DE3018834A1

DE3018834A1 - Magnetischer aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE3018834A1
Application number: DE19803018834
Authority: DE
Inventors: Akihiko Hosaka; Kiyotaka Okuyama
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1980-05-16
Publication date: 1980-11-20
Also published as: NL8002871A; JPS55153131A; GB2051099A

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufzeichnungsträger mit einem Schichtträger und einem darauf befindlichen Überzug aus einem magnetischem Beschichtungswerkstoff.

Die derzeit üblichen magnetischen Aufzeichnungsträger
bestehen aus einer Unterlage oder einem Schichtträger,
beispielsweise aus einem Acetat-, Polyvinylchlorid- oder Polyesterfilm oder dergleichen, die bzw. der mit einem
magnetischen Beschichtungswerkstoff in Form eines Gemischs aus einem Magnetpulver und einem Harzbindemittel
überzogen ist. Im Zuge der sich ausweitenden Anwendungen für solche Aufzeichnungsträger besteht ein Bedürfnis hinsichtlich weiterer Verbesserungen der Betriebseigenschaf-

03ÖCU7/Q941

ten des Aufzeichnungsträgers. Im Hinblick darauf wurden Verbesserungen unterschiedlicher Art vorgesehen; insbesondere wurden zahlreiche unterschiedliche Harzbindemittel zur Verwendung bei dem magnetischen Beschichtungswerkstoff vorgeschlagen.

Die bisher benutzten Bindemittel bestanden meist aus Zweikomponenten-Kombinationen aus Vinylchlorid-Vinylacetat-, Acrylnitril-, Cellulose-, Urethan-, Ester-, Äthylen- und Epoxidharzen. Am häufigsten wurde die Zweistoffkombination aus einem Polyurethanharz mit einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerharz oder Nitrocellulose eingesetzt. Allen diesen Zweikomponenten-Bindemitteln ist jedoch der Nachteil gemeinsam, daß bezüglich der Wahl des Mischungsverhältnisses der beiden Komponenten die elektromagnetischen Wandlereigenschaften und physikalische Eigenschaften, wie DauerlaufStabilität, Bindefestigkeit und dergleichen, des Aufzeichnungsträgers antagonistisch zueinander sind. Infolgedessen ist es extrem schwierig, daß der resultierende Aufzeichnungsträger beiden Erfordernissen gerecht wird. Die Erzielung voll zufriedenstellender Eigenschaften kann nicht erwartet werden.

0300A7/0941

— ο —

Als Bindemittelharz vorgeschlagene Nitrocellulose wurde in großem Umfang verwendet, weil sie dem Magnetpulver eine gute Benetzbarkeit verleiht und weil der erhaltene Überzug weitgehend eben ist. Die leichte Entflammbarkeit eines solchen Bindemittels bedingt jedoch eine stets vorsichtige Handhabung, um gegenüber Feuer- und Explosionsgefahr geschützt zu sein. Aus Sicherheitsgründen werden dem Hersteller entsprechende Auflagen gemacht. Aus diesen Gründen ist die derzeit benutzte Nitrocellulose mit Isopropylalkohol in einer Menge von 30 bis 35 Gew.% der Nitrocellulose oder etwa 18 % Piastiziermittel, wie Dibutylphthalat oder Dioctylphthalat und dergleichen, imprägniert. Wenn andererseits Nitrocellulose mit einer Polyurethanverbindung oder dergleichen kombiniert wird, erfahren nichtnitrierte Hydroxylgruppen in der Cellulosekette eine Vernetzung mit Isocyanatradikalen in der Urethanverbindung. Bei der Anwendung von Nitrocellulose als Harzbindemittel für magnetischen Beschichtungswerkstoff erweisen sich die auf eine solche Vernetzung zurückgehende mechanische Festigkeit und die gute Affinität von Nitrocellulose gegenüber dem magnetischen Beschichtungswerkstoff als sehr nützlich hinsichtlich der Verbesserung der elektromagnetischen Wandlereigenschaften und der physikalischen Eigenschaften, die von dem Magnetband gefordert werden. Bevor aber die Reaktion mit dem Isocyanat-

030ÖÄ7/0941

radikal der Urethanverbindung ausgenutzt wird, reagiert die Hydroxylgruppe des Isopropylalkohols, mit dem die Nitrocellulose imprägniert ist, zunächst mit dem Isocyanatradikal der Urethanverbindung, die zwecks Herbeiführung der Vernetzung mit der Nitrocellulose zugesetzt wird. Dadurch wird der Grad der Vernetzung vermindert. Um den Vernetzungsgrad zu erhöhen, muß die Urethanverbindung in einem größeren Anteil vorgesehen werden. Im Falle der mit Piastiziermittel imprägnierten Nitrocellulose erfährt die durch Vernetzung erzielte mechanische Festigkeit durch das Piastiziermittel eine Verminderung; es wird ein überzug von geringer Festigkeit ausgebildet. In jedem Fall werden die Verbesserungen bezüglich der DauerlaufStabilität, der Quietschgeräuschunterdrückung, der Bindefestigkeit usw. des magnetischen Aufzeichnungsträgers beeinträchtigt. Aus diesen Gründen war es bislang unmöglich, beide Erfordernisse zu erfüllen, d.h. für günstige elektromagnetische Umwandlungskennwerte und für hervorragende physikalische Eigenschaften, zu sorgen.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Aufzeichnungsträger zu schaffen, der sowohl hinsichtlich der elektromagnetischen Umwandlungskennwerte als auch der physikalischen Eigenschaften, wie insbesondere der DauerlaufStabilität, der Quietschgeräusch-

030047/0941

unterdrückung und der Bindefestigkeit, verbessert ist, ohne daß dadurch die Oberflächenglätte nachteilig beeinflußt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Harzbindemittel in dem magnetischen Beschichtungswerkstoff bei der Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern eine Kombination von drei in gewissen Anteilen vorhandenen Komponenten benutzt wird, und zwar einem Polyurethanharz, einem Phenoxyharz und einer Nitrocellulose, deren Gehalt an Isopropylalkohol oder Plastiziermittel durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer ersetzt ist. Insbesondere besteht das Bindemittel des magnetischen Beschichtungswerkstoffes aus einem Dreikomponentensystem aus 35 bis 70 Gew.% Polyurethanharz, 10 bis 40 Gew.% Phenoxyharz und 10 bis 40 Gew.% Nitrocellulose mit durch Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer ersetztem Isopropylalkohol oder Piastiziermittel. Es zeigte sich, daß auf diese Weise ein magnetischer Aufzeichnungsträger erhalten wird, der sich durch hervorragende Werte hinsichtlich der elektromagnetischen Wandlereigenschaften, der DauerlaufStabilität, der Quietschgeräuschunterdrückung, der Bindefestigkeit, des Glanzes usw. auszeichnet, d.h. der Kenngrößen, die für einen magnetischen Aufzeichnungsträger durchweg von hoher Wichtig-

030047/0941

301883A

keit sind. Der magnetische Aufzeichnungsträger nach der Erfindung ist damit konventionellen magnetischen Aufzeichnungsträgern überlegen, bei denen Zweikomponentenoder Dreikomponentenbindemittel mit einer Nitrocellulose vorgesehen sind, die Isopropylalkohol oder ein Plastiziermittel enthält.

Das Bindemittel des magnetischen Beschichtungswerkstoffes umfaßt also vorliegend drei Komponenten, und zwar ein Polyurethanharz, ein Phenoxyharz und ein substituiertes Nitrocelluloseharz. Polyurethanharze sind für gewöhnlich Reaktionsprodukte von Diisocyanaten mit Glykolen oder ähnlichen Verbindungen, die Hydroxylgruppen enthalten. Zahlreiche kommerziell verfügbare Polyurethanharze können vorliegend verwendet werden. Zu typischen, auf dem Markt verfügbaren Polyurethanharzen gehören die Harze "Nippollan 3022", "Nippollan 5032" und "Nippollan 5033" der Nippon Polyurethane Industry Co. sowie die Harze "Estane 5702" und "Estane 5703" der B.F. Goodrich Chemical Co. Ein Beispiel für ein brauchbares handelsübliches Phenoxyharz ist "RKHH" (Warenzeichen) der Union Carbide Corporation. Bei der Nitrocellulose kann es sich um "H-l/2" (Warenzeichen) der Asahi Chemical Industry oder "RS-20" (Warenzeichen) der Daicel handeln, vorausgesetzt, daß dabei 30 % Isopropylalkohol durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer, z.B. "VAGH" der Union Carbide Corporation oder dergleichen,

030047/0941

- ίο -

ersetzt sind.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung stellt die Anwendung einer Kombination dieser drei Harzkomponenten in speziellen Anteilen ein wesentliches Merkmal dar.

Die beiliegende Zeichnung zeigt ein Zusammensetzungsdiagramm der drei Harzkomponenten, die vorliegend als Harzbindemittel eingesetzt werden. Die Anteile oder Prozentsätze der Komponenten fallen erfindungsgemäß in den schraffierten Bereich des Diagramms. Insbesondere soll das Polyurethanharz in einem Anteil von 35 bis 70 Gew.%, das Phenoxyharz in einem Anteil vor. 10 bis 40 Gew.% und das substituierte Nitrocelluloseharz in einem Anteil von 10 bis 40 Gew.% vorhanden sein. Liegt der Anteil einer der drei Komponenten außerhalb des genannten Bereichs, wird eine der wesentlichen Kenngrößen des resultierenden magnetischen Aufzeichnungsträgers nachteilig beeinflußt, wodurch beim praktischen Einsatz in der Regel Probleme auftreten. Wenn beispielsweise der Anteil des Polyurethanharzes kleiner als 35 Gew.% ist, verschlechtern sich die Oberflächengüte und die Bindefestigkeit des erhaltenen Überzugs. Überschreitet dieser Anteil 70 Gew.%, wird zwar die Bindefestigkeit größer; es steigt aber auch die Reibung an, was eine verminderte DauerlaufStabilität, Quietsch-

030047/0941

geräusche oder Festsetzen der Überzugsschichten zur Folge hat. Wenn das Phenoxyharz in einer Menge von weniger als 10 % des gesamten Bindemittelgewichts vorliegt, ist die DauerlaufStabilität des erhaltenen Bandes unbefriedigend. Bei einem Anteil von mehr als 40 Gew.% wird der Beschichtungswerkstoff weniger dispersionsfähig; es kommt zu einer Beeinträchtigung der Oberflächengüte des Überzugs und zu einer Verschlechterung der elektromagnetischen Umwandlungskennwerte. Außerdem werden mit Hilfe der Fertigbearbeitung durch Superkalandern keine befriedigenden Ergebnisse mehr erzielt. Wenn des weiteren der Anteil der substituierten Nitrocellulose unter 10 % liegt, nehmen die Dauerlaufstabilität und die Dispersionsfähigkeit des Überzuges ab. Eine verminderte Beschichtungsoberflächengüte und schlechtere elektromagnetische Wandlerkennwerte sind die Folge. Liegt andererseits der Anteil über 40 Gew.fc, werden zwar die Dispersionsfähigkeit und die Oberflächengüte verbessert; die Bindefestigkeit fällt aber stark ab.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein magnetischer Aufzeichnungsträger geschaffen, der die gewünschten Eigenschaften besitzt, indem die drei Komponenten in den oben erläuterten Anteilen kombiniert werden, um auf diese Weise einen magnetischen Beschichtungswerkstoff zu erhalten, der es dem Bindemittel gestattet, seine gewünschten Eigen-

030047/0941

schäften voll zu entfalten. Dieser Beschichtungswerkstoff wird dann auf den Schichtträger aufgebracht. Der unter Verwendung des Dreikomponenten-Harzbindemittels auf diese Weise gefertigte magnetische Aufzeichnungsträger, beispielsweise in Form eines magnetischen Aufzeichnungsbandes, ist bekannten Ausfuhrungsformen sowohl hinsichtlich der elektromagnetischen Umwandlungskennwerte als auch anderer physikalischer Eigenschaften überlegen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

BEISPIEL

Y-Fe₂O₃ (mit Kobalt dotiert) Dispersionsmittel Polyurethanharz ("Nippollan 5033" der Nippon Polyurethane Ind.) Phenoxyharz ("RKHH"

der Union Carbide Corporation)

Nitrocellulose (Chips "H-l/2" der Asahi Chemical Ind.Co. mit 30 % Isopropylalkohol substituiert durch 30 % "VAGH" der Union Carbide Corporation) Schmiermittel
Methyläthylketon

Gewichtsteile 6 Gewichtsteile

60 Gewichtsteile

25 Gewichtsteile 15 Gewichtsteile

6 Gewichtsteile Gewichtsteile

030047/0941

Methylisobutylketon 250 Gewichtsteile

Cyclohexan 200 Gewichtsteile

Die Komponenten wurden in den vorstehend genannten Anteilen in eine Pigmentdispersionsmaschine eingebracht
und innig gemischt und dispergiert. Unter Zugabe von
12 Gewichtsteilen eines Härters in Form eines Polyisocyanate ("Desmodur L" der Sumitomo Bayer Urethane Co.) wurde die gesamte Masse unter Rühren gemischt, um eine homogene Beschichtungslösung zu erhalten. Die so zubereitete Lösung wurde auf einen 12 pm dicken Polyesterträgerfilm aufgebracht, wobei eine 5 um dicke Beschichtung ausgebildet wurde. Nach einer Oberflächenbehandlung durch Superkalandern wurde der Überzug ausgehärtet, indem er 48 h lang auf 00⁰C erhitzt wurde. Der beschichtete Film wurde dann in Stücke von 3,81 mm breitem Magnetband geschlitzt.

Das so erhaltene Tonband wurde auf seine verschiedenen Eigenschaften getestet, u.a. auf die Bindefestigkeit,
die DauerlaufStabilität, die Quietschgeräuschunterdrükkung, den Oberflächenglanz und die elektromagnetischen Wandlerkenngrößen. Die Ergebnisse bzw. die gemessenen
numerischen Werte sind in der untenstehenden Tabelle 1 in der Zeile "D" zusammengestellt.

030047/0941

Verschiedene magnetische Bänder wurden auf die gleiche Weise unter Anwendung der gleichen substituierten Nitrocellulose hergestellt; dabei wurde lediglich die Bindemittelzusammensetzung modifiziert. Ähnliche Tests wurden mit den Versuchsproben durchgeführt. Die Meßwerte finden sich in den Zeilen "A" bis "C" und "F" bis "H".

Die Ergebnisse die mit den Bändern erzielt wurden, bei denen Bindemittelzusammensetzunqen vorgesehen waren, die entweder mit Isopropylalkohol oder mit Dibutylphthalat imprägnierte Nitrocellulose enthielten, sind in den Zeilen "I" und "J" wiedergegeben.

Unter dem Begriff "Bindefestigkeit" wird in Verbindung mit der Tabelle 1 die Kraft verstanden, die erforderlich ist, um den magnetischen Überzug und den Filmträger um 180 voneinander abzulösen, und zwar ausgedrückt in Gramm pro 3,81 mm Breite des Versuchsbands. Unter "Quietschen" ist gemeint, ob während des wiederholten Durchlaufs des Versuchsbandes von Spulenkörper zu Spulenkörper ein anomales Geräusch erzeugt wird oder nicht. Die "elektromagnetische Wandlerkenngröße" und der "Glanz" (gemessen durch einen Glanzmesser "Modell GH-5" der Murakami Colors) sind als Relativwerte, bezogen auf die Werte der Versuchsprobe "D", angegeben, die beide zu Null Dezibel angesetzt sind.

030047/0941

Tabelle 1

ο» ο ο

ο co

	Bindemittelzusammen setzung	30	Nitrocellu lose	Binde festig keit (g)	Eigenschaften	Quietschen (ja oder nein)	elektro- magn. Wandler kenngröße 10 fvHz(dB)	Glanz (dB)
Versuchs probe	Polyurethan Phenoxy	15	5	75	Dauerlauf stabilität (Anzahl d. Durchläufe)	Ja	-0,5	-0,2
A	65	20	15	60*	450	Nein	+0,1	0
B	70	25	40	50	1000	Nein	+0,3	+0,2
C	40	35	15	65	1150	Nein	0	0
D	60	65	-	110	1100	Ja	-1,0	-0,5
E	65	-	-	90	250	Ja	-2,5	-2,0
F	35	—	30	55	350	Ja	-1,0	-0,02
G	70	25	60	20	500	Nein	0	+0,1
H	40	25	15	35	550	Nein	-0,3	-0,2
I	60	15	45	600	Ja	+0,2	+0,1
J	60		550

<r

O λ

OO CO CO 4>

-H-

Wie aus der Tabelle 1 zu entnehmen ist, sind die Magnetbänder der Versuchsproben ¹¹B¹¹, "C" und ¹¹D", die den erfindungsgemäßen Bedingungen entsprechen, zufriedenstellend hinsichtlich Eigenschaften, wie DauerlaufStabilität, Quietschgeräuschunterdrückung, Bindefestigkeit, Glanz und elektromagnetische Wandlerkenngröße. Allgemein können sie als hervorragende Magnetbänder angesprochen werden. Im Gegensatz dazu weisen die Versuchsproben "A" und "E" bis "J" den einen oder anderen Mangel auf; sie bieten Probleme, die vor einem praktischen Einsatz gelöst werden müssen, obwohl sie in der einen oder der anderen Hinsicht exzellent sind.

Die Menge des dem magnetischen Beschichtungswerkstoff zuzusetzenden Härters liegt vorzugsweise zwischen 5 und 20 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels. Bei weniger als 5 Gewichtsteilen Härter ist nahezu kein Vernetzungseffekt zu erwarten. Wenn umgekehrt die Härtermenge über 20 Gewichtsteilen liegt, nimmt die Bindefestigkeit des Überzugs mit Bezug auf den Schichtträger ab.

Allgemein ist festzustellen, daß der erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsträger hinsichtlich seiner Eigenschaften und Kennwerte konventionellen Aufzeichnungsträgern mit üblichen Bindemittelsystemen überlegen ist.

030047/0941

Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHAKD SCHWAN

ELFENSTRASSE 32 . D-8000 MÜNCHEN 83

DE-20

Ansprüche

(]) Magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Schichtträger und einem darauf befindlichen Überzug aus
einem magnetischen Beschichtungswerkstoff, dadurch
gekennzeichnet, daß als Bindemittel in dem magnetischen Beschichtungswerkstoff ein Dreikomponentensystem aus 35 bis 70 Gew.% Polyurethanharz, 10 bis
40 Gew-% Phenoxyharz und 10 bis 40 Gew.% Nitrocellulose vorgesehen ist, wobei ein Schutzmittelbestandteil der Nitrocellulose durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer ersetzt ist.
2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß ein 30 % Isopropylalkohol-Schutzmittelbestandteil der Nitrocellulose durch einen 30 % Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeranteil ersetzt ist.

030047/0941

FERNSPRECHER: 089/6012039 · TELEX: 522589 e!p» i ■ KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN

ORIGINAL INSPECTS
3. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Nitrocellulose an Plastiziermittel durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer ersetzt ist.
4. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Dreikomponentensystem aus 40 Gew.% Polyurethanharz, 20 Gew.% Phenoxyharz und 40 Gew.% substituierte Nitrocellulose vorgesehen ist.
5. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Dreikomponentensystem aus 60 Gew.% Polyurethanharz, 25 Gew.% Phenoxyharz und 15 Gew.% substituierte Nitrocellulose vorgesehen ist.
6. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Dreikomponentensystem aus 70 Gew.% Polyurethanharz, 15 Gev.% Phenoxyharz und 15 Gew.% substituierte Nitrocellulose vorgesehen ist.
7. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

Ö30047/0941

der magnetische Aufzeichnungsträger als Tonband ausgebildet ist.

Magnetischer Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Beschichtungswerkstoff zusätzlich einen Härter in einer Menge von 5 bis 20 Gewichtsteilen bezogen auf das Bindemittelgewicht enthält.

G30047/09U