DE2100503C3

DE2100503C3 - Magnetischer Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE2100503C3
Application number: DE2100503A
Authority: DE
Inventors: Sheldon Alan San Mateo Calif. Weber (V.St.A.)
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1970-02-09
Filing date: 1971-01-07
Publication date: 1978-05-18
Also published as: DE2100503A1; BE761579A; JPS4816363B1; GB1275031A; DE2100503B2; US3647539A

Description

R R₃

R₁-N

/ \
R, A

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

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

3. Magnetischer Aufzeichnungsträger gemäß Anspruch I, 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 Umsetzungeines Diisocyanals mit einer zweibasischen Säure und einem Polyol erhallen wurde.

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

6. Magnetischer Aufzeichnungsträger gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Pigment ein }-Eisen(IIl)-oxid ist.

Bei der Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern benötigt man Dispersionen der magnetischen Pigmente, wie j-Eisen(lll)-oxid und fein verteiltem 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 Kohlekuchen 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 Anwendung langer Vermahlzeiten erhält man damit zwar annehmbare Resultate, jedoch wäre eine Verminderung der für das Mahlen erforderlichen Zeit sehr wünschenswert.

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

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

ίο einer Trägerschicht, welche einen überzug trägt, bei dem feinverleille magnetische Pigment- und Kohleteilchen 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 R,

enthält, in welcher A ein Anion, R und R, Alkylreste von I bis 3 Kohlenstoffatomen, R, einen Alkylrest von I bis4 Kohlenstoffatomen und R, ein Polyoxyalkylen-Radikal von mindestens 18 Kohlenstoffatomen, welches von einem u-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 Alkylreste und einen Polypropylenrest enthält, zu dem überzug, der auf die Trägerschicht eines Bandes oder eines anderen magnetischen Aufzeichnungsträgers aufgebracht werden soll, eine gut dispeigierbare Mischung des ;-Eisen(III)-oxid-Pigmentes und der Kohleteilchen 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 Dispergiermiltelanteil in der überzugsmasse eines Magnetaufzeichnungsträgers. Weiterhin könnte zwar auf Grund der Angaben dieser Druckschrift (vgl. Spalte 1, Absatz I) 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 Mahlzeil wesentlich verringert wird.

Infolge der verbesserten Leitfähigkeit des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers kann man gewünschtenfalls den Anteil der Kohleteilchen im Gemisch reduzieren, wobei man gleichwohl ein Produkt mit den angestrebten Eigenschaften erhält

[line besonders bevorzugte Gruppe von erfindungsgemäß zu verwendenden quartären Ammoniumverbindungen sind Diäthyl-methy!polypropylenoxy-aminoniumchloridc, welche 6 bis etwa 30 Propylenoxy-Gruppen im Molekül enthalten.

Die oben beschriebenen quarlären Ammoniumverbindungen können bei den verschiedenen j'-Eisen(!lI)-oxid-Pigmenten benutzt werden, wie sie für Aufzeichnungsinedien Verwendung linden. Audi können alle Arten von feinverteilten Kohleparlikeln und die üblicherweise benutzten Binder-Harze verwendet werden. Gute Ergebnisse erzielt man bei Verwendung von etwa 3 bis IO 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-Pigmenlteilchen hergestellt, gewünschtenfalls zusammen mit einem Fungicid wie Phenyl-Qiiecksilber-OIeat 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, Diisocyanate!!, 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 besieht (USA.-Patentschrift 3 320 090). Das erste dieser Harze ist ein hochmolekulares Phenoxy-Harz der folgenden Struktur

CH,

-O

CH,

H H H

I I i o—C-O-(ΓΙ I I

H OH H

wobei /ι etwa K)O bedeutet.

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

Das Verhältnis /wichen Phenoxy- und Polyurethan-Harz auf Basis der Feststoffe kann zwischen etwa 75:25% bis etwa 25'75% liegen. Vorzugsweise verwendet man etwa gleiche Feile. Die endgültige, nichtflüchtigc ti berzugsmasse enthält etwa 60 bis 80% des magnetischen Pigments, wobei der Rest aus dem oben beschriebenen Binder-Harz und Ruß besieht.

Man kann übliche lösungsmittel verwenden, um

ίο die Dispersion dei Kohleteilchen und des Eisenoxids zusammen mil der quarlärcn Ammoniumverbindung als Dispergiermittel herzustellen; dasselbe gilt für die Auflösung der Harz-Komponenten. Derartige Lösungsmittel sind Methyl-äthyl-keton, Toluol, Methylisobulylketon, n-Butylalkohol und Tetrahydrofuran. Will man ein Band mit einem wärmehärlendeii Bindemittel herstellen, so können die obengenannten thermoplastischen Massen, durch Zugabe eines Melamin-Formaldehyd- bzw. Harnstoff-Fornialdehyd-Harzes modifiziert werden. Ein geeignetes Melamin-Formaldehyd-Harz erhält man durch Umsetzung von 5 bis 6 MoI Formaldehyd mit einem Mol Melamin und 1 bis 2 Mol Butanol pro Mol Melamin.

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

Die Menge an zugesetztem Formaldehyd-Har/. kann bis zu 30% des Phenoxy-Harz-Gehalles 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 Harzkompositioncn wiedergegeben, die ;'-Eisen(III)-oxid und Kohleteilchen dispergierl enthalten. Bei den Beispielen I bis 4 wurden als Dispergiermittel Diäthylmethyl-polypropylenoxyammoniumchloride verwendet, welche ft bis etwa 30 Propylenoxy-Gruppen im Molekül enthalten, während beim Beispiel 5 (welches den Stand der Technik wiedergibt) Sojalecilhin als Dispergiermittel heniil/l wurde. Bei jedem der Beispiele I bis 4 wurde die Dispersion, welche Eisend 11)-oxid und Kohleteilchen in Siliconöl dispergierl 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 I bis 4, was sich in einer schlechten Verteilung der dispcrgierten Partikeln zeigt.

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

Tabelle Dispersion

Magnetisches Oxid
Ruß

48,5
5.1

Beispiele

i I ι ! 5

( iewiclllspro/UMl

ι ■■ ; ;

48.5 j 48.5 ι 48.5 j 48.5

5.1 ; 5.1 ί 5.1 ' 5.1

Fortsctzune

Dispersion

Silicon-Öl

Diälhylmelhyl-polypropylenoxy-ammoniumchlorid (Produkt 1)

Diäthylmelhyl-polypropylenoxy-arnmoniumchlorid (Produkt 2)

Soja-Lccilhin

Methyl-äthyl-keton

Toluol

Mcthyl-isohulyl-kelon

Harzlqsungen. die man den obigen Dispersionen zufügt:

Teile pro KK) Teile Dispersion

Nicht reaktives hochmolekulares Iipoxy-Polymcr, erhalten aus Epichlorhydrin und Bisphenol A (Mg 20 (K)O his 30 (KK))

Copolymer aus 20% Acrylnitril und 80% Vinylidenchlorid

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

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

Methyl-äthyl-keton

Mcthyl-iso'iiutyl-keton

Toluol

N-Butyl-alkohol

Tetrahydrofuran

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

Die überzüge gemäß den Beispielen I, 2 und 5 werden auf ein Celluloscacctal-Substrat aufgebracht, der nhcrzug gemäß Beispiel 3 auf ein Mylar-Subslral und derjenige des Beispiels 4 auf ein Polypropylen-Substrat. In jedem lall wird der feuchte überzug in einem Drcizonen-Ofcn bei 80 C in der 1. Zone ui.d 107"C in der 2. und 3. Zone getrocknet. Die übcrzugsgcsehwindigkeil 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 Higensehaflen

1,8
2,1

17.0
11,0
10,5

50,0

8.6

12,9

49,3
12.8
16,4

1.8
1.5

17.6

15.0

10,5

KKU)

50.0

15.9

5.2

51,7

6,4

20,8

100.0

Beispiele

(ic» iihlspro/enl

1.5 1,8

18.1

5,0

20.0

KKU)

46.0

10.5

40,3

7.6

17.7

13.4

KK)₁O

2.1

16.8

20.0

5,0

100.0

56.0

11,0

11.0 10.5

67.5 100,0

2.1 17.0 15.0

_A^llL⁵ KKU)

50.0

8.6

12.9

38.1 12.8 16.4 11.2

KK)₁O

Die überzüge haben alle gute magnetische Eigenschaften.

Der Widerstand der Produkte gemäß den Beispielen I bis 4 beträgt etwa 1.5 bis 2.5 ■ K)'' Ohm nr.

während das Produkt des Beispiels 5 einen Widerstand von 3 ■ K)'¹ Ohm irr hat.

Die Adhäsion zwischen den überzügen der Beispiele I bis 4 und den verschiedenen Trägerseh ich tmatcrialicn ist ebenfalls wesentlich besser als diejenige des Produkts gemäß Beispiel 5. Bei diesem Test werden druckempfindliche Bänder auf die übcrzugsfläche augebracht und dann weggezogen. Die Überzugsmenge, die bei den Produkten der Beispiele I bis 4 entfernt werden, ist wesentlich niedriger als diejenige beim Produkt des Beispiels 5. welches mit dem l.ecithin-Dispcrgiermittcl hergestellt wurde.

Claims

Patentansprüche:

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