DE69635636T2

DE69635636T2 - Magnetisches Aufzeichnungssystem

Info

Publication number: DE69635636T2
Application number: DE69635636T
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Odawara-shi Takahashi; Hiroshi Odawara-shi Hashimoto; Nobuyoshi Odawara-shi Asada; Masashi Odawara-shi Aonuma
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2016-03-21
Also published as: JPH08279143A; DE69635636D1; EP0735524A3; US5795645A; EP0735524A2; EP0735524B1; JP3669521B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Beschichtungstyp, weiches eine Aufzeichnung und Wiedergabe von digitalen Signalen mit hoher Dichte ergibt. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium für hoch auflösendes Fernsehen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bisher ist für die magnetische Aufzeichnung und Wiedergabe ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das einen nicht magnetischen Träger und eine magnetische Schicht mit einem ferromagnetischen Pulver, dispergiert in einem Bindemittel, auf dem nicht magnetischen Träger umfasst, in weitem Umfang verwendet worden.
Wenn ein solches magnetisches Aufzeichnungsmedium für ein Videoband oder Ähnliches verwendet wird, tritt im Allgemeinen Signalausfall ein. Dieser Mangel ist Phänomenen, die auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium selbst auftreten, z.B. Verkratzen (d.h. Kratz- oder Abriebmarkierungen) der magnetischen Schicht während des Betriebs oder Phänomenen zuzuschreiben, die außerhalb des magnetischen Aufzeichnungsmediums auftreten, z.B. Anhaften von Staub an die magnetische Schicht.
Um die vorstehenden Probleme zu lösen, sind einige Gegenmaßnahmen ergriffen worden. Eine dieser Gegenmaßnahmen ist das Einarbeiten von Klebern in die magnetische Schicht in einem Versuch, den Betrieb des Bandes zu stabilisieren. Eine andere Gegenmaßnahmeist das Erhöhen der Glasübergangstemperatur (Tg) des in die magnetische Schicht einzuarbeitenden Bindemittels, um dadurch die Festigkeit der magnetischen Schicht zu erhöhen.
Andererseits ist das letztere Problem hauptsächlich der Aufladbarkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums zuzuschreiben. Während seines Betriebs oder anderer Bewegungen wird das Band mit sich selbst oder anderen Substanzen gerieben, wodurch es mit Elektrizität aufgeladen wird. Es wird angenommen, dass die so erzeugte elektrische Ladung Staub oder Ähnliches in der Luft anzieht. Um dieses Phänomen zu hemmen, sind einige Gegenmaßnahmen unternommen worden. Eine dieser Gegenmaßnahmen ist das Einbauen von Ruß oder eines elektrisch leitenden Polymers in die magnetische Schicht, was den elektrischen Oberflächenwiderstand (Rs) des magnetischen Aufzeichnungsmediums verringert.
Die vorstehende Gegenmaßnahme des Standes der Technik zur Hemmung des Verkratzens des magnetischen Aufzeichnungsmediums lässt jedoch einige Wünsche offen. Selbst mit dieser Gegenmaßnahme tritt immer noch ein Abriebmarkierungen zuzuschreibender Signalausfall während des Betriebs auf. Die vorstehende Gegenmaßnahme des Standes der Technik zur Hemmung der Anhaftung von Staub oder Ähnlichem an das magnetische Aufzeichnungsmedium umfasst den Einbau einer elektrisch leitenden Substanz, wie Ruß, in die magnetische Schicht, um die elektrische Leitfähigkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums zu erhöhen, was die Ableitung der erzeugten elektrischen Ladung verursacht. Die einzelne Anwendung dieser Gegenmaßnahme ist jedoch nicht ausreichend, um die elektrische Aufladung zu hemmen. Wenn weiterhin der Gehalt eines Füllstoffs, wie Ruß, erhöht wird, um die elektrische Leitfähigkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums weiter zu erhöhen, verschlechtert er nicht nur die Betriebseigenschaften des Bandes, sondern verringert auch die Packungsdichte des ferromagnetischen Pulvers, wodurch die Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken verschlechtert werden. Das vorstehende letztere Problem tritt auch auf, wenn Schleifmittel in das magnetische Aufzeichnungsmedium eingearbeitet werden, um die vorstehende Betriebsstabilität sicher zu stellen.
Ein für einen Magnetkopf angepasstes Metallband, insbesondere für die geschäftliche Verwendung, gleitet entlang dem Magnetkopf, wodurch Reibungswärme von 100°C oder höher am höchsten für einen kurzen Zeitraum erzeugt wird. Ein solches Metallband für die geschäftliche Verwendung gleitet insbesondere bei einer hohen Geschwindigkeit und ist somit in diesem Zusammenhang bemerkenswert. Wenn das verwendete Bindemittel eine niedrige Wärmebeständigkeit hat, wird es in diesem Fall auf der Oberfläche der magnetischen Schicht geschmolzen und fluidisiert, wodurch die Haltbarkeit des Metallbandes verschlechtert wird.
Insbesondere sind, wie vorstehend erwähnt, Produkte für die geschäftliche Verwendung, die ein ferromagnetisches Metallpulver enthalten, für den Betrieb bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit angepasst. Diese Bänder haben auch eine große Oberfläche, eine große Länge und eine große Gleitfläche. Daher ziehen diese Bänder für die geschäftliche Verwendung mehr Staub an. Weiter haben diese Bänder für die geschäftliche Verwendung höhere Anforderungen gegen Signalausfall als Produkte für die Verbraucherverwendung. Produkte für die geschäftliche Verwendung, die Signalausfall zeigen, werden zurückgewiesen.
Um die vorstehenden Probleme zu lösen, sind mehrere Versuche gemacht worden, um die Eigenschaften des Bindemittels zum Dispergieren des ferromagnetischen Pulvers darin zu verbessern.
So beschreibt z.B. JP-8-55-5170 (der Ausdruck "JP-B", wie hierin verwendet, bedeutet eine "geprüfte japanische Patentveröffentlichung") (hierin nachstehend als "Publikation A" bezeichnet), dass eine Kombination eines Epoxygruppen enthaltenden Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymers und eines Polyurethans Verbesserungen in der Dispergierbarkeit und Lagerstabilität ergibt.
JP-A-57-44227 (der Ausdruck "JP-A", wie hierin verwendet, bedeutet eine "ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung") (hierin nachstehend als "Publikation B" bezeichnet) beschreibt, dass ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymer (das optional frei ist von Vinylacetat), das eine hydrophile Gruppe, wie -SO₃M, -COOM und -P(=O)(OM') enthält, Verbesserungen der Dispergierbarkeit und Haltbarkeit ergibt.
JP-A-61-123017 (hierin nachstehend als "Publikation C" bezeichnet) beschreibt, dass ein Vinylchloridharz, das 0,1 bis 3 Gew.-% einer Epoxygruppe und ein Metallsulfonat enthält, Verbesserungen der Dispergierbarkeit und der physikalischen Eigenschaften eines Beschichtungsfilms ergibt.
Weiter beschreibt JP-A-62-121922 (hierin nachstehend als "Publikation D" bezeichnet), dass ein Bindemittel, das ein Polyurethan aus aromatischem Polyether/Polyester-Polyol und Epoxy- und -SO₃M-Gruppen enthaltendem Vinylchlorid Verbesserungen der Verträglichkeit mit Vinylchlorid ergibt und ein magnetisches Aufzeichnungsmedium ergibt, welches hinsichtlich der Wärmebeständigkeit, der Feuchtigkeitsbeständigkeit, der Hydrolysebeständigkeit und der Haltbarkeit ausgezeichnet ist.
JP-A-3-201211 (hierin nachstehend als "Publikation E" bezeichnet) beschreibt, dass ein Polyurethan mit guten Blockiereigenschaften zwischen Polyetherpolyurethan und Polyesterpolyurethan Verbesserungen der Dispergierbarkeit, der Hydrolysebeständigkeit und der Hafteigenschaft ergibt.
Andererseits müssen die Aufzeichnungsmedien mit hoher Dichte für den Zweck der nächsten Generation, wie hoch auflösendes Fernsehen und digitale Ausrüstung eine ultraglatte magnetische Schicht umfassen, die ein extrem fein verteiltes magnetisches Pulver mit einer hohen Sättigungsmagnetisierung (σS) darin dispergiert zu einem äußerst hohen Grad enthält. Selbst solche Aufzeichnungsmedien mit hoher Dichte können nicht zur praktischen Verwendung gebracht werden, wenn sie nicht mit einer hohen Haltbarkeit derart versehen sind, dass die ultraglatte magnetische Schicht keine Verschlechterung von Eigenschaften nach wiederholtem Betrieb zeigt.
Um die Dispergierbarkeit von ferromagnetischem Pulver zu erhöhen, sind Vinylchloracetatharze, die Epoxygruppen oder polare Gruppen enthalten, wie in den Publikationen A bis C beschrieben, als Bindemittel entwickelt worden. In den letzten Jahren ist ein Vinylchloridharz, das polare Gruppen und Epoxygruppen in Kombination enthält, als Bindemittel bekannt geworden, welches die höchste Dispergierbarkeit ergibt. Um der magnetischen Schicht Haltbarkeit zu verleihen, ist ein Polyurethanbindemittel in Kombination mit einem Vinylchloridharz verwendet worden. Das Polyurethanbindemittel ist ein Harz, das durch die Polyaddition eines weichen Segments, wie Polyesterpolyol, mit einem relativ harten aromatischen Diisocyanat erhalten wird. Dieses Harz ist weich, zeigt aber Zähigkeit aufgrund von Wasserstoffbrückenbindung der Urethangruppe. Die in den Publikationen A bis C beschriebenen Polyesterpolyurethane haben jedoch eine geringe Hydrolysebeständigkeit. In einem Versuch, diese Probleme zu überwinden, sind die in den Publikationen D und E beschriebenen Polyetherpolyurethane vorgeschlagen worden.
Das Polyetherpolyurethan enthält PEG (Polyethylenglycol), PPG (Polypropylenglycol), PTMG (Polytetramethylenglycol) oder Ähnliches als ein langkettiges Polyolrohmaterial und weist eine ausgezeichnete Hydrolysebeständigkeit auf. Das Polyetherpolyurethan hat jedoch den Nachteil, dass es eine niedrige Wärmeerweichungstemperatur (Tg) und eine niedrige dynamische Festigkeit hat. Die Aufgabe der Publikation E ist nur das Verbessern der Hydrolysebeständigkeit von Polyetherpolyurethan. Die einzige Verwendung dieses Polyetherpolyurethans kann nicht sämtliche Erfordernisse für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium erfüllen. Somit kann dieses Polyetherpolyurethan nicht verwendet werden.
