DE1804393A1

DE1804393A1 - Verfahren zur Herstellung von magnetischen Aufzeichnungstraegern

Info

Publication number: DE1804393A1
Application number: DE19681804393
Authority: DE
Inventors: Dr Hans-Joerg Hartmann; Dr Job-Werner Hartmann; Dr Georg Schnell; Dr Werner Senkpiel; Dr Erich Sobotta; Dipl-Ing Heinz Stritzinger; Dr-Ing Karl Uhl; Dr Gerhard Werst
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1968-10-22
Filing date: 1968-10-22
Publication date: 1970-05-27
Also published as: BE740578A; FR2021243A1; JPS509401B1; GB1277822A

Description

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Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

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6700 Ludwigshafen, 21. 10. 1968 Verfahren zur Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern durch Herstellen einer Mischung auf der · Basis von feinverteilten Magnetteilchen, einem Bindemittel und einem Lösungsmittel, das schichtförmige Auftragen der Dispersion der Magnetteilchen in den Bindemitteln und Lösungsmitteln auf den Träger oder das Substrat und das anschließende Trocknen und/oder Härten der aufgetragenen magnetisierbaren Überzugsschichten. ™

Es ist bekannt, magnetische Aufzeichnungsträger durch Beschichten von Trägern, wie Folien, Bändern oder Platten aus Kunststoff oder nichtmagnetisierbaren Metallen, mit einer Dispersion eines magnetisierbaren Materials, das bestimmte magnetische Mindestwerte aufweisen muß, in einem Bindemittel und organischen Lösungsmittel herzustellen. Insbesondere für die Herstellung von Magnetplatten, die für die Datenspeicherung Verwendung finden, werden hohe Anforderungen an den im allgemeinen sehr dünnen Überzugsfilm gestellt. Der gebildete Überzug soll neben einer guten Haftfestigkeit auf dem Substrat gegen Lösungsmittel, Temperatur, Feuchtigkeit und insbesondere gegen Abrieb sehr beständig sein. Der Überzug, in i dem das magnetisierbar Material in einem Bindemittel eingebettet vorliegt, soll einerseits sehr hart, andererseits jedoch nicht spröde sein» Die Beanspruchung moderner Magnetbänder ist hoch und die Magnetbandabnutzung ein komplizierter Vorgang. Die Magnetogrammträger sind Wärme- und Abriebbeanspruchungen ausgesetzt, und die Schädigung des Bandes durch die Erosion der Magnetteilchen enthaltenden Schicht kann durch die abgeriebenen aneinanderhaftenden und an den Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfen haftenden Teilchen sowie die RückÜbertragung von abgeriebenem Material durch den Aufzeichnungskopf auf den Magnetogrammträger erfolgen. Somit ist auch die Art des abgeschliffenen Materials von Bedeutung. Als Bindemittel für die Dispersion des feinteiligen Magnetpigments sind bereits verschiedene Polymere und Mischungen von verschiedenen Polymeren empfohlen worden. Die bisher bekannten Bindemittel erfüllen jedoch 269/563/68 0098227 18G5 . ₂ .

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manche an einen Aufzeichnungsträger gestellten Anforderungen nicht. Bei Dauerbetrieb treten auf den Laufwerken infolge des wiederholten Aufprallens des Magnetkopfes Aufzeichnungsfehler auf, die meist auf einem Abgeben von Material der Magnetschicht an den Magnetkopf oder dessen Halterung beruhen«

Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile bei der Herstellung von Magnetogrammträgern durch Herstellen einer Dispersion von feinteiligem Magnetpigment in Bindemittel, Lösungsmittel und ggfo Zusatzstoffen, Auftragen einer Schicht der Dispersion auf das Trägermaterial und Trocknen sowie ggf. Oberflachenvergüten der aufgetragenen Schicht dann weitgehend vermeiden kann, wenn man eine Dispersion verwendet, die in Mengen bis zu 6 Gewichtsprozent, be-P zogen auf die Menge an Magnetpigment, eines feinteiligen unmagnetischen Peststoffes enthält, dessen Härte nach Mohs über der des verwendeten Magnetpigments und dessen durchschnittliche Teilchengröße mindestens der des verwendeten Magnetpigments entspricht.

Als Magnetpigment wird bevorzugt feinteiliges stäbchen- oder würfelförmiges Gamma-Eisen(III)-oxid, insbesondere solches einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 bis 2/U verwendet« Als Magnetpigmente sind ferner für diesen Zweck bekannte feinteilige Metallegierungen von Schwermetallen, insbesondere von Eisen, Kobalt und/oder Nickel oder aber das ebenfalls bekannte ferromagnetische Chromdioxid geeignet. Im allgemeinen werden für die Herstelk lung der Dispersion des Magnetpigments auf rund 100 bis 13O Gewichtsteile an Magnetpigment 20 bis l40 und insbesondere 100 bis 1^0 Gewichtsteile Bindemittel(mischung) eingesetzt, sofern die Magnetdispersion für starre Magnetogrammträger mit hohen Relativgeschwindigkeiten Kopf-Magnetschicht verwendet werden soll» Für flexible Magnetogrammträger werden bei der genannten Magnetpigmentmenge 25 bis 60 Gewichtsteile Bindemittel(mischung) bevorzugt.

Als feinteilige unmagnetische Feststoffe, die in einer Menge von bis zu 6 Gewichtsprozent und insbesondere 0,2 bis J5 Gewichtsprozent der Magnetpigmentmenge, verwandt werden, seien als sehr geeignet Siliciumdioxid-Pulver bzw. Quarzmehl (Mohs'sehe Härte ca. 9), Aluminiumoxid-Pulver bzw. Elektrokorund (Mohs'sehe Härte ca. 9), Siliciumcarbid-, Diamant- oder Chromtrioxid-Pulver oder Hämatit (Mohs'sehe Härte ca. 6,5) genannt. Die Härte nach Mohs der fein-

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pulvrigen, im allgemeinen in einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,9 bis 9/U verwendeten Peststoffe soll über der des verwendeten Magnetpigments liegen. Bei Verwendung von stäbchen- oder würfelförmigem Eisen(III)-oxid als Magnetpigment soll der feinteilige Feststoff eine Mohs'sche Härte von mindestens 6 haben. Der feinteilige Feststoff wird zweckmäßig zusammen mit dem Magnetpigment im Bindemittel mitdispergiert, kann jedoch auch der Dispersion vor oder beim Auftragen zugemischt werden. Die erforderliche Menge an feinte iligen unfnagne ti sehen Feststoffen richtet sich stark nach dem Unterschied zwischen der Härte dieser Feststoffe und der Härte des verwendeten Magnetpigments. So genügen · bei unmagnetischen Feststoffen mit Härten nach Mohs von über 8 meist bereits Mengen von 0,1 bis 1, insbesondere 0,2 bis 0,5 Gewichtsprozent des Magnetpigments, bei unmagnetischen Feststoffen mit Härten nach Mohs von 6 bis 8 haben sich Mengen von 0,3 bis 3 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent der Magnetpigment-Menge bewährt.

