DE3426675C2 - Magnetisches Aufzeichnungsmedium - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Auf­ zeichnungsmedium, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die erfindungsgemäße Ausbildung des magnetischen Aufzeich­ nungsmediums bezweckt eine Verringerung des Reibungs­ koeffizienten sowie eine möglichst weitgehende Vermei­ dung von Krümmungs- oder Kräuselungszuständen, um auf diese Weise den Ausfall möglichst gering zu halten.

Magnetbänder haben in jüngster Zeit auf den Gebieten der Audio- und Video-Aufzeichnungen, bei Computern und dergl. eine weite Verbreitung gefunden. Die Informationsmenge, die auf magnetischen Aufzeichnungsmedien aufgezeichnet werden muß, nimmt von Jahr zu Jahr zu, und es besteht da­ her ein steigender Bedarf an Aufzeichnungsmedien mit ei­ ner hohen Aufzeichnungsdichte.

Aus der DE-OS 32 39 160 ist ein magnetischer Aufzeichnungsträger bekannt, bei dem ein Schichtträger mit einem magnetischen Beschichtungsmaterial beschichtet ist. Das Beschichtungsmaterial besteht aus Magnetteilchen, die in einem Binde­ mittel dispergiert sind, wobei das Bindemittel ein Polyurethanharz mit einer Metallsulfonatgruppe und ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer umfaßt. Dieser Typ eines magnetischen Aufzeichnungsmediums unterscheidet sich prinzipiell von dem magnetischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung, bei dem eine bindemittelfreie, dünne ferromagnetische Metallschicht vorliegt.

Eine dünne, ferromagnetische Metallschicht, die durch Elektroplattierung, chemische Plattierung, Vakuumabschei­ dung, Sputtern oder Ionenplattierung ausgebildet wird, besteht zu 100% aus Metall oder Legierung und ist daher in der Lage, eine hohe Aufzeichnungsdichte zu verwirkli­ chen. Falls jedoch eine dünne, ferromagnetische Metall­ schicht mittels eines derartigen Verfahrens ausgebildet wird, hat der Oberflächenzustand des Substrats einen we­ sentlichen Einfluß auf den Oberflächenzustand der dünnen, ferromagnetischen Schicht.

Die Oberfläche der magnetischen Schicht sollte so glatt wie möglich sein, um den Abstandsverlust mit dem Magnet­ kopf möglichst gering zu halten und dadurch den Ausfall zu reduzieren. Im Falle einer dünnen Metallschicht sind die Oberflächeneigenschaften zwar viel besser als bei der magnetischen Schicht, die zusammengesetzt ist aus magneti­ schem Metallpulver, das in einem Bindemittel dispergiert ist. Da jedoch die Oberflächenrauhigkeit so geringe Werte wie z. B. 0,01 µm (als ein R₂₀-Wert, d. h. ein Durch­ schnittswert von 20 Meßwerten bei einem Abschnitt von 0,17 mm gemäß dem weiter unten erläuterten Tallistep- Verfahren) annehmen kann, ist die Kontaktoberfläche ent­ sprechend groß und der Reibungskoeffizient ist gleich­ falls groß. Das hat zur Folge, daß ein glatter Lauf schwie­ riger zu erreichen ist. Darüber hinaus geht der Trend dahin, die Dicke des Substrats, bei dem es sich beispiels­ weise um eine Kunststoffbasisfolie aus z. B. Polyethylen­ terephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyimid oder Poly­ amid handelt, immer dünner zu machen. Derzeit wird eine Dicke von 11 µm oder weniger untersucht. Je dünner die Basisfolie wird, umso mehr neigt das Medium dazu, derart flexibel zu werden, daß die Friktion zunimmt, daß beim Aufwickeln eine Adhäsion oder Haftung beobachtet wird und daß eine Adhäsion oder Haftung gegenüber den Führungs­ walzen oder Trägerstiften wahrscheinlicher wird. Ferner neigt die dünne, magnetische Metallschicht dazu, eine Verkrümmung oder Kräuselung des Mediums zu bewirken.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden, mit de­ nen herkömmliche magnetische Aufzeichnungsmedien behaftet sind, bei denen eine dünne, magnetische Metallschicht verwendet wird. Es soll eine Rückseitenschicht geschaffen werden, die äußerst vorteilhafte Funktionen aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein magnetisches Aufzeichnungs­ medium gemäß Anspruch 1, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Vermeidung einer durch die Anwesenheit der dünnen magnetischen Metallschicht induzierten Kräuselung des Mediums die Rückseitenbeschichtung aus einer wärmehärtenden Masse hergestellt ist, die im wesentlichen aus einem Vinylchlorid- Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymerisat, einem Polyurethan-Prepolymer und einem Polyisocyanat besteht und von 20 bis 200 Gewichtsteile eines leitfähigen Füllstoffs oder von 10 bis 300 Gewichtsteile eines anderen anorganischen Füllstoffs, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile des Bindemittels, enthält, und wobei die Rücksei­ tenbeschichtung nach einer Kalandrierbehandlung eine Oberflächenrauhigkeit von 0.05 bis 0.6 µm aufweist.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß es selbst bei einer dünnen, magnetischen Metallschicht mit einer äußerst glatten Oberfläche mit einer Rauhigkeit von etwa 0,01 µm möglich ist, dem Medium Steifigkeit zu verleihen, die Friktion zu verringern und die Adhäsion beim Aufwickeln zu minimalisieren. Ferner kann das sog. Aufzugsphänomen (cinching phenomenon) (das Lockerwerden der Bandwicklung, welches leicht dann eintritt, wenn der Bandlauf abrupt gestoppt wurde, und zwar beruhend auf der Adhäsion des Bandes zur Zeit der Aufwicklung des Bandes) sowie die Verkrümmung oder das Kräuseln minimalisiert werden. Erreicht werden diese vorteilhaften Effekte durch Ausbildung einer Rückseitenschicht mit einer wärmehärten­ den Masse, welche ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalko­ hol-Copolymerisat, ein Polyurethan-Prepolymeres und ein Polyisocyanat umfaßt, oder einer derartigen wärmehärtenden Masse, der ferner Nitrocellulose zugesetzt ist, und ferner durch Auswahl der Oberflächenrauhigkeit der Rückseiten­ schicht in einem Bereich von 0,05 bis 0,6 µm.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Aus­ führungsformen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit der Rückseitenschicht und des Wiedergabe-Ausgangs.

Bei Ausbildung der Rückseitenschicht mit der oben erwähn­ ten, wärmehärtenden Masse ist die Oberflächenrauhigkeit der Rückseitenschicht ein äußerst wichtiger Faktor, da die Oberflächenrauhigkeit der dünnen, ferromagnetischen Metallschicht so gering ist wie etwa 0,01 µm. Es wurde festgestellt, daß die Oberflächenrauhigkeit der Rücksei­ tenschicht in einem Bereich von 0,05 bis 0,6 µm gewählt werden sollte, und zwar im Hinblick auf die Verbesserung des Signal-Rausch(S/N)-Verhältnisses und der Laufeigen­ schaften. Falls die Oberflächenrauhigkeit 0,6 µm über­ steigt, wird die Oberflächeneigenschaft der magnetischen Schicht nicht in effektivem Maße genutzt, und es kommt zu einer beträchtlichen Zunahme des S/N-Verhältnisses. Falls andererseits die Oberflächenrauhigkeit kleiner als 0,05 µm ist, wird die Friktion der Rückseitenschicht zu groß, wodurch die Laufeigenschaften schlechter werden, und es kann im Hinblick auf eine Verhinderung der Ad­ häsion keine ausreichende Verbesserung erreicht werden.

Die Mengenverhältnisse der jeweiligen Komponenten des Bindemittels, welches für die Rückseitenschicht verwen­ det wird, können in weiten Bereichen variiert werden. Im Falle des Harzgemisches, welches ein Vinylchlorid-Vinyl­ acetat-Vinylalkohol-Copolymerisat und ein Polyurethan umfaßt, wird es jedoch bevorzugt, 10 bis 80 Gew.% der ersten Komponente zu verwenden, wobei die letztere Kom­ ponente den Rest ausmacht, und ein Polyisocyanat in ei­ ner Menge von 5 bis 80 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.- Teile der Gesamtmenge der obigen Harzmischung, zuzusetzen. Falls der obigen Bindemittelzusammensetzung Nitrocellulo­ se zugesetzt wird, werden 15 bis 60 Gew.% Nitrocellulose, 15 bis 60 Gew.% eines Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinyl­ alkohol-Copolymerisats und 10 bis 70 Gew.% eines Poly­ urethans verwendet unter Schaffung einer Gesamtmenge von 100 Gew.%. Ein Polyisocyanat wird in einer Menge von 5 bis 80 Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.Teile der Gesamt­ menge der obigen Harzmasse, zugesetzt. Der Zusatz von Nitrocellulose dient einer weiteren Verringerung der Ad­ häsion und einer Verbesserung der Abriebfestigkeit.

