DE69608489T3

DE69608489T3 - Magnetisches Aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE69608489T3
Application number: DE69608489T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Saku-shi Seki; Akira Saku-shi Saitoh; Satoru Saku-shi Tsuchida
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: EP0734015A3; DE69608489T2; EP0734015B2; US5712028A; EP0734015A2; DE69608489D1; JPH08263826A; EP0734015B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, und insbesondere ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Beschichtungstyp, welches für die Aufzeichnung mit hoher Dichte geeignet ist.
In einer Magnetschicht des magnetischen Aufzeichnungsmediums ist der Zusatz von Schleifmitteln (Füllstoffen) erforderlich, um ein Abraspeln oder Abschaben der Oberfläche der Magnetschicht durch einen Magnetkopf zu verhindern, der beim Aufzeichnen und der Wiedergabe mit ihr in Kontakt kommt.
Bei der Bestimmung einer Partikelgröße und einer zuzusetzenden Menge des Schleifmittels ist es notwendig, die Haltbarkeit und elektromagnetische Überträgereigenschaft der Magnetschicht zu berücksichtigen und auch ist Überlegung erforderlich, um ein Abschaben des Magnetkopfes durch die Magnetschicht beim Aufzeichnen und der Wiedergabe zu verhindern.
Andererseits wurde nachdrücklich gefordert, daß die Dicke der Magnetschicht des Digitalmediums verringert wird, im wesentlichen wegen der Nachfrage nach Aufzeichnung mit hoher Dichte.
Wenn jedoch herkömmliche Schleifmittel (Füllstoffe) mit herkömmlicher Korngröße verwendet werden, um die Dicke der Magnetschicht zu verringern, welche direkt auf dem Substrat ohne Grundbeschichtung gebildet wird, kann eine geforderte elektromagnetische Überträgereigenschaft nicht erreicht werden infolge nicht ausreichender Glätte der Oberfläche der Magnetschicht.
Wenn andererseits sehr feine Schleifmittel (Füllstoffe) mit geeigneter Größe für die verringerte Dicke der Magnetschicht verwendet werden, um eine ausreichende Glätte der Oberfläche der Magnetschicht zu erreichen, kann eine geforderte Laufeigenschaft und Haltbarkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums nicht erreicht werden infolge der Korngröße der Schleifmittel (Füllstoffe).
Um mit derartigen Problem zurechtzukommen, schlägt die japanische erste (ungeprüfte) Patentpublikation Nr. 62-222427 ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vor, wobei eine Grundbeschichtung, enthaltend Schleifmittel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 bis 3 μm, unter einer Magnetschicht mit einer Dicke von 1 μm und weniger aufgebracht wird, und Teile des Schleifmittels auf einer Seite der Magnetschicht hervorstehen.
Andererseits schlägt die japanische erste (ungeprüfte) Patentpublikation Nr. 5-197946 ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vor, wobei eine nichtmagnetische Beschichtungsflüssigkeit auf ein nichtmagnetisches Substrat aufgebracht wird und eine magnetische Beschichtungsflüssigkeit darauf aufgebracht wird, während eine Schicht der aufgebrachten nichtmagnetischen Beschichtungsflüssigkeit noch in nassem Zustand ist, und so eine Magnetschicht mit einer Dicke von 1 μm und weniger gebildet wird. Die Magnetschicht enthält darin ein Schleifmittel mit Partikeln, die eine Mohs-Härte von 6 oder mehr haben und größer als die Dicke der Magnetschicht sind.
Da jedoch das Medium der vorgenannten Publikation eine Struktur besitzt, worin die großen Partikel des Schleifmittels in der Grundbeschichtung an der Seite der Magnetschicht hervorstehen, erscheint die Oberflächenrauhigkeit der Grundbeschichtung auf der Magnetschicht und verschlechtert so die elektromagnetische Überträgereigenschaft derselben für kurze Wellenlänge.
Da darüber hinaus das Medium der vorgenannten Publikation eine Struktur hat, worin die Magnetschicht gebildet wird, während die Schicht der aufgebrachten nichtmagnetischen Beschichtungsflüssigkeit noch in feuchtem Zustand ist, geraten Teile des in der Magnetschicht enthaltenen Schleifmittels in die nichtmagnetische Schicht, die unter der Magnetschicht vorliegt, und so wird der durch Zusatz des Schleifmittels erwartete Effekt stark vermindert.
EP-A-732 688, welche Stand der Technik gemäß Art. 54(3) und (4) EPÜ darstellt, offenbart ein magnetisches Aufzeichnungsmedium. In Beispiel 1 wird ausführlich ein Videoband beschreiben, das eine nichtmagnetische untere Schicht und die obere Magnetschicht umfaßt, die beide mittels eines Naß-auf-Naß-Verfahrens (wet on wet method) auf einem flexiblen Substrat abgeschieden werden, wobei die untere Schicht eine Dicke von 1;0 μm hat und einen Binder sowie 83 Gew.% von nichtmagnetischen Partikeln mit einer Größe von 0,15 bzw. 0,16 μm umfaßt. Die obere Magnetschicht hat eine Dicke von 0,1 μm und enthält ein ferromagnetisches Pulver, einen Binder und ein Schleifmittel mit einer Partikelgröße von 0,15 μm.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein erfindungsgemäßes Ziel, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, das zur Aufzeichnung mit hoher Dichte fähig ist und eine ausgezeichnete elektromagnetische Überträgereigenschaft und Haltbarkeit besitzt, indem die optimalen Spezifizierungen einer Magnetschicht und einer Grundbeschichtung, die unter der Magnetschicht angebracht wird, festgelegt werden. Die Erfinder haben herausgefunden, daß die Aufzeichnung mit hoher Dichte und die ausgezeichnete elektromagnetische Überträgereigenschaft und Haltbarkeit nur mit Hilfe einer Kombination der Magnetschicht und der Grundbeschichtung mit vorgegebenen Spezifizierungen erreicht werden kann.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt umfaßt ein magnetisches Aufzeichnungsmedium ein flexibles Substrat; eine auf dem Substrat ausgebildete Grundbeschichtung; und eine auf der Grundbeschichtung ausgebildete Magnetschicht, wobei die Grundbeschichtung eine Dicke von 0,5 bis 2,0 μm hat, und einen Binder und nichtmagnetische Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Bereich von 0,01 bis 0,20 μm enthält, die Grundbeschichtung nichtmagnetische Partikel im Bereich von 50 bis 85 Gew.% enthält, und wobei die Magnetschicht ferromagnetisches Pulver, einen Binder und Schleifmittel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Bereich von 0,10 bis 0,40 μm enthält, die Magnetschicht eine Dicke im Bereich von 0,10 bis 0,20 μm hat und das Schleifmittel im Bereich von 1 bis 5 Gew.Teilen, relativ zu 100 Gew.Teilen des ferromagnetischen Pulvers, enthält und die Magnetschicht auf die Grundbeschichtung aufgebracht wird, welche mittels eines Naß-auf-Trocken-Verfahrens (wet-on-drymethod) auf das Substrat aufgebracht und getrocknet wird.
Die Grundbeschichtung wird auf das flexible Substrat aufgebracht, getrocknet und dann einer Kalandrierungsbehandlung und/oder einer Härtungsbehandlung unterworfen.
Die Grundbeschichtung kann auf das flexible Substrat aufgebracht, getrocknet und dann einer Kalandrierungsbehandlung und weiter einer Härtungsbehandlung unterworfen werden.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt schließt das magnetische Aufzeichnungsmedium eine Grundbeschichtung auf dem flexiblen Substrat ein, die einen gegebenen Gehalt an nichtmagnetischen Partikeln mit einer gegebenen durchschnittlichen Partikelgröße enthält, und weiterhin schließt es die Magnetschicht, die einen gegebenen Gehalt an Schleifmittel mit einer gegebenen durchschnittlichen Partikelgröße enthält, auf der Grundbeschichtung ein. Somit kann die Magnetschicht ausgezeichnete Oberflächenglätte erreichen und das in der Magnetschicht enthaltene Schleifmittel arbeitet effektiv. Folglich kann Aufzeichnung mit hoher Dichte erreicht werden und die elektromagnetische Überträgereigenschaft und Haltbarkeit kann stark verbessert werden.
Gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird die Magnetschicht nach dem Trocknen der Grundbeschichtung aufgebracht. So kann eine Vermischung an einer Grenzfläche zwischen der Magnetschicht und der Grundbeschichtung verhindert und eine gleichmäßige Magnetschicht erreicht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht, die ein magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nachfolgend wird eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform unter Bezug auf 1 beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht, die ein magnetisches Aufzeichnungsmedium 1 gemäß der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Wie in der Figur gezeigt, schließt das magnetische Aufzeichnungsmedium 1 ein flexibles Substrat 10, eine auf dem flexiblen Substrat 10 ausgebildete Grundbeschichtung 20 und eine auf der Grundbeschichtung 20 ausgebildete Magnetschicht 30 ein.
Das flexible Substrat 10 kann eine der wohlbekannten Plastikfilme sein, beispielsweise Polyester wie Polyethylenterephthalat und Polyethylen-2,6-naphthalat, sowie Polyamide und Polyimide.
Hinsichtlich der Dicke des Substrats 10 gibt es keine besondere Beschränkung. Um andererseits die Nachfrage nach einer Verringerung der Größe des magnetischen Aufzeichnungsmediums zu befriedigen, kann die Dicke des Substrats 10 im Bereich von 2 bis 14 μm und vorzugsweise 3 bis 10 μm festgesetzt werden.
Die auf dem Substrat 10 ausgebildete Grundbeschichtung 20 enthält einen Binder und nichtmagnetische Partikel. Die in der Grundbeschichtung 20 enthaltenen nichtmagnetischen Partikel haben eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 0,01 bis 0,20 μm, vorzugsweise 0,02 bis 0,18 μm und mehr bevorzugt 0,03 bis 0,15 μm. Wenn dieser Wert über 0,20 μm liegt, verschlechtert sich die Oberflächenrauhigkeit der Grundbeschichtung. Wenn dieser Wert andererseits unter 0,01 μm liegt, verschlechtert sich die Dispersionseigenschaft der nichtmagnetischen Partikel im Beschichtungsmaterial und so wird die Oberflächenrauhigkeit nicht verbessert trotz der Verringerung der Partikelgröße. Die nichtmagnetischen Partikel können entweder die Form von Körnchen oder von Nadeln haben. Die durchschnittliche Partikelgröße der nichtmagnetischen Partikel ist in dieser bevorzugten Ausführungsform definiert. Genau genommen wird die durchschnittliche Partikelgröße bestimmt, indem die maximale Länge jedes Partikels gemessen wird und dann das arithmetische Mittel der gemessenen maximalen Längen abgeleitet wird. Als eine spezifische Meßmethode wird das magnetische Aufzeichnungsmedium mit dem wärmehärtbaren Epoxyharz bedeckt und dann mit einem Diamantmesser in dünne Teile geschnitten, und so Proben erhalten. Die Proben werden mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) (hergestellt von Nippon Elektronics K.K. und unter der Produktbezeichnung "JEM100CX" im Handel) beobachtet, wobei die zu beobachtenden Abschnitte vergrößert werden abhängig von der Notwendigkeit, im ganzen 100 oder mehr Partikel zu vermessen, und die durchschnittliche Partikelgröße wird als Mittelwert davon abgeleitet.
Die nichtmagnetischen Partikel sind in der Grundbeschichtung 20 im Bereich von 50 bis 85 Gew.%, vorzugsweise 50 bis 83 Gew.% und mehr bevorzugt 60 bis 80 Gew.%, enthalten. Wenn dieser Wert über 85 Gew.% liegt, kann sich die Dispersionseigenschaft der nichtmagnetischen Partikel verschlechtern oder die aufgebrachte Schicht, die die nichtmagnetischen Partikel enthält, kann infolge einer nicht ausreichenden Harzmenge bröcklig werden. Wenn auf der anderen Seite dieser Wert unter 50 Gew.% liegt, neigt das Schleifmittel dazu, in die Grundbeschichtung zu gelangen, oder die Spannungskonzentration gegenüber der Magnetschicht wird während einer Oberflächenbehandlung (Kalandrierungsbehandlung) nicht erreicht, und so wird die Oberflächenrauhigkeit der Magnetschicht nicht verbessert.
Als konkrete Beispiele für die nichtmagnetischen Partikel können angeführt werden: Aluminiumoxide wie α-Aluminiumoxid, β-Aluminiumoxid, γ-Aluminiumoxid, θ-Aluminiumoxid, δ-Aluminiumoxid, Ceroxid, Ruß, Dichromtrioxid, α-Eisenoxid, γ-Eisenoxid, Goethit, SiO₂, ZnO, Titancarbit, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, Siliziumnitrid, Bornitrid, Siliziumcarbid, Titancarbid, Molybdäncarbid, Borcarbid, Wolframcarbid, Kalziumcarbonat, Bariumcarbonat, Strontiumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Bariumsulfat, Zinksulfid, Molybdändisulfid, Wolframdisulfid und künstlich hergestellter Diamant. Diese Verbindungen können allein oder in Kombination verwendet werden. Von diesen werden vorzugsweise α-Eisenoxid, Titanoxid, Ruß und Aluminiumoxide verwendet. Ruß kann in Kombination mit einem oder mehreren der vorhergehenden Verbindungen (mit Ausnahme von Ruß) oder mit einem oder mehreren einer Mehrzahl von Rußen verwendet werden.
Weiterhin enthält die Grundbeschichtung 20 einen Binder (Harzbinder). Der Binder kann aus den Bindern der Magnetschicht ausgewählt werden, die später beschrieben werden, so daß hier auf eine Erläuterung verzichtet wird.
Die Grundbeschichtung 20 wird ausgebildet, indem ein Beschichtungsmaterial auf dem flexiblen Substrat 10 aufgebracht und dann getrocknet wird. Genau genommen wird ein Beschichtungsmaterial, das die vorher erwähnten nichtmagnetischen Partikel, den vorher erwähnten Binder und außerdem als Schmiermittel und Lösungsmittel solche Stoffe, die normalerweise als Schmiermittel und Lösungsmittel zugesetzt werden, enthält, auf das Substrat 10 aufgebracht, dann getrocknet und so die Grundbeschichtung 20 ausgebildet. Danach wird darauf die Magnetschicht 30 ausgebildet. Durch Verwendung des sogenannten Naß-auf-Trocken-Verfahrens, in welchem die Magnetschicht 30 aufgebracht wird, nachdem die Grundbeschichtung 20 getrocknet ist, wird verhindert, daß ein später beschriebenes Schleifmittel in der Magnetschicht 30 in die Grundbeschichtung 20 gelangt, und so wird die Haltbarkeit der Magnetschicht sichergestellt, wie sie anfänglich festgelegt wurde.
Weiterhin wird eine sogenannte Kalandrierungsbehandlung durchgeführt nach Trocknung der Grundbeschichtung 20 und vor der Ausbildung der Magnetschicht zur Glättung der Grundbeschichtung 20. Die Durchführung der Kalandrierungsbehandlung verbessert die Oberflächenrauhigkeit der Grundbeschichtung 20 und somit wird auch die Oberflächenrauhigkeit der Magnetschicht 30, die auf der Grundbeschichtung 20 aufgebracht ist, verbessert. Weiterhin wird ein Eingraben des Schleifmittels in die Grundbeschichtung 20 effektiv unterdrückt. Im Ergebnis wird die elektromagnetische Überträgereigenschaft signifikant verbessert.
Die Kalandrierungsbehandlung kann in der sogenannten Beschichtungslinie der Grundbeschichtung 20 oder nach dem Aufwickeln des mit der Grundbeschichtung 20 beschichteten Laminats durchgeführt werden. Obwohl dies vom Material des Substrats 10 abhängt, wird die Kalandrierungsbehandlung normalerweise unter den Bedingungen einer Temperatur im Bereich von 80 bis 130°C, vorzugsweise 90 bis 120°C, und einem Lineardruck im Bereich von 100 bis 500 kg/cm, vorzugsweise 200 bis 400 kg/cm, durchgeführt.
Alternativ dazu oder zusätzlich wird die Grundbeschichtung 20 nach dem Trocknen einer Härtungsbehandlung unterworfen. Als Härtungsbehandlung können Hitzehärtungsbehandlung, Elektronenstrahlhärtung, Ultravioletthärtung und dgl. angeführt werden. In Anbetracht der Einfachheit des Verfahrens wird vorzugsweise die Kalandrierungsbehandlung vor der Härtungsbehandlung der Grundbeschichtung 2O durchgeführt.
Die Dicke der Grundbeschichtung 20 wird auf den Bereich von 0,5 bis 2,0 μm festgesetzt und vorzugsweise auf den Bereich von 1,0 bis 1,5 μm. Wenn dieser Wert über 2,0 μm liegt, vergrößert sich das Aufrollen (curling) oder die Muldenbildung (cupping) der aufgebrachten Schicht, so daß ein Bruch der Hülle leicht auftreten kann. Wenn andererseits dieser Wert unter 0,5 μm liegt, hängt die Oberflächenrauhigkeit von derjenigen des Substrats 10 ab und folglich kann die Oberflächenrauhigkeit der Magnetschicht 30 nicht verbessert werden.
Weiterhin enthält die Grundbeschichtung 20 normalerweise ein Schmiermittel wie Fettsäure, Fettsäureester oder dgl.. So wird das Schmiermittel von der Grundbeschichtung 20 zur Magnetschicht 30 der Reihe nach zugeführt und so die Haltbarkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums verbessert.
Die Magnetschicht 30 wird auf der Grundbeschichtung 20 ausgebildet. Sie hat eine Dicke im Bereich von 0,10 bis 0,20 μm, und vorzugsweise 0,10 bis 0,15 μm. Unter der Annahme eines Digitalmediums mit hoher Dichte wird die Dicke der Magnetschicht festgesetzt unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Eigenschaft bei hohen Frequenzen (kurzer Wellenlänge), die das Medium haben soll. Genau genommen wird der vorher genannte Dickenbereich im Hinblick auf Aufzeichnungswellenlänge, Überschreibungseigenschaft, Unterdrückung der Selbstentmagnetisierung der Magnetschicht und dgl. bestimmt.
Die Magnetschicht 30 enthält als Hauptkomponenten ferromagnetische Pulver, einen Binder (Harzbinder) und Schleifmittel. Eine durchschnittliche Partikelgröße des Schleifmittels ist festgesetzt auf den Bereich von 0,10 bis 0,40 μm, vorzugsweise 0,10 bis 0,30 μm und mehr bevorzugt 0,10 bis 0,20 μm. Wenn dieser Wert über 0,40 μm liegt, vergrößert sich der Abrieb des Magnetkopfes, der in Kontakt mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium kommt, extrem. Wenn andererseits dieser wert unter 0,10 μm liegt, steht keine hervorstehende Höhe des Schleifmittels in der aufgebrachten Schicht zur Verfügung und so verschlechtert sich die Haltbarkeit. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die durchschnittliche Partikelgröße des Schleifmittels wie folgt definiert. Genau genommen wird die durchschnittliche Partikelgröße bestimmt, indem die maximale Länge eines jeden Partikels gemessen wird und dann das arithmetische Mittel der gemessenen maximalen Längen abgeleitet wird. Als eine spezifische Meßmethode werden Fotografien von Bereichen des magnetischen Aufzeichnungsmediums aufgenommen und dann 100 oder mehr der fotografierten Schleifmittelpartikel als Proben ausgewählt. Danach wird die maximale Länge jedes der als Proben ausgewählten Partikel gemessen und die durchschnittliche Partikelgröße wird als Mittelwert davon abgeleitet.
Das Schleifmittel ist relativ zu 100 Gew.Teilen des ferromagnetischen Pulvers im Bereich von 1 bis 5 Gew.Teilen, vorzugsweise 1 bis 4 Gew.Teilen und mehr bevorzugt 1 bis 3 Gew.Teilen, enthalten. Wenn dieser Wert über 5 Gew.Teilen liegt, vergrößert sich der Abrieb des Magnetkopfes, der in Kontakt mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium kommt, extrem oder die elektromagnetische Überträgereigenschaft verschlechtert sich. Wenn andererseits dieser Wert unter 1 Gew.Teil liegt, verschlechtert sich die Haltbarkeit der aufgebrachten Schicht, d.h. der Magnetschicht 30.
Als konkrete Beispiele für Schleifmittel können anorganische Pulver, wie Metalle, Metalloxide, Metallcarbonate, Metallsulfate, Metallnitride, Metallcarbide und Metallsulfide angeführt werden.
Genauer können beispielsweise allein oder in Kombination verwendet werden: α-Aluminiumoxid, β-Aluminiumoxid, γ-Aluminiumoxid, θ-Aluminiumoxid, δ-Aluminiumoxid, Dichromtrioxid, α-Eisenoxid, SiO₂, ZnO, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, Siliziumnitrid, Bornitrid, Siliziumcarbid, Titancarbid, Molybdäncarbid, Borcarbid, Wolframcarbid, Kalziumcarbonat, Bariumcarbonat, Strontiumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Bariumsulfat, Zinksulfid, Molybdändisulfid, Wolframdisulfid und künstlich hergestellter Diamant.
Das vorher genannte Schleifmittel muß nicht notwendigerweise einen Gehalt von 100 % haben. Wenn die Hauptkomponente 70 oder darüber ist, wird der Effekt nicht verringert.
Das Schleifmittel darf darüber hinaus nur in sehr kleiner Menge wasserlösliche Ionen der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, von Chlor, Schwefelsäure und Salpetersäure enthalten. Wenn diese Ionen darin in einer übermäßig großen Menge enthalten sind, üben die Überschußionen nachteilige Effekte auf die Speichereigenschaften des hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmediums aus.
Die Magnetschicht 30 enthält das ferromagnetische Pulver. Als konkrete Beispiele für das ferromagnetische Pulver, das für das magnetische Beschichtungsmaterial verwendet werden kann, können magnetisches Eisenoxidpulver, ferromagnetisches Metallpulver, plättchenförmiger hexagonaler Ferrit und Chromdioxid angeführt werden. Von diesem wird vorzugsweise das ferromagnetische Metallpulver und der plättchenförmige hexagonale Ferrit verwendet. Das ferromagnetische Pulver hat normalerweise eine Koerzitivkraft HC = 1.800–2.500 Oe, eine Sättigungsmagnetisierung σs = 120–150 emu/g, eine spezifische Oberfläche, wie nach der BET-(Brunauer-Emmett-Teller)Methode bestimmt, im Bereich von 50 bis 70 m²/g, eine Länge der Hauptachse von 0,05 bis 0,20 μm und eine Länge der kurzen Achse von 20 nm und weniger.
Als konkrete Beispiele für das ferromagnetische Metallpulver können Fe, Ni, Co und Legierungen davon angeführt werden. Wenn diese Verbindungen, deren Hauptkomponenten solche ferromagnetischen Metallelemente wie α-Fe, Fe-Co, Fe-Ni, Fe-Co-Ni, Co und Co-Ni sind, verwendet werden, enthalten sie geeigneterweise 70 Gew.% und darüber, vorzugsweise 75 Gew.% und darüber, eines Metalls (Fe, Co oder Ni) oder einer Legierung davon. Im Fall eines magnetischen Pulvers eines ferromagnetischen Metalls, das Fe als Hauptkomponente hat und darüber hinaus mindestens Co enthält, ist im Normalfall die Menge von Co-Atomen geeigneterweise im Bereich von 5 bis 40 Gew.%, vorzugsweise 6 bis 35 Gew.%, bezogen auf die Menge an Fe-Atomen. Ein ferromagnetisches Metallpulver, das Fe und/oder Co als Hauptkomponente hat, enthält vorteilhaft zusätzlich Seltenerdelemente einschließlich Y. Bei solch einem ferromagnetischen Metallpulver wie oben erwähnt kann es sich fakultativ um Partikel handeln, deren Oberfläche mit einer Oxidschicht beschichtet ist, um teilweise karbonisierte oder nitridierte Partikel oder um Partikel, deren Oberfläche mit einer kohlenstoffhaltigen Schicht beschichtet ist. Dieses ferromagnetische Metallpulver kann eine geringe Menge eines Hydroxids oder eines Oxids enthalten. Das ferromagnetische Metallpulver, welches in dieser Erfindung verwendet wird, kann nach einem der wohlbekannten Verfahren erhalten werden, wie beispielsweise einem Verfahren, welches die Reduktion eines organischen Säuresalzes (hauptsächlich Oxalsäuresalzes) eines ferromagnetischen Metalls mit einem reduzierenden Gas wie Wasserstoff einschließt, einem Verfahren, welches die Reduktion entweder eines hydratisierten Eisenoxids oder eines durch Erhitzen eines hydratisierten Eisenoxids erhaltenen Eisenoxids mit einem reduzierenden Gas wie Wasserstoff umfaßt, einem Verfahren, welches die thermische Zersetzung einer Metallcarbonylverbindung umfaßt, einem Verfahren, welches die Reduktion der wäßrigen Lösung einer ferromagnetischen Legierung durch Verwendung eines Reduktionsmittels wie Natriumborhydrid, einem Hypophosphit oder Hydrazin umfaßt, und einem Verfahren, das die Verdampfung eines Metalls in einem Inertgas bei verringertem Druck umfaßt, wodurch es in ein feines Pulver überführt wird. Das so erhaltene ferromagnetische Metallpulver kann fakultativ vor der Verwendung einem der wohlbekannten Verfahren zur graduellen Oxidation unterworfen werden, wie beispielsweise einem Verfahren, welches das Durchtränken des Pulvers in einem organischen Lösungsmittel und das darauffolgende Trocknen des nassen Pulvers umfaßt, einem Verfahren, welches das Durchtränken des Pulvers in einem organischen Lösungsmittel, das Durchblasen eines sauerstoffhaltigen Gases durch das Bad, wobei die Oberfläche der Pulverpartikel mit einem Oxidfilm überzogen wird, und darauffolgendes Trocknen des feuchten Pulvers umfaßt, und einem Verfahren, welches die Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche der Pulverpartikel durch Anpassung der Partialdrucke von Sauerstoffgas und einem Inertgas ohne Verwendung eines organischen Lösungsmittels umfaßt.
Der plättchenförmige hexagonale Ferrit ist ein ferromagnetisches Pulver, welches aus hexagonalen Platten besteht, deren Achsen der leichten Magnetisierung (Hauptmagnetisierungsachsen) senkrecht zu den relevanten Platten liegt. Als konkrete Beispiele für den plättchenförmigen hexagonalen Ferrit können Ba-Ferrit, Sr-Ferrit, Pb-Ferrit, Ca-Ferrit, durch ein Metallatom, welches eine Valenz besitzt, die der Gesamtvalenz der relevanten Fe-Atome entspricht, substituierte Ferrite, und hexagonales Co-Pulver angeführt werden. Genauer können Ba-Ferrit und Sr-Ferrit vom Magnetoplumbit-Typ und solche Ba-Ferrite und Sr-Ferrite vom Magnetoplumbit-Typ, die teilweise eine Spinellphase enthalten, angeführt werden. Solche Ferrite, die durch ein Metallatom substituiert sind, das eine Valenz besitzt, die der Gesamtvalenz der relevanten Fe-Atome entspricht, zum Zweck der Kontrolle der Koerzitivkraft von Ba-Ferrit oder Sr-Ferrit erweisen sich als besonders vorteilhaft. Besonders geeignete Metallatome für die Substitution, welche auf eine Kontrolle der Koerzitivkraft abzielt, schließen beispielsweise Co-Ti, Co-Ti-Sn, Co-Ti-Zr, Cu-Zn, Cu-Ti-Zn, Ni-Ti-Zn usw. ein. Wenn Ba-Ferrit verwendet wird, bezieht sich der Begriff "Plattendurchmesser" auf die Breite der einzelnen hexagonalen plattenförmigen Pulverpartikel und wird mit Hilfe eines Elektronenmikroskops gemessen. Der Plattendurchmesser liegt im ungefähren Bereich von 0,01 bis 0,1 μm und die Plattendicke ist normalerweise ungefähr im Bereich von 1/2 bis 1/20 des Durchmessers.
Sämtliche oben erwähnten ferromagnetischen Pulver dürfen eine kleine Menge von solchen Elementen wie Al, Si, Cr, Mn, Co, Ni, Zn, Cu, Zr, Ti, Bi, Ag, Pt, B, C, P, N, Y, S, Sc, V, Mo, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, Te, Ba, Ca, Ta, W, Re, Au, Hg, Pb, La, Sr und Seltenerdelemente eingebaut enthalten. Der Einbau von Al, Si, P, Y oder einem Seltenerdelement unter den anderen oben erwähnten Elementen bringt den Effekt zustande, daß die Partikelgrößenverteilung verbessert wird und das Phänomen der Sinterung verhindert wird.
Diese ferromagnetischen Pulver können mit einer Schicht von Al, Si, P oder einem Oxid davon beschichtet werden oder können eine Oberflächenbehandlung mit einem Haftvermittler wie Si, Al oder Ti oder mit einem variierenden Tensid erhalten.
Einige, wenn nicht alle der ferromagnetischen Metallpulver enthalten ein wasserlösliches anorganisches Ion wie Na, K, Ca, Fe oder Ni. Der Gehalt des anorganischen Ions ist normalerweise ungefähr 500 ppm und weniger.
Diese ferromagnetischen Pulver können vor der Dispersion mit einem Dispersionsmittel, einem Schmiermittel, einem Tensid, einem Antioxidans usw. behandelt werden, welche weiter unten genauer beschrieben werden.
Der Wassergehalt des ferromagnetischen Pulvers ist normalerweise ungefähr im Bereich von 0,1 bis 2 %. Vorzugsweise wird er optimiert, abhängig von der Art des zu verwendenden Bindemittels.
Das ferromagnetische Pulver hat vorteilhafterweise seinen pH-Wert im Bereich von 4 bis 12, vorzugsweise 6 bis 10, optimiert, aufgrund seiner Kombination mit dem zu verwendenden Binderharz.
Das ferromagnetische Pulver ist im allgemeinen in einer Menge im Bereich von 100 bis 2.000 Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.Teile des Binders, enthalten. Der Gehalt des ferromagnetischen Pulvers in der Magnetschicht liegt im Bereich von 50 bis 95 Gew.%, vorzugsweise 55 bis 90 Gew.%, auf Basis der Gesamtmenge der Magnetschicht. Wenn der Gehalt des ferromagnetischen Pulvers übermäßig groß ist, wird die Magnetschicht dazu neigen, Fehler, wie eine sehr geringe Haltbarkeit zu erhalten, weil sich der Gehalt an Harz und anderen Additiven in der Magnetschicht entsprechend verringert. Wenn dieser Gehalt übermäßig klein ist, ist die Magnetschicht nicht in der Lage, eine hohe Wiedergabeausgangsleistung zu ergeben.
Die ferromagnetischen Pulver, die oben anhand von Beispielen aufgezählt wurden, können entweder allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr Vertretern davon verwendet werden.
Die Binderharze, die geeignet in der Magnetschicht 30 und der Grundbeschichtung 20 verwendet werden, schließen beispielsweise thermoplastische Harze, hitzehärtbare oder reaktive Harze und Elektronenstrahl-sensitive modifizierte Harze ein. Diese Harze werden ausgewählt und fakultativ kombiniert verwendet, um zu den Eigenschaften des Mediums und den Bedingungen des Herstellungsprozesses zu passen.
Das thermoplastische Harz hat eine Erweichungstemperatur von 150°C und weniger, ein durchschnittliches Molekulargewicht im ungefähren Bereich von 5.000 bis 200.000 und einen Polymerisationsgrad im ungefähren Bereich von 50 bis 2.000. Das hitzehärtbare Harz, das reaktive Harz oder das Elektronenstrahl-sensitive modifizierte Harz hat das gleiche durchschnittliche Molekulargewicht und den gleichen Polymerisationsgrad wie das thermoplastische Harz und geht beim Erhitzen und/oder Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl nach den Schritten der Beschichtung, Trocknung und Kalandrierung eine Reaktion wie Kondensation oder Addition ein und erhält ein unendlich großes Molekulargewicht.
Unter anderen Kombinationen dieser Harze werden Kombinationen von Copolymeren vom Vinylchlorid-Typ mit Polyurethanharz besonders vorteilhaft verwendet.
Copolymere vom Vinylchlorid-Typ haben geeignet einen Vinylchlorid-Gehalt im Bereich von 60 bis 95 Gew.%, vorzugsweise 60 bis 90 Gew.%, und einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad im ungefähren Bereich von 100 bis 500.
Die Harze vom Vinylchlorid-Typ, die der Beschreibung entsprechen, schließen beispielsweise ein: Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymer, Vinylchlorid-Hydroxyalkyl(meth)acrylat-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylacetat-Maleinsäure-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Maleinsäure-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylacetat-Hydroxyalkyl(meth)acrylat-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylacetat-Hydroxyalkyl(meth)acrylat-Maleinsäure-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Glycidyl(meth)acrylat-Copolymer, Vinylchlorid-Hydroxyalkyl(meth)acrylat-Glycidyl(meth)acrylat-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Glycidyl(meth)acrylat-Allylglycidylether-Copolymer und Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Allylglycidyldiether-Copolymer. Unter den oben erwähnten Copolymeren erweisen sich Copolymere von Vinylchlorid mit solchen Monomeren, die eine Epoxy(Glycidyl)-Gruppe enthalten, als besonders vorteilhaft. Diese Copolymere vom Vinylchlorid-Typ enthalten vorteilhaft eine Schwefelsäuregruppe und/oder eine Sulfogruppe als eine polare Gruppe (nachfolgend als S-enthaltende polare Gruppe bezeichnet). In den S-enthaltenden polaren Gruppen (–SO₄Y, –SO₃Y) kann Y H oder ein Alkalimetall sein. Besonders bevorzugt sind diese Gruppen –SO₄K und –SO₃K, welche K für Y haben. Die diskutierten Copolymere vom Vinylchlorid-Typ können eine oder beide der S-enthaltenden polaren Gruppen enthalten. Wenn beide von ihnen enthalten sind, kann ihr Verhältnis beliebig sein.
Im Binder sind S-enthaltende polare Gruppen ungefähr in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.%, als S-Atome im Molekül enthalten.
Neben der S-enthaltenden polaren Gruppe können als polare Gruppen die –OPO₂Y-Gruppe, –OPO₂Y-Gruppe, –COOY-Gruppe (worin Y für H oder ein Alkalimetall steht), Aminogruppe (–NR₂) oder –NR₃Cl (worin R für H, Methyl oder Ethyl steht), enthalten sein, wenn es dafür eine Veranlassung gibt.
Unter den anderen oben erwähnten Gruppen braucht die Aminogruppe nicht in Kombination mit der obengenannten S-enthaltenden Gruppe verwendet werden und kann in verschiedener Art vorliegen. Eine Dialkylaminogruppe (vorzugsweise mit einer Alkylgruppe von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen) erweist sich als besonders geeignet.
Die Aminogruppe dieser Art wird im allgemeinen mit Hilfe einer Aminmodifizierung erhalten. Genau genommen wird sie erhalten, indem ein Copolymer von Vinylchlorid mit einem Alkylcarboxylvinylester in einem organischen Lösungsmittel wie einem Alkohol dispergiert oder aufgelöst wird, zu der resultierenden Dispersion oder Lösung eine Aminverbindung (wie ein primäres, sekundären oder tertiäres Amin, ein aliphatisches Amin, ein alizyklisches Amin, ein Alkanolamin oder ein Alkoxyalkylamin) und eine Verbindung, die eine Epoxygruppe enthält und die Verseifung erleichtern soll, zugesetzt werden und die Reaktanten verseift werden. Die Vinyleinheit, welche Aminogruppen enthält, ist in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 5 Gew.% enthalten und kann letztendlich eine Ammoniumbase enthalten.
Das Harzskelett, welches mittels der S-enthaltenden polaren Gruppe verbunden ist, ist ein Harz vom Vinylchlorid-Typ. Es kann erhalten werden durch Polymerisation von Vinylchlorid, einem Monomer, welches eine Epoxygruppe enthält, oder fakultativ einem anderen damit copolymerisierbaren Monomer in Gegenwart eines Radikalerzeugers, wie Kaliumpersulfat oder Ammoniumpersulfat, der ein S-enthaltendes Radikal einer starken Säure besitzt. Die Menge des zu verwendenden radikalerzeugenden Mittels ist im allgemeinen im Bereich von 0,3 bis 9,0 Gew.%, vorzugsweise 1,0 bis 5,0 Gew.%, auf Basis der Menge des Monomers. Da das vorliegende Polymerisationssystem größtenteils in Wasser löslich ist, wird die Polymerisation geeignet in Form einer Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation unter Verwendung eines Alkohols wie Methanol als Polymerisationsmedium, oder einer Lösungspolymerisation unter Verwendung eines Ketons als Lösungsmittel durchgeführt.
In diesem Fall kann ein radikalerzeugendes Mittel, das im allgemeinen in der Polymerisation von Vinylchlorid verwendet wird, zusätzlich zum radikalerzeugenden Mittel, das ein S-enthaltendes Radikal einer starken Säure besitzt, verwendet werden.
Es ist auch zulässig, das radikalerzeugende Mittel, welches ein S-enthaltendes Radikal einer starken Säure besitzt, in Kombination mit einem Reduktionsmittel wie Formaldehydnatriumsulfoxylat, Natriumsulfit oder Natriumthiosulfat zu verwenden.
Als konkrete Beispiele für das Epoxygruppen enthaltende Monomer können Glycidylether von ungesättigten Alkoholen wie (Meth)Allylglycidylether, Glycidylether von (Meth)Acrylsäure wie Glycidyl(meth)acrylat, Glycidylester ungesättigter Säuren wie Glycidyl-p-vinylbenzoat, Methylghycidylitaconat, Glycidylethylmaleat, Glycidylvinylsulfonat und Glycidyl(meth)allylsulfonat, und Epoxidolefine wie Butadienmonoxid, Vinylcyclohexenmonoxid und 2-Methyl-5,6-epoxyhexen angeführt werden. Im allgemeinen wird dieses Monomer in solch einer Menge verwendet, daß der Gehalt der Epoxygruppe in dem Copolymer 0,5 Gew.% und darüber beträgt.
Als konkrete Beispiele für das Monomer, welches fakultativ zusätzlich zu Vinylchlorid und einem Epoxygruppen enthaltenden Monomer verwendet werden kann, können Carboxylvinylester wie Vinylacetat und Vinylpropionat, Vinylether wie Methylvinylether, Isobutylvinylether und Cetylvinylether, Vinylidene wie Vinylidenchlorid und Vinylidenfluorid, ungesättigte Carbonsäureester wie Diethylmaleat, Butylbenzylmaleat, Di-2-hydroxyethylmaleat, Dimethylitaconat, Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat und 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Olefine wie Ethylen und Propylen und ungesättigte Nitrile wie (Meth)Acrylnitril angeführt werden.
Das Polyurethanharz, das in Kombination mit solch einem Harz vom Vinylchlorid-Typ wie oben erwähnt verwendet werden kann, hat den Vorteil, daß es hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit und Haftfähigkeit an ein Substrat besonders hervorragt. Es enthält zweckmäßig eine polare Gruppe oder eine Hydroxylgruppe in seiner Seitenkette. Ein Polyurethanharz, das eine polare Gruppe trägt, die Schwefel oder Phosphor enthält, erweist sich als besonders geeignet.
Polyurethanharz ist die allgemeine Bezeichnung für die Harze, die durch Reaktion von Hydroxygruppen-haltigen Harzen, wie Polyesterpolyolen und/oder Polyetherpolyolen mit einer Polyisocyanat-haltigen Verbindung erhalten werden. Das Harz resultiert aus der Polymerisation solcher synthetischer Ausgangsmaterialien, wie unten noch ausführlicher beschrieben wird, bis das zahlendurchschnittliche Polymergewicht einen Level im näherungsweisen Bereich von 500 bis 200.000 erreicht. Der Q-Wert (gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht (Mw)/zahlendurchschnittliches Molekulargewicht (Mn)) des Harzes liegt im näherungsweisen Bereich von 1,5 bis 4.
Das Polyurethanharz enthält zweckmäßig mindestens zwei Arten von Polyurethanharz mit Glasübergangspunkten Tg, die sich voneinander unterscheiden und doch in den Bereich –20°C ≤ Tg ≤ 80°C fallen, in einer gemeinsamen Menge im Bereich von 10 bis 90 Gew.% auf Basis der Menge des Binderharzes. Die Verwendung mehrerer Arten von Polyurethanharz hat den Vorteil, Laufstabilität, Kalandrierungsformbarkeit und elektromagnetische Überträgereigenschaften in ausgeglichenen Größenordnungen zu bewirken.
Das Copolymer vom Vinylchlorid-Typ und das Urethanharz, das eine S- und/oder P-enthaltende polare Gruppe enthält, werden vorteilhafterweise gemeinsam in einem gravimetrischen Verhältnis im Bereich von 10 : 90 bis 90 : 10 verwendet.
Diese Harze dürfen zusätzlich jedes der verschiedenen bekannten Harze in einer Menge von nicht mehr als 20 Gew.% auf Basis der Gesamtmenge der Harze enthalten.
In den Ausgangsmaterialien für das Urethanharz können als konkrete Beispiele für das Hydroxylgruppen enthaltende Harz Polyalkylenglycole wie Polyethylenglycol, Polybuhylenglycol und Polypropylenglycol, Alkylenoxidaddukte wie Bisphenol A, verschiedene Arten von Glycol und Polyesterpolyole, die am Ende einer molekularen Kette eine Hydroxylgruppe tragen, angeführt werden.
Als konkrete Beispiele für die Carbonsäurekomponente des Polyesterpolyols können aromatische Dicarbonsäuren wie Terephthalsäure, Isophthalsäure, Orthophthalsäure und 1,5-Naphthalinsäure, aromatische Oxycarbonsäuren wie p-Oxybenzoesäure und p-(Hydroxyethoxy)benzoesäure, aliphatische Dicarbonsäuren wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebazinsäure und Dodecandicarbonsäure, ungesättigte Fettsäuren wie Fumarsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Tetrahydrophthalsäure und Hexahydrophthalsäure, alizyklische Dicarbonsäuren und Tri- und Tetra-Carbonsäuren wie Trimellitsäure, Trimesinsäure und Pyromellitsäure angeführt werden.
Als konkrete Beispiele für die Glycolkomponente des Polyesterpolyols können Ethylenoxidaddukte und Propylenoxidaddukte wie Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglycol, Diethylenglycol, Dipropylenglycol, 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol und Bisphenol A, Ethylenoxid- und Propylenoxidaddukte von Bisphenol A-Hydrid, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und Poly-tetramethylenglycol angeführt werden. Diese Glycoleinheiten können zusammen mit Tri- und Tetraolen wie Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Glycerin und Pentaerythritol verwendet werden.
Polyesterdiole vom Lacton-Typ, die aus Lactonen wie Caprolacton durch Ringöffnungspolymerisation erhalten werden, können als andere Beispiele für das Polyesterpolyol angeführt werden.
Als konkrete Beispiele für das Polyisocyanat, das hierin verwendbar ist, können Diisocyanatverbindungen wie Toluylendiisocyanat, Phenylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Naphthalindiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Diisocyanattrimethylcyclohexan, Diisocyanatcyclohexylmethan, Dimethoxybiphenylendiisocyanat und Diisocyanatdiphenylether, und Triisocyanatverbindungen wie Trimere von 7 Mol% und weniger Toluylendiisocanat in allen Isocyanatgruppen und Trimere von Hexamethylendiisocyanat angeführt werden.
Als konkrete Beispiele für die polare Gruppe, die in den oben erwähnten Harzen enthalten ist, können S-enthaltende Gruppen wie –SO₃M und –SO₄M, P-enthaltende polare Gruppen wie =PO₃M, =PO₂M, =POM, –P=0(OM1)(OM2) und –OP=O(OM1)(OM2), –COOM, –NR₄X (worin M, M1 und M2 unabhängig voneinander für H, Li, Na, K, –NR₄ oder –NHR₃ stehen, R steht für eine Alkylgruppe oder H und X steht für ein Halogenatom), –OH, NR₂, –N+R₃ (worin R für eine Kohlenwasserstoffgruppe steht), die Epoxygruppe, –SH und –CN angeführt werden. Mindestens eine polare Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den oben aufgelisteten polaren Gruppen ist geeignet durch eine Copolymerisations- oder Additionsreaktion in das Harz eingebaut. Als Substituent M wird Na besonders vorteilhaft verwendet. Die polare Gruppe ist zweckmäßig in dem Harz in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.%, vorzugsweise 0,02 bis 3 Gew.%, als Atome im Molekül enthalten. Diese polare Gruppe kann in der Hauptkette oder in dem Zweig des Harzskeletts vorliegen.
Das diskutierte Urethanharz wird erhalten, indem man eine Verbindung, die eine spezifische polare Gruppe enthält, und/oder ein Ausgangsmaterial, das ein Ausgangsharz enthält, das aus der Reaktion mit einer Verbindung entsteht, die eine spezifische polare Gruppe enthält, in Gegenwart oder Abwesenheit eines Lösungsmittels gemäß dem bekannten Verfahren reagieren läßt.
Als konkrete Beispiele für das andere thermoplastische Harz können (Meth)Acrylharz, Polyesterharze, Copolymere vom Acrylnitril-Butadien-Typ, Polyamidharz, Polyvinylbutyral, Nitrozellulose, Copolymere vom Styrol-Butadien-Typ, Polyvinylalkoholharz, Acetalharz, Harze vom Epoxytyp, Harze vom Phenoxytyp, Polyetherharz, Polycaprolacton und andere polyfunktionelle Polyether, Polyamidharz, Polyamidharz, Phenolharz, Polybutadienelastomer, Chloridgummi, Acrylgummi, Isoprengummi und Epoxy-modifizierte Gummi angeführt werden.
Als konkrete Beispiele für das hitzehärtbare Harz können Phenolharz, Epoxyharz, Harz vom Polyurethanhärtungs-Typ, Harnstoffharz, Butyralharz, Formalharz, Melaminharz, Alkydharz, Siliconharz, Reaktionsharz vom Acryl-Typ, Polyamidharz, Epoxypolyamidharz, gesättigte Polyesterharze und Harnstofformaldehydharz angeführt werden.
Unter den obengenannten Copolymeren werden als Harze vom Reaktionstyp vorzugsweise diejenigen verwendet, die eine Hydroxylgruppe an einer terminalen oder in einer Seitenkette enthalten, da sie eine einfache Vernetzung mit einem Isocyanat oder eine Modifizierung mit einer Elektronenstrahlvernetzung erlauben. Die Copolymere können azide polare Gruppen und basische polare Gruppen wie –COOH, –SO₃M, –OSO₃M, –OPO₃X, –PO₃X, –PO₂X, –N+R-Cl- und –NR₂ als polare Gruppen an einer terminalen oder in einer Seitenkette enthalten. Der Einbau dieser zusätzlichen polaren Gruppen hat den Vorteil, daß die Dispergierbarkeit verbessert wird.
Diese polaren Gruppen können entweder allein oder in der Form einer Kombination von zwei oder mehr Vertretern davon verwendet werden.
Verschiedene Polyisocyanate können als Härtungsmittel für die Härtung einer Binderharzes verwendet werden. Vorteilhaft wird ein Härtungsmittel verwendet, das durch Umwandlung wenigstens einer Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Toluylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und Methylendiisocyanat in Trimethylolpropan, das mehrere Hydroxylgruppen besitzt, oder in ein Härtungsmittel vom Isocyanurat-Typ mit drei Molekülen Diisocyanatverbindung daran gebunden erhalten wird. Der Gehalt des Härtungsmittels ist ungefähr im Bereich von 1 bis 50 Gew.%, auf Basis von 100 Gew.% des Harzes. Dieses Härtungsmittel ist dreidimensional mit der Hydroxylgruppe verbunden, die in dem Binderharz enthalten ist, um die Haltbarkeit der Beschichtung zu verbessern.
Die konkreten im Handel erhältlichen Produkte schließen beispielsweise Coronate L, HL und 3041 vertrieben von Nippon Polyurethane K.K., 24A–100 und TPI-100 vertrieben von Asahi Chemical Industry Co., Ltd. und Desmodule L und N vertrieben von BF Goodrich Corp. ein.
Im allgemeinen wird das reaktive oder hitzehärtbare Harz durch Erhitzen des Harzes in einem Ofen bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 80°C für einen Zeitraum im Bereich von 6 bis 100 Stunden oder durch Durchführen des Harzes mit niedriger Geschwindigkeit durch das Innere eines Ofens bei einer Temperatur im Bereich von 80 bis 120°C gehärtet.
Das Copolymer kann vor dem Gebrauch durch die wohlbekannten Verfahren modifiziert werden, um darin eine Doppelbindung vom (Meth)Acryl-Typ einzubauen und Empfindlichkeit gegen den Elektronenstrahl zu erreichen.
Als Mittel, um die Modifizierung für die Verleihung der Elektronenstrahlsensitivität zu bewirken, sind in der Technik wohlbekannt: das Verfahren der Urethanmodifizierung, wobei man das Copolymer mit einem Addukt von Toluylendiisocyanat (TDI) mit 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat (2-HEMA) reagieren läßt, das verbesserte Verfahren der Urethanmodifizierung, welches die Verwendung eines Monomers (wie z.B. 2-Isocyanatethyl(meth)acrylat), welches mindestens eine ungesättigte Ethylendoppelbindung und eine Isocyanatgruppe im Molekül und keine Urethanbindung im Molekül enthält, umfaßt und das Verfahren der Estermodifizierung, worin man ein Harz, das eine Hydroxylgruppe oder eine Carbonsäuregruppe besitzt, mit einer Verbindung, die eine (Meth)Acrylgruppe enthält, und einem Carbonsäureanhydrid oder einer Dicarbonsäure reagieren läßt. Unter anderen Verfahren hat das verbesserte Verfahren der Urethanmodifizierung den besonderen Vorteil, daß es einen Zusatz zum Anteil des Harzes vom Vinylchlorid-Typ erlaubt, ohne Brüchigkeit zu entwickeln, und die Herstellung einer Beschichtung mit hervorragender Dispersionseigenschaft und Oberflächeneigenschaften erlaubt.
Der Anteil der Elektronenstrahl-funktionellen Gruppe ist zweckmäßig im Bereich von 1 bis 40 Mol%, vorzugsweise 10 bis 30 Mol% in der Hydroxylgruppenkomponente vom Standpunkt der Stabilität im Herstellungsprozeß und der Härtungseigenschaft des Elektronenstrahls aus gesehen. Insbesondere im Fall eines Copolymers vom Vinylchlorid-Typ ragt das daraus erhaltene elektronenstrahlgehärtete Harz sowohl in seiner Dispergiereigenschaft als auch seiner Härtungseigenschaft hervor, wenn die relevanten Monomere in der Reaktion so verwendet werden, daß im hergestellten Copolymer der Einbau von 1 bis 20, vorzugsweise 2 bis 10 funktionellen Gruppen pro Molekül bewirkt wird.
Der hierin verwendete Begriff "Doppelbindung vom Acryl-Typ" bezieht sich auf eine (Meth)Acryloylgruppe, die der Molekülrest von (Meth)Acrylsäure, (Meth)Acrylsäureestern und (Meth)Acrylsäureamiden ist. Vor der Verwendung dürfen in das Elektronenstrahl-sensitive Harz 1 bis 50 Gew.% des wohlbekannten polyfunktionellen Acrylats eingebaut werden, um eine Verbesserung des Vernetzungsverhältnisses zu bezwecken.
Als Strahlungsquelle zur Härtung des Beschichtungsmaterials unter Verwendung des Elektronenstrahl-sensitiven modifizierten Harzes als Binder wird vom Standpunkt der erleichterten Kontrolle der Menge der absorbierten Strahlung, der Zuführung der Strahlung in die Produktionsprozeßlinie und der Abschirmung eines Arbeitsganges im Prozeß gegen eine ionisierende Strahlung vorteilhaft ein Elektronenstrahl und/oder Ultraviolettlicht verwendet. Im Falle des Elektronenstrahls wird vorteilhaft ein Elektronenstrahlbeschleuniger mit einer Beschleunigungsspannung im Bereich von 100 bis 750 kV, vorzugsweise 150 bis 300 kV, verwendet und dieser Elektronenstrahlbeschleuniger so betrieben, daß die Menge der zu absorbierenden Strahlung im Bereich von ungefähr 20 bis 200 k-gray ist.
Im Falle der Elektronenstrahlvernetzung ist es wichtig, den Elektronenstrahl in Umgebung eines Inertgases wie N₂, He oder CO₂ mit einem Sauerstoffgehalt von 1% und weniger zu betreiben. Diese Bedingung soll verhindern, daß das in Folge der Bestrahlung erzeugte 03 ein Radikal maskiert.
Wenn Ultraviolettlicht verwendet wird, ist in dem das Harz zur Elektronenstrahlhärtung enthaltenden Binder ein wohlbekannter Fotopolymerisationssensibilisator eingebaut. Man kann wirksam durch Verwendung einer Ultraviolettlichtröhre, wie einer Xenonentladungsröhre oder einer Wasserstoffentladungsröhre einstrahlen.
Das in dem magnetischen Beschichtungsmaterial enthaltene Lösungsmittel zur Ausbildung der Magnetschicht 30 ist nicht besonders beschränkt. Es wird richtig ausgewählt unter gebührender Berücksichtigung solcher Faktoren wie der Löslichkeit und Kompatibilität des Binderharzes sowie der Trocknungseffizienz des Binders. Als konkrete Beispiele für das Lösungsmittel können Ketone wie Methylethylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexanon, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol und Xylol, Ester wie Ethylacetat und Butylacetat, Alkohole wie Isopropanol und Butanol, chlorsubstituierte Kohlenwasserstoffe, Dioxan, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid und Hexan und andere ähnliche Verdünnungsmittel und Lösungsmittel angeführt werden. Diese Lösungsmittel können entweder allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr Vertretern davon verwendet werden.
Das organische Lösungsmittel muß nicht immer notwendigerweise einen Gehalt von 100 % haben. Es kann Verunreinigungen wie Isomere, unveränderte Reaktanten, Nebenprodukte, zersetzte Substanzen, Oxide und Feuchtigkeit enthalten. Der Gesamtgehalt an diesen Verunreinigungen muß 5 Gew.%. und weniger, vorzugsweise 3 Gew.% und weniger sein. Wenn der Gehalt an Verunreinigungen übermäßig groß ist, üben die überschüssigen Verunreinigungen nachteilige Effekte auf die Dispergierbarkeit des magnetischen Pulvers, die Lagerungsfähigkeit des Beschichtungsmaterials, die Härtungseigenschaften der Magnetschicht und die Lagereigenschaften des Mediums aus.
Das Lösungsmittel wird geeigneterweise in einer Menge im Bereich von 10 bis 10.000 Gew.%, vorzugsweise 100 bis 5.000 Gew.%, auf Basis des Gesamtgehalts des Binders, verwendet, so daß die Viskosität des hergestellten Beschichtungsmaterials, die im Stadium der Aufbringung auf ein Substrat unter Verwendung eines Viskosimeters vom Kornplattentyp oder Doppelzylindertyp bei einer Schergeschwindigkeit von 3.000 sek^–1 bestimmt wurde, in den Bereich von 5 bis 100 cps fällt. Das Verhältnis der Lösungsmittelmenge zur Gesamtmenge des Beschichtungsmaterials ist geeigneterweise ungefähr im Bereich von 5 bis 40 Gew.%, vorzugsweise 10 bis 35 Gew.%, als Konzentration an Feststoffen (nichtflüchtige Substanzen). Die Art, das Mischungsverhältnis und die Menge dieses zu verwendenden Lösungsmittels sollte unter gebührender Berücksichtigung der Art, der spezifischen Oberfläche, Partikelgröße, Größe der Magnetisierung, Volumen- oder Gewichtsgrad der Füllung des im Beschichtungsmaterial verwendeten Pigments und der Verdünnungsstabilität des Beschichtungsmaterials festgelegt werden, so daß die Viskosität des Beschichtungsmaterials in den oben erwähnten Bereich fällt.
Vorteilhaft wird der Zusatz des Lösungsmittels schrittweise entlang der Teilschritte des Herstellungsprozesses des Beschichtungsmaterials vorgenommen. Ansonsten kann es der Reihe nach, gerührt bei einem festen Flussvolumen, dem Tank zugesetzt werden oder es kann allmählich in dem Rohr, das zur Stelle der Aufbringung auf ein Substrat führt, mit dem Beschichtungsmaterial gemischt werden. Wenn das Lösungsmittel zu dem Beschichtungsmaterial zugesetzt wird oder wenn das Beschichtungsmaterial mit dem Lösungsmittel verdünnt wird, wird das Beschichtungsmaterial geeigneterweise einer Filtrations- und/oder Dispersionsbehandlung unterzogen, wenn dies zulässig ist. Diese Behandlung ist nützlich, um das Beschichtungsmaterial zu stabilisieren und um das Auftreten von Agglomeratbildung und Fremdbestandteilen zu unterdrücken.
Das magnetische Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Magnetschicht 30 enthält im allgemeinen ein Schmiermittel. Unter den verschiedenen bekannten Schmiermitteln wird besonders vorteilhaft eine Fettsäure und/oder ein Fettester verwendet. Als konkrete Beispiele für die Fettsäure können einbasige Fettsäuren mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen (die eine ungesättigte Bindung oder eine Verzweigung enthalten können) angeführt werden. Als konkrete Beispiele für den Fettester können Monofettester, Difettester und Trifettester angeführt werden, die gebildet werden durch Reaktion von monobasischen Fettsäuren mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen (die eine ungesättige Bindung oder eine Verzweigung enthalten können) mit einem Alkohol wie zyklischen oder Polysaccharidreduzierten Alkoholen (wie Sorbitane und Sorbitole), monovalenten, divalenten, trivalenten, tetravalenten, pentavalenten und hexavalenten Alkoholen mit 2 bis 22 Kohlenstoffatomen (die eine ungesättigte Bindung oder eine Verzweigung enthalten können). Diese Schmiermittel können entweder allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr Vertretern davon verwendet werden.
Als konkrete Beispiele für die monobasische Fettsäure können Laurinsäure, Myristinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Behensäure, Erucasäure und Elaidinsäure angeführt werden. Als konkrete Beispiele für den Fettester können Butylmyristat, Butylpalmitat, Butylstearat, Neopentylglycoldioleat, Sorbitanmonostearat, Sorbitandistearat, Sorbitantristearat, Oleyloleat, Isocetylstearat, Isotridecylstearat, Octylstearat, Isooctylstearat, Amylstearat und Butoxyethylstearat angeführt werden. Das Schmiermittel kann in die Grundbeschichtung 20 eingebaut sein.
Der Effekt einer derartigen Fettsäure und/oder eines Fettesters als Schmiermittel oder Dispergiermittel erweist sich dann, wenn die Säure und/oder der Ester in das magnetische Beschichtungsmaterial in einer Gesamtmenge von 0,1 Gew.% und darüber, bezogen auf die Menge des feinen ferromagnetischen Pulvers, eingebaut sind. Die Deutlichkeit dieses Effekts wächst in dem Maße wie die Gesamtmenge dieser Säure und/oder dieses Esters ansteigt. Wenn dieser Gesamtgehalt größer als 20 Gew.%, bezogen auf die Menge des feinen ferromagnetischen Pulvers, ist, verbleibt das überschüssige Schmiermittel oder Dispergiermittel nicht fest innerhalb der Magnetschicht sondern strömt zur Oberfläche der Magnetschicht, möglicherweise in einem Ausmaß, daß nachteilige Effekte der Schmierung des Magnetkopfes und der Verringerung der Ausgangsleistung des Aufzeichnungsmediums ausgeübt werden.
Der Gesamtgehalt der Fettsäure und/oder des Fettesters in der Magnetschicht ist folglich ungefähr im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.%, vorzugsweise 1 bis 15 Gew.%, mehr bevorzugt 1 bis 12 Gew.%, bezogen auf die Menge des feinen ferromagnetischen Pulvers.
Wenn das magnetische Aufzeichnungsmedium eine Rückbeschichtung besitzt, kann darüber hinaus das Schmiermittel mehr in die Rückbeschichtungsseite des Aufzeichnungsmediums eingebaut werden mit der Hoffnung, daß die Schmierfähigkeit der Oberfläche der Magnetschicht erhöht wird dank des Transfers des Schmiermittels von der Rückbeschichtung zur Magnetschicht.
Die Fettsäure und/oder der Fettester muß nicht immer einen Gehalt von 100 % haben, sondern kann Verunreinigungen wie Isomere, unveränderte Reaktanten, Nebenprodukte, zersetzte Substanzen und Oxide enthalten. Der Gesamtgehalt dieser Verunreinigungen ist näherungsweise 40 % und weniger, vorzugsweise 20 % und weniger.
Die Additive einschließlich der hierin verwendeten Fettsäure und Fettester können im Verfahren ganz oder teilweise zum Beschichtungsmaterial zugesetzt werden bei einem der Teilschritte des Verfahrens zur Herstellung des magnetischen Aufzeichnungsmediums. Dieser Zusatz wird beispielsweise dadurch durchgeführt, daß die Additive mit dem Pigmentpulver vor dem Knetungsschritt vermischt werden, daß sie während des Schritts der Knetung des Pigmentspulvers und des Binders mit Hilfe eines Lösungsmittels zugesetzt werden, daß sie beim Dispergierungsschritt zugesetzt werden, daß sie im Anschluß an den Dispergierungsschritt zugesetzt werden, daß sie unmittelbar vor dem Schritt der Aufbringung auf ein Substrat zugesetzt werden oder daß eine Lösung oder eine Dispersion von Additiven auf eine vorher gebildete Magnetschicht aufgebracht wird.
Das magnetische Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Magnetschicht 30 enthält im allgemeinen Additive eingebaut, die einen Schmier-, einen Antioxidans-, einen Dispergierungs-, einen Plastifizierungseffekt usw. zeigen können. Als konkrete Beispiele für die Additive können Siliconöle, Fluoröl, fluorsubstituierte kohlenwasserstoffhaltige Alkohole, Fettsäuren, Ester und Ether, Paraffine, Metallsalze (Li, Na, K, Ca, Ba, Cu, Pb usw.) von monobasischen Fettsäuren wie oben erwähnt, Alkohole zur Herstellung von Fettestern wie oben erwähnt, Alkoxyalkohole, Fettester von Polyethylenoxid-Monoalkylethern, aliphatische oder zyklische Amine, Fettsäureamide, quartäre Ammoniumsalze, Polyolefine, Polyglycole, Polyphenylether, fluorhaltige Alkylschwefelsäureester und Alkalimetallsalze davon, nichtionische Tenside vom Alkylenoxid-, Glycerin-, Glycidol- und vom Alkylphenolethylenoxid-Addukttyp, kationische Tenside wie Phosphonium-, Sulfonium- und Alkalimetallsalze davon, anionische Tenside enthaltend solche aziden Gruppen wie Carbonsäuregruppen, Sulfonsäuregruppen, Phosphorsäuregruppen, Schwefelsäureestergruppen und Phosphorsäureestergruppen und Alkalimetallsalze davon und amphotere Tenside wie Aminosäuren, Aminosulfonsäuren, Schwefel- oder Phosphorsäureester von Aminoalkoholen und Alkylbetaine angeführt werden.
Diese Tenside sind ausführlich im "Surfactant Handbook" (publiziert von Sangyo Tosho K.K.) beschrieben.
Die Menge solch eines in das magnetische Beschichtungsmaterial einzubauenden Tensids ist geeigneterweise 10 Gew.% und weniger, vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Menge des Magnetpulvers. In Abwesenheit des Magnetpulvers ist diese Menge passenderweise im Bereich von 0,005 bis 50 Gew.%, bezogen auf die Bindermenge.
Das magnetische Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Magnetschicht 30 kann weiterhin Ruße darin eingebaut enthalten. Als konkrete Beispiele für die hier zu verwendenden Ruße können Ofenruß, thermischer Spaltruß und Acetylenruß angeführt werden. Die Partikelgröße und andere ähnliche Faktoren des Rußes können beliebig festgelegt werden. Genau genommen können sie passend ausgewählt werden, um einen Ausgleich der Größen des elektrischen Widerstandes, der Reibungseigenschaften und der Ausgangsleistung bei der kürzesten Aufzeichnungswellenlänge (Oberflächenrauhigkeit) zu berücksichtigen. Die oben erwähnten Arten von Ruß können entweder allein oder als Mischung von zwei oder mehr Vertretern davon verwendet werden. Die vorher erwähnten Faktoren können unabhängig voneinander für die auszuwählenden Arten von Ruß ausgewählt werden. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Rußes ist passenderweise im Bereich von 10 bis 400 nm, vorzugsweise 20 bis 350 nm. Genau genommen ist er im Bereich von 20 bis 40 nm, wenn die elektromagnetischen Überträgereigenschaften bevorzugt berücksichtigt werden. In dem Falle, daß die Reibung berücksichtigt werden soll, kann der größtmögliche Teilchendurchmesser der um der elektromagnetischen Überträgereigenschaft willen zulässig ist, im Bereich von 40 bis 350 nm ausgewählt werden. Bei der Auswahl des Rußes müssen nicht nur die Partikelgröße sondern auch der BET-Wert und der DBP-Wert (Dibutylphthalat-Adsorptionswert) berücksichtigt werden. Da Partikelgröße, BET-Wert und DBP-Wert von Ruß eng zusammenhängen, so daß es nicht durchführbar ist, diese Faktoren auf unabhängige und voneinander entfernte Größenordnungen festzusetzen, müssen die drei Faktoren auf Basis der erwarteten Eigenschaften des Aufzeichnungsmediums und der Dispersionseigenschaften und Flußeigenschaften des Beschichtungsmaterials empirisch gewählt werden.
Der Ruß wird in einer Menge im Bereich von 10 bis 500 Gew.%, bezogen auf die Bindermenge, oder im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.%, bezogen auf die Menge des ferromagnetischen Pulvers, verwendet. Diese gravimetrischen Verhältnisse der Rußmenge müssen, bezogen auf die erwarteten Eigenschaften des Aufzeichnungsmediums und der Dispersionseigenschaften und Flußeigenschaften des Beschichtungsmaterials, empirisch gewählt werden. Die Rußarten werden passenderweise gemeinsam verwendet, um den erwarteten Eigenschaften der Magnetschicht, der Rückbeschichtung und der Grundbeschichtung zu genügen. Der Ruß kann in dem Zeitpunkt zugesetzt werden, wenn er mit dem Magnetpulver geknetet oder in ihm dispergiert wird. Anderweitig kann er im voraus im Binder dispergiert und dann zu der Zeit zugesetzt werden, wenn er im magnetischen Beschichtungsmaterial dispergiert wird.
Der Ruß kann eine Oberflächenbehandlung unter Verwendung eines Schmier- oder eines Dispergiermittels erfahren. Anderweitig kann ein Teil der Oberfläche seiner Partikel vor der Verwendung graphitisiert werden. Zur Information über den Ruß, der in dieser Erfindung verwendet werden kann, kann der "Carbon Black Nenkan", zusammengestellt von der Carbon Black Society, zu Rate gezogen werden.
Das magnetische Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Magnetschicht 30 kann weiterhin ein nichtferromagnetisches organisches Pulver eingebaut enthalten. Als konkrete Beispiele für das hierin zu verwendende nichtferromagnetische organische Pulver können Harzpulver vom Acryl-Styrol-Typ, Benzoguanaminharzpulver, Harzpulver vom Melamintyp, Pigmente vom Phthalocyanintyp, Pigmente vom Azotyp, Harzpulver vom Polyolefintyp, Harzpulver vom Polyestertyp, Harzpulver vom Polyamidtyp, Harzpulver vom Polyimidtyp, Kohlenwasserstofffluorid-Harzpulver und Harzpulver vom Divinylbenzoltyp angeführt werden. Dieses nichtferromagnetische organische Pulver wird in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.%, bezogen auf die Bindermenge, verwendet.
Zur Abscheidung des magnetischen Beschichtungsmaterials auf dem Substrat kann ein Verfahren der Extrusionsdüsenbeschichtung, ein Verfahren der Umkehrwalzenbeschichtung, ein Verfahren der Rasterwalzenbeschichtung, eine Streichverfahrenbeschichtung, ein Verfahren der Dosierrakelbeschichtung, ein Kiss-Coating-Verfahren, ein Verfahren der Kragenbeschichtung und ein Verfahren der Gleitkopfbeschichtung verwendet werden. Unter den oben erwähnten Verfahren ist das Verfahren der Rasterwalzenbeschichtung hervorragend in der Produktivität und das Verfahren der Umkehrwalzenbeschichtung hat den Vorteil, daß es an einen weiten Bereich von Beschichtungsmaterialien anpaßbar ist. Das Verfahren der Extrusionsdüsenbeschichtung ist hervorragend darin, daß es die Kontrolle der Dicke der aufgebrachten Schicht erleichtert. Andererseits können die vorhergehenden Methoden auch zur Abscheidung der Grundbeschichtung 20 verwendet werden.
Das magnetische Beschichtungsmaterial, das auf dem Substrat mittels einer Methode wie oben beschrieben aufgebracht wurde (um eine sogenannte Magnetschicht zu bilden), wird einer Behandlung für die Orientierung eines magnetischen Feldes, einer Trocknungsbehandlung oder einer Oberflächenglättungsbehandlung unterworfen. Als Oberflächenglättungsbehandlung für die Magnetschicht wird die Kalandrierungsbehandlung verwendet. Die Kalandrierungsbehandlung kann Walzen in Kombination (3 bis 7-Stufen Kombination) aus hitzebeständigen Plastikwalzen hergestellt aus Epoxiden, Polyestern, Nylon, Polyamiden, Polyimiden, Polyamidimiden oder dgl. (die mit anorganischen Verbindungen wie Kohlenstoff und Metall vermischt sein können) und Metallwalzen oder in Kombination aus Metallwalzen verwenden. Die Behandlungstemperatur ist vorzugsweise auf nicht weniger als 70°C festgesetzt und mehr bevorzugt auf nicht weniger als 80°C, der Lineardruck ist auf vorzugsweise 200 kg/cm festgesetzt und mehr bevorzugt auf 300 kg/cm, und die Behandlungsgeschwindigkeit ist auf den Bereich von 20 bis 700 m/min. festgesetzt. Dann wird das so erhaltene Laminat z.B. in Streifen einer vorgeschriebenen Gestalt geschnitten, um das magnetische Aufzeichnungsmedium zu erhalten.
Wenn notwendig, wird in dieser bevorzugten Ausführungsform zwischen das Substrat 10 und die Grundbeschichtung 20 eine Zwischenschicht gebracht, in welcher Partikelgröße und zugesetzte Menge der nichtmagnetischen Partikel kontrolliert werden, oder eine Harzschicht mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur (Tg). Mit dieser Anordnung kann eine Verbesserung in der Einheitlichkeit der Oberflächenrauhigkeit oder in der Effektivität der Kalandrierungsbehandlung erwartet werden.
Weiterhin kann das magnetische Aufzeichnungsmedium 1 eine von verschiedenen bekannten Rückbeschichtungen auf der Rückseite des Substrats 10 (die nicht durch die Magnetschicht bedeckte Seite) haben.
Nun wird die vorliegende Erfindung ausführlicher beschrieben unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele für die Erfindung.
Beispiel 1
Ein magnetisches Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Magnetschicht 30 und ein Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Grundbeschichtung 20 wurden jeweils wie unten beschrieben hergestellt.

Zuerst wurde das magnetische Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Magnetschicht mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt, welches magnetisches Pulver von ferromagnetischem Metall [Fe/Co/Al/Y = 100/20/4,2/5,3 (gravimetrisches Verhältnis)] mit He = 2.000 Oe, σs = 135 emu/g, einer mit der BET-Methode bestimmten spezifischen Oberfläche (nachfolgend als "BET-Wert" bezeichnet) von 55 m²/g, einer durchschnittlichen Länge der Hauptachse von 0,08 μm und einem durchschnittlichen Achsenverhältnis von 5 enthält. Zusammensetzung des magnetischen Beschichtungsmaterials zur Ausbildung der Magnetschicht

Magnetisches Pulver von ferromagnetischem Metall	100 Gew.Teile
Copolymer vom Vinylchlorid-Typ mit einem Polymerisations-grad von 300, eine polare Gruppe –SO₃K enthaltend (hergestellt von Nippon Zeon K.K. und vertrieben unter dem Produktcode "MR-110")	8 Gew.Teile
Polyurethanharz (hergestellt von Toyobo Co., Ltd. und vertrieben unter dem Produktcode "UR8700")	8 Gew.Teile
α-Al₂O₃ mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,20 μm (hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd. und vertrieben unter dem Produktcode "HIT60A")	3 Gew.Teile
Stearinsäure	1 Gew.Teil
Butylstearat	1 Gew.Teil
Methylethylketon	140 Gew.Teile
Toluol	140 Gew.Teile
Cyclohexanon	90 Gew.Teile

Diese Zusammensetzung erfuhr in einem Kneter eine sorgfältige Knetbehandlung und wurde dann mit Hilfe einer Sandschleifmühle dispergiert. Das so erhaltene magnetische Beschichtungsmaterial und dazu zugesetzte 3 Gew.Teile eines Härtungsmittels (hergestellt von Nippon Polyurethane Kogyo K.K. und vertrieben unter der Handelsbezeichnung "Coronate L") wurden vermischt und so das Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Magnetschicht 30 hergestellt.

Nachfolgend wurde das Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Grundbeschichtung 20 mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt. Zusammensetzung des Beschichtungsmaterials zur Ausbildung der Grundbeschichtung

α-Fe₂O₃ mit einer durchschnittlichen Hauptachsenlänge von 0,15 μm, einem Achsenverhältnis von 6,5 und einem BET-Wert von 53 m²/g (hergestellt von Toda Kogyo K.K. und vertrieben unter dem Produktcode "DPN250BX")	100 Gew.Teile
Copolymer vom Vinylchlorid-Typ mit einem Polymerisations-grad von 300, eine polare Gruppe –SO₃K enthaltend (hergestellt von Nippon Zeon K.K. und vertrieben unter dem Produktcode "MR-110")	10 Gew.Teile
Polyurethanharz (hergestellt von Toyobo Co., Ltd. und vertrieben unter dem Produktcode "UR8700")	10 Gew.Teile
Stearinsäure	1 Gew.Teil
Butylstearat	1 Gew.Teil
Methylethylketon	80 Gew.Teile
Toluol	80 Gew.Teile
Cyclohexanon	80 Gew.Teile

Diese Zusammensetzung erfuhr in einem Kneter eine sorgfältige Knetungsbehandlung und wurde dann mit Hilfe einer Sandschleifmühle dispergiert. Das so erhaltene Beschichtungsmaterial und hierzu zugesetzte 4 Gew.Teile eines Härtungsmittels (hergestellt von Nippon Polyurethane Kogyo K.K. und vertrieben unter der Handelsbezeichnung "Coronate L") wurden vermischt und so das Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Grundbeschichtung 20 hergestellt.
Unter Verwendung dieser Beschichtungsmaterialien wurden in folgender Weise verschiedene Proben von magnetischen Aufzeichnungsbändern hergestellt. Zuerst wurde das Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der Grundbeschichtung 20 auf einem nichtmagnetischen Substrat 10 mit 10 μm Dicke und aus Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt, abgeschieden und danach getrocknet. Nachfolgend wurde die getrocknete Grundbeschichtung einer Kalandrierungsbehandlung unter den Bedingungen einer Temperatur von 100°C, einem Lineardruck von 300 kg/cm und 3 Nips unterworfen und dann bei Zimmertemperatur 3 Tage stehengelassen. Die Dicke der getrockneten Grundbeschichtung 20 betrug 1,5 μm. Das vorhergehende magnetische Beschichtungsmaterial wurde auf dieser Grundbeschichtung 20 abgeschieden, einer Orientierungsbehandlung in einem Magnetfeld von 7.000 G (Gauss) unterworfen und dann getrocknet. Danach wurde die getrocknete Magnetschicht einer Kalandrierungsbehandlung unter den Bedingungen einer Temperatur von 100°C, einem Lineardruck von 300 kg/cm und 3 Nips unterworfen und dann einer Hitzehärtungsbehandlung bei 60°C für 24 Stunden unterworfen. Die Dicke der getrockneten Magnetschicht 30 betrug 0,2 μm. Danach wurde das resultierende Material in Streifen von 8 mm Breite geschnitten, und so Bandproben von magnetischen Aufzeichnungsmedien hergestellt (Beispiel 1 – Probe).
Beispiele 2 und 3
Der Gehalt an in der Magnetschicht in Beispiel 1 enthaltenem Schleifmittel (relativ zu 100 Gew.Teilen des ferromagnetischen Pulvers) wurde von 3 Gew.Teilen zu 1 Gew.Teil (Beispiel 2) bzw. 5 Gew.Teile (Beispiel 3) geändert. Abgesehen davon wurden die Proben der Beispiele 2 und 3 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Beispiel 4
Die Dicke der Magnetschicht in Beispiel 1 wurde von 0,20 μm zu 0,10 μm geändert. Abgesehen davon wurde die Probe des Beispiels 4 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Beispiele 6 und 7 Die durchschnittliche Partikelgröße des in der Magnetschicht in Beispiel 1 enthaltenen Schleifmittels wurde von 0,20 μm zu 0,10 μm (Beispiel 6) bzw. 0,40 μm (Beispiel 7) geändert.
Abgesehen davon wurden die Proben der Beispiele 6 und 7 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Beispiele 8 und 9
Die Art des in der Magnetschicht in Beispiel 1 enthaltenen Schleifmittels wurde von Al₂O₃ zu Cr₂O₃ (Beispiel 8) bzw. SiC (Beispiel 9) geändert, während die durchschnittlichen Partikelgrößen davon jeweils weiterhin 0,20 μm betrugen. Abgesehen davon wurden die Proben der Beispiele 8 und 9 ingleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Beispiele 10 bis 12
In Beispiel 1 wurde die Grundbeschichtung nach dem Trocknen der Kalandrierungsbehandlung unterworfen. In Beispiel 10 wurde die Grundbeschichtung weiterhin 24 Stunden lang einer Hitzehärtungsbehandlung bei 60°C ausgesetzt. In Beispiel 11 wurde die Grundbeschichtung nur getrocknet aber keiner Kalandrierungsbehandlung unterworfen. In Beispiel 12 wurde die Grundbeschichtung keiner Kalandrierungsbehandlung unterworfen aber einer 24-stündigen Hitzehärtebehandlung bei 60°C nach dem Trocknen. Abgesehen davon wurden die Proben der Beispiele 10 bis 12 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Beispiel 14
sDer Gehalt von in der Grundbeschichtung in Beispiel 1 enthaltenen nichtmagnetischen Partikeln (α-Fe₂O₃) (relativ zur gesamten Grundbeschichtung) wurde von 79 Gew.% auf 85 Gew.% geändert. Abgesehen davon wurden die Proben des Beispiels 14 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Beispiele 15 und 16
Die durchschnittliche Partikelgröße der in der Grundbeschichtung in Beispiel 1 enthaltenen nichtmagnetischen Partikel (α-Fe₂O₃) wurde von 0,15 μm zu 0,20 μm (Beispiel 15) bzw. 0,03 μm (Beispiel 16) geändert. Infolgedessen änderte sich auch das Achsenverhältnis zu 6 (Beispiel 15) bzw. 1 (Beispiel 16). Abgesehen davon wurden die Proben der Beispiele 15 und 16 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Beispiel 17
Die Art der in der Grundbeschichtung in Beispiel 1 enthaltenen nichtmagnetischen Partikel wurde von α-Fe₂O₃ zu Ruß (durchschnittliche Partikelgröße = 0,03 μm; Achsenverhältnis = 1) und außerdem wurde der Gehalt davon zu 60 Gew.% geändert. Abgesehen davon wurde die Probe von Beispiel 17 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Beispiele 18 und 19
Die Dicke der Grundbeschichtung in Beispiel 1 wurde von 1,50 μm zu 0,50 μm (Beispiel 18) bzw. 2,00 μm (Beispiel 19) geändert. Abgesehen davon wurden die Proben der Beispiele 18 und 19 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Vergleichsbeispiele 1 und 2
Der Gehalt an in der Magnetschicht in Beispiel 1 enthaltenem Schleifmittel (relativ zu 100 Gew.Teilen des ferromagnetischen Pulvers) wurde von 3 Gew.Teilen zu 0,5 Gew.Teilen (Vergleichsbeispiel 1) bzw. 6 Gew.Teilen (Vergleichsbeispiel 2) geändert. Abgesehen davon wurden die Proben der Vergleichsbeispiele 1 und 2 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Vergleichsbeispiele 3 und 4
Die Dicke der Magnetschicht in Beispiel 1 wurde von 0,20 μm zu 0,08 μm (Vergleichsbeispiel 3) bzw. 0,40 μm (Vergleichsbeispiel 4) geändert. Abgesehen davon wurden die Proben der Vergleichsbeispiele 3 und 4 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 5
Die durchschnittliche Partikelgröße des in der Magnetschicht in Beispiel 1 enthaltenen Schleifmittels wurde von 0,20 μm zu 0,50 μm (Vergleichsbeispiel 5) geändert. Abgesehen davon wurde die Probe des Vergleichsbeispiels 5 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Vergleichsbeispiele 6 und 7
Der Gehalt an in der Grundbeschichtung in Beispiel 1 enthaltenen nichtmagnetischen Partikeln (α-Fe₂O₃) (relativ zur gesamten Grundbeschichtung) wurde von 79 Gew.% zu 33 Gew.% (Vergleichsbeispiel 6) bzw. 90 Gew.% (Vergleichsbeispiel 7) geändert. Abgesehen davon wurden die Proben der Vergleichsbeispiele 6 und 7 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 8
Die Dicke der Grundbeschichtung in Beispiel 1 wurde von 1,50 μm zu 0,30 μm geändert. Abgesehen davon wurde die Probe des Vergleichsbeispiels 8 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 9
Die durchschnittliche Partikelgröße der in der Grundbeschichtung in Beispiel 1 enthaltenen nichtmagnetischen Partikel (α-Fe₂O₃) wurde von 0,15 μm zu 0,25 μm (Achsenverhältnis = 6) geändert. Abgesehen davon wurde die Probe des Vergleichsbeispiels 9 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 10
Die Ausbildung der Grundbeschichtung und der Magnetschicht in Beispiel 1 wurde zum sogenannten Naß-auf-Naß-Verfahren geändert, wobei die Magnetschicht auf die Grundbeschichtung aufgebracht wurde, während die letztere immer noch in nassem Zustand war. Abgesehen davon wurde die Probe des Vergleichsbeispiels 10 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 11
Die Grundbeschichtung in Beispiel 1 wurde nicht bereitgestellt. Abgesehen davon wurde die Probe des Vergleichsbeispiels 11 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 12
Die Grundbeschichtung in Beispiel 1 wurde nicht bereitgestellt, während die Dicke der Magnetschicht entsprechend auf 0,4 μm vergrößert wurde. Abgesehen davon wurde die Probe des Vergleichsbeispiels 12 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
In vorhergehender Weise wurden verschiedene Proben (Beispiele 1 bis 19, Vergleichsbeispiele 1 bis 12) hergestellt, wie in Tabelle 1 gezeigt. Diese wurden hinsichtlich der Oberflächenrauhigkeit (Ra), HF-Ausgangsleistung, C/N-Verhältnis, Reibungskoeffizient, Ruhelebensdauer und Kopfabrieb wie unten gezeigt getestet.
Oberflächenrauhigkeit (Ra)
Diese Eigenschaft wurde unter Verwendung eines Oberflächenrauhigkeits-Testgeräts (hergestellt von Rank-Tayler-Hobson Corporation und vermarktet unter der Handelsbezeichnung "Tallistep") bei 50.000-facher Vergrößerung und einer Meßwellenlänge λ von 3,3 bis 167 μm in Übereinstimmung mit JIS (japanischer Industriestandard) B 0601 (1982). Die Meßprobenlänge war 0,5 mm. Diese Eigenschaft war ein Durchschnittswert von 5 Proben und die Einheit wurde zu nm reduziert.
HF-Ausgangsleistung (7MHz) (dB)
Diese Eigenschaft wurde durch Messung der Wiedergabeausgangsleistung eines Aufzeichnungssignals einer Wellenlänge von 7 MHz mittels eines Hi-8 Decks (hergestellt von Sony Corporation und vermarktet unter dem Produktcode "EV-S900") bestimmt. Die in Vergleichsbeispiel 12 erreichte Wiedergabeausgangsleistung wurde als Referenz verwendet (0 dB).
C/N-Verhältnis (7 MHz) (dB)
Diese Eigenschaft wurde durch Aufzeichnen und Wiedergabe einer Welle von 7 MHz mittels eines Hi-8 Decks (hergestellt von Sony Corporation und vermarktet unter dem Produktcode "EV-S900") und Aufzeichnen des wiedergegebenen Signals mittels eines Video-Lautstärkemessers bestimmt. Der in Vergleichsbeispiel 12 erreichte C/N-Wert wurde als Referenz verwendet (0 dB) .
Reibungskoeffizient
Indem man die Probe auf einem Stift aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 4 mm in einem Winkel von 180° relativ zum Stift, unter einer Spannung von 20 g und bei einer Geschwindigkeit von 1 m/min. laufen ließ, wurde der Reibungskoeffizient aus dem Spannungsverhältnis vor und nach dem Stift unter Verwendung der Euler-Gleichung abgeleitet.
Ruhelebensdauer (min.)
Diese Eigenschaft wurde bestimmt, indem die Bandprobe in ein Hi-8 Deck (hergestellt von Sony Corporation und vermarktet unter dem Produktcode "EV-S900") eingelegt wurde, der Ruhemodus beibehalten und die Zeit gemessen wurde, bis die sogenannte HF-Ausgangsleistung um -16 dB fiel.
Kopfabrieb (μm/200hr)
Diese Eigenschaft wurde bestimmt, indem die Bandprobe mit einer Länge von 60 m 200 Stunden lang mit Hilfe eines Hi-8 Decks (hergestellt von Sony Corporation und vermarktet unter dem Produktcode "EV-S35") wiedergegeben und zurückgespult wurde und ein Unterschied zwischen einer anfänglichen überstehenden Länge eines Magnetkopfes und einer überstehenden Länge davon nach Betrieb der Bandprobe gemessen wurde.
Tabelle 1 unten zeigt die Ergebnisse.
In Tabelle 1 erfüllt das optimale magnetische Aufzeichnungsmedium alle folgenden Bedingungen:
7 MHz Ausgangsleistung ≥ +1,0 dB, C/N ≥ +1,0 dB, Ruhelebensdauer ≥ 40 Min., Kopfabrieb ≤ 2 μm/200hr und Reibungskoeffizient ≤ 0,30.
Es versteht sich, daß diese Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform und Modifizierungen beschränkt ist und daß verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung, wie sie in den anhängenden Patentansprüchen definiert sind, abzuweichen.

Claims

Magnetisches Aufzeichnungsmedium, das folgendes umfasst: (i) ein flexibles Substrat, (ii) eine auf dem Substrat bereitgestellte Grundierungsschicht mit einer Dicke von 0,5–2,0 μm, die einen Binder und 50–85 Gew.%, auf Basis der Grundierungsschicht, nicht-magnetische Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 0,01–0,20 μm enthält, und (iii) eine auf der Grundierungsschicht bereitgestellte Magnetschicht mit einer Dicke von 0,10–0,20 μm, die ferromagnetisches Pulver, einen Binder und 1–5 Gew.%, auf Basis des ferromagnetischen Pulvers, eines Schleifmittels mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 0,10–0,40 μm enthält, worin die Grundierungsschicht auf das Substrat aufgebracht, getrocknet und dann einer Kalandrierungsbehandlung und/oder einer Härtungsbehandlung unterworfen wird, und die Magnetschicht wird nach einem Nass-auf-Trocken-Verfahren auf die Grundierungsschicht aufgebracht und getrocknet.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäss Anspruch 1, worin die Grundierungsschicht einer Kalandrierungsbehandlung und nach der Kalandrierungsbehandlung einer Härtungsbehandlung unterworfen wird.