DE69836481T2 - Magnetaufzeichnungsträger - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf einen Magnetaufzeichnungsträger, umfassend eine Schicht eines Materials, beinhaltend permanent ausgerichtete nadelförmige Magnetpartikel mit einer vorgegebenen Koerzitivkraft. Diese Erfindung betrifft ebenfalls Verfahren zur Herstellung eines derartigen Magnetaufzeichnungsträgers.
  • Ein bekannter Magnetaufzeichnungsträger dieses Typs wird in der GB-B-1 331 604 beschrieben, worin nadelförmige Partikel von γ-Fe2O3 (mit einer Koerzitivkraft von etwa 27 kA/m) in vorbestimmten Richtungen in ausgewählten örtlich getrennten bzw. beabstandeten Regionen der Schicht fest ausgerichtet sind, wobei die Regionen dazwischen entweder statistisch ausgerichtet sind oder in verschiedener Richtung ausgerichtet sind. Dieser Typ an Magnetaufzeichnungsträger wird in Form eines Streifens durch Thorn Secure Science International Limited unter der Handelsmarke "WATERMARK"-Streifen hergestellt.
  • Ein "WATERMARK"-Streifen liefert hohe Sicherheit, weil die permanenten Aufzeichnungsdaten schwierig zu fälschen sind, und gibt die Option, herkömmliche Daten auf Magnetstreifen, die mit ISO-Standard-Bankkarten niedriger Koerzitivkraft (LoCo) kompatibel sind, zu schreiben.
  • In den jüngsten Jahren gab es ein Wachstum bei der Verwendung von Magnetaufzeichnungen mit hoher Koerzitivkraft (HiCo), beispielsweise als Streifen auf Kredit- oder Bankkarten oder anderen Wertdokumenten. Ein derartiges Material hat typischerweise eine Koerzitivkraft von oberhalb etwa 1200 Oe (d.h. 100 kA/m) und wird vollständiger im Standarddokument ISO 7811/6 beschrieben. Derartige HiCo-Magnetaufzeichnungen bieten bessere Beständigkeit gegenüber Löschen als LoCo-Materialien, aber bieten nicht die Hochsicherheit, die mit "WATERMARK"-Streifen möglich ist.
  • Eine Kombination der zwei Technologien würde sowohl Sicherheit als auch Beständigkeit gegenüber zufälligem Löschen bieten, aber Versuche, die zwei Materialien zu kombinieren, waren bislang nicht erfolgreich. Derartige Versuche haben Spuren beinhaltet, die Seite an Seite hergestellt oder eine auf der anderen laminiert wurden.
  • Erfindungsgemäß wird ein Magnetaufzeichnungsträger, wie in den Ansprüchen 1 bis 5 spezifiziert, bereitgestellt.
  • Dieser Magnetaufzeichnungsträger kombiniert LoCo- und HiCo-Technologien ohne die mit der Seite-an-Seite-Ausrichtung verschiedener Materialien verbundenen Probleme, oder die Schwierigkeit des Lesens einer Schicht durch die andere. Der Träger kann gleichzeitig verwendet werden, um Daten permanent mittels der nadelförmigen Partikel aufzuzeichnen und die mittels der Partikel mit der weiteren Koerzitivkraft löschbar sind. Der Träger ermöglicht, dass die permanenten Daten in Gegenwart von softkodierten HiCo-Daten unter Verwendung existierender Geräte gelesen werden.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht ebenfalls Handlesegeräte ohne Probleme, verursacht durch den aktiven Kopf des "Watermark"-Datenlesers, zu verwenden und softkodierte Daten auf benachbarten Spuren des Streifens, nur mit LoCo-Partikeln, zu löschen. Dies ist ein Problem aufgrund der Unfähigkeit, präzise Handleser im Gebrauch mit der korrekten Streifenspur verlässlich auszurichten.
