DE2932618C3

DE2932618C3 - Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung für magnetische Filme

Info

Publication number: DE2932618C3
Application number: DE2932618A
Authority: DE
Inventors: Mitsushi Hadanoshi Kanagawa Endo; Hajime Inagi Tokyo Fukke; Munehisa Hachioji Tokyo Mitsuya; Yoichi Oba; Teruo Tokyo Tsunoda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1979-08-10
Publication date: 1982-02-11
Also published as: JPS5525406A; US4229312A; JPS5744712B2; DE2932618A1; DE2932618B2

Description

a) in der ersten Verfahrensstufe das magentische Pulver mit mindestens einem der Polymeren Polyvinylbutyral, Polyvinylformal und/oder Polyvinylacetat und 20 bis 60 Gew.-Teilen eines Lösungsmittels unter einer Scherbeanspruchung von 10 bis 400 kg/cm² mahlt

b) in der zweiten Verfahrensstufe der gemahlenen Mischung 40 bis 290 Gew.-Teile eines Lösungsmittels zusetzt und die Mischung vermahlt, und

c) in einer dritten Verfahrensstufe der gemahlenen Mischung das Epoxyharz, das Phenolharz und 0 bis 450 Gew.-Teile eines Lösungsmittels zusetzt und erneut vermahlt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird

eine äußerst feine Dispersion des magnetischen Pulvers in dem Bindemittel erreicht und die feinen Teilchen bleiben stabil dispergiert, weil das Magnetpulver durch die Schutzwirkung des auf den Oberflächen der Pulverteilchen adsorbierten Polymeren vor Ausflokkung geschützt ist Die einzelnen Teilchen des Magnetpulvers sind in der Beschichtungsmasse statistisch dispergiert und bleiben auch nach dem Auftragen der Beschichtungsmasse auf die Platte in der Schicht einzeln und statistisch dispergiert Es können daher magnetische Filme für hohe Aufzeichnungsdichte mit sehr gleichförmigen Eigenschaften erhalten werden.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1, 2A und 2B näher erläutert, wobei

F i g. 1 ein Diagramm der elektrischen Eigenschaften einer Magnetplatte und die

Fig.2A und 2B Diagramme der Verteilung des Magnetpulvers in den Magnetplatten wiedergeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungszusammensetzung für magnetische Filme gemäß den beschriebenen Verfahrensstufen 1 bis 3 hergestellt wird und folgende Zusammensetzung aufweist:

100 Gew.-Teile Magnetpulver, 1,5 bis 30 Gew.-Teile mindestens eines der Polymeren Polyvinylbutyral (PVB), Polyvinylformal (PVFM) und/oder Polyvinylacetat (PVAC), 10 bis 70 Gew.-Teile Epoxyharz, 10 bis 70 Gew.-Teile Phenolharz und 300 bis 800 Gew.-Teile Lösungsmittel; gegebenenfalls kann sie zusätzlich 0,1 bis 15 Gew.-Teile Füllmaterial und/oder 2 bis 30 Ge-v.-Teile Polyurethan enthalten.

V.'ird Füllmaterial zugesetzt geschieht dies in der ersten Verfahrensstufe. Als Füllmaterial können alle für Beschichtungszusammensetzungen für magnetische Filme bekannten Füllmaterialien verwendet werden; besonders geeignet ist Aluminiumoxid.

Wird Polyurethan zugesetzt geschieht dies in der dritten Verfahrensstufe.

Das Vermählen in der ersten Verfahrensstufe wird beispielweise mit einer Knetvorrichtung ausgeführt Auf diese Weise kann auf die Mischung eine Scherbeanspruchung von 10 bis 400 kg/cm² ausgeübt werden. Ein bevorzugter Bereich für die Scherbeanspruchung liegt bei 20 bis 300 kg/cm². Ist die Scherbeanspruchung geringer als 10 kg/cm², ist es schwierig, die Mischung zu mahlen; ist die mindestens 10 kg/cm² und kleiner als 20 kg/cm², ist der Zeitaufwand sehr groß, obwohl Vermählen möglich ist Übersteigt die Scherbeanspruchung 300 kg/cm², neigt das Harz zu mechanisch bedingtem Abbau; bei einer Scherbeanspruchung über 400 kg/cm² wird der Abbau auffallend groß. Aus diesen Gründen sind die angegebenen Bereiche bevorzugt

Die Scherbeanspruchung wird bestimmt durch den Zwischenraum zwischen dem Blatt und dem Behälter der Knetvorrichtung, die Rotationsfrequenz etc. Wird die Scherbeanspruchung im Voraus berechnet kann sie deshalb durch Regelung der Rotationsfrequenz eingestellt werden. Die Scherbeanspruchung τ wird durch die folgende Gleichung definiert:

τ = 7/ χ γ

wobei η die Viskosität der Lösung und γ die Scherrate angibt. Darüber hinaus wird γ durch die folgende Gleichung definiert:

60

y =

2nR {r/60)

65

in der R der Radius des Blattes der Knetvorrichtung, r die Rotationsfrequenz (rpm) und t die Breite des Zwischenraums zwischen dem Blatt und dem Behälter sind. Wenn die Viskositäten der hergestellten Lösungen durch Vorversuche vorher gemessen wurden, kann die Mischung unter einer vorher bestimmten Scherbeanspruchung bei der tatsächlichen Herstellung gemahlen werden. Die Viskosität wird durch ein Rotationsviskometer bestimmt Wird die Mischung gemahlen, verändert sich deren Viskosität etc, so daß während des Vermahlens die Scherbeanspruchung selbst dann sich ändert, wenn die Rotationsfrequenz konstant ist Deshalb wird, falls nötig, die Rotationsfrequenz während des Vermahlens derart variiert daß die Scherbeanspruchung innerhalb des angegebenen Bereichs gehalten wird. Beispielsweise wird die Mischung für 30 Minuten bis 24 Stunden unter Ausübung einer Scherbeanspruchung von 10 bis 400 kg/cm² durch Drehung des Blatts mit einer Rotationsfrequenz von 5—50 rpm vermählen. Hierbei kann die Temperatur des Mahlgutes zwischen Zimmertemperatur und etwa 95° C variieren. Die Scherbeanspruchung τ wird ebenfalls durch die folgende Gleichung definiert:

_F

in der F eine Kraft ist die auf das Blatt ausgeübt wird und A der Bereich eines Mahlteiles der Knetvorrichtung ist Es kann deshalb eine vorbestimmte Scherbeanspruchung ausgeübt werden, indem die Kraft Fmittels eines Drehkraftmessers gemessen wird und die Rotationsfrequenz nach Bedarf angepaßt wird.

Hinsichtlich der Mischung zur Verwendung in der ersten Verfahrensstufe ist es nicht nötig, alle Ausgangsmaterialien gleichzeitig zu vermischen. Man kann das Lösungsmittel zugeben, nachdem das Polymer und das Magnetpulver zuvor vermischt wurden. Das Polymer kann ebenso nach Lösung in dem Lösungsmittel zugesetzt werden.

Die Polymeren PVB, PVFM und PVAC sollten vorzugsweise Molekulargewichte von mindestens 20 000 und höchstens 2 000 000 aufweisen.

Das Vermählen in der zweiten und dritten Verfahrensstufe wird beispielsweise mit einer normalen Kugelmühle durchgeführt

Auch in diesem Fall können das verbleibende Bindemittel und Lösungsmittel insgesamt miteinander oder nach und nach vermischt werden. Das Harz kann ebenso in dem Lösungsmittel gelöst und dann eingemischt werden.

Die Menge Null an Lösungsmittel in der dritten Verfahrensstufe zeigt an, daß wenn das Lösungsmittel bereits in Mengen von 300 Gew.-Teilen oder mehr zugesetzt wurde, es nicht notwendigerweise in der dritten Verfahrensstufe zugesetzt werden muß. Vorzugsweise werden jedoch 1 bis 450 Gew.-Teile Lösungsmittel zugesetzt

Die in der ersten Verfahrensstufe, zweiten Verfahrensstufe und dritten Verfahrensstufe benötigten Lösungsmittel müssen nicht können aber identisch sein.

Wie zuvor beschrieben, wird das Magnetpulver zusammen mit dem Polymer wie beispielsweise PVB mittels einer Mahlvorrichtung wie beispielsweise einer Knetvorrichtung mit einer Scherbeanspruchung von 10 bis 400 kg/cm² vermählen, damit die Oberflächen der

einzelnen Magnetpulverkörner das Harz adsobieren, worauf das Endprodukt in beschriebener Weise hergestellt wird. Die auf diese Weise hergestellte erfindungsgemäße Zusammensetzung besitzt hohe Dispersionsstabilität, weil das magnetische Pulver nur wenig durch die Schutzwirkung des auf den magnetischen Pulveroberflächen adsorbierten Polymeren ausflockt. Da die magnetischen Pulverkörner einzeln und statistisch dispergiert sind, sind auch die magnetischen Pulverkörner in einem Beschichtungsfilm nach einer Beschichtung einzeln und statistisch dispergiert.

Durch übliche Verfahren kann aus der erfindungsgemäß hergestellten magnetischen Beschichtungszusammensetzung eine Magnetplatte hergestellt werden. Das heißt, daß die Magnetplatte derart hergestellt wird, daß, sofern nötig, die Beschichtungszusammensetzung weiter mit einem Lösungsmittel verdünnt wird, um eine für Beschichtung geeignete Viskosität zu erhalten, und daß ein Aluminiumsubstrat mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung beschichtet wird, und daß nach gegebenenfalls notwendiger Ausrichtung die Beschichtung gehärtet und anschließend bearbeitet wird. Eine erfindungsgemäß hergestellte Platte war im Vergleich zu einer unter Verwendung eines bekannten Beschichtungsmaterials hergestellten Platten hinsichtlich verschiedener Eigenschaften erheblich verbessert. F i g. 1 zeigt die gemessenen Ergebnisse elektrischer Eigenschaften einer Platte gemäß Erfindung (a) und einer Platte gemäß Stand der Technik (b). Hieraus geht hervor, daß die erfindungsgemäße Platte (a) um etwa 5 dB hinsichtlich des S/N-Verhältnisses (signal-to-noise) und etwa 5% hinsichtlich der Auflösungsvermögen im Vergleich zur Platte (b) nach dem Stand der Technik verbessert ist

Der Grund hierfür liegt darin, daß, weil die einzelnen Magnetpulverkörner im Beschichtungsfilm statistisch und gleichförmig verteilt sind, das Ausgangssignal erhöht ist, während Störgeräusche vermindert sind. Die Verteilung der magnetischen Pulverkörner in den Beschichtungsfilmen wurden röntgenmikroanalytisch beobachtet Die Ergebnisse werden in den Fig. 2A und 2B wiedergegeben; hieraus geht hervor, daß die Verteilung in der erfindungsgemäßen Platte gemäß F i g. 2A sehr viel gleichförmiger als in der gemäß Stand der Technik nach F i g. 2B ist

Die Rauhheit (R,) einer Beschichtungsoberfläche bei einer erfindungsgemäßen Platte ist R, = 0,03-0,05. Diese Werte sind viel kleiner und besser als R, = 0,10-0,15 bei der Platte nach dem Stand der Technik und sind nahe dem Wert R. = 0,02-0,03, der der Rauhheit einer abschließend bearbeiteten Oberfläche bei einer Platte nach dem Stand der Technik ist Die erfindungsgemäße Platte kann demnach im nicht weiter bearbeitetem Zustand verwendet werden, wodurch eine Vereinfachung des Verfahrens zur Herstellung von Magnetplanen erzielt wird.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert

Beispiel 1

70 g eines Pulvers von Polyvinylbutyral und 700 g eines Magnetpulvers wurden in eine Knetvorrichtung eingegeben, in der der Abstand zwischen Blatt und einer Behälterwand 0,2 cm betrug; sie wurden in dieser Vorrichtung etwa 15 Minuten gemischt Dann wurden 250 g Cyclohexanon schrittweise zugegeben und mittels der Knetvorrichtung unter einer anfänglichen Scherbeanspruchung von etwa 50 kg/cm², beruhend auf einer Rotationsgeschwindigkeit von 30 rpm, etwa 4 Stunden gemahlen. Obwohl die Mahlbedingungen konstant gehalten wurden, erhöhte sich die Scherbeanspruchung zwischenzeitlich auf etwa 150 kg/cm² und erreichte schließlich einen Wert von etwa 100 kg/cm² wegen Änderungen der Viskosität o. ä. der Mischung. 480 g des

ίο gebildeten Mahlguts wurden in eine Kugelmühle mit einer Kapazität von 3 Litern eingebracht und zusätzlich mit 700 g Cyclohexanon versetzt. Zur Dispersion des magnetischen Pulvers wurde 7 Tage in der Kugelmühle vermählen. Dann wurde der Dispersion 120 g Phenolharz, 300 g Cyclohexanonlösung mit Gehalt an 40% Epoxyharz, 500 g Isophoron und 170 g Dioxan zugegeben. Das gebildete Beschichtungsmaterial wurde nach und nach auf ein Aluminiumsubstrat auf eine Dicke von 1,0 bis 1,5 μπι aufgetragen, wobei die Aluminiumsubstratoberfläche zuvor gereinigt wurde; der Beschichtungsfilm wurde 4 Stunden bei 220⁰C gehärtet Die Rauhigkeit der Plattenoberfläche unmittelbar nach der Härtung betrug R, - 0,04 μπι, wobei dieser Wert erheblich besser als bei der Platte nach dem Stand der Technik (R. = 0,10-0,15 μΐη) war. Die Oberfläche der Platte wurde im weiteren auf eine Schichtdicke von 1,0 μηι und eine Rauhigkeit R, = 0,02 μΐη bearbeitet Die auf diese Weise hergestellte Magnetplatte wurde im weiteren 5 Minuten in eine Freonlösung mit Gehalt an 10% Perfluoralkylpolyäthern eingetaucht, aus der sie über einen Zeitraum von 5 Minuten herausgezogen wurde. Die auf diese Weise hergestellte Platte wurde hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften vermessen. Es wurde gefunden, daß, im Vergleich zur Platte nach dem Stand der Technik, die erfindungsgemäße Platte hinsichtlich Geräusch um etwa 10% und hinsichtlich des S/N-Verhältnisses um etwa 20% verbessert war. Dieses liegt daran, daß die einzelnen Magnetpulverkörner in dem Beschichtungsfilm gleichmäßig und statistisch verteilt waren.

Wird die Oberfläche des Beschichtungsfilms der Platte mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet erkennt man, daß die Packungsdichte des Magnetpulvers erhöht, und daß die Vorsprünge auf der

Oberfläche vermindert sind. Beispiele 2 bis 6

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurden Beschichtungszusammensetzungen hergestellt, indem Mischungen der Zusammensetzungen gemäß Tabelle 1 unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gemahlen wurden, und wobei dann das Mahlgut mit einem Lösungsmittel in Mengen gemäß Tabelle 2 und Zusammensetzungen gemäß Tabelle 3 versetzt wurde. Bei diesen Versuchen wurde die Scherbeanspruchung in der ersten Verfahrensstufe ebenfalls im Bereich von 20 bis 300 kg/cm² gehalten. Unter Verwendung der Beschichtunrszusammensetzungen wurden Magnetplatten in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt Aue Platten besaßen praktisch die gleichen hervorragenden und zuvor beschriebenen Eigenschaften. Ab Füllmaterial wurde Aluminiumoxid zugsetz wodurch die Festigkeit der Beschichtungsfflme erhöht wurde. Die Zahlenangaben in den Tabellen entsprechen Gew.-Teilen.

29 7	32 618	4	S	(i
Tabelle 1		100 15 30 60	10(1 15 20 60	100 15 20 60
	Beispiel Nr.
	2 3
Magnetpulver Aluminiumoxid PVB PVFM PVAC Lösungsmittel	100 100 0,1 15 1,5 - 30 20 60	4	5	6
Tabelle 2		240	290	290
	Beispiel Nr.
	2 3
Lösungsmittel	80 240	4	5	6
Tabelle 3		70 70 500	70 70 450	70 70 30 450
	Beispiel Nr.	Blatt Zeichnungen
	2 3
Epoxyharz Phenolharz Polyurethanharz Lösungsmittel	10 70 10 70 200 500
Hierzu 1

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung für magnetische Filme, die 100 Gew.-Teile eines magnetischen Pulvers, 1,5 bis 30 Gew.-Teile mindestens eines der Polymeren Polyvinylbutyral, Polyvinylformal und/oder Polyvinylacetat, 10 bis 70 Gew.-Teile eines Epoxyharzes, 10 bis 70 Gew.-Teile eines Phenolharzes und ein oder mehrere Lösungsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) in der ersten Verfahrensstufe das magnetische Pulver mit mindestens einem der Polymeren Polyvinylbutyral, Polyvinylformal und/oder Polyvinylacetat und 20 bis 60 Gew.-Teilen eines Lösungsmittels unter einer Scherbeanspruchung von 10 bis 400 kg/cm² mahlt,

b) in der zweiten Verfahrensstufe der gemahlenen Mischung 40 bis 290 Gew.-Teile eines Lösungsmittels zusetzt und die Mischung vermählt, und

c) in einer dritten Verfahrensstufe der gemahlenen Mischung das Epoxyharz, das Phenolharz und 0 bis 450 Gew.-Teile eines Lösungsmitteis zusetzt und erneut vermahlt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherbeanspruchung von 10 bis 400 kg/cm² durch Verwendung einer Knetvorrichtung ausgeübt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Scherbeanspruchung von 20 bis 300 kg/cm² arbeitet

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man 2 bis 30 Gew.-Teile Polyurethan beim Vermählen in der dritten Verfahrensstufe zusätzlich zusetzt

5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man der Mischung in der ersten Verfahrensstufe 0,1 bis 15 Gew.-Teile eines Füllmaterials zusetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß man als Füllmaterial Aluminiumoxid verwendet.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung für magnetische Filme, die 100 Gew.-Teile eines magnetischen Pulvers, 1,5 bis 30 Gew.-Teile mindestens eines der Polymeren Polyvinylbutyral, Polyvinylformal und/oder Polyvinylacetat, 10 bis 70 Gew.-Teile eines Epoxyharzes, 10 bis 70 Gew.-Teile eines Phenolharzes und ein oder mehrere Lösungsmittel enthält.

Magnetplatten oder magnetische Scheiben werden bisher hergestellt indem ein Substrat mit einer Beschichtung beschichtet wird, in der feine Körner einer ferromagnetischen Substanz in Lösung in einem polymeren Bindematerial dispergiert sind, und indem die Beschichtung gehärtet, und bearbeitet wird. Ein derartiges Beschichtungsmaterial ist beispielsweise in der US-PS 3198 657 beschrieben. Im allgemeinen jedoch Flocken die magnetischen Pulverkörner in einem Beschichtungsfilm willkürlich aus und liegen in Flockenform ungleichmäßiger Größe vor, so daß wegen

der elektrischen Defekte und der Oberflächenrauhigkeit Platten hoher Schreibdichte nicht mit zufriedenstellenden Eigenschaften hergestellt werden können.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers der vorstehend beschriebenen Art ist in der DE-AS 19 02 357 beschrieben. Die Aufzeichnungsschicht wird aus einer Dispersion von Magnetteilchen in einem polymeren Bindemittel hergestellt, welches das Reaktionsprodukt aus einem Polyvinylacetalpolymerisat und einem zweiten Polymeren auf Basis von Polyalkylenätherglykol oder einem Polyester, das reaktionsfähige endständige Iminringe aufweist darstellt Durch die Anwendung eines härtbaren polymeren Bindemittels, für das die endständigen, äußerst reaktiven Iminringe wesentlich sind, wird eine fest haftende, harte und elastische Magnetschicht mit hoher Abriebfestigkeit ausgebildet In der DE-OS 2007 732 wird eine Beschichtungsmischung für magnetische Aufzeichnungsträger beschrieben, in der als polymeres Bindemittel ein härtbares Epoxyharz mit reaktiven Oxirangruppen im Gemisch mit einem Fettsäurepolyamid und mit einer Mischung aus einem primären Amin und einem Komplexsalz aus einer Lewis-Säure und einem primären Amin vorliegt

Aus der DE-OS 18 04 393 sind verschiedene Bindemittel für den gleichen Zweck bekannt die unter anderem Polymere des Vinylchlorids, Vmylacetatpolymere, Polyamide, Phenolformaldehyd-Kondensationsprodukte mit Polyepoxyverbindungen sein können.

Durch die vorstehend erläuterte Anwendung von spezifischen härtbaren Bindemitteln soll gemäß dem Stand der Technik die Festigkeit und Abriebbeständigkeit der Magnetschicht verbessert werden. Die Schwierigkeit die magnetischen Pulverkörner in dem polymeren Bindemittel gleichförmig zu dispergieren ohne daß Ausflockung und Agglomeratbildung und demzufolge Ungleichmäßigkeiten der Magnetschicht auftreten, stellt jedoch immer noch ein ungelöstes Problem dar.

Wenn man die einzelnen magnetischen Pulverkörner in dem Plattenbeschichtungsfilm statistisch dispergiert ist es möglich, eine Magnetplatte herzustellen, bei der elektrische Geräte und Defekte vermindert sind, und die hervorragende elektromagnetische und mechanische Eigenschaften aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung der im Oberbegriff genannten Art so weiterzuentwickeln, daß die einzelnen magnetischen Pulverkörner in dem Beschichtungsfilm vollständig und homogen dispergiert sind.

Dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Hilfe eines Verfahrens der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man