DE3614839C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a method for producing a magnetic Recording material according to the preamble of Patent claim 1.
Teilchenförmige Magnettonträger schließen im allgemei nen eine dünne magnetische Schicht ein, die von einem nicht-magnetischen Substrat getragen wird, wobei die magnetische Schicht ein geeignetes teilchenförmiges magnetisches Pigment enthält, das in einer Matrix aus einem organischen polymeren Binder dispergiert und enthalten ist. Die magnetische Schicht wird auf das nicht-magnetische Substrat in Form einer Dispersion in einem Lösungsmittel aufgebracht, wobei die Dispersion das teilchenförmige magnetische Pigment, ein Bindemit tel, ein Härtungsmittel und im allgemeinen geringere Mengen eines oder mehrerer Additive beinhaltet. Bei spiele solcher Additive sind: Dispersionsmittel, die zur Deagglomeration und Dispersion der magnetischen Teilchen beitragen, leitende Pigmente, die den elek trischen spezifischen Widerstand der Träger vermindern, Schmiermittel, die die Kopf-zu-Träger-Reibung minimie ren und Schleifmittel, die verhindern, daß sich Trümmer, die während des Gebrauchs der Träger erhalten werden, am Ton/Wiedergabekopf ansammeln und ihn verstopfen.Particulate magnetic carrier in general A thin magnetic layer, the one of a non-magnetic substrate is worn, the magnetic layer a suitable particulate containing magnetic pigment, that in a matrix an organic polymeric binder dispersed and is included. The magnetic layer is on the non-magnetic substrate in the form of a dispersion in a solvent applied, wherein the dispersion the particulate magnetic pigment, a binder tel, a curing agent and generally lower Contains amounts of one or more additives. at Examples of such additives are: dispersants which for deagglomeration and dispersion of magnetic Particles contribute conductive pigments that cause the elek reduce the carrier's specific resistivity Lubricants that minimize head-to-carrier friction ren and abrasives that prevent debris, which are obtained during use of the carriers, accumulate on the sound / playback head and clog it up.
Bei einem typischen Verfahren zur Herstellung von Magnettonträgern wird die magnetische Dispersion auf Basis eines Lösungsmittels hergestellt, sorgfältig gemischt und fertig gemacht zum Beschichten auf das nicht-magnetische Substrat, das in Form einer langen Bahn vorliegt. Die magnetische Dispersion auf Basis eines Lösungsmittels wird durch eine geeignete Auftragsvorrichtung auf die Bahn aufgebracht, um darauf eine magnetische Schicht in gewünschter Dicke zu bilden. Nach dem Beschichten wird das Lösungsmittel durch Abdampfen in einem Trockenofen entfernt, wobei eine flexible, aber feste magnetische Schicht übrig bleibt. Die beschichtete Bahn wird dann kalandriert - d. h. die Oberfläche wird geglättet, üblicherweise durch Abquetschen mittels Walzen. Nach dem Kalandrieren wird die beschichtete Bahn weiter verarbeitet zu ihrer endgültigen Form - wenn es ein Band sein soll, wird sie in die richtige Breite geschnitten, gesäubert und auf Spulen gewickelt; wenn es eine Scheibe oder eine Magnet karte sein soll, wird sie gestanzt oder in die richtige Größe und Form geschnitten und gesäubert. Die fertigen Träger werden dann einer Qualitätskontrolle unterworfen, abgepackt und gelagert.In a typical method of making Magnetic media is the magnetic dispersion on Base made of a solvent, carefully mixed and ready for coating on the non-magnetic substrate in the form of a long Railway is present. The magnetic dispersion based a solvent is applied to the web by a suitable applicator, for one magnetic layer in the desired thickness form. After coating, the solvent becomes removed by evaporation in a drying oven, wherein a flexible but strong magnetic layer left over remains. The coated web is then calendered - d. H. the surface is smoothed, usually by Squeezing by means of rollers. After calendering becomes the coated web further processed to her final form - if it's supposed to be a band, it will Cut to the right width, cleaned and opened Coils wound; if it is a disk or a magnet it should be punched or in the right way Size and shape cut and cleaned. The finished Carriers are then subjected to quality control, packaged and stored.
Während des Herstellungsprozesses wird das Bindemittel gehärtet, um das teilchenförmige magnetische Pigment in der flexiblen magnetischen Schicht zu binden, so daß es gegen mechanischen Abrieb resistent ist. Viele Magnet träger enthalten heutzutage ein Polymerbindemittel, das mit einem Härtungsmittel chemisch reagiert, wodurch das Bindemittel vernetzt wird, um eine Matrix zu bilden, die die magnetischen Teilchen in der magnetischen Schicht bindet. Dieser chemische Härtungsprozeß beginnt, sobald die magnetische Dispersion, die das Bindemittel und das Härtungsmittel enthält, hergestellt und gemischt worden ist, und verläuft mit einer konzentrationsabhängigen Geschwindigkeit - d. h. wenn sich das unreagierte Härtungsmittel erschöpft, verlangsamt sich die Reaktion - und schreitet fort, bis das Härtemittel verbraucht ist. Diese konzen trationsabhängige Geschwindigkeit des Verfahrens ist exponentiell, was zu einem langwierigen Zeitraum für die Vollendung des Härtens führt.During the manufacturing process, the binder becomes cured to form the particulate magnetic pigment in to bind the flexible magnetic layer so that it resistant to mechanical abrasion. Many magnet carriers today contain a polymer binder, the reacts chemically with a curing agent, causing the Binders is crosslinked to form a matrix, the the magnetic particles in the magnetic layer binds. This chemical hardening process starts as soon as possible the magnetic dispersion containing the binder and the Contains curing agent, prepared and mixed is, and runs with a concentration-dependent Speed - d. H. when the unreacted curing agent exhausted, the reaction slows down - and progresses until the curing agent is used up. These are concentrated The rate of dependency of the process is exponential what a lengthy period for completion of curing.
Bei den meisten Trägerherstellungsverfahren, die auf der chemischen Härtung beruhen, kann ein Zeitraum von mehreren Wochen erforderlich sein, um die Härtung zu vollenden, wenn nicht Schritte unternommen werden, um das Härtungsverfahren zu beschleunigen. Das Härtungs verfahren sollte jedoch nicht zu schnell zur Vollendung kommen, bevor die beschichtete Bahn kalandriert ist; sonst wird die gewünschte glatte Oberfläche durch Kalandrieren nicht erreicht. Typischerweise wird die letzte Stufe des Härtens anschließend an das Kalandrieren durchgeführt, während der Träger gelagert wird. Weil das Härtungsmittel mit Wasser reagiert und das Verfah ren zur Härtung beeinflußt wird durch die Umweltbedin gungen, unter denen das Verfahren erfolgt, ist die Kontrolle der Feuchtigkeit ebenso wie anderer Lagerungs umgebungsbedingungen für ein reproduzierbares Härten notwendig. Daher tritt, wenn nicht während der Lagerung bei der letzten Stufe des Härtens besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die Kontrolle der Feuchtigkeit, und Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur zu sichern und im allgemeinen reproduzierbare Härtungsbe dingungen zu sichern, eine Inkonsistenz der Zusammenset zung der hergestellten Magnettonträger auf. Es wäre vorteilhaft, die letzte Stufe des Härtens zu beschleuni gen, so daß sie am Ende des Trägerherstellungsverfahrens abgeschlossen ist, bevor die Träger gelagert werden.In most carrier manufacturing processes, the on Based on chemical curing, a period of several weeks may be required to cure complete, if not take steps to to accelerate the hardening process. The hardening However, the procedure should not be completed too quickly come before the coated web is calendered; otherwise the desired smooth surface will pass through Calendering not achieved. Typically, the last one will Stage of curing following calendering carried out while the carrier is stored. Because the curing agent reacts with water and the procedure ren for curing is influenced by the Umweltbedin tions under which the procedure takes place is the Control of moisture as well as other storage environmental conditions for a reproducible Hardening necessary. Therefore, if not special precautions during storage at the final stage of hardening taken to the control of moisture, and maintaining a constant temperature secure and generally reproducible Hardenbebe conditions to ensure an inconsistency of composition tion of the produced magnetic recording media. It would be advantageous to accelerate the final stage of hardening so that they are at the end of the carrier manufacturing process is completed before the carriers are stored.
Diese Nachteile der chemischen Härtung sind schon lange erkannt worden. Eine vorgeschlagene Lösung besteht da rin, die chemische Härtung vollständig zu unterlassen und durch die Verwendung eines Elektronenstrahls oder anderer Formen der Bestrahlung zu ersetzen, um die Ver netzungsreaktion zu katalysieren, die das die magneti schen Teilchen bindende Material bildet. Die Strahlungs härtung leidet jedoch unter vielen Nachteilen: Die er forderliche Ausstattung ist sehr teuer, und die Kosten werden weiterhin vermehrt, weil die Durchführung des Strahlungshärtungsverfahrens eine Abschirmung und komplexere physikalische Ausrüstung erfordert. Das Erfordernis für relativ sorgfältige und teure Ausstattung und der Umweltschutz machen diese Lösung nicht zweckmäßig verwendbar für ein Mehrstufen-Härtungsverfahren, das ein teilweises Härten vor dem Kalandrieren und ein endgültiges Härten nach dem Kalandrieren erlaubt. Außerdem müssen verschiedene spezielle Binder verwendet werden, die für Elektronenstrahlen oder andere Bestrah lungswirkungen empfänglich sind. Kurz gesagt wäre eine Lösung, die dem derzeit verwendeten chemischen Härtungs verfahren überlagert werden könnte, um das Härten zu einer schnellen Vollendung unter kontrollierten Bedin gungen zu bringen, bevorzugt.These disadvantages of chemical curing have long been been recognized. A proposed solution exists completely refrain from chemical hardening and by the use of an electron beam or other forms of irradiation to replace the Ver catalyze the network reaction that the magneti forms binding material. The radiation However, hardening suffers from many disadvantages: he Required equipment is very expensive, and the cost will continue to multiply because of the implementation of the Radiation hardening process a shield and requires more complex physical equipment. The requirement for relatively careful and expensive equipment and the Environmental protection does not make this solution appropriate suitable for a multi-stage curing process, the a partial hardening before calendering and a final hardening allowed after calendering. In addition, different special binders must be used Be that for electron beams or other Bestrah effects are susceptible. In short, one would be Solution to the currently used chemical curing could be superimposed on the hardening process a quick completion under controlled conditions preferred to bring.
Verschiedene Lösungen wurden vorgeschlagen, um den chemischen Härtungsprozeß zu beschleunigen und die oben erwähnten Nachteile, die dieses Verfahren charakteri sieren, zu vermeiden. Eine derartige Lösung war die Beschleunigung der Vollendung der chemischen Härtung anschließend an das Kalandrieren durch die Anwendung von Hitze auf die beschichtete und kalandrierte Bahn. Obwohl dieses Verfahren die Verwendung üblicher Binde mittel erlaubt, ist es teuer. Das Kostenproblem ist signifikant: Der erforderliche Platz und die Ausstat tung sind teuer ebenso wie die Zeit, die erforderlich ist, um die Träger, die gehärtet werden sollen, zu erhitzen und abzukühlen. Ein weiterer signifikanterer Nachteil bei der Verwendung von Hitze ist die Tendenz, bei dem entstehenden Produkt Größenänderungen zu bewir ken, die schädlicher sein können, als die Probleme, die die Hitze beseitigen sollte.Various solutions have been proposed to the accelerate chemical hardening process and the above mentioned disadvantages characterizing this method to avoid. One such solution was the Accelerate the completion of chemical curing following calendering by the application from heat to the coated and calendered web. Although this method involves the use of common bandage medium, it is expensive. The cost problem is Significant: The required space and the equipment are expensive as well as the time required is to the carriers that are to be cured, too heat and cool. Another significant Disadvantage of using heat is the tendency to apply size changes to the resulting product ken, which can be more harmful than the problems that should eliminate the heat.
Ein Verfahren, das als "kiss coating" bezeichnet wird, ist eine andere Lösung, die vorgeschlagen wurde, um die Härtung der Magnettonträgerformulierungen auf Basis chemischer Härtemittel, die heutzutage verwendet wer den, zu verbessern. Z. B. offenbart US-PS 33 66 505 ein "kiss-coating-System" für die katalytische Härtungsvoll endung von Magnetträgern. Bei dieser Lösung wird das Vernetzungsmittel in der magnetischen Dispersion, das ursprünglich auf das nicht-magnetische Substrat beschich tet wird, einem oder mehreren Katalysatoren in einem zweiten Beschichtungsschritt auf Basis einer Flüssig keit ausgesetzt. Ein typisches System auf Basis eines Polyisocyanathärtungsmittels wird verwendet, und das Härten wird durch Katalysatoren, die beim "kiss-coating"- Schritt verwendet werden, vollendet. Obwohl mit diesem Verfahren eine vollständige Härtung erreicht werden kann, erfordert es eine zweite Verfahrensstufe - daß heißt eine zweite Beschichtungsbahn mit den dazuge hörigen Schwierigkeiten, Kosten und Möglichkeiten für Fehler.A process called "kiss coating" is another solution that has been proposed to the Curing of the Magnetone Carrier Formulations on Basis chemical curing agent used today the, to improve. For example, US Pat. No. 3,366,505 discloses "kiss-coating system" for the catalytic hardening full end of magnet carriers. This solution will Crosslinking agent in the magnetic dispersion, the originally coated on the non-magnetic substrate tet, one or more catalysts in one second coating step based on a liquid exposed. A typical system based on a Polyisocyanate curing agent is used, and the Hardening is achieved by catalysts that undergo kiss-coating. Step to be used, completed. Although with this Procedure a complete cure can be achieved can, it requires a second stage of the process - that is a second coating web with the dazuge hearing difficulties, costs and opportunities for Error.
Eine weitere Lösung, um das Problem, das charakteri stisch ist für übliche Härtungsverfahren, zu lösen, war die Anwendung eines blockierten Katalysators, der die Anwendung von Hitze erfordert, um deblockiert zu werden und aktiv zu werden, um die Härtungsreaktion zu katalysie ren. Bisher haben sich jedoch blockierte Katalysatoren als ungenügend erwiesen. Einige blockierte Katalysato ren erfordern exzessiv lange Erwärmungszeiten, d. h. länger als sie erforderlich sind zum Trocknen der Magnet schicht, um bis zu einem Ausmaß deblockiert zu werden, das notwendig ist, um die erwünschte Härtung zu errei chen. Andere Katalysatoren sind für ein teilweises Deblockieren bei Umgebungstemperatur empfänglich und können daher eine vorzeitige Einleitung des Härtungs prozesses induzieren, die die Stehzeit der magnetischen Dispersionsmischungen verringert.Another solution to the problem that characterizes Sting is for common hardening, to solve, was the use of a blocked catalyst containing the Application of heat required to be deblocked and to become active in order to catalyze the curing reaction ren. So far, however, have blocked catalysts proved insufficient. Some blocked catalyst require excessively long heating times, d. H. longer as they are needed to dry the magnet layer to be deblocked to an extent which is necessary to achieve the desired cure chen. Other catalysts are for a partial Deblocking at ambient temperature susceptible and Therefore, premature initiation of curing induce the processes that stop the magnetic Reduced dispersion mixtures.
Es gibt kein bekanntes Verfahren oder einen bekannten Katalysator, der erforderlich ein vollständiges repro duzierbares Härten von Magnettonträgern sichert, das inte grierbar ist in übliche Herstellungsverfahren für die chemische Härtung von Magnettonträgern und das es erlaubt, vorhandene Magnettonträgerformulierungen auf Basis von chemischen Härtungsmitteln zu verwenden. Ein bevorzugtes katalytisches Verfahren zur Beschleunigung der vollstän dingen Härtung von Magnettonträgern vermeidet es, den die Härtung beschleunigenden Katalysator in die magne tische Dispersion einzubringen, bevor sie auf das Substrat beschichtet wird, und erfordert keine Anwendung von Hitze, um die Katalyse der beschleunigten Härtungsreaktion zu aktivieren.There is no known method or known one Catalyst needed a complete repro Ducatable hardening of magnetic media ensures that inte can be grated in common production methods for the chemical hardening of magnetic media and that allows existing magnetic carrier formulations based on to use chemical hardeners. A preferred one catalytic process to accelerate the full The hardening of magnetic media avoids the the curing accelerating catalyst in the magne Table Dispersion before applying to the Substrate is coated, and requires no Application of heat to accelerate the catalysis Activate curing reaction.
Die Verwendung eines katalytischen Dampfes, um die Reaktion von Isocyanaten mit andern organischen Binde mittelvorläufern in einer beschichteten Mischung zu beschleunigen, wurde in US-PS 29 67 117; 43 66 193 und 43 96 647; in Toso Gÿutsu (1983) 22 : 87-99; und in Chemical Week, 12. Januar 1983, Seite 52, beschrieben. In den betreffenden mit Dampf härtenden Verfahren, die benutzt werden in Vorrichtungen, in der Kraftfahrzeugtechnik und allgemein beim Auftragen von Farbanstrichen, werden Polyhydroxyverbindungen beschrieben als Coreaktanten mit Polyisocyanaten. Diese Polyhydroxyverbindungen schließen aliphatische Derivate mit niedrigem Moleku largewicht ein, d. h. Monomere, Oligomere, Präpolymere oder allgemein Produkte, die unvollständig polymerisiert sind und die Konsistenz von Wachsen und Ölen haben. Jedoch beschreibt keine der Referenzen, wie die mit Dampf härtenden Verfahren und Verbindungen angepaßt werden könnten für die Bildung von flexiblen glatten magnetischen Schichten, die für Magnettonträger be nötigt werden. Weiterhin beschreibt keine der Referen zen ein Mehrstufen-Härtungsverfahren, das es erlaubt, vor dem Kalandrieren teilweise zu härten und nach dem Kalandrieren endgültig zu härten. Weiterhin sind Monomere, Oligomere und präpolymere Polyhydroxyverbin dungen, wie die, die in den obigen Referenzen im Detail beschrieben sind und in verschie denen oberflächenbeschichtenden Anwendungen oft verwendet werden, keine geeigneten Bindemittelkomponenten für flexible Magnet trägerbeschichtungen, weil sie entweder zu klebrig sind, um ein Aufspulen der Magnettonträgerbahnen nach dem Beschichten zu erlauben, oder ihre mechanischen Eigenschaften nicht geeignet sind, um die beschichtete Bahn zu kalandrieren und anderweitig weiterzuverarbei ten, bevor die Härtung vollendet ist. Andere Poly hydroxyderivate, die verwendet worden sind in mit Dampf härtenden Verfahren, enthalten nur aromatische Hydroxyl gruppen, d. h. sie sind von phenolischer Natur, und die Polyurethane, die hergestellt werden durch ihre Reaktion mit Polyisocyanaten sind als Magnettonträ gerbindemittel nicht geeignet.The use of a catalytic vapor to the Reaction of isocyanates with other organic binders medium precursors in a coated mixture accelerate was described in US-PS 29 67 117; 43 66 193 and 43 96 647; in Toso Gutsu (1983) 22: 87-99; and in Chemical Week, January 12, 1983, page 52. In the relevant steam-curing process, the used in devices, in automotive engineering and generally when applying paints Polyhydroxy compounds described as co-reactants with polyisocyanates. These polyhydroxy compounds include low molecular weight aliphatic derivatives largeweight one, d. H. Monomers, oligomers, prepolymers or generally products that polymerize incompletely are and have the consistency of waxes and oils. However, none of the references like those with Adapted to steam curing processes and compounds could be for the formation of flexible smooth magnetic layers suitable for magnetic recording media be urged. Further, none of the references describes a multi-stage hardening process that allows partially harden before calendering and after Harden calendering definitively. Furthermore are Monomers, oligomers and prepolymers Polyhydroxyverbin applications, such as those detailed in the above references are described and in various which surface coating applications are often used, none suitable binder components for flexible magnet carrier coatings because they are either too sticky are after a winding of the magnetic carrier webs after to allow the coating, or their mechanical Properties are not suitable to the coated Calendering the railway and otherwise processing it before curing is completed. Other poly hydroxy derivatives that have been used in with steam Hardening process, contain only aromatic hydroxyl groups, d. H. they are of phenolic nature, and the Polyurethanes made by their reaction with polyisocyanates are as Magnettonträ tanning agent not suitable.
Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist die Bereit stellung eines Verfahrens zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials durch Beschichten eines Trägers mit einer Schicht aus einer Dispersion magnetischer Teilchen in einem Bindemittelsystem aus einer Mischung eines hierfür üblichen polymeren Bindemittels und eines Polyisocyanat-Härters und Aushärtung des Systems mittels eines Katalysators, wobei dieses Verfahren einfach, wirtschaftlich, reproduzierbar und in einer brauchbaren Zeit durchführbar sein soll. The object of the present invention is the ready to provide a method for producing a magnetic Recording material by coating a carrier with a Layer of a dispersion of magnetic particles in one Binder system of a mixture of this customary polymeric binder and a polyisocyanate hardener and Hardening of the system by means of a catalyst, this Process simple, economical, reproducible and in one useful time should be feasible.
Diese Aufgabenstellung wird mit dem erfindungsgemäßen Verfah rensmerkmalen des PA1 gelöst, mit denen es möglich ist, das übliche chemische Härtungsverfahren für Magnettonträger unter Verwendung eines Polyisocyanat-Härtungsmitttels bei Umgebungstemperatur schnell und unter kontrollierten Bedingungen zu vollenden, wobei einheitliche Ergebnisse bei den hergestellten Magnettonträger erhalten werden. Darüberhinaus kann dies erreicht werden ohne wirtschaftlich nicht akzeptable Änderungen bestehender Formu lierungen und Herstellungsprotokolle und kann so kontrolliert werden, daß die Magnetschicht teilweise bis zu einem dehnbaren Zustand gehärtet wird, der geeignet ist für das Kalandrierver fahren, und die Härtung dann schnell vollendet wird, um der magnetischen Schicht die gewünsch te Zähigkeit zu geben. Bevorzugte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6.This problem is solved by the method according to the invention characteristics of the PA1 are solved, with which it is possible to use the usual chemical Curing method for magnetic recording media using a Polyisocyanate curing agent at ambient temperature quickly and to complete under controlled conditions, wherein uniform results in the produced magnetic recording media to be obtained. Moreover, this can be achieved without economically unacceptable changes of existing form Alloys and manufacturing protocols and can be controlled be that the magnetic layer partially up to a stretchable Condition is cured, which is suitable for the Kalandrierver drive, and then cure quickly is completed to the magnetic layer, the desired toughness. Preferred embodiments of this method are the subject of claims 2 to 6.
Diese Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung und der so hergestellten Magnettonträger ist ein Ergebnis der Verwendung eines Dampfphasenkataly sators, um die Endstufen der Reaktionen, die den Härtungs prozeß bilden, zu vervollständigen, zu welchem Zeitpunkt das Polyisocyanat vollständig umgewandet ist und alle wesentlichen Polyisocyanatreaktionen enden. Die Anwendung eines Dampfphasenkatalysators stellt ein geeig netes Mittel dar, um dieses Verfahren zu vervollstän digen und wird vorteilhafterweise sofort nach dem Kalandrieren der Bahn des Magnettonträgers unter den vorher beschriebenen Bedingungen durchgeführt, was zu Trägern von verläßlicher hoher Qualität führt.This improvement of the procedure for the production and the magnetic recording medium thus produced is a result of the use of a vapor phase catalysis sators to the final stages of the reactions, the curing process, to complete, at what time the polyisocyanate is completely converted and all essential polyisocyanate reactions end. The Application of a vapor phase catalyst is suitable means to complete this procedure and, advantageously, immediately after Calendering the track of the magnetic carrier under the previously described conditions, leading to Carrier of reliable high quality leads.
Die Herstellung, für die das Verfahren angewendet wird, schließt ein Beschichten eines Substrats mit einer Schicht einer magnetischen Dispersion auf Basis eines Lösungsmittels ein. Die Dispersion enthält ein magneti sches Pigment in Mischung mit einem Polymerbindemittel und einem Polyisocyanathärtungsmittel. Falls es gewünscht ist, können andere Additive der Art, die oben diskutiert wurde, in der Dispersion enthalten sein. Der beschichtete Träger wird kalandriert und dann gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung einem flüchtigen, vorzugs weise basischen Katalysator ausgesetzt, der den Härtungs prozeß vollendet.The manufacture for which the method is used includes coating a substrate with a substrate Layer of a magnetic dispersion based on a Solvent. The dispersion contains a magneti beautiful pigment mixed with a polymer binder and a polyisocyanate curing agent. If desired There are other additives of the kind discussed above was contained in the dispersion. The coated one Carrier is calendered and then according to the procedure of the present invention a volatile, preferably wise basic catalyst exposed to the curing process completed.
"Härten" ist ein Verfahren, durch das kleine Moleküle in größere Moleküle durch Kettenverlängerung, die normalerweise die Bildung eines dreidimensionalen oder "vernetzten" Netzwerks einschließt, umgewandelt werden. "Hardening" is a process by which small molecules in larger molecules by chain extension, the usually the formation of a three-dimensional or "networked" network.
Beschichtungsformulierungen für Magnettonträger gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten am Anfang Polymere, die als Bindemittel für die magnetischen Pigmente verwendet werden und die schließlich während des Här tungsprozesses in ein dreidimensionales Netzwerk von Polymerketten mit den gewünschten mechanischen Eigen schaften umgewandelt werden. Das Endresultat dieser Härtung sind Magnettonträger, deren Magnetbeschichtungen hart sind und resistent gegen mechanischen Abrieb.Coating formulations for magnetic recording media according to of the present invention initially contain polymers, as a binder for the magnetic pigments be used and finally during the Här process into a three-dimensional network of Polymer chains with the desired mechanical properties be transformed. The end result of this Curing are magnetic magnetic carriers whose magnetic coatings are hard and resistant to mechanical abrasion.
Die "Bindemittel", die in der magnetischen Dispersion der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind vorgeformte Polymermaterialien. Es gibt eine Vielzahl geeigneter Bindemittel, einschließlich z. B. Polyurethan, Phenoxyharze, Polyester, Poly(vinylacetat/vinylchlorid/ vinylalkohol), Cellulosenitrat, Polyvinylbutyral, Poly(vinylidenchlorid/acrylnitril) und Poly(butadien/ acrylnitril).The "binder" used in the magnetic dispersion used in the present invention preformed polymer materials. There are a lot suitable binders, including z. Polyurethane, Phenoxy resins, polyesters, poly (vinyl acetate / vinyl chloride / vinyl alcohol), cellulose nitrate, polyvinyl butyral, Poly (vinylidene chloride / acrylonitrile) and poly (butadiene / acrylonitrile).
"Magnetträger" und "Magnettonträger" schließen sowohl den fertigen Träger als auch den Träger in den verschie denen Stufen der Herstellung ein, wenn einmal die magnetische Beschichtung auf ein darunterliegendes Substrat aufgebracht wurde. Daher bezieht sich dieser Ausdruck auf das beschichtete Substrat, ob die Teilchen orientiert sind oder nicht, oder ob das Lösungsmittel abgedampft worden ist und ob das beschichtete Substrat kalandriert worden ist, geschnitten oder anderweitig in Form gebracht und verpackt wurde oder nicht."Magnetic Carrier" and "Magnetic Carrier" both close the finished carrier as well as the carrier in the various which stages of manufacture, if once the magnetic coating on an underlying one Substrate was applied. Therefore, this refers Expression on the coated substrate, whether the particles oriented or not, or whether the solvent has evaporated and whether the coated substrate calendered, cut or otherwise in Mold was brought and packaged or not.
"Bahn" bezieht sich auf ein Substrat mit oder ohne eine darauf beschichtete Magnetschicht in den Stufen während der Herstellung, die der endgültigen Verarbeitung in die definierte Form, wie in ein Band, eine Scheibe, eine Karte und ähnliches, vorangehen. "Web" refers to a substrate with or without one coated magnetic layer in the steps during the manufacture, the final processing in the defined shape, as in a band, a disc, a map and the like, go ahead.
"Polyisocyanathärtungsmittel" bezieht sich auf ein relativ kleines (d. h. verglichen mit den größeren Polymerbestandteilen des Bindemittels) Molekül, das mindestens zwei Isocyanatgruppen enthält. Das Haupt merkmal bei den Isocyanaten, die vorteilhafterweise beim Härten angewendet werden, ist ihre Reaktivität mit aktiven Wasserstoffatomen. Isocyanate reagieren sehr schnell mit Wasser, primären und sekundären Aminen und primären Alkoholen. Sekundäre und tertiäre Alkohole reagieren langsamer. Andere weniger reaktive Materia lien schließen Harnstoffe und Urethane, die N-H-Gruppen enthalten, ein. Isocyanate können auch mit sich selbst reagieren und bilden Dimere und Trimere. Mehr als eine dieser Reaktionen kann in einem gegebenen Härtungsver fahren in einer Beschichtung abhängig von der Natur des verwendeten Bindemittels auftreten. Typische Härtungs mittel schließen ein Mondur CB (das Reaktionsprodukt von Toluoldiisocyanat (TDI) und Trimethylolpropan), Mondur HC (das Reaktionsprodukt von TCI und Hexamethylen diisocyanat), Desmodur N (das Autokondensationsprodukt von Hexamethylendiisocyanat), Desmodur IL (das Autokon densationsprodukt von TDI), und PAPI (ein Trimer von Methylen-verbrückten Phenylisocyanatresten)."Polyisocyanate curing agent" refers to a relatively small (i.e., compared to the larger ones) Polymer components of the binder) molecule that contains at least two isocyanate groups. The main feature of the isocyanates, which advantageously When used in curing, their reactivity with active hydrogen atoms. Isocyanates are very reactive fast with water, primary and secondary amines and primary alcohols. Secondary and tertiary alcohols react slower. Other less reactive materia These include ureas and urethanes, the N-H groups included, one. Isocyanates can also work with themselves react and form dimers and trimers. More than one These reactions may occur in a given cure drive in a coating depending on the nature of the used binders occur. Typical cure medium include Mondur CB (the reaction product of toluene diisocyanate (TDI) and trimethylolpropane), Mondur HC (the reaction product of TCI and hexamethylene diisocyanate), Desmodur N (the autocondensation product of hexamethylene diisocyanate), Desmodur IL (the Autocon condensation product of TDI), and PAPI (a trimer of Methylene-bridged phenylisocyanate residues).
"Bindemittelsysteme" bezieht sich auf Kombinationen von Bindemitteln (d. h. Polymere) und Härtungsmittel (d. h. Polyisocyanat-Vernetzer)."Binder systems" refers to combinations of Binders (i.e., polymers) and curing agents (i.e. Polyisocyanate crosslinker).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das dampfförmi ge Härtungsverfahren, das die vorliegende Erfindung charakterisiert, auf eine Bahn mit einer magnetischen Schicht sofort nach dem Kalandrieren angewendet. Da die magnetische Schicht auf der Bahn relativ dehnbar für das Kalandrieren bleiben sollte, soll die Vollendung der Härtung des Bindemittelsystems nicht vor dem Kalandrieren erfolgen; jedoch kann eine teilweise Härtung des Bindemittelsystems vor dem Kalandrieren erfolgen, das die Konzentration der Reaktanten in der magnetischen Schicht verringert.In a preferred embodiment, the vapor i ge curing process, the present invention Characterized on a railway with one magnetic layer applied immediately after calendering. There the magnetic layer on the web relatively extensible should remain for calendering, the completion the curing of the binder system is not available the calendering done; however, a partial cure the binder system before calendering, the concentration of the reactants in the magnetic Layer reduced.
Das Herstellungsverfahren für Magnettonträger wird im allgemeinen wie folgt durchgeführt:The manufacturing process for magnetic recording media is described in generally carried out as follows:
Eine Beschichtungsmischung, die ungefähr 75% bezogen auf das Gewicht der Feststoffe, magnetische Partikel, ungefähr 20 Gew.-% polymere Bindemittel und ungefähr 2 Gew.-% Härtungsmittel (d. h. ein Polyisocyanat) enthalten kann, wird kurz vor der Verwendung in einem geeigneten Lösungsmittel gemischt, um eine Dispersion zu bilden. Die Mengen- und Prozentangaben, die für die Dispersions inhaltsstoffe angegeben sind, sind nur illustrativ und nicht begrenzend; die Effektivität des erfinderischen Verfahrens hängt nur von der Anwesenheit einer geeigne ten Menge des Härtungsmittels ab. Die Dispersion kann weiterhin, falls gewünscht, andere Additive enthalten, wie Dispersionsmittel, Schmiermittel, leitende Pigmente und Schleifmittel, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.A coating mix that consumed about 75% on the weight of solids, magnetic particles, about 20% by weight of polymeric binder and about 2 Wt% curing agent (i.e., a polyisocyanate) can, is about to be used in a suitable Mixed solvent to form a dispersion. The quantities and percentages given for the dispersion ingredients are only illustrative and not limiting; the effectiveness of the inventive Method depends only on the presence of a geeigne th amount of curing agent. The dispersion can furthermore, if desired, contain other additives, such as dispersants, lubricants, conductive pigments and abrasives as known in the art is.
Das Härtungsverfahren beginnt, sobald das Härtungsmittel und das Bindemittel zu der Beschichtungsmischung zugegeben wurden und setzt sich während der weiteren Bearbeitung fort. Für ein geeignetes Kalandrieren ist es erwünscht, daß die Magnetschicht vor dem Kalandrieren teilweise gehärtet wird, so daß das Kalandrieren die gewünschte Kompaktheit und Glätte in der magnetischen Schicht bewirkt. Daher ist ein Härten während der Anfangsstufen des Herstellungsverfahrens für die Magnettonträger akzeptabel und wird vorteilhaft verwendet. Jedoch darf dieses teilweise Härten nicht so weit fortschreiten, daß ein angemessenes Kalandrieren verhindert wird, und gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Härtungsprozeß nach dem Kalandrieren bis zur Vollendung beschleunigt, indem die magnetisch beschichtete Bahn einem Dampfphasen katalysator unterworfen wird.The curing process starts as soon as the curing agent and adding the binder to the coating mixture were and continues during the further processing continued. For a suitable calendering it is desirable that the magnetic layer before Calendering is partially cured, so that the calendering the desired Compactness and smoothness in the magnetic layer causes. Therefore, hardening is during the initial stages the manufacturing process for the magnetic magnetic carrier acceptable and is used to advantage. However allowed this partial hardening does not progress so far that adequate calendering is prevented, and according to the present invention, the curing process accelerated to completion after calendering, by subjecting the magnetically coated web to a vapor phase subjected to catalyst.
Nachdem die Dispersion hergestellt, sorgfältig gemischt und fertiggestellt wurde für die Beschichtung, wird die entstehende Dispersion in einer Beschichtungsbahn auf ein Substrat aufgebracht, das üblicherweise ein nicht magnetischer flexibler Grundfilm ist, um eine magnetisch beschichtete Bahn zu bilden. Für einige Magnettonträger kann die beschichtete Bahn durch ein magnetisches Feld geschickt werden, um die magnetischen Teilchen auszu richten, während das Härtungsverfahren weitergeht. Danach wird das Lösungsmittel aus der Beschichtungs mischung verdampft, was zu einer nicht-klebrigen, teilweise gehärteten Bahn führt die durch Kalandrieren geglättet wird.After the dispersion is prepared, mixed thoroughly and was finished for the coating, the resulting dispersion in a coating web applied a substrate, which is usually not a magnetic flexible base film is magnetic to one to form coated web. For some magnetic cassette The coated web can pass through a magnetic field be sent to emasculate the magnetic particles while the hardening process continues. Thereafter, the solvent from the coating evaporated, resulting in a non-sticky, partially hardened web leads through calendering is smoothed.
Die kalandrierte Bahn enthält einen Rest unreagierten Härtungsmittels. Bei normalen Betriebstemperaturen, die im Bereich der Raumtemperatur sind, dauert die Vervoll ständigung des Härtungsverfahrens, das das verbleibende unreagierte Härtungsmittel verbraucht, mehrere Tage oder Wochen. Die präzise Natur der Härtung hängt ab von den Bedingungen, denen die beschichtete Bahn ausgesetzt ist. Ohne weitere Verfahrensschritte hinsichtlich des Härtens wurde die Bahn üblicherweise auf Spulen gewickelt und einige Tage gelagert. Dann wurde die Bahn in die gewünschte Tonträgerform geschlitzt oder geschnitten, gesäubert, in geeigneter Weise verpackt und wieder vor der Verwendung gelagert. Die Bedingungen der Lagerung, des Schneidens oder Schlitzens, des Säuberns und des Verpackens führen, wenn sie nicht sorgfältig kontrolliert werden, zu nicht einheitlichen Magnettonträgern aufgrund der Änderungen in der Geschwindigkeit der Vollendung der Härtung ebenso wie aufgrund der Wirkung verschiedener Mengen von Umweltkontaminierungen, meist Wasserdampf.The calendered web contains a residue unreacted Curing agent. At normal operating temperatures, the are in the range of room temperature, the time takes continuation of the curing process, the remaining Unreacted curing agent consumed several days or weeks. The precise nature of the cure depends on the conditions to which the coated web is exposed is. Without further process steps regarding the Hardening, the web was usually wound on spools and stored for a few days. Then the railway was in the slotted or cut desired phonogram form, cleaned, suitably packed and returned before stored for use. The conditions of storage, cutting or slitting, cleaning and Packaging, if not carefully inspected due to non-uniform magnetic recording media changes in speed of completion of hardening as well as due to the effect of different amounts of environmental contaminants, mostly water vapor.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die Bahn, nach dem Kalandrieren und vor der Lagerung oder jeglicher weiteren Verarbeitung dem Dampf eines flüch tigen Katalysators für einige Minuten bei Raumtempera tur ausgesetzt (höhere Temperaturen sind möglich, aber nicht notwendig). Dieses Aussetzen kann erfolgen, indem die Bahn durch eine Kammer, die den Dampf enthält, geführt wird, oder Spulen der Bahn können einfach vor der Lagerung in eine derartige Kammer gebracht werden. Die Kammer, die den verdampften Katalysator enthält, wird am besten annähernd bei Umgebungstemperatur gehal ten, und die Dämpfe machen etwa 1 bis 15%, vorzugsweise ungefähr 5% der Gesamtatmosphäre der Kammer aus. Die Kammeratmosphäre kann ebenso andere Gase enthalten, die inert sind für das Härtungsverfahren, einschließlich Luft, die von teilchenförmigen Kontaminanten befreit ist, z. B. durch Filtern oder andere inerte Atmosphären; Luft ist im allgemeinen das am meisten geeignete.In the method of the present invention, the Railway, after calendering and before storage or any further processing the steam of a flee for a few minutes at room temperature exposed (higher temperatures are possible, but unnecessary). This exposure can be done by: the web through a chamber containing the vapor, is guided, or spools of the web can just before the storage be brought into such a chamber. The chamber containing the vaporized catalyst is best kept approximately at ambient temperature th, and the vapors make about 1 to 15%, preferably about 5% of the total atmosphere of the chamber. The Chamber atmosphere may also contain other gases that are inert for the curing process, including Air that frees from particulate contaminants is, for. By filtering or other inert atmospheres; Air is generally the most suitable.
Komplexere Verfahren einschließlich z. B. erhöhte Drücke und Konzentrationen des Katalysators können natürlich verwendet werden, jedoch sind sie nicht unbedingt vorteilhaft.More complex processes including e.g. B. increased pressures and concentrations of the catalyst can be natural but they are not necessarily advantageous.
In einer Ausführungsform der Kammer ist ein Behälter mit einer flüssigen Quelle des verdampfbaren Katalysators vorgesehen. Vorzugsweise sind Behälter mit Katalysator mit einer großen freiliegenden Oberfläche am Boden der Kammer angeordnet, und die Bahn wird durch die Kammer über diese Behälter geführt. Die Kammer wird unter atmosphärischem Druck gehalten durch eine druckausglei chende Leitung zu der äußeren Atmosphäre, und ein bleibender Level des Katalysators wird automatisch in der Kammeratmosphäre durch den Dampfdruck der Flüssig keit aufrechterhalten.In one embodiment of the chamber is a container with a liquid source of vaporizable Catalyst provided. Preferably, containers are with catalyst with a large exposed surface at the bottom of the Chamber arranged, and the web is passed through the chamber passed over these containers. The chamber is under atmospheric pressure maintained by a pressure equalization direct line to the outside atmosphere, and one remaining level of the catalyst is automatically in the chamber atmosphere by the vapor pressure of the liquid maintained.
Geeignete flüchtige Katalysatoren schließen jedes Material ein, das fähig ist, einen Dampf bei der Tem peratur der Kammer zu bilden und die Härtungsreaktion des Isocyanats zu katalysieren. Eine Vielzahl von Katalysatoren für diese Chemie sind bekannt, wie Metall kationen und Chelate davon, Carbonsäuren und Tertiär aminbasen. Jedoch sind die meisten von diesen bei Raumtemperatur nicht flüchtig und erfordern deshalb das Durchführen der Härtung des Härtungsverfahrens der vorliegenden Erfindung bei erhöhten Temperaturen. Flüchtige Katalysatoren, die betriebsfähig sind bei Raumtemperatur, sind allgemein Amine. Daher sind all gemein geeignete Katalysatoren tertiäre Amine mit niedrigem Molekulargewicht, insbesondere vorzugsweise Trimethylamin ebenso wie Triethylamin, Diethylmethyl amin und Ethyldimethylamin.Suitable volatile catalysts include any Material capable of producing steam at the tem Form the temperature of the chamber and the curing reaction to catalyze the isocyanate. A variety of Catalysts for this chemistry are known, such as metal cations and chelates thereof, carboxylic acids and tertiary amine bases. However, most of these are not at room temperature fleeting and therefore require that Performing the curing of the curing process of present invention at elevated temperatures. Volatile catalysts that are operational at Room temperature, are generally amines. Therefore, all Commonly suitable catalysts tertiary amines with low molecular weight, particularly preferably Trimethylamine as well as triethylamine, diethylmethyl amine and ethyldimethylamine.
In der vorhergehenden Beschreibung des Härtungsverfah rens der vorliegenden Erfindung und dem folgenden Beispiel des Verfahrens sind bestimmte Bereiche und bestimmte Beispiele von Betriebsparametern, Konstitu enten und Konstituentenkonzentrationen angegeben. Diese sollen nicht die einzig möglichen Bedingungen für die Durchführung des Härtungsverfahrens der vorliegenden Erfindung darstellen. Eine Vielzahl von Betriebsbedin gungen sind möglich und können ausgewählt werden, um die vollständige Härtung von Magnettonträgern zu bewirken. Die Auswahl der Bedingungen wird nur durch das Erfordernis geregelt, daß die Magnettonträger vollständig gehärtet sein müssen am Ende des Härtungsprozesses der vorliegen den Erfindung. In the foregoing description of the curing process of the present invention and the following Example of the procedure are certain areas and certain examples of operating parameters, Konstitu ducks and constituent concentrations. These should not be the only possible conditions for the Carrying out the curing process of the present Invention invention. A variety of operating conditions Conditions are possible and can be selected to to effect complete curing of magnetic media. The selection of conditions is only by the requirement regulated that the magnetic cassette fully cured must be present at the end of the curing process of the present the invention.
Das folgende Beispiel soll den Härtungsprozeß der vorliegenden Erfindung darstellen.The following example is intended to illustrate the hardening process of present invention.
Identische Proben einer Bahn mit einer magnetischen Schicht mit einem Bindemittelsystem, das ein Polyurethan bindemittelpolymer und ein Mondur CB Polyisocyanathärtungs mittel enthält, wurden wie folgt hergestellt:Identical samples of a web with a magnetic Layer with a binder system that is a polyurethane binder polymer and a Mondur CB polyisocyanate curing containing agent were prepared as follows:
Das Polyisocyanathärtungsmittel wurde zugegeben, nach dem die anderen Inhaltsstoffe in einer Sandmühle gemahlen worden waren, bis der gewünschte Dispersionsgrad erreicht war. Die Mischung wurde dann auf einen dünnen Film aus Polyethylenterephthalat beschichtet unter Verwendung eines Umkehrwalzenbeschichters, und die Lösungsmittel wurden in einem Trockenofen 45 Sekunden bei 90 bis 100°C entfernt.The polyisocyanate curing agent was added after the other ingredients are ground in a sand mill were until the desired degree of dispersion reached was. The mixture was then spread out on a thin film Polyethylene terephthalate coated using a reverse roll coater, and the solvents were in a drying oven for 45 seconds at 90 to 100 ° C away.
Die Proben wurden in einer Atmosphäre von 23°C und 40% relativer Feuchtigkeit nach dem Beschichten und Trocknen stehengelassen, um die organischen Lösungsmittel zu entfernen. Proben in einer der Atmosphären wurden behandelt mit Dampf von Triethylamin, indem die Proben in einen geschlossenen Behälter neben einem Reservoir, das Triethylamin enthielt, gebracht wurden. Proben in einer anderen Atmosphäre dienten als Kontrolle und erhielten keine Dampfhärtungsbehandlung. Die Härtung wurde auf zwei Wegen überwacht: durch Zählen der Anzahl von Wischern unter Verwendung eines "Q-tip"-Applikators, der mit Methyläthylketon (MEK) angefeuchtet war, die erforderlich sind, um die magnetische Schicht von der Bahn zu entfernen, und durch Bestimmung der Prozentzahl an Isocyanat (%NCO), die umgewandelt wird unter Verwen dung von IR-Transmissionsspektrometrie. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt.The samples were stored in an atmosphere of 23 ° C and 40% relative humidity after coating and drying allowed to stand for the organic solvents remove. Samples in one of the atmospheres were treated with vapor of triethylamine by adding the samples in a closed container next to a reservoir, containing triethylamine were brought. Samples in another atmosphere served as a control and did not receive a steam cure treatment. The hardening was monitored in two ways: by counting the number wipers using a "Q-tip" applicator, which was moistened with methyl ethyl ketone (MEK), the necessary to remove the magnetic layer from the To remove orbit and by determining the percentage isocyanate (% NCO) which is converted to use tion of IR transmission spectrometry. The results are shown in the following table.
Die Ergebnisse der Tabelle zeigen klar die katalytische Wirkung der Isocyanatumwandlung durch die Dampfbehandlung.The results of the table clearly show the catalytic Effect of isocyanate conversion by the steam treatment.
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