DE3731139C2

DE3731139C2 - Magnetischer Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE3731139C2
Application number: DE3731139A
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: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2007-09-17
Also published as: JPS6374118A; JP2527942B2; US4837083A; DE3731139A1

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufzeich nungsträger und insbesondere einen Aufzeichnungsträger für magnetische Aufzeichnungen hoher Dichte gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei der Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungs trägers, beispielsweise in Form von Ton- oder Videobän dern oder Datenspeichermedien, ist es allgemein üblich, der magnetischen Schicht ein nichtmagnetisches, anorga nisches 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 ver wendeten 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 magneti sche Schicht mit einer kleinen Menge an zugesetztem 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 metal lische 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 magneti schen Aufzeichnungsträger zu schaffen, der ausgezeichne te elektromagnetische Eigenschaften und hohe Dauerhaf tigkeit hat und der die Kopfverschmutzung minimiert, indem ein als Beschichtungsfilm-Verstärkungsmaterial geeignetes anorganisches Schleifmittel und dessen Teil chengröße zweckentsprechend ausgewählt werden.

In den letzten Jahren wurden Magnetpulver aus feineren Teilchen, besser dispergierbare Bindemittel und glattere Bandoberflächen in großem Umfang benutzt, um die Anfor derungen 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 Beschich tungsfilms oder die Verminderung von Ablagerungen auf dem Magnetkopf nachteilig zu beeinflussen. Infolgedessen besteht ein Bedürfnis nach einem Vorgehen, das Verbesse rungen hinsichtlich der Dauerhaftigkeit des Beschich tungsfilms und auch der Kopfreinigungswirkung erzielen läßt.

Die herkömmlicherweise benutzten Teilchen aus anorga nischem 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 Verstärkungsef fektes 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 Beschich tungsfilm-Verstärkungsmaterial verwendet wird.

Es wurde gefunden (Japanische Patentanmeldung Nr. 92405/ 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 Aufzeich nungsträgers bei Verwendung von feinem ferromagnetischem Pulver mit einer nach der BET-Methode bestimmten spe zifischen Oberfläche von 35 m²/g oder mehr die im üb rigen einander entgegenstehenden Anforderungen an die Herabsetzung von Beschädigungen und Verschleiß des Magnetkopfes und an verminderten Verschleiß des Magnet bandes in gewissem Umfang erfüllen lassen. Die Ergebnis se waren jedoch bezüglich des Verschleißes der Magnet köpfe (Kopfabschliff) noch immer nicht voll befriedigend.

Ein magnetischer Aufzeichnungsträger gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus DE 35 08 177 A1 bekannt. Bezüglich Art, Größe und relativem Gewichtsanteil der als Schleifmittel verwendeten α-Al₂O₃-Teilchen finden sich in dieser Druckschrift keine Angaben. Alternativ zu α-Al₂O₃-Teilchen können gemäß DE 35 08 177 A1 auch Cr₂O₃-Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 µm in einer Menge mit einem relativen Gewichtsanteil von 2% bezogen auf das ferromagnetische Material verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Aufzeichnungsträger zu schaffen, welcher Verschmut zung, Verschleiß und andere Schäden des Magnetkopfes sowie den Verschleiß der Magnetschicht des Aufzeichnungs trägers im Vergleich zu bekannten magnetischen Aufzeich nungsträgern 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 verwen det, und die als Schleifmittel vorgesehenen α-Al₂O₃-Teilchen sind würfelförmig und 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 beson derem 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 Japani schen 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 zufrieden stellend. Mit der vorliegenden Erfindung wird es mög lich, einen hervorragenden magnetischen Film auszubil den, indem α-Al₂O₃-Teilchen benutzt werden, deren mitt lerer Teilchendurchmesser die Hälfte oder weniger des mittleren Teilchendurchmessers des Magnetpulvers beträgt und kleiner als 0,1 µm ist.

Erfindungsgemäß werden würfelförmige α-Al₂O₃-Teilchen verwendet. 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:

2 AlR₃ + 4H₂O → Al₂O₃ · H₂O + 6RH (Alkyl-Aluminiumoxid) (Boehmit)
Al₂O₃ · H₂O → Al₂O3 + H₂O Wärme

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 Abriebfestig keit als ein α-Al₂O₃mit einem niedrigeren α-Phasenan teil. 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 Kopfreini gungseffekt und eignet sich infolgedessen als Verstär kungsmaterial 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 Kopfver schmutzung. 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
MEK	100 Gew.-Teile
MIBK	50 Gew.-Teile
Toluol	50 Gew.-Teile
Cyclohexanon	50 Gew.-Teile
Isocyanat	5 Gew.-Teile
α-Al₂O₃-Teilchen	5-15 Gew.-Teile
(verschiedene mittlere Teilchendurchmesser)

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

Bei der Herstellung jedes magnetischen Beschichtungs materials 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 vorbe stimmter Breite geschlitzt.

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

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 je weils für eine Zeitspanne von 200 Stunden vorbeigelaufen waren.

Die ermittelten Werte für Kopfverschmutzung und Beschä digung 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 Gegen spannung 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 elektromagneti schen 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 α-Al₂O₃ ver wendet wurde, wiesen eine geringere Reinigungswirkung auf und führten zu einer etwas stärkeren Kopfverschmut zung 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 befriedi gende Ergebnisse bezüglich aller untersuchter Eigenschaf ten, nämlich elektromagnetische Eigenschaften, Kopfver schmutzung, Kopfbeschädigung, Kopfabschliff und Stand bilddauer. 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 hervorragende elektromagnetische Eigenschaften zu erzie len. 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 α-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 er brachte 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 Erfin dung (Tabelle 2) sind ein ferromagnetisches Pulver mit einer nach der BET-Methode bestimmten spezifischen Oberfläche von mindestens 35 m²/g und als Verstärkungs material 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 magneti schen Aufzeichnungsträger hoher Qualität zu schaffen, der sich durch günstige Werte bezüglich der elektro magnetischen Eigenschaften, Kopfverschmutzung, Kopfbe schädigung, Kopfabschliff und Standbilddauer auszeich net.

Claims

1. Magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Kunststoffschichtträger und einer darauf durch Aufbringen einer Dispersion aus einem ferromagnetischen Pulver in einem Harz bindemittel ausgebildeten magnetischen Schicht, wobei das ferromagnetische Pulver der magnetischen Schicht eine nach der BET-Methode bestimmte spezifische Oberflä che von mindestens 35 m²/g hat und die magnetische Schicht zusätzlich zu dem ferro magnetischen Pulver α-Al₂O₃-Teilchen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die α-Al₂O₃-Teilchen würfelförmig sind, daß die Teilchengröße der α-Al₂O₃-Teilchen den halben mittleren Teilchendurchmesser des ferromagnetischen Pulvers nicht übersteigt und kleiner als 0,1 µm ist, und daß 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.