DE1572438A1

DE1572438A1 - Magnettonband und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE1572438A1
Application number: DE19671572438
Authority: DE
Inventors: Carroll Jun John Fehr
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1966-12-28
Filing date: 1967-12-27
Publication date: 1970-07-16
Also published as: FR1548124A; US3476596A; GB1203600A; DE1572438C3; DE1572438B2

Description

Eastman Kodak Company, 343 State Street, Rochester, Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Magnettonband und Verfahren zur Herstellung desselben

Die Erfindung betrifft ein Magnettonband, bestehend aus einem Träger und einer hierauf aufgetragenen, magnetisierbaren Schicht aus einem magnetisierbaren Pulver, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Magnettonbandes.

Die üblichen bekannten Tonbänder bestehen bekanntlich aus einem Filmträger und einer darauf aufgetragenen Schicht aus einem Bindemittel, in dem feine Eisenoxydpartikel dispergiert sind.

Bei der Verfolgung des Zieles, hochwertige Magnettonbänder mit einwandfreier Tonwildergabe herzustellen, waren die verschiedensten Probleme zu überwinden. Ein Problem, das bisher

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noch nicht in befriedigender Weise gelöst werden konnte, besteht darin, daß bei der Verwendung von Magnettonbändern zur Aufzeichnung und Wiedergabe sehr kurzer Wellenlängen hoher Frequenz oftmals eine fortschreitende Dämpfung bzw. Abschwächung im hohen Frequenzbereich zu beobachten ist, und zwar auch dann, wenn keine Veränderung der Geschwindigkeit erfolgt, mit der das Band abgespiät wird. Der geschilderte Effekt läßt sich insbesondere dann beobachten, wenn das Tonband bei geringer relativer Feuchtigkeit, beispielsweise bei einer relativen Feuchtigkeit von 5 %, verwendet wird. Je mehr sich die relative Feuchtigkeit der umgebenden Luft einem Wert von etwa 50 S nähert, desto geringer wird auch der geschilderte Effekt.

Der geschilderte Effekt läßt sich oftmals zeitweise dadurch ausschalten, daS man die Oberfläche'des Oberträgers oder der Pol schuhe mit feinem Schmirgelpapier oder einem anderen Schleifmittel poliert« Die gleiche Tonverzerrung tritt jedoch beim normalen Gebrauch des Überträgers in Kontakt mit dem sich bewegenden Tonband nach kurzer Zeit erneut auf.

Die Ursache dev fortschreitenden Dämpfung bzw. Abschwächung _f im hohen Frequenzbereich konnte noch nicht vollständig geklärt werden. Es wird jedoch die Auffassung vertreten, daß sie von einem ungleichmäßigen Kontakt des Tonbandes sit

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dem Oberträger oder den Polschuhen und einer gewissen Trennung des Überträgers oder der Polschuhe vom Tonband herrührt. Dies ist offensichtlich auf eine Kombination der folgenden drei feststellbaren Änderungen zurückzuführen:

1. Die Oberfläche des aus einer Legierung hoher Permeabilität (z. B. aus 79 * Nickel, 5 * Molybdän und 16 I Eisen) bestehenden Polschuhes wird durch das Darübergleiten des Magnetbandes verformt und erhält dadurch eine Oberfläche niedriger Permeabilität.

2. Die Oberfläche des Polschuhes wird durch Eisenoxyd und organisches Bindemittel vom Magnettonband physikalisch imprägniert. Dabei ändert sich die Zusammensetzung der O-berflache.

3. Die Polschuhoberfläche wird rauh und verliert dadurch ihre Fähigkeit zu einem ejlngen, gleichmäßigen Kontakt mit der Tonbandoberfläche.

