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Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches
Aufzeichnungsmedium wie etwa ein Magnetband oder eine
Magnetplatte.
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Magnetische Aufzeichnungsmedien vom Beschichtungstyp,
umfassend ein Substrat und eine magnetische Schicht, die auf
einem Substrat gebildet wird durch Aufbringen eines
magnetischen Anstrichs auf das Substrat gefolgt von Trocknen,
werden weitläufig verwendet, da sie gute
Gebrauchseigenschaften und Massenherstellbarkeit aufweisen, so daß sie
zur Herstellung in industriellem Maßstab geeignet sind.
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Zur Verbesserung der Aufzeichnungseigenschaften des
magnetischen Aufzeichnungsmediums vom Beschichtungstyp wurden
verschiedene Vorschläge gemacht, um der magnetischen Schicht
eine größere Menge an magnetischem Pulver als magnetisches
Aufzeichnungselement zuzugeben oder das magnetische Pulver
homogener in der magnetischen Schicht zu dispergieren. Im
Ergebnis wurden die Ausgangsleistungseigenschaften,
insbesondere die elektromagnetischen Umwandlungseigenschaften
verbessert.
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Beim Gebrauch eines Videobands oder einer Floppy Disk wird
das in der magnetischen Schicht in großer Menge homogen
enthaltene magnetische Pulver durch einen Magnetkopf, der in
Schleifkontakt zur magnetischen Schicht steht, von der
Oberfläche abgekratzt, wodurch sich Ausgangsleistungseigen
schaften und elektromagnetische Umwandlungseigenschaften
verschlechtern.
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Um das Abkratzen des magnetischen Pulvers zu verhindern,
werden der magnetischen Schicht Schleifmittelteilchen
zugesetzt, die größere Härte als der Magnetkopf und das
magnetische Pulver aufweisen und falls gewünscht, kann zusätzlich
ein flüssiges Gleitmittel verwendet werden. Derartige
Methoden sind offenbart in den japanischen
Patentveröffentlichungen Nr. 18572/1973, 15003/1973, 28642/1977, 49961/1977,
15771/1980, 24171/1980 und 51171/1982 und den japanischen
Kokai-Patentveröffentlichungen (ungeprüft) Nr. 466/1972,
56404/1973, 115510/1974, 62604/1975, 92101/1975, 93405/1975,
147308/1975, 31201/1976, 45309/1977, 75410/1977, 88307/1977,
97709/1977, 97710/1977, 16605/1978, 47806/1978, 134407/1978,
21805/1979, 103005/1979, 143608/1979, 1638/1980, 17811/1980,
17813/1980, 17814/1980, 17835/1980, 129935/1980,
150131/1982, 159236/1983 und 144036/1984.
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EP-0 165 536 A2 offenbart ein magnetisches
Aufzeichnungsmedium, umfassend ein Substrat und eine auf dem Substrat
gebildete magnetische Schicht, wobei die magnetische Schicht
eisenhaltiges magnetisches Pulver in einem Bindemittel
einschließt. Weiterhin wird offenbart, SiO&sub2; und Al&sub2;O&sub3; als
Sinterschutz zu verwenden.
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Durch den Zusatz der nichtmagnetischen Stoffe wie etwa des
Schleifmittels und des Gleitmittels, die nicht zur
magnetischen Aufzeichnung beitragen, zu der magnetischen Schicht
wird jedoch nicht nur das Volumenverhältnis des enthaltenen
magnetischen Pulvers in der magnetischen Schicht verringert,
sondern es wird auch schwierig, sowohl das magnetische
Pulver als auch die nichtmagnetischen Stoffe homogen zu
dispergieren. Das heißt, wenn das magnetische Pulver alleine
in einem Bindemittelharz der magnetischen Schicht
dispergiert ist, wird nur die Dispergierbarkeit des magnetischen
Pulvers in Betracht gezogen. Werden die nichtmagnetischen
Stoffe, zum Beispiel die Schleifmittelteilchen verwendet, so
sollten sie zusätzlich zum magnetischen Pulver im
Bindemittelharz dispergiert sein. Wird in einem solchen Falle das
Mischungsverhältnis des magnetischen Pulvers und der
nichtmagnetischen Stoffe in der magnetischen Schicht nicht
konstant gehalten, so werden die magnetischen Eigenschaften in
der magnetischen Schicht ungleichmäßig und damit werden
wiederum die Ausgangsleistungseigenschaften schwankend.
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Deshalb wird neuerdings gewünscht, einen anderen Weg
zugänglich zu machen, um sowohl gute
Ausgangsleistungseigenschaften als auch Haltbarkeit des magnetischen
Aufzeichnungsmediums auf hohem Niveau zu erzielen.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein magnetisches
Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, das gute
elektromagnetische Umwandlungseigenschaften aufweist und gleichzeitig
verschiedene Probleme lösen kann, die durch den schleifenden
Kontakt des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit dem
Magnetkopf hervorgerufen werden.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein
magnetisches Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, umfassend
eine magnetische Schicht, die ein magnetisches Pulver
enthält, das gute elektromagnetische Umwandlungseigenschaften
erreicht und die Haltbarkeit des Mediums verbessert.
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Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden
ereicht mit Hilfe eines magnetischen Aufzeichnungsmediums
gemäß unabhängigem Anspruch. Weitere Ausführungsformen
finden sich in den davon abhängigen Ansprüchen.
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Die Abbildung ist eine graphische Darstellung, die die
Gewichtsverhältnisse Silicium zu Eisen und Aluminium zu
Eisen im magnetischen Pulver zeigt.
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Das magnetische Pulver, bestehend aus Teilchen, deren
Oberflächen mit einer Aluminium-haltigen Verbindung bedeckt
sind, ist offenbart in den japanischen
Kokai-Patentveröffentlichungen Nr. 122213/1977 und 134858/1977, und das
magnetische Pulver, bestehend aus Teilchen, deren
Oberflächen mit einer Silicium-haltigen Verbindung bedeckt sind,
ist offenbart in den japanischen
Kokai-Patentveröffentlichungen Nr. 30758/1977 und 134858/1977. Wird ersteres allein
verwendet, so weist das magnetische Aufzeichnungsmedium
schlechte Ausgangsleistungseigenschaften auf, obwohl seine
Haltbarkeit gut ist; wird letzteres alleine verwendet, so
weist das magnetische Aufzeichnungsmedium schlechte
Haltbarkeit auf, obwohl seine Ausgangsleistungseigenschaften gut
sind.