Als Füllstoffe, die für die erfindungsgemäße Rückseiten­ schicht verwendbar sind, seien erwähnt (1) ein leitfähi­ ger Füllstoff, wie Graphit oder Ruß, oder (2) ein anorga­ nischer Füllstoff, wie SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Cr₂O₃, SiC, CaCO₃, Zinkoxid, Goethit, α-Fe₂O₃, Talkum, Kaolin, CaSO₄, Bornitrid, Teflonpulver, fluoriertes Graphit oder Molyb­ dändisulfid. Diese Füllstoffe können in einer Menge von 20 bis 200 Gew.Teilen im Falle des Füllstoffs (1) bzw. 10 bis 300 Gew.Teilen im Falle des Füllstoffs (2), je­ weils bezogen auf 100 Gew.Teile des Bindemittels, einge­ setzt werden. Falls die Menge an Füllstoff zu groß ist, neigt die aufgetragene Schicht dazu, brüchig zu werden, was eine Zunahme der Ausfälle oder Fehlerzustände zur Folge hat.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Die magnetische Schicht wurde dabei durch Dampfabscheidung ausgebildet unter Schaffung einer schräg-bedampften, magnetischen Schicht, umfassend 80 Gew.% Kobalt und 20 Gew.% Nickel, auf der Oberfläche einer Polyethylenterephthalat-Folie, mit einer Schicht­ dicke von etwa 150 nm unter Einsatz eines Vakuumdampf­ abscheidungsverfahrens.

Beispiel 1

Auf der Rückseite der Basisfolie, auf der die oben er­ wähnte, magnetische Schicht aufgebracht ist, wird eine Rückseitenschicht ausgebildet. Diese Rückseitenschicht wird folgendermaßen erhalten:

Die nachfolgende Zusammensetzung wird gründlich ver­ mischt

Gew.-Teile
Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymerisat (VAGH der Union Carbide Co.)
30
Polyurethan-Prepolymer (Desmocol 22 der Bayer AG)	20
CaCO₃ (40 µm)	70
Stearinsäure	5
Myristinmyristat	2
Methylethylketon/Toluol (50 : 50)	300

Dazu werden 30 Gew.-Teile Polyisocyanat (Desmodule L der Bayer AG) gegeben. Das Ganze wird gründlich vermischt und das Gemisch zur Ausbildung einer Schicht von 1 µm als Rückseitenschicht appliziert und getrocknet. An­ schließend wird eine Kalanderbearbeitung durchgeführt, um eine Oberflächenbehandlung der Rückseitenschicht un­ ter Schaffung der gewünschten Oberflächenrauhigkeit zu bewirken. Dann wird die Schicht 40 h bei 80°C wärmege­ härtet.

Beispiel 2

Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wird eine Rückseiten­ schicht ausgebildet. Es wird jedoch die folgende Harz­ masse für die Rückseitenschicht eingesetzt.

Gew.-Teile
Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymerisat (VAGH)
30
Nitrocellulose (Nitrocellulose der Dicell)	30
Polyurethan-Prepolymer (Desmodule 22)	40
Ruß	30
Al₂O₃-Pulver	20
Stearinsäure	5
Myristinmyristat	2
Methylethylketon/Toluol (50 : 50)	400

Vergleichsbeispiel 1

Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wird ein Vergleichs­ band hergestellt. Dabei werden jedoch 25 Gew.-Teile eines Polyurethan-Prepolymeren anstelle von VAGH für die Rück­ seitenschicht verwendet.

Das in Beispiel 1 erhaltene, magnetische Aufzeichnungs­ medium wird in ein Band mit einer Breite eines Videoban­ des zerschnitten. Das Band wird mit einer Geschwindig­ keit von 3,8 m/sec durch einen Videorecorder angetrieben und die Aufzeichnung und die Wiedergabe werden bei einer Hauptfrequenz von 4,5 MHz durchgeführt. Dabei wird das S/N-Verhältnis ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 zusammengestellt. Falls die Oberflächenrauhigkeit der Rückseitenschicht 0,6 µm übersteigt, verringert sich der Ausgang beträchtlich und das S/N-Verhältnis nimmt ab. Falls andererseits die Oberflächenrauhigkeit geringer als 0,05 µm ist, neigt die Friktion der Rückseitenschicht dazu, zu groß zu werden, wodurch ein glatter Lauf schwie­ rig zu erreichen ist. Weitere Charakteristika sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt. Es wird fest­ gestellt, daß bei einer Oberflächenrauhigkeit innerhalb des Bereiches von 0,05 bis 0,6 µm kein Aufzugsphänomen (cinching phenomenon) beobachtet wird, keine Haftung auf­ tritt und kein Krümmungs- oder Kräuselungsphänomen beob­ achtet wird. Für die erfindungsgemäßen, magnetischen Auf­ zeichnungsmedien kann somit festgestellt werden, daß sie insgesamt hervorragende magnetische und physikalische Eigenschaften aufweisen.