Aus der USA-Patentschrift 2 804 401 ist es bekannt, die Oberfläche eines Magnettonbandes mit einer Graphitschicht zu versehen. Durch diese Maßnahme läßt sich jedoch die beschriebene Abschwächung oder Dämpfung im hohen Frequenzbereich nicht verringern. Bei höheren Feuchtigkeitsgehalten, wie beispielsweise bei einer relativen Feuchtigkeit von SO S,

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treten sogar noch stärkere Dämpfungseffekte auf. Wahrscheinlieh ist dies auf eine verminderte Abriebfestigkeit undsomit auf eine fehlerhafte Erneuerung der Metalloberfläche zurückzuführen.

Aus der britischen Patentschrift 868 346 ist es ferner bekannt, daß man den Geräuschspiegel und die Reibung zwischen Tonband und Polschuhen dadurch vermindern kann, daß man auf die magnetisierbar Seite des Tonbandes kolloidales MoIybdändisulfid aufbringt. Durch das Auftragen'des Molybdändisulfids läßt sich das beschriebene Problem der fortschreitenden Dämpfung jedoch nicht zufriedenstellend lösen. Ober-, raschenderweise tritt ferner bei höheren Feuchtigkeitsgehalten (etwa bei 50 S relativer Feuchtigkeit)' eine unerwünschte Zunahme des Abriebs und der Reibung des Tonbandes beim Kontakt mit dem Oberträgerkopf auf, so daß zum Transport des Tonbandes eine größere Kraft erforderlich ist. Darüberhinaus erhöht sich die Temperatur des Tonbandes infolge der Reibung ganz beträchtlich. Bei einer relativen Feuchtigkeit von etwa 5 % zeigt das Tonband jedoch keinen großen Abrieb.

Aufgabe der Erfindung war es, ein Magnettonband anzugeben» mit welchem sich sowohl die Dämpfung hoher Frequenzen als auch der Abrieb und die Reibung beim Kontakt mit dem Ober-

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trägerkopf vermindern lassen. Aufgabe der Erfindung war es ferner,, ein Verfahren zur Herstellung solcher Tonbänder anzugeben.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen läßt, daß man auf dieselbe Seite des Tonbandes, auf welcher sich die magnetisierbare Schicht befindet, Graphit und Molybdändisulfid aufbringt.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Magnettonband, bestehend aus einem Träger und einer hierauf aufgetragenen magnetisierbaren Schicht aus einem magnetisierbaren Pulver, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Magnettonband auf derselben Seite des Trägers, auf welcher sich die magnetisierbare Schicht befindet, Molybdändisulfid und Graphit enthält.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Mtgnettonbandes des beschriebenen Typs, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Träger in an sich bekannter Weise zunächst mit einem magnetisierbaren Pulver beschichtet und daß man auf die Trägerseite, auf welcher sich die raagnetisierbare Schicht befindet, pulverförmiges Molybdändisulfid und Graphit aufbringt.

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Erfindungsgemäß werden somit unter Beibehaltung der vorteilhaften Eigenschaften des Molybdändisulfids dessen Nachtele beseitigt, indem zusätzlich zu dem Molybdäasulfid Graphit

des Tonbandes auf die die magnetisierbar Schicht tragende OberfläctieVauf getragen wird. Das erfindungsgemäß erzielbare Ergebnis ist deshalb besonders überraschend, weil die Verwendung von Graphit alleine hinsichtlich einer Verminderung des beschriebenen Dämfpungseffektes nicht nur unwirksam ist, sondern im Gegenteil sogar einen nachteiligen Einfluß ausübt.

In vorteilhafter Weise werden kolloidale Graphitpartikel (insbesondere 10 bis 10 cm) mit dem auf die magnetische Schicht aufzutragenden, pulverförmigen Molybdändisulfid innig vermischt, worauf die erhaltene Mischung in einem flüchtigen Lösungsmittel suspendiert und in Form der erhaltenen Suspension auf die magnetische Schicht aufgetragen wird.

Das erhaltene Tonband besitzt bei einer relativen Feuchtigkeit von 50 I keinen größeren Abrieb als ein entsprechendes Tonband ohne Deckschicht. Der Dämpfungseffekt des erhaltenen Tonbandes wird sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Feuchtigkeitsgraden unterdrückt. '

Die bedeutendej Verbesserung, die sich durch die gleichzeitige Verwendung von Graphit un<f4olybdändisulf id eridchen

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IaBt, war keinesfalls zu erwarten, wenn man das Verhalten der Einzelbestandteile betrachtet. Zu erwarten war vielmehr, daß die unerwünschten Merkmale der Einzelbestandteile, nämlich, ein höherer Abrieb, eine stärkere Abnutzung des Tonbandes, eine größere Reibung bei Verwendung von Molybdändisulfid und eine größere Neigung zum Dämpfungseffekt bei einer relativen Feuchtigkeit von 50 %,bei Verwendung von Graphit erhalten bleiben würden.

Das Auftragen von Molybdändisulfid auf eine magnetisierbare Schicht eines Magnettonbandes ist, wie'bereits erwähnt, an sich aus der britischen Patentschrift 868 346 bekannt. Die Zugabe des Molybdändisulfids erfolgt dabei jedoch, um den Geräuschspiegel bei der Wiedergabe aufgezeichneter Impulse niedrig zu halten. Nach den Angaben in der Patentschrift rührt ein hoher Geräuschspiegel von einer Vibration her, die bein Vorbeifuhren des Tonbandes an den Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfen auftritt.

Der USA-Patentschrift 2 804 401 ist es ferner lediglich zu entnehmen, daß GrapHt Gleitmitteleigenschaften besitzt. In der USA-Patentschrift

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2 804 401 fehlt jeglicher Hinweis darauf, mit welchen Nachteilen die Verwendung von Molybdändisulfid behaftet ist und wie sich diese Nachteile beseitigen lassen.

Der Träger des Magnettonbandes nach der Erfindung kann aus einem der üblichen bekannten Trägermaterialien, beispielsweise aus Celluloseacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Vinylchlorid/Vinylacetat-Mischpolymerisaten, Polyamiden oder Polyäthylenterephthalat (allgemein bekannt unter der Handelsbezeichnung "Estar"- oder "Mylar"-Band) bestehen,

Die magnetisierbare Schicht kann in üblicher Weise unter Verwendung von Eisenoxyd, Eisen oder einer Eisenlegierung, wie beispielsweise einer Eisen/Nickel/Kobalt-Legierung, hergestellt werden. In der Regel wird das magnetisierbare Pulver in Form einer Suspension in einem ein Bindemittel enthaltenden, flüchtigen, organischen Lösungsmittel auf den Träger aufgebracht. Zu diesem Zweck wird die Suspension mittels einer Dosiervorrichtung in Form einer dünnen Schicht auf den Träger aufgestrichen, worauf das Lösungsmittel verdampfen gelassen wird. Nähere Einzelheiten dieses Verfahrens werden z. B. in der USA-Patentschrift 2 607 710 beschrieben.

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Die magnetisierbar Schicht wird nun erfindungsgemäP mit einer sehr dünnen, visuell kaum wahrnehmbaren Schicht aus einer Mischung von pulverförmigem Molybdändisulfid und pulverförmigem Graphit überzogen. Die Teilchengröße der verwendeten pulverförmigen Bestandteile liegt in kolloidalem Bereich, d, h, zwischen etwa 10~ und etwa 10 cw.

Zur Herstellung dieser "Deckschicht" werden die beiden Pulver (Molybdändisulfid und Graphit) gegebenenfalls gemeinsam mit einem Bindemittel in einem flüchtigen, verdunstbaren, organischen Lösungsmittel suspendiert. Die erhaltene Suspension wird hierauf durch Aufsprühen auf das Tonband, durch Eintauchen des Tonbandes in die Suspension oder durch Ausbreiten der Suspension auf dem Tonband in ähnlicher Weise,wie für die erste, d, h, die Magnetschicht, beschrieben wurde, auf die magnetisierbare Schicht aufgebracht. Schließlich wird das Lösungsmittel verdampft, wobei eine sehr dünne, hoch wirksame Schicht aus einer pulverförmigen Mischung von Graphit und Molybdändisulfid zurückbleibt.

