DE3607797A1

DE3607797A1 - Magnetisches aufzeichnungsmedium und verfahren zu seiner herstellung sowie mittel zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3607797A1
Application number: DE19863607797
Authority: DE
Inventors: Karen Fremont Calif. Sabo; Arden Belmont Calif. Sher
Original assignee: Savin Corp
Current assignee: Spectrum Sciences BV
Priority date: 1985-03-11
Filing date: 1986-03-08
Publication date: 1986-09-11
Also published as: JPH07192263A; IT1204368B; CA1278179C; GB2172291B; JPS61267934A; FR2578675A1; CH678464A5; GB2172291A; US4585535A; GB8605275D0; JP2572360B2; FR2578675B1; IT8619635A0; JPH077502B2

Description

A 46 93 5 m Anmelder: Savin Corporation,

m - 213 9 West Broad Street,

19. Februar 1986 Stamford, Connecticut,

U.S.A.

Beschreibung :

Magnetisches Aufzeichnungsmedium und Verfahren zu seiner Herstellung sowie Mittel zur Durchführung des Verfahrens.

Gegenwärtig ist eine zunehmende Verbreitung von Bandrekordern für Musik, Diktate sowie für Videofilmsignale und Fernsehübertragungen festzustellen. Diese Verbreitung wird noch weiter vermehrt durch Computer und Wort-Prozessoren, welche Software in Form von Floppy-Disks und Hard-Disks erfordern. Diese werden gewöhnlich aus flüssigen Dispersionen magnetischen Materials hergestellt. Um gut suspendierte, magnetische Teilchen zu erhalten, wurde die Dispersion auf Scheiben ausgezogen, um so eine dünne Schicht zu erhalten. Solange die Schicht noch naß war, wurde die überzogene Scheibe in ein magnetisches Feld gebracht, um die magnetischen Teilchen zu orientieren. Anschließend wurde die Scheibe ausgehärtet, was gewöhnlich in einem komplexen Erwärmungszyklus erfolgte. Der Ertrag dieses Verfahrens erwies sich als ziemlich unbefriedigend.

Es wurde bereits vorgeschlagen, magnetisches Material, beispielsweise fein verteilte Ferrioxidteilchen in Wasser zu suspendieren und durch Elektrophorese auf

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einem Band abzuscheiden. Es wurde gefunden, daß andere flüssige Träger mit niederen Dielektrizitätskonstanten und hohen spezifischen Widerständen, insbesondere Substanzen, die unter der Bezeichnung ISOPAR im Handel sind, für diesen Verwendungszweck weit überlegene Materialien sind. Damit eine Elektrophorese stattfinden kann, müssen die Tonerpartikel mit der richtigen Polarität aufgeladen sein. Dies ist Aufgabe des sogenannten "Ladungslenkers" (charge director). Das flüssige Tonerbad, welches aus ISOPAR plus Tonerpartikeln und Ladungslenker besteht, muß nahezu elektrisch neutral sein. Somit induziert der Ladungslenker nicht nur Ladungen an den Tonerpartikeln, sondern auch eine gleiche Anzahl entgegengesetzter Ladungen, die mit Teilchen verbunden sind, die Gegenionen genannt werden. Die Gegenionen können aufgeladene, einzelne Molekülionen sein, Mizell oder andere molekulare Agglomerate. Es gibt zwei Wege, auf denen der Ladungslenker seine Funktion ausüben kann. Beim ersten Weg besteht der Ladungslenker aus neutralen Einheiten, bis sie mit den Tonerpartikeln vermischt werden. Dann nehmen aufgrund von Enthalpiainter schieden zwischen dem Ladungslenker und den Tonerpartikeln, welche eine chemische Reaktion induzieren, der Toner ein Ladungsvorzeichen und die Ladungslenkermoleküle das andere Vorzeichen an. Dies kann aufgrund eines Elektronenaustausches zwischen den beiden Teilchenarten oder aufgrund einer Übertragung einer ionisierten Molekülgruppe von den Ladungslenkermolekülen zu den Tonerpartikel auftreten. Der zweite und üblichere Weg, auf dem ein Ladungslenker seine Funktion ausübt, besteht darin, daß er eine ionische Lösung im flüssigen Träger ist, bevor er mit den Tonerpartikeln vermischt wird.

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Dann verhaftet sich eine der Ionensorten bevorzugt mit den Tonerpartikeln, wenn Toner und Ladungslenker vermischt werden. Das Vorzeichen des Ions, welches sich mit dem Toner verbindet, hängt im allgemeinen von den Oberflächeneigenschaften der Tonerpartikel und der Ionensorte im Ladungslenker ab. Ein bestimmter Ladungslenker kann ein Tonermaterial positiv und ein anderes negativ oder auch überhaupt nicht aufladen. Bei der bevorzugten Ausführung soll sich die größere der beiden Ionensorten mit dem Toner verbinden, wobei die kleinere, beweglichere als Gegenion dient.

Wenn die Tonersuspension nicht ausreichend ladungsgelenkt ist oder die Wahrscheinlichkeit der Ionenverhaftung niedrig ist, ist im Durchschnitt weniger als ein Ladungslenkerion (des richtigen Vorzeichens) pro Tonerpartikel verhaftet. Es besteht dann eine Tendenz, daß die Tonerpartikel Flocken bilden. Der Mechanismus, der für diese Flockenbildung verantwortlich ist, beruht darauf, daß ein neutrales Tonerpartikel in der Nähe eines aufgeladenen die Induzierung eines Dipols erfährt, der zu einer Anziehungskraft führt. Diese Anziehungskraft veranlaßt dann, daß sich die Partikel miteinander verbinden.

Die Tonerpartikel im Bad erreichen sämtlich das gleiche chemische Gleichgewichtspotential. Im Gleichgewicht ist die Ladung auf einem vorgegebenen Teilchen größer, wenn es einen größeren Radius hat (weil seine Kapazität umgekehrt proportional zum Radius ist, und wenn die Zahl der Oberflächenstellen, an denen sich Ladungs-

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lenkerione anlegen können ("Haken" genannt), größer ist. Der viskose Bewegungswiderstand eines Teilchens in einer Flüssigkeit ist ebenfalls zu seinem Radius proportional. Infolgedessen hat die Beweglichkeit, welche proportional zur Ladung pro Partikel und umgekehrt proportional zum viskosen Schleppwiderstand ist, eine Tendenz, von der Teilchengröße unabhängig zu sein, wenn die Dichte der Oberflächenhaken an allen Teilchen die gleiche ist. Dies heißt, daß Teilchen mit ungesteuerten Hakendichten unterschiedlich auf die Felder ansprechen, was zu einer Neigung, ungleichförmige Tonerabscheidungen zu erzielen, führt. Im Ergebnis bewegen sich diejenigen Tonerpartikel, welche die größten Beweglichkeiten haben, zuerst aus der Entwicklungsflüssigkeit hinaus, wobei sie die trägen Partikel hinter sich lassen. Wenn dies fortschreitet, wird selbst dann, wenn das Bad wieder aufgefüllt wird, um eine konstante Tonerpartikeldichte aufrechtzuerhalten, die Partikelabscheidung bei nachfolgenden Anwendungen der Entwicklungsdispersion weniger dicht. Man sagt in diesem Falle, die Dispersion sei "erschöpft".

Wenn eine Tonersuspension übermäßig ladungsgelenkt ist, können im zweiten Falle, wo es sich um eine ionische Lösung handelt, im Bad extra Ionen mit dem gleichen Vorzeichen wie die Tonerpartikel vorliegen. Dies wird als ein Umstand beschrieben, bei welchem der Toner "kontinuierliche Phasenleitfähigkeit" hat. Wenn diese kontinuierliche Phasenleitfähigkeit vorliegt, konkurrieren die Ionen, welche das gleiche Vorzeichen wie die Tonerpartikel haben, mit ihnen, um den Bildbereich zu erreichen. Das Ergebnis ist, daß eine geringere Toner-

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dichte als im optimalen Fall das aufgeladene Substrat erreicht. Die kontinuierliche Phasenleitfähigkeit hat auch einen nachteiligen Einfluß auf die Wirksamkeit des Tonerübergangs von einer Oberfläche, auf welcher er ursprünglich abgeschieden war, auf einen Träger, und zwar in Anwendungsfällen des Bedrückens.

Es wurde gefunden, daß es möglich ist, im wesentlichen homogene Filme aus ferromagnetischen Teilchen, beispielsweise Ferrioxid, dadurch zu erzielen, daß man diese Teilchen in ein thermoplastisches Harz einkapselt. Das Harz muß dabei derart beschaffen sein, daß es in der dispergierenden Flüssigkeit, beispielsweise ISOPAR (Warenzeichen für eine Reihe flüssiger, niedersiedender, isomerisierter aliphatischer Kohlenwasserstoffe, hergestellt von Exxon Corporation) unlöslich ist. Weiterhin muß das Beschichtungs- oder Verkapselungsmittel derart sein, daß es nach der Abscheidung schmilzt, so daß es eine glatte Oberfläche ergibt und eine Orientierung der ferromagnetischen Teilchen gestattet. Daneben muß die Oberfläche der Verkapselungssubstanz eine Mehrzahl von funktioneilen oder reaktiven Stellen aufweisen, um mit einem Ladungslenker in Übereinstimmung zu sein. Hierdurch ist es möglich, verkapselte ferromagnetische Teilchen zu erzeugen, beispielsweise aus Ferrioxid, welche in kontrollierter Weise aufgeladen sind und die gleichen Beweglichkeiten haben. Somit treibt das Feld, welches eingeführt wird, um die Elektrophorese zu veranlassen, die elektrophoretisch beweglichen Tonerpartikel an ihren Platz, ohne die Suspension zu erschöpfen. Die Beziehung der Verkapselungssubstanz und des Ladungslenkers kann als analog zu einem Ionenaustausch oder zum

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Phänomen Säure-Base angesehen werden.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zum elektrophoretischen Abscheiden eines ferromagnetischen Materials auf einem Band, auf einer Floppy-Disk, auf einer Hard-Disk oder auf einer rechteckigen Plastikkarte, um so Aufzeichnungsmedien hoher Dichte zu erzeugen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf eine Materialzusammensetzung, die für die Durchführung des Verfahrens brauchbar ist.

Die japanische Patentschrift 50-28093 offenbart die Elektroabscheidung einer Farbe, die durch Emulgierung eines Harzes mit einem magnetischen Pigment in Wasser erhalten wird. Die Farbe wird elektrophoretisch auf eine Aluminiumscheibe aufgebracht. Die Emulsion besteht aus 40 Gewichtsteilen eines emulgierbaren Acrylharzes, 4 Gewichtsteilen wasserlösliches Melaminharz, 160 Gewichtsteilen Gamma-Ferrioxid, 10 Gewichtsteile Isopropanol, 7 Gewichtsteile Tri-Isopropanolamin und 279 Gewichtsteile von ionenausgetauschtem Wasser.

Gemäß der japanischen Patentschrift 52-25321 wird eine ähnliche Zusammensetzung mit der Ausnahme benutzt, daß die Emulsion ein organisches Lösungsmittel einschließt, welches dazu dient, das wasserlösliche Acrylsäurepolimerisat zu emulgieren. Methyl-Isobuthyl-Keton ist als bevorzugtes Beispiel angegeben.

Im allgemeinen wird von der Erfindung die trockene Verkapselung magnetischer Pigmentpartikel mit einem Binder, beispielsweise Wachs, einem wachsartigen Polymerisat oder einer Mischung aus Polymerisaten, zusammen mit

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einem Mittel zur Erzeugung einer beträchtlichen Anzahl funktioneller oder reaktiver Stellen, beispielsweise einem Ladungslenker in Betracht gezogen. Die Verkapselung muß derart sein, daß das verkapselte Pigment die Belastungen des Verkapselungsvorganges und einer Naßverwalzung ohne Beschädigung des Pigments übersteht. Die Verkapselungssubstanz muß im Dispersionsmittel unlöslich sein. Die Verkapselung erfolgt durch Trockenverwalzen oder Trockenvermahlen des Verkapselungswachses oder einer Wachspolymerisatmischung und einer Zusammensetzung zur Erzeugung funktioneller oder reaktiver Stellen. Das trockenverwalzte Material wird anschließend zerkleinert und in einer Reibvorrichtung mit ISOPAR-G, ISOPAR-H, ISOPAR-L oder ISOPAR-M naßverwalzt oder naßvermahlen. Das Naßverwalzen der zuerst fein zerkleinerten, trockenen Dispersion führt zur Ausbildung einer gleichmäßigen Dispersion des verkapselten Pigments. Zusätzliche oder unterschiedliche Ladungslenker können während der Verdünnung zugegeben werden. Dieser Ladungslenker erteilt den beschichteten Tonerpartikeln gleichmäßig die gewünschte Polarität dadurch, daß er chemisch mit den funktionellen Stellen oder "Haken" verbunden wird. Aufgrund der homogenen Beschichtung wird die heterogene Natur des magnetischen Pigments isoliert und die Tonererschöpfung, welche ein Charakteristikum der bekannten Flüssigkeitsdispersionen ist, wird verhindert.

IX- Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Eer-/ ι

stellen magnetischer Aufzeichnungsmedien durch elektrophoretische Abscheidung anzugeben, wobei eine bessere Einsteuerung der Dicke der abgeschiedenen Schicht und deren Qualität als bisher möglich ist.

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Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruchs 1 und der Unteransprüche gelöst.

Das erfindungsgemäß hergestellte magnetische Aufzeichnungsmedium besitzt eine gleichförmige Dicke und ist frei von Löchern. Das Verfahren läßt sich rasch und kontinuierlich ausführen und ermöglicht hierdurch eine Massenfertigung.

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Suspension verkapselter, nadeiförmiger ferromagnetischer Teilchen vermittelt, wobei diese Teilchen während der Verkapselung und der Zerkleinerung nicht brechen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Verfahrensschritt der Beschichtung von dem Verfahrensschritt der Orientierung separat ausgeführt. Erfindungsgemäß wird ein Binder mit geeignetem Schmelzpunkt ausgewählt, so daß nach Abscheidung des Filmes der Binder aufgeschmolzen werden kann, während er dem die Partikelorientierung bewirkenden Magnetfeld ausgesetzt ist. Die Orientierung wird anschließend eingefroren, wenn die Temperatur unter den Schmelzpunkt des Binders abgesenkt wird. Bei dem erfindungsgemäßen verkapselten, ferromagnetischen Material enthält der für die Verkapselung vorgesehene Binder eine Zusammensetzung, welche dem Binder funktioneile oder reaktive Stellen aufprägt.

Die für die Verkapselung vorgesehenen Bindermaterialien werden erfindungsgemäß vorzugsweise so ausgewählt, daß sie durch Elektronenstrahlbündel oder durch thermische

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Behandlung ausgehärtet werden können. Dabei ergeben sich harte Oberflächen, die in der Lage sind, Abnutzungsbeanspruchungen zu widerstehen, wie sie beim Vorbeilaufen von Aufzeichnungsköpfen über die Oberfläche auftreten.

Erfindungsgemäß werden weiterhin elektrische oder magnetische Feldgradienten oder beides sowie auch gleichförmige Magnetfelder,- die senkrecht zur Oberfläche orientiert sind, eingesetzt, um sowohl die nadeiförmigen Magnetteilchen im geschmolzenen Binder zu orientieren und die Teilchen relativ zur Oberfläche in die richtigen Lagen zu verbringen.

Die nachstellende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Fließdiagramm für die einzelnen

Schritte eines Verfahrens zum Herstellen magnetischer Aufzeichnungsmedien;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Anordnung zur Abscheidung magnetischer Partikel auf einer unterlage;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer anderen Anordnung zur Abscheidung magnetischer Partikel auf einer Unterlage;

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Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Abscheidung magnetischer Partikel auf ein endloses Band;

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer anderen Vorrichtung zur Abscheidung magnetischer Partikel unter Ausschluß des "Manhattan Vista"-Effekts;

Fig. 6 eine Elektronenmikroskopaufnahme in

Längsrichtung orientierter magnetischer Teilchen (Vergrößerung 22500-fach) und

Fig. 7 eine Elektronenmikroskopaufnahme ähnlich Fig. 6 von senkrecht orientierten magnetischen Partikeln (Vergrößerung 22500-fach).

Entsprechend dem Schema der Fig. 1 werden 84 g Carnauba-Wachs, 42 g A-C 54 0 (Warenzeichen der Firma Allied Chemical Corporation für Athylenacrylsäurepolymerisat) und 39 2 g Gamma-Ferrioxid (Fe₂O₃, vertrieben von der Firma Pfizer Inc. unter dem Warenzeichen "Pferox") in ein Zweiwalzen-Gummi-Mahl- oder Walzwerk an sich bekannter Art eingebracht. Hinzugefügt werden 42 g A-C 201 (Warenzeichen der Firma Allied Chemical Corporation für ein Kalziumsalz von Äthylenacrylsäurepolymerisat). Die Substanzen A-C 540 und A-C 201 wirken als Ladungslenker und erzeugen funktionelle oder reaktive Stellen (oder "Haken"), mit denen der Ladungslenker reagieren kann. Ein weiteres Zusatzmittel zur Steuerung funktioneller

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Stellen ist Stearinsäure. Die Substand A-C 54 0 kann in und aus sich selbst als ein Binder wirken. Weitere Zusatzmittel zur Steuerung funktioneller Stellen sind: Styrol-Acrylatcopolymerisate, Äthylenvinylazetat-Acry1-säure plus Copolymerisate, oxidierte Polyäthylene, Acrylatesterpolymerisate, Acrylatester-Acrylsäurecopolymerisate, Styrol-Allyl-Alkoholcopolymerisate, Polyäthylenoxidpolymerisate und Propylen-Äthylenoxidcopolymerisate. Während diese Polymerisate zugefügt werden, um die funktionellen Stellen für den Binder zu steuern, können sie auch in sich selbst als Binder wirken. Carnauba-Wachs ist besonders brauchbar, da es nach der Ausbildung der Aufzeichnungsmedien als Schmiermittel wirkt. Weiterhin sind alle Materialien, die im ersten Schritt des Erfindungsgemäßen Verfahrens zugegeben werden, unlöslich oder unauflösbar in ISOPAR bei Temperaturen unterhalb 40⁰C. Das magnetische Pigment, der Binder und das Mittel zur Steuerung der funktionellen Stellen werden in einem Gummi-WaIzwerk bei 60⁰C eine Stunde lang vermischt. Danach ist das Pigment gleichförmig dispergiert. Das Pigment und der Binder wurden auch in einem Gummi-Walzwerk bei 130⁰C vermischt. Die höhere Temperatur verkürzt die Zeit zur Dispergierung des Pigments.

Beim Abkühlen bilden die eingekapselten magnetischen Partikel einen farbstiftähnlichen Festkörper, der anschließend pulverisiert wird. Anschließend werden das Pulver und 2100 g ISOPAR-H einer Naßverwalzung oder NaßVermahlung unterworfen, was in einer Reibvorrichtung stattfindet. Obwohl der Verfahrensschritt der Pulverisierung diejenige Zeit verringert, welche

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zum Naßverwalzen des Pulvers erforderlich ist, kann doch der farbstiftartige Feststoff, welcher aus dem Gummi-Walzwerk austritt, auch durch irgendwelche andere Mittel in kleinere Teilchen zerkleinert werden, die dann ebenfalls bequem in die Reibvorrichtung eingebracht werden können. Die verkapselten magnetischen Partikel werden fünf Stunden lang naßverwalzt. Ein längeres Verwalzen verbessert die Dispersion und führt zu kleineren durchschnittlichen Teilchengrößen. Das dem Verfahrensschritt der Naßverwalzung unterworfene Pulver besteht aus Kügelchen, die mehrere verkapselte magnetische Partikel enthalten. Es kann entweder Pferrox 4230 oder Pferrox 2228C benutzt werden. Diese haben einen Durchmesser von etwa 0,03 bis 0,04 μπι und ein Längen- und Seitenverhältnis zwischen 1:6 und 1:7. Eine Anzahl dieser nadelförmigen oder dendritischen magnetischen Partikel sind in jeder Kugel vorhanden. Es versteht sich, daß irgendein geeignetes ferromagnetisches Material Anwendung finden kann.

Die nichtpolaren, dispergierenden Flüssigkeiten, welche bei dem Verfahrensschritt der Naßvermahlung Anwendung finden, sind isomerisierte, aliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere ISOPAR-G, ISOPAR-H, ISOPAR-K, ISOPAR-L und ISOPAR-M. Diese Substanzen sind enge Franktionen isoparaffinischer Kohlenwasserstoff-Fraktionen mit extrem hohem Reinheitsgrad. So liegt beispielsweise der Siedebereich von ISOPAR-G zwischen 156 und 176°C. ISOPAR-L hat einen mittleren Siedepunkt von etwa 194°C. ISOPAR-M weist einen Flammpunkt von 77°C und eine Selbstentzündungstemperatur von 338⁰C auf.

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Aufgrund strenger Herstellungsspezifikationen sind anwesende Mengen von Fremdstoffen, beispielsweise Schwefel, Säuren, Carboxyl und Chlorid auf wenige Teile pro Million (ppm) beschränkt. Die hier genannten Substanzen sind im wesentlichen geruchlos und besitzen lediglich einen sehr milden paraffinartigen Geruch. Sie weisen eine ausgezeichnete Geruchsstabilität auf und werden sämtlich von der Firma Exxon Corporation hergestellt.

Alle Dispersionsflüssigkeiten haben einen spezifischen

g elektrischen Volumenwiderstand oberhalb 10 Ohm cm und eine Dielektrizitätskonstante unterhalb 3,0. Die Dampfdrücke bei 25°C sind niedriger als 10 kPa. Eine günstige Substand ist ISOPAR-G, die einen Flammpunkt von 40⁰C hat (bestimmt durch die "tag closed cup-Methode")-=. ISOPAR-L hat einen Flammpunkt von 61⁰C (durch die gleiche Methode bestimmt); während ISOPAR-M einen nach der Pensky-Martens-Methode bestimmten Flammpunkt von 77⁰C besitzt. Im voranstehenden sind die bevorzugten Dispersionsflüssigkeiten beschrieben. Wesentliche Kenndaten sind der spezifische Volumenwiderstand und die Dielektrizitätskonstante. Daneben ist ein Merkmal der Dispersionsflüssigkeiten ein niederiger Kauri-Butanol-Wert in der Nähe von 27 oder 28 (bestimmt nach ASTM D 1133)

Die zusätzlich anwesenden Mittel wirken nicht nur zur Einsteuerung der funktionellen Stellen, sondern erhöhen auch die Schmelzviskosität des Carnauba-Wachses. Außerdem können diese Materialien querverbunden sein, um den Niederschlag zu einer harten, dauerhaften Oberfläche auszuhärten. Das aus dem Verfahrensschritt der Naßvermahlung gewonnene Material ist ein flüssiges Konzentrat,

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in welchem das Verhältnis Feststoff zu Dispersionsflüssigkeit etwa 40 % beträgt. Anschließend wird das Konzentrat mit ISOPAR verdünnt, so daß das Verhältnis Feststoff zu Dispersionsflüssigkeit etwa 20 % beträgt. Diese Dispersion wird dann für späteren Gebrauch gelagert. Wenn die Lösung dazu benutzt werden soll, bei der Herstellung eines Aufzeichnungsmediums eine magnetische Schicht auf einer Unterlage abzuscheiden, wird die gelagerte Dispersion weiterhin mit ISOPAR verdünnt, so daß sie einen Feststoffgehalt von etwa 2 % mit Bezug auf die Flüssigkeit enthält.

Obwohl hier gezeigt wurde, daß ein Ladungslenker während der Verfahrensschritte der Trockenvermahlung und der Verdünnung zugegeben wird, kann ein Ladungslenker, falls erwünscht, auch im Verlauf des Verfahrensschrittes der Naßvermahlung zugegeben werden. Es gibt offensichtlich zwei verschiedene Arten von Ladungslenkern. Im ersten Fall hat der Ladungslenker in ISOPAR eine bei 1 kHz gemessene Leitfähigkeit, die größer als diejenige Leitfähigkeit ist, die man erhält, wenn die Substanz mit Tonerpartikeln vermischt wird. Lezithin und Bariumpetronat (BaPet) sind Beispiele. Im zweiten Fall hat der Ladungslenker in ISOPAR nahezu keine Leitfähigkeit. Wenn er jedoch mit Tonerpartikeln vermischt wird, tritt eine erhebliche Leitfähigkeit auf Bariumsulfosukzinat (BaOT) und Salze von Bistridebyl-Sulfosukzinat sind Beispiele für diesen Fall.

Die bevorzugten Ladungslenker sind diejenigen mit keiner Leitfähigkeit in Abwesenheit von Tonerpartikeln. Irgendeine überschüssige Leitfähigkeit resultiert aus der Anwesenheit von Ionen im Bad mit dein gleichen Vor-

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zeichen wie dasjenige der Tonerpartikel. Diese unerwünschten Ionen sprechen auf die gleichen Felder an, welche den Toner und die Abseheidungslage ohne Pigment antreiben.

Die Ladung pro Tonerpartikel (etwa 0,5 bis 3,0 μη Radius) wurde gemessen und liegt im Bereich von ein bis einigen hundert Ladungen. Die Zeta-Potentiale, welche sich aus diesen Ladungen ergeben, liegen in der Größenordnung von 1 V, was groß verglichen mit thermischen Energien ist. Dies ist durch die hohe Dichte funktioneller Stellen an jedem Tonerpartikel (etwa

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10 bis 10 Stellen) ermöglicht und durch die Natur ihrer chemischen Reaktionen mit den Ladungslenkermolekülen.

Die Dispersionsstabilität wird durch die große Ladung pro Tonerpartikel verursacht. Die Abstoßungskräfte zwischen gleich aufgeladenen Partikeln halten sie voneinander getrennt, wenn der Abstand groß ist. Lange Moleküle, die als Puffer wirken und ein sterisches Hindernis erzeugen, verhüten, daß die Oberflächen der Toner sich nah genug aneinander annähern, so daß die induzierte Dipolanziehungswechselwirkung wirksam werden kann und Agglomeration veranlaßt. Die Coulomb-Abstoßungswechselwirkung variiert mit dem reziproken Abstand zwischen den Teilchen, während die ladungsinduzierte Dipolanziehungswechselwirkung mit der vierten Potenz des Kehrwerts ihres Abstands variiert. Solange die Teilchen weit genug voneinander entfernt bleiben, dominieren die Abstoßungswechselwirkungen und die Dispersion ist stabil. Wenn man zuläßt, daß

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sich die Partikel zu agglomerieren beginnen, ändern sich ihre Kapazitäten und die Ladung pro Partikel. Die Badeigenschaften werden schlechter.

Normalerweise wird der Ladungslenker während des Verfahrensschritts der Verkapselung zugegeben. Zusätzlicher Ladungslenker kann während der Naßverwalzung oder der Dispersion während der Abscheidung zugegeben werden. Die Zugabe von Ladungslenker während der Naßvermahlung hat die Tendenz, die Dispergierung zu verbessern. Die ideale Menge an Ladungslenker erzeugt die gleiche Anzahl negativ geladener Einheiten wie Pigmentpartikel vorhanden sind; dies bedeutet, daß keine überschüssigen, freien, negativ geladenen Ionen vorhanden sind. Eine überschüssige Anzahl an negativen Ionen steigert die Leitfähigkeit der Flüssigkeit und fügt somit der Entwicklungsflüssigkeit eine kontinuierliche Phasenleitfähigkeit zu. Dies ist eine weitere Bedingung, die der Menge des benutzten Ladungslenkers eine obere Grenze setzt. Die Beweglichkeit der Gegenionen soll diejenige der Tonerpartikel übertreffen. Wenn in diesem Fall ein äußeres elektrisches Feld angelegt wird, welches die Tonerpartikel zum Substrat hintreiben soll, sprechen die beweglicheren Gegenionen zuerst an und lassen eine Sperrschicht von Raumladung in der Nähe Abscheidungssubstrats zurück. Weiterhin sammeln sie sich an der Gegenelektrode an. Die Dicke der Sperrschicht hängt von der angelegten Spannung und der Trägerkonzentration ab. Sobald sich die Sperrschicht ausbildet, ist sie das einzige Gebiet, in dem Felder vorhanden sind, welche die Tonerpartikel auf das Substrat treiben. Die Tonerpartikel

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bewegen sich dann zu der Fläche unter dem Einfluß von durch Raumladung begrenzten Strombedingungen. Dies ist erwünscht, da in diesem Fall die räumliche Verteilung der Partikel, welche die Oberfläche erreichen, gleichförmiger ist als bei statistischer Teilchenverteilung· Die sich ergebenden Filme sind im wesentlichen gleichförmig, glatt und frei von Löchern. Wenn zuviel Ladungslenker Anwendung findet und die Beweglichkeit der Tonerpartikel diejenige der Gegenionen übersteigt, findet keine Abscheidung unter durch Raumladung begrenzten Strombedingungen statt.