Das Medium gemäß Beispiel 2 wird zu einem Band mit einer Breite eines Videobandes zerschnitten und auf gleiche Weise untersucht. Man erhält die gleichen Ergebnisse. Die physikalischen Eigenschaften sind in der folgenden Tabel­ le aufgeführt. Das Medium dieses Beispiels zeigt eine noch geringere Haftungseigenschaft sowie eine noch höhere Abriebfestigkeit als das Medium des Beispiels 1.

Tabelle

Die verschiedenen Eigenschaften werden folgendermaßen gemessen.

(1) Reibungskoeffizient

Ein Magnetband wird um einen polierten Aluminiumzylinder mit einem Durchmesser von 4 mm gelegt, und zwar mit einem Winkel von 180° in der Weise, daß die Rückseitenschicht innen angeordnet ist. Das Band wird mit einer Geschwindig­ keit von 2 cm/sec bewegt, wobei die Spannung an der Ausga­ beseite und an der Aufwickelseite gemessen wird und der Reibungskoeffizient durch Berechnung erhalten wird.

(2) Aufzugsphänomen (cinching phenomenon)

Mittels eines im Handel erhältlichen VHS-System-VTR (Band­ gerät) wird ein Band über seine gesamte Länge im schnellen Vorlauf laufengelassen, dann schnell zurückgespult, an einem Punkt angehalten, an dem sich noch 50 m auf der Spu­ le befinden, und dann erneut bis zum Ende schnell zurück­ gespult. Anschließend wird der Aufwicklungszustand des Bandes visuell untersucht. Ein guter Aufwicklungszustand, bei dem in der Bandwicklung kein Zwischenraum beobachtet wird, wird mit dem Symbol O bezeichnet. Ein schlechter Aufwicklungszustand, bei dem in der Bandwicklung ein Zwi­ schenraum beobachtet wird, wird mit X bezeichnet.

(3) Abrieb der Rückseitenschicht

Mittels eines im Handel erhältlichen VHS-System-VTR (Band­ gerät) wird ein Band 100mal bei 40°C unter einer relati­ ven Feuchtigkeit von 80% laufengelassen. Dann wird das Kassettengehäuse auf Abriebteilchen untersucht. Der Fall, bei dem eine Ablagerung von Abriebteilchen beobachtet wird, ist mit X bezeichnet, und der Fall, bei dem keine derartige Ablagerung beobachtet wird, ist mit O bezeichnet.

(4) Haftung (Adhäsion) der magnetischen Schicht an der Rückseitenschicht

Ein Band wird auf eine VHS-Spule aufgewickelt und 5 Tage bei 60°C stehengelassen. Dann wird die Haftung visuell be­ wertet. Der Fall, bei dem keine Haftung beobachtet wird, ist mit O bezeichnet, und der Fall, bei dem eine Haftung beobachtet wird, ist mit X bezeichnet.

(5) Kräuselung

Ein Stück eines Magnetbandes von 50 mm × 50 mm wird auf eine flache Glasplatte placiert und untersucht. Der Fall, bei dem keine Kräuselung oder Verkrümmung beobachtet wird, ist mit O bezeichnet, und der Fall, bei dem eine solche Kräuselung beobachtet wird, ist mit X bezeichnet.

(6) Oberflächenrauhigkeit

Die Oberflächenrauhigkeit wird ermittelt nach dem 20- Punkt-Durchschnittsverfahren (R₂₀) aus der Karte, die mit­ tels Talystep erhal­ ten wird. Dabei kommen folgende Bedingungen zur Anwendung:
ein Abschnitt von 0,17 mm, ein Nadeldruck von 2 mg und eine Nadel von 0,1 × 2,5 µm.

Claims (2)

1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium umfassend eine Kunststoffbasisfolie, eine dünne, magnetische Metallschicht, die auf einer Seite der Basisfolie ausgebildet ist, und eine wärmegehärtete Rückseitenschicht, die auf der anderen Seite der Basisfolie ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer durch die Anwesenheit der dünnen magnetischen Metallschicht induzierten Kräuselung des Mediums die Rückseitenbeschichtung aus einer wärmehärtenden Masse hergestellt ist, die im wesentlichen aus einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymeri­ sat, einem Polyurethan-Prepolymer und einem Polyisocyanat besteht und von 20 bis 200 Gewichtsteile eines leitfähigen Füllstoffs oder von 10 bis 300 Gewichtsteile eines anderen anorganischen Füllstoffs, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile des Binde­ mittels, enthält, und wobei die Rückseitenbeschichtung nach einer Kalandrierbehand­ lung eine Oberflächenrauhigkeit von 0.05 bis 0.6 µm aufweist.

2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die wärmehärtende Masse außerdem Nitrocellulose enthält.