DE2905037C2

DE2905037C2 - Magnetisches Material für Magnetaufzeichnungsmedien

Info

Publication number: DE2905037C2
Application number: DE2905037A
Authority: DE
Inventors: Tunehide Yokohama Kanagawa Naruse
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1982-05-13
Also published as: US4239637A; DE2905037A1; JPS54107709A

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Material für Magnetaufzeichnungsmedien, das nadeiförmige Teilchen einer magnetischen Substanz und ein Ferritpulver enthält

Magnetaufzeichnungsmedien, wie Bänder für die Magnetaufzeichnung, werden üblicherweise durch Beschichten einer Kunststoffunterlage mit einem magnetischen Material, wobei dies eine Dispersion eines magnetischen Pulvers in einem in flüssiger Phase vorliegenden Bindemittel ist, und anschließendes Verfestigen des Bindemittels auf der Unterlage durch Trocknen hergestellt Zur Herstellung eines Magnetbandes, das ein relativ hohes Rechteckverhältnis aufweist, wird üblicherweise ein magnetisches Material verwendet, dessen magnetischer Bestandteil ein magnetisches Pulver mit nadelähnlicher oder nadeiförmiger Teilchengestalt ist, und die mit dem magnetischen Material beschichtete Unterlage wird durch ein Magnetfeld vor dem Trocknen der Beschichtung durchgeführt, um die nadeiförmigen Teilchen derart auszurichten, daß die Hauptachse eines jeden Teilchens parallel zur Richtung des Magnetfeldes zu liegen kommt Ein durch einen solchen Orientierungsprozeß hergestelltes Band mit hohem Rechteckverhältnis zeigt ausgezeichnete Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften.

Theoretisch kann das Rechteckverhältnis des Bandes dadurch erhöht werden, daß die Magnetfeldstärke zur Ausrichtung bzw. Orientierung erhöht wird. In der Praxis ist es jedoch beinahe unmöglich, die Stärke eines Magnetfeldes zur Ausrichtung auf mehr als etwa 2390 A/cm mit Hilfe eines Permanentmagneten zu bringen. Im Fall der Verwendung einer Spule sind eine sehr große Apparatur und eine entsprechende Kraftquelle erforderlich, um ein Magnetfeld mit einer gewünschten hohen Stärke zu erzeugen. Daher gibt es eine Grenze hinsichtlich der Magnetfeldstärke für den Orientierungsprozeß. Außerdem besteht bei der Anwendung eines Magnetfeldes mit übermäßig hoher Stärke bei dem Band zum Zwecke der Orientierung die Neigung, die Oberflächenglätte der magnetischen Beschichtung negativ zu beeinflussen.

In der DE-AS 19 55 699 wird ein Magnetaufzeichnungsträger beschrieben, dessen Magnetaufzeichnungsschicht ein Bindemittel, ein ferromagnetisches Eisenoxidpulver und ein ferromagnetisches Chromdioxidpulver enthält Das Mischungsverhältnis von Eisenoxid- zu

ίο Chromdioxidpulver beträgt 1 :4 bis 4 :1. Die Teilchen dieser ferromagnetischen Pulver können nadeiförmig oder körnig sein. Der Zuordnung der verschiedenen magnetischen Pulver zu jeweils einer Form wird in dieser Druckschrift jedoch keinerlei Bedeutung zugeis messen. Die gemäß dieser Druckschrift eingesetzten CrOrTeilchen weisen eine gute Orientierung auf und erhöhen die Orientierung der Gesamtmischung, wenn sie mit Eisenoxidteilchen gemischt werden. Daher ist die Form der verwendeten CrO^Teilchen nicht wichtig.

Chromdioxid hat eine relativ niedrige Koerzitivkraft (höchstens etwa 440 A/cm). Da in neuerer Zeit jedoch für Videomagnetbänder eine Koerzitivkraft von etwa 480 A/cm oder darüber verlangt wird, ist es notwendig, sofern das Material die in der Druckschrift angegebenen Mengen an Chromdioxid enthält (mindestens 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an magnetischem Pulver), Eisenoxidteiichen mit sehr hoher Koerzitivkraft (etwa 560 A/cm) zuzumischen, damit das Material den heute erforderlichen Wert von etwa 480 A/cm oder darüber erreicht Ein solches Material, das eine Mischung von Komponenten mit Koerzitivkräften von etwa 440 A/cm und 560 A/cm enthält, erzeugt jedoch Geräusche und ist daher nicht für Videomagnetbänder geeignet

.15 Ein magnetisches Material der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 24 51 796 bekannt Danach kann ein magnetischer Aufzeichnungsträger ein ferromagnetisches Magnetpulver aus mindestens zwei unterschiedlichen Arten von ferromagnetischem Magnetpulver enthalten, wobei das erste Magnetpulver so ausgewählt ist, daß es bei einer Feldstärke ummagnetisiert werden kann, bei der das zweite Magnetpulver nicht ummagnetisiert wird. Unter anderem können nadeiförmige Teilchen einer magnetischen Substanz und Ferritpulver verwendet werden. Mit dem in der Druckschrift offenbarten Aufzeichnungsträger soll die Fälschung von Kreditkarten oder ähnlichen Aufzeichnungsträgern erschwert werden. Dieses Material ermöglicht es jedoch nicht, daß die nadeiförmigen Teilchen leicht ausgerichtet werden können, um zu einem Material mit hohem Rechteckverhältnis zu führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Material für Magnetaufzeichnungsme dien, das nadeiförmige Teilchen einer magnetischen

Substanz und ein Ferritpulver enthält, zu schaffen, bei

dem die nadeiförmigen Teilchen in der magnetischen

Substanz leichter ausgerichtet werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem

magnetischen Material der genannten Art als Ferritpulver Mn-Ferrit, Ni-Ferrit, Zn-Ferrit, Co-Ferrit, Cu-Ferrtt-, Mg-Ferrit, hieraus zusammengesetzte Ferrite, Magnetit oder Maghärnit in einer Menge von 03 bis 20 Gew.-% der nadeiförmigen Teilchen enthalten sind,

A5 daß die Teilchen dieser Ferritpulver eine abgerundete, im allgemeinen kugelförmige oder ellipsoidförmige Gestalt haben und eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,2 μπι bis 2,0 μπι besitzen, und daß nadeiförmige

Teilchen von y-FeaO* Co enthaltendem y-FeaOi Fe₃O₄, Co enthaltendem F3O4, Fe, Fe-Co-Legierungen oder Fe-Co-Ni-Legierungen, gegebenenfalls unter Zusatz von anderen metallischen Elementen, mit einer mittleren Länge von 0,3 μπι bis 2,0 um enthalten sind.

Durch die Kombination der genannten Ferritpulver mit abgerundeter Gestalt und der genannten magnetischen Substanzen mit nadeiförmigen Teilchen wird eine leichtere und dichtere Ausrichtung der nadeiförmigen Teilchen der magnetischen Substanz im magnetischen Feld ermöglicht Ferner wird dadurch sowie durch die gewählten Größenbereiche der Teilchen die Abnutzung der Magnetköpfe herabgesetzt

Typischerweise liegt ein magnetisches Material gemäß der Erfindung in Form einer gleichförmigen Dispersion der nadeiförmigen Teilchen einer magnetischen Substanz und der allgemein kugelförmigen oder ellipsoiden Teilchen des Ferrites in den zuvor genannten Anteilen der Ferritteilchen zu den nadeiförmigen Teilchen in einem Dispersionsmedium, welches ein als Bindemittel dienendes Hochpolymeres enthält, vor, gegebenenfalls zusammen mit konventionellen Zusatzstoffen wie einem Dispergiermittel und einem Gleitmittel.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert

Beispiel 1

Es wurde ein Dispersionsmedium durch Auflösen von 25 Gewichtsteilen eines Bindemittels in Form eines Gemisches eines Polyurethanelastomeren und eines Copolymerisates von Polyvinylchlorid mit Polyvinylacetat in 250 Gewichtsteilen eines Lösungsmittels in Form eines 1 :1 :1 -Volumengemisches von Toluol, Methylethylketon und MethylJsobutylkcton hergestellt

Eine standardmäßige, magnetische Beschichtungsmasse wurde hergestellt, indem 100 Gewichtsteile der nadeiförmigen Teilchen (deren Achsenverhältnis etwa 5 ; 1 bis etwa 17:1 betrug und die 0,6 μπι mittlere Länge aufwiesen) von Y-Fe₂Oi zu 275 Gewichtsteilen des Dispersionsmediums zusammen mit I Gewichtsteil Dispergiermittel (Sojabohnenlecithin), 3 Gewichtsteilen Gleitmittel (Gemisch von ölsäure und Silikonöl) und 5 Gewichtsteilen von fein gepulvertem Graphit zugesetzt wurden und dann das erhaltene Gemisch 20 Stunden zur Bildung einer gleichförmigen Dispersion gerührt wurde. Nach der gleichen Arbeitsweise wurden sieben Ansätze von magnetischen Beschichtungsmassen hergestellt, welche zusätzlich ein Ferritpulver enthielten, wozu 0,5; 1; 5; 10; 15; 20 und 25 Gewichtsteile von im allgemeinen kugelförmigen Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 035 um von Mn-Zn-F?rrit zu 275 Gewichtsteilen des Dispersionsmediums zusammen mit der y-Fe2O3-TeiIchen und den bei der standardmäßigen, magnetischen Beschichtungsmasse verwendeten Zusätzen zugegeben wurden.

Diese magnetischen Beschichtungsmassen wurden jeweils auf eine 12 μπι dicke Polyesterfolie aufgebracht urn eine magnetische Beschichtung mit einer Dicke nach dem Trocknen von etwa 6 μπι herzustellen. Die Beschichtung der Folie mit jeder magnetischen Beschichtungsmasse wurde nach einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt, und die beschichtete Folie im nassen Zustand wurde durch ein Magnetfeld mit einer Stärke von 1750 A/cra, das durch eine konventionelle Magnetfeldorientierungsapparatur erzeugt wurde, zur Orientierung der nadeiförmigen, magnetischen Teilchen in der Beschichtung durchgeführt Danach wurden die beschichteten Folien getrocknet einem Kalandrieren unterzogen und auf eine vorbestimmte Breite geschnitten. Die magnetischen Eigenschaften der so hergestellten Magnetbänder sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt

Tabelle I	Dicke der magnetischen Beschichtung	Koerzitiv kraft	Maximale Magnetfluß- dichte	Rechteck- verhaltnis
Menge an Mn-Zn-Ferrit	(um)	(A/cm)	(Tesla)	(Rs)
(Gew.-Teile)	6,0	255	0,1350	0,79
0	6,1	255	0,1360	0,81
0,5	6,0	255	0,1355	0,83
I	6,2	255	0,1342	0,84
5	6,3	259	0,1330	0,84
10	6,4	261	0,1310	0,84
15	6,4	259	0,1270	0,83
20	6,3	263	0.1200	0,83
25		Restliche Magnetflußdichte
Anmerkung: Rs -

Wie aus der Tabelle I ersichtlich, bewirkte die Zugabe

L des Ferritpulvers zu dem standardmäßigen magnei.i-

I) sehen Material (Beschichtungsmasse) bei diesem Bd-

spiel eine Erhöhung von etwa 2 bis 5¹VO beim

f Rechteckverhältnis Rs. Der Effekt war merklich, selbst

' wenn die Menge des Ferrits 04 Gew.-%, bezogen auf das y-FejOa-Pulver, d.h. die nadeiförmigen Tsilchcn, betrug. Jedoch erreichte das Rechteckverhältnis Maximalwerte, wenn die Menge an Ferritpulver 5 bis 15 Gew.-% des /-Fe₂Oj-Pulvers betrug, und es trat eine Erniedrigung ier maximalen Magnetflußdichte auf, wenn die Menge des Ferritpulvers und über 5 Gew.-% der nadeiförmigen, magnetischen Teilchen erhöht wurde.

Aus den Ergebnissen zahlreichen Versuche, einschließlich der hier beschriebenen Beispiele, ergab sich der Bereich in der Menge der Ferritteilchen in einem magnetischen Material gemäß der Erfindung zu etwa 0,5 bis etwa 20 Gew.-% der nadeiförmigen, magnetischen Teilchen.

Die Ferritteilchen in einem magnetischen Material gemäß der Erfindung besitzen eine mittlere Teilchengröße (Durchmesser) im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 2,0 μπι. Weiferhin ist es wesentlich, daß die Teilchengröße des Ferritpulvers nicht größer als die Dicke einer magnetischen Schicht in einem aus einem solchen magnetischen Material herzustellenden Aufzeichnungsmedium ist Falls die Teilchengröße des Ferrits größer als die Dicke der magnetischen Schicht ist, ragen die Ferritteilchen in der magnetischen Schicht teilweise aus der oberen Oberfläche der magnetischen Schicht hervor und würden die unerwünschte Erscheinung wie eines Ausfalls während der Verwendung des Aufzeichnungsmediums bewirken. Die Ferritteilchen weisen eine abgerundete, im allgemeinen kugelförmige oder ellipsoide Gestalt auf, da die Anwesenheit von Ferritteilchen mit spitzer oder charfkantiger Gestalt in der magnetischen Schicht eines Aufzeichnungsmediums die Abnutzung der Magnetköpfe für die Aufzeichnung und die Wiedergabe beschleunigen könnte.

Erfindungsgemäß werden als Ferrite Mn-Ferrit-Ni-Ferrit- Zn-Ferrit- Co-Ferrit, Cu-Ferrit, Mg-Ferrit und hieraus zusammengesetzte Ferrite eingesetzt. Magnetit und Maghämit sind ebenfalls brauchbar.

Die nadeiförmigen, magnetischen Teilchen in einem magnetischen Material gemäß der Erfindung unterscheiden sich nicht von denjenigen in konventionellen, magnetischen Materialien für Aufzeichnungsmedien. Es werden ^-Fe₂O₃, Co-enthaltendes V-Fe₂O₃, Fe₃O₄, Co-enthaltendes Fe₃O₄, Fe, Fe-Co-Legierungen und Fe-Co-Ni-Legierungen, gegebenenfalls unter Zusatz eines anderen oder mehrerer anderer metallischer

Elemente eingesetzt. Die Auswahl einer magnetischen Substanz kann beliebig getroffen werden, jedoch ist es erforderlich, daß die ausgewählte magnetische Substanz in Form von feinen und nadeiförmigen Teilchen verwendet wird, die eine Orientierung in einem Magnetfeld von vernünftiger Stärke erfahren. Die nadeiförmigen magnetischen Teilchen weisen eine mittlere Länge im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 2,0 μ.τι auf.

Beispiel 2

Eine standardmäßige magnetische Beschichtungsmasse wurde hergestellt, indem 100 Gewirhtsteile von nadeiförmigen Teilchen von Co-enthaltendem Fe₃O₄ (mittlere Länge etwa 0,8 μπι, Achsenverhältnis von etwa 5:1 bis etwa 17:1) in 275 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 verwendeten Dispersionsmediums zusammen mit 1 Gewichtsteil eines Dispergiermittels (Sojabohnenlecithin), 3 Gewichtsteilen Gleitmittel (Gemisch von ölsäure und Silikonöl) und 3 Gewichtsteilen von fein gepulvertem Graphit nach der in Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise dispergiert wuiden. Nach der gleichen Arbeitsweise wurden drei Ansätze von magnetischen Beschichtungsma5sen hergestellt, welche zusätzlich ein Ferritpulver enthielten, indem 0,5; 20 und 25 Gewichtsteile von im allgemeinen kugelförmigen Teilchen von Mr,-Ferrit (mittlerer Durchmesser von etwa 1,2 μπι) zu 275 Gewichtsteilen des Dispersionsmediums zusammen mit den Co-Fe₃O4-Teilchen und den in der standardmäßigen magnetischen Beschichtungsrnasse verwendeten Zusätzen zugegeben wurden.

Unter Verwendung dieser magnetischen Beschichtungsmassen wurden vier Arten von Magnetbändern nach der Methode von Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß die Stärke des Magnetfeldes zur Orientierung 1432 A/cm betrug. In der folgenden Tabelle II sind die magnetischen Eigenschaften dieser Magnetbänder angegeben.

Tabelle II	Dicke der magnetischen Beschichtung	Koerzitiv kraft	Maximale Magnetfluß dichte	Rechteck verhältnis
Menge an Mn-Ferrit	(μπι)	(Λ/cm)	(Tesla)	(Rs)
(Gew.-Teile)	4,5	473	0,1460	0,81
0	4,4	477	0,1450	0,83
0,5	4,6	484	0,1374	0,85
20	4.3	485	0,1320	0.84
25

Beispiel 3

Es wurde eine standardmäßige magnetische Beschichtungsmasse hergestellt, indem 100 Gewichtsteile von nadeiförmigen Teilchen von Co-enthaltendem y-Fe₂O3 (mittlere Länge etwa 1,5 μπι und Achsenverhältnis von etwa 5:1 bis etwa 17:1) in 270 Gewichtsteilen eines Dispersionsmediums, wobei dies eine Lösung von 20 Gewichtsteilen eines Bindemittels (eines Gemisches von Nitrilkautschuk und eines Copolymerisates aus Polyvinylchlorid mit Polyvinylacetat) in 250 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 verwendeten Lösungsmittels war. zusammen mit 1 Gewichtsteil Sojabohnenlecithin, 3 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 verwendeten Gleitmittels und 5 Gewichtvteilen von fein gepulvertem Graphit entsprechend der Arbeitsweise von Beispiel 1 dispergiert wurden. Nach der gleichen Arbeitsweise wurden drei Ansätze von magnetischen Beschichtungsmassen hergestellt, welche zusätzlich Zn-Ferrit enthielten, indem 0,5; 20 bzw. 25 Gewichtsteile Zn-Ferritpulver, wobei dies in der Gest4.lt zwischen kugelförmigen und ellipsoiden Teilchen von etwa 2,0 μπι mittlerer Teilchengröße (Durchmesser) vorlag, zu 270 Gewichtsteilen des Dispersionsmediums zusammen mit den nadeiförmigen, magnetischen Teilchen und den in der standardmäßigen, magnetischen Beschichtungsmas-

se verwendeten Zusätzen zugesetzt wurden.

Unter Verwendung dieser magnetischen Beschichtungsmassen wurden vier Arten von Magnetbändern nach der Methode von Beispiel I hergestellt. In der folgenden Tabelle III sind die magnetischen Eigenschaften dieser Magnetbänder zusammengestellt.

Tabelle III	Dicke der magnetischen Beschichtung	Koerzitiv kraft	Maximale MagnctfluU- dichte	Rechteck verhältnis
Menge an Zn-Ferrit	(um)	(A/cm)	(Teslii)	(Rs)
(Gew.-Teile)	4.5	521	0,1.160	0.82
0	4.2	525	0.1345	0.84
0.5	4.5	537	0,1260	0.87
20	4.6	541	0.1210	0.85
25

Wie sich hieraus ergibt, ist ein erfindungsgemäßes magnetisches Material bei der Herstellung von verschiedenen Arten von Magnetaufzeichnungsmedien wie Magnetbändern und Magnetfolien für Ton- und Video-Aufzeichnungsgeräte und für Magnetkarten für Computer vorteilhaft. Durch die Verwendung eines solchen magnetischen Materials wird es möglich, ein verbessertes Rechteckverhältnis bei den Aufzeichnungsmedien zu erreichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetisches Material für Magnetaufzeichnungsmedien, das nadeiförmige Teilchen einer magnetischen Substanz und ein Ferritpulver enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Ferritpulver Mn-Ferrit, Ni-Ferrit, Zn-Ferrit, Co-Ferrit, Cu-Ferrit, Mg-Ferrit, hieraus zusammengesetzte Ferrite, Magnetit oder MaghämJt in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-% der nadeiförmigen Teilchen enthalten sind, daß die Teilchen dieser Ferritpulver eine abgerundete, im allgemeinen kugelförmige oder ellipsoidförmige Gestalt haben und eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,2 um bis 2,0 um besitzen, und daß nadeiförmige Teilchen von V-Fe₂O₃, Co enthaltendem ^-Fe₂O₃, Fe₃O₄, Co enthaltendem F₃O₄, Fe, Fe-Co-Legierungen oder Fe-Co-Ni-Legierungen, gegebenenfalls unter Zusatz von anderen metallischen Elementen, mit einer mittleren Länge von 03 μπι bis 2,0 um enthalten sind.

2. Magnetisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin ein Hochpo-Iymeres als Bindemittel enthält, wobei die nadeiförmigen Teilchen und das Ferritpulver gleichförmig in dem Bindemittel dispergiert sind.