Günstige Ergebnisse erzielt man mit Gewichtsverhältnissen von Molybdändisulfid zu Graphit von 6:1 bis 1:3. Besonders günstige Ergebnisse lassen sich bei Gewichtsverhältnissen von Molybdändisulfid zu Graphit von 2:1, entsprechend einem

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Volumenverhältnis von 1:1 oder auch einem Gewichtsverhältnis von 1:1 erzielen.

Die zum Auftragen der Molybdändisuliid/Graphitmischung auf die magnetisierbare Schicht verwendete Suspension enthält zweckmäßig 0,25 bis 10, vorzugsweise 2,5 Gew.-Teile Pulver pro 100 Gewichtsteile Lösungsmittel. Vorzugsweise wird die Suspension oder Dispersion in einer solchen Menge auf die magnetisierbare Schicht aufgetragen, daß das fertige Magnettonband pro cm Trägerf leiche 2,15. χ 10~ bis 5,38 χ 10~⁵ mg (0,002 bis 0,05 mp/sq.foot) der trockenen Pulvermischung (d. h. Molybdändisulfid und Graphit) enthält.

Als Lösungsmittel oder Träger für die PulVermischung kann jedes übliche flüchtige Lösungsmittel verwendet werden, welches nicht mit Molybdändisulf id oder jGraphit reagiert, diese nicht koaguliert und die magnetische Schicht nicht angreift oder ungünstig beeinflußt. Ein geeignetes Lösungsmittel besteht beispielsweise aus einer Mischung von 3 1/2 Vol.-Teilen Methanol und 1 Vol.-Teil Isopropanol. Andere geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Cyclohexan, Toluol, Aceton, Methylisobutylketon, sowie die verschiedensten Mischungen untereinander oder mit Methanol und/oder Isopropanol.

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Vom Standpunkt der Ansprechbarkeit auf bestimmte Frequenzen

soll die Oberfläche des Magnettonbandes im Verhältnis zur

Dämpfungseffektes erforderlichen Verminderung des *MfrUUmmKm®M so wenig wie möglich Fremdsubstanzen enthalten. Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden dann erhalten, wenn die aufgetragene Pulvermischung nicht das Aussehen einer eigenen kontinuierlichen Schicht hat, sondern wenn die Pulvermischung auf der Unterlage in Form separater, gründlich verteilter Partikel in Erscheinung tritt. Die unter den Partikeln liegende magnetische Oxydschicht soll bei der Betrachtung unter einem Mikroskop klar zu erkennen sein.

Vorzugsweise soll das Mapnettonband nach der Erfindung r>ro cm² Trägerfläche 2,15 χ ΙΟ*⁶ bis 5,38 χ 10~⁵ mg (0,002 bis 0,050 mg/sq.foot) Molybdändisulfid und Graphit enthalten.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel

Durch Zugabe von 1,25 Gew.-Teilen Molybdändisulfid und 1,25 Gew.-Teilen Graphit zu 100 Ge*.-Teilen eines flüchtigen Lösungsmittels, bestehend aus 3 1/2 Vol.-Teilen Methanol und 1 Vol.-Teil Isopropanol, wurde eine Dispersion oder

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Suspension hergestellt. Die Teilchengröße des verwendeten Niolybdändisulfids und Graphits lag im kolloidalen Bereich. Die erhaltene Dispersion wurde hierauf auf die Oberfläche einer auf ein Poly(äthylenterephthalat)band (Mylar-Band) aufgetragenen Cisenoxydschicht aufgebracht, indem man sie durch einen schmalen Spalt in einer Menge von 2,15 χ 10 ml

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pro cm Trägerfläche auf das Band fließen ließ. Anschließend wurde das Lösungsmittel verdampfen gelassen, wobei auf der Oberfläche der Magnetschicht das Molybdändisulfid und der Graphit zurückblieben. Der Auftrag besaß nicht das Aussehen einer deutlich erkennbaren Schicht. Mit bloßem Aug^e konnte sie trotz der schwarzen Trübung der Dispersion kaum wahrgenommen werden.

