DE19535965A1

DE19535965A1 - Gleitmittel und magnetisches Aufzeichnungsmedium, bei dem dieses eingesetzt wird

Info

Publication number: DE19535965A1
Application number: DE1995135965
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Kondo
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1995-09-27
Publication date: 1996-04-04
Also published as: US5633089A; FR2724943A1; FR2724943B1; JPH08151588A; JP3319184B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitmittel, das zur Sicherung der Lauf dauerhaftigkeit bzw. -beständigkeit eines magnetischen Aufzeichnungs mediums eingesetzt wird, sowie ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, bei dem dieses Gleitmittel auf dessen Magnetschicht gehalten wird.

Im allgemeinen wird ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, insbesondere ein Magnetband, mit erhöhter Geschwindigkeit in Gleit kontakt mit einem Magnetkopf im Verlaufe der Aufzeichnung/Auslesung von magnetischen Signalen laufengelassen. Ein solch es Laufen des Magnetbandes muß gleichmäßig bzw. glatt und unter stabilisierten Bedin gungen erfolgen. Da die magnetische Schicht des magnetischen Aufzeich nungsmediums zur Bewirkung einer hochdichten Aufzeichnung eine geglättete Oberfläche aufweist, ist sie hinsichtlich ihrer wirksamen Kontaktfläche mit Gleitkomponenten, wie einem Magnetkopf oder einer Führungsrolle, während dem Gleiten vergrößert, so daß das Phänomen der Agglutination oder des Klebens zum Auftreten neigt. Insbesondere im Falle eines magnetischen Aufzeichnungsmediums vom magnetischen Metall dünnfilm-Typ bei dem ein magnetisches Metallmaterial durch Verdamp fung auf einem nichtmagnetischen Substrat abgeschieden ist, um so als magnetische Schicht verwendet zu werden, neigt das obengenannte Problem, das mit einer Zunahme des Reibungskoeffizienten in Verbindung steht, zum Auftreten, aufgrund der extrem glatten Oberfläche der magnetischen Schicht.

Beispielsweise wird im Falle eines 8-mm-Videodecks ein Magnetband um eine Trommel herum entlang zehn oder mehr Führungsstiften angeordnet und mittels einer Klemmwalze und einer Antriebsachse unter einer Bandspannung von etwa 20 g sowie einer Laufgeschwindigkeit von 0,5 cm/sec laufengelassen. Da die magnetische Schicht des Magentbandes mit nichtrostenden Stahlführungsstiften in Berührung gebracht wird, unterliegt das Magnetband einem Haft- bzw. Ruckgleiten unter Erzeugung eines zischenden bzw. sausenden Geräusches mit Zunahme des Reibungskoeffizienten zwischen dem Magnetband und dem Führungsstift. Wenn das zischende Geräusch von dem laufenden Band während der Reproduktion hervorgerufen wird, wird ein "eingeengtes" Playback-Bild erzeugt.

Im Pause- bzw. Haltezustand wird der Magnetkopf mit erhöhter Geschwin digkeit durch den gleichen Bereich des Magnetbandes laufengelassen, so daß, wenn der Reibungskoeffizient erhöht ist, die magnetische Schicht abgetragen wird, wodurch der Playback-Output verringert wird. Insbeson dere bei dem Magnetband vom magnetischen Metalldünnfilm-Typ, bei dem die magnetische Schicht eine extrem geringe Dicke aufweist, führt ein solcher Abrieb bzw. Verschleiß zu einem ernsthaften Problem.

Wenn der Magnetkopf eine Kontakt-Startstufe (CSS) bezüglich der Magnetscheibe haben soll, wie im Falle einer Hard-Disc-Vorrichtung, ergibt sich das mit einer Erhöhung des Reibungskoeffizienten in Verbin dung stehende Problem. Der Grund besteht darin, daß der Magnetkopf mit der Magnetscheibe während dem Schweben und Landen des Magnetkopfes in Gleitkontakt steht. Wenn in einem solchen Fall der Reibungskoeffizient erhöht ist, tritt nicht nur das Problem des Abriebs der magnetischen Schicht der Magnetscheibe, sondern ebenso das Problem der Kopf quetschung auf. Um eine Verläßlichkeit der Produktqualität sicherzustel len, sollte der Reibungskoeffizient nach 20 000 CSS-Operationen wün schenswerterweise 0,5 oder weniger betragen.

Zur Lösung der durch die Zunahme des Reibungskoeffizienten verursach ten Probleme und des Problems der Laufdauerhaftigkeit, wie oben erwähnt, wird die Verwendung einer Vielzahl von Gleitmitteln in Betracht gezogen. Aus diesem Grund wurden Versuche angestellt, das Gleitmittel als oberste Beschichtung auf der magnetischen Schicht aufzubringen oder das Gleitmittel in eine magnetische Beschichtung im Falle eines magneti schen Aufzeichnungsmediums vom Beschichtungs-Typ einzubringen.

Von dem Gleitmittel wird gefordert, daß es (i) überlegene Niedertempera tureigenschaften zur Sicherung von vorbestimmten Gleiteffekten zur Ver wendung in Gefrierzonen aufweist; (ii) mit einer extrem geringen Dicke aufbeschichtet werden kann, um den Abstands- bzw. Raumverlust hin sichtlich des Magnetkopfes auf einen so geringen Wert wie möglich zu ver ringern; und (iii) geeignet ist, Gleiteffekte über eine lange Zeit auszuüben und aufrechtzuerhalten, abgesehen davon, daß es optimale Gleiteigen schaften hinsichtlich des Magnetkopfes aufweist.

