DE3731139A1

DE3731139A1 - Magnetischer aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE3731139A1
Application number: DE19873731139
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Kuroda; Kazushi Tanaka; Hitoshi Azegami
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1988-03-31
Anticipated expiration: 2007-09-17
Also published as: DE3731139C2; JP2527942B2; JPS6374118A; US4837083A

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufzeichnungsträger und insbesondere einen Aufzeichnungsträger für magnetische Aufzeichnungen hoher Dichte, der in seiner magnetischen Schicht a-Al₂O₃-Teilchen enthält.

Bei der Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers, beispielsweise in Form von Ton- oder Videobändern oder Datenspeichermedien, ist es allgemein üblich, der magnetischen Schicht ein nichtmagnetisches, anorganisches Schleifmittel, beispielsweise Al₂O₃, Cr₂O₃, TiO₂, SiO₂, SiC, α-Fe₂O₃ oder ZnO₂ zuzusetzen, um die magnetische Schicht gegen Beschädigung auf Grund des Kontakts mit dem Magnetkopf zu schützen.

Es muß eine zweckentsprechende Wahl bezüglich der verwendeten Schleifmittel, der Teilchengröße und der Menge des zuzusetzenden pulverförmigen anorganischen Materials getroffen werden. Andernfalls beschleunigen die Teilchen den Verschleiß des Magnetkopfes, oder es kommt zu einer Verschlechterung der elektromagnetischen Eigenschaften des Aufzeichnungsträgers. Um diese Mängel zu minimieren, hat man entsprechend einer Vorgehensweise die magnetische Schicht mit einer kleinen Menge an zugesetzten Schleifpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 0,5 µm verstärkt. Bänder, bei denen metallische Magnetteilchen vorgesehen sind, haben den Nachteil, daß sie durch Kontakt mit dem Kopf leicht beschädigt werden, weil das Metallpulver eine geringere Härte als Eisenoxidpulver hat. Eine Lösung, die benutzt wurde, um diesem Problem zu begegnen, besteht darin, das metallische Magnetpulver mit einem nichtmagnetischen Pulver von größerer Härte zu mischen. Dabei ist jedoch eine wesentlich größere Menge an dem Verstärkungsmaterial notwendig als im Falle von Eisenoxidpulver.

Von den Erfindern der vorliegenden Erfindung wurden Untersuchungen mit dem Ziel durchgeführt, einen magnetischen Aufzeichnungsträger zu schaffen, der ausgezeichnete elektromagnetische Eigenschaften und hohe Dauerhaftigkeit hat und der die Kopfverschmutzung minimiert, indem ein als Beschichtungsfilm-Verstärkungsmaterial geeignetes anorganisches Schleifmittel und dessen Teilchengröße zweckentsprechend ausgewählt werden.

In den letzten Jahren wurden Magnetpulver aus feineren Teilchen, besser dispergierbare Bindemittel und glattere Bandoberflächen in großem Umfang benutzt, um die Anforderungen an Hochleistungs-Videobänder und Bänder für digitale Geräte zu erfüllen. Bei diesen Anwendungen hat die Verstärkung des Beschichtungsfilms durch den Zusatz des nichtmagnetischen Pulvers hoher Härte die Tendenz, die Dauerhaftigkeit des magnetischen Beschichtungsfilms oder die Verminderung von Ablagerungen auf dem Magnetkopf nachteilig zu beeinflussen. Infolgedessen besteht ein Bedürfnis nach einem Vorgehen, das Verbesserungen hinsichtlich der Dauerhaftigkeit des Beschichtungsfilms und auch der Kopfreinigungswirkung erzielen läßt.

Die herkömmlicherweise benutzten Teilchen aus anorganischem Werkstoff würden bei Verwendung im Falle von solchen Hochleistungsbändern Probleme mit sich bringen. Beispielsweise können auf Grund eines solchen Zusatzes die elektromagnetischen Eigenschaften verschlechtert werden; auf Grund eines unzureichenden Verstärkungseffektes kann es zu Beschädigungen des Bandes während der Bandläufe kommen; der Magnetkopf kann so stark verschmutzt werden, daß beispielsweise die Bildqualität des von einem Videoband wiedergegebenen Bildes leidet. Von den Erfindern der vorliegenden Erfindung wurde angenommen, daß die bezüglich der Verbesserung des Betriebsverhaltens auftretenden Probleme durch geeignete Auswahl der Teilchengröße und der Art des anorganischen Werkstoffes ausgeräumt werden könnten, der als Beschichtungsfilm-Verstärkungsmaterial verwendet wird.

Es wurde gefunden (Japanische Patentanmeldung Nr. 92 405/ 1986), daß sich durch Zugabe von α-Al₂O₃-Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 bis 0,3 µm zu der magnetischen Schicht eines magnetischen Aufzeichnungsträgers bei Verwendung von feinem ferromagnetischem Pulver mit einer nach der BET-Methode bestimmten spezifischen Oberfläche von 35 m²/g oder mehr die im übrigen einander entgegenstehenden Anforderungen an die Herabsetzung von Beschädigungen und Verschleiß des Magnetkopfes und an verminderten Verschleiß des Magnetbandes in gewissem Umfang erfüllen lassen. Die Ergebnisse waren jedoch bezüglich des Verschleißes der Magnetköpfe (Kopfabschliff) noch immer nicht voll befriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Aufzeichnungsträger zu schaffen, welcher Verschmutzung, Verschleiß und andere Schäden des Magnetkopfes sowie den Verschleiß der Magnetschicht des Aufzeichnungsträgers im Vergleich zu bekannten magnetischen Aufzeichnungsträgern weiter verringert.

Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das üblicherweise verwendete α-Al₂O₃-Pulver hat einen mittleren Teilchendurchmesser, der im wesentlichen gleich der Teilchengröße des verwendeten magnetischen Pulvers ist. Erfindungsgemäß wird demgegenüber ein Magnetpulver mit einer nach der BET-Methode bestimmten spezifischen Oberfläche von mindestens 35 m²/g verwendet, und die als Schleifmittel vorgesehenen α-Al₂O₃- Teilchen haben eine Teilchengröße, welche den halben mittleren Teilchendurchmesser des Magnetpulvers nicht übersteigt und kleiner als 0,1 µm (im Durchmesser) ist. Durch diese Merkmalskombination wird der Schleif- oder Poliereffekt des Aufzeichnungsträgers wesentlich verbessert. Es wird eine Reinigungswirkung erzielt, die ausreicht, um die Probleme der Verschmutzung der metallischen Magnetkopfoberfläche auszuräumen und den Kopfabschliff zu vermindern.

Bei dem magnetischen Aufzeichnungsträger wird ein feines magnetisches Pulver mit einer nach der BET-Methode bestimmten spezifischen Oberfläche von mindestens 35 m²/g benutzt. Eine solche Feinheit erwies sich als von besonderem Vorteil bei metallischen Magnetpulvern, wie sie für gewöhnlich bei Hochleistungs-Aufzeichnungsbändern eingesetzt werden. Der mittlere Teilchendurchmesser eines solchen Pulvers liegt bei näherungsweise 0,35 µm oder darunter, obwohl er nicht genau proportional der nach der BET-Methode bestimmten spezifischen Oberfläche ist.

Entsprechend der vorstehend genannten früheren Japanischen Patentanmeldung wurden in Verbindung mit einem derartigen feinen Magnetpulver α-Al₂O₃-Teilchen von im wesentlichen gleicher Teilchengröße benutzt. Diese Kombination erwies sich jedoch nicht als voll zufriedenstellend. Mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, einen hervorragenden magnetischen Film auszubilden, indem α-Al₂O₃-Teilchen benutzt werden, deren mittlerer Teilchendurchmesser die Hälfte oder weniger des mittleren Teilchendurchmessers des Magnetpulvers beträgt und kleiner als 0,1 µm ist.

Als besonders günstig erwiesen sich würfelförmige α-Al₂O₃-Teilchen. Granuläre Teilchen sind bezüglich der Kopfverschmutzung etwas unterlegen. Man könnte meinen, daß würfelförmige Teilchen einen übermäßigen Kopfabschliff bewirken. In der Praxis ist dies jedoch nicht der Fall. Solche α-Al₂O₃-Teilchen können mittels des organischen Aluminiumoxid-Verfahrens hergestellt werden, das die folgenden Schritte umfaßt:

Das auf diese Weise hergestellte α-Al₂O₃ ist ein Pulver aus feinen, gleichförmigen Teilchen mit einem engen Teilchengrößen-Verteilungsbereich.

Die mittels des organischen Aluminiumoxid-Prozesses ausgebildeten α-Al₂O₃-Teilchen werden unter gewissen Bedingungen gesintert; sie sind feiner als Pulver aus dem gleichen Werkstoff, die mittels anderer Verfahren hergestellt sind. Außerdem ist das α-Al₂O₃-Pulver durch die Steuerbarkeit des Anteils (Rate) der α-Phase in dem Kristall gekennzeichnet. Ein α-Al₂O₃, das einen hohen kristallinen α-Phasenanteil aufweist, besitzt ein größeres Poliervermögen und eine höhere Abriebfestigkeit als ein α-Al₂O₃ mit einem niedrigeren α-Phasenanteil. Verstärkungsstoffe für Videobänder mit hoher Bildqualität müssen eine Kopfreinigungswirkung haben. Ein α-Al₂O₃ mit einem α-Phasenanteil von 50% oder mehr kombiniert einen Verstärkungseffekt mit einem Kopfreinigungseffekt und eignet sich infolgedessen als Verstärkungsmaterial für Videobänder mit hoher Bildgüte.

