NL8600421A

NL8600421A - Magnetisch registratie-element.

Info

Publication number: NL8600421A
Application number: NL8600421A
Authority: NL
Original assignee: Pd Magnetics Bv
Priority date: 1986-02-20
Filing date: 1986-02-20
Publication date: 1987-09-16
Also published as: JPS62197922A; EP0238116A1

Description

PHQ 86.001 1 P.D. Magnetics te Oosterhout “Magnetisch registratie-element"

De uitvinding heeft betrekking op een magnetisch registratie-element dat een drager bevat en een daarop aangebrachte magnetische bekleding welke een polyesterurethaan bindmiddel bevat, een magnetisch pigment en een dispersiemiddel waarbij het pigment onder 5 invloed van het dispersiemiddel fijn verdeeld is in het bindmiddel.

Het registratie-element wordt toegepast voor de registratie van geluids- en/of beeldinformatie. Het element kan de vorm hebben van een plaat of schijf, doch heeft bij voorkeur de vorm van een band (tape). * 10 De drager is meestal vervaardigd uit kunststof zoals polyester of polyvinylchloride maar kan ook bestaan uit bijvoorbeeld papier of metaal.

Het magnetisch pigment bevat de gebruikelijke ferromagnetische deeltjes zoals Fe deeltjes, CrÜ2 deeltjes of (tf-15 Fe20-j deeltjes die desgewenst gedoteerd zijn met andere elementen zoals Co, Ni, Zn, Sn of Ti.

Teneinde de pigmentdeeltjes goed te kunnen dispergeren in het bindmiddel en bijvoorbeeld de vorming van agglomeraten van deeltjes te voorkomen of af te breken worden dispersiemiddelen toegepast. Een 20 grote verscheidenheid van dispersiemiddelen wordt voor dit doel gebruikt. Veelvuldig gebruikte dispersiemiddelen zijn bij wijze van voorbeeld lecithine, mono- of diesters van fosforzuur en alcoholen die geethoxyleerd kunnen zijn, alkylarylsulfonzuren, zouten van vetzuren en polaire groepen bevattende alifatische amines zoals bis(2-25 hydroxyethyljoctadecylamine.

Alle genoemde dispersiemiddelen hebben met elkaar gemeen dat in het molecuul een polair stuk aanwezig is zoals een sulfonzuurgroep, een carboxylgroep of een hydroxylgroep alsmede een apolair gedeelte zoals een alifatische koolwaterstofrest met 30 bijvoorbeeld 12-20 koolstofatomen. Het molecuulgewicht van de dispersiemiddelen is betrekkelijk laag en meestal kleiner dan 500.

Met de polaire groep worden de moleculen van het ' ' · ' /. *:< ] . ij r # .?·· .. --¾ PHQ 86.001 2 dispersiemiddel geadsorbeerd op het oppervlak van het pigmentdeeltje, welk oppervlak eveneens polair is. De apolaire groep van de aldus geadsorbeerde moleculen van het dispersiemiddel schermen het deeltje af zodat de deeltjes geen agglomeraten vormen en goed gedispergeerd 5 zijn in het bindmiddel.

Aanvrager heeft vastgesteld dat vanwege de afscherming van de pigmentdeeltjes door de apolaire groepen van het dispersiemiddel weliswaar een goede dispersie wordt verkregen doch dat anderzijds deze apolaire groepen bewerkstelligen dat geen interactie met 10 het bindmiddel plaatsvindt. Dit betekent dat de pigmentdeeltjes los in het bindmiddel liggen. Dit heeft weer tot gevolg dat de mechanische eigenschappen van het magnetisch registratie-element zoals de as ...

X elasticiteitsmodul^f en de treksterkte, niet optimaal zijn.

De uitvinding heeft tot doel om op gro.nd van het 15 bovenvermelde inzicht, een magnetisch registratie-element te verschaffen dat verbeterde mechanische eigenschappen vertoont bij behoud van de magnetische eigenschappen.

Meer in het bijzonder wordt een registratie-element beoogd dat een grotere elasticiteit heeft, een grotere treksterkte en 20 een sterk verbeterde slijtvastheid.

Deze doelstelling wordt bereikt met een registratie-element van het in de aanhef genoemde type dat hierdoor is gekenmerkt, dat het dispersiemiddel een polyesterurethaan is met een moleculair gewicht van omstreeks 1000-10.000, in een hoeveelheid van 1-10 gew.% 25 berekend op het pigment.

De moleculen van het volgens de uitvinding toegepaste dispersiemiddel bevatten eindstandige carboxyl- en hydroxylgroepen en zijn hiermede voldoende polair om op het oppervlak van het pigmentdeeltje te worden geadsorbeerd. Het niet geadsorbeerde deel van 30 het molecuul is een polyesterurethaanketen die eenzelfde struktuur heeft als het bindmiddel. Slechts de ketenlengte is kleiner. Dit gedeelte van het molecuul van het dispersiemiddel vertoont een sterke interactie met het bindmiddel omdat sprake is van dezelfde molecuulopbouw. Het gevolg is dat de pigmentdeeltjes vast liggen in de bindmiddelmatrix.

35 Het dispersiemiddel volgens de uitvinding kan op dezelfde wijze worden vervaardigd als het polyesterurethaan bindmiddel met dit verschil dat de toegepaste polymerisatie reactie wordt gestopt zodra het - - , —3 «* PHQ *86.001 3 * polyesterurethaan een moleculair gewicht tussen omstreeks 1000 en 10.000 heeft bereikt. Desgewenst kunnen extra eindstandige hydroxyl- of carboxylgroepen worden aangebracht. Zoals genoegzaam bekend is wordt polyesterurethaan dat in de literatuur ook kortweg met polyurethaan 5 wordt aangeduid, vervaardigd door een polyester met eindstandige hydroxylgroepen te laten reageren met een alifatisch of aromatisch diisocyanaat, bij voorkeur onder toevoeging van een primaire of secundaire alcohol als ketenvergroter. Het polyester is op zichzelf het reactieprodukt van een diol (difunctionele alcohol) zoals 1,4 butaandiol 10 met een dicarbonzuur zoals adipinezuur of azelainezuur of mengsels ervan. Het toegepaste diisocyanaat is bijvoorbeeld tetramethyleendiisocyanaat of hexamethyleendiisocyanaat. Bij voorkeur wordt 4,4-difenylmethaandiisocyanaat toegepast. Een voorbeeld van een geschikte ketenvergroter is 1,4 butaandiol. Verwezen mag worden naar het 15 Amerikaanse octrooischrift 4.525.424 en het Duitse octrooischrift 3.124.199.

In een voorkeursvorm van het magnetische registratie-element volgens de uitvinding wordt een dispersiemiddel van polyesterurethaan toegepast dat verkregen is door polyesterurethaan met 20 een hoger moleculair gewicht van omstreeks 50.000-150.000 in een organisch milieu af te breken tot het gewenste moleculaire gewicht van 1000-10.000 door middel van een behandeling met een zuur of base gevolgd door neutralisatie.

Het polyesterurethaan uitgangsprodukt met hoog 25 moleculair gewicht is een gebruikelijk bindmiddel dat in de handel verkrijgbaar is bijvoorbeeld onder de handelsnaam Estane. Bij behandeling met een zuur of base vindt ketenbreuk plaats en wel in het polyester-gedeelte van het polyesterurethaan molecuul, waarbij een -0-C=0 binding wordt verbroken onder vorming van twee resten waarbij 30 één rest een eindstandige carboxylgroep heeft en de andere rest een eindstandige hydroxylgroep draagt. De ketenafbraak wordt uitgevoerd in een organisch oplosmiddel zoals tetrahydrofuran, cyclohexanon of methyl-isobutyl keton. Zodra de gewenste ketenlengte bereikt is wordt de reactie gestopt door neutralisatie van het reactiemilieu. Een zuur 35 reactiemilieu zoals een zoutzuur reactiemilieu wordt geneutraliseerd door toevoeging van een base, met name NaOH. Een alkalisch reactiemilieu wordt geneutraliseerd met een zuur zoals zoutzuur. Bij PHQ 86.001 4· • · neutralisatie wordt een zout gevormd, zoals NaCl, dat in het reactiemedium niet oplost en wordt afgefiltreerd.

In een verdere gunstige uitvoeringsvorm van het magnetisch registratie-element volgens de uitvinding bevat de 5 magnetische bekleding tevens een bevochtigingsmiddel in een hoeveelheid van maximaal 1 gew.% berekend op de hoeveelheid pigment. Een geschikt bevochtigingsmiddel is bijvoorbeeld een alifatisch sulfonaat zoals Na-dodecylsulfonaat. Het bevochtigingsmiddel bewerkstelligt dat tijdens de bereiding van de magnetische bekleding waarbij het pigment gemengd wordt 10 met het bindmiddel en een oplosmiddel voor het bindmiddel, de in het mengsel geadsorbeerde lucht gemakkelijk verdwijnt.

De deeltjes-van het magnetisch pigment zijn in het algemeen naaldvormig met een lengte van 0,1 - 1μ en een dikte van 0,01 -0,2μ.

15 In het bindmiddel kunnen behalve de magnetische deeltjes en het dispersiemiddel nog andere hulpstoffen opgelost of gedispergeerd zijn, zoals een smeermiddel. Bruikbare smeermiddelen zijn bijvoorbeeld oliezuur, minerale oliën, vetzure amiden of mengsels daarvan.

De bereiding van het registreermedium kan op 20 gebruikelijke wijze geschieden door bijvoorbeeld de magnetische deeltjes, het dispersiemiddel, de hulpstoffen en een deel van het bindmiddel met behulp van een kogelmolen grondig te mengen in een oplosmiddel voor het bindmiddel. De rest van het bindmiddel opgelost in een geschikt oplosmiddel en desgewenst voorzien van hulpstoffen wordt 25 vervolgens toegevoegd en het geheel gedurende enige uren verder gemalen in de kogelmolen. Als oplosmiddelen voor het bindmiddel kunnen organische vloeistoffen worden toegepast zoals esters bijvoorbeeld ethylacetaat, ethers bijvoorbeeld tetrahydrofuran en ketonen zoals cyclohexanon, methyl-isobutylketon.

30 Nadat de dispersie in de kogelmolen goed gemalen is worden de eventueel nog aanwezige grotere magnetiseerbare deeltjes uitgezeefd en het mengsel wordt in een uniforme laag op de drager aangebracht. De drager kan, zoals in het voorgaande reeds is opgemerkt, de vorm hebben van een band, plaat, schijf en dergelijke en 35 afhankelijk van het materiaal waaruit de drager is vervaardigd, eventueel voorzien worden van een geschikte hechtlaag voor het op de drager aan te brengen registreermedium. Behalve de hechtlaag kunnen » · PHQ 86.001 5 andere lagen zoals een antistatisehe laag worden aangebracht. Het geheel wordt vervolgens gedroogd waarbij het oplosmiddel verdampt en op de drager een registreerlaagje met een dikte van 2 tot 10y overblijft.

5 Dit laagje registreermedium kan eventueel ter bevordering van de slijtvastheid nog verhard worden en bovendien onderworpen worden aan een kalanderingsproces waarbij het oppervlak van het laagje gladder wordt.

De uitvinding moge aan de hand van het volgende voorbeeld 10 worden geïllustreerd. ïïitvoerinosvoorbeeld;

Fabricage van een beeldband (videoband).

Een magnetische bekledingslaag werd vervaardigd door in een parelmolen met 600 glasparels de volgende bestanddelen te mengen: 15 100 gew.delen chroomdioxyde 3,5 gew.delen van polyesterurethaan met een moleculair gewicht van 1000- 10.000 verkregen door ketenafbraak en toegevoegd als een 16%-ige oplossing in tetrahydrofuran (dispersiemiddel) 0,5 gew.delen natrium dodecylsulfonaat (bevochtigingsmiddel) 20 17 gew.delen polyesterurethaan met een moleculair gewicht van 50.000- 150.000 (bindmiddel), toegevoegd als een 16%-ige oplossing in tetrahydrofuran 1 gew.deel butylstearaat (smeermiddel) 0,3 gew.delen zinkstearaat (smeermiddel) 25 0,05 gew.delen stearamide (smeermiddel) 3 gew.delen isocyanaat harder 80 gew.delen tetrahydrofuran 60 gew.delen methylisobutylketon 100 gew.delen cyclohexanon.

30 Het mengsel wordt gedurende enige uren gemengd, vervolgens gefiltreerd en in een laag aangebracht op een polyesterfolie met een dikte van 15pm. Na droging en kalandering bedroeg de laagdikte van de bekledingslaag (magnetisch registreermedium) van de verkregen videoband 2,5pm.

35 Op overeenkomstige wijze werd een vergelijkingsvideoband vervaardigd met dit verschil dat als dispergeermiddel 2 gewichtsdelen bis(2-hydroxyethyl)octadecylamine en 1,5 gewichtsdelen stearinezuur PHQ 86.001 · 6 werden toegepast.

De mechanische en magnetische eigenschappen van beide ‘banden zijn getest volgens de hiervoor geldende normen. De resultaten zijn in de onderstaande tabel vermeld. Gemeten zijn de volgende 5 mechanische eigenschappen: de elasticiteitsmodulus (£,); de maximale trekkracht in het elastische gebied van de band (ö^); de trekkracht bij breuk (Ö^); de maximale verlenging van de band in het elastische gebied (ZQ) en bij breuk (¾). De gemeten magnetische eigenschappen zijn de S/N luminicentie dat is de signaal-ruisverhouding van het 10 helderheidssignaal relatief ten opzichte van een referentieband gemeten bij een frequentie van 4,3 MHz; de S/N Chroma dat is de signaal-ruisverhouding van het kleurensignaal relatief ten opzichte van een referentieband gemeten aan de uitgang van de recorder; de RF output dat is de spanningsgrootte van het helderheidssignaal gemeten bij zowel 3 15 MHz als 5 MHz.

_TABEL_ mechanische eigenschappen band volgens standaard band uitvinding j 20 elast. modulus £. 14000 N/mm^ 7500 N/mm^ trekkracht elastische^ 7,9 N/mm2 5,5 N/mm2 trekkracht breuk 14,9 N/mm2 11,0 N/mm2 verlenging elastisch Ee 0,35 % 0,19 % verlenging bij breuk E^ 5,5 % 2,2 % 25___ magnetische eigenschappen -------- - *----- - - - - ...... - --.....- - -

S/N luminicentie + 0,9 dB + 1,0 dB

S/N chroma + 3,1 dB + 2,9 dB

30 RF output 3 MHz + 3,6 dB + 3,8 dB

RF output 5 MHz . + 2,7 dB + 3,3 dB

Uit de in de Tabel vermelde gegevens blijkt dat de magneetband volgens 35 de uitvinding sterk verbeterde mechanische eigenschappen heeft, terwijl de kwaliteit van de magnetische eigenschappen behouden blijft.

-W 'χ Λ . UN / v , --, i

Claims

1. Magnetisch registratie-element dat een drager bevat en een daarop aangebracht magnetische bekleding welke een polyesterurethaan bindmiddel bevat, een magnetisch pigment en een dispersiemiddel waarbij het pigment onder invloed van het dispersiemiddel fijn verdeeld is in 5 het bindmiddel, met het kenmerk, dat het dispersiemiddel een polyesterurethaan is met een moleculair gewicht van omstreeks 1000- 10.000, in een hoeveelheid van 1-10 gew.% berekend op het pigment.

1 r PHQ 86.001 7

2. Magnetisch registratie-element volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het dispersiemiddel verkregen is door 10 polyesterurethaan met een hoger moleculair gewicht van omstreeks 50.000- 150.000 in een organisch milieu af te breken tot het gewenste moleculair gewicht van 1000-10.000 door middel van een behandeling met een zuur of base gevolgd door neutralisatie.

3. Magnetisch registratie-element volgens conclusie 1 of 2, 15 met het kenmerk, dat de magnetische bekleding tevens een bevochtigingsmiddel bevat in een hoeveelheid van maximaal 1 gew.% berekend op het pigment.