Um die obigen Eigenschaften mit einer Filmdicke im Molekularbereich, d. h. der Größenordnung von einigen Nanometern zu erreichen, ist es notwendig, die Molekularstruktur von Verbindungen, welche das Gleit mittel ausmachen, zu untersuchen. Unter den nun in der Anwendung befindlichen Gleitmitteln für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium befinden sich ein Gleitmittel auf Siliciumbasis, ein Gleitmittel auf Kohlen wasserstoffbasis und ein aus Fluorverbindungen zusammengesetztes Gleitmittel.

Das aus einer Verbindung auf Siliciumbasis aufgebaute Gleitmittel wird für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Beschichtungs-Typ ver wendet, da das Gleitmittel hinsichtlich der thermischen Stabilität über legen ist und einen geringen Dampfdruck aufweist. Wenn jedoch das Gleit mittel bei einem magnetischen Aufzeichnungsmedium vom magnetischen Metalldünnfilm-Typ angewandt wird, können keine ausreichenden Gleit effekte erzeugt werden, so daß die Anforderungen hinsichtlich Dauerhaf tigkeit bei beschleunigten Abriebtests für Stift-auf-Scheiben- oder CSS- Tests nicht erfüllt werden.

Das aus einer Kohlenwasserstoffverbindung zusammengesetzte Gleitmit tel wird vorwiegend für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Beschichtungs-Typ eingesetzt. Es ist jedoch dem aus einer Fluorverbin dung aufgebauten Gleitmittel hinsichtlich der thermischen und chemi schen Stabilität unterlegen. Andererseits sind, da aufgrund der durch Reibung erzeugten Reaktion ein Reibungspolymer erzielt wird, die Gleit effekte verringert, während ebenso fatale Probleme auftreten können. Bei Verwendung für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom magneti schen Metalldünnfilm-Typ, zeigt das aus einer Kohlenwasserstoffverbin dung aufgebaute Gleitmittel ausgezeichnete Gleiteffekte. Das Gleitmittel kann jedoch aufgrund eines hohen Dampfdrucks kaum der praktischen Anwendung zugeführt werden.

Andererseits wird das aus einer Fluorverbindung zusammengesetzte Gleitmittel nunmehr am häufigsten eingesetzt. Insbesondere wird ein Perfluorpolyether enthaltendes Gleitmittel weitverbreitet angewandt, da es ausgezeichnete Gleiteffekte und Oberflächenschutzeffekte zeigt. Der Grund besteht darin, daß ein Perfluorpolyether eine geringere Viskosität zeigt als andere Verbindungen mit einem vergleichbaren Molekular gewicht, da die Etherbindung CF₂-O-CF₂ flexibel ist, und da die Viskosität sich über einen breiteren Temperaturbereich nicht ändert. Die chemische Inaktivität, der geringe Dampfdruck und die ausgezeichnete Wasser abstoßung des Gleitmittels können ebenso als beitragende Faktoren genannt werden.

Die Eigenschaften eines Perfluorpolyethers hingen in beträchtlichem Ausmaß von den wiederkehrenden Einheiten der Hauptkette ab. Beispielsweise ist Perfluorpolyether per se chemisch instabil, so daß diese Verbindung hinsichtlich des Absorptionsvermögens mit Bezug auf die Oberfläche der magnetischen Schicht unzureichend ist. Wenn jedoch polare Gruppen, wie etwa Hydroxylgruppen oder Piperonylgruppen, als Endgruppen eingeführt werden, wird das Absorptionsvermögen erhöht und somit die Dauerhaftigkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums gesteigert.

Obwohl das aus einer Perfluorpolyetherverbindung aufgebaute Gleitmittel überlegene Eigenschaften als Gleitmittel für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium aufweist, ist es zweifelhaft, ob das Gleitmittel mit dem Problem einer hohen Friktionswärme zurechtkommt, die einhergeht mit der ständig zunehmenden Betriebsgeschwindigkeit magnetischer Aufzeichnungssysteme. Obwohl sich bislang noch kein zuverlässiges Verfahren zur Messung der Friktionswärme durchgesetzt hat, wird angenommen, daß die Friktionswärme einige 100°C für den Fall erreicht, bei dem die relative Geschwindigkeit zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und dem Magnetkopf einige Meter pro Sekunde überschreitet.

Obwohl Perfluorpolyether an Luft selbst bei einer Temperatur von über 350°C stabil ist, wird angenommen, daß die Zersetzungsreaktion bei den vorgenannten erhöhten Temperaturen in Gegenwart von Metallegie rungen, wie Eisen- oder Titanlegierungen, Louis-Säuren, wie AlCl₃, FeF oder Al₂O₃ oder Louis-Basen, gefördert wird. Wenn die Zersetzungs reaktion auftritt, wird der Gleiteffekt zerstört, mit dem Ergebnis, daß die Betriebszuverlässigkeit des magnetischen Aufzeichnungssystems herab gesetzt wird.

Andererseits weist ein Perfluorpolyether das Problem auf, daß er in Lösungsmitteln für Allgemeinzwecke nicht löslich ist, so daß sogenannte Lösungsmittel auf Freon-Basis eingesetzt werden müssen.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gleitmittel vorzu sehen, das in der Lage ist, überlegene Gleiteffekte und Oberflächenschutz effekte selbst unter einer hohen Friktionswärme beizubehalten, und das aus einer Verbindung aufgebaut ist, welche in Lösungsmitteln für Allgemeinzwecke löslich ist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein magneti sches Aufzeichnungsmedium vorzusehen, bei welchem ein solches Gleit mittel eingesetzt wird, und das hinsichtlich der Laufleistung, der Bestän digkeit gegenüber Abrieb und der Dauerhaftigkeit überlegen ist.

Gemäß der Erfindung werden diese Ziele erreicht durch ein Gleitmittel ge mäß Anspruch 1, sowie ein magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 3. Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung wird ein Gleitmittel vorgesehen, zusammengesetzt aus einer Sorbitanesterverbindung mit einer Struktur, bei der mindestens eine der Hydroxylgruppen von 1,5-Sorbitan über eine Esterbindung an ei nen Perfluorpolyether mit einer endständigen Carboxylgruppe gebunden ist und mindestens eine weitere Hydroxylgruppe über eine Esterbindung an einen Kohlenwasserstoff mit einer endständigen Carboxylgruppe gebunden ist.

Die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte Sorbitanesterverbindung wird durch die folgende Formel (1) wiedergegeben:

worin mindestens eines von R₁, R₂, R₃ und R₄ eine Perfluorpolyether gruppe mit einer endständigen Carboxylgruppe und mindestens ein weite res eine Kohlenwasserstoffgruppe mit einer endständigen Carbonyl gruppe ist, wobei die verbleibenden sämtlich Wasserstoff sind.

Die Perfluorpolyethergruppe mit einer endständigen Carbonylgruppe, welche eine der Substituenten R₁ bis R₄ in der obigen Formen (1) darstellt, kann beispielhaft durch die Formeln (2) bis (6) wiedergegeben werden:

In den obigen Formeln (2) bis (6) sind k, l, m, n, p, q, r und s ganze Zahlen von nicht weniger als 1. Das Molekulargewicht jedes dieser Substituenten liegt vorzugsweise im Bereich von 600 bis 5000. Wenn das Molekularge wicht übermäßig hoch ist, verringert sich der Effekt der endständigen Gruppe, wohingegen, wenn das Molekulargewicht zu gering ist, der Effekt des Perfluorpolyethers verringert ist. Die in jedem dieser Substituenten vorliegende, endständige Carbonylgruppe wird durch eine Esterbindung einer Carboxylgruppe des Perfluorpolyethers und der Hydroxylgruppe von Sorbitan gebildet. Obwohl die in der chemischen Formel (6) gezeigte Perfluorpolyethergruppe eine Struktur mit einer Carbonylgruppe an Jedem Ende aufweist, wird diese Struktur durch Esterbindung zwischen den endständigen Carboxylgruppen des Perfluorpolyethers mit den Hydroxylgruppen unterschiedlicher Arten von Sorbitan gebildet.

Andererseits gibt es keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Mole kulargewichts oder der Anzahl der Kohlenstoffatome der Kohlenwasser stoffgruppe mit einer endständigen Carbonylgruppe, welche Kohlenwas serstoffgruppe mindestens einen weiteren der durch R₁ bis R₄ angegebe nen Substituenten darstellt, so daß der Kohlenwasserstoff ein alicycli scher Kohlenwasserstoff, ein aromatischer Kohlenwasserstoff oder ein Kettenkohlenwasserstoff sein kann. Im Hinblick auf die verringernde Wirkung des Reibungskoeffizienten oder der Löslichkeit in einem Lösungsmittel, wird die Kohlenwasserstoffgruppe zweckmäßigerweise durch einen langkettigen Kohlenwasserstoff mit 10 oder mehr Kohlenstof fatomen gebildet. Die langkettige Kohlenwasserstoffgruppe kann, je nach Wunsch, gesättigt oder ungesättigt oder verzweigt sein.

Die oben beschriebene Sorbitanesterverbindung kann in einem Kohlen wasserstofflösungsmittel, wie Hexan oder Toluol, gelöst werden, umso als Gleitmittel für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium eingesetzt wer den zu können.

Das erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsmedium besitzt mindestens eine auf dem nichtmagnetischen Substrat ausgebildete, magnetische Schicht. Das oben genannte, aus der Sorbitanesterverbin dung aufgebaute Gleitmittel wird auf der Oberfläche der magnetischen Schicht gehalten.

Die magnetische Schicht, auf welcher das Gleitmittel gehalten wird, kann eine durch einen magnetischen Metalldünnfilm gebildete magnetische Schicht oder eine magnetische Schicht sein, welche hauptsächlich aus einem aufbeschichteten magnetischen Anstrich, der aus magnetischen Pulvern und einem Bindemittel zusammengesetzt ist, bestehen.

Damit das Gleitmittel auf der Oberfläche der magnetischen Schicht gehal ten wird, wird zuerst die magnetische Schicht gebildet und nachfolgend das Gleitmittel auf die magnetische Schicht aufbeschichtet. Wenn die magnetische Schicht durch Aufbeschichten eines magnetischen Anstrichs gebildet wird, kann das Gleitmittel dem magnetischen Anstrich zugegeben werden. In jedem Fall ist es bevorzugt, daß die vorgenannte Sorbitan-Esterverbindung in einer Menge von 0,5 mg bis 100 mg und erwünschterweise 1 bis 20 mg pro qm der magnetischen Schicht gehalten wird. Wenn die Menge der Sorbitanesterverbindung zu gering ist, tritt der Effekt der Verringerung des Reibungskoeffizienten oder der Effekt der Ver besserung der Beständigkeit gegenüber Abrieb oder der Dauerhaftigkeit nicht zutage. Wenn andererseits die Menge überschüssig ist, tritt eine Agglutination zwischen dem Gleitelement und der magnetischen Schicht auf, was in einer schlechten Laufleistung resultiert. Es kann eine Ver stopfung des Kopfes, wobei Pulverabrieb von der magnetischen Schicht an dem Magnetkopf zur Haftung kommt, erzeugt werden, wodurch die norma le Aufzeichnung/Reproduktion behindert wird.

Damit das Gleitmittel auf der magnetischen Schicht gehalten wird, ist es möglich, eine Sorbitanverbindung alleine oder zwei oder mehrere Sorbitanesterverbindungen in Kombination zu verwenden. Die Sorbitan esterverbindung(en) kann (können) in Kombination mit bekannten Gleit mitteln, Hochdruck-Mitteln oder Rostschutzmitteln eingesetzt werden.

Wenn das Hochdruck-Mittel in Kombination eingesetzt wird, werden das Gleitmittel und das Hochdruck-Mittel in einem Gewichtsverhältnis von 30 : 70 bis 70 : 30 verwendet. Das Hochdruck-Mittel reagiert mit einer Metalloberfläche unter der entwickelten Reibungswärme in dem Fall, daß ein teilweiser Metallkontakt in der Grenz-Gleitmittelregion beinhaltet ist, unter Bildung einer Haut aus einem Reaktionsprodukt, das dahingehend wirkt Abrieb und Reibung zu verhindern. Als Hochdruck-Mittel kann irgendeines der Hochdruck-Mittel auf Phosphorbasis, Hochdruck-Mittel auf Schwefelbasis, Hochdruck-Mittel auf Halogenbasis, Hochdruck- Mittel auf Organometallbasis oder ein zusammengesetztes Hochdruck- Mittel eingesetzt werden.

Als Rostschutzmittel kann irgendeines der Mittel eingesetzt werden, die als Rostschutzmittel für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium verwendet werden können. Beispielsweise können Phenole, Naphthole, Chinone, heterocyclische Verbindungen, die Stickstoffatome enthalten, oder heterocyclische Verbindungen, die Schwefelatome enthalten, ver wendet werden.

Wenn beispielsweise das Gleitmittel und die Rostschutzmittel in Kombina tion verwendet werden, wird das Rostschutzmittel zuerst auf die Ober fläche der magnetischen Schicht aufbeschichtet und nachfolgend das Gleitmittel aufbeschichtet, um eine Zweischichtstruktur zur Ausspielung der jeweiligen Wirkungen auszubilden.

Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf das magnetische Aufzeich nungsmedium vom sogenannten Beschichtungstyp, sondern ebenso auf das magnetische Aufzeichnungsmedium vom magnetischen Metalldünn film-Typ angewandt werden. Es gibt keine besondere Beschränkung hin sichtlich der Materialien dieser magnetischen Aufzeichnungsmedien, so daß irgendwelche bekannten Arten von Materialien eingesetzt werden können.

Beim beschichteten magnetischen Aufzeichnungsmedium kann das nichtmagnetische Substrat aus hochmolekularen Materialien aufgebaut sein, wie etwa Polyester, Polyolefine Cellulosen, Vinylharze, Polyimide oder Polycarbonate, Metallmaterialien, wie Aluminiumlegierungen oder Titanlegierungen, oder Keramiken, wie Aluminiumoxidglas oder Glas. Es besteht ebenso keine Beschränkung bezüglich der Konfiguration dieser Materialien. Wenn die vorliegende Erfindung bei einem Magnetband angewandt wird, kann das nichtmagnetische Substrat durch eine Poly ethylenterephthalatfolie, eine Polyethylennaphthalatfolie oder eine Aramidfolie gebildet werden.

Als magnetische Pulver des Magnetanstrichs können Pulver magnetischer Metallmaterialien, wie Fe, Co oder Ni, Pulver magnetischer Legierungen, die hauptsächlich aus Fe, Co oder Ni zusammengesetzt sind, wie Fe-Co, Fe-Ni, Fe-Co-Ni, Co-Ni, Fe-Mn-Zn, Fe-Ni-Zn, Fe-Co-Ni-Cr, Fe-Co-Ni-P, Fe- Co-B, Fe-Co-Cr-B oder Fe-Co-V, oder Pulver magnetischer Legierungen, die hauptsächlich aus Mn-Bi oder Mn-Al zusammengesetzt sind, ver wendet werden. Zur Verbesserung verschiedener Eigenschaften können ebenso ein oder mehrere Elemente aus Al, Si, Ti, Cr, Mn, Cu, Zn, Mg oder P zugesetzt werden. Die magnetischen Pulver können ebenso Pulver bekannter magnetischer Oxide sein, wie γ-Fe₂O₃, Co-haltiges γ-Fe₂O₃ Fe₃O₄, Co-haltiges γ-Fe₃O₄ Co-beschichtetes γ-Fe₃O₄, oder CrO₂.

Das den magnetischen Anstrich in Verbindung mit den magnetischen Pulvern aufbauende Bindemittel kann beispielsweise aus Copolymeren auf Vinylbasis, Harzen auf Polyester-Polyurethanbasis, Harzen auf Poly carbonat-Polyurethan-Basis oder einem Nitrocelluloseharz bestehen.

Zusätzlich zu dem vorgenannten Bindemittel und den magnetischen Pulvern können Dispergiermittel, Abriebmittel, antistatische Mittel oder Antiseptika als Additive dem Magnetanstrich zugegeben werden. Es können irgendwelche bekannten Arten von Materialien als solche Additive verwendet werden.

Beim magnetischen Aufzeichnungsmedium vom magnetischen Metall dünnfilm-Typ kann das gleiche nichtmagnetische Substrat verwendet werden, wie es für das magnetische Aufzeichnungsmedium vom beschich teten Typ eingesetzt wird. Wenn ein hartes bzw. steifes Substrat, wie etwa eine Al-Legierungsplatte oder eine Glasplatte, eingesetzt wird, kann eine durch Alumit-Verarbeitung erzeugte Oxidhaut oder eine Ni-P-Haut zur Härtung der Oberfläche ausgebildet werden.

Der magnetische Metalldünnfilm ist ein durch Techniken, wie Elektro beschichten, Sputtern oder Vakuumdampfabscheidung erzeugter konti nuierlicher Film. Diese magnetischen Metalldünnfilme sind beispielswei se magnetische Metallfilme für die magnetische Aufzeichnung in der Ebene, die beispielsweise aus Metallen, wie Fe, Co oder Ni, oder Legierun gen, wie Legierungen auf Co-Ni-Basis, Legierungen auf Co-Pt-Basis, Legierungen auf Co-Pt-Ni-Basis, Legierungen auf Fe-Co-Basis, Legierun gen auf Fe-Ni-Basis, Legierungen auf Fe-Co-Ni-Basis, Legierungen auf Fe- Ni-B-Basis, Legierungen auf Fe-Co-B-Basis oder Legierungen auf Fe-Co- Ni-B-Basis, sowie Legierungsdünnfilmen auf Co-Cr-Basis gebildet sind.

Insbesondere im Falle von magnetischen Metalldünnfilmen für die magne tische Aufzeichnung in der Ebene wird eine darunterliegende Schicht aus einem niedrigschmelzenden magnetischen Material, wie Bi, Sb, Pb, Sn, Ga, In, Ge, Si oder Ti, auf einem nichtmagnetischen Substrat vorher aus gebildet, und ein magnetisches Metallmaterial durch Dampfabscheidung oder Sputtern aus senkrechter Richtung zur Difundierung des niedrig schmelzenden Materials in dem magnetischen Metalldünnfilm auf gebracht, wodurch eine Orientierung eliminiert und eine Isotropie in der Ebene sichergestellt sowie die Koerzitivkraft verbessert werden.

Zur Anwendung des magnetischen Aufzeichnungsmediums vom magne tischen Metalldünnfilm-Typ als Hard-Disc wird vorzugsweise auf einer magnetischen Schicht ein Schutzfilm ausgebildet. Ein solcher Schutzfilm kann ein gehärteter Schutzfilm sein und ist beispielsweise ein Kohlen stoffilm, diamantförmiger oder amorpher Kohlenstoffilm, Chromoxidfilm, Si-O₂-Film oder ZrO₂-Film. Obwohl ein solcher Schutzfilm durch Sput tern gebildet werden kann, kann er ebenso durch irgendwelche bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Filmdicke des Schutzfilms beträgt vor zugsweise 5 bis 100 nm und weiter vorzugsweise 5 bis 30 nm. Wenn der Schutzfilm auf der magnetischen Schicht ausgebildet wird, kann das vor genannte Gleitmittel auf den Schutzfilm aufbeschichtet werden.

Falls erwünscht, kann sowohl für das beschichtete magnetische Aufzeich nungsmedium als auch das magnetische Aufzeichnungsmedium vom Magnetdünnfilm-Typ eine hauptsächlich aus einem Bindemittel und einem Abriebmittel zusammengesetzte Rückseitenüberzugsschicht aus gebildet werden. Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich den filmbildenden Bedingungen für die Rückseitenüberzugsschicht, sofern diese in routinemäßiger Weise bei einem Verfahren zur Herstellung des magnetischen Aufzeichnungsmediums angewandt werden. Das oben genannte Gleitmittel kann auf die Rückseitenüberzugsschicht aufbe schichtet oder in diese eingebracht werden. Das Gleitmittel kann auf die Oberfläche der magnetischen Schicht durch Halten des Gleitmittels auf der Oberfläche der rückseitigen Überzugsschicht oder Halten des Gleit mittels in einem auf einer Spule aufgewickelten Zustand übertragen wer den.

Die in dem erfindungsgemäßen Gleitmittel enthaltene Sorbitanesterver bindung ist eine Esterverbindung zwischen einem Perfluorpolyether mit einer endständigen Carbonylgruppe und Sorbitan. Es ist ebenso eine Ester verbindung aus einem Kohlenwasserstoff mit einer endständigen Carboxylgruppe mit Sorbitan.

In der Sorbitanesterverbindung wirkt die Perfluorpolyethergruppe dahin gehend, daß die Wasserabstoßung erhöht und die Oberflächenenergie ver ringert wird. Die Perfluorpolyethergruppe trägt somit zur Verringerung des Reibungskoeffizienten bei und zeigt ausgezeichnete Gleitwirkungen, während die thermische Stabilität und die Dauerhaftigkeit verbessert wer den.

Andererseits wirkt die Kohlenwasserstoffgruppe hinsichtlich einer Ver besserung der Löslichkeit der eine Perfluorpolyethergruppe aufweisenden Sorbitanesterverbindung. Somit können die von einer Vielzahl von Koh lenwasserstoff abgeleiteten Lösungsmittel eingesetzt werden, während keine Notwendigkeit besteht, Lösungsmittel auf Freon-Basis zu verwen den.

Folglich können sowohl beim beschichteten magnetischen Aufzeich nungsmedium als auch beim magnetischen Aufzeichnungsmedium vom Magnetdünnfilm-Typ der Reibungskoeffizient verringert und die Laufdau erhaftigkeit verbessert werden, indem das Gleitmittel, das die oben genannten Effekte zeigt durch die magnetische Schicht gehalten wird. Weiterhin können ebenso die Beständigkeit gegenüber Abrieb und die Dauerhaftigkeit verbessert werden.

Es ist ersichtlich, daß das die Sorbitanesterverbindung einschließende Gleitmittel mit geeigneterweise gewählten Substituenten überlegene Gleitwirkungen unter jeglichen Bedingungen zeigt und in der Lage ist, die ausgezeichneten Gleitwirkungen über einen verlängerten Zeitraum auf rechtzuhalten.

Somit zeigt das magnetische Aufzeichnungsmedium, bei dem das Gleit mittel auf dessen magnetischer Schicht gehalten wird, ausgezeichnete Laufdauerhaftigkeit und überlegene Beständigkeit gegenüber Abrieb, un abhängig davon, ob das Aufzeichnungsmedium vom Beschichtungs-Typ oder vom magnetischen Metalldünnfilm-Typ ist.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Zunächst wurde eine Sorbitanesterverbindung (Verbindung A) herge stellt, bei der eine von vier Hydroxylgruppen von 1,5-Sorbitan durch Esterbindung an einen Perfluorpolyether mit einer endständigen Car boxylgruppe, wiedergegeben durch F(CF₂CF₂CF₂O)nCF₂COOH, gebun den ist und eine weitere der Hydroxylgruppen über eine Esterbindung an Stearinsäure (C₁₇H₃₅COOH) gebunden ist.

Im einzelnen wurden Sorbitanstearat, F(CF₂CF₂CF₂O)nCF₂COOH, und eine katalytische Menge p-Toluolsulfonsäure zu Toluolanhydrid (bzw. wasserfreiem Toluol) gegeben und eine Umsetzung unter Erwärmen und Rühren durchgeführt. Die entwickelte Feuchtigkeit wird durch Azeotropie mit Toluol entfernt. Nach Beendigung der Umsetzung wurde Toluol ent fernt und das resultierende Produkt durch Silicagel-Säulenchromatogra phie unter Verwendung von n-Hexan, enthaltend 5% Aceton, als Entwick lungsmittel gereinigt.

Die Betrachtung des Infrarot-Absorptionsspektrums der resultierenden Verbindung ergab eine der CH-Gruppe zuzuschreibende Streckvibration bei 2930 cm^-1 und eine vermutlich F(CF₂CF₂CF₂O)nCF₂CO und C₁₇H₃₅CO zuzuschreibende Streckvibration bei 1795 cm^-1 bzw. 1740 cm^-1. Andererseits wurde eine für die CF-Gruppe passende Streckvibra tion bei 1350 bis 1000 cm^-1 beobachtet. Aus diesen Ergebnissen war zu sehen, daß nun eine Sorbitanesterverbindung hergestellt werden konnte, bei der mindestens eine von vier Hydroxylgruppen von 1,5-Sorbitan über eine Esterbindung an einen Perfluorpolyether mit einer endständigen Carboxylgruppe, wiedergegeben durch F(CF₂CF₂CF₂O)nCF₂COOH, gebunden ist und eine weitere der Hydroxylgruppen über eine Ester bindung an Stearinsäure (C₁₇H₃₅COOH) gebunden ist.

Es kann angenommen werden, daß die so hergestellte Verbindung A der chemischen Formel (1) entspricht, worin die Substituenten R₁ bis R₄ wie in Tabelle 1 gezeigt sind:

Beim vorliegenden Beispiel wurde ein durch Auflösen der Verbindung A in Hexan erhaltenes Gleitmittel auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom magnetischen Metalldünnfilm-Typ aufgebracht.

Im einzelnen wurde Co durch schrägwinkelige Dampfabscheidung bis zu einer Filmdicke von 200 nm auf einer Polyethylenterephthalatfolie mit einer Dicke von 10 µm zur Bildung einer aus einem magnetischen Metall dünnfilm bestehenden magnetischen Schicht abgeschieden. Auf die Ober fläche der magnetischen Schicht wurde das vorgenannte Gleitmittel in einer Menge von 5 mg/m² beschichtet. Der resultierende Film wurde zu einer Breite von 8 mm geschnitten, um Probebänder des Beispiels 1 zu vervollständigen.

Beispiele 2 bis 14

Probebänder der Beispiele 2 bis 14 wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der Verwendung der Verbindungen B bis N entsprechend der Verbindung der chemischen Formel (1), mit der Ausnah me, daß die Substituenten R₁ bis R₄ die in Tabelle 1 gezeigten Strukturen besaßen.

Von den in Tabelle 1 gezeigten Substituenten R₁ bis R₄ wurden C₆H₅CO und C₆H₁ 1 als Ergebnis einer Esterbindung von Benzoesäure mit der Hydroxylgruppe von Sorbitan und der Esterbindung von Cyclohexylcar bonsäure mit der Hydroxylgruppe von Sorbitan erzeugt. Andererseits wur de der durch die Struktur C_xH_yCO angegebene Substituent als Ergebnis einer Esterbindung einer langekettigen Carbonsäure mit der Hydroxyl gruppe von Sorbitan erzeugt. Bei den Verbindungen I bis N sind die ein gesetzten Substituenten R₁ oder Substituenten R₁, R₂, diejenigen, welche durch die chemische Formel (6) gezeigt sind. Da die Carbonylgruppen an beiden Enden der chemischen Formel (6) durch beide endständige Carboxylgruppen, die an Hydroxylgruppen unterschiedlicher Sorbitanar ten gebunden sind, erhalten werden, existieren zwei oder drei Sorbitane in Jedem Molekül jeder der Verbindungen I bis N.

Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Ein Magnetband wurde als eine Probe des Vergleichsbeispiels 1 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der Verwendung als in dem Gleitmittel enthaltene Verbindung eines Polyfluorpolyethers der Formel F(CF₂CF₂CF₂O)nCF₂CF₂CH₂OH mit einer endständigen Hydroxylgruppe, die hierin als Verbindung O bezeichnet wird.

Ein Magnetband als eine Probe des Vergleichsbeispiels 2 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der Verwendung als in dem Gleitmittel enthaltene Verbindung eines Perfluorpolyethers der Formel F(CF₂CF₂CF₂O)nCF₂COOH mit einer endständigen Carboxyl gruppe, die hierin als Verbindung P bezeichnet wird.

Ein Magnetband wurde als eine Probe des Vergleichsbeispiels 3 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der Verwendung als in dem Gleitmittel enthaltene Verbindung eines Sorbitandistearats der chemischen Formel (1), worin R₁ bis R₄ wie folgt waren: R₁ = H, R₂ = C₁₇H₃₅CO, R₃ = C₁₇H₃₅CO und R₄ = H, die hierin als Verbindung Q be zeichnet wird.

Beispiel 15

Beim vorliegenden Beispiel wurde ein durch Auflösen der Verbindung A in Hexan erhaltenes Gleitmittel auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Beschichtungs-Typ aufbeschichtet.

Im einzelnen wurde ein Magnetanstrich mit der Zusammensetzung aus 100 Gewichtsteilen magnetische Metallpulver mit einer spezifischen Oberfläche von 50 m²/g 10,5 Gewichtsteilen eines Vinylchlorid- Vinylacetat-Copolymeren, 10,5 Gewichtsteilen eines Polyurethanharzes, 5 Gewichtsteilen Kohlenstoff als antistatisches Mittel, 150 Gewichtsteilen Methylethylketon und 150 Gewichtsteilen Cyclohexanon hergestellt.

Die obigen Bestandteile des Magnetanstrichs wurden 24 Stunden in einer Kugelmühle behandelt und über ein Filter entnommen. Die resultierende Masse wurde mit- Gewichtsteilen eines von JAPAN POLYURETHANE CO., LTD. unter der Handelsbezeichnung Coronate-L-vertriebenen Härters ver mischt und weitere 30 Minuten unter Bewegung gehalten. Der resultieren de Magnetanstrich wurde auf eine 12 µm dicke Polyethylenterephthalat folie als nichtmagnetisches Substrat bis zu einer Trockendicke von 2 µm aufbeschichtet. Die resultierende Masse wurde zur magnetischen Feld orientierung behandelt, getrocknet, auf einer Spule aufgewickelt und kal andriert. Auf die Oberfläche der so gebildeten magnetischen Schicht wur de ein durch Auflösen der Verbindung A in Hexan erhaltenes Gleitmittel in einer Menge von 5 mg/m² aufbeschichtet. Der resultierende Film wurde auf eine Breite von 8 mm geschnitten, um ein Probeband gemäß Beispiel 15 zu vervollständigen.

Beispiele 16 bis 28

Probebänder der Beispiele 16 bis 28 wurden in gleicher Weise wie in Bei spiel 15 hergestellt, mit Ausnahme der Verwendung der Verbindungen B bis N als Sorbitanesterverbindungen.

Vergleichsbeispiele 4 bis 6

Magnetbänder wurden als Probebänder der Vergleichbeispiele 4, 5 und 6 in gleicher Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, mit Ausnahme der Verwen dung als in dem Gleitmittel enthaltene Verbindung der Verbindung O des Vergleichsbeispiels 1, der Verbindung P des Vergleichsbeispiels 2 und der Verbindung Q des Vergleichsbeispiel 3.

Bewertung der Eigenschaften

Die Effekte des Gleitmittels auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium vom magnetischen Metalldünnfilm-Typ hinsichtlich der Verbesserung der Laufdauerhaftigkeit wurden geprüft.

Mit den Probebändern der Beispiele 1 bis 14 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, die wie oben beschrieben hergestellt worden sind, wurden Messun gen hinsichtlich des Reibungskoeffizienten der Standbild-Dauerhaftigkeit und der Pendellauf-Dauerhaftigkeit unter Atmosphärenbedingungen α, β und γ, wie in Tabelle 2 gezeigt, durchgeführt.

Im einzelnen wurden, nachdem vorbestimmte Bildsignale durch einen Videobandrecorder auf den jeweiligen Probebändern aufgezeichnet worden sind, Messungen hinsichtlich der Dauerhaftigkeit der Standbild- Reproduktion (Standbild-Dauerhaftigkeit) und Dauerhaftigkeit beim schnellen Zulauf und Reproduktion (Pendellauf-Dauerhaftigkeit) durch geführt. Die Standbild-Dauerhaftigkeit wurde bewertet anhand der Zeit dauer, bis der Output im Pausezustand um 3 dB verringert war, während die Pendellauf-Dauerhaftigkeit anhand der Anzahl der Pendellaufvorgän ge, die jeweils zwei Minuten andauerten, bis der Output um 3 dB verringert war, gemessen wurde. Die Meßergebnisse der jeweiligen Probebänder und die in dem Gleitmittel enthaltenen Verbindungstypen sind in den Tabellen 2 bis 6 gezeigt.

Aus den Tabellen 3 bis 6 ist zu sehen, daß die Probebänder der Beispiele 1 bis 14 einen geringen Reibungskoeffizienten zeigen und hinsichtlich der Standbild-Dauerhaftigkeit und Pendellauf-Dauerhaftigkeit unter sämtli chen Atmosphärenbedingungen überlegen sind. Dazu gegensätzlich weisen die Probebänder der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 einen hohen Reibungskoeffizienten auf und sind bedeutend schlechter hinsichtlich der Standbild-Dauerhaftigkeit und Pendellauf-Dauerhaftigkeit.

Daraus kann gesehen werden, daß die in den Beispielen 1 bis 14 eingesetz ten Sorbitanesterverbindungen (Verbindungen A bis N) mit Perfluor polyethergruppen hinsichtlich den Gleitwirkungen und somit den Wir kungen bei der Verbesserung der Lauf-Dauerhaftigkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums den Verbindungen auf Perfluorpolyetherbasis, die in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 (Verbindungen O und P) oder der Sorbitanesterverbindung (Verbindung Q) ohne die Perfluorpolyether gruppe, welche in Vergleichsbeispiel 3 (Verbindung Q) eingesetzt worden ist, überlegen sind.

Dann wurde das magnetische Aufzeichnungsmedium vom Beschichtungs- Typ hinsichtlich der Wirkung des Gleitmittels bei der Verbesserung der Beständigkeit gegenüber Abrieb und Dauerhaftigkeit geprüft.

Mit den so hergestellten Probebändern der Beispiele 15 bis 28 und der Vergleichsbeispiele 4 bis 6 wurden Messungen hinsichtlich des Reibungs koeffizienten, dem Haft- bzw. Ruckgleitens und der Ausfälle unter der Bedingung α durchgeführt. Andererseits wurden in gleicher Weise Mes sungen hinsichtlich des Reibungskoeffizienten, des Haft- bzw. Ruckglei tens und der Ausfälle nach dem Altern während 7 Tagen unter den Atmo sphärenbedingungen β durchgeführt. Das Haftgleiten wurde mit O, A und X bewertet, wenn der Reibungskoeffizient zur Zeit des Reibungskontakts weniger als 0,6, in der Größenordnung von 0,6 bzw. höher als 0,6 ist. Die Ausfälle wurden anhand der Anzahl des Auftretens einer Output-Verrin gerung um 10 dB oder mehr während 3 µsec während der 3 Minuten an dauernden Signalreproduktion bewertet. Die Meßergebnisse sind in den Tabellen 7 bis 10 zusammen mit den in dem Gleitmittel enthaltenen Ver bindungen gezeigt.

Aus den Tabellen 7 bis 10 ist zu sehen, daß die Probebänder der Beispiele 15 und 28 einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisen und sowohl hinsichtlich des Haftgleitens als auch der Ausfälle sowohl vor und nach der Alterung überlegen sind. Dazu gegensätzlich sind die Probebänder der Vergleichsbeispiele 4 bis 6 signifikant verschlechtert, sowohl hinsichtlich des Haftgleitens und der Ausfälle nach dem Altern.

Somit ist zu sehen, daß die in den Beispielen 15 bis 28 eingesetzten Sorbitanesterverbindungen mit Perfluorpolyethergruppen (Verbindungen A bis N) hinsichtlich den Gleiteffekten und somit dem Effekt der Verbesse rung gegenüber Abrieb und der Dauerhaftigkeit des magnetischen Auf zeichnungsmediums den in den Vergleichsbeispielen 4 und 5 eingesetzten Verbindungen auf Perfluorpolyetherbasis oder den Sorbitanesterverbin dungen ohne Perfluorpolyethergruppen, wie in Vergleichsbeispiel 6 ein gesetzt, überlegen sind.

Claims

1. Gleitmittel, bestehend aus einer Sorbitanesterverbindung mit einer Struktur, bei der mindestens eine der Hydroxylgruppen von 1,5- Sorbitan über eine Esterbindung an einen Perfluorpolyether mit einer endständigen Carboxylgruppe gebunden ist und mindestens eine weitere Hydroxylgruppe über eine Esterbindung an einen Kohlenwasserstoff mit einer endständigen Carboxylgruppe gebunden ist.

2. Gleitmittel nach Anspruch 1, wobei der Kohlenwasserstoff mit einer endständigen Carboxylgruppe eine langkettige Carbonsäure ist.

3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit mindestens einer auf einem nichtmagnetischen Substrat gebildeten, magnetischen Aufzeich nungsschicht, wobei das Gleitmittel gemäß Anspruch 1 oder 2 auf der magnetischen Aufzeichnungsschicht gehalten wird.

4. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3, wobei die magnetische Schicht eine magnetische Metalldünnfilmschicht ist.

5. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3, wobei die magnetische Schicht eine Überzugsschicht aus einem magnetischen Anstrich ist, der hauptsächlich aus magnetischen Pulvern und einem Bindemittel zusammengesetzt ist.

6. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, wobei das Gleitmittel in den magnetischen Anstrich eingebracht ist.