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Gemäß den Untersuchungen der Erfinder wurde gefunden, daß
wenn die Aluminium-haltige Verbindung oder die
Siliciumhaltige Verbindung in Form eines Schleifmittels anstelle der
Beschichtung auf den magnetischen eisenhaltigen
Pulverteilchen bereitgestellt wird, wenn zum Beispiel eine Mischung
des magnetischen Pulvers, bestehend aus eisenhaltigen
Teilchen, deren Oberflächen mit der Silicium-haltigen Verbindung
und Al&sub2;O&sub3;-Pulver bedeckt sind, verwendet wird, das erzeugte
magnetische Aufzeichnungsmedium unbefriedigende
Ausgangsleistungseigenschaften und Haltbarkeit aufweist.
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Werden magnetische Pulverteilchen, die sowohl mit der
Aluminium-haltigen Verbindung als auch mit der Silicium-haltigen
Verbindung bedeckt sind, wie offenbart in der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. 19168/1974, alleine verwendet, so
weist das erzeugte magnetische Aufzeichnungsmedium insofern
gute Ausgangsleistungseigenschaften und Haltbarkeit auf, als
die Aluminium-haltige Verbindung und die Silicium-haltige
Verbindung in einem bestimmten speziellen Verhältnis
eingesetzt werden.
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Es wurde gefunden, daß es zur Erzeugung eines magnetischen
Aufzeichnungsmediums, das sowohl bezüglich
Ausgangsleistungseigenschaften
als auch Haltbarkeit zufriedenstellt,
wünschenswert ist, daß Aluminium und Silicium auf den
Oberflächen der magnetischen Pulverteilchen in einem bestimmten
Verhältnis in Form einer Aluminium-haltigen Verbindung und
einer Silicium-haltigen Verbindung vorhanden sind, als daß
sie voneinander unabhängig als Schleifmittel in Form von
Al&sub2;O&sub3; oder SiO&sub2; in der magnetischen Schicht vorhanden sind.
Die Gründe dafür sind nicht bekannt, doch nimmt man an, daß
es sich dabei um folgende handelt:
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(i) Werden die Ausgangsleistungseigenschaften durch
homogenes Dispergieren des magnetischen Pulvers in der
magnetischen Schicht verbessert, dann sind auch die
Aluminium-haltige Verbindung und die Silicium-haltige
Verbindung, die auf der Oberfläche der magnetischen
Pulverteilchen getragen werden, homogen in der
magnetischen Schicht dispergiert. Deshalb können geeignete
Mengen dieser Verbindungen an der Oberfläche der
magnetischen Schicht exponiert sein, so daß
gleichmäßiger Kontakt zwischen magnetischem
Aufzeichnungsmedium und Magnetkopf erreicht werden kann.
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(ii) Im Vergleich zu dem Fall, wo die Al&sub2;O&sub3;-Teilchen und
die SiO&sub2;-Teilchen zusammen mit dem herkömmlichen
magnetischen Pulver verwendet werden, wird die
Abschleifwirkung mit einem kleineren Volumen an
Aluminium und Silicium in der magnetischen Schicht
erreicht. Deshalb kann der Gehalt an magnetischem Pulver
in der magnetischen Schicht erhöht werden.
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(iii) Ist das Aluminium- und/oder Silicium-haltige
Schleifmittel zusammen mit dem herkömmlichen magnetischen
Pulver mit ungenügender Dispersion des Schleifmittels
in der magnetischen Schicht enthalten, so wird die
Magnetisierungsstärke der magnetischen Schicht
ungleichmäßig, wodurch sich die
Ausgangsleistungseigenschaften erheblich verschlechtern. Im Extremfall sind
Agglomerate der nichtdispergierten
Schleifmittelteilchen an der Oberfläche der magnetischen Schicht
exponiert, was wiederum die Glattheit der Oberfläche der
magnetischen Schicht stark verschlechtert. Gemäß der
vorliegenden Erfindung sind jedoch solche Fehler kaum
anzutreffen.
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(iv) Da sowohl die Aluminium-haltige Verbindung als auch
die Silicium-haltige Verbindung gute Affinität zum
Bindemittelharz aufweisen, werden durch ihre
Kombination die Eigenschaften der magnetischen Oberfläche
gleichmäßig gehalten.
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(v) Da das Aluminium-haltige Material wie z.B. Al&sub2;O&sub3; durch
die Funktion von Silicium homogen dispergiert wird,
das starke Affinität zu diesem Material aufweist, und
das Silicium mit Affinität zum Material des
Magnetkopfes homogen in der Oberflächenschicht der
magnetischen Schicht dispergiert ist, wird das magnetische
Aufzeichnungsmedium durch den schleifenden Kontakt mit
dem Magnetkopf nicht beeinträchtigt.
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Es sei vermerkt, daß das magnetische Aufzeichnungsmedium,
das sowohl hinsichtlich Ausgangsleistungseigenschaften als
auch Haltbarkeit zufriedenstellt, nur dann erzeugt wird,
wenn die Aluminium-haltige Verbindung und die
Siliciumhaltige Verbindung in einem bestimmten speziellen
Mengenbereich enthalten sind. Ist eine von ihnen in einer Menge
außerhalb dieses Bereichs enthalten, so verschlechtert sich
wenigstens eine von beiden, Ausgangsleistungseigenschaften
oder Haltbarkeit. Zum Beispiel offenbart die japanische
Kokai-Patentveröffentlichung (ungeprüft) Nr. 25901/1981
magnetische Pulverteilchen, deren Oberfläche mit der
Aluminium-haltigen Verbindung und der Silicium-haltigen
Verbindung bedeckt ist. In diesen magnetischen Pulverteilchen ist
Aluminium mit einem Al/Fe-Gewichtsverhältnis von 10&supmin;&sup5;:1 bis
0,02:1 enthalten, und Silicium ist mit einem
Si/Fe-Gewichtsverhältnis
von 0,002:1 bis 0,05:1 enthalten. Das heißt, die
haftenden Mengen an Aluminium- und Silicium-Komponente
liegen in der Region D in der Abbildung. Es wurde gefunden,
daß das magnetische Aufzeichnungsmedium mit derartigen
magnetischen Pulverteilchen keine zufriedenstellenden
Ausgangsleistungseigenschaften und keine zufriedenstellende
Haltbarkeit aufweist.
