DE2752219C2

DE2752219C2 - Verfahren zur Herstellung magnetischer Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE2752219C2
Application number: DE2752219A
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 6706 Wachenheim Elff; Werner Dipl.-Chem. Dr. 7601 Willstaett Grau
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1977-11-23
Filing date: 1977-11-23
Publication date: 1986-01-02
Also published as: DE2752219A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung magnetischer Aufzeichnungsträger durch schichtförmiges Auftragen einer Dispersion eines feinteiligen, magnetisch anisotropen Materials in einer Lösung eines Polymerbsdemittels in einem organischen Lösungsmittel auf nichtmagnetische Trägennaterialien. Ausrichten der magnetisch anisotropen Teilchen in der Dispersionsschicht in Vorzugsrichtung und parallel zur Ebene des Trägermaterials, sowie Trocknen der Beschichtung.

Es ist bekannt, die Eigenschaften von magnetischen Aufzeichnungsträgern, weiche zur Aufzeichnung von Daten-, Ton- und Bildsignalen dienen, dadurch zu verbessern, daß die Magnetisierung der Magnetschicht eine weitgehend einachsige Anisotropie aufweist Um dies zu erreichen, eignen sich insbesondere nadeiförmige magnetische Teilchen, welche, dispergiert in einem Bindemittelsystem, nach (fern Aufbringen auf das Trägermaterial durch ein magnetisches Feld sowohl in Aufzeichnungsrichtung als auch parallel zur Oberfläche des Trägermaterials orientiert werden. Als magnetische Materialien werden seit Langem Gamma-Eisen(IIl)oxide, die, in reiner Form oder mit Fremdmetallen dotiert, in speziellen Verfahren nadeiförmig erhalten werden, eingesetzt, sowie seit einiger Zeit auch nadeiförmiges ferromagnetisches Chromdioxid. Diese nadeiförmigen Teilchen fanen bei der Herstellung meist in Haufwerken an oder sind sogar aufgrund der Art und Weise ihrer Gewinnung dendritisch verzweigt und teilweise versintert Da die Einarbeitung des magnetischen Materials in das Bindemittelsystem durch Dispergieren schonend durchgeführt werden muß, um die Zerstörung der Teilchen zu magnetisch unerwünschten !Bruchstücken zu vermeiden, sind nicht alle Teilchen getrennt und vom Lack umgeben. Dies bedeutet, daß sich die madeiförmigen Teilchen in dem Bindemittelsystem, das zudem auch noch einen hohen Anteil an magnetischem Material enthalten muß, nur sehr unvollständig orientieren lassen.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, diesen Nachteil zu beheben. So sind in der US-PS 27 11 901, der FR-PS 10 08 218, der BE-PS 8 91 451 und der US-PS 30 52 567 Verfahren und Anordnungen jwsr Ausrichtung der magnetischen Teilchen durch unterschiedlich gestaltete und angeordnete Magnetpolsysteme beschrieben. Mit diesen Maßnahmen ist eine Orientierung der Teilchen zu erreichen, jedoch ist sie nur unvollständig.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem sich die Ausrichtung der magnetischen Teilchen in der Schicht magnetischer Aufzeichnungsträger in einfacher Weise verbessern läßt

Es wurde nun gefunden, daß sich magnetische Aufzeichnungsträger durch schichtförmiges Auftragen einer gießfähigen Dispersion eines feinteiligen, magnetisch anisotropen Materials in einer Lösung eines Polymerbin-' demittels und Zusatzstoffen in einem organischen Lösungsmittel auf ein nichtmagnetisches Trägermaterial, Ausrichten der magnetisch anisotropen Teilchen in der Dispersionsschicht in Vorzugsrichtung und parallel zur Ebene des Trägermaterials, sowie Verfestigen und Trocknen der Beschichtung in einfacher Weise mit verbesserter Ausrichtung herstellen lassen, wenn die Dispersion zumindest unmittelbar vor dem Auftragen auf das Trägermaterial einem sie durchdringenden Magnetfeld ausgesetzt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Dispersion vor dem Auftragen auf das Trägermaterial und vor der Zuführung zur Auftragseinheit einem sie durchdringenden weitgebend homogenen Magnetfeld mit einer Feldstärke, die größer oder mindestens gleich der Koerzitivstärke des eingesetzten magnetischen Materials ist, ausgesetzt. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt die wirksame Feldstärke nicht kleiner als 40 kA/m zu wählen, wobei sich der Bereich von 40 bis 90 kA/m als am zweckmäßigsten herausgestellt hat

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Dispersion des magnetischen Materials hergestellt Zusammensetzung und Herstellung der Dispersion der magnetischen Materialien im gelösten Polymerbindemittel entspricht den an sich üblichen Verfahren. Als magnetisch anisotrope Materialien werden bevorzugt feinteiliges, nadeiförmiges Gamma-Eisen(lH)oxid

»o mit einer durchschnittlichen Teilchenlänge von 0,1 bis 2 μΐη und insbesondere von 0,1 bis OB μΐη oder nadeiförmiges Chromdioxid der gleichen Teilchenstruktur, wie beim Eisenoxid angegeben, verwendet Weitere geeignete Materialien sind Gamma-Eisen(III)oxid mit Dotierungen von Schwermetallen, insbesondere von Kobalt sowie feinteilige Metallegierungen von Eisen, Kobalt und/oder Nickel. Als Bindemittel für die Dispersion des feinteiiigen, magnetisch anisotropen Materials können die für die

t>5 Herstellung von Magnetschichten bekannten Bindemittel verwendet werden, wie in alkoholischen Lösungsmitteln lösliche Copolyamide, Polyvinylformale, Polyurethanclastomere, Mischungen von Polyisocyanaten und liöhrrniolokuliirrr PolvhyilroxylviThimliinKcn und Vinylchlorid ■ Polymerisate mil Ober M) Pro/ciil im Vinylchlorid MolckülbiiiJNluinuM, /. II. Vinylclilond-COpolymcnsnlc mil Comomcrcn, wie Vinyle.sle.rn von Moiiucurbun-

säuren mit 2 bis 9 C-Atomen, Estern von aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 9 C-Atomen und äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen, wie die Ester der Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure, oder diesen Carbonsäuren selbst als Comonomere sowie hydroxylgruppenhaltige Vinylchlorid-Copolymerisate, die durch partielle Verseifung von VinyJchlorid-Vinylester-Copolymerisaten oder direkte Copolymerisation von Vinylchlorid mit hydroxylgruppenhaltigen Monomeren, wie Allylalkohol oder 4-Hydroxybutyl- oder 2-Hydroxyäthyl-{meth)-acrylat hergestellt werden können. Ferner sind als Bindemittel Abmischungen von Polyurethanelastomeren mit Polyvinylformalen, Phenoxyharzen und PVC-Copolymerisaten der angegebenen Zusammensetzung geeignet.

Bevorzugte Bindemittel sind Polyvinylfonnal-Binder, Polyurethanelastomer-Abmischungen der genannten Art, vor allem mit Polyvinylformalen. Als Polyurethanelastomer-Binder werden handelsübliche elastomere Polyesterurethane aus Adipinsäure, 1,4-ButandioI und 4,4'-DiisoeyanatodiphenyImethan bevorzugt angewandt.

Als organische Lösungsmittel eignen sich für die Herstellung der Dispersion die hierfür bekannten organischen Lösungsmittel, insbesondere aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol Toluol oder XyIoL Alkohole, wie Propanol oder Butanol, Ketone, wie Aceton oder Methyiäthylketon, Äther; wie Tetrahydrofuran oder Dioxan, sowie Gemische solcher Lösungsmittel und andere für Lackbindemittel übliche Lösungsmittel und Lösungsmittelgemische.

Den Dispersionen können weitere Zusatzstoffe zur Herstellung der Magnetschichten, wie. andere auch als Dispergierhilfsmittel wirkende Verbindungen, beispielsweise Lecithine, geringe Monocarbonsäureanteile oder Gemische derselben, bei Chromdioxid bevorzugt Zinkoleat, -stearat, -isostearat, sowie Füllstoffe, wie RuS, Graphit, Quarzmehl und/oder nicht magnetisierbares Pulver auf Silikatbasis und Mittel zur Verbesserung des Verlaufs, wie geringe Mengen Süiconöi, zugesetzt werden. Diese Zusätze sollen zweckmäßigenveise insgesamt 12 Gewichtsprozent, bevorzugt 8 Gewichisprozent, bezogen auf das Trockengewicht der Magnetschicht, nicht überschreiten.

Zur Herstellung der Dispersion wird das magnetische Material mit dem verwendeten Bindemittel und ausreichend Lösungsmittel in einer Dispergiermaschine, z. B. einer Topf kugelmühle oder einer Rührwerkskugelmühle, unter Zusatz der weiteren Zusatzstoffe, dispergiert Zur Einstellung des zweckmäßigen Bindemittel-Pigment-Verhältnisses können dieser Mischung weitere Bindemittelanteile entweder in festem Zustand oder in Form von 10- bis 60prozentigen Lösungen zugegeben werden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Dispergierung so lange fortzuführen, bis eine extrem feine Verteilung des magnetischen Materials erreicht ist, was 1 bis 4 Tage erfordern kann. Durch anschließendes wiederholtes Filtrieren erhält man eine völlig homogene Magnetdispersion.

Nach den bekannten Verfahren wird nun die Magnetdispersion mit Hilfe üblicher Beschichtungsmaschinen, z. B. mittels eines Linealgießers, auf den nichtmagnetisierbaren Träger aufgetragen. Als nichtmagnetische und nichtmagnetisierbare Träger lassen sich die üblichen Trägermaterialien verwenden, insbesondere Folien aus linearen Polyestern, wie Polyalkylenterephthalat, im allgemeinen in Stärken von 4 bis 200 um und insbesondere von 6 bis 36 jun. Bevor die noch flüssige BeschiGhtungsmischung auf dem Träger getrocknet wird, was zweckmäßigerweise bei Temperaturen von 50 bis 90° C während 2 bis 5 Minuten geschieht, werden die anisotropen Magnetteilchen durch die Einwirkung eines Magnetfeldes entlang der vorgesehenen Aufzeichnurgsrichtung und parallel zur Ebene des Trägermaterials orientiert Anschließend können die Magnetschichten auf üblichen Maschinen durch Hindurchführen zwischen geheizten und polierten Walzen, gegebenenfalls bei Anwendung von Druck und Temperaturen von 50 bis 100⁰C, vorzugsweise 60 bis 8O⁰C, geglättet und verdichtet werden. Die Dicke der Magnetschicht beträgt im allgemeinen 3 bis 20 μπι, vorzugsweise 4 bis 15 μΐη.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch von den bekannten Verfahren dadurch unterschieden, daß die Dispersion unmittelbar vor dem Auftragen auf das Trägermaterial und vor ihrer Zuführung zur Auftragsvorrichtung einem sie durchdringenden Magnetfeld ausgesetzt wird.

Die Erfindung wird im folgender, beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert

Die zu beschichtende Trägerfolie 1 wird über die Gießwalze 2 geführt und mittels eines Gießers 3 die Dispersion 4 in einer dünnen Schicht auf den Träger 1 aufgebracht Dabei wird die Dispersion zuvor einem sie durchdringenden Magnetfeld ausgesetzt das durch eine entsprechende Einheit 6 erzeugt wird. Die nach dem Auftragen noch flieiiiähige Dispersionsschicht 5 wird nun auf dem Trägermaterial über einen Magneten 7 so geführt und damit die magnetisch anisotropen Teilchen in Aufzeichnungsrichtung orientiert. Nach dem Trocknen in tinem Trockenofen 8 wird die Magnetfolie aufgerollt

Die in der Zeichnung dargestellte Durchführung des erfindungsgcmäßcn Verfahrens stellt nur eine der Möglichkeiten dar, sie läßt sich jedoch in einfacher Weise auf andere bekannte Verfahren übertragen.

Magnetische Aufzeichnungsträger, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ehalten werden, zebhnen sich durch eine Verbesserung bei den Werten für den Ausrichtungsgrad der nadeiförmigen Teilchen und, damit zusammenhängend, durch eine Anhebung der remanenten Magnetisierung in Aufzeichnungsrichtung aus. Diese Verbesserungen lassen sich überraschenderweise mit nur einfachen Mitteln erzielen.

Durch die folgenden Beispiele und Vergleichsversuche soll die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt werden. Die darin genannten Teile und Prozente beziehen sich, soweit nicht anders angege- eo ben, auf das Gewicht Volumenteile verhalten sich zu Teilen wie Liter zu Kilogramm. Die magnetischen Eigenschaften der Aufzeichnungsträger werden mit einem Schwingmagnetometer gemessen, \md zwar die Eisenoxid-Bänder bei einem Meßfeld von 100 kA/m und die Chromdioxid-Bänder bei einem Meßfeld von 160 kA/m. Bestimmt werden die Koerzitivfeidstärke H_e in kA/m, die remanente Magnetisierung Mr und die Sättigungsmagaetisierung Ms in mT, sowie der Richtfaktor Rf als Quotiem der remanenten Magnetisierung längs der Vorzugsrichtung zu der quer zur Vorzugsrichtung.

Beispiel 1

In einer Kugelmühle von 6000 Volumenteilen Inhalt, gefüllt mit 8000 Teilen Stahlkugeln, werden 900 Teile Gamma-Eisen(III)oxid mit einer mittleren TeiichenlSnge von 0,5 bis 0,7 um und einem Längen-Dickenverhältnis s von 1 :15 mit 300 Teilen einer 20prozentigen Lösung eines Vinylchloricl-Copolymerisates, bestehend aus 80 Prozent Vinylchlorid, 10 Prozent Dimethylmaleinat und 10 Prozent Diäthylmaleinat, in gleichen Teilen Tetrahydrofuran und Dioxan, 600 Teilen des genannten Lösungsmittelgemisches und 22,5 Teilen Sojalecithin gemischt und dispergiert Nach einer Dispergierzeit von 72 Stunden werden zu dieser Dispersion HO Teile eines thermoplastischen Polyurethans aus Adipinsäure. M-Butandiol und 4,4'-Düsocyanal-Diphcnylmethan als 13prozentigc

in Lösung in einem Lösungsmittelgemisch aus gleichen Teilen Tetrahydrofuran und Dioxan, sowie weitere 600 Teile dieses Lösungsmittelgemisches und je 0,9 Teile Stearinsäure und eines handelsüblichen Silikonöls zugegeben. Nach zusätzlichem Dispergieren von etwa 3 Stunden wird die Magnetdispersion durch eine Zellulose/Asbestfaserschicht filtriert Diese Dispersion wird auf einer üblichen Beschickungsmaschine entsprechend der schematischen Darstel lung in der Zeichnung auf eine Polyäthylenterephthalat-Trägerfolie von 12 μπι Stärke aufgetragen. Dabei wird die Dispersion in der Zuleitung zum Gießer einem homogenen Magnetfeld von 80 kA/m ausgesetzt. Die Trägerfolie mit der Dispersionsschicht wird nach Durchlaufen eines magnetischen Richtfeldes innerhalb von 2 bis 5 Minuten bei SCC getrocknet Durch Ziehen ober beheizte and polierte Walzen bei Temperaturen vor. £0 bis 80° C wird die Magnetschicht geglättet Die fertige Magnetschicht ist 4,7 μπι dick.

Die Ergebnisse der magnetischen Messungen sind in der Tabelle aufgeführt Vergleichsversuch

Es wird wie bei Beispiel 1 verfahren, jedoch wird die Dispersion ohne vorherige Einwirkung eines magnetischen Feldes vergossea Die resultierende Magnetschichtdicke beträgt 5,8 μπι. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle angegeben.

Beispiel 2

In einer Kugelmühle von 6000 Volumenteilen Inhalt gefüllt mit 8000 Teilen Stahlkugeln, werden 1000 Teile Chromdioxid mit einer mittleren Teilchengröße von 0,4 bis 0,5 μπι und einem Längen-Dickenverhältnis von 1 :10 mit 480 Teilen eines Gemisches aus gleichen Teilen Tetrahydrofuran und Dioxan, 770 Teilen einer 1 Oprozentigen Lösung eines thermoplastischen Polyurethans aus Adipinsäure, 1,4-Butandiol und 4,4'-Diisocyanat-Diphenylmethan, im genannten Lösungsmittelgemisch, 385 Teile einer 20prozentigen Lösung eines Polyvinyl- formals, hergestellt durch Umsetzung von Polyvinyläther mit Formaldehyd, im genannten Lösungsmittelgemisch, sowie 25 Teile Zinkoleat gemischt und dispergiert Nach einer Dispergierzeit von 72 Stunden werden weitere 770 Teile der Polyurethan-Lösung sowie 385 Teile der Polyvinylformal-Lösung, außerdem 5 Teile eines handelsüblichen Silikonöles und 5 Teile Stearinsäure zugegeben. Nach zusätzlichem Dispergieren von 3 Stunden wird die Magnetdispersion durch eine Zellulose/Asbestfaserschicht filtriert.

■to Das Auftragen der Magnetschicht erfolgt in gleicher Weise wie bei Beispiel 1 beschrieben. Die resultierende .Schicht ist 43 μπι stark. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle angegeben.

Vergleichsversuch 2

Es wird wie bei Beispiel 2 verfahren, jedoch wird die Dispersion ohne vorherige Einwirkung eines magnetischen Feldes vergossen. Die resultierende Magnetschichtdicke beträgt 4,8 μπι, Die Meßergebnisse sind in der Tabelle angegeben.

Tabelle

50

55

60

65

	Wc	Ms	Mr	*MrIMr*	Rf
Beispiel 1	24,7	165	131	0,79	139
Vergleichsversuch 1	24,0	159	121	0,76	1,77
Beispiel 2	403	130	95	0,73	1,54
Vergleichsversuch 2	403	121	85	0.70	139
	Hierzu 1	Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern durch schichtförmiges Auftragen einer gießfähigen Dispersioc eines feinteiligen, magnetisch anisotropen Materials in einer Lösung eines

s Polymerbtndemittels und Zusatzstoffen in einem organischen Lösungsmittel auf ein nichtmagnetisches Trägermaterial, Ausrichten der magnetisch anisotropen Teilchen in der Dispersionsschicht in Vorzugsrichtung und parallel zur Ebene des Trägermaterials, sowie Verfestigen und Trocknen der Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion zumindest unmittelbar vor dem Auftragen auf das Trägermaterial einem sie durchdringenden Magnetfeld ausgesetzt wird.

ίο 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion vor dem Auftragen auf das

Trägermaterial und vcr der Zuführung zur Auftragseinheit einem sie durchdringenden weitgehend homogenen Magnetfeld mit einer Feldstärke, die größer oder mindestens gleich der Koerzitivfeldstärke des eingesetzten magnetischen Materials ist, ausgesetzt wird.