Der Verfahrensschritt der Abscheidung wird in einem Bad ausgeführt, das etwa 2 Gew.-% an verkapselten Magnetpartikeln enthält, die ihrerseits ladungsgelenkt (charge-directed) wurden. Die Größenverteilung der beschichteten magnetischen Partikel variiert. Jedoch ist die Beweglichkeit der kleinen Partikel und der größeren Partikel näherungsweise die gleiche, vorausgesetzt, daß die Hakendichte unabhängig von der Partikelgröße ist. Die großen Partikel sammeln mehr Ladung auf, sie weisen jedoch mehr viskosen Bewegungswiderstand als die kleineren Partikel auf. Dementsprechend haben die kleineren Partikel weniger Ladung, sie üben jedoch einen kleineren viskosen Schleppwiderstand aus, während sie sich durch die Dispersionsflüssigkeit hindurchbewegen. Im Ergebnis kompensiert sich so die Partikelgröße selbst. Die Wanderungsgeschwindigkeit der Partikel ist eine Funktion des angelegten Feldes. Je höher das Feld ist, um so rascher ist die Wanderungsgeschwindigkeit. Eine Veränderung der Spannung des angelegten Feldes ermöglicht eine Steuerung der Dicke der abgeschiedenen Schicht. Wenn man beispielsweise auf eine

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Metallscheibe abscheidet, kann ein Potential zwischen 400 und 1000 V Anwendung finden, wobei das Metall mit der positiven Elektrode verbunden wird. Die Zeit, während welcher das Feld Anwendung findet, kann zwischen 0,001 und 1 see. variieren. Wenn angestrebt wird,
einen isolierenden Träger, beispielsweise ein Mylar-Band zu beschichten, wird das Band mit einer positiven Elektrode hinterlegt und eine Spannung zwischen 2000 und 5000 V angelegt. Wiederum wird die Dicke der Abscheidung eingesteuert durch die Länge der Zeit, während welcher sich der Träger im Feld befindet. Alternativ können Abscheidungen auf ein Band oder andere
Isolatoren auch dadurch erfolgen, daß man das Substrat zuerst dem Verfahrensschritt einer Koronaentladung
unterwirft und anschließend das aufgeladene Medium
durch einen Entwicklungsbereich laufen läßt, in dem
der Toner zu ihm hingezogen wird.

Nach dem Abschluß der Elektrophorese wird die Oberfläche des beschichteten Trägers durch das Bad befeuchtet. Da das Bad Partikel enthält, welche nicht abgeschieden sind, ist es unerwünscht, daß diese auf der Oberfläche der Medien verbleiben. Dementsprechend
wird die Oberfläche durch an sich bekannte Mittel
gereinigt, beispielsweise durch Wischblätter, mechanische oder Luftrakeln, Quetschkränze und Reinigungswalzen einschließlich gegenläufig rotierender Walzen, so daß eine dünne Flüssigkeitsschicht auf der Oberfläche der frisch abgeschiedenen magnetischen Schicht verbleibt.

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Alle verwendeten Binder und Mittel erweichen bei einer Temperatur unterhalb 14O⁰C. Beispielsweise erweicht A-C 540 bei einer Temperatur von 108°C. Dieses Mittel hat eine Brookfield-Viskosität von 500 cps bei 140⁰C. Es ist wichtig, daß der Träger, welcher die abgeschiedene Schicht trägt, den Verfahrensschritt einer Orientierung durchläuft, bevor er trocken wird, um auf diese Weise ein Muster an "Schlammrissen" zu verhüten. Zum Zwecke der Herstellung eines rissefreien Niederschlags muß die Oberfläche des Niederschlages feucht sein, bevor die Erhitzung im Verfahrensschritt der Orientierung beginnt. Während der Erhitzung haben die magnetischen Pigmentpartikel keine besondere Orientierung. Die Orientierung der Magnetpartikel kann so eingesteuert werden, daß sie longitudinal oder im wesentlichen vertikal verläuft. Eine vertikale magnetische Aufzeichnung wird bevorzugt, weil sie eine Packung mit höherer Dichte erzeugt. Mit vertikal orientierten Partikeln können Übergänge zwischen Bereichen mit aufwärts oder abwärts gerichteter Magnetisierung sehr scharf sein, da die Entmagnetisierung bei hoher Dichte selbst in relativ dicken Medien kein Problem darstellt. Jedoch erfordert die überwiegende Anzahl der Aufzeichnungsträger auf dem Markt und die Leseköpfe dieser Aufzeichnungsträger eine longitudinale oder in Längsrichtung erfolgende Orientierung.

Beispiel I

Das oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt unter Verwendung von 3 92 g Pferox 423 0, 34 g Carnauba-Wachs, 42 g A-C 54 0,

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42 g A-C 540 teilweise neutralisiert mit 1,56 g Kalziumhydroxid (Ca(OH)₂) und 2100 g ISOPAR-H.

Beispiel II

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel I wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß 42 g A-C 540 teilweise neutralisiert wurden mit 1,39 g Magnesiumoxid (MgO).

Beispiel III

Das Verfahren nach Beispiel II wurde wiederholt mit der Ausnahme, das das Gummi-Walzwerk mit 168 g A-C beschickt wurde und kein Carnauba-Wachs verwendet wurde. Weiterhin wurden 392 g Pferox 2228HC angewandt.

Beispiel IV

In das Gummi-WaIzwerk wurden 392 g Pferox 2228HC, 135 g Carnauba-Wachs, 66 g A-C 540 und 66 g A-C 201 eingebracht. Die Bestandteile wurden bei 130⁰C vermischt, ein farbstiftähnlicher Chip wurde dem Gummi-Walzwerk entnommen und in einem Mikropulverisator zu einem Puder zerpulvert. Das entstandene Pulver wurde dann dem Verfahrensschritt des Naßvermahlens unterworfen, wobei 2500<fISOPAR-H zugegeben wurden. Die Reibvorrichtung war fünf Stunden lang in Betrieb und erbrachte eine Suspension. Ein Teil der Suspension wurde mit der zehnfachen Menge seines Gewichts an ISOPAR-K verdünnt. Hierauf erfolgte der Verfahrensschritt des Abscheidens. Eine Anzahl von Bädern wurde hergestellt, die jeweils unterschiedliche Konzentrationen an Feststoff zwischen 5 und 0,3 Gew.-% enthielten.

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Die Abscheidung auf einer Metallscheibe wurde bestimmt durch Wägung der Scheibe vor und nach der Elektrophorese. Es wurde gefunden, daß das Gewicht des Niederschlages in Abhängigkeit von der Feststoffkonzentration variierte.

Beispiel V

Das Vorgehen aus Beispiel IV wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß die Reibvorrichtung 24 Stunden lang in Betrieb war. Als Ladungslenker wurden 8,4 g Bariumsalz von Ditridecyl-Sulfosukzinat verwendet.

