene, magnetische Aufzeichnungs
medium wird in ein Band mit einer Breite eines Videoban
des zerschnitten. Das Band wird mit einer Geschwindig
keit von 3,8 m/sec durch einen Videorecorder angetrieben
und die Aufzeichnung und die Wiedergabe werden bei einer
Hauptfrequenz von 4,5 MHz durchgeführt. Dabei wird das
S/N-Verhältnis ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 1
zusammengestellt. Falls die Oberflächenrauhigkeit der
Rückseitenschicht 0,6 µm übersteigt, verringert sich der
Ausgang beträchtlich und das S/N-Verhältnis nimmt ab.
Falls andererseits die Oberflächenrauhigkeit geringer als
0,05 µm ist, neigt die Friktion der Rückseitenschicht
dazu, zu groß zu werden, wodurch ein glatter Lauf schwie
rig zu erreichen ist. Weitere Charakteristika sind in
der nachstehenden Tabelle zusammengestellt. Es wird fest
gestellt, daß bei einer Oberflächenrauhigkeit innerhalb
des Bereiches von 0,05 bis 0,6 µm kein Aufzugsphänomen
(cinching phenomenon) beobachtet wird, keine Haftung auf
tritt und kein Krümmungs- oder Kräuselungsphänomen beob
achtet wird. Für die erfindungsgemäßen, magnetischen Auf
zeichnungsmedien kann somit festgestellt werden, daß sie
insgesamt hervorragende magnetische und physikalische
Eigenschaften aufweisen.
Das Medium gemäß Beispiel 2 wird zu einem Band mit einer
Breite eines Videobandes zerschnitten und auf gleiche
Weise untersucht. Man erhält die gleichen Ergebnisse. Die
physikalischen Eigenschaften sind in der folgenden Tabel
le aufgeführt. Das Medium dieses Beispiels zeigt eine
noch geringere Haftungseigenschaft sowie eine noch höhere
Abriebfestigkeit als das Medium des Beispiels 1.
Die verschiedenen Eigenschaften werden folgendermaßen
gemessen.
Ein Magnetband wird um einen polierten Aluminiumzylinder
mit einem Durchmesser von 4 mm gelegt, und zwar mit einem
Winkel von 180° in der Weise, daß die Rückseitenschicht
innen angeordnet ist. Das Band wird mit einer Geschwindig
keit von 2 cm/sec bewegt, wobei die Spannung an der Ausga
beseite und an der Aufwickelseite gemessen wird und der
Reibungskoeffizient durch Berechnung erhalten wird.
Mittels eines im Handel erhältlichen VHS-System-VTR (Band
gerät) wird ein Band über seine gesamte Länge im schnellen
Vorlauf laufengelassen, dann schnell zurückgespult, an
einem Punkt angehalten, an dem sich noch 50 m auf der Spu
le befinden, und dann erneut bis zum Ende schnell zurück
gespult. Anschließend wird der Aufwicklungszustand des
Bandes visuell untersucht. Ein guter Aufwicklungszustand,
bei dem in der Bandwicklung kein Zwischenraum beobachtet
wird, wird mit dem Symbol O bezeichnet. Ein schlechter
Aufwicklungszustand, bei dem in der Bandwicklung ein Zwi
schenraum beobachtet wird, wird mit X bezeichnet.
Mittels eines im Handel erhältlichen VHS-System-VTR (Band
gerät) wird ein Band 100mal bei 40°C unter einer relati
ven Feuchtigkeit von 80% laufengelassen. Dann wird das
Kassettengehäuse auf Abriebteilchen untersucht. Der Fall,
bei dem eine Ablagerung von Abriebteilchen beobachtet
wird, ist mit X bezeichnet, und der Fall, bei dem keine
derartige Ablagerung beobachtet wird, ist mit O bezeichnet.
Ein Band wird auf eine VHS-Spule aufgewickelt und 5 Tage
bei 60°C stehengelassen. Dann wird die Haftung visuell be
wertet. Der Fall, bei dem keine Haftung beobachtet wird,
ist mit O bezeichnet, und der Fall, bei dem eine Haftung
beobachtet wird, ist mit X bezeichnet.
Ein Stück eines Magnetbandes von 50 mm × 50 mm wird auf
eine flache Glasplatte placiert und untersucht. Der Fall,
bei dem keine Kräuselung oder Verkrümmung beobachtet wird,
ist mit O bezeichnet, und der Fall, bei dem eine solche
Kräuselung beobachtet wird, ist mit X bezeichnet.
Die Oberflächenrauhigkeit wird ermittelt nach dem 20-
Punkt-Durchschnittsverfahren (R₂₀) aus der Karte, die mit
tels Talystep erhal
ten wird. Dabei kommen folgende Bedingungen zur Anwendung:
ein Abschnitt von 0,17 mm, ein Nadeldruck von 2 mg und eine Nadel von 0,1 × 2,5 µm.
ein Abschnitt von 0,17 mm, ein Nadeldruck von 2 mg und eine Nadel von 0,1 × 2,5 µm.
Claims (2)
1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium umfassend eine Kunststoffbasisfolie, eine
dünne, magnetische Metallschicht, die auf einer Seite der Basisfolie ausgebildet ist,
und eine wärmegehärtete Rückseitenschicht, die auf der anderen Seite der Basisfolie
ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer durch die
Anwesenheit der dünnen magnetischen Metallschicht induzierten Kräuselung des
Mediums die Rückseitenbeschichtung aus einer wärmehärtenden Masse hergestellt
ist, die im wesentlichen aus einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymeri
sat, einem Polyurethan-Prepolymer und einem Polyisocyanat besteht und von 20 bis
200 Gewichtsteile eines leitfähigen Füllstoffs oder von 10 bis 300 Gewichtsteile eines
anderen anorganischen Füllstoffs, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile des Binde
mittels, enthält, und wobei die Rückseitenbeschichtung nach einer Kalandrierbehand
lung eine Oberflächenrauhigkeit von 0.05 bis 0.6 µm aufweist.
2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die wärmehärtende Masse außerdem Nitrocellulose enthält.
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