DE3137293A1

DE3137293A1 - Magnetischer aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE3137293A1
Application number: DE19813137293
Authority: DE
Inventors: Fuminori Komoro Nagano Tokuda
Original assignee: Tdk Electronics Co Ltd Tokyo; TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DE3137293C2; US4420531A; JPS5758227A

Description

TDK DE-59

TDK Electronics Co., Ltd. 13-1, Nihonbashi 1-chome, Chuo-ku, Tokyo/Japan

Magnetischer Aufzeichnungsträger

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufzeichnungsträger, insbesondere ein magnetisches Aufzeichnungsband, beispielsweise ein Videoband.

Bei magnetischen Aufzeichnungseinrichtungen, bei welchen es für die Aufzeichnung oder die Wiedergabe auf einen Gleitkontakt zwischen einem magnetischen Aufzeichnungsträger und einem oder mehreren Magnetköpfen ankommt, kann es im Bereich der Kontaktflächen zu verschiedenen .Störungen kommen. Insbesondere bei Einrichtungen, bei welchen, wie beispielsweise im Falle von Videorecordern, sehr kleine Magnetköpfe die Oberfläche des bewegten Bandes mit hoher Geschwindigkeit abtasten, besteht die Gefahr, daß die Magnetköpfe das Band beschädigen.

Beispielsweise werden Bandoberflächen, denen eine ausreichende Festigkeit fehlt, leicht verkratzt, wenn sie an den Köpfen vorbeilaufen. Wenn es dazu kommt, lagern sich staubförmige Teilchen, die von der Beschichtung abgerieben werden, in den Kopfspalten ein; sie setzen den Kopf zu und machen daher schließlich die Aufzeichnung und Wiedergabe unmöglich. Zu weiteren möglichen Schwierigkeiten gehören eine Verschlechterung der Standbildgüte (d. h. verkürzte Standbilddauer) und eine Abnahme des Signalausgangs bei wiederholter Benutzung.

Zur Beseitigung der vorstehend genannten Probleme wurden

zahlreiche verschiedene Verfahren vorgeschlagen. Unter diesen erwies sich eine Verstärkung des Magnetschichtfilms durch Zugabe eines nichtmagnetischen Pulvers mit einer Mohshärte von mehr als 6 als relativ wirkungsvoll. Ein mit einer derart harten Substanz verstärkter Film greift jedoch die Magnetköpfe an; es kommt zu einem'beschleunigten Kopfverschleiß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magne-

TO tischen Aufzeichnungsträger zu schaffen, bei dem einer seits für eine ausreichende Verstärkung der Magnetschicht gesorgt ist und der andererseits in der Lage
ist, den Verschleiß der Magnetköpfe von Recordern zu
verringern.

Nach ausgedehnten Untersuchungen des Verschleißverhaltens von Magnetköpfen wurde gefunden, daß sich die
Verschleißgeschwindigkeit wesentlich herabsetzen läßt, wenn die Oberflächenglätte des Magnetbands und die Ver teilbarkeit der verschiedenen Stoffe in dem magnetischen Beschichtungsfilm verbessert werden. Um eine aus reichende Verschleißverminderung zu erzielen, kommt es darauf an, die Verteilbarkeit und die Oberflächenglät-: te wesentlich zu verbessern. Dafür reicht der Einsatz

eines gewöhnlichen Harzbindemittels nicht aus; die Unterstützung durch einen grenzflächenaktiven Stoff oder dergleichen ist unerläßlich. Die Zugabe eines solchen
Materials mit niedrigem Molekulargewicht als grenzflächenaktiver Stoff führt jedoch zu Problemen, wie einer Verschlechterung oder zeitlichen Änderungen der physikalischen Eigenschaften des Produkts. Mit der vorliegenden Erfindung wurden auch in dieser Hinsicht Verbesserungen erzielt. Die erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsträgerzusammensetzung wirkt nach Art eines

grenzflächenaktiven Stoffes, ist aber frei von den mit

einem solchen Stoff für gewöhnlich verbundenen Nachtei len.

Der magnetische Aufzeichnungsträger nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetpulver ein nichtmagnetisches Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 2 /um und einer Mohshärte von min-■ destens 6 in einer Menge von 1 bis 20 % bezogen auf das Magnetpulvergewicht enthält und daß das Bindemittel ein Harz mit einer SO->M-Gruppe enthält, wobei M ein einwertiges Metall ist.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. 15

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Zusetzen des Kopfs und der Menge an zugefügtem nichtmagnetischem Pulver aus Al^O,, Cr^CU oder cc- ^^e2^3 ^una"
.

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Kopfverschleiß und der Menge des zugefügten nichtmagnetischen Pulvers aus A^O-, Cr^O- oder CL-Fe2^2' 30

Unter dem Begriff "Harz, das nach Art eines grenzflächenaktiven Stoffes wirkt" soll vorliegend ein Harz verstanden werden, das als Seitenkette eine funktioneile Gruppe mit sehr großer Polarität aufweist.

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In den nachstehend erläuterten Beispielen der Erfindung wird ein Polyesterharz mit einer SO-jNa-Gruppe verwendet. Die funktioneile Gruppe ist jedoch nicht auf die SO^Na-Gruppe beschränkt, soweit es darum geht, der Magnet-Schichtzusammensetzung die Wirkung eines grenzflächenaktiven Stoffes zu verleihen. Bei dem benutzten Harz braucht es sich auch nicht um ein Polyesterharz zu handeln. Allgemein kann ein Harz vorgesehen werden, das eine funktioneile Gruppe der Formel -SO,M aufweist, wobei M ein einwertiges Metall ist.

Es kommt nicht darauf an, daß alle das Bindemittel bildenden Harze mit einer solchen polaren Gruppe versehen sind. Falls erforderlich, kann das Harz zusammen mit einem anderen Harz eingesetzt werden, wie es normalerweise als Bindemittel für Magnetbänder benutzt wird, beispielsweise ein Polyurethanharz, Polyesterharz, Vinylharz (Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylalkoholcopolymer), Epoxidharz, Celluloseharz, Melaminharz, Phenolharz, Polyamidharz, Acrylharz, Polyvinylbutyral, Styrol-Butadien-Copolymer, Butadien-Acrylnitril-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Butadiencopolymer oder Polyvinylidenchlorid, so daß eine binäre oder Mehrstoffzusammensetzung erhalten wird. Das die Polargruppe aufweisende · Harz wird nicht notwendigerweise alleine vorgesehen; gegebenenfalls können mehrere unterschiedliche Harze dieser Art miteinander kombiniert werden. Des weiteren kann eine Isocyanatverbindung als Vernetzungsmittel zugegeben werden, um die Reibungseigenschaften und die Dauerhaftigkeit zu verbessern und auf diese Weise einen magnetischen Aufzeichnungsträger mit noch günstigeren Eigenschaften zu erhalten. Unter "Isocyanatverbindung" wird vorliegend eines der Isocyanate verstanden, die zwei oder mehr Isocyanatgruppen und ihre Addukte aufweisen (beispielsweise Addukte von dimeren

und trimeren sowie Addukte mit zwei- oder dreiwertigen Polyalkoholen).

Das in den Beispielen der Erfindung verwendete PoIyesterharz wurde durch Polykondensation einer Zusammensetzung erhalten, die hauptsächlich aus einer Dicarbonsäurekomponente (beispielsweise Terephthalsäure, Sebazinsäure), mehrwertigen Alkoholkomponenten (beispielsweise Äthylenglykol, Neopentylglykol) und einer -SO-jNa-haltigen Dicarbonsäurekomponente (beispielsweise 5-Natriumsulf©isophthalsäure) bestand. Um gewisse Anforderungen an die physikalischen.Eigenschaften zu erfüllen, können auch verschiedene Carboxylsäuren und Alkohole kombiniert verwendet werden. Ein derartiges Harz kann außerdem ein Säureradikal sowie Hydroxyl- oder andere Gruppen enthalten, die mit Polyisocyanat reagieren; in einem solchen Fall führt die vorhergehende Vernetzung mit dem Polyisocyanat zu guten Ergebnissen.
.

