DE60004142T2

DE60004142T2 - Magnetisches aufzeichnungsmedium und magnetisches pulver, und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60004142T2
Application number: DE60004142T
Authority: DE
Inventors: Mikio Kishimoto
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: EP1071102A1; AU2327300A; WO2000048210A1; EP1071102A4; DE60004142D1; US6517934B1; EP1071102B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, ein magnetisches Pulver und ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Pulvers. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das ein magnetisches Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs umfasst und das insbesondere zur Verwendung für Aufzeichnungen mit ultrahoher Dichte, zum Beispiel ein digitales Videoband, ein Sicherungsband für einen Computer, eine Diskette mit großer Kapazität usw. geeignet ist.
Magnetische Aufzeichnungsmedien müssen beim Übergang eines Schreib-Lese-Systems von einem analogen System zu einem digitalen System eine weiter erhöhte Aufzeichnungsdichte haben. Insbesondere wenn Videobänder und Sicherungsbänder von Computern, die sich einer harten Konkurrenz von Festplatten oder optischen Speicherplatten gegenübersehen, die obige Anforderung nicht erfüllen können, kann die Beständigkeit der Produkte gefährdet sein.
Um die Anforderung der Erhöhung der Aufzeichnungsdichte zu erfüllen, werden magnetische Aufzeichnungsmedien vorgeschlagen, die einen dünnen Film einer magnetischen Schicht umfassen. Magnetische Aufzeichnungsmedien des sogenannten Beschichtungstyps, die hergestellt werden, indem man eine magnetische Streichmasse, die ein in einem Bindemittel dispergiertes magnetisches Pulver enthält, auf einen nichtmagnetischen Träger aufträgt, sind den Medien des Typs dünner Metallfilm in Bezug auf die Produktivität und praktische Zuverlässigkeit, wie Korrosionsbeständigkeit, überlegen. Grob gesagt, die Eigenschaft der magnetischen Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps in Bezug auf die elektromag netische Umwandlung wurde durch die Verbesserung von magnetischen Pulvern und die Verbesserung der Herstellungsverfahren verbessert.
In Verbindung mit der Verbesserung der magnetischen Pulver werden die magnetischen Eigenschaften in Verbindung mit der Miniaturisierung der Teilchengröße von Jahr zu Jahr verbessert, um mit der Aufzeichnung mit kurzer Wellenlänge zurechtzukommen. Früher wurden hauptsächlich magnetische Pulver wie ferromagnetisches Eisenoxidpulver, cobaltmodifiziertes ferromagnetisches Eisenoxidpulver und Chromoxidpulver, die für Audiobänder oder Videobänder für den Hausgebrauch verwendet werden, verwendet, aber in letzter Zeit werden magnetische Pulver mit azikulärem Metall mit einer Teilchengröße von etwa 0,1 μm für die magnetischen Aufzeichnungsmedien mit hoher Aufzeichnungsdichte vorgeschlagen.
Um die Abnahme des Ausgabesignals aufgrund der Entmagnetisierung bei der Aufzeichnung mit kurzer Wellenlänge zu verhindern, wurde die Koerzitivkraft von Jahr zu Jahr erhöht, und die Eisen-Cobalt-Legierung erreichte eine Koerzitivkraft von etwa 198,9 kA/m (siehe US-A-5,252,380, JP-A-5-234064, JP-A-6-25702, JP-A-6-139553 usw.).
JP-A-5-5152115 offenbart ein magnetisches Pulver, das unter Zugabe eines Bindemittels zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, wie zum Beispiel Magnetkarten oder Magnetband verwendet werden soll (Absatz 0004). Die Zusammensetzung des magnetischen Pulvers ist 5 bis 20% Seltenerdmetalle, 5 bis 20% B, 4 bis 20% Mn und als Rest Fe (Absatz 0008). In einem Beispiel hat das Pulver eine Größe von 200 nm (Tabelle 4, Beispiel N).
In Verbindung mit der Verbesserung der Herstellungsverfahren der magnetischen Aufzeichnungsmedien können die Verwendung von Bindemitteln mit verschiedenen funktionellen Gruppen, die Verbesserung der Dispersionstechnik der obigen magnetischen Pulver und die Verbesserung des Kalandrierverfahrens nach dem Auftragungsverfahren die Oberflächenglätte der magnetischen Schichten merklich verbessern und somit stark zur Erhöhung des Ausgabesignals im kurzen Wellen längenbereich beitragen (siehe U5-A-4,324,177, US-A-4,952,444, JP-A-4-19815 usw.).
Da die Aufzeichnungswellenlänge jedoch mit der in letzter Zeit erfolgenden Erhöhung der Aufzeichnungsdichte verkürzt wird, nimmt das Ausgabesignal, wenn die Dicke der magnetischen Schicht groß ist, im kürzesten Aufzeichnungswellenlängebereich mit der Sättigungsmagnetisierung oder der Koerzitivkraft der herkömmlichen magnetischen Pulver nur auf 10 bis 20% ab. Da eine sehr kurze Aufzeichnungswellenlänge verwendet wird, nehmen außerdem die Einflüsse des Selbstentmagnetisierungsverlusts im Laufe des Schreibens und Lesens und des Dickenverlusts aufgrund der Dicke der magnetischen Schicht, die keinerlei Problem verursacht haben, zu, und somit wird möglicherweise keine ausreichende Auflösung erreicht. Solche Probleme können durch die oben beschriebene Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der magnetischen Pulver oder die durch die Herstellungsverfahren der Medien erreichte Verbesserung der Oberflächeneigenschaften nicht gelöst werden. Daher wird vorgeschlagen, die Dicke der magnetischen Schicht zu senken.
Im Allgemeinen beträgt die effektive Dicke der magnetischen Schicht etwa ein Drittel (1/3) der kürzesten in einem System verwendeten Aufzeichnungswellenlänge. Bei einer kürzesten Aufzeichnungswellenlänge von 1,0 μm sollte die Dicke der magnetischen Schicht zum Beispiel etwa 0,3 μm betragen. Mit der Miniaturisierung einer Cassette sollte die Gesamtdicke des magnetischen Aufzeichnungsmediums weiterhin gesenkt werden, um die Aufzeichnungskapazität pro Volumeneinheit zu erhöhen. Folglich sollte die Dicke der magnetischen Schicht gesenkt werden. Um die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen, sollte außerdem die Fläche des magnetischen Flusses beim Schreiben, der mit einem Magnetkopf erzeugt wird, gesenkt werden, und daher wird der Magnetkopf miniaturisiert. Daher nimmt der Betrag. des erzeugten magnetischen Flusses ab. Dementsprechend sollte die magnetische Schicht dünn gemacht werden, um eine vollständige Umkehrung der Magnetisierung mit dem winzigen magnetischen Fluss zu bewirken.
Wenn die Dicke der magnetischen Schicht gesenkt wird, hat die Oberflächenrauheit des nichtmagnetischen Trägers einigen Einfluss auf die Oberfläche der magnetischen Schicht, und damit verschlechtern sich die Oberflächeneigenschaften der magnetischen Schicht häufig. Wenn die Dicke einer einzigen magnetischen Schicht gesenkt wird, kann weiterhin in Betracht gezogen werden, die Feststoffkonzentration einer magnetischen Streichmasse zu senken oder die Menge der aufgetragenen magnetischen Streichmasse zu senken. Diese Verfahren können jedoch keine Fehler, die im Laufe der Auftragung gebildet werden, verhindern oder eine Erhöhung der Füllung des magnetischen Pulvers erreichen. Daher kann sich die Festigkeit des aufgetragenen Films verschlechtern. Um die Dicke der magnetischen Schicht durch die Verbesserung der Herstellungsverfahren für die magnetischen Aufzeichnungsmedien zu senken, wird dementsprechend ein sogenanntes simultanes Mehrschichtenauftragsverfahren vorgeschlagen; das die Bereitstellung einer Unterschicht zwischen einem nichtmagnetischen Träger und einer magnetischen Schicht und das Auftragen einer magnetischen Streichmasse der oberen magnetischen Schicht, während die Unterschicht noch feucht ist, umfasst (siehe US-A-4,863,793, US-A-4,963,433, US-A-5,645,917, US-A-5,380,905, US-A-5,496,607 usw.).
Mit diesen Verbesserungen der Beschichtungsverfahren wird es möglich, eine magnetische Schicht dünn mit einer Dicke von etwa 1,0 μm aufzutragen, und solche Dünnfilm-Beschichtungsverfahren und die oben beschriebene Verbesserung. der magnetischen Pulver können die verschiedenen Probleme, wie die durch die Entmagnetisierung verursachte Abnahme des Ausgabesignals, was das wesentliche Problem der longitudinalen Aufzeichnung ist, lösen.
In diesen Tagen erreichen die Verbesserungen der magnetischen Pulver und der Herstellungsverfahren für die magnetischen Aufzeichnungsmedien jedoch ihre Grenzen. Insbesondere im Falle der Verbesserung der magnetischen Pulver, insofern das azikuläre magnetische Pulver verwendet wird, beträgt die praktische Untergrenze der Teilchengröße etwa 0,1 μm, denn wenn die Teilchengröße kleiner als etwa 0,1 μm ist, nimmt die spezifische Oberfläche des Teilchens stark zu, und daher nimmt nicht nur die Sättigungsmagnetisierung ab, sondern die Dispersion des magnetischen Pulvers im Bindemittel wird auch sehr schwierig.
In Verbindung mit der Koerzitivkraft können Signale aufgrund der technischen Innovation der Magnetköpfe auf magnetischen Aufzeichnungsmedien mit einer sehr hohen Koerzitivkraft aufgezeichnet werden. Insbesondere im Falle des longitudinalen Aufzeichnungssystems ist es wünschenswert, die Koerzitivkraft so weit wie möglich zu erhöhen, um die Verschlechterung des Ausgabesignals aufgrund der Schreib- und Leseentmagnetisierung zu verhindern, sofern die aufgezeichneten. Signale mit dem Magnetkopf gelöscht werden können. Dementsprechend besteht das realistische und effektivste Verfahren zur Erhöhung der Aufzeichnungsdichte der magnetischen Aufzeichnungsmedien darin, die Koerzitivkraft der Medien zu erhöhen.
Es ist effektiv, die Dicke der magnetischen Schicht weiter zu senken, um den Einfluss der durch die Schreib- und Leseentmagnetisierung verursachten Abnahme des Ausgabesignals, was das wesentliche Problem der longitudinalen Aufzeichnung ist, zu unterdrücken. Die Dicke der magnetischen Schicht wird jedoch insofern eine Grenze erreichen, als das oben beschriebene azikuläre magnetische Pulver mit einer Teilchengröße von etwa 0,1 μm verwendet wird. Der Grund dafür ist wie folgt: Die azikulären Teilchen sind im Durchschnitt durch longitudinale Orientierung in der Richtung der Ebene des magnetischen Aufzeichnungsmediums angeordnet, aber einige Teilchen können in der Richtung aenkrecht zur Ebene des Mediums angeordnet sein, da die Orientierung der Teilchen eine Verteilung aufweist. Wenn solche Teilchen enthalten sind, verschlechtern sie die Oberflächenglätte des Mediums und können das Rauschen erhöhen. Solche Probleme werden schlimmer, wenn die Dicke der magnetischen Schicht abnimmt.
Wenn die magnetische Schicht dünn gemacht wird, ist es notwendig, die magnetische Streichmasse mit einer großen Menge eines organischen Lösungsmittels zu verdünnen. Die herkömmlichen miniaturisierten azikulären magnetischen Pulverteilchen bewirken jedoch häufig eine Agglomeration der magnetischen Streichmasse. Da außerdem eine große Menge des organischen Lösungsmittels verdampft wird, wenn die aufgetragene magnetische Streichmasse getrocknet wird, wird die Orientierung der magnetischen Pulverteilchen leicht gestört. Im Falle von Medien in Bandform, die longitudinal beschrieben werden, wird also die gewünschte elektromagnetische Umwandlung möglicherweise wegen der Verschlechterung der Orientierung und der Oberflächeneigenschaften nicht erreicht, auch wenn die magnetische Schicht dünn gemacht wird. Es ist also sehr schwierig, magnetische Aufzeichnungsmedien der Beschichtungstyps mit einer weiter gesenkten Dicke der magnetischen Schicht herzustellen, wenn das herkömmliche azikuläre magnetische Pulver verwendet wird, obwohl. bekannt ist, dass die Abnahme der Dicke der magnetischen Schicht im Falle einer longitudinalen Aufzeichnung eine Verbesserung der Aufzeichnungseigenschaften der Medien bewirkt.
Von den bereits vorgeschlagenen magnetischen Pulvern sind die magnetischen Bariumferritpulver bekannt, die plättchenartige Teilchenformen aufweisen und sehr feine magnetische Teilchen mit einer Teilchengröße von 50 nm umfassen (siehe JP-B-60-50323, JP-B-6-18062 usw.). Die Formen und Teilchengrößen der magnetischen Bariumferritpulver sind für die Herstellung der magnetischen Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps mit dünner Schicht besser geeignet als die azikulären magnetischen Pulver. Da das magnetische Bariumferritpulver jedoch ein Oxid ist, beträgt seine Sättigungsmagnetisierung höchstens etwa 7,5 μWb/g, und daher ist es theoretisch unmöglich, eine Sättigungsmagnetisierung von 12,6 μWb/g oder mehr zu erreichen, was das Niveau der Sättigungsmagnetisierung magnetischer Pulver mit azikulären Metallen oder Legierungen ist. Wenn das magnetische Bariumferritpulver verwendet wird, kann daher das hohe Ausgabesignal nicht erreicht werden, da die Sättigungsmagnetisierung gering ist, obwohl die magnetischen Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps, die eine dünne magnetische Schicht umfassen, hergestellt werden können. Die magnetischen Bariumferritpulver sind also für die magnetischen Aufzeichnungsmedien mit hoher Aufzeichnungsdichte nicht geeignet. Aus dem obigen Grund werden für die magnetischen Aufzeichnungsmedien mit hoher Aufzeichnungsdichte vorwiegend die oben beschriebenen azikulären magnetischen Pulver als magnetische Pulver verwendet.
Wie oben erläutert, ist es ein sehr wichtiges Problem, die Teilchengröße eines magnetischen Pulvers zu reduzieren, während die Koerzitivkraft und die Sättigungsmagnetisierung auf einem möglichst hohen Niveau gehalten werden, um die Dicke der magnetischen Schicht zu reduzieren, was eine effektive Maßnahme ist, um die Aufzeichnungsdichte der magnetischen Aufzeichnungsmedien zu erhöhen. Um ein solches Problem zu lösen, werden zuerst die magnetischen Eigenschaften der herkömmlichen magnetischen Pulver diskutiert. Im Falle der zur Zeit verwendeten azikulären magnetischen Pulver hat die Erhöhung der Koerzitivkraft eine theoretische Grenze, da ihre Koerzitivkraft auf der Formanisotropie der azikulären Teilchen beruht. Das heißt, die auf der Formanisotropie beruhende magnetische Anisotropie wird durch 2πI_s, wobei I_s eine Sättigungsmagnetisierung ist, ausgedrückt und ist somit proportional zur Sättigungsmagnetisierung. Die Koerzitivkraft nimmt also im Falle der azikulären magnetischen Pulver, deren Koerzitivkraft auf der Formanisotropie beruht, mit zunehmender Sättigungsmagnetisierung zu.
Die Sättigungsmagnetisierung eines magnetischen Metalls oder einer magnetischen Legierung, zum Beispiel einer Fe-Co-Legierung, erreicht das Maximum in der Nähe eines Fe/Co-Verhältnisses von 70/30, wie aus der Slater-Pauling-Kurve wohlbekannt ist. Daher erreicht die Koerzitivkraft ihr Maximum ebenfalls bei der obigen Zusammensetzung der Legierung. Das azikuläre magnetische Pulver einer solchen Fe-Co-Legierung mit einem Fe/Co-Verhältnis von etwa 70/30 wird in der Praxis bereits verwendet. Wie bereits erklärt, liegt jedoch, wenn die azikulären magnetischen Pulver verwendet werden, die theoretische Grenze der Koerzitivkraft bei etwa 198,9 kA/m, und es ist schwierig, eine höhere Koerzitivkraft zu erreichen. Außerdem sind solche azikulären magnetischen Pulver für die magnetischen Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps mit dünner Schicht nicht geeignet.
Die Größe der magnetischen Anisotropie, die auf der Formanisotropie beruht, wird durch 2πI_s ausgedrückt, wie oben erklärt ist. Der Faktor ist 2π, wenn das azikuläre Verhältnis (Teilchenlänge/Teilchendurchmesser) des magnetischen Pulvers etwa 5 oder mehr beträgt, aber der Faktor nimmt schnell ab, wenn das azikuläre Verhältnis kleiner als etwa 5 ist. Schließlich verschwindet die Anisotropie, wenn das Teilchen zu einer Kugel wird. Das heißt, wenn magnetische Materialien aus metallischem Eisen oder Fe-Co-Legierungen als magnetische Pulver verwendet werden, sollte die Form der Teilchen des magnetischen Pulvers unter theoretischen Gesichtspunkten eine azikuläre Form (Nadelform) sein.
Angesichts der obigen Umstände ist es möglicherweise unvermeidlich, ein neues magnetisches Pulver zu schaffen, das aus einem neuen Konzept beruht, welches von dem oben beschriebenen herkömmlichen magnetischen Pulver verschieden ist, um bei den magnetischen Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps einen Durchbruch zu erzielen.
Das erste Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neues magnetisches Pulver, das von den herkömmlichen magnetischen Pulvern völlig verschieden ist, als magnetisches Pulver für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer sehr dünnen magnetischen Schicht bereitzustellen.
Das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium des Beschichtungstyps bereitzustellen, das ein solches neues magnetisches Pulver umfasst und ausgezeichnete magnetische Eigenschaften hat, die mit den herkömmlichen magnetischen Pulvern nicht erreicht werden können.
Das dritte Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit stark verbesserten Schreib-Lese-Eigenschaften im Vergleich zu den Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps, die die herkömmlichen magnetischen Pulver umfassen, bereitzustellen.
Die obigen Ziele werden durch die Erfindung erreicht, wie sie in den beigefügten unabhängigen Ansprüchen definiert ist.
Um die obigen Ziele zu erreichen, legten die Erfinder die Richtlinie zugrunde, dass die Eigenschaften von magnetischen Pulvern, die notwendig sind, um die Aufzeichnungsdichte des magnetischen Aufzeichnungsmediums des Beschichtungstyps mit einer dünnen magnetischen Schicht merklich zu erhöhen, die folgenden Eigenschaften (1) bis (6) sind, und sie haben Rohmaterialien durchmustert und Verfahren zur Herstellung von magnetischen Pulvern, die für ein solches magnetisches Aufzeichnungsmedium geeignet sind, untersucht:

(1) Die Koerzitivkraft wird in dem Bereich, wo die aufgezeichneten Signale mit einem Magnetkopf gelöscht werden können, so groß wie möglich gemacht;
(2) das magnetische Pulver umfasst Eisen, das unter den Einzelelementen die größte Sättigungsmagnetisierung hat und als natürliche Ressource reichlich verfügbar ist;
(3) das magnetische Pulver besteht aus einem Metall, einer Metalllegierung oder einer Metallverbindung, um eine hohe Sättigungsmagnetisierung zu erreichen;
(4) die Teilchenform des magnetischen Pulvers ist nahe bei einer Kugel, welche eine minimale spezifische Oberfläche hat;
(5) die Teilchengröße des magnetischen Pulvers wird so klein wie möglich gemacht, während die Sättigungsmagnetisierung aufrechterhalten wird; und
(6) das magnetische Pulver hat eine uniaxiale magnetische Anisotropie, dessen eine Richtung (Achse) eine Vorzugsrichtung (Achse) der Magnetisierung ist.