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Gemäß vorliegender Erfindung liegt das
Al/Fe-Gewichtsverhältnis im Bereich von 0,060:1 bis 0,130:1, und das Si/Fe-
Gewichtsverhältnis im Bereich von 0,010:1 bis 0,090:1 - die
Bereiche B, B' und C in der Abbildung.
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Ist das Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Eisen größer als
der obige Bereich, so verschlechteren sich nicht nur die
elektromagnetischen Umwandlungseigenschaften, auch der
Magnetkopf wird durch den schleifenden Kontakt zwischen Kopf
und magnetischem Aufzeichnungsmedium stark abgeschliffen.
Ist es kleiner als der obige Bereich, so wird der Nutzen der
vorliegenden Erfindung kaum erreicht. Ist das
Gewichtsverhältnis von Silicium zu Eisen größer als der obige Bereich,
so verschlechteren sich die elektromagnetischen
Umwandlungseigenschaften beträchtlich. Ist es kleiner als der obige
Bereich, so wird der Nutzen der vorliegenden Erfindung kaum
erreicht.
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Das Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Silicium (Al/Si) ist
2:1 bis 15:1. Ist der Gehalt an Aluminium im Vergleich zu
dem an Silicium zu hoch, so wird der Magnetkopf durch den
schleifenden Kontakt zwischen Kopf und magnetischem
Aufzeichnungsmedium außerordentlich stark abgeschliffen. Ist
der Gehalt an Silicium im Vergleich zu dem an Aluminium zu
hoch, so verschlechtern sich die elektromagnetischen
Umwandlungseigenschaften. Deshalb liegen die Gehalte an Aluminium
und Silicium vorzugsweise unterhalb der Linie, die Al/Si = 1
entspricht, nämlich in den Bereichen B und C. Deswegen
liegen die meistbevorzugten Gehalte an Aluminium und
Silicium im Bereich C in der Abbildung.
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Ausgangsleistungseigenschaften und Haltbarkeit des
magnetischen Aufzeichnungsmediums verbessern sich insbesondere
dann, wenn der Gehalt an magnetischem Pulver in der
magnetischen Schicht nicht weniger als 15 Vol.-% ist.
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Spezielle Beispiele für das Eisen umfassende magnetische
Pulver sind γ-Fe&sub2;O&sub3;, Fe&sub3;O&sub4;, ein intermediäres Eisenoxid von
γ-Fe&sub2;O&sub3; und Fe&sub3;O&sub4;, Cobalt-haltiges γ-Fe&sub2;O&sub3;, Cobalt-haltiges
Fe&sub3;O&sub4;, ein Cobalt-haltiges intermediäres Eisenoxid von
γ-Fe&sub2;O&sub3; und Fe&sub3;O&sub4;, Eisennitrid, eine Legierung umfassend
Eisen, Cobalt und Nickel, sowie Bariumferrat(III), die mit
Titan oder Cobalt modifiziert werden können.
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Die vorliegende Erfindung ist besonders wirksam, wenn das
magnetische Pulver aus Metallen oder Legierungen besteht,
die weich sind und durch Feuchtigkeit und/oder
Luft-Sauerstoff leicht korrodiert werden. Dies liegt daran, daß die
Aluminium- oder Silicium-haltige Verbindung auf den
Oberflächen der magnetischen Pulverteilchen als Schutzschicht
vor Oxidation oder dergleichen fungiert. Das magnetische
Aufzeichnungsmedium, das magnetisches Pulver vom Metalloxid-
Typ enthält, wird weitläufiger verwendet als solche mit
magnetischem Pulver vom Metall-Typ, und es ist zu erwarten,
daß es unter schwereren Bedingungen verwendet wird. Wird die
vorliegende Erfindung auf ein solches magnetisches
Aufzeichnungsmedium angewandt, ist es möglich, die wünschenswerten
Eigenschaften des magnetischen Pulvers vom Metalloxid-Typ zu
verbessern, so daß das magnetische Aufzeichnungsmedium in
breiten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereichen eingesetzt
werden kann.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden magnetischen Teilchen
können irgendeine Form aufweisen, z.B. Körner, Kugeln,
nadelförmig, Tafeln oder Ellipsoide. Besonders bevorzugt ist
magnetisches Pulver mit einer Teilchenform, die sich beim
Auftragen des magnetischen Anstrichs durch Scherkräfte
bereitwillig parallel zur Oberfläche des Substrats
orientiert.
Beispiele für solche leicht orientierbaren
magnetischen Pulver sind diejenigen, die eine nadelförmige
Teilchenform oder eine tafelähnliche Teilchenform aufweisen.
Dies liegt daran, daß die größere Oberfläche derartiger
Teilchen parallel zur Oberfläche der magnetischen Schicht
ist, die den Magnetkopf berührt, nämlich in Laufrichtung des
magnetischen Aufzeichnungsmediums, und deshalb kann die
Aluminium- oder Silicium-haltige Verbindung wirksam nahe der
Oberfläche der magnetischen Schicht gebracht werden. Ferner
kann das leicht orientierbare magnetische Pulver mit höherem
Volumengehalt in der magnetischen Schicht enthalten sein.
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Vorzugsweise ist die mittlere Hauptachse der nadelförmigen
oder körnigen magnetischen Pulverteilchen und der mittlere
Durchmesser der tafelähnlichen magnetischen Pulverteilchen
0,01 bis 1 um. Das mittlere Seitenverhältnis (mittlere
Hauptachse/mittlere Nebenachse) der nadelförmigen
magnetischen Pulverteilchen ist vorzugsweise 3/1 bis 20/1. Das
mittlere Tafelformverhältnis (mittlerer Durchmesser/mittlere
Dicke) ist vorzugsweise 2/1 bis 30/1.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird die Oberflächenglattheit
der magnetischen Schicht verbessert. Erfindungsgemäß kann
die mittlere Mittellinienhöhe der Oberfläche der
magnetischen Schicht auf 0,01 um oder weniger reduziert werden.
Dies liegt zum Teil daran, daß die Aluminium-haltigen und
Silicium-haltigen Verbindungen an der Oberfläche der homogen
in der magnetischen Schicht dispergierten magnetischen
Pulverteilchen getragen werden und nicht die
Schleifmittelteilchen sich an der Oberfläche der magnetischen
Pulverteilchen befinden, so daß es möglich ist, eine
Beeinträchtigung durch hervorstehende Teilchen zu vermeiden, und zum
Teil daran, daß die Aluminium- oder Silicium-haltige
Verbindung wirksam in der magnetischen Schicht enthalten sein
kann, besonders dann, wenn die magnetischen Pulverteilchen
eine leicht orientierbare Form aufweisen.
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Die magnetischen Teilchen, deren Oberfläche mit den
Aluminium- und Silicium-haltigen Verbindungen bedeckt ist, lassen
sich herstellen, indem die magnetischen Pulverteilchen mit
einem Gas in Berührung gebracht werden, das derartige
Verbindungen umfaßt, oder durch Eintauchen der Teilchen in eine
Lösung, die derartige Verbindungen umfaßt. Des weiteren kann
im Falle eines magnetischen Pulvers vom Metalltyp, das durch
Reduktion von Göthit hergestellt wurde, die Behandlung mit
der Aluminium- oder Silicium-haltigen Verbindung während der
Bildung oder der Nachbehandlung des Göthits vorgenommen
werden, gefolgt von Reduktion des behandelten Göthits zur
Bildung des magnetischen Pulvers.
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Die Aluminium- oder Silicium-haltige Verbindung ist
gewöhnlich ein Oxid oder ein wasserhaltiges Oxid von Aluminium
oder Silicium, das unter den Aluminium- oder
Silicium-Verbindungen die beste Wirkung aufweist. Alternativ kann gemäß
vorliegender Erfindung auch eine Aluminium- oder
Siliciumhaltige organische Verbindung (z.B. Aluminiumisopropoxid,
Tetramethoxysilan und Siliconöl) verwendet werden.
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Wird eine zweischichtige Beschichtung mit Aluminium-haltiger
Verbindung und Silicium-haltiger Verbindung auf der
Oberfläche der magnetischen Pulverteilchen gebildet, so ist die
Reihenfolge der beiden Schichten beliebig. Vorzugsweise
bildet die Aluminium-haltige Verbindung die obere Schicht,
wodurch die Haltbarkeit des magnetischen
Aufzeichnungsmediums in hohem Maße verbessert wird. Die Gründe dafür
sind, daß die Schicht der Silicium-haltigen Verbindung
sowohl an der Oberfläche der magnetischen Pulverteilchen als
auch an der Schicht der Aluminium-haltigen Verbindung gut
haftet, und daß die Aluminium-haltige Verbindung, die härter
ist als die Silicium-haltige Verbindung, die äußere
Oberfläche der magnetischen Pulverteilchen bildet, so daß die
Oberfläche der magnetischen Pulverteilchen härter wird.
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Die magnetischen Teilchen, deren Oberfläche mit der
Beschichtung bedeckt ist, die hohe Oberflächenhärte aufweist
und fest an der Oberfläche haftet, können der magnetischen
Schicht gute Schleifwirkung verleihen und die magnetische
Schicht zäher machen, so daß Verschleiß oder Brechen der
magnetischen Pulverteilchen aufgrund des schleifenden
Kontakts der magnetischen Schicht mit dem Magnetkopf wirksam
verhindert wird und Ablösen des magnetischen Pulvers sowie
Ausfall von aufgezeichneten Signalen vermieden werden. Somit
wird die Haltbarkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums
zufriedenstellend verbessert.
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Da die Schicht der auf der Oberfläche der magnetischen
Teilchen gebildeten Aluminium-haltigen Verbindung gute
Affinität zum Bindemittelharz aufweist und über funktionelle
Gruppen wie etwa Hydroxyl-Gruppen fest an das
Bindemittelharz gebunden ist, verbessert sich die Dispergierbarkeit des
magnetischen Pulvers im Bindemittelharz, und deswegen hat
ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das ein derartiges
magnetisches Pulver enthält, verbesserte
Ausgangsleistungseigenschaften.
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Das gesamte magnetische Pulver trägt Aluminium- und
Silicium-Atome, und zwar statistisch im magnetischen Pulver
verteilt. Das heißt, das magnetische Pulver kann sowohl die
Aluminium-haltige Verbindung als auch die Silicium-haltige
Verbindung auf der Oberfläche eines Teilchens beherbergen,
oder das magnetische Pulver kann eine Mischung aus Teilchen
sein, deren Oberfläche mit der Aluminium-haltigen Verbindung
bedeckt ist, und Teilchen, deren Oberfläche mit der
Silicium-haltigen Verbindung bedeckt ist. Wird das magnetische
Aufzeichnungsmedium unter Verwendung des ersteren
magnetischen Pulvers hergestellt, so verringert sich die
Ungleichmäßigkeit der Haltbarkeit über die Oberfläche des
magnetischen Aufzeichnungsmediums, da die Aluminium-haltige
Verbindung und die Silicium-haltige Verbindung auf den Oberflächen
der magnetischen Pulvertreilchen homogen vorhanden sind.
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Selbst wenn ein magnetisches Pulver von der Art der
letzteren Mischung verwendet wird, sind die elektromagnetischen
Umwandlungseigenschaften des magnetischen
Aufzeichnungsmediums ausgezeichnet, da sich die Anzahl der Schritte für
das Aufbringen verschiedener Atomsorten auf die Oberfläche
verringern läßt, vorzugsweise auf nur einen Schritt.
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Aluminium-haltige Verbindung und Silicium-haltige Verbindung
können entweder mit Hilfe eines Dampfabscheidungsverfahrens
oder eines Flüssigbeschichtungsverfahrens mit Hilfe einer
Methode aufgebracht werden, die den in den vorstehend
erwähnten Patentveröffentlichungen offenbarten ähnlich ist.
Die beiden Verbindungen können mit Hilfe der gleichen
Methode oder verschiedener Methoden aufgebracht werden.
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Die magnetischen Teilchen, deren Oberfläche mit der
Aluminium-haltigen Verbindung und der Silicium-haltigen
Verbindung bedeckt ist, werden mit einem thermoplastischen
Bindemittelharz, das einen Erweichungspunkt von 140ºC oder
darunter, einen Polymerisationsgrad von etwa 200 bis 2000 und ein
Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 10 000 bis
200 000 aufweist, gemischt und darin dispergiert. Spezielle
Beispiele für Bindemittelharze sind
Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymere,
Vinylchlorid/Vinylacetat/Vinylalkohol-Copolymere, Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymere,
Vinylchlorid/Acrylnitril-Copolymere,
Methacrylat/Acrylnitril-Copolymere, Polyurethan-Harze, Nitrocellulose und dergleichen.
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Ein magnetischer Anstrich, der das magnetische Pulver und
das Bindemittelharz enthält, läßt sich mit Hilfe einer
herkömmlichen Methode herstellen. Beispielsweise werden
magnetisches Pulver und Bindemittelharz mit einem
organischen Lösungsmittel gemischt, worin sich das Bindemittelharz
löst, unter Bildung einer Paste. Dann wird die Viskosität
der Paste durch Verdünnen mit dem organischen Lösungsmittel
eingestellt, und die Paste wird zur Herstellung des
magnetischen Anstrichs in einem geeigneten Mischer wie etwa einer
Kugelmühle oder einer Sandmühle behandelt. Beispiele für das
organische Lösungsmittel sind Methylethylketon,
Methylisobutylketon, Toluol, Ethylacetat, Tetrahydrofuran, Dioxan,
Cyclohexanon und deren Mischungen. Der magnetische Anstrich
kann mit Hilfe einer herkömmlichen Methode, zum Beispiel mit
einem Beschichter, auf ein Substrat wie etwa einen
Polyester- oder Polyacetat-Film aufgebracht werden.
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Der magnetische Anstrich kann herkömmlich verwendete Zusätze
enthalten, wie etwa ein organisches Dispersionsmittel, einen
elektrisch leitenden Füllstoff wie Ruß, ein festes oder
flüssiges Gleitmittel und dergleichen.
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Des weiteren kann der magnetische Anstrich herkömmliche
Schleifmittel enthalten wie etwa Al&sub2;O&sub3;, SiO&sub2;, TiO&sub2;, Cr&sub2;O&sub3;,
α-Fe&sub2;O&sub3; und dergleichen.
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Die vorliegende Erfindung wird ferner anhand der folgenden
Beispiele ausführlich erläutert, wobei Teile gewichtsbezogen
sind, sofern nichts anderes vermerkt ist.
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Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften der in den Beispielen und
Vergleichsbeispielen verwendeten magnetischen Pulver.
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Die magnetischen Pulver wurden jeweils wie folgt
hergestellt:
Magnetisches Pulver Nr. 1
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In einer wäßrigen 1 N Natriumhydroxid-Lösung (300 l) wurde
Göthit-Pulver [mittlere Hauptachse: 0,3 um, mittleres
Seitenverhältnis (mittlere Hauptachse/mittlere Nebenachse):
14] (5 kg) suspendiert, und es wurde eine wäßrige 0,5 M
Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;-Lösung (15 l) zugesetzt. Dann wurde unter
gründlichem Rühren Kohlendioxid-Gas in die Mischung eingeperlt,
um die Mischung zu neutralisieren. Nach Absenken des pH auf
unter 8 wurde das Pulver filtriert, mit Wasser gewaschen und
gut getrocknet.
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Das oberflächenbehandelte Göthit-Pulver wurde 4 h lang bei
500ºC in einem Wasserstoff-Strom reduziert, um ein
magnetisches Eisenpulver zu ergeben, das auf den
Teilchenoberflächen eine Aluminium-haltige Beschichtung aufweist.
Magnetisches Pulver Nr. 2
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In einer wäßrigen 1 N Natriumhydroxid-Lösung (300 l) wurde
Göthit-Pulver (mittlere Hauptachse: 0,3 um, mittleres
Seitenverhältnis: 14) (5 kg) suspendiert, und es wurde eine
wäßrige 1 M Na&sub4;SiO&sub4;-Lösung (11 l) zugesetzt. Dann wurde
unter gründlichem Rühren Kohlendioxid-Gas in die Mischung
eingeperlt, um die Mischung zu neutralisieren. Nach Absenken
des pH auf unter 8 wurde das Pulver filtriert, mit Wasser
gewaschen und gut getrocknet.
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Das oberflächenbehandelte Göthit-Pulver wurde 4 h lang bei
500ºC in einem Wasserstoff-Strom reduziert, um ein
magnetisches Eisenpulver zu ergeben, das auf den
Teilchenoberflächen eine Silicium-haltige Beschichtung aufweist.
Magnetisches Pulver Nr. 3
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In einer wäßrigen 0,5 N Natriumhydroxid-Lösung (300 ml)
wurde im Handel erhältliches magnetisches Eisenmetallpulver
mit SiO&sub2;-Beschichtung auf den Teilchenoberflächen (mittlere
Hauptachse: 0,2 um, Si-Gehalt: 2 Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht an Eisen) (5 g) suspendiert, und es wurde eine
wäßrige 0,5 M Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;-Lösung (13 ml) zugesetzt. Dann wurde
unter gründlichem Rühren Kohlendioxid-Gas in die Mischung
eingeperlt, um die Mischung zu neutralisieren. Nach Absenken
des pH auf unter 8 wurde das Eisenmetallpulver durch
Filtration gewonnen und mit Wasser gewaschen, gefolgt von
Abtrennung des Wassers mit Hilfe einer
Lösungsmittelverdrängungsmethode und Trocknen, um ein magnetisches Eisenmetallpulver
zu ergeben, das auf den Teilchenoberflächen eine untere
Silicium-haltige Beschichtung und eine obere
Aluminiumhaltige Beschichtung aufweist.
Magnetische Pulver Nr. 4. 9 und 14
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In der gleichen Weise wie bei der Herstellung des
magnetischen Pulvers Nr. 3, doch unter Verwendung eines im Handel
erhältlichen magnetischen Eisenmetallpulvers mit
SiO&sub2;-Beschichtung auf den Teilchenoberflächen, einer mittleren
Teilchengröße (Hauptachse) und einem wie in Tabelle 1
angegebenen Seitenverhältnis und Ändern von Konzentration und
Menge der wäßrigen Lösung von Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3; derart, daß das
Gewichtsverhältnis Aluminium zu Eisen wie in Tabelle 1
eingestellt war, wurde magnetisches Eisenmetallpulver
erzeugt, das auf den Teilchenoberflächen eine untere
Siliciumhaltige Beschichtung und eine obere Aluminium-haltige
Beschichtung aufweist.
Magnetisches Pulver Nr. 5
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In einer wäßrigen 1 N Natriumhydroxid-Lösung (300 l) wurde
Göthit-Pulver (mittlere Hauptachse: 0,3 um, mittleres
Seitenverhältnis: 14) (5 kg) suspendiert, und es wurde eine
wäßrige 1 M Na&sub4;SiO&sub4;-Lösung (5 l) zugesetzt. Dann wurde
Kohlendioxid-Gas in die Mischung eingeperlt, um die Mischung
zu neutralisieren, um Göthit-Pulver mit einer Kieselgel-
Beschichtung zu erzeugen, welches dann mit Wasser (?)
gewaschen und gut getrocknet wurde. Das getrocknete Göthit-
Pulver wurde 2 h lang auf 400ºC erhitzt, um Hämatit-Pulver
zu ergeben. Hämatit-Pulver (500 g) wurde in einer wäßrigen
0,5 N Natriumhydroxid-Lösung (80 l) suspendiert und gut
dispergiert, und dann wurde eine wäßrige 0,5 M Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;-
Lösung (2 l) zugesetzt. Danach wurde Kohlendioxid-Gas in die
Mischung eingeperlt, um die Mischung zu neutralisieren, um
Hämatit-Pulver mit einer Beschichtung aus
Aluminiumhydroxid-Gel auf den Teilchenoberflächen zu erhalten, das mit Wasser
gewaschen und gut getrocknet wurde. Das erzeugte Hämatit-
Pulver hatte eine SiO&sub2;-Beschichtung auf den
Teilchenoberflächen und eine Al&sub2;O&sub3;-Beschichtung auf der
SiO&sub2;-Beschichtung. Das Hämatit-Pulver wurde 4 h lang bei 500ºC in einem
Wasserstoff-Strom reduziert, um ein magnetisches
Eisenmetallpulver zu ergeben, das auf den Teilchenoberflächen
eine untere Silicium-haltige Beschichtung und eine obere
Aluminium-haltige Beschichtung aufweist.
Magnetische Pulver Nr. 7, 8, 10-13 und 15-19
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In der gleichen Weise wie bei der Herstellung des
magnetischen Pulvers Nr. 5, doch unter Ändern von Konzentration und
Menge der wäßrigen Lösung von Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3; und Na&sub4;SiO&sub4; derart,
daß die Gewichtsverhältnisse von Aluminium und Silicium zu
Eisen wie in Tabelle 1 eingestellt waren, wurde magnetisches
Eisenmetallpulver erzeugt, das auf den Teilchenoberflächen
eine untere Silicium-haltige Beschichtung und eine obere
Aluminium-haltige Beschichtung aufweist.
Magnetisches Pulver Nr. 20
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In der gleichen Weise wie bei der Herstellung des
magnetischen Pulvers Nr. 19, doch unter Ändern der Reihenfolge der
Bildung der SiO&sub2;-Beschichtung und der Al&sub2;O&sub3;-Beschichtung,
wurde magnetisches Eisenmetallpulver erzeugt, das auf den
Teilchenoberflächen eine untere Aluminium-haltige
Beschichtung und eine obere Silicium-haltige Beschichtung aufweist.
Magnetisches Pulver Nr. 21
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In einer wäßrigen 1 N Natriumhydroxid-Lösung (1 l) wurde
Göthit-Pulver (mittlere Hauptachse: 0,4 um, mittleres
Seitenverhältnis: 15) (24 g) suspendiert, und es wurde
Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3; 16H&sub2;O (400 mg) und Na&sub4;SiO&sub4; (10 g) zugesetzt. Dann
wurde Kohlendioxid-Gas in die Mischung eingeperlt, um den pH
der Mischung auf 6-8 abzusenken, so daß sich Al(OH)&sub3; und
Kieselgel auf der Oberfläche der Göthit-Teilchen abschieden.
Das Pulver wurde filtriert und 5 h lang bei 70ºC getrocknet.
Das oberflächenbehandelte Göthit-Pulver (1 g) wurde 4 h lang
bei 320ºC in einem Wasserstoff-Strom reduziert, um ein
magnetisches Eisenpulver zu ergeben, das auf den
Teilchenoberflächen eine Aluminium- und Silicium-haltige
Beschichtung aufweist.
