EP0440716A1 - Milieu d'enregistrement magnetique - Google Patents

Milieu d'enregistrement magnetique

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Publication number
EP0440716A1
EP0440716A1 EP89912248A EP89912248A EP0440716A1 EP 0440716 A1 EP0440716 A1 EP 0440716A1 EP 89912248 A EP89912248 A EP 89912248A EP 89912248 A EP89912248 A EP 89912248A EP 0440716 A1 EP0440716 A1 EP 0440716A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
particles
recording medium
magnetic recording
magnetic
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP89912248A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Antoine Laine
Bernard Cadot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kodak Pathe SA
Original Assignee
Kodak Pathe SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kodak Pathe SA filed Critical Kodak Pathe SA
Publication of EP0440716A1 publication Critical patent/EP0440716A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/68—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent
    • G11B5/70—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer
    • G11B5/71—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the lubricant
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/68—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent
    • G11B5/70—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer
    • G11B5/702—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the bonding agent
    • G11B5/7021—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the bonding agent containing a polyurethane or a polyisocyanate

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic recording medium comprising a specific binder, magnetic particles and a lubricant; this medium has specific characteristics of hardness, cohesion, surface roughness, resistance to abrasion and scratches, abrasiveness and slippage making it particularly suitable, without overcoating or external protection, for uses on semi supports -rigid such as discs or cards.
  • Most magnetic recording media have either an overlay to protect the magnetic layer during handling, scratches, abrasions and other environmental attacks, or protection by pockets or cassettes.
  • this medium must be super hard here enough to resist scratches and other attacks from the environment, have a sufficient cohesion to resist wear and tearing, not being brittle or cracking; it must withstand weathering, solvents, the temperatures of use of the magnetic support, as well as those of any finishing treatments for these supports; finally, it must generate a reduced surface friction coefficient between itself and the write / read head, in order to reduce wear and tear on both, and have good sliding properties.
  • Binders commonly used for magnetic recording media are formed from a mixture (a) of a high molecular weight elastomeric polyurethane obtained by reaction of a polyol with isocyanates and containing chain extenders which give the. polyurethane its elasticity and (b) a vinyl copolymer based on vinyl chloride containing crosslinkable OH groups, which serves both as a dispersing agent for magnetic particles and participates in crosslinking with isocyanates. This set gives the layer the desired rigidity.
  • binders are not, however, hard enough for use without an overcoat or protection, as they would not withstand scratches and other environmental aggressions sufficiently to guarantee the total conservation of the information.
  • Another kind of binder for magnetic recording medium comprises a non-elastomeric polyurethane, crosslinked by an isocyanate prepolymer containing at least 3 functional groups so as to obtain a three-dimensional network.
  • This type of binder is too hard and tends to break and crack.
  • French patent 1311588 describes the binder of French patent 1020808 associated with a copolymer based on highly polymerized vinyl chloride which is used here as an elastomeric compound; in this case it does not contain a crosslinkable OH group and it is used in an amount of 10 to 20% in the mixture.
  • This type of binder also lacks strength and does not meet the requirements mentioned above.
  • a magnetic medium has been found according to the invention having the required properties, comprising a specific binder.
  • the subject of the present invention is a magnetic medium comprising magnetic particles and a binder formed from a crosslinked three-dimensional polyurethane, and it is characterized in that the crosslinked three-dimensional polyurethane is formed from a branched polyol comprising at least 8% by weight of OH groups, having an average molecular weight of less than 4000, and of an isocyanate prepolymer comprising at least 3 isocyanate functions.
  • Polyester polyols are compounds containing hydroxyl groups prepared from dicarboxylic acids or derivatives of these acids such as their anhydrides, such as adipic acid, terephthalic, phthalic, isophthalic, tetrahydrophthalic, hexahydrophthalic acids, maleic acid, and polyfunctional alcohols such as glycols, glycerol, hexanediol, hexanetriol, neopentylglycol, trimethylolpropane, pentaerythrol, etc.
  • dicarboxylic acids or derivatives of these acids such as their anhydrides, such as adipic acid, terephthalic, phthalic, isophthalic, tetrahydrophthalic, hexahydrophthalic acids, maleic acid, and polyfunctional alcohols such as glycols, glycerol, hexanediol, hexanetriol, neopentylglycol,
  • Polyether polyols are also compounds containing hydroxyl groups prepared from alkylene oxides and the same alcohols as those described above for polyesters.
  • the amount of -COOH groups from acids and -OH groups from alcohols is such that the OH / COOH ratio is greater than 1.
  • the polyols used according to the invention comprise at least 8% by weight of OH groups.
  • the dicarboxylic acid is a hydrogenated phthalic acid, optionally in admixture with other acids
  • the polyfunctional alcohol is trimethylopropane, optionally in admixture with other alcohols.
  • isocyanate prepolymer commonly used in polyurethane chemistry, denotes a compound with at least three isocyanate functions, that is to say a functionality of at least three.
  • Such compounds can be obtained, for example, from 3 moles of an aliphatic or aromatic diisocyanate and 1 mole of a trivalent alcohol, such as glycerol, hexanetriol or trimethylol propane.
  • the respective amounts of polyol and isocyanate are such that the total NCO / OH ratio is greater than 0.9, and preferably equal to or greater than 1.
  • total OH means that if the magnetic medium comprises another source of OH groups as polyol, it must be taken into account for the calculation of the isocyanate prepolymer content, so that the medium is fully crosslinked.
  • the recording medium according to the invention can comprise any known magnetic particles, doped or not, such as metal oxides, such as iron, chromium oxides, metal particles such as iron particles, hexaferrites of Ba or of Sr, etc.
  • the magnetic particles are particles of barium or strontium hexaferrite having a coercive field greater than 4000 Oe (300 kA / m) and preferably greater than 5000 Oe (400 kA / m) a saturation magnetization greater than 55 emu / g and of preferably greater than 60 emu / g and a ratio of the distribution of the switching fields to the coercive field (SFD / Hc) less than 0.45 and preferably less than 0.40.
  • a coercive field greater than 4000 Oe (300 kA / m) and preferably greater than 5000 Oe (400 kA / m) a saturation magnetization greater than 55 emu / g and of preferably greater than 60 emu / g and a ratio of the distribution of the switching fields to the coercive field (SFD / Hc) less than 0.45 and preferably less than 0.40.
  • the SFD characterizes the width of the distribution of the switching fields. From the hysteresis cycle
  • the magnetization and the coercive field are measured with VSM (Vibrating Sa ple Magnetometer) under a maximum magnetizing field of 20,000 Oe (1590 kA / m).
  • the recording medium according to the invention can contain the additives commonly used in such a medium.
  • lubricants commonly used in magnetic compositions, in order to reduce the coefficient of friction between the layer and the head, to reduce the wear of both and to improve the sliding properties .
  • lubricants include, for example, fine particles of graphite or molybdenum sulfide or tungsten, silicone oils, unsaturated aliphatic hydrocarbons, fatty acid esters of monoalcohols, carbonic esters such as those described in French patent 2,094,663, fluorinated hydrocarbons or fine polymer particles such as polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, etc.
  • solid lubricants are used, in which at least 90% and preferably at least 99% of the particles have a size equal to or less than 3 ⁇ m , at a rate of less than 2% by mass relative to the mass of the magnetic particles.
  • liquid lubricants tend to exude from the magnetic medium by raising the temperature, and in particular when the final treatment of the magnetic support requires high temperatures.
  • Fine particles of graphite, molybdenum or tungsten sulfide, or polyethylene can be used as the solid lubricant.
  • polytetrafluoroethylene PTFE
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PTFE is sold in the form of powders by different manufacturers. One can find it for example at Du Pont de Nemours under the trade name of Vydax.
  • the solid lubricant is compatible with the other constituents of the recording medium, and that it does not contain more than 10% of particles having a size greater than 3 ⁇ and, preferably not more than 1%, d on the one hand, and on the other hand, that its content in the magnetic medium does not exceed 2% relative to the mass of the magnetic particles.
  • crosslinked structure of the binder is such that it makes it possible to trap the particles of solid lubricant with dimensions less than 3 ⁇ m.
  • the solid lubricant based on polytetrafluoroethylene can be combined with an inert polymer such as a polyolefin, for example polyethylene.
  • lubricants such as silicone oils
  • One or more surfactants can be used in the magnetic recording medium according to the invention to ensure the wettability, the dispersibility and the spreading of the dispersion. It is possible to use, for example, a polycarboxylic acid ester or a complex organic ester of phosphoric acid, lecithin, fatty acids such as palmitic acid or oleic acid, or mixtures of these surfactants. assets.
  • a vinyl copolymer based on vinyl chloride comprising OH groups can also be used as a dispersing agent.
  • Such a copolymer generally comprises from 70 to 90% of vinyl chloride, the other monomers being chosen from vinyl acetate, polyvinyl alcohol, and acrylic or methacrylic esters optionally carrying hydroxyl groups.
  • account must be taken of the OH groups of the vinyl copolymer, which must also be completely crosslinked in the three-dimensional polyurethane network and the amount of isocyanate prepolymer must be adjusted accordingly.
  • a alkylphenoxypolyethoxyethyl ester of phosphoric acid at a rate of 3 to 8 g per 100 g of magnetic particles and a vinyl copolymer at a rate of less than 10% by mass relative to the total binder.
  • the binder composition can comprise the usual additives such as abrasive powders such as Al 2O3 or Cr2O3, pigments, in the form of a fine powder or colloid, such as carbon black for coloring the layer and silica for improve the quality and stability of the dispersion.
  • abrasive powders such as Al 2O3 or Cr2O3, pigments, in the form of a fine powder or colloid, such as carbon black for coloring the layer and silica for improve the quality and stability of the dispersion.
  • it may optionally contain agents to promote crosslinking, depending on the binder used and the kinetics that are desired.
  • a coating dispersion is formed by mixing the magnetic particles, the various components of the binder, and the additives, in the presence of solvents. Solvent mixtures known in the art of magnetic dispersions are used.
  • esters such as methyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, tetrahydrofuran, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, nitromethane, nitroethane, dichloroethane, benzene solvents such as toluene, etc.
  • the useful quantities of solvents can be determined by the technician depending on the desired results, the particular compounds of the dispersion and the equipment used. Particularly useful dispersions are described in the examples.
  • the magnetic particles are first impasted with the surfactant and the vinyl copolymer, this paste is ground for example in a ball mill, then all the other constituents of the medium formula are added magnetic.
  • a magnetic coating composition is obtained which is applies to a support in a known manner.
  • the crosslinking forming the polyurethane takes place after coating by any known means and, in general, by heating, with, as indicated above, a crosslinking promoter, if necessary.
  • the magnetic medium obtained is very hard; this hardness can be evaluated by the scratch test described below. It has excellent cohesion, has both high wear resistance and low abrasiveness, and is resistant to solvents. In general, it itself presents, without overlay, wear corresponding to a loss of electrical signal equal to or less than 5% for 2000 passes, an abrasiveness less than 600 ⁇ m and a scratch resistance less than 1.5 ⁇ . In addition, in the case where PTFE is used as described above, the magnetic medium is insensitive to temperature variations between -20 ° C and 130 ° C.
  • the recording medium according to the invention can be used in all cases where. We wish a rigid or semi-rigid medium without overlay, for example for discs or cards.
  • the magnetic recording medium according to the invention is used in a large capacity magnetic memory card such as that described in French patent application 8814217 entitled: "Large capacity magnetic memory card and manufacturing process”.
  • the following examples particularly relate to a card comprising a high energy and high density recording medium, having a coercive field of between 4500 and 6000 Oe, a magnetization at saturation greater than 60 emu / cm, and preferably greater than 80 emu / cm, and a ratio of the distribution of the switching fields to the coercive field less than 0.50, and preferably less than 0.30.
  • the magnetization and the coercive field are measured at VSM under a maximum magnetizing field of 20,000 Oe (1590 kA / m).
  • the invention is not however limited to such a card.
  • the results given in the examples relate to the electrical wear, the abrasiveness, the roughness and the scratch resistance of the magnetic recording medium. These parameters are measured by the following tests: Electrical wear test
  • a number of tracks are chosen which are distributed uniformly over the entire magnetic layer.
  • the amplitude of the read signal is measured using an oscilloscope.
  • the loss of signal corresponds to the difference between the first reading and the last, and it is expressed in% of the signal collected at the first reading.
  • the magnetic medium to be measured is displaced at 40 ⁇ m / s over a distance of 2 mm.
  • the displacement of a sensor is measured, the part of which in contact with the medium is a ball with a radius of 5 ⁇ m.
  • the force applied to this ball is 0.03 mN.
  • the analog voltage at the output of the converter, proportional to the oscillations of the sensor, is processed digitally using a computer which calculates the roughness criteria.
  • a magnetic dispersion comprising: Ba hexaferrite particles 100.0 g
  • Example 2 A magnetic dispersion is prepared containing:
  • Methylisobutyl ketone 10 A card is prepared as in the previous example, and the electrical wear test is carried out under the same conditions as in the previous example.
  • a magnetic dispersion is prepared containing: Particles of barium hexaferrite 100 g
  • Example 4 A magnetic dispersion is prepared containing:
  • Toluene 9 A card is prepared as in Example 1, and the electrical wear test is carried out under the same conditions, except that the number of passes is 24,000.
  • a magnetic dispersion is prepared containing: Particles of barium hexaferrite 100 g 3.0g
  • a card is prepared as in Example 1, and the electrical wear test is carried out under the same conditions, except that the number of passes is 24,000.
  • a magnetic dispersion is prepared containing:
  • a card is prepared as in Example 1, and the electrical wear test is carried out under the same conditions, except that the number of passes is 24,000.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un milieu d'enregistrement magnétique. Le milieu d'enregistrement magnétique comprend des particules magnétiques et un liant. Le liant est un polyuréthane tridimensionnel hautement réticulé formé d'un polyol ramifié comprenant au moins 8 % en masse de groupes OH, et ayant un poids moléculaire inférieur à 4000 et d'un prépolymère d'isocyanate comprenant au moins 3 fonctions isocyanate. Dans un mode de réalisation, le lubrifiant est un polytétrafluoroéthylène en poudre dont au moins 90 % des particules ont une dimension inférieure à 3 mum et est présent à raison de moins de 2 % en masse par rapport à la masse des particules magnétiques. Application à l'obtention d'un milieu magnétique qui est à la fois d'une part dur et résistant, et d'autre part cohérent et peu abrasif.

Description

MILIEU D'ENREGISTREMENT MAGNETIQUE La présente invention concerne un milieu d'enregistrement magnétique comprenant un liant spécifique, des particules magnétiques et un lubrifiant ; ce milieu possède des caractéristiques spécifiques de dureté, de cohésion, de rugosité superficielle, de résistance à l'abrasion et aux rayures, d'abrasivité et de glissement le rendant particulièrement apte, sans surcouche ni protection externe, à des utilisations sur des supports semi-rigides tels que des disques ou des cartes.
La plupart des milieux d'enregistrement magnétique comportent soit une surcouche afin de protéger la couche magnétique lors des manipulations, des rayures, abrasions et autres agressions de l'environnement, soit une protection par pochettes ou cassettes.
Si l'on souhaite s'affranchir d'une protection externe et réaliser un enregistrement haute densité, on doit utiliser une surcouche pour garantir la conservation totale des informations.
Cependant, la présence d'une surcouche augmente l'espacement tête/couche, qu'il faudrait au contraire réduire lorsqu'on souhaite réaliser un enregistrement de haute densité. Les deux objectifs, d'une part de protection physique du milieu d'enregistrement, et partant, de l'information qui y est enregistrée, et d'autre part, de diminution de l'espacement tête/couche, sont contradictoires,
La suppression de la surcouche, souhaitable, n'est donc concevable qu'à la condition d'utiliser un milieu magnétique qui ait en plus les propriétés requises pour la surcouche. En d'autres termes, ce milieu doit être super iciellement assez dur pour résister aux rayures et autres agressions de l'environnement, avoir une assez grande cohésion pour résister à l'usure et à l'arrachement, ne pas être cassant ou se fissurer ; il doit résister -aux intempéries, aux solvants, aux températures d'utilisation du support magnétique, ainsi qu'à celles des traitements éventuels de finition de ces supports ; il doit enfin engendrer un coefficient de frottement superficiel réduit entre lui-même et la tête d'écriture/lecture, afin de diminuer l'usure de l'un et de l'autre, et avoir de bonnes propriétés de glissement. Ceci implique le choix d'un liant approprié pour le milieu magnétique et la possibilité d'incorporer un lubrifiant dans ce liant.
Des liants couramment utilisés pour les milieux d'enregistrement magnétique sont formés d'un mélange (a) d'un polyuréthanne élastomère de haut poids moléculaire obtenu par réaction d'un polyol avec des isocyanates et contenant des allongeurs de chaîne qui confèrent au. polyuréthanne son élasticité et (b) d'un copolymère vinylique à base de chlorure de vinyle contenant des groupes OH réticulables, qui sert à la fois d'agent de dispersion pour les particules magnétiques et participe à la réticulation avec des isocyanates. Cet ensemble confère à la couche la rigidité souhaitée.
Ces sortes de liants ne sont cependant pas assez durs pour une utilisation sans surcouche ni protection, car ils ne résisteraient pas suffisamment aux rayures et autres agressions de l'environnement pour garantir la conservation totale des informations.
Une autre sorte de liant pour milieu d'enregistrement magnétique, décrit au brevet français 1020808, comprend un polyuréthanne non élastomère, réticulé par un prépolymère d'isocyanate contenant au moins 3 groupes fonctionnels de façon à obtenir un réseau tridimensionnel. Ce type de liant est trop dur et a tendance à se casser et à se fendiller. Le brevet français 1311588 décrit le liant du brevet français 1020808 associé à un copolymère à base de chlorure de vinyle fortement polymérisé qui sert ici de composé élastomère ; il ne contient pas dans ce cas de groupe OH réticulable et il est utilisé à raison de 10 à 20% dans le mélange. Ce type de liants manque aussi de résistance et ne satisfait pas aux exigences mentionnées ci-dessus.
On a trouvé selon l'invention un milieu magnétique ayant les propriétés requises, comprenant un liant spécifique. La présente invention a pour objet un milieu magnétique comprenant des particules magnétiques et un liant formé d'un polyuréthanne tridimensionnel, réticulé, et il est caractérisé en ce que le polyuréthanne tridimensionnel, réticulé, est formé à partir d'un polyol ramifié comprenant au moins 8% en poids de groupes OH, ayant un poids moléculaire moyen inférieur à 4000, et d'un prépolymère d' isocyanate -comprenant au moins 3 fonctions isocyanate.
* On peut utiliser comme polyol des polyester-polyols aromatiques ou aliphatiques , ou des. polyéther-polyoLs. Les polyester-polyols sont des composés contenant des groupes hydroxyle préparés à partir d'acides dicarboxyliques ou de dérivés de ces acides tels que leurs anhydrides, tels que l'acide adipique, les acides téréphtalique, phtalique, isophtalique, tétrahydropht'alique, hexahydrophtalique, l'acide maleique, et d'alcools polyfonctionnels tels que les glycols, le glycérol, 1'hexanediol, 1'hexanetriol, le néopentylglycol, le triméthylolpropane, le pentaérythrol, etc.
Les polyéther-polyols sont aussi des composés contenant des groupes hydroxyle préparés à partir d'oxydes d'alkylène et des mêmes alcools que ceux décrits ci-dessus pour les polyesters.
La quantité de groupes -COOH provenant des acides et de groupes -OH provenant des alcools est telle que le rapport OH/COOH est supérieur à 1. Par condensation, tous les groupes COOH réagissent, alors qu'il reste des groupes hydroxyle libres. Les polyols utilisés selon l'invention comprennent au moins 8 % en poids de groupes OH. De préférence, l'acide dicarboxylique est un acide phtalique hydrogéné, éventuellement en mélange avec d'autres acides, et l'alcool polyfonctionnel est le triméthylopropane, éventuellement en mélange avec d'autres alcools.
L'expression "prépolymère d'isocyanate", utilisée habituellement dans la chimie des polyuréthannes, désigne un composé avec au moins trois fonctions isocyanate, c'est-à-dire une fonctionnalité au moins de trois. De tels composés peuvent être obtenus par exemple, à partir de 3 moles d'un diisocyanate aliphatique ou aromatique et 1 mole d'un alcool trivalent, tel que le glycérol, 1'hexanetriol ou le triméthylol propane. Les quantités respectives de polyol et d'isocyanate sont telles que le rapport NCO/OH total est supérieur à 0,9, et de préférence égal ou supérieur à 1. L'expression : OH total, signifie que si le milieu magnétique comprend une autre source de groupes OH que le polyol, il faut en tenir compte pour le calcul de la teneur en prépolymère d'isocyanate, afin que le milieu soit entièrement réticulé.
Sans être lié par des considérations théoriques, on pense que la polyfonctionnalité de -1*isocyanate, le polyol spécifique et la stoechiométrie utilisés contribuent à augmenter le nombre de liaisons de réticulation du polyuréthanne, ce qui permet d'obtenir un liant qui ait les propriétés d'une laque filmogène, c'est-à-dire qui soit à la fois dur et rigide, mais non cassant. Le milieu d'enregistrement selon l'invention peut comprendre toutes particules magnétiques connues, dopées ou non, telles que les oxydes métalliques, comme les oxydes de fer, de chrome, les particules métalliques telles que des particules de fer, des hexaferrites de Ba ou de Sr, etc. Dans un mode de réalisation, les particules magnétiques sont des particules d'hexaferrite de baryum ou de strontium ayant un champ coercitif supérieur à 4000 Oe (300 kA/m) et de préférence supérieur à 5000 Oe (400 kA/m) une aimantation à saturation supérieure à 55 emu/g et de préférence supérieure à 60 emu/g et un rapport de la répartition des champs de commutation au champ coercitif (SFD/Hc) inférieur à 0,45 et de préférence inférieur à 0,40.
Un procédé de préparation de telles particules est décrit à la demande de brevet français 8814221 intitulée "Procédé de préparation de particules magnétiques d'hexaferrites, particules obtenues et produit les contenant" .
Le SFD caractérise la largeur de la distribution des champs de commutation. A partir du cycle d'hystérésis
(flux magnétique M en fonction du champ magnétisant H), on trace la courbe dM/dH en fonction de H, (dérivée du cycle d'hystérésis) et on calcule la largeur à mi-hauteur ΔH du pic observé quand H ≈ Hc ; cette valeur est appelée SFD. On divise cette valeur de SFD par le champ coercitif des particules, ce qui donne le rapport sans dimension SFD/Hc.
L'aimantation et le champ coercitif sont mesurés au VSM (Vibrating Sa ple Magnetometer) sous un champ magnétisant maximum de 20 000 Oe (1590 kA/m).
Le milieu d'enregistrement selon l'invention peut contenir les additifs couramment utilisés dans un tel milieu.
Il peut contenir en particulier des lubrifiants couramment utilisés dans les compositions magnétiques, afin de diminuer le coefficient de frottement entre la couche et la tête, de diminuer l'usure de l'une et de l'autre et d'améliorer les propriétés de glissement. De tels lubrifiants comprennent, par exemple, des fines particules de graphite ou de sulfure de molybdène ou de tungstène, des huiles de silicone, des hydrocarbures aliphatiques insaturés, des esters d'acide gras et de monoalcools, des esters carboniques tels que ceux décrits au brevet français 2 094 663, des hydrocarbures fluorés ou des fines particules de polymère tel que le polyethylene, le polypropylène, le polytétrafluoroéthylène, etc.
Cependant dans des modes de réalisation tels que des cartes ou des disques, dans lesquels il est particulièrement intéressant de ne pas utiliser de surcouche, d'une part, et d'autre part dans lesquels le milieu magnétique doit pouvoir supporter des températures d'utilisation ou de traitement élevées, par exemple supérieures à 100°C, et même à 150°C, on utilise des lubrifiants solides, dans lesquels au moins 90 % et de préférence au moins 99 % des particules ont une dimension égale ou inférieure à 3 μm, à raison de moins de 2 % en masse par rapport à la masse des particules magnétiques.
En effet, les lubrifiants liquides ont tendance à exsuder du milieu magnétique par élévation de température, et en particulier quand le traitement final du support magnétique exige des températures élevées.
On peut utiliser comme lubrifiant solide de fines particules de graphite, de sulfure de molybdène ou de tungstène, de polyethylene. De préférence on utilise du polytétrafluoroéthylène (PTFE) . Le PTFE est vendu sous forme de poudres par différents fabriquants. On peut en trouver par exemple chez Du Pont de Nemours sous la dénomination commerciale de Vydax.
Il est important que le lubrifiant solide soit compatible avec les autres constituants du milieu d'enregistrement, et qu'il ne contienne pas plus de 10% de particules ayant une dimension supérieure à 3 μ et, de préférence pas plus de 1%, d'une part, et d'autre part, que sa teneur dans le milieu magnétique ne dépasse pas 2% par rapport à la masse des particules magnétiques. On peut obtenir une telle répartition en dimension de particules de lubrifiant par tamisage, filtration ou toute autre technique connue.
Sans être lié par des considérations théoriques, on pense que la structure réticulée du liant est telle qu'elle permet d'emprisonner les particules de lubrifiant solide de dimensions inférieures à 3 μm.
Le lubrifiant solide à base de polytétrafluoroéthylène peut être associé à un polymère inerte tel qu'une polyoléfine, par exemple du polyethylene.
On peut utiliser, en plus du PTFE tel que décrit ci-dessus, des lubrifiants connus tels que les huiles de silicone, en quantité inférieure à 1 partie pour 100 parties de particules magnétiques. On peut utiliser dans le milieu d'enregistrement magnétique selon l'invention un ou plusieurs agents tensio-actifs pour assurer la mouillabilité, la dispersabilité et l'étalement de la dispersion. On peut utiliser, par exemple, un ester d'acide polycarboxylique ou un ester organique complexe d'acide phosphorique, de la lécithine, des acides gras tels que l'acide palmitique ou l'acide oléique, ou des mélanges de ces agents tensio-actifs. On peut utiliser aussi comme agent de dispersion un copolymère vinylique à base de chlorure de vinyle comprenant des groupes OH. Un tel copolymère comprend en général de 70 à 90 % de chlorure de vinyle, les autres monomères étant choisis parmi l'acétate de vinyle, l'alcool polyvinylique, et des esters acryliques ou méthacryliques portant éventuellement des groupes hydroxyle. Dans ce cas, il faut tenir compte des groupes OH du copolymère vinylique, qui doit être lui aussi complètement réticulé dans le réseau tridimensionnel de polyuréthanne et la quantité de prépolymère d' isocyanate doit être ajustée en conséquence. Dans un mode de réalisation préféré, on utilise un alkylphénoxypolyéthoxyéthyl ester de l'acide phosphorique, à raison de 3 à 8 g pour 100 g de particules magnétiques et un copolymère vinylique à raison de moins de 10 % en masse par rapport au liant total. En outre, la composition de liants peut comprendre les additifs habituels tels que des poudres abrasives comme Al 2O3 ou Cr2O3, des pigments, sous forme de poudre fine ou de colloïde, tels que du noir de carbone pour colorer la couche et de la silice pour améliorer la qualité et la stabilité de la dispersion.
Enfin, elle peut éventuellement contenir des agents pour favoriser la réticulation, suivant le liant utilisé et la cinétique que l'on souhaite.
On forme une dispersion de couchage en mélangeant les particules magnétiques, les différents composants du liant, et les additifs, en présence de solvants. On utilise des mélanges solvants connus dans la technique des dispersions magnétiques.
Parmi les solvants utiles., on peut citer des esters tels que l'acétate de méthyle, l'acétate d'ethyle, l'acétate d'isopropyle, le tétrahydrofuranne, des cétones telles que la méthyléthylcétone, la méthylisobutylcétone et la cyclohexanone, le nitrométhane, le nitroéthane, le dichloroéthane, des solvants benzéniques tels que le toluène, etc. Les quantités utiles de solvants peuvent être déterminées par le technicien en fonction des résultats souhaités, des composés particuliers de la dispersion et de l'appareillage utilisé. Des dispersions particulièrement utiles sont décrites dans les exemples. Comme il est connu dans la technique, on empâte d'abord les particules magnétiques avec l'agent tensioactif et le copolymère vinylique, on broie cette pâte par exemple dans un broyeur à billes, puis on ajoute tous les autres constituants de la formule du milieu magnétique. On obtient une composition de couchage magnétique qu'on applique sur un support de façon connue. La réticulation formant le polyuréthanne a lieu après couchage par tout moyen connu et, en général, en chauffant, avec, comme indiqué ci-dessus un promoteur de réticulation, si nécessaire.
Le milieu magnétique obtenu est très dur ; cette dureté peut être évaluée par le test de rayure décrit ci-dessous. Il possède une excellente cohésion, présente à la fois une résistance élevée à l'usure et une faible abrasivité, et il résiste aux solvants. En général, il présente lui-même, sans surcouche, une usure correspondant à une perte de signal électrique égale ou inférieure à 5 % pour 2000 passages, une abrasivité inférieure à 600 μm et une résistance à la rayure inférieure à 1,5 μ . En outre, dans le cas où l'on utilise le PTFE tel que décrit ci-dessus, le milieu magnétique est insensible aux variations de températures comprises entre -20°C et 130°C.
Le milieu d'enregistrement selon l'invention peut être utilisé dans tous les cas où.l'on .souhaite un milieu rigide ou semi-rigide sans surcouche, par exemple pour des disques ou des cartes.
Dans un mode de réalisation particulier, on utilise le milieu d'enregistrement magnétique selon l'invention dans une carte à mémoire magnétique à grande capacité telle que celle décrite à la demande de brevet français 8814217 intitulée :"Carte à mémoire magnétique à grande capacité et procédé de fabrication".
Les exemples suivants concernent particulièrement une carte comportant un milieu d'enregistrement de haute énergie et haute densité, ayant un champ coercitif compris entre 4500 et 6000 Oe, une aimantation à saturation supérieure à 60 emu/cm , et de préférence supérieure à 80 emu/cm , et un rapport de la répartition des champs de commutation au champ coercitif inférieur à 0,50, et de préférence inférieur à 0,30. Comme sur les poudres, l'aimantation et le champ coercitif sont mesurés au VSM sous un champ magnétisant maximum de 20 000 Oe (1590 kA/m). L'invention ne se limite cependant pas à une telle carte. Les résultats donnés dans les exemples concernent l'usure électrique, 1'abrasivité, la rugosité et la résistance à la rayure du milieu d'enregistrement magnétique. Ces paramètres sont mesurés par les tests suivants : Test électrique d'usure
Sur un milieu d'enregistrement magnétique, on choisit un certain nombre de pistes réparties uniformément sur l'ensemble de la couche magnétique.
Sur chaque piste on enregistre un signal qu'on relit un nombre de fois déterminé. (Nombre de passages).
L'amplitude du signal de lecture est mesurée à l'aide d'un oscilloscope. La perte de signal correspond à la différence entre la première lecture et la dernière, et elle est exprimée en % du signal recueilli à la première lecture.
Test de rugosité
On déplace le milieu magnétique à mesurer à 40 μm/s sur une distance de 2 mm. A l'aide d'un convertisseur, on mesure le déplacement d'un capteur dont la partie en contact avec le milieu est une bille de 5 μm de rayon. La force appliquée sur cette bille est de 0,03 mN. La tension analogique à la sortie du convertisseur, proportionnelle aux oscillations du capteur, est traitée numériquement à l'aide d'un ordinateur qui calcule les critères de rugosité. On utilisera la rugosité arithmétique moyenne (écart moyen arithmétique du profil par rapport à la ligne moyenne, intégré sur la longueur de base) . Test d'abrasivité La méthode utilisée pour évaluer l'abrasivité d'une couche consiste à faire défiler un tore de cuivre de dureté Vickers 52, ayant un diamètre de fil de 1,6 mm et un rayon intérieur de boucle de 8 mm, sur la couche à mesurer, sur une longueur de 5 cm, avec une force d'application constante F=0,6 N et une vitesse de 8 cm/s, 1400 fois aller et retour.
On obtient sur le tore une figure d'abrasion représentée par une pseudo-ellipse dont le grand axe est d'autant plus grand que la couche est plus abrasive. On mesure la longueur du grand axe de cette pseudo-ellipse sur un microscope équipé d'une mire micrométrique. On utilise cette longueur comme paramètre de définition de 1'abrasivité. Test de rayure On réalise le test de rayure en faisant passer un diamant sphérique -de rayon R = 15 μm sous une charge de 4 g sur la surface du milieu d'enregistrement magnétique. La résistance à la rayure est exprimée en profondeur de rayure en μm, calculée à partir de la demi-largeur a de l'empreinte générée par le diamant sur la couche, selon la formule : profondeur = R - On utilise dans les exemples les produits commerciaux suivants :
- Desmophen , marque commerciale pour un groupe de polyesters et de polyethers réticulables par des isocyanates, vendue par Bayer AG.
- Desmodur ®, marque commerci.a-le pour un groupe d' iso¬ cyanates et de prépolymères d' isocyanates vendue par Bayer AG.
- Gafac , marque commerciale pour un groupe d'agents tensioactifs anioniques qui sont des esters organiques complexes de phosphate, vendue par General Aniline and Film Corp.
- Vinnol marque commerciale pour des copolymères d'alcool polyvinylique, vendue par Wacker- Chemie Gesellschaft.
- Vydax , marque commerciale pour des télomères fluorocarbonés, vendue par E.I. Du Pont de Nemours.
- Lexan marque commerciale pour des polycarbonates, vendue par General Electric Co. Les particules d'hexaferrite de baryum utilisées dans tous les exemples sont préparées suivant le procédé de la demande de brevet français 8814221. Elles ont une acicularité comprise entre 1,5:1 et 3:1 et une longueur de 0,1 à 0,3. μm. Leur aimantation à saturation est de 62 ± 2 emu/g, leurs champs coercitifs sont compris entre 4700 Oe et 5300 Oe, leur SFD est compris entre 1800 et 2100 Oe et leurs rapports SFD/Hc sont compris entre 0,34 et 0,45.
Les résultats des mesures mécaniques et magnétiques sur les cartes obtenues sont rassemblés au tableau ci-dessous pour tous les exemples.
On observe en outre que les cartes obtenues dans tous les exemples présentent une excellente résistance aux solvants , à la température et aux agressions externes. Des sollicitations en flexions répétées ne génèrent aucun dommage sur la couche magnétique. Exemple 1
On prépare une dispersion magnétique comprenant : Particules d'hexaferrite de Ba 100,0 g
Agent tensioactif GAFAC® RE 610 7,0 g
Vinnol E 22/40 A 1,0 g
Noir de carbone 3,0 g Desmophen ® 651 15,8 g Desmodur ® L 18,2 g Vydax® AR 0,4 g
On ajoute à cette dispersion le mélange de solvants suivant, à raison de 55 parties de dispersion pour 45 parties de mélange de solvants :
Acétate d'ethyle 50 parties THF 25 parties
Acétate de méthyle 25 parties
Après avoir agité et filtré, on applique la dispersion sur une feuille de polycarbonate LEXAN ® 8800 de 40 à
.60.μm d'épaisseur, et on. sèche pour obtenir une couche de 6 μm d'épaisseur à l'état sec. On applique un rectangle du film obtenu sur un empilement de feuilles de polycarbonate permettant d'obtenir une épaisseur de 600 μm, on fait quatre points de soudure aux ultrasons pour maintenir le sandwich en place, on applique le sandwich côté film magnétique sur une plaque de verre et on soude à une température comprise entre 160°C et 180°C, sous une pression de 100 à 1000 N/cm . On coupe une carte aux normes ISO (54 x 86 mm) et on détermine les propriétés magnétiques et mécaniques de cette carte. Le test électrique d'usure est mis en oeuvre sur une piste de 200 μm de large, à une vitesse d'enregistrement de 200 mm/s, et une fréquence de 14,6 kHz. (Ceci correspond à une densité de 1457 bits/cm) . Le nombre de passages est de 2000. Exemple 2 On prépare une dispersion magnétique contenant :
Particules d'hexaferrite de Ba 100,0 g
GAFAC® RE 610 3,0 g
Vinnol® 22/40 2,0 g Si02 1,5 g
A1203 15,0 g
Noir de carbone 3,0 g Desmophen ® 651 20,8 g Desmodur ® L 27,2 g Copolymère de polytétrafluoroéthylène/ polyethylene (50/50) (dimension de particules égale ou inférieure à 3 μm) 1,0 g
On utilise comme solvant le mélange suivant, à raison de 53 parties de dispersion pour 47 parties de mélange de solvants :
Acétate d'isopropyle 55
Nitroéthane 15
Dichloroéthane 20
Méthylisobutylcétone 10 On prépare une carte comme à l'exemple précédent, et l'on met en oeuvre le test électrique d'usure dans les mêmes conditions qu'à l'exemple précédent.
Exemple 3
On prépare une dispersion magnétique contenant : Particules d'hexaferrite de baryum 100 g
Ester d'acide polycarboxylique 6 g
Vinnol® E22/40A 1 g
Si02 2 g
A1203 15 g Noir de carbone 3 g
® Desmophen 651 21,4 g
® Desmodur L 27,9 g
Polytétrafluoroéthylène/polyéthylène (50/50)
(dimension de particules égale ou inférieure à 3 μm) 1,5 g On utilise le mélange solvant suivant, à raison de 62 parties de dispersion pour 38 parties de mélange solvant : Acétate d'ethyle 50
Méthylisobutylcétone 25 Nitroéthane 25
On prépare une carte comme à l'exemple 1 et l'on met en oeuvre le test électrique d'usure dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1. Exemple 4 On prépare une dispersion magnétique contenant :
Particules d'hexaferrite de baryum 100 g
GAFAC® RE 610 3 g
Silicone Byk®-310 0,1 g
Vinnol® E22/40A 2,0 g Si02 1,5 g
Noir de carbone 3 g Desmophen ® 651 20,2 g Desmodur ® L 27,5 g Copolymère Polytétrafluoroéthylène/polyéthylène
(50/50) (dimension de particules égale ou inférieure à 3 μm) 1,0 g
On utilise comme solvant le mélange suivant, à raison de 58 parties de dispersion pour 42 parties de mélange de solvants :
Cyclohexanone 22
Acétate d'ethyle 9
Méthyléthylcétone 60
Toluène 9 On prépare une carte comme à l'exemple 1, et l'on met en oeuvre le test électrique d'usure dans les mêmes conditions, sauf que le nombre de passages est de 24 000.
Exemple 5
On prépare une dispersion magnétique contenant : Particules d'hexaferrite de baryum 100 g 3,0 g
3,0 g
0,2 g
1,5 g
2 g
20,5 g 28 g
Copolymère Polytétrafluoroéthylène/polyéthylène (50/50) (dimension de particules égale ou inférieure à 3 μm) 1,2 g
On utilise comme solvant le mélange suivant, à raison de 61 parties de dispersion pour 39 parties de mélange de solvants : Cyclohexanone 20
Acétate d'ethyle 20
Méthyléthylcétone 38
Toluène 22
On prépare une carte comme à l'exemple 1, et l'on met en oeuvre le test électrique d'usure dans les mêmes conditions, sauf que le nombre de passages est de 24 000.
Exemple 6
On prépare une dispersion magnétique contenant :
Particules d'hexaferrite de baryum 100 g Dextrol OC 70 vendu par Dexter 2,0 g
Acide palmitique 1,5 g
Si02 1,5 g
g g Desmodur ® L 28 g
Copolymère Polytétraf luoroéthylène/polyéthylène
( 50/50 ) (dimension de particules égale ou inférieure à 3 μm) 1 g Vydax® 1 g On utilise comme solvant le mélange suivant, à raison de 55 parties de dispersion pour 45 parties de mélange de solvants :
Cyclohexanone 12
Acétate d'ethyle 25
Méthyléthylcétone 63
On prépare une carte comme à l'exemple 1, et on met en oeuvre le test électrique d'usure dans les mêmes conditions, sauf que le nombre de passages est de 24 000.
TABLEAU
Exemples
Mesures
Magnétiques
Champ coercitif Oe
(kA/m)
SFD Oe (kA/m)
Im emu/cm3
SFD/Hc
00
Mécaniques
Test électrique d'usure pour 2000 passages < 1% < 1% < 1% pour 24 000 passages
Rugosité (nui)
Abrasivité (μm)
Résistance à la rayure (μ )

Claims

REVENDICATIONS - Milieu d'enregistrement magnétique comprenant des particules magnétiques et un liant formé d'un polyuréthanne tridimensionnel réticulé, caractérisé en ce que le polyuréthanne tridimensionnel réticulé est formé à partir d'un polyol ramifié comprenant au moins 8% en poids de groupes OH, ayant un poids moléculaire moyen inférieur à 4000, et d'un prépolymère d'isocyanate comprenant au moins 3 fonctions isocyanate. - Milieu d'enregistrement magnétique à la revendication
1, dans lequel le polyol est un polyester-polyol. - Milieu d'enregistrement magnétique d'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel les quantités de polyol et de prépolymère d'isocyanate constituant le polyuréthanne sont telles que le rapport NCO/OH total est supérieur à 0,9. - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 3, dans lequel le.rapport NCO/OH total est égal ou supérieur à 1. - Milieu d'enregistrement magnétique d'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre un lubrifiant solide sous forme de particules, au moins 90 % des particules ayant une dimension égale ou inférieure à 3 μm, présent à raison de moins de 2 % en masse par rapport à la masse des particules magnétiques. - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 5, dans lequel au moins 99% des particules de lubrifiant solide ont une dimension égale ou inférieure à 3 μm. - Milieu d'enregistrement magnétique selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel les particules de lubrifiant solide sont des particules de polytétrafluoroéthylène. - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 7, dans lequel le lubrifiant solide comprend en outre une polyoléfine. - Milieu d'-enregistrement magnétique d'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel les particules magnétiques sont des particules d'oxyde de fer. - Milieu d'enregistrement magnétique d'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les particules magnétiques sont des particules de fer métallique. - Milieu d'enregistrement magnétique d'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les particules magnétiques sont des particules d'hexaferrites de baryum ou de strontium. - Milieu d'enregistrement magnétique de la revendication 11 dans lequel les particules d'hexaferrites de baryum ou de strontium ont un champ coercitif supérieur à 5000 Oe (400 kA/m) , une aimantation à saturation supérieure à 60 emu/g et un rapport .de la. répartition des champs de commutation au champ coercitif inférieur à 0,40. - Milieu d'enregistrement magnétique d'une quelconque des revendications 1 à 12, qui ne comporte pas de surcouche et présente une usure correspondant à une perte de signal électrique égale ou inférieure à 5 % pour 2000 passages, une abrasivité inférieure à
600 μm et une résistance à la rayure inférieure à 1,5 μm. - Utilisation du milieu d'enregistrement magnétique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans un disque ou une carte pour enregistrement magnétique. - Utilisation du milieu d'enregistrement magnétique conforme à la revendication 13, dans une carte à mémoire magnétique à grande capacité.
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