Als Bindemittel für die Dispersion des feinteiligen Magnetpigments und des erfindungsgemäß mitverwendeten feinteiligen Feststoffs können die für die Herstellung von Magnetschichten bekannten Bindemittel verwendet werden. So sind Copolymerisate aus überwiegenden Mengen Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid mit Comonomeren, wie Vinylester oder Acrylester, z. B. Vinylacetat, Äthyl(meth)acrylat oder Butyl(meth)acrylat, geeignet, ferner Polyamide, Mischungen von Polyisocyanaten und höhermolekularen Hydroxyverbindungen, Kombinationen von butylierten Melamin-Formaldehyd-Vorkondensaten mit Polyvinylbutyralharz. Sehr geeignet sind auch Kombinationen von ggf. mit Alkoholen verätherten Phenol-Formaldehyd-Kondensaten mit Polyepoxidverbindungen, insbesondere Polyglycidyläthern von mehrwertigen Hydroxylverbindungen, wie 2.2-Bis(p-hydroxyphenyl)-propan, Glycerin, 1.4-Butandiol oder Pentaerythrit. Sehr geeignet sind auch härtbare Copolymerisate von N-Methylol(meth)acrylamid oder mit Alkoholen veräthertem N-Methylol(meth)acrylamid. So hat sich für starre Magnetogrammträger als Bindemittel eine Mischung eines härtbaren Copolymerisates aus 40 bis 80 Gewichtsprozent alkenylbenzolischen Kohlenwasserstoffen mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen, ggf. bis zu 55 Gewichtsprozent Estern der Acryl- und/oder Methacrylsäure mit Alkanolen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, 5 bis 40 Gewichtsprozent mit Alkoholen verätherten N-Methylolamiden der

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Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, bis zu 15 Gewichtsprozent olefinisch ungesättigten Garbonsäuren mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen und/oder bis zu 20 Gewichtsprozent ungesättigten Monomeren mit " einer alkoholischen Hydroxylgruppe und ggf. bis zu JO Gewichtsprozent eines weiteren monoolefinisch ungesättigten Monomeren mit bis zu 30 Gewichtsprozent des Copolymerisats A an Polyviny!methyläther und/oder einer härtbaren Polyepoxidverbindung, insbesondere eines Polyglycidyläthers sehr bewährt. Für flexible Magnetogrammträger kommen (Co)polymere aus Vinylchlorid, Vinylacetat, Acrylnitril, Vinylidenchlorid, (Meth)acrylestern usw. in Frage, ebenso Polyamide, Polyurethane und Mischungen von solchen Stoffen.

Zur Herstellung der Dispersion des Magnetpigments bzw. Magnetpul- vers und ggf. der harten feinteillgen Feststoffe werden die Pigmente zweckmäßig mit dem verwendeten Bindemittel und genügend Lösungsmittel nach einem üblichen Dispergierverfahren, z. B. in der Kugelmühle, dispergiert. Als organische Lösungsmittel eignen sich für die Herstellung der Dispersionen aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol oder Xylol, Glykoläther, wie Äthylglykol, Glykolätherester, wie Äthylglykolacetat, Alkohole, wie Propanol oder Butanol, Ketone, wie Aceton oder Methyläthy!keton, Äther, wie Tetrahydrofuran und deren Gemische, sowie andere für Lackbindemittel übliche Lösungsmittel und Lösungsmittelgemische. Man kann das Bindemittel in den Mitteln lösen und mit dieser Lösung das Magnetpigment vordispergieren, aber auch Bindemittel, Magnetpigment und Lösungsmittel direkt in der Dispergiervorrichtung vermischen. Weitere Bindemittel können dieser Mischung entweder in festem Zustand oder in Form von 20- bis 60-prozentigen Lösungen zugegeben werden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Dispergierung solange fortzuführen, bis eine extrem feine Verteilung des Magnetpigments erreicht ist, was 1 bis 4 Tage erfordern kann, Durch anschließendes wiederholtes Filtrieren erhält man eine völlig homogene Magnetdispersion. ·

Das Auftragen der Dispersion in Schichtform auf das Trägermaterial kann nach bekannten Methoden erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich besonders für die Herstellung von Magnetplatten unter Verwendung von metallischen, insbesondere Aluminium-Trägerplatten bewährt. Beim ^Auftragen der Schichten auf metallische Trägerplatten oder Trommeln hat sich das Schleudergußverfahren gut

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bewährt, das in der US-Patentschrift 2 91? 246 beschrieben ist. Dabei wird die Magnetdispersion mittels einer Umlaufapparatur in Bewegung gehalten, wobei gleichzeitig eine weitere Filtration erfolgt. Danach gießt· man aus einem beweglichen Arm die Mischung auf die langsam rotierenden Trägerplatten. Durch Erhöhung der Umdrehungszahl auf etwa 600 bis 1 000 pro Minute wird der Überschuß an Magnetdispersion abgeschleudert und so eine einheitliche Schicht der Dispersion auf der Platte erzielt. Analog wird dann die Rückseite der Platte beschichtet.

Durch die Wärmebehandlung der aufgetragenen Schicht wird getrocknet, bei härtbaren Bindemitteln zweckmäßig bei etwa 120 bis 230 ⁰C während 1/2 bis 1 Stunde das Bindemittel gehärtet. Eine Verkürzung ä der Härtedauer sowie eine Herabsetzung der Härtetemperatur läßt sich bei einigen härtbaren Bindemitteln durch Beimischen von Härtungskatalysatoren, wie Säuren, z. B. Phosphorsäure oder Hexahydrophthaisäure, erzielen. Anschließend erfolgt im allgemeinen die Einstellung der endgültigen Oberfläche durch einen üblichen Poliervorgang.

Bei den erfindungsgemäß hergestellten Magnetogrammträgern überstehen die Magnetschichten eine erheblich höhere Zahl von Anschlägen des Magnetkopfes, bevor sich Schichtmaterial am Magnetkopf ablagert als bei der Verwendung gleichartiger Magnetogrammträger, denen bei der Herstellung der Magnetschicht nicht die bestimmten feinteiligen unmagnetischen Peststoffe zugesetzt wurden. \

Die in den folgenden Beispielen genannten Teile und Prozente sind Gewichtseinheiten. Volumenteile verhalten sich zu Teilen wie Liter zu Kilogramm. ,

Beispiel 1

100 Teile stäbchenförmiges, nach dem sauren Verfahren gewonnenes Gamma-Eisen(III)-oxid als Magnetpigment mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 bis 1/u, 1 Teil Sojalecithin als Dispergiermittel, 2 Teile Quarzmehl mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5/u, 77 Teile eines handelsüblichen härtbaren PoIyglycidyläthers von 2.2-Bis(p-hydroxyphenyl)-propan (berechnet auf

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Peststoff), 55 Teile eines handelsüblichen härtbaren mit Butanol verätherten Phenol-Formaldehyd-Vorkondensats (berechnet auf Feststoff) sowie l80 Teile einer Mischung gleicher Volumenteile von Xylol, Äthylglykol und Methyläthylketon werden 2 Tage in einer Kugelmühle dispergiert. Die resultierende Dispersion wird zweifach filtriert und wie oben angegeben auf langsam rotierende Aluminium-Trägerplatten aufgegossen. Durch Erhöhen der Umdrehungszahl wird der Überschuß der Magnetdispersion abgeschleudert, und man erhält eine einheitliche Schicht, die bei l80 bis 220 ⁰C gehärtet wird. Die Trocken-Schichtdicke der Magnetschicht beträgt ca. 6/U. Man erhält nach dem Polieren einer Magnetplatte mit einer äußerst abriebfesten Magnetschicht, die 10 000 Landungen des Magnetkopfes im Laufwerk übersteht, ohne in seinen Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften merklich zu leiden»

Beispiel 2

a) In einer mit Stahlkugeln von 4 bis 6 mm Durchmesser gefüllten Kugelmühle von 200 Volumenteilen Passungsvermögen werden 25 Teile stäbchenförmiges Eisen(III)-oxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ca. 0,8/U mit 0,5 Teilen ölsäure und 48,8 Teilen einer 15-prozentigen Lösung eines Copolymerisate aus 87 % Vinylchlorid und 13 % Vinylacetat in einem Gemisch von Tetrahydrofuran und Toluol (Volumenverhältnis 4:6) bei etwa 30 bis 4o Umdrehungen pro Minute ca. 40 Stunden dispergiert. Es wird filtriert und man erhält eine homogene Dispersion A.

b) Durch Dispergieren von 0,800 Teilen Korund mit einer durchschnitfelichen Teilchengröße von 7/U in 1 Teil eines Gemisches von Tetrahydrofuran und Toluol (Volumenverhältnis 4 : 6) in einer Kugelmühle während 24 Stunden, Zusatz von 0,26? Teilen des oben genannten Vinylchlorid-Copolymerisats in Form einer 19-prozentigen Lösung in dem genannten Gemisch von Tetrahydrofuran und Toluol und Mahlen während weiterer 10 Stunden wird eine Korund-Dispersion hergestellt, von der 0,5 % an Feststoff, bezogen auf den Peststoff der Dispersion A, mit der Dispersion A vermischt werden.

c) Die resultierende Mischung wird auf einer handelsüblichen Be-

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Schichtungsmaschine auf eine dünne Polyesterfolie bei 6/u Dicke der Magnetschicht aufgetragen. Durch Kalandrieren zwischen Papier- und Stahlwalzen wird die Oberfläche vergütet und die Folie in üblicher Art aufgeschnitten. Man erhält Bänder, die bei Dauerbetrieb auf einem Aufzeichnungsgerät gegenüber herkömmlichen, ohne Zusatz der Mischung b) hergestellten Bändern bei häufiger Benutzung einen deutlich verminderten Abrieb aufweisen. Dadurch wird die Lebensdauer der Bänder - ohne jede Verminderung der elektroakustischen Qualität - wesentlich erhöht. Außerdem wird durch den Zusatz von b) die Haft- und Gleitreibung des Bandes an den Bandführungsteilen vermindert und dadurch das Laufverhalten des Bandes verbessert.

Beispiel 5

0,08 Teile Borcarbid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 9/U werden mit 0,1 Teilen eines Gemisches von Tetrahydrofuran und Toluol (Volumenverhältnis 4 : 6) in einer Rührwerksmühle vordisperglert und nach Zusatz von 0,026 Teilen des in Beispiel 2 a) genannten Vinylchlorid-Copolymerisats (gelöst in 0,114 Teilen des genannten Tetrahydrofuran-Toluol-Gemisches eine weitere Stunde dlspergiert. Die erhaltene Paste wurde in einer Menge von 0,1 % an Feststoff (bezogen auf Feststoff der Dispersion A) einer gemäß Beispiel 2 a) hergestellten Dispersion zugesetzt. Die Weiterverarbeitung erfolgte entsprechend den Angaben bei Beispiel 2c). Man erhält harte, sehr abriebfeste Magnetbänder.

; Beispiel 4

0,08 Teile Quarzmehl (durchschnittliche Teilchengröße ca. 5/u) werden wie in Beispiel 3 dispergiert, entsprechend mit der Dispersion von Beispiel 2 a) vermischt und die resultierende Mischung gemäß Beispiel 2c) weiterverarbeitet. Die resultierenden Magnetbänder sind äußerst abriebfest.

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Claims

- 8 - O.Z. 25 8>r Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Magnetogrammträgern durch Her-" stellen einer Dispersion von feinteiligem Magnetpigment in Bindemittel, Lösungsmittel und ggf. Zusatzstoffen* Auftragen einer Schicht der Dispersion auf das Trägermaterial und Trocknen sowie ggf. Oberflächenvergüten der aufgetragenen Schicht« dadurch gekennzeichnet, daß man eine Dispersion verwendet, die in Mengen bis zu 6 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge an Magnetpigment, eines feinteiligen unmagnetischen Feststoffes enthält, dessen Härte nach Mohs über der des verwendeten Mag-

P netpigmentes und dessen durchschnittliche Teilchengröße über der des verwendeten Magnetpigments liegt.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetpigment stäbchen- oder würfelförmiges Eisen( III)-oxid ist und der unmagnetische Feststoff eine Mohs'sehe Härte von mindestens 6 hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als unmagnetlecher Feststoff Aluminiumoxid, Borcarbid, Diamant und/oder Siliciumdioxid verwendet wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis J5* dadurch gekennzeichnet, daß w als unmagnetischer Feststoff ein. Pulver mit der durchschnittlichen Teilchengröße von 0,9 bis 8/u verwendet wird.

Badische Anilin- * Soda-Fabrik AQ

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