Das erhaltene Magnettonband wurde untersucht.

Zu Vergleichszwecken wurden (a) ein nicht mit einer "Deckschicht" versehenes, jedoch sonst gleiches Tonband, (b) ein mit einer "Deckschicht" aus reinem Graphit versehenes, sonst gleiches Tonband und (c) ein mit einer "Deckschicht" aus reinem Molybdändisulfid versehenes, sonst gleiches Tonband' mitgetestet. Sämtliche mit einer "Deckschicht" ausgerüsteten Tonbänder wurden mit derselben Menge "Decksubstanz" aus entsprechenden Dispersionen der gleichen Konzentration, wie angegeben, (d. h. 2,5 Gew.-Teile Pulver zu 100 Gew.-Teilen Lösungsmittel) beschichtet.

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Das rait reinem Molybdändisulfid beschichtete Magnettonband zeigte bei einer relativen Feuchtigkeit von 50 % einen mehr als doppelt so hohen Abrieb als eine Vergleichsprobe ohne jede "Deckschicht" sowie eine unerwartet starke Neigung zur Bildung schwarzer Abriebprodukte. Bei dem Magnettonband wurde jedoch der beschriebene Dämpfungseffekt sowohl bei einer relativen Feuchtigkeit von 5 % als auch bei einer relativen Feuchtigkeit von 50 % erheblich unterdrückt.

Bei dem mit reinem Graphit beschichteten Magnettonband trat der beschriebene Dämpfungseffekt sogar bei einer relativen Feuchtigkeit von 50 % auf. Der Abrieb dieses Magnettonbandes war allerdings auf weniger als die Hälfte des Abriebes der Vergleichsprobe ohne "Deckschicht" gesunken.

Die Abriebfestigkeit des mit einer Mischung aus Molybdändisulfid und Graphit beschichteten Magnettonbandes nach der Erfindung entsprach der Abriebfestigkeit der keine "Deckschicht" aufweisenden Vergleichsprobe. Bei Verwendung des Magnettonbandes nach der Erfindung traten fast keine Abriebprodukte auf. Darüberhinaus kam es auch bei einer relativen Feuchtigkeit von 5 I nicht zum Auftreten des Dämpfungseffektes. Ferner konnte beim Magnettonband nach der Erfindung auch bei 5 % relativer Feuchtigkeit kein Abrieb festgestellt werden.

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Da ein Magnettonband unter den verschiedensten klimatischen Bedingungen bei großen Temperatur- und/oder Feuchtigkeits-Schwankungen verwendet werden soll, ist seine Ansprechbarkeit auf die relative Feuchtigkeit der Atmosphäre, in welcher das Magnettonband benützt wird, von großer Bedeutung. Bei hoher Luftfeuchtigkeit, beispielsweise bei 35 bis 50 % relativer Feuchtigkeit, spielt das beschriebene Dämpfungsproblem auch bei nicht modifizierten Magnettonbändern keine wesentliche Rolle.Solche Magnettonbänder besitzen jedoch unter den angegebenen Feuchtigkeitsbedingungen einen unerwünscht hohen Abrieb, wenn sie am Überträger- oder Wiedergabekopf vorbegeführt werden. Bei nicht modifizierten Magnettonbändern vermindert sich bei geringeren Feuchtigkeitsgraden zwar der Abrieb, der Dämpfungseffekt nimmt jedoch zu.

Zusammenfassend ergibt sich, daß bei einer relativen Feuchtigkeit von 5 % durch die Verwendung von Molybdändisulfid allein der Dämpfungseffekt zwar ausgeschaltet werden kann, daß diese Magnettonbänder jedoch praktisch keine Abriebfestigkeit besitzen. Die Reibung, die auftritt, wenn das Magnettonband über den Magnetkopf läuft, steigtjjedoch im vorliegenden Falle stark meßbar an, was sich in einer beträchtlichen Temperaturerhöhung des Magnettonbandes äußert. Bei einer relativen Feuchtigkeit von 50 % tritt bei Verwendung von reinem Molybdändisulfid ein gegenüber einer Vergleichsprobe mehr als doppelt so großer Abrieb auf, während

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der Dämpfungseffekt jedoch unter Kontrolle ist.