Magnetisches Pulver Nr. 22
-
In einer wäßrigen 2 N Natriumhydroxid-Lösung (1 l) wurde
Göthit-Pulver (mittlere Hauptachse: 0,4 um, mittleres
Seitenverhältnis: 14) (24 g) suspendiert, und es wurde
Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3; 16H&sub2;O (400 mg) zugesetzt. Dann wurde Kohlendioxid-
Gas in die Mischung eingeperlt, um den pH der Mischung auf
6-8 abzusenken, so daß sich Al(OH)&sub3; auf der Oberfläche der
Göthit-Teilchen abschied. Das Pulver wurde filtriert und 5 h
lang bei 70ºC getrocknet. Das getrocknete Pulver wurde in
einer Lösung eines Siliconöls (Dimethylpolysiloxan KF 96,
hergestellt von Shinetsu Chemical, 100 CS) (0,48 g) in
Methylethylketon (400 ml) gemischt und darin dispergiert.
Nach Filtration wurde das Pulver 3 h lang bei 70ºC
getrocknet.
-
Das oberflächenbehandelte Göthit-Pulver (1 g) wurde 4 h lang
bei 320ºC in einem Wasserstoff-Strom reduziert, um ein
magnetisches Eisenpulver zu ergeben, das auf den
Teilchenoberflächen eine untere Aluminium-haltige Beschichtung und
eine obere Silicium-haltige Beschichtung aufweist.
Magnetisches Pulver Nr. 23
-
Es wurde handelsübliches unbehandeltes Cobalt-haltiges
magnetisches γ-Fe&sub2;O&sub3;-Pulver (Cobalt-Gehalt: 2,5 Gew.-%)
verwendet.
Magnetisches Pulver Nr. 24
-
In einer wäßrigen 2 N Natriumhydroxid-Lösung (1 l) wurde das
gleiche Cobalt-haltige magnetische γ-Fe&sub2;O&sub3;-Pulver wie beim
magnetischen Pulver Nr. 23 (24 g) suspendiert, und es wurde
eine wäßrige 1 M Na&sub4;SiO&sub4;-Lösung (25 ml) und eine wäßrige
0,5 M Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;-Lösung (40 ml) zugesetzt. Dann wurde unter
Rühren Kohlendioxid-Gas in die Mischung eingeperlt, um die
Mischung zu neutralisieren, um eine Beschichtung zu bilden,
die auf der Oberfläche der Pulverteilchen die
Siliciumhaltige Verbindung und die Aluminium-haltige Verbindung
umfaßt. Das Pulver wurde filtriert, mit Wasser gewaschen und
unter vermindertem Druck bei 60ºC getrocknet, um
magnetisches γ-Fe&sub2;O&sub3;-Pulver zu ergeben, das auf den
Teilchenoberflächen eine Aluminium- und Silicium-haltige Beschichtung
aufweist.
Magnetisches Pulver Nr. 25
-
Es wurde handelsübliches unbehandeltes hexagonal
tafelartiges magnetisches Bariumferrat(III)-Pulver verwendet.
Magnetisches Pulver Nr. 26
-
In einer wäßrigen 2 N Natriumhydroxid-Lösung (1 l) wurde das
gleiche hexagonal tafelartige magnetische Bariumferrat(III)-
Pulver wie beim magnetischen Pulver Nr. 25 (20 g)
suspendiert, und es wurde eine wäßrige 1 M Na&sub4;SiO&sub4;-Lösung (20 ml)
und eine wäßrige 0,5 M Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;-Lösung (35 ml) zugesetzt.
Dann wurde unter Rühren Kohlendioxid-Gas in die Mischung
eingeperlt, um die Mischung zu neutralisieren, um eine
Beschichtung zu bilden, die auf der Oberfläche der
Pulverteilchen die Silicium-haltige Verbindung und die
Aluminiumhaltige Verbindung umfaßt. Das Pulver wurde filtriert, mit
Wasser gewaschen und unter vermindertem Druck bei 60ºC
getrocknet, um Bariumferrat(III) zu ergeben, das auf den
Teilchenoberflächen eine Aluminium- und Silicium-haltige
Beschichtung aufweist.
Tabelle 1
Magnet. Pulver Nr.
Material
Koerzitivkraft A/cm (0e)
Sättigungsmagnetisierung 10&supmin;&sup6; Wbm/kg (emu/g)
Durchschn. Teilchengröße (um) *1)
Form (Verhältnis *2))
Eisenmetall
Ba-ferrat
Nadeln
Körner
Tafeln
Anmerkung *1) Mittlere Teilchengröße: Mittlere Hauptachse für nadelformiges
und Teilchenpulver.
Mittlerer Durchmesser für tafelförmiges Pulver.
*2) Seitenverhältnis oder Tafelformverhältnis.
Beispiele 1-8 und Vergleichsbeispiele 1-19
-
Unter Verwendung des in Tabelle 1 gezeigten magnetischen
Pulvers wurde ein magnetisches Aufzeichnungsmedium
(Magnetband) nach einem der folgenden Herstellungsverfahren
hergestellt:
Herstellungsverfahren
Verfahren Nr. 1
-
Eine 3 l-Kugelmühle aus Stahl wurde mit dem magnetischen
Pulver (100 Teile), einem
Vinylchlorid/Vinylacetat/Vinylalkohol-Copolymer (VAGH ) (10 Teile), einem Polyurethan-Harz
mit einem mittleren Molekulargewicht von 20 000 bis 30 000
(Pandex ) (6 Teile), Myristinsäure (5 Teile), Ruß (HS-500,
Handelsname von Asahi Denka) (1 Teil), Toluol (85 Teile) und
Methylisobutylketon (85 Teile) beschickt, und es wurde 72 h
lang gerührt, um eine magnetische Paste herzustellen. Die
magnetische Paste wurde mit Toluol (40 Teile) und einer
Polyisocyanat-Verbindung (Colonat L) (2 Teile) vermischt, um
einen magnetischen Anstrich herzustellen.
-
Der magnetische Anstrich wurde auf ein Polyester-Film einer
Dicke von 12 um aufbeschichtet, so daß sich die Trockendicke
der Beschichtung auf 4 um belief, und getrocknet. Der
beschichtete Film wurde dann geglättet und auf eine Breite von
1,27 cm (0,5 inch) geschnitten, um ein Magnetband zu
ergeben.
Verfahren Nr. 2
-
In der gleichen Weise wie in Verfahren Nr. 1, doch unter
zusätzlicher Verwendung von n-Butylstearat (1 Teil),
α-Al&sub2;O&sub3;-Pulver (Teilchengröße: 0,4 um, AKP-30, Handelsname
von Sumitomo Chemical) (5 Teile) und Flüssigparaffin
(1 Teil) zur Herstellung der magnetischen Paste, wurde ein
Magnetband hergestellt.
Verfahren Nr. 3
-
In der gleichen Weise wie in Verfahren Nr. 1, doch unter
zusätzlicher Verwendung von α-Fe&sub2;O&sub3;-Pulver (Teilchengröße:
0,01 um, R-1107, Handelsname von Titan Industries) (3 Teile)
zur Herstellung der magnetischen Paste, wurde ein Magnetband
hergestellt.
Verfahren Nr. 4
-
In der gleichen Weise wie in Verfahren Nr. 1, doch unter
zusätzlicher Verwendung von SiO&sub2;-Pulver (Teilchengröße:
0,01 um, Aerosil 200) (5 Teile) zur Herstellung der
magnetischen Paste, wurde ein Magnetband hergestellt.
-
Die Eigenschaften des hergestellten Magnetbands wurden wie
folgt gemessen. Die Ergebnisse sind nebst der Ziffer des
verwendeten magnetischen Pulvers in Tabelle 2 gezeigt.
RF-Ausgangsleistung
-
Nach Aufzeichnen von 5 MHz-Signalen mit konstantem Pegel
wurde die Ausgangsleistung gemessen, und die Ergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt, bezogen auf einen Vergleichswert der
Ausgangsleistung des Bands von Vergleichsbeispiel 2, der 0
(null) ist. Da die Art des magnetischen Pulvers sich von der
in den anderen Beispielen und Vergleichsbeispielen
verwendeten unterschied, sind in Beispiel 8 und den
Vergleichsbeispielen 10 und 12 auch die Vergleichswerte mit Beispiel 10
oder 12 in Klammern gezeigt.
Haltbarkeit
-
Unter Verwendung eines Geräts zur Videobandaufzeichnung
(VTR) wurde die Zeitspanne gemessen, bis die
Ausgangsleistung um 3 dB abnahm, wenn ein unbewegtes Bild bei -5ºC
wiedergegeben wurde.
Oberflächenglattheit
-
Unter Verwendung eines Oberflächenrauhigkeitsprüfers von der
Art eines Abtasters wurde die Oberflächenrauhigkeit (CLA,
center line average; Mittelliniendurchschnitt) des
Magnetbands bei einer Abtastgeschwindigkeit von 0,06 cm/s
gemessen, mit einer Grenze von 0,08 mm. Die Ergebnisse sind
gezeigt als Relativwerte, berechnet nach folgender Gleichung
unter Verwendung des Bandes von Vergleichsbeispiel 2 als
Standard:
-
Relativwert = 10log CLA des Bands von Vgl.bsp. 2/
CLA des jeweiligen Bands
Zittern
-
Das Zittern wurde ausgedrückt als Maximalwert der
Abstandsschwankung bei der Horizontalsignalsynchronisierung von
Bildsignalen, die von einem VTR-Gerät wiedergegeben wurden,
und gemessen mit einem Signalschwankungsmesser (MK-611 A,
hergestellt von Meguro Denpa Co., Ltd.).
Löschcharakteristik
-
Unter Verwendung eines handelsüblichen VTR-Geräts wurden
Signale von 1 kHz in einer Tonspur mit konstantem Pegel
aufgezeichnet. Nach Löschen dieser Signale wurde die
Restausgangsleistung der aufgezeichneten Signale gemessen und
gemäß folgender Gleichung ausgewertet:
-
Löschcharakteristik -
-
20log Aufzeichnungsausgangsleistung/
Restausgangsleistung des jeweiligen Bands -
-
20log Aufzeichnungsausgangsleistung/
Restausgangsleistung des Bands von Vgl.bsp. 2
Tabelle 2
Beispiel Nr.
Magnetisches Pulver Nr.
Verfahren Nr.
RF-Ausgangsleistung (dB)
Haltbarkeit (min)
Oberflächenglattheit
Zittern (us)
Löschen (dB)
-
Wie aus den Ergebnissen von Tabelle 2 klar wird, weisen die
Magnetbänder der vorliegenden Erfindung (Beispiele 1-8)
weitaus bessere Ausgangsleistungseigenschaften wie etwa
RF-Ausgangsleistung und Haltbarkeit als die Magnetbänder der
Vergleichsbeispiele auf.
-
Insbesondere sind die Magnetbänder unter Nutzung des
magnetischen Pulvers, das eine sowohl Aluminium- als auch
Silicium-haltige Beschichtung aufweist, ausgezeichnet im
Hinblick auf Signalschwankungen.
-
Liegt das Al/Si-Verhältnis im Bereich zwischen 2 und 15, und
sind die Pulverteilchen nadelförmig (Beispiele 1-3, 5 und
6), so besitzen die Magnetbänder eine RF-Ausgangsleistung,
die der der Vergleichsbeispiele 12-15 und 17-18 überlegen
ist, und des weiteren gegenüber Beispiel 4 überlegene
Haltbarkeit und Oberflächenglattheit.
-
Die Kombination von magnetischen Pulverteilchen, deren
Oberfläche mit der Silicium-haltigen Verbindung und Al&sub2;O&sub3;-
Teilchen bedeckt ist (Vergleichsbeispiel 9) oder die
Kombination von magnetischen Pulverteilchen, deren Oberfläche mit
der Aluminium-haltigen Verbindung und SiO&sub2;-Teilchen bedeckt
ist (Vergleichsbeispiel 8), konnte kein Magnetband mit
zufriedenstellenden Ausgangsleistungseigenschaften liefern.