DE3018835A1 - Magnetischer aufzeichnungstraeger - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Aufzeichnungsträger mit einem Schichtträger und darauf befindlichem
überzug aus einem magnetischen Beschichtungswerkstoff.
Die derzeit Üblichen magnetischen Aufzeichnungsträger
bestehen aus einer Unterlage oder einem Schichtträger, beispielsweise in Form eines Harzfilms oder dergleichen,
die bzw. der mit einem magnetischen Beschichtungswerkstoff aus einem Gemisch aus einem Magnetpulver und einem
Harzbindemittel Überzogen ist. Es wurden Versuche gemacht, einen magnetischen Aufzeichnungsträger mit verbesserten
Kennwerten zu schaffen. Insbesondere wurde eine Reihe von
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Harzbindemitteln zur Verwendung bei der Ausbildung der
magnetischen Überzüge vorgeschlagen. Die bisher am meisten benutzten Bindemittel bestanden aus Zweikomponenten-Kombinationen
aus Urethan-, Vinylchlorid-Vinylacetat-, Cellulose-, Epoxid-, Äthylen- und Esterharzen. Diese
Zweikomponenten-Bindemittel haben jedoch den Nachteil, daß bezüglich der Wahl des Mischungsverhältnisses der
beiden Komponenten die elektromagnetischen Wandlereigenschaften und die physikalischen Eigenschaften, wie Dauerlaufstabilität
und Bindefestigkeit, die für den Aufzeichnungsträger
wesentlich sind, antagonistisch zueinander sind. Infolgedessen ist es extrem schwierig, daß der
resultierende Aufzeichnungsträger beiden Erfordernissen
gerecht wird. Die volle Erfüllung der Erfordernisse kann nicht erwartet werden.
Als Harzbindemittel vorgeschlagene Nitrocellulose wurde in großem Umfang verwendet, weil sie dem Magnetpulver
eine gute Benetzbarkeit verleiht und weil der erhaltene Überzug weitgehend eben ist. Die leichte Entflammbarkeit
von Nitrocellulose bedingt jedoch stets eine vorsichtige Handhabung, um gegenüber Feuer- und Explosionsgefahr geschützt
zu sein. Um für die Speicherung und Handhabung eine ausreichende Sicherheit zu gewährleisten, besteht
die Auflage, Nitrocellulose mit Isopropylalkohol als
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Schutzmittelbestandteil in einer Menge von 30 bis 35 % des Gewichts des Esters zu imprägnieren, um ein Ausstreuen
oder eine Explosion zu vermeiden. Wenn andererseits Nitrocellulose mit einer Polyurethanverbindung
oder dergleichen kombiniert wird, erfahren nichtnitrierte Hydroxylgruppen in der Cellulosekette eine Vernetzung
mit Isocyanatradikalen in der Urethanverbindung. Bei der Anwendung von Nitrocellulose als Harzbindemittel für magnetischen
Beschichtungswerkstoff erweisen sich die auf eine solche Vernetzung zurückgehende mechanische Festigkeit
und die gute'Affinität von Nitrocellulose gegenüber dem magnetischen Beschichtungswerkstoff als sehr nützlich
hinsichtlich der Verbesserung der elektromagnetischen Wandlereigenschaften
und der physikalischen Eigenschaften, die von dem Magnetband gefordert werden. Bevor aber die Reaktion
mit dem Isocyanatradikal der Urethanverbindung ausgenutzt wird, reagiert die Hydroxylgruppe des Isopropylalkohols,
mit dem die Nitrocellulose imprägniert ist, zunächst mit dem Isocyanatradikal der Urethanverbindung, die
zwecks Herbeiführung der Vernetzung mit der Nitrocellulose zugesetzt wird. Dadurch wird der Grad der Vernetzung vermindert.
Die Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Produkts nimmt ab. In dem Versuch, diesen Mangel zu beheben,
wurde vorgeschlagen, den für das Imprägnieren als Schutzmittelbestandteil benutzten Isopropylalkohol durch
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Dibutylterephthalat, Dioctylphthalat oder andere ähnliche
Piastiziermittel zu ersetzen. Auch diese Substitution ist jedoch mit Nachteilen verbunden, weil das Plastiziermittel den Überzug schwächt, so daß es schwierig wird, der
Beschichtung zufriedenstellende physikalische Eigenschaften zu verleihen. In diesem Zusammenhang ist bekannt, daß
Nitrocellulose in physikalischer Hinsicht verbesserte Verschleißfestigkeit und Laufstabilität bietet, aber auch mit
dem Nachteil niedriger Bindefestigkeit behaftet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Aufzeichnungsträger zu schaffen, der gUnstige elektromagnetische Wandlerkennwerte hat und typische physikalische
Anforderungen, wie Bindefestigkeit, DauerlaufStabilität,
Still-Playback-Eigenschaften und dergleichen erfüllt, ohne
daß die Oberflächenglätte nachteilig beeinflußt wird.
Es wurden ausgedehnte Untersuchungen bezüglich der bisher
verwendeten Harzbindemittel, insbesondere Nitrocellulose, durchgeführt. Dabei zeigte sich, daß bei einer Kombination
von drei Komponenten, nämlich einem Polyurethanharz, einem Epoxidharz und einer Nitrocellulose, deren Schutzmittelbestandteil durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer ersetzt ist, in einem gewissen Mischungsverhältnis die beiden
charakteristischen Anforderungen erfüllt werden können und
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ein magnetischer Aufzeichnungsträger erhalten wird, dessen
Kennwerte denjenigen von konventionellen magnetischen Aufzeichnungsträgern mit den gewöhnlichen Zweikomponenten-Bindemitteln
überlegen sind, wobei die oben erläuterten Nachteile ausgeräumt werden, die mit der derzeit verwendeten
Nitrocellulose verbunden sind.
Ein magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Schichtträger
und einem darauf befindlichen überzug aus einem magnetischen Beschichtungswerkstoff ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß als Bindemittel in dem magnetischen Beschichtungswerkstoff ein Dreikomponentensystem aus 30 bis 70 Gew.%
Polyurethanharz, 10 bis 40 Gew.% Epoxidharz und 10 bis 50 Gew.% Nitrocellulose vorgesehen ist, deren Schutzmittelbestandteil
durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer ersetzt ist. Auf diese Weise wird ein allgemein hervorragender
magnetischer Aufzeichnungsträger erhalten, der günstige
elektromagnetische Wandlereigenschaften hat, was eine unverzichtbare
Eigenschaft von hervorragender Bedeutung für einen magnetischen Aufzeichnungsträger ist, und der sich gleichzeitig
durch besonders gute physikalische Eigenschaften auszeichnet, wozu insbesondere die Bindefestigkeit, die Dauerlaufstabilität,
die Still-Playback-Eigenschaften und dergleichen zählen, ohne daß darunter die Oberflächenglätte leidet,
eine Eigenschaft, die für gewöhnlich antagonistisch zu den
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zuvor erwähnten Kenngrößen ist. Mit der Erfindung werden
ferner die beiden einander entgegengesetzten physikalischen Probleme gelöst, nämlich verminderte Bindefestigkeit
und Schwächung des Überzugs, die üblicherweise mit der Verwendung von Nitrocellulose verbunden sind.
Das Bindemittel des magnetischen Beschichtungswerkstoffes
umfaßt also erfindungsgemäß drei Komponenten, und zwar ein Polyurethanharz, ein Epoxidharz und ein substituiertes
Nitrocelluloseharz. Polyurethanharze sind für gewöhnlich Reaktionsprodukte von Diisocyanaten mit Glykolen oder
ähnlichen Verbindungen, die Hydroxylgruppen enthalten. Zahlreiche kommerziell verfügbare Polyurethanharze können
vorliegend verwendet werden. Zu typischen geeigneten Harzen gehören die Harze "Nippollan 5032", "Nippollan 5033"
und "Nippollan 2304" der Nippon Polyurethane Industry Co. sowie die Harze "Estane 5702" und "Estane 5703" der B.F.
Goodrich Chemical Co. Epoxidharze sind im allgemeinen Kondensationsprodukte von Epoxidverbindungen mit Verbindungen,
die reaktionsfähige Wasserstoffatome enthalten. Für die
vorliegenden Zwecke geeignete handelsübliche Epoxidharze sind u.a. "Epikote 1004", "Epikote 1007" und "Epikote 1009"
(alles Warenzeichen) der Shell Chemical Co. Die vorliegend verwendete substituierte Nitrocellulose kann beispielsweise
in Form von Chips vorliegen, die 70 % Nitrocellulose ent-
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halten und dadurch gewonnen werden, daß Isopropylalkohol, Piastiziermittel oder dergleichen, mit dem die Nitrocellulose
angefeuchtet wird, durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer (beispielsweise "VAGH" der Union Carbide Corp.)
ersetzt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung stellt die Anwendung einer Kombination dieser drei Harzkomponenten in speziellen Anteilen ein wesentliches Merkmal dar.
