KR100232244B1

KR100232244B1 - 자기 기록 매체

Info

Publication number: KR100232244B1
Application number: KR1019940005591A
Authority: KR
Inventors: 버나드 말론 챨스; 리차드 하비 제임스; 페르난도 니콜리니 클라우디오
Original assignee: 조셉 에스. 바이크; 유니온 카바이드 케미칼즈 앤드 플라스틱스 테크날러지 코포레이션
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1994-03-21
Publication date: 1999-12-01
Also published as: KR940022407A; DE69413598T2; CN1052026C; ES2124806T3; US5531914A; DE69413598D1; CN1093726A; CA2119498A1; EP0626678A2; EP0626678B1; JPH06340715A; EP0626678A3

Abstract

본 발명은 기판의 표면에 자기층을 형성하여 자기 기록 매체(예: 기록 테이프)를 제조하기 위해 사용되는 도포 조성물에 관한 것으로서, 특징적인 성분은 공중합체 수지이다. 공중합체 수지는 (1)비닐 클로라이드, (2)비닐 아세테이트 및 (3)설폰산 그룹 또는 이의 금속염 또는 아민염을 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 부분을 특정한 비율로 포함하는 공단량체들의 공중합에 의해 수득되는 공중합체이다. 이 공중합체 수지는 증진된 분산 특성과 자기 특성을 부여하면서 동시에 바람직한 레올러지 특성과 열안정성을 부여한다는 잇점이 있다.

Description

자기 기록 매체

본 발명은 자기 기록 매체에 자기층을 형성하기 위해 사용되는 도포 조성물과 특히, 도포 조성물 속에서 균일하게 분산될 수 있고 강자성 물질의 입자를 결합시키는데 적합한 결합제 성분으로 사용되는 수지에 관한 것이다.

수년에 걸쳐 자기 기록은 무수한 산업분야에서 절대적인 지위를 차지해 왔다. 따라서, 자기 테이프는 오디오, 비디오, 컴퓨터, 기기 및 기타의 기록기에 활용된다. 자기 기록 매체는, 예를 들면, 자기 카드와 디스크, 릴, 비디오 테이프, 고성능 오디오 테이프, 컴퓨터 테이프 및 플로피 디스크 등을 포함하는 다양한 형태로 사용된다.

여러가지 상이한 유형의 자기 기록 매체간 존재하는 반면, 대부분의 유형은 플라스틱, 종이 또는 금속 기판에 도포되는, 때때로 “안료(pigment)”로 언급되는 자기 입자의 층으로 이루어진다. 기록한 정보는 기록 헤드에 의해 자기화되는 일련의 작은 영역으로서 기판에 도포된 자기 안료에 저장된다.

자기 안료의 도포층은 자기 안료 입자들 사이에 점착성 매트릭스를 제공하고 기판에 당해 입자를 접착시키는 결합제시스템을 포함한다.

자기 도료는, 예를 들면, 그라비야 롤 도포기와 같은 도포 장치에 의해 기판에 도포된 다음, 도포된 기판을 전형적으로 즉시 자기 배향 단계로 진행시키며 이 단계에서 건조되지 않은 층 상에서 안료 입자가 배양된다. 이 단계에서는 전형적으로 침상 결정인 안료 입자의 장축이 자기화 방향과 일치된다.

우수한 기록 성능을 성취하기 위해, 자기 피막은 각종 특성을 보유해야 한다. 바람직하게는 입자 크기가 비교적 균일한 안료 입자가 가능한 한 높은 비율의 도포층을 형성해야 한다. 더우기, 종종 광택도로서 평가되는, 도포물 중의 안료 입자의 븐산도는 가능한 한 높아야 한다. 또한, 고도로 분산된 안료 입자는 앞서 기술한 바와 같이 충분히 배향될 수 있어야 한다[종종 배향 도는 "각형도(squareness)"로 측정된다].

또한, 자기 도막 또는 필름의 접착성과 내마모성도 높아야 한다. 또한, 자기 표면의 마찰 계수는 헤드 물질에 대해 낮아야 하고 피치 롤러와 캡스턴 롤러와 같은 구동 매체에 대해서는 충분한 값이어야 한다.

이러한 기준과 기타의 다양한 기준을 만족시키기 위해서는 기본적으로 상호간의 또는 상대적인 특성의 정교한 균형을 필요로 하는 것으로 판명되었다. 수년에 걸쳐 자기 기록 매체의 각종 특성을 개선시키기 위해 노력을 아끼지 않았다.

본 발명은 바람직한 분산과 자기 특성을 부여할 수 있고 레올러지 특성이 탁월한, 예를 들면, 자기 기록 매체중의 미립자 물질용 결합제 시스템이 비닐 클로라이드, 비닐 아세테이트 및 설폰산 그룹(-SO₃H) 또는 이의 금속염 또는 아민염을 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 공중합체를 사용함으로써 제공될 수 있다는 발견에 근거한다.

본 발명은 제1단량체 부분(moiety)으로서, 구조식 -CH₂-CHCl-의 비닐클로라이드(a) 65 내지 95중량% ; 제2단량체 부분으로서, 구조식 -CH₂CH(O-CO-CH₃)-의 비닐 아세테이트(b) 3 내지 30중량% ; 및 제3단량체 부분으로서, 설폰산 그룹(-SO₃H) 또는 이의 금속염 또는 아민염을 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트(설포메틸메타크릴레이트 제외)(c) 0.1 내지 5중량%를 포함하는 공중합체 수지(A) 및

비히클로서의 공중합체 수지에 분산되는 강자성 물질의 입자(B)를 유기 용매에 용해 또는 분산시켜 포함하는 자기 기록매체용 자기 도포 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 자기 도포 조성물에 강자성 물질의 입자를 균일하게 분산시키고 견고하게 결합시키는데 적합한 경제적인 중합체 수지를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 위에서 언급한 수지를 강자성 입자의 결합제로서 사용하여 기판 필름의 표면에 자기층을 형성하기 위한 도포 조성물을 제공한다.

자기 기록 매체용 도포 조성물중 강자성 입자의 결합제로서 본 발명에 의해 제공되는 중합체 수지는 (1) 비닐 클로라이드, (2) 비닐 아세테이트 및 (3) 설폰산 또는 이의 금속염 또는 아민염을 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 부분을 포함하는 단량체 혼합물의 공중합에 의해 형성되는 공중합체 수지이다.

공중합체 수지는 제1단량체 부분으로서 구조식 -CH₂-CHCl-의 비닐 클로라이드(a), 제2단량체 부분으로서 구조식 -CH₂-CH(O-CO-CH₃)-의 비닐 아세테이트(b) 및 제3단량체 부분으로서 설폰산 그룹(-SO₃H) 또는 이의 금속염 또는 아민염을 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 포함하는 단량체 부분들로 이루어진다. 이들 단량체 부분들의 중량 분율은 바람직하게는 (a)가 65 내지 95%, (b)가 3 내지 30% 및 (c)가 0.1 내지 3%이다.

또한, 공중합체의 평균 중합도는 200 내지 800이 바람직하다.

당해 중합체 수지는 자기 도막에서의 강자성 입자의 고분산도 뿐만 아니라 강자성 분말의 높은 하중성의 관점에서 자기 도막의 매트릭스로서 매우 유리하다. 더우기, 당해 중합체 수지는 자기 도막의 매트릭스 수지로서 통상적으로 사용되는 폴리우레탄 수지등과의 상용성이 충분하며 본 발명의 도포 조성물은 단지 위에서 정의한 중합체 수지만으로서 뿐만 아니라 후자의 특성을 개선시킬 목적으로 기타의 통상적인 수지와 배합하여 사용함으로써 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 도포조성물은 자기 특성, 및 사용시에 내구성과 시간 경과에 따른 여러 특성들의 열안정성에 대한 내구성 둘 다가 탁월한 자기 도막을 제공할 수 있다.

본 발명의 중합체 수지는 위에서 언급한 단량체들을 혼합물로서 공중합하여 평균 중합도가 200 내지 800인 공중합체를 수득함으로써 제조된다. 중합체 수지는

(a) 제1단량체 부분으로서, 구조식 -CH₂-CHCl-의 비닐 클로라이드 65 내지 95중량%;

(b) 제2단량체 부분으로서, 구조식 -CH₂CH(O-CO-CH₃)-의 비닐 아세테이트 3 내지 30중량%; 및

(c) 제3단량체 부분으로서, 설폰산 그룹(-SO₃H) 또는 이의 금속염 또는 아민염을 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 염 0.1 내지 5중량% 및

(d) 하나 이상의 기타 단량체 부분을 0 내지 20중량% 포함하는 단량체 부분들로 이루어진다.

제1단량체 부분, 즉 비닐 클로라이드로부터 유도되는 부분은 통상적으로 자기 기록 매체 등에서 결합제 수지로서 적합하게 작용하는데 필요한 기계적 특성의 적합성을 결정하는 주요 성분일 수 있다. 따라서, 수지의 유리전이온도(Tg)를 참조로 해서 적합하게 측정될 수 있는 수지의 필수적 성질을 제공하기에 충분한 양의 비닐 클로라이드를 이용해야만 한다.

Tg가 40℃ 이상, 바람직하게는 약 50℃ 이상, 및 더 바람직하게는 약 70℃ 이상인 본 발명의 수지를 제공하는데 적합한 양의 비닐 클로라이드를 사용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 따라서, 약 70중량% 이상의 비닐 클로라이드를 갖는 수지를 사용해야만 될 것이다. 더 바람직하게는 약 80 내지 약 90중량%의 비닐 클로라이드를 사용하는 것이 바람직하다. 약 90중량%를 초과하면 통상적인 용매에 대한 용해성이 부족할 수 있다. 이 단량체 부분의 중량 분율이 너무 낮을 경우, 도포 조성물로부터 형성되는 도포층의 기계적 특성이 다소 불량할 수 있다. 이 단량체 부분의 중량 분율이 너무 높을 경우, 유기 용매중 중합체 수지의 용해도가 감소되어서 도포 조성물의 제조에 결점이 생긴다.

제2단량체 부분, 즉 비닐 아세테이트 단량체 부분의 중량 분율은 3 내지 30% 범위내이어야 한다. 비닐 아세테이트 부분의 중량 분율이 너무 클 경우, 도포 조성물로부터 형성되는 도막의 기계적 강도 및 열안정성이 감소되어서 이것으로 제조되는 자기 기록 매체의 내구성에 나쁜 영향을 준다.

제3단량체 부분은 설폰산 그룹을 유리산 형태 또는 금속원자 또는 아민과의 염 형태로 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트이다. 이 단량체 부분은 도포 조성물중 강자성 입자의 분산성을 증가시킨다. 이와 관련하여, 이 단량체 부분의 중량 분율은 5%를 초과하는 경우 특별하게 유리한 효과는 없지만 0.1% 이상이어야 한다. 이러한 유형의 단량체 부분을 에틸렌계 불포화 중합성 그룹을 갖는 단량체와 설폰산 그룹 -SO₃X(여기서, X는 수소원자, 알칼리 금속 또는 양성자화 아민이다)의 공중합 반응에 의해 중합체 수지에 도입된다. 적합한 단량체의 예로는 일반식 CH₂=CH-CO-O-C₄H₈-SO₃X; CH₂=C(CH₃)-CO-O-C₂H₄-SO₃X(여기서, X는 수소원자, 나트륨 및 칼륨과 같은 알칼리 금속, 또는 양성자화 아민이다)으로 나타낸 아크릴레이트 및 메타크릴레이트등을 포함한다.

본 발명의 중합체 수지에 사용될 수 있는 다른 단량체 부분은, 예를 들면, 카복실산의 비닐 에스테르(예: 비닐 프로피오 레이트); 비닐 에테르(예: 메틸 비닐 에테르, 이소부틸 비닐 에테르 및 세틸 비닐 에테르); 비닐리덴 할라이드(예: 비닐리덴 클로라이드 및 비닐리덴-플루오라이드); 불포화 카복실산(예: 아크릴산, 메타크릴산, 말레산 및 이타콘산); 불포화 카복실산 무수물(예: 말레산 무수물); 불포화 카복실산의 에스테르(예: 디에틸 말레에이트, 부틸벤질 말레에이트, 디메틸이타코네이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트 및 라우릴(메트)아크릴레이트); 불포화 니트릴(예: (메트)아크릴로니트릴); 및 방향족 비닐 화합물(예: 스티렌, 알파-메틸스티렌 및 p-메틸스티렌)을 포함한다.

상술한 공단량체들의 공중합 반응에 의해 수득된 공중합체 수지의 평균 중합도는 200 내지 800의 범위가 바람직하다.

이의 평균 중합도가 너무 작을 경우, 공중합체로 제형화된 조성물의 자기 도막을 갖는 자기 기록 매체에 충분히 높은 기계적 강도와 내구성을 부여할 수 없다. 평균 중합도가 너무 큰 경우, 목적한 농도의 공중합체로 제형화된 도포 조성물은 점도가 증가되어 이 도포 조성물을 사용하는 후처리에 나쁜 영향을 줄 수 있다.

공단량체의 공중합 반응은 현탁 중합반응, 유화 중합반응, 용액 중합반응, 벌크 중합반응 등의 방법을 포함한 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 공중합체중 비닐 아세테이트 부분은 경우에 따라서, 저급 카복실산의 비닐 프로피오네이트 또는 다른 비닐 에스테르로 대체될 수 있다.

하기에 기술되는 것과 같은 본 발명의 결합제 수지를 형성하기 위해 통상적인 용액 중합 반응법을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 유사하게, 통상적인 현탁 중합반응 또는 유화 중합반응과 같은 다른 중합반응법도 또한 이용될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 수지를 제조하기 위해 사용되는 공정은 중요하지 않으며 이러한 기술은 당해 분야의 전문가들에게 널리 공지되어 있다. 적합한 제조법은, 예를 들면, 미합중국 특허 제3,755,271호에 기술되어 있다.

일반적으로, 상세한 예로서 본 발명의 수지는 생성되는 수지 및 사용되는 다양한 성분들에 대한 용매를 사용하는 용액 중합 반응을 이용하여 제조할 수 있다. 적합한 용매는, 예를 들면, 부틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트 등과 같은 통상적인 에스테르 용매 외에도 아세톤, 메틸에틸 케톤, 메틸-n-부틸케톤, 메틸이소프로필케톤 등과 같은 케톤 용매를 포함한다.

중합 반응은 배취식으로 또는 연속식으로 수행될 수 있다. 전형적으로, 용매/단량체의 비율은 목적하는 분자량에 따라서 약 0.3/1 내지 약 4/1로 변할 수 있다. 선택되는 온도는 반응 속도와 목적하는 수지의 분자량에 따라서, 약 35 ℃ 내지 약 80℃ 범위내에서 변화될 수 있다. 어떠한 지용성(oil-soluble), 유리 라디칼 촉매도 단량체 중량을 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 3.0%에서 변화되는 양으로 사용될 수 있다.

적합한 촉매는, 예들 들면, 디벤조일 퍼옥사이드, 디라우로일퍼옥사이드, 아조비스부티로니트릴 및 디이소프로필퍼옥시디카보네이트를 포함한다. 본 시스템의 성분은 증기압을 초과하는 어떠한 압력, 전형적으로는 약 30 내지 100psi 범위내에서 사용될 수 있다.

임의의 기판이 사용될 수 있고, 대개의 경우 특정한 용도에 대해 특정 기판의 선택이 지정될 수 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리프로필렌 필름은 자기 기록 매체를 기판물질로서 광범위하게 사용된다. 내열성이 중요하다고 고려될 경우, 폴리이미드 필름, 폴리아미드 필름, 폴리아릴에테르 필름 등을 사용할 수 있다. 얇은 기판으로서 폴리에스테르 필름의 경우에, 종종 일축 또는 이축으로 배향된다. 필름을 예비처리하는 것이 습윤 및 접착을 촉진시키는데 유리할 수 있다는 것도 마찬가지로 공지되어 있다.

자기 입자들은 통상적인 자기 기록 매체에 대해 공지되고 유용한 것일 수 있다. 대표적인 예로는 침상형 또는 과립형 γFe₂O₃, Fe₃O₄, Co-도핑된 γ-Fe₂O₃, Co-도핑된 γFe₂O₃-Fe₃O₄고체 용액, Co-염기 화합물-흡착된 γ-Fe₂O₃, Co-염기-화합물-흡착된 Fe₃O₄(이 자체와 γ-Fe₂O₃사이의 중간체 상태로 산화된 것들을 포함한다) 및 침상형 CrO₂를 포함한다(여기서, "CO-염기 화합물"이란 자기 입자가 보자력의 개선이란 면에서 코발트의 자기 이방성의 장점을 취할 수 있는 산화코발트, 수산화코발트, 아철산코발트, 코발트 이온-피흡착질 등을 의미한다). 또한, 자기 입자는 육모꼴 또는 침상 스트로튬 또는 아철산바륨일 수 있다. 또한, 자기 입자는 강자성 금속 원자 또는 합금, 예를 들면, Co, Fe-Co, Fe-Co-Ni 등일 수 있다. 이러한 미세 자기 입자는 NaBH₄와 같은 환원제로 출발 물질을 습윤 환원시키고, 산화철 표면을 Si 화합물로 처리하며, 이어서 수소 기체 등으로 무수 환원시키고, 저압 아르곤 기체 스트림으로 진공 증발시킴을 포함하는 여러가지 방법으로 제조된다. 단결정성 아철산바륨의 미세 입자도 또한 사용될 수 있다. 이 미세 자기 분말은 생성되는 자기 기록 매체의 적용에 따라서, 침상 또는 과립 입자의 형태로 사용된다.

도막에 비교적 다량의 자기 입자를 사용하는 것이 통상적으로 바람직할 것이다. 따라서, 도막의 전형적인 조성은 도막의 총 중량을 기준으로 하여, 약 65 또는 70% 내지 약 85 또는 90%의 자기 입자를 포함한다. 공지된 바와 같이, 약 0.4μ 이하의 장축을 갖는 입자를 전형적으로 사용하는 비교적 균일한 크기의 안료 입자를 사용하는 것이 바람직하다.

도막의 나머지는 경화 수지, 및 전형적으로 탄성중합체, 임의의 분산제, 임의의 가교결합제 및 임의의 보조제를 포함하는 결합제 시스템을 포함할 것이다. 사용되는 본 발명의 수지에 따라서, 분산제 그 자체는 최소로 하거나 배제될 수 있다.

그러나, 개념상으로 안료 입자 이외에, 본 발명에 따른 추가의 필수 성분은 단지 경화 수지 뿐이다. 그러나, 전형적인 도막은 특별한 최종 용도에 따라서 확인된 추가 성분을 포함한다. 안료 입자의 전형적인 제형에서 사용되는 양으로부터 분명해진 바와 같이, 도막의 나머지는 통상적으로 도막을 약 10 또는 15 내지 30 또는 35중량%를 차지할 것이다.

강자성 입자의 비히클로서 상술한 특정 공중합체를 사용하여 자기 도포 조성물을 제조할 경우, 공중합체 수지는 자기기록 매체의 제조시 통상적으로 사용되는 다른 중합체 수지와 소량으로, 예를 들면 50중량% 또는 더 적은 양으로 배합하여 사용될 수 있다. 이와 같이 병용하기에 적합한 중합체 수지의 예로는 폴리우레탄 수지, 니트로셀룰로스, 에폭시 수지, 폴리아미드 수지 및 페놀계 수지외에도 아크릴산 및 메타아크릴산 에스테르의 중합체 및 공중합체, 스티렌, 아크릴로니트릴, 부타디엔, 에틸렌, 프로필렌, 비닐리덴 클로라이드, 아크릴아미드, 비닐 에테르 등을 포함하며, 특히 폴리우레탄 수지 및 니트로셀룰로스가 바람직하다.

바람직한 양태에서, 결합제 시스템은 일반적으로 목적하는 탄성 등을 갖는 도막을 제공하기에 충분한 양으로 탄성중합체를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 목적에 적합한 많은 탄성 중합체는 공지되어 있고 사용될 수 있다. 폴리에스테르 우레탄은 종종 고성능 적용에 대해 바람직하다. 적합한 물질은 시판되고 있다. 이들 물질은 통상적으로 폴리에스테르 폴리올, 단쇄 디올, 및 이소시아네이트의 반응 생성물로서 기술될 수 있다. 이들 수지는 인성 및 내마모 특성이 우수하다.

광범위한 종류의 플리이소시아네이트 가교결합제가 공지되어 있고 사용될 수 있다. 전형적으로, 중합체 폴리이소시아네이트가 사용된다. 한가지 예로서, 중합체 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 부가물을 사용하는 것이 적합하다. 사용되는 가교결합제의 양은 전형적으로 제형중 비닐 클로라이드 공중합체 및 폴리우레탄의 양의 약 1 내지 약 25중량%이다.

폴리이소시아네이트 가교결합제는 전형적으로 자기 매체제형에 사용되어 경도, 인장 강도, 유리 전이 온도 등과 같은 특성을 향상시킨다. 놀랍게도, 본 발명에 기술된 중합체는 이소시아네이트에 대해 반응성으로 고려되는 그룹을 함유하지 않기 때문에 본 중합체를 함유하는 제형에서 유사한 개선점이 발견된다. 특정 이론이나 메카니즘에 구속받고 싶지는 않지만, 어느 정도 이상의 이소시아네이트와 물이 반응하여 아민을 형성할 수 있으며, 이후 이것이 다른 이소시아네이트와 반응하여 상호침투망을 형성할 수 있다고 생각된다. 이러한 상호침투망은 본 발명의 자기 기록 매체 제형에 의해 나타나는 향상된 특성을 부여하는데 기여할 수 있다.

공지된 바와 같이, 다양한 보조제가 때때로 자기 도막에 사용된다. 이러한 첨가제는 공지되어 있고, 특정 적용이 필요한 경우, 사용될 수 있다. 예를 들면, 기본적으로 비히클로서 중합체 수지중의 강자성 입자의 균일한 분산액인 본 발명의 자기 도포 조성물은 추가로 윤활제, 분산 보조제, 녹 억제제, 대전 방지제, 균염제, 내마모제, 필름 보강제등을 제한된 양으로 포함하는 자기 도포 조성물에서 통상적으로 사용되는 공지된 다양한 종류의 첨가제와 혼합할 수 있다. 자기 도포 조성물을 유기 용매로 희석시켜 도포 공정에 대해 적합한 점도 또는 조밀도를 부여할 수 있다. 적합한 유기 용매의 예로는, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 톨루엔등을 포함한다.

본 발명에 따라서, 자기 도막은 본 발명의 수지를 사용하여 도료의 필수적인 분산 및 배향 특성을 제공하고 경화 수지로서 작용한다. 다른 경화 수지를 사용할 필요는 없지만, 본 발명의 수지는 적합한 경화 수지를 사용해서 바람직한 자기 도막을 제공할 수 있다.

본 발명에 따라서, 본 발명의 수지를 사용함으로써 분산성과 배향성이 개선된다. 그러나, 필요한 경우, 다른 통상적인 분산제를 사용할 수 있다.

기록 매체는 일반적으로 결합제 시스템을 충분히 휘발성인 비히클에 용해시켜 미세 자성 입상의 도포성 분산액을 제조함으로써 제조할 수 있다. 이어서, 분산액을 기판상에 도포시켜 도막을 제공한다. 자기 기록 매체는 문헌에 기술된 방법으로 제조할 수 있다[참조: S. Tochihara, "Magnetic Coatings and Their Applications in Japan", Progress in Organic Coatings, 10 (1982), pages 195 to 204].

상술한 방법으로 제조된 본 발명의 자기 도포 조성물을 필름, 테이프, 시트, 호일, 판 및 폴리에스테르, 폴리올레핀, 셀룰로스 아세테이트, 폴리카보네이트 등과 같은 합성 수지를 포함하여 특정 제한이 없는 다양한 종류의 물질, 알루미늄 및 세라믹 같은 비자성 금속 등의 표면에 도포할 수 있다. 본 발명은 자기 도포 조성물을 사용한 도포법은 자기 기록 매체 제조에 통상적으로 사용되는 공지된 방법으로 수행한 후 캘린더링과 같은 표면 처리를 수행하여 고성능 자기 기록 매체용으로 요구되는 도포 표면의 평활성을 개선시킬 수 있다.

본 발명의 수지를 사용함으로써 자기 기록 매체에 매우 유리한 특성이 제공되며 이러한 응용과 관련하여 본 발명을 설명하는 경우에 이러한 물질은 분산제 및/또는 이러한 수지의 특성이 바람직하게 혼입될 수 있는 다른 응용분야에서 경화 수지로 사용될 수 있음을 인지해야 한다. 예를 들면, 통상적인 아연이 풍부한 도막은 내부식성 등이 요구되는 많은 응용 분야에서 사용된다. 전형적으로 이러한 조성물은 높은 비율의 아연입자, 즉 조성물 중량을 기준으로 85 내지 90중량% 이하 및 침착 방지제, 증점제 및 수 스케빈저 같은 공지된 임의 성분과 함께 수지를 포함한다. 아연이 풍부한 유지 도막 및 기타 투명 및 착색 도막용으로 본 발명의 모든 수지는 기판에 개선된 분산성과 이로 인한 개선된 접착성을 제공한다. 따라서, 본 발명의 수지는 이러한 도막과 함께 쉽게 사용할 수 있다.

하기에서 본 발명은 공중합체성 수지의 제법과 자기 기록매체 제조에 대한 이의 응용성을 보여주는 실시예에 의해 상세히 설명된다.

[실시예]

하기 실시예는 본 발명을 대표하며 이를 제한하는 것은 아니다. 사용된 출발 물짙, 사용된 약어, 평가된 대조 수지, 사용된 중합법, 자기 매체 제형의 제조 방법 및 실시예에서 사용된 평가법은 다음과 같다.

[사용된 약어]

실시예에서 하기 약어가 사용된다.

VCI-비닐 클로라이드

VAc-비닐 아세테이트

SEMA-설포에틸 메타크릴레이트

HPA-하이드록시프로필 아크릴레이트

AMPS-1-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산

TPU-1-열가소성 폴리우레탄(Morthane CA-239로서 Morton International, Chicago, illinois에서 시판)

TPU-2-열가소성 폴리우레탄(Morthane CA-236로서 Morton International, Chicago, illinois에서 시판)

PIC-폴리이소시아네이트 가교결합제(Mondur CB-75로서 Miles Inc., Pittsburgh, Pennsylvania에서 시판)

[중합 과정]

[비닐 클로라이드 공중합체]

비닐 클로라이드 공중합체는 스테인레스 스틸 탱크 교반반응기 중에서 연속 용액 중합법으로 제조한다. 용매 뿐만 아니라 비닐 클로라이드 및 사용된 다른 단량체를 미리 혼합하여 반응기내로 연속적으로 공급한다. 유리 라디칼 개시제, 디이소프로필 퍼옥시디카보네이트를 아세톤 용액으로서 일정한 전환율을 유지하기에 필요한 속도로 연속적으로 공급한다. 생성물 용액을 반응기로부터 연속적으로 배출시킨다. 반응기내의 온도는 50 내지 60℃로 유지하고 압력은 90 내지 110psi로 유지한다. 생성물 용액으로부터 미반응의 비닐 클로라이드 단량체를 제거한다. 이어서 중합체를 이소프로판올/물 혼합물로 침전시켜 용액으로부터 회수하고 여과하고 유동상 건조기 중에서 건조시킨다.

[자기 매체 제형의 제조]

[금속 안료를 갖는 제형]

고전단 평면 혼합기:

금속 안료(HIQ, Dowa Mining Company, Ltd, Tokyo, Japan에서 시판, 1,469g)를 프레미어/이노우에 1.5ℓ 이중 평면 혼합기에 충전한다. 표 1의 비닐 클로라이드 공중합체 함유 비닐 수지 용액(1:1:1의 메틸 에틸 케톤/사이클로헥사논/톨루엔의 용매 혼합물중 20% 고체 용액 322g)을 용매 혼합물 추가의 215g과 함께 가한다. 혼합기 중의 내용물을 20 내지 24시간 동안 혼합하여 고체 함량이 약 53%인 매스터 배취를 형성한다.

슬러쉬 분쇄:

매스터 배취(970g)를 분산기 상에서 용매 혼합물 499g과 약 1시간 등안 혼합하여 고체 함량을 35%로 감소시킨다. 이어서 혼합물을 0.85 내지 1.15mm 유리 비드를 함유하는 프레미어 HML 0.75ℓ 수평 제분기에 충전한다. 제형이 제분기를 통해 3회 통과할 때까지 계속 분쇄한다.

방출:

제형을 제분기로부터 방출하여 분만기 상에서 용매 혼합물중 TPU-1의 20% 고체 용액 246g과 혼합한다. 추가로 용매 혼합물(41g)을 가하여 고체 함량을 32%로 감소시킨다. 혼합물을 제분기에 재충전시켜 2회 분산시킨다. 평면 혼합기중 고체 함량은 전체로 53%이고, 슬러쉬 분쇄에서 35%이고, 방출시에는 32%이다. 최종 안료/결합제(비닐 클로라이드 공중합체+TPU-1)는 80/20중량비이다. 결합제(비닐 클로라이드 공중합체+TPU-1)는 55/45중량비이다.

마그네타이트를 갖는 제형:

표 1의 비닐 수지 18.25g과 메틸-에틸 케톤/ 톨루엔/ 사이클로헥사논 (45:30:25)의 용매 혼합물 285g 미리 혼합하고 마그네타이트("Bayferrox PK 5143 M" 자기 안료, Miles Inc., pittsburgh, Pennsylvania 시판) 152g을 가한다. 혼합물을 10 내지 15분 동안 공기 교반기로 흔합한 후 생성된 슬러리를 1.3mm 유리 비드로 충전된 프레미어 SME RE II Mill에 가하여 45분간 밀링한다. 제형에 TPU-2를 가하고 메틸 에틸 케톤/톨루엔/사이클로헥사논(45:30:25)의 용매 혼합물중 20% 용액 60.8g을 사용한다. 제형을 30분간 밀링한다.

[비닐 클로라이드 공중합체 평가]

[고유 점도]

ASTM D-1243에 따라 측정한다.

[유리전이온도(Tg), 인장 강도 및 신도]

표 1의 비닐 수지 18g을 유리 용기에 가한다. 테트라하이드로푸란 40g, 메틸 에틸 케톤 15g 및 톨루엔 15g을 용기에 가한다. 용기를 롤상에 위치시켜 내용물이 용해될 때까지 롤링한다. TPU-1 12g을 용기에 가한다. 용기를 롤상에 위치시켜 내용물이 용해될 때까지 롤링한다. 가교 시스템을 위해 PIC 7.5g을 가하고 용기를 롤상에 위치시켜 내용물이 용해될 때까지 롤링한다. 용액을 롤로부터 제거하여 공기로 채우고 드로우다운(drawdown)을 만들기 전에 정치시킨다.

인장 특성 측정용 드로우다운을 50μ 드로우다운 바아를 사용하여 박리지 위에서 만든다. 유리전이온도(Tg) 측정용 샘플은 메틸 에틸 케톤 및 톨루엔을 각각 20g 용액에 가하고 균일해질 때까지 롤링하여 제조한다. 희석된 용액을 모슬린 타올에 붓고 압설자로 분산시킨다. 유리 막대로 타올을 당겨서 용액이 고르게 분산되도록 한다. 30분간 건조시킨 후 용액을 타올에 다시 붓고 상기와 같은 재분산시킨다. 인장 강도 및 유리전이온도(Tg)용 샘플 모두를 60℃ 공기 순환 오븐 중에서 48 내지 72시간 동안 건조시킨다. 이어서 130℃에서 5분간 최종적으로 건조시킨다. 샘플을 인스트론 중에서 인장 강도와 신도를 시험하고 동적 기계 분석기 중에서 유리 전이 온도(Tg)를 측정한다. 인장 강도 및 신도용 샘플은 두께 약 0.6mm×1in 게이지 길이이다. 교차 속도는 0.5in/min이다.

[자기 매체 평가]

[광택]

유리 상에서 1mil 드로우다운을 제조하고 제형을 자연 건조시킨 후 60° 광택 측정기로 광택을 측정한다.

3,000 또는 5,000 외르스테드(Oersted) 자장 중에서 LDJ 모델 7000A B-H 측정기(LDJ Inc., Troy, Michigan 소재)를 사용하여 다른 자기 측정을 수행한다. 이러한 자기 측정용 샘플은 마일라(Mylar) 기판상에 3mil 습윤 드로우다운을 도포시킨 후 마일라를 자기 막대로 당겨서 자기 입자를 배향시킨다. 배향도막 2×2in 샘플을 사용하여 자기 특성을 측정한다.

[개폐 장 분포]

미분 히스테리시스 루프(differentiated hysteresis loop)의 1/2 높이에서 너비를 측정하고 이를 보자력으로 나누어서 측정한다.

[배향비]

바람직한(배향된) 방향에서의 잔류자속 밀도를 도막 평면에서 바람직한(배향된) 방향에 수직인 잔류자속 밀도로 나눈비로서 측정된다.

[각형비]

자기 각형도 또는 각형비는 최대 자기 유도(Bm)에 대한 잔류자기(Br)의 비로서 측정된다.

[실시예 1 내지 5 및, 대조실시예 A]

하기 조성(중량%)의 비닐 클로라이드 공중합체를 제조하고 하기 표 1에 점도를 기재한다.

[표 1]

대조실시예 A의 공중합체를 실온에서 아세톤중 25% 고체 용액으로서 저장한다. 하루가 못되어 육안으로 혼탁을 식별할 수 있다. 용액중 50일 후에 저장 용기 바닥에 침전물이 형성된다. 이 침전을 수거 분석한 결과 B,B-디메틸타우린, H₃N-C(CH₃)₂-CH₂-SO₃였다 용액으로부터 중합체를 회수하여 AMPS에 대해 분석한다. 농도는 본래 용액에 가한 농도의 약 20% 이하이다. 이는 AMPS 분자가 용액 중에서 분해되어 B,B-디메틸 타우린을 방출했음을 나타낸다. 설포에틸메타크릴레이트를 함유하는 실시예 1 내지 5의 공중합체는 용액 중에서 전혀 분해되지 않는다.

표 1의 특정 비닐 수지, TPU-1 및 PIC를 함유하는 제형을 제조하고 특성을 하기 표 2, 3 및 4에 기재한다.

[표 2]

[표 3]

[표 4]

자기 기록매체를 표 1의 특정 수치를 사용하여 제조한다. 특성은 하기표 5 및 6에 기재한다.

[표 5]

[표 6]

전술한 특정 실시예에 의해 본 발명을 설명하였을지라도, 이로 제한되는 것은 아니며 본 발명은 전술한 바와 같은 총괄적 분야를 포함한다. 본 발명의 요지 및 범주로부터 벗어남 없이 다양한 변형과 양태가 가능하다.

Claims

유기 용매에 용해되거나 분산되는 것으로서, 비닐 클로라이드(a), 비닐 아세테이트(b) 및 설폰산 그룹(-SO₃H) 또는 이의 금속염 또는 아민염을 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 부분(moiety)(설포메틸 메타크릴레이트 제외)(c)인 단량체 부분을 포함하는 공중합체 수지(A) 및 비히클로서의 공중합체 수지에 분산되는 강자성 물질의 입자(B)를 포함하는 자기 기록 매체용 자기 도포 조성물.
기판; 및 제1항에 따른 공증합체 수지가 자기 도막의 분산 특성을 증진시키기에 충분한 양으로 포함된 경화된 결합제 시스템과 자기 입자를 포함하는 자기 기록층을 기판위에 포함하는 자기 기록 매체.
제1항에 있어서, 성분(A)인 공증합체 수지의 평균 중합도가 200 내지 800인 자기 도포 조성물.
제1항에 있어서, 성분(A)인 공중합체 수지의 양이 성분(B)인 강자성 물질의 입자 100중량부 당 8 내지 30중량부의 범위인 자기 도포 조성물.
제1항에 있어서, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 부분의 일반식이 CH₂=C(CH₃)-OO-O-C₂H₄-SO₃X(여기서, X는 수소, 알칼리 금속 또는 양성자화 아민이다)인 자기 도포 조성물.
제1단량체 부분으로서, 구조식 -CH₂-CHCl-의 비닐클로라이드(a) 65 내지 95중량%; 제2단량체 부분으로서, 구조식 -CH₂CH(O-CO-CH₃)-의 비닐 아세테이트(b) 3 내지 15중량%: 및 제3단량체 부분으로서, 설폰산 그룹(-SO₃H) 또는 이의 금속염 또는 아민염을 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트(설포메틸메타크릴레이트 제외)(c) 0.1 내지 5중량%를 포함하는 공중합체 수지(A) 및 비히클로서의 공중합체 수지에 분산되는 강유전성 물질의 입자(B)를, 유기 용매에 용해 또는 분산시켜 포함하는 자기 기록 매체용 자기 도포 조성물.
기판; 및 제6항에 따른 공중합체 수지가 자기 도막의 분산 특성을 증진시키기에 충분한 양으로 포함된 경화된 결합제 시스템과 자기 입자를 포함하는 자기 기록 층을 기판 위에 포함하는 자기 기록 매체.
제6항에 있어서, 성분(A)인 공중합체 수지의 평균 중합도가 200 내지 800인 자기 도포 조성물.
제6항에 있어서, 성분(A)인 공중합체 수지의 양이 성분(B)인 강자성 물질의 입자 100중량부 당 8 내지 30중량부의 범위인 자기 도포 조성물.
제6항에 있어서, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 부분의 일반식이 CH₂=C(CH₃)-CO-O-C₂H₄-SO₃X(여기서, X는 수소, 알칼리 금속 또는 양성자화 아민이다)인 자기 도포 조성물.