DD271390A1 - Magnetischer aufzeichnungstraeger - Google Patents

Abstract

Es wird ein magnetischer Aufzeichnungstraeger, bestehend aus einem nichtmagnetischen Traegermaterial und einer darauf befindlichen magnetisch aktiven Schicht, die im wesentlichen aus einem ferromagnetischen Pigment und einem polymeren Bindemittelsystem besteht, derart geschaffen, dass das Bindemittelsystem zusammengesetzt ist aus: A: 100-70 Gew.-% eines in einem fluechtigen organischen Loesungsmittel loeslichen, thermoplastischen, amorphen, praktisch hydroxylgruppenfreien Polyurethans mit einer dynamischen Glasuebergangstemperatur von 35-45C und B: 0-30 Gew.-% eines in einem fluechtigen organischen Loesungsmittel loeslichen, thermoplastischen, amorphen praktisch hydroxylgruppenfreien Polyurethans mit einer dynamischen Glasuebergangstemperatur von 80-95C.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft magnetische Aufzeichnungsträger für die Speicherung von Ton- und Videosignalen sowie von Daten in digitaler und analoger Form, bestahend aus einem nichtmagnetischen Trägermaterial, einer darauf befindlichen, magnetisierbaren Schicht, in der feinst verteilte magnetische Pigmente in speziellen, auf Polyurethanthermoplasten basierenden, polymeren Bindemittelgemischen vorliegen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Magnetische Aufze-.!.nungsschichten, welche extremen mechanischen, thermischen und klimatischen Belastungen ausgesetzt sind, werden bekannterweise aus Dispersionen feinst verteilter Magnetpigmente auf der Basis von Polyurethanen als polymerem Bindemittel hergestellt.

Bevorzugte Bindemittel führen zu Aufzeichnungsschichten, die sich durch hol.a Flexibilität und Elastizität, eine gute thermische und klimatische Beständigkeit sowie eine gute Abriebfestigke>t und eine hohe Oberflächenhärte auszeichnen. Bekannt ist die Verwendung von elastomeren Polyurethanen als Bindemittel für Magnetschichten.

Entsprechende Sysieme werden z. B. in DE OS 1106959, USPS 2899411,DD PS 23415, DE OS 2753694 beschrieben.

Diese Polyurethane haben sich jedoch als alleiniges Bindemittel für Magnetschichten nicht einführen können, da sie zu Magnetschichten führen, die die an sie üblicherweise gestellten Anforderungen nur in ganz speziellen Anwendungsfälion hinreichend erfüllen.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Abmischung von Polyurethanen mit höhermolekularen Epoxidharzen bzw. Phenoxy harzen (DE OS 1269661).

Andere vorgeschlagene Bindemittelkombinationen sind z. B. Modifizierungen von Polyurethanen mit Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymerisaten entsprechend DE OS 2037605 oder mit Polycarbonaten nach DE OS 2114611 sowie mit Polyvinylformal bzw. Vinylchlorid-Copolym jrisaten entsprechend DE OS 3341698. In den letztgenannten Bindemittelsystemen nimmt das Polyur*. ian die Funktion der weichen Bindemittel-Komponente ein. In der DE OS 2352983 sind darüber hinaus zahlreiche Versuche unternommen worden, Polyurethan-Bindemittelsysteme zu entwickeln, in denen vorteilhaft als zweite, harte Komponente ebenfalls Polyurethane zum Einsatz kommen.

Diese Varianten sind jedoch an den Einsatz kostenungünstiger Lösungsmittel, wie z. B. Tetrahydrofuran oder Methylethylketon,

gebunden. >

In der Regel weisen die Polyurethane, sofern sie in Lösungsmittelgemischen auf der Basis von 1,2-Dichlorethan löslich sind, eine so hohe Viskosität auf, daß günstige Verarbeitungsviskositäten der Dispersionen nur durch den Zusatz unvertretbar hoher Lösungsmittelmengen eingestellt werden können.

Daraus erwachsen erhebliche Nachteile, die sich in der Ökonomie des Verfahrens und der Qualität des Fertigungsproduktes niederschlagen.

Der erhöhte Aufwand an Lösungsmittel bedingt verlängerte Lösungszeiten zur Herstellung der Bindemittellösung, erhöhte Trocknungsenergie sowie enorme Kapazitäten zur Lösungsmittelgewinnung. Darüber hinaus wird der Schichtbildungsprozeß negativ beeinflußt, woraus ungenügende speichertechnische und mechanische Eigenschaften der Magnetschicht resultieren.

Ziel der Erfindung ist es, für magnetische Aufzeichnungsträger, die ein fein verteiltes, feinteiliges magnetisches Pigment mit einem hohen Pigmentfüllungsgrad in der magnetisch aktiven Schicht enthalten, Polyurethan-Bindemittelkombinationen zu finden, die gegenüber bekannten ähnlichen magnetischen Aufzeichnungsmaterialien mindestens eine gleichwertige Abriebbeständigkeit, sehr gute mechanische und thermische Beständigkeit der magnetisch aktiven Schicht im Dauerbetrieb sowie eine gute Kalandrierbarkeit zur Erlangung optimaler elektroakustischer Daten aufweisen und die weiterhin in kostengünstigen, technologisch leicht verarbeitbaren Lösungsmitteln, wie Gemischen aus 1,2-Dichlorethan und Cyclohexanon, löslich sind und dabei ein verarbeitungstechnisch günstiges Verhältnis zwischen der Viskosität und dem Feststoffgehalt von Susi ensionen gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für magnetische Aufzeichnungsträger eine Polyurethan-Bindemittelkombination zu finden, die gegenüber bekannten ähnlichen Systemen mindestens eine gleichwertige Abriebbeständigkeit und darüber hinaus sehr gute mechanische, thermische und elektroakustisch^ Eigenschaften der magnetisch aktiven Schicht aufweist sowie in kostengünstigen, technologisch leicht verarbeitbaren Lösungsmitteln rückstandsfrei löslich ist und dabei ein günstiges Verhältnis zwischen der Viskosität und dem Feststoffgehalt von Suspensionen gewährleistet.

Es wurde gefunden, daß ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial, basierend auf einem nichtmagnetischen Trägermaterial mit einer darauf aufgebrachten magnetischen Schicht, welche im wesentlichen aus einer fein dispergiertes, feinteiliges magnetisches Pigment enthaltenden Bindemittelkombination auf Polyurethanbasis besteht, solche vei besserten Eigenschaften aufweist, wenn die Bindemittelkombination erfindungsgemäß aus 100-70Gew.-% eines in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel löslichen, thermoplastischen, amorphen, praktisch hydroxylgruppenfreien Polyurethans mit einer dynamischen Glasübefgangstemperatur von 35-45°C und 0-30Gew.-% eines in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel löslichen, thermoplastischen, amorphen, praktisch hydroxylgruppenfreien Polyurethans mit einer dynamischen Glasübergangstemperatur von 80-95⁰C besteht.

Nach der überraschenden Lehre der vorliegenden Erfindung ergeben sich somit vorteilhafte Bindemitteleigenschaften, wenn die Kombination aus zwei Polyurethanen, einem thermoplastischen, amorphen Polyesterpolyurethan mit einer Reißspannung von 20-50MPa, einer Reißdehnung von 350-600%, einem komplexen dynamischen Ε-Modul bei Raumtemperatur von 0,4 10* bis 10 10²MPa sowie einer Vickershärte von 1,9-3,5MPa als weicher Komponente und einem thermoplastischen, amorphen Polyesterpolyurethan mit einer Reißspannung von 40-65MPa, einer Reißdehnung von 3-100%, einem komplexen dynamischen Ε-Modul bei Raumtemperatur von 15 · 10²-25 10²MPe sowie einer Vickershärte von 90-100 MPa als harter Komponente besteht. Die Messung des komplexen dynamischen Ε-Moduls sowie der dynamischen Glasübergangstemperatur erfolgten mit dem Viskoelastometer Rheovibron DDV Il C der Fa. Toyo Baldwin bei einer Belastungsfrequenz von 110Hz. Die erfindungsgemäßen Polyurethanbindemittelkomponenten werden in an sich bekannter Weise nach dem Schmelzkondensationsverfahren hergestellt.

Zur Herstellung des löslichen thermoplastischen, amorphen Polyesterpolyurethans A gemäß Anspruch 1 werden aliphalische Polyester, welche endständige Hydroxylgruppen aufweisen, mit aromatischen Diisocyanaten und einem verzweigtkettigen α-ω aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Diol mit 4-β C-Atomen umgesetzt. Ein beispielsweise geeignetes weiches thermoplastisches, amorphes Polyesterpolyjrethan hatte folgende Eigenschaften:

Reißspannung: 36,8 MPa

Reißdehnung: 420%

Mikrohärte nach Vickers: 2,1 MPa

komplexer dynamischer E-Modul: 5,0 10² MPa

Die Viskosität einer 15gew.-%igen Lösung in einem Lösungsmittelgemisch aus 84 Gew.-Teilen 1,2-Dichlorethan und 16Gew.-Teilen 1,2-Dichlorethan und 16Gew.-Teilen Cyclohexanon beträgt 421 mPa · s.

Zur Herstellung des löslichen, thermoplastischen, amorphen Polyesterpolyurethans B gemäß Anspruch 1 werden aliphatische Polyester, welche endständige Hydroxylgruppen aufweisen, mit aromatischen Diisocyanaten und einem verzweigtkettigen α-ω aliphatischen Diol mit 3-8 C-Atomen umgesetzt.

Ein beispielsweise geeignetes hartes thermoplastisches, amorphes Polyesterpolyurethan hatte folgende Eigenschaften:

Reißspannung: 40,0 MPa

Reißdehnung: 100% ,

Mikrohärte nach Vickers: 96 MPa

komplexer dynamischer E-Modul: 22,4 · 10² MPa

Die Viskosität einer 15gew.-%igen Lösung in einem Lösungsmittelgemisch aus 84Gew.-Teilen 1,2-Dichlorethan und 16Gew.-Teilen Cyclohexanon beträgt 190OmPa · s.

Das Mischen der Polyesterpolyurethane erfolgt gewöhnlich während der Herstellung der magnetischen Dispersion. Die nachfolgende Verarbeitung der erfindungsgemäßen Polyesterpolyurethankombination erfolgt in gelöster Form unter Verwendung von ferro- oder ferrimagnetischen Pigmenten und geeigneten Zusatzstoffen zu magnetischen Aufzeichnungsträgern in bekannter Weise. Geeignete magnetische Pigmente sind nadeiförmiges Y-Fe₂O₃, Co-dotierte Eisenoxide, Chromdioxide, Bariumferrite, Eisenpulver oder Eisenlegierungspulver. Die Teilchengröße beträgt 0,1-1 \im. Nach dem Verdünnen der Polyurethanlösugnen setzt man Dispergierhilfsmittel, Gleitmittel und Antistatika zu, gibt der Lösung unter Rühren das magnetische Pigment zu und dispergiert die Mischung in geeigneten Dispergieraggregaten bis zur gewünschten

Pigmentfeinheit. Es ist ein weiteres Kennzeichnen der Erfindung, daß man der Dispersion zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften 5-25Gew.-% eines Polyisocyanate, wie Polymethylenphenylenpolysisocyanat oder das Reaktionsprodukt von Toluylendiisocyanat mit Trimethylolpropan zusetzt. Anschließend wird die magnetische Dispersion filtriert und mittels eines

geeigneten Antragsverfahrins auf ein nichtmagnetisierbares Trägermaterial aufgetragen. Geeignete Trägermaterialien sindu.a. Folien aus Polyethylentherephthalat, Polyimid, Polyvinylchlorid oder Cellulosetriacetat, die Dicke der Folien beträgt 6-75μπΊ.