Die beiliegende Zeichnung zeigt ein Zusammensetzungsdiagraram
der drei Harzkomponenten, die vorliegend als Harzbindemittel eingesetzt werden. Die Anteile oder Prozentsätze
der Komponenten fallen erfindungsgemäß in den
schraffierten Bereich des Diagramms. Insbesondere muß
das Polyurethanharz in einem Anteil von 30 bis 70 Gew.%,
das Epoxidharz in einem Anteil von 10 bis 40 Gew.% und die mit Vinylchlorid-Vinylacetat substituierte Nitrocellulose
in einem Anteil von 10 bis 50 Gew.% vorhanden sein.
Liegt der Anteil einer der drei Komponenten außerhalb des genannten Bereichs, wird eine der wesentlichen Kenngrößen
des resultierenden magnetischen Aufzeichnungsträgers nachteilig
beeinflußt, wodurch beim praktischen Einsatz in der Regel Probleme auftreten. Wenn beispielsweise der Anteil
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des Polyurethanharzes kleiner als 30 % ist, verschlechtert sich die Bindefestigkeit des erhaltenen Überzugs. Überschreitet
dieser Anteil 70 Gew.%, wird zwar die Bindefestigkeit stark erhöht. Die DauerlaufStabilität und die Still-Dauerhaftigkeit
des erhaltenen Aufzeichnungsträgers sind jedoch beeinträchtigt. Es kommt zu Vibrationen des wiedergegebenen
Bildes oder zu einem gegenseitigen Anhaften der Beschichtungslagen bei einem auf einen Stopp folgenden
neuen Start. Wenn das Epoxidharz in einer Menge von weniger als 10 % des Gesamtgewichts vorliegt, wird der Beschichtungswerkstoff
weniger dispersionsfähig. Es kommt zu einer Beeinträchtigung der Oberflächengüte des Überzugs und zu einer
Verschlechterung der elektromagnetischen Wandlerkenngröße. Wenn andererseits das Epoxidharz in einer Menge von mehr
als 40 Gew.% vorliegt, bewirkt der Unterschied zwischen den Kontraktionskoeffizienten des Schichtträgers und des
Überzugs ein Welligwerden oder Werfen des resultierenden Aufzeichnungsträgers. Die DauerlaufStabilität und die
Still-Dauerhaftigkeit werden trotz einer Verbesserung der
Bindefestigkeit nachteilig beeinflußt. Wenn des weiteren der Anteil der substituierten Nitrocellulose unter 10 %
liegt, nimmt zwar die Bindefestigkeit zu; die Dauerlaufstabilität
und die Still-Dauerhaftigkeit werden aber kleiner. Liegt andererseits der Anteil über 50 %, nimmt die
Bindefestigkeit ab; die Welligkeit des Aufzeichnungsträ-
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gers beschleunigt Änderungen des Reproduktionsausgangssignals.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein magnetischer Aufzeichnungsträger
geschaffen, der die gewünschten Eigenschaften besitzt, indem die drei Komponenten in den oben
erläuterten Anteilen kombiniert werden, um auf diese Weise einen magnetischen Beschichtungswerkstoff zu erhalten,
der es dem Bindemittel gestattet, seine gewünschten Eigenschaften voll zu entfalten. Dieser Beschichtungswerkstoff
wird dann auf den Schichtträger aufgebracht. Der auf diese Weise gefertigte magnetische Aufzeichnungsträger ist
bekannten Ausführungsformen sowohl hinsichtlich der elektromagnetischen
Umwandlungskennwerte als auch anderer Eigenschaften überlegen.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
BEISPIEL Die Komponenten
r"Fe2°3 (mlt Kobalt dotiert) 400 Gewichtsteile
Polyurethanharz ("Nippollan 2304"
der Nippon Polyurethane Ind.) 55 Gewichtsteile
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Epoxidharz ("Epikote Nr.1009" der Shell Chemical Co.)
Nitrocellulose (Chips "H-l/2" der Asahi Chemical Ind.Co.
mit 30 % Isopropylalkohol substituiert durch 30 % "VAGH" oder Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer
der Union Carbide Corporation)
Dispersionsmittel
Schmiermittel
Antistatikum (Ruß)
Methylethylketon
Methylisobutylketon Cyclohexanon
Gewichtsteile
Gewichtsteile
6 Gewichtsteile 5 Gewichtsteile 5 Gewichtsteile Gewichtsteile
Gewichtsteile Gewichtsteile
wurden in eine Pigmentdispersionsmaschine eingebracht und innig gemischt und dispergiert, um einen magnetischen Beschichtungswerkstoff
auszubilden. Unter Zugabe von 15 Gewichtsteilen eines Härters in Form eines Polyisocyanats
("Desmodur L" der Sumitomo Bayer Urethane Co.) wurde die gesamte Masse unter Rühren gemischt, um eine homogene Beschichtungslösung
zu erhalten. Die so zubereitete Lösung wurde auf einen 15 um dicken Polyesterfilm aufgebracht, wobei
eine 6 um dicke Beschichtung ausgebildet wurde. Nach einer Oberflächenbehandlung durch Superkalandern wurde der
Überzug ausgehärtet, indem er 48 h lang auf 60 C erhitzt wurde. Der beschichtete Film wurde dann in Stücke von 12,7 mm
breitem Magnetband geschlitzt.
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Das so erhaltene Videoaufzeichnungs-Magnetband wurde auf
seine verschiedenen Eigenschaften getestet, u.a. auf die
Bindefestigkeit, die DauerlaufStabilität, die Still-Dauerhaftigkeit,
den Oberflächenglanz und die elektromagnetischen Wandlerkenngrößen. Die Ergebnisse bzw. die gemessenen
numerischen Werte sind in der untenstehenden Tabelle in der Zeile "I" zusammengestellt.
Verschiedene Magnetbänder wurder auf die gleiche Weise,
mit Ausnahme einer Modifizierung der Bindemittelzusammensetzung,
erhalten. Mit den Versuchsproben wurden ähnliche Tests durchgeführt. Die Meßwerte finden sich in den Zeilen
"A" bis "H", "J" und 11X". Bei den Bindemitteln für die
Versuchsproben "J" und "K" wurde konventionelle, handelsübliche Nitrocellulose verwendet, die entweder mit 30 %
Isopropylalkohol oder mit 18 % Dibutylphthalat . imprägniert war.
Unter dem Begriff "Bindefestigkeit" wird in Verbindung mit
der Tabelle 1 die Kraft verstanden, die erforderlich ist, um den magnetischen Überzug und den Filmträger um 180
voneinander abzulösen, und zwar ausgedrückt in Gramm pro 12,7 mm Breite des Versuchsbands. Unter "Still-Dauerhaftigkeit"
wird die Zeitspanne verstanden, für die eine Dämpfung von mehr als 2 Dezibel des Reproduktionsausgangssignals für
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ein stationäres Bild erforderlich ist. Die "Dauerlaufstabilität" gibt an, wievielmal das Band an dem Kopf
vorbeigezogen'wird, bis es zu Bildvibrationen (zittern)
kommt. Die "elektromagnetische Wandlerkenngröße" und der "Glanz" (gemessen durch einen Glanzmesser "Modell
GH-5" der Murakami Colors) sind als Relativwerte, bezogen auf die Werte der Versuchsprobe "I" angegeben, die
beide zu Null Dezibel (dB) angesetzt sind.
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| Bindemittelzusammen setzung |
Epoxid harz |
substituierte Nitrocellulose |
Bindemittelzusammen setzung |
Epoxid harz |
Nitrocellulose | Binde- festig keitig) |
Eigenschaften | Still- Dauerhaf- tigkeit (min) |
Glanz (dB) |
elektromagne tische Wand lerkenngröße 5 MHz (dB) |
|
| Versuchs probe |
Polyurethan | 20 | 60 | Polyurethan | 30 | 15 | 11 | Dauerlauf stabilität (Anzahl d. Durchläufe) |
55 | + 0,3 | + 0,3 |
| A | 20 | 10 | 30 | 55 | 30 | 15 | 50 | 1100 | 50 | + 0,1 | + 0,2 |
| B | 20 | 40 | 20 | 55 | 65 | 1250 | 50 | + 0,1 | + 0,3 | ||
| C | 40 | 45 | 5 | 95 | 1150 | 20 | - 0,3 | - 0,2 | |||
| D | 50 | 35 | - | 145 | 450 | 10 | - 1,5 | - 2,0 | |||
| E | 65 | 65 | - | 125 | 200 | 10 | - 0,2 | - 0,5 | |||
| F | 35 | - | 30 | 70 | 300 | 15 | - 0,8 | - 0,9 | |||
| G | 70 | - | 60 | 9 | 450 | 60 | - 0,5 | - 0,3 | |||
| H | 40 | 30 | 15 | 55 | 850 | 50 | 0 | 0 | |||
| I | 55 | 1100 | |||||||||
| Versuchs probe |
43 | 35 | 0 | + 0,1 | |||||||
| J | 50 | 650 | 30 | + 0,1 | - 0,2 | ||||||
| K | 570 |
OO OO CO
Wie aus der Tabelle 1 zu entnehmen ist, sind die Magnetbänder
der Versuchsproben "B", "C" und "I", die den erfindungsgemäßen
Bedingungen entsprechen, hervorragend hinsichtlich Eigenschaften, wie Bindefestigkeit, Dauerlaufstabilität,
Still-Dauerhaftigkeit, Glanz und elektromagnetischer
Wandlerkenngröße. Insgesamt sind sie als Bänder zu bewerten, die gut aufeinander abgestimmte, ausgezeichnete
Eigenschaften aufweisen. Im Gegensatz dazu sind die Versuchsproben
"A", 11D" bis "H", "J" und "K" mit dem einen
oder anderen Mangel behaftet; sie bieten Probleme, die vor einem praktischen Einsatz gelöst werden müssen, obwohl
sie in der einen oder der anderen Hinsicht hervorragend sind.
Die Menge des dem magnetischen Überzug zuzusetzenden Härters liegt vorzugsweise zwischen 5 und 20 Gewichtsteilen,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels. Bei weniger als 5 Gewichtsteilen Härter ist nur ein geringer Vernetzungseffekt
zu erwarten. Wenn umgekehrt die Härtermenge über 20 Gewichtsteilen liegt, nimmt die Bindefestigkeit des
Überzugs mit Bezug auf den Schichtträger ab; während des Aushärtens kann es zu einem schichtweisen Anhaften des Überzugs
kommen.
Allgemein ist festzustellen, daß der erfindungsgemäße magne-
030047/0942
tische Aufzeichnungsträger hinsichtlich seiner Eigenschaften und Kennwerte konventionellen Aufzeichnungsträgern mit
üblichen Bindemittelsystemen überlegen ist.
030047/0942
Claims (8)
- AnsprücheMagnetischer Aufzeichnungsträger mit einem Schichtträger und einem darauf befindlichen Überzug aus einem magnetischen Beschichtungswerkstoff, dadurch gegekennzeichnet, daß als Bindemittel in dem magnetischen Beschichtungswerkstoff ein Dreikomponentensystem aus 30 bis 70 Gew.% Polyurethanharz, 10 bis 40 Gew.% Epoxidharz und 10 bis 50 Gew.% Nitrocellulose, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, vorgesehen ist, wobei ein Schutzmittelbestandteil der Nitrocellulose durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer ersetzt ist.
- 2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß ein 30 % Isopropylalkohol-Schutzmittelbestandteil durch einen 30% Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeranteil ersetzt ist.0300A7/0942FEK.NSPH.iCHm.: 019/401103» - TELtX. SJ1519 dpa a · KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHENORIGINAL 1N8PFCTED
- 3. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehait der Nitrocellulose an Piastiziermittel durch ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer ersetzt ist.
- 4. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Dreikomponentensystem aus 40 Gew.% Polyurethanharz, 40 Gew.% Epoxidharz und 20 Gew.% substituierter Nitrocellulose vorgesehen ist.
- 5. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Dreikomponentensystem aus 55 Gew.% Polyurethanharz, 30 Gew.^ Epoxidharz und 15 Gew.* substituierter Nitrocellulose vorgesehen ist.
- 6. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Dreikomponentensystem aus 60 Gew.Si Polyurethanharz, 10 Gevt.% Epoxidharz und 30 Gew.* substituierter Nitrocellulose vorgesehen ist.030047/09
- 7. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Aufzeichnungsträger als Videoaufzeichnungsband ausgebildet ist.
- 8. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Beschichtungswerkstoff zusätzlich einen Härter in einer Menge von 5 bis 20 Gewichtsteilen, bezogen auf das Bindemittelgewicht, enthält.030047/0942
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54060386A JPS5845085B2 (ja) | 1979-05-18 | 1979-05-18 | 磁気記録媒体 |
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-
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