DE19511876A1

DE19511876A1 - Magnetischer Aufzeichnungsträger mit hoher Aufzeichnungsdichte

Info

Publication number: DE19511876A1
Application number: DE19511876A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dr Richter; Werner Dr Lenz; Ronald Dr Veitch
Original assignee: BASF Magnetics GmbH
Current assignee: Emtec Magnetics GmbH
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-02
Also published as: GB2299439A; US5982567A; GB9606762D0; JPH0927112A

Description

Die Erfindung betrifft einen im wesentlichen longitudinal ausgerichteten magnetischen Auf zeichnungsträger sehr geringer Schichtdicke, welcher für eine hochdichte Aufzeichnung geeignet ist.

Um das Bedürfnis nach erhöhter Aufzeichnungsdichte für magnetische Aufzeichnungsträ ger zu befriedigen, ist in neuerer Zeit die Aufzeichnungswellenlänge stetig verringert worden. Beispielsweise beträgt die Aufzeichnungswellenlänge für das 8 mm-Videosystem 0,58 µm. Damit ergibt sich das Problem sogenannten Dickenverlustes bei der Signalwie dergabe, das heißt der Wiedergabepegel steigt als Funktion zunehmender Schichtdicke nicht linear an, sondern zeigt einen Sättigungseffekt. Somit wird für kurze Wellenlängen nur eine sehr dünne Schicht benötigt.

Um dieser Forderung zu begegnen, wurden in den letzten 10 Jahren magnetische Auf zeichnungsträger entwickelt, in denen eine bindemittelfreie ferromagnetische Metallschicht in einer sehr niedrigen Dicke mittels Vakuumtechnik aufgebracht wurde. Diese metal eva porated recording media haben zwar einen geringen Dicke-Verlust und erreichen einen sehr hohen Wiedergabepegel, jedoch bereitet die Massenproduktion solcher Bänder immer noch große Schwierigkeiten im Vergleich zu magnetischen Aufzeichnungsträgern, bei denen die magnetischen Pigmente in Bindemitteln dispergiert sind. Außerdem verändern sich diese ME-Bänder unter dem Einfluß von Luftsauerstoff.

Die Forderung nach geringer Schichtdicke läßt sich jedoch neuerdings auch durch eine dünne magnetische Schicht erfüllen, bei welcher die feinteiligen magnetischen Partikel in einem polymeren Bindemittel dispergiert sind und bei der diese Schicht auf eine unmagne tische Unterschicht gegossen wird.

Solche Auftragsverfahren sind beispielsweise in den Veröffentlichungen US 2 819 186, DE-OS 43 02 516, EP 0 520 155, EP 05 66 100 sowie den deutschen Anmeldungen Aktenzeichen P 44 43 896 und Aktenzeichen P 195 04 930 beschrieben.

Magnetische Aufzeichnung mit hoher Aufzeichnungsdichte wird heutzutage überwiegend digital durchgeführt. Dies bedeutet, daß im Gegensatz zur analogen Videoaufzeichnung keine sinusförmigen Signale aufgezeichnet werden, vielmehr wird die Information durch Umschalten der Richtung des Kopfstromes des Aufzeichnungskopfes auf den Aufzeich nungsträger geschrieben. Man nennt das Magnetisierungsmuster, welches bei einem der artigen Schaltprozeß entsteht, Magnetisierungsübergang. Dieser Übergang erfolgt jedoch nicht sprungartig, sondern mehr oder weniger weich, etwa in Form einer Gauss-Kurve. Das Wiedergabesignal eines solchen Magnetisierungsübergangs ist impulsartig, weil beim induktiven Lesen, was im Videosystem typischerweise angewendet wird, eine Differenzie rung vorgenommen wird. Da der Magnetisierungsübergang wie oben beschrieben, nicht sprungartig erfolgt, haben die Leseimpulse eine bestimmte Breite, welche üblicherweise durch den PW₅₀-Wert gekennzeichnet wird. Dieser Wert gibt die Entfernung auf dem Auf zeichnungsträger an, der zwischen den beiden Punkten liegt, bei welchem das aktuelle Signal gerade 50% des Maximalwertes annimmt, wie in der Figur aufgezeichnet ist. Es ist klar, daß eine hochdichte Aufzeichnung sehr geringe Impulsbreiten erfordert. Gleichzeitig muß zur Erzielung ausreichender Pegel eine möglichst hohe Impulsgröße gewährleistet sein.

Daher bestand die Aufgabe, einen magnetischen Aufzeichnungsträger der eingangs genannten gattungsmäßigen Art zu finden, der die oben genannten Forderungen erfüllt.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst mit einem Aufzeichnungsträger, bei welchem der Quotient l_r(d·L) größer als 18 ist.

Dabei bedeuten

l_r = remanente Polarisation in mT
d = Schichtdicke der magnetischen Schicht (in µm)
L = mittlere Teilchenlänge der magnetischen Partikel.

Außerdem soll die Impulsbreite PW₅₀ kleiner als 500 nm sein. Im folgenden wird die Erfin dung näher erläutert.

Die Meßwerte wurden mit einem experimentellen Aufbau unter folgenden Bedingungen gewonnen:

Kopf-Band-Geschwindigkeit: v = 3,17 m/s
Schreib-/Lesekopf: V8-Typ, gemessene Spaltnullstelle bei g_w = 236 nm.

Der Aufzeichnungsstrom wurde so eingestellt, daß bei einer Rechteckaufzeichnung mit der Wellenlänge λ = 3 g_w = 708 nm, also dem 3-fachen der gemessenen Kopfspaltweite, der Pegel der Grundwelle des Rechtecksignals maximal wird. Die Messung geschah mit einem Spektrumanalyser (Auflösungsbandbreite 30 kHz). Falls diese Bedingung variiert wird, etwa bei einer Reduzierung des Aufzeichnungsstroms um 20-30%, so bleiben die Unter schiede zwischen erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger und Vergleich bestehen oder sie werden noch größer.

Es wurde ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 96 kHz auf das Band geschrieben. Anschließend wurde das Signal mit dem Lesekopf gelesen und mit einem Digitalisierer abgetastet. Die Abtastrate betrug 5 ns. Aus dem abgetasteten Signal wurde ein Einzelpuls berechnet, der durch Mittelung der zentrierten Lesepulse gewonnen wurde. Es wurden ins gesamt 126 Pulse gemittelt. Aus der Einzelpulsmessung erhält man wie oben die Puls breite, die sich errechnet, indem man die Entfernung auf dem Band ermittelt, die die beiden Punkte, bei denen die Leseamplitude gerade 50% des maximalen Lesesignals ergibt, wobei nochmals auf die Figur Bezug genommen wird.

Die remanente Polarisation l_r ist definiert als magnetisches Moment geteilt durch Probenvolumen. Sie wird mit einem handelsüblichem Magnetometer gemessen.

Für die Zusammensetzung des magnetischen Aufzeichnungsträgers, vorzugsweise beste hend aus der die magnetischen Pigmente enthaltenden Schicht sowie einer unmagne tischen Unterschicht gibt es prinzipiell keine Beschränkungen.

Es können die aus dem Stand der Technik bekannten magnetischen Pigmente wie Eisen oxid, Codotierte Eisenoxide, Metallpigmente und -legierungen, Chromdioxid und andere eingesetzt werden, ebenso die üblichen polymeren Bindemittel oder -mischungen sowie die sonstigen Zusätze wie Dispergierhilfsmittel, unmagnetische Pigmente, Gleitmittel, Härtungsmittel, Netzmittel und Lösemittel verwendet werden.

In Frage kommende Bestandteile der magnetischen sowie der unmagnetischen Schicht sind beispielsweise der DE-A 43 02 516 zu entnehmen.

Als Schichtträger dienen bekannte Filme aus Polyestern, wie Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat sowie Polyolefinen, Cellulosetriacetat, Polycarbonaten, Polyamiden, Polyimiden, Polyamidoimiden, Polysulfonen, Aramiden oder aromatischen Polyamiden. Der Schichtträger kann vorher einer Koronaentladungsbehandlung, einer Plasmabehand lung, einer leichten Adhäsionsbehandlung, einer Wärmebehandlung, einer Staubentfer nungsbehandlung oder ähnlichem unterworfen werden. Um das Ziel der vorliegenden Er findung zu erreichen, ist der unmagnetische Schichtträger ein solcher mit einer mittleren Mittellinien-Oberflächenrauhigkeit von im allgemeinen 0,03 µm oder weniger, vorzugsweise von 0,02 µm oder weniger, insbesondere von 0,01 µm oder weniger. Außerdem ist es er wünscht, daß der Träger nicht nur eine derart geringe mittlere Mittellinienoberflächen- Rauhigkeit aufweist, sondern auch keine großen Vorsprünge (Erhebungen) von 1 µm oder mehr besitzt. Das Rauhigkeitsprofil der Oberfläche des Trägers kann gewünschtenfalls frei kontrolliert (gesteuert) werden entsprechend der Größe und Menge des Füllstoffs, der dem Schichtträger zugesetzt werden soll. Beispiele für geeignete Füllstoffe sind Oxide und Carbonate von Ca, Si und Ti sowie organische feine Pulver von Acrylsubstanzen.

