DE3433849C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetaufzeichnungsmedium, umfassend einen nicht-magnetischen Träger und eine auf wenigstens einer Seite dieses Trägers ausgebildete Magnetschicht, wobei die Magnetschicht aus einer magnetischen Zusammensetzung hergestellt ist, welche in einem Bindemittel dispergierte Magnetteilchen umfaßt. Ein solches Magnetaufzeichnungsmedium ist z. B. aus der DE-OS 32 14 608 bekannt. Bei diesem Medium wird der Magnetschicht als Schmiermittel eine Mischung aus Ethylentrifluoridchlorid-Polymer mit niedrigem Polymerisationsgrad und aus einem Fettsäureester zugesetzt.

Die in letzter Zeit aufgetretene Tendenz zu einer Aufzeichnung mit hoher Dichte bei Magnet-Aufzeichnungs- und -Wiedergabesystemen haben hinsichtlich des Mechanismus der Magnet-Aufzeichnungs- und -Wiedergabeapparate Komplikationen mit sich gebracht. Magnetaufzeichnungsmedien zur Verwendung bei solchen Magnet-Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtungen müssen sehr viel bessere Laufeigenschaften bzw. Gleiteigenschaften, insbesondere gegenüber Wandlern oder Magnetköpfen und hiermit verbundenen Teilen, und außerdem eine hohe Lebensdauer aufweisen. Um gute Laufeigenschafen sicherzustellen, sollten die Magnetaufzeichnungsmedien einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf ihrer Oberfläche aufweisen. In gleicher Weise wird eine hohe Lebensdauer der Medien sichergestellt, wenn sie eine geringe Abnutzungsrate und einen geringen Reibungskoeffizienten auf ihren Oberflächen aufweisen und eine gute Lagerzeitstabilität besitzen.

Es sind jedoch niemals Magnetaufzeichnungsmedien bekanntgeworden, welche die Erfordernisse sowohl hinsichtlich der Anforderungen an die Laufeigenschaften und die Lebensdauer aufweisen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Magnetaufzeichnungsmedien der eingangs genannten Art zur Aufzeichnung mit hoher Dichte, die sowohl gute Laufeigenschaften als auch eine gute Lebensdauer aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 angegebene Magnetaufzeichnungsmedium gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.

Der hier verwendete Ausdruck "Magnetaufzeichnungsmedien" soll alle auf dem Fachgebiet bekannten magnetischen Medien umfassen, einschließlich Magnetbänder, Magnetscheiben, Magnetkarten und dergl. Insbesondere umfaßt der Ausdruck Magnetscheiben, die auf beiden Seiten eine Magnetschicht aufweisen, und Magnetbänder, die auf einer Seite eine Magnetschicht aufweisen.

Die Magnetteilchen können beliebige der üblicherweise für diese Zwecke verwendeten Typen sein, einschließlich Teilchen von ferromagnetischen Eisenoxidmaterialien, wie Gamma-Fe₂O₃ und Fe₃O₄, mit oder ohne zusätzliche Metalle, wie Co, ferromagnetische Metalle, wie Fe, Co, Ni und dergl. sowie deren Legierungen, wie Fe-Co, Fe-Ni, Co-Ni, Fe-Co-Ni. Zusätzlich können auch andere ferromagnetische Materialien, wie CrO₂, mit oder ohne andere Metalle verwendet werden. Diese Materialien können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Die Teilchen dieser Materialien besitzen üblicherweise eine Durchschnittsgröße von 0,05 bis 5 µm.

In der Praxis werden Magnetteilchen in Kombination mit einem Bindemittel verwendet. Das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Bindemittel ist eine Mischung eines Fluorkunststoffes, der wenigstens zwei Hydroxylgrupppen pro Molekül des Kunststoffes aufweist und in einem organischen Lösungsmittel löslich ist, zusammen mit einem Aushärtmittel für den Kunststoff.

Fluorkunststoffe, die wenigstens zwei Hydroxylgruppen in einem Molekül besitzen, sind Copolymere von Fluorolefinen, Cyclohexylvinylether, Alkylvinylethern und Hydroxyalkylvinylethern, mit oder ohne andere copolymerisierbare Monomere. Diese Kunststoffe sind näher im einzelnen beispielsweise in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung No. 57-34 107 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird. Die Herstellung dieser Fluorkunststoffe wird im folgenden kurz beschrieben.

Der Fluorkunststoff kann durch Copolymerisation von 40 bis 60 Mol-% eines Fluorolefins, 5 bis 45 Mol-% Cyclohexylvinylether, 5 bis 45 Mol-% eines Alkylvinylethers und 3 bis 15 Mol% eines Hydroxyalkylvinylethers hergestellt werden. Beispiele für Fluorolefine sind Perhaloolefine wie Chlortrifluorethylen, Tetrafluorethylen, Trifluorethylen, Hexafluorpropylen und dergl.

Die für die zuvorgenannten Zwecke brauchbaren Alkylvinylether besitzen eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe, vorteilhafterweise mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen. In ähnlicher Weise besitzen die Hydroxyalkylvinylether eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe, vorteilhafterweise mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen. Die Fluorolefine, Alkylvinylether und Hydroxyalkylvinylether können jeweils einzeln oder auch in Kombination verwendet werden.

Die Fluorkunststoffe können weiterhin bis zu 30 Mol-% von anderen copolymerisierbaren Monomeren einschließlich Olefinen wie Ethylen, Propylen, Isobutylen und dergl., Haloolefine wie Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und dergl., ungesättigte Carbonsäureester wie Vinylmethylmethacrylat, Vinylcarboxylate wie Vinylacetat, Vinyl-n-butyrat und dergl., sowie andere copolymerisierbare Monomere enthalten, wobei letztere funktionelle Gruppen wie die Gruppen -NH₂, -COOH

enthalten.

Von diesen sind copolymerisierbare Monomere mit den funktionellen Gruppen -COOH, -NH₂

bevorzugt.

Die Copolymerisation wird dadurch herbeigeführt, daß die vorbestimmten Mengen der Ausgangsmonomeren in Anwesenheit eines Polymerisationsinitiators mit oder ohne Anwendung eines Lösungsmittels für die Polymerisation vermischt werden. Typische Beispiele für Polymerisationsinitiatoren umfassen wasserlösliche Persulfate wie Kaliumpersulfat und Wasserstoffperoxid mit oder ohne Zugabe von Reduktionsmitteln wie Natriumhydrogensulfit. Diese Initiatoren werden üblicherweise in Mengen von 0,005 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Ausgangsmonomeren, eingesetzt. Die Coplymerisation kann nach verschiedenen Polymerisationsarbeitsweisen wie durch Blockpolymerisation, Suspensionspolymerisation, Emulsionspolymerisation und Lösungspolymerisation, durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Lösungspolymerisation unter Verwendung eines Alkohols, eines Esters oder eines gesättigten, halogenierten Kohlenwasserstoffs als Lösungsmittel durchgeführt. Die Bedingungen für die Copolymerisation schließen eine Temperatur von -30°C bis 150°C und einen Druck von 0,98 bis 98,1 bar ein.

Die bei der Durchführung der Erfindung vorteilhaften verwendeten Fluorkunststoffe besitzen im allgemeinen ein Molekulargewicht von 2000 bis 100 000. Unter dem Gesichtspunkt der magnetischen Eigenschaften liegt das Molekulargewicht vorzugsweise im Bereich von etwa 10 000 bis 100 000. Innerhalb der zuvorgenannten Gehalte eines Hydroxyalkylvinylethers sollten die Fluorkunststoffe wengistens zwei Hydroxylgruppen in einem Molekül des Kunststoffs aufweisen. Bei dem angegebenen Bereich für den Gehalt des Hydroxyalkylvinylethers wurde durch Versuche gefunden, daß wenigstens eine OH-Gruppe pro einem Molekulargewicht von etwa 1000 enthalten war. Diese Harze haften fest an verschiedenen Trägern oder Unterlagen wie Aluminium, rostfreiem Stahl, Kupfer, keramischen Stoffen, Glas, Kunststoffen und dergl., und sie werden in verschiedenen Lösungsmitteln wie aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ketonen, Estern, Alkoholen und dergl. aufgelöst.

Bei der praktischen Anwendung werden die Aushärtmittel in Kombination mit dem Fluorkunststoff (Fluorharz) verwendet. Solche Aushärtmittel sind polymere Materialien, welche zur Reaktion mit den Hydroxylgruppen des Fluorkunststoffes fähige funktionelle Gruppen aufweisen. Diese Materialien sind aus der Gruppe der Polyisocyanate, welche vorzugsweise wenigstens drei Isocyanatgruppen in einem Molekül aufweisen, Phenolharze, Melaminharze und Harnstoffharze, ausgewählt. Der Gehalt des Fluorkunststoffes in dem Gemisch aus Fluorkunststoff und dem als Aushärtmittel dienenden polymeren Material beträgt von 10 bis 98 Gew.-%, vorzugsweise beträgt der Gehalt von etwa 30 bis 90 Gew.-%. Der Grund hierfür ist, daß Mengen von weniger als 30 Gew.-% dazu führen können, daß die Wetterbeständigkeit der erhaltenen Magnetschicht erniedrigt wird, während Mengen von mehr als 90 Gew.-% den Elastizitätskoeffizienten der erhaltenen Magnetschicht erniedrigen könnten.

Magnetteilchen sind üblicherweise in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die magnetische Zusammensetzung, enthalten.

Um die erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmedien herzustellen, wird eine vorbestimmte Menge Magnetteilchen in einer in einem Lösungsmittel aufgelösten Fluorkunststoffbindemittel-Zusammensetzung dispergiert. Gewünschtenfalls können geeignete Zusatzstoffe einschließlich Gleitmitteln, Dispergiermitteln, Stabilisatoren, nichtmagnetischen Teilchen und dergl. zugesetzt werden. Die erhaltene Dispersion wird dann auf nichtmagnetische Unterlagen bzw. einen nichtmagnetischen Träger auf wenigstens eine Seite aufgeschichtet. Der Fluorkunststoff kann bei einer Normaltemperatur ausgehärtet werden, vorzugsweise wird er jedoch bei erhöhten Temperaturen bis zu 250°C ausgehärtet. Nach dem Aufschichten wird der Träger, auf welchen die Dispersion aufgebracht wurde, getrocknet und bei Temperaturen im Bereich von Normaltemperatur bis zu 250°C für mehrere Minuten bis 24 Stunden oder länger ausgehärtet, wobei dies von dem verwendeten Typ des Trägers abhängt. Das Aufschichten kann nach einer beliebigen bekannten Arbeitsweise durchgeführt werden, z. B. mittels einer Luftdüsenbeschichtung, Rakelbeschichtung, Eintauchbeschichtung, den verschiedenen Walzenbeschichtungen, Spinnbeschichtung, Spulbeschichtung und dergl. Die erhaltene Aufzeichnungsschicht bsitzt im allgemeinen eine Stärke von 0,2 bis 10 µm.

Für Zwecke der Erfindung geeignete Träger umfassen Filme, Folien, Platten oder Blätter einer Vielzahl von Materialien, welche z. B. synthetische oder halbsynthetische Harze, wie Polyester, Polyolefine, Cellulosederivate und dergl., Metalle, wie Aluminium, Kupfer und dergl., sowie Glasmaterialien oder keramische Materialien einschließen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Etwa 50 Gew.-Teile Pulver von magnetischem Gamma-Fe₂O₃, etwa 10 Gew.-Teile Pulver von alpha-Al₂O₃, etwa 30 Gew.-Teile eines Fluorkunststoffes mit Hydroxylgruppen (ein mit einer Carbonsäure modifiziertes, alternierendes Copolymer eines Fluorolefins und eines Alkylvinylethers; durchschnittliches Molekulargewicht 20 000), etwa 10 Gew.-Teile eines Phenolharzes (ein Harz mit der Strukturformel

in der n = 0 bis 10, m = 0 bis 2 und R Wasserstoff oder CH₃(CH₂)₃- bedeutet, und mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 350 bis 400) sowie etwa 200 Gew.-Teile eines Mischlösungsmittels aus Toluol und Butanol wurden vermischt und in einer Kugelmühle für etwa 24 Stunden zur Herstellung einer magnetischen Beschichtungsmasse dispergiert. Die magnetische Beschichtungsmasse wurde auf einen Aluminiumträger aufgebracht und getrocknet, anschließend wurde erhitzt und bei einer Temperatur von etwa 200°C für 30 Minuten ausgehärtet und poliert, um Magnetscheiben zu erhalten.

Vergleichsbeispiel A

Die allgemeine Arbeitsweise von Beispeil 1 wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle des Fluorkunststoffes ein Epoxyharz (ein Epoxyharz vom Bisphenol A-Typ, das aus Epichlorhydrin und Bisphenol A hergestellt ist und eine Mischung von Verbindungen der Formel

in der n zwischen 0 und 8 liegt mit einem durchschnittlichen Wert n von 5,07) verwendet wurde, um Magnetscheiben herzustellen.

Beispiel 2

Etwa 75 Gew.-Teile eines Pulvers auf Basis eines magnetischen Eisens, etwa 5 Gew.-Teile eines Pulvers von alpha-Al₂O₃, etwa 17 Gew.-Teile eines Fluorkunststoffes mit Hydroxylgruppen (ein alternierendes Copolymer eines Fluorolefins und eines Alkylvinylethers mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 40 000) sowie etwa 200 Gew.-Teile eines Mischlösungsmittels aus Toluol und Methylethylketon wurden vermischt und in einer Kugelmühle für etwa 48 Stunden dispergiert. Danach wurden etwa 3 Gew.-Teile Polyisocyanat (Trimethylolpropantolyoldiisocyanat, Molekulargewicht 656, der Strukturformel

zu dem Gemisch zugesetzt, dann wurde vermischt und für etwa 1 Stunde dispergiert, um eine magnetische Beschichtungsmasse herzustellen. Die magnetische Beschichtungsmasse wurde auf eine Polyesterunterlage aufgebracht, getrocknet und kalandriert und bei einer Temperatur von 60°C während 24 Stunden ausgehärtet. Die Unterlage wurde zu Magnetbändern mit vorbestimmter Breite zerschnitten.

Vergleichsbeispiel B

Etwa 75 Gew.-Teile eines Pulvers auf Basis von magnetischem Eisen, etwa 5 Gew.-Teile Pulver von alpha-Al₂O₃, etwa 10 Gew.-Teile Vinylchloridcopolymeres (ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Terpolymer mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 15 000 bis 25 000 und mit folgenden wiederkehrenden Einheiten der Formel

etwa 5 Gew.-Teile Polyurethanelastomeres (hergestellt aus einem Polyesterpolyol und Methylen-bis-(4 phenylisocyanat) mit einem Molekulargewicht von 50 000) sowie etwa 200 Gew.-Teile eines Mischlösungsmittels aus Toluol und Methylethylketon wurden vermischt und in einer Kugelmühle für etwa 48 Stunden dispergiert, dann wurden 5 Gew.-Teile des in Beispiel 2 verwendeten Polyisocyanats zugegeben. Anschließend wurde die Mischung weiter vermischt und für etwa 1 Stunde zur Herstellung einer magnetischen Beschichtungsmasse dispergiert. Die magnetische Beschichtungsmasse wurde auf eine Polyesterunterlage aufgebracht, getrocknet, kalandriert und bei einer Temperatur von etwa 60°C während 24 Stunden getrocknet. Die Unterlage wurde zu Magnetbändern mit vorbestimmter Breite zerschnitten.

Die in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen hergestellten Magnetscheiben und Magnetbänder wurden jeweils der Messung des Koeffizienten der kinetischen Reibung und der Beibehaltung des Glanzes der Magnetschicht untersucht, um die Laufeigenschaften bzw. Bewegungseigenschaften und die Dauerhaftigkeit jeder Probe zu bestimmen. Bei den Scheiben wurde der Koeffizient der kinetischen Reibung bei jeder Probe entsprechend der Norm ISO/TC 97/SC10N228 bei 5,8 gemessen. Die Magnetbänder wurden entsprechend der Norm MTS 104 bei 4,5 auf den Koeffizienten der kinetischen Reibung ausgemessen. Die Beibehaltung des Glanzes wurde wie folgt gemessen. Ein Sonnenschein-Weather-O-Meter wurde unter Bedingungen einer Temperatur der schwarzen Fläche von 60°C, einer relativen Feuchtigkeit von 60% und einer Wasserbesprühung von 10 Minuten pro Stunde betrieben. Jede der Magnetscheiben und jedes der Magnetbänder wurde dieser Bewitterung für 2000 Stunden ausgesetzt, dann wurde die Beibehaltung aus den Glanzwerten vor und nach der Bewitterung für 2000 Stunden bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Tabelle

Aus den Werten der Tabelle ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedien einen geringen Koeffizienten der kinetischen Reibung bei verbessertem Bewegungsverhalten (Wanderungsverhalten) zeigen. Der Grund hierfür ist, daß die Magnetschicht das Reaktionprodukt, wie es im Patentanspruch 1 definiert ist, enthält, wodurch der Schmiereffekt verbessert wird. Darüber hinaus zeigen die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedien nur eine kleine Veränderung im Glanzwert bei der Durchführung des Bewitterungstests und besitzen daher eine gute Zeitstabilität und gute Lebensdauer.

Claims (7)

1. Magnetaufzeichnungsmedium, umfassend einen nichtmagnetischen Träger und eine auf wenigstens einer Seite dieses Trägers ausgebildete Magnetschicht, wobei die Magnetschicht aus einer magnetischen Zusammensetzung hergestellt ist, welche in einem Bindemittel dispergierte Magnetteilchen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Reaktionsprodukt zwischen einem in einem organischen Lösungsmittel löslichen Fluorkunststoff, der wenigstens zwei Hydroxylgruppen pro Molekül des Kunststoffes aufweist und einem polymeren Material, das zur Kondensationsreaktion mit dem Fluorkunststoff über die vorliegenden wenigstens zwei Hydroxylgruppen fähige, funktionelle Gruppen besitzt, wobei das die Vernetzung bewirkende polymere Material aus der Gruppe der Polyisocyanate, Phenolharze, Melaminharze und Harnstoffharze ausgewählt ist.

2. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetteilchen in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die magnetische Zusammensetzung, in dieser enthalten sind.

3. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsprodukt 10 bis 98 Gew.-% Fluorkunststoff und als Rest das polymere Material enthält.

4. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Fluorkunststoffes in dem Bindemittel 30 bis 90 Gew.-% beträgt.

5. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluorkunststoff ein Copolymeres aus 40 bis 60 Mol-% eines Fluorolefins, 5 bis 45 Mol-% Cyclohexylvinylether, 5 bis 45 Mol-% eines Alkylvinylethers und 3 bis 15 Mol-% eines Hydroxyalkylvinylethers ist.

6. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorolefin Trifluorethylen, Chlortrifluorethylen, Tetrafluorethylen oder Hexafluorpropylen ist.

7. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluorkunststoff weiterhin bis zu 30 Mol-% eines copolymerisierbaren Monomeren umfaßt, das eine der folgenden funktionellen Gruppen aufweist: