JPH01101446A - 分散系中の磁性顔料の分散度の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、照明装置及び検出及び評価装置によ・って、
磁性顔料及び場合によってはその他の添加物が分散され
ている重合体結合剤溶液から成る分散系中の磁性顔料の
分散度を測定するための装置に関する。

磁性顔料を含有する分散系はたとえば磁気ディスフ及び
磁気テープのような磁気記録担体の製造のために用いら
れる。これらの分散系は粉末状の磁性顔料、溶剤又は溶
剤混合物、この溶剤（混合物）中に可溶であるか又は分
散できる少なくとも一つの有機重合体又はプレポリマー
、分散助剤並びに、滑剤、粘度調節剤、安定剤及び電気
伝導度、摩耗、粗さなどを調整するための無機物質のよ
うな、その他の有機又は無機添加剤から成っている。

これらの分散系は一般にラッカーの製造に用いられる方
法によって製造する。これらの方法においては、化学的
組成をきわめて正確に監視することばかりでなく、後記
の分散装置において複雑な機械的プロセスを使−用する
こともまた非常に重要である。これらのこと及び分散系
の成分の物理化学的性質並びにそれらの相互作用が、特
に磁性顔料の、個々の粒子の分散度及び凝集度に決定的
な役割を果す、分散系の内部構造を決定する。顔料粒子
間の静電的及び静磁気的な力が、のちに製造した磁気記
録担体中でのみ明らかとなる凝集物の生成をもたらすお
それがある。

分散系の品質を決定する主な特性は、それ故、分散度又
は凝集度、粒子の密度及び粘度である。

別の重要な因子は分散系の安定性であるが、それは、ラ
ッカーの調製と分散系の流延成形の間に経過する時間中
に変化する可能性があるという点で、時間に大いに依存
する。分散系は一般に次の３段階で調製される： ■、湿潤剤及び任意的に溶解した重合体結合剤の存在下
に、溶剤を用いるか又は用いずに、磁性顔料の予備的摩
砕を行なう。

２、予備分散段階において、上記ｌにおける顔料デポジ
ットを濃厚結合剤溶液中に分散させるが、この際前記の
他の添加剤を加えてもよい。

３、磁性分散系について必要な分散度を最後に一層長時
間の微細分散プロセスにおいて達成する。

現在では、仕上った磁気記録担体と実質的に同様である
流延成形した分散系の試料を調製し、次いでその品質を
試験することによって、製造中の分散系の品質を検査す
る。引続く分散系の処理は、この試験結果に依存する。

このような試験は、分散系の担体への付与の直前又はそ
の間における分散系の状態については、何らの情報を与
えることもできないから、時間と費用がかかり且つ不正
確である。

ヨーロッパ特許第０１４６０１５号は、流動する２相系
中の分散度を測定するための迅速方法を記載している。

分散系が特定の長さの経路に沿って流れるときのその圧
力低下を測定する。この方法は前記の目的に対しては不
正確に過ぎるものと思われる。

分散系の動電的ゼータ電位を測定する方法は、ドイツ特
許公告第２３３７１６５号に開示されている。観察下の
分散系から試料流を連続的に取り出して別個のセルに移
し、その中で試料流を磁場にさらすと共に、いくつかの
部分流に分ける。次いでそれらの部分流を別の測定セル
中に送り、そこで各部分流の固体含量を測定する。この
測定方法は重合体結合剤系に関連する顔料の静電荷を決
定し且つ分散系の安定性を特徴付けるが、分散度につい
ての情報を与えることはできない。

磁性分散系の分散度の一測定方法はＪｏｕｒｎａｌ　ｏ
ｆＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、　７　（２）、１５９〜１８５頁
（１９８６）により公知である。

この方法は磁性顔料の表面上の水銀の取込みを用いて、
その容量を評価する。この方法は精巧にすぎ、迅速試験
としては不適当である。

ヨーロッパ特許第０１０３６５５号によれば、管中を流
れる分散系を可変周波数の交互する磁場にさらし、その
結果を用いて磁化率を決定する。

この測定方法は磁性顔料の保磁力及び流速に大きく依存
するので、製造プロセスにおいて使用するための普遍的
測定方法としては適当ではない。同様な装置はＨ本特許
願第５８−７６７５８号中にも記載されている。

粒子の器壁への凝集又は相互との凝集を測定するための
装置は、ドイツ特許公開第２９２８０１８号に記載され
ている。この場合には粒子を液体流又は気体流中に分散
させる。液体又は気体の多相系を透明壁に向って流して
照明する。散乱、反射又は吸収によって減衰する光を検
出器に向けて評価する。粒子の相互との凝集又は器壁に
対する凝集の測定は、透明な高度に希釈した分散系にお
いてのみ可能である。磁性顔料を含有する高濃度分散系
は不透明であるが、そのような分散系に対しては、この
方法は不適当である。

それ故、本発明の目的は、分散系中の磁性顔料の分散度
の測定に対して適当であり且つ製造プロセスにおける分
散系の関連する性質の連続的な測定と監視のための基礎
としても適当であり、しかも迅速且つ正確な測定方法で
ある、明快な方法及びそのための装置を提供することに
ある。

この問題は本発明に従えば、特許請求の範囲第１項の特
徴部分中に挙げた特色を有する装置によって解決するこ
とができる。本発明の一層の詳細は、その他の請求の範
囲、説明及び図面中に含まれている。

以下において図面を参照しながら本発明を一層詳細に説
明する。

本発明は本質的に、分散系を照射し且つ分散系によって
散乱的に反射した光を測色的に評価して標準と比較する
ことから成っている。特定製品の品質のけっていのため
の測色的方法は、固体物質の場合には、たとえば、織物
の染色又は製品のラッカー塗装の技術により公知である
。第１図はＣＩＥ出版物第１５号に記されているような
三つの異なる通常の測定形態を示している。

ａ）試料を垂直に対して４５°の入射光の角度で光にさ
らしてＯｏにおいて反射する光の量を測定する。

ｂ）内部につや消しの白色ライニングを有する中空の球
体を通じて試料を散乱的に照明し、垂直に対して８６の
角度で反射した光を測定する。この装置においては、光
沢による光を排除するために黒色の光沢トラップを設け
るとよい。

Ｃ）試料を４５°の角度で全周的に照明し、垂直に対し
てＯｏで反射した光を測定する。

ｂ）に記した方法が本発明に対してもっとも適している
ことが認められた。

第２図は本発明による装置の概念図である。透明な、で
きる限り光沢を除いた壁を有す゛る管（１）中を流れる
磁性分散系（２）を、上記のように散乱的に照明する。

散乱的に反射した光を、たとえばホログラフィ−格子（
３）を用いて、分光的に分解し、分離した光の成分を相
当する数の光電ダイオード（４）を用いて、たとえば４
００〜７００ｎｍの範囲で２０ｎｍの波長間隔において
測定する。

同様に、光源（５）から放射する光を分光的に分解して
、同じ方法によって散乱的に反射した光（７）として測
定する。二つのビームプロセスにおいてパルス条件下に
操作する二つのキセノン閃光灯の配置を用いることが好
ましい。測色的な評価方法を次に説明する。

上記の場合においては、分散度の決定を連続的に一つの
測定ステーションにおいて行なう。しかしながら、前記
の微細分散系のための製造プロセスにおいて必要とする
ような、複数の測定ステーションを同時に監視しようと
する場合には、第３図に示すように、一つの分散装置か
ら次の装置への各溢流管を測定ステーションとして使用
するが、その場合には、必要な時間リズムに従ってつな
ぐことができる光伝導体を、中央照明装置として且つ測
定と評価のために使用する。本発明による装置の具体的
な例を実施例中に示す。

測色の原理は、この分野の熟練者には公知であるように
、試料から放射する光を、いくつかの波長、いわゆる選
択波長、において行なわれる分光学的測定により測定し
、その測定値を色土理学的関数に挿入し且つその結果か
ら特定種類の標準光に対する色調、色飽和及び明るさを
計算することから成っている。ＣＩＥ−出版物、第１５
号によるＣ　Ｉ　Ｅ−ＬＡＢ色方式は、計算値を表わす
ための方法として広く確立されるに至っている。この方
式においては、色値（△ａ−Δｂ＊）及び明るさ値（△
Ｌ車）を図形の中心における色消し点からのびるベクト
ルとして表わして最終値、色差　　　′ΔＥ車を決定す
る。

△Ｅ’＝　　（ＡＬ’）”＋（Ａａ”）”＋（）！ｈｂ
”）”本発明の場合には、光源（５）と分散系の試料（
２）から放射し且つ分光的に分解しく３．６）且つ光電
ダイオード（４，７）によって測定する光を計算装置８
（第２図）中で旭理して色差△Ｅ車、すなわち、光源（
標準）と試料から散乱的に反射した光の間の色及び／又
は明るさの差、の計算に使用し、その結果をたとえばデ
ジタルに示すか又はスクリーン（９）上に図的に表示す
る。この種の装置は市販品を入手することができ且つそ
れらの装置は必要な値をきわめて迅速に入手することが
できるように、１秒未満の測定及び計算時間を有してい
るにすぎない。

以下の実施例から明らかなように、粗い分散系と細かい
分散系の間の色及び／又は明るさの変化は磁性顔料の分
散度のきわめて敏感な指示を与え、それは前記の従来の
測定方法よりも遥かに正確であるので、分散系の正確な
品質管理の目的を達成することができる。色差が対照試
料（標準）によって得た測色的測定に基づいて定めたも
のに等しい場合に望ましい最終値が得られる。

実施例１（数値はすべて重量による） ２７ｋＡ／ｍの保磁力と１．５Ｔの飽和磁化を有する針
状のコバルトドープしたγ−Ｆｅ、０３を、１２００部
のバッチ中で、１０５部の塩化ビニル／酢酸ビニル／ビ
ニルアルコール共重合体、１２８部のポリエステルポリ
ウレタン、分散剤としての３０部の酸性りん酸アルキル
、３部の脂肪酸及び２２５０部のテトラヒドロ７ラン／
シクロヘキサンの用材混合物中の１２部のオレフィン酸
亜鉛と共に、ターボミキサーを備えた容器中で５時間再
分散させた。かくして得た分散系を、緩速で回転するブ
レード撹拌機を備えた伝達容器中に圧送し、そこから分
散系を連続的に、微細分散のための、撹拌機を備えた一
連の連続する６ボールミル中に送った。これらのミルの
それぞれは１２５Ｑの容量を有し且つ９１１２の直径１
＝１．５ｍｍの酸化アルミニウム摩砕ボールを含有して
いた。各ミル中の分散系の滞留時間は３０分とした。本
発明による装置のための測定ステーションは最初のミル
に対する入口（測定ステーション０）及び各ミルからの
出口（測定ステーション１〜６）に設は且つ測定光と散
乱的に反射した光の両者を長さ４．５ｍの光伝導体を通
して伝達した。カスケードの最後のミルから排出した分
散系をｌｐｍの細孔径をもつフィルターを通して圧力下
に濾過した。溶剤としての１部のテトラヒドロ７ラン中
に溶解した０゜８５部の架橋剤（バイエルＡＧのデスモ
ジュールし）を分散系１００部当９に加え、その分散系
を押出し流延成形機を用いて厚さ１６μｍのポリエチレ
ンテレフタレートフィルムに付与して、このフィルム上
に３μｍの乾燥厚さをもつ層を形成させ、同時に永久磁
石を用いて磁性顔料を配向させた。乾燥層を圧力下に２
本の加熱ローラ間に通じることによって平滑化した。

各測定ステーションにおける評価は第５〜８図のグラフ
に示した結果を与えたが、これらの図中で△ａ本、６５
本、ΔＬ本及び△Ｅ車についての値を各測定ステーショ
ンに対して示した。ステーションＯに対する測定値を任
意的にゼロと設定した。

取得した結果は、測定値の種類に依存して、多かれ少な
かれ、分散度に関係する。グラフの形は、ｎ次の多項式
又は対数関数に基づく回帰計算の結果として計算する単
位によって数学的に表わすことができる。

これらの結果は、上記のようにして製造した磁気記録担
体のすぐれた電気音響的及び機械的データを示したのに
対して、１〜５ミルを通過させたのみの試料は、その性
質が劣っていた。

実施例２ ６１．４ｋＡ／ｍの保磁力を有する針状のコバルトドー
プしたγ−Ｆｅ、Ｏ８を用いるほかは、実施例１のもの
と類似する分散系を調製した。予備分散の５時間後に、
７００ｒｎｌの容量を有する容器中に分散系を導入し、
この容器から分散系を、漏斗を通しての連続的循環とし
て、２５０−の容量を有し且つ２２５ｍｊ！の鋼球を含
有している、撹拌機を備えた試験用ボールミル中に移し
た。１０分及び２０分間の摩砕後に試料を取り出し、実
施例１に記したようにして架橋、剤を加え、その試料を
流延成形し且つ乾燥した。各測定ステーションにおいて
、３試料を、無限の厚さの層をシミュレートするための
色の測定のために、相互に重ねｊ；。これらの試料を常
法により電気音響的にも測定した。

第１表 ０　　　４２．７５　１１．６７　６１．４　　０．７
８１０　　　４０．８０　１１．０６　６１．６　　０
．８１２０　　　４０．０６　１０．４１　６１．７　
　０．８１４０　　　３９．０３　　９．８０　６１．
０　　０．８０第１表は流延成形試料から得た測色的及
び電気音響的測定値を示す。この表の測色的測定は、測
定により時間がかかる電気音響的データによる測定より
も、磁性顔料の分散度について遥かに正確な値を与える
ことを示している。

実施例３ ３９．８ｋＡ／ｍの保磁力を有する７３７部の針状のＣ
ｒＯ２を、２５部の塩化ビニリデン／アクリロニトリル
共重合体、２３部のレシチン、溶剤としての５８０部の
テトラヒドロ７ラン及び２０９部のシクロヘキサノンと
共に分散させ且つ２７部の塩化ビニリデン／アクリロニ
トリル共重合体、３５４部のテトラヒドロフラン及び２
００部のシクロヘキサン中の１０６部のポリエステルウ
レタンから成る結合剤溶液に加えた。取得した分散系バ
ッチをターボミキサーを備えた容器中で６時間再分散さ
せ、中間容器に送入し、その容器から微細分散のために
撹拌機付きの７ボールミルの系列中に連続的に送入した
。これらのボールミルのそれぞれは１２５１２の容量を
有し且つ直径１−１．５ｍｍセラミック摩砕体によって
８０％の程度まで満してあった。各ミル中の滞留時間は
２５分であった。

細かく粉砕した分散系を次いで圧力下に１μｍの細孔径
をもつフィルターを通して濾過し且つ４部の脂肪酸、９
部のステアリン酸ブチル、１５部の架橋剤（バイエルＡ
Ｇのデスモジュールし）の７５％酢酸エチル溶液及び０
．２部の鉄アセチルアセトナートと混合し且つその混合
物を押出し流延成形機中に導入し、そこからそれを厚さ
８μｍのＰＥＴフィルムに塗布して、このフィルム上に
３μｍの乾燥厚さをもつ層を形成させ、その層を磁場で
配向させ、乾燥し且つカレンダーにかけた。

本発明による装置を用いる分散度の測定及びそれに付随
する分散系の試料の取り出しは、実施例１と同様にして
行なった。第９図は７ミル中の分散度の尺度としての△
Ｅ本のグラフを示す。やはり第一のミルへの入口におい
て測定した値をＯと設定した。

実施例４ 実施例３におけると同一の組成を有する分散系を調製し
、再分散後にそれを実施例２におけるような撹拌機付き
のボールミル中で微細に分散させた。規則的な間隔で試
料を採取し、流延し且つ乾燥して測色的及び電気音響的
に調べた。その結果を第２表中に示す。

第２表 ０　　２９．５２　−２．４７　６０．８　　０．８０
１０　　２４．５０　−４．２２　６０．６　　０．８
３２０　　　２３．１４　−４．６５　６０．５　　０
．８４３０　　　２２．３３　−４．８６　６０．５　
　０．８４４０　　２２．１９　−４．９５　６０．４
　　０．８４６０　　２１．９６　−４．９３　６０．
２　　０．８４色の測定は、やはり、遥かに正確且つ迅
速に正しい分散度を決定することが見出された。磁性顔
料として金属粉又はフェライトを用いた場合も同様な結
果を得た。分散度の測色的な測定は常に従来から公知の
方法よりも著るしく正確であった。

（いうまでもなく、分散系中の異なる種類の磁性顔料の
混合物をも、本発明の装置中で評価することができる。

） 本発明による装置の有利性を要約すると次のとおりであ
るニ ー液体状態又は乾燥状態の流延試料としての分散系中の
磁性顔料の分散度の迅速且つ正確な測定。

一連続的に運転する製造プラント中の予備分散及び微細
分散の間の分散度の連続的な監視。

−分散装置又は粉砕装置のカスケード中の欠陥を即座に
検出し、局限し且つ適当にそれに抵抗して、製品の損失
が生じないようにすることができること。

一分散度の測定プロセスを高度に自動化することができ
、それによってきわめて僅かな監視労力を必要とするに
すぎないこと。

本発明の特徴および態様を記すと次のとおりである。

１、照明装置及び検出及び評価装置の使用によって、磁
性顔料及び場合によってはその他の添加物が分散されて
いる重合体結合剤溶液から成る分散系中の磁性顔料の分
散度を測定するための測定であって、 一透明管又は透明な器壁に沿って流れる分散系を照明及
び像形成装置を用いて照射し、そして 一試料から散乱的に反射した光を、その色及び／又は明
るさに関して検出器中で測定し且つ評価装置によって表
示する、 ことを特徴とする分散度の測定装置。

２、磁性顔料含有分散系を透明な層支持体上に流延し且
つ乾燥し且つ場合によっては上下に重ねた複数層の試料
を照明及び像形成装置によって照射し、そして 試料から散乱的に反射した光を、その色及び／又は明る
さに関して検出器中で測定し且つ評価装置によって表示
する、 ことを特徴とする上記１２Ｊの導入部に記載の分散度の
測定装置。

３、照明装置が場合によってはパルス操作によるキセノ
ン灯であり、そして試料をＣＩＥ−出版物第１５号に従
って散乱的に照射する上記ｌ又は２項に記載の装置。

４、分散系又は流延成形試料によって散乱的に反射する
光を分光的に分解しそして一つ又はそれ以上の光電ダイ
オードを用いて測定する上記１〜３項のいずれかに記載
の装置。

５、測定を二つのパルスキセノン灯を備えた２−ビーム
分光光度計を用いて行なう上記１〜４項のいずれかに記
載の装置。

６、散乱的に反射した光の色及び／又は明るさについて
の評価をＣＩＥ−出版物第１５号に従って行ない、そし
て色及び／又は明るさの所在を、ＣＩ　Ｅ−ＬＡＢシス
テム中で図的に表わす上記１〜５項のいずれかに記載の
装置。

７、磁性顔料の分散度を照明を用いて連続的に測定し、
分散の測定及び評価を一つ又はそれ以上の分散装置の出
口で同時に又は直ちに継続して行ない、光源から放射さ
れる測定光及び試料から散乱的に反射される光の光学的
伝達を随時システム中にスイッチすることができる光伝
導体を用いて行なうことを特徴とする上記ｌ及び３〜６
項のいずれかに記載の装置。

８、分散系中の磁性顔料の分散度の測定を上記１〜７項
の一つ又はそれ以上の装置を用いて行なうことを特徴と
する重合体結合剤溶液、その中に分散された磁性顔料及
び場合によってはその他の添加物から成る分散系の製造
方法。

【図面の簡単な説明】

第１　ａ　＝　ｃ図は、従来の技術に従って試料から反
射した光を測定するための三つの異なる照明及び測定形
態の概念図である。 第２図は分散度の測定のための本発明の好適装置の概念
図である。 第３図は本発明による装置を用いる試料測定方法の一具
体例を示す。 第４図はＣＩ　Ｅ−ＬＡＢ色システムの概念的表示であ
る。 第５〜９図は分散機能に依存する測定分散系の色及び／
又は明るさの変化の図的表示である。 ＦＩＧ　３ く ｏ−Ｑ く く １７′ＩＬＩ−１ く

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、照明装置及び検出及び評価装置によって、磁性顔料
   及び場合によってはその他の添加物が分散されている重
   合体結合剤溶液から成る分散系中の磁性顔料の分散度を
   測定するための装置であって、 −透明管又は透明な器壁に沿って流れる分散系を照明及
   び像形成装置を用いて照射し、 そして −試料から散乱的に反射した光を、その色及び／又は明
   るさに関して検出器中で測定し且つ評価装置によって表
   示する、 ことを特徴とする分散度の測定装置。 ２、磁性顔料含有分散系を透明な層支持体上に流延し且
   つ乾燥し且つ場合によっては上下に重ねた複数層の試料
   を照明及び像形成装置によって照射し、そして 試料から散乱的に反射した光を、その色及び／又は明る
   さに関して検出器中で測定し且つ評価装置によって表示
   する、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項の導入部に記載
   の分散度の測定装置。 ３、磁性顔料の分散度を照明を用いて連続的に測定し、
   分散の測定及び評価を一つ又はそれ以上の分散装置の出
   口で同時に又は直ちに継続して行ない、光源から放射さ
   れる測定光及び試料から散乱的に反射される光の光学的
   伝達を随時システム中にスイッチすることができる光伝
   導体を用いて行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の分散度の測定装置。