DE3618116A1 - Magnetisches aufzeichnungsmedium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium; insbesondere betrifft die Erfindung ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit ausgezeichneten Verarbeitungseigenschaften und hoher Beständigkeit, ohne dass eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften auftritt, wobei das Aufzeichnungsmedium geeignet ist für Aufzeichnungen hoher Dichte (high density recording).

Magnetische Aufzeichnungsmedien können verwendet werden für Audiobänder, Videobänder, Computerbänder, Floppy Disks und dergleichen; in den letzten Jahren wurden magnetische Aufzeichnungsbänder für wiedergabegetreue VTR (high-definition VTR) entwickelt.

Von den vorstehend genannten magnetischen Aufzeichnungsmedien sind Computerbänder, Floppy Disks und derartige magnetische Aufzeichnungsbänder bei ihrer Verwendung erschwerten Bedingungen ausgesetzt, im Vergleich zu Audiobändern und Videobändern; sie müssen daher in hohem Masse verlässlich sein, d. h. ausgezeichnete Verarbeitungseigenschaften und Beständigkeit besitzen.

Um die vorstehend genannte Verarbeitbarkeit bzw. Laufeigenschaften und die Beständigkeit zu verbessern, hat man bisher versucht, die Glätte der Oberfläche der Medien zu erhöhen und ein Aufladen (charging) durch Gleitfriktion zu vermeiden. Das heisst, die Verarbeitbarkeit und die Beständigkeit wurden dadurch verbessert, dass man einen grossen Teil einer leitfähigen Kohle (carbon) (z. B. in einer Menge von 5 bis 7 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile eines magnetischen Pulvers) oder Schmiermittel zu einer magnetischen Schicht eines jeden Mediums zugegeben hat.

Die Zugabe einer grösseren Menge Kohle oder Schmiermittel, wie dies vorstehend beschrieben ist, insbesondere die Zugabe einer grösseren Menge Kohle, erniedrigt jedoch die Aufzeichnungsdichte. Das heisst, in den magnetischen Aufzeichnungsmedien für Aufzeichnungen hoher Dichte ist ein nicht gleichförmig verteiltes, magnetisches Pulver in der magnetischen Schicht erforderlich; die Zugabe einer grösseren Menge Kohle führt jedoch zu einer Verschlechterung in dieser Verteilung und der Reagglomeration des magnetischen Pulvers, mit dem Ergebnis, dass das so bereitete Medium in seinen magnetischen Eigenschaften verschlechtert ist.

Demgemäss wurde ein Verfahren zur Überwindung eines derartigen Problems der konventionellen Methode, z. B. in der japanischen vorläufigen Patentpublikation Nr. 1 14 206/1975 und Nr. 19 712/1979 beschrieben. Sie betreffen (1) ein Verfahren, wonach ein Träger des magnetischen Aufzeichnungsmediums einer Leitfähigkeitsbehandlung unterworfen wird, mit dem Ziel, die Zugabe eines leitfähigen Materials, wie Kohle, zu der magnetischen Schicht zu vermeiden, und (2) ein Verfahren zum Aufbringen einer magnetischen Schicht auf einem einer Leitfähigkeitsbehandlung unterworfenen Träger, wobei in der magnetischen Schicht ein Alkylsulfat oder wasserfreies Calciumchlorid enthalten ist, und in diesem Fall der magnetischen Schicht aufgrund der Ionenleitung einer derartigen Verbindung eine Leitfähigkeit verliehen wird.

Bei diesen Verfahren wird das Hauptaugenmerk darauf gerichtet, ein Aufladen des Mediums zu verhindern. Unter Bedingungen, bei denen es zu einem Aufladen kommt, sind daher derartige Verfahren bis zu einem gewissen Grad wirksam. Sie verleihen jedoch keinen ausreichenden präventiven Effekt gegenüber Aufladung den Medien für Floppy Disks, den hochpräzisen magnetischen Bändern und dergleichen, die beim Einsatz erschwerten Bedingungen ausgesetzt sind und welche daher eine hohe Beständigkeit erfordern. Das letztgenannte Verfahren (2) bringt einen höheren präventiven Effekt gegenüber einer Aufladung als das erstgenannte Verfahren (1); im letzteren Falle (2), wobei Alkylsulfat oder dergleichen zu der magnetischen Schicht zugegeben wird, um die magnetische Schicht aufgrund des Ionenleitfähigkeitseffektes mit einer Leitfähigkeit auszustatten, kann dies nicht unter Bedingungen niedriger Feuchtigkeit erreicht werden.

In dem magnetischen Aufzeichnungsmedium, in welchem als magnetisches Pulver ein magnetisches Pulver im hexagonalen System verwendet wird, welches höhere Isoliereigenschaften besitzt als Co-haltiges γ-Fe₂O₃ und geeignet ist für die Aufzeichnung hoher Dichte, kann eine ausreichende Beständigkeit nicht dadurch erzielt werden, dass der Träger einer Leitfähigkeitsbehandlung unterworfen wird, da dessen Leitfähigkeit unzureichend sein könnte. Wenn ein Träger verwendet wird, der nicht einer Leitfähigkeitsbehandlung unterworfen wurde, so muss eine grosse Menge an leitfähiger Kohle zu der magnetischen Schicht zugegeben werden, was nachteilig ist. In diesem Falle verschlechtert sich die Verteilung bzw. Dispersion des magnetischen Pulvers und die magnetischen Eigenschaften des Mediums werden aufgrund der Verwendung einer grösseren Menge an Kohle schlechter. Somit wird es bedeutungslos, ein hexagonales magnetisches Pulver (hexagonal system magnetic powder), das für Aufzeichnungen hoher Dichte geeignet ist und einen hohen Isolierwiderstand besitzt, zu verwenden.

Wenn ausserdem ein metallisches Pulver als leitfähiges Material in der leitfähigen Schicht verwendet wird, so nimmt die Ablösfestigkeit (peeling strength) des magnetischen Aufzeichnungsmediums ab und die Kosten erhöhen sich in nachteiliger Weise.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zur Verfügung zu stellen, bei welchem die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden und dessen magnetische Eigenschaften aufrecht erhalten werden, sowie ein Aufzeichnungsmedium, das ausgezeichnete Verarbeitungseigenschaften und eine besondere Beständigkeit besitzt und für die Aufzeichnung hoher Dichte geeignet ist.

Die Erfinder haben hierzu ausgedehnte Untersuchungen unternommen, um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen. Sie haben gefunden, dass es zum Erhalt eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, das eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit und Beständigkeit besitzt, ohne dass sich dessen magnetische Eigenschaften verschlechtern, wesentlich ist, die folgenden drei Voraussetzungen zu berücksichtigen:
(1) Der Oberflächenwiderstand eines Trägers beträgt 10⁸ Ω oder weniger.
(2) Die magnetische Schicht enthält eine geringe Menge an Kohle (carbon).
(3) Die magnetische Schicht enthält ein Schmiermittel.

Die vorliegende Erfindung basiert auf den vorstehend beschriebenen Erkenntnissen.

Die vorstehende Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium gelöst, welches gekennzeichnet ist durch einen Träger; eine leitfähige Schicht, welche eine leitfähige Kohle enthält, wobei die leitfähige Schicht auf einer der beiden Oberflächen oder auf beiden Oberflächen des Trägers aufgebracht ist, und eine magnetische Schicht, die auf der leitfähigen Schicht gebildet ist und mindestens ein magnetisches Pulver, ein Schmiermittel, ein Bindemittelharz auf 0,3 bis 3 Gew.-Teile einer leitfähigen Kohle, bezogen auf 100 Gew.-Teile des magnetischen Pulvers, enthält.

In der vorliegenden Erfindung umfassen die Beispiele der Träger, auf welchen jeweils eine leitfähige Schicht gebildet ist, eine Vielzahl von Filmen und Disks aus Polyestern, Polyethylenen, Terephthalaten, Polyimiden, aromatischen Polyestern und dergleichen.

Die leitfähige Schicht, die sich auf einer oder beiden Oberflächen des Trägers befindet und die leitfähige Kohle enthält, stellt die erste wesentliche Voraussetzung gemäss der Erfindung dar. Das heisst, diese leitfähige Schicht hat einen Oberflächenwiderstand von 10⁸ Ω oder weniger, vorzugsweise 10⁶ Ω oder weniger.

Die Bildung der leitfähigen Schicht kann durch Beschichten des Trägers mit einem Beschichtungsmaterial erfolgen, in welchem die leitfähige Kohle dispergiert bzw. verteilt ist. Die Herstellungsweise eines kohlehaltigen Films auf dem Träger ist einfach und ökonomisch.

Eine Komponente, die in dem Beschichtungsmaterial verteilt ist, stellt die leitfähige Kohle dar, die gleich der sein kann, wie sie nachfolgend für die magnetische Schicht beschrieben wird. In der leitfähigen Schicht werden ein Bindemittel, ein Härtemittel (curing agent) und dergleichen verwendet, die ebenfalls gleich denen in der magnetischen Schicht sein können. Das Bindemittel stellt vorzugsweise ein Bindemittel dar, welches mit Hilfe eines Härters wärme- oder lichtvernetzbar ist und welches wasserlöslich sein kann und in Form einer Emulsion oder dergleichen verwendet werden kann. Im weiteren ist die Dicke des vorstehend genannten aufgetragenen Films, des stromlos plattierten Films oder des kohlehaltigen Films nicht besonders limitiert; sie soll jedoch so sein, dass der Film den vorstehend genannten Oberflächenwiderstand aufweist. Zum Beispiel wird der geeignete Oberflächenwiderstand erhalten, wenn bei einem Kohlebeschichtungsfilm dessen Dicke im Bereich von ca. 0,3 bis ca. 1 µm ist.

Im folgenden soll die magnetische Schicht beschrieben werden, die auf der vorstehend genannten leitfähigen Schicht gebildet wird.

Die gemäss der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Schicht kann durch Beschichten der leitfähigen Schicht mit einem magnetischen Beschichtungsmaterial gebildet werden, welches sich zusammensetzt aus einem magnetischen Pulver, einem Bindemittelharz, einem Schmiermittel, Kohle und verschiedenen Hilfsstoffen (ein Härtungsmittel, ein Dispergiermittel etc.). Daraufhin wird die übliche Orientierung, Trocknung und Glättebehandlung ausgeführt, um das gewünschte magnetische Aufzeichnungsmedium herzustellen.

Das zweite wesentliche Erfordernis gemäss der Erfindung besteht darin, dass 0,3 bis 3 Gew.-Teile leitfähige Kohle (carbon), bezogen auf 100 Gew.-Teile des magnetischen Pulvers, in der magnetischen Schicht, welche die vorstehend genannten Komponenten umfasst, enthalten sind.

Wenn der Gehalt an leitfähiger Kohle weniger als 0,3 Gew.-Teile beträgt, so wird die innenseitige Leitfähigkeit der magnetischen Schicht nicht ausreichend sein, wodurch sich kein befriedigender präventiver Effekt gegenüber einer Aufladung ergibt, mit dem Ergebnis, dass nicht die gewünschte Verarbeitbarkeit und Beständigkeit erhalten werden. Wenn die Kohle in einem Überschuss von 3 Gew.-Teilen vorliegt, so wird die Dispersion bzw. Verteilung des magnetischen Pulvers nachteilig beeinflusst und führt zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften. Der bevorzugte Gehalt der leitfähigen Kohle liegt im Bereich von 0,5 bis 2,0 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des magnetischen Pulvers.

Die gemäss der Erfindung verwendete leitfähige Kohle weist vorzugsweise eine Ölabsorption von 100 cm³ pro 100 g oder darüber, gemäss Messung nach einem DBP-Verfahren, auf.

Beispiele derartiger leitfähiger Kohlen umfassen vorzugsweise solche, wie sie nach dem Ofenprozess (Furnace-Verfahren) hergestellt werden, wie z. B. Ketjen black EC (Markenname, erhältlich von Lion Akzo Co., Ltd.; Ölabsorption: 350 cm³ pro 100 g); Conductex SC (Markenname, erhältlich von Columbia Carbon Co., Ltd.; Ölabsorption: 115 cm³ pro 100 g); Vulcan XC (Markenname, erhältlich von Cabot Co., Ltd.; Ölabsorption: 185 cm³ pro 100 g); Laben 3200 (Markenname, erhältlich von Columbia Carbon Co., Ltd.; Ölabsorption: 125 cm³ pro 100 g); Royal Spectra (Markenname; erhältlich von Columbia Carbon Co., Ltd.; Ölabsorption: 220 cm³ pro 100 g); Neo Spectra Mark I und Mark II (Markenname, erhältlich von Columbia Carbon Co., LTD: Ölabsorption: 210 cm³ pro 100 g und 190 cm³ pro 100 g); Conductex 40-220 (Markenname, erhältlich von Columbia Carbon Co., Ltd.; Ölabsorption: 228 cm³ pro 100 g) und dergleichen.

Das dritte wesentliche Erfordernis gemäss der Erfindung besteht darin, dass ein Schmiermittel in der magnetischen Schicht enthalten ist. In diesem Fall ist das Schmiermittel vorzugsweise in einer Menge von 1,5 bis 8,0 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des magnetischen Pulvers, enthalten.

Wenn der Gehalt des Schmiermittels weniger als 1,5 Gew.-Teile beträgt, so werden keine zufriedenstellenden Verarbeitungseigenschaften bzw. Laufzeiten erhalten; und wenn der Gehalt mehr als 8,0 Gew.-Teile beträgt, so ist die Beständigkeit bei niedriger Temperatur in nachteiliger Weise verschlechtert. Der Gehalt an Schmiermittel liegt besonders bevorzugt im Bereich von 2,0 bis 6,0 Gew.-Teilen.

Beispiele von Schmiermitteln umfassen eine Vielzahl von Fettsäuren, Fettsäureestern und dergleichen; es ist jedoch bevorzugt, dass die Fettsäure und der Fettsäureester zusammen verwendet werden.

Gemäss der Erfindung können gesättigte und ungesättigte Fettsäuren eingesetzt werden; Beispiele von Fettsäureestern umfassen Methylstearat, Ethylstearat, Butylstearat, Butylmyristat, Butyllaurat, Methylaleat und Butylpalmitat.

Beispiele von Bindemittelharzen, wie sie gemäss der Erfindung verwendet werden, umfassen Urethanharze, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere, Acrylsäureesterharze, Polyvinyl-Butyralharze und Polyesterharze.

Gemäss der Erfindung kann eine Vielzahl magnetischer Pulver verwendet werden. Entsprechende Beispiele umfassen ein hexagonales (hexagonal system) magnetisches Pulver, ein CrO₂-ferromagnetisches Pulver und einen Co-behandelten γ-Ferrit. Unter diesen Typen von Pulvern eignet sich das hexagonale magnetische Pulver zur Aufzeichnung hoher Dichte. Beispiele von hexagonalen magnetischen Pulvern umfassen Co; eine Co-Legierung, welche Fe oder Ni enthält; eine MnBi-Legierung; eine MnAl-Legierung; RCo₅ und R₂Co₁₇, die Legierungen verschiedener seltener Erden (R) und Co darstellen; hexagonale Ferrite, welche enthalten Ba, Sr, Pb und Ca; und substituierte hexagonale (hexagonal system) Ferrite, in welchen ein Teil Fe eines jeden hexagonalen Ferrits durch mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Co, Ti, Ni, Mn, Cu, Zn, In, Ga, Nb, Zr, V und Al, ersetzt ist. Unter diesen Typen von magnetischen Pulvern sind die substituierten hexagonalen Ferrite gemäss der Erfindung bevorzugt.

BEISPIELE 1 BIS 10

Als magnetisches Pulver wurde ein hexagonaler (hexagonal system) Bariumferrit verwendet, um doppelseitige Floppy Disks herzustellen, die dann unter besonders erschwerten Bedingungen eingesetzt wurden, so dass sie eine ausgezeichnete Beständigkeit aufweisen mussten. Ihre Beständigkeit sowie Ihre Verarbeitbarkeit bzw. Laufeigenschaft wurde bewertet.

Zunächst wurde ein leitfähiges Beschichtungsmaterial, mit dem ein Träger beschichtet werden sollte, gemäss der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung hergestellt.

TABELLE 1

Ein Polyesterträger von 75 µm Dicke wurde auf beiden Oberflächen desselben mit dem leitfähigen Beschichtungsmaterial beschichtet, welches die vorstehend genannte Zusammensetzung aufwies; eine Härtebehandlung wurde dann bei 40°C 48 Stunden durchgeführt, um mittels einer Leitfähigkeitsbehandlung eine 0,5 µm dicke Schicht zu bilden. Messungen ergaben, dass der Oberflächenwiderstand des Trägers ca. 4 × 10⁴ Ω betrug.

Im nächsten Schritt wurde ein magnetisches Beschichtungsmaterial, mit welchem die leitfähige Schicht beschichtet werden sollte, gemäss der in Tabelle 2 aufgezeigten Zusammensetzung hergestellt. In diesem Fall wurden die Mengen von leitfähiger Kohle zu Schmiermittel gemäss den Angaben in Tabelle 3 geändert; in Vergleichsversuchen wurden magnetische Beschichtungsmaterialien auf die gleiche Weise hergestellt, mit der Ausnahme, dass deren Bestandteile ausserhalb des erfindungsgemässen Bereiches lagen.

TABELLE 2

Die hinsichtlich der Leitfähigkeit behandelte Schicht wurde mit dem magnetischen Beschichtungsmaterial beschichtet, welches die vorstehend genannte Zusammensetzung aufwies; daraufhin wurde eine Kalanderbehandlung durchgeführt, auf die eine Härtebehandlung bei 60°C für einen Zeitraum von 48 Stunden folgte, um die für die Untersuchung vorgesehenen Proben herzustellen.

Zur Bewertung der Beständigkeit wurde jede der auf diese Weise hergestellten Floppy Disk-Proben in einen Floppy Disk-Drive gegeben, der so eingestellt war, dass dessen Kopf in Kontakt mit beiden Oberflächen des Mediums sein konnte; die Disk wurde bei einer Umdrehungsfrequenz von 300 Upm rotiert. Die Durchgangszahl (pass number) jeder Disk wurde bei 5°C, 25°C und 50°C zu der Zeit gemessen, wenn das C/N-Verhältnis um 1 dB erniedrigt war.

Im weiteren wurde zur Bewertung der Verarbeitungseigenschaften bzw. Laufzeiten der Friktionskoeffizient einer jeden Disk bei 25°C vor Durchführung des Tests und nach drei Millionen Durchgängen gemessen.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

TABELLE 3

FORTSETZUNG TABELLE 3

In den Beispielen 9 und 10 wurde die leitfähige Kohle (Ketjen black EC) jeweils durch Vulcan XC und Conductex SC ersetzt.

Wie vorstehend beschrieben, kann das magnetische Aufzeichnungsmedium gemäss der Erfindung die magnetischen Eigenschaften beibehalten und besitzt eine ausgezeichnete Beständigkeit und Verarbeitbarkeit. Insbesondere können die magnetischen Aufzeichnungsmedien gemäss der Erfindung für magnetische Aufzeichnungen, wie Medien für Floppy Disks, Computerbänder, hochpräzise magnetische Aufzeichnungsbänder für wiedergabegetreue VTR und dergleichen verwendet werden, die häufig wiederholt verwendet werden und erschwerten Bedingungen ausgesetzt sind (atmosphärische Temperatur von 5 bis 50°C und relative Feuchte von 20 bis 90%).

Im weiteren besitzt auch das magnetische Aufzeichnungsmedium gemäss der Erfindung, in welchem hexagonaler Ferrit verwendet wurde, was zu besonderen Isoliereigenschaften sowie zur Eignung von Aufzeichnungen hoher Dichte führt, eine ausreichende Leitfähigkeit und weist somit ausgezeichnete Beständigkeit und Verarbeitbarkeit auf.

Ausserdem enthält die leitfähige Schicht in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gemäss der Erfindung kein Metall; folglich verschlechtert sich die Ablösfestigkeit (peeling strength) des magnetischen Aufzeichnungsmediums nicht, was wiederum eine ausgezeichnete Beständigkeit bedeutet. Das Medium gemäss der Erfindung ist auch ökonomisch, da leitfähige Kohle verwendet wird, die weniger teuer als Metall ist.

Claims (8)

1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium, gekennzeichnet durch einen Träger; eine leitfähige Schicht, die sich auf einer der Oberflächen oder beiden Oberflächen des genannten Trägers befindet und eine leitfähige Kohle enthält; und eine magnetische Schicht, die sich auf der genannten leitfähigen Schicht befindet und mindestens ein magnetisches Pulver, ein Schmiermittel, ein Bindemittelharz und 0,3 bis 3 Gew.-Teile einer leitfähigen Kohle, bezogen auf 100 Gew.-Teile des genannten magnetischen Pulvers, enthält.

2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an dem genannten Schmiermittel im Bereich von 1,5 bis 8,0 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des genannten magnetischen Pulvers, liegt.

3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte magnetische Pulver ein hexagonales Ferritpulver darstellt.

4. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte leitfähige Kohle, die in der magnetischen Schicht enthalten ist, eine Ölabsorption von 100 cm³ pro 100 g oder mehr gemäss Messung nach einem DBP-Verfahren aufweist.

5. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte leitfähige Kohle, welche in der leitfähigen Schicht enthalten ist, eine Ölabsorption von 100 cm³ pro 100 g oder darüber, gemessen nach einem DBP-Verfahren, aufweist.

6. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte leitfähige Kohle nach dem Ofenprozess hergestellt worden ist.

7. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an dem genannten Schmiermittel im Bereich von 2,0 bis 6,0 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des genannten magnetischen Pulvers, liegt.

8. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte hexagonale Ferritpulver einen substituierten hexagonalen Ferrit darstellt, in welchem ein Teil des Eisens des hexagonalen Ferrits durch mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend, aus Co, Ti, Ni, Mn, Cu, Zn, In, Ga, Nb, Zr, V und Al, ersetzt wird.