DE2434972C3

DE2434972C3 - Magnetisches Aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE2434972C3
Application number: DE2434972A
Authority: DE
Inventors: Shigetaka Higuchi; Yoshiaki Hisagen; Tetsuya Higashikurume Tokio Mayuzumi; Miyagi Sendai; Masatoshi Annaka Gumma Takita
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1973-07-21
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1978-06-01
Also published as: GB1450317A; NL7409897A; IT1017326B; FR2238208B1; JPS5228687B2; JPS5032904A; AU7141574A; FR2238208A1; DE2434972B2; NL180620C; US3993846A; CA1039124A; CH593537A5; DE2434972A1

Description

enthält (R und R' = Alkyl oder Alkenyl mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen; R" = Wasserstoff oder Methyl; m = 1 bis 15; Π\ + n₂ = 2 bis 16).

2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Ansehe Beschichtung ein Organosiloxan der allgemeinen Formel

H H

I !

CCO

I i

H R"

spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der magnetischen Schicht 0,3 bis lOGew.-Teile Organosiloxan je lOOGew.-Teile des magnetischen Materials vorliegen.

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium aus einem Träger und einer magnetischen Beschichtung.

In jedem magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem läuft das magnetische Aufzeichnungsmedium, in der Regel ein Band, aber auch Streifen oder Karten, unter Führung und in Berührung mit Führungselementen, in der Regel also Bandführungselementen, und in Berührung mit den Magnetköpfen.

Dabei treten erhebliche Geschwindigkeiten auf.

Das Problem des Verschleißes und der Abnutzung durch Reibung ist insbesondere bei den hohen Laufgeschwindigkeiten in den mit Magnetband arbeitenden Videorecordern akut. Insbesondere solche Magnetbänder müssen also eine beachtliche Verschleißfestigkeit und einen möglichst geringen Reibungskoeffizienten besitzen. Das Magnetband muß weiterhin gleichmäßig, glatt und ruhig über die Tonköpfe und Führungen laufen.

Da die Standzeit der magnetischen Aufzeichnungsköpfe mit zunehmendem Verschleiß verkürzt wird, muß die Oberfläche solcher magnetischer Aufzeichnungsträger außerordentlich glatt sein.

Es sind bereits eine Reihe von Versuchen zur Entwicklung magnetischer Aufzeichnungsträger mit geringer Reibung durchgeführt worden, von denen

R-O-

H H

-C — C— O

R" H

enthält (R und R' = Alkyl oder Alkenyl mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen; R" = Wasserstoff oder Methyl; m = 2 bis 15;/Ji + /J₂ = 2 bis 16).

Aus W. N ο 11, »Chemie und Technologie der Silikone«, 2. Aufl., Seiten 496 bis 500, ist es bekannt, Silikone als Hilfsprodukte im wesentlichen in der Kunststoff-Industrie zu verwenden.

Wie hier aber besonders deutlich zum Ausdruck gebracht wird, ist hier vor allem die spezifische Anwendung von Silikonen als Schmier- und Gleitmittel bei der Verarbeitung von Kunststoffmassen in SpritznnRmücrhinpn ^nKnpplfPnnrouiin \V/p|-7UL/prWi»n MnH Hoj bislang jedoch keiner vollständig zufriedenstellende

;.s Ergebnisse geliefert hat.

Üblicherweise werden der magnetischen Beschichtung, die im wesentlichen aus dem magnetischen Pulver und einem Bindemittel besteht, Gleitmittel, wie beispielsweise Rizinusöl, Moiybdändisulfid oder Graphit

(o zugesetzt. Auch ist bekannt, höhere Fettsäuren oder deren Derivate der magnetischen Beschichtungsmasse oder Dispersion zuzusetzen.

Auf keinem dieser Wege wird jedoch eine ausreichend glatte Oberfläche der magnetischen Beschichtung

.is des Aufzeichnungsträgers erreicht. Vielmehr zeigen die bekannten magnetischen Aufzeichnungsträger, insbesondere die bekannten Magnetbänder, eine nachteilige Aufrauhung oder Ausblühung der Oberfläche.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

Ao verbessertes magnetisches Aufzeichnungsmedium zu schaffen, das eine zufriedenstellend glatte Oberfläche, einen verminderten Verschleiß und damit eine höhere Standzeit und eine wesentlich höhere Abriebfestigkeit aufweist

Beansprucht ist ein magnetisches Aufzeichnungsmedium aus einem Träger und einer magnetischen Beschichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die magnetische Beschichtung ein Organosiloxan der allgemeinen Formel

CH,

-Si-O-

CH.,

H H

C-C-O—R'

H R"

gemeint, um beispielsweise Extrudierleistungen durch erhöhte Verarbeitungsgeschwindigkeiten steigern zu können.

Diese Literaturstelle streift in keiner Weise die Probleme, die bei magnetischen Aufzeichnungsmedien, wie z. B. Magnetbändern für Videorecorder, auftreten; sie gibt auch keinerlei Hinweis auf die Verwendung eines Organosiloxans mit dem spezifischen Aufbau gemäß der Erfindung.

Das erfindungsgemäß verwendete polyoxyalkylensubstituierte Organosiloxan wirkt im wesentlichen als f3 |**i · ΠΓ3 it t*»l co HaR HaHn rfh Hip ^»Jättf* LfKpniHpitpr nnH

Verschleißfestigkeit beispielsweise eines Magnetbandes wirksam verbessert werden und daß gleichzeitig auch der Verschleiß eines Magnetkopfes reduziert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen in der magnetischen Schicht 0,3 bis 10 Gew.-Teile des Organosiloxans je 100 Gew.-Teile des magnetischen Materials (z. B. magnetisches Pulver) vor.

Bei einer Zugabe von mehr als 10 Gew.-Teilen des Organosiloxans wird die mechanische Festigkeit der magnetischen Beschichtung spürbar verringert, so daß auch die Abriebfestigkeit der magnetischen Beschichtung merklich abnimmt.

Bei einer Zugabe von weniger als 0,3 Gew.-Teilen Organosiloxan zu Beschichtung wird ein nur unzureichender Gleiteffekt erzielt.

Der Abrieb bzw. der Verschleiß der Magnetköpfe und der dynamische Reibungskoeffizient der magnetischen Beschichtung nehmen zu, wenn in der obengenannten allgemeinen Formel in den Resten R und R' die Anzahl der Kohlenstoffatome weniger als 8 beträgt.

Wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome in den endständigen Kohlenwasserstoffgruppen dagegen über 18 beträgt, treten Ausblühungen der Schicht auf und nimmt die Verschleißfestigkeit des magnetischen Aufzeichnungsmediums spürbar ab, so, daß nicht mehr zu vernachlässigende Mengen des magnetischen Pulvers vom magnetischen Aufzeichnungsmedium abgetragen werden.

Mit zunehmendem Wert von m nimmt die Neigung zur Bildung von Ausblühungen ab.

Dagegen nehmen der Abrieb des Magnetkopfes und der dynamische Reibungskoeffizient des Magnetbandes bzw. des Aufzeichnungsmediums zu, wenn m größer als 15 ist. Dadurch entsteht ein Ungleichlauf des Bandes.

Durch die Gegenwart der Polyoxyalkylengruppe wird der Schmelzpunkt der Organosiliciumverbindung erniedrigt. Dadurch werden Ausblühungen und Abschälungen des magnetischen Pulvers wirksam unterdrückt.

Auf der anderen Seite sind ausgesprochen hohe Werte für die Summe von /j| + n₂ unerwünscht, da bei diesen Werten der Verschleiß der Magnetköpfe spürbar zunimmt. Aus diesem Grund liegt der Wert für die Summe /Ji + n₂ im Bereich zwischen 2 und 16 einschließlich.

Die im Aufzeichnungsmedium der Erfindung verwendete Organosiliciumverbindung ist leicht aus Dimethylsilan oder Siloxanen mit endständigen reaktiven Gruppen der folgenden allgemeinen Formel

CH₃
Si-O

CH₃

-Si-X

-i CH₃

R-O-(C_n, H_2n,

herstellbar, in denen X Halogen, Wasserstoff, eine Hydroxylgruppe oder eine A Ikoxygruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und m eine Zahl von 1 bis 15 bedeuten. Diese Verbindung wird in bekannter Weise mit einem Polyoxyalkylenglykolmonoalkoholäther der allgemeinen Formel

Beispiel 1

A) Herstellung von
erfindungsgemäß zu verwendendem Siloxan

Etwa 64,5 Teile Dimethyldichlorsilan werden unter Rühren zu einem Gemisch aus 56 Teilen

C₁₈H₃₇O(C₃H₆O)₅H,

79 Teilen Pyridin und 30 Teilen Toluol bei Raumtemperatur gegeben. Anschließend wird 2 Std. lang auf 50 bis 60⁰C erwärmt Nach dem Abkühlen wird das Pyridinhydrochlorid abfiltriert und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgezogen. In 95%iger Ausbeute werden 513 Teile

C,_sH₃₇O(C₃H₆O)₅-Si(CH3)₂-O-(C3H₆O)5-C,₈Hj₇

erhalten. Für dieses Produkt ist also m = 1 und /Ji + /7₂ = 10.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Es wird eine magnetische Dispersion der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

y-Eisen(III)-o)i:idpulver 100 Teile
Vinylchloi'id-Vinylacetat-

Copolymerisat 20 Teile

Polyurethan 10 Teile

Kohlenstoff (Antistatikum) 0,5 Teile

Lecithin (Dispersionsmittel) 1.0 Teil

Organosiloxan (Gleitmittel) 2,0 Teile

Lösungsmittel 300 Teile

Es werden nach dem unter A) beschriebenen Verfahren sechs verschiedene Organosiliciumverbindungen mit dem gleichen Wert für die Summe /ii + /J₂, aber mit verschiedenen Werten für m hergestellt.

Mit diesen sechs Organosilioxanen werden sechs magnetische Dispersionen der zuvor genannten Zusammensetzung hergestellt. Die Dispersionen werden durch einfaches Vermischen der Komponenten miteinander erhalten.

Die Gemische werden in einer Stärke von 10 μαι auf Polyäthylenterephthalatfolien aufgetragen. Dabei werden die im folgenden als Prüfling Nr. 1 bis 6 bezeichneten Magnetbänder erhalten.

Für jedes dieser Magnetbänder werden die Abtragung des magnetischen Pulvers, der Verschleiß des Magnetkopfes und der dynamische Reibungskoeffizient gemessen. Der Abtrag des magnetischen Pulvers ist ein Maß für die Verschleißfestigkeit des Magnetbandes. Der dynamische Reibungskoeffizient ist ein Qualitätskriterium für den Bandlauf.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengestellt.

umgesetzt, in der R eine Alkylgruppe oder eine Alkcnylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und n'2

Tabelle I	.17, R	"=CH,)	Dynam. Rei	Schichl-
(R,R'=C_I8H	/I I +/	ι? Magnctkopf-	bungskoeffi	abrieb \
Prüf- m		abrieb	zient
ing				(W!) j
Nr.		(um)	0,03	50 \
	10	1,7	η nc	45 i
1 1	IQ	! 9
2 2

Fortsetzung

Prüf	m	/I, + Il	ι Mugnetkopl-	IJyram. Rei	Schicht
ling			abrieb	bungskoeffi	abneb
Nr.				zient
			(y.m)		(y.gi
3	6	10	2,1	0,08	45
4	10	10	2,0	0.08	60
5	15	10	3,5	0,105	65
6	20	10	10.2	0,25	65

Den in der Tabelle 1 gezeigten Daten ist zu entnehmen, daß für Werte von m über 15 der Magnetkopfabrieb spürbar zunimmt und auch der dynamische Reibungskoeffizient größer wird, wodurch das Band eine höhere Laufunruhe aufweist.

Beispiel 2

In dem in diesem Beispiel verwendeten Organosiloxan haben die Reste R und R' die Bedeutung CieHj? und der Rest R" die Bedeutung CH₃.

Es werden sechs verschiedene Prüflinge mit Organosiloxanen mi: gleichem Wert für m, jedoch mit unterschiedlichen Werten für die Summe von n\ + n₂ hergestellt.

Der Magnetkopfabrieb, der dynamische Reibungskoeffizient und der Schichtabrieb, gemessen am Abtrag des magnetischen Pulvers, werden an den hergestellten Prüflingen 7 bis 12 gemessen, die mit den sechs verschiedenen magnetischen Dispersionen beschichtet sind.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle Il zusammengefaßt.

Tabelle II	m	37, 1	V=CH₃)	Dynam. Rei	Schicht
(R,R'=C,_SH		"1 ⁴	«2 Magnctkopl-	bungskoeffi	abrieb
Prüf			abrieb	zient
ling					lyg)
Nr.	1		(um)	0,02	350
	1	0	1,5	0,04	45
7	1	2	1,8	0,03	50
8	1	10	1,7	0,05	55
9	1	16	3,5	0,04	95
10	1	26	4,6	0,03	100
11		50	4,4
12

die Bedeutung CHj haben. Das Organosiloxan enthak keine Polyoxyaikylengruppen.

