DE3130149A1

DE3130149A1 - Magnetisches aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE3130149A1
Application number: DE19813130149
Authority: DE
Inventors: Akihiko Hosaka; Yukihiro Isobe; Kiyotaka Tokyo Okuyama
Original assignee: Tdk Electronics Co Ltd Tokyo; TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1980-08-30
Filing date: 1981-07-30
Publication date: 1982-03-18
Also published as: GB2082596B; US4367264A; JPS5746325A; GB2082596A

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, welches erhalten wird durch Beschichtung eines Substrats mit einer magnetischen Schicht aus einem magnetischen Pulver und einem Bindemittel als Hauptkomponenten.

Es ist bereits bekannt, daß die Art des Bindemittels bei der Beschichtung eines Substrats mit einem magnetischen Pulver zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums in hohem Maße die elektromagnetischen Überführungscharakteristika sowie die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die Beständigkeit bei wiederholtem Lauf und die Haftfestigkeit, beeinflußt. Bisher wurden in der Hauptsache Bindemittel vom Zwei-Komponenten-Typ verwendet, welche zwei Arten der folgenden Harze umfassen: Harze vom Urethan-Typ, vom Vinylchlorid-Vinylacetat-Typ, vom Cellulose-Typ, vom Phenoxy-Typ, vom Epoxy-Typ und vom

Ester-Typ. Es wurden hauptsächlich Kombinationen von Polyurethan und Nitrocellulose verwendet oder Kombinationen von Polyurethan und Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren. Bindemittel vom Zwei-Komponenten-Typ sind jedoch in bezug auf die elektromagnetischen Überführungscharakteristika und in bezug auf die physikalischen Eigenschaften, z.B. die Beständigkeit bei wiederholtem Lauf und die Haftfestigkeit, nicht befriedigend. Auch wenn man das Verhältnis der beiden Komponenten variiert, kommt man nicht zu befriedigenden Ergebnissen, da eine Tendenz zur Verbesserung der elektromagnetischen Überführungscharakteristika inkonsistent ist mit der Tendenz zur Verbesserung der physikalischen Charakteristika, d.h. dieser Tendenz entgegenläuft. Es ist daher bisher schwierig gewesen, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zu erhalten, welches hinsichtlich aller wesentlichen Eigenschaften befriedigend ist.

Es ist daher Aufgäbe der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zu schaffen, welches sowohl befriedigende elektromagnetische Überführungscharakteristika aufweist als auch befriedigende physikalische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Beständigkeit bei wiederholtem Lauf und eine hohe Haftfestigkeit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem Substrat und einer magnetischen Beschichtung aus einem Magnetpulver und einem Bindemittel gelbst, bei dem ein Bindemittel vom Drei-Komponenten-Typ vorliegt, welches im wesentlichen besteht aus 15 bis 45 Gew.% eines Polyesterharzes, 20 bis 50 Gew.% eines Epoxyharzes und 10 bis 40 Gew.$ Nitrocellulose.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, welche die Zusammensetzung des Bindemittels in Dreieckskoordinaten darstellt.

U3

Es wurde festgestellt, daß magnetische Aufzeichnungsmedien mit "befriedigenden elektromagnetischen Überführungscharakteristika sowie befriedigenden physikalischen Eigenschaften erhalten werden können, wenn man ein Bindemittel vom Drei-Komponenten-Eyp verwendet. Dieses Bindemittel umfaßt ein Polyesterharz, ein Epoxyharz und Nitrocellulose. Es zeigt einen synergistischen Effekt. Es hat sich gezeigt, daß befriedigende Ergebnisse erhalten werden können, wenn man den Gehalt an dem Polyesterharz im Bereich von 15 bis 45 Gew.% auswählt, den Gehalt an dem Epoxyharz im Bereich von 20 bis 50 Gew.% und den Gehalt an Nitrocellulose im Bereich von 10 bis 40 Gew.% wählt.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsmedium im einzelnen erläutert werden. Das erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsmedium wird hergestellt durch Beschichten eines Substrats, z.B. eines Polyesterfilms ,mit einer magnetischen Schicht unter Verwendung einer Beschichtungsmasse, die als Hauptkomponenten ein magnetisches Pulver enthält, z.B. γ-Fe^O, oder y-Fe20, mit adsorbiertem Kobalt, sowie ein Bindemittel. Das Bindemittel ist eine Kombination von drei Komponenten, nämlich dem Polyesterharz, dem Epoxyharz und der Nitrocellulose.

Als Polyesterharz kommt ein handelsübliches Polyesterharz in Frage, z.B. Nippolan 1004 und 2006 (Nippon Polyurethane Co.); Desmophen 800 und 1100 (Bayer AG); Bairon 53S (Toyo Boseki Co.); vorzugsweise verwendet man für das Bindemittel gesättigte oder ungesättigte, lineare Polyester. Diese sind in Encyclopedia of Polymer Science and Technology beschrieben.

ι -J kJ 14 J

-ys-

Die Eigenschaften typischer Polyesterharze sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.

	OH-Zahl	205-221	Tabelle	Bairon 300 (interplastifiziert)	0,53	100	Viskosität (cP/75°C)
Polyester	280-300	150-170		0,68	74-76	2200-3800
Desmophen 800	Desmophen 8OO-75E 207-228	57-64	Säurezahl Fest stoffe (%)	100	H ~ P (Gardner)
	Desmophen 1100	37-45	<4	74-76	550-750
Desmophen 1100- 75E	375-425	<3	100	D ~ H (Gardner)
Desmophen 2200	158-176	<4	100	925-1075
Nippolan 1004	<3	100	600-900
Nlppolan 2006	<2	100	7000-17000
Nippolan 3023	< 2	Molekular gewicht	350-550
Polyesterharz	<10	15000- 20000	Schmelz punkt (⁰C)
Bairon 200	< 4	15000- 20000	180-200
Intrinsik- Viskosität		140-160

Als Epoxyharze kommen handelsübliche Epoxyharze in Frage, wie Epicoat 1001, 1004 und 1009 (Shell Chem.Co.Ltd.). Es handelt sich dabei um Kondensationsprodukte, welche erhalten werden durch Kondensation einer Epoxyverbindung mit einer Verbindung, welche reaktiven Wasserstoff aufweist. Harze dieses Typs sind¹ in Encyclopedia of Polymer Science and Technology beschrieben. Typische Epoxyharze sind Epoxyharze vom Bisphenol-Typ, wie Methylepichlorhydrin + Bisphenol A; Epoxyharze vom Äther-Ester-Typ, wie Epichlorhydrin + Bisphenol A + Dicarbonsäure; Epoxyharze vom Ester-Typ, wie Methylepichlorhydrin + Polycarbonsäure; Epoxyharze vom Novolak-Typ, wie Methylepichlorhydrin + Novolak; Epoxyharze vom nicht-entflammbaren Typ, wie Methylepichlorhydrin + bromiertes Bisphenol A.

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-χ-ί-

Es kommen ferner handelsübliche Nitrocellulose in Frage, wie H-1/2 (Asahi Easel Co.) und H-1/2 (Daicel Co.). Nitrocellulose wurde bereits häufig verwendet, und zwar im Hinblick auf die ausgezeichnete Benetzbarkeit des magnetischen Pulvers mit dem Bindemittel sowie im Hinblick auf die ausgezeichneten Eigenschaften bei der Herstellung der magnetischen Pulvermasse. Andererseits hat Nitrocellulose jedoch den Nachteil einer leichten Entzündung. Sie enthält daher gewöhnlich Isopropylalkohol (IPA) oder Dibutylphthalat (DBP). Wenn nun jedoch Isopropylalkohol der Beschichtungsmasse einverleibt wird, so kommt es zu einer Reaktion desselben mit den Isocyanatgruppen eines Polyisocyanats für die Vernetzung der Nitrocellulose, so daß die Vernetzungseigenschaften unziireichend sind. Es ist unter diesen Umständen erforderlich, eine überschüssige Menge der Urethanverbindung einzuverleiben. Wenn die Nitrocellulose Dibutylphthalat enthält, so wird die Weichstellung erhöht. Aus diesen Gründen, ist es bevorzugt, Nitrocellulose vom Chip-Typ zu verwenden, welche erhalten wird, wenn man den Isopropylalkohol der Nitrocellulose durch ein Copolymeres vom Vinylchlorid-Vinylacetat*·Typ ersetzt. Man kann z.B. den Isopropylalkohol in der Nitrocellulose des Typs H-1/2 (Asahi Kasei Co.) durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres ersetzen. Das Copolymere vom Vinylchlorid-Vinylacetat-Typ kann erhalten werden durch Copolymerisation von Vinylchlorid und Vinylacetat und, falls erforderlich, einer geringen Menge eines Comonomeren, wobei, falls erforderlich, eine partielle Hydrolyse der Vinylacetat-Komponente zu einer Vinylalkohol-Komponente vorgenommen werden kann.

Erfindungsgemäß werden die drei Komponenten in speziellen Mengenverhältnxssen kombiniert. Diese sind in dem Dreieckskoordinaten-Diagramm der Fig. 1 dargestellt, welche sich auf die drei Komponenten bezieht. Der erfindungsge-

-y.

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mäße Bereich ist dabei schraffiert dargestellt. Es handelt sich dabei um den Bereich von 15 bis 45 Gew.% des Polyesterharzes, 20 bis 50 Gew.?6 des Epoxyharzes und 10 bis 40 Gew.% der Nitrocellulose.

Wenn der Gehalt an dem Polyesterharz unter 15 Gew.% liegt, so ist die Beständigkeit bei wiederholtem Lauf (z.B. beim Standbildbetrieb eines Videobandes) nicht befriedigend. Wenn der Gehalt an dem Polyesterharz oberhalb 45 Gew.% liegt, so ist die Haftfestigkeit verbessert, es kommt jedoch zu Klebrigkeitserscheinungen in der Wärmehärtungsstufe, und die Dispergierbarkeit der Magnetpulvermasse ist unbefriedigend. Hierdurch wird eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften der magnetischen Beschichtung unmöglich gemacht, und man erhält unbefriedigende elektromagnetische Überführungseigenschaften.

Wenn der Gehalt an dem Epoxyharz unterhalb 20 Gew.% liegt, so sind die Oberflächeneigenschaften der magnetischen Beschichtung sowie die Haftfestigkeit derselben unzureichend. Bei einem Gehalt von mehr als 50 Gew.% ist die Reibung zu hoch und die Beständigkeit bei wiederholter Laufbeanspruchung (Stehbildbetrieb) ist insbesondere bei höherer Temperatur unbefriedigend.

Wenn der Gehalt an Nitrocellulose unterhalb 10 Gew.% liegt, so ist die Haftfestigkeit verbessert, jedoch ist die Dispergierbarkeit des Magnetpulvers unzureichend, und die Oberflächeneigenschaften der magnetischen Beschichtung können nicht verbessert werden. Ferner sind die Charakteristika der elektromagnetischen Überführung oder Wandlung unbefriedigend. Bei einem Gehalt von mehr als 40 Gew.% ist die Haftfestigkeit unbefriedigend, und es kommt zu Kräuselbildungen. Dies beruht auf einer großen Differenz der Kontraktionskoeffizienten des Substrats in der magnet!-

O i ^J V.

sehen Beschichtung. Aus diesem Grunde ist das Produkt praktisch kaum verwendbar, obgleich die Beständigkeit unter den Bedingungen wiederholter Laufbeanspruchung (Stehbildbetrieb) günstig ist.

Die Magnetpulvermasse wird erhalten unter Einsatz der Harze als Bindemittel, eines Lösungsmittels, eines Dispergiermittels zur Dispersion des magnetischen Pulvers, eines Gleitmittels und anderer Additive. Ferner wird ein Vernetzungsmittel, z. B-." ein Polyisocyanat, unter Rühren zugesetzt. Das Substrat wird mit der Magnetpulvermasse beschichtet. Als Substrat verwendet man z.B. eine Polyesterfolie. Die magnetische Beschichtung hat eine Dicke von beispielsweise etwa 6/um. Wenn der Gehalt an dem Vernetzungsmittel unterhalb 5 Gew.56 liegt, so ist der Vernetzungseffekt unzureichend. Bei einem Gehalt oberhalb 20 Gew.% ist die Haftfestigkeit auf der Basisfolie unbefriedigend und die magnetische Beschichtung ist brüchig. Daher sollte der Gehalt an dem Vernetzungsmittel vorzugsweise im Bereich von 5 t>is 20 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge der Harzkomponenten, liegen.

Das erhaltene, magnetische Aufzeichnungsmedium hat ausgezeichnete Charakteristika der elektromagnetischen Überführung oder Wandlung sowie ausgezeichnete physikalische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Haftfestigkeit sowie eine hohe Festigkeit oder Beständigkeit unter den Bedingungen wiederholter Laufbeanspruchung. Die eingesetzten magnetischen Pulver, Lösungsmittel und zusätzlichen Additive für die Herstellung der magnetischen Beschichtung sowie die Beschichtungsbedxngungen sind hinlänglich bekannt und sollen hier nicht wiederholt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.

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1 Gw.lelie

Y-F^e2°3 ^mi'^t adsorbiertem Co 400

Dispersionsmittel (Lecithin) 8

Polyesterharz (Nippolan 1004, hergestellt

von Nippon Polyurethane Co.) 30

Epoxyharz (Epicoat 1007, hergestellt von

Shell Chemical Co.) 40

Nitrocellulose (H-1/2 see, hergestellt

von Asahi Kasei Co.) 30

Gleitmittel 5

Methyläthylketon 400

Methylisobutylketon 200

Cyclohexanon 150

Die Komponenten werden sorgfältig vermischt, wobei man ein Dispergiergerät für Lacke verwendet. Sodann wird Polyisocyanat (Colonate L, hergestellt von Nippon Polyurethane Co.) in einer Menge von 12 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge der Harze, einverleibt, und die Mischung wird so lange gerührt, bis man eine gleichförmige Magnetpulvermasse erhält. Mit dieser Masse wird sodann eine PoIyäthylenterephthalat-Folie mit einer Dicke von 15/um beschichtet, wobei die Beschichtung eine Dicke von 6/um aufweist. Die Oberfläche der Beschichtung wird einer Superkalanderbehandlung unterzogen und durch Erhitzen während 40 h auf etwa 60⁰C gehärtet. Sodann wird das Produkt in Streifen mit einer Breite von 12,7 mm geschnitten, welche als magnetische Aufzeichnungsbänder verwendet werden (Probe 1).

Beispiel 2

Man arbeitet nach dem Verfahren des Beispiels 1, wobei man jedoch die Mengenverhältnisse des Polyesterharzes, des Epoxyharzes und der Nitrocellulose variiert, und zwar

innerhalb des in der Figur schraffierten Bereichs* Dabei erhält man magnetische Videobänder (Proben 2 bis 4).

B e i. S ρ i e 1 5

Man arbeitet nach dem Verfahren des Beispiels 1, wobei man jedoch ein Nitrocelluloseharz einsetzt* welches erhalten wurde durch Austausch des Isopropylalkohols in der Nitrocellulose H-1/2 durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolyraeres. Dabei erhält man ebenfalls ein magnetisches Aufzeichnungsmedium (Probe 5).