Der Verfahrensschritt der Abscheidung wird, wie oben dargelegt, unter Anwendung eines Potentials ausgeführt, um die geladenen Teilchen zu veranlassen, sich auf der Unterlage abzuscheiden. Die Dicke der Beschichtung ist nicht nur eine Funktion der Feststoffkonzentration im Bad, sondern variiert auch in Abhängigkeit von der Spannung und der Zeit. Es ist möglich, das Bad mit Bezug auf die magnetischen Partikel zwischen der Entwicklungselektrode und dem scheibenförmigen Substrat vollständig zu erschöpfen, indem man den Verfahrensschritt des Abscheidens während ausreichend langer Zeit vonstatten gehen läßt. Die Zeitdauer, während welcher die Betriebsspannung herrscht, kann zwischen 0,1 und 2 see. oder mehr variieren.

Die Abscheidung auf Unterlagen wurde in mehreren verschiedenen Ausführungsformen vorgenommen. Gemäß Fig. 2 ist eine Entwicklungselektrode 2 parallel zu einem Substrat 4 angeordnet. Der Abstand zwischen der Elektrode 2 und dem Substrat 4 kann zwischen 0,1 und 5 mm liegen. Ein bevorzugter Abstand ist 1 mm. Anschließend

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wird diese Anordnung in ein Tonerbad 6 in einem Behälter 3 eingesetzt. Durch Schließen eines Schalters wird ein Spannungsimpuls aus einer Spannungsquelle 8 während vorgegebener Zeitdauer angelegt. Die Anordnung wird dann aus dem Bad herausgenommen, die Entwicklungselektrode wird vom Substrat abgetrennt und überschüssige Flüssigkeit wird dadurch entfernt, daß man das Substrat in reines ISOPAR eintaucht, abschleudert und über die Oberfläche ein nicht dargestelltes Luftrakel laufen läßt. Das Substrat wird dann, solange es noch feucht ist, auf eine nicht dargestellte Heizvorrichtung gebracht und die Temperatur auf den Schmelzpunkt des Binders erhöht. Dieser Aufheizschritt erfolgt während das Teil einem gleichförmigen magnetischen Feld ausgesetzt ist. Die Temperatur wird anschließend wieder unter den Schmelzpunkt abgesenkt, um den Binder zu verfestigen, während das Teil immer noch im magnetischen Feld ist. Die Orientierung der magnetischen Partikel ist somit in dem ausgehärteten Festkörper fixiert. Um die umfangsmäßig longitudinale Orientierung, wie sie bei einer Hard- oder Floppy-Disk benötigt wird, zu erreichen, gelangen Orientierungsverfahren zur Anwendung, wie sie im Stand der Technik an sich bekannt sind, während die Scheibe oberhalb dem Schmelzpunkt des Binders erhitzt wird. Die senkrechte Orientierung erreicht man dadurch, daß man das Substrat parallel zu den Polstücken eines C-förmigen Magnets während des Aufheizzyklus einbringt.

Gemäß Fig. 3 werden Abscheidungen auf einer Metallschere 10 ausgeführt, die von einem beweglichen Tisch 12 gehalten wird. Die Anordnung wird normalerweise in das Tonerbad 6 eingetaucht und mit gleichförmiger Ge-

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schwindigkeit von etwa 2,5 bis 25 cm pro Sekunde aus dem Bad herausgehoben. Eine Entwicklungselektrode 14 erzeugt ein Potential zwischen sich und der als Substrat dienenden Scheibe 10, in der gleichen Weise, wie in Fig. 2 dargestellt. Eine entgegengesetzt umlaufende Walze 16 an sich bekannter Art entfernt überschüssigen Toner. Anschließend wird die Scheibe 10 den Verfahrensschritten des Aufheizens und der Orientierung, wie zuvor beschrieben, unterworfen.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Abscheidung auf einem endlosen Band. Ein von einer Rolle 20 abgespultes Band verläuft um eine geerdete Metalltrommel 22 herum und wird auf eine Aufnahmerolle 24 aufgewickelt. Der Bandabschnitt 21, welcher zwischen der geerdeten Trommel 22 und der Aufnahmerolle 24 verläuft, hat bereits die Wirkung einer Corona 26 erfahren und war zwischen einer Entwicklungselektrode 28 und der Trommel 22 hindurchgeführt worden. Eine Pumpe 30 pumpt Tonerflüssigkeit aus einem Tonerbad 3 2 zu einem Tonervorrat 34 in der konkav ausgebildeten Elektrode 28. Überfließender Toner aus dem Vorrat 34 kehrt in das Tonerbad 32 zurück. Eine gegenläufige Walze 36 entfernt überschüssige Flüssigkeit vom beschichteten Band. Anstatt die Metalltrommel 22 zu erden, kann sie auch von Erde isoliert und an eine Spannung angeschlossen werden, falls dies erwünscht ist. Der frisch beschichtete Bandabschnitt 21 verläuft zwischen Heizelementen 44 hindurch, welche das Polymerisat oder den Binder im Toner erweichen. Obwohl hier der Ausdruck "Toner" benutzt wird, ist dies doch so zu verstehen, da3 damit Bezug genommen wird auf die Entwicklungsflüssigkeit, in

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welcher ein Binder, magnetische Partikel, ein Verdünnungsmittel, beispielsweise ein ISOPAR und ein Ladungsdirektor dispergiert sind. Anders ausgedrückt, wird das Tonerbad so hergestellt, wie im Zusammenhang mit den ersten vier Verfahrensschritten in Fig. 1 beschrieben.

Obwohl die Erfindung hier in erster Linie im Zusammenhang mit nadeiförmigen magnetischen Partikeln beschrieben wird, können stattdessen erfindungsgemäß auch andere ferromagnetische oder eisenhaltige Partikel eingesetzt werden, die irgendeinen morphologischen Aufbau haben können, obwohl nadeiförmige magnetische Teilchen, die entweder senkrecht oder längsweise orientiert sind, bevorzugt werden.

Was durch Elektrophorese auf dem Band abgeschieden wird, sind der Binder und die magnetischen Partikel. Das Band mit dem erweichten Binder wird durch ein Feld

erzeugt wird hindurchgeleitet, welches von einem Magneten«, dessen Südpol 42 und Nordpol 44 schematisch in Fig. 4 dargestellt sind. Der magnetische Fluß orientiert die magnetischen Partikel in der gewünschten Richtung, was von der Feldrichtung abhängt. Die Durchlaufgeschwindigkeit des Bandabschnitts 21 und die Länge des magnetischen Feldes sind derart, daß die Temperatur des Bandes unter den Aushärtungspunkt des Binders absinkt, bevor das beschichtete Band das Magnetfeld verläßt. Das Band verläuft anschließend durch eine Aushärtestation, in welcher mittels Elektronenbündel ausgehärtet wird. Dies ist schematisch in Fig. 4 angedeutet und mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnet.

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Es ist bekannt, daß bei nadeiförmigen magnetischen Partikeln und entsprechender Feldausrichtung eine senkrechte Orientierung stattfindet. Magnetische Partikel, die im normalen Ausbreitverfahren oder durch elektrophoretischen Niederschlag abgeschieden werden, sind gewöhnlich willkürlich verteilt und rein statistisch orientiert. Der Einfluß des Magnetfeldes geht dahin, auf die Partikel ein Drehmoment auszuüben, welches sie veranlaßt, sich in Ausrichtung mit den Flußlinien des angelegten Feldes zu orientieren. Aufgrund der Tatsache, daß die Mittelpunkte der Partikel ursprünglich statistisch verteilt waren", sind die oberen Enden der Teilchen nach ihrer Orientierung in willkürlichen Entfernungen von der Bandoberfläche angeordnet. Wechselwirkungen unter den Partikeln haben das Bestreben, die mittlere quadratische Entfernung zwischen der Oberfläche der Bandbeschichtung und den oberen Enden der Partikel zu verbessern. Dieses Phänomen erzeugt bei einer Aufnahme Rauschen. Eine Untersuchung der Parikel, die mit einem senkrechten Feld orientiert wurden, unter Vergrößerung zeigt die unterschiedliche Entfernung benachbarter Teilchen von der Oberseite der Bandbeschichtung. Das Erscheinungsbild entspricht dabei der Ansicht der hohen Gebäude der New Yorker Skyline. Dementsprechend wurde dies der "Manhattan Vista"-Effekt genannt. Dieser "Manhattan Vista"-Effekt kann eliminiert werden, wenn während des Orientierungsvorganges im Magnetfeld zusätzlich zu dem von dem gleichmäßigen Feld ausgeübten Drehmoment den Teilchen Kräfte mitgeteilt werden, welcher ihre Massenmittelpunkte veranlassen, sich derart zu bewegen, daß alle oberen Enden der Partikel im wesentlichen in gleicher Entfernung von der Oberfläche der Bandbeschichtung liegen.

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Die Fig. 5 dient der Veranschaulichung eines Verfahrens zur Reduzierung des "Manhattan Vista"-Effekts. Eine Scheibe 50 entspricht der Scheibe 10 aus Fig. 3. Diese Scheibe ist frisch mit einem Film 52 beschichtet worden, der magnetische Teilchen enthält und sich in einem erweichten Zustand befindet, weil er gerade eben erst thermischer Energie unterworfen wurde. Ein Potential liegt zwischen der Scheibe 50 und einem metallischen Glied 54, welches aus einem leitfähigen, jedoch unmagnetischen Material ist und eine Messerkante 46 aufweist. Ein Potential ist zwischen der Scheibe 50 und dem Metallglied 54 angelegt, welches aus einer Spannungsquelle 60 stammt. Somit liegt an der Oberfläche des Films 52 ein elektrischer Feldgradient vor. Die Dielektrizitätskonstante der magnetischen Teilchen ist größer als diejenige des im Film enthaltenen Binders. Dementsprechend wirkt eine überschüssige Kraft auf die Magnetpartikel relativ zum Binder, welche die Teilchen veranlaßt, sich zur Oberfläche des Films hin zu bewegen. Der Feldgradient hat auch die Tendenz, die Teilchen etwas zu disorientieren. Jedoch bleibt auch ihre Orientierung parallel zu den Flußlinien des gleichförmigen Magnetfeldes erhalten. Das gleiche Ergebnis läßt sich auch durch Anwendung eines scharfkantigen Keils aus magnetischem Material anstatt der Messerkante gemäß Fig. 5 erzielen.

Wie oben ausgeführt, bestimmt die Richtung des magnetischen Feldes, ob sich die magnetischen Partikel selbst vertikal oder horizontal ausrichten. Ein Beispiel für eine longitudinale oder horizontale Orientierung ist in Fig. 6 dargestellt. Die Fig. 7 zeigt

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eine senkrechte oder vertikale Orientierung. Diese Mikrophotographien wurden mit Hilfe eines Elektronenmikroskops mit abtastendem Elektronenstrahlbündel hergestellt. Die Vergrößerung beträgt 22500. Die Strecke links unten in Fig. 6 und 7 bedeutet eine Länge von ein Mikrometer. Die zur Anwendung gelangende Elektronenbiindelenergie betrug 20 kV. Das Bild wurde aufgenommen mit Aufnahmerichtung genau geradlinig abwärts auf die Oberfläche der Probe. Dies ist auf der Mikrophotographie durch "00" angegeben. Der Buchstabe "S" bedeutet, daß das Elektronenmikroskop mit seinem abtastenden Elektronenbündel im zweiten Elektronsammelmodus betrieben wurde. Der Verfahrensschritt der Orientierung hat einen weiteren Vorteil,der darin besteht, daß die Magnete alle sichtbaren Feststoffe aus dem Bad entfernen.

Da das Endprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens ein magnetisches Aufzeichnungsband, ein Floppy-Disk oder ein Hard-Disk ist, ist es erwünscht, daß die Beschichtung ein Schmiermittel einschließt. Carnauba-Wachs ist ein ausgezeichnetes Schmiermittel. Wenn Stearinsäure zur Erzeugung ionischer Stellen benutzt wird, wirkt auch es als Schmiermittel.

Die senkrechte Orientierung der Tonerpartikel führt zu Aufzeichnungen mit hoher Dichte. Dies läßt sich nicht nur erreichen mit nadeiförmigen magnetischen Partikeln, sondern auch mit Bariumferrooxid-Plättchen (BaFe₁-O₁Q). Magnetische Teilchen mit anderem Aufbau lassen sich in ähnlicher Weise verwenden. Es versteht sich, daß die Konstruktion der Lese- und

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Schreibköpfe an den Aufbau und die Orientierung der Aufzeichnungsschicht angepaßt sein muß. Während des Verfahrensschritts der Orientierung wird das Polymerisat auf seinen Schmelzpunkt erhitzt, so daß die magnetischen Teilchen in der Lage sind, sich selbst unter dem Einfluß des Magnetfeldes zu orientieren. Dies ermöglicht nicht nur eine Orientierung der Teilchen, sondern hat auch die Tendenz, sie in der Nähe der Oberfläche des Beschichtungsfilms auszurichten. Nach dem Verfahrensschritt der Orientierung wird die Schicht ausgehärtet. Der Binder A-C 540 ist gut für eine Aushärtung durch Elektronenstrahlbundel geeignet. Auch andere passende Aushärttechniken können Anwendung finden, je nach der Art des Binders.

Die verschiedenen, in den Beispielen angegebenen Zusammensetzungen wurden alle den Verfahrensschritten unterworfen, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Es ergaben sich ausgezeichnete Ergebnisse.

Beispiel VI

Das Verfahren des Beispiels IV wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß 66 g Acryloid DM-54 anstelle von A-C 201 benutzt wurde. Dies ist ein Acrylharz, hergestellt von Rohm and Haas Company. Diese Substanz wirkt als ein Ladungslenker (charge director).

Beispiel VII

Das im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Verfahren wird erneut ausgeführt mit der Ausnahme, daß 392 g Pfero* 2228HC, 84 g Carnauba-Wachs, 84 g A-C 540 be-

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nutzt wurden. Außerdem wurden 9 G Bariumsalz von Ditridecylsulfosukzinat als Ladungslenker während des VerfahrensSchrittes der Trockenverwalzung zugegeben. Das Verfahren gemäß Fig. 1 wurde über den Verfahrensschritt der Verdünnung hinaus fortgesetzt, bis sich ein Tonerbad mit einem Feststoffgehalt von 1,5 % ergab. Die Tonerteilchen hatten einen Durchmesser von etwa 1 μπι und bestanden im wesentlichen aus unorientierten Ferrooxid-Teilchen, die in den Binder eingebettet waren. Das Tonerbad wurde dann zu einer elektrophoretischen Abscheidung herangezogen, bis sich auf einem Aluminiumsubstrat eine dünne Schicht magnetischer Partikel ergab. Der Verfahrensschritt der elektrophoretischen Abscheidung wird sehr rasch durchgeführt. Somit läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwenden, eine magnetische Schicht auf ein mit hoher Geschwindigkeit vorlaufendes 3and abzuscheiden.

