DE1295011B

DE1295011B - Magnetischer Aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE1295011B
Application number: DEA49623A
Authority: DE
Inventors: Graubart Lawrence
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1964-07-30
Filing date: 1965-07-01
Publication date: 1969-05-14
Also published as: US3320090A; GB1040040A; BE666294A; NL6509357A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Aufzeichnungsträger. Bei der Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern wird auf eine Unterlage, die in Form eines Bandes, einer Folie, einer Scheibe od. dgl. vorliegen kann, ein Verbundmaterial, bestehend aus einem Kunstharzgemisch, aufgebracht. In dem Verbundmaterial sind feinteilige magnetische Partikeln dispergiert. Als Material für die Unterlage wird im allgemeinen Kunststoff verwendet, es können jedoch auch andere Materialien, wie z. B. Papier, Glas oder Metall, verwendet werden.

Bandaufzeichnungs- und Wiedergabegeräte, wie z. B. Geräte mit Drehkopf, wie sie für die Aufzeichnung von Videosignalen verwendet werden, oder Geräte mit hoher Bandgeschwindigkeit, wie sie für die Datenspeicherung zur Anwendung kommen, stellen an die verwendeten Magnetbänder hohe Anforderungen hinsichtlich der mechanischen Beanspruchung, insbesondere der Dehnungs- und Abriebfestigkeit. Die Lebensdauer der Bänder ist daher begrenzt.

Bisher wurden zahlreiche Kunstharzsysteme auf ihre Eignung als Verbundmaterial für Magnetbänder untersucht. Viele von den untersuchten Gemischen lassen sich jedoch nur schwer konstruktiv handhaben und zeichnen sich obendrein durch sehr kurze Standzeiten (pot life) aus. Dies hat zur Folge, daß das aus Harz und Weichmacher bestehende System unmittelbar nach der Herstellung auf das Band aufgebracht werden muß.

Dazu kommt noch, daß einige der verwendeten Materialien, insbesondere die für wärmehärtende überzüge verwendeten, ein verhältnismäßig niedriges Molekulargewicht aufweisen, so daß nach dem Aufbringen des Überzugs eine lange Zeit zum Aushärten benötigt wird, bevor das Band aufgespult oder anderseitig weiterbearbeitet werden kann.

Eine weitere Schwierigkeit bestand bisher außerdem darin, daß sich zahlreiche Harzgemische gegenüber dem Material der Unterlage unterschiedlich verhielten, so daß bei verschiedenen Materialien besondere Vorkehrungen getroffen werden mußten. Dies war besonders bei Polypropylenfilmen der Fall. Nach der Lehre der Erfindung wird daher als Verbundmaterial für Magnetbänder ein neuartiges Harzsystem vorgeschlagen. Es handelt sich dabei allgemein gesprochen um ein thermoplastisches System, bei dem die Harzbestandteile extrem stabil sind, insbesondere hinsichtlich der Einwirkung von Wärme bzw. bei Berührung mit Metallen. Die thermoplastische Lösung kann ohne Schwierigkeiten hergestellt und aufgebracht werden. Die derart hergestellten überzüge zeigen ein gutes Haftvermögen auf den bekannten, als Unterlage verwendeten Kunststoffen und verleihen den so hergestellten Bändern eine sehr gute Biegsamkeit.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Lehre der Erfindung kann dem thermoplastischen Gemisch eine dritte Komponente zugesetzt werden, die die Wärmehärtung fördert. Werden Systeme mit Materialien verwendet, die bereits zu Beginn ein hohes Molekulargewicht aufweisen, so kann das beschichtete Band unmittelbar nach dem Verlassen des Wärmeofens, in dem das Verdampfen des Lösungsmittels vorgenommen wird, aufgespult werden, ohne daß Gefahr besteht, daß es zu einem Zusammenbacken der Schichten kommt. Das Band kann dann unmittelbar im Anschluß daran weiterverarbeitet werden, beispielsweise durch Schneiden, ohne daß zuvor das endgültige Aushärten abgewartet werden muß. Der Aushärteprozeß kann beispielsweise derart zu Ende geführt werden, daß das bereits aufgerollte Band in einem Wärmeschrank oder einem Ofen 16 bis 24 Stunden lang auf einer Temperatur von etwa 70 bis 80 C gehalten wird. Der am Ende erhaltene wärmegehärtete überzug ist äußerst hart und widerstandsfähig gegenüber Lösungsmitteln, Chemikalien, Hitze und Feuchtigkeit und behält außerdem sein gutes Haftvermögen sowie seine Biegsamkeit.

Gemäß der Lehre der Erfindung wird ein thermoplastisches Gemisch mit zwei Harzbestandteilen mit hohem Molekulargewicht hergestellt. Einer dieser Bestandteile ist dabei ein Epoxydharz mit einem hohen Molekulargewicht, beispielsweise ein Phenoxyharz. Diese Harze haben beispielsweise die folgende Molekülkonfiguration:

η entspricht dabei annähernd dem Wert 100. Ein für den genannten Zweck besonders geeignetes Harz ist im Handel. Dieses Harz besitzt die folgenden Eigenschaften:

Molekulargewicht (näherungsweise): 20 000 bis 30 000.

Spezifisches Gewicht: 1,18.
Fließfähigkeit (g/10 Minuten bei 220 C): 2,5

bis 10.
Zugfestigkeit (max.) kg/cm²: 657,0 bis 693,5 (9000 bis 9500 psi).

Längenänderung (max.), °/o: 50 bis 100. Erweichungstemperatur: 100⁰C. Feuchtigkeits - Dampfdurchlässigkeit: 3,5 g/mil/ 24 Std./6,5 · 10² cm².

Die zweite Komponente ist ein elastomeres PoIyurethanharz, hergestellt durch Umsetzung eines Diisocyanats, wie z. B. 2,4-Toluol-diisocyanat, Hexamethylen-diisocyanat oder p-p'-Diphenylmethan-diisocyanat, mit einer zweibasischen Säure, wie z. B.

Adipinsäure oder Phthalsäure, und einem PoIyalkohol, wie z. B. Glyzerin, Hexantriol und Butandiol. Ein besonders geeignetes Polyurethanharz wird durch Umsetzung von p-p'-Diphenylmethan-^liisocyanat, Adipinsäure und Butandiol-1,4 erhalten.

Dabei sind die Mengen der einzelnen Komponenten so zu wählen, daß alle Isocyanatgruppen abgesättigt

sind, so daß man ein praktisch inaktives Polymeres erhält. Derartige Harze sind im Handel und haben die folgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht ..

Härte (Durometer A) ..

Zugfestigkeit bei 23 C

(73,4 F) (kg/cm-) ...

300% Modul bei 23 C
(73,4 " F) (kg/cm²) ...

Abriebfestigkeit (Taber
Abraison Resistance),
Verlust ingCS17Umdrehung, 1000 g/
U 500 rev

χ ι

1,12	1,19
88	65
426,3	365,0
(5840 psi)	(5000 psi)
90,5	30,7
(1240 psi)	(420 psi)

0,0025

X-2

Beispiel Dispersion

Zusätze*) ,

Methyläthylketon Toluol

Methylisobutylketon

KX)₁O

0,15 *) Als Zusat/e gelten ι. B. Lecithin, Silikonöl und Quecksilberphenylolcul.

Zum Vermischen mit der obigen Dispersion geeignete Harzlösungen

Das Verhältnis der Harzkomponenten in einem Phenoxypolyurethanharz kann dabei in einem Bereich von etwa 75 Prozent Phenoxyharz und etwa 25 Prozent Polyurethanharz bis zu etwa 25 Prozent Phenoxyharz und etwa 75 Prozent Polyurethanharz schwanken. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, annähernd gleiche Teile zu verwenden.

Der als Endpunkt erhaltene, auf eine feste Unterlage aufgebrachte überzug (frei von flüchtigen Bestandteilen) besteht dann zu etwa 75 Prozent aus magnetischen Bestandteilen (feinverteilte Oxyde) und einem Rest von etwa 25 Prozent aus Harzbestandteilen als Verbundmaterial.

Zur Herstellung von in der Praxis verwendbaren Bändern können außer dem Kunstharzbinder und den Magnetoxydpartikeln noch andere an sich bekannte Zusatzstoffe zur Anwendung kommen. So können z. B. antistatisch wirkende Zusätze, wie z. B. Ruß, Fungizide, wie z. B. Quecksilberphenyloleat, Dispersionsmittel, wie z. B. Lecithin, und Fette, wie z. B. Silikone, zur Anwendung kommen. Außerdem können verschiedene Lösungsmittel zum Dispergieren der verschiedenen festen Bestandteile sowie als Lösungsmittel für die Harzkomponenten zur Anwendung kommen, üblicherweise wird ausy-Eisenoxyd, Ruß und Lösungsmitteln, gegebenenfalls unter Zugabe weiterer Zusätze, wie sie im vorhergehenden bereits erwähnt wurden, eine Dispersion hergestellt.

Dann wird eine separate Harzlösung hergestellt. Diese wird zu der zuvor hergestellten Dispersion gegeben und mit dieser vermischt. Um eine gründliche Durchmischung zu erreichen, wird die Mischung für die Dauer von 6 bis 36 Stunden in eine Kugelmühle gegeben. Die dabei als Endprodukt erhaltene Dispersion wird dann auf eine aus Kunststoff bestehende Unterlage, beispielsweise aus Polyethylenterephthalat, Celluloseacetat, Polypropylen od. dgl., aufgebracht.

Im folgenden werden einige bevorzugte Beispiele von geeigneten Zusammensetzungen wiedergegeben; diese sind jedoch nicht als ausschließliche Beispiele zu werten.

Dispersion

Phenoxyharz

Polyurethanharz-2 Polyurethanharz-1 Methyläthylketon

Methylisobutylketon

Toluol

n-Butylalkohol .. Tetrahydrofuran ..

	Beispiel	■)	3
1	50,0	46,0
50,0

56,0 Teile je hundert Teile Dispersion

8,6 12,9

38,1

12,8 16,4 11,2

100,0

15,9

5,2

38,8

6,5 20,8 12,9

100,0

10,5 10,5

40,3

7,6 17,7 13,4

100,0

11,0

11,0 10,5

67,5

100,0

Phenoxyharz/Polyurethanharz

(Gewicht)

Viskosität der Harzlösung bei 25 ⁰C

(cP)

Viskosität des Endprodukts bei 25C(cP)....:.

40/60

800

3500

Beispiel 2 3

75/25

450

2800

50/50

625

2000

50/50

3700

Dispersion

Magnetoxyd
Ruß

Beispiel

Anteile (Gewicht)

54,5
3,4

54,0
4,3

55,2
2,1

52,5
4,1 Die entsprechend den Beispielen 1 und 2 hergestellten überzüge wurden auf eine Unterlage aus Celluloseacetat aufgebracht, während für den überzug nach Beispiel 3 eine Unterlage aus Polyäthylenterephthalat und für den nach Beispiel 4 eine Unterlage aus Polypropylen verwendet wurden. Das Auftragen erfolgte in allen Fällen durch Aufstreichen mit einem messerähnlichen Werkzeug.

Der noch nasse überzug wurde dann in einem Dreizonen-Ofen getrocknet. Die Temperatur der ersten Zone betrug dabei 79,5°C (175° F), die der zweiten und dritten Zone 1O7,2°C (225^ΰ F). Die Verweilzeit im Ofen betrug 35 bis 40 Sekunden bei einer Ziehgeschwindigkeit von 36,58 m/min. Die mit einem überzug versehenen Filme wurden unmittelbar nach dem Verlassen des Ofens aufgespult. Die Ergebnisse der nachfolgenden Untersuchung, der Haftfähigkeit und der magnetischen Eigenschaften waren befriedigend.

Die Zusammensetzung der Harzgemische kann gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das insbesondere dann zur Anwendung kommt, wenn die Verwendung wärmehärtender Verbundmaterialien zur Herstellung von überzügen vorteilhaft erscheint, durch Zugabe eines Melamin-Formaldehydharzes oder durch Zugabe eines Harnstoff-Formaldehydharzes variiert werden.

Ein geeignetes Melamin-Formaldehydharz kann z. B. durch Umsetzung von 5 bis 6 Mol Formaldehyd mit 1 Mol Melamin und 1 bis 2 Mol Butanol je Mol Melamin hergestellt werden. Ein für diesen Verwendungszweck besonders geeignetes Harz wird in den Handel gebracht; das Harz hat die folgenden Eigenschaften:

Nichtflüchtige

Bestandteile 50%

Flüchtige Bestandteile .. Xylol—Butanol

Viskosität L — P

(Gardner —Holdt) Säurezahl 2 (max.)

Ein geeignetes Harnstoff-Formaldehydharz kann durch Umsetzen von 1 Mol Harnstoff mit 2 Mol Formaldehyd und 1 Mol Butanol hergestellt werden. Ein derartiges Harz ist im Handel; das Harz hat die folgenden Eigenschaften:

Nichtflüchtige

Bestandteile 58 bis 62%

Flüchtige Bestandteile .. Butanol—Äthanol

Viskosität K — M

(Gardner —Holdt) Säurezahl 2 (max.)

35

Der Anteil des Formaldehydharzes kann bis zu 30% des Gehaltes an Phenoxyharz betragen; besondersvorteilhaft ist ein Zusatz von wenigstens 10%.

Im folgenden sind einige spezielle Beispiele für nach der Lehre der Erfindung hergestellte wärmehärtende Harze aufgeführt.

Dispersion	5	Bcii 6 Anteile (	piel 7 Gewicht)	8
Magnetoxyd Ruß	54,0 4,2 3,5	53,5 4,2 3,4 8,0 12,8 18,1	54,5 3,4 3,5 8,2 13,0 17,4	54,0 4,3 2,9
Zusätze	8,1 12,9 17,3	100.0	100,0	8,1 15,1 15,6
Methyläthylketon Methylisobutyl- keton Toluol	100,0	100,0

Zum Vermischen mit der obigen Dispersion geeignete Harzlösungen

	5 49.0	Beispiel	9,8	7 49,0	8 49,0	14,0
Dispersion	6 49,0	9,8		Teile Dispersion	4,7
	Teile je hundert		8,2
Phenoxyharz	11,9	2,2	12,4	—
Polyurethanharz ..	7.9
Melamin-Form-		—	1,8	4,1
aldehydlösung ..	2,7	39,2		38,6
Harnstoff-Form			—
aldehydlösung ..	—	11,2	38,0	6,5
Methyläthylketon	39,0	13,8		19,2
Methylisobutyl-		14,0	12,6	12,9
keton	9,5	100,0	15,0	100,0
Toluol	15,5	12,0
n-Butylalkohol ...	13,5	100,0
	100,0

Dauer des nachträglichen Aushärtens: 16 bis Stunden bei 70 bis 80 C.

Beispiel

Anfängliche Viskosität der Harzlösung (cP)

Viskosität der Lösung nach 9 Tagen

Anfängliche Viskosität des Verbundmaterials (cP)

Viskosität nach 9 Tagen

Zusammensetzung Phenoxyharz/
Polyurethanharz/Harnstoff- oder
Melämin-Formaldehyd

410
400

3500
3600

56/37/7

47/47/6 750

3200

38/58/4

275

2300

66/22/12

Die Harze mit der in den Beispielen 5 bis 8 auf- 60 Parameter:

geführten Zusammensetzung wurden in der gleichen Weise hergestellt wie die nach den Beispielen 1 bis 4. Es wurde lediglich das mit einem Überzug versehene Band nach dem Aufspulen in einen Ofen gebracht und dort während der Dauer von 24 Stunden auf eine Temperatur von 80 C erwärmt.

Die Untersuchung des gemäß Beispiel 6 hergestellten Bandes ergab die folgenden Werte:

Adhäsion zwischen zwei Schichten —

Oberflächenrauhigkeit (annähernd) 12,7 · 10 ⁶ cm

(5 micro inch)

1% Verzerrung*) (DB) +3,0

Signal-Rausch-Verhältnis*)

. (DB) +2,6

1 295 Oil

Vollausteuerung*) (DB) -0,1

Vollausteuerung, 10 kHz Bezugssignal (DB) + 1,2

	Mit Vorspannung	Ohne Vorspannung	+ 1,3 -0,1
Rauschen ± 2 kHz Vor spannung*) (DB) 15 kHz . . .	+ 0,6 -2,3		+ 3,6
15OkHz	+ 3,0
1,5 kHz		+0,5 + 0,8 + 1,0 + 0,4
Spannungspegel*) (DB) 15OkHz
15OkHz
300 kHz
1,0MHz
1,2MHz

Widerstand (spezifisch)
Ohm/cm²

Breite (shed) I. Spur
Hysteresisschleife

Mit Vorspannung

Ohne Vorspannung

5,7 ■ 10« Nil

•5

*). Im Vergleich mit bekannten handelsüblichen Breitbandanlagen.

Hci 243Oe

Brs 1555 G

Quadrat-Verhältnis .. 0,813

Claims

Patentanspruch:

Träger für magnetische Aufzeichnungen mit einer Unterlage, die einen festhaftenden überzug aus in einem Verbundmaterial aus Kunstharz dispergierten feinverteilten magnetischen Partikeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial 25 bis 75 Gewichtsprozent eines Phenoxyharzes, dessen Konstitution der Formel

HHH

I I I o—c—c—c

I I

H OH H

entspricht, wobei « annähernd gleich 100 ist, und 75 bis 25 Gewichtsprozent eines Polyurethanharzes, hergestellt durch Umsetzung eines Diisocyanats einer zweibasischen Säure und eines Polyalkohole, enthält.

909520/456