DE3703324C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Aufzeichnungsmedien wie Magnetbänder, Magnetscheiben oder Magnetplatten und dergl. und insbesondere mit Rücküberzugsschichten versehene Magnetaufzeichnungsmedien, wobei ein spezifischer Typ eines Gleitmittels in der Rücküberzugsschicht vorhanden ist.

In neuerer Zeit haben Videorekorder für den Hausgebrauch weit verbreitete Verwendung gefunden. Für diese Rekorder verwendete Magnetbänder werden unter Zug in Kontakt mit einer Anzahl von Führungsstiften in einem Beladungsmechanismus des Rekorders benutzt.

Um die Laufeigenschaften der Magnetbänder zu verbessern oder den Reibungskoeffizienten des Magnetbandes zu vermindern, wurde bereits die Ausbildung einer Rücküberzugsschicht vorgeschlagen, wie dies z. B. in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nos. 52-73 703, 58-41 420 und 59-5 428 beschrieben ist.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 52-73 703 in ein Magnetaufzeichnungsmaterial beschreiben, bei welchem die Rücküberzugsschicht Graphit und eine Silanverbindung in Form eines Siliconöles der folgenden Formel enthält:

Hierzu ist angegeben, daß die Gleitschicht den Reibungskoeffizienten erniedrigt zusammen mit einer Verminderung des Verlustes an Graphitpulver.

Vergleichsversuche haben jedoch gezeigt, daß die Rückspuleigenschaften bei niedrigen Temperaturen durch eine solche Rücküberzugsschicht nicht zufriedenstellend verbessert werden.

Die Rücküberzugsschicht kann auch aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, welche ein fluormodifiziertes Siliconöl, Ruß und Bariumsulfat umfaßt. Jedoch ist auch dieser Typ von Rücküberzugsschicht insbesondere im Hinblick auf die Laufeigenschaften beim Rückspulen bei niedrigen Temperaturen nicht zufriedenstellend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Magnetaufzeichnungsmediums, das eine Rücküberzugsschicht aufweist, deren Laufeigenschaften bei niedrigen Temperaturen im Vergleich zu vorbekannten Produkten wesentlich verbessert ist, wobei der dynamische Reibungskoeffizient der Rücküberzugsschicht gering ist und dieser Koeffizient nur schwach nach wiederholten Ablaufvorgängen des Mediums ansteigt und ein stabiler Ablaufvorgang des Magnetaufzeichnungsmediums sichergestellt wird, wodurch nur selten Defekte auf der Oberfläche der Überzugsschicht und kein periodisches Schwanken auftritt, wodurch gute Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften des Mediums erreicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient das Magnetaufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung, welches einen nichtmagnetischen Träger, eine auf einer Seite des Trägers ausgebildete magnetische Aufzeichnungsschicht und eine auf der anderen Seite des Trägers ausgebildete Rücküberzugsschicht, welche eine fluormodifizierte Silanverbindung als Gleitmittelkomponente enthält, aufweist. Gemäß der Erfindung ist die Rücküberzugsschicht aus einer Zusammensetzung hergestellt, welche ein Harzbindemittel und eine Verbindung der folgenden Formel (A) in dem Harzbindemittel dispergiert umfaßt:

worin bedeuten:

R₁einen gesättigten oder ungesättigten Monokohlenwasserstoffrest mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen, R₂einen gesättigten Monokohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, keine ganze Zahl von 1 bis 12, leine ganze Zahl von 2 bis 6, meine ganze Zahl von 1 oder 2, neine ganze Zahl von 1 oder 2, vorausgesetzt, daß
m + n 3.

Die eine Verbindung der zuvor genannten Formel enthaltende Rücküberzugsschicht besitzt gute Stabilität beim Ablaufen bzw. beim Betrieb unter weit schwankenden Umgebungsbedingungen und selbst bei niedrigen Temperaturen.

Die Erfindung wird im folgenden mehr ins einzelne gehend und anhand von Ausführungsformen näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Magnetaufzeichnungsmedium ist dadurch ausgezeichnet, daß die Rücküberzugsschicht auf einer Seite eines nichtmagnetischen Trägers ausgebildet ist, die der Seite, auf welcher die magnetische Aufzeichnungsschicht ausgebildet ist, gegenüberliegt. Zunächst wird die Rücküberzugsschicht näher beschrieben:
Die Rücküberzugsschicht ist aus einer Zusammensetzung hergestellt, welche ein Harzbindemittel und einen spezifischen Typ fluormodifizierter Siloxanverbindung umfaßt. Diese Verbindung wird durch die folgende Formel (A) wiedergegeben:

worin bedeuten:

R₁einen gesättigten oder ungesättigten Monokohlenwasserstoffrest mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen, R₂einen gesättigten Monokohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, keine ganze Zahl von 1 bis 12, leine ganze Zahl von 2 bis 6, meine ganze Zahl von 1 oder 2, neine ganze Zahl von 1 oder 2, vorausgesetzt, daß
m + n 3.

Die durch R₁COO in der zuvor genannten Formel wiedergegebenen, aliphatischen Säurereste umfassen z. B.: gesättigte aliphatische Säurereste wie Capryl-, Decyl-, Lauryl-, Myristyl-, Palmityl-, Stearyl-, Behenyl-säurereste und dergl., und ungesättigte, aliphatische Säurereste wie Zoomaryl-, Oleyl-, Linoleyl-, Linolenyl-, Gadoleyl-säurereste und dergl. Die gesättigte Monokohlenwasserstoffreste, welche durch R₂ wiedergegeben werden, umfassen z. B. einen Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl- und Isobutyl-rest.

Die in der Rücküberzugsschicht enthaltene Verbindung der allgemeinen Formel (A) ist mit verschiedenen Harzen als Folge der Anwesenheit der aliphatischen Gruppen im Molekül mischbar. Typische Harze umfassen: Polyurethane, Polyester, Nitrozellulose, Vinylchloridharze und dergl., obwohl verschiedene andere Harze, wie sie im folgenden im Zusammenhang mit der magnetischen Aufzeichnungsschicht beschrieben werden, ebenfalls verwendet werden können. Die Verbindungen sind auch deshalb vorteilhaft, da keine Wahrscheinlichkeit zu ihrer Zersetzung unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit besteht, wodurch die chemische Stabilität sichergestellt ist. Zusätzlich besitzen die Verbindungen einen so hohen Schmiereffekt selbst bei niedrigen Temperaturen, daß die Rücküberzugsschicht ohne Bedenken in Kontakt mit einer Anzahl von Führungsstiften in einer Aufzeichnungs- und Wiedergabeaperatur für Videobänder betrieben werden kann. Die Verbindung zeigt daher gute Schmiereigenschaften über einem breiten Bereich von niedrigen bis zu hohen Temperaturen.

Bei Verbindungen der zuvor genannten Formel, bei denen der gesättigte oder ungesättigte Monokohlenwasserstoff R₁ weniger als oder 6 Kohlenstoffatome besitzt, wird die Leitfähigkeit bei hohen Temperaturen unzureichend. Wenn andererseits der Monokohlenwasserstoffrest nicht weniger als 22 Kohlenstoffatome besitzt, wird die Mischbarkeit mit dem Bindemittel Harz schlechter, was eine Erniedrigung der Gleiteigenschaften bei niedrigen Temperaturen bedingt.

Wenn der durch R₂ in der Formel (A) wiedergegebene, gesättigte Monokohlenwasserstoffrest 5 oder mehr Kohlenstoffatome besitzt, erniedrigt sich die Mischbarkeit mit einem Bindemittel-Harz und die Dispergierfähigkeit der Verbindung wird schlecht. Daher können die Schmiereigenschaften der Verbindung nicht wirksam werden. Aus diesem Grund sollte der Monokohlenwasserstoffrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome besitzen.

In der Verbindung der allgemeinen Formel (A) ist k eine ganze Zahl von 1 bis 12, l, eine ganze Zahl von 2 bis 6, m 1 oder 2 und n 1 oder 2 vorausgesetzt, daß m + n 3 ist.

Falls k, l, m und n jeweils größer als der zuvor genannte Bereich sind, wird das Molekulargewicht der Verbindung der allgemeinen Formel (A) zu hoch. Dies führt zu schlechter Mischbarkeit und schlechter Dispergierbarkeit in einem Bindemittel- Harz. Der Schmiereffekt der Verbindung kann daher nicht zufriedenstellend sein.

Bei einer besonders bevorzugten Verbindung der allgemeinen Formel (A) sind:

R₁= C₉H₁₉ R₂= C₂H₅ k= 1 l= 3 m= 1 n= 1.

Die Verbindung der allgemeinen Formel (A) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 4,5 Gew.-% bezogen auf das Bindemittel Harz eingesetzt. Eine zu geringe Menge ist wegen des zu erwartenden, geringen Effektes nicht vorteilhaft. Wenn andererseits eine zu große Menge verwendet wird, schwitzt die Verbindung aus der Oberfläche der Rücküberzugsschicht aus, wodurch ein nicht erwünschtes Ausblühen auftritt, obwohl ein größerer Schmiereffekt zu erwarten ist.

Die Zusammensetzung der Rücküberzugsschicht kann weiterhin verschiedene Zusatzstoffe wie Ruß, andere Typen von Gleitmitteln, Titanoxid, Calciumcarbonat und dergl. in solchen Mengen, welche den Effekt der Verbindung der allgemeinen Formel (A) nicht stören, enthalten. Von diesen Zusatzstoffen wird Ruß üblicherweise für Lichtabschirmzwecke zugesetzt.

Zur Ausbildung der Rücküberzugsschicht wird eine vorbestimmte Menge der Verbindung der allgemeinen Formel (A), ein Bindemittel-Harz und - gegebenenfalls - Zusatzstoffe in einem Lösungsmittel für das Bindemittel-Harz vermischt, z. B. in einer Kugelmühle. Die erhaltene Beschichtungsmasse wird auf einem nichtmagnetischen Träger auf einer Seite gegenüberliegend zu der Seite, auf welcher eine magnetische Aufzeichnungsschicht ausgebildet werden soll oder ausgebildet wurde, aufgebracht. Anschließend wird die aufgetragene Schicht in üblicher Weise getrocknet und oberflächenbehandelt. Die Rücküberzugsschicht besitzt vorteilhafterweise eine Dicke von 0,5 bis 4 µm.

Die magnetische Aufzeichnungsschicht kann aus einer beliebigen Zusammensetzung oder Metallen oder deren Legierungen, wie sie üblicherweise für diese Zwecke verwendet werden, hergestellt werden. Beispielsweise kann die Aufzeichnungsschicht aus einer ferromagnetischen Zusammensetzung hergestellt sein, welche ein gleichförmig in einem Harzbindemittel dispergiertes, ferromagnetisches Pulver umfaßt. Das ferromagnetische Pulver kann ein beliebiges magnetisches Pulver, wie es üblicherweise auf diesem Gebiet verwendet wird, sein, und es kann z. B. umfassen: ferromagnetische Eisenoxide wie gamma-Fe₂O₃ und Fe₃O₄, mit oder ohne Ablagerungen oder Dotierungen von Co, Mi, Mn oder dergl., ferromagnetische Metalle wie Co, Ni, Fe und Legierungen hiervon wie Fe-Co, Fe-Ni, Co-Ni, Fe-Co-Ni, sowie andere ferromagnetische Materialien wie CrO₂, Bariumferrit und dergl.

Die Bindemittel für diese Zusammensetzung können beliebige bekannte thermoplastische Harze, hitzehärtbare Harze und Mischungen hierfür sein. Typische thermoplastische Harze umfassen: Vinylchloridcopolymere wie Vinylchlorid-Vinylacetatcopolymere, Vinylchlorid-Vinylidenchloridcopolymere, Vinylchlorid-Acrylnitrilcopolymere, Vinylchlorid-Vinylacetat- Vinylalcoholterpolymere und dergl.; andere Copolymere wie Acrylester-Vinylidenchloridcopolymere; Acrylester-Styrolcopolymere, Methacrylester-Acrylnitrilcopolymere, Methacrylester- Vinylidenchlorid-copolymere und dergl.; sowie Urethanelastomere, Polyvinylfluoridharze, Cellulosederivate wie Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Nitrocellulose und dergl., Aminoharze und verschiedene andere synthetische Harze. Beispiele von hitzehärtbaren Harzen umfassen Phenolharze, Epoxyharze, Polyurethanharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Alkydharze, Siliconharze, Acrylharze, Isocyanat-prepolymere und andere verschiedene hitzehärtbare Harze.

Alternativ kann die magnetische Aufzeichnungsschicht eine Schicht aus einem ferromagnetischen Metall oder einer ferromagnetischen Metallegierung sein, welche auf dem Träger im Vakuum abgeschieden wurde. Solche Metalle und Legierungen können z. B. sein: Co, Ni, Fe, Fe-Ni, Fe-Co-Ni und dergl. Jedoch können beliebige Arten von bekannten magnetischen Aufzeichnungsschichten bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden und die zuvor genannten magnetischen Pulver, Bindemittel, Metalle oder Legierungen schränken die Erfindung nicht ein.

Nichtmagnetische Träger können Scheiben, Filme, Folien oder Platten einer Vielzahl von Materialien sein, einschließlich z. B. synthetischen oder halbsynthetischen Harzen wie Polyestern, Polyimiden, Polyphenylensulfiden, Polyolefinen, Cellulosederivaten und dergl., Metalle wie Aluminium, Magnesium, Kupfer und dergl., Gläser oder Keramikmaterialien.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen und Vergleichsversuchen näher beschrieben.

Beispiel 1

Zunächst wurde eine magnetische Zusammensetzung von Co-γ-Fe₂O₃, dispergiert in einem Vinylchlorid-Vinylalcoholcopolymeren und einem Polyurethanharz auf einer Seite eines Polyesterfilms mit einer Dicke von 13 µm ausgebildet, getrocknet, in üblicher Weise kalandriert, wodurch eine magnetische Aufzeichnungsschicht auf dieser Seite ausgebildet wurde.

2 Gew.-Teile einer Verbindung der allgemeinen Formel (A), worin R₁ = C₉H₁₉, R₂ = C₂H₅, k = 1, L = 3, m = 1 und n = 1 und 100 Gew.-Teile Ruß mit einer spezifischen Oberfläche von 300 m²/g und einem Absorptionswert für DBP von 125 ml, 50 Gew.-Teile Nitrocellulose, 50 Gew.-Teile Polyurethan, 2 Gew.-Teile eines Fettsäureesters und 450 Gew.-Teile eines Mischlösungsmittels aus Methylethylketon, Methylisobutylketon und Toluol in gleichen Mengen wurden miteinander vermischt und ausreichend in einer Kugelmühle dispergiert. Danach wurden 30 Gew.-Teile eines Polyisocyanateaushärters noch zu der Mischung hinzugesetzt, wodurch eine schleifmittelfreie Beschichtungsmasse erhalten wurde. Diese nichtmagnetische Beschichtungsmasse wurde auf die andere Seite des nichtmagnetischen Trägers, wo keine Magnetschicht ausgebildet worden war, aufgetragen, anschließend wurde getrocknet und kalandriert, um eine Rücküberzugsschicht mit einer Dicke von 0,8 bis 1,5 µm zu erhalten. Auf diese Weise wurde ein erfindungsgemäßes Magnetaufzeichnungsband erhalten.

Beispiel 2

Die allgemeine Arbeitsweise am Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei 3 Gew.-Teile der Verbindung der allgemeinen Formel (A) verwendet wurden. Es wurde ein Magnetaufzeichnungsband hergestellt.

Beispiel 3

Die allgemeine Arbeitsweise vom Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß 40 Gew.-Teile der Nitrocellulose und 60 Gew.-Teile des Polyurethans eingesetzt wurden. Es wurde ein Magnetaufzeichnungsband hergestellt.