Als die Erfinder Studien durchführten, um ein magnetisches Pulver zu entwickeln, dass all den obigen Eigenschaften genügt, zeigte sich, dass nur ein magnetisches Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs, das ein Seltenerdmetall, Eisen und Bor umfasst und eine spezielle Struktur hat, all diesen Eigenschaften genügt und dass ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Aufzeichnungsdichte erhalten werden kann, wenn ein magnetisches Aufzeichnungsmedium des Beschichtungstyps mit dünner Schicht unter Verwendung eines solchen magnetischen Pulvers des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs hergestellt wird. Weiterhin hat sich gezeigt, dass das magnetische Pulver des Seltenerdele ment-Eisen-Bor-Typs ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer hohen Koerzitivkraft und einer hohen magnetischen Flussdichte ergeben kann, obwohl es aus teilchenförmigen oder ellipsoidalen feinen Teilchen besteht.
Mit einem magnetischen Aufzeichnungsmedium, das ein magnetisches Pulver aus teilchenförmigen oder ellipsoidalen feinen Teilchen mit einer sehr kleinen Teilchengröße, wie das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung, umfasst, kommt es zu magnetischen Wechselwirkungen zwischen den magnetischen Pulverteilchen, und somit ist, es möglich, eine sehr schnelle Umkehrung der Magnetisierung zu bewirken, so dass der Bereich der Umkehrung der Magnetisierung eingeengt wird. Dementsprechend hat ein solches magnetische Aufzeichnungsmedium viel bessere Aufzeichnungseigenschaften als magnetische Aufzeichnungsmedien, die die herkömmlichen azikulären magnetischen Pulver umfassen. Weiterhin erreicht das magnetische Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung die beabsichtigten Wirkungen, insbesondere wenn die Dicke der magnetischen Schicht 0,3 μm oder weniger beträgt, und das magnetische Aufzeichnungsmedium, das eine so dünne magnetische Schicht hat, wird durch ein entmagnetisierendes Feld weniger beeinflusst und zeigt selbst bei einer Koerzitivkraft von etwa 80 kA/m gute Aufzeichnungseigenschaften.
Als Ergebnis der weiteren Studien auf der Grundlage der obigen Ergebnisse hat sich gezeigt, dass ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit. den folgenden Merkmalen bemerkenswerte Eigenschaften aufweisen kann.
Mit dem neueren Trend hinzu einer hohen Aufzeichnungsdichte haben die digitalen Aufzeichnungssysteme die Oberhand gewonnen, wie oben beschrieben ist. Magnetische Aufzeichnungsmedien müssen also eine geringe Fehlerrate haben. Unter dem obigen Gesichtspunkt kann die vorliegende Erfindung ein magnetisches Aufzeichnungsmedium für die digitale Aufzeichnung bereitstellen, das ausgezeichnete Eigenschaften, die mit den herkömmlichen magnetischen Aufzeichnungsmedien nicht erreicht werden können, aufweist, wenn es den folgenden Anforderungen genügt:

A) Das magnetische Aufzeichnungsmedium hat wenigstens eine Unterschicht, die ein anorganisches Pulver und ein Bindemittel umfasst, auf einem nichtmagnetischen Träger sowie eine magnetische Schicht, die ein magnetisches Pulver und ein Bindemittel umfasst, auf der Unterschicht, und die magnetische Schicht hat eine mittlere Dicke von 0,3 μm oder weniger.
B) Die anisotrope Magnetfeldverteilung der magnetischen Schicht ist in einem speziellen Bereich eingestellt.
C) Die Vorzugsachse der Magnetisierung der magnetischen Schicht liegt in der Maschinenrichtung (Längsrichtung) des Mediums, und in der Maschinenrichtung beträgt die Koerzitivkraft 80 bis 400 kA/m, die Rechteckigkeit beträgt 0,6 bis 0,9 und die Sättigungsmagnetflussdichte beträgt 0,1 bis 0,5 T.
D) Für Anwendungen, bei denen die Eigenschaften bei kurzer Wellenlänge wichtig sind, liegt die Vorzugsrichtung der Magnetisierung in einer Richtung senkrecht zur Ebene des magnetischen Schicht, und in der senkrechten Richtung beträgt die Koerzitivkraft 60 bis 320 kA/m, die Rechteckigkeit beträgt 0,5 bis 0,8 und die Sättigungsmagnetflussdichte beträgt 0,1 bis 0,5 T.

Wenn das magnetische Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung in Plattenform verwendet wird, ist es zu bevorzugen, dass E) die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung statistisch in der Ebene der magnetischen Schicht verteilt sind und dass in allen Richtungen in der Ebene der magnetischen Schicht und der Richtung senkrecht zur Ebene der magnetischen Schicht die Koerzitivkraft 60 bis 380 kA/m beträgt, die Rechteckigkeit 0,4 bis 0,7 beträgt und die Sättigungsmagnetflussdichte 0,1 bis 0,5 T beträgt.
Wenn die magnetischen Aufzeichnungsmedien die herkömmlichen azikulären magnetischen Pulver umfassen, ist eine bestimmte Desorientierungsbehandlung notwendig, da die magnetischen Pulverteilchen- in einer speziellen Richtung mechanisch orientiert sind. Wenn das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist eine solche Desorientierung vielleicht nicht notwendig, was einer der größten Vorteile der vorliegenden Erfindung ist.
In dem System, bei dem zum Zweck der Aufzeichnung mit hoher Dichte die Aufzeichnung mit einer kurzen Wellenlänge von 1,0 μm verwendet wird, wurden die obigen magnetischen Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps mit der dünnen Schicht verbessert, um das hohe Ausgabesignal zu erreichen. Als Ergebnis hat sich F) gezeigt, dass das hohe Ausgabesignal erhalten werden kann, wenn der P-V-Wert (als dreidimensionale Oberflächenrauigkeit des Typs der optischen Interferenz) 50 nm oder weniger beträgt.
Weiterhin sind die magnetischen Pulverteilchen. der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen nicht mechanisch orientiert, so dass sie entlang der Maschinenrichtung parallel zur Ebene der magnetischen Schicht ausgerichtet sind. Es wurden also Studien durchgeführt, um die Eigenschaften des teilchenförmigen oder ellipsoidalen magnetischen Pulvers auszunutzen. Als Ergebnis zeigte sich, dass G) eine hohe Elastizität in der Querrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums erreicht wird, so dass ein guter Kopfkontakt, der erforderlich ist, um die Eigenschaften bei einem helikalen Abtastsystem zu verbessern, erreicht wird.
1 ist eine transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme (Vergrößerung: 100000fach) des magnetischen Pulvers des Neodym-Eisen-Bor-Typs mit teilchenförmigen oder ellipsoidalen Teilchen, das in Beispiel 1 hergestellt wird.
Bei dem herkömmlichen azikulären magnetischen Pulver aus der Eisen-Cobalt-Legierung, die für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium des Beschichtungstyps mit hoher Aufzeichnungsdichte verwendet wird, erreicht die Koerzitivkraft (1) die theoretische Grenze unter den obigen grundlegenden Eigenschaften (1) bis (6). In Verbindung mit der Teilchengröße (5) ist es schwierig, das Pulver in einem Bindemittel zu dispergieren, wenn die Teilchengröße gegenüber der derzeitigen Teilchengröße weiter gesenkt wird. Außerdem besteht das schwerwiegendste Problem darin, dass es unmöglich ist, die Eigenschaften (4) und (6) gleichzeitig zu erreichen, weil das azikuläre Verhältnis nur auf etwa 5 reduziert werden kann, da die Koerzitivkraft auf der Formanisotropie, das heißt der azikulären Form, beruht, und wenn das azikuläre Verhältnis weiter auf weniger als 5 gesenkt wird, verschlechtert sich die uniaxiale Anisotropie, und somit wird die Koerzitivkraft zu klein.
Unter einem anderen Gesichtspunkt als den magnetischen Pulvern auf der Basis der magnetischen Formanisotropie haben die Erfinder verschiedene magnetische Pulver synthetisiert, um die magnetischen Eigenschaften gemäß der oben beschriebenen grundlegenden Richtlinie zu verbessern, und überprüften die magnetische Anisotropie der magnetischen Pulver. Dann hat sich gezeigt, dass die magnetischen Materialien des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs, die ein Seltenerdelement, Eisen und Bor als Elementbestandteile umfassen, eine große kristalline magnetische Anisotropie haben und es daher nicht notwendig ist, die Teilchen in eine azikuläre Form zu bringen, und dass das magnetische Pulver in einer Richtung eine große Koerzitivkraft hat, wenn die Teilchen in teilchenförmiger öder ellipsoidaler Form vorliegen. "Ellipsoidale magnetische Pulverteilchen" bedeutet hier solche mit einem Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse von 2 oder weniger. Daher haben die magnetischen Pulverteilchen der vorliegenden Erfindung wesentlich andere Formen als die herkömmlichen Pulverteilchen für die magnetischen Aufzeichnungsmedien.
Die magnetischen Materialien des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs sind als hochleistungsfähige magnetische Materialien bekannt, die Teilchen im Submikrometermaßstab umfassen, welche durch pulvermetallurgische Verfahren hergestellt werden.
Ein magnetisches Material des Neodym-Eisen-Bor-Typs für einen Permanentmagneten hat zum Beispiel eine Zusammensetzung, die durch Nd₂Fe₁₄B dargestellt wird, und eine sehr große Koerzitivkraft von 800 kA/m oder mehr. Die Koerzitivkraft des magnetischen Aufzeichnungsmediums wird jedoch in Bezug auf einem Magnetkopf bestimmt, und es heißt, dass eine Aufzeichnung möglich ist mit magnetischen Aufzeichnungsmedien, die eine Koerzitivkraft haben, die bis zu etwa einem Sechstel (1/6) der Sättigungsmagnetflussdichte des Magnetkopfs beträgt. Daher ist es unmöglich, die aufgezeichneten Signale mit dem Magnetkopf zu löschen, wenn das magnetische Pulver eine so hohe Koerzitivkraft hat, wie es oben beschrieben ist, und daher kann das magnetische Pulver nicht als magnetisches Pulver für die magnetischen Aufzeichnungsmedien verwendet werden.
Das magnetische Material des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs mit der Zusammensetzung Nd₂Fe₁₄B hat die sehr hohe Koerzitivkraft, wie sie oben beschrieben ist. Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung Samarium (Sm), Terbium (Tb) oder Yttrium (Y) anstelle von Nd als Seltenerdelement verwendet wird, hat das magnetische Pulver eine ausreichende Koerzitivkraft zur Verwendung in den magnetischen Aufzeichnungsmedien.
Da die magnetischen Materialien des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs Aufmerksamkeit als Materialien für Permanentmagneten erregt haben und Untersucht worden sind, hat sich gezeigt, dass magnetische Materialien des Nd-Fe-B-Typs eine besonders große magnetische Anisotropie haben, und sie wurden in der Praxis verwendet. Wenn die magnetischen Materialien des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs jedoch in den magnetischen Aufzeichnungsmedien verwendet werden, ist die Koerzitivkraft der Permanentmagneten zu groß, und daher können die aufgezeichneten Signale mit dem Magnetkopf nicht gelöscht werden. Um eine für die magnetischen Aufzeichnungsmedien geeignete Koerzitivkraft zu erreichen, ist es wirkungsvoll, im Vergleich zu den magnetischen Materialien des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs für die Permanentmagneten die Menge des Seltenerdelements im Verhältnis zu Eisen zu senken und die Menge des Bors zu erhöhen. Bisher hat Neodym Aufmerksamkeit als Seltenerdelement erregt, aber es können auch andere Seltenerdelemente als Neodym für die magnetischen Aufzeichnungsmedien verwendet werden.
Der Grund dafür, dass mit den anderen Seltenerdelementen als Neodym, zum Beispiel Samarium, Terbium, Yttrium usw., dieselben Wirkungen wie mit Neodym das als Seltenerdelement bekannt ist, aus dem die Permanentmagneten bestehen, erzielt werden können, wurde nicht geklärt, aber es kann angenom men werden, dass bei einer sehr kleinen Teilchengröße wie im magnetischen Pulver der vorliegenden Erfindung die Oberflächeneffekte intensiviert werden können, und daher kann die Reaktion zwischen dem Seltenerdelement, einem Übergangsmetall und Bor angeregt werden.
Das heißt, gemäß der vorliegenden Erfindung können die magnetischen Materialien des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs, die als Materialien für Permanentmagneten angesehen und untersucht wurden, in der Praxis als magnetische Materialien für die magnetischen Aufzeichnungsmedien in dem Koerzitivkraftbereich, der kleiner als der der Permanentmagneten ist, verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die hohe Koerzitivkraft in dem Bereich erreicht, wo die aufgezeichneten Signale mit dem Magnetkopf gelöscht werden können, und auch die ausgezeichneten Eigenschaften in Bezug auf die elektromagnetische Umwandlung als magnetische Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps mit dünner Schicht können erreicht werden, wenn das teilchenförmige oder ellipsoidale magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 200 nm hergestellt wird, indem man den Gehalt des Seltenerdelements gegenüber der für die Materialien der Permanentmagneten bekannten Zusammensetzung stark reduziert oder die Kernteile der magnetischen Pulverteilchen aus metallischem Eisen oder einer Eisenlegierung bildet, während man die Hüllenteile der Teilchen aus dem magnetischen Material des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs bildet.
Als Seltenerdelement, das in solchen magnetischen Pulvern enthalten ist, wird wenigstens ein Element verwendet, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Yttrium, Ytterbium, Cäsium, Praseodym, Samarium, Lanthan, Europium, Neodym und Terbium besteht. Wenn von diesen Neodym, Samarium, Yttrium oder Terbium verwendet wird, kann leicht eine hohe Koerzitivkraft erzielt werden.
Wenn das spezielle magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs verwendet wird, um die magnetischen Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps mit der dünnen Schicht herzustellen, können die hohe Koerzitivkraft und die hohe Sättigungsmagnetisierung gleichzeitig erreicht werden. Das heißt, diese Art des magnetischen Pulvers hat die spezielle hohe Sättigungsmagnetisierung, da es die stark reduzierte Menge des Seltenerdelements und vorwiegend metallisches Eisen oder die Eisenlegierung enthält. Insbesondere hat es die höchste Sättigungsmagnetisierung, wenn der Kernteil des Teilchens aus metallischem Eisen oder einer Eisenlegierung, insbesondere der Eisen-Cobalt-Legierung, gebildet wird.
Metallisches Eisen oder die Eisenlegierung allein hat eine geringe Koerzitivkraft, da es keine Formanisotropie hat, aber wenn die kleinen Mengen des Seltenerdmetalls und des Bors hinzugefügt werden, nimmt die Koerzitivkraft stark zu. Wenn außerdem der Kernteil des Teilchens aus metallischem Eisen oder einer Eisenlegierung gebildet ist, während der den Kernteil umgebende Hüllenteil aus dem Material des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs gebildet ist, hat das magnetische Pulver als Ganzes eine große Koerzitivkraft, da dieses material eine große Koerzitivkraft hat. In diesem Fall hat das material selbst eine relativ geringe Sättigungsmagnetisierung, aber die hohe Sättigungsmagnetisierung von metallischem Eisen oder der Eisenlegierung wird beibehalten. Als Ergebnis werden die hohe Sättigungsmagnetisierung und die hohe Koerzitivkraft gleichzeitig erreicht.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete spezielle magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs kann die magnetische Anisotropie von metallischem Eisen oder der Eisenlegierung und die magnetische Anisotropie des Materials des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs durch die magnetische Wechselwirkung integrieren und kann sich wie ein einziges magnetisches Material verhalten und die guten elektromagnetischen Eigenschaften aufweisen, auch wenn es die Teilchenstruktur hat, die aus dem Kernteil und dem Hüllenteil besteht. Die Kombination von mehreren magnetischen Anisotropien in dem Teilchen durch die magnetische Wechselwirkung ist in der vorliegenden Erfindung zuerst zu finden.
Als Ergebnis der Studien über die Teilchengröße des magnetischen Pulvers des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs hat sich gezeigt, dass die magnetische Schicht gute magnetische Eigenschaften hat, wenn die mittlere Teilchengröße des Materials im Bereich zwischen 5 und 200 nm liegt. Bei dem herkömmlichen azikulären magnetischen. Pulver beträgt die Untergrenze der mittleren Teilchengröße etwa 0,1 μm, um die hohe Koerzitivkraft aufrechtzuerhalten. Das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung kann jedoch sehr fein hergestellt werden, so dass es eine mittlere Teilchengröße von wenigstens 5 nm hat, und solche feinen Teilchen können gute magnetische Eigenschaften aufweisen, da die Koerzitivkraft hauptsächlich auf der kristallinen magnetischen Anisotropie beruht. Insbesondere beträgt die mittlere Teilchengröße vorzugsweise wenigstens 8 nm, besonders bevorzugt wenigstens 10 nm.
Wenn die mittlere Teilchengröße des magnetischen Pulvers zu groß ist, verschlechtern sich die Fülleigenschaften des magnetischen Pulvers in der magnetischen Schicht, und auch die Oberflächeneigenschaften verschlechtern sich, wenn die magnetische Schicht dünn gemacht wird. Außerdem nimmt das Rauschen aufgrund der Teilchengröße zu, wenn das magnetische Aufzeichnungsmedium unter Verwendung eines solchen magnetischen Pulvers mit einer großen mittleren Teilchengröße hergestellt wird. Dementsprechend sollte die mittlere Teilchengröße 200 nm oder weniger betragen und beträgt vorzugsweise 100 nm oder weniger, besonders bevorzugt 50 nm oder weniger. Wenn die mittlere Teilchengröße in einem solchen Bereich eingestellt wird, werden sehr gute Fülleigenschaften erzielt, und die ausgezeichnete Sättigungsmagnetflussdichte wird erreicht.
Hier wird die mittlere Teilchengröße des magnetischen Pulvers erhalten, indem man die Teilchengrößen von 500 Teilchen in der transmissionselektronenmikroskopischen (TEM) Aufnahme, die mit einer 100000fachen Vergrößerung aufgenommen wurde, misst und die gemessenen Teilchengrößen mittelt.
Wenn von dem metallischen Eisen und der Eisenlegierung, die zur Erhöhung der Sättigungsmagnetisierung in dem magnetischen Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs beitragen, die Eisenlegierung ausgewählt wird, sind Beispiele für Metalle, die Legierungen mit Eisen bilden, magnetische Übergangsmetalle, wie Mn, Zn, Ni, Cu, Co usw. Von diesen sind Co und Ni zu bevorzugen. Insbesondere Co ist zu bevorzugen, da es auch die Sättigungsmagnetisierung erhöhen kann. Die Menge des Übergangsmetalls beträgt vorzugsweise 5 bis 50 Atomprozent, besonders bevorzugt 10 bis 30 Atomprozent, bezogen auf Eisen.
Die Menge des Seltenerdelements, das das Material des Seltenerdeiement-Eisen-Bor-Typs bildet, beträgt 0,2 bis 20 Atomprozent, vorzugsweise 0,3 bis 15 Atomprozent, besonders bevorzugt 0,5 bis 10 Atomprozent, bezogen auf Eisen in dem gesamten magnetischen Pulver. Die Menge des Bors beträgt 0,5 bis 30 Atomprozent, vorzugsweise 1 bis 25 Atomprozent, besonders bevorzugt 2 bis 20 Atomprozent, bezogen auf Eisen in dem gesamten magnetischen Pulver. Die Atomprozentwerte des Seltenerdelements und des Bors werden durch Röntgenfluoreszenzanalyse gemessen. Wenn die obigen Mengen des Seltenerdelements und des Bors in dem material enthalten sind, werden die Bindungen der Atome in den Teilchen durch die magnetische Wechselwirkung von mehreren magnetischen Anisotropien verstärkt, und daher werden die Teilchen vereinigt, so dass eine Koerzitivkraft von 80 bis 400 kA/m, was als magnetisches Pulver für die hochleistungsfähigen magnetischen Aufzeichnungsmedien in höchstem Maße geeignet ist, erreicht werden kann.
Nun wird die Teilchenform des magnetischen Pulvers des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs vom Standpunkt der Dispersion des Pulvers in der magnetischen Streichmasse und der zur Bildung der dünnen magnetischen Schicht erforderlichen Eigenschaften erklärt.
Im Falle der herkömmlichen azikulären magnetischen Pulver wird die Teilchengröße reduziert, um die Aufzeichnungseigenschaften, wie bei einer Abnahme des Rauschens, zu verbessern. Als Ergebnis nimmt die spezifische Oberfläche der Teilchen unvermeidlich zu. Somit nimmt die Wechselwirkung mit dem Bindemittel zu, so dass es schwierig wird, eine homogene Dispersion zu erhalten, wenn das magnetische Pulver in dem Bindemittel dispergiert ist. Wenn die magnetische Dispersion weiterhin mit einer großen Menge eines organischen Lösungsmittels verdünnt wird, um eine dünne Schicht aufzutragen, agglomerieren die magnetischen Pulverteilchen häufig, und daher verschlechtern sich die Orientie rung und die Oberflächeneigenschaften. Folglich ist die Teilchengröße des magnetischen Pulvers, das bei der Herstellung der magnetischen Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps verwendet werden kann, begrenzt.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen magnetischen Pulvern hat das magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs der vorliegenden Erfindung eine Form in der Nähe der Kugelform, die die kleinste spezifische Oberfläche hat. Daher hat das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen magnetischen Pulvern nur eine schwache Wechselwirkung mit dem Bindemittel und kann eine magnetische Streichmasse mit guter Fließfähigkeit ergeben. Wenn die magnetischen Pulverteilchen agglomeriert sind, ist die Redispersion der Teilchen leicht. Somit kann das magnetische Pulver . der vorliegenden Erfindung eine magnetische Streichmasse ergeben, die für die Bildung der dünnen magnetischen Schicht besonders gut geeignet ist. Als Ergebnis kann das magnetische Pulver mit der mittleren Teilchengröße von etwa 5 nm in der Praxis verwendet werden.
Die Abnahme der Dicke der magnetischen Schicht bewirkt eine Unterdrückung der Abnahme des Ausgabesignals aufgrund der Schreib- und Leseentmagnetisierung, was das wesentliche Problem der longitudinalen Aufzeichnung ist. Wenn ein azikuläres magnetisches Pulver mit einer Teilchengröße von etwa 0,1 μm verwendet wird, ist die Dicke der magnetischen Schicht begrenzt, da die azikulären Teilchen durch die Orientierung im Magnetfeld im Durchschnitt in Richtung der Ebene des magnetischen Aufzeichnungsmediums ausgerichtet sind, aber einige Teilchen können auch in der Richtung senkrecht zur Ebene des Mediums ausgerichtet sein, da die Orientierung der Teilchen eine Verteilung aufweist. Wenn solche Teilchen enthalten sind, ragen sie aus der Oberfläche der magnetischen Schicht heraus und verschlechtern die Oberflächeneigenschaften des Mediums und können das Rauschen erhöhen. Solche Probleme werden schlimmer, wenn die Dicke der magnetischen Schicht abnimmt. Somit ist es schwierig, durch Beschichtung einen Film mit einer Dicke von etwa 0,3 μm oder weniger und auch mit glatter Oberfläche herzustellen, wenn das azikuläre magnetische Pulver verwendet wird.
Wenn eine Unterschicht zwischen dem nichtmagnetischen Träger und der magnetischen Schicht vorhanden ist, um die Dicke der magnetischen Schicht zu erhöhen, wie im folgenden erläutert wird, und die Unterschicht durch das simultane Mehrschicht-Beschichtungsverfahren gebildet wird, bei dem die magnetische Streichmasse für die magnetische Schicht, die das dispergierte azikuläre magnetische Pulver enthält, über die Unterschicht aufgetragen wird, während die Unterschicht noch feucht ist, wird das magnetische Pulver von der Unterschicht mitgeschleppt, so dass die azikulären magnetischen Pulverteilchen an der Grenzfläche zwischen dem magnetischen Pulver und der Unterschicht leicht in die Unterschicht eindringen. Somit wird die Orientierung der magnetischen Pulverteilchen weiter gestört, so dass die gewünschte Rechteckigkeit nicht erreicht wird und sich die Oberflächenglätte der magnetischen Schicht verschlechtert. Dementsprechend kann das obige Problem einer der Gründe sein, warum keine Erhöhung der Aufzeichnungsdichte durch Dünnschichtbeschichtung möglich ist, wenn das azikuläre magnetische Pulver verwendet wird.
Im Gegensatz zu dem azikulären magnetischen Pulver hat das magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs der vorliegenden Erfindung eine kleine Teilchengröße und außerdem eine teilchenförmige oder ellipsoidale Teilchenform und kann eine Teilchenform in der Nähe der Kugelform haben. Daher ragen die Pulverteilchen nicht aus der Oberfläche der magnetischen Schicht heraus. Wenn eine Unterschicht vorhanden ist, kann das Eindringen der magnetischen Pulverteilchen in die Unterschicht im Gegensatz zum azikulären magnetischen Pulver unterdrückt werden. Dementsprechend kann eine magnetische Schicht mit einer äußerst glatten Oberfläche gebildet werden.
Wenn die Dicke der magnetischen Schicht zunimmt, nimmt der magnetische Fluss aus der magnetischen Schicht ab, und somit nimmt das Ausgabesignal ab. Da das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung eine teilchenförmige oder ellipsoidale Teilchenform hat und eine Teilchenform in der Nähe der Kugelform haben kann, hat es den Vorteil, dass das magnetische Pulver in einer größeren Füllrate in der magnetischen Schicht enthalten sein kann als das azikuläre magnetische Pulver und somit die hohe magnetische Flussdichte leicht erreicht werden kann.
In Bezug auf die Sättigungsmagnetisierung haben die magnetischen Metall- oder Metalllegierungspulver weiterhin im Allgemeinen eine größere spezifische Oberfläche, wenn die Teilchengröße abnimmt, so dass der Anteil der Oberflächenoxidschicht, die nicht zur Sättigungsmagnetisierung beiträgt, zunimmt, während der Magnetanteil, der zur Sättigungsmagnetisierung beiträgt, abnimmt. Das heißt, wenn die Teilchengröße abnimmt, nimmt auch die Sättigungsmagnetisierung ab. Diese Tendenz ist bei den azikulären magnetischen Pulvern zu bemerken, und die Sättigungsmagnetisierung nimmt plötzlich ab, wenn die Hauptachse des azikulären Teilchens 0,1 μm oder weniger beträgt. Eine solche Abnahme der Sättigungsmagnetisierung wird in Betracht gezogen, wenn die Grenze der verwendbaren Teilchengröße bestimmt wird. Da das magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs der vorliegenden Erfindung eine teilchenförmige oder ellipsoidale Teilchenform hat, ist die spezifische Oberfläche unter den Teilchen mit demselben Volumen minimal. Daher kann das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung trotz der feinen Teilchen eine hohe Sättigungsmagnetisierung aufrechterhalten.
In der vorliegenden Erfindung wird die Teilchenform des magnetischen Pulvers des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs durch "teilchenförmig oder ellipsoidal" ausgedrΰckt. Dies soll jede Form von der im Wesentlichen teilchenförmigen bis zur ellipsoidalen einschließlich aller Zwischenformen zwischen dem Teilchen und dem Ellipsoid mit umfassen. Das heißt, der obige Ausdruck soll die "azikuläre" Form der herkömmlichen magnetischen Pulver nicht mit einschließen. Von den verschiedenen Formen ist eine Kugel, die die kleinste spezifische Oberfläche hat, bis zu einem Ellipsoid zu bevorzugen. Die Teilchenformen können mit Hilfe des Rasterelektronenmikroskops beobachtet werden.
Wie oben erläutert, hat das magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs der vorliegenden Erfindung die Sättigungsmagnetisierung, Koerzitivkraft, Teilchengröße und Teilchenform, die alle im Wesentlichen zur Bildung der dünnen magnetischen Schicht geeignet sind, und es können besonders gute Schreib-Lese-Eigenschaften erreicht werden, wenn das magnetische Aufzeichnungsmedium, das eine magnetische Schicht mit einer mittleren Dicke von 0,3 μm oder weniger aufweist, unter Verwendung eines solchen magnetischen Pulvers hergestellt wird. Von den magnetischen Pulvern der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise solche mit einer Sättigungsmagnetisierung von 10 bis 25 μWb/g verwendet, um die Eigenschaften im Bereich der hohen Aufzeichnungsdichte im Falle des magnetischen Aufzeichnungsmediums, das eine magnetische Schicht mit einer mittleren Dicke von 0,3 μm oder weniger aufweist, zu verbessern.
Dabei sind die Koerzitivkraft und die Sättigungsmagnetisierung des magnetischen Pulvers Werte, die mit einem Magnetometer des Probenvibrationstyps bei 25°C bei einem angelegten Magnetfeld von 1.273,3 kA/m gemessen und unter Verwendung einer Standardprobe kompensiert werden.
Das magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs der vorliegenden Erfindung kann nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden:
Zuerst werden eine wässrige Lösung, die das Seltenerdelement-Ion, wie Neodym, Samarium usw., das Eisen-Ion und gegebenenfalls ein Übergangsmetall-Ion, wie Mn, Zn, Ni, Cu, Co usw., enthält, und eine wässrige Lösung eines Alkali unter Bildung eines Copräzipitats des Seltenerdelements, des Eisens und des gegebenenfalls verwendeten Übergangsmetalls miteinander gemischt. Als Quellen für das Seltenerdelement-Ion, Eisen-Ion und Übergangsmetall-Ion werden Eisensulfat, Eisennitrat und dergleichen verwendet.
Dann wird eine Borverbindung mit dem Copräzipitat gemischt, und das Gemisch wird auf eine Temperatur von 60 bis 400°C erhitzt, wobei man das Bor enthaltende Oxid des Seltenerdmetalls, des Eisens und gegebenenfalls des Übergangsmetalls erhält.
Die Borverbindung dient als Quelle für Bor und fungiert auch als Flussmittel, das das Kristallwachstum zur gewünschten Teilchengröße erleichtert, während es ein übermäßiges Sintern der Teilchen verhindert. Die Art der Borverbindung unterliegt keiner Einschränkung. Vorzugsweise werden H₃BO₃, BO₂ usw. verwendet.
Obwohl die Borverbindung auch im festen Zustand mit dem Copräzipitat gemischt werden kann, wird die Borverbindung in der wässrigen Suspension des Copräzipitats gelöst, die Suspension wird getrocknet, um Wasser zu entfernen, und dann wird der Rückstand erhitzt, so dass das Copräzipitat und das Bor homogen miteinander gemischt werden. Dadurch kann ein magnetisches Pulver mit besseren Eigenschaften erhalten werden.
Das erhitzte Gemisch wird mit Wasser gewaschen, um das überschüssige Bor zu entfernen, getrocknet und dann durch Erhitzen in einer reduzierenden Atmosphäre; wie Wasserstoffgas, auf eine Temperatur von 400 bis 800 °C reduziert, wobei man das magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs erhält.
Das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung kann ein weiteres Element enthalten, um zum Beispiel die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. In diesem Fall betragen die Mengen des Seltenerdelements und des Bors in dem gesamten magnetischen Pulver vorzugsweise 0,2 bis 20 Atomprozent bzw. 0,5 bis 30 Atomprozent, bezogen auf das Eisen.
Alternativ dazu kann das magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs der vorliegenden Erfindung auch wie folgt hergestellt werden:
Eine wässrige Lösung, die das Eisen-Ion und gegebenenfalls das Übergangsmetall-Ion, wie Mn, Zn, Ni, Cu, Co usw., enthält, und eine wässrige Lösung eines Alkali werden unter Bildung eines Niederschlags des Eisens und des gegebenenfalls verwendeten Übergangsmetalls miteinander gemischt. Auch bei diesem Verfahren werden Eisensulfat, Eisennitrat und dergleichen als Quellen für das Eisen-Ion und das Übergangsmetall-Ion verwendet. Dann werden das Salz des Seltenerdelements, wie Neodym, Samarium usw., und die Borverbindung mit dem Niederschlag gemischt, und das Gemisch wird auf eine Temperatur von 60 bis 400°C erhitzt, wobei man das Bor enthaltende Oxid des Seltenerdmetalis, des Eisens und gegebenenfalls des Übergangsmetalls erhält.
Dann wird überschüssiges Bor entfernt, und das Oxid wird wie bei dem oben beschriebenen Verfahren in dem Wasserstoffgas erhitzt und reduziert, so dass man das magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs erhält.
Das letztere Verfahren ist geeignet, um das magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs mit einer Struktur zu erhalten, die einen Kernteil, der hauptsächlich aus metallischem Eisen oder der Eisenlegierung mit dem Übergangsmetall besteht, und einen äußeren Teil, der hauptsächlich aus dem Seltenerdelement-Eisen-Bor-Material besteht, umfasst. Auch bei diesem Verfahren kann das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung ein weiteres Element enthalten, um zum Beispiel die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Wiederum betragen die Mengen des Seltenerdelements und des Bors in dem gesamten magnetischen Pulver vorzugsweise 0,2 bis 20 Atomprozent bzw. 0,5 bis 30 Atomprozent, bezogen auf das Eisen.
In dem magnetischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung wird die magnetische Schicht gebildet, indem man das magnetische Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs, das Bindemittel und üblicherweise Additive, wie ein Schleifmittel, ein Dispergiermittel, ein Gleitmittel usw., sowie Ruß miteinander mischt und in einem organischen Lösungsmittel dispergiert, so dass man die magnetische Streichmasse erhält, die magnetische Streichmasse auf den nichtmagnetischen Träger aufträgt, wobei man eine Unterschicht dazwischen einsetzt oder auch nicht, und die aufgetragene magnetische Streichmasse trocknet.
Das in der magnetischen Schicht verwendete Bindemittel kann eine Kombination sein aus einem Polyurethanharz und wenigstens einem Harz, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Vinylchloridharzen, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerharzen, Vinylchlorid-Vinylalkohol-Copolymerharzen, Vinylchlorid-Vinylacetat- Maleinsäureanhydrid-Copolymerharzen, Vinylchlorid-Hydroxyalkylacrylat-Copolymerharzen und Nitrocelluloseharzen besteht. Von diesen werden das Polyurethanharz und das Vinylchlorid-Hydroxyalkylacrylat-Copolymerharz vorzugsweise in Kombination verwendet. Beispiele für das Polyurethanharz sind Polyesterpolyurethan, Polyetherpolyurethan, Polyetherpolyesterpolyurethan, Polycarbonatpolyurethan, Polyesterpolycarbonatpolyurethan usw.
Vorzugsweise haben die Bindeharze eine funktionelle Gruppe, um die Dispergierbarkeit des magnetischen Pulvers zu verbessern und die Füllrate des magnetischen Pulvers zu erhöhen. Beispiele für die funktionelle Gruppe sind -COOM, -SO₃M, -OSO₃M, -P=O(OM)₃, -O-P=O(OM)₂ (wobei M ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall oder eine Amingruppe ist), -OH, -NR₂, -N⁺R₃ (wobei R ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe ist), eine Epoxygruppe usw. Wenn zwei oder mehr Harze in Kombination verwendet werden, haben sie vorzugsweise dieselbe funktionelle Gruppe.
Die Menge des Bindemittels beträgt gewöhnlich 5 bis 50 Gewichtsteile, vorzugsweise 10 bis 35 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des magnetischen Pulvers. Insbesondere wenn das Vinylchloridharz als Bindemittel verwendet wird, beträgt seine Menge 5 bis 30 Gewichtsteile, und wenn das Polyurethanharz verwendet wird, beträgt seine Menge 2 bis 20 Gewichtsteile. Am meisten bevorzugt werden das Vinylchloridharz und das Polyurethanharz in Kombination in den obigen Mengen verwendet.
Vorzugsweise wird das Bindemittel in Kombination mit einem thermisch härtenden Vernetzungsmittel verwendet, das sich mit der funktionellen Gruppe im Bindemittel verbindet und so das Bindeharz vernetzt. Bevorzugte Beispiele für das Vernetzungsmittel sind Polyisocyanate, wie Isocyanate (z. B. Toluylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat usw.), Reaktionsprodukte solcher Isocyanate mit einer Verbindung, die mehrere Hydroxygruppen aufweist (z. B. Trimethylolpropan usw.), Kondensationsprodukte solcher Isocyanate und dergleichen. Die Menge des Vernetzungsmittels beträgt üblicherweise 15 bis 70 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Bindemittels.
Um die Festigkeit der magnetischen Schicht zu erhöhen, werden vorzugsweise Schleifmittel mit hoher Härte verwendet. Als Schleifmittel können Materialien mit einer Mohs-Härte von wenigstens 6 verwendet werden, zum Beispiel α-Aluminiumoxid mit einem Alphatisierungsgrad von wenigstens 90%, β-Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Chromoxid, Ceroxid, α-Eisenoxid, Korund, künstlicher Diamant, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Titancarbid, Titanoxid, Siliciumdioxid, Bornitrid und Gemische davon. Weiterhin können auch Kompleke dieser Schleifmittel (zum Beispiel ein Schleifmittel, dessen Teilchenoberflächen mit einem anderen Schleifmittel behandelt werden) verwendet werden. Von diesen sind Aluminiumoxidteilchen bevorzugt, und Beispiele für die kommerziell erhältlichen Aluminiumoxidteilchen sind "AKP-10", "AKP-12", "AKP-15", "AKP-30", "AKP-50", "HIT-82" und "HIT-60" (alle erhältlich von Sumitomo Chemical Co., Ltd.), "UB 40B" (hergestellt von Murakami Industries, Ltd.) und dergleichen.
Die Teilchengröße des Schleifmittels beträgt vorzugsweise 0,01 bis 1 μm. Falls notwendig, können Schleifmittel mit verschiedenen Teilchengrößen oder ein einzelnes Schleifmittel mit einer Teilchengrößeverteilung verwendet werden, um . dieselben Wirkungen zu erreichen. Die Teilchenform des Schleifmittels kann eine Nadelform, eine Kugel ein Würfel usw. sein, und diejenigen, die eine Ecke in der Form aufweisen, sind zu bevorzugen, da die Schleifmittel mit einer solchen Form gute Schleifeigenschaften haben. Die Menge des Schleifmittels beträgt unter dem Gesichtspunkt der Eigenschaften in Bezug auf elektromagnetische Umwandlung und der Kontamination des Magnetkopfs gewöhnlich 6 bis 20 Gewichtsteile, vorzugsweise 8 bis 15 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des magnetischen Pulvers.
Beispiele für das Verfahren zum Hinzufügen der Schleifmittel, wie Aluminiumoxidpulver, sind ein Verfahren, das das Hinzufügen des Schleifmittels direkt zur magnetischen Streichmasse, die das magnetische Pulver und das Bindemittel enthält, im Knetschritt unter Verwendung eines Kneters oder im Vormischungsschritt im Verlaufe der Herstellung der magnetischen Streichmasse umfasst, ein Verfahren, das die getrennte Herstellung einer Dispersion, die das Schleifmittel enthält, und das Hinzufügen der Dispersion zur magnetischen Streichmasse umfasst, usw. Das erstere Verfahren, das keinen getrennten Schritt erfordert, wird unter dem Gesichtspunkt der Produktivität vorzugsweise verwendet.
Vorzugsweise wird ein Dispergiermittel als eines der Additive verwendet. Beispiele für das Dispergiermittel sind nichtionische Tenside, wie Tenside auf Alkylenoxidbasis, Tenside auf Glycerinbasis, Tenside auf Glycidolbasis, Alkylphenol-Ethylenoxid-Addukte usw., kationische Tenside, wie cyclische Amine, Esteramide, quartäre Ammoniumsalze, Hydantoinderivate, heterocyclische Verbindungen, Phosphoniumsalze, Sulfoniumsalze usw., anionische Tenside, die eine Säuregruppe, wie eine Carbonsäuregruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Phosphorsäuregruppe, eine Schwefelsäureestergruppe, eine Phosphorsäureestergruppe usw., aufweisen, amphotere Tenside, wie Aminosäuren, Aminosulfonsäure, Sulfat oder Phosphatester von Aminoalkoholen usw., und dergleichen.
Als weitere Dispergiermittel können Ti-haltige Dispergiermittel, P-haltige Dispergiermittel usw. verwendet werden. Beispiele für die Ti-haltigen Dispergiermittel sind Titanat-Kopplungsmittel, wie "Plenact KR-38S", "Plenact KR-TTS", "Plenact KR-46B" "Plenact KR-55" "Plenact KR-41B" "Plenact KR-1385" "Plenact KR-2385", "Plenact KR-44" und "Plenact KR-9SA" (alle erhältlich von Ajinomoto). Beispiele für die P-haltigen Dispergiermittel sind Alkylphosphate, wie Monomethylphosphat, Dimethylphosphat, Monoethylphosphat, Diethylphosphat usw., und aromatische Phosphate, wie Phenylphosphat usw. Beispiele für. die kommerziell erhältlichen P-haltigen Dispergiermittel sind "Garfac RS410" (hergestellt von Toho Chemical), "JP-502" und "JP-508" (beide hergestellt von Johoku Chemical Industries) usw.
Ein weiteres Additiv, das in der magnetischen Schicht enthalten ist, ist vorzugsweise ein Gleitmittel. Beispiele für das Gleitmittel sind bekannte Fettsäuren, Fettsäureester, Fettsäureamide, Metallsalze von Fettsäuren, Kohlenwasserstoffe und Gemische von zwei oder mehreren davon. Von diesen werden vorzugsweise Fettsäuren mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, verwendet. Solche Fettsäuren haften teilweise an dem magnetischen Pulver, um die Dispersion des magnetischen Pulvers zu erleichtern und auch um den Kontakt zwischen dem Medium und dem Magnetkopf im Anfangsabriebstadium weicher zu machen und den Reibungskoeffizienten zu senken. Die Fettsäuren tragen also zur Unterdrückung der Kontamination des Magnetkopfs bei.
Die Fettsäuren können lineare oder verzweigte sowie ungesättigte oder gesättigte sein. Die linearen Fettsäuren sind zu bevorzugen, da sie gute Gleitmitteleigenschaften haben.. Beispiele für die linearen Fettsäuren sind Laurinsäure, Myristinsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Oleinsäure, Isostearinsäure usw.
Die Menge des Dispergiermittels beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 1 bis 4 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des magnetischen Pulvers. Die Menge des Gleitmittels beträgt vorzugsweise 0,2 bis 10 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des magnetischen Pulvers.
Um den Reibungskoeffizienten der magnetischen Schicht zu senken und elektrostatische Aufladung zu verhindern, wird vorzugsweise Ruß verwendet. Beispiele für den Ruß sind Furnace-Ruß für Kautschuke, Thermalruß für Kautschuke, Lampenruß zur Färbung, Acetylenschwarz usw. Der Ruß hat vorzugsweise eine spezifische Oberfläche von 5 bis 500 m²/g, eine DBP-Ölabsorption von 10 bis 400 ml/100 g, eine Teilchengröße von 5 bis 400 nm, einen pH-Wert von 2 bis 10, einen Wassergehalt von 0,1 bis 10 Gew.-% und eine Klopfdichte von 0,1 bis 1 g/cm³. Beispiele für den kommerziell erhältlichen Ruß sind "Sevacarb -MTCI" (hergestellt von Columbian Carbon), "Thermax Powder N-991" (hergestellt von Cancarb) usw.
Die hinzugefügte Menge des Rußes beträgt gewöhnlich 3 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das magnetische Pulver.
Bei der Bildung der magnetischen Schicht kann als organisches Lösungsmittel, das bei der Herstellung der magnetischen Streichmasse und der Gleitmittellö sung verwendet wird, jedes herkömmlicherweise verwendete organische Lösungsmittel verwendet werden. Beispiele für das organische Lösungsmittel sind aromatische Lösungsmittel (z. B. Benzol, Toluol, Xylol usw.), Keton-Lösungsmittel (z. B. Aceton, Cyclohexanon, Methylethylketon, Methylisobutylketon usw.), Acetat-Lösungsmittel (z. B. Ethylacetat, Butylacetat usw.), Carbonat-Lösungsmittel (z. B. Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat usw.), Alkohole (z. B. Ethanol, Isopropanol usw.), Hexan, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid usw.
Bei der Herstellung der magnetischen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Erfindung kann jedes bekannte Verfahren für die Herstellung von Streichmassen verwendet werden, um die magnetische Schicht und die im folgenden beschriebene Unterschicht zu bilden. Insbesondere werden vorzugsweise ein Knetverfahren unter Verwendung eines Kneters oder dergleichen und ein primäres Dispergierverfahren in Kombination verwendet. Beim primären Dispergierverfahren wird vorzugsweise eine Sandmühle verwendet, da dadurch die Dispergierbarkeit des magnetischen Pulvers verbessert wird und auch die Oberflächeneigenschaften der magnetischen Schicht gesteuert werden können.
Beim primären Dispergierverfahren werden vorzugsweise Zirconiumoxidperlen mit hoher Härte als Dispersionsmedien verwendet. Als Zirconiumoxidperlen, die als Dispersionsmedien verwendet werden, werden vorzugsweise diejenigen verwendet, die durch das CIP-Verfahren (cold isobar press) oder das HIP-Verfahren (hot isobar press) hergestellt werden. Besonders bevorzugt werden die nach dem HIP-Verfahren hergestellten Zirconiumoxidperlen verwendet, da sie eine Dichte in der Nähe der theoretischen Dichte haben und die Perlen somit kaum durch die starke Dispersion in der Sandmühle und dergleichen brechen und sie gleichmäßig abgerieben werden. Beispiele für solche Zirconiumoxidperlen sind Torayceram (hergestellt von Toray), Zirconia Ball (hergestellt von. Nippon Kagaku Togyo) usw. Die Dispersionszeit kann in geeigneter Weise im Bereich zwischen 30 und 100 Minuten als Verweilzeit der Streichmasse eingestellt werden.
Die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Schicht, die wie oben beschrieben gebildet wird und das magnetische Pulver, das Bindemittel und die anderen Komponenten enthält, umfassen vorzugsweise eine Koerzitivkraft von 80 bis 400 kA/m, insbesondere 95 bis 320 kA/m, in der Maschinenrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums und eine Sättigungsmagnetflussdichte von 0,1 bis 0,5 T, insbesondere 0,2 bis 0,4 T, wenn sich die Vorzugsachse der Magnetisierung in Maschinenrichtung befindet.
Wenn sich die Vorzugsachse der Magnetisierung in der Richtung senkrecht zur magnetischen Schicht befindet, beträgt die Koerzitivkraft in der senkrechten Richtung vorzugsweise 60 bis 320 kA/m, insbesondere 70 bis 300 kA/m, und die Sättigungsmagnetflussdichte beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,5 T, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,5 T. Weiterhin beträgt die Koerzitivkraft im Falle des magnetischen Aufzeichnungsmediums, bei dem die Vorzugsachsen der Magnetisierung in der Ebene der magnetischen Schicht statistisch verteilt sind, vorzugsweise 60 bis 380 kA/m, vorzugsweise 70 bis 300 kA/m, und die Sättigungsmagnetflussdichte beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,5 T, insbesondere 0,2 bis 0,4 T, in allen Richtungen in der Ebene der magnetischen Schicht und auch in der Richtung senkrecht zur magnetischen Schicht.
Dabei werden die obigen magnetischen Eigenschaften mit Hilfe eines Magnetometers des Probenvibrationstyps bei 25°C in einem äußeren Magnetfeld von 1273,3 kA/m wie im Falle des magnetischen Pulvers mit einer laminierten Probe mit 20 Ebenen der magnetischen Schicht und einem Durchmesser von 8 mm gemessen. Die gemessenen Werte werden unter Verwendung der Standardprobe kompensiert.
Wie oben erläutert, ist bei der Herstellung der magnetischen Aufzeichnungsmedien unter Verwendung des magnetischen Pulvers des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs gemäß der vorliegenden Erfindung keine so große Sättigungsmagnetisierung erforderlich, wie sie beim azikulären magnetischen Pulvererforderlich ist. Wenn die Signale auf den magnetischen Aufzeichnungsmedien aufgezeichnet werden, tragen die Domänen der Umkehrung der Magnetisierung in den Medien nicht zum Ausgabesignal bei. Solche Domänen werden also vorzugsweise so klein wie möglich gemacht. Beim herkömmlichen azikulären magnetischen Pulver, dessen Koerzitivkraft auf der magnetischen Formanisotropie beruht, nimmt jedoch die magnetische Wechselwirkung zwischen den magnetischen Pulverteilchen mit zunehmender Sättigungsmagnetisierung zu, und somit wird eine große statische magnetische Energie angehäuft, wenn die Umkehrung der Magnetisierung schnell durchgeführt wird. Daher sollte die Umkehrung der Magnetisierung langsam durchgeführt werden. Als Ergebnis dehnen sich die Domänen der Umkehrung der Magnetisierung aus. Dagegen beruht die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs auf der kristallinen magnetischen Anisotropie, und somit ist die magnetische Wechselwirkung zwischen den magnetischen Pulverteilchen gering. Als Ergebnis kann die Umkehrung der Magnetisierung schnell durchgeführt werden. Somit werden die Domänen der Umkehrung der Magnetisierung verengt, und es kann auch mit der relativ kleinen Sättigungsmagnetisierung ein großes Ausgabesignal erhalten werden.
Die Eigenschaften der magnetischen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Erfindung sind gut geeignet, um das Problem der Abnahme des Ausgabesignals aufgrund der Entmagnetisierung, was das wesentliche Problem der longitudinalen Aufzeichnung ist, zu lösen, wenn die magnetische Schicht dünn gemacht wird, so dass sie eine mittlere Dicke von 0,3 μm oder weniger, vorzugsweise 0,01 bis 0,3 μm, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,2 μm, hat. Die Dicke der magnetischen Schicht wird in Abhängigkeit der verwendeten Aufzeichnungswellenlänge bestimmt. Die Wirkungen der vorliegenden Erfindung können insbesondere ausgeübt werden, wenn die vorliegende Erfindung auf das Aufzeichnungssystem angewendet wird, das die kürzeste Aufzeichnungswellenlänge von 1,0 μm oder weniger verwendet. Bei dem System, das die kürzeste Aufzeichnungswellenlänge von 0,6 μm verwendet, wie DLT-4, beträgt zum Beispiel die mittlere Dicke der magnetischen Schicht vorzugsweise etwa 0,2 μm, und bei dem System, das die kürzeste Aufzeichnungswellenlänge von 0,33 μm verwendet, wie DDS-3, beträgt die mittlere Dicke der magnetischen Schicht vorzugsweise etwa 0,1 μm. Die vorlie gende Erfindung wird also vorzugsweise auf die Systeme angewendet, die sehr dicke magnetische Schichten erfordern. Unter dem Gesichtspunkt der Produktivität beträgt die Untergrenze für die Dicke der magnetischen Schicht vorzugsweise 0,01 μm.
Die anisotrope Magnetfeldverteilung der magnetischen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Erfindung beträgt im Falle der longitudinal orientierten magnetischen Aufzeichnungsmedien vorzugsweise 0,6 oder weniger. Wenn die anisotrope Magnetfeldverteilung der magnetischen Aufzeichnungsmedien mit der longitudinalen Orientierung 0,6 oder weniger beträgt, sind die Dispergierbarkeit und die Orientierungseigenschaften der feinen Teilchen des magnetischen Pulvers gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert, so dass das AusgabesignaI bei der kurzen Wellenlänge erhöht und die Fehlerrate verbessert wird, selbst wenn die Koerzitivkraft dieselbe ist.
Im Allgemeinen nimmt der Wert der anisotropen Magnetfeldverteilung ab, wenn sich die Orientierungseigenschaften des magnetischen Pulvers verbessern, da erstere von letzteren abhängt. Das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung weist jedoch selbst bei einer statistischen Verteilung die gute anisotrope Magnetfeldverteilung auf, da es eine bessere Teilchengrößeverteilung hat als das herkömmliche azikuläre magnetische Pulver.
Wenn die magnetischen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Ertindung in Systemen mit hoher Aufzeichnungsdichte mit einer kürzesten Aufzeichnungswellenlänge von 1,0 μm oder weniger verwendet werden, beträgt der P-V-Wert (als dreidimensionale Oberflächenrauigkeit des Typs der optischen Interferenz) vorzugsweise 50 nm oder weniger, besonders bevorzugt 40 nm oder weniger, um das hohe Ausgabesignal zu erreichen. Das heißt, wenn die magnetischen Aufzeichnungsmedien mit dem herkömmlichen azikulären magnetischen Pulver so hergestellt werden, dass sie eine mehrschichtige Struktur mit der Unterschicht haben, um die Dicke der magnetischen Schicht zu senken, dringen die magnetischen Pulverteilchen im Vergleich zur direkten Auftragung der magnetischen Schicht auf den nichtmagnetischen Träger leicht in die Unterschicht ein. Daher sind die magnetischen Pulverteilchen nicht parallel zur Oberfläche der magnetischen Schicht angeordnet, so dass sich die Oberflächeneigenschaften häufig verschlechtern. Da die magnetischen Pulverteilchen der vorliegenden Erfindung jedoch eine teilchenförmige oder ellipsoidale Form haben, verschlechtern sie die Oberflächeneigenschaften im Laufe der Orientierung nicht. Außerdem besteht das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung zwar aus sehr feinen Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 200 nm, doch agglomeriert es kaum und hat daher eine gute Dispergierbarkeit. Als Ergebnis kann das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung die Oberflächenglätte der magnetischen Schicht verbessern und in Kooperation mit der oben beschriebenen hohen Koerzitivkraft ein hohes Ausgabesignal erreichen, selbst wenn die kürzeste Aufzeichnungswellenlänge 1,0 μm oder weniger beträgt.
Dabei wird die Oberflächenrauigkeit mit Hilfe eines Oberflächenrauigkeitsmessers TOPO-3D (hergestellt von WYKO) des kontaktlosen Typs, an dem ein Objektkopf (Vergrößerung 40mal) befestigt wird, bei einer Messwellenlänge von 648,9 nm und einem Messbereich von 250 μm × 250 μm mit den Krümmungen und Zylinderkorrekturen gemessen. Die Oberflächenrauigkeit wird an jedem Messpunkt viermal gemessen, und die gemessenen Werte werden gemittelt, so dass man die Oberflächenrauigkeit (P-V) an jedem Punkt erhält, und die Oberflächenrauigkeitswerte von 10 Messpunkten werden wiederum gemittelt.
Da das magnetische Aufzeichnungsmedium mit dem Magnetkopf in Kontakt sein sollte, wobei das Medium in dem helikalen Abtastsystem um den Zylinder gewickelt wird, sollte die Festigkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums in der Maschinenrichtung und Querrichtung optimiert werden, um den Kopfkontakt des Mediums zu erhöhen. In letzter Zeit wird bei dem helikalen Abtastsystem die Spitze des Magnetkopfs so geformt, dass sie einen spitzen Winkel hat, so dass das Ausmaß der Einbuchtung der magnetischen Schicht zunimmt, und das System ist so gestaltet, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen Magnetband und Magnetkopf sehr hoch ist. Daher führt die Verschlechterung des Kopfkontakts zur Verschlechterung der Hüllkurve. Um unter diesem Gesichtspunkt den Kopfkontakt des Mediums gegen den Magnetkopf zu verbessern, beträgt das Verhältnis des Young-Moduls in der Querrichtung (Y_TD) zum Young-Moduls in der Maschinenrichtung (Y_MD) des Mediums (Y_TD/Y_MD) vorzugsweise 1,0 bis 1,7. Da die herkömmlichen Magnetpulverteilchen Nadelform haben, sind sie so orientiert, dass die Hauptachsen durch den mechanischen Orientierungsschritt parallel zur Ebene der magnetischen Schicht liegen, wenn die magnetische Streichmasse aufgetragen wird. Außerdem werden sie im Magnetfeld in der Maschinenrichtung orientiert, um die hohe Rechteckigkeit zu erzielen. Die Hauptachsen der Teilchen werden also weiterhin in der Maschinenrichtung ausgerichtet. Daher ist die Festigkeit der magnetischen Schicht in der Maschinenrichtung unvermeidlicherweise stärker als in der Querrichtung, und der Kopfkontakt gegen den Magnetkopf, der isotrop sein soll, verschlechtert sich. Da die magnetischen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Erfindung dagegen die magnetischen Pulverteilchen mit der teilchenförmigen oder ellipsoidalen Form verwenden, werden die magnetischen Pulverteilchen im Laufe der Auftragung der magnetischen Streichmasse im Vergleich zum azikulären magnetischen Pulver kaum mechanisch orientiert, und sie sind parallel zur Ebene der magnetischen Schicht weniger orientiert. Als Ergebnis kann die Festigkeit der magnetischen Aufzeichnungsmedien in der Querrichtung erhöht werden. Das obige Verhältnis (Y_TD/Y_MD) beträgt also vorzugsweise 1,2 bis 1,6. Dabei wird der Young-Modul mit 0,3% Dehnung bei 25°C und 60% relativer,Feuchtigkeit gemessen.
Wenn die magnetische Schicht in der vorliegenden Erfindung dünn gemacht wird, befindet sich wenigstens eine Unterschicht zwischen dem nichtmagnetischen Träger und der magnetischen Schicht, so dass die gute Oberflächenglätte aufgrund der Teilchenform des magnetischen Pulvers leicht erzielt werden kann. Da das spezielle in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Pulver eine magnetische Streichmasse mit guter Fließfähigkeit. ergeben kann, wird die Einebnung der aufgetragenen Streichmasse verbessert, und daher hat die gebildete magnetische Schicht eine gute Oberflächenglätte. Wenn die Unterschicht mit ähnlichen Beschichtungseigenschaften wie die magnetische Schicht bereitgestellt wird, ist die Einebnung der aufgetragenen magnetischen Streichmasse im Vergleich zur direkten Auftragung der magnetischen Streichmasse auf den nichtmag netischen Träger verbessert, und auch der Einfluss der Oberflächenbedingungen des nichtmagnetischen Trägers auf die Oberflächeneigenschaften der magnetischen Schicht kann unterdrückt werden.
Die Unterschicht kann ein anorganisches Pulver, ein Bindemittel, ein Gleitmittel, Ruß usw. enthalten. Das anorganische Pulver kann entweder ein magnetisches oder ein nichtmagnetisches sein. Beispiele für das nichtmagnetische Pulver sind α-Aluminiumoxid mit einem mit einem Alphatisierungsgrad von wenigstens 90%, β-Aluminiumoxid, γ-Aluminiumoxid, α-Eisenoxid, TiO₂ (Rutil- oder Anatas-Typ), TiO_x, Ceroxid, Zinnoxid, Wolframoxid, ZnO, ZrO₂, SiO₂, Cr₂O₃, Goethit, Korund, Siliciumnitrid, Titancarbid, Magnesiumoxid, Bornitrid, Molybdändisulfid, Kupferoxid, MgCO₃, CaCO₃, BaCO₃; SrCO₃, BaSO₄, Siliciumcarbid, Titancarbid und Gemische davon. Beispiele für das magnetische Pulver sind γ-Fe₂O₃, cobalthaltiges γ-Fe₂O₃, Fe-Legierungen, CrO₂, Bariumferrit usw.
Die anorganischen Pulver können sphärische, azikuläre oder Plättchenform haben. Die Teilchengröße des anorganischen Pulvers überschreitet 0,5 μm vorzugsweise nicht, da ein anorganisches Pulver mit einer zu großen Teilchengröße die Oberflächeneigenschaften der Unterschicht verschlechtert und wiederum die Oberflächeneigenschaften der magnetischen Schicht beeinflusst. Wenn die Teilchengröße des anorganischen Pulvers zu klein ist, nimmt die Füllrate des anorganischen Pulvers in der Unterschicht zu, so dass das Volumen der Freistellen, die das Gleitmittel zurückhalten, abnimmt und sich auch die Polstereffekte verschlechtern. Die Teilchengröße des anorganischen Pulvers beträgt also wenigstens 0,05 μm.
Die verwendete Menge des anorganischen Pulvers beträgt aus denselben Gründen, wie sie oben in Verbindung mit der Teilchengröße beschrieben wurden, vorzugsweise 60 bis 90 Gew.-%, insbesondere 70 bis 80 Gew.-%.
Das in der Unterschicht verwendete Bindemittel kann dasselbe Harz sein, wie es bei der Bildung der magnetischen Schicht verwendet wurde, und vorzugsweise ist es dieselbe Art von Harz, wie es in der magnetischen Schicht enthalten ist.
Wenn insbesondere in der magnetischen Schicht und der Unterschicht dieselbe Kombination des Vinylchioridharzes und des Polyurethanharzes verwendet wird, liegen die Elastizitäten der beiden Schichten nahe beieinander, so dass die Belastung vom Magnetkopf in beiden Schichten verstreut werden kann.
Das Bindemittel in der Unterschicht hat vorzugsweise dieselben funktionellen Gruppen wie das Bindemittel in der magnetischen Schicht. Insbesondere bei der Kombination des Vinylchloridharzes und des. Polyurethanharzes haben die Harze in der Unterschicht und diejenigen in der magnetischen Schicht vorzugsweise dieselben funktionellen Gruppen, da dann die Haftung zwischen den beiden Schichten erhöht ist und weiterhin das Ausschwitzen des Gleitmittels aus der Unterschicht in die magnetische Schicht erleichtert ist.
Die Menge des Bindemittels in der Unterschicht beträgt vorzugsweise 15 bis 45 Gewichtsteile, insbesondere 15 bis 40 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des anorganischen Pulvers.
Weiterhin wird vorzugsweise ein thermisch härtendes Vernetzungsmittel verwendet, das das Bindemittel wie im Falle der magnetischen Schicht über die Bindung der funktionellen Gruppen des Bindemittel vernetzt. Die Menge des Vernetzungsmittels beträgt vorzugsweise 15 bis 70 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Bindemittels.
Außerdem kann dasselbe Gleitmittel wie in der magnetischen Schicht auch in der Unterschicht verwendet werden, aber vorzugsweise wird nur der Fettsäureester oder das Gemisch der Fettsäure und des Fettsäureesters mit einem erhöhten Anteil des Fettsäureesters verwendet, da die Fettsäure weniger in die obere magnetische Schicht ausgeschwitzt wird als der Fettsäureester. Die Menge des zur, Unterschicht hinzugefügten Gleitmittels beträgt gewöhnlich 2 bis 18 Gewichtsteile, vorzugsweise 2,5 bis 16 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 2,5 bis 14 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des anorganischen Pulvers. Das Gewichtsverhältnis der Fettsäure zum Fettsäureester, die zur Unterschicht gegeben werden, beträgt vorzugsweise 0 : 100 bis 50 : 40, insbesondere 0 : 100 bis 50 : 50.
Um das Gleitmittel zur Unterschicht zu geben, wird das Gleitmittel vor, während oder nach dem Mischen mit einem Kneter und dergleichen einer Streichmasse für die Unterschicht beigefügt, oder die Lösung des Gleitmittels wird auf die Oberfläche der bereits gebildeten Unterschicht aufgetragen oder durch Sprühbeschichtung aufgebracht.
Als Ruß, der in der Unterschicht verwendet wird, wird vorzugsweise eine Kombination von Ruß mit einer Teilchengröße von 0,01 bis 0,03 μm und Ruß mit einer Teilchengröße von 0,05 bis 0,3 μm verwendet. Der erstere Ruß wird wie im Falle der magnetischen Schicht verwendet, um die Freistellen zurückzuhalten, die das Gleitmittel aufrechterhalten, während der letztere Ruß sowohl die Erhöhung der Filmfestigkeit der Unterschicht als auch die Polstereffekte bewältigt. Die insgesamt zur Unterschicht gegebene Menge des Rußes beträgt vorzugsweise 5 bis 70 Gewichtsteile, insbesondere 15 bis 40 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des anorganischen Pulvers.
Beispiele für den Ruß mit einer Teilchengröße von 0,01 bis 0,03 μm sind "Black Pearls 800", "Mogul-L", "Vulcan XC-72", "Regel 660R" (alle von Cabot erhältlich), "Rauen 1255" und "Conductex SC" (beide von Columbian Carbon erhältlich) usw. Beispiele für den Ruß mit einer Teilchengröße von 0,05 bis 0,3 μm sind "Black Pearls 130" und "Monarch 120" (beide von Cabot erhältlich), "Rauen 450" und "Rauen 410" (beide von Columbian Carbon erhältlich), "Termax Powder N-991" (von Cancarb erhältlich) usw.
Als Lösungsmittel, die zur Herstellung der Anstrichmasse für die Unterschicht oder die Gleitmittellösung bei der Bildung der Unterschicht verwendet werden, können organische Lösungsmittel, wie aromatische Lösungsmittel, Keton-Lösungsmittel, Ester-Lösungsmittel, Alkohole, Hexan, Tetrahydrofuran usw. wie bei der Bildung der magnetischen Schicht verwendet werden.
Die mittlere Dicke der Unterschicht beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 μm, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 μm. Die mittlere Dicke der Unterschicht ist vorzugswei. se 1,1- bis 200mal, besonders bevorzugt 2- bis 50mal, größer als die mittlere Dicke der magnetischen Schicht.
Dabei wird die mittlere Dicke der magnetischen Schicht oder der Unterschicht erhalten, indem man das magnetische Aufzeichnungsmedium mit einem Mikrotour durchschneidet, eine transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme des Querschnitts des durchgeschnittenen Mediums (Vergrößerung: 50000fach) anfertigt, die Dicke der magnetischen Schicht oder der Unterschicht an 10 Punkten mit einem Abstand von 1 cm misst und die fünf gemessenen Werte mittelt.
In der vorliegenden Erfindung kann der nichtmagnetische Träger irgendeiner von denen sein, die herkömmlicherweise in den magnetischen Aufzeichnungsmedien verwendet werden. Spezielle Beispiele für den Träger sind Kunststofffolien mit einer Dicke von 2 bis 100 μm aus Polyestern (z. B. Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat usw.), Polyolefin, Cellulosetriacetat, Polycarbonat, Polysulfon, Polyamiden (z. B. Polyamid, Polyimid, Polyamidimid, Aramid, aromatischem Polyamid usw.) und dergleichen. Von den nichtmagnetischen Trägern wird vorzugsweise die Polyesterfolie oder Polyamidfolie mit der verbesserten Festigkeit in Querrichtung verwendet, die einen Young-Modul von wenigstens 5,0 × 10⁹ N/m², vorzugsweise 6,0 × 10⁹ N/m² bis 22,0 × 10⁹ N/m², in Querrichtung bei einer Dehnung von 0,3% hat, um den Kopfkontakt mit dem Magnetkopf zu verbessern, wenn die Gesamtdicke des Mediums zum Zwecke der hohen Aufzeichnungsdichte reduziert wird.
Vorzugsweise wird ein nichtmagnetischer Träger mit einer unterschiedlichen Oberflächenrauigkeit auf beiden Oberflächen verwendet, wenn auf der Oberfläche des Trägers gegenüber der magnetischen Schicht eine Rückseitenbeschichtung gebildet wird. Der Unterschied in den Oberflächeneigenschaften erleichtert die Steuerung des P-V-Werts der magnetischen Schicht.
Der nichtmagnetische Träger kann eine Harzschicht haben, um die Haftung an der Unterschicht zu verbessern. Beispiele für das Harz der Harzschicht sind Polyesterharze, Polyurethanharze usw. Von diesen sind die Harze mit funktionellen Gruppen wie -COOM, -SO₃M, -OSO₃M, -P=O(OM)₃, -O-P=O(OM)₂ (wobei M ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall oder eine Amingruppe ist) zu bevorzugen, da sie eine gute Haftung auf dem nichtmagnetischen Träger aufweisen und die Haftung an der Unterschicht verbessern. Die Harzschicht kann einanorganisches Pulver, wie Siliciumoxid, enthalten, um ein Blockieren zu verhindern. Die Dicke der Harzschicht beträgt vorzugsweise 0,1 μm oder weniger, insbesondere 0,01 bis 0,08 μm.
Wenn der nichtmagnetische Träger eine große Anisotropie der Schrumpfung hat, die in einer Serviceatmosphäre, insbesondere einer Hochtemperaturatmosphäre, erzeugt wird, verschlechtert sich die Verfolgbarkeit, und somit kommt es häufig zu Nachführfehlern. Daher hat der nichtmagnetische Träger vorzugsweise eine thermische Schrumpfung (bei 105°C, 30 Minuten) von 1,5% oder weniger in Maschinenrichtung und 1,0% oder weniger in Querrichtung, wenn die thermische Schrumpfung gemessen wird, indem man den Träger 30 Minuten lang auf 105°C erhitzt und ihn dann abkühlt. Im Einzelnen wird die thermische Schrumpfung wie folgt gemessen:
Sechs Proben mit jeweils einer Breite von 10 mm und einer Länge von 300 mm werden in Maschinenrichtung oder Querrichtung von dem nichtmagnetischen Träger entnommen und 30 Minuten lang in heißer Luft auf 105°C erhitzt und anschließend abgekühlt. Die Länge jeder Probe wird gemessen, und die thermische Schrumpfung wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
thermische Schrumpfung (%)= [(ursprüngliche Länge – Länge nach der Schrumpfung)/ursprüngliche Länge] × 100
Dann werden die berechneten Werte der thermischen Schrumpfung von sechs Proben Bemittelt.
In den Auftragungsschritten zur Bildung der Unterschicht und der magnetischen Schicht auf dem nichtmagnetischen Träger gemäß der vorliegenden Erfindung können alle herkömmlichen Auftragungsverfahren, wie Tiefdruckbeschichtung, Walzenbeschichtung, Rakelbeschichtung, Extrusionsbeschichtung usw. verwendet werden. Bei dem Auftragungsverfahren für die Unterschicht und die magnetische Schicht kann es sich um das sequentielle Mehrschicht-Auftragungsverfahren, bei dem die magnetische Streichmasse für die magnetische Schicht auf die Unterschicht, die auf den nichtmagnetischen Träger aufgetragen wurde, aufgetragen und getrocknet wird, oder das simultane Mehrschicht-Auftragungsverfahren, bei dem die Unterschicht und die magnetische Schicht gleichzeitig aufgetragen werden, handeln. Im Hinblick auf die Einebnung der dünnen magnetischen Schicht im Laufe der Auftragung wird vorzugsweise das simultane Mehrschicht-Auftragungsverfahren verwendet, bei dem die Streichmasse für die magnetische Schicht aufgetragen wird, während die Unterschicht noch feucht ist. Die vorliegende Erfindung ist beim simultanen Mehrschicht-Auftragungsverfahren besonders effektiv, da beim simultanen Mehrschicht-Auftragungsverfahren, bei dem die magnetische Schicht aufgetragen wird, während die Unterschicht noch feucht ist, die Grenzfläche zwischen der Unterschicht und der magnetischen Schicht gestört ist und die magnetischen Pulverteilchen leicht in die Unterschicht eindringen, so dass sich die Oberflächeneigenschaften der magnetischen Schicht häufig verschlechtern.
Beispiele für solche Beschichtungsverfahren sind ein Verfahren, das das Auftragen der Streichmasse für die Unterschicht durch Tiefdruckbeschichtung, Walzenbeschichtung usw. und das Auftragen der magnetischen Streichmasse mit Hilfe eines Beschichtungskopfs des Extrusionstyps, wobei auf der Unterschicht eine Gegendruckwalze bereitgestellt wird, umfasst, ein Verfahren, das das Auftragen der Streichmasse für die Unterschicht und das Auftragen der magnetischen Streichmasse mit einem Beschichtungskopf des Extrusionstyps, wobei der Kopf gegen die Unterschicht gedrückt wird, während der nichtmagnetische Träger mit einer Gegendruckwalze gestützt wird, umfasst, ein Verfahren, das das Auftragen der Streichmasse für die Unterschicht und der magnetischen Streichmasse mit Hilfe eines integrierten Beschichtungskopfs des Extrusionstyps, der zwei oder mehr Schlitze aufweist, die die Streichmasse der Unterschicht bzw. die magneti sche Streichmasse ausgeben, umfasst, und dergleichen, die in JP-A-48-22605, JP-A-48-98803, JP-A-48-99233, JP-A-61-139929 usw. offenbart sind.
Die magnetischen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Erfindung können auf der Oberfläche des nichtmagnetischen Trägers, die der magnetischen Schicht gegenüberliegt, eine Rückseitenschicht aufweisen. Neben leitfähigem Ruß kann die Rückseitenschicht auch anorganische nichtmagnetische Pulver, die als Schleifmittel bekannt sind, enthalten, um den Reibungskoeffizienten zu senken und die mechanische Festigkeit zu erhöhen. Beispiele für solche nichtmagnetischen Pulver sind α-Fe₂O₃, Fe₃O₄, TiO₂, Graphit, CaO, SiO₂, Cr₂O₃, α-Al₂O₃, SiC, CaCO₃, BaSO₄, ZnO, MgO, Bornitrid, TiC, ZnS, MgCO₃, SnO₃ usw. Falls gewünscht, kann die Rückseitenschicht weiterhin Gleitmittel wie höhere Fettsäuren, Fettsäureester, Silikonöle usw., Dispergiermittel, wie Tenside, und andere Additive enthalten.
Die Bindemittel für die Rückseitenschicht können dieselben sein, wie sie in der magnetischen Schicht verwendet werden. Von diesen ist die Kombination des Celluloseharzes und des Polyurethans zu bevorzugen.
Die verwendete Menge des Bindemittels beträgt vorzugsweise etwa 15 bis 200 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Rußes und des anorganischen nichtmagnetischen Pulvers. Um das Bindemittel zu härten, kann ein Vernetzungsmittel, wie Polyisocyanat, in Kombination mit dem Bindemittel verwendet werden.
Die mittlere Dicke der Rückseitenschicht beträgt nach dem Kalandrieren vorzugsweise etwa 0,3 bis 1,0 μm. Wenn die Dicke der Rückseitenschicht zu groß ist, wird die Gesamtdicke des magnetischen Aufzeichnungsmediums zu groß. Wenn die Dicke der Rückseitenschicht zu klein ist, verschlechtern sich die Oberflächeneigenschaften der Rückseitenschicht durch den Einfluss der Oberflächeneigenschaften des nichtmagnetischen Trägers, so dass die Oberflächenbedingungen der Rückseitenschicht auf die Oberfläche der. magnetischen Schicht übertragen werden und sich dadurch die Eigenschaften in Bezug auf die elektromagnetische Umwandlung usw. verschlechtern können.
Bei der Herstellung der magnetischen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Erfindung wird die Oberfläche der magnetischen Schicht vorzugsweise durch Kalandrieren mit einer Kunststoffwalze oder einer Metallwalze behandelt. Durch das Kalandrieren kann der P-V-Wert der Oberfläche der magnetischen Schicht eingestellt werden. Außerdem kann die Füllrate des magnetischen Pulvers erhöht werden, um die Restmagnetflussdichte zu erhöhen. Die Kalandriertemperatur beträgt vorzugsweise wenigstens 60°C, insbesondere 80 bis 200°C. Der lineare Druck beträgt vorzugsweise wenigstens 115 kN/m, insbesondere 150 bis 400 kN/m, und die Kalandriergeschwindigkeit beträgt vorzugsweise 20 bis 700 m/min. Insbesondere können die obigen Wirkungen verstärkt werden, wenn das Kalandrieren bei einer Temperatur von wenigstens 80°C unter einem linearen Druck von wenigstens 190 kN/m durchgeführt wird.
Bei der Herstellung der magnetischen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Erfindung werden die Medien nach dem obigen Kalandrieren altern gelassen. Das Alternlassen kann die Härtung der beschichteten Folie fördern und die Folienfestigkeit, verbessern. Das Altern wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 70°C oder weniger durchgeführt, denn wenn die Alterungstemperatur zu hoch ist, wird die Wickeleinschnürung der magnetischen Schicht zu groß, so dass die Oberflächenrauigkeit der Rückseitenschicht auf die magnetische Schicht übertragen wird und sich somit die Oberflächeneigenschaften der magnetischen Schicht leicht verschlechtern. Um die Feuchtigkeit einzustellen, wird die Alterung vorzugsweise unter einer Feuchtigkeit von 5 bis 60% relativer Feuchtigkeit durchgeführt.
Weiterhin wird die Oberfläche der magnetischen Schicht nach dem Trocknen vorzugsweise abgeschliffen, um Stäube, die Ausfälle verursachen, von der Oberfläche der magnetischen Schicht und auch die anfälligen Teile der Oberfläche der magnetischen Schicht zu entfernen und um die Oberflächeneigenschaften der magnetischen Schicht einzustellen. Die Schleifbehandlung kann mit einer Rakel oder einer Schleifscheibe durchgeführt werden. Unter dem Gesichtspunkt der Produktivität ist die Behandlung mit der Schleifscheibe zu bevorzugen. Die Behandlung mit der Schleifscheibe ist zum Beispiel in JP-AS-62-150519, JP-A- 62-172532, JPA-A-2-23521 usw. beschrieben. Als Material, das zur Bildung des Schleifteils der Scheibe verwendet wird, seien zum Beispiel Keramiken, Superstahl, Saphir, Diamant und dergleichent genannt. Wenn die Schleifscheibe verwendet wird, beträgt die Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe vorzugsweise ± 200% der Bandlaufgeschwindigkeit (50 bis 300 m/min), und der Wickelwinkel des Bandes um die Scheibe herum beträgt vorzugsweise 10 bis 80 Grad.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht, wobei "Teile" "Gewichtsteile"bedeutet.
Herstellung des magnetischen Pulvers
(Beispiele 1–14 und Vergleichsbeispiele 1–7)
Beispiel 1
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Bor-Pulver I
Eisen(III)nitrat (0,074 mol) und Neodymnitrat (0,002 mol) wurden in Wasser (600 cm³) gelöst. Getrennt davon wurde Natriumhydroxid (0,222 mol) in Wasser (600 cm³) gelöst. Die erstere Lösung der Nitrate wurde zu der letzteren Lösung von Natriumhydroxid gegeben, und es wurde 5 Minuten lang gerührt, wobei man die Hydroxide von Eisen und Neodym erhielt. Die Hydroxide wurden mit Wasser gewaschen und filtriert, um die Hydroxide zu gewinnen. Dann wurden Wasser (30 cm³) und Borsäure (H₃BO₃) (0,5 mol) zu den feuchten Hydroxiden gegeben, um die Hydroxide von Eisen und Neodym in der wässrigen Lösung von Borsäure zu redispergieren, während sie auf 60°C erhitzt wurde. Die Dispersion wurde in einer Wanne ausgebreitet und 4 Stunden lang bei 60°C getrocknet, um Wasser zu entfernen. So wurde ein homogenes Gemisch der Hydroxide von Eisen und Neodym sowie Borsäure erhalten.
Dann wurde das Gemisch zerkleinert und in einen Aluminiumtiegel gegeben und 4 Stunden lang in Luft von 200°C erhitzt, wobei man Neodym-Eisen-Oxid erhielt, an das Bor gebunden war. Bei dieser Reaktion war Borsäure die Quelle für Bor und fungierte auch als Flussmittel, das das Kristallwachstum zur gewünschten Teilchengröße erleichterte, während es ein übermäßiges Sintern der Teilchen verhinderte.
Das erhitzte Material wurde mit Wasser gewaschen, um überschüssiges Bor zu entfernen, wobei man die Neodym-Eisen-Oxid-Teilchen erhielt, an die Bor gebunden war.
Die Oxidteilchen wurden 4 Stunden lang bei 450°C in einem Wasserstoffstrom erhitzt und reduziert, wobei man ein magnetisches Neodym-Eisen-Bor-Pulver erhielt. Das magnetische Pulver wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, während man das Wasserstoffgas darüberleitete. Dann wurde von Wasserstoffgas zu einem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch umgeschaltet, und das magnetische Pulver wurde 8 Stunden lang in dem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch wiederum auf 60°C erhitzt und stabilisiert. Danach wurde das magnetische Pulver an der Luft gewonnen.
Gemäß einer Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver 2,4 Atomprozent Neodym und 9,1 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung: 100000fach) beobachtet. Wie in 1 gezeigt ist, bestand das Pulver aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 25 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 16,6 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 191,8 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 2
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Bor-Pulver II
Ein magnetisches Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Menge des zugegebenen Neodymnitrats von 0,002 mol auf 0,008 mol geändert wurde.
Gemäß der Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver 8,2 Atomprozent Neodym und 8,3 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Trans- missionselektronenmikroskop beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 30 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 15,0 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 219,6 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 3
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Bor-Pulver III
Eisen(III)nitrat (0,140 mol) und Neodymnitrat (0,002 mol) wurden in Wasser (200 cm³) gelöst. Getrennt davon wurde Natriumhydroxid (0,42 mol) in Wasser (200 cm³) gelöst. Die letztere Lösung von Natriumhydroxid wurde zu der ersteren Lösung der Nitrate gegeben, und es wurde 5 Minuten lang gerührt, wobei man die Hydroxide von Eisen und Neodym erhielt. Die Hydroxide wurden mit Wasser gewaschen und filtriert, um die Hydroxide zu gewinnen.
Dann wurden Wasser (150 cm³) und Borsäure (0,1 mol) zu den feuchten Hydroxiden gegeben, um die Hydroxide von Eisen und Neodym in der wässrigen Lösung von Borsäure zu redispergieren. Die Dispersion wurde 2 Stunden lang auf 90°C erhitzt, mit Wasser gewaschen, um überschüssige Borsäure zu entfernen, und 4 Stunden lang bei 60°C getrocknet, wobei man die Borsäure enthaltenden Hydroxide von Eisen und Neodym erhielt.
Die Borsäure enthaltenden Hydroxide von Eisen und Neodym wurden 2 Stunden lang in Luft von 300°C erhitzt und entwässert und dann 4 Stunden lang bei 450°C im Wasserstoffstrom reduziert, wobei man ein magnetisches Neodym-Eisen-Bor-Pulver erhielt. Das magnetische Pulver wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, während man das Wasserstoffgas darüberleitete. Dann wurde von Wasserstoffgas zu einem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch umgeschaltet, und das magnetische Pulver wurde 8 Stunden lang in dem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch wiederum auf 60°C erhitzt und stabilisiert. Danach wurde das magnetische Pulver an der Luft gewonnen.
Gemäß einer Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver 1,3 Atomprozent Neodym und 5,1 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung: 100000fach) beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 15 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 16,1 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 162,3 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 4
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Bor-Pulver IV
Ein magnetisches Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde in derselben Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass die Menge des zugegebenen Neodymnitrats von 0,002 mol auf 0,001 mol geändert wurde.
Gemäß der Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver 0,7 Atomprozent Neodym und 6,3 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 15 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 16,8 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 173,5 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 5
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Bor-Pulver V
Eisen(III)nitrat (0,140 mol) wurde in Wasser (200 cm³) gelöst. Getrennt davon wurde Natriumhydroxid (0,42 mol) in Wasser (200 cm³) gelöst. Die letztere Lösung von Natriumhydroxid wurde zu der ersteren Lösung von Eisennitrat gegeben; und es wurde 5 Minuten lang gerührt, wobei man Eisenhydroxid erhielt. Die Hydroxide wurden mit Wasser gewaschen und filtriert, um das Hydroxid zu gewinnen.
Dann wurden Wasser (150 cm³), Neodymnitrat (0,002 mol) und Borsäure (0,2 mol) zu dem feuchten Hydroxid gegeben, um die Hydroxide von Eisen und Neodym in der wässrigen Lösung von Borsäure und des Neodym-Ions zu redispergieren. Die Dispersion wurde in einer Wanne ausgebreitet und 4 Stunden lang bei 60°C getrocknet, um Wasser zu entfernen. So wurde ein homogenes Gemisch der Hydroxide von Eisen und Neodym sowie Borsäure erhalten.
Dann wurde das Gemisch zerkleinert und in einen Aluminiumtiegel gegeben und 4 Stunden lang in Luft von 200°C erhitzt, wobei man Neodym-Eisen-Oxid erhielt, an das Bor gebunden war. Das erhitzte Material wurde mit Wasser gewaschen, um überschüssiges Bor zu entfernen, wobei man die Neodym-Eisen-Oxid-Teilchen erhielt, an die Bor gebunden war. Die Oxidteilchen wurden 4 Stunden lang bei 450°C in einem Wasserstoffstrom reduziert, wobei man ein magnetisches Neodym-Eisen-Bor-Pulver erhielt.
Das magnetische Pulver wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, während man das Wasserstoffgas darüberleitete. Dann wurde von Wasserstoffgas zu einem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch umgeschaltet, und das magnetische Pulver wurde 8 Stunden lang in dem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch wiederum auf 60°C erhitzt und stabilisiert. Danach wurde das magnetische Pulver an der Luft gewonnen.
Gemäß einer Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver 0,9 Atomprozent Neodym und 7,9 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 30 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 17,7 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 146,4 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 6
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Bor-Pulver VI
Ein magnetisches Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde in derselben Weise wie in Beispiel 5 hergestellt, außer dass die Menge des Neodymnitrats, das zusammen mit Borsäure zugegeben wurde, von 0,002 mol auf 0,005 mol geändert wurde.
Gemäß der Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver 1,6 Atomprozent Neodym und 5,6 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 25 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 16,7 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 157,6 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 7
Herstellung von magnetischem Samarium-Eisen-Bor-Pulver I
Ein magnetisches Pulver wurde hergestellt, wobei Samarium anstelle von Neodym verwendet wurde.
Eisen(III)nitrat (0,140 mol) und Samariumnitrat (0,002 mol) wurden in Wasser (200 cm³) gelöst. Getrennt davon wurde Natriumhydroxid (0,42 mol) in Wasser (200 cm³) gelöst. Die letztere Lösung von Natriumhydroxid wurde zu der ersteren Lösung der Nitrate von Eisen und Samarium gegeben, und es wurde 5 Minuten lang gerührt, wobei man die Hydroxide von Eisen und Samarium erhielt. Die Hydroxide wurden mit Wasser gewaschen und filtriert, um die Hydroxide zu gewinnen. Dann wurden Wasser (150 cm³) und Borsäure (0,1 mol) zu den feuchten Hydroxiden gegeben, um die Hydroxide von Eisen und Samarium in der wässrigen Lösung von Borsäure zu redispergieren. Die Dispersion wurde 2 Stunden lang auf 90 C erhitzt und dann mit Wasser gewaschen, um überschüssige Borsäure zu entfernen. Die gewaschenen Hydroxide wurden 4 Stunden lang bei 60°C getrocknet, wobei man die Borsäure enthaltenden Hydroxide von Eisen und Samarium erhielt.
Die Borsäure enthaltenden Hydroxide von Eisen und Samarium wurden 2 Stunden lang in Luft von 300°C erhitzt und entwässert und dann 4 Stunden lang bei 450°C im Wasserstoffstrom reduziert, wobei man ein magnetisches Samarium-Eisen-Bor-Pulver erhielt. Das magnetische Pulver wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, während man das Wasserstoffgas darüberleitete. Dann wurde von Wasserstoffgas zu einem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch umgeschaltet, und das magnetische Pulver wurde 8 Stunden lang in dem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch wiederum auf 60°C erhitzt und stabilisiert. Danach wurde das magnetische Pulver an der Luft gewonnen.
Gemäß einer Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Samarium-Eisen-Bor-Pulver 1,2 Atomprozent Samarium und 5,6 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung: 100000fach) beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 15 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 16,5 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 156,0 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 8
Herstellung von magnetischem Samarium-Eisen-Bor-Pulver II
Ein magnetisches Samarium-Eisen-Bor-Pulver wurde in derselben Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, außer dass die Menge des zugegebenen Samariumnitrats von 0,002 mol auf 0,001 mol geändert wurde.
Gemäß der Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Samarium-Eisen-Bor-Pulver 0,7 Atomprozent Samarium und 7,1 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Samarium-Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 20 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 17,7 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 164,7 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 9
Herstellung von magnetischem Samarium-Eisen-Bor-Pulver III
Ein magnetisches Pulver wurde hergestellt, wobei Samarium anstelle von Neodym verwendet wurde.
Eisen(III)nitrat (0,140 mol) und Samariumnitrat (0,002 mol) wurden in Wasser (200 cm³) gelöst. Getrennt davon wurde Natriumhydroxid (0,42 mol) in Wasser (200 cm³) gelöst. Die letztere Lösung von Natriumhydroxid wurde zu der ersteren Lösung der Nitrate von Eisen und Samarium gegeben, und es wurde 5 Minuten lang gerührt, wobei man die Hydroxide von Eisen und Samarium erhielt. Die Hydroxide wurden mit Wasser gewaschen und filtriert, um die Hydroxide zu gewinnen. Dann wurden Wasser (50 cm³) und Borsäure (0,5 mol) zu den feuchten Hydroxiden gegeben, um die Hydroxide von Eisen und Samarium in der wässrigen Lösung von Borsäure zu redispergieren. Die Dispersion wurde in der Wanne ausgebreitet und 4 Stunden lang bei 60°C getrocknet, um Wasser zu entfernen. So wurde ein homogenes Gemisch der Hydroxide von Eisen und Samarium sowie Borsäure erhalten.
Dann wurde das Gemisch zerkleinert und in einen Aluminiumtiegel gegeben und 4 Stunden lang in Luft von 200°C erhitzt, wobei man Neodym-Eisen-Oxid erhielt, an das Bor gebunden war. Die Borsäure enthaltenden Hydroxide von Eisen und Samarium wurden 2 Stunden lang in Luft von 300°C erhitzt und entwässert und dann 4 Stunden lang bei 450°C im Wasserstoffstrom reduziert, wobei man ein magnetisches Samarium-Eisen-Bor-Pulver erhielt. Das magnetische Pulver wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, während man das Wasserstoffgas darüberleitete. Dann wurde von Wasserstoffgas zu einem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch umgeschaltet, und das magnetische Pulver wurde 8 Stunden lang in dem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch wiederum auf 60°C erhitzt und stabilisiert. Danach wurde das magnetische Pulver an der Luft gewonnen.
Gemäß einer Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Samarium-Eisen-Bor-Pulver 1,4 Atomprozent Samarium und 9,5 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung: 100000fach) beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 25 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 16,7 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 183,0 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 10
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver I
Eisen(III)nitrat (0,098 mol), Cobalt(II)nitrat (0,042 mol) und Neodymnitrat (0,002 mol) wurden in Wasser (200 cm³) gelöst. Getrennt davon wurde Natriumhydroxid (0,42 mol) in Wasser (200 cm³) gelöst. Die letztere Lösung von Natriumhydroxid wurde zu der ersteren Lösung der Nitrate gegeben, und es wurde 5 Minuten lang gerührt, wobei man die Hydroxide von Eisen, Cobalt und Neodym erhielt. Die Hydroxide wurden mit Wasser gewaschen und filtriert, um die Hydroxide zu gewinnen.
Dann wurden Wasser (150 cm³) und Borsäure (0,1 mol) zu den feuchten Hydroxiden gegeben, um die Hydroxide von Eisen, Cobalt und Neodym in der wässrigen Lösung von Borsäure zu redispergieren. Die Dispersion wurde 2 Stunden lang auf 90°C erhitzt, mit Wasser gewaschen, um überschüssige Borsäure zu entfernen, und dann 4 Stunden lang bei 60°C getrocknet, wobei man die Borsäure enthaltenden Hydroxide von Eisen, Cobalt und Neodym erhielt.
Die Borsäure enthaltenden Hydroxide von Eisen, Cobalt und Neodym wurden 2 Stunden lang in Luft von 300°C erhitzt und entwässert und dann 4 Stunden lang bei 450°C im Wasserstoffstrom reduziert, wobei man ein magnetisches Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver erhielt. Das magnetische Pulver wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, während man das Wasserstoffgas darüberleitete. Dann wurde von Wasserstoffgas zu einem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch umgeschaltet, und das magnetische Pulver wurde 8 Stunden lang in dem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch wiederum auf 60°C erhitzt und stabilisiert. Danach wurde das magnetische Pulver an der Luft gewonnen.
Gemäß einer Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver 1,9 Atomprozent Neodym, 40,1 Atomprozent Cobalt und 7,5 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung: 100000fach) beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 20 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 19,7 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 174,3 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 11
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver II
Ein magnetisches Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver wurde in derselben Weise wie in Beispiel 10 hergestellt, außer dass die Menge des Eisennitrats von 0,098 mol auf 0,126 mol geändert wurde und die Menge des zugegebenen Cobaltnitrats von 0,042 mol auf 0,014 mol geändert wurde.
Gemäß der Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver 1,5 Atomprozent Neodym, 10,8 Atomprozent Cobalt und 6,1 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 25 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 19,3 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 183,0 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 12
Herstellung von magnetischem Samarium-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver I
Ein magnetisches Samarium-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver wurde in derselben Weise wie in Beispiel 10 hergestellt, außer dass Samariumnitrat anstelle von Neodymnitrat verwendet wurde.
Gemäß der Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Samarium-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver 1,8 Atomprozent Samarium, 41,6 Atomprozent Cobalt und 8,0 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 20 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 19,3 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 183,0 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 13
Herstellung von magnetischem Samarium-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver II
Ein magnetisches Samarium-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver wurde in derselben Weise wie in Beispiel 10 hergestellt, außer dass Samariumnitrat anstelle von Neodymnitrat verwendet wurde und die Mengen von Eisennitrat und Cobaltnitrat von 0,098 mol bzw. 0,042 mol auf 0,112 mol bzw. 0,028 mol geändert wurden.
Gemäß der Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Samarium-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver 1,6 Atomprozent Samarium, 26,0 Atomprozent Cobalt und 7,1 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 20 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 18,6 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 169,5 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Beispiel 14
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Cobalt-Nickel-Bor-Pulver I
Ein magnetisches Neodym-Eisen-Cobalt-Nickel-Bor-Pulver wurde in derselben Weise wie in Beispiel 10 hergestellt, außer dass 0,035 mol Cobaltnitrat und 0,007 mol Nickelnitrat anstelle von 0,042 mol Cobaltnitrat verwendet wurden.
Gemäß der Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Samarium-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver 1,8 Atomprozent Neodym, 33,9 Atomprozent Cobalt, 6,8 Atomprozent Nickel und 7,7 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Cobalt-Nickel-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Beispiel 1 aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 20 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 17,5 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 160,8 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Pulver I
Eisen(III)nitrat (0,140 mol) und Neodymnitrat (0,002 mol) wurden in Wasser (200 cm³) gelöst. Getrennt davon wurde Natriumhydroxid (0,42 mol) in Wasser (200 cm³) gelöst. Die letztere Lösung von Natriumhydroxid wurde zu der ersteren Lösung der Nitrate gegeben, und es wurde 5 Minuten lang gerührt, wobei man die Hydroxide von Eisen und Neodym erhielt. Die Hydroxide wurden mit Wasser gewaschen und filtriert, um die Hydroxide zu gewinnen.
Nach 4 Stunden Trocknen bei 60°C wurden die Hydroxide von Eisen und Neodym 2 Stunden lang in Luft von 300°C erhitzt und entwässert und dann 4 Stunden lang bei 450°C im Wasserstoffstrom reduziert, wobei man ein magnetisches Neodym-Eisen-Pulver erhielt. Das magnetische Pulver wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, während man das Wasserstoffgas darüberleitete. Dann wurde von Wasserstoffgas zu einem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch umgeschaltet, und das magnetische Pulver wurde 8 Stunden lang in dem Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemisch wiederum auf 60°C erhitzt und stabilisiert. Danach wurde das magnetische Pulver an der Luft gewonnen.
Dieses Herstellungsverfahren unterscheidet sich von denjenigen der Beispiele dadurch, dass keine Behandlung mit Bor durchgeführt wurde. In dem Zwischen- Produkt oder dem Endprodukt des magnetischen Pulvers war also kein Bor enthalten.
Gemäß einer Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Pulver 1,4 Atomprozent Neodym, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung: 100000fach) beobachtet. Das Pulver bestand aus Teilchen mit unregelmäßigen Formen und einer breiten Teilchengrößeverteilung im Bereich von etwa 50 nm bis mehrere hundert Nanometer und enthielt Teilchen mit einer Teilchengröße von 200 nm oder mehr. So große Teilchen können durch partielles Sintern der Teilchen gebildet werden.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 16,2 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 78,0 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Vergleichsbeispiel 2
Herstellung von magnetischem Neodym-Eisen-Pulver II
Ein magnetisches Neodym-Eisen-Pulver wurde in derselben Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer dass die Menge von Neodymnitrat von 0,002 mol auf 0,005 mol geändert wurde.
Gemäß einer Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Pulver 3,3 Atomprozent Neodym, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Neodym-Eisen-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung 100000fach) beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Vergleichsbeispiel 1 aus Teilchen mit unregelmäßigen Formen und einer breiten Teilchengrößeverteilung und enthielt Teilchen mit einer Teilchengröße von 200 nm oder mehr.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 13,8 μW/g und eine Koerzitivkraft von 83,6 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Vergleichsbeispiel 3
Herstellung von magnetischem Samarium-Eisen-Pulver
Ein magnetisches Samarium-Eisen-Pulver wurde in derselben Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer dass Samariumnitrat anstelle von Neodymnitrat verwendet wurde.
Gemäß einer Röntgenfluoreszenzanalyse enthielt das erhaltene magnetische Samarium-Eisen-Pulver 3,0 Atomprozent Samarium, bezogen. auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Samarium-Eisen-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung 100000fach) beobachtet. Das Pulver bestand wie das magnetische Pulver von Vergleichsbeispiel 1 aus Teilchen mit unregelmäßigen Formen und einer breiten Teilchengrößeverteiiung und enthieit Teilchen mit einer Teilchengröße von 200 nm oder mehr.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 15,3 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 85,9 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Vergleichsbeispiel 4
Herstellung von magnetischem Eisenpulver
Ein magnetisches Eisenpulver wurde in derselben Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer dass kein Neodymnitrat verwendet wurde.
Das erhaltene magnetische Eisenpulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung 100000fach) beobachtet. Anscheinend waren die Teilchen zusammengesintert und hatten unregelmäßige Formen mit einer Teilchengröße im Submikronbereich.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 24,6 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 2,4 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Vergleichsbeispiel 5
Herstellung von magnetischem Eisen-Cobalt-Pulver
Ein magnetisches Eisen-Cobalt-Pulver wurde in derselben Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer dass 0,098 mol Eisennitrat und 0,042 mol Cobaltnitrat anstelle von 0,140 mol Eisennitrat verwendet wurden und kein Neodymnitrat verwendet wurde.
Das erhaltene magnetische Eisen-Cobalt-Pulver enthielt 41,4 Atomprozent Cobalt, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Eisen-Cobalt-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung 100000fach) beobachtet. Anscheinend waren die Teilchen wie bei dem magnetischen Pulver von Vergleichsbeispiel 4 zusammengesintert und hatten unregelmäßige Formen mit einer Teilchengröße im Submikronbereich.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 28,6 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 4,0 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Vergleichsbeispiel 6
Herstellung von magnetischem Eisen-Bor-Pulver
Ein magnetisches Eisen-Bor-Pulver wurde in derselben Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass kein Neodymnitrat verwendet wurde.
Das erhaltene magnetische Eisen-Bor-Pulver enthielt 5,6 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung 100000fach) beobachtet. Das magnetische Pulver bestand aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 40 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 18,2 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 42,9 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Vergleichsbeispiel 7
Herstellung von magnetischem Eisen-Cobalt-Bor-Pulver
Ein magnetisches Eisen-Cobalt-Bor-Pulver wurde in derselben Weise wie in Beispiel 10 hergestellt, außer dass kein Neodymnitrat verwendet wurde.
Das erhaltene magnetische Eisen-Cobalt-Bor-Pulver enthielt 42,0 Atomprozent Cobalt und 6,1 Atomprozent Bor, bezogen auf Eisen.
Das erhaltene magnetische Eisen-Bor-Pulver wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Vergrößerung 100000fach) beobachtet. Das magnetische Pulver bestand aus im Wesentlichen sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen und hatte eine mittlere Teilchengröße von 30 nm.
Das magnetische Pulver hatte eine Sättigungsmagnetisierung von 19,9 μWb/g und eine Koerzitivkraft von 70,0 kA/m, wenn unter Anlegen eines Magnetfelds von 1273,3 kA/m gemessen wurde.
Tabelle 1 fasst die auf Eisen bezogenen Gehalte an Seltenerdelementen, Übergangsmetallen und Bor, die Formen und Größen der Teilchen und die magnetischen Eigenschaften der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten magnetischen Pulver zusammen.
Herstellung von Magnetband
(Beispiele 15–25 und Vergleichsbeispiele 8–13)
Beispiel 15
Die folgenden Komponenten für eine Unterschicht wurden mit einem Kneten geknetet und mit einer Sandmühle in einer Verweilzeit von 60 Minuten dispergiert. Zu dem Gemisch wurde ein Polyisocyanat (6 Teile) gegeben, es wurde gerührt und dann filtriert, wobei man eine Streichmasse für die Unterschicht erhielt.
Getrennt davon wurden die folgenden Komponenten (1) für eine magnetische Streichmasse mit einem Kneten geknetet und mit derselben Mühle in einer Verweilzeit von 45 Minuten dispergiert. Zu diesem Gemisch wurden die Komponenten (2) für die magnetische Streichmasse gegeben, es wurde gerührt und filtriert, wobei man eine magnetische Streichmasse erhielt.
Komponenten der Streichmasse für die Unterschicht
Komponenten der magnetischen Streichmasse (1)
Komponenten der magnetischen Streichmasse (2)
Die Streichmasse für die Unterschicht wurde auf eine Polyethylenterephthalatfolie (Grad der thermischen Schrumpfung 0,8% bzw. 0,6% in Maschinen- bzw. Querrichtung nach 30 Minuten Erhitzen auf 105°C) als nichtmagnetischer Träger aufgetragen, so dass eine Unterschicht mit einer Dicke von 2 μm nach dem Trocknen und Kalandrieren entstand. Auf die Unterschicht wurde die magnetische Streichmasse aufgetragen, während ein Magnetfeld von 0,3 T entlang der Maschinenrichtung angelegt wurde, so dass die magnetische Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren eine Dicke von 0,12 μm hatte, und dann wurde getrocknet.
Dann wurde auf die Oberfläche des nichtmagnetischen Trägers, die der Oberfläche, auf der die Unterschicht und die magnetische Schicht gebildet wurden, gegenüberlag, eine Streichmasse für die Rückseitenschicht aufgetragen, so dass die Rückseitenschicht nach dem Trocknen und Kalandrieren eine Dicke von 0,7 μm hatte, und dann wurde getrocknet. Die Streichmasse für die Rückseitenschicht wurde hergestellt, indem man die folgenden Komponenten mit einer Sandmühle in einer Verweilzeit von 45 Minuten dispergierte, ein Polyisocyanat (8,5 Teile) zu dem Gemisch gab und das Gemisch dann rührte und filtrierte.
Komponenten der Streichmasse für die Rückseitenschicht
Die hergestellte magnetische Bahn wurde mit fünfstufigem Kalandrieren (bei 70°C unter einem linearen Druck von 147 kN/m) geglättet und oberflächenbehandelt und 48 Stunden lang bei 60°C und 40% relativer Feuchtigkeit altern gelassen, wobei man die Bahn um einen Bahnkern wickelte. Dann wurde die Bahn in einer Breite von 3,8 mm zerschnitten, und die Oberfläche der magnetischen Schicht des erhaltenen Bandes wurde mit einer Keramikscheibe (mit einer Rotationsgeschwindigkeit von +150% und einem Wickelwinkel von 30 Grad) abgeschliffen, während sich das Band mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min bewegte. So wurde ein Magnetband mit einer Länge von 125 m erhalten. Das Magnetband wurde in einer Cassette installiert und als Band für einen Computer verwendet.
Beispiel 16
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,28 μm geändert wurde.
Beispiel 17
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,09 μm geändert wurde.
Beispiel 18
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass das magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver von Beispiel 3 (Koerzitivkraft: 162,3 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 16,1 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 15 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) als magnetisches Pulver verwendet wurde und die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,18 μm geändert wurde.
Beispiel 19
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 18 hergestellt, außer dass die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,11 μm geändert wurde.
Beispiel 20
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 18 hergestellt, außer dass die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,07 μm geändert wurde.
Beispiel 21
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass das magnetische Samarium-Eisen-Bor-Pulver von Beispiel 7 (Koerzitivkraft: 156,0 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 16,5 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 15 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) als magnetisches Pulver verwendet wurde und die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,12 μm geändert wurde.
Beispiel 22
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass das magnetische Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver von Beispiel 10 (Koerzitivkraft: 174,3 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 19,7 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 20 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) als magnetisches Pulver verwendet wurde und die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,11 μm geändert wurde.
Beispiel 23
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass dieselbe Unterschicht wie in Beispiel 15 gebildet wurde und dann die magnetische Streichmasse von Beispiel 18 (magnetisches Pulver: Neodym-Eisen-Bor-Typ, Koerzitivkraft: 162,3 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 16,1 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 15 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) ohne die Orientierung mit dem Magnetfeld auf die Unterschicht aufgetragen wurde, so dass die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren 0,12 μm betrug.
In den Beispielen 15 und 18 wurde die aufgetragene magnetische Streichmasse einer Orientierungsbehandlung in Maschinenrichtung mit dem Magnetfeld unterzogen, um eine hohe Rechteckigkeit in Maschinenrichtung zu erreichen, während in Beispiel 23 keine Orientierungsbehandlung mit dem Magnetfeld durchgeführt wurde, so dass derselbe Wert der Rechteckigkeit in allen Richtungen einschließlich der Maschinen- und der senkrechten Richtung erreicht werden konnte.
Da die herkömmlichen magnetischen Pulverteilchen eine azikuläre Form haben, sind sie ohne die Orientierungsbehandlung mit dem Magnetfeld im Allgemeinen bis zu einem gewissen Grad in der Maschinenrichtung orientiert. Da die magnetischen Pulverteilchen der vorliegenden Erfindung jedoch eine sphärische oder ellipsoidale Form haben, werden sie weniger stark von der mechanischen Orientierung beeinflusst, und daher kann derselbe Wert der Rechteckigkeit leicht in allen Richtungen erreicht werden.
Beispiel 24
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass dieselbe Unterschicht wie in Beispiel 15 gebildet wurde und dann die magnetische Streichmasse von Beispiel 18 (magnetisches Pulver: Neodym-Eisen-Bor-Typ, Koerzitivkraft: 162,3 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 16,1 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 15 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) auf die Unterschicht aufgetragen wurde, während ein Magnetfeld von 0,3 T in der Richtung senkrecht zur aufgetragenen Schicht der magnetischen Streichmasse angelegt wurde, so dass die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren 0,15 μm betrug.
In den Beispielen 15 und 18 wurde die aufgetragene magnetische Streichmasse einer Orientierungsbehandlung in Maschinenrichtung mit dem Magnetfeld unterzogen, um eine hohe Rechteckigkeit in Maschinenrichtung zu erreichen, während das Magnetfeld in Beispiel 24 in der Richtung senkrecht zur magnetischen Schicht angelegt wurde, so dass die hohe Rechteckigkeit in der Richtung senkrecht zur magnetischen Schicht erreicht werden konnte.
Da die herkömmlichen magnetischen Pulverteilchen eine azikuläre Form haben, sind sie im Allgemeinen auf der Oberfläche der Unterschicht in der Richtung senkrecht zur Unterschicht ausgerichtet, wenn das Magnetfeld in der Richtung senkrecht zu der Schicht angelegt wird. Infolgedessen ist die Oberfläche der magnetischen Schicht stark verschlechtert. Da die magnetischen Pulverteilchen der vorliegenden Erfindung jedoch eine sphärische oder ellipsoidale Form haben, haben sie im Wesentlichen keine Formanisotropie, und daher haben die hergestellten Aufzeichnungsmedien Oberflächeneigenschaften, die mit den in Maschinenrichtung orientierten magnetischen Medien vergleichbar sind, auch wenn die magnetischen Pulverteilchen in der Richtung senkrecht zur Unterschicht orientiert werden.
Beispiel 25
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass keine Unterschicht gebildet wurde und die magnetische Streichmasse von Beispiel 18 (magnetisches Pulver: Neodym-Eisen-Bor-Typ, Koerzitivkraft: 162,3 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 16,1 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 15 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) direkt auf die Trägerfolie aufgetragen wurde, während ein Magnetfeld von 0,3 T in der Maschinenrichtung angelegt wurde, so dass die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren 0,51 μm betrug.
Veraleichsbeispiel 8
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass ein azikuläres magnetisches Pulver aus einer Eisen-Cobalt-Legierung (Co: 24,6 Atomprozent, bezogen auf Eisen; Koerzitivkraft: 189,4 kA/m; Sättigungs magnetisierung: 18,3 μWb/g; mittlere Länge der Hauptachse: 150 nm; azikuläres Verhältnis: 5) als magnetisches Pulver in der magnetischen Streichmasse verwendet wurde und die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,50 μm geändert wurde.
Vergleichsbeispiel 9
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Vergleichsbeispiel 8 hergestellt, außer dass die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,35 μm geändert wurde.
Vergleichsbeispiel 10
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Vergleichsbeispiel 8 hergestellt, außer dass die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,20 μm geändert wurde.
Vergleichsbeispiel 11
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass das magnetische Neodym-Eisen-Pulver von Vergleichsbeispiel 1 (Koerzitivkraft: 78,0 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 16,2 μWb/g; mittlere Teilchengröße: > 50 nm) als magnetisches Pulver in der magnetischen Streichmasse verwendet wurde und die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,28 μm geändert wurde.
Vergleichsbeispiel 12
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass das magnetische Eisen-Cobalt-Bor-Pulver von Vergleichsbeispiel 7 (Koerzitivkraft: 70,0 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 19,9 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 30 nm) als magnetisches Pulver in der magnetischen Streichmasse verwendet wurde und die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren auf 0,16 μm geändert wurde.
Vergleichsbeisaiel 13
Ein Magnetband wurde in derselben Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, außer dass ein azikuläres magnetisches Pulver aus einer Eisen-Cobalt-Legierung (Co: 24,6 Atomprozent, bezogen auf Eisen; Koerzitivkraft: 189,4 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 18,3 μWb/g; mittlere Länge der Hauptachse: 150 nm; azikuläres Verhältnis: 5) als magnetisches Pulver in der magnetischen Streichmasse verwendet wurde, keine Unterschicht bereitgestellt wurde und die magnetische Streichmasse direkt auf die Trägerfolie aufgetragen wurde, während ein Magnetfeld von 0,3 T in der Richtung senkrecht zur aufgetragenen Schicht der magnetischen Streichmasse angelegt wurde, so dass die Dicke der magnetischen Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren 0,58 μm betrug, und dann wurde getrocknet.
Bei den Magnetbändern, die in den Beispielen 15–25 und in den Vergleichsbeispielen 8–13 hergestellt wurden, wurden die Koerzitivkraft (Hc), die Sättigungsmagnetflussdichte (Bm), die Rechteckigkeit (Br/Bm) und die anisotrope Magnetfeldverteilung (Ha) als magnetische Eigenschaften gemessen.
Die anisotrope Magnetfeldverteilung wurde durch einen Wert ausgedrückt, der durch Dividieren der Magnetfeldstärke, die der Halbwertsbreite einer Differentialkurve im zweiten Quadranten der Hysteresekurve (Entmagnetisierungskurve) des Bandes entspricht, durch die Koerzitivkraft des Bandes erhalten wurde. Das heißt, wenn die Verteilung der Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers schmaler oder die Dispersion und Orientierung des magnetischen Pulvers in dem Band besser ist, ist Ha kleiner. Wenn die Koerzitivkraft dieselbe ist, führt ein kleineres Ha zu besseren Aufzeichnungseigenschaften, insbesondere im kurzen Wellenlängenbereich.
Als eine der Eigenschaften in Bezug auf die elektromagnetische Umwandlung wurde die Blockfehlerrate (BER) gemessen, indem man statistische Datensignale einer kürzesten Aufzeichnungswellenlänge von 0,33 μm mit einem DDS-Laufwerk (C1554A, hergestellt von Hewlett-Packard) aufzeichnete und die Blockfehlerrate mit einer Blockfehlermessapparatur maß.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammen mit der Dicke der magnetischen Schicht jedes Magnetbandes zusammengefasst.
Aus den Ergebnissen in Tabelle 2 geht hervor, dass die Magnetbänder der Beispiele eine kleinere anisotrope Magnetfeldverteilung haben als diejenigen der Vergleichsbeispiele und dass infolgedessen die Blockfehlerrate, die eine der Eigenschaften in Bezug auf die elektromagnetische Umwandlung ist, klein ist und daher die Zuverlässigkeit der Magnetbänder gut ist. Diese Ergebnisse können auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass die in den Beispielen verwendeten magnetischen Seltenerdelement-Eisen-Bor-Pulver eine hohe Koerzitivkraft, die auf der uniaxialen kristallinen magnetischen Anisotropie beruht, haben, obwohl ihre Teilchenform Kugel bis Ellipsoid ist, die magnetischen Pulver eine hohe Sättigungsmagnetisierung haben, obwohl ihre Teilchen sehr fein sind, und weiterhin eine hohe Füllrate haben.
Gemäß den obigen Ergebnissen erkennt man, dass die magnetischen Aufzeichnungsmedien, die die magnetischen Seltenerdelement-Eisen-Bor-Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen, anscheinend bessere Aufzeichnungseigenschaften haben als diejenigen, die das herkömmliche azikuläre magnetische Pulver umfassen, wenn sie dieselbe Dicke der magnetischen Schichten haben, und dass diese Wirkung verstärkt wird, wenn die Dicke der magnetischen Schicht auf 0,3 μm oder weniger gesenkt wird. Insbesondere wenn die Dicke der magnetischen Schicht sehr klein gemacht wird, zum Beispiel 0,09 μm (Beispiel 17) oder 0,07 μm (Beispiel 20), werden die Eigenschaften kaum schlechter, und die geringe Blockfehlerrate wird aufrechterhalten. Dementsprechend sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die magnetischen Aufzeichnungsmedien, die das magnetische Seltenerdelement-Eisen-Bor-Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen, ihre Eigenschaften insbesondere dann manifestieren können, wenn die Dicke der, magnetischen Schicht 0,3 μm oder weniger beträgt. Eine solche Wirkung kann auf der speziellen Teilchenform und -größe des magnetischen Pulvers der vorliegenden Erfindung beruhen.
Das Magnetband, das unter Verwendung des magnetischen Pulvers der vorliegenden Erfindung ohne die Orientierung im Magnetfeld hergestellt wurde (Beispiel 23), und eines, das unter Verwendung des magnetischen Pulvers der vorliegenden Erfindung mit Orientierung in senkrechter Richtung hergestellt wurde (Beispiel 24), haben eine geringere Blockfehlerrate als die magnetischen Bänder, bei denen die magnetischen Pulverteilchen in Maschinenrichtung orientiert waren. Ein solches Ergebnis hängt von der zu messenden Aufzeichnungsdichte, den Formen der Medien usw. ab. Zum Beispiel weisen die magnetischen Bänder der Beispiele 23 und 24 ausgezeichnete Eigenschaften im Bereich der hohen Aufzeichnungsdichte auf, oder in Form einer Platte. Auf jeden Fall ist erkennbar, dass das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit der Orientierung oder der Richtung der Orientierung des Magnetfelds bessere Eigenschaften aufweist als das herkömmliche azikuläre magnetische Pulver.
Von den Magnetbändern der Vergleichsbeispiele 8–10, die das azikuläre Magnetische Pulver umfassen, hatte das Magnetband mit einer Dicke der magnetischen Schicht von weniger als 0,3 μm (Vergleichsbeispiel 10) eine kleinere Blockfehlerrate als eines mit einer Dicke der magnetischen Schicht von über 0,3 μm (Vergleichsbeispiel 9). Der Grund dafür ist, dass das azikuläre magnetische Pulver die Verteilung aufweist, wenn es in der magnetischen Schicht dispergiert wird, und einige magnetische Pulverteilchen aus der Oberfläche der magnetischen Schicht herausragen können und die Oberflächenglätte der magnetischen Schicht dadurch gestört wird. Dieses Problem ist für das azikuläre magnetische Pulver fatal. Andererseits hatte das Magnetband mit dein azikulären magnetischen Pulver und einer Dicke der magnetischen Schicht von etwa 0,3 μm (Vergleichsbeispiel 9) eine ziemlich gute Blockfehlerrate, hatte jedoch schlechtere Eigenschaften als die Magnetbänder von Beispielen mit einer Dicke der magnetischen Schicht von 0,3 μm oder weniger. Dieses Ergebnis ist den longitudinalen Aufzeichnungsmedien eigentümlich, da die verschiedenen Typen von Entmagnetisierung auftreten, wenn die Dicke der magnetischen Schicht zunimmt. Weiterhin hatten das Magnetband mit dem azikulären magnetischen Pulver und .einer großen Dicke der magnetischen Schicht von 0,5 μm (Vergleichsbeispiel 8) und das Magnetband, das keine Unterschicht umfasste und eine große Dicke der magnetischen Schicht aufwies (Vergleichsbeispiel 13), viel schlechtere Eigenschaften als das Magnetband mit einer Dicke der magnetischen Schicht von 0,35 μm (Vergleichsbeispiel 9).
Das Magnetband mit dem nicht-azikulären magnetischen Neodym-Eisen-Pulver (Vergleichsbeispiel 11) hatte nicht nur eine geringe Koerzitivkraft, sondern auch schlechte Frequenzeigenschaften und eine hohe Blockfehlerrate, da das magnetische Pulver eine breite Teilchengrößeverteilung hatte.
Das Magnetband mit dem magnetischen Eisen-Cobalt-Bor-Pulver, das dieselbe Teilchenform wie das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung aufwies (Vergleichsbeispiel 12), hatte bei einer geringen Aufzeichnungsdichte eine gute Blockfehlerrate, hatte aber bei einer hohen Aufzeichnungsdichte eine schlechtere Blockfehlerrate als die Magnetbänder der Beispiele.
(Beispiele 26–30 und Vergleichsbeispiel 14)
Beispiel 26
Die folgenden Komponenten für eine Unterschicht wurden mit einem Kneten geknetet und mit einer Sandmühle in einer Verweilzeit von 50 Minuten dispergiert. Zu dem Gemisch wurde ein Polyisocyanat (6 Teile) gegeben, es wurde gerührt und dann filtriert, wobei man eine Streichmasse für die Unterschicht erhielt.
Getrennt davon wurden die folgenden Komponenten für eine magnetische Streichmasse mit einem Kneten geknetet und mit einer Sandmühle in einer Verweilzeit von 45 Minuten dispergiert, wobei man eine magnetische Streichmasse erhielt.
Komponenten der Streichmasse für die Unterschicht
Komponenten der magnetischen Streichmasse
Eine magnetische Streichmasse wurde in derselben Weise wie In Beispiel 15 hergestellt, außer dass das in Beispiel 4 hergestellte magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver (Nd: 0,7 Atom-%, B: 6,3 Atom-%, bezogen auf Eisen; Koerzitivkraft: 173,5 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 16,8 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 15 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) anstelle des in Beispiel 5 verwendeten magnetischen Neodym-Eisen-Bor-Pulvers verwendet wurde.
Die Streichmasse für die Unterschicht wurde auf eine Polyamidfolie mit einer Dicke von 4 μm als nichtmagnetischer Träger aufgetragen, so dass eine Unterschicht mit einer Dicke von 2 μm nach dem Trocknen und Kalandrieren entstand. Auf die noch feuchte Unterschicht wurde die magnetische Streichmasse aufgetragen, während ein Magnetfeld von 0,3 T entlang der Maschinenrichtung angelegt wurde, so dass die magnetische Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren eine Dicke von 0,20 μm hatte, und dann wurde getrocknet.
Dann wurde auf die Oberfläche des nichtmagnetischen Trägers, die der Oberfläche, auf der die Unterschicht und die magnetische Schicht gebildet wurden, gegenüberlag, eine Streichmasse für die Rückseitenschicht in derselben Weise wie in Beispiel 15 aufgetragen, so dass die Rückseitenschicht nach dem Trocknen und Kalandrieren eine Dicke von 0,7 μm hatte, und dann wurde getrocknet.
Die hergestellte magnetische Bahn wurde mit fünfstufigem Kalandrieren (bei 70°C unter einem linearen Druck von 147 kN/m) geglättet und oberflächenbehandelt und 48 Stunden lang bei 60°C und 40% relativer Feuchtigkeit altern gelassen, wobei man die Bahn um einen Bahnkern wickelte. Dann wurde die Bahn in einer Breite von 3,8 mm zerschnitten, und die Oberfläche der magnetischen Schicht des erhaltenen Bandes wurde mit einer Keramikscheibe (mit einer Rotationsgeschwindigkeit von +120% und einem Wickelwinkel von 30 Grad) abgeschliffen, während sich das Band mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min bewegte. So wurde ein Magnetband mit einer Länge von 125 m erhalten. Das Magnetband wurde in einer Cassette installiert und als Band für einen Computer verwendet.
Beispiel 27
Ein Magnetband für einen Computer wurde in derselben Weise wie in Beispiel 26 hergestellt, außer dass eine magnetische Bahn hergestellt wurde, wobei das in Beispiel 5 hergestellte magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver (Nd: 0,9 Atom-%, B: 7,9 Atom-%, bezogen auf Eisen; Koerzitivkraft: 146,4 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 17,7 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 30 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) als magnetisches Pulver verwendet wurde und. die Verweilzeit auf 30 Minuten geändert wurde, und die hergestellte magnetische Bahn wurde mit fünfstufigem Kalandrieren (bei 80°C unter einem linearen Druck von 118 kN/m) geglättet und poliert.
Beispiel 28
Ein Magnetband für einen Computer wurde in derselben Weise wie in Beispiel 26 hergestellt, außer dass 65 Teile Titanoxidpulver (mittlere Teilchengröße: 0,08 μm) als anorganisches Pulver in der Unterschicht anstelle von 65 Teilen α-Eisenoxid (mittlere Hauptachsenlänge: 0,14 μm, mittleres azikuläres Verhältnis: 7) verwendet wurden und die Verweilzeit bei der Herstellung der Streichmasse für die Unterschicht auf 60 Minuten geändert wurde, und die hergestellte magnetische Bahn wurde mit fünfstufigem Kalandrieren (bei 80°C unter einem linearen Druck von 245 kN/m) geglättet und poliert.
Beispiel 29
Ein Magnetband für einen Computer wurde in derselben Weise wie in Beispiel 26 hergestellt, außer dass das in Beispiel 12 hergestellte magnetische Samarium-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver (Sm: 1,8 Atom-%, Co: 41,6 Atom-%; B: 8,0 Atom-%, bezogen auf Eisen; Koerzitivkraft: 198,9 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 19,4 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 20 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) als magnetisches Pulver verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 14
Ein Magnetband für einen Computer wurde in derselben Weise wie in Beispiel 26 hergestellt, außer dass ein azikuläres magnetisches Neodym-Eisen-Bor-Pulver (Nd: 5,2 Atom-%, B: 20,0 Atom-%, bezogen auf Eisen; Koerzitivkraft: 163,1 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 16,3 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 100 nm; Teilchenform: azikulär, Aspektverhältnis: 5) als magnetisches Pulver verwendet wurde und die Verweilzeit auf 30 Minuten geändert wurde.
Das obige azikuläre magnetische Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurde hergestellt, indem man gemäß dem in den Beispielen erläuterten Verfahren zur Herstellung des magnetischen Pulvers der vorliegenden Erfindung azikuläre Goethit-Teilchen (α-FeOOH) in der wässrigen Lösung eines Neodymsalzes dispergierte, in der Lösung eines Alkali Neodymhydroxid auf den Oberflächen der Goethit-Teilchen abschied, die Neodymhydroxid tragenden Goethit-Teilchen mit Bor behandelte und das Zwischenprodukt in einer Wasserstoffgasatmosphäre reduzierte.
Die in den folgenden Vergleichsbeispielen verwendeten azikulären magnetischen Neodym-Eisen-Bor-Pulver wurden nach demselben Verfahren wie oben hergestellt, außer dass die Mengen des azikulären Goethits als Ausgangsmaterial, des Seltenerdelements und des Bors geändert wurden.
Die P-V-Werte auf den Oberflächen der magnetischen Schicht der in den Beispielen 26–29 und in Vergleichsbeispiel 14 hergestellten Magnetbänder für den Computer wurden unter Verwendung des dreidimensionalen Oberflächenrauigkeitsmessers des Typs optische Interterenz (TOPO-3D) gemessen.
Als Ausgabesignal der Magnetbänder mit kurzer Wellenlänge wurde der Peak-zu-Peak-Wert des Ausgabesignals von einem Wiedergabeverstärker bei der kürzesten Aufzeichnungswellenlänge 0,49 μm mit einem Oszilloskop unter Verwendung desselben Laufwerks wie in Beispiel 15 gemessen. Die gemessenen Werte werden in relativen Werten zu dem Wert des Magnetbandes von Beispiel 14 (100%) ausgedrückt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammen mit den Eigenschaften der Magnetbänder gezeigt.
Tabelle 3
Wie man aus den Ergebnissen der Beispiele 26 bis 29 erkennt, wird das gute Ausgabesignal selbst im Falle der Aufzeichnung mit kurzer Wellenlänge erreicht, wenn die magnetischen Pulver der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und die P-V-Werte, die mit dem dreidimensionalen Oberflächenrauigkeitsmesser des Typs optische Interferenz gemessen werden, betragen 50 nm oder weniger. Im Falle des in Vergleichsbeispiel 14 hergestellten Magnetbandes, das dieselbe Dicke der magnetischen Schicht hatte und ein magnetisches Neodym-Eisen-Bor-Pulver mit derselben Koerzitivkraft wie in den Beispielen verwendete, werden die magnetischen Pulverteilchen dagegen im Dispersionsverfahren leicht agglomeriert, und die magnetischen Pulverteilchen dringen im Orientierungsschritt in die Unterschicht ein, so dass die Oberfläche der magnetischen Schicht aufgeraut wird. So verschlechtert sich die Oberflächenglätte, und das Ausgabesignal nimmt ab.
Wenn, gemäß der vorliegenden Erfindung eine dünne magnetische Schicht mit einer Dicke von 0,3 μm oder weniger gebildet wird, kann die Verschlechterung der Oberflächenglätte der magnetischen Schicht, was das Problem des herkömmlichen azikulären magnetischen Pulvers ist, unterdrückt werden, und die Eigenschaften des hohen Ausgabesignals können mit dem Aufnahmesystem unter Verwendung der kürzesten Aufzeichnungswellenlänge von 1,0 μm oder weniger erreicht werden.
(Beispiele 30–32 und Vergleichsbeispiel 15)
Beispiel 30
Die folgenden Komponenten für eine Unterschicht wurden mit einem Kneten geknetet und mit einer Sandmühle in einer Verweilzeit von 60 Minuten dispergiert. Zu dem Gemisch wurde ein Polyisocyanat (6 Teile) gegeben, es wurde gerührt und dann filtriert, wobei man eine Streichmasse für die Unterschicht erhielt.
Getrennt davon wurden die folgenden Komponenten für eine magnetische Streichmasse mit einem Kneten geknetet und mit einer Sandmühle in einer Verweilzeit von 50 Minuten dispergiert, wobei man eine magnetische Streichmasse erhielt.
Komponenten der Streichmasse für die Unterschicht
Komponenten der mactnetischen Streichmasse (3)
Komponenten der magnetischen Streichmasse (4)
Die Streichmasse für die Unterschicht wurde auf eine Polyamidfolie (Young-Modul in Querrichtung (0,3% Dehnung): 15,7 × 10⁹ N/m²) als nichtmagnetischer Träger aufgetragen, so dass eine Unterschicht mit einer Dicke von 2 μm nach dem Trocknen und Kalandrieren entstand. Auf die Unterschicht wurde die magnetische Streichmasse aufgetragen, während ein Magnetfeld von 0,3 T entlang der Maschinenrichtung angelegt wurde, so dass die magnetische Schicht nach dem Trocknen und Kalandrieren eine Dicke von 0,15 μm hatte, und dann wurde getrocknet.
Dann wurde auf die Oberfläche des nichtmagnetischen Trägers, die der Oberfläche, auf der die Unterschicht und die magnetische Schicht gebildet wurden, gegenüberlag, eine Streichmasse für die Rückseitenschicht in derselben Weise wie in Beispiel 15 aufgetragen, so dass die Rückseitenschicht nach dem Trocknen und Kalandrieren eine Dicke von 0,7 μm hatte, und es wurde getrocknet.
Die hergestellte magnetische Bahn wurde mit fünfstufigem Kalandrieren (bei 80°C unter einem linearen Druck von 147 kN/m) geglättet und oberflächenbehandelt und 48 Stunden lang bei 60°C und 40% relativer Feuchtigkeit altern gelassen, wobei man die Bahn um einen Bahnkern wickelte. Dann wurde die Bahn in einer Breite von 3,8 mm zerschnitten, und die Oberfläche der magnetischen Schicht des erhaltenen Bandes wurde mit einer Keramikscheibe (mit einer Rotationsgeschwindigkeit von +150% und einem Wickelwinkel von 30 Grad) abgeschliffen, während sich das Band mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min bewegte. 5o wurde ein Magnetband mit einer Länge von 125 m erhalten. Das Magnetband wurde in einer Cassette installiert und als Band für einen Computer verwendet.
Beispiel 31
Ein Magnetband für einen Computer wurde in derselben Weise wie in Beispiel 30 hergestellt, außer dass das in Beispiel 11 hergestellte magnetische Neodym-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver (Nd: 1,5 Atom-%, Co: 10,8 Atom-%, B: 6,1 Atom-%, bezogen auf Eisen; Koerzitivkraft: 173,5 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 18,0 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 15 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) als magnetisches Pulver verwendet wurde und die Mengen des Vinylchlorid-Hydroxypropylacrylat-Copolymers und des Polyesterpolyurethanharzes auf 10 Teile bzw. 4 Teile geändert wurden.
Beispiel 32
Ein Magnetband für einen Computer wurde in derselben Weise wie in Beispiel 30 hergestellt, außer dass das in Beispiel 13 hergestellte magnetische Samarium-Eisen-Cobalt-Bor-Pulver (Sm: 1,6 Atom-%, Co: 26,0 Atom-%, B: 7,1 Atom-%, bezogen auf Eisen; Koerzitivkraft: 169,5 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 18,6 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 20 nm; Teilchenform: Kugel bis Ellipsoid) als magnetisches Pulver verwendet wurde, die Mengen des Vinylchlorid-Hydroxypropylacrylat-Copolymers und des Polyesterpolyurethanharzes auf 5 Teile bzw. 10 Teile geändert wurden und eine Polyamidfolie (Young-Modul in Querrichtung (0,3% Dehnung): 13,7 × 10⁹ N/m²) als nichtmagnetischer Träger verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 15
Ein Magnetband für einen Computer wurde in derselben Weise wie in Beispiel 30 hergestellt, außer dass ein azikuläres magnetisches Neodym-Eisen-Bor-Pulver (Nd: 10,5 Atom-%, B: 25,0 Atom-%, bezogen auf Eisen; Koerzitivkraft: 155,2 kA/m; Sättigungsmagnetisierung: 16,3 μWb/g; mittlere Teilchengröße: 250 nm; Teilchenform: azikulär; Aspektverhältnis: 8) als magnetisches Pulver verwendet wurde, die Mengen des Vinylchlorid-Hydroxypropylacrylat-Copolymers und des Polyesterpolyurethanharzes auf 15 Teile bzw. 2 Teile geändert wurden und eine Polyesterfolie (Young-Modul in Querrichtung (0,3% Dehnung): 4,4 × 10⁹ N/m²) als nichtmagnetischer Träger verwendet wurde.
Die Young-Module bei 0,3% Dehnung in Maschinenrichtung (Y_MD) und Querrichtung (Y_TD) der in den Beispielen 30–32 und in Vergleichsbeispiel 15 hergestellten Magnetbänder für den Computer wurden mit Hilfe eines Zugtesters bei 25°C und 60% relativer Feuchtigkeit bei einer Streckgeschwindigkeit von 10%/min gemessen, und das Verhältnis Y_TD zu Y_MD wurde berechnet.
Der schlechte Kopfkontakt des Magnetbandes gegen den Magnetkopf führt wegen des Vormagnetisierungskontakts zu der schlechten Hüllkurve, so dass die Fluktuation des Ausgabesignals zunimmt. Der Kopfkontakt wurde also bewertet, indem man das maximale Ausgabesignal (A) und das minimale Ausgabesignal (B) in einer Spur unter Verwendung desselben Laufwerks wie in Beispiel 15 maß und das Ausgabeverhältnis (A-B)/[(A+B)/2] berechnete.
Das Ergebnis ist in Tabelle 4 zusammen mit den Eigenschaften der Magnetbänder gezeigt.
Tabelle 4
Aus den Ergebnissen der Beispiele 30–32 erkennt man, dass die Magnetbänder der vorliegenden Erfindung einen besseren Kopfkontakt haben als das Magnetband, das das herkömmliche magnetische Pulver umfasst, wenn die ersteren Magnetbänder das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung umfassen, und das Verhältnis des Young-Moduls in Querrichtung zu dem in Maschinenrichtung (Y_TD/Y_MD) liegt im Bereich zwischen 1,0 und 1, das heißt, der Young-Modul in Querrichtung ist erhöht. Da das Magnetband von Vergleichsbeispiel 15 dagegen das magnetische Pulver mit der azikulären Form und der großen Teilchengröße umfasst, lassen sich die magnetischen Pulverteilchen leicht in Maschinenrichtung ausrichten, so dass die Festigkeit in Querrichtung geringer ist als in Maschinenrichtung und somit der Gleitkontakt gegen den Magnetkopf lokalisiert wird. Dementsprechend ist der Kopfkontakt merklich verschlechtert. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Festigkeit in Querrichtung in Bezug auf die Maschinenrichtung im Vergleich zu dem herkömmlichen azikulären magnetischen Pulver erhöht werden, und somit kann ein guter Kopfkontakt erreicht werden.
Auswirkungen der Erfindung
Wie oben beschrieben, realisiert die vorliegende Erfindung den Durchbruch der magnetischen Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps, indem sie zum ersten Mal die praktische Verwendung einer sehr dünnen magnetischen Schicht von 0,3 μm oder weniger ermöglicht, die im Falle von magnetischen Aufzeichnungsmedien des Beschichtungstyps, die das herkömmliche azikuläre magnetische Pulver verwenden, nicht verwendet werden kann. Der praktische Wert der durch die vorliegende Erfindung erreichten Aufzeichnungseigenschaften ist also sehr hoch.

Claims

Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem nichtmagnetischen Träger und einer darauf gebildeten magnetischen Schicht, die ein magnetisches Pulver und ein Bindemittel enthält, wobei das magnetische Pulver ein magnetisches Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 200 nm ist, wobei die Teilchen im Wesentlichen sphärische oder im Wesentlichen ellipsoidale Formen haben, wobei die ellipsoidalen Teilchen ein Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse von 2 oder weniger haben.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 1, wobei der Gehalt des Seltenerdelements 0,2 bis 20 Atomprozent und der des Bors 0,5 bis 30 Atomprozent betragen, bezogen auf das Eisen.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das magnetische Pulver weiterhin ein anderes Übergangsmetall als Eisen umfasst.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Teilchen des magnetischen Pulvers einen Kernteil aus metallischem Eisen oder einer Eisenlegierung und einen Hüllenteil aus dem Seltenerdelement-Eisen-Bor-Material umfassen.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin wenigstens eine Grundierungsschicht mit einem anorganischen Pulver und einem Bindemittel zwischen dem nichtmagnetischen Träger und der magnetischen Schicht umfasst, wobei die magnetische Schicht eine mittlere Dicke von 0,3 μm oder weniger hat.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Vorzugsachse der Magnetisierung in der Maschinenrichtung der magnetischen Schicht vorhanden ist, die Koerzitivkraft in der Maschinen- richtung 80 bis 400 kA/m beträgt, die Rechteckigkeit 0,6 bis 0,9 beträgt und die Sättigungsmagnetflussdichte 0,1 bis 0,5 T beträgt.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Vorzugsachse der Magnetisierung in einer Richtung senkrecht zur Ebene der magnetischen Schicht vorhanden ist, die Koerzitivkraft in dieser senkrechten Richtung 60 bis 320 kA/m beträgt, die Rechteckigkeit 0,5 bis 0,8 beträgt und die Sättigungsmagnetflussdichte 0,1 bis 0,5 T beträgt.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Vorzugsachsen der Magnetisierung statistisch in der Ebene der magnetischen Schicht verteilt sind, die Koerzitivkraft in beliebigen Richtungen in der Ebene der magnetischen Schicht und in einer Richtung senkrecht zur Ebene der. magnetischen Schicht 60 bis 380 kA/m beträgt, die Rechteckigkeit 0,4 bis 0,7 beträgt und die Sättigungsmagnetflussdichte 0,1 bis 0,5 T beträgt.
Magnetisches Pulver des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs, das ein Seltenerdelement, Eisen und Bor umfasst und eine Koerzitivkraft von 80 bis 400 kA/m, eine Sättigungsmagnetisierung von 10 bis 25 μWb/g und eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 200 nm aufweist, wobei die Teilchen im Wesentlichen sphärische oder im Wesentlichen ellipsoidale Formen haben, wobei die ellipsoidalen Teilchen ein Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse von 2 oder weniger haben.
Magnetisches Pulver gemäß Anspruch 9, wobei der Gehalt des Seltenerdelements 0,2 bis 20 Atomprozent und der des Bors 0,5 bis 30 Atomprozent betragen, bezogen auf das Eisen.
Magnetisches Pulver gemäß Anspruch 9 oder 10, das weiterhin ein anderes Übergangsmetall als Eisen umfasst.
Magnetisches Pulver gemäß Anspruch 11, wobei es sich bei dem von Eisen verschiedenen Übergangsmetall um Cobalt oder ein Gemisch von Cobalt und Nickel handelt.
Magnetisches Pulver gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Teilchen des magnetischen Pulvers einen Kernteil aus metallischem Eisen oder einer Eisenlegierung und einen Hüllenteil aus dem Seltenerdelement-Eisen-Bor-Material umfassen.
Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Pulvers des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs, umfassend die folgenden Schritte: Mischen einer wässrigen Lösung, die wenigstens Seltenerdelementionen und Eisenionen enthält, und einer wässrigen Lösung eines Alkalis unter Bildung eines Copräzipitats des Seltenerdelements und des Eisens; Hinzufügen einer Borverbindung zu dem Copräzipitat; Erhitzen des Gemischs unter Bildung der Oxide des Seltenerdelements und des Eisens, die Bor enthalten; Erhitzen und Reduzieren der Oxide, so dass man magnetische Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 200 nm, einer Koerzitivkraft von 80 bis 400 kA/m und einer Sättigungsmagnetisierung von 10 bis 25 μWb/g und im Wesentlichen sphärischen oder im Wesentlichen ellipsoida len Formen erhält, wobei die ellipsoidalen Teilchen ein Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse von 2 oder weniger haben.
Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Pulvers des Seltenerdelement-Eisen-Bor-Typs, umfassend die folgenden Schritte: Mischen einer wässrigen Lösung, die wenigstens Eisenionen enthält, und einer wässrigen Lösung eines Alkalis unter Bildung eines Hydroxids von Eisen; Hinzufügen eines Seltenerdelements und einer Borverbindung zu dem Hydroxid von Eisen; Erhitzen des Gemischs unter Bildung der Oxide des Seltenerdelements und des Eisens, die Bor enthalten; Erhitzen und Reduzieren der Oxide, so dass man magnetische Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 200 nm, einer Koerzitivkraft von 80 bis 400 kA/m und einer Sättigungsmagnetisierung von 10 bis 25 μWb/g und im Wesentlichen sphärischen oder im Wesentlichen ellipsoidalen Formen erhält, wobei die ellipsoidalen Teilchen ein Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse von 2 oder weniger haben.