  • Bevorzugt betragen die Volumenprozent der Partikel mit der ersten Koerzitivkraft weniger als die Volumenprozent der Partikel mit der weiteren Koerzitivkraft. Dies ermöglicht dem Träger, mit dem Standarddokument ISO 7811/6 übereinzustimmen, indem die Verzerrung, erzeugt durch Nebensignaleffekte zwischen den zwei Aufzeichnungstypen, reduziert wird.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Wertdokument, wie in Anspruch 6 spezifiziert, bereitgestellt.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungsträgers, wie in Anspruch 7 bis 9 spezifiziert, bereitgestellt.
  • Die Erfindung bezieht sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Magnetaufzeichnungen für Kredit- oder Bankkarten oder andere Wertdokumente.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun mittels eines Beispiels anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt,
  • 2 ein Flussdiagramm eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt,
  • 3 eine Draufsicht auf eine Schicht eines Magnetaufzeichnungsträgers mit HiCo-Partikeln zeigt,
  • 4 eine schräge Ansicht des Trägers von 3 zeigt,
  • 5 eine Draufsicht auf eine Schicht eines erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsträgers zeigt,
  • 6 die Schicht der 5 mit einer permanent ausgerichteten Struktur zeigt,
  • 7 eine theoretische Hysteresekurve für einen erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsträger zeigt, und
  • 8 eine gemessene Hysteresekurve für einen erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsträger zeigt.
  • Ein Magnetaufzeichnungsträger mit einer Mischung von hexagonalen Plättchen und nadelförmigen Partikeln ist in der US 4 657 813 offenbart. Jedoch wird in diesem Dokument aus dem Stand der Technik die Ausrichtung durchgeführt, nachdem der Schlamm bzw. die die Schlämme verfestigt wurde, so dass die nadelförmigen Partikel keine permanent orientierte Struktur aufweisen.
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungsträgers. Die nummerierten Blöcke im Diagramm haben die folgende Bedeutung.
  • Block 1 von 1 bezeichnet die Herstellung eines Schlamms bzw. einer Schlämme, beinhaltend nadelförmige Magnetpartikel mit einer ersten Koerzitivkraft und nicht-nadelförmige Magnetpartikel mit einer weiteren Koerzitivkraft, die größer ist als die erste Koerzitivkraft. Eine Anzahl von Beispielen, wie eine Schlämme erfindungsgemäß hergestellt wird, wird nachfolgend beschrieben.
  • BEISPIEL 1
  • Im vorliegenden Beispiel wird der Schlamm bzw. die Schlämme in der folgenden Art und Weise hergestellt.
  • Pulverisiertes γ-Fe2O3 in Form von Agglomeraten von nadelförmigen individuellen Körnern wird in einer flüssigen Mischung eines Bindemittels und eines Lösungsmittels unter Verwendung eines Rührapparats, der beträchtliche Scherkräfte bereitstellt, dispergiert. Diese Mischung wird dann in eine Kugelmühle gegeben und gemahlen, um die individuellen Körner zu trennen, um einen Schlamm bzw. eine Schlämme zu bilden. In diesem ersten Beispiel weist die exakte Schlämmezusammensetzung, die verwendet wird, einen Feststoff gehalt von 56% auf, und das verwendete Lösungsmittel ist eine Mischung von Toluol und Methylethylketon. Die Zusammensetzung der Feststoffe ist wie folgt (in Gew.-%): Polyesterharz 7,1%, Polyurethanharz 6,2%, Phosphattensid 0,6%, entöltes Lecithin 0,6%, Carbon-Black bzw. Ruß 1,3%, γ-Fe2O3 31,1%, Bariumferrit 50,2%, Schmiermittel 1,5% und Melamin-Härtungsmittel 1,3%.
  • Es ist dafür Sorge zu tragen, dass während der Herstellung des Schlamms/der Schlämme die LoCo-Partikel (γ-Fe2O3) und die HiCo-Partikel (Bariumferrit) verschiedene Eigenschaften aufweisen. Die in Pulverform erhaltenen Bariumferritpartikel sind kleiner als die LoCo-Partikel und haben geringere Ölabsorption, was diese viel leichter dispergierbar macht als die LoCo-Partikel. Wenn beide magnetischen Pigmente gleichzeitig in die Kugelmühle beaufschlagt werden, würde das Bariumferrit zu stark gemahlen werden, und die Dispersion würde instabil werden. Insbesondere neigen die HiCo-Partikel dazu, aus der Suspension herauszufallen, was zu Änderungen in der Viskosität des Schlamms/der Schlämme führt und daher die Qualität der Beschichtung und die Qualität des darauffolgenden Wassermarkierens ändert.
  • Drei mögliche Verfahren des Überwindens dieses Problems sind
    • a) zwei getrennte Dispersionen herzustellen, und diese danach zu mischen,
    • b) Zugeben der HiCo-Partikel sehr spät im Mahlverfahren oder
    • c) die HiCo-Partikel direkt in den Sclamm/die Schlämme zu rühren.
  • Die letztere Technik ist insbesondere vorteilhaft, wenn Strontiumferrit das HiCo-Material darstellt. Andere HiCo-Materialien, wie Platin-Kobalt oder Silmanol, können alternativ oder zusätzlich verwendet werden.
  • Die bevorzugten Bereiche, die für die oben aufgelisteten Bestandteile in der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt werden, sind wie folgt:
    Polyesterharz 4 bis 20%,
    Polyurethanharz 4 bis 20%,
    Phosphattensid 0 bis 2%,
    entöltes Lecithin 0 bis 2%,
    Kohlenstoff 0,5 bis 6%,
    Aluminiumoxid 0 bis 5%,
    Siliciumoxid 0 bis 5%,
    γ-Fe2O3 20 bis 80%,
    Bariumferrit 20 bis 80%,
    Isocyanat- oder Melamin-Härtungsmittel 0 bis 5%,
    Schmiermittel (z.B. Silicon- oder PTFE-Öl) 0 bis 3%.
  • Geeignete Lösungsmittel beinhalten ein oder mehrere aus der Gruppe, enthaltend Toluol, Methylethylketon und Methylisobutylketon.
  • Das Volumenverhältnis von LoCo-Partikeln zu HiCo-Partikeln liegt bevorzugt zwischen 3,4:6,6 und 5,5:4,5. Der Pigmentvolumengehalt liegt typischerweise zwischen 50 und 55% und der bevorzugte Feststoffgehalt liegt zwischen 40 und 60%.
  • Es sollte festgehalten werden, dass in diesem Beispiel die Pigmentbeladung viel höher ist als die normalerweise für Standardstreifen verwendete. Die Pigmentbeladungsniveaus werden derart ausgewählt, dass der LoCo-Watermark des darauffolgenden Streifens lesbar ist, und die HiCo-Aufzeichnung den "Fenster"-Test des Standarddokuments ISO/IEC 7811-6 bestehen kann. Der Standard spezifiziert keine minimale Koerzitivkraft für den Streifen, aber er ist schwierig zu bestehen, wenn nicht der Endstreifen eine Koerzitivkraft von über etwa 1200 Oe (d.h. 100 kA/m) aufweist. Der Streifen, der unter Verwendung des/der oben beschriebenen Schlamms/Schlämme hergestellt wird, weist typischerweise eine Koerzitivkraft von etwa gleich oder größer als 1500 Oe (125 kA/m) auf.
  • BEISPIEL 2
  • Als ein weiteres Beispiel für eine Art und Weise der Herstellung eines Schlamms/einer Schlämme wie oben beschrieben, wird die nachfolgende Formulierung verwendet, um zwei verschiedene Schlämmen (bezeichnet als Teil A und Teil B) herzustellen, die daraufhin in gleichen Anteilen, bezogen auf das Gewicht, gemischt werden, um die Endmischung zu erzeugen.
  • TEIL A
    • Stromtiumferrit 92,6 Gew.-%,
    • funktionalisiertes Vinylharz 7,4 Gew.-%,
    • hergestellt als Schlämme mit einem Feststoffgehalt von 40% in einem Lösungsmittel wie oben.
  • TEIL B
    • Modifiziertes PVC-Harz 5,7 Gew.-%,
    • Polyurethanharz 14,4 Gew.-%,
    • Phosphattensid 1,4 Gew.-%,
    • enöltes Lecithin 1,4 Gew.-%,
    • Carbon-Black bzw. Ruß 3,0 Gew.-%,
    • γ-Fe2O3 71,8 Gew.-%,
    • Schmiermittel (z.B. Silicon- oder PTFE-Öl) 2,3 Gew.-%,
    • hergestellt als Schlämme mit einem Feststoffgehalt von 40% in einem Lösungsmittel wie oben.
  • BEISPIEL 3
  • Formulierungen in den nachfolgenden Bereichen können ebenfalls eingesetzt werden, um eine Schlämme zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung herzustellen:
    funktionalisiertes Vinyl-Copolymer 0,6 bis 20 Gew.-%,
    γ-Eisen(III)-oxid 20 bis 80 Gew.-%,
    Kohlenstoff 0,5 bis 6%,
    Aluminiumoxid 0 bis 5%,
    Siliciumoxid 0 bis 5%,
    Polyesterharz 5 bis 20%,
    Polyurethanharz 5 bis 20%,
    Strontium- oder Bariumferrit 20 bis 80%,
    Isocyanat- oder anderes Härtungsmittel 0 bis 5%,
    Schmiermittel (z.B. Silicon- oder PTFE-Öl) 0 bis 3%.
  • Das Volumenverhältnis von LoCo-Partikeln zu HiCo-Partikeln liegt bevorzugt zwischen 34:66 und 55:45. Der Pigmentvolumengehalt liegt typischerweise zwischen 50 und 55%, und der bevorzugte Feststoffgehalt liegt zwischen 40 und 60%. Geeignete Lösungsmittel enthalten ein oder mehrere aus der Gruppe, umfassend Toluol, Methylethylketon und Methylisobutylketon.
  • Wenn die Schlämme gemäß einem der obigen Rezepte hergestellt wurde, wird diese auf ein flexibles Substrat beschichtet, um eine Schicht zu bilden. Dieser Schritt wird in 1 durch Block 2 bezeichnet. Das flexible Substrat kann beispielsweise einen Polyesterfilm, wie in der Magnetstreifenherstellung verwendet, ein Blatt Papier oder Karton oder eine Lage aus Kunststoffmaterial umfassen. Im vorliegenden Beispiel wird ein Polyesterfilm als Substrat verwendet, und der Rest des Herstellungsverfahrens ist ähnlich zur Herstellung eines "WATERMARK"-Streifens, wie in beispielsweise der GB-B-1 331 604 beschrieben. Jedoch wird im vorliegenden Beispiel die Dicke der Schicht bevorzugt kontrolliert, um einen konstanten Wert im Bereich zwischen 15 und 30 μm zu haben. Dies ermöglicht dem Endstreifen oder der Karte die Kriterien, aufgestellt im Standarddokument ISO/IEC 7811-6, zu bestehen.
  • Wenn die Schicht auf dem Substrat einmal gebildet wurde, werden die nadelförmigen LoCo-Partikel (γ-Eisen(III)-oxid-Partikel im vorliegenden Beispiel) in der üblichen Art und Weise ausgerichtet (wie beschrieben in der GB-B-1 331 604), um ausgewählte örtlich getrennte bzw. beabstandete Regionen zu bilden, in denen die LoCo-Partikel entlang einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet werden, und die LoCo-Partikel im Rest der Schicht werden entweder nicht so ausgerichtet oder entlang einer im wesentlichen anderen Richtung ausgerichtet. Dies wird in 1 mit Block 3 bezeichnet.
  • Die Flüssigkeitsschicht wird dann in üblicher Art und Weise (wie in der GB-B-1 331 604 beschrieben) verfestigt, so dass die Ausrichtung sämtlicher Magnetpartikel fixiert wird. Dies wird in 1 mit Block 4 bezeichnet.
  • 2 zeigt ebenfalls ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungsträgers gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Blöcke 2 bis 4 haben dieselbe Bedeutung wie in 1, aber die Zusatzblöcke 5 und 6 haben Block 1 ersetzt. In diesem Diagramm bezeichnet Block 5 die Herstellung einer Schlämme, enthaltend nadelförmige Magnetpartikel mit einer ersten Koerzitivkraft, während Block 6 die Zugabe nicht-nadelförmiger Magnetpartikel mit einer weiteren Koerzitivkraft, die höher ist als die erste Koerzitivkraft, zur Schlämme bezeichnet.
  • 4 zeigt einen Querschnitt, wie die Schicht im Querschnitt nach anfänglicher Ausrichtung aussieht. Die Bariumferritpartikel (10) liegen normalerweise in Form von hexagonalen Plättchen mit einer einfachen Orientierungsachse 15, senkrecht zur Ebene der Plättchen vor. Die nadelförmigen Partikel sind in dieser Figur nicht gezeigt, um die Klarheit zu verbessern. Sie sind jedoch in den 5 und 6 gezeigt. Die Bariumferritpartikel in der Schicht bilden Säulen (14), wie in Draufsicht in 3 gezeigt, wobei die Säulen parallel zueinander orientiert sind, die Achsen der im Allgemeinen zylindrischen Säulen entsprechen einer einfachen Orientierungsachse (15), senkrecht zur Achse des orientierenden Magnetfelds (16). Jede Säule ähnelt einem Stapel von Münzen, wobei die Oberflächen der Münzen im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Substrats angeordnet sind.
  • Die Eisenoxidpartikel (11) sind im Allgemeinen länglich oder nadelförmig mit Magneteigenschaften, die eine einfache Symmetrieachse entlang der langen Achse des Partikels aufweisen. Die Dicke der Schicht in diesem Beispiel beträgt 22 μm, und in diesem Beispiel wird diese von einem flexiblen Polyestersubstrat (12) getragen. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Schicht nach dem anfänglichen Orientierungsschritt, der sämtliche Partikel in der gezeigten Art und Weise ausrichtet, wobei die Achsen der nadelförmigen Partikel im Wesentlichen orthogonal zu den Achsen der Säulen der Plättchen sind. Diese Anfangsorientierung wird unter Verwendung eines Magnetfelds in der Größenordnung von 100 bis 350 MilliTesla durchgeführt, um sicherzustellen, dass sowohl die HiCo- als auch LoCo-Partikel ausgerichtet werden.
  • 6 zeigt dieselbe Schicht, mit der eine weitere Ausrichtung durchgeführt wurde, um die Regionen 20 und 21 mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften voneinander zu bilden, wodurch eine permanent ausgerichtete Struktur nach Verfestigung gebildet wurde, die verwendet werden kann, um Daten zu speichern, die darauffolgend nicht gelöscht werden können. In dieser weiteren Ausrichtung (in der die Ausrichtung der nadelförmigen Magnetpartikel nur in örtlich getrennten Regionen 21 geändert wird) wird ein Magnetfeld von nur 8 bis 20 MilliTesla verwendet, so dass die HiCo-Partikel nicht erneut in demselben Maße wie die LoCo-Partikel ausgerichtet werden.
  • 8 zeigt eine typische Hysteresekurve für einen Magnetaufzeichnungsträger, hergestellt gemäß Beispiel 1 oben. Typische Werte der Koerzitivkraft sind zwischen 1200 und 4000 Oe (125 bis 340 kA/m), bevorzugt zwischen 1500 und 2500 Oe, die Sättigungsmagnetisierung ist typischerweise 0,5 bis 0,9 emu, und die Remanenz ist in der Größenordnung von 0,3 bis 0,7 emu. Eine theoretische Vorhersage, wie die Hysteresekurve aussehen sollte, ist in 7 gezeigt.
  • Der Streifen, hergestellt gemäß den vorangehenden Anweisungen, kann gegebenenfalls eine Lacküberschicht, aufgebracht, um Schutz der Oberfläche während der Verwendung bereitzustellen, aufweisen.
  • Eine Schicht ohne Träger kann hergestellt werden durch Abziehen des flexiblen Substrats. Dieses Verfahren ist einfacher, wenn eine Ablöseschicht zwischen der Schicht und dem Substrat während der Herstellung bereitgestellt wurde.

Claims (9)

  1. Magnetaufzeichnungsträger mit einer Schicht eines Materials beinhaltend permanent ausgerichtete nadelförmige Magnetpartikel mit einer ersten Koerzitivkraft, wobei die Schicht nicht nadelförmige Magnetpartikel mit einer weiteren Koerzitivkraft umfasst, welche höher ist als die erste Kraft, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe der Ausrichtung der nadelförmigen Partikel Daten permanent aufgezeichnet werden derart, dass ausgewählte örtlich getrennte bzw. beabstandete Regionen gebildet werden, in welchen die nadelförmigen Partikel in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet sind, wobei die nicht nadelförmigen Magnetpartikel nicht derart ausgerichtet sind und in der Lage sind, Daten löschbar aufzuzeichnen.
  2. Magnetaufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei die die weitere Koerzitivkraft aufweisenden nicht nadelförmigen Magnetpartikel Plättchen sind.
  3. Magnetaufzeichnungsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis in Volumenprozent der Partikel mit der ersten Koerzitivkraft zu Volumenprozent der Partikel mit der weiteren Koerzitivkraft zwischen 34:66 und 55:45 liegt.
  4. Magnetaufzeichnungsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Partikel mit der weiteren Koerzitivkraft eine oder mehrere aus der Gruppe von Materialien umfassen, welche Bariumferrit, Strontiumferrit, Platin-Kobalt und Silmanol beinhaltet.
  5. Magnetaufzeichnungsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schicht von einem flexiblen Substrat getragen wird.
  6. Wertdokument, welches einen Magnetaufzeichnungsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche trägt.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungsträgers mit folgenden Schritten: a) Anfertigen eines Schlamms bzw. einer Schlämme mit nadelförmigen Magnetpartikeln mit einer ersten Koerzitivkraft und nicht nadelförmigen Magnetpartikeln mit einer weiteren Koerzitivkraft, welche höher als die erste Koerzitivkraft ist, b) Aufbringen des Schlamms bzw. der Schlämme auf ein flexibles Substrat zur Ausbildung einer Schicht, c) Ausrichten aller Magnetpartikel, d) Ausrichten nur der nadelförmigen Magnetpartikel in örtlich getrennte bzw. beabstandete Regionen der Schicht in einer vorbestimmten Richtung, sowie e) Verfestigen der Schicht.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Magnetaufzeichnungsträgers mit folgenden Schritten: a) Anfertigen eines Schlamms bzw. einer Schlämme mit nadelförmigen Magnetpartikeln, die eine erste Koerzitivkraft aufweisen, b) Hinzufügen nicht nadelförmiger Magnetpartikel, welche eine weitere Koerzitivkraft aufweisen, die höher ist als die erste Koerzitivkraft, zu dem Schlamm bzw. der Schlämme; c) Aufbringen des Schlamms bzw. der Schlämme auf ein flexibles Substrat zur Ausbildung einer Schicht, d) Ausrichten aller Magnetpartikel, e) Ausrichten nur der nadelförmigen Magnetpartikel in örtlich getrennten bzw. beabstandeten Regionen der Schicht in einer vorbestimmten Richtung, sowie f) Verfestigen der Schicht.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Magnetaufzeichnungsträgers nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei das Verhältnis in Volumenprozent der Partikel mit der ersten Koerzitivkraft zu Volumenprozent der Partikel mit der weiteren Koerzitivkraft in dem Schlamm bzw. der Schlämme zwischen 34:66 und 55:45 beträgt.
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