Vergleichsversuch A

Die allgemeine Arbeitsweise vom Beispiel 1 wurde ohne Einsatz der Verbindung der allgemeinen Formel (A) wiederholt. Es wurde ein Magnetaufzeichnungsband hergestellt.

Vergleichsversuch B

Die allgemeine Arbeitsweise vom Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei anstelle der Verbindung der allgemeinen Formel (A) eine Organosiloxanverbindung der folgenden Formel verwendet wurde:

Die in diesen Beispielen und Vergleichsversuchen erhaltenen Magnetaufzeichnungsbänder wurden den Messungen des Anfangskoeffizienten der Gleitreibung, den Koeffizienten der Gleitreibung nach Wiederholung von 500 Ablaufzyklen und dem Ausmaß der Defekte und der periodischen Schwankungen nach Wiederholung von 500 Ablaufzyklen unterworfen.

Der Koeffizient der Gleitreibung (dynamischen Reibung µ _k ) wurde wie folgt bestimmt: ein Magnetband wurde um einen Stift aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 6 mm derart gewickelt, daß die Rücküberzugsschicht im Kontakt mit dem Stift war. Das Magnetband wurde zur Messung des Zuges T₁, an der Einlaßseite, bezogen auf den Stift aus rostfreiem Stahl, und des Zuges T₂ bei der Austrittsseite ablaufen gelassen. Der Koeffizient wurde gemäß folgender Gleichung unter Benutzung der beiden Zugspannungen T₁ und T₂ bestimmt:

µ _k = (1/π)ln(T₁/T₂)

Das Ausmaß der Defekte wurde durch visuelle Beobachtung bestimmt, nachdem das Band 500 Ablaufzyklen durchlaufen hatte.

Die periodische Schwankung wurde dadurch bestimmt, daß jedes Band 500 Ablaufzyklen wiederholt unter Bedingungen einer Temperatur von 40°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% unterzogen wurde und die Fluktuation des Bildes visuell beobachtet wurde.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Tabelle

Aus den Werten der Tabelle ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Magnetbänder einen geringen Gleitreibungskoeffizienten und gute Ablaufeigenschaften besitzen. Der Gleitreibungskoeffizient zeigt kein signifikantes Ansteigen und wird praktisch konstant nach der Wiederholung der Ablaufvorgänge gehalten. Daher ist die Ablaufstabilität der erfindungsgemäßen Bänder hoch. Zusätzlich zeigt die Rücküberzugsschicht der erfindungsgemäßen Magnetbänder kaum Defekte mit einem sehr geringen Ausmaß der Bildfluktuation.

Claims (6)

1. Magnetaufzeichnungsmedium, umfassend einen nichtmagnetischen Träger, eine auf einer Seite des Trägers ausgebildete, magnetische Aufzeichnungsschicht und eine auf der anderen Seite des Trägers ausgebildete Rücküberzugsschicht, welche eine fluormodifizierte Silanverbindung als Gleitmittelkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücküberzugsschicht aus einer Zusammensetzung hergestellt ist, die ein Harzbindemittel und eine Verbindung der folgenden Formel (A) als Gleitmittel in dem Harzbindemittel dispergiert umfaßt: worin bedeuten:R¹einen gesättigten oder ungesättigten Monokohlenwasserstoffrest mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen, R²einen ungesättigten Monokohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, keine ganze Zahl von 1 bis 12, leine ganze Zahl von 2 bis 6, meine ganze Zahl von 1 oder 2, neine ganze Zahl von 1 oder 2, vorausgesetzt, daß
m + n 3.

2. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel (A) in einer Menge von 0,5 bis 4,5 Gew.-% bezogen auf das Harzbindemittel, verwendet wurde.

3. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel (A) verwendet wurde, in der sind: R₁= C₉H₁₉ R₂= C₂H₅ k= 1 l= 3 m= 1 n= 1.

4. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücküberzugsschicht eine Stärke von 0,5 bis 4 µm besitzt.

5. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzbindemittel ein Polyurethan ist.

6. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin Ruß als Lichtabschirmmittel faßt.