Nach dem Auftragen der magnetischen Dispersion auf das nichtmagnetisierbare Trägermaterial kann mittels eines Magnetfeldes das Pigment in eine Vorzugsrichtung gebracht, die magnetisch aktive Schicht anschließend bei Temperaturen von

303 bis 373K getrocknet und durch eine Druck-Hitze-Behandlung zwischen geheizten und polierten Stahlwalzen verdichtet undgeglättet werden.

Danach werden die beschichteten Folien durch Schneiden oder Stanzen in die gewünschte Anwendungsform gebracht. Die erfindungsgemäß beschriebene Bindemittelkombination zeichnet sich gegenüber bekannten Schichtzusammensetzungen

durch die Löslichkeit in kostengünstig technologisch verarbeitbaren Lösungsmittelgemischen auf der basis von 1,2-Dichlorethanund Cyclohexanon bei gleicher mechanischer Beständigkeit und speichertechnischen Eigenschaften sowie verbesserter

Klimastabilität aus. Hervorzuheben ist die ausgezeichnete Ersetzbarkeit des erfindungsgemäßen Bindemittelsystems für Audiobänder, die im Schnellkopierprozeß verarbeitet werden. Die in den nachstehend aufgeführten Beispielen genannten Teile beziehen sich auf das Gewicht.

Ausfuhrungsbeispiel 1 Eine Mischung aus

100 Teilen stäbchenförmiges Y-Fe₂O₃

2,5 Teilchen eines sauren Alkylarylethoxyphosphates

1,05 Teilen eines Leitfähigkeitsrußes

0,95 Teilen eines Methylphenylpolysiloxans

12,86 Teilen eines erfindungsgemäßen weichen thermoplastischen Polyurethans2,27 Teilen eines erfindungsgemäßen harten thermoplastischen Polyurethans213 Teilen 1,2-Dichlorethan

41 Teilen Cyclohexanon

wird in einer Rührwerkskugelmühle dispergiert und anschließend filtriert. Zu 100 Teilen der Mischung werden 1.4 Teile einer67gew.-%igen Lösung eines Reaktionsproduktes aus Toluylendiisocyanat und Trimethylolpropan gegeben.

Nach Homogenisierung wird die Dispersion auf eine 11 pm Polyethylenterephthalat-Folie aufgetragen. Nach dem Trocknen und Kalandrieren besitzt die magnetisch aktive Schicht eine Dicke von 5μηη. Das Material wird auf eine Breite von 3,81 mm -

geschnitten.

Vergleichsbeispiel 1 Es wird wie im Ausführungsbeispiel 1 verfahren; als harte Polyurethankomponente wird eine entsprechende Menge eines

handelsüblichen elastomeren Polyurethans, als weiche Polyurethankomponente eine entsprechende Menge eineshandelsüblichen ebenfalls elastomeren Polyurethans eingesetzt.

Die Produkte sind unlöslich in einem Lösungsmittelgemisch entsprechend Ausführungsbeispie! 1. Deshalb wird das 1,2- Dichlorethan durch eine entsprechende Menge Tetrahydrofuran ersetzt. Polyisocyanat wird nicht zugesetzt. Die Ergebniese der Prüfung der nach Ausführungsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Bänder sind nachfolgend

wiedergegeben. Die speichertechnischen Eigenschaften wurden bei einer Bandgeschwindigkeit von 4,75cm/s gegen das

IEC I-Vergloichsband BASF R 723 DG gemessen. Die Schnellkopierfähigkeit wird an Hand der Verzerrungen von bei 64facher Kopiergeschwindigkeit auf handelsüblichen Kopiergeräten aufgezeichneten Rechteckimpulsen bewertet. Zur Bewertung der Abriebfestigkeit wird die Pegeländerung eines 10-kHz-Signals vor und nach 100 Echtdurchläufen auf einom Kassettentonbandgerät gemessen. Zulässig ist eine Pegeländerung von ±1,5dB. Das Verkleben wird bewertet, indem ein 1 m langes Bandstück unter einer Belastung von 50g auf einem Glasstab von 10mm Durchmesser aufgewickelt wird. Das Ende wird mit Klebeband befestigt. Anschließend erfolgt eine 9stündige Lagerung bei 7O⁰C

und 95-97% relativer Feuchte.

Der Test gilt als bestanden, wenn sich das Untersuchungsmaterial nach dem Lösen des Klebebandes abwickeln läßt, ohne daß Schichtablösungen auftreten.

Testergebnisse der Versuchsmaterialien

	Ausführungs	>	-0,4	Vergleichs-
	beispiel 1	bestanden	beispiel 1
— Viskosität der Dispersion
beiD = 48,6s~'(mPa-s)	670	920
— Koerzitivkraft [KAJm)	34,0	33,2
— remanenterFluß(mT)	85,1	82,7
— Rechteckigkeit	0,89	0,88
- MOL(D0) (dB)	+4,5	+4,1
- SOL(D10n,.,) (dB)	-7,1	-7,7
— Bias/Noise(DBR) (dB)	56	55
— Schnellkopiertest	bestanden	bestanden
— Abriebfestigkeit ohne
Klimabelastung (dB)	-0,3	-0,5
— Abriebfestigkeit nach
Klimalagerung (dB)
14d,35°C,92%rel.
Feuchte	-0,8
— Verkleben	Schichtablösungen

Die Ergebnisse der Vergleichsuntersuchungen zeigen, daß das erfindungsgemäße Bandmaterial in seinen anwendungstochnischen Eigenschaften mindestens denen entspricht, die auf Basis elastomerer Polyurethane hergestellt wurden. Vorteilhaft ist die Möglichkeit der Anwendung von 1,2-Dichlorethan als Hauptlösungsmittel. Eine weitere Verbesserung besteht in der geringen Neigung der Bandlagen zum Verkleben bei extremer Klimabelastung.

Claims (2)

1. Magnetischer Aufzeichnungsträger, bestehend aus einem nichtrnagnetischen Trägermaterial und einer darauf befindlichen magnetisch aktiven Schicht, die im wesentlichen aus einem ferromagnetischen Pigment und einem polymeren Bindemittelsystem besteht, gekennzeichnet dadurch, daß das Bindemittelsystem aus

A 100-70Gew.-% eines in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel löslichen, thermoplastischen, amorphen, praktisch hydroxylgruppenfreien Polyurethans mit einer

dynamischen Glasübergangstemperatur von 35-45°C und B 0-30 Gew.-% eines in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel löslichen, thermoplastischen, amorphen, praktisch hydroxylgruppenfreien Polyurethans mit einer dynamischen Glasübergangstemperatur von 80-95^cC besteht.

2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das lösliche, thermoplastische, amorphe Polyurethan A gemäß Anspruch 1 ein Polyesterpolyurethan ist, welches hergestellt wird aus einem endständige Hydroxylgruppen aufweisenden aliphatischen Polyester, einem aromatischen Diisocyanat und einem verzweigtkettigen, aliphatischen und/oder cyloaliphatischen Diol mit 4-8 C-Atomen und daß das lösliche, thermoplastische, amorphe Polyurethan B gemäß Anspruch 1 ein Polyesterpolyurethan ist, welches hergestelltwird aus einem endständige Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester, einem aromatischen Diisocyanat und eine/Ti verzweigtkettigen, α-ω aliphatischen Diol mit 3-£ C-Atomen.