Die Publikation D betrifft ein Polyurethan, welches ein langkettiges Diol verwendet, erhalten durch die Veresterung eines Polyetherpolyols mit einer aromatischen Dicarbonsäure zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit und der Tg von Polyetherpolyurethan. Der Polyetherteil des Polyurethans hat eine gute Blockiereigenschaft, während der Polyesterteil des Polyurethans diese Eigenschaft nicht hat. Diese Ausführungsform verbessert die Wärmebeständigkeit und die Tg des magnetischen Aufzeichnungsmediums, hat aber den Nachteil, dass es die Reißdehnung des magnetischen Aufzeichnungsmediums verringert und das magnetische Aufzeichnungsmedium spröde macht. Daher kann diese Ausführungsform dem magnetischen Aufzeichnungsmedium keine gute Haltbarkeit verleihen und ist somit praktisch ungenügend. Im Einzelnen, da die magnetische Schicht spröde wird, fällt sie von der Kante des Bandes während des Betriebs des VTR ab. Das resultierende Pulver ruft DO (Signalausfall) hervor. Ferner unterliegt eine solche magnetische Schicht dem Brechen an der Kante des Bandes, wenn das Band geschlitzt wird. Das resultierende Pulver verursacht DO.
Mit anderen Worten ist ein Bindemittel, welches diese Probleme lösen kann, erwünscht gewesen.
Um den Selbstentmagnetisierungsverlust während der Aufzeichnung und den Dickenverlust während der Wiedergabe zu vermeiden, ist ein extrem dünnes magnetisches Aufzeichnungsmedium vorgeschlagen worden.
So beschreibt z.B. JP-A-6-215360, dass ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, umfassend ein ferromagnetisches Metallpulver, enthaltend Fe-Atome, Al-Atome und Seltenerdelemente, eine aufgeraute Oberfläche der magnetischen Schicht verhindert, um ein digitales Aufzeichnungsmedium mit guten elektromagnetischen Charakteristiken und Haltbarkeit im Betrieb zu sein.
Weiter beschreibt JP-A-6-139553 ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, umfassend ein ferromagnetisches Metallpulver, das hauptsächlich aufgebaut ist aus α-Fe mit einer Koerzitivkraft (Hc) von 1620 Oe bis 2100 Oe, einer Sättigungsmagnetisierung von 120 bis 160 emE/g, einer spezifischen Oberfläche von 48 bis 65 m²/g, bestimmt durch die N₂-Gasadsorptionsmethode, einer Länge der langen Achse von 0,08 bis 0,21 μm, einer Länge der kurzen Achse von 10 bis 20 nm, einem azikulären Verhältnis von 7 bis 11 und einer Kristallitgröße von 110 bis 170 Å, und beschreibt, dass dieses Aufzeichnungsmedium gute elektromagnetische Charakteristiken aufweist und somit ein magnetisches Aufzeichnungsmedium ergibt, das einen hohen Output von kurzen Wellenlängen von nicht mehr als 1 μm ergeben kann.
Weiter beschreibt JP-A-6-36265 ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, umfassend ein ferromagnetisches Metallpulver, das hauptsächlich aufgebaut ist aus Al und/oder Si und Seltenerdelementen enthaltendem Eisen, wobei der Gehalt von Al und/oder Si 0,5 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf Eisen, und der Gehalt der Seltenerdelemente 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf Eisen, beträgt, und beschreibt, dass dieses magnetische Aufzeichnungsmedium eine ausgezeichnete Umkehr der Magnetfeldverteilung (SFD) hat und somit ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit ausgezeichneten elektromagnetischen Charakteristiken ergibt.
Andererseits ist eine der Erfindungen, die in einem Versuch ausgearbeitet worden sind, die vorstehenden Aufgaben durch das Spezifizieren der Form von ferromagnetischem Metallpulver und der magnetischen Eigenschaften der magnetischen Schicht zu lösen, die JP-A-4-330623. Diese Patentveröffentlichung beschreibt ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, umfassend eine magnetische Schicht mit einer Mehrschichtenstruktur, worin die äußerste magnetische Schicht eine Koerzitivkraft von 1700 bis 2200 Oe und eine magnetische Sättigungsflussdichte von 3000 bis 4500 G hat, das in der äu ßersten magnetischen Schicht eingearbeitete ferromagnetische Metallpulver eine mittlere Länge der langen Achse von nicht mehr als 0,25 μm und eine Kristallitgröße von nicht mehr als 200 Å hat, und das in die von der äußersten Schicht verschiedenen magnetischen Schichten eingearbeitete magnetische Pulver Eisenoxid mit einer Kristallitgröße von nicht mehr als 350 Å ist, und beschreibt, dass dieses magnetische Aufzeichnungsmedium ein magnetisches Aufzeichnungsmedium ergibt, welches hohe elektromagnetische Charakteristiken aufweist, geringen Signalausfall hervorruft und ausgezeichnete Haltbarkeit im Betrieb zeigt.
US-A-5,165,999 beschreibt ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das einen nicht magnetischen Träger umfasst, auf welchem eine magnetische Schicht angeordnet ist, die ferromagnetisches Metallpulver, dispergiert in einem Bindemittel, umfasst, worin das Bindemittel ein Polyurethanharz mit einer Glasübergangstemperatur von –40°C bis +30°C enthält.
Unter den vorstehenden magnetischen Aufzeichnungsmedien für digitale Aufzeichnung, die ein ferromagnetisches Metallpulver enthalten, ist eine weitere Entwicklung für solche, die für Übertragungsverwendungen angepasst sind, insbesondere für hoch auflösendes Fernsehen, besonders erwünscht gewesen. Ein solches magnetisches Aufzeichnungsmedium muss ein feineres ferromagnetisches Metallpulver darin gepackt mit einer höheren Packungsdichte enthalten und eine ultraglatte Oberfläche haben. Gleichzeitig muss ein solches magnetisches Aufzeichnungsmedium das Beschreiben und Lesen in kürzerer Zeit durchführen. Zu diesem Zweck sind die Rotationsgeschwindigkeit des Zylinders und die Laufgeschwindigkeit des magnetischen Bandes erhöht worden.
Wenn eine Gleitbewegung des Magnetkopfes und des magnetischen Aufzeichnungsmediums bei einer hohen Geschwindigkeit derart erfolgt, dass die Geschwindigkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums bezüglich des magnetischen Bandes 21 m/s beträgt, neigt insbesondere der Abrieb des Magnetkopfes zur Erhöhung. Das magnetische Aufzeichnungsmedium muss den Abrieb des Magnetkopfes in einem optimalen Bereich halten. Gleichzeitig muss das magnetische Aufzeichnungsmedium die mechanische Festigkeit der magnetischen Schicht in passender Weise aufrecht erhalten, um eine ausreichende Haltbarkeit im Betrieb frei von Verkratzen der magnetischen Schicht zu ergeben, was zu einem Blockieren des Magnetkopfes führt.
Es sind jedoch keine Verfahren zum Erhalt eines magnetischen Aufzeichnungsmedium, insbesondere für hoch auflösendes Fernsehen, aufgefunden worden, welche gute elektromagnetische Charakteristiken und die vorstehende Haltbarkeit im Betrieb ergeben und einen passenden Kopfabrieb sicher stellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, insbesondere für hoch auflösendes Fernsehen, bereit zu stellen, welches den Abrieb des Magnetkopfes in einem optimalen Bereich hält, die mechanische Festigkeit der magnetischen Schicht in passender Weise so aufrecht erhält, dass sie eine gute Haltbarkeit im Betrieb frei von Verkratzen der magnetischen Schicht zeigt, was zum Blockieren des Magnetkopfes führt, und gute elektromagnetische Charakteristiken aufweist.
Die vorstehende Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann gelöst werden durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer magnetischen Schicht, enthaltend ein ferromagnetisches Pulver und ein Bindemittel, die auf einer Seite eines nicht magnetischen Trägers angeordnet ist, und eine Rückseitenschicht, die auf einer anderen Seite des nicht magnetischen Trägers angeordnet ist, worin das ferromagnetische Pulver ein ferromagnetisches Metallpulver ist, das Fe als eine Hauptkomponente und Co enthält und Y in einer Menge von 1 bis 5 Atom-% enthält, bezogen auf die Summe von Fe und Co in dem ferromagnetischen Metallpulver, und das Bindemittel ein Polyurethan umfasst, das hauptsächlich eine Diolkomponente, zusammengesetzt aus einem Polyetherpolyol und einem Polyesterpolyol, und eine Polyisocyanatkomponente umfasst.
In der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, dass ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, insbesondere für das hoch auflösende Femsehen, welches den Abrieb des Magnetkopfes in einem optimalen Bereich hält, die mechanische Festigkeit der magnetischen Schicht in geeigneter Weise aufrecht erhält, so dass es eine gute Haltbarkeit im Betrieb frei von Verkratzen der magnetischen Schicht zeigt, was zum Blockieren des Magnetkopfes führt, und gute elektromagnetische Eigenschaften aufweist, durch Beschränken des Polyurethans und der verschiedenen Elemente des ferromagneti schen Metallpulvers auf eine spezifische Struktur und durch ihre Verwendung in Kombination hergestellt werden kann.
Zum Erhalt eines ferromagnetischen Metallpulvers mit inhärenten hohen elektrostatischen Eigenschaften (σs, Hc), kann bisher ein ferromagnetisches Metallpulver kaum in einem Bindemittel dispergiert werden. Ferner koaguliert die erhaltene magnetische Beschichtungslösung und kann somit keine ausreichende Stabilität der Dispersion aufrecht erhalten. Somit kann das ferromagnetische Metallpulver nicht die inhärenten hohen magnetischen Eigenschaften aufweisen. Durch Kombination der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Adsorptionskapazität des Polyurethans für das ferromagnetische Metallpulver erhöht, und eine Verbesserung der Dispergierbarkeit und Verhinderung der Koagulation werden erreicht. Somit kann das ferromagnetische Metallpulver mit seinen inhärenten hohen magnetischen Eigenschaften erhalten werden. Als Ergebnis kann die magnetische Beschichtungslösung eine niedrige Viskosität bei einer hohen Schergeschwindigkeit aufweisen, um eine ausgezeichnete Eignung für die Beschichtung zu ergeben, was eine äußerst glatte Beschichtungsoberfläche ergibt. Gleichzeitig kann der Abrieb des Magnetkopfes durch Beschränken des ferromagnetischen Metallpulvers auf eine spezifische Zusammensetzung gehemmt werden.
Weiter ergibt die vorliegende Erfindung eine hohe Haltbarkeit im Betrieb, d.h. eine Verringerung des Blockierens und ein Ausschalten des Verkratzens. Der Grund dafür ist wahrscheinlich, dass die erhöhte Adsorption die Grenzflächenkraft zwischen dem magnetischen Material und dem Bindemittel erhöht und das Bindemittel eine hohe dynamische Kraft hat und dadurch die Haltbarkeit im Betrieb drastisch erhöht wird. Insbesondere kann die Verwendung eines Harzes mit einer hohen Tg gewöhnlich in Betracht gezogen werden, um die dynamische Festigkeit des Bindemittels zu erhöhen. Wenn jedoch ein solches Harz mit einer hohen Tg verwendet wird, kann die magnetische Schicht kaum durch Kalandern geglättet werden, was es unmöglich macht, hohe elektromagnetische Charakteristiken zu erhalten. Trotz seiner hohen Tg hat das Polyurethanharz der vorliegenden Erfindung Polyetherteile in einem Blockmuster und weist somit eine ausgezeichnete Fluidität auf. Daher kann das Polyurethanharz der vorliegenden Erfindung in einfacher Weise bei dem Glättungsverfahren fluidisiert werden, wodurch die magnetische Schicht mit einer glatten Oberfläche erhalten wird, welche hohe elektromagnetische Charakteristiken ergibt. Ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Dichte, welches die dem ferromagnetischen Metallpulver inhärenten hohen magnetischen Eigenschaften vollständig aufweisen kann, kann eventuell bereit gestellt werden. Die vorliegende Erfindung kann ein magnetisches Aufzeichnungsmedium bereit stellen, welches ausgezeichnete elektromagnetische Eigenschaften, ausgezeichnete Laufeigenschaften bei wiederholtem Betrieb und eine gute Aufbewahrungsfähigkeit in Form eines Bandes aufweist und wenig Signalausfall ergibt.
Ferner kann die Wirkung der vorliegenden Erfindung durch Zusatz eines existierenden Harzes, vorzugsweise Vinylchloridharze oder Ähnliche, zu dem Polyurethanharz der vorliegenden Erfindung verstärkt werden.
Das Polyurethanharz der vorliegenden Erfindung ist ein Polyurethanharz, in welchem die Nachteile des Standes der Technik verbessert sind. Im Einzelnen verbessert das Polyurethanharz der vorliegenden Erfindung die Wärmebeständigkeit und Tg des Polyetherpolyurethans, hält die hohe Reißdehnung des Polyetherpolyurethans aufrecht und erhöht die vorhergehende Haltbarkeit drastisch. Somit können die vorstehenden Mängel des Polyetherpolyurethans überwunden werden. Als Ergebnis kann ein Harz bereit gestellt werden, welches praktisch als ein Bindemittel für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium verwendet werden kann.
Mit weiterem Bezug auf den Unterschied in der Struktur beschreibt die Publikation E, dass Polyetherpolyurethan und Polyesterpolyurethan über Diisocyanat gebunden sind, um Polyurethan herzustellen. Andererseits ist das Polyurethan der vorliegenden Erfindung ein Polyurethan mit einem Polyetherteil und einem Polyesterteil, wobei beide eine Blockiereigenschaft haben. Im Einzelnen ist das Polyurethan der vorliegenden Erfindung aus einer Polyetherpolyolkomponente mit einer niedrigen Tg und einer Polyesterpolyolkomponente mit einer hohen Tg hergestellt. Das Polyetherpolyol mit einer niedrigen Tg und das Polyesterpolyol mit einer hohen Tg haben eine niedrige Verträglichkeit miteinander. Selbst in Form von Polyurethan geht das Harz eine Mikrophasentrennung in eine weiche, dehnbare Phase mit einer niedrigen Tg und eine harte Phase mit einer hohen Tg in dem Beschichtungsfilm ein. Diese Mikrophasentrennung kann durch die Untersuchung der Temperaturabhängigkeit der dynamischen Viskoelastizität bestätigt werden, welche zwei Spitzen des Verlusts des Elastizitätsmoduls (E'') oder tan δ zeigt, was den Glasübergang wiedergibt. Daher kann die harte Phase die erwünschte Wärmebestän digkeit und Festigkeit aufrecht erhalten, während die weiche Phase eine große Dehnung ergeben kann. Das Polyurethanharz, das ein weiches Polyethersegment und ein hartes Segment umfasst, eingearbeitet in ein langkettiges Polyol in Mischung, wie in der Publikation D beschrieben, hat eine fast homogene Phase, welche physikalische Eigenschaften, d.h. Härte, Tg und Dehnung, ergibt, die zwischen denjenigen des weichen Segments und des harten Segments liegen. Mit anderen Worten gilt, dass je höher die Tg des resultierenden Harzes ist, desto spröder ist das Harz, und desto schwieriger ist es, die erwünschte Härte, hohe Tg und große Dehnung gleichzeitig zu erreichen. Daher hat das in der Publikation D beschriebene Harz eine ungenügende Haltbarkeit, wenn es als Bindemittel verwendet wird. Die vorliegende Erfindung ergibt eine drastische Erhöhung der Haltbarkeit.
Diese charakteristischen Eigenschaften können Verbesserungen der Haltbarkeit im Betrieb ergeben (insbesondere die Haltbarkeit im Betrieb in einem magnetischen Aufzeichnungssystem von hoch auflösendem VTR oder digitalem VTR, in welchem der rotierende Videokopf mit einer höheren Geschwindigkeit (3600 Upm, 5400 Upm, 7200 Upm, 9000 Upm oder mehr) als VHS oder 8 mm VTR (1800 Upm) rotiert, um die magnetische Aufzeichnungsdichte zu verbessern).
Andererseits können Verbesserungen auch an dem ferromagnetischen Metallpulver durchgeführt werden, um die magnetische Aufzeichnungsdichte zu erhöhen und den Abrieb des Magnetkopfes zu hemmen. Im Einzelnen wurde in dem Verfahren zur Verringerung der Formgröße Co, welches ein ferromagnetisches Metall ist, zu Fe zugesetzt, um die Koerzitivkraft und die magnetische Flussdichte des ferromagnetischen Metallpulvers zu erhöhen, und der Gehalt von Y wurde auf 1 bis 5 Atom-%, vorzugsweise 1,4 bis 4,0 Atom-%, bezogen auf den Gesamtgehalt von Fe und Co, eingestellt. Im Allgemeinen weist ein ferromagnetisches Metallpulver eine niedrige Affinität zu einem Bindemittel auf und zeigt somit eine starke Neigung, die Haltbarkeit des Mediums zu verschlechtern. Somit ist das Auffinden eines guten Bindemittels, welches die Haltbarkeit des Mediums sicher stellen kann, erwünscht gewesen. Ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, welches eine hohe magnetische Aufzeichnungsdichte und eine drastisch verbesserte Haltbarkeit aufweist, kann nur realisiert werden, wenn das Bindemittel der vorliegenden Erfindung und das vorstehende ferromagnetische Metallpulver kombiniert werden. Insbesondere wird angenommen, dass ein ferromagnetisches Metallpulver ein erhöhtes Adsorptionsvermögen mit Urethan aufweist, wenn es Co darin eingearbeitet enthält, und einen verringerten Kopfabrieb verursacht, wenn es Y darin in einer vorbestimmten Menge eingearbeitet enthält.
In der vorliegenden Erfindung beträgt der Gehalt von Co in dem ferromagnetischen Metallpulver normalerweise 5 bis 40 Atom-%, vorzugsweise 10 bis 30 Atom-%, bezogen auf Fe.
Wenn die Tg von Polyurethan erhöht ist, verursacht dies im Allgemeinen die folgenden Probleme: (1) das Glätten durch Kalandern wird schwierig gemacht, und (2) die Härtbarkeit des Harzes wird verschlechtert. Das Polyurethanharz der vorliegenden Erfindung hat einen Polyetherblockteil als eine fluidisierte Phase und zeigt daher weder Verschlechterung der Kalanderfähigkeit noch eine Verschlechterung der Härtbarkeit. Auch mit diesen Vorteilen kann ein magnetisches Aufzeichnungsmedium erhalten werden, welches hohe elektromagnetische Charakteristiken und eine gute Haltbarkeit aufweist. Die Härtbarkeit des Bindemittels kann weiter durch Erhöhen des Gehalts von verzweigten OH-Gruppen erhöht werden.
Die Dispergierbarkeit des ferromagnetischen Metallpulvers ist sehr gut, da das darin eingearbeitete Co das Pulver adsorptiver an das Bindemittel macht. Die Dispergierbarkeit des ferromagnetischen Metallpulvers kann weiter erhöht werden durch Einarbeiten von wenigstens einer polaren Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -SO₃M, -OSO₃M, -COOM, -PO₃M₂, -OPO₃M₂, -NR₂, -N⁺R₃X^–, -N⁺R₂R¹SO₃ ^– und -N⁺R₂R¹COO^– (worin M ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetallion, ausgewählt aus Li⁺, K⁺ und Na⁺ oder ein Ammoniumion bedeutet, R und R¹ jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten, und X ein Halogenatom bedeutet) in einer Menge von 1 × 10^–6 bis 1 × 10^–3 Äquiv./g, vorzugsweise 1 × 10^–5 bis 5 × 10^–4 Äquiv./g.
Die Kombination des Polyurethanharzes und des ferromagnetischen Metallpulvers der vorliegenden Erfindung kann die Haltbarkeit im Betrieb verbessern und den Abrieb des Magnetkopfes hemmen.
Die vorstehenden zwei Elemente werden hierin nachstehend weiter beschrieben.
Zuerst wird das Polyurethan beschrieben.
In der vorliegenden Erfindung ist das Polyurethan in dem Bindemittel in einer Menge von vorzugsweise 10 bis 90 Gew.-% (weiter vorzugsweise von 20 bis 70 Gew.-%) enthalten.
Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Polyurethan ist hauptsächlich aus einer Diolkomponente, die Polyetherpolyol und Polyesterpolyol umfasst, und einer Polyisocyanatkomponente aufgebaut.
Beispiele der Polyetherpolyolstruktur umfassen PPG (Polypropylenglycol) PTMG (Polytetramethylenglycol), PEG (Polyethylenglycol), ein Additionsprodukt von BPA (Bisphenol A) mit PO (Propylenoxid) und/oder EO (Ethylenoxid) und eine Verbindung mit einer Mischung davon als Grundzusammensetzung. Bevorzugt unter diesen Strukturen sind PPG und PTMG.
Die Tg des Polyetherpolyols ist normalerweise nicht höher als 0°C, vorzugsweise –60°C bis –10°C. Das Molekulargewicht des Polyetherpolyols beträgt normalerweise 400 bis 10000, vorzugsweise 500 bis 5000, weiter vorzugsweise 800 bis 3000.
Der Anteil des Polyetherpolyols in Polyurethan beträgt normalerweise 3 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 70 Gew.-%, weiter vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-%. Wenn der Anteil des Polyetherpolyols zu gering ist, ist die resultierende Wirkung zu gering. Wenn im Gegensatz dazu der Anteil des Polyetherpolyols zu groß ist, wird die dynamische Festigkeit des Harzes verringert, was die Haltbarkeit des Mediums erniedrigt.
Die Polyesterpolyolstruktur enthält vorzugsweise ein Monomer mit einer zyklischen Struktur (aromatisch, alicyclisch) und ein Monomer mit einer verzweigten Struktur. Spezielle Beispiele der Säurekomponente umfassen Isophthalsäure (iPA) und Terephthalsäure. Spezielle Beispiele der Alkoholkomponente umfassen Neopentylglycol (NPG), Cyclohexandimethanol (CHM), Cyclohexandiol, Bisphenol A und hydriertes Bisphenol A. Das Molekulargewicht des Polyesterpolyols beträgt normalerweise 400 bis 10000, vorzugsweise 500 bis 5000, weiter vorzugsweise 800 bis 3000.
Der Anteil von Polyesterpolyol in Polyurethan beträgt vorzugsweise 5 bis 92 Gew.-%, weiter vorzugsweise 20 bis 70 Gew.-%. Wenn der Anteil von Polyesterpolyol zu gering ist, wird die Tg des Polyurethans erniedrigt. Wenn im Gegensatz dazu der Anteil von Polyesterpolyol zu groß ist, wird das Polyurethan hart und spröde, was bezüglich der Haltbarkeit der magnetischen Schicht nicht bevorzugt ist.
Das Polyurethan der vorliegenden Erfindung hat wenigstens zwei Tg-Werte, wobei einer normalerweise –250°C bis 0°C, vorzugsweise –200°C bis 10°C und der andere normalerweise 40°C bis 130°C, vorzugsweise 45°C bis 110°C, betragen. Wenn zwei Tg-Werte vorliegen, ist die niedrigere Tg vorzugsweise nicht höher als –5°C, weiter vorzugsweise –10°C bis –40°C, während die höhere Tg vorzugsweise 50°C bis 120°C, weiter vorzugsweise 60°C bis 100°C, ist. Wenn drei oder mehr Tg-Werte vorliegen, können zwei verschiedene Polyesterpolyolkomponenten und eine Polyetherpolyolkomponente verwendet werden. Alternativ können eine Polyesterpolyolkomponente und zwei verschiedene Polyetherpolyolkomponenten verwendet werden. Wenn vier oder mehr Tg-Werte vorliegen, kann dem gleichen Verfahren gefolgt werden.
Um die Tg des Polyurethans der vorliegenden Erfindung zu bestimmen, wird das Harz zu einem 20 μm dicken Film geformt. Die Spitze von E'' des Films wird mittels Vibron (hergestellt von Orientec Co., Ltd.) gemessen, um die Tg davon zu bestimmen.
Das Polyurethan der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise wenigstens eine polare Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SO₃M, PO₃M₂ und COOM (worin M ein Metall oder Ammonium bedeutet) in einer Menge von 1 × 10^–5 bis 5 × 10^–4 Äquiv./g.
Als in das Polyurethan der vorliegenden Erfindung einzuarbeitende Polyisocyanatkomponente kann vorzugsweise ein aromatisches oder alicyclisches Diisocyanat, wie TDI, MDI, IPDI und hydriertes MDI, verwendet werden.
Das Polyurethan der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu der vorstehenden Diolkomponente eine niedrig molekulare Polyolkomponente, wie einen bekannten Kettenverlängerer, enthalten. Im Einzelnen können ein Diol, wie NPG, Ethylenglycol, 1,4-Butandiol und Dihydroxyethylether von Bisphenol A, ein trifunktioneller oder höherer Alkohol, wie Trimethylolpropan, usw. in Kombination verwendet werden, um ein Polyurethan mit einer verzweigten Struktur zu bilden.
Diese Komponenten (d.h. Polyisocyanat und Polyol) können in das Polyurethan in einer Menge von 0 bis 40 Gew.-% eingearbeitet werden.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht des Polyurethans der vorliegenden Erfindung beträgt normalerweise 20000 bis 200000, vorzugsweise 30000 bis 100000.
Das Polyurethan der vorliegenden Erfindung weist eine Fließspannung von normalerweise nicht weniger als 2 kg/mm², vorzugsweise 2,8 bis 8 kg/mm² und eine Reißdehnung von normalerweise nicht weniger als 100%, vorzugsweise 200 bis 800%, auf. Die Bruchspannung des Polyurethans der vorliegenden Erfindung beträgt normalerweise 1 bis 15 kg/cm², vorzugsweise 2 bis 10 kg/cm².
Die Einführung der vorstehenden polaren Gruppe in das Polyurethan der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise unter Verwendung von später beschriebenem DEIS oder eine polare Gruppe enthaltendem aromatischem Polyol, wie SO₃Na-Gruppen enthaltendem Polyesterpolyol, umfassend 5-Natrium-sulfoisophthalsäure, Isophthalsäure, Ethylenglycol und Neopentylglycol, in Kombination mit der Diolkomponente und der Polyisocyanatkomponente der vorliegenden Erfindung durchgeführt.
Das Bindemittel der vorliegenden Erfindung kann normalerweise ein bekanntes Bindemittelharz enthalten, das darin in einer Menge von 0 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, eingearbeitet ist, sofern es zur Lösung der Aufgaben der vorliegenden Erfindung verwendbar ist oder keine nachteiligen Wirkungen auf die Lösung der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ausübt. Bevorzugte Beispiele von solchem bekanntem Harz umfassen Vinylchloridharze, Celluloseharze (z.B. Nitrocellulose, Cellulosacetatpropionat), Polyvinylalkyralharz (z.B. Polyvinylacetal, Polyvinylbutyral), Phenoxyharz und Polyesterharz. Besonders bevorzugt unter diesen Harzen sind Vinylchloridharze.
Der Gewichtsanteil von Vinylchlorid (Monomer) in den Vinylchloridharzen beträgt normalerweise 80 bis 95 Gew.-%. Wenn der Vinylchloridgehalt zu gering ist, hat das resultie rende Vinylchloridharz eine verringerte Festigkeit, was die Haltbarkeit des Mediums herabsetzt.
Der Polymerisationsgrad des Vinylchloridharzes beträgt vorzugsweise 200 bis 1000, weiter vorzugsweise 250 bis 500.
Die in das Vinylchloridharz einzuarbeitende polare Gruppe unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Bevorzugte Beispiele der polaren Gruppe umfassen -OH, -COOM, -SO₃M, -OSO₃M, -PO(OM₂, -OPO(OM)₂, tertiäres Amin, quaternäres Ammoniumsalz und die Epoxygruppe. Besonders bevorzugt unter diesen polaren Gruppen sind -OH, -SO₃M, -OSO₃M, -PO(OM₂, -OPO(OM)₂ und die Epoxygruppe. M bedeutet ein Alkalimetall oder Ammonium.
Der Gehalt der polaren Gruppe beträgt vorzugsweise 1 × 10^–6 bis 1 × 10^–3 Äquiv./g. Wenn der Gehalt der polaren Gruppe diesen Bereich übersteigt, wird die Viskosität des resultierenden Vinylchloridharzes leicht erhöht, und dadurch wird die Dispergierbarkeit leicht verringert. Wenn der Gehalt der polaren Gruppe unter diesem Bereich liegt, wird die Dispergierbarkeit des resultierenden Harzes leicht verringert.
Die Menge der in das Vinylchloridharz einzuarbeitenden Epoxygruppe beträgt vorzugsweise 1 × 10^–4 bis 1 × 10^–2 Äquiv./g, weiter vorzugsweise 5 × 10^–4 bis 2 × 10^–3 Äquiv./g.
Die Einführung der OH-Gruppe in das Vinylchloridharz ist dahingehend vorteilhaft, dass die so eingeführte OH-Gruppe mit einem Isocyanat-Härter unter Bildung einer vernetzten Struktur reagiert, welche die dynamische Festigkeit des Vinylchloridharzes erhöht. Die Einführung der OH-Gruppe in das Vinylchloridharz wird vorzugsweise durchgeführt, indem die OH-Gruppe an die Hauptkette über die Kohlenwasserstoffkette oder Polyalkylenkette gebunden wird und nicht durch direkte Bindung der OH-Gruppe an die Hauptkette, wie in Vinylalkohol, gebunden wird. Das resultierende Vinylchloridharz weist vorteilhafterweise eine hohe Härtbarkeit auf. Die OH-Gruppe ist vorzugsweise primär oder sekundär. Die Einführung der OH-Gruppe in das Vinylchloridharz kann durch Copolymerisation eines Vinylmonomers, wie 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat und 4-Hydroxybutylallylether, durchgeführt werden.
Der Gehalt der OH-Gruppe in dem Vinylchloridharz beträgt vorzugsweise 1 × 10^–4 bis 5 × 10^–3 Äquiv./g, weiter vorzugsweise 2 × 10^–4 bis 2 × 10^–3 Äquiv./g.
Das Vinylchloridharz kann vorzugsweise andere copolymerisierbare Monomere in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% enthalten. Beispiele dieser copolymerisierbaren Monomere umfassen (Meth)acrylsäurealkylester, Carbonsäure, Vinylester, Allylether, Styrol, Glycidyl(meth)acrylat, 3-Nydroxypropylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 3-Hydroxypropylallylether, Vinylacetat und andere Vinylmonomere.
Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende ferromagnetische Metallpulver wird hierin nachstehend weiter beschrieben.
Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende ferromagnetische Metallpulver hat normalerweise eine Kristallitgröße von 12 bis 22 nm (120 bis 220 Å), vorzugsweise von 13 bis 18 nm (130 bis 180 Å) und eine spezifische Oberfläche (S_BET) von 30 bis 70 m²/g, vorzugsweise von 50 bis 65 m²/g.
Die Sättigungsmagnetisierung (σ_s) des ferromagnetischen Metallpulvers beträgt normalerweise 120 bis 180 A·m²/kg (emE/g), vorzugsweise 130 bis 160 A·m²/kg (emE/g). Die Koerzitivkraft des ferromagnetischen Metallpulvers beträgt normalerweise 95520 bis 199000 A/m (1200 bis 2500 Oe), vorzugsweise 119400 bis 175120 A/m (1500 bis 2200 Oe).
Die Länge der langen Achse des ferromagnetischen Metallpulvers in der magnetischen Schicht beträgt normalerweise 0,03 bis 0,2 μm, vorzugsweise 0,05 bis 0,15 μm, weiter vorzugsweise 0,06 bis 0,13 um. Das Verhältnis der Länge der langen Achse zur Länge der kurzen Achse des ferromagnetischen Metallpulvers in der magnetischen Schicht beträgt normalerweise 3 bis 10, vorzugsweise 4 bis 8. Wenn dieses Verhältnis diesen Bereich übersteigt, hat die magnetische Schicht eine verringerte Glätte und somit verschlechterte elektromagnetische Charakteristiken und Haltbarkeit.
Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende ferromagnetische Metallpulver kann neben darin eingearbeitetem Co und Y beliebige Elemente enthalten. Beispiele dieser Elemente umfassen Al, Si, S, Sc, Ca, Ti, V, Cr, Cu, Mo, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, Te, Ba, Ta, W, Re, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, P, Co, Mn, Zn, Ni, Sr und B. Im Fall von magnetischem Metallpulver sind Al, Si, Ca, Ba, La, Nd, Ni und B wichtig. Ein solches ferromagnetisches Pulver kann mit einem Dispergiermittel, Gleitmittel, oberflächenaktiven Mittel oder antistatischen Mittel, wie später beschrieben, vor der Dispersion behandelt werden. Dies ist weiter beschrieben in JP-B-44-14090, JP-B-45-18372, JP-B-47-22062, JP-B-47-22513, JP-B-46-28466, JP-B-46-38755, JP-B-47-4286, JP-B-47-12422, JP-B-47-17284, JP-B-47-18059, JP-B-47-18573, JP-B-39-10307, JP-B-48-39639 und in den US-Patentschriften 3,026,215, 3,031,341, 3,100,194, 3,242,005 und 3,389,014.
Das vorstehende ferromagnetische Metallpulver kann eine kleine Menge Hydroxid oder Oxid enthalten. Um ein solches ferromagnetisches Metallpulver herzustellen, können bekannte Herstellungsverfahren verwendet werden. Diese Verfahren umfassen ein Verfahren, welches die Reduktion eines zusammengesetzten Salzes einer organischen Säure (hauptsächlich Oxalat) mit einem reduzierenden Gas, wie Wasserstoff, umfasst, ein Verfahren, welches die Reduktion von Eisenoxid mit einem reduzierenden Gas, wie Wasserstoff, umfasst, um Fe- oder Fe-Co-Teilchen zu erhalten, ein Verfahren, welches die Pyrolyse einer Metallcarbonylverbindung umfasst, ein Verfahren, welches die Zugabe eines Reduktionsmittels, wie Natriumborhydrid, Hypophosphit und Hydrazin zu einer wässrigen Lösung eines ferromagnetischen Metalls umfasst, um das ferromagnetische Metall zu reduzieren, und ein Verfahren, welches die Verdampfung eines Metalls in einem Inertgas unter verringertem Druck zum Erhalt eines fein verteilten Pulvers umfasst. Das so erhaltene ferromagnetische Legierungspulver kann einer bekannten graduellen Oxidationsbehandlung unterworfen werden, wie ein Verfahren, welches das Eintauchen des ferromagnetischen Legierungspulvers in ein organisches Lösungsmittel und das anschließende Trocknen des Materials umfasst, ein Verfahren, welches das Eintauchen des ferromagnetischen Legierungspulvers in ein organisches Lösungsmitel mit einem Sauerstoff enthaltenden, darin eingeblasenen Gas zur Bildung eines Oxidfilms auf der Oberfläche des ferromagnetischen Legierungspulvers und das anschließende Trocknen des Materials umfasst, und ein Verfahren, welches die Regelung des Partialdruckes von Sauerstoffgas und Inertgas anstelle der Verwendung eines organischen Lösungsmittels zur Bildung eines Oxidfilms auf der Oberfläche des ferromagnetischen Legierungspulvers umfasst.
Das in die magnetische Schicht des magnetischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung einzuarbeitende ferromagnetische Metallpulver kann ein nichtmetallisches Element, wie B, C, Al, Si und P, eingearbeitet in seine Zusammensetzung, enthalten, um seine Eigenschaften weiter zu verbessern. Besonders bevorzugt unter diesen nichtmetallischen Elementen sind Al und Si. Im Allgemeinen hat das vorstehende Metallpulver eine Oxidschicht auf seiner Oberfläche gebildet, um chemische Stabilität zu erhalten.
Der Wassergehalt des ferromagnetischen Metallpulvers beträgt vorzugsweise 0,01 bis 2 Gew.-%. Der Wassergehalt des ferromagnetischen Metallpulvers wird vorzugsweise durch Auswahl der Art des Bindemittels optimiert. Der pH-Wert des ferromagnetischen Metallpulvers wird vorzugsweise durch geeignete Auswahl des damit zu kombinierenden Bindemittels optimiert. Der pH-Bereich des ferromagnetischen Metallpulvers beträgt gewöhnlich 4 bis 12, vorzugsweise 5 bis 10.
Als in der vorliegenden Erfindung zu verwendendes ferromagnetisches Metallpulver kann hauptsächlich das vorstehende ferromagnetische Metallpulver, optional in Kombination mit gewöhnlichen ferromagnetischen Metallpulvern, die verschieden sind von dem vorstehenden ferromagnetischen Metallpulver, verwendet werden.
Der Gehalt des in der magnetischen Schicht der vorliegenden Erfindung zu enthaltenden Bindemittels liegt normalerweise in dem Bereich von 5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise von 8 bis 22 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der ferromagnetischen Teilchen. Wenn ein Vinylchloridharz verwendet wird, liegt sein Gehalt vorzugsweise in dem Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, weiter vorzugsweise von 8 bis 20 Gew.-%. Wenn ein Polyurethanharz verwendet wird, liegt sein Gehalt vorzugsweise in dem Bereich von 2 bis 20 Gew.-%, weiter vorzugsweise von 4 bis 20 Gew.-% und am bevorzugtesten von 4 bis 8 Gew.-%. Wenn ein Polyisocyanat zu verwenden ist, liegt sein Gehalt vorzugsweise in dem Bereich von 2 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 3 bis 10 Gew.-%. Diese Bindemittelharze werden vorzugsweise in diesen Mengen in Kombination verwendet.
Beispiele von Polyisocyanaten, die als Härter in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Isocyanate, wie Tolylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat, o-Toluidindiisocyanat, Isophorondiisocyanat und Triphenylmethantriisocyanat Reaktionsprodukte dieser Isocyanate mit Polyalkoholen und Polyisocyanate, die durch die Kondensation von Isocyanaten hergestellt sind.
Beispiele der Handelsbezeichnungen dieser im Handel erhältlichen Isocyanate umfassen Coronate L, Coronate HL, Coronate 2030, Coronate 2031, Millionate MR und Millionate MTL (hergestellt von Nippon Polyurethane Co., Ltd.), Takenate D-102, Takenate D-110N, Takenate D-200 und Takenate D-202 (hergestellt von Takeda Chemical Industries, Ltd.), Desmodur L, Desmodur IL, Desmodur N und Desmodur HL (hergestellt von Sumitomo Bayer Co., Ltd.) und Burnok D502 (hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). Diese Isocyanate können einzeln verwendet werden. Alternativ können zwei oder mehrere dieser Isocyanate in Kombination verwendet werden, indem der beste Gebrauch von dem Unterschied in der Härtungsreaktivität gemacht wird.
Die magnetische Schicht der vorliegenden Erfindung kann ein Pulver, wie Ruß und Schleifmittel, darin eingearbeitet enthalten.
Als einzuarbeitender Ruß in der vorliegenden Erfindung kann Ofenruß für Kautschuk, Thermalruß für Kautschuk, Ruß für Farbe, Acetylenruß usw. verwendet werden. Solcher Ruß hat vorzugsweise eine spezifische Oberfläche von 5 bis 500 m²/g, eine DBP-Öl-Adsorption von 10 bis 400 ml/100 g, einen mittleren Korndurchmesser von 5 mμ bis 300 mμ, einen pH-Wert von 2 bis 10, einen Wassergehalt von 0,1 bis 10%, eine Klopfdichte (gemessen unter der Bedingung der Klopfanzahl: 150 und des Kopfes: 30 mm) von 0,1 bis 1 g/ml. Spezielle Beispiele von in der vorliegenden Erfindung zu verwendendem Ruß umfassen BLACKPEARLS 2000, 1300, 1000, 900, 800, 700, VULCAN und XC-72 (hergestellt von Cabot Co., Ltd.), #80, #60, #55, #50 und #35 (hergestellt von Asahi Carbon Co., Ltd.), #2400B, #2300, #5, #900, #950, #970, #1000, #30, #40 und #10B (hergestellt von Mitsubishi Kasei Corporation), CONDUCTEX SC und RAVEN 150, 50, 40 und 15 (hergestellt von Columbia Carbon Co., Ltd.). Diese Ruße können vor der Verwendung mit einem Dispergiermittel oberflächenbehandelt, mit einem Harz gepfropft oder teilweise graphitisiert werden. Diese Ruße können, bevor sie zu der nicht magnetischen Beschichtung zugesetzt werden, vorher in einem Bindemittel dispergiert werden. Diese Ruße können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Wenn Ruß zu verwenden ist, liegt sein Gehalt vorzugsweise in dem Bereich von 0,1 bis 30%, be zogen auf das Gewicht des ferromagnetischen Pulvers. Ruß dient zur Hemmung der elektrischen Aufladung der magnetischen Schicht, zur Verringerung des Reibungskoeffizienten, ergibt eine Lichtabschirmungswirkung, erhöht die Filmfestigkeit usw. Diese Funktionen, variieren mit der Art von verwendetem Ruß. Es ist selbstverständlich, dass diese Ruße optional verschieden in der Art, dem Gehalt und der Kombination sein können, abhängig von den vorher spezifizierten Eigenschaften, wie Korngröße, Öladsorption, elektrische Leitfähigkeit und pH. Für Ruße, die in die obere Schicht der vorliegenden Erfindung eingearbeitet werden können, kann auf "Handbook of Carbon Black", Carbon Black Kyokai, Bezug genommen werden.
Spezielle Beispiele von in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Schleifmitteln umfassen α-Aluminiumoxid mit einer α-Umwandlung von nicht weniger als 90%, β-Aluminiumoxid, γ-Aluminumoxid, Siliciumcarbid, Chromoxid, Ceroxid, α-Eisenoxid, Korund, künstlichen Diamant, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Titancarbid, Titanoxid, Siliciumdioxid und Bornitrid. Im Allgemeinen werden bekannte Materialien mit einer Mohs-Härte von nicht weniger als 6 einzeln oder in Kombination verwendet. Ein Verbundmaterial, das aus diesen Schleifmitteln hergestellt ist (mit einem anderen Schleifmittel oberflächenbehandeltes Schleifmittel) kann verwendet werden. Diese Schleifmittel können Verbindungen oder Elemente enthalten, die von der Hauptkomponente verschieden sind, aber ähnliche Wirkungen zeigen, sofern der Gehalt der Hauptkomponente nicht kleiner ist als 90%. Die Korngröße dieser Schleifmittel liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,01 bis 2 μm. Falls notwendig, kann eine Mehrzahl von Schleifmitteln mit verschiedenen Korngrößen in Kombination verwendet werden, oder ein einzelnes Schleifmittel mit einer Breitenverteilung des Korndurchmessers kann verwendet werden, um ähnliche Wirkungen zu erzielen. Die Klopfdichte dieser Schleifmittel liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,3 bis 2 g/ml. Der Wassergehalt dieser Schleifmittel liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,1 bis 5%. Der pH-Wert dieser Schleifmittel liegt vorzugsweise in dem Bereich von 2 bis 11.
Die spezifische Oberfläche dieser Schleifmittel liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1 bis 30 m²/g. Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Schleifmittel können azikuläre, kugelige oder plättchenartige Formen haben. Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Schleifmittel können vorzugsweise Kanten teilweise auf ihrer Oberfläche haben, um eine hohe Schleifeigenschaft zu ergeben. Spezielle Beispiele der in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Schleifmittel umfassen AKP-20, AKP-30, AKP-50, HIT-50, HIT-60, HIT-60A, HIT-70A, HIT-80, HIT-80G und HIT-100 (hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.), G5, G7 und S-1 (hergestellt von Nippon Chemical Industrial Co., Ltd.) und TF-100 und TF-140 (hergestellt von Toda Kogyo K. K.). Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Schleifmittel können in der Art, dem Gehalt und der Kombination in Abhängigkeit von dem Zweck variiert werden. Diese Schleifmittel können in die magnetische Beschichtungslösung in Form einer Dispersion in ein Bindemittel eingearbeitet werden. Die Menge des Schleifmittels, das auf der Oberfläche und Kante der magnetischen Schicht in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung vorhanden zu sein hat, liegt vorzugsweise in dem Bereich von nicht weniger als 5 Körner/100 μm².
Als in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Additive können solche verwendet werden, die eine Gleitwirkung, eine antistatische Wirkung, eine Dispergierwirkung, eine weichmachende Wirkung usw. haben. Beispiele der Additive umfassen z.B. Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Graphit, Bornitrid, fluorierten Graphit, Siliconöl, Silicon mit einer polaren Gruppe, mit aliphatischer Säure modifiziertes Silicon, Fluor enthaltendes Silicon, Fluor enthaltenden Alkohol, Fluor enthaltenden Ester, Polyolefin, Polyglycol, Alkylphosphorsäureester und ein Alkalimetallsalz davon, Alkylschwefelsäureester und ein Alkalimetallsalz davon, Polyphenylether, Fluor enthaltenden Alkylschwefelsäureester und ein Alkalimetallsalz davon, monobasische aliphatische Säure mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen (die eine ungesättigte Bindung enthalten oder verzweigt sein kann) und ein Salz davon mit Metallen (z.B. Li, Na, K, Cu), einwertigen, zweiwertigen, dreiwertigen, vierwertigen, fünfwertigen oder sechswertigen Alkohol mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen (der eine ungesättigte Bindung enthalten oder verzweigt sein kann), Alkoxyalkohol mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen, monoaliphatischen Säureester, dialiphatischen Säureester oder trialiphatischen Säureester von monobasischer aliphatischer Säure mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen (die eine ungesättigte Bindung enthalten oder verzweigt sein kann) mit einem einwertigen, zweiwertigen, dreiwertigen, vierwertigen, fünfwertigen oder sechswertigen Alkohol mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen (der eine ungesättigte Bindung enthalten oder verzweigt sein kann), aliphatischen Säureester von Monoalkylether von Alkylenoxidpolymer, aliphatisches Amid mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, aliphatisches Amin mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen usw. können verwendet werden.
Spezielle Beispiele solcher Additive umfassen Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure, Butylstearat, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaidinsäure, Octylstearat, Amylstearat, Isooctylstearat, Octylmyristat, Butoxyethylstearat, Anhydrosorbitanmonostearat, Anhydrosorbitandistearat, Anhydrosorbitantristearat, Oleylalkohol und Laurylalkohol. Weiter können nicht ionische, oberflächenaktive Mittel, wie Alkylenoxid, Glycerin, Glycidol und Alkylphenolethylenoxid-Additionsprodukt, kationische, oberflächenaktive Mittel, wie zyklisches Amin, Esteramid, quaternäres Ammoniumsalz, Hydantoinderivat, heterocyclische Verbindungen, Phosphonium und Sulfonium, anionische, oberflächenaktive Mittel, welche saure Gruppen enthalten, wie Carbonsäure, Sulfonsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäureester und Phosphorsäureester, amphotere, oberflächenaktive Mittel, wie Aminosäure, Aminosulfonsäure, Schwefel- oder Phosphorester von Aminoalkohol und Alkylbetain, usw. verwendet werden. Diese oberflächenaktiven Mittel sind in "Kaimen Kasseizai Binran (Handbook of Surface Active Agents)", Sangyo Tosho K. K. beschrieben. Diese Gleitmittel, antistatischen Mittel usw. brauchen nicht notwendigerweise 100% rein zu sein, sondern können Verunreinigungen, wie Isomere, nicht umgesetztes Produkt, Nebenprodukt, Zersetzungsprodukt und Oxid, enthalten. Die Konzentration dieser Verunreinigungen liegt vorzugsweise in dem Bereich von nicht mehr als 30%, weiter vorzugsweise nicht mehr als 10%.
Diese in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Gleitmittel und oberflächenaktiven Mittel können in ihrer Art und ihrem Gehalt, wie notwendig, variiert werden. So können z.B. aliphatische Säuren in ihrem Schmelzpunkt variiert werden, um ihr Durchsickern an die Oberfläche zu regeln. Ester können in ihrem Siedepunkt oder ihrer Polarität variiert werden, um ihr Durchsickern an die Oberfläche zu regeln. Der Gehalt an oberflächenaktiven Mitteln kann geregelt werden, um die Beschichtungsstabilität zu verbessern. Es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Additive können vollständig oder teilweise zu dem System in jedem Schritt während der Herstellung der magnetischen Beschichtungslösung zugesetzt werden. Diese Additive können z.B. mit magnetischen Pulvern vor dem Verkneten vermischt werden. Ferner können diese Additive zu dem System in dem Knetschritt von magnetischen Pulvern mit einem Bindemittel und einem Lösungsmittel zugesetzt werden. Alternativ können diese Additive zu dem System wäh rend oder nach dem Dispersionsschritt oder unmittelbar vor dem Beschichtungsschritt zugesetzt werden. In Abhängigkeit von dem Zweck können die Additive teilweise oder vollständig durch das gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Beschichtungsverfahren nach der Aufbringung der magnetischen Schicht aufgebracht werden. Ferner kann ein Gleitmittel auf die Oberfläche der magnetischen Schicht nach dem Kalandern oder Schlitzen entsprechend dem Zweck aufgebracht werden.
Beispiele von Handelsbezeichnungen dieser in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Gleitmittel umfassen NAA-102, NAA-415, NAA-312, NAA-160, NAA-180, NAA-174, NAA-175, NAA-222, NAA-34, NAA-35, NAA-171, NAA-122, NAA-142, NAA-160, NAA-173K mit Castoröl gehärtete aliphatische Säure, NAA-42, NAA-44, Cation SA, Cation MA, Cation AB, Cation BB, Nymeen L-201, Nymeen L-202 Nymeen S-202, Nonion E-208, Nonion P-208, Nonion S-207, Nonion K-204, Nonion NS-202, Nonion NS-210, Nonion HS-206, Nonion L-2, Nonion S-2, Nonion S-4, Nonion O-2, Nonion LP-20R, Nonion PP-40R, Nonion SP-60R, Nonion OP-80R, Nonion OP-85R, Nonion LT-221, Nonion ST-221 Nonion OT-221, Monoguri MB Nonion DS-60, Anon BF, Anon LG, Butylstearat, Butyllaurat und Erucasäure (hergestellt von Nippon Oils and Fats Co., Ltd.), Ölsäure (hergestellt von Kanto Chemical Co., Ltd.), FAL-205 und FAL-123 (hergestellt von Takemoto Yushi K. K.), Enujerubu LO, Enujerubu IPM und Sansosyzer E4030 (hergestellt von Shin Nihon Rika K. K.), TA-3, KF-96, KF-96L, KF-96H, KF-410, KF-420, KF-965, KF-54, KF-50, KF-56, KF-907, KF-851, X-22-819, X-22-822, KF-905, KF-700, KF-393, KF-857, KF-860, KF-865, X-22-980, KF-101, KF-102, KF-103, X-22-3710, X-22-3715, KF-910 und KF-3935 (hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Armide P, Armide C und Armoslip CP (hergestellt von Lion Armor Co., Ltd.), Duomine TDO (hergestellt von Lion Fat and Oil Co., Ltd.), BA-41G (hergestellt von Nisshin Oil Mills, Co., Ltd.) und Profan 2012E, New Pole PE61, Ionet MS-400, Ionet MO-200, Ionet DL-200, Ionet DS-300, Ionet DS-1000 und Ionet DO-200 (hergestellt von Sanyo Chemical Co., Ltd.).
Beispiele von organischen Lösungsmitteln, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Diisobutylketon, Cyclohexanon, Isophoron und Tetrahydrofuran, Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Isobutylalkohol, Isopropylalkohol und Methylcyclohexanol, Ester, wie Methylacetat, Butylacetat, Isobutylacetat, Isopropylacetat, Ethylbutyrat und Glycolacetat, Glycolether, wie Glycoldimethylether, Glycolmonoethylether und Dioxan, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol, Kresol und Chlorbenzol, chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Ethylenchlorid, Kohlenstofftetrachlorid, Chloroform, Ethylenchlorhydrin und Dichlorbenzol, N,N-Dimethylformamid und Hexan. Diese organischen Lösungsmittel können in sämtlichen Verhältnissen verwendet werden. Diese organischen Lösungsmittel sind nicht notwendigerweise 100% rein und können Verunreinigungen, wie Isomere, nicht umgesetzte Produkte, Nebenprodukte, Zersetzungsprodukte, Oxide und Wasser neben den Hauptkomponenten enthalten. Der Gehalt dieser Verunreinigungen liegt vorzugsweise im Bereich von nicht mehr als 30%, weiter vorzugsweise nicht mehr als 10%. Um die Dispergierbarkeit zu erhöhen, ist die Polarität des organischen Lösungsmittels vorzugsweise etwas erhöht. Die für diese Schichten zu verwendenden Lösungsmittel enthalten vorzugsweise ein Lösungsmittel mit einer Dielektrizitätskonstante von 15 bis 20 in einer Menge von nicht weniger als 50%. Der Löslichkeitsparameter dieser Lösungsmittel liegt vorzugsweise in dem Bereich von 8 bis 11.
Bezüglich der Dicke des magnetischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke des nicht magnetischen Trägers im Bereich von gewöhnlich 1 bis 100 μm, vorzugsweise 4 bis 12 μm, die Dicke der magnetischen Schicht beträgt normalerweise 0,1 bis 5 μm, vorzugsweise 1 bis 3 μm, die Dicke der Rückseitenschicht beträgt normalerweise 0,1 bis 2 μm, vorzugsweise 0,4 bis 1 μm, und die Dicke der Haftschicht zur Verbesserung der Haftfähigkeit zwischen dem nicht magnetischen Träger und der magnetischen Schicht beträgt normalerweise 0,01 bis 2 μm, vorzugsweise 0,02 bis 0,5 μm. Als diese Haftschichten und Rückseitenschichten können bekannte Materialien verwendet werden.
Der in der vorliegenden Erfindung zu verwendende nicht magnetische Träger hat eine Mikro-Vickers-Härte von nicht weniger als 75 kg/mm². Als ein solcher nicht magnetischer Träger kann jeder bekannte Film verwendet werden, wie biaxial orientiertes Polyethylennaphthalat (PEN), Polyamid, Polyimid, Polyamidimid, aromatisches Polyamid und Polybenzoxidazol. Insbesondere ist ein nicht magnetischer Träger bevorzugt, der ein Aramidharz oder Polyethylennaphthalat umfasst.
Diese Trägermaterialien können vorher einer Koronaentladung, einer Plasmabehandlung, einer leichten Haftbehandlung, einer Wärmebehandlung, einer gegen Staub widerstandsfähig machenden Behandlung usw. unterworfen werden. Um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist es notwendig, einen nicht magnetischen Träger mit einer durchschnittlichen Mittellinienrauheit (Oberfläche) (definiert durch JIS B0601) von gewöhnlich 0,1 nm bis 10 nm, vorzugsweise 0,2 nm bis 6 nm, weiter vorzugsweise 0,5 bis 4 nm auf der magnetischen Schichtseite zu verwenden. Ein solcher nicht magnetischer Träger hat vorzugsweise nicht nur eine geringe mittlere Mittellinienrauheit (Oberfläche), sondern hat auch keine großen Vorsprünge mit einer Größe von 1 μm oder mehr. Die Form der Oberflächenrauheit kann durch die Größe und Menge an in den Träger, wie notwendig, einzuarbeitenden Füllstoff frei geregelt werden. Beispiele des Füllstoffs umfassen Oxide und Carbonate von Al, Ca, Si und Ti, unabhängig davon, ob sie kristallin oder amorph sind, und fein verteiltes organisches Pulver, wie Acryl und Melamin. Um die Erfordernisse für sowohl die Oberflächenrauheit als auch die Haltbarkeit im Betrieb zu erfüllen, ist es bevorzugt, dass die Rauheit des nicht magnetischen Trägers auf der Rückschichtseite größer ist als die auf der magnetischen Schichtseite. Die mittlere Mittellinienrauheit (Oberfläche) des nicht magnetischen Trägers auf der Rückschichtseite beträgt vorzugsweise nicht weniger als 1 nm, weiter vorzugsweise nicht weniger als 4 nm. In dem Fall, wo die Rauheit auf der magnetischen Schichtseite verschieden ist von derjenigen auf der Rückschichtseite, kann ein Träger mit einer dualen Struktur verwendet werden. Alternativ kann eine Beschichtung vorgesehen werden, um verschiedene Oberflächenrauheiten bereit zu stellen.
Der in der vorliegenden Erfindung zu verwendende nicht magnetische Träger weist vorzugsweise F-5-Werte von 10 bis 50 kg/mm² in der Bandlaufrichtung und von 10 bis 30 kg/mm² in der Bandbreiterichtung auf. Im Allgemeinen ist der F-5-Wert in der Bandlaufrichtung höher als der F-5-Wert in der Bandbreiterichtung. Falls die Festigkeit in der Bandbreiterichtung des nicht magnetischen Trägers jedoch hoch sein muss, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Spezifikation beschränkt. Der nicht magnetische Träger weist vorzugsweise eine Wärmeschrumpfung in der Bandbreite und Laufrichtung von nicht mehr als 3%, bevorzugter nicht mehr als 1,5%, bei 100°C für 30 Minuten und nicht mehr als 1%, bevorzugter nicht mehr als 0,5% bei 80°C für 30 Minuten auf. Die Bruchfestigkeit des Trägers liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 kg/mm² in beiden Richtungen. Der Elastizitätsmodul des Trägers liegt vorzugsweise in dem Bereich von 100 bis 2000 kg/mm² in beiden Richtungen. In der vorliegenden Erfindung ist die Lichtdurchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 900 nm vorzugsweise nicht höher als 30%, weiter vorzugsweise nicht höher als 3%.
Das Verfahren zur Herstellung der magnetischen Beschichtungslösung für die magnetische Schicht in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung umfasst wenigstens einen Knetschritt, Dispersionsschritt und Mischschritt, welcher optional vor oder nach diesen Schritten vorgesehen ist. Diese Schritte können aus zwei oder mehreren Stufen bestehen. Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Rohmaterialien, z.B. ferromagnetische Pulver, Bindemittelharz, Ruß, Schleifmittel, antistatisches Mittel, Gleitmittel und Lösungsmittel können zu dem System zu Beginn oder während jedes Schrittes zugesetzt werden. Diese Rohmaterialien können jeweils absatzweise zu dem System in zwei oder mehreren Schritten zugesetzt werden. So kann z.B. Polyurethan absatzweise in das System bei dem Knetschritt, dem Dispersionsschritt oder einem Mischschritt zur Viskositätseinstellung nach der Dispersion eingebracht werden. Um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, kann natürlich eine bekannte Herstellungstechnik als ein Schritt verwendet werden. In dem Knetschritt kann eine Vorrichtung mit einer starken Knetkraft, wie ein kontinuierlicher Kneter und Druckkneter, verwendet werden. Wenn ein kontinuierlicher Kneter oder Druckkneter verwendet wird, werden die magnetischen Pulver mit der Gesamtheit oder einem Teil (vorzugsweise 30 Gew.-% oder mehr des Gesamtgewichts sämtlicher Bindemittelharze) des Bindemittels in einer Menge von 15 bis 500 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der magnetischen Pulver, verknetet. Diese Knettechniken sind weiter in JP-A-1-106388 und JP-A-64-79274 beschrieben.
Um ein magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten, muss eine starke Orientierung durchgeführt werden. Ein Elektromagnet mit 100000 μT (1000 G) oder mehr und ein Kobaltmagnet mit 200000 μT (2000 G) oder mehr werden vorzugsweise in Kombination in einer solchen Anordnung verwendet, dass der gleiche Pol der zwei Magneten einander gegenüberstehen. Weiter wird ein geeignetes Trocknungsverfahren vorzugsweise vor dem Orientierungsschritt vorgesehen, um die Orientierbarkeit nach dem Trocknen zu maximieren. Es ist bekannt, dass eine Aufzeichnung mit hoher Dichte wirksam durchgeführt werden kann, indem die leichte Magnetisierungsachse zu der senkrechten Richtung geneigt wird, unabhängig davon, ob das Korn azikulär oder tafelförmig ist. Dieses Verfahren kann in Kombination verwendet werden.
Bekannte Verfahren werden vorzugsweise zusätzlich verwendet, um die Haftfähigkeit zu erhöhen. So kann z.B. eine hauptsächlich aus einem Polymer aufgebaute Haftschicht vor dem Aufbringen der magnetischen Schicht vorgesehen sein. Alternativ kann der nicht magnetische Träger einer Koronaentladung, Bestrahlung mit UV oder Bestrahlung mit EB unterworfen werden.
Als Kalanderwalze kann eine aus einem wärmebeständigen Kunststoff, wie Epoxy, Polyimid, Polyamid und Polyimidamid, hergestellte Walze verwendet werden. Nur aus Metall bestehende Walzen können in Kombination verwendet werden. Die Verarbeitungstemperatur liegt vorzugsweise in dem Bereich von 70°C bis 120°C, weiter vorzugsweise von 80°C bis 100°C. Der lineare Druck liegt vorzugsweise in dem Bereich von 200 bis 500 kg/cm, weiter vorzugsweise von 300 bis 400 kg/cm.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise einen Reibungskoeffizient von 0,1 bis 0,5, bevorzugter von 0,2 bis 0,3, gegen SUS320J auf der magnetischen Schichtseite und der anderen Seite auf. Die magnetische Schicht hat vorzugsweise einen Oberflächeneigenwiderstand von 10⁴ bis 10¹⁰ Ω/sq. Die magnetische Schicht weist vorzugsweise einen Elastizitätsmodul von 100 bis 2000 kg/mm² bei 0,5%iger Dehnung sowohl in der Laufrichtung als auch in der Breitenrichtung auf. Die Bruchfestigkeit der magnetischen Schicht liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1 bis 30 kg/cm². Der Elastizitätsmodul des magnetischen Aufzeichnungsmediumsliegt vorzugsweise in dem Bereich von 100 bis 1500 kg/mm² sowohl in der Laufrichtung als auch in der Breitenrichtung. Die Restdehnung des magnetischen Aufzeichnungsmediumsliegt vorzugsweise in dem Bereich von nicht mehr als 0,5%. Die Wärmeschrumpfung des magnetischen Aufzeichnungsmediums bei sämtlichen Temperaturen von 100°C oder weniger beträgt vorzugsweise nicht mehr als 1%, bevorzugter nicht mehr als 0,5%, am bevorzugtesten nicht mehr als 0,1% (idealerweise 0%). Die Glasübergangstemperatur (Maxima des Verlustmoduls der dynamischen Viskoelastizität, gemessen bei 110 Hz) der magnetischen Schicht beträgt vorzugsweise 50°C bis 120°C. Der Verlustmodul der magnetischen Schicht liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1 × 10⁸ bis 8 × 10⁹ dyn/cm². Die Verlusttangente der magnetischen Schicht liegt vor zugsweise in dem Bereich von nicht mehr als 0,2. Wenn die Verlusttangente der magnetischen Schicht zu groß ist, kann sie aufgrund von Haftung leicht mangelhaft werden. Die Menge des in der magnetischen Schicht zu enthaltenden restlichen Lösungsmittels liegt vorzugsweise in dem Bereich von nicht mehr als 100 mg/m², bevorzugter nicht mehr als 10 mg/m². Die magnetische Schicht hat vorzugsweise Leerstellen von nicht mehr als 30 Vol.-%, bevorzugter nicht mehr als 20 Vol.-%. Die Leerstellen sind vorzugsweise klein, um eine hohe Ausgabeleistung zu ergeben. In einigen Fällen sind vorzugsweise bestimmte Leerstellen in Abhängigkeit von dem Zweck vorgesehen. So sind z.B. in dem Fall von magnetischen Aufzeichnungsmedien für Datenaufzeichnung, für welche eine wiederholte Verwendung besonders benötigt wird, die Leerstellen vorzugsweise groß, um ausgezeichnete Haltbarkeit im Betrieb zu ergeben.
In den magnetischen Charakteristiken des magnetischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung, gemessen mittels VSM unter einem magnetischen Feld von 796000 A/m (10 kOe) beträgt die Hc in der Bandlaufrichtung vorzugsweise 159200 bis 238800 A/m (2000 bis 3000 Oe), bevorzugter 167160 bis 199000 A/m (2100 bis 2500 Oe). Das Rechteckigkeitsverhältnis liegt vorzugsweise in dem Bereich von nicht weniger als 0,75, bevorzugter nicht weniger als 0,80, am bevorzugtesten nicht weniger als 0,85 in der Bandlaufrichtung. Das Rechteckigkeitsverhältnis in zwei Richtungen senkrecht zu der Bandlaufrichtung liegt vorzugsweise in dem Bereich von nicht mehr als 80% von demjenigen in der Bandlaufrichtung. Die SFD (Schaltfeldverteilung) der magnetischen Schicht liegt vorzugsweise in dem Bereich von nicht mehr als 0,6, weiter vorzugsweise nicht mehr als 0,5, idealerweise 0. Die remanente Koerzitivkraft Hr in der Längsrichtung (Bandlaufrichtung) beträgt vorzugsweise 143280 bis 238800 Alm (1800 Oe bis 3000 Oe). Hc und Hr in der senkrechten Richtung (Bandbreitenrichtung) betragen jeweils vorzugsweise 79600 bis 398000 A/m (1000 Oe bis 5000 Oe).
Die mittlere Mittellinienrauheit (Oberfläche) Ra der magnetischen Schicht liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1 nm bis 10 nm, sollte jedoch in Abhängigkeit von dem Zweck in geeigneter Weise eingestellt werden. Je kleiner Ra ist, desto besser sind die elektromagnetischen Charakteristiken. Im Gegensatz dazu gilt, dass je größer Ra ist, desto besser ist die Haltbarkeit im Betrieb Die RMS (quadratischer Mittelwert) der Oberflächenrauheit (RRMS) der magnetischen Schicht, bestimmt durch AFM-Bewertung, liegt vorzugsweise in dem Bereich von 2 nm bis 15 nm.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung umfasst wenigstens eine magnetische Schicht. Die magnetische Schicht kann in der Form einer Mehrzahl von Schichten in Abhängigkeit von dem Zweck vorliegen. Weiterhin kann eine nicht magnetische Schicht, die wenigstens ein nicht magnetisches Pulver und ein Bindemittel umfasst, zwischen der magnetischen Schicht und dem nicht magnetischen Träger vorgesehen sein. Es ist leicht vorstellbar, dass die physikalischen Eigenschaften des magnetischen Aufzeichnungsmediums von einer Schicht zu einer anderen geändert werden können. So kann z.B. der Elastizitätsmodul der magnetischen Schicht erhöht sein, um ihre Haltbarkeit im Betrieb zu verbessern, während der Elastizitätsmodul der nicht magnetischen Schicht niedriger sein kann als derjenige der magnetischen Schicht, um den Kontakt des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit dem Kopf zu verbessern. Weiterhin kann das Verfahren zur Erhöhung der Zugfestigkeit des Trägers verwendet werden, um den Kopfkontakt in der vorliegenden Erfindung zu verbessern. Ein Träger, dessen Zugfestigkeit in der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Bandes (d.h. der Bandlaufrichtung) erhöht worden ist, kann häufig einen guten Kopfkontakt aufweisen.
Die vorliegende Erfindung wird in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen weiter beschrieben; die vorliegende Erfindung sollte aber nicht als darauf beschränkt ausgelegt werden. Der Ausdruck "Teile", wie hierin verwendet, soll "Gewichtsteile" angeben.
BEISPIEL
(Beispiel 1-1)
Zusammensetzung der magnetischen Schicht
100 Teile eines ferromagnetischen Metallpulvers A (wie in der Tabelle 1 gezeigt) wurden mittels eines offenen Kneters 10 Minuten gemahlen. Zu dem so gekneteten Pulver wurden dann die folgenden Komponenten zugesetzt:

Vinylchloridharz ("MR-110"; hergestellt von Nippon Zeon Co., Ltd.) 8 Teile

Polyurethan A (Zusammensetzung in der Tabelle 2 gezeigt) 6 Teile (Feststoffgehalt)

MEK 40 Teile
Die Mischung wurde dann 60 Minuten geknetet.
Zu der so gekneteten Mischung wurden dann die folgenden Komponenten zugesetzt:

Schleifmittel (Al₂O₃, Korngröße: 0,2 μm) 2 Teile

Ruß (Korngröße: 40 nm) 2 Teile

1/1-Mischung von Methylethylketon und Cyclohexanon 200 Teile

Die Mischung wurde dann einer Dispergierung mittels einer Sandmühle für 120 Minuten unterworfen. Zu der Dispersion wurden dann die folgenden Komponenten zugesetzt:

Polyisocyanat ("Coronate 3041", hergestellt von Nippon Polyurethane Co., Ltd.)	4 Teile (Feststoffgehalt)
Stearinsäure	1 Teil
sec-Butylstearat	1 Teil
Amidstearat	1 Teil
Methylethylketon	50 Teile

Die Mischung wurde 20 Minuten gerührt und dann durch ein Filter mit einem mittleren Porendurchmesser von 1 μm filtriert, um eine magnetische Beschichtungslösung herzustellen. Die so erhaltene magnetische Beschichtung wurde dann mittels einer Umkehrwalze auf die Oberfläche eines 7 μm dicken PEN-Trägers aufgebracht, um eine Trockendicke von 2 μm zu erhalten. Die folgende Rückseitenbeschichtungslösung wurde dann auf den Träger aufgebracht, um eine Dicke von 0,5 μm zu erhalten, gefolgt von Trocknen. Der nicht magnetische Träger, auf welchen die magnetische Schicht aufgebracht worden war, wurde dann in einem Magnetfeld orientiert, das durch einen 300000 μT (3000 G) Magneten erzeugt war, während der Träger nass war. Nach dem Trocknen wurde der beschichtete Träger einem 5-Stufen-Kalandern mittels einer Kombination einer Metallwalze mit einer anderen (Geschwindigkeit: 100 m/min, Lineardruck: 300 kg/cm, Temperatur: 90°C) unterworfen und dann zu einem 1,27 cm (1/2 Inch) breiten Band mit einer Geschwindigkeit von 200 m/min geschlitzt, um ein für hoch auflösendes Fernsehen angepasstes Videoband herzustellen. (Zusammensetzung der Rückseitenbeschichtungslösung)

Ruß (Korndurchmesser: 18 nm)	100 Teile
Nitrocellulose ("RS1/2H", hergestellt von Daicel Chemical Industries, Ltd.)	60 Teile
Polyurethan ("N-2301", hergestellt von Nippon Polyurethane Co., Ltd.)	60 Teile
Polyisocyanat ("Coronate L", hergestellt von Nippon Polyurethane Co., Ltd.)	20 Teile
Methylethylketon	1000 Teile
Toluol	1000 Teile

Die Einzelheiten des ferromagnetischen Metallpulvers sind in der Tabelle 1 gezeigt, und die Einzelheiten des Polyurethans sind in den Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Die Abkürzungen in den vorstehenden Tabellen haben die folgende Bedeutung:

Ad:: Adipinsäure
DEIS:: Ethylenoxid-Addukt von Sulfoisophthalsäure, wiedergegeben durch die folgende Formel:

Um Tg des Polyurethans der vorliegenden Erfindung zu bestimmen, wurde ein Bindemittelharzfilm mit einer Dicke von 20 μm gebildet. Die Spitze von E'' des Films wurde mittels Vibron (hergestellt von Orientec Co., Ltd.) gemessen, um seine Tg zu bestimmen.
Beispiele 1-2 bis 1-4, Vergleichsbeispiele 1-1 bis 1-4
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1-1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die in der Tabelle 4 gezeigten Materialien zur Herstellung verschiedener Videobänder verwendet wurden.
BEISPIEL 2-1
Zusammensetzung der magnetischen Schicht
100 Teile eines ferromagnetischen Metallpulvers A (wie in der Tabelle 1 gezeigt) wurden mittels eines offenen Kneters 10 Minuten gemahlen. Zu dem so gekneteten Pulver wurden dann die folgenden Komponenten zugesetzt:

Vinylchloridharz 8 Teile

Vinylchloridharz ("MR-110"; hergestellt von Nippon Zeon Co., Ltd.) 8 Teile

Polyurethan A (in der Tabelle 2 gezeigt) 6 Teile (Feststoffgehalt)

MEK 40 Teile
Die Mischung wurde dann 60 Minuten geknetet.
Zu der so gekneteten Mischung wurden dann die folgenden Komponenten zugesetzt:

Schleifmittel (Al₂O₃, Korngröße: 0,2 μm) 2 Teile

Ruß (Korngröße: 40 nm) 2 Teile

1/1-Mischung von Methylethylketon und Cyclohexanon 200 Teile

Die Mischung wurde dann in der gleichen Weise wie in Beispiel 1-1 verarbeitet, um ein für hoch auflösendes Fernsehen angepasstes Videoband herzustellen.
Beispiele 2-2 bis 2-6, Vergleichsbeispiele 2-1 bis 2-3
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 2-1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die in der Tabelle 5 gezeigten Materialien zur Herstellung verschiedener Videobänder verwendet wurden.
Die Ergebnisse der Bewertung der vorstehenden Videobänder sind in den Tabellen 4 und 5 gezeigt.
[Bewertungsverfahren]
Elektromagnetische Charakteristiken (anfängliche Ausgabeleistung CN):
<Wiedergabeleistung>
D3 VTR D350 (PAL) (Bandgeschwindigkeit relativ zum Magnetkopf: 23,9 m/s) (hergestellt von Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.) wurde verwendet, um ein 33,5 MHz-Signal auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnen. Das so aufgezeichnete Signal wurde dann wiedergegeben. Die Wiedergabeleistung wurde mittels eines Spektralanalysators relativ zu der Wiedergabeleistung eines Bezugsbandes (Beispiel 2-2) als 0 dB gemessen.
<Kratzeigenschaft>
Ein Band mit einer Länge von 30 m wurde einer Abspiel-Aufwickelprüfung mit 100 Durchgängen in D3 VTR D350 (hergestellt von Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.) in einer Atmosphäre von 23°C und 10% relativer Feuchte unterworfen. Die Änderung des Intensitätsverhältnisses von Chloratom zu Eisenatom (Cl/Fe) auf der Oberfläche der magnetischen Schicht durch ESCA von vor bis nach dem Betrieb wurde bestimmt, um die Kratzeigenschaft zu bewerten.
<Kopfverschmutzung>
Ein Band mit einer Länge von 30 m wurde einer Abspiel-Aufwickelprüfung mit 100 Durchgängen in D3 VTR D350 (hergestellt von Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.) in einer Atmosphäre von 23°C und 10% relativer Feuchte unterworten. Nach dem Betrieb wurde der Zustand der Kopfverschmutzung gemäß den folgenden Kriterien bewertet:
A: Keine Verschmutzung beobachtet; B: Geringe Verschmutzung beobachtet; C: Verschmutzung beobachtet; D: Verschmutzung in der Kopfspaltzone beobachtet.
<Kopfabrieb>
Ein Band mit einer Länge von 600 m wurde auf dem Magnetkopf hin und her laufen gelassen. Acht solcher Bänder wurden kontinuierlich auf dem Magnetkopf hin und her laufen gelassen. Die Kopfhöhe wurde vor und nach dem Lauf gemessen, um den Abrieb zu bestimmen.
Die vorstehenden Tabellen zeigen, dass die magnetischen Aufzeichnungsmedien, welche das Bindemittel und das ferromagnetische Metallpulver der vorliegenden Erfindung enthalten, in sämtlichen der verschiedenen bewerteten Eigenschaften ausgezeichnet sind, während die magnetischen Aufzeichnungsmedien der Vergleichsbeispiele hinsichtlich aller dieser Eigenschaften ungenügend sind. Daher ist nachgewiesen, dass die Beispiele der vorliegenden Erfindung den Vergleichsbeispielen überlegen sind.
[Wirkung der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung verwendet eine Kombination eines Polyurethans mit einer speziellen Struktur und eines ferromagnetischen Metallpulvers mit einer speziellen Struktur, um eine hohe Dispergierbarkeit, eine hohe Glätte und hohe magnetische Charakteristiken zu ergeben. Ferner kann die vorliegende Erfindung ein magnetisches Aufzeichnungsmedium für hoch auflösendes Fernsehen bereit stellen, das ausgezeichnete elektromagnetische Charakteristiken, ausgezeichnete Laufeigenschaften bei Wiederholung aufweist, geringes Verkratzen der magnetischen Schicht zeigt, verringerten Kopfabrieb hervorruft und eine hohe Wiedergabeleistung ergibt.
Obwohl die Erfindung im Einzelnen und mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne ihren Bereich zu verlassen.

Claims

Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer magnetischen Schicht, umfassend ein ferromagnetisches Pulver und ein Bindemittel, die auf einer Seite eines nicht magnetischen Trägers angeordnet ist, und einer Rückseitenschicht, die auf einer anderen Seite des nicht magnetischen Trägers angeordnet ist, worin das ferromagnetische Pulver ein ferromagnetisches Metallpulver ist, das Fe als eine Hauptkomponente und Co umfasst und Y in einer Menge von 1 bis 5 Atom-% enthält, bezogen auf die Summe von Fe und Co in dem ferromagnetischen Metallpulver, und das Bindemittel ein Polyurethan umfasst, das hauptsächlich eine Diolkomponente, zusammengesetzt aus einem Polyetherpolyol und einem Polyesterpolyol, und eine Polyisocyanatkomponente umfasst, und worin das Polyurethan wenigstens zwei Glasübergangstemperaturen hat, wobei eine der zwei Glasübergangstemperaturen –250°C bis 0°C beträgt und die andere 40°C bis 130°C beträgt.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium wie in Anspruch 1 beansprucht, worin das Polyurethan ein Polyurethan, das wenigstens eine polare Gruppe enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -SO₃M, -OSO₃M, -COOM, -PO₃M₂, -OPO₃M₂, -NR₂, -N⁺R₃X^–, -N⁺R₂R¹SO₃ und -N⁺R₂R¹COO^– (worin M ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetallion, ausgewählt aus Li⁺, K⁺ und Na⁺, oder ein Ammoniumion bedeutet, R und R¹ jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten, und X ein Halogenatom bedeutet) in einer Menge von 1 × 10^–6 bis 1 × 10^–3 Äquiv./g umfasst.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium wie in Anspruch 1 beansprucht, worin der Gehalt von Co in dem ferromagnetischen Metallpulver 5 bis 40 Atom-%, bezogen auf Fe, beträgt.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium wie in Anspruch 1 beansprucht, worin das Polyurethan in dem Bindemittel in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel, enthalten ist.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium wie in Anspruch 1 beansprucht, worin das Polyetherpolyol in dem Polyurethan in einem Anteil von 3 bis 80 Gew.-% enthalten ist.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium wie in Anspruch 1 beansprucht, worin das Polyesterpolyol in dem Polyurethan in einem Anteil von 5 bis 92 Gew.-% enthalten ist.