Erfindungsgemäß wird das α-Al₂O₃-Pulver in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% benutzt. Bei einer Menge von weniger als 5 Gew.-% bewirkt es keine Verminderung der Kopfverschmutzung. Übersteigt die Menge 15 Gew.-%, kommt es zu einem starken Kopfabschliff und zu unerwünschten Änderungen oder Verminderungen des Nutzausgangssignals.

Die Erfindung ist an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiele und Vergleichsbeispiele

Magnetische Beschichtungsstoffe wurden aus den folgenden Zusammensetzungen hergestellt:

Metallisches Magnetpulver*)100 Gew.-Teile Vinylchlorid-Vinylacetat-Kopolymer 10 Gew.-Teile Urethanharz 10 Gew.-Teile MEK100 Gew.-Teile MIBK 50 Gew.-Teile Toluol 50 Gew.-Teile Cyclohexanon 50 Gew.-Teile Isocyanat 5 Gew.-Teile a-Al₂O₃-Teilchen 5-15 Gew.-Teile (verschiedene mittlere Teilchendurchmesser)

*) Es wurden zwei unterschiedliche Magnetpulver verwendet, und zwar mit einer nach der BET-Methode bestimmten spezifischen Oberfläche von 35 m²/g (mittlerer Teilchendurchmesser 0,35 µm) sowie 45 m²/g (0,20 µm).

Bei der Herstellung jedes magnetischen Beschichtungsmaterials der obengenannten Zusammensetzung wurde dem magnetischen Pigment ein α-Al₂O₃-Pulver einer gewählten Teilchengröße in einer gewählten Menge entsprechend der Tabelle 1 zugesetzt. Jede Zusammensetzung wurde mittels einer Sandmühle fünf Stunden lang dispergiert, und die Masse aus der betreffenden Zusammensetzung wurde auf einen Polyesterfilm derart aufgebracht, daß nach dem Trocknen eine 4 µm dicke Schicht gebildet wurde. Dann erfolgte eine Oberflächenfertigbearbeitung durch Kalandern. Der kalanderte Film wurde anschließend zur Härtung wärmebehandelt und in Magnetbänder vorbestimmter Breite geschlitzt.

Tabelle 1

Die ermittelten Y-Störspannungsabstände (Y-S/N-Werte) und der Umfang der Kopfverschmutzung sowie der Beschädigung und des Abschliffs des Kopfes bei Verwendung der verschiedenen Proben sind in der Tabelle 2 zusammengestellt. Die Messungen wurden unter Verwendung eines Videobandrecorders Modell JVC Abstand BR-7000 durchgeführt.

Der Y-Störspannungsabstand stellt einen Wert dar, der bezogen ist auf den Störspannungsabstand eines von der TDK als Bezugsband hergestellten Bandes. Der Umfang der Kopfverschmutzung sowie des Abschliffs und der Beschädigung des Kopfes wurden ermittelt, indem die Magnetköpfe überprüft wurden, an denen die Proben jeweils für eine Zeitspanne von 200 Stunden vorbeigelaufen waren.

Die ermittelten Werte für Kopfverschmutzung und Beschädigung sind wie folgt angegeben:
A = gut; B = ziemlich gut; C = ziemlich schlecht; D = schlecht.

Die Standbilddauer, die ein Maß für die Dauerhaftigkeit des beschichteten Films darstellt, ist die Zeitspanne, innerhalb deren bei einem Pausenbetrieb mit einer Gegenspannung von 100 g das Wiedergabeausgangssignal auf die Hälfte des anfänglichen Ausgangssignals absinkt.

Die Vergleichsbeispiele 1, 1′ und 2 (Proben Nr. 4, 4′ und 5), bei denen grobe Teilchen vorgesehen sind, waren der Probe Nr. 1 hinsichtlich der elektromagnetischen Eigenschaften und der Beschädigung des Kopfes nach dem Lauftest unterlegen. Die Vergleichsbeispiele 2, 2′, 3 und 3′ (Proben Nr. 5, 5′, 6 und 6′), bei denen granuläres α-Al₂O₃ anstelle von kubischem a-Al₂O₃ verwendet wurde, wiesen eine geringere Reinigungswirkung auf und führten zu einer etwas stärkeren Kopfverschmutzung als die Proben Nr. 1 und Nr. 1′. Unter diesen Proben wurden nur geringe Unterschiede bezüglich des Abschliffs oder der Beschädigung des Kopfes beobachtet.

Bei den erfindungsgemäßen Beispielen 1, 1′, 2, 3 und 3′ (Proben Nr. 1, Nr. 1′, Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 3′) wurden kubische α-Al₂O₃-Teilchen mit einer Teilchengröße verwendet, welche die halbe mittlere Teilchengröße des magnetischen Pulvers nicht übersteigt und kleiner als 0,1 µm (im Durchmesser) ist; diese α-Al₂O₃-Teilchen wurden dem ferromagnetischen Pulver in einer Menge von 10 Gew.-% zugesetzt. Sie ergaben generell befriedigende Ergebnisse bezüglich aller untersuchter Eigenschaften, nämlich elektromagnetische Eigenschaften, Kopfverschmutzung, Kopfbeschädigung, Kopfabschliff und Standbilddauer. Die bei den Proben Nr. 1, Nr. 1′, Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 3′ verwendeten α-Al₂O₃-Teilchen hatten durchweg im Vergleich zu dem ferromagnetischen Pulver ausreichend kleine mittlere Teilchendurchmesser, um hervorrangende elektromagnetische Eigenschaften zu erzielen. Durch die Verwendung von würfelförmigen Teilchen wird ferner die Polierwirkung unterstützt; es kommt zu einer Verbesserung der Kopfreinigungswirkung des vorstehend erläuterten Bandes.

Aus den obigen Ausführungen folgt, daß die in den Proben Nr. 1, Nr. 1′, Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 3′ verwendeten Aluminiumoxidpulver als Verstärkungsstoffe für einen magnetischen Hochleistungsaufzeichnungsträger geeignet waren. Die Vergleichsbeispiele 4, 5 und 5′ zeigen den Einfluß von Änderungen der Menge an α-Al₂O₃, bei dem es sich um das gleiche würfelförmige a-Al₂O₃ wie in den Beispielen 1, 1′, 2, 3 und 3′ handelt. Bei einem Zusatz von 15 Gew.-% α-Al₂O₃ zu dem ferromagnetischen Pulver kommt es zu ungünstigeren elektromagnetischen Eigenschaften und größerem Kopfabrieb. Umgekehrt erbrachte eine Zugabe von nur 5 Gew.-% einen unzureichenden Verstärkungseffekt, unbefriedigende Dauerhaftigkeit und erhöhte Kopfverschmutzung.

Die zuzusetzende Menge liegt daher, wie oben ausgeführt, zwischen 5 und 15 Gew.-%.

Bei dem magnetischen Aufzeichnungsträger nach der Erfindung (Tabelle 2) sind ein ferromagnetisches Pulver mit einer nach der BET-Methode bestimmten spezifischen Oberfläche von mindestens 35 m²/g und als Verstärkungsmaterial ein würfelförmiges α-Al₂O₃ vorgesehen, dessen Teilchengröße die halbe mittlere Teilchengröße des ferromagnetischen Pulvers nicht übersteigt und kleiner als 0,1 µm ist. Es wird dadurch möglich, einen magnetischen Aufzeichnungsträger hoher Qualität zu schaffen, der sich durch günstige Werte bezüglich der elektromagnetischen Eigenschaften, Kopfverschmutzung, Kopfbeschädigung, Kopfabschliff und Standbilddauer auszeichnet.

Tabelle 2

Claims

1. Magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Kunststoffschichtträger und einer darauf durch Aufbringen einer Dispersion aus einem ferromagnetischen Pulver in einem Harzbindemittel ausgebildeten magnetischen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Pulver der magnetischen Schicht eine nach der BET-Methode bestimmte spezifische Oberfläche von mindestens 35 m²/g hat und daß die magnetische Schicht zusätzlich zu dem ferromagnetischen Pulver α-Al₂O₃-Teilchen mit einer Teilchengröße enthält, welche den halben mittleren Teilchendurchmesser des ferromagnetischen Pulvers nicht übersteigt und kleiner als 0,1 µm ist, wobei die α-Al₂O₃-Teilchen in einer Menge von mehr als 5 und weniger als 15 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des ferromagnetischen Pulvers zugesetzt sind.

2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Pulver ein metallisches Magnetpulver ist, das Eisen als Hauptbestandteil enthält.

3. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die α-Al₂O₃- Teilchen würfelförmig sind.