Es werden nach dem unter A) beschriebenen Verfahren sechs verschiedene Organosiloxane dieser Art mit unterschiedlichen Werten für m hergestellt.

Mit diesen sechs verschiedenen Verbindungen werden sechs magnetische Dispersionen der im Beispie! 1 beschriebenen Zusammensetzung bereitet. Die Dispersionen werden auf den Folien aufgetragen.

An den so erhaltenen Prüflingen 13 bis 18 werden der Abrieb des Magnetkopfes, der dynamische Reibungskoeffizient und der Pulverabrieb von der Bandbeschich tung gemessen.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle III zusammengefaßt.

Wenn n\ + n₂ = 0, also keine Polyo;;valkylengruppe im Molekül vorhanden ist, tritt ein starker Abtrag des magnetischen Pulvers auf. Magnetbänder mit einem derart starken Abrieb des magnetischen Pulvers sind praktisch unbrauchbar.

Bei Werten von n, + n₂ über 16 zeigen die Magnetköpfe einen spürbaren Abrieb. Die mittlere Lebensdauer der Magnetköpfe im Betrieb, also die Standzeit, wird merklich kürzer.

Außerdem wird für höhere Werte von n₍ + π₂ auch der Abrieb des magnetischen Pulvers von der Bandbeschichtung größer.

Beispiel 3

Es wird ein Organosiloxan eingesetzt, in dem die Reste R und R' die Bedeutung Ci«Hi7 und der Rest R"

Tabelle III	ν· R	'-CH,)	IJvnam Kei-	Schieb
(R.R'=C_!KI		·> Magnetkopl-	bungsk· ".¹IIl-	abrieh
Prüf- m		ahrieb	zienl
ing				i ν l: )
Nr.		lyni)	0.02	350
	(J	•1.5	0.04	45
7	Ί	1.8	0.03	^)
8 1	in	1.7	0.05	S^
9 1	16		0.04	95
10 1	26	4.6	0.03	100
11 I		4.4
12 1

Aus den in der Tabelle III gezeigten Daten ist zu entnehmen, daß der Abtrag des magnetischen Pulvers selbst bei einem Wert von m = 15 bereits 130 μg beträgt. Bei diesem Wert treten Ausblühungen auf.

Auf dieser Grundlage werden also keine praktisch einsetzbaren Magnetbandbeschichtungen erhalten.

Beispiel 4

In dem in diesem Beispiel eingesetzten Organosiloxan hat der Rest R" die Bedeutung CH3, während die Bedeutung für die Reste R und R' in der in Tabelle IV gezeigten Weise kombiniert sind.

Die nach A) erhaltenen Organosiloxane werden zu magnetischen Dispersionen mit der im Beispiel 1 beschriebenen Zusammensetzung verarbeitet.

Zwei Teile von den nach A) erhaltenen zehn verschiedenen Organosiloxanen werden zu 100 Teilen magnetischem Pulver gegeben. Die Werte von m und πι + /?2 betragen beide 10.

Die so hergestellten magnetischen Dispersionen werden auf eine Trägerfolie aufgetragen, wobei die Magnetbandprüflinge 19 bis 28 erhalten werden.

Der Magnetkopfabrieb, der dynamische Reibungskoeffizient und der Pulverabrieb von der Bandbeschichtung werden gemessen.

Die erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle IV zusammengestellt.

Tabelle IV

(m= 10, η, +H₂= 10, R" = CH.,)

Prüf	R.R'	Magnctkopf-	Dynam. Rei	Schicht
ling		abricb	bungskoeffi	abrieb
Nr.			zient
		(μπι)		(με)
19	C₂₂H₄,-	1,6	0,05	280
20	Ci₈Hj₇-	2,0	0,08	60
21	C₁₇H₁₅-	2,1	0,06	55
22	C\|(,Hji-	2,0	0,07	50
23	C14H29	2,0	0,08	60
24	C₁₂H₂₅	2,3	0,09	70
25	Cn)H₂I —	2,2	0,10	60
26	C)jH\|₇-	2,3	0,12	60
27	C₆H₁₃-	3,8	0,16	65
28	C₅H_n-	4,0	0,18	65

Die in der Tabelle IV gezeigten Daten zeigen, daß der Pulverabtrag von der Bandbeschichtung von Kohlenwasserstoffresten mit 22 Kohlenstoffatomen überraschenderweise wesentlich größer ist als der Abtrag für Reste mit nur 18 Kohlenstoffatomen.

Für Organosiloxane mit Kohlenwasserstoffresten mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen sind der Abrieb des Magnetkopfes und der dynamische Reibungskoeffizient relativ groß.

Vergleichsversuch 1

Die im Beispiel 1 beschriebenen magnetischen Dispersionen werden mit der Abänderung wiederholt, daß Dimethylsiloxan und Methylphenylsiloxan als Einzelkomponenten als Organosiloxane eingesetzt werden. Durch Auftragen dieser Dispersionen auf Trägerfolien werden die Magnetbandprüflinge Nr. 29 und 30 erhalten.

Der Magnetkopfabrieb, der dynamische Reibungskoeffizient und der Pulverabrieb werden für diese Prüflinge gemessen.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle V zusammengestellt

Tabelle V

Die so zusammengesetzte magnetische Dispersion wird in einer Schichtdicke von 10 μπι auf eine Polyäthylenterephthalatträgerfolie aufgestrichen.

Für diese magnetische Aufzeichnungsschicht werden

s 3 verschiedene Typen von Orga.nosiloxanen verwendet.

In der ersten Art der Organosiloxane hat m den Wert von 1 und ist die Summe m + /J₂ = 10. In der zweiten Art der Organosiloxane ist m = 1 und m + n₂ = 16. In der dritten Art der Organosiloxane ist m = 10 und n, + It₂ = 10. In allen Fällen haben die Reste R und R' die Bedeutung Ci₈H₃₇ und hat der Rest R" die Bedeutung CH₃.

Die Organosiloxane und Diimethylsiloxan und Methylphenylsiloxan werden einzeln in einem Lösungsmittel gelöst, das aus 7 Teilen Methanol und 3 Teilen Toluol besteht Dabei werden l%ige Gleitmittelzusammensetzungen, bezogen auf das Gewicht des Eisen(III)-oxids, erhalten.

Die Gleitmittel werden auf die magnetische Aufzeichnungsschicht gestrichen, wobei die fünf verschiedenen Magnetbandprüflinge 31, 32, 33, 35 und 36 erhalten werden.

Außerdem wird in gleicher Weise ein Magnetbandprüfling 34 hergestellt, der jedoch keinen Überzug aus einer Organosiliciumverbindung aufweist.

An diesen Prüflingen werden der Magnetkopfabrieb, der dynamische Reibungskoeffizient und der Pulverabtrag von der Beschichtung gemessen.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle VI zusammengestellt »

Tabelle Vl

Prüfung

Nr.

Magnet- Dynam. Reikopf- bungskoeffi-

abrieb zient

Schichtabrieb

(ug)

Prüf- Organoling silicium-Nr. verbindung

Magnetkopfabrieb

(ixm)

Dynam. Reibungskoeffi
zient

Schichtabrieb

Dimethyl- 4,0
siloxate

Methylphenyl
siloxan

4,3

0,22
0,25

340
350

1 10

1 16
10 10
ohne Organosili-
ciumverbindung

Dimethylsilicon
Methylphenylsilicon

1,8

2,0

1,9

10,5

4,0
4,2

0,03
0,05
0,09
0,31

0,20
0,23

60
55
60
50

370
400

Vergleichs versuch 2

Es wird eine magnetische Dispersion mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

y-Eisen(HI)-oxid	100 Teile
Vinylchlorid- Vinyiacetat-
Copolymerisat	20 Teile
Polyurethan	10 TeUe
Kohlenstoff	0,5 Teile
Lecithin	1,0 Teil
Lösungsmittel	300 Teile

Der Pulverabrieb von der magnetischen Beschichtung ist für die mit dem Organosiloxan überzogene Schicht geringfügig größer als für die nicht überzogene Schicht

Dagegen ist aber für die zusätzlich überzogenen

Magnetbandprüflinge der Magnetkopfabrieb und der dynamische Reibungskoeffizient noch einmal wesent-

(So Hch geringer als für den Prüfling ohne zusätzlichen Schichtüberzug.

Wie zuvor bereits beschrieben, zeichnet sich das magnetische Aufzeichnungsmedium der Erfindung vor allem durch eine hervorragende Glätte der Beschichte tungsoberfläche und durch eine hervorragende Abriebfestigkeit aus. Nach der Erfindung aufgebaute Magnetbänder haben einen höheren und ruhigen Gleichlauf und längere Standzeiten als herkömmliche Bänder.

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium aus einem Träger und einer magnetischen Beschichtung, s dadurch gekennzeichnet, daß die magneti-

H H CH,

Il I "

R O--(-C -C —O Si-O

I I I

R" H „, I CH,