Das vorliegend verwendete nichtmagnetische Pulver hat eine Mohshärte von mindestens 5 und vorzugsweise mindestens 6. Seine Teilchengröße beträgt höchstens 2 /jm, um die gewünschte Oberflächenglätte des erhaltenen Bandes zu gewährleisten und die Möglichkeit von Dropouts auszuschalten. Das nichtmagnetische Pulver wird in einer Menge von 1 bis 20 Gew.% bezogen auf das Magnetpulvergewicht zugesetzt. Wenn die Menge mehr als 20 % beträgt, verschlechtern sich die Remanenzflußdichte und andere magnetische Kennwerte des Produkts. Auf diesen Bereich kommt es auch im Hinblick auf eine Minimierung des KopfVerschleißes an, was weiter unten an Hand der Beispiele erläutert ist. Zwei oder mehr unterschiedliche nichtmagnetische Pulver können miteinander vermischt werden, um ähnliche vorteilhafte Wir-

* O β« hm * 4 ·

• 4 ·

kungen zu erzielen. Vorliegend geeignete typisch« nichtmagnetische Pulver sind

Chemische Formel	Mohshärte
Al₂O₃	9
Cr₂O₃	8
CC-Fe₂O₃	6
SiC	9,5
SiO₂	7
TiO₂	6,5-7
ZrO₂	7
CeO₂	7
Keramikpulver	5-8
Ferritpulver	5-8

Als Magnetpulver eignen sich Pulver aus T-Eisenoxid, T-Eisenoxid mit adsorbiertem Kobalt, Co-dotiertem T-Eisenoxid oder CrO₂ sowie Pulver aus magnetischen Legierungen oder Metallen.

Falls erforderlich, können dem Pulver ein Antistatikum, Ruß, ein Schmiermittel und/oder andere Zusatzstoffe zugesetzt werden.

Das in den nachstehenden Beispielen verwendete Polyesterharz wurde hergestellt, indem die folgende Zusammensetzung polymerisiert wurde: 15 mol % Terephthalsäure, 30 mol % Sebazinsäure, 5 mol % 5-Natriumsulfoisophthalsäure, 20 mol % Äthylenglykol und 30 mol % Neopentylglykol. Das Molekulargewicht betrug etwa 20.000. Das Polyesterharz der Vergleichsbeispiele wurde durch Polymerisieren einer ähnlichen Zusammensetzung erhalten, bei der jedoch die 5-Natriumsulfoisophthalsäure durch 5 mol % Isophthalsäure ersetzt wurde.

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Das Molekulargewicht betrug ebenfalls etwa 20.000. Beispiele 1, 2 und 3

Pulverförmiges Al«0, mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 /um wurde in unterschiedlichen Anteilen von bis 120 Gewichtsteilen einem Gemisch zugesetzt, das bestand aus

Co-adsorbiertem T-Fe₉O- 400 Gewichtsteile Viny!chlorid-Vinylacetat-Copolymer (von der Union Carbide Corporation, Vereinigte Staaten von Amerika,

unter der Handelsbezeichnung

"VAGH" vertrieben) 50 Gewichtsteile

-SO^Na-haltiges Polyesterharz 50 Gewichtsteile Schmiermittel 10 Gewichtsteile

Methylethylketon 400 Gewicht steile

Toluol ■ 400 Gewichtsteile

Das gesamte Gemisch wurde als Ausgangsstoff für das Beispiel· 1 benutzt. Anstelle von Al^CU wurde auf entsprechende Weise Cr^O-j-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3/jm dem Gemisch der oben zusammengestellten Komponenten zugesetzt; das gesamte Gemisch diente als Ausgangszusammensetzung für das Beispiel 2. Entsprechend einer weiteren Alternative wurde cc-Fe₉O--Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 ,um für die Ausgangszusammensetzung des Beispiels verwendet. Jede der Zusammensetzungen wurde in herkömmlicher Weise durchgreifend dispergiert und auf einen Polyäthylenterephthalatfilm unter Bildung einer Be-Schichtung aufgebracht, die im Trockenzustand 5 pm dick

war. Der überzug wurde getrocknet. Der beschichtete Film wurde mit Hilfe von auf 70°C erhitzten Kalanderwalzen mit einem Hochglanzfinish versehen und dann zu magnetischen Aufzeichnungsbändern geeigneter Breite aufgeschlitzt.

Der Grad der Lichtreflexion von den Oberflächen der so erhaltenen Magnetbänder wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind unten zusammengestellt. Diese Bänder wurden auch hinsichtlich eines Zusetzens der Magnetköpfe und des KopfVerschleißes getestet. Die betreffenden Daten sind in den Fig. 1 bzw. 2 aufgetragen.

Vergleichsbeispiele 1, 2 und 3

\5 .

Bei den Ausgangszusammensetzungen der Beispiele 1, 2 und 3 wurde das SO~Na-haltige Polyesterharz durch das erläuterte SO^Na-freie Polyesterharz ersetzt. Im übrigen wurden die gleichen Komponenten in den gleichen Anteilen verwendet, um die Ausgangszusammensetzungen für die Vergleichsbeispiele 1, 2 und 3 zu gewinnen. Unter Einsatz der gleichen Verfahrensmaßnahmen und der gleichen Bedingungen wie bei den Beispielen für die Erfindung wurden aus diesen Zusammensetzungen magnetische Aufzeichnungsbänder hergestellt. Die Oberflächeneigenschaften (Grad der Lichtreflexion) der so gewonnenen Bänder sind unten zusammengestellt. Die Ergebnisse der Tests bezüglich des Zusetzens der Magnetköpfe und des· KopfVerschleißes sind in den Fig. 1 und 2 graphisch dargestellt.

Beispiel Vergleichsbeispiel

Vor dem Hoch	110-	Π Ο	110-	1	75-	1	75-	1	75-
glanzfinish	115 %	Ι 15 %	115 %	1	80 %	1	80 %	1	80 %
Nach dem Hoch	140-	140-	.140-	15-	15-	15-
glanzfinish	145 %	145 %	145 %	20 %	20 %	20 %

(auf der Basis des Grads der Lichtreflexion der Normplatte, die entsprechend den Japanischen Industrienormen auf 90 % festgelegt wurde).

Ein Vergleich zwischen den Versuchsergebnissen der Beispiele 1 bis 3 und denjenigen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 zeigt, daß die erfindungsgemäßen Magnetbänder in Bezug auf die Oberflächengüte sowohl vor als auch nach dem Hochglanzfinish wesentlich überlegen sind. Diese Überlegenheit dürfte dem Umstand zuzuschreiben sein, daß das SCUNa-haltige Polyesterharz die Verteilbarkeit der Stoffe in der Schichtzusammensetzung entscheidend verbessert hat.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der günstige Einfluß des Gehalts an nichtmagnetischem Pulver auf das Zuset-• zen der Magnetköpfe in allen Beispielen im wesentlichen der gleiche, sofern der Gehalt bezogen auf das Magnetpulvergewicht mindestens 1 % beträgt. Unter dieser Voraussetzung wird in jedem Fall die Widerstandsfähigkeit gegen ein Zusetzen der Magnetköpfe vergrößert.

Fig. 2 läßt erkennen, daß in allen Beispielen der Magnetkopf um so rascher verschleißt, je mehr nichtmagnetisches Pulver das Band enthält. Der Verschleiß wird

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in annehmbaren Grenzen gehalten, wenn der Gehalt auf höchstens 20 % beschränkt wird. Vergleicht man ferner die Ergebnisse der Beispiele I bis 3 mit denjenigen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3,zeigt sich, daß bei den erfindungsgemäß hergestellten Bändern der Kopfverschleiß wesentlich geringer als bei den Vergleichsbändern ist. Dies dürfte auf die verbesserte Oberflächengüte und die gesteigerte Verteilbarkeit der Stoffe in dem magnetischen Überzugsfilm auf Grund der Verwendung des SO~Na-haltigen Harzes zurückzuführen sein.

Die entsprechend den erfindungsgemäßen Beispielen erhaltenen Bänder zeichnen sich durch hervorragende Eigenschaften aus. Die Verstärkung des Beschichtungsfilms ist ebenso gut wie bei den Bändern der Vergleichs beispiele; der Kopfverschleiß ist jedoch wesentlich vermindert.

Ähnlich günstige Eigenschaften lassen sich erzielen, wenn die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in Verbin-_ dung mit anderem nichtmagnetischem Pulver oder anderem als dem vorstehend erläuterten Harz verwendet werden.

Al Leerseite

Claims

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PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

ELFENSTRASSE32 ■ D-8000 MÜNCHEN 83

TDK DE-59

Ansprüche

Magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Schichtträger und einer darauf befindlichen Magnetschicht, die ein Bindemittel und ein darin dispers verteiltes Magnetpulver aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetpulver ein nichtmagnetisches Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 2 pm und einer Mohshärte von mindestens 6 in einer Menge von 1 bis 20 % bezogen auf das Magnetpulvergewicht enthält und daß das Bindemittel ein Harz mit einer SOoM-Gruppe enthält, wobei M ein einwertiges Metall ist.
2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die SO~M-Gruppe -SO^Na ist.
3. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Polyesterharz ist.

FERNSPRECHER: 089/6012039 ■ KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN