DE2352983C3 - Schichtmagnetogrammträger - Google Patents

Description

besteht. Bindemittelgemischen für die Magnetschicht das

2. Schichtmagnetogrammträger nach Anspruch!, »5 Polyurethan im allgemeinen die Funktion der weichedadurch gekennzeichnet, daß das weitere Polymer- ren Komponente des Bindemittelgemischs eingenombindemittel C ein Polyepoxidharz aus 2,2-Bis- men.

(₄-hydroxyphenyl)-propan und Epichlorhydrin ist. Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu-

₃. Schichtmagnetogrammträger nach Anspruch gründe, Schichtmagnetogrammträger mit einer Ma-1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Poly- 3° gnctschicht, basierend auf einer Dispersion eines urethane lösliche elastomere Polyesterurethane, Magnetpigments in einer Polyurethan-Bindemittelhergestellt aus einem Hydroxylendgruppen auf- Kombination zu finden, die gegenüber bekannten weisenden aliphatischen Polyester und einem ähnlichen Magnetogrammträgern eine verbesserte aromatischen Diisocyanat, gegebenenfalls unter Widerstandsfähigkeit gegen die Dauerbeanspiuchung Zusatz eines aliphatischen Diols mit 2 bis 8 C- 35 durch Magnetköpfe und sonstige Elemente der Geräte, Atomen, sind. eine sehr geringe Abnutzung der Magnetköpfe bei

gleichzeitig guten magneto-elektrischen Werten der

Magnetschicht aufweisen.

Es wurde gefunden, daß Schichtmagnetogrammträ-

4° ger mit einem nichtmagnetischen Trägermaterial und

einer haftfest damit verbundenen Magnetschicht, im

Die Erfindung betrifft magnetische Aufzeichnungs- wesentlichen bestehend aus einer Dispersion feinteiliger materialien aus nichtmagnetischen Trägern, die mit Magnetpigmente in einem Polyurethan enthaltenden einer Magnetschicht auf der Basis von in Bindemitteln Bindcmittelgemisch solche verbesserten Eigenschaften dispcrgiertem feinteiligem Magnetpigment versehen 45 aufweisen, wenn das Bindemittelgemisch aus ₃5 bis 55 sind und die in der Magnetschicht als Bindemittel ein und insbesondere 35 bis ₄5 Gewichtsprozent eines in spezielles Bindemittelgemisch enthalten. einem flüchtigen organischen Lösungsmittel löslichen,

Es ist bekannt, magnetische Aufzeichnungsträger, elastomeren, praktisch isocyanatgruppenfreien PoIydie hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt urethans mit einer Shore-Härte A von 70 bis 80, sind, mit Dispersionen der Magnetpigmente in Binde- 5° ₃5 bis 55 und insbesondere 35 bis ₄5 Gewichtsprozent mitteln auf der Basis von Polyurethanen als Magnet- eines in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel schicht herzustellen. Auch die Verwendung von löslichen, elastomeren, praktisch isocyanatgruppenelastomeren Polyurethanen als Bindemittel für Ma- freien Polyurethans mit einer Shore-Härte A von gnetschichten ist bekannt. So beschreibt z. B. die 90 bis 100 und 0 bis 35 Gewichtsprozent eines weiteren deutsche Auslegeschrift 11 06 959 die entsprechende 55 Polymerbindemittels für die Magnetschicht besteht.
Verwendung von Polyesterurethanen und z. B. die Nach der überraschenden Lehre der vorliegenden

USA.-Patentschrift 28 99 ₄11 eine entsprechende Ver- Erfindung ist es somit vorteilhaft, wenn das PoIywcndung von Polyätherurethanen. Diese Polyurethane urethan sowohl die Rolle der harten wie auch die der haben sich jedoch als alleiniges Bindemittel für weichen Komponente spielt. Ein Zusatz von weiteren Magnetschichten nicht einführen können, da sie zu ^6o Bindemittel-Komponenten ist grundsätzlich nicht er-Magnetschichten führen, die die an sie üblicherweise forderlich, d. h., daß im Prinzip auch die erfindungsgestellten Anforderungen nicht erfüllen. Es hat nicht gemäße Magnetschicht aus einem reinen Polyurethanan Versuchen gefehlt, die Nachteile, die bei Verwen- Bindemittel aufgebaut werden kann. Bisher (vgl. dung von solchen Polyurethanen als alleinige Binde- deutsche Auslegeschrift 12 83 282) wurde eine ausmittel für die Magnetschicht auftreten, durch Zu- 65 schließliche Verwendung von Polyurethanharz als mischung eines weiteren Bindemittels zu beheben. So Bindemittel für die Magnetschicht nicht für empfehsoll, wie in der deutschen Auslegeschrift 12 69 661 lenswert gehalten, da so harte Magnetschichten resulbeschrieben, die Schichthärte der Magnetschicht durch tieren würden, daß der kinetische Reibungsfaktor

zwischen dem Überzugsfilm des Bandes und dem hiermit in Berührung befindlichen Kopf bei einer Aufzeichnung beträchtlich zunähme und dadurch ein instabiler Lauf des Bandes und ein beträchtlicher Kopfabrieb verursacht werden.

Die erfindungsgemäß mögliche alleinige Verwendung eines Gemischs verschieden harter Polyurethane macht sich vor allem in den Spezialfällen vorteilhaft bemerkbar, bei denen eine hohe Füllung der Magnetschicht mit Magnetpigment erforderlich wird.

Die erfindungsgernäß als Bindemittel-Komponenten für die Magnetschicht verwendeten, in einem flüchtigen, organischen Lösungsmittel löslichen, elastomeren und praktisch isocyanatgruppenfreien Polyurethane werden im allgemeinen aus einem linearen aliphatischen Polyester oder Polyäther und einem Polyisocyanat hergestellt und sind für sich bekannt; sie sind zum Teil auch im Handel erhältlich (vgl. Saunders-Frisch: Polyurethanes, Chemistry and Technology, Bd. II, Kapitel IX, New York, 1964, und die dort angegebene Literatur). Besonders geeignet hierfür sind die löslichen, thermoplastischen und praktisch isocyanatgruppenfreien Polyesterurethane und insbesondere lineare Polyesterurethane, wie sie durch Umsetzung eines Polyesters aus einer aliphatischen Dicarbonsäure mit 4 bis 6 C-Atomen, wie Adipinsäure, und mindestens einem aliphatischen Diol mit 3 bis IO C-Atomen, wie 1,2- oder 1,3-Propylenglykol, 1,4-Butandiol, Diäthylenglykol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol oder 1,8-Octandiol, mit einem Diisocyanat mit 6 bis 24 und insbesondere 8 bis 20 C-Atomen, wie Toluylendiisocyanat^^'-Diisocyanatodiphenylmethan oder m-Xylylendiisocyanat, bevorzugt in Gegenwart einer kleineren Menge eines Glykole mit 4 bis 10 C-Atomen, wie 1,4-Butandiol, das die Kettenveriängerung bewirkt, hergestellt werden können. Besonders geeignete entsprechende Polyurethane mit einer Shore-Härte A von 90 bis 100 haben eine Festigkeit von 400 bis 420 kp/cm², eine Dehnung von 440 bis 460% und weisen in Form ihrer 15%igen Lösungen in Tetrahydrofuran eine Viskosität von 3500 bis 4500 cP auf. Die als Komponente B geeigneten entsprechenden Polyurethane vom »weichen Typ« mit einer Shore-Härte A von 70 bis 80 haben bevorzugt eine Festigkeit von 400 bis 420 kp/cm², eine Dehnung von 540 bis 560% und weisen in Form ihrer 15 %igen Lösungen in Tetrahydrofuran eine Viskosität von 600 bis 1200 cP auf. Die Mischung der verschiedenen Polyurethane wird im allgemeinen im Rahmen der Herstellung der Magnetdispersion vorgenommen. Wird nur die genannte Mischung von Polyurethanen verschiedener Härte ohne Zusatz eines weiteren Polymer-Bindemittels verwandt, so kann die Menge der einen Polyurethan-Komponente etwa das 0,6- bis l,6facne der Menge der anderen Polyurethan-Komponente betragen.

Obwohl es an sich nicht erforderlich ist, ist es für manche Anwendungszwecke doch vorteilhaft, das genannte Gemisch von Polyurethanen durch Zusatz eines weiteren Polymer-Bindemittels in einer Menge bis zu 35 und insbesondere 15 bis 25 Gewichtsprozent der Gesamtbindemittelmenge zu modifizieren. Als solche Polymer-Bindemittel können die an sich bekannten und insbesondere die für die Abmischung mit Polyurethanen vorgeschlagenen Polymer-Bindemittel verwandt werden. Genannt seien Vinylchlorid- und Vinylidenchlorid-Copolymerisate, die insbesondere Ester der Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure als Comonomere einpolymerisiert enthalten. Geeignet sind ferner Poiycarbonat-Bindemittel, Polyvinylacetat, insbesondere Polyvinylformal und Pclyepoxidharz-Bindemittel und von diesen vor allem Polyepoxidharze aus 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan und Epichlorhydrin mit Epoxidwerien von0,005 bisO,2. Die letztgenannten Epoxidharze werden bevorzugt der Mischung der verschiedenen Polyurethane in einer Menge von 15 bis 25 Gewichtsprozent zugefügt.

Die Herstellung der Magnetpigment-Dispersionen kann in an sich bekannter Weise erfolgen unter Mitverwendung von flüchtigen organischen Lösungsmitteln, wie Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, Dioxan oder Mischungen dieser Lösungsmittel unter sich oder in Mischung mit flüchtigen Ketonen, Estern und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Methyläthylketon, Äthylglykolacetat, Benzol oder Toluol. Natürlich werden solche Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische verwandt, in denen die erfindungsgemäß verwandten Bindemittelgemische löslich sind.

In an sich bekannter Weise können die Magnetschichten ferner in kleinen Mengen Dispergiermittel, Füllstoffe und Gleitmittel enthalten, die bei der Dispergieiung der Magnetpigmente oder bei der Herstellung der Magnetschicht zugemischt werden. Beispiele dieser Zusätze sind Fettsäuren oder isomerisierte Fettsäuren, wie Stearinsäure, oder Salze dieser Fettsäuren, Lecithin sowie Gleitmittel, wie Fettsäureester, Wachse, Silikon oder Graphit, Ruß usw. Die Menge der Zusätze ist die an sich übliche; sie liegt im allgemeinen unter 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die getrocknete Magnetschicht.

Als Magnetpigmente können die an sich bekannten verwendet werden, die die endgültigen Eigenschaften der Magnetschicht natürlich mitbestimmen. Als geeignete Magnetpigmente seien genannt: y-Eisen(lll)-oxid, feinteiliger Magnetit, ferromagnetisches Chromdioxid, kobaltdotiertes y-Eisen(lll)-oxid sowie ferromagnetische Metalle und Metall-Legierungspigmente. Bevorzugte Magneipigmente sind nadeiförmiges γ-Eisen(III)-oxid. Die Teilchengröße beträgt im allgemeinen 0,2 bis 2 μ, bevorzugt ist der Bereich von 0,3 bis 0,8 μ. Das Verhältnis von Magnetpigment zu Bindemittel in den erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien liegt im allgemeinen zwischen 1 und 10 und insbesondere 3 bis 5 Gewichtsteilen Magnetpigment zu einem Gewichtsteil des Bindemittelgemischs.

Als nichtmagnetische und nichtmagnetisierbare Träger lassen sich die üblichen Trägermaterialien verwenden, bevorzugt Folien aus thermoplastischen Polymeren, wie Polyvinylchlorid und insbesondere linearen Polyestern, wie Polyäthylenterephthalat. Für manche Zwecke sind auch Papierträger, z. B. für Magnetogrammträger für die Datentechnik, und nichtmagnetisierbare Metallträger geeignet.

Die Auftragung der in bekannter Weise hergestellten Magnetpigment-Dispersionen in dem Bindemittel erfolgt nach bekannten Techniken, z. B. mittels eines Linealgießers, auf den nichtmagnetischen Träger. Nach der Beschichtung erfolgt in der Regel eine magnetische Ausrichtung, bevor die flüssige Beschichtungsmischung auf dem Träger getrocknet wird. Die getrockneten Magnetschichten können auf üblichen Maschinen durch Hindurchführen zwischen geheizten und polierten Walzen, gegebenenfalls bei Anwendung von Druck und Temperaturen von 50 bis 100⁰C, vorzugsweise 60 bis 80° C, geglättet und verdichtet

Ii

werden. Die Dicke der Magnetschicht betragt im allgemeinen 3 bis 20 μηι, vorzugsweise 8 bis 15 |im.

Die erfindungsgemäßen ochichtmagnetogrammträger weisen gegenüber vergleichbaren Produkten sehr gute Magnetwerte auf und eignen sich besonders für die Verwendung bei höheren Aufzeichnungsdichten. Die bevorzugt unter Verwendung von Polyäthylenterephthalat-Folien als nichtmagnetische Träger hergestellten Magnetbänder mit der erfindungsgemäßen Bindemittelmischung in der Magnetschicht weisen eine ausgezeichnete Flexibilität auf und geben somit einen guten Band-Magnetkopf-Kontakt. Hervorzuheben ist der geringe Magnetkopfabschliff bei Verwendung erfindungsgemäßer Magnetbänder und ihre gute Klimafestigkeit.

Die in den nachstehenden Beispielen und Vergleichsversuchen genannten Teile und Prozente beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf das Gewicht.

Beispiel 1

Eine Mischung aus 35 Teilen stäbchenförmigem )'-Eisen(lII)-oxid, 0,6Teilen Lecithin, 2 Teilen Farbruß, as 4 Teilen Dioctylsebacat, 67 Teilen eines l5/i,igen Lacks, hergestellt durch Lösen von 60 Teilen eines elastomeren Polyesterurcthans aus Adipinsäure, 1,4-Butandiol und 4,4'-Diisocyanato-diphenylmethan mit einer Shore-Härte A von 95, 60 Teilen eines elastomeren Polyesterurethans aus Adipinsäure, 1,4-Butandiol und 4,4'-Diisocyanato-diphenylmethan mit einer Shore-Härte A von 75, 30 Teilen eines hochmolekularen Epoxidharzes aus 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan und Epichlorhydrin mit einem Epoxidwert von 0,01 und einem Molekulargewicht von etwa 5000 in 850 Teilen einer Mischung aus gleichen Teilen von Tetrahydrofuran und Dioxan. Der Mischung werden

23 Teile eines Lösungsmittclgemischs aus gleichen Teilen Tetrahydrofuran und Dioxan zugesetzt, und die Mischung wird dann zur Herstellung der Dispersion in einer Stahlkugelmühle nach bekannten Methoden fein vermählen. Nach dem Filtrieren der resultierenden Dispersion wird diese schichtförmig auf eine

24 μίτι Polyäthylenterephthalat-Folie aufgetragen und die Magnetschicht nach dem Trocknen durch Einwirkung warmer Stahlwalzen verdichtet. Die resultierende Magnetschicht hat eine Schichtdicke von 11 μΐη. Die so hergestellten Magnetfolien werden in '/2 Zoll breite Magnetbänder geschnitten und diese getestet. Die Tests und Testergebnisse sind nach Vergleichsversuch 2 vergleichend zusammengestellt.

Vergleichsversuch 2

Es wird genau wie im Beispiel 1 angegeben verfahren, jedoch eine Mischung verwandt, in der das Gemisch gleicher Mengen der genannten Polyurethane mit verschiedenen Härten ersetzt wurde durch die doppelte Menge des erstgenannten »harten« Polyurethans mit einer Shore-Härte A von 95. Aus der Mischung wird genau wie bei Beispiel 1 eine Magnetdispersion und damit genau wie bei Beispiel 1 Magnetbänder hergestellt. Die Tests und Testergebnissc der Bänder sind nachstehend wiedergegeben.

Tests und Testergebnissc der Magnetbänder, hergestellt nach Beispiel 1 und Vergleichsversuchen 1 und 2

1. Magnet werte

Beispiel 1

Vcrgleichsversuch 1

Vergleichsversuch 2

Koerzitivkraft	23	22	22
(kA/m)	110	95,8	98
Remanenz (mT)	137	118	122
Sättigung (mT)

2. Signalpegel

Auf einem Standardlaufwerk in Abhängigkeit von der Aufzeichnungsdichte gemessen bei 200, 800, 1600, 3200 und 6400 fei, bezogen in mV auf ein Vergleichsband.

200 fei 800 fei 1600 fei 3200 fei 6400 fei

Beispiel 1	1	+ 4	+ 2	0	+ 17	+ 67
Vcrgleichsversuch	2	! C ! ~*	! "\	— 2	+ 14	+ 59
Vergleichsvcrsuch	+ 7	-6		+ 11	+ 48

Es zeigt sich, daß die erfindungsgemäßen Magnetbänder gemäß Beispiel 1 besonders für die höheren Aufzeichnungsdichten vorteilhaft sind.

3. Klimafestigkeit

Ermittelt, indem die Bänder mit einer Aufzeichnung von 200 bpi fortlaufend beschriftet werden, gelesen und auf Dropouts bei einer Schwelle von 50% geprüft werden. Dann wird umgespult, und es werden 15 Klimacyclen durchgeführt (49 C, 80% relative Luftfeuchtigkeit/Normalklima). Danach wird an Raumklima angepaßt und der Anstieg der Dropout-Quote ermittelt.

Vergleichsversuch 1

55

Es wird genau wie im Beispiel 1 angegeben verfahren, jedoch an Stelle der dort angegebenen Miscnung eine Mischung verwandt, für die statt der Mischung

Beispiel 1

Vergleichsvcrsuch 1

nachher Zahl der
Dropouts vorher

gleicher Mengen der verschiedenen genannten Poly- 60 Zahl eier urethane die doppelte Menge des letztgenannten Dropouts »weichen« Polyurethans einer Shore-Härte A von 75 eingesetzt wurde. Die weitere Verarbeitung der Mischung zu einer Magnetschicht und die Herstellung der Magnetbänder erfolgte in genau gleicher Weise wie im Falle des Beispiels 1. Die Tests und Testergebnisse dieser Bänder sind ebenfalls vergleichend nach Vcrgleichsversuch 2 wiedergegeben.

4. Flexibilität

Vergleichsvcrsuch 2

11

15

Bestimmt, indem ein Bandstück in einer Vorrichtung horizontal so eingespannt wird, daß 7,6 cm frei über eine Kante hängen und die Schichtseite dabei in

Richtung der Bandkrümmung zeigt. Gemessen wird der Winkel, um den das freie Ende von der Horizontalen abweicht.

Ein hoher Meßwert entspricht einem guten Band-Magnetkopf-Kontakt.

Beispiel I Vergleichs- Vergleichsversuch 1 versuch 2

Flexibilität *

(Grad) 60 58 55

5. Kopfabschliff

Der Kopfabschliff wird durch den Masseverlust von Mu-Metall-Plättchen (7 mm Durchmesser, 0,35 mm Dicke), die von den Bändern abgeschliffen werden, vergleichend gemessen. Der Gewichtsverlust der Mu-Plättchen in mg wird bestimmt, den eine Endlosschleife der Bandprobe von 20 m Länge innerhalb von 60 min erzeugt, wenn sie am Kopf mit einer Geschwindigkeit von 1 m/sec vorbeigezogen wird.

Beispiel 1 Vergleichs- Vergleichsversuch 1 versuch 2

Gewichtsverlust

(mg) 0,40 0,55 0,55

Beispiel 2

Eine Magnetdispersion wird hergestellt aus einer Mischung von 900 Teilen yTEisen(lll)-oxid, 22,5 Teilen Lecithin, 2,5 Teilen Stearinsäure, 930 Teilen Tetrahydrofuran, 0,9 Teilen Siliconöl, 1170 Teilen einer I3%igen Lösung von 6,5 Teilen eines Polyurethans gemäß Beispiel I mit einer Shore-Härte A von 95 und 6,5 Teilen Polyurethan gemäß Beispiel 1 mit einer Shore-Härte A von 75 in 87 Teilen Tetrahydrofuran. Nach dem Filtrieren der Dispersion wird sie auf 15^m-Polyesterfolie zu 10 μητι dicken Magnetschichten verarbeitet. Die so hergestellten Magnetfolien ίο werden zu ^ll_A Zoll breiten Magnetbändern geschnitten.

Vergleichsversuch 3

Es wird wie im Beispiel 2 verfahren, jedoch als Polyurethan ausschließlich das Polyurethan der Shore-Härte 75 verwandt.

Vergleichsversuch 4

Es wird wie im Beispiel 2 verfahren, jedoch als PoIyurethan ausschließlich das Polyurethan der Shore-Härte 95 verwandt.

Die elektroakustischen Werte nach DlN, bezogen auf ein Bezugsband, der sonst gemäß Beispiel 2 hergestellten Magnetbänder werden vergleichend getestet:

Beispiel 2 Vergleichs- Vergleichsversuch 3 versuch 4

Empfindlichkeit	+3,0	+2,5	+ 1,7
(dB)
Frequenzgang	0	-0,5	-1,0
(dB)

Claims (1)

1 2 Zumischung eines Polyesters verbessert werden. Bei Patent .nsprüche: Anwendung dieser Bindemittel-Kombination besteht jedoch die Gefahr eines Verklebens einzelner Schicht-

1. Schichtmagnetogrammträger mit einem nicht- lagen bei höheren Temperaturen und Wickeldruck,
magnetischen Trägermaterial und einer haftfest 5 Aus der deutrchen Auslegeschrift 12 95 011 ist damit verbundenen Magnetschicht, im wesent- bekannt, Polyurethane für die Verwendung als Bindelichen bestehend aus einer Dispersion feinteiliger mittel der Magnetschicht durch Abmischiing mit Magnetpigmente in einem Polyurethan enthalten- höhcrmolekularen Epoxidharzen bzw. Phenoxyharzcn, den Bindemittelgemisch, dadurch gekenn- wie sie beispielsweise die Firma Union Carbide zeichnet, daß das Bindemittelgemisch aus i° Corporation, USA, unter der Bezeichnung »Phenoxy-.,..<.,.,,„.. . . . harz PK.HH« in den Handel bringt, zu modifizieren.

A) 35 bis 55 Gew.chtsprozent e.nes in einem Vinylchlorid-Copolymerisatc mit

lucht.gen organischen Losungsm.ttel los- _{h zur VcrwcndunLI als} Magnetband-Binde-

hchen, elastomeren prakt.sch isocyanatgrup- * _abzumischen. So wird Tn der USA.-Patentschnft

mtTv^h so"' ^{mit einCr ShOre}" 15 3144 352 beschrieben, Polyurethan Vinylchlorid-

m V< L *\,''^u.^b'^s8U' . . . Acrylnitril-Copolymerisate zuzusetzen. Die Kombi-

B) 35 b.s 35 Gewichtsprozent e.nes in einem ? Polyurethanen mit Vinylchlorid-Vinyl-

luchtigen organischen Losungsmittel los- _acctat._CupolymJ_{isalen für} Magnetschich.en ist in der

l.chcn, elastomeren prakt.sch isocyanatgrup- _deutschen ^P _A ^y _us|_{egcschrift 1?}.₈₂70O und die Abmi-

pen re.en Polyurethans mit e.ner Shore- ,„ _von p_oly ^S _{cstcrurethan mit} Polycarbonaten in

Harte A vorι 90 bis 100 und deutsehen Offenlegungsschrift 21 I₄ 611 beschrie-

C) 0 bis 35 Gewichtsprozent eines weiteren " ^b

Polymerbindemittels für die Magnetschicht ^ _all ^_{n zahlreichen} Versuchen hat in den