DE3714358A1

DE3714358A1 - Magnetischer aufzeichnungstraeger und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3714358A1
Application number: DE19873714358
Authority: DE
Inventors: Kunihiro Ueda; Masatoshi Nakayama
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1987-04-29
Publication date: 1987-11-05
Anticipated expiration: 2007-04-30
Also published as: JPS62259222A; DE3714358C2; US4863811A; JP2523279B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Aufzeichnungsträger, insbesondere auf solche mit einer Magnetschicht aus einem zusammenhängenden metallischen Dünnfilm, sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Magnetische Aufzeichnungsträger für Video-, Audio- und andere Zwecke sind Gegenstand intensiver Forschung und Entwicklung, wobei es sich gewöhnlich wegen der Kompaktheit einer Magnetbandrolle um Magnetbänder mit einer Magnetschicht in Form eines zusammenhängenden Dünnfilmes handelt.

Bevorzugte Magnetschichten für solche Träger mit zusammenhängenden Filmen bestehen aus Co, Co-Ni, Co-O, Co-Ni-O und ähnlichen Systemen, die durch das sogenannte Schrägeinfallaufdampfverfahren ausgebildet werden, bei denen Kobalt und ausgewählte Elemente verdampft und bei einem vorgegebenen Winkel, bezogen auf die Normale, auf den Träger gerichtet werden, weil solche aufgedampften Filme überragende Eigenschaften aufweisen. Die aufgedampften Magnetschichten werden jedoch mit der Zeit leicht oxidiert und rosten folglich, wodurch Leistungsverlust eintritt, wie verschlechterte Ausgangsleistung und Laufeigenschaften (d. h. Dauerhaftigkeit des Bandes, das in Reibungskontakt mit starren Teilen einer Videoanlage hindurchläuft). Die Träger erleiden durch Kräuselungen und Einbeulungen geringen Kopfkontakt und Schwankungen der Ausgangsleistung.

Zur Überwindung dieser Probleme sind große Anstrengungen unternommen worden. Ein typischer Versuch besteht darin, auf der Magnetschicht einen plasmapolymerisierten Film vorzusehen, wie in den japanischen Patentanmeldungen Kokai No. 58-8 828, 58-8 829, 58-1 02 330, 58-1 94 131, 59-72 653, 59-1 54 641, 59-1 54 643 und 59-1 60 828 offenbart ist. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Oberfläche der Magnetschicht zu oxidieren, um einen Metalloxidbereich zu erzeugen, und einen plasmapolymerisierten Film auf diesem auszubilden, wie in der japanischen Patentanmeldung Kokai No. 59-1 71 028 offenbart ist. Durch diese Versuche konnte folglich die Korrosionsbeständigkeit und Dauerhaftigkeit verbessert werden, jedoch versagen sie hinsichtlich vollständig befriedigender Ergebnisse bei der Minimierung der Ausgangsleistungsschwankungen des Trägers infolge von Kräuselung und Einbeulungen desselben. In dieser Beziehung sind noch weitere Verbesserungen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuen und verbesserten magnetischen Aufzeichnungsträger anzugeben, der weitgehend frei ist von Kräuselungen und Einbeulungen und dessen Ausgangsleistungsschwankungen auf einem Minimum gehalten sind und die darüber hinaus verbesserte Korrosionsbeständigkeit und Laufeigenschaften aufweisen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die Herstellung eines solchen verbesserten magnetischen Aufzeichnungsträgers anzugeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein magnetischer Aufzeichnungsträger vorgesehen, der aus einem Trägermaterial und einem zusammenhängenden metallischen Dünnfilm als Magnetschicht auf dem Träger besteht, wobei die Magnetschicht eine polymere organische Verbindung enthält.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Magnetschicht Kobalt bei einem Atomverhältnis von Kohlenstoff zu Kobalt von 10^-8 bis 10^-2. Der Träger enthält vorzugsweise weiterhin auf der Magnetschicht noch eine Deckschicht.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen, bei dem die Magnetschicht unter Einarbeiten einer organischen Verbindung in diese ausgebildet und die organische Verbindung polymerisiert wird.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird die organische Verbindung in einer Plasmaatmosphäre oder durch Bestrahlung polymerisiert. Vorzugsweise wird die organische Verbindung in die Magnetschicht eingearbeitet, ehe sie polymerisiert wird.

Ein magnetischer Aufzeichnungsträger, der aus einem Trägermaterial, einer Magnetschicht aus einem zusammenhängenden metallischen Dünnfilm und einer Deckschicht besteht, wird hergestellt, indem man die Magnetschicht unter Einarbeiten einer ersten organischen Verbindung in diese ausbildet, eine zweite organische Verbindung auf der Magnetschicht abscheidet und die organischen Verbindungen polymerisiert.

Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung besser verständlich. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Verdampfungsvorrichtung für die Verwendung bei der Herstellung einer Magnetschicht gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Plasmabehandlungsanlage für die Verwendung bei der Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers gemäß der Erfindung.

Der magnetische Aufzeichnungsträger nach der Erfindung weist auf einer Hauptfläche des Trägermaterials eine Magnetschicht auf. Die hier verwendete Magnetschicht ist ein zusammenhängender, vorzugsweise ferromagnetischer metallischer Dünnfilm, der sich über das gesamte Trägermaterial erstreckt und der im allgemeinen zu einem Hauptteil oder vollständig aus Kobalt und/ oder Nickel besteht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Magnetschicht im wesentlichen aus Kobalt; Kobalt und Nickel; Kobalt und Sauerstoff; und Kobalt, Nickel und Sauerstoff bestehen. So kann die Magnetschicht im wesentlichen aus Kobalt allein oder einem Gemisch aus Kobalt und Nickel bestehen. Wenn die Schicht im wesentlichen aus Kobalt und Nickel besteht, kann das Gewichtsverhältnis von Co/Ni vorzugsweise mindestens etwa 1,5 betragen.

Bessere Resultate werden erhalten, wenn die metallische Dünnfilmmagnetschicht neben dem Kobalt; Kobalt und Nickel; Kobalt und Sauerstoff; oder Kobalt, Nickel und Sauerstoff noch Chrom enthält. Die Anwesenheit von Chrom trägt zu weiteren Verbesserungen der elektromagnetischen Eigenschaften, des Ausgangspegels, des Signal-Rausch-Verhältnisses (S/N-Verhältnis) und der Filmfestigkeit bei. Das Gewichtsverhältnis von Cr/Co (bei Nichtvorhandensein von Nickel) oder Cr/(Co + Ni) liegt vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,001 bis 0,1, noch besser von etwa 0,005 bis 0,05.

Die Magnetschicht kann weiterhin neben Kobalt oder Kobalt und Nickel noch Sauerstoff enthalten. Die Anwesenheit von Sauerstoff trägt zu weiteren Verbesserungen der elektromagnetischen Eigenschaften und der Laufeigenschaften bei. Das Atomverhältnis von O/Co (bei Nichtvorhandensein von Nickel) oder von O/(Co + Ni) beträgt vorzugsweise bis zu etwa 0,5, noch besser etwa 0,15 bis 0,45.

Die Magnetschicht kann außerdem Spurenelemente, insbesondere Übergangsmetallelemente, beispielsweise Fe, Mn, V, Zr, Nb, Ta, Ti, Zn, Mo, W, Cu usw. enthalten.

Die Magnetschicht ist vorzugsweise eine Koaleszenz von Teilchen auf Kobaltbasis von säulenförmiger Struktur, die schräg zu der Normalen des Trägermaterials orientiert sind. Genauer gesagt, ist die Achse der Teilchen mit säulenförmiger Struktur vorzugsweise in einem Winkel von etwa 20° bis 60°, bezogen auf die Normale, zu der Hauptfläche des Trägermaterials geneigt. Jedes säulenförmige Teilchen erstreckt sich über die Dicke der Magnetschicht und hat eine Breite oder kleineren Durchmesser in der Größenordnung von 5 bis 50 nm. Kobalt und wahlweise Metalle, wie Nickel und Chrom, bilden die säulenförmigen Teilchen selbst aus, während Sauerstoff, wenn er vorhanden ist, im allgemeinen an der Oberfläche jedes säulenförmigen Teilchens in der Oberflächenschicht in Form von Oxiden vorliegt.

Die Magnetschicht hat im allgemeinen eine Dicke von etwa 0,05 bis 0,5 µm, vorzugsweise von etwa 0,07 bis 0,3 µm.

Die Magnetschicht kann auf dem Trägermaterial entweder direkt oder über eine Zwischenschicht gut bekannter Art ausgebildet werden. Weiterhin wird die Magnetschicht im allgemeinen als einzige Schicht ausgebildet, aber in einigen Fällen kann sie aus einer Vielzahl von laminierten Verbundschichten mit oder ohne dazwischen befindliche nichtmagnetische metallische Dünnfilmschicht ausgebildet sein.

Die Magnetschicht oder der ferromagnetische metallische Dünnfilm kann nach beliebigen bekannten Techniken ausgebildet werden, wie Elektroabscheidung, Verdampfung, Ionenplattierung und Metallisierung, noch besser durch das sogenannte Schrägeinfallaufdampfverfahren. Das letztere kann auf bekannte Weise durchgeführt werden, vorzugsweise unter Verwendung einer Elektronenstrahlenkanone, wobei der minimale Einfallswinkel auf das Trägermaterial, bezogen auf die Normale, vorzugsweise mindestens 20° beträgt. Einfallswinkel von weniger als 20° führen zu verschlechterten elektromagnetischen Eigenschaften. Die Verdampfungsatmosphäre kann im allgemeinen aus einer Inertgasatmosphäre aus Argon, Helium oder einem Sauerstoffgas enthaltenden Vakuum mit einem Druck von etwa 10^-5 bis 10° Pa bestehen. Der Durchschnittsfachmann kann ohne weiteres andere Verdampfungsparameter, wie den Abstand zwischen Quelle und Trägermaterial, die Zuführungsrichtung des Trägermaterials, die Konfigurationen und Anordnung von Abschirmbecher und Maske u. dgl., ohne unzumutbare Versuche ermitteln. Für die weitere Information bezüglich des Aufdampfverfahrens wird auf D. E. Speliotis et al., "Hard magnetic films of iron, cobalt and nickel", J. Appl. Phys., 36, 3972 (1965), und Y. Maezawa et al., "Metal thin film video tape by vacuum deposition", IERE Conference Proceedings 54 (The Fourth International Conference on Video and Data Recording, The University of Southampton, Hampshire, England, 20.-23. April 1982), Seiten 1-9, hingewiesen. Nachbehandlungen sind auf diesem Gebiet gut bekannt, und aus diesen können beliebige ausgewählt werden. Eine effektive Nachbehandlung ist eine Behandlung zum Einbringen von Sauerstoff in die Magnetschicht, welche ebenfalls einschlägig gut bekannt ist.

Die Magnetschicht nach der Erfindung enthält eine polymere organische Verbindung. Das organische Polymere ist in der Magnetschicht in der Weise vorhanden, daß es die Zwischenräume zwischen den säulenförmigen Teilchen ausfüllt. Das organische Polymere ist so dicht, daß es verhindert, daß die säulenförmigen Teilchen der Magnetschicht mit den Sauerstoffmolekülen der Luft direkt in Kontakt gelangen.

Die ein organisches Polymer enthaltende Magnetschicht hat ein Atomgewichtsverhältnis von Kohlenstoff zu Kobalt (C/Co) im Bereich von 10^-8 bis 10^-2. Außerhalb dieses Bereiches werden Ausgangsleistung und Koerzitivkraft der Magnetschicht herabgesetzt, und es ist nur eine geringe Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit zu beobachten. Das C/Co-Atomverhältnis der Magnetschicht kann durch Identifizieren der Zusammensetzung der Schicht durch Auger-Spektroskopie und SIMS (Sekundärionen- Massenspektroskopie) leicht ermittelt werden.

Die hier verwendeten bevorzugten organischen Polymeren sind solche, die Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten. Das Atomverhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff (C/H) beträgt vorzugsweise etwa 1 : 1 bis etwa 6 : 1. Fluorhaltige Polymere sind ebenfalls verwendbar.

Das organische Polymere kann auf die folgende Weise, die jedoch keinerlei Einschränkung des Erfindungsbereiches bedeutet, in die Magnetschicht eingearbeitet werden.

In den Fig. 1 und 2 der beigefügten Zeichnung sind Vorrichtungen zur Verwendung bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger erläutert. Fig. 1 zeigt eine Verdampfungsanlage zur Ausbildung einer Magnetschicht unter Einarbeitung einer organischen Verbindung in diese. Fig. 2 erläutert eine Plasmabehandlungsanlage als typische Vorrichtung zum Polymerisieren der organischen Verbindung.

Die allgemein mit 1 in Fig. 1 bezeichnete Verdampfungsanlage enthält ein eine Vakummkammer definierendes Gehäuse, eine Zuführungsrolle 2 mit einem Trägermaterial in Form einer langgestreckten Bahn 3, die auf sie aufgewickelt ist, eine rotierende Kühltrommel 4 und eine Aufnahmerolle 8 zum Aufnehmen der Bahn 3. Die Bahn 3 wird von der Zuführungsrolle 2 zu der Aufnahmerolle 8 über die Kühltrommel 4 geführt. Innerhalb der Kammer befindet sich eine Düse 5, durch die ein Strahl eines gasförmigen organischen Materials gegen die Trommel gerichtet wird. Die Düse 5 ist so angeordnet und ausgerichtet, daß der Strahl innerhalb eines Bereiches a-b auf die Trommel oder die Bahn auftrifft, in dem ein magnetisches Metall abgeschieden wird. Am Boden der Kammer befindet sich eine Verdampfungsquelle in Form einer Erhitzungseinrichtung 6, die ein magnetisches metallisches Material enthält. Ein Schild 7 ist zwischen der Trommel 4 und der Erhitzungseinrichtung 6 angeordnet.

