DD286681A5 - Verfahren zur herstellung von magnetischen aufzeichnungsmaterialien - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsmaterialien fuer die Aufzeichnung von Daten in analoger und digitaler Form aus einer Dispersion von feinteiligem magnetisch anisotropem Material in einer Loesung aus organischem Loesungsmittel, Polymerbindemittel und ueblichen Zusatzstoffen, wie Gleitmittel, Dispergierhilfsmittel und Antistatika, schichtfoermigem Auftragen der Dispersion auf eine nichtmagnetische und nichtmagnetisierbare Unterlage, Ausrichtung der magnetisierbaren Pigmentteilchen durch ein Magnetfeld und Entzug des Loesungsmittels aus der Schicht. Als Dispergierhilfsmittel wird fuer das Dispergieren des magnetischen Pigments ein ternaeres System, bestehend aus einem Phosphorsaeureester nach Formel (I)mit R1Alkylphenolethoxyradikal der Formelmit m 4 bis 21{magnetische Aufzeichnungsmaterialien; Dispersion; Polymerbindemittel; Dispergierhilfsmittel; ternaeres System; Phosphorsaeureester; Derivate; perfluorierte Olefine}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von magnetischer, Aufzeichnungsmaterialien für die Aufzeichnung von Daten in analoger und digitaler Form durch Dispergieren von feinteiligem magnetisch anisotropem Material und üblichen Zusatzstoffen In einer Polymerbindemittellösung, schichtförmigem Auftragen der Dispeision auf eine nichtmagnetische und nichtmagnntisierbaro Unterlage, Ausrichten der tnagnetisierbaren Partikel mit Hilfe eines Magnetfeldes, Entzug der Lösungsmittel aus der aufgetragenen Schicht und einer geeigneten Oberflächenbehandlung der Magnetschicht.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

An hochwertige Magnetschichten, die eine Verbesserung der magnetischen Aufzeichnung ermöglichen sollen, werden Anforderungen in mehrfacher Hinsicht gestellt. Einesteils soll dos magnetische Aufzeichnungsmaterial hervorragende mechanische Eigenschaften besitzen, um auch bei Benutzung unter extremen Bedingungen einen langen und störungsfreien Betrieb zu ermöglichen, zum anderen stellen jedoch auch die elektromagnetischen Eigenschaften der Magnetschicht ein wesentliches Kriterium für die Qualität des Aufzeichnungsmaterials dar. Besonders bei Betriob auf modernen Geräten der Bildinformationsspeicherung sowie für die hochwertige Audio-Aufzeichnung und Audio-Wiedergabe ist es erforderlich, daß die Magnetschichten eine besonders hohe Packungsdichte des magnetischen Materials bei immer dünneren Schichtdicken aufweisen, des weiteren die Oberflächenglätte und die Gleichmäßigkeit der Schicht in hohem Maße verbessert werden. Solche Magnotschichten weisen einesteils einen hohen Anteil an magnetisierbarem Material in der Magnutschicht auf, andererseits besitzen die magnetisierbarer), nadeiförmigen Teilchen einen ausgeprägten Aunrichtungsgrad in der Aufzeichnungsrichtung.

Die Erfüllung dieser Anforderungen hängt nicht allein vom verwendeten Magnetpigment und Bindemittel ab, sondern es muß auch den Wirkmöglichkeiten der HilfsEtoffe, verbunden mit einer Verbesserung der Verarbeitbarkeit magnetischer Dispersionen, immer mehr Beachtung geschenkt werden.

Die Dispergierbarkeit der magnetischen Teilchen wird hauptsächlich durch das Zusammenspiel der magnetischen Pigmente mit den Dispergatoren und der Dispersion des polymeren Bindemittels bestimmt, wobei für jedes Magnetmaterial bzw. jede Polymerdispersion geeignete Dispergatoren ermittelt werden müssen.

Als Dispergierhilfsmittel, die bei der Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsmaterialion zum Einsatz kommen, können vor allem solche Stoftsysteme wie Lecithin, metallorganische und phosphorhaltigo Verbindungen genannt werden. Lecithin als Naturstoff mit einem hohen Anteil nichttensidischer Begleitstoffe ist für hochwertige Magnetschichten nicht geeignet. Das in neueren Schriften verwandte Rein-Lecithin ist nur mit einem hohen Aufwand erhältlich. Einen Überblick über einen solchen Reinigungsprozeß gibt die DE OS 2728087.

Die metallorganischen Verbindungen (DE AS 1195810, DE OS 3123012, DE OS 3138278, DE OS 3139297, DE OS 3314201, DE OS 3339244), dieso schon allein von der Synthese her komplizierten Verbindungen, stellen auch an die Adsorptionsstellon dor Pi&mentoberflächo besondere, moist sterisch geartete Anforderungen. Damit wird bei gleicher Adsorptionsenthalpie dor Betrag der Adsorptionsentropie herabgesetzt und für die praktische Anwendung die selektive Wirksamkeit verringert. Die phosphorhaltigen Dispergatoren stellen sich zumeist als Phosphorsäureester dar, die allein oder im Gemisch mit andersartigen Tensiden eingesetzt werden (DE OS 1234234, DE OS 2250384, DE OS 2754083, DE OS 3044770, DE OS 3418673).

Ziel der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wirkungsvollere Dispergierung der magnetischen Pigmente wie Chromdioxid, γ-Eisenoxid, cobaltdotiertes Eisenoxid, Magnotpigment und Bariumferrit und eine stärkere Hydrophobierung der Pigmentoborflächezu erreichen. Die Noigung zur Roagