KR0163434B1 - 자기 기록 매체용 결합제 조성물 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

자기 기록 매체용 결합제 조성물
본 발명은 결합제에 분산되고 기판상에 지지된 자화성 미세 안료를 포함하는 자기 기록 매체에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 결합제의 조성물 및 그 결합제의 제법에 관한 것이다.
일반적으로, 자기 기록 매체는 기판을 도포하는 결합제 분산액층을 포함한다. 이 결합제 분산액층은 결합제 조성물과 이 결합제 조성물 내에 분산되는 안료로 조성된다. 일반적으로, 상기 안료는 작은 자화성 입자로 이루어진 자화성 안료이다. 경우에 따라, 매체는 배면 피막 및 전면 피막 결합제 분산액층의 양층이 있는 복합체형일 수도 있으나, 상기 배면 피막 중의 안료는 자화성 안료일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
가능한한 자기 기록 매체중의 자화성 안료가 고함량인 것이 바람직하다. 단위 면적 또는 단위 부피당 가능한한 많은 자화성 입자를 지닌 자화성 안료를 결합제에 대하여 약 70중량% 내지 80중량% 포함하는 결합제 분산액을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 비교적 높은 비표면적을 갖는 다수의 소립자를 포함하는 자화성 안료가 있는 결합제 분산액을 갖는 것이 바람직하다. 안료의 함량이 높을수록 더 많은 정보를 저장할 수 있는 고밀도 자기 기록 매체를 제공할 수 있다.
그러나, 자화성 안료의 함량이 비교적 높은 자기 기록 매체에 관한 기술면에는 약간의 문제들이 존재한다. 예를들면, 자화성 안료는 응집하는 경향이 있어 결합제 내에 완전히 그리고 적절하게 분산되기 어렵다. 상기와 같은 분산을 용이하게 하기 위해 습윤제 또는 분산제가 종종 사용된다. 안료의 함량이 높을수록, 즉 더 많은 중량 및 더 많은 수의 자화성 입자를 사용하게 되면, 더 많은 양의 분산제가 필요한 바, 이러한 것은 바람직하지 못하다.
가능한한 적은 분산제를 사용하는 데는 여러 이유가 있다. 다량의 분산제가 사용될 때, 그 분산제는 생성된 자기 기록 매체의 내구성을 감소시킬 수 있다. 과량의 분산제는 또한 시간이 경과함에 따라, 경화된 결합제 분산액으로부터 퍼져 기록 헤드 등에 오염을 일으키거나 매체의 물리적 또는 화학적 특성의 변화를 일으킨다. 더 많은 양의 분산제는 자기 피막의 모듈러스를 낮출 수도 있다. 모듈러스가 너무 낮은 경우, 그리고 예를들면 빠른 속도에서 테이프의 보다 나은 취급성능을 얻기 위해 비교적 거친 표면을 지닌 배면 피막이 필요한 경우, 거친 배면-피막은 그 테이프 자체가 권선될 때 비교적 부드러운 자기 전면-피막을 융기시킬 수도 있다. 이러한 융기는 전면-피막과 기록헤드 사이의 공간 손실 때문에 테이프의 출력을 감소시킬 것이다. 분산제를 덜 사용함으로써 또한 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 결합제 분산액은 적은 분산제가 사용될 때 더욱 쉽게 그리고 재생적으로 제조될 수 있다.
이 분야에서 또 다른 문제는 자화성 안료의 함량이 높아짐에 따라 결합제의 점도가 증가한다는 데 있다. 분산액이 너무 점성질이면, 기판에 도포하기 어려우며, 안료의 우수한 자기 배향성(0.75 또는 그 이상의 스퀘어니스 비(squareness ratio)가 얻어지기 어렵다. 포화 인덕션 또는 포화 자기화(Bm)에 대한 잔류 포화 인덕션 또는 잔류 자기화(Br)의 비인 스퀘어니스 비(Br/Bm)는 자기 입자의 배향 효율을 지칭하는 것이다. 불규칙하게 배향된 입자에 있어서 스퀘어니스 비는 0.5이고, 이상적으로 완전하게 배향된 입자에 있어서 그 비는 1.0이다. 우수한 성능을 보여주는 매체의 스퀘어니스 비 값은 약 0.75 내지 0.85이며, 그 값이 클수록 더욱 우수하다. 075와 0.85의 스퀘어니스 비의 차이는 전자기 특성면에서 약 1데시벨 향상을 보여주는데, 이는 시그널 출력 및/또는 시그널 대 잡음비가 같은 전자기 특성면에서 약 10%의 향상으로 나타난다. 일반적으로 스퀘어니스 비가 증가하면 배향특성 및 전자기 특성의 향상을 가져오며, 0.75로부터 0.80으로 증가(즉, 0.05의 증가)는 상당한 잇점을 제공한다.
고함량의 안료에 따른 이러한 문제를 해결하기 위해 내부 분산제를 지닌 결합제 조성물이 개발되어 왔다. 이러한 조성물은 자화성 안료를 분산시킬 수 있도록 중합체 주쇄에 작용성 부를 지닌 중합체를 포함한다. 이러한 조성물의 사용 결과, 결합제에서 자화성 안료의 분산을 위해 필요한 분산제의 양이 적다. 그러나 불행하게도 내부 분산제를 지닌 공지된 화합물은 비교적 높은 안료 함량 및 비교적 높은 자기 배향도(즉 스퀘어니스 비)를 지닌 자기 기록 매체를 산출하는데 비효율적이고 불충분했다.
상기 조성물의 한 종류는 술폰화 폴리우레탄으로, 예를들어 미합중국 특허 제4,152,485호에 기술되어 있다. 술폰화 폴리우레탄이 우수한 초기 자기 배향도를 제공하기 위한 낮은 점도를 지닌다할지라도, 그들은 장시간동안 그러한 배향이 유지되도록 충분하게 경화되지 않으며 내구성도 열등하다. 일반적으로 자화성 안료를 배향된 상태로 유지하는 것은 결합제의 경화이다.
내부 분산제를 지닌 또 다른 종류의 결합제 조성물은 히드록시-작용성 술폰화 폴리우레탄(일본국 공개 61-198417호 참조).
히드록시-작용성 술폰화 폴리우레탄은 히드록시 작용기에 의해 제공되는 가교 능력으로 인해 우수한 경화 특성을 지닌다. 그러나, 불행하게도, 공지된 히드록시-작용성 술폰화 폴리우레탄은 우수한 초기 자기 배향성을 얻기가 매우 어렵거나 불가능하 고분산 점도를 가진다.
자기 기록 매체의 내구성, 작용성 및 신뢰도를 증가시키는 것이 또한 바람직하다. 이를 위한 시도로서 안료-함유 결합제에 경 물질을 첨가하고 있다. 이러한 경 물질중의 한 종류는 측쇄 카르복실기 또는 측쇄 술폰산염기를 지닌 비닐 클로라이드 공중합체와 같은, 내부 분산제를 함유한 비닐 클로라이드 공중합체이다. 이러한 물질은 예를들면 일본국 공개 61-026932호 및 미합중국 특허 제4,731,292호에 기술되어 있다. 그러나, 상기 비닐 클로라이드 조성물을 상용의 술폰화 폴리우레탄 또는 술폰화 히드록시 작용성 폴리우레탄과 함께 사용하여 결합제 조성물을 제조하는 경우, 그러한 결합제 조성물은 비교적 높은 분산 점도를 보여주며, 얻어지는 자기 기록 매체는 낮은 스퀘어니스 비를 지닌다. 따라서, 측쇄 카르복실기 또는 측쇄 술폰산염기를 지닌 비닐 클로라이드 공중합체의 사용은 고품질의 자기 기록 매체를 제공하지 못했다.
높은 그린 강도, 즉 비경화 상태에서의 고 유리전이 온도(Tg) 및 거칠음 마멸 저항성 및 높은 최종 피막 모듈러서를 지닌 자기 기록 매체를 제공하는 것이 또한 바람직하다. 기록 및 녹음 재싱기에서의 좀더 우수한 취급성, 또는 제작 및 가공동안의 손상에 대한 향상된 저항성을 위해 경직된 테이프가 필요한 경우 고 그린 강도 및 높은 최종 피막 모듈러스가 바람직하고 필요하다. 예를들면, 적절한 테이프 수송 특성을 위해 거친 배면-피막이 사용되어야 하는 자기 기록 테이프에서 상기와 같은 특성이 필요하다.
본 발명은 자기 기록 매체 등에 유용한 저 분산 점도에 의해 특징지워지며 내부 분산 부 및 가교 작용기를 포함하는 결합제 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 자기 안료의 우수한 분산성을 제공하며, 동시에 비교적 높은 안료의 함량을 지닌 조건하에서도 비교적 높은 자기 배향도(즉 적어도 0.75의 스퀘어니스 비)를 지닌 자기 기록 매체를 제공하는 잇점을 준다. 저분산 점도를 가짐으로써 유발되는 또 다른 잇점으로서, 본 발명의 결합제 조성물은 공지된 더욱 점성질인 결합제 조성물에 비해 더욱 용이하게 기록 매체 기판에 도포된다. 본 발명은 또한 고 그린 강도, 높은 최종 피막 모듈러스 및 향상된 내구성을 지닌 자기 기록 매체를 제공하는 장점을 지닌다.
본 발명의 또 다른 면은 약 10 내지 약 90중량부의 술폰화 히드록시-작용성 폴리우레탄 중합체를 포함하는 경화성 결합제 조성물에 관한 것이다.
다수의 SO3M기가 폴리우레탄 중합체 주쇄로부터 측쇄화된다. 폴리우레탄 중합체는 약 2,000 내지 100,000, 바람직하게는 5,000 내지 30,000의 SO3M당량 중량을 갖는다. 양이온 M은 H+, Li+, Na+, K+, NR4 +(R은 H+또는 알킬기일 수 있음) 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
다수의 가교성 히드록실기가 폴리우레탄 중합체 주쇄로부터 측쇄화되어 있다. 폴리우레탄중합체는 약 500 내지 약 10,000, 바람직하게는 약 1,000 내지 5,000의 히드록실 당량 중량을 갖는다. 대부분, 바람직하게는 적어도 약 90%, 가장 바람직하게는 모든 히드록실기는 국소적인 소수성 부위에서 폴리우레탄 중합체 주쇄로부터 측쇄화된다.
결합제 조성물은 또한 약 10 내지 약 90중량부의 술폰화 히드록시-작용성 비닐 클로라이드 공중합체를 포함한다.
다수의 SO3M기는 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된다. 비닐 클로라이드 공중합체는 약 2,000 내지 약 100,000, 바람직하게는 약 5,000 내지 약 30,000의 SO3M 당량 중량을 가진다. 양이온 M은 H+, Li+, Na+, K+, NR4 +(R은 H+또는 알킬기) 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
다수의 가교성 히드록실기는 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된다. 비닐 클로라이드 공중합체는 약 500 내지 약 10,000의 히드록실 당량 중량을 가진다.
또 다른 면에서, 본 발명은 자기 기록 매체에 유용한 분산액에 관한 것이다. 이 분산액은 상기의 결합제 조성물을 포함한다. 자화성 안료는 상기 조성물에 분산된다.
또 다른 면에 있어서, 본 발명은 자기 기록용 복합체에 관한 것이다. 이 복합체는 전면 및 배면을 지닌 기판을 포함한다. 전술한 분산액은 기판의 적어도 한 면상에 피복되고 경화된다.
작용기 또는 부와 관련되어 사용된 당량 중량은 작용기의 1몰 또는 1당량당 중합체의 중량을 의미한다.
본 발명에 따른 결합제 조성물은 후면-피막, 전면-피막 또는 이 둘 모두로서 자기 기록 매체에 사용될 수 있다. 결합제는 자기 입자 또는 비-자기 입자를 포함하는 안료를 분산시키는데 사용될 수 있다. 임의적으로, 결합제 조성물은 또한 입자없이 사용될 수 있다. 결합제는 비데오 테이프, 컴퓨터 테이프, 데이타 카트리지 테이프같은 테이프 및 단일-면 및 이중-면 디스켓과 같은 디스켓 등의 자기 매체를 제조하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 결합제 조성물은 자기 안료의 분산을 용이하게 하기 위한 습윤제를 필요로 하지 않는다. 즉, 70 내지 80중량%(혹은 이 이상)의 안료가 결합제에 우수하게 분산되며 심지어 분산제가 첨가되지 않는 경우에도 우수한 분산성이 산출된다. 그러나, 헤드-세정용 시약, 습윤제 및 윤활제와 같은 보조제가 본 발명에 또한 선택적으로 사용될 수 있다. 유기 폴리이소시아네이트 가교제와 함께 사용될 때, 자기 분산액은 긴 저장 수명을 지니며 경화후 우수한 3차원적 가교를 제공한다. 이러한 우수한 분산 및 경화 특성 결과로서, 본 발명은 고 스퀘어니스 비(즉, 적어도 약 0.75 내지 0.80 또는 그 이상의 스퀘어니스 비)를 지닌 고밀도의 자기 기록 매체를 제공한다.
본 발명에 따른 결합제 조성물은 또한 고 그린 강도 및 높은 최종 피복 모듈러스를 지닌 자기 기록 매체를 제공한다. 이러한 특성의 결과로서, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 고온 및 고습 조건하에서 내구성, 표면 부드러움, 전자기 특성, 마멸 저항성 및 작동 안정성이 향상된다. 부드러운 자기 전면-피막을 지닌 테이프의 적절한 테이프 수송 특성을 위해 상대적으로 거친 배면-피막을 사용해야 하는 경우, 본 발명에 따른 자기 매체는 배면-피막에 의한 전면-피막의 융기가 적다는데 그 특징이 있다.
본 발명에 따른 경화성 결합제 조성물은 약 10 내지 90중량부의 경화성 술폰화 히드록시-작용성 폴리우레탄 중합체를 포함한다. 폴리우레탄 중합체는 폴리올과 폴리이소시아네이트와의 반으으로부터 얻어지는 구조적 단편인 세그멘트를 다수 포함하고 있는 것으로 볼수 있다. 각 세그멘트는 가용성(소수성) 또는 불용성(친수성)을 지닌다. 중간 내지 고 분자량의 폴리우레탄(예를들면 50,000 평균 중량)이 상기 세그멘트만으로 만들어졌을 때 그 중합체가 유기 용매(예, 메틸 에틸 케톤, 시클로헥사논, 톨루엔 또는 테트라하이드로 푸란)에 용해되지 않는 경우, 이러한 특성을 지닌 폴리우레탄 세그멘트를 불용성으로 지칭한다. 한편, 중간 내지 고 분자량의 폴리우레탄(예를 들면 50,000 평균 분자량)이 상기 세그멘트만으로 만들어졌을 때 그 중합체가 전술한 용매에 용해되는 경우, 이러한 특성을 지닌 세그멘트를 가용성으로 지칭한다. 본 발명에 따른 바람직한 폴리우레탄 중합체는 가용성 및 불용성 세그멘트들을 모두 지닌다.
본 명세서에서, 가용성(소수성) 및 불용성(친수성) 세그멘트들은 일반적으로 상대적 분자량, 사슬 길이, 및/또는 극성 작용기의 상대적 함량 또는 특성에 의해 구별된다. 즉, 상기의 세그멘트을 구별하는 한 방법은 세그멘트 전구체에서 극성기에 대한 탄소 원자 수의 비를 비교함으로써 이루어진다. 본 명세서에서 극성기란 히드록실-, 술폰산염-, 아미노-, 우레탄- 및 우레아-기와 같은 고 극성기를 지칭하며, 에스테르, 카르보네이트 또는 에테르 작용기는 해당하지 않는다. 일반적으로, 약 3:1 이하의 비인 경우 그 전구체는 불용성 세그멘트가 되는 반면, 약 3:1 이상의 비를 가지는 경우 그 전구체는 가용성 세그멘트가 된다. 예를들면, 네오펜틸 글리콜(5탄소/2극성기)는 불용성 세그멘트가 되는 전구체이고, Union Carbide ToneTM0305 같은 폴리카프로락톤 트리올(약 28 탄소/3 극성기)는 가용성 세그멘트가 되는 전구체이다. 일반적으로, 소수성(즉, 가용성)중합체 사슬 세그멘트는 폴리올 잔기를 포함한다. 포릴올은 적어도 약 60, 바람직하게는 약 100 내지 약 500의 히드록실 당량 중량을 가진다. 또한, 폴리올은 적어도 약 180, 바람직하게는 약 200 내지 약 1000의 평균 분자량을 가진다. 가장 바람직한 폴리올은 트리올이다.
다수의 SO3M기가 폴리우레탄 중합체 주쇄로부터 측쇄화된다. 폴리우레탄 중합체는 약 2,000 내지 약 100,000의 SO3M 당량 중량을 갖는다. 가장 바람직한 폴리우레탄 중합체는 약 5,000 내지 30,000의 SO3M 당량 중량을 가진다. 양이온 M은 H+, 알칼리 금속 양이온(즉, Na+, Li+및 K+), NR4 +(R은 수소 또는 알킬기)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 양이온이다. M은 H+, Li+, Na+, K+및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 M은 Li+, Na+, K+및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택될 때인데, 이는 대응하는 산이 최종 중합체에 존재하는 경우, 분해될 수 있는 전체 중합체를 산출하기 때문이다. 한편, M이 Li+, Na+, K+및 이들의 혼합물로부터 선택된 SO3M기가 우수한 분산성 부인 것으로 알려졌다.
SO3M기는 폴리우레탄 주쇄에 혼입된 방향족 또는 지방족 유기 부로부터 측쇄화된다. 만일 SO3M기가 지방족 부로부터 측쇄화되는 경우, 이러한 기는 지방족 SO3M기로서 지칭될 것이다. 만일 SO3M기가 방향족 부로부터 측쇄화되는 경우, 상기 기는 방향족 SO3M기로서 지칭될 것이다.
바람직한 SO3M기는 M이 Na+인 방향족 SO3M기인 바, 이는 이러한 타입의 화합물 하나 이상이 시판되는 원료로부터 쉽게 이용할 수 있으며, 또한 폴리우레탄주쇄에 쉽게 혼입될 수 있으며, 그 특성이 잘 공지되었기 때문이다. 이러한 바람직한 방향족 술폰화 나트륨 화합물은 디메틸 소디움 술포이소프탈레이트(DMSSIP)이다.
술폰산염기는 소수성 또는 친수성 환경에 있을 수 있는 것으로 여겨진다. 그러나, 술폰산염기가 친수성 환경에 위치하는 경우, 폴리우레탄수지를 만들기 위해 사용된 단량체들, 혹은 그 수지 자체는 일부 유기 용매(예, 메틸 에틸 케톤, 시클로헥사논, 톨루엔 또는 테트라하이드로푸란)에 충분히 용해되지 않을 수도 있다.
다수의 가교성 히드록실기는 폴리우레탄 중합체 주쇄로부터 측쇄화된다. 폴리우레탄 중합체는 약 500 내지 10,000의 히드록실 당량 중량을 가진다. 가장 바람직한 폴리우레탄 중합체는 약 1,000 내지 5,000의 히드록실 당량 중량을 가진다. 대부분, 바람직하게는 90% 또는 그 이상, 가장 바람직하게는 모든 가교성 히드록실기가 국소적인 소수성 부위에서 폴리우레탄 중합체 주쇄로부터 측쇄화된다.
국소적 소수성이란, 가교성 히드록실기가, 거의 극성 또는 친수성인 임의의 부를 히드록실기의 바로 근처에 포함하지 않는 중합체의 부분으로부터 측쇄화되는 것을 의미한다. 즉, 가교성 히드록실기는 탄소수 대 극성기의 비율이 약 3:1 이상인 가용성(소수성) 사슬 세그멘트로부터 측쇄화된다. 바람직하게는, 히드록실기는 가장 가까운 극성기로부터 히드록실기를 분리하는 적어도 약 5개 원자의 길이를 지닌 중합체 사슬 세그멘트에 각각 위치된다. 가장 바람직하게는, 히드록실 작용기는 단편 또는 세그멘트내의 거의 중심에 위치한다. 중합체에서 각 부를 지칭하는 것으로 사용될 때, 가교성 및 이의 변환어들은 최종 경화에서의 가교에 유용한 부를 의미하는 것이다. 모든 가교성 부가 최종 경화동안 반드시 경화된다는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 중합체는, 대부분의 가교성 히드록실기가 술폰산염 분산부의 환경에 대해 존재하는 소수성 환경이 특징이다. 이러한 경우에 있어서, 생성되는 폴리우레탄은 일반적으로 안료로 충진할 때 비교적 낮은 분산 점도를 보여준다. 예를들면, 본 발명에 따른 폴리우레탄 중합체는 자기 안료와 같은 안료로 충진시 약 20,000센티포아즈 이하, 바람직하게는 약 5,000센티포아즈 이하의 분산액 점도를 보여준다. 이러한 낮은 분산 점도의 특성 결과로서, 본 발명에 따른 폴리우레탄 중합체는 높은 스퀘어니스를 갖는 자기 기록 매체를 제공한다.
본 발명이 낮은 분산 점도에 의해 특징화되는 이유가 아직까지 공지되지 않았으며, 본 발명자는 어떤 특정 이론에 얽매이는 것을 원하지 않지만, 원리는 제시될 수 있다. 실질적인 테스트로부터, 안료의 히드록실기와 산화물 표면 사이의 상호 작용이 점도를 일반적으로 증가시키는 것으로 나타난다. 소수성 환경에서, 가교성 히드록실기들은 친수성 환경에서보다 안료 표면에 덜 부딪히게 된다. 그 결과, 안료의 가교부와 산화물 표면 사이의 상호 작용이 최소화된다. 더욱이, 가교부(즉, 히드록실기)와 분산제부(즉, SO3M기) 사이의 간섭이 또한 최소화된다. 따라서, 본 발명에 따른 폴리우레탄 중합체의 잇점은 적어도 부분적으로는 안료의 산화물 표면과 가교성 히드록실기 사이의 상호작용의 감소로부터 유발될 수도 있다. 또한 산화물 표면과 술폰산염기의 상호작용이 자기 안료의 분산을 용이하게 한다고 생각된다.
본 발명에 따른 경화성, 술폰화 히드록시-작용성 폴리우레탄 중합체는 두 개 이상의 반응성 이소시아네이트기를 지닌 술폰화 폴리이소시아네이트와 폴리올과의 반응에 의해 제조된다. 폴리올은 일반적으로 소수성이다. 바람직하게는, 폴리올은 3개 이상의 반응성 히드록실기를 가지며, 적어도 약 60의 히드록실 당량 중량을 가진다. 그러한 폴리올은 두 개의 반응성 히드록실 부위의 술폰화 폴리 이소시아네이트와 반응하여 중합체의 경화동안 후 가교될 수 있는 하나 이상의 히드록실기를 가진 폴리우레탄 수지를 제조할 수 있다. 폴리올은 반응성 이소시아네이트기에 대해 적어도 약 67% 초과량의 반응성 히드록실기가 존재하도록 충분한 양으로 존재한다. 일반적으로, 폴리올은 트리올이다. 바람직한 트리올은 약 180 이상의 분자량을 갖는 트리올이다. 약 200 내지 약 1,000의 분자량을 갖는 트리올이 가장 바람직하다. 바람직한 종류의 트리올은 폴리카프로락톤 트리올을 포함한다. 특히 유용한 트리올은 약 180의 히드록시 당량 중량(약 540의 분자량)을 지닌 폴리카프로락톤 트리올이다. 이러한 고분자량의 트리올은 Union Carbide Company의 상표등록명 ToneTM0305로 시판되고 있는 것을 이용할 수 있다. 기타 유용한 트리올은 폴리카프로락톤 트리올 이외에 폴리프로필렌 옥사이드 트리올 및 폴리에스테르 트리올(예, 부틸렌 아디페이트 트리올)을 포함한다.
바람직하게는, 트리올의 히드록실기는 중합체를 형성하기 위해 경화제와의 빠른 반응을 용이하게 할 수 있는 1차 히드록실기이다. 디페닐메탄 디이소시아네이트와 같은 디이소시아네이트와 1차 알콜과의 반응은 약 45℃ 내지 약 70℃의 온도에서 비교적 빠르게 진행된다. 경우에 따라, 반응을 용이하게 하기 위해 촉매들이(예, 디부틸틴 디라우레이트 또는 디메틸틴 디라우레이트) 사용될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 조성물에 일부 2차 트리올이 이용될 수 있다는 것을 예견할 수 있다. 또한 여러 트리올들의 혼합물이 사용될 수도 있다.
술폰화 폴리이소시아네이트는 술폰화 디올과 과량의 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 술폰화 디올중의 히드록시 작용기에 비해 폴리이소시아네이트 주의 이소시아네이트 작용기가 적어도 30% 초과하는 것이 바람직하다.
상기 반응은 일반적으로 하기 반응식으로서 표시될 수 있다:
Figure kpo00001
다양한 폴리이소시아네이트가 본 발명의 중합체를 성형하기 위해 사용될 수 있다. 특히 공지된 유용한 종류의 폴리이소시아네이트는 디페닐메탄 디이소시아네이트와 같은 디이소시아네이트이다. 기타 유용한 디이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트; 톨루엔 디이소시아네이트; 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 테트라메틸렌 디이소시아네이트; 및 p-페닐렌 디이소시아네이트이다. 디이소시아네이트들의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
바람직한 종류의 술폰화 디올 또는 단량체는 디메틸 소디움 디설포이소프탈레이트(DMSSIP) 1당량당 약 2 내지 약 4당량의 적절한 디올의 반응으로부터 제조될 수 있다. 이소프탈레이트는 2당량의 디올과의 반응에 의해 용이하게 에스테르화되어 방향족 술폰산염기를 지닌 길어진 디올 구조를 유발할 수 있는 2개의 에스테르기를 포함한다. 경우에 따라, 테트라 부틸 티타네이트와 같은 촉매가 반응을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
여러 디올이 또한 사용될 수 있다. 또한 디올 혼합물들이 사용될 수 있다. 바람직한 종류의 디올은 약 200 내지 2,000의 히드록실 당량 중량을 갖는 폴리카프로락톤디올이다. 이러한 물질은 Union Carbide Company로부터 시판되는 ToneTM0210이다. ToneTM0210은 약 415의 히드록실 당량 중량을 갖는 폴리카프로락톤이다. DMSSIP 1당량당 약 4당량의 ToneTM0210의 반응 결과 약 603의 히드록실 당량 중량 및 중앙에 방향족 술폰산염기를 지닌 술폰화 디올이 산출된다.
본 발명에 따른 중합체에 혼입되는 술폰화 단량체를 제조하기 위해, DMSSIP와 반응되는 기타 디올은 폴리테트라메틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜과 같은 폴리에테르 디올; PPG Industries, Inc.(펜실베니아 15272 피츠버어그)에 의해 시판되는 폴리카르보네이트 디올인 Duracarb 120과 같은 폴리카르보네이트 디올; 및 아디프산 및 부탄 디올의 반응 생성물인 폴리에스테르 디올과 같은 폴리에스테르 디올을 포함한다. 또한, 소디움 디메틸-5-술포이소프탈레이트가 기타 디에스테르 또는 2가산(예, 디메틸 이소프탈레이트, 디메틸 테레프탈레이트 및 디메틸 아디페이트); 및 디올과 함께 사용되어 술폰산염을 함유한 공-폴리에스테르 디올을 산출한다. 상기 디올의 보기로서 에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 1,3-프로판 디올; 1,4-부탄 디올; 1,5-펜탄 디올; 1,6-헥산 디올; 네오펜틸 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄 디올; 1,4-시클로헥산 디메탄올; 비스페놀 A의 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드 부가물; 수소화 비스페놀 A의 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드 부가물; 폴리에틸렌 글리콜; 폴리프로필렌 글리콜; 및 폴리테트라메틸렌 글리콜을 들수 있다.
임의족으로 폴리우레탄에 바람직한 특성을 제공하기 위해 기타 폴리올을 사용하여 폴리우레탄 중합체를 제조하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들면 연성 또는 강도 특성을 향상시키기 위해 사슬 확장제가 폴리우레탄 주쇄에 혼입될 수 있다. 상기 폴리올은 일반적으로 디올이어서, 폴리우레탄 중합체를 제조하기 위해 상기 임의적 폴리올을 사용하면 후 가교에 이용될 수 있는 미반응 히드록실기를 거의 제공하지 않는다. 이러한 폴리올의 보기로서 네오펜틸 글리콜, 1,4-부탄 디올, 1,6-헥산 디올, 시클로헥산 디메탄올, 에틸렌 글리콜 및 폴리에스테르 폴리올(예, ToneTM0210 및 ToneTM0230)을 들 수 있는바, 이것들은 본 명세서에서 비-술폰화 디올로서 지칭된다. 바람직하게는, 적어도 일부의 저 분자량(약 120 이하)의 디올(즉, 비-술폰산염-함유 디올)이 전체 생성물에 바람직한 특성을 부여하기 위해 사용된다. 또한 폴리카프로락톤 디올 ToneTM0210 또는 ToneTM0230과 같은 고분자량 비-술폰화 디올이 사용되어 생성물에 바람직한 특성을 제공할 수도 있다. 또한, 상기의 임의의 반응물을 위해 물질들의 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 중합체를 제조하는 바람직한 방법은 전술된 3개의 중요 성분들, 즉 술폰화 디올; 폴리이소시아네이트; 및 트리올의 반응을 포함한다. 이러한 바람직한 방법은 본 명세서에서 전(pre)-중합체 합성 방법으로 지칭될 것이다. 이러한 방법은, 최종 경화에 이용될 수 있는, 중합체내의 거의 모든 비반응 히드록실기가 트리올(즉, 소수성 세그멘트 전구체)로부터 측쇄화되는 히드록실기가 되도록 하기 위해 계획된 것이다. 만일 디올이 또한 소수성(즉, 가용성) 물질이라면 모든 비반응 히드록실기가 트리올로부터 산출되도록 할 필요가 없다.
제1단계에 있어서, 술폰화 디올 및 비-술폰화 디올 같은 기타 임의의 폴리올이 과량의 폴리이소시아네이트와 반응하여 술폰화 폴리이소시아네이트를 형성한다. 디올 히드록실기의 거의 완전한 반응을 위해 충분한 과량의 이소시아네이트 작용기가 있어야 한다. 예를 들면, 디올 및 임의적-부가 폴리올중의 히드록시 작용기에 대해 폴리이소시아네이트의 반응성 이소시아네이트 작용기는 적어도 30% 초과해야 한다. 이것에 의해 후 가교를 위한 반응성 히드록시 작용기가 비교적 매우 적은 술폰화 폴리이소시아네이트가 제공된다.
제2단계에 있어서, 제1단계의 술폰화 폴리이소시아네이트 생성물의 과량의 트리올과 반응한다. 일반적으로 트리올 반응물은 비교적 높은 분자량(즉, 적어도 약 180, 바람직하게는 약 200 내지 1,000의 분자량)을 갖는다. 이러한 트리올은 히드록실기 이외에는 거의 극성 작용기를 지니지 않으며, 히드록실기는 트리올에서 공간적으로 잘 위치해야만 한다. 술폰화 폴리이소시아네이트 내의 이소시아네이트 작용기에 대해 트리올의 히드록시 작용기가 적어도 67% 초과하는 것이 바람직하다.
바람직한 전(pre)-중합체의 합성 방법의 한 보기에 있어서, 술폰염화 디올 단량체, 네오펜틸 글리콜 및 디페닐메탄 디이소시아네이트는, 히드록실기당 이소시아네이트기의 수가 초기에 약 1.3이 되는 비율로 메틸 에틸 케톤 용매에서 조합된다. 모든 이용 가능한 히드록실기가 반응된 후, 과량의 이소시아네이트를 함유한 전-중합체가 산출된다. 이어서 전-중합체는, 이소시아네이트기 대 히드록실기의 비가 약 0.3 내지 약 0.6의 범위내에 있도록 소수성 트리올과 반응한다. 생성된 폴리우레탄 중합체 생성물은 소수성 중합체 사슬 세그멘트로부터 측쇄화되는 가교성 히드록실기를 지닌다.
본 발명의 경화성 결합제 조성물은 약 10중량부 내지 약 90중량부의 경화성 술폰화 히드록시-작용성 비닐 클로라이드 공중합체를 포함한다. 비닐 클로라이드 공중합체는 비닐 클로라이드 단량체, 술폰화 단량체(측쇄 SO3M기를 지님) 및 임의적으로 측쇄 에폭시기를 지닌 단량체, 및 필요에 따라 공중합화에 사용될 수 있는 기타 타입의 단량체를 공중합함으로써 제조될 수 있다. 상기의 기타 타입의 단량체에 있어서 비닐기를 함유한 단량체가 바람직하다. 공중합화를 위한 상기 단량체들의 조합은 수득되는 비닐 클로라이드 공중합체의 특성을 최적화하기 위해 변화될 수 있다. 결합제의 연 성분으로서 사용되는 경화성 폴리우레탄 중합체와 함께 경화성 비닐 클로라이드 공중합체가 본 발명의 결합제 조성물의 경 성분으로서 사용되는 것이 바람직하다.
비닐 클로라이드 공중합체는 각종의 중합화 방법, 예를 들면 유탁 중합화, 용액 중합화, 현탁 중합화 및 블록 중합화에 의해 제조될 수 있다. 이러한 중합화 방법에 있어서, 필요에 따라 공중합화를 위한 단량체, 중합화 개시제 및 분자량 조절제를 연속적으로 또는 증분적으로 첨가할 수 있다.
비닐 클로라이드 단량체는, 비닐 클로라이드 공중합체가 적어도 60중량%의 비닐 클로라이드 단량체 단위 함량을 지니도록 충분히 존재하는 것이 바람직하다.
공중합화에 사용될 수 있는 측쇄 SO3M기를 지닌 적합한 술폰화 단량체의 보기로서 다음을 들 수 있다.
CH2=CHSO3M
CH2=CHCH2SO3M,
CH2=C(CH3)CH2SO3M,
CH2=CHCH2OCOCH(CH2COOR)SO3M,
CH2=CHCH2OCH2(OH)CH2SO3M,
CH2=C(CH3)COOC2H4SO3M,
CH2=CHCOOC4H8SO3M,
CH2=CHCONHC(CH3)2CH2SO3M.
상기 식에서, M은 H+, 알칼리 금속 양이온(즉, Na+, Li+및 K+) 및 NR4 +(R은 수소 또는 알킬기임)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 양이온이다. M은 H+, Li+, Na+, K+및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 거싱 바람직하다. 가장 바람직하기로는 M이 Na+, Li+, K+및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택될 때인 바, 이는 최종 공중합체에 존재할 수 있는 상응하는 산이, 분해될 수 있는 공중합체를 생성하기 때문이다. 한편, M이 Na+, Li+, K+및 이들의 혼합물로부터 선택된 SO3M기는 우수한 분산성 부라는 것을 알게 되었다. R은 알킬기, 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자를 함유한 알킬기이다.
술폰산염기는 하기 메카니즘에 의해 측쇄 히드록시기를 갖는 비닐 클로라이드 공중합체에 혼입된다.
Figure kpo00002
Figure kpo00003
상기의 반응에서, R은 탄화수소기이다.
술폰화 단량체는 약 2,000 내지 약 100,000의 SO3M 당량 중량을 가지며 다수의 측쇄 SO3M 기를 포함하는 비닐 클로라이드 공중합체를 제공하기에 충분한 양으로 존재하여야 한다. 가장 바람직한 비닐 클로라이드 공중합체는 약 5,000 내지 30,000의 SO3M 당량 중량을 가진다.
폴리우레탄 중합체 및 비닐 클로라이드 공중합체 모두에 있어서, SO3M 당량 중량이 너무 낮으면, 자기 분말의 분산은 적절치 못하다. 한편, SO3M 당량 중량이 너무 높으면, 생성되는 중합체는 너무 친수성이어서 유기 용매에서 충분히 용해될 수 없으며, 피복층의 내습윤성이 감소하고 자기 분말이 뭉치게 되어 분산성이 감소된다.
비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 가교성 히드록실기를 가진 비닐 클로라이드 공중합체를 제조하기 위해, 비닐 클로라이드 공중합체는 측쇄 히드록실기를 지닌 단량체 단위를 함유한다. 이러한 단량체 단위는 비닐 클로라이드 공중합체가 약 500 내지 10,000의 히드록실 당량 중량을 가지도록 충분한 양으로서 존재해야 한다. 측쇄 히드록실기를 가진 적합한 단량체의 보기로서, 예를 들면 2 내지 4개의 탄소원자를 지닌 β-불포화산의 알카놀 에스테르(예, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트 등); 불포화 디카르복실산의 알카놀 에스테르(예, 2-히드록시프로필 모노말레이트, 2-히드록시프로필 디말레이트, 2-히드록시부틸 모노이타코네이트 등); 올레핀 타입 알콜(예, 3-부텐-1-올, 5-헥센-1-올 등); 알카놀 비닐 에테르(예, 2-히드록시에틸 비닐 에테르, 2-히드록시 프로필 에테르 등); 아크릴아미드(예, N-메틸올아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드 등)을 들 수 있다.
또한, 비닐 클로라이드 단량체 단위 및 비닐 아세테이트 단량체 단위를 포함하는 비닐 클로라이드 공중합체는 부분적으로 가수분해되어 측쇄 이소시아네이트 반응성(즉 가교성) 히드록실기를 포함하는 비닐 클로라이드 공중합체를 제공할 수 있다. 이러한 비닐 클로라이드 공중합체는 다음과 같은 단량체 단위를 지닌다:
Figure kpo00004
Figure kpo00005
Figure kpo00006
비닐 아세테이트기중 일부의 가수분해에 의해 생성되는 가교성 히드록시 작용기는 따라서 경화제와의 다리 결합 형성 반응에 기여할 수 있다.
비닐 클로라이드 공중합체는 다음과 같은 측쇄 에폭시기를 지닌 단량체 단위를 함유하는 것이 바람직하다:
Figure kpo00007
Figure kpo00008
예를 들면 상기의 에폭시 단량체를 포함하는 비닐 클로라이드 공중합체의 단량체 단위는 다음과 같다:
Figure kpo00009
Figure kpo00010
Figure kpo00011
Figure kpo00012
상기 식에서 X는 SO3M기를 함유한 단량체성 단위부이다.
측쇄 에폭시기를 지닌 단량체를 사용함으로써 비닐 클로라이드 공중합체의 열안정성, 내구성, 마멸 저항성 등을 향상시킬 수 있다. 결합제 분산 조성물에 에폭시기가 존재할 때, 그 에폭시기는 자기층의 탈 염소화를 최소화한다. 생서된 비닐 클로라이드 공중합체중의 에폭시 당량 중량을 변화시킴으로써, 결합제 조성물의 가소화 효과 및 유리-전이 온도(Tg)의 조절을 효과적으로 하는데 상기 에폭시 단량체를 또한 사용할 수 있다.
측쇄 에폭시기를 가진 적합한 단량체의 보기로서 불포화 알콜의 글리시딜 에테르(예, 알릴글리시딜 에테르 또는 메탈릴 글리시딜 에테르); 불포화산의 글리시딜 에스테르(예, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 글리시딜-p-비닐벤조에이트, 메틸글리시딜 이타코네이트, 글리시딜 에틸말레이트/글리시딜 비닐-술포네이트, 글리시딜 (메타)알릴술포네이트 등); 에폭시드 올레핀(예, 부타디엔 모노옥사이드, 비닐시클로헥센 모노옥사이드, 2-메틸-5,6-에폭시헥센) 등을 들 수 있다.
상기의 단량체들은 비닐 클로라이드 공중합체가 약 500 내지 약 30,000, 바람직하게는 약 1,000 내지 약 10,000의 에폭시 당량 중량을 갖는 함량으로 사용될 수 있다. 에폭시 당량 중량이 약 30,000 이상이면, 공중합체의 내열성은 낮아진다.
공중합화될 수 있는 기타 타입의 단량체는 비닐 아세테이트, 비닐리덴 클로라이드, 아클릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 스티렌, 아크릴산, 메타크릴산 등의 비닐 에스테르, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 등의 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트 및 라우릴 메타크릴레이트 등의 메타크릴레이트 및 비닐 에테르, 아릴 에테르, 아릴 에스테르, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 말레산, 말레이트, 에스테르, 모노-올레핀 및 디-올레핀 등의 기타 불포화 단량체이다.
본 발명에 따른 분산액은 일반적으로 결합제 조성물 및 이 결합제 조성물에 분산된 안료를 포함한다. 결합제 조성물은 전술된 경화성 폴리우레탄 중합체 및 경화성 비닐 클로라이드 공중합체의 혼합물이다. 안료는 자화성이거나 혹은 비자화성이다. 결합제에서의 안료의 분산은 혼입된 술폰산염부에 의해 용이해진다. 생성된 분산액은 기재에 용이하게 도포되며 나머지 가교성 히드록시기의 반응을 통해 경화될 수 있다.
본 발명의 한 특징으로서, 폴리우레탄을 가진 자기 분말의 분산액의 제조는 비교적 직송 형태이다. 인치당 적어도 약 30,000 플럭스 변화에 의해 표시되는, 고밀도 매체의 제조에 사용되는 결합제에 대해 약 70중량% 내지 80중량%의 자기 안료 함량과 같이 비교적 높은 함량하에서도 습윤제 또는 분산제의 첨가를 피할 수 있다. 산화 제2철, 감마 산화 제2철; 산화 크롬; 철; 철-코발트; 코발트; 니켈; 코발트-니켈; 코발트-인; 및 바륨 페라이트 등과 같은 각종의 안료를 사용할 수 있다.
여러 함량, 밀도, 용매 시스템 등이 사용될 수 있음을 예견할 수 있다. 그러나, 하기 조건이 일반적이다:50m2/g의 표면적, 780 오에르스테드의 분말 보자도(coercivity)를 가진 100부의 미세 안료(Co-γ-Fe2O3), 30부의 결합제 및 214부의 용매를 조합하고, 강철 매체를 지닌 0.5ℓ의 샌드 밀에서 8시간 동안 교반시킨다. 생성된 분산액은 나이프 피복 방법에 의해 중합체 벡킹(예, 폴리에틸렌 테레프탈레이트)에 쉽게 도포될 수 있다.
사용에 따라, 예를 들면 배면-피막 도포의 경우, 자기 입자가 결합제 조성물에 사용될 필요는 없다.
분산액은 다가의 이소시아네이트 경화제(예, 트리이소시아네이트 가교제)로 쉽게 경화될 수 있다. 안료, 용매 및 결합제를 함유한 분산액이 제조된 후 경화제가 첨가된다. 전형적인 경화제는 톨루엔 디이소시아네이트와 트리메틸올 프로판의 3:1부가물과 같은 트리이소시아네이트를 포함한다. 이러한 물질은 Mobay Company의 등록 상표명 MondurTM으로 시판되고 있다. 경화제는 결합제 중량에 대해 약 1-20%의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다. 분산애기 피복되고 건조된 후 실온 또는 승온(50-60℃)에서 경화가 일어난다.
본 발명에 유용한 분산액에 각종의 보조제가 결합될 수 있다. 이러한 보기로서 헤드-세정제 및 윤활제를 들 수 있다. 비록 유용하다 할지라도 습윤제 및 분산제는 본 발명의 결합제에서 피해질 수 있다.
상술된 바의 결합제가 자기 매체의 배면-피막으로서 사용된다면 배면 피막은 예를 들면 카본 블랙, 그래파이트, 산화 알루미늄, 이산화티늄, 산화 아연, 실리카겔, 탄산 칼슘 및 황산 바륨과 같은 비-자화성 안료를 포함할 수 있다.
상술된 결합제는 비데오 테이프, 컴퓨터 테이프 및 데이터 카트리지 테이프와 같은 테이프 및 단일면 및 이중-면 디스켓과 같은 자기 매체를 제조하는데 사용될 수 있다.
하기 실시예는 a) 자기 입자를 함유한 분산액이 점도 및 b) 피막의 스퀘어니스 비에 대해 본 발명의 결합제 조성물에 의해 제시된 향상점을 예시하는 것이다.
본 발명의 결합제 조성물을 평가하기 위해 5개의 중합체 물질이 사용되었다:
Figure kpo00013
[결합제 E의 제조]
Tone 0210(67.7kg)(164당량), 톨루엔(8.16kg) 및 DMSSIP(5.72kg)(39당량)을 조합한 후 톨루엔을 증류하면서 80℃로 가열시켰다. 나머지의 톨루엔을 110℃에서 진공하에 제거시켰다. 질소하에 진공을 릴리이즈시키고 40g의 테트라부틸티타네이트를 첨가했다. 질소하에 시스템을 200℃로 가열시킨 후 3시간 동안 유지시키면서 메탄올 증류물을 모았다. 120℃로 냉각시킨 후, 진공을 반응 혼합물에 인가하고 이러한 상태를 4시간 동안 유지시켰다. 술폰화 디올 생성물을 여과시키고 냉각시켰다. 술폰화 디올의 히드록시 당량 중량은 603g이었다. 술폰산염 당량 중량은 3745g이었다.
메틸 에틸 케톤(74.84kg), 시클로헥사논(18.14kg), 네오펜틸 글리콜(3.97kg)(76.2당량) 및 전술의 술폰화 디올(15.88kg)(29.1당량)을 조합하고 메틸 에틸 케톤(9.1kg)을 증류시켰다. 디페닐메탄 디이소시아네이트(17.15kg)(137.2당량) 및 디부틸틴 디라우레이트(23g)을 첨가했다. 반응을 3시간 동안 35℃로 유지시키고, 상기 전-중합체 용액을 깨끗하게 건조된 저장 용기에 넣었다. 1.450g/당량의 이소시아네이트 당량 중량을 보여주었다. 메틸 에틸 케톤(22.68kg) 및 Tone 0305(12.02kg)(66.8당량)을 반응 용기에서 조합하고 전-중합체 용액을 반응 혼합물에 교반하면서 첨가했다. 이소시아네이트가 반응한 후, 디페닐메탄 디이소시아네이트(1.2kg)를 다시 첨가하여 테트라하이드로 푸란중의 최종 점도 0.30을 갖게 했다. 생성물은 1,700g/당량의 히드록시 당량 중량 및 12,000g/당량의 술폰산염 당량 중량을 가졌다.
결합제 E를 제조하기 위해 사용된 시판용 물질은 다음과 같다:
Tone 0305:Union Carbide에 의해 제조된 폴리카프로락톤 트리올, 약 540의 분자량, 약 180의 히드록시 당량 중량.
Tone 0210:Union Carbide에 의해 제조된 폴리카프로락톤 디올, 약 825의 분자량, 약 415의 히드록시 당량 중량.
DMSSIP:디메틸 소디움 술포이소프탈레이트, 방향족 소디움 술폰산염, 296분자량.
[실시예 1]
본 발명의 자기 테이프는 하기 양의 성분으로부터 제조되었다:
Figure kpo00014
상기 기술된 조성물을 0.5ℓ의 샌드밀에 주입시킨 후 강철 매체와 8시간 동안 혼합 및 분산시켰다. 생성된 분산액을 나이프 피복에 의해 폴리에틸렌 테레프탈 레이트의 필름(두께:25μm)에 도포하고 생성된 피막 필름을 약 1초 동안 1400 오에르스테드(Oersted)의 평행 자기장에 방치시켰다. 생성된 자기층은 약 5μm의 두께를 가졌다.
[실시예 2]
본 발명의 자기 테이프를 하기 양의 하기 성분으로 상기 실시예 1에 기술된 방법에 따라 제조했다:
Figure kpo00015
[실시예 3]
본 발명의 자기 테이프를 하기 양의 하기 성분으로부터 실시예 1에 기술된 방법에 따라 제조했다:
Figure kpo00016
Figure kpo00017
[실시예 4]
본 발명의 자기 테이프를 하기 양의 하기 성분으로부터 실시예 1에 기술된 방법에 따라 제조했다:
Figure kpo00018
[비교실시예 A]
상기 실시예 1과 유사한 자기 테이프를 하기 양의 하기 성분으로부터 실시예 1에 명시된 방법에 따라 제조했다. 본 실시예에서 결합제 C가 결합제 A 대신에 사용되었다. 결합제 A와 달리, 결합제 C는 술폰산염 작용기를 함유하지 않았다.
Figure kpo00019
Figure kpo00020
[비교실시예 B]
상기 실시예 2와 유사한 자기 테이프를 하기 양의 하기 성분으로부터 실시예 2에 명시된 방법에 따라 제조했다. 본 실시예에서는 결합제 C가 결합제 A 대신에 사용되었다. 결합제 A와 달리, 결합제 C는 술폰산염 작용기를 함유하지 않았다.
Figure kpo00021
[비교실시예 C]
상기 실시예 3과 유사한 자기 테이프를 하기 양의 하기 성분으로부터 실시예 3에 명시된 방법에 따라 제조했다. 본 실시예에서는 결합제 D가 결합제 B 대신에 사용되었다. 결합제 B와 달리, 결합제 D는 술폰산염 작용기를 함유하지 않았다:
Figure kpo00022
Figure kpo00023
전기 실시예들의 테이프를 제조하기 위한 분산액에 대해 점성도를 평가했다. 전기 실시예들에 의해 제조된 테이프의 자기 피막의 스퀘어니스 비 또한 측정했다. 결과가 하기 표 1에 기술되어 있다.
Figure kpo00024
주
1. 분산액 점도(cps)는 분산액의 유동도의 측정에 관한 것이다. 자기 분산액 점도는 스핀들 LV-3를 사용하여 브룩필드 점도계 모델 LVTD(Brookfield Engineering Laboratories, Inc.) 상에서 측정된다. 일반적으로, 고 분산 점도의 자기 분산액은 임의 조건하, 예를 들면 저준위의 용매, 고 입자 충진 또는 고 스퀘어니스 비와 같은 조건하에서 고품질의 자기 기록 매체를 얻는 데는 비효과적이고 불충분했다.
2. 스퀘어니스 비(Br/Bm)은 포화 자화도(Bm)에 대한 잔류 자화도(Br)의 비이다. 불규칙하게 배향된 입자에 있어서, 스퀘어니스 비는 0.5이고, 이상적으로 완전하게 배향된 입자에 있어서 그 스퀘어니스 비는 1.0이다.
표 1의 데이타로부터, 비닐 클로라이드 공중합체에 SONa 부가 존재하면 자기 분산액의 점성도는 감소되며 이 분산액으로부터 산출된 자기 피막의 스퀘어니스 비는 증가함을 알 수 있다.
[실시예 5-6]
하기 실시예는, 본 발명의 결합제에 비닐 클로라이드 공중합체가 존재하는 경우 이로부터 형성된 자기 기록 매체의 물리적 특성이 어떻게 향상되는 가를 예시하는 것이다.
비교실시예 D 및 실시예 5와 6의 결합제를 제조하기 위해 하기 제제가 사용된다:
Figure kpo00025
Co-γ-FeO, 산화 알루미늄, 결합제 E 및 결합제 A를 55갈론 드럼중의 테트라하이드로푸란에 주입하고, 생성된 혼합물을 약 14시간 동안 22ℓ의 수평 샌드밀에서 유리 매체로 분산시켰다.
생성된 분산액을 Nippon Roki HT-40 여과기를 통해 여과시켰다. 폴리이소시아네이트 화합물, 미리스트산 및 부틸 스테아레이트를 여과 분산액에 첨가했다. 생성된 분산액을 그라비야 피막에 의해 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(두께:11μm)의 주표면(전면 표면)에 도포했다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 또 다른 주표면(배면 표면)은 카본 블랙, 산화 알루미늄 및 결합제를 포함하는 배면-피막(back-coat)를 지니는 바, 배면-피막은 자화성 분산액이 전면 표면상에 피복되기 전에 그라비야 피막에 의해 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름상에 피복되었다. 배면-피막은 하기 방법에 의해 제조되었다:
카본 블랙(100중량부, 입자 크기 42nm, 비표면적 80m /g), 산화 알루미늄(9중량부), 분산제(5중량부, 포스포릴화 폴리올/4차 암모늄염 혼합물), 페녹시수지(58중량부, PKHH, Union Carbide Co.), 및 폴리우레탄(88중량부, Estane 5705, B.F.Goodrich Co.)를 22ℓ의 수평 샌드밀에서 유리 매체에 의해 테트라하이드로푸란(1473중량부)에 분산시켰다. 폴리이소시아네이트(34중량부, Mondur CB-601)을 피복전에 분산액에 첨가했다. 배면-피막은 약 350nm의 평균 평방근 거칠음도(roof mean square roughness)를 가졌다. 생성된 피막 필름을 0.1초 동안 3000 가우스의 평행 자기장에 방치시킨 후 60-80℃ 온도에서 드라이를 통해 건조시켰다. 생성된 건조 피막을 금속 로울로 칼렌더(calender)했으며, 생성된 자기층은 약 2.5μm의 두께를 지닌다. 생성된 칼렌더화 피막을 감고(총 피막 길이는 1000m이다) 6.35mm의 테이프 넓이로 절단했다. 형성된 테이프의 물리적 특성은 표 3에 요약되어 있다:
Figure kpo00026
1. 유리 전이 온도(Tg)는 비경화 상태에서 오토비브론(autovibron)에 의해 측정된 피이크 탄젠트 델타의 온도를 의미한다.
2. 전면 피막의 표면의 평균 평방근 거칠음도는 현미 간섭계에 의해 측정되었다.
3. 출력은 1초당 120인치의 테이프 속도에서 인치당 50000 플럭스 변화로 데이타 카트리지 드라이브에 의해 측정되었다.
4. 경화도는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정되는 것으로 비경화상태의 테트라하이드로푸란에서 추출된 결합제 함량에 대한 경화상태의 테트라하이드로푸란에서 비추출된 결합제의 함량의 비를 의미한다. 샘플들은 추출전에 3일 동안 60℃에서 가열하여 경화시켰다.
표 3의 테이타로부터 비닐 클로라이드 공중합체에 -SONa 부가 존재하면 비경화 상태에서 유리 전이 온도가 증가하고, 전면-피막 표면 거칠음도가 감소하며 출력이 증가함을 알 수 있다.
본 발명의 범위 및 영역으로부터 벗어나지 않은채 본 발명의 여러 변경 및 수정들이 본 분야의 전문가에 의해 실시될 수 있으며, 본 발명은 본 명세서에 예시된 구체예에 한정되는 것은 아니다.

Claims (9)

  1. a) i) 2,000 내지 10,000의 SO3M당량 중량을 갖는 폴리우레탄 중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제1SO3M기[M은 H+, Li+, Na+, K+, NR4 +(R은 H+또는 알킬기) 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨]와 ii) 500 내지 10,000의 히드록실 당량 중량을 갖는 폴리우레탄 중합체의 주쇄로부터 국소적 소수성 부위에서 대부분 이상이 측쇄화된 다수의 제1가교성 히드록실기를 포함하는, 경화성 술폰화 히드록시-작용성 폴리우레탄 중합체 10 내지 90중량부; 및 b) i) 2,000 내지 100,000의 SO3M당량 중량을 가진 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제2SO3M기[M은 H+, Li+, Na+, K+, NR4 +(R은 H+또는 알킬기) 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨]와 ii) 500 내지 10,000의 히드록실 당량 중량을 갖는 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제2가교성 히드록실기를 포함하는, 경화성 술폰화 히드록시-작용성 비닐 클로라이드 공중합체 10 내지 90중량부를 포함하는 경화성 결합제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 500 내지 30,000의 에폭시 당량 중량을 갖는 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 에폭시기를 더 포함하는 경화성 결합제 조성물.
  3. a) i) 2,000 내지 100,000의 SO3M당량 중량을 갖는 폴리우레탄 중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제1SO3M기[M은 H+, Li+, Na+, K+, NR4 +(R은 H+또는 알킬기) 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨]와 500 내지 10,000의 히드록실 당량 중량을 갖는 폴리우레탄 중합체의 주쇄로부터 국소적 소수성 부위에서 대부분 이상이 측쇄화된 다수의 제1가교성 히드록실기를 포함하는, 경화성 술폰화 히드록시-작용성 폴리우레탄 중합체 10 내지 90중량부; 및 i) 2,000 내지 100,000의 SO3M당량 중량을 가진 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제2SO3M기[M은 H+, Li+, Na+, K+, NR4 +(R은 H+또는 알킬기) 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨]와 500 내지 10,000의 히드록실 당량 중량을 갖는 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제2가교성 히드록실기를 포함하는, 경화성 술폰화 히드록시-작용성 비닐 클로라이드 공중합체 10 내지 90중량부를 포함하는 경화성 결합제 조성물; 및 b) 상기 결합제 조성물에 분산된 안료를 포함하는, 자기 기록 매체에 유용한 분산액.
  4. 제3항에 있어서, 안료가 자화성 안료인 분산액.
  5. 제3항에 있어서, 500 내지 30000의 에폭시 당량 중량을 갖는 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 에폭시기를 더 포함하는 분산액.
  6. a) 전면 및 배면을 가진 기판; b) i) 2,000 내지 100,000의 SO3M당량 중량을 갖는 폴리우레탄 중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제1SO3M기[M은 H+, Li+, Na+, K+, NR4 +(R은 H+또는 알킬기) 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨]와 500 내지 10,000의 히드록실 당량 중량을 갖는 폴리우레탄 중합체의 주쇄로부터 국소적 소수성 부위에서 대부분 이상이 측쇄화된 다수의 제1가교성 히드록실기를 포함하는, 경화성 술폰화 히드록시-작용성 폴리우레탄 중합체 10 내지 90중량부; 및 ii) 2,000 내지 100,000의 SO3M당량 중량을 가진 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제2SO3M기[M은 H+, Li+, Na+, K+, NR4 +(R은 H+또는 알킬기임) 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨]와 500 내지 10,000의 히드록실 당량 중량을 갖는 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제2가교성 히드록실기를 포함하는, 경화성 술폰화 히드록시-작용성 비닐 클로라이드 공중합체 10 내지 90중량부를 포함하는, 기판의 전면상의 제1경화 피막; 및 c) 상기 제1경화 피막에 분산된 자화성 안료를 포함하는 자기 기록용 복합체.
  7. 제6항에 있어서, 500 내지 30000의 에폭시 당량 중량을 갖는 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 에폭시기를 더 포함하는 복합체.
  8. 제6항에 있어서, a) i) 2,000 내지 100,000의 SO3M당량 중량을 갖는 폴리우레탄 중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제1SO3M기[M은 H+, Li+, Na+, K+, NR4 +(R은 H+또는 알킬기) 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨]와 500 내지 10,000의 히드록실 당량 중량을 갖는 폴리우레탄 중합체의 주쇄로부터 국소적 소수성 부위에서 대부분 이상이 측쇄화된 다수의 제1가교성 히드록실기를 포함하는, 경화성 술폰화 히드록시-작용성 폴리우레탄 중합체 10 내지 90중량부; 및 b) 2,000 내지 100,000의 SO3M당량 중량을 가진 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제2SO3M기[M은 H+, Li+, Na+, K+, NR4 +(R은 H+또는 알킬기임) 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨]와 500 내지 10,000의 히드록실 당량 중량을 갖는 비닐 클로라이드 공중합체 주쇄로부터 측쇄화된 다수의 제2가교성 히드록실기를 포함하는, 경화성 술폰화 히드록시-작용성 비닐 클로라이드 공중합체 10 내지 90중량부를 포함하는 제2경화 피막을 기판의 배면상에 더 포함하는 복합체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2경화 피막에 분산된 안료를 더 포함하는 복합체.
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