Die Proben 1 bis 5 werden getestet, und zwar im Hinblick auf die jeweilige Haftfestigkeit, die Beständigkeit unter den Bedingungen wiederholter Laufbeanspruchung (Standbildbetrieb) , die Charakter!stika der elektromagnetischen Überführung oder Wandlung und den Oberflächenglanz. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Zum Vergleich werden Drei-Komponenten-Bindemittel mit einer Zusammensetzung außerhalb des schraffierten Bereichs verwendet. Die dabei erhaltenen magnetischen Aufzeichnungsbänder werden mit "Vergleichsprobe B bis E" bezeichnet. Zum Teil handelt es sich dabei um Zwei-Komponenten-Bindemittel.

Tabelle

Probe	1	2	3	4	5 ■ .'	A	B , ,	C	D	E	t	* j	i 3 > Ϊ
Bindemittel											-1,2 '	* ψ ι t * * ♦
Polyesterharz	30	40	25	40	30	45	65	35	70	25		τ Ψ Sr * »
Epoxyharz	40	30	40	40	40	50	35	65	-	-		0
Nitrocellulose	30	30	35	20	30	5	-	-	30	75
Eigenschaften
Haftfestigkeit (g)	65	60	55	70	75	110	130	80	50	15
Beständigkeit unter wiederholten Laufbe dingungen (Zeit)	■ 750	850	1050	900	1350	300	200	250	400	800
elektromagnetische Übe rführung s charak- teristika 5 kHz (dB)	0	+0,5	+0,1	0	+0,2	+0,3	-1 ,0	-0,5	0
Glanzgrad (dB)	0	+0,1	-0,2	+0,2	+0,4	+0,5	-1,0	-0,8	+0,1

Die Haftfestigkeit wird als Ablösefestigkeit zwischen der magnetischen Beschichtung und der Basisfolie gemessen, wobei die Ablösung iri der 180°-Richtung erfolgt. Die Ablösefestigkeit wird in Einheiten von g pro 1/8 Zoll Breite angegeben. Die elektromagnetischen Überführungscharakteristika sind als Relativwerte angegeben, und zwar bezogen auf das magnetische Aufzeichnungsband des Beispiels 1 (Probe 1), dessen elektromagnetische Überführungscharakteristika mit 0 dB angenommen werden. Der Glanzgrad (gemessen mit einem Glanzmeßgerät GM-3D der Murakami Shikisai Co.) ist ebenfalls ein Relativwert, bezogen auf die Probe 1 mit dem Wert O dB.

Man erkennt aus der Tabelle, daß die erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmedien (Proben 1 bis 5)» welche unter Einsatz der Drei-Komponenten-Bindemittel in den erfindungsgemäßen Bereichen (schraffierter Bereich der Figur) erhalten wurden, eine ausgezeichnete Haftfestigkeit aufweisen sowie eine ausgezeichnete Beständigkeit unter den Bedingungen wiederholter Laufbeanspruchung, ausgezeichnete elektromagnetische Überführungscharakteristika und einen ausgezeichneten Glanzgrad zeigen. Das Produkt, welches erhalten wird unter Einsatz einer Nitrocellulose, bei der der Isopropylalkohol durch das Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere ersetzt wurde, hat besonders überlegene Eigenschaften.

Die erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmedien haben überlegene Charakteristika, welche unter sich ausgewogen sind.

Claims

Patentansprüche

Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem Substrat und einer magnetischen Beschichtung, welche ein magnetisches Pulver und ein Bindemittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel der magnetischen Beschichtung im wesentlichen aus 15 "bis 45 Gew.% eines Polyesterharzes, 20 bis 50 Gew.% eines Epoxyharzes und 10 bis 40 Gew.% Nitrocellulose besteht.
2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 ,· dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Beschichtung 5 bis 20 Gew.% einer Vernetzungskomponente enthält, bezogen auf die Gesamtmenge der polymeren Bindemittelkomponenten.
3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel ein Polyisocyanat ist.
4. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Aufzeichnungsmedium ein Magnetband oder eine Magnetfolie ist.

5· Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Nitrocellulose, welche erhalten wurde durch Austausch des Isopropylalkohols in einer Nitrocellulosemasse durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeres.