DE3441980A1

DE3441980A1 - Magnetisches aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE3441980A1
Application number: DE19843441980
Authority: DE
Inventors: Mikio Osaka Kishimoto; Shinichi Kitahata
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1983-11-17
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1985-05-30
Also published as: GB2150859B; DE3441980C2; US4677024A; GB8428959D0; JPS60109021A; GB2150859A

Description

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Magnetisches Aufzeichnungsmedium

Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium.

Zur Verbesserung der Aufzeichnungscharakteristiken eines magnetischen Aufzeichnungsmediums arbeitet man allgemein so, daß das in den magnetischen Schichten enthaltene nadeiförmige magnetische Pulver in horizontaler Richtung oder Längsrichtung der magnetischen Schichten orientiert ist. Bei der oben beschriebenen Arbeitsweise des Einsetzens der Magnetisierungskomponente in der Längsrichtung der magnetischen Schichten besteht jedoch eine obere Grenze der Aufzeichnungsdichte, wobei mit zunehmender Aufzeichnungsdichte in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium das entmagnetisierende Feld anwächst und daraufhin eine Abnahme und eine Rotation der Restmagnetisierung oder Remanenz eintreten und es aufgrunddessen schwierig wird, die in magnetischen Aufzeichnungsmedien aufgezeichneten Signale korrekt herauszulesen.

Auf der anderen Seite eignet sich eine sogenannte vertikale magnetische Aufzeichnung, bei der die magnetische Aufzeichnung in der senkrechten Richtung des Aufzeichnungsmediums unter Verwendung der magnetischen Komponente vertikal oder senkrecht zu der Oberfläche der magnetischen Schicht erfolgt, für eine magnetische Aufzeichnung mit hoher Aufzeichnungsdichte, da die Wirkung des entmagnetisierenden Feldes mit zunehmender Aufzeichnungsdichte gering ist, so daß es eine Anzahl von Methoden zur Anwendung der vertikalen magnetischen

Aufzeichnung gibt. Bei einer Methode ist das magnetische Pulver, das so beschaffen ist, daß jedes Korn Anisotropie in der Nadelrichtung aufweist, so in den Aufzeichnungsschichten verteilt, daß das magnetische Feld in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche der magnetischen Schicht orientiert ist, so daß man die vertikale Magnetisierungskomponente nutzt. Eine andere Methode besteht darin, daß Bariumferrit-Pulver, das jeweils hexagonale, plattenartige Gestalt besitzt, mit magnetischer Anisotropie senkrecht zu der Plattenoberfläche als magnetisches Pulver in der Weise eingesetzt wird, daß die Oberfläche der hexagonalen Platte parallel zu den magnetischen Schichten orientiert ist und dadurch die vertikale Magnetisierungskomponente ausgenutzt

wird. Bei dem erstgenannten Weg besteht die Möglichkeit, daß das nadeiförmige magnetische Pulver beim Verfahren der Trocknung der magnetischen Überzugsschicht auf dem Substratmaterial parallel zur Oberfläche der magnetischen Schicht zu liegen kommt und dadurch die

vertikale Magnetisierungskomponente reduziert wird. Bei dem letzteren Weg besteht die Gefahr, daß die Partikeln des betreffenden magnetischen Pulvers bei dem Verfahren der Orientierung der Oberflächen der Platten in der Richtung der magnetischen Schicht miteinander konden-

siert werden, wodurch es schwierig wird, magnetische Schichten mit hervorragend glatter Oberfläche herzustellen und infolgedessen auch schwierig ist, die Information auf dem Aufzeichnungsmedium mit hoher Aufzeichnungsdichte aufzuzeichnen.

Es ist ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium verfügbar zu machen, das eine Aufzeichnung von Information mit hoher Aufzeichnungsdichte ermöglicht.

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Seitens der Anmelderin wurden eingehende Versuche mit dem Ziel durchgeführt, die der herkömmlichen vertikalen magnetischen Aufzeichnung anhaftenden Nachteile zu beseitigen. Dabei wurde gefunden, daß sich magnetische
Schichten mit guten Magnetisierungskomponenten in vertikaler Richtung und guter magnetischer Orientierung sowie mit einer geglätteten Oberfläche hoher Genauigkeit, die dementsprechend für eine magnetische Aufzeichnung mit hoher Dichte geeignet sind, dadurch er-

halten lassen, daß man ein solches nadeiförmiges magnetisches Pulver einsetzt, bei dem die Richtung der magnetischen Anisotropie senkrecht zu der Nadelrichtung verläuft, und dabei die Nadelrichtung des magnetischen Pulvers sich in der Horizontalrichtung relativ zu der

Oberfläche der horizontalen magnetischen Schicht ausrichten läßt. Die vorliegende Erfindung beruht auf diesen Befunden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise ein nadeiförmiges magnetisches Pulver, dessen magnetische

Anisotropie senkrecht oder vertikal zu der Nadelrichtung verläuft, als magnetisches Pulver eingesetzt werden, und bevorzugt läßt sich ein planares Ferrit-Pulver vom nadeiförmigen Typ des hexagonalen Systems verwenden, das durch die allgemeinen Formeln (1), (2) und (3) bezeichnet wird.

2 MO . 2 AO . 8 Fe₂O₃ (1)

2 MO . 2 AO . 12 Fe₃O₃ (2)

2 MO . 3 AO . 12 Fe₂O₃ (3)

(In den vorstehenden Formeln ist M aus der aus Mn, Co,

Zn, Ni, Mg und Fe sowie deren Gemischen bestehenden Gruppe ausgewählt. A ist aus der aus Ba, Sr, Pb und Ca sowie deren Gemischen bestehenden Gruppe ausgewählt.)

Der im Vorstehenden bezeichnete Ferrit vom planaren Typ kann in der Weise hergestellt werden, daß nadeiförmiges Ot-Pe₂O₃, ein Carbonat von Ba, Sr, Pb oder Ca und ein Carbonat von Mn, Co, Zn, Ni, Mg oder Fe als Rohstoffe
eingesetzt und entsprechend der Zusammensetzung des Ferrits des hexagonalen Systems geeignet festgelegte Mengen der Stoffe in einer feuchten Pendelmühle mehrere Stunden miteinander vermischt werden, die Mischung danach der Pendelmühle entnommen wird, das Wasser verdampft wird und danach die Stoffe in einem Muffelofen bei einer Temperatur von 800⁰C bis 1000⁰C 24 h gesintert werden.

Der wie oben beschrieben hergestellte Ferrit des hexagonalen Systems hat die gleiche nadeiförmige Gestalt,

wie sie in Ct-Fe₃O₃ vorliegt, wobei die Kristallachse mit der C-Achse (Nadelrichtung) des CX-Fe₂O₃ zusammenfällt, und ist vom planaren Typ, wobei die magnetische Anisotropie in der Ebene senkrecht zu der C-Achse des Kristalls orientiert ist. Unter Verwendung des magnetisehen Pulvers mit Nadelform und der in Richtung senkrecht zu der Nadelrichtung orientierten magnetischen Anisotropie, wie des wie oben erwähnt hergestellten Ferrits vom planaren Typ, wird das Substrat mit dem das magnetische Pulver der vorgenannten Art enthaltenden

magnetischen Uberzugsmaterial beschichtet, wobei die Nadelachse parallel zu der horizontalen Oberfläche der magnetischen Schicht orientiert wird, wodurch die Richtung der magnetischen Anisotropie senkrecht zu der Oberfläche der magnetischen Schicht orientiert wird,

was die Bildung einer magnetischen Schicht bewirkt, die eine große Menge vertikaler Magnetisierungskomponenten aufweist, so daß sich ein magnetisches Aufzeichnungsmedium gewinnen läßt, das eine vertikale Aufzeichnung

mit hoher Wiedergabetreue ermöglicht und für eine hohe Aufzeichnungsdichte geeignet ist. Außerdem besitzt das auf diese Weise erhaltene magnetische Pulver eine nadel förmige Konfiguration mit der Orientierung parallel
zu der Oberfläche der magnetischen Schicht, so daß das auf diese Weise erhaltene Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung eine gute Orientierung zeigt und mit einer glatten Oberfläche der magnetischen Schicht mit hoher Genauigkeit ausgestattet wird, wodurch eine
Kurzwellenaufzeichnung von hoher Qualität ermöglicht wird.

Vorzugsweise ist der Korndurchmesser des nadeiförmigen magnetischen Pulvers, dessen magnetische Anisotropie senkrecht zu der Nadelrichtung orientiert ist, kleiner

als 0,5 μπι, bezogen auf die lange Achse, und das Achsenverhältnis (Durchmesser lange Achse / Durchmesser kurze Achse) ist vorzugsweise größer als 5. Wenn der Korndurchmesser kleiner als 0,5 \im ist und/oder das Achsenverhältnis kleiner als 5 ist, ist die Glattheit

der Oberfläche der magnetischen Schicht schlecht, und aus diesem Grund kann eine hohe Aufzeichnungsdichte nicht erwartet werden.

Vorzugsweise liegt die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers im Bereich von 15 916 bis 159 160 A/m (200 bis

2000 Oe). Wenn die Koerzitivkraft kleiner als

15 916 A/m (200 Oe) ist, kann eine hohe Aufzeichnungsdichte nicht erwartet werden, und ein magnetisches Pulver mit einer Koerzitivkraft, die größer als
159 160 A/m (2000 Oe) ist, eignet sich nicht als Auf-

zeichnungsmedium.

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Das Substrat wird mit dem das magnetische nadeiförmige Pulver, dessen magnetische Anisotropie in den Ebenen senkrecht zu der Nadelrichtung orientiert ist, enthaltenden magnetischen Beschichtungsmaterial beschichtet,
wodurch das magnetische Aufzeichnungsmedium hergestellt wird, und danach wird ein Magnetfeld zur magnetischen Orientierung in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche der magnetischen Schicht des Aufzeichnungsmediums an dieses angelegt, so daß die magnetisierbaren Achsen sich in der vertikalen Richtung ausrichten können und die Oberfläche der magnetischen Schicht glatt gemacht wird.

An Stelle der Einwirkung des Magnetfeldes bewirkt die Einwirkung einer mechanischen Scherkraft auf das Auf-

zeichnungsmedium während des Auftragens des magnetischen Beschichtungsmaterials auf das Substrat, daß die Nadelrichtung des magnetischen Pulvers sich in der Richtung parallel zu der Oberfläche der magnetischen Schicht orientiert, wodurch es möglich ist, die Magne-

0 tisierungsachsen in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche der magnetischen Schicht zu orientieren.

Das in der oben beschriebenen Weise hergestellte Aufzeichnungsmedium umfaßt vertikal magnetisch aufzeichnende Magnetplatten und Disketten, Magnetbänder und
dergleichen.

Zur Herstellung der magnetischen Beschichtungsmaterialien können als Bindemittel Copolymerisate von Vinylchlorid und Vinylacetat, Polyvinylbutyral-Harz, Cellulose, Polyurethan-Harz, Isocyanat-Verbindungen und/oder strahlungsgehärtete Harze verwendet werden.

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Als organische Lösungsmittel können konventionelle organische Lösungsmittel wie Toluol, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Tetrahydrofuran und/oder Ethylacetat oder Gemische aus zwei oder mehr
Lösungsmitteln verwendet werden.

Herkömmliche verschiedenartige Zusatzstoffe wie Dispergiermittel, Gleitmittelzusätze, Schleifmittel und antistatische Mittel können ebenfalls in den magnetischen Beschichtungsmaterxalien enthalten sein.

Im Folgenden werden Beispiele für das magnetische Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Beispiel 1

Hergestellt wurde eine Mischung, bei der 15,4 Gew.-Teile BaCO₃ und 19,0 Gew.-Teile CoCO₃ . 3 Co(OH)₂ . 5 H₃O zu 100 Gew.-Teilen nadeiförmigem Pulver aus Od-Fe₃O₃ mit einer Länge der langen Achse von 0,25 μπι und einem Verhältnis der Achsendurchmesser (Durchmesser lange Achse / Durchmesser kurze Achse) von 8 hinzugefügt wurden.

Nach mehrstündigem Bewegen der Mischung in einer feuchten Pendelmühle wurde die Mischung der Pendelmühle entnommen und das Wasser wurde verdampft. Die Mischung wurde anschließend 24 h bei 900⁰C in einem Muffelofen gesintert, wodurch magnetisches Ba-Ferrit-Pulver des

hexagonalen Systems erhalten wurde. Das magnetische Ba-Ferrit-Pulver des hexagonalen Systems hält die Form des als Rohstoff eingesetzten Pulvers aus od-Fe-O- und besitzt eine Koerzitivkraft von 99 475 A/m (1250 Oe) und eine Sättigungsmagnetisierung von 767 χ 10~ T/g

(61 emu/g).

- ίο -

Unter Verwendung dieses magnetischen Ba-Ferrit-Pulvers des hexagonalen Systems wurden Massen hergestellt, die bestehen aus

Gew.-Teile Ba-Perrit-Pulver des hexagonalen Systems 1000 VAGH (Copolymerisat aus Vinychlorid und Vinylacetet-alkohol, hergestellt von U.C.C. in den U.S.A.) 137,5

PANDEX T5201 (Polyurethan-Harz, hergestellt von DAINIPPON INK KAGAKU KOGYO Co.) 87,5 KORONATE L (Trifunktionelles niedermolekulares Isocyanat, hergestellt von NIPPON POLYURETHANE KOGYO Co.) 25

Cr₂O₃~Pulver 15

Laurinsäure 20

verflüssigtes Paraffin 2

Methylisobutylketon 800

Toluol 800

Die aufgeführten Verbindungen wurden in der Pendelmühle drei Tage dispergiert und vermischt, wodurch ein magnetisches Beschichtungsmaterial hergestellt wurde. Das magnetische Beschichtungsmaterial wurde auf einen 12 um dicken Basisfilm aus einem Polyester aufgetragen, und ein Magnetfeld von 238 740 A/m (3000 Oe) wurde in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Substrats angelegt, wobei das mit dem magnetischen Material beschichtete Substrat getrocknet wurde und ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer magnetischen Schicht von 4 μΐη Dicke nach dem Trocknen hergestellt wurde. Danach wurde die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums geglättet und das Aufzeichnungsmedium wurde zu einem Aufzeichnungsband geeigneter Breite zerschnitten.

Beispiel 2

Magnetisches Ba-Ferrit-Pulver des hexagonalen Systems wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, jedoch die Menge BaCO₃ wurde von 15,4
Gew.-Teilen in 41,2 Gew.-Teile geändert, und die Menge CoCO₃ . 3 Co(OH)₂ . 5 H₂O wurde von 19,0 Gew.-Teilen in 25,4 Gew.-Teile geändert. Unter Verwendung dieses magnetischen Ba-Ferrit-Pulvers des hexagonalen Systems mit einer Koerzitivkraft von 87 538 A/m (1100 Oe) und einer Sättigungsmagnetisierung von 691 χ 10~ T/g (55 emü/g) wurde ein magnetisches Aufzeichnungsband hergestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Ein magnetisches Aufzeichnungsband wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, wobei Ba-Ferrit-Pulver in Form hexagonaler Platten mit einem Korndurchmesser von 0,3 μπι, einer Koerzitivkraft von 103 454 A/m (1300 Oe) und einer Sättigungsmagnetisierung von 654 χ 10~ T/g (52 emu/g) an Stelle des magnetischen Ba-Ferrit-Pulvers des hexagonalen Systems

verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Aufzeichnungsband wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, wobei Cobalt enthaltendes Eisenoxid-Pulver mit einem Korndurchmesser
von 0,25 μπι, einem Achsenverhältnis von 8, einer Koerzitivkraft von 95 496 A/m (1200 Oe) und einer Sättigungsmagnetisierung von 880 χ 10 T/g (70 emu/g) an Stelle des magnetischen Ba-Ferrit-Pulvers des hexagonalen Systems verwendet wurde.

Mit den in den Beispielen 1 und 2 und in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 hergestellten Magnetbändern wurden Messungen durchgeführt. Gemessen wurden jeweils die Koerzitivkraft, das Rechteckigkeitsverhältnis in
der Vertikalrichtung, das Rechteckigkeitsverhältnis in der Längsrichtung und die Rauhigkeit der Magnetbandoberfläche. Ebenfalls gemessen wurden die Werte der maximalen AbgabeIeistung bei den verschiedenen Aufzeichnungs-Wellenlängen. Die Rauhigkeit der magneti-

sehen Oberfläche wurde an einem Abschnitt von 0,8 mm mit Hilfe eines Rauhigkeits-Meßgeräts des Abtast-Typs, hergestellt von der Firma TOKYO SEIMITSU KABUSHIKI KAISHA, gemessen. Das vertikale Rechteckigkeitsverhältnis wurde gemessen durch Abbildung der Hysteresis-Kurve auf dem B-H-Graph unter der Annahme, daß ein entmagnetisierendes Feld von 4TBr vorlag und danach das entmagnetisierende Feld kompensiert wurde. Die Ergebnisse der Messungen sind in der Tabelle aufgeführt.

Tabelle
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	Beispiel	Maximale Abgabeleistung (DB)	0,2	2	Vergleichsbeispiel	2
	1	Wellenlänge 1 pm	+0,6		1
Vertikale Koerzitiv		Wellenlänge 0,75 μπα	+0,7	95 496		101 862
kraft Hc in A/m	107 433	Wellenlänge 0,5 um	(1 200)	99 475	(1 280)
(Oe)	(1 350)		(1 250)
Vertikales Rechteckig		0,69		0,66
keitsverhältnis B r/B s	0,68		0,68
Rechteckigkeitsverhältnis		0,46		0,52
in Längsrichtung B r/B s	0,47		0,58	über
Oberflächenrauhigkeit		0,05	über	0,2
in pm	0,05		0,2
0,2		-0,5
+0,4	0	-0,7
+0,5	0	-0,8
0

Wie aus der Tabelle hervorgeht, sind bei den Aufzeichnungs-Magnetbändern gemäß der vorliegenden Erfindung (Beispiel 1 und Beispiel 2) die Koerzitivkraft und die Rechteckigkeit in vertikaler Richtung genau so groß wie 5 oder noch größer als bei den herkömmlichen Aufzeichnungs-Magnetbändern (Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2), obwohl die Rechteckigkeit in Längsrichtung des Bandes niedriger ist. Darüber hinaus ist die Oberflächenrauhigkeit der Aufzeichnungsschicht

niedriger, und die maximale Abgabeleistung ist über den gesamten Frequenzbereich hinweg hoch, und insbesondere ist die Abgabeleistung im Bereich kurzer Wellenlängen höher. Daraus geht hervor, daß das Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung eine gute Glattheit

der Oberfläche besitzt und sich für die Aufzeichnung mit hoher Dichte eignet.

Claims

voNKREiSLER scho'nwald eishold fues34A1980 VON KREISLER KELLER SELTING WERNER PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler + 1973 Dr.-Ing. K. W. Eishold 11981 Dr.-Ing. K. Schönwald DrJ. F. Fues Hitachi Maxell, Ltd. DipL-Chem. Alek von Kreisler . Dipl.-Chem. Carola Keller Osaka, Japan DipL-lng.G. Selling Dr. H.-K. Werner DElCHfMNNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KÖLN 1 14. November 1984 AvK/GF 1208 Patentansprüche

1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer ein nadeiförmiges magnetisches Pulver enthaltenden magnetischen Schicht, deren magnetische Anisotropie senkrecht zu der Nadelrichtung, die parallel zu der magnetischen Schicht orientiert ist, zu orientieren ist.

2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korndurchmesser des nadeiförmigen magnetischen Pulvers kleiner als 0,5 um ist, wobei das Achsenverhältnis größer als 5 ist.

3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nadeiförmige magnetische Pulver ausgewählt ist aus der aus Ferriten des planaren Typs mit hexagonalem System der allgemeinen Formeln

(1) , (2) und (3)

2 MO . 2 AO . 8 Fe₃O₃ (1)

2 MO . 2 AO . 12 Fe₃O₃ (2)

2 MO .

3 AO . 12 Fe₃O₃ (3)

Telefon: (0221) 131041 · Tele« 8882307 dopa d - Telegramm: Dompatent Köln

bestehenden Gruppe, worin M aus der aus Mn, Co, Zn, Ni, Mg und Fe sowie deren Gemischen bestehenden Gruppe ausgewählt ist und A aus der aus Ba, Sr, Pb und Ca sowie deren Gemischen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.