DE2100503B2

DE2100503B2 - Magnetischer aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE2100503B2
Application number: DE19712100503
Authority: DE
Inventors: Sheldon Alan San Mateo Cahf Weber (V St A )
Original assignee: Ampex Corp , Redwood City, Calif (V St A)
Priority date: 1970-02-09
Filing date: 1971-01-07
Publication date: 1973-06-14
Also published as: DE2100503A1; GB1275031A; US3647539A; JPS4816363B1; BE761579A; DE2100503C3

Description

R₂

enthält, in welcher A ein Anion, R und R₁ Alkylreste von 1 bis 3 Kohlenstoffatomen. R₃ einen Alkylrest von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und R₂ ein Polyoxyalkylen -Radikal von mindestens 18 Kohlenstoffatomen, welches von einem a-Epoxid mit mindestens 3 Kohlenstoffatomen abgeleitet ist, bedeutet.

2. Magnetischer Aufzeichnungsträger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest R₂ von Propylenoxid abgeleitet ist.

3. Magnetischer Aufzeichnungsträger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergiermittel ein Diäthyl-methyl-polypropylenoxy-ammoniumchlorid mit 8 bis 30 Oxypropylen-Gruppen ist.

4. Magnetischer Aufzeichnungsträger gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Binder-Harz aus 25 bis 75% eines Phenoxy-Harzes und 75 bis 25% eines Polyurethan-Harzes besteht, welches durch Umsetzung eines Diisocyanats mit einer zweibasischen Säure und einem Polyol erhalten wurde.

5. Magnetischer Aufzeichnungsträger gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Binder-Harz zusätzlich ein Melamin-Formaldehyd- bzw. Harnstoff-Formaldehyd-Harz enthält.

6. Magnetischer Aufzeichnungsträger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Pigment ein >--Eisen(IlI)-oxid ist.

Bei der Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern benötigt man Dispersionen der magnetischen Pigmente, wie y-Eisen(III)-oxid und feinverleiltem Kohlenstoff, in einem Binder-Harz, die als überzug auf eine Trägerschicht aufgebracht werden, welche die Form eines Bandes, Riemens oder einer Scheibe haben kann, üblicherweise schlämmt man das Eisenoxid und die Kohleteilchen in einem Lösungsmittel auf und vermischt sie dann mit einer Lösung des Binder-Harzes. Die erhaltene Komposition wird dann mehrere Stunden vermählen, bis man eine Dispersion erhält, in der die festen Teilchen gleichmäßig verteilt sind. Bislang hat man ein Lecithin-Material als Dispergierhilfe benutzt. Bei Anwe-H.ung langer Vermahlzeiten erhält man damit zwar annehmbare Resultate, jedoch wäre eine Verminderung der für das Mahlen erforderlichen Zeil sehr wünschenswert.

Ziel der Erfindung ist es, durch entsprechende Auswahl des Dispergierungsmittels eine antistatische Wirkung zu erzielen und gleichzeitig eine bessere Adhäsion zwischen der Trägerschicht (Substrat) und der Aufzeichnungsschicht eines Aufzeichnungsträgers zu erhalten, wobei die Mahlzeit wesentlich verringert werden soll.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung durch einen magnetischen Aufzeichnungsträger, bestehend aus

,o einer Trägerschicht, welche einen überzug trägt, bei dem feinverteilte magnetische Pigment- und Koh'eteilchen gleichmäßig in einem Binder-Harz dispergiert sind, erreicht, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß die überzugsmasse etwa 3 bis 10 Volumprozent

eines Dispergiermittels der allgemeinen Formel

R R₃

\ /
R₁-N

/ \
R₂ A

enthält, in welcher A ein Anion, R und R, Alkylrcste von 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, R₃ einen Alkylrest von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und R₂ ein Polyoxyalkylen-Radikal von mindestens 18 Kohlenstoffatomen, welches von einem a-Epoxid mit mindestens 3 Kohlenstoffatomen abgeleitet ist, bedeutet.

Das Anion A kann prinzipiell jedes negative bzw. salzbildende Radikal sein, z. B. Halogen, wie Chlor, Brom oder Jod.

Durch die Erfindung erhält man somit durch Zusatz einer quartären Ammoniumverbindung, welche drei

niedere Aikylreste und einen Polypropylenrest enthält, zu dem überzug, der auf die Trägerschicht eines Bandes oder eines anderen magnetischen Aufzeichnungsträgers aufgebracht werden soll, eine gut dispergierbare Mischung des ₃-Eisen(lIl)-oxid-Pigmentes und der Kohleleilchen in dieser überzugsmasse. Weiterhin kann eine viel kürzere Vermahlzeit angewendet werden, als es bislang bei Verwendung von Lecithin oder anderen Dispergiermitteln möglich war.
Aus der USA.-Patentschrift 3 123 641 sind die im vorliegenden Falle benutzten quartären Ammoniumverbindungen zwar an sich bekannt, doch gibt diese Druckschrift keine Hinweise auf die Verwendung dieser bekannten Verbindungen als Dispergiermittelanteil in der überzugsmasse eines Magnetaufzeichnungsträgers. Weiterhin könnte zwar auf Grund der Angaben dieser Druckschrift (vgl. Spalte I, Absatz 1) die Erzielung einer antistatischen Wirkung als vorhersehbar bezeichnet werden, doch lassen sich dieser Druckschrift keine Hinweise darauf entnehmen, daß dieser Anteil eine bessere Adhäsion zwischen der Trägerschicht (Substrat) und der Aufzeichnungsschicht eines Aufzeichnungsträgers bewirkt und daß die Mahlzeit wesentlich verringerl wird.
Infolge der verbesserten Leitfähigkeit des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers kann man gewünschtenfalls den Anteil der Kohleleilchen im Gemisch reduzieren, wobei man gleichwohl ein Produkt mit den angestrebten Eigenschaften erhält.

Eine besonders bevorzugte Gruppe von erfindungsgemäß zu verwendenden quartären Ammoniumverbindungen sind Diäthyl-melhylpolypropylenoxy-ammoniumchloride, welche 6 bis etwa 30 Propylenoxy-Gruppen im Molekül enthalten.

Die oben beschriebenen quartären Ammoniumverbindungen können bei den verschiedenen -'-Eisen(III)-oxid-Pigmenten benutzt werden, wie sie für Aufzeichnungsmedien Verwendung finden. Auch können alle Arten von feinverteilten Kohlepartikeln und die üblicherweise benutzten Binder-Harze verwendet werden. Gute Ergebnisse erzielt man bei Verwendung von etwa 3 bis 10 Volumprozent der gesamten nicht flüchtigen Teile in der auf die Trägerschicht aufgebrachten überzugsmasse.

Zur Durchführung der Erfindung wird zunächst eine Dispersion aus Ruß und Eisenoxid-Pigmentteilchen hergestellt, gewünschtenfalls zusammen mit einem Fungicid wie Phenyl-Quecksilber-Oleat und einem Silicon-Schmiermittel, wobei das erfindungsgemäß verwendete Dispergiermittel und ein Lösungsmittel zugesetzt werden, welches entweder mit dem zur Lösung des Harzes benutzten identisch oder damit verträglich ist. Davon getrennt stellt man eine Lösung des Harzes her. die vorzugsweise in mehreren Portionen zu der oben beschriebenen Dispersion des Eisenoxids und Kohlenstoffs zugegeben wird. Dann wird die erhaltene Mischung in einer Kugelmühle etwa 5 bis 50 Stunden gemahlen, wobei die Zeit von dem speziellen Apparat und der darin enthaltenen Substanzmenge abhängt.

Das Binder-Harz, welches in der oben beschriebenen Weise mit der Dispersion vermischt wird, kann aus einer Reihe von Materialien bestehen. So kann man z. B. mit gutem Erfolg Harze auf Basis von Polyestern, Diisocyanaten, Melamin/Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd sowie Phenoxy- oder Polyurethan-Harze und verschiedene Kombinationen derselben benutzen. Vorzugsweise verwendet man jedoch ein bekanntes Harz-System, welches aus zwei hochmolekularen Harzen besteht (USA.-Patentschrift 3 320 090). Das erste dieser Harze ist ein hochmolekulares Phenoxy-Harz der folgenden Struktur

CH,

-C

CH₃

HHH
O—C—C—C

I I I

H OH H

40

wobei n etwa 100 bedeutet.

Die zweite Harzkomponente ist ein elastomeres Polyurethan-Harz, welches man durch Umsetzung eines Diisocyanats, z. B. 2,4-Toluol-diisocyanat, Hexamethylen-diisocyanat oder ρ,ρ'-Diphenylmethan-diisocyanat, mit einer zweibasischen Säure, wie Adipinsäure oder Phthalsäure, und einem Polyhydroxy-Alkohol, wie Glycerin, Hexantriol oder Butandiol erhält. Ein besonders geeignetes Polyurethan entsteht bei der Umsetzung von ρ,ρ'-Diphenylmethan-diisocyanat, Adipinsäure und Butandiol-1,4 in solchen Mengenverhältnissen, daß alle Isocyanat-Gruppen reagiert haben und ein praktisch nicht reaktives Polymeres entsteht.

Das Verhältnis zwischen Phenoxy- und Polyurethan-Harz auf Basis der Feststoffe kann zwischen etwa 75:25% bis etwa 25:75% liegen. Vorzugsweise verwendet man etwa gleiche Teile. Die endgültige, nichtflüchtige überzugsmasse enthält etwa 60 bis 80% des magnetischen Pigments, wobei der Rest aus dem oben beschriebenen Binder-Harz und Ruß besteht.

Man kann übliche Lösungsmittel verwenden, um die Dispersion der Kohleteilchen und des Eisenoxids zusammen mit der quartären Ammoniumverbindung als Dispergiermittel herzustellen; dasselbe gilt für die Auflösung der Harz-Komponenten. Derartige Lösungsmittel sind Methyl-äthyl-keton, Toluol, Methylisobutylketon, n-Buiylalkohol und Tetrahydrofuran.

Will man ein Band mit einem wärmehärtenden Bindemittel herstellen, so können die obengenannten thermoplastischen Massen, durch Zugabe eines Melamin-Formaldehyd- bzw. Harnstoff-Formaldehyd-Harzes modifiziert werden. Ein geeignetes Melamin-Formaldchyd-Harz erhält man durch Umsetzung von 5 bis 6 Mol Formaldehyd mit einem Mol Melamin und 1 bis 2 Mol Butanol pro MoI Melamin.

Ein geeignetes Harnstoff-Formaldehyd-Harz erhält man durch Umsetzung von 1 Mol Harnstoff mit 2 Mol Formaldehyd und 1 Mol Butanol.

Die Menge an zugesetztem Formaldehyd-Harz kann bis zu 30% des Phenoxy-Harz-Gehaltes betragen. Vorzugsweise verwendet man mindestens 10%.

In den folgenden Beispielen sind die verschiedenen Methoden zur Herstellung von thermoplastischen Uberzugskompositionen gemäß vorliegender Erfindung beschrieben.

Beispiele I bis 5

In der Tabelle ist die Zusammensetzung von fünf Harzkompositionen wiedergegeben, die }'-Eisen(III)-oxid und Kohleteilchen dispergiert enthalten. Bei den Beispielen 1 bis 4 wurden als Dispergiermittel Diäthylmethyl-polypropylenoxyammoniumchloride verwendet, welche 6 bis etwa 30 Propylenoxy-Gruppen im Molekül enthalten, während beim Beispiel 5 (welches den Stand der Technik wiedergibt) Sojalecilhin als Dispergiermittel benutzt wurde. Bei jedem der Beispiele 1 bis 4 wurde die Dispersion, welche Eisen(III)-oxid und Kohleteilchen in Siliconöl dispergiert enthält, 24 Stunden gemahlen; zu diesem Zeitpunkt liegt bereits eine ausgezeichnete Dispersion vor. Die analog hergestellte Komposition des Beispiels 5 benötigt eine viel längere Zeit, bis eine Dispersion ähnlicher Qualität erhalten wird; jedoch ist die Dispersion auch nach 72 Stunden Mahlen viel schlechter als die gemäß Beispiel 1 bis 4, was sich in einer schlechten Verteilung der dispergierten Partikeln zeigt.

Die in der Tabelle angegebenen Bestandteile wurden bei den Beispielen 1 bis 4 24 Stunden lang vermählen, während die Mischung des Beispiels 5 72 Stunden vermählen wurde.

Tabelle

DispciMon

Magnetisches Oxid . .
Ruß

	Beispiele	2	i	48,5	48,5	4	I	48,5	48,5
I	Gewichtsprozen	5,1	5,1	5,1	5,1

48,5
5,1

Fortsetzung

Dispersion

Silicon-Öl

Diälhylmothyl-polypropylenoxy-arnmoniumchlorid (Produkt 1)

Diäthylmethyl-polypropylenoxy-ammoniumchlorid (Produkt 2)

Soja-Lecithin

Methyl-älhyl-kelon

Toluol

Methyl-isobutyl-keton

Harzlösungen, die man den obigen Dispersionen zufügt:

Teile pro 100 Teile Dispersion

Nicht reaktives hochmolekulares Epoxy-Polymer, erhalten aus Epichlorhydrin und Bisphenol A (Mg 20 000 bis 30 000)

Copolymer aus 20% Acrylnitril und 80% Vinylidenchlorid

Polyurethan auf Polyester-Basis, hergestellt durch Umsetzung von p,p' - Diphenylmethan - diisocyanat. Adipinsäure und Butandiol-1,4 (Produkt 1)

Polyurethan auf Polyester-Basis, hergestellt durch Umsetzung von p,p' - Diphenylmethan - diisocyanat. Adipinsäure und Butandiol-1,4 (Produkt 2)

Methyl-äthyl-keton

Methyi-isobutyl-keion

Toluol

N-Butyl-alkohol

Tetrahydrofuran

Nach Zugabe der oben beschriebenen Harzlösungen wurde bei jedem Beispiel nochmals 24 Stunden lang gemahlen.

Die überzüge gemäß den Beispielen I, 2 und 5 werden auf ein Celluloseacelat-Substrat aufgebracht, der überzug gemäß Beispiel 3 auf ein Mylar-Substrat und derjenige des Beispiels 4 auf ein Polypropylen-Substrat. In jedem Fall wird der feuchte überzug in einem Dreizonen-Ofen bei 80C in der 1. Zone und 107 C in der 2. und 3. Zone getrocknet. Die überzugsgeschwindigkeit beträgt 36 m pro Minute und die gesamte Verweildauer des überzogenen Bandes oder Films im Ofen ist 35 bis 40 Sekunden. Die auf diese Weise hergestellten Filme werden sofort nach dem Verlassen des Ofens aufgewickelt und später hinsichtlich ihrer Adhäsion, Leitfähigkeit und magnetischen Eigenschaften üetestet.

Beispiele

j 3 I

Gewichtsprozent

1,8	1,8
2,1	1,5
17,0	17,6
15,0	15,0
10,5	10,5
100,0	100.0
50,0	50,0
8,6	15,9
12.9	5,2
49,3	51,7
12,8	6,4
16,4	20,8
100.0	100.0

1,5
1,8

18,1

5,0

20,0

100,0

46,0

10,5

40,3

7,6

17,7

13,4

100,0

J 00,0

56,0

11,0

11,0
10,5

⁶⁷A
100,0

1,8

2,1 17,0 15,0 10,5

100.0

50,0

8,6

12,9

38,1 12,8 16,4 11,2

100,0

Die überzüge haben alle gute magnetische Eigenschaften.

Der Widerstand der Produkte gemäß den Bei'-spielen 1 bis 4 beträgt etwa 1,5 bis 2,5 ■ 10^ίΊ Ohm/m²,

während das Produkt des Beispiels 5 einen Widerstand von 3 · 10⁹ Ohm/m² hat.

Die Adhäsion zwischen den überzügen der Beispiele I bis 4 und den verschiedenen Trägerschichlmaterialien ist ebenfalls wesentlich besser als diejenige des Produkts gemäß Beispiel 5. Bei diesem Test werden druckempfindliche Bänder auf die Uberzugslläche augebracht und dann weggezogen. Die Überzugsmenge, die bei den Produkten der Beispiele 1 bis entfernt werden, ist wesentlich niedriger als diejenige

do beim Produkt des Beispiels 5, welches mit dem Lecithin-DispergiermiUel hergestellt wurde.

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetischer Aufzeichnungsträger, bestehend aus einer Trägerschicht, welche einen überzug trägt, bei dem feinverteilte magnetische Pigment- und Kohleteilchen gleichmäßig in einem Binder-Harz dispergiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die überzugsmasse etwa 3 bis 10 Volumprozent eines Dispergiermittels der allgemeinen Formel