DE2909162C2

DE2909162C2 - Magnetisches Aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE2909162C2
Application number: DE2909162A
Authority: DE
Inventors: Akihiko Tokyo Hosaka; Kiyotaka Okuyama
Original assignee: Tdk Electronics Co Ltd Tokyo; TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1978-03-10
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1982-04-22
Also published as: GB2017117B; US4238548A; GB2017117A; DE2909162A1; JPS54119904A; NL7901802A

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem Substrat und einer magnetischen Beschichtung aus einem orientierten magnetitchen Pulver und einem gehärteten Bindemittel mit einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit Vinylalkohol-Struktureinheiten

Ein solches magnetisches Aufzeichnungsmedium ist aus der DE-OS 22 46 249 bereits bekannt. Jedoch ist bei diesem magnetischen Aufzeichnungsmedium die Abriebfestigkeit der Oberfläche der Magnetschicht nachteiligerweise nicht befriedigend hoch, und zwar insbesondere dann nicht, wenn es in Form eines magnetischen Aufzeichnungsbandes für Video-Zwecke verwendet wird, Γη diesem Fall wird nämlich das magnetische Aufzeichnungsmediuni unter besonders hoher Reibung mit einem Magnetkopf in Berührung gebracht, und es treten erhöhte Relativgeschwindigkeiten des Bandes relativ zum Magnetkopf auf, Darüber* hinaus wird für ein Videoband trotz der erhöhten Reibung eine höhere Oesäffitbändläufdäüef gefordert als bei einem normalen Magnettonband.

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65 Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Eigenschaften der Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums im Hinblick auf die gewünschte Abriebfestigkeit, die gewünschte Laufdauer des Bandes sowie die gewünschte hohe Orientierung des magnetischen Pulvers dadurch zu verbessern, daß man ein Bindemittel für die magnetische Beschichtung verwendet, welches Nitrocellulose und Polyurethan enthält. Ein solches Bindemittel hat jedoch keine voll befriedigenden Eigenschaften. Es liefert zwar eine magnetische Beschichtung mit einer glatten Oberfläche, jedoch ist die Packungsdichte des magnetischen Pulvers nicht hoch genug, und man kann keinen hohen Orientierungsgrad erreichen. Die magnetische Beschichtung wird darüberhinaus nachteiligerweise leicht abgenutzt. Die bisher vorgeschlagenen Bindemittel führen allesamt nicht zu einem befriedigenden magnetischen Aufzeichnungsband.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium der im Oberbegriff des Paienianspruchs 5 genannten An sü weiterzubilden, daß es einen geringen Verschleiß aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bindemittel ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres mit mehr ais 10Gew.-% Vinylalkohol-Struktureinheiten umfaßt sowie einen Polyester und eine Nitrocellulose.

Man erzielt dvrch die erfindungsgemäße Kombination der Bindemittelkomponenten einen synergistischen Effekt, der zu einem überlegenen Orientierungsgrad, einer verbesserten Dauerhaftigkeit und zu einer erhöhten Abriebfestigkeit im Vergleich zu magnetischen Aufzeichnungsbändern führt, die unter Verwendung herkömmlicher Bindemittel hergestellt wurden. Die zur Herstellung des Bindemittels verwendeten Komponenten sind leicht und kostengünstig erhältlich, und man kann herkömmliche Beschichtungsverfahren anwenden. Die vorliegende Erfindung leistet somit einen erheblichen Beitrag zur Entwicklung der magnetischen Aufzeichnungsmedien.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Orientierung des magnetischen Pulvers und dem Gehalt an Vinylalkoholstruktureinheiten in dem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren (Gew.-%);

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Laufdauer (Anzahl der Wiederholungsläufe) und dem Gehalt an Vinylalkoholstruktureinheiten im Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren (Gew.-%); und

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung des Abnutzungsgrades und der Reibungsanzahl bei einem Binder mit einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit lOGew % Vinylalkoholsiruktureinheiten und einer Vergleichsprobe.

Die Viskosität, die Härte räch dem Trocknen, die Löslichkeit in einem Lösungsmittel und die Dispergierbarkeit des Magnetpulver hängen ab vom Gehalt der Vinylalkoholstruktureinheiten im Vinylchlorid-VinyU äcefat-Göpolymeren, Versuche haben gezeigt, daß ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolyrneres mit mehr als 10 Gew,*°/o Vinylalkoholstruktureinheiten für die Zwekke der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Die Vinylalkoholstruktureinheiten führen zu einer Verbesserung der Adsorption am Magnetpulver, so daß das Bindemittel sich sehr gut mit dem Magnetpulver

vereinigt und somit die Dispergierbarkeit und die Eigenschaften der Beschichtung wesentlich verbessert werden. Nitrocellulose hat eine hohe Affinität zum Magnetpulver und trägt zur Erzielung einer hohen Dispersion des Magnetpulvers bei. Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck Nitrocellulose in einem Bindemittel vorzusehen.

Ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres mit mehr als 10 Gew. % Vinylalkoholstruktureinheitcn ist in hohem Maße mit Nitrocellulose mischbar, und die Dispergierbarkeit des Magnetpulvers in diesem Bindemittel wird durch Einverleibung des speziellen Vinylchlorid- Vinylacetat-Copolymeren weiter verbessert

Die Orientierung des Magnetpulvers und die Glattheit der Beschichtungsfläche werden wesentlich verbessert durch ein synergistisches Zusammenwirken des speziellen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren und der Nitrocellulose.

Eine Beschichtung, weiche nur aus dem speziellen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren und Nitrocellulose besteht, ist relativ weich und kann nachteäügerwcisc leicht vom Substrat abgelöst werden. Durch das Einverleiben eines Polyesters wird die Haftung am Substrat wesentlich verbessert, und man erhält ein härteres Bindemittel, das zu einer ausgezeichneten Abriebfestigkeit der Beschichtung führt

Zur Herstellung des magnetischen Aufzeichnungsbandes wird das Magnetpulver mit dem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit mehr als 10 Gew.- % Vinylalkoholstruktureinheiten, Nitrocellulose und einem Polyester in Anwesenheit eines geeigneten Lösungsmittels vermischt. Die Mischung wird mit geeigneten Einrichtungen durchgeführt z. B. mit einer Kugelmühle. Eine kleine Menge eines Gleitmittels kann einverleibt werden.

Gewöhnlich vermischt man etwa 3 bis 10 Gew.-Teile des Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit mehr als 10Gew.-% Vinylalkoholstruktureinheiten, etwa 3 bis 10 Gew.-Teile Nitrocellulose und etwa 5 bis 20 Gew.-Teile eines, Polyesters mit 100 Gew.-Teilen des magnetischen Pulvers. Diese Mengenverhältnisse sind nicht kritisch und die Komponenten können auch in anderen Mengenverhältnissen eingesetzt werden, da die jeweils erforderlichen Eigenschaften des Magnetbandes mit dessen Verwendungszweck variieren.

Das Gleitmittel wird gewöhnlich in einer Menge von etwa 1 bis 2 Gew.-Teilen bezogen auf 100 Gew.-Teile des Magnetpulvers eingesetzt und gewöhnlich verwendet man ein Lösungsmittel und speziell ein gemischtes Lösungsmittel in einer Menge von 150 bis 250 Gew.-Teilen bezogen auf 100 Gew.-Teile des Magnetpulvers. Diese Mengenverhältnisse sind nicht kritisch und können je nach der Art der Hauptkomponenten des Bindemittels gewählt werden. Typische Lösungsmittel sind gemischte Lösungsmittel und geeignete Lösungsmittel sind Methylethylketon, Methylisobutylketon und Toluol. Als Gleitmittel kann man ein Silikonöl verwenden.

Nach dem sorgfältigen Vermischen der genannten Komponenten kann man eine geeignete Menge eines Härtungsmittels, z. B. eines Polyisocyanats, zumischen, worauf die Mischung noch weiter durchmischt wird. Dabei erhält man die Beschichtungsmasse. Diese Beschichtungsmasse wird gleichförmig auf ein Substrat aufgetragen, z. B, auf ein Substrat aus Polyethylenterephthalat. Man kann herkömmliche Beschichtungsver fahren verwenden, ζ. A. Rakel-Verfahren, umgekehrt laufende Walzen, das Gravur-Verfahren oder das GieDspreiz-Verfahren, und zwar je nach der gewünschten Dicke des magnetischen Beschichtungsfilms. Die Beschichiungsmasse wird in einer geeigneten Dicke aufgetragen um eine gewünschte Trockendicke zu erzielen. Sodann wird die Beschichtung calandriert und einer Hitzehärtungs-Behandlung unterzogen. Das erhaltene beschichtete Erzeugnis wird sodann in magnetische Aufzeichnungsbänder geeigneter Breite zerschnitten.
Als magnetisches Pulver kann man herkömmliche

ίο magnetische Pulver verwenden, z. B. y-FejCb (Kobalt dotiert), Fe-Co-Ni-Legierung, y-Fe>O₃ - Fe₃O₄ und CrO₃.

Das Bindemittel kann verschiedenste herkömmliche Polyester enthalten. Vorzugsweise handelt es sich um gesättigte oder ungesättigte Polyester mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 bis 100 000, speziell um lineare Polyester. Vorzugsweise enthält der Polyester Struktureinheiten, welche sich von Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäur , Adipinsäure oder Sebacinsäure ableiten sowie Struktureinheäten, weiche sich von Äthylenglykol, 1,2-PropandioI. 13-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-HexandioI, Polyäthylenglykol, PoIypropylenglykol und Bishydroxymethylcyclohexan ableiten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beschichtungsmasse 1:

	Gew.-Teile
3>-Fe2O j- Magnetpulver
(Kobalt dotiert)	400
Polyester	70
Nitrocellulose	15
Vinylchlorid Vinylacetat-Co-
polymeres mit verschiedenen
Gehalten an Vinylalkohoi-
struktureinheiten	15
Gleitmittel	5
Methyläthylketon	280
Methylisobutylketon	280
Toluol	280

Es werden vier Arten Beschichtungsinassen a, b, c und d hergestellt mit vier verschiedenen Arten des Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit einem Gehalt an Vinylalkoholstruktureinheilen von 0, 6, 10 oder 20 Gew.-°/o.

Beschichtungsmasse 2:

	Gew.-Teile
/- Fe^Os-Magnetpulver
(mit Kobalt dotiert)	400
Polyester	50
Nitrocellulose	25
Vinylchlorid-Vinylacetat-Co-
polymeres mit verschiedenem
Gehalt an Vmylalkohol-
struktureinheiten	25
Gleitmittel	5
Methyläthylketon	280
Methylisobutylketon	280
Toluol	280

Es werden vier Arten von Beschichtungsmasse.n e, f, g und h hergestellt mit vier verschiedenen Vinylchlorid-

Vinylacetat-Copolymeren mit einem Gehalt an Vinylalkoholstruktureinheiten von 0,6,10 oder 20 Gew.-%.

Beschichlungsmasse 3:

	Gew.-Teile
y-FejOj-Magnetpulver
(mit Kobalt dotiert)	400
Polyester	30
Nitrocellulose	30
Vinylchlorid-Vinylacetat-Co-
polymeres mit verschiedenem
Gehalt an Vinylalkohol-
struktureinheiten	35
Gleitmittel	5
Methyliithylketon	280
Methyüsobutylketon	280
Toluol	280

Es werden vier verschiedene Arten Beschichtungsmassen i, j, k und I hergestellt mit vier verschiedenen Vinylchlorid-Vinylacetal-Copolymeren mit einem Gehalt an Vinylalkoholstruktureinheiien von 0, 6, 10 oder 20Gew.-%.

Die Beschichtungsmassen I a bis d; 2e bis h und 3i bis I haben die folgenden Gehalle an Vinylchlorid-, Vinylacetatund Vinylalkohol-Struktureinheiten:

Vinylalkohol	Vinylchlorid	Vinylacetat
Gew.-".	Gew.-%	Gew.··/.
0	87	13
6	91	3
10	86	4
20	75	5

Verglcichsmasse B:(kcine Nitrocellulose)

Gew.-Teile y-Fc2O.i-Magnctpulver

(Kobalt dotiert) 400

', Polyester 50
Vinylchlorid- Vinylacctal-Copolymeres mit 10 Gcw.-% Vinylalkoholstruktureinheiien 50
Gleitmittel 5

in Melhyläthylketon 280

Mclhylisobutylketon 280

Toluol 280

Verglcichsmasse C: (kein Vinylchlorid-Vinylacetat-Co- > polymeres; Verwendung von Polyurethan)

Es werden jeweils zwölf Beschichtungsmassen hergestellt, indem man die erhaltenen Massen mit einer Kugelmühle mischt und dabei 8 Gew.-Teile eines Pciyisocyanats als Härtungsmittel zumischt. Die Mischung wird sorgfältig durchmischt.

Jede dieser Beschichtungsmassen wird auf ein Substrat aus Polyethylenterephthalat in einer Dicke von 20 μ aufgetragen, wobei man eine Trockendichte von 6 μ erhält- Sodann wird nach einem Superkaiandrierverfahren eine Oberflächenbehandlung durchgeführt, und danach wird die Beschichtungsschicht während 48 h bei 80°C gehärtet Das Produkt wird zu magnetischen Aufzeichnungsbandern mit einer Breite von 1,25 cm (V₂ Zoll) geschnitten.

Zum Vergleich werden die folgenden Beschichtungsmassen hergestellt, wobei jeweils eine der nötwendigen Komponenten ausgelassen wird.

Vergleichsmasse A: (kein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres)

Gew.-Teile

>>-Fe2O3-MagnetpuIver

(Kobalt dotiert) 400

Polyester 50

Nitrocellulose 50

Gleitmittel 5

Methyläthylketon 280

Methylisobutylketon 280

Toluol 280

γ- FcjO i-Magnetpulver

(Kobalt dotiert)

Polyurethan

Nitrocellulose

Gleitmittel

Methyläthylkclon

Methylisobutylketon

Toluol

Gew Teile

400

50

50
5

280
280
280

Nach dem Verfahren der vorhergehenden Beispiele werden magnetische Aufzeichnungsbänder hergestellt, wobei jedoch anstelle der Beschichtungsmassen 1, 2 oder j die Vergleichsmassen A. B und C eingesetzt

jo werden. Die Orientierungen des Magnetpulvers, die Anzahl der Wiederholungsläufe (Dauerhaftigkeit) und der Abnutzungsgrad des magnetischen Aufzeichnungsbandes werden festgestellt Die Ergebnisse sind in den Fig. 1,2und3gezeigt.

F i g. 1 zeigt die Beziehung zwischen der Orientierung des Magnetpulvers und dem Gehalt an Vinylalkoholstruktureinheiten in dem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren (Gew.-Vo) bei 15 verschiedenen Proben. Der Orientierungsgrad bezeichnet das Verhältnis des trans-

■ib versalen aziku'aren Verhältnisses zum Iongitudinalen azikularen Verhältnis.

Die Daten der Vergleichsmassen A und C erscheinen in der graphischen Darstellung auf der linken Seite, da das spezielle Copolymere nicht enthalten ist. Man erkennt aus Fig. 1, daß die Orientierungen bei Produkten mit den Massen 1-c, 1-d, 2-g, 2-h, 3-k und 3-1 mit dem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit mehr als 10Gew.-% Vinylalkoholstrukturetnheiten den Beschichtungsmassen 1-a, 1-b, 2-e, 2-f, 3-i und 3-j mit dem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit 0 oder 5 Gew.-% Vinylalkoholstruktureinheiten sowie den Vergleichsmassen A, B und C überlegen sind Man erkennt somit, daß die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymers mit mindestens 10 Gew.-% Vinylalkoholstruktureinheiten oder mit mehr als 10 Gew.-% Vinylalkoholstruktureinheiten enthalten müssen.

F i g. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Gehalt der Vinylalkoholstruktureinheiten im Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren und der Dauerhaftigkeit des Bandes, ausgedrückt als Anzahl der Wiederholungsläufe des Bandes, während denen das Band beständig ist Man erkennt, daß die Proben mit dem speziellen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren mit mehr als 10 Gew.-% Vinylalkoholstruktureinheiten eine überlegene Wirkung

Reibungstests wurden mit den Proben der Massen 1-C 2-g und 3-k durchgeführt Diese enthalten das

Vinylchlorid-Vinylacelal-Copolyrncre mil mehr als 10Gew.-% Vinylalkoholslruktureinheilen. Ferner wurden die Vergleichsmassen A, B und C getestet. Bs wurde ein rohrförmiger Reibungstester verwendet. F i g. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Abnutzungsgrad und der Anzahl der Reibungen. Man erkennt aus der graphischen Darstellung, daß die Abnulzurtgslestigkeil der er'j^dungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsbänder überlegen ist. Bei den Vcrgleichsproben steigt der Abnutzungsgrad beträchtlich mit der steigenden

Anzahl der Reibungen, und wesentliche Teile der Beschichtung sind bei etwa 60 Reibungen abgenutzt. Im Falle der erfindungsgemäßen Atifzeichnungsmedicn beträgt der Abnutzungsgrad bei einer Anzahl Von 60 Reibungen etwa die I lälfte des Abnutzungsgrades der Vergleichsbeispiele. Man erkennt somit, daß das erfindungsgemäße magnetische Aüfzeichrtungsband etwa die doppelte Abriebfestigkeit hat wie die Vergleichsprobe.

Hierzu I IMnIt Zeicliiiiiniicii

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem Substrat und einer magnetischen Beschichtung aus einem orientierten magnetischen Pulver und einem gehärteten Bindemittel, mit einem Vinylchlorid-Vinylacetat-CopoIymeren mit Vinylalkoholstruktureinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Vmylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres mit mehr als 10 Gew.-% Vilylalkoholstruktureinheiten umfaßt sowie einen Polyester und eine Nitrocellulose.

2. Magnetisches Aufziechnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Binde- ts mittel 3 bis 10 Gew.-Teile des Vinylchlorid-Vinylacetat-CopoIymeren mit mehr als 10Gew.-% Vinylalkohol-Struktureinheiten, 3 bis 10 Gew.-Teile der Nitrocellulose, 5 bis 20 Gew.-Teile des Polyesters und 10t) Gew.-Teile des magnetischen Pulvers umfaßt

3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es hergestellt wurde durch Dispergieren des magnetischen Pulvers in einer Beschichtungsmasse, welche das Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel umfaßt, gefolgt von einer Zugabe eines Härtungsmittels und durch Beschichten eines Substrats mit der erhaltenen Mischung und durch Trocknen und Verfestigen der Beschichtungsmasse jo nach dem Orientieren des magnetischen Pulvers.

4. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinylchlorid-Vinylace'at-Copolymere 40 bis 90 Gew.-% der Vinylchloria-Komponente, 1 bis 40Gew.-% der Vinylacetat-Komponente und 10 bis 40Gew.-% der Vinylalkohol-Komponente umfaßt.

5. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht ein Gleitmittel enthält