Dampfförmiges metallisches Material wird von der Erhitzungseinrichtung 6 verdampft und auf der Bahn 3 bei fortlaufend sich ändernden Einfallswinkeln von dem maximalen Einfallswinkel R max bis zu dem minimalen Einfallswinkel R min unter Ausbildung einer Magnetschicht abgeschieden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird der maximale Einfallswinkel R max von einer von der Erhitzungseinrichtung 6 an die Umfangslinie der Trommel 4 angelegten Tangente und einer radialen Linie, die den Trommelmittelpunkt mit dem Tangentialpunkt a verbindet, und der minimale Einfallswinkel R min von einer Linie, die die Erhitzungseinrichtung 6 mit der Kante des Schildes 7 verbindet, und einer radialen Linie, die den Trommelmittelpunkt und die Kreuzung b zwischen der Linie und dem Trommelumfang verbindet, gebildet. Bei der praktischen Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung wird das organische Material durch die Düse 5 während der Magnetschichtausbildung ausgesprüht, so daß das organische Material während der Ausbildung der Magnetschicht in diese eingearbeitet wird. Der Aufprallpunkt des Strahls an organischem gasförmigem Material auf die Bahn muß innerhalb des Bereiches liegen, der sich zwischen dem Tangentialpunkt a und der Kreuzung b erstreckt.

Die hier verwendbaren organischen Materialien sind solche organischen Verbindungen, die bei einem Vakuum von etwa 1,33 × 10^-5 mbar in gasförmigem Zustand vorliegen. Beispiele für solche organischen Verbindungen sind:

(A) gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan, Ethylen, Propylen, Buten, Butadien, Acetylen, Methylacetylen, Benzol, Styrol usw.;
(B) gesättigte oder ungesättigte fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie Fluormethan, Difluormethan, Trifluormethan, Difluorethan, Tetrafluorethan usw.;
(C) gesättigte oder ungesättigte Fluorkohlenstoffe, wie Tetrafluormethan, Hexafluorethan, Octafluorpropan, Octafluorcyclobutan, Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen usw.; und
(D) andere Monomere, wie Methylmethacrylat, Acrylsäure, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid usw. Zu bevorzugten von diesen sind solche mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen, wie Methan, Ethan, Ethylen, Acetylen, Propan, Propylen, Methylacetylen, Tetrafluormethan und Tetrafluorethylen. Gewöhnlich kann eine aus den Gruppen (A) bis (D) ausgewählte Verbindung allein als Reaktionsgas eingesetzt werden, wenn auch ein Gemisch aus zweien oder mehreren verwendbar ist. Gewünschtenfalls können kleinere Anteile an Spurenelementen, wie Stickstoff, Sauerstoff, Bor und Phosphor, dem Reaktionsteilnehmer zugesetzt werden.

Die organische gasförmige Verbindung wird in die auszubildende Magnetschicht innerhalb des Abscheidungsbereiches a-b des magnetischen Metalls (vgl. Fig. 1) eingeführt, so daß verdampfte Teilchen an organischer Verbindung mit verdampften, die Magnetschicht bildenden Metallteilchen in Kontakt kommen können. Die Strömungsgeschwindigkeit an gasförmiger organischer Verbindung kann in Abhängigkeit von dem Volumen der Vakuumkammer und anderen Faktoren richtig eingestellt werden, wenn auch eine Strömungsgeschwindigkeit von 10 bis 1000 cm³/min im allgemeinen zu empfehlen ist.

Es versteht sich, daß, wenn die Magnetschicht durch ein anderes Verfahren als die Vakuumabscheidung aufgebracht wird, beispielsweise durch Ionenplattieren oder Kathodenzerstäubung, die vorstehend erläuterte Technik zum Einbringen der organischen Verbindung auf gleiche Weise ohne wesentliche Modifizierungen angewandt werden kann.

Die so in die Magnetschicht während deren Ausbildung eingearbeitete organische Verbindung wird dann polymerisiert, beispielsweise unter Verwendung einer die Polymerisation bewirkenden Vorrichtung. Die Mittel, die in diese die Polymerisation bewirkende Vorrichtung installiert sind, sind nicht kritisch. Gewöhnlich wird (1) eine Plasmaanlage zum Polymerisieren in einer Plasmaatmosphäre und (2) Bestrahlung zum Polymerisieren durch Strahlen, wie Elektronenstrahlen und Ultraviolettstrahlen, angewandt. Es versteht sich, daß, wenn zum Polymerisieren bestrahlt wird, die in die Magnetschicht eingearbeitete organische Verbindung auf solche beschränkt ist, die eine Mehrfachbindung aufweisen, wie Ethylen, Acetylen, Propylen, Butadien, Styrol und Benzol.

Fig. 2 erläutert eine die Polymerisation bewirkende Vorrichtung 10, die eine Plasmaanlage zum Polymerisieren der in die Magnetschicht eingearbeiteten organischen Verbindung in einer Plasmaatmosphäre ist. Die Plasmaatmosphäre kann von einem anorganischen Gas, wie H₂, O₂, N₂, Ar, He und Ne, und Aktivieren des Gases zu einem durch elektrische Entladung erhaltenen Plasma erzeugt werden.

Das Prinzip des Plasmabetriebes wird kurz erläutert. Wenn ein elektrisches Feld an ein bei vermindertem Druck gehaltenes Gas angelegt wird, werden freie Elektronen, die in kleineren Anteilen in dem Gas vorhanden sind und einen bemerkenswert größeren intermolekularen Abstand unter Atmosphärendruck haben, unter dem elektrischen Feld beschleunigt, wobei sie eine kinetische Energie (Elektronentemperatur) von 5 bis 10 eV erhalten. Diese beschleunigten Elektronen kollidieren mit Atomen und Molekülen, wobei deren Atom- und Molekülorbitalen aufbrechen, so daß sie zu unter Normalbedingungen instabilen chemischen Spezies, wie Elektronen, Ionen, Neutralradikalen usw. dissoziieren. Die dissoziierten Elektronen werden unter dem elektrischen Feld erneut beschleunigt und dissoziieren weitere Atome und Moleküle. Diese Kettenreaktion hat zur Folge, daß das Gas umgehend in einen hochgradig ionisierten Zustand übergeführt wird. Dieser wird im allgemeinen als Plasma bezeichnet. Da gasförmige Moleküle eine geringere Chance haben, mit Elektronen zu kollidieren und wenig Energie absorbieren, werden sie bei einer Temperatur nahe Raumtemperatur gehalten. Ein solches System, bei dem die kinetische Energie (Elektronentemperatur) der Elektronen und die Wärmebewegung (Gastemperatur) der Moleküle nicht zueinander in Beziehung stehen, wird als Niedertemperaturplasma bezeichnet. In diesem System legen die chemischen Spezies den Zustand fest, der zu einer zusätzlichen chemischen Reaktion, wie der Polymerisation, befähigt, während sie gegenüber den Originalen relativ unverändert gehalten werden. Die vorliegende Erfindung nutzt diesen Zustand aus, die in die Magnetschicht eingearbeitete organische Verbindung in einer Plasmaatmosphäre zu polymerisieren. Die Verwendung eines Niedertemperaturplasmas vermeidet alle thermischen Einflüsse auf das Trägermaterial und die Magnetschicht selbst.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird die Plasmapolymerisieranlage 10 erläutert, die einen Reaktionsbehälter R enthält, in welchen ein oder mehrere Behandlungsgas(e) aus einer Quelle 11 und/oder 12 über einen Mengenflußregler 13 und/oder 14 eingeleitet werden. Gewünschtenfalls können auch unterschiedliche Gase aus den Quellen 11 und 12 in einem Mischer 15 gemischt werden, ehe sie als Gasgemisch in den Reaktionsbehälter eingegeben werden. Die Behandlungsgase können jeweils bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 bis 250 ml/min eingebracht werden.

In dem Reaktionsbehälter R befinden sich Mittel zum Aufnehmen der Bahn, bei dieser Ausführungsform ein Satz von Zuführungs- und Aufnahmerollen 21 und 20, auf die die Bahn gewickelt wird. Die Bahn wird von der Zuführungsrolle 21 zu der Aufnahmerolle 20 durch einen Plasmabereich bewegt, wo die organische Verbindung innerhalb der Magnetschicht polymerisiert wird.

Auf den gegenüberliegenden Seiten der Bahn sind ein Paar Elektroden 17 und 57 angeordnet, von denen die eine Elektrode 17 mit einem HF-Generator mit variabler Frequenz 16 verbunden und die andere Elektrode 57 bei 18 geerdet ist.

Der Reaktionsbehälter R ist weiterhin mit einem Vakuumsystem zum Evakuieren des Behälters verbunden, welches eine Flüssigstickstoffalle 111, eine Öldrehkolben-Vakuumpumpe 112 und einen Vakuumregler 113 enthält. Das Vakuumsystem hat eine solche Kapazität, daß der Reaktionsbehälter auf ein Vakuum von 0,013 bis 13,3 mbar evakuiert und auf diesem Vakuum gehalten werden kann.

Im Betrieb wird der Reaktionsbehälter R zunächst mittels der Vakuumpumpe auf ein Vakuum von 1,33 × 10^-3 mbar oder weniger evakuiert, ehe ein oder mehrere Behandlungsgas(e) bei einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit in den Behälter eingebracht werden. Danach erreicht das Innere des Reaktionsbehälters ein Vakuum von 0,013 bis 13,3 mbar. Ein (nicht dargestellter) die Aufnahmerolle antreibender Motor wird eingeschaltet, um das Trägermaterial zu befördern. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches und die Fördergeschwindigkeit des Trägermaterials konstante Werte erreicht haben, wird der HF-Generator mit variabler Frequenz 16 eingeschaltet, um ein Plasma zu erzeugen, mit welchem das durchlaufende Trägermaterial, d. h. die innerhalb der Magnetschicht befindliche organische Verbindung, plasmabehandelt wird.

Die bei der Plasmabehandlung verwendeten Behandlungsgase können vorzugsweise Wasserstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff-, Argon-, Neon- und Heliumgase sein, wie vorstehend erläutert. Sie können gewöhnlich allein verwendet werden, obwohl gewünschtenfalls auch ein Gemisch aus zweien oder mehreren eingesetzt werden kann. Die Plasmabehandlung wird bei den folgenden Parametern eines Kammervakuums von etwa 0,013 bis 13,3 mbar, einer Frequenz von etwa 10 kHz bis 2 GHz und einer Leistung von etwa 0,5 bis 5 kW durchgeführt. Diese Parameter können für eine bestimmte Anlage empirisch ermittelt werden, weil sie die Natur der Magnetschicht beeinträchtigen.

Wenn zum Polymerisieren der in die Magnetschicht eingebrachten organischen Verbindung anstelle der Plasmapolymerisation eine Bestrahlung durchgeführt wird, wird die in Fig. 2 dargestellte Anlage durch eine beliebige gut bekannte Bestrahlungseinrichtung ersetzt. Die bei der Polymerisation benutzte Bestrahlung mit aktiver Energie kann eine solche Bestrahlungsart sein, wie durch einen Strahlungsbeschleuniger erzeugte Elektronenstrahlen, von Co-60 emittierte γ-Strahlen, von Sr-90 emittierte β-Strahlen, von einem Röntgengenerator erzeugte Röntgenstrahlen und Ultraviolettstrahlen. Die Verwendung von durch einen Strahlenbeschleuniger erzeugten Elektronenstrahlen ist aus der Sicht der Dosisregelung, der Kombination mit der Herstellungsstraße und der Abschirmung von ionisierter Strahlung zu bevorzugen.

Vorzugsweise wird mit einer Dosis im Bereich von 0,5 bis 20 Mrad bestrahlt, indem ein Strahlenbeschleuniger wegen der Durchdringungskraft mit einer Beschleunigungsspannung von 100 bis 750 kV, insbesondere 150 bis 300 kV, betrieben wird.

Bei der praktischen Durchführung des Polymerisationsverfahrens ist vom Standpunkt der Dosisregelung, der Kombinierbarkeit mit der Bandherstellungsstraße und der Abschirmung von Sekundärstrahlen innerhalb des Beschleunigers ein Strahlenbeschleuniger, wie ein einen Elektronenvorhang erzeugender Niederdosis- Strahlenbeschleuniger, wie er von Energy Science Corporation, USA, auf dem Markt ist, vorteilhaft. Ebenso vorteilhaft ist ein Van de Graaf-Beschleuniger, der als Strahlenbeschleuniger auf dem einschlägigen Gebiet verbreitet ist.

Es ist wichtig, daß bei der Strahlenvernetzung die organische Verbindung der Bestrahlung in einem Inertgasstrom, wie Stickstoff- und Heliumgasen, ausgesetzt wird. Die Bestrahlung in Luft ist ungeeignet, weil durch die Bestrahlung O ₃ und andere Spezies erzeugt werden können, die die in der organischen Verbindung erzeugten Radikale daran hindern, in vorteilhafter Weise Polymerisationsreaktionen einzugehen. Die Atmosphäre, in der die organische Verbindung aktiven Energiestrahlen ausgesetzt wird, sollte eine Inertgasatmosphäre aus Stickstoff, Helium, Kohlendioxid od. dgl. mit einem Sauerstoffgehalt von höchstens 5% sein.

Die Polymerisation von in die Magnetschicht eingebrachter organischer Verbindung führt zu einem Träger, der in minimaler Weise Kräuselungen oder Einbeulungen erfährt. Der Träger liefert somit eine stabile Ausgangsleistung, obwohl er bezüglich Korrosionsbeständigkeit und Laufeigenschaften verbessert ist.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann auf der ein eingearbeitetes organisches Polymer enthaltenden Magnetschicht eine Deckschicht ausgebildet werden. Die Deckschicht kann aus verschiedenen Zusammensetzungen ausgewählt werden, wenn auch ein polymerisierter, insbesondere plasmapolymerisierter Film aus einer Kohlenstoff und Fluor und/oder Wasserstoff enthaltenden organischen Verbindung wegen noch weiter verbesserter Leistungsfähigkeit zu bevorzugen ist. Die für die Deckschicht verwendete organische Verbindung kann dieselbe oder eine andere wie die für die Magnetschicht verwendete sein.

Bevorzugte Deckschichten enthalten Kohlenstoff und Fluor und/ oder Wasserstoff bei einem Atomverhältnis C/(F + H) von 1 bis 8. Die Elementaranalyse kann wie vorstehend für die Magnetschicht erläutert durchgeführt werden. Die Dicke der Deckschicht beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 4 nm.

Die Deckschicht, insbesondere in Form eines plasmapolymerisierten Films aus einer organischen Verbindung, kann auf der Magnetschicht beispielsweise auf folgende Weise ausgebildet werden.

Wenn die in die Magnetschicht eingebrachte organische Verbindung mit Hilfe eines Plasmas in der in Fig. 2 dargestellten Polymerisationsvorrichtung 10 polymerisiert wird, kann eine Plasmabehandlung angewandt werden, wobei ein anorganisches Gas, wie vorstehend erwähnt, in die Polymerisiervorrichtung eingeleitet und unter einem Vakuum zu einem Plasma angeregt wird, in das ein Gegenstand oder ein die Magnetschicht tragendes Trägermaterial eingebracht wird. Nach einer derartigen Plasmabehandlung kann ein plasmapolymerisierter Film als eine Deckschicht ausgebildet werden. Es kann auch ein plasma-initiierter Polymerisationsprozeß ablaufen, bei dem ein Gegenstand durch eine Plasmaatmosphäre von Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Argon od. dgl. geleitet wird, um Radikalionen auf der Oberfläche des Gegenstandes zu erzeugen, und danach wird eine gasförmige organische Verbindung zugeführt, um einen polymerisierten Film darauf auszubilden. Alternativ ist es auch möglich, eine organische Verbindung in die Magnetschicht einzuarbeiten und die Schicht dann durch eine polymerisierende Plasmaatmosphäre zu leiten, woraufhin gleichzeitig die organische Verbindung in der Magnetschicht polymerisiert und der Deckschichtfilm ausgebildet werden. Diese Prozesse können entweder nacheinander oder gleichzeitig das in die Magnetschicht eingebrachte Monomere während der Magnetschichtausbildung polymerisieren und einen polymerisierten Film aus einem separat zugeführten organischen Monomeren auf der Magnetschicht ausbilden.

Es ist auch vorgesehen, daß die in die Magnetschicht während ihrer Ausbildung in einer Verdampfungseinrichtung eingearbeitete organische Verbindung, wie in Fig. 1 gezeigt, durch Bestrahlung in einer (nicht dargestellten) Polymerisiervorrichtung polymerisiert und dann auf der Magnetschicht in einer Plasmapolymerisiervorrichtung, wie in Fig. 2 gezeigt, ein plasmapolymerisierter Film als Deckschicht ausgebildet wird.

Die vorstehend erläuterte Ausbildung und Behandlung der Magnetschicht und der Deckschicht kann entweder kontinuierlich oder satzweise für jede Stufe sowie für das gesamte Verfahren von kombinierten Stufen durchgeführt werden.

Wenn ein plasmapolymerisierter Film aus einer organischen Verbindung am Ende der Polymerisation der in die Magnetschicht eingearbeiteten organischen Verbindung als Deckschicht auf der Magnetschicht ausgebildet wird, können die für die Ausbildung der Deckschicht verwendeten organischen Verbindungen aus denen ausgewählt werden, die in die Magnetschicht eingearbeitet sind, d. h. aus den Gruppen (A) bis (D). Unter diesen sind die mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen besonders zu bevorzugen.

Die Bedingungen für die Plasmapolymerisation können die gleichen wie die bei der zuvor beschriebenen Plasmabehandlung sein.

Die hier verwendeten Trägermaterialien sind nicht besonders eingeschränkt, so lange sie nichtmagnetisch sind. Besonders zu bevorzugen sind flexible Träger, insbesondere aus Harzen, beispielsweise Polypropylen, Polyestern, wie Polyethylenterephthalat, und Polyimiden. Sie sind in Form, Größe und Dicke nicht eingeschränkt, so lange sie dem beabsichtigten Verwendungszweck genügen. Die flexiblen Trägermaterialien haben vorzugsweise eine Dicke von etwa 5 bis 20 µm.

Auf der Seite des Trägermaterials, die der Magnetschicht abgekehrt ist, können alle möglichen beliebigen rückseitigen Beschichtungen ausgebildet werden.

Wie vorstehend erläutert, ist der magnetische Aufzeichnungsträger, der eine Magnetschicht, in welche ein organisches Polymer eingearbeitet ist, und wahlweise eine Deckschicht enthält, weitgehend frei von Kräuselungen oder Einbeulungen und weist eine verbesserte Stabilität der Ausgangsleistung, Korrosionsbeständigkeit und Laufeigenschaften auf. Der magnetische Aufzeichnungsträger nach der Erfindung findet somit Anwendung für Video-, Audio-, Computer- und andere Zwecke.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen im einzelnen erläutert, die jedoch keinerlei Einschränkung des Erfindungsbereiches bedeuten.

Beispiel 1

Unter Verwendung einer Kobalt-Nickel-Legierung mit einem Co/Ni- Gewichtsverhältnis von 4 : 1 wurde eine Magnetschicht von 0,2 µm Dicke auf einer Polyethylenterephthalat-Bahn (PET) von 10 µm Dicke durch das Schrägeinfallaufdampfverfahren abgeschieden. Die PET-Bahn wurde entlang einer Kühltrommel in einem Vakuumbehälter bewegt, wo die Legierung mit Hilfe einer Elektronenstrahlkanone verdampft wurde. Bei dem Verfahren wurde eine Atmosphäre verwendet, die aus Argon mit einem Partialdruck von 2 × 10^-2 Pa und Sauerstoff mit einem Partialdruck von 1 × 10^-2 Pa bestand, während der Einfallswinkel innerhalb des Bereiches von 90° bis 30° variierte. Während des Verfahrens wurde eine gasförmige organische Verbindung, wie in Tabelle 1 aufgelistet, in den Vakuumbehälter bei der vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit eingeleitet. Die erhaltene Magnetschicht enthielt eingearbeitet die organische Verbindung.

Die mit der Magnetschicht versehene Bahn wurde dann durch einen Vakuumbehälter zur Plasmabehandlung geführt, um die organische Verbindung innerhalb der Magnetschicht zu polymerisieren. In dem Vakuumbehälter für die Plasmabehandlung, in dem ein Vakuum von 0,013 mbar herrschte, wurde Argon mittels eines elektrischen Feldes bei Hochfrequenz von 13,56 MHz und 500 W zu einem Plasma aktiviert.

Nach den vorstehenden Verfahren wurde eine Reihe von Proben bereitet, wie in Tabelle 1 angegeben ist. Sie wurden auf die folgenden Eigenschaften untersucht.

Durchschnittliches C/Co-Verhältnis in der Magnetschicht

Das Zusammensetzungsprofil der Schicht in Dickenrichtung wurde durch Auger-Spektroskopie oder SIMS mit gleichzeitiger Ionenätzung ermittelt. Das durchschnittliche C/Co-Atomverhältnis wurde aus dem Profil errechnet. Eine Bezugsprobe, Kobaldcarbid Co₂C, wurde in gleicher Weise gemessen, um eine Messungsempfindlichkeit zu bestimmen.

Eine Probe wurde auf eine Breite von 12,7 mm zerschnitten, um die Höhe der Einbeulungen zu messen.

Korrosionsbeständigkeit (ΔΦ m/ΔΦ m)

Ein Probeband wurde auf magnetische Flußmenge sowohl im ursprünglichen Zustand als auch nach Stehenlassen für 7 Tage bei 60°C und einer relativen Feuchte von 90% untersucht. Die prozentuale Herabsetzung der magnetischen Flußmenge (ΔΦ m/ΔΦ m, %) pro cm² wurde ermittelt.

Laufeigenschaften

Ein gebräuchliches VHS-Videodeck wurde beschickt und mit einem Probeband betrieben. Unter Verwendung eines Signals von 4 MHz wurde die Verminderung (dB) der Ausgangsleistung nach 50 Durchläufen ermittelt.

Tabelle 1

Beispiel 2

Eine Magnetschicht, in die eine organische Verbindung eingearbeitet wird, wie in Tabelle 2 angegeben, wurde im wesentlichen auf die in Beispiel 1 erläuterte Weise ausgebildet. Auf der Magnetschicht wurde weiterhin ein plasmapolymerisierter Film ausgebildet. Die zur Erzeugung der plasmapolymerisierten Filme verwendeten gasförmigen organischen Verbindungen sind in Tabelle 2 angegeben. Bei der Plasmapolymerisierung herrschten dieselben Bedingungen, wie sie für die Plasmabehandlung der Magnetschicht in Beispiel 1 beschrieben sind. Die Ausbildung des Deckschichtfilms durch Plasmapolymerisation wurde gleichzeitig mit der Polymerisation der organischen Verbindung in der Magnetschicht vollzogen.

Es wurde eine Reihe von Proben hergestellt, die auf dieselben Eigenschaften wie in Beispiel 1 geprüft wurden.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Claims

1. Magnetischer Aufzeichnungsträger, bestehend aus einem Trägermaterial und einem metallischen Dünnfilm als Magnetschicht auf dem Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht eine polymere organische Verbindung enthält.

2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht Kobalt in einem Atomverhältnis von Kohlenstoff zu Kobalt von 10^-8 bis 10^-2 enthält.

3. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin eine auf der Magnetschicht ausgebildete Deckschicht enthält.

4. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Magnetschicht unter Einarbeiten einer organischen Verbindung ausbildet und die organische Verbindung polymerisiert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die organische Verbindung in einer Plasmaatmosphäre polymerisiert.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die organische Verbindung durch Bestrahlung polymerisiert.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die organische Verbindung in die Magnetschicht einarbeitet, ehe man die Verbindung polymerisiert.

8. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Magnetschicht unter Einarbeiten einer ersten organischen Verbindung ausbildet, daß man eine zweite organische Verbindung auf der Magnetschicht abscheidet und daß man die organischen Verbindungen polymerisiert.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verbindung gleich sind.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verbindung unterschiedlich sind.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite organische Verbindung gleichzeitig polymerisiert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation der ersten Verbindung separat von der Polymerisation der zweiten Verbindung vorgenommen wird.