Im Stand der Technik ist eine Einkapselung magnetischer, eisenhaltiger oder ferromagnetischer Partikel unbekannt. Durch Trockenvermahlung in Anwesenheit eines Ladungslenkers lassen sich funktioneile oder reaktive Stellen steuern oder vermitteln. Bei der Herstellung einer Entwicklungsflüssigkeit für Photokopiermaschinen, wird das Verfahren erfindungsgemäß durch die Schritte der Zerkleinerung und Naßverwalzung und anschließender Verdünnung der Paste ausgehend vom Naßvermahlungsschritt fortgesetzt.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung magnetischer Aufzeichnungsmedien durch elektrophoretische Abscheidung vorgeschlagen, bei dessen Anwendung

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man besser als bisher in der Lage ist, die Dicke der abgeschiedenen Schicht zu kontrollieren und einzusteuern. Das erfindungsgemäße Verfahren vermittelt eine magnetische Aufzeichnungsbeschichtung auf einem Träger, die nicht nur von gleichförmiger Dicke, sondern auch im wesentlichen frei von Löchern oder Rissen ist. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich rasch und kontinuierlich durchführen und eignet sich somit insbesondere zur Durchführung einer Massenfertigung. Erfindungsgemäß wird eine Suspension vorgeschlagen, die sich zur Ausführung des angegebenen Verfahrens eignet. Dabei werden nadeiförmige ferromagnetische Parikel eingekapselt, was dazu führt, daß ein Brechen dieser Teilchen während des Mahlens oder-Verwalzens reduziert ist. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich magnetische Aufzeichnungsmedien herstellen, in denen der Beschichtungsschritt separat vom Orientierungsschritt durchgeführt werden kann, so daß den magnetischen Partikeln irgendeine gewünschte Orientierung gegeben werden kann. Die für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehene Zusammensetzung enthält einen eingekapselten Binder, der in der Lage ist, magnetische oder andere Teilchen einzuhüllen. Ferner enthält die Zusammensetzung Mittel, um den verkapselnden Binder mit funktioneilen Stellen zu versehen. Diese funktioneilen oder reaktiven Stellen ermöglichen es, dem Binder eine Ladung gewünschter Polarität mitzuteilen, so daß sich die Geschwindigkeit der elektrophoretischen Abscheidung einer Beschichtung bei einem vorgegebenen Potential steuern läßt.

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Erfindungsgemäß können auch bestimmte Einzelmerkmale und Unterkombinationen ohne Bezug auf andere Merkmale und Unterkombinationen Anwendung finden.

Claims

HOEGER, STELLRECHT & PARTNERocft717cl1 \> PATENTANWÄLTE LIHLANDSTRASSE 14 c · D 700O STUTTGART 1 A 46 935 m Anmelder: Savin Corporation in - 213 9 West Broad Street, 19. Februar 1986 Stamford, Connecticut, U.S.A. Patentansprüche :

1. Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufzeichnungsmediums durch Aufbringen einer magnetischen Schicht aus einer Zusammensetzung auf ein Trägermedium, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

4 Trockenverwalzen eines größeren Anteils magnetischer i Partikel mit einem kleineren Anteil eines Binders und einem kleineren Anteil eines Ladungslenkers zum Zwecke der Gewinnung eines festen Chips aus verkapselten magnetischen Partikeln;

Zerkleinern des Chips in kleine Stücke;

Naßverwalzen eines kleineren Anteils dieser Chipstücke mit einem größeren Anteil eines flüssigen, niedersiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoffs zum Zwecke der Gewinnung einer Suspension;

Abscheiden verkapselter magnetischer Partikel aus der Suspension auf das Trägermedium durch Elektrophorese;

Orientieren der magnetischen Partikel und

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Aushärten des Binders zum Zwecke der Gewinnung des magnetischen Aufzeichnungsmediums.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Anteil an Ladungslenker vor dem elektrophoretisehen Abscheiden der verkapselten magnetischen Partikel auf das Trägermedium zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Anteil an Ladungslenker während des Naßverwalzens zugefügt wird.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eisenhaltige magnetische Partikel verwendet werden, daß mit dem Ladungslenker funktionelle oder reaktive Stellen gebildet werden, und daß der aus den Partikeln gebildete Chip zu einem Pulver vermählen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägermedium aus Metall verwendet und die Dicke des Niederschlags während der elektrophoretischen Abscheidung durch Anwendung einer Spannung zwischen 400 und 1000 Volt während einer Zeitdauer zwischen 0,001 und 1 Sekunde eingesteuert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver mit einer Teilchengröße von etwa 200 μπι hergestellt wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Naßwalzen eine solche Menge an niedersiedendem aliphatischeiti Kohlenwasserstoff verwendet wird, daß sich eine Suspension mit 40 % Feststoffgehalt ergibt.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension zur Verbesserung ihrer Lagerfähigkeit auf einen Feststoffgehalt von 20 % verdünnt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension vor Durchführung der elektrophoretischen Abscheidung auf einen Feststoffgehalt von 1 bis 5 % verdünnt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermediuin ein Isolator verwendet und während der elektrophoretischen Abscheidung eine Spannung zwischen 2000 und 5000 Volt angelegt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl magnetischer Teilchen in Pulverform während der Mikropulverisierung zugegen ist.

12. Zusammensetzung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer Mehrzahl magnetischer, in dem Binder verkapselter Teilchen, wobei der Binder ein thermoplastisches Polymerisat umfaßt, welches bei Raumtemperatur in dem niedersiedenden, alipha-

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tischen Kohlenwasserstoff löslich und bei Temperaturen oberhalb 70° erweichbar ist.

13. Suspension zur Durchführung der elektrophoretischen Abscheidung bei Ausführung des Verfahrens gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen kleineren Anteil der Zusammensetzung gemäß Anspruch 12, einen kleineren Anteil des Ladungslenkers und einen größeren Anteil des niedersiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoffs.

14. Zusammensetzung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen kleinen Anteil eines Mittels, welches über den Binder hinweg verteilte funktioneile Stellen hervorruft.

15. Magnetisches Aufzeichnungsmedium aus einem Trägermedium und einer darauf abgeschiedenen Schicht magnetischer Partikel,

dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel in einem ein thermoplastisches Polymerisat umfassenden Binder verkapselt sind, wobei das Polymerisat in einem flüssigen, niedersiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoff bei Raumtemperatur unlöslich und bei Temperaturen oberhalb 70⁰C erweichbar ist, daß der Binder eine Mehrzahl funktioneller Stellen sowie einen kleineren Anteil eines Ladungslenkers enthält, und daß die magnetischen Partikel im wesentlichen die gleiche Orientierung haben.

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16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ferromagnetische Partikel verwendet werden, und daß das der Verkapselung dienende Material funktioneile oder reaktive Stellen aufweist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der gewonnenen Suspension zusätzlicher Ladungslenker zugeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Material eine dünne Schicht aus eisenhaltiaen Teilchen umfaßt.

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