DE3431830A1 - Magnetisches aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Magnetisches aufzeichnungsmaterial

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DE3431830A1
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Hiroyuki Saku Nagano Arioka
Yuichi Komoro Nagano Kubota
Masaharu Komoro Nagano Nishimatsu
Shigeru Saku Nagano Shimada
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Description

Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial, welches hervorragende Oberflächeneigenschaften und ausgezeichnete elektromagnetische Eigenschaften aufweist, und welches dadurch erhalten wird, daß man ein strahlungsempfindliches härtendes Harz zubereitet durch Modifizierung eines Vierkomponenten-Copolymers, welches Vinylchlorid, ein Vinylcarboxylat, eine ungesättigte Carbonsäure und ein ungesättigtes Carbonsäureanhydrid enthält, daß man das Harz mit einem anderen Polymer und mit einem Magnetpulver mischt, um ein magnetisches Beschichtungsmaterial zu erhalten, dieses Material auf ein nicht-magnetisches Substrat aufträgt und die aufgetragene Magnetspur unter Bestrahlung erstarren läßt.
Magnetische Aufzeichnungsmaterialien werden vielfach verwendet in Form von Magnetbändern für die Audio- und Videoaufzeichnung, von Magnetdisketten für Computer und Textverarbeitungsmaschinen und von Magnetkarten für z.B. Haushalte. Bei der Herstellung derartiger magnetischer Aufzeichnungsmaterialien ist es üblich, ein strahlungsempfindliches, härtendes Kunstharz als Bindemittel in der das Magnetpulver enthaltenden Rezeptur zu verwenden, das gebildete magnetische Beschichtungsmaterial auf ein Substrat aufzutragen und die aufgebrachte Schicht auf dem Substrat zu bestrahlen, um die Schicht zu vernetzen und zu polymerisieren.
Die magnetischen Aufzeichnungsmaterialien, die das vorstehend erwähnte strahlungsempfindliche härtende Kunstharz als Bindemittel verwenden, haben jedoch den Nachteil, daß sie hohe Reibungskoeffizienten aufweisen und daß sie unbefriedigend sind hinsichtlich Glanz, Orientierungseigenschaften und elektromagnetischen Eigenschaften. Bei dem Versuch, diese
Nachteile zu beheben, wurde bereits eine Kunstharzlösung für Magnetspuren gefunden, die als Hauptbestandteil ein Copolymer mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 100 bis 400 verwendet, welches ein Vierkomponenten-Copolymer aus (A) Vinylchlorid, (B) einem Vinylcarboxylat, (C) einer ungesättigten Carbonsäure und (D) einem ungesättigten Carbonsäureanhydrid ist!, wobei dieses Copolymer 50 bis 80 Gew.-% (A), bezogen auf die Gesamtmenge an (A) und (B), 10 bis 30 Gew.-% (D) bezogen auf die Gesamtmengen (C) und (D), sowie 1 bis 5 Gewichtsteile insgesamt von (C) und (D), bezogen auf 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge an (A) und (B) enthält (JP-OS SHO 57(1982)-128,711), Die unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Lösung hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmaterialien sind jedoch immer noch nicht zufriedenstellend hinsichtlich Reibungskoeffizient, Glanz, Orientierungseigenschaft, elektromagnetischen Eigenschaften usw.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein verbessertes magnetisches Aufzeichnungsmaterial, welches einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist und hervorragend ist hinsichtlich Oberflächeneigenschaften, Orientierungsvermögen und elektromagnetischen Eigenschaften.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht mit einem magnetischen Aufzeichnungsmaterial, welches dadurch hergestellt wird, daß ein strahlungsempfindliches härtendes Harz zubereitet wird durch Modifizierung eines Copolymers aus (A) Vinylchlorid, (B) einem Vinylcarboxylat, (C) einer ungesättigten Carbonsäure und (D) einem ungesättigten Carbonsäureanhydrid, das sich zusammensetzt aus 50 bis 80 Gew.-% (A), bezogen auf die Gesamtmenge an (A) und (B), 10 bis 30 Gew.-% (D), bezogen auf die Gesamtmengen an (C) und (D), sowie
insgesamt 1 bis 5 Gewichtsteilen von (C) und (D), bezogen auf 100 Gewichtsteile der Gesamtmengen von (A) und (B), und das einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 100 bis 400 aufweist, daß man das Harz mit anderem Polymer und einem magnetischen Pulver vermischt, um ein magnetisches Beschichtungsmaterial zu erhalten, daß man das magnetische Beschichtungsmaterial,auf ein nicht-magnetisches Substrat aufträgt und daß man die auf dem Substrat gebildete Schicht erstarren läßt, indem man sie einer Strahlung aussetzt.
Die Zeichnung ist eine graphische Darstellung, welche den Zusammenhang wiedergibt zwischen den Komponenten des Bindemittels und dem Orientierungsvermögen, welches das erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsmaterial erlangt.
Das strahlungsempfindliche härtende Harz, das erfindungsgemäß verwendet werden soll, wird zubereitet durch Modifizierung eines Copolymers aus (A) Vinylchlorid, (B) einem Vinylcarboxylat, (C) einer ungesättigten Carbonsäure und (D) einem ungesättigten Carbonsäureanhydrid, und dieses Copolymer weist einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 100 bis 400 auf.
Beispiele für Monomeren, die mit (A) Vinylchlorid copolymerisiert werden können, sind, soweit es (B) das Vinylcarboxylat betrifft: Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinyl-Versatat (Markenbezeichnung für ein Shell Produkt), wobei Vinylacetat bevorzugt wird; soweit es (C) die ungesättigte Carbonsäure betrifft: Maleinsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Acrylsäure und Methacrylsäure, wobei Maleinsäure bevorzugt wird, und soweit es (D) das ungesättigte Carbonsäureanhydrid betrifft: Maleinsäureanhydrid und Itaconsäureanhydrid, wobei Maleinsäureanhydrid bevorzugt wird.
In dem erwähnten Copolymer ist (A) das Vinylchlorid in einer Menge von 50 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 80 Gew.-% enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht an (A) Vinylchlorid und (B) das Vinylcarboxyl at. Wenn die Menge an (A) Vinylchlorid, bezogen auf das vorgenannte Gesamtgewicht, 80 Gew.-% übersteigt, erwirbt die durch Mischen des strahlungsempfindlichen härtenden Harzes mit dem Magnetpulver erhaltene Harzlösung eine hohe Viskosität, so daß das entstandene magnetische Beschichtungsmaterial vor seinem Auftragen auf das Substrat in seiner Viskosität durch Zugabe großer Mengen Lösungsmittel erniedrigt werden muß. Wenn die Menge an (A) Vinylchlorid, bezogen auf das genannte Gesamtgewicht, weniger als 50 Gew.-% ausmacht, hat die aufgetragene Magnetspurschicht eine geringere Festigkeit als erwünscht, mit dem möglichen Ergebnis, daß die Schicht sich ablöst oder die Erscheinung des Blockierens zeigt. Das ungesättigte Carbonsäureanhydrid (D) ist in einer Menge .von 10 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-% enthalten, bezogen auf die Gesamtmengen an der ungesättigten Carbonsäure (C) und dem ungesättigten Carbonsäureanhydrid (D). Wenn die Menge an dem ungesättigten Carbonsäureanhydrid (D), bezogen auf die erwähnte Gesamtmenge, 30 Gew.-% übersteigt, ist die Dispergierbarkeit des Magnetpulvers in dem strahlungsempfindlichen härtenden Harz nicht zufriedenstellend. Wenn die Menge an dem ungesättigten Carbonsäureanhydrid (D) weniger als 10 Gew.-% beträgt, läuft die Umsetzung des strahlungsempfindlichen härtenden Kunstharzes zu schnell ab, um ein·Magnetspurmaterial von ausreichender Topfzeit zu ergeben. In dem erwähnten Copolymer beträgt die Gesamtmenge an ungesättigter Carbonsäure (C) und an ungesättigtem Carbonsäureanhydrid (D) 1 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise 1 bis 3 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Gesamtmenge an Vinylchlorid (A) und Vinylcarboxylat (B). Wenn dieser Gesamtanteil weniger als 1 Ge-
wichtsteil ausmacht, ist die Reaktivität mit dem strahlungsempfindlichen härtenden Kunstharz untolerierbar niedrig. Wenn der Ge.samtantei 1 5 Gewichtsteile übersteigt, ist diese Reaktivität mit dem strahlungsempfindlichen härtenden Kunstharz höher als erwünscht, so daß das Magnetspurmaterial eine kürzere Topfzeit aufweist, als praktikabel ist.
Der durchschnittliche Polymerisationsgrad des erwähnten Vierkomponenten-Copolymers ist auf 100 bis 400 beschränkt. Der Grund für diesen Bereich des durchschnittlichen Polymerisationsgrades liegt darin, daß die aufgetragene Magnetspurschicht eine zu schwache Oberfläche hat, um im tatsächlichen Betrieb zu bestehen, wenn der durchschnittliche Polymerisationsgrad kleiner als 100 ist; andererseits hat das Magnetspurmaterial eine so hohe Viskosität, daß das Aufbringen des Materials in ausreichend hoher Konzentration schwierig wird, wenn der durchschnittliche Polymerisationsgrad 400 übersteigt. Angesichts der großen Bedeutung der Oberflächenqualität der aufgebrachten Magnetspurschicht und des Zustandes dieser Schicht, erweist sich das erwähnte Copolymer dann als besonders brauchbar, wenn es einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad im Bereich von 200 bis 400 hat.
Das genannte Copolymer wird modifiziert, damit es gegenüber Strahlung empfindlich wird. Diese Sensibilisierung wird bewirkt, indem in die Moleküle des Copolymers ei-ne radikalisch polymerisierbare ungesättigte Doppelbindung eingeführt wird, beispielsweise eine Acryldoppelbindung, wie sie in Acrylsäure, Methacrylsäure und deren Estern enthalten ist, eine Allyldoppelbindung wie in Diallylphthalat, oder die ungesättigte Doppelbindung, die in Maleinsäure und Maleinsäurederivaten enthalten ist, welche durch Vernetzung oder Polymerisation sich verfestigen, wenn sie Strahlung ausgesetzt
werden. Jede andere ungesättigte Doppelbindung, die die Forderung erfüllt, daß sie bei Bestrahlung eine Vernetzungs-Polymerisation bewirkt, kann für den Zweck der geschilderten Modifizierung wirksam verwendet werden.
Das Gemisch des genannten strahlungsempfindlichen härtenden Copolymers, das bei dieser Modifizierung erhalten wird, mit anderem Polymer wird erfindungsgemäß als Trägerlösung verwendet. In diesem Falle beträgt die Menge des strahlungsempfindlichen härtenden Copolymers 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an strahlungsempfindlichem härtendem Copolymer und anderem Polymer. Wenn der Anteil dieses Copolymers in dem Gemisch weniger als 10 % oder nicht weniger als 70 Gew.-% ausmacht, ist der Orientierungsgrad nicht zufriedenstellend. Wenn dieser'Anteil 80 Gew.-% übersteigt, ist die Vernetzungsdichte zu hoch und ist die Starrheit der aufgebrachten Schicht zu groß, mit der Folge, daß die aufgebrachte Schicht selbst brüchig wird. Beispiele für das andere Harz, welches mit dem erwähnten strahlungsempfindlichen, härtenden Copolymer vermischt wird, sind solche härtenden Harze, die nicht empfindlich gegen Strahlung sind, sowie andere strahlungsempfindliche härtende Harze als die, die weiter oben aufgeführt sind.
Spezifische Beispiele für härtende Harze, die nicht gegen Strahlung empfindlich sind, sind die folgenden Verbindungen:
(1) Vinylchlorid-Copolymere
Vinylchlorid/Vinylacetat / Vinylalkohol-Copolymer, Vinylchlorid / Vinylalkohol-Copolymer, Vinylchlorid / Vinylalkohol / Vinylpropionat-Copolymer, Vinylchlorid / Vinylacetat / Maleinsäure-Copolymer und Vinylchlorid / Vinylacetat / Mono-
mer mit Seitenkettenalkylgruppen und endständigen) OH-Copolymer. Handelsübliche Vinylchlorid-Copolymere werden beispielsweise von Union Carbide Corp. hergestellt und vertrieben unter den Hnadelsbezeichnungen VROH, VYNC, VYEGX und VERR.
(2) Gesättigte Polyesterharze
Hierzu gehören Polyesterharze,'' welche erhalten werden durch Umsetzung solcher gesättigter mehrbasischer Säuren wie
Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure und Sebacinsäure mit solchen mehrwertigen Alkoholen wie Ethylenglykol, Diethylenglykol,
Glycerin, Trimethylolpropan, 1,2-Propylenglycol, Dipropylenglycol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol,
Pentaerythrit, Sorbit, Neopentylglycol und 1,4-Cyclohexandimethanol. Andere Beispiele sind solche Harze, die erhalten werden durch Modifizieren der vorstehend erwähnten gesättigten Polyesterharze, beispielsweise mit SOgNa (Bylon
53S).
(3) Polyvinylalkohol-Harze
Polyvinylalkohol, Butyralharz, Acetalharz, Formalharz und
deren Copolymere.
(4) Epoxyharze
Hierzu gehören Epoxyharze, die durch Umsetzung-von Bisphenol A mit Epichlorhydrin oder Methylepichlorhydrin
erhalten wurden (solche Produkte wie die von Shell Chemical unter den Handelsbezeichnungen Epikote 152, 154, 828, 1001, 1004 und 1007, die von Dow Chemical unter den Handelsbezeichnungen DEN 431, DER 732, DER 511 und DER 331, sowie die von Dainippon Ink And Chemicals, Inc. unter den Handelsbezeichnungen Epichron 400 und Epichron vertriebenen Phenoxyharze,
-M-
die hochpolymere Harze der vorstehend erwähnten Epoxyharze sind (wie die von Union Carbide unter den Handelsbezeichnungen PKHA, PKHC und PKHH vertriebenen Produkte), und Copolymere von bromiertem Bisphenol A mit Epichlorhydriη (wie die von Dainippon Ink And Chemicals, Inc. unter den Handelsbezeichnungen Epichron 145, 152, 153 und 1120 vertriebenen Produkte).
(5) Cellulosederivate
Cellulosederivate mit unterschiedlichen Molekulargewichten werdenebenfalls wirksam als thermoplastische Materialien verwendet. Als besonders brauchbar haben sich unter anderem Cellulosederivate, Nitrocellulose, CeIluloseacetobutyrat, Äthylcellulose, Butylcellulose und Acetylcellulose erwiesen.
(6) Andere Harze
Ebenso verwendbar für die Zwecke der Strahlungsensibi 1 isierungs-Modifizierung sind polyfunktionale Polyesterharze, Poiyätheresterharze, Polyvinylpyrrolidonharz und deren Derivate (wie Vinylpyrrolidon/Ethylen-Copolymer), Polyamidharz, Polyimidharz, Phenolharz, Spiroacetalharz und Hydroxylgruppen enthaltende Acryl- und Methacrylharze.
Unter den genannten härtenden Harzen, die nicht gegen Strahlungempfindlich sind, werden thermoplastische gegenüber den anderenbevorzugt. Wegen seiner Verträglichkeit mit dem erwähnten strahlungsempfindlichen, härtenden Copolymer wird ein Vinylchlorid-Copolymer bevorzugt. Außerdem erweist sich das oben erwähnte Vierkomponenten-Copolymer in seiner nichtmodifizierten Form als beste Wahl vom Standpunkt der Verträglichkeit.
Ein solches anderes strahlungsempfindliches härtendes Harz wird erhalten durch Modifizierung des erwähnten Polymers oder Copolymers (ausschließlich des genannten Vierkomponenten-Copolymers aus Vinylchlorid/Vinylcarboxylat/ungesättigter Carbonsäure/ungesättigtem Carbonsäureanhydrid). Diese Modifizierung wird beispielsweise bewirkt, indem in die Moleküle des Polymers oder Copolymers eine solche radikalisch polymerisierbare ungesättigte Doppelbindung eingearbeitet wird, wie die in Acrylsäure, Methacrylsäure und deren Estern enthaltende Acryldoppelbindung, die in Diallylphthalat enthaltende Allyldoppelbindung, oder die in Maleinsäure und Maleinsäurederivaten, welche unter der Einwirkung von Strahlen durch Vernetzung oder Polymerisation erstarren, enthaltene ungesättigte Doppelbindung. Dieses strahlungsempfindliche härtende Harz ist ein Ersatz für einen Teil des oben erwähnten' härtenden Harzes, das gegen Strahlen nicht empfindlich ist, und es wird zweckmäßigerweise in einer solchen Menge verwendet, daß die Gesamtmenge an dem strahlungsempfindlichen härtenden Harz 80 Gew.-X, vorzugsweise 70 Gew.-%, bezogen auf die genannte Gesamtmenge an Harzen, nicht übersteigt. ;
Die bisher beschriebenen Substanzen sind Teil anderer Polymerer als des strahlungsempfindlichen modifizierten Vierkomponenten-Copolymers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Eine solche Harzzusammensetzung ist in der Lage, eine aufgetragene Schicht von Magnetspurmaterial zu ergeben, die eine weiter erhöhte Zähigkeit aufweist, indem ein thermoplastisches Elastomer oder Präpolyrner eingearbeitet wird.
Diese Einarbeitung des Elastomers oder Präpolymers ist noch wirksamer, wenn das Elastomer oder Präpolymer in ähnlicher Weise in Richtung auf Strahlungssensibilisierung modifiziert worden ist.
Beispiele für das Elastomer oder Präpolymer, das erfindungsgemäß mit Erfolg verwendet werden kann, werden nachstehend wiedergegeben.
(1) Polyurethan-Elastomere,-präpolymere und -telomere
Polyurethanelastomere sind besonders wirksam hinsichtlich Abriebsfestigkeit und Haftung auf Polyäthylentherephthalat— Filmen.
Beispiele für solche Urethanverbindungen sind Polyurethanelastomere, -präpolymere und -telomere, die entstanden sind aus Polykondensaten von verschiedenen Isocyanaten wie 2,4-Torlendiisocyanat, 2,6-Torlendiisocyanat, 1,3-Xylylendiisocyanat, 1 , 4-Xylylen-diisocyanat, 1,5-Naphthalindiisocyanat, m-Phenylendiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat , 3,3'-Dimethylphenylendiisocyanat, 4,4'-Biphynylendiisocyanat,Hexa"methylendlisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanat, Desmodur L und Desmodur N, lineare gesättigte Polyester { wie Polykondensate von mehrwertigen Alkoholen, beispielsweise von Ethylenglycol, Diethylenglycol, Glycerin, Trimethylolpropan, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Pentaerythrit, Sorbit, Neopentylglycol und 1,4-Cyclohexandimethanol mit" gesättigten polybasischen Säuren wie Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure und Adipinsäure); lineare gesättigte Polyäther (wie Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und Polytetramethylenglycol), sowie verschiedene Polyester wie Caprolactam, Hydroxyl enthaltende Acrylate und Hydroxyl enthaltende Methacrylate.
Ein solches Elastomer kann in seiner unveränderten Form kombiniert werden mit dem vorstehend genannten thermoplastischen Harz zum Zwecke der Strahlungssensibilisierung. Das Elastomer kann jedoch noch wirksamer verwendet werden, wenn es zum Zwecke der Strahlungssensibilisierung modifiziert wird durch Umsetzung mit einer Verbindung mit Acryldoppelbindung, die in der Lage ist, mit der Isocyanatgruppe oder der Hydroxylgruppe am Ende des Polyurethanelastomer oder mit einem Monomer zu reagieren, welches eine derartige Acryldoppelbindung aufweist.
(2) Acrylnitril/Butadien-Copolymerelastomere
Das .Acrylnitril/Butadien-Copolymerpräpolymer, das eine endständige Hydroxylgruppe hat, und das von der Sinclare Petrochemical Corp. produziert und unter der Handelsbezeichnung PoIy-BD Liquid Resin vertrieben wird, und die Elastomere, die von Nippon Geon Co., Ltd. produziert und unter der Handelsbezeichnung Hiker 1432J vertrieben werden, sind besonders geeignete Elastomerkomponenten, weil die Doppelbindungen in ihren Butadienresten in der Lage sind, bei Bestrahlung Radikale zu erzeugen und eine Vernetzung und Polymerisation zu induzieren.
(3) Polybutadienelastomere
Die eine niedermolekulare endständige Hydroxylgruppe enthaltenden Präpolymeren, die von der Sinclare Petrochemical Corp. produziert und unter der Handelsbezeichnung PoIy-BD-Liquid Resin R-15 vertrieben werden, sind sehr geeignet wegen ihrer Verträglichkeit mit thermoplastischen Harzen. Dem Präpolymer R-15 kann, da eine Hydroxylgruppe das Ende des Moleküls bildet, eine erhöhte Sensitivität für Strahlung
verliehen werden, indem eine ungesättigte Acryldoppelbindung an das Molekülende angehängt wird. Das derart modifizierte Präpolymer bietet als Bindemittel besondere Vorteile.
Auch das cyclisierte Polybutadien (hergestellt durch Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. und vertrieben unter der Handelsbezeichnung CBR-M 901) zeigt ein hervorragendes Verhalten, wenn es in geeigneter Weise mit einem thermoplastischen Harz kombiniert wird. Das cyclisierte Polybutadien zeichnet sich insbesondere durch seine Fähigkeit aus, eine Vernetzung und Polymerisation mit Radikalen mit ungesättigten Bindungen bei Bestrahlung zu bewirken, eine Eigenschaft, die für das Polybutadien eigentümlich ist. Es besitzt deshalb hervorragende Qualitäten als ein Bindemittel .
Unter den anderen thermoplastischen Elastomeren und ihren Präpolymeren werden solche Elastomeren bevorzugt wie Styrol/Butadien-Kautschuk, chlorierter Kautschuk, Acryl-Kautschuk, Isobutylen-Kautschuk und deren Cycllsierungsprodukte (wie z.B. das Produkt der Japan Synthetic Rubber Co., Ltd., das unter der Handelsbezeichnung CIR 701 vertrieben wird), epoxymodifizierter Kautschuk und intern plastifizierter, gesättigter linearer Polyester (wie das von der Toyo Spinning Co., Ltd. unter der Handelsbezeichnung Byron § 300 vertriebene Produkt). Sie können wirksam eingesetzt werden, wenn sie zum Zwecke der Strahlungssensibilisierung behandelt worden sind.
Diese Elastomeren oder Präpolymeren können in einer Menge von nicht mehr als 30 Gewichtsteilen, vorzugsweise 5 bis 20· Gewichtsteilen und insbesondere 5 bis 10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile der genannten Harzzusammensetzung eingearbeitet werden.
Wenn ein Lösungsmittel bei der erfindungsgemäßen Zubereitung der Harzlösung verwendet wird, kann es aus der Gruppe der Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexanon, der Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropanol und ßutanol, die jedoch nicht zusammen mit irgendeinem wärmehärtenden Bindemittel vom Isocyanattyp verwendet werden dürfen, der Äther wie Tetrahydrofuran und Dioxan, anderer Lösungsmittel wie Dimethylformamid, Vinylpyrrolidon und Nitropropan, sowie der aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel oder -verdünnungsmittel wie Toluol und Xylol ausgewählt werden.
Das Substrat, auf das das Magnetspurmaterial aufgetragen wird, kann ein Polyethylen/Terephthalat-Film sein, wie er derzeit in weitem Umfang für magnetische Aufzeichnungsmaterialien verwendet wird. Wenn das fertige magnetische Aufzeichnungsmaterial für einen Verwendungszweck bestimmt ist/ bei welchem Hitzebeständigkeit vorausgesetzt wird, kann das Substrat ein Polyirnidfilm oder ein Polyamidimidfilm sein. Insbesondere dann, wenn ein Polyesterfilm als Substrat von geringer Dicke verwendet wird, wird er.häufig zuvor entweder einer monoaxialen Orientierung oder einer biaxialen Orientierung unterworfen.
Das erfindungsgemäß zu verwendende Magnetpulver kann aus einer Vielzahl von fein verteilten magnetischen Pulvern ausgewählt werden, wie ^-Fe3O3, Fe3O4, Co-dotiertes If-Fe2O3, Co-dotierte V-Fe3O3-Fe^O.-feste Lösung, CrO-» Co-Verbindung/absorbiertes \ -Fe2O3, Co-Verbindung/absorbiertes Fe3O4 (einschließlich der. Zwischenoxyds mit J^-Fe3O4; der Ausdruck "Co-Verbindung" bedeutet hier Kobaltoxid, Kobalthydroxid, Kobaltferrit oder Kobaltionadsorbat, das in der Lage ist, die magnetische Anisotropie von Kobalt zum Zwecke der Verbesserung der Koerzitivkraft einzusetzen) , sowie Kombinationen, die überwiegend aus solchen
ferromagnetischen Metallen wie Co, Fe-Co, Fe-Co-Ni und Co-Ni gebildet werden. Die Zubereitung des Magnetpulvers kann durch naßchemische Reduktion unter Verwendung eines Reduktionsmittels wie NaBH4 oder nach einer Methode erfolgen, welche darin besteht, daß man die Oberfläche von Eisenoxid mit einer Si-Verbindung behandelt und dann das behandelte Eisenoxid einer trockenen Reduktion unterwirft, beispielsweise mit Wasserstoffgas oder einer Vakuumverdampfung unter einem Strom von Argongas bei niederem Druck. Feinteiliges Einkristall-Bariumferrit kann ebenfalls verwendet werden.
Das feinverteilte Magnetpulver kann aus nadeiförmigen Teilchen,,oder Granulat hergestellt sein. Die Wahl zwischen diesen beiden Sorten richtet sich nach dem Verwendungszweck, für den das fertige Magnetaufzeichnungsmaterial verwendet wird.
Die nadeiförmigen Pulverteilchen sollen eine mittlere Längsachse von 0,1 bis 1 μπι und eine mittlere Querachse von 0,02 bis 0,1 um aufweisen. Das Granulat soll einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 bis 0,5 μπι aufweisen. Das feinverteilte Magnetpulver wird in einer Menge von 200 bis 900 Gew.-%, vorzugsweise 250 bis 700 Gew.-% bezüglich der Gesamtmenge des erwähnten Kunstharzes zugegeben.
Die Kunstharzzusammensetzung und das Magnetpulver werden sorgfältig geknetet und in einer geeigneten Vorrichtung wie einer Kugelmühle, einer Sandmühle, einer Walzenmühle, einer Hochgeschwindigkeits-Flügelzerkleinerungsmaschine, einem Homogenisator oder einer Ultraschallzerkleinerungsmaschine zerkleinert, um das Magnetspurmaterial zu erzeugen.
Dieses Magnetspurmaterial wird mit herkömmlichen Methoder; auf ein nichtmagnetisches Substrat aufgebracht. Die Dicke der aufgebrachten Materialschicht beträgt im trockenen Zustand 5 bis 20 μΐη, vorzugsweise 0,5 bis 10 μΐη.
Was das strahlungsempfindliche härtende Bindemittel betrifft, das für die Herstellung des Magnetaufzeichnungsmaterials der vorliegenden Erfindung benutzt wird, so können verschiedene antistatische Mittel, Dispersionsmittel und Abriebmittel, die normalerweise hierfür benutzt werden, zusätzlich zu den Additiven verwendet werden, die erfindungsgemäß in die Magnetspur eingearbeitet werden.
Es erweist sich aus den weiter unten genannten Gründen als vorteilhaft, als energiereiche Strahlung für die Vernetzung des erfindungsgemäß aufgebrachten Magnetspurmaterials einen Elektronenstrahl zu verwenden, der von einem Elektronenstrahlbeschleuniger ausgeht. Wahlweise jedoch kann die ^-Strahlung von Co , die fj -Strahlung von Sr oder die Röntgenstrahlung eines Röntgengenerators wirksam eingesetzt werden.
Als Strahlungsquelle hat sich der oben genannte Elektronen-Strahlbeschleuniger als besonders vorteilhaft erwiesen hinsichtlich der Einfachheit, mit der die Dosierung der absorbierten Strahlung gesteuert werden kann. Die ionisierende Strahlung wird bei cfer Einführung in die Fertigungsstraße automatisch abgeschirmt, und eine Verbindung zwischen den verschiedenen Geräten der Fertigungsstraße und der Kontrol!einheit für die Arbeitsschritte wird hergestellt.
Bis heute wurden verschiedene Elektronenstrahlbeschleuniger entwickelt, wie der Cockcroft-Beschleuniger, Vanäe-Graaf-Beschleuniger, der Beschleuniger vom Typ des wechselseitigen Transformators, der Beschleuniger vom Typ des Transformators mit isoliertem Eisenkern und der Linearbeschleuniger. Sie unterscheiden sich hauptsächlich in der Art der Hochspannungserzeugung voneinander. Die meisten magnetischen Aufzeichnungsmaterialien, die für allgemeine Anwendungen vorgesehen sind, weisen eine dünne Magnetschicht mit einer Dicke <10 um auf. Beschleunigungsspannungen über 1000 kV, die bei den obengenannten Beschleunigungen normalerweise benutzt werden, finden bei der Herstellung solcher magnetischer Aufzeichnungsmaterialien keine Anwendung. Somit genügt für die in dieser Erfindung vorge sehene Bestrahlung ein Elektronenstrahlbeschleuniger, der für niedrige Beschleunigungsspannungen von 300 kV oder weniger ausgelegt ist. Dieser Beschleuniger mit einer solchen niedrigen Bescheunigungsspannung ist weiterhin hinsichtlich der Kosten vorteilhaft, die - neben den Kosten für das System selbst - für die Abschirmung nötig sind.
Die Vorteile hinsichtlich der Kosten für die Abschirmung ergeben sich aus Tab. 1.
Tabelle 1 Beschleunigungsspannung und Dicke-,der Abschirmung
Beschleunigungsspannung
(kV)
Abschirmungsmaterial Dicke der Abschirmung
(cm)
150 Blei 0,5
2OG Blei 2
300 Blei 3
500 Beton 85
750 Beton 115
I .000 Beton 125
2.000 Beton 175
3.000 Beton 190
^Quelle: Report of Radiation Utilization Study Meeting, Seite 8 (August, 1979 Japan Atomic Energy Forum)]
Aus Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß bei einem Elektronenstrahlbeschleuniger mit einer Beschleunigungsspannung von nicht mehr als 300 kV die Verwendung von Bleiplatten (3 cm maximale Dicke), mit denen die gesamte Beschleunigerröhre abgeschirmt und die Bestrahlungsseite eingefaßt wird, für die vollständige Erfassung von Röntgenundichtigkeiten ausreicht. Somit besteht keine Notwendigkeit für die Errichtung einer teuren Elektronenbestrahlungskammer zur Abschirmung der Undichtigkeiten, und das Systöm selbst kann als eine Einheit in die gesamte Fertigungsstraße für magnetische Aufzeichnungsmaterialien eingebaut werden. Folglich kann das Trocknen und Aushärten von Magnetbändern oder Magnetplatten mittels Elektronenstrahlen in einer ununterbrochenen Fertigungs-Linie ausgeführt werden.
Konkrete Beispiele von Systemen, die vorzugsweise bei dieser Erfindung benutzt werden, sind der amerikanische Niederspannungselektronenstrahlbeschieuniger von Energy Science, Inc. (ESI), der unter der Handelsbezeichnung Elektrocurtain System vertrieben wird, der Elektronenstrahlbeschleuniger von RPC Corp., der unter der Handelsbezeichnung Broad-beam System vertrieben wird, und der selbstabschirmende Niederspannungselektronenbeschleuniger von Polymer Physik aus der Bundesrepublik Deutschland. Sofern die oben genannte, aufgebrachte Bindemittelscaicht mittels eines Niederspannungsbeschleunigers von 150 bis 300 kV ausgehärtet wird, leidet, wenn die Dosierung der absorbierten Strahlung 5 mrad übersteigt, das · magnetische Aufzeichnungsmaterial für Ton- und Textaufzeichnungen unter der verstärkten Ablagerung von abgelöstem Magnet-
film am Aufzeichnungsknopf und das Material für Videozwecke unter ähnlichen verstärkten Ablagerungen an den Rotationszylindern, wobei bei beiden die Haltbarkeit des Materials bei der Benutzung unter hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit beeinträchtigt wird. Wenn die Dosierung der absorbierten Strahlung in den Bereich von 0,5 bis 5 mrad fällt, führen die Polymerisation und die Vernetzung, die durch die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen bewirkt werden, zu Dichten, die geeignet dafür sind, daß die aufgebrachte Magnetspur ein ausgewogenes Verhältnis von Flexibilität und Festigkeit aufweist, verbesserten Widerstand gegen Abnutzung infolge Reibung der Magnetschicht an dem Aufzeichnungskopf zeigt und Ablagerungen von abgelöstem Magnetfilm an dem Kopf oder Zylinder ausschließt.
Somit zeigt das erhaltene magnetische Aufzeichnungsmaterial herausragende Eigenschaften.
Was die Vernetzung des Bindemittels in der aufgebrachten Magnetspur betrifft, so ist es wichtig, daß die Magnetspur auf dem Substrat der Strahlung unter einem Inertgasstrom wie Stickstoff oder Helium ausgesetzt werden sollte.
Wie es oft bei irgendwelchen aufgebrachten Schichten der Fall ist, die magnetische Pigmente in hoher Konzentration enthalten, nimmt die aufgebrachte Magnetspur, die das Magnetpulver enthält, unvermeidlicherweise eine poröse Struktur an. Wenn diese Schicht in Luft der Strahlung ausgesetzt wird, dann erzeugt die Strahlung, die die Vernetzung des Bindemittels auslösen soll, in der Luft Ozon, so daß die im Polymer erzeugten Radikale durch dieses Ozon an der Vernetzungsreaktion gehindert werden.
34318
Das Ozon bewirkt diesen entgegengesetzten Effekt nicht nur an der Oberfläche der aufgebrachten Magnetschicht, sondern wegen der Porosität der Struktur auch im Innern, wodurch das Fortschreiten der Vernetzung beeinträchtigt wird.
Somit ist es wichtig, daß die unmittelbare Atmosphäre einschließlich des mit der energiereichen Strahlung bestrahlten Ortes mit einem Inertgas wie Stickstoff, Helium oder Kohlendioxid mit einem höchstzulässigen Sauerstoffgehalt von 1 %, vorzugsweise nicht mehr als 3000 ppm ausgefüllt, wird.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden eingehender anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele 1-2
Ein Autoklav wird mit 130 Gewichtsteilen Vinylchlorid, 70 Gewichtsteilen Vinylacetat, 105 Gewichtsteilen Methyläthylketon, 45 Gewichtsteilen Toluol und 2 Gewichtsteilen Benzylperoxid beschickt und auf 55° C aufgeheizt, um die Polymerisation der Monomeren in Gang zu setzen. Wenn die Umwandlung von Vinylchlorid / Vinylacetat 10 % erreicht, wird ein sechstel einer gemischten Lösung, die 1,5 Gewichtsteile Maleinsäureanhydrid, 4,5 Gewichtsteile Maleinsäure und 30 Gewichtsteile Methylethylketon enthält, dem Reaktionssystem zugesetzt. Die verbleibenden fünf sechstel der gemischten Lösung werden schrittweise während der Zeit zugegeben, in der der oben genannte Umsatz von 10 % auf 60 % steigt. Nachdem die Polymerisation bis zu einem Umsatz von 90 % fortgeschritten ist, wird das Reaktionssystem gekühlt. Die so in dem Autoklav erhaltene Kunstharzlösung mit einem Kunstharzgehalt von etwa 50 Gew.-% wird herausgenommen. Die Analyse zeigt, daß dieses Kunstharz ein Copolymer ist, das 70 Gewichtsteile Vinylchlorid, 30 Gewichtsteile Vinylacetat, 0 , 7 Gewichtsteile Maleinsäureanhydrid und 2,3 Gewichtsteile Maleinsäure enthält, und das
einen Polymerisationsgrad von 250 aufweist. Diese Copolymerlösung wird Lösung A genannt.
In einer Kugelmühle werden die weiter unten beschriebenen Komponenten drei Stunden lang gemischt, bis die nadeiförmigen Teilchen aus magnetischem Eisenoxid vollkommen von dem Dispersionsmittel benetzt sind.
Kobaltbeschichtete, nadeiförmige Teilchen aus ^-FeO3 (Längsachse 0,5 μπι, Querachse 0,05 μπι, Hc 600 Oe)
120 Gew.-Teile Ruß (antistatisch, Mitsubishi Carbon Black MA 600)
5 Gew.-Teile pulverisiertes 0Cr-Al-O3 (mittlerer Teilchendurchmesser 0,5 μπι)
2 Gew.-Teile Dispersionsmittel (Lecithin aus Sojabohnenöl)
3 Gew.-Teile Lösungsmittel (Methylethylketon / Toluol: 50/50)
100 Gew.-Teile
Dann werden die folgenden Komponenten sorgfältig gemischt und gelöst.
Lösung A (berechnet als Festsubstanz) (Polymerisationsgrad 250)
6 Gew.-Teile Butyralharz mit einer Acryl-Doppelbindung
9 Gew.-Teile
Polyätherurethanelastomer mit einer Acryl-Doppelbindung (berechnet als Festsubstanz)
15 Gew--Teile Lösungsmittel (Methylethylketon/Toluol: 50/50)
200 Gew.-Teile
Fettsäureester (Butylmyristat)
2 Gew.-Teile Fettsäure (Myristinsäure)
1 Gew.-Teil
Die resultierende Lösung wird in die Kugelmühle gegeben, die für die Behandlung des Magnetpulvers benutzt wurde, wird nochmals gemischt und 42 Stunden stehen lassen.
Das so erhaltene Magnetspurpulver-Material wird auf die Oberfläche eines 15 μπι dicken Polyesterfilms aufgebracht, mit einem Permanentmagneten (1600 Gauß) orientiert, mittels einer Infrarotlampe oder heißer Luft unter Entfernen des Lösungsmittels getrocknet, zum Glätten der Oberfläche behandelt und unter einer Stickstoffdecke mit einer Restsauerstoffkonzentration von 500 ppm mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, wobei ein Elektronenstrahlbeschleuniger von "electron curtain"-Typ der ESI mit 150 kV Beschleunigungsspannung, 10 mA Elektrodenstrom bei einer Dosis von 5 Mrad benutzt wird, wodurch eine Polykondensation ausgelöst und die aufgebrachte Magnetschicht ausgehärtet wird.
Das so erhaltene Band wird für die Herstellung von Videobändern in Streifen von 1,27 cm (1/2 inch) Breite geschnitten. Diese Videobänder werden auf verschiedene Eigenschaften getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
Zu Vergleichszwecken wurde dieses Verfahren mit der Abweichung wiederholt, daß die Einarbeitung sowohl der Lösung A als auch der Lösung B unterlassen wurde (Vergleichsversuch 1), bzw. die Einarbeitung nur der Lösung A unterlassen wurde (Vergleichs versuch 2). Die Ergebnisse dieser Vergleichsversuche sind ebenfalls in Tabelle 2 wiedergegeben.
Tabelle 2
Physikalische Eigenschaften Vergleich 1 Vergleich 2 BeisPiel 1
Reibungskoeffizient 0,3 0,25 0,20
Glanz (%) 100 105 150
Elektromagnetische
Ubertragungseigenschaften 0 0 + Ί,ο
Der Reibungskoeffizient (μ) wurde bestimmt, indem ein vorgegebenes Magnetband auf einen Reibungszylinder gewickelt wurde, das Band bewegt wurde/ die Anfang·spannung TQ und die Endspannung T1 wahrend der Bewegung des Bandes gemessen wurden und die Meßergebnisse auf die folgende Euler-Formel angewendet wurden:
i ln /τΛ
(wobei θ für den Aufwickelwinkel (rad.) steht und In für den natürlichen Logarithmus).
Der Glanz wurde bestimmt, indem ein Lichtstrahl mit 60* Einfallswinkel auf die magnetische Seite des Bandes projeziert wurde, das reflektierte Licht gemessen und das Verhältnis von einfallendem zu reflektiertem Licht berechnet wurde. Das Ergebnis wurde bei diesem Verhältnis In Prozent angegeben. Die in Tabelle 2 gezeigten Werte für den Glanz sind numerische Werte der relativen Bewertungsraten der Proben, wobei der Glanz der Probe aus Beispiel 1 gleich 2 (200 %) gesetzt wurde.
Die Daten der elektromagnetischen übertragungseigenschaften sind Werte (dB), die mit einem VHS Videodeck in RP bei 4 MHz gemessen wurden, und die aufgrund der Eigenschaft der Vergleichsprobe, die mit OdB genommen wurde, berechnet wurden.
Ähnliche Videobänder wurden zubereitet, wobei das Verhältnis (Feststoffgehalt) der Lösung A und der Lösung B variiert wurde. Das Orientierungsvermögen wurde gemessen, und es wurden die in der graphischen Darstellung wiedergegebenen Werte gefunden.
Beispiel 2 und Vergleichsbeis'piele 3-4
Ein Videoband wurde hergestellt, wobei nach dem Verfahren von Beispiel 1 vorgegangen wurde mit der Abweichung, daß Magnetpulver aus Fe-Co-N-Legierung (größter Teilchendurchmesser 0,3 μηι; kleinster Teilchendurchmesser 0,04 pm; Hc 1200 Oe) anstelle der kobaltbeschichteten nadeiförmigen
-FeO3~Partikel und ein Lösungsmittelgemisch aus Methylethylketon/Toluol (52/48) als Lösungsmittel verwendet wurden.
Das derart hergestellte Videoband wurde auf verschiedene Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle wiedergegeben. Zu Vergleichszwecken wurden Videobänder hergestellt, bei denen eine Rezeptur verwendet wurde, die weder Lösung A noch Lösung B enthielt (Vergleich 3) bzw. eine Rezeptur, die nur Lösung A enthielt. Alle Binder wurden den geschilderten Tests unterworfen.
Tabelle 3 Physikalische Eigenschaften
Reibungskoeffizient Glanz
Elektromagnetische
Übertragungseigenschaften
(dB)
Vergleich 3 Vergleich 4 Beispiel 2
0,27 0,22 0,32
100 103 150
0 0 + 1.5

Claims (12)

TDK Corporation Tokyo, Japan TDK 6 Magnetisches Aufzeichnungsmaterial Patentansprüche:
1. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial, das herstellbar ist durch ■
Zubereitung eines strahlungsempfindlichen härtenden Harzes durch Modifizierung eines Copolymers aus (A) Vinylchlorid, (B) einem Vinylcarboxylat, (C) einer ungesättigten Carbonsäure und (D) einem ungesättigten Carbonsäureanhydrid, welches 50 bis 80 Gew.-% (A), bezogen auf die Gesamtmenge an (A) und (B), 10 bis 30 Gew.-% (D), bezogen auf die Gesamtmengen an (C) und (D), sowie insgesamt 1 bis 5 Gew.-Teile an (C) und (D), bezogen auf 100 Gew.-Teile (A) und (B) enthält und das einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 100 bis 400 aufweist, und eines magnetischen Pulvers, wobei ein magnetisches Beschichtungsmaterial gebildet wird,
Auftragen des entstandenen Magnetspurmaterials auf ein nichtmagnetisches Substrat und
Erstarrenlassen der aufgetragenen Magnetspur unter Bestrahlung.
3A31830
2. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis dieses strahlungsempfindlichen härtenden Harzes aus modifiziertem Copolymer zu der Gesamtmenge an strahlungsempfindlichem härtenden Harz aus modifiziertem Copolymer plus anderem Polymer innerhalb eines Bereiches von 10 bis 80 Gew.-% liegt.
3. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil dieses anderen Harzes (Polymers) ein härtendes, gegen Strahlung nicht empfindliches Harz ist.
4. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses härtende, gegen Strahlung nicht empfindliche Harz ein Vinylchlorid-Copolymer ist.
5. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetpulver darin in einer Menge von 200 bis 900 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtharzmenge, enthalten ist.
6. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese Harzlösung für das Magnetspurmaterial in einer Menge von 20 bis 70 Gew.-%, bezogen auf 80 bis 30 Gew.-% dieses strahlungsempfindlichen härtenden Harzes,enthalten ist.
7. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinylchlorid (A) in einer Menge von 60 bis 80 Gew.-56, bezogen auf die Gesamtmengen an Vinylchlorid (A) und Vinylcarboxylat (B) enthalten ist, und daß das ungesättigte Carbonsäureanhydrid (D) in einer Menge von 1 bis 3 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmengen an ungesättigter Carbonsäure (C) und ungesättigtem Carbonsäureanhydrid (D) enthalten ist.
8. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmengen an ungesättigter Carbonsäure (C) und ungesättigtem Carbonsäureanhydrid (D) 1 bis 5 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile an Vinylchlorid (A) plus Vinylcarboxylat (B) ausmachen.
9. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinylcarboxylat (B) Vinylacetat, Vinylpropionat oder Vinylversatat ist, daß die ungesättigte Carbonsäure (C) Maleinsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Acrylsäure oder Methacrylsäure ist, und daß das ungesättigte Carbonsäureanhydrid (D) Maleinsäureanhydrid oder Itaconsäureanhydrid ist.
10. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinylcarboxylat (B) Vinylacetat ist, daß die ungesättigte Carbinsäure (C) Maleinsäure ist, und daß das ungesättigte Carbonsäureanhydrid (D) Maleinsäureanhydrid ist.
11. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragene Schicht aus dem Magnetspurmaterial eine Dicke von 0,5 bis 20 pm auf Trockenbasis hat.
12. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-magnetische Substrat ein Polyethylen/Terephthalat-FiIm ist.
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