Das Verfahren zur Herstellung der magnetischen Dispersion umfaßt mindestens eine Ver knetungsstufe, eine Dispergierstufe und gegebenenfalls eine Mischstufe, die vor und nach den vorhergehenden Stufen vorgesehen sein kann. Die jeweiligen Stufen können jeweils aus zwei oder mehr Stufen zusammengesetzt sein. Bei der Herstellung der Zusammen setzung können alle Ausgangsmaterialien, nämlich das ferromagnetische Pulver, das Bindemittel, der Ruß, das Schleifmittel, das Antistatikmittel, das Schmiermittel und das Lösungsmittel, gleich zu Beginn des Verfahrens oder später während des Ablaufs des Ver fahrens dem Reaktor zugesetzt werden. Die einzelnen Ausgangsmaterialien können in mehrere Portionen unterteilt werden, die in zwei oder mehr Stufen dem Verfahren zuge setzt werden. So wird beispielsweise das Polyurethan in mehrere Portionen unterteilt und in der Verknetungsstufe und in der Dispergierstufe und auch in der Mischstufe zur Ein stellung der Viskosität nach dem Dispergieren zugegeben.

Um das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, kann auch eine bekannte herkömm liche Technologie als Teil des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Magnet aufzeichnungsmediums verwendet werden. So kann zum Beispiel in der Verknetungsstufe eine Verknetungsvorrichtung mit einer hohen Knetkraft, wie zum Beispiel ein kontinuier licher Kneter oder ein Druck-Kneter verwendet werden, um ein erfindungsgemäßes Ma gnetaufzeichnungsmedium mit einem hohen Br-Wert zu erhalten. Wenn ein solcher konti nuierlicher Kneter oder Druckkneter verwendet wird, wird das ferromagnetische Pulver mit dem gesamten Bindemittel, vorzugsweise 30 Gew.-% oder mehr, verknetet. So werden bei spielsweise 100 Gew.-Teile eines ferromagnetischen Pulvers mit 15 bis 500 Gew.-Teilen eines Bindemittels gemischt.

Nach Feinfiltration durch engmaschige Filter mit einer Weite von höchstens 5 µm werden die Dispersionen mittels einer konventionellen Beschichtungsvorrichtung mit Geschwindig keiten im üblichen Bereich von 100-500 m/min aufgetragen, im Magnetfeld in Aufzeich nungsrichtung ausgerichtet und anschließend getrocknet und einer Kalanderbehandlung und gegebenenfalls einer weiteren Oberflächen-Glättungsbehandlung unterzogen.

Im wesentlichen longitudinal ausgerichtet soll bedeuten, daß die magnetischen Teilchen zwar im wesentlichen in der Schichtebene in Aufzeichnungsrichtung orientiert vorliegen, jedoch auch bis zu 25° schräg zur Schichtebene orientiert angeordnet sein können.

Die Beschichtung kann erfolgen mittels Rakelgießer, Messergießer, Abstreifgießer, Extrudergießer, Reverse-Roll-Coater oder Kombinationen. Beide Schichten können bevorzugt simultan im Naß-Naß-Verfahren aufgetragen werden.

Anschließend wird der so erhaltene magnetische Aufzeichnungsträger in die übliche Gebrauchsbreite längsgeschnitten oder gestanzt und den üblichen elektroakustischen sowie den mechanischen Prüfungen unterzogen.

Besonders günstige Ergebnisse werden dann erhalten, wenn eine sehr dünne magnetische Oberschicht, deren Schichtdicke weniger als 1 µm beträgt, auf eine unmagnetische Unter schicht, deren Schichtdicke 1-8 µm betragen kann, gegossen werden soll.

Die Erfindung wird nun an praktischen Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert, ohne jedoch die Erfindung auf die speziellen Rezeptbeispiele und die Vorrichtung zur Her stellung eines solchen magnetischen Aufzeichnungsträgers darauf zu beschränken. Mittels einer Vorrichtung, wie sie in der Deutschen Anmeldung Aktenzeichen P 195 04 930 näher beschrieben ist, wurde ein magnetischer Aufzeichnungsträger hergestellt, bestehend aus einer dünnen magnetischen Oberschicht, welche auf eine unmagnetische Unterschicht gegossen wurde. Den beiden Schichten liegen folgende Rezepte zugrunde:

a) Zusammensetzung der unteren Schicht
Gewichtsteile
Vinylpolymer mit polaren Gruppen
85
Polyurethan mit polaren Gruppen	85
TiO₂ (55 m²/g BET)	1000
Gleitmittel	25
Polyisocyanat	30
Lösemittel (Tetrahydrofuran, Dioxan)	2209

Die Viskosität dieser unteren Schicht beträgt 50 mPa·s, die Fließgrenze beträgt 18 Pa.

b) Zusammensetzung der oberen Schicht
Gewichtsteile
magnetisierbares Metallpigment
1000
α-Al₂O₃ (TG = 0,2 µm)	70
Vinylpolymer mit polaren Gruppen	77
Polyurethan mit polaren Gruppen	77
Phosphorsäureester	10
Gleitmittel	25
Polyisocyanat	22,5
Lösemittel (Tetrahydrofuran, Dioxan)	6170

Die Viskosität dieser oberen Schicht beträgt 2,5 mPa·s, die Fließgrenze 8 Pa.

Die Messung der Viskosität sowie der Fließgrenzen erfolgte mit einem Carri-Med CSL Rheometer im Meßsystem Kegel/Platte bei einer Temperatur von 25°C und die Auswer tung geschah nach Bingham (Abwärtskurve).

Tabelle 1

In der Tabelle 1 sind die magnetischen und mechanischen Daten der mit unterschiedlichen magnetischen Pigmenten, welche aus der Tabelle hervorgehen, erhaltenen magnetischen Aufzeichnungsträger aufgeführt. d in µm bedeutet die Trockenschichtdicke der Ober schicht, in der letzten Spalte ist die mittlere Teilchenlänge in Volumenmittelung (in Nanometer) der magnetischen Partikel aufgeführt. Die Teilchengröße wurde im Elektronen mikroskop bei 100 000-facher Vergrößerung gemessen. Als Vergleich ist weiterhin aufge führt ein auf dem Markt für Hi-8-Aufzeichnung angebotener magnetischer Aufzeichnungs träger der Bezeichnung Fuji SDC.

Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse welche mit den verschiedenen magneti schen Aufzeichnungsträgern erhalten wurden bezüglich

- Impulsbreite PW₅₀ in nm
- das Verhältnis l_r(d·L)

wobei bedeuten
l_r = remanente Polarisation in mT
d = Schichtdicke der magnetischen Schicht in µm
L = mittlere Teilchenlänge der magnetischen Pigmente in nm.

Tabelle 2

Es ist offensichtlich, daß die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger sowohl eine sehr geringe Impulsbreite PW₅₀, und zwar kleiner als 500 nm sowie gleichzeitig einen hohen Quotienten l_r(d·L), nämlich größer als 18, besitzen.

Claims

1. Für hochdichte Aufzeichnung bestimmter magnetischer Aufzeichnungsträger, dessen magnetisierbare Teilchen im wesentlichen in Längsrichtung ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsstrom bei einer Rechteckaufzeichnung mit einer der dreifachen elektrischen Kopfspaltweite entsprechenden Wellenlänge auf maximalen Pegel der Grundwelle der Rechteckfunktion abgeglichen wird und daß dabei der Quotient l_r(d·L) größer als 18 ist, wobei bedeuten: l_r = remanente Polarisation, gemessen in mT
d = Schichtdicke der Magnetschicht, gemessen in µm
L = mittlere Teilchenlänge der magnetischen Pigmente, gemessen in nm.

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsweite PW₅₀ kleiner als 500 nm beträgt.