Das eine reine "Graphitdeckschicht" aufweisende Magnettonband zeigt sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Feuchtigkeitsgraden einen Dämpfungseffekt.

Bei einem mit einer "Deckschicht" aus einer Molybdänpulfid/-Graphit-Mischung versehenen Magnettonband nach der Erfindung ist sowohl bei einer relativen Feuchtigkeit von 5 % als auch bei einer relativen Feuchtigkeit von 50 S der Dämpf unjpeffekt in befriedigender Weise ausgeschaltet. Weiterhin treten bei einem Magnettonband nach der Erfindung weder eine unerwünschte Reibung noch ein unerwünschter Abrieb auf. In anderen Worten ausgedrückt bleiben bei gemeinsamer Verwendung von Molybdändisulfid mAx und Graphit die wünschenswerten Eigenschaften der Einzelbestand teile erhalten, während die Nachteile der einzelnen Bestandteile in unerwarteter Weise ausgeschaltet werden. Ein Magnettonband nach der Erfindung läßt sich somit unter den verschiedensten klimatischen Bedingungen ausgezeichnet verwenden.

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Claims

, - «,724*38 Patentansprüche

1. Magnettonband, bestehend aus einem Träger und einer hierauf aufgetragenen tnagnetisierbaren Schicht aus einem magnetisierbaren Pulver, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnettonband auf derselben Seite des Träpers, auf welcher sich die magnetisierbar Schicht befindet, Molybdändisulfid und Graphit enthält,

Z. Magnettonband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es über der magnetisierbaren Schicht Molybdändisulfid. und Graphit enthält.

3. Magnettonband nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es pro cv^Z Trägerfläche 2,15 χ 10"⁶ mg bis 5,38 χ 10"⁵ n:e Molybdändisulfid und Graphit enthält.

4. Magne.ttonband nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Molybdändisulfid und Graphit mit einer Teilchen-

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grö'Pe von jeweils 10 bis 10 cm enthält.

5. Mapnettonband nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichr net, daß es Molybdändisulfid und Graphit im Gewichtsverhältnis von 6:1 bis 1:3 enthält.

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6. Magnettonband nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es Molybdändisulfid und Graphit im Gewichtsverhältoder 1:1

nis 2:l/enthält.

7, Verfahren zur Herstellung eines Mapnettonbandes nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Träger in an sich bekannter Weise zunächst mit einem ir.agnetisierbaren Pulver beschichtet und daß man auf die Träqerseite, auf v/elcher sich die magnetisierbar Schicht befin- · det, pulverförmiges Molybdändisulfid und Grarhit aufbringt,

8, Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß iran Molybdändisulfid und Graphit in einer flüchtigen Flüssigkeit suspendiert, daß man die erhaltene Suspension auf die Trägerseite mit der magnetisierbaren Schicht aufbringt und daß man anschließend die Flüssigkeit verdunsten läßt.

9. Verfahren nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Suspension auf die Oberseite der magnetisierbaren Schicht aufträgt.

10. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Auftragen der Pulvermischung auf die magnetisierbare Schicht eine Suspension verwendet, welche pro 100 Gew.-Teile Lösungsmittel 0,25 bis 10 Gew.-Teile der Pulvermischung enthält.

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11, Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Auftragen der Pulvermischung auf die magnetisierbare Schicht eine Suspension verwendet, welche pro 100 Gew.-Teile Lösungsmittel 2,5 Gew,-Teile der Pulvermischung enthält.

12. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Suspension verwendet, deren Lösungsmittel aus 3 1/2 Vol.-Teilen Methanol und 1 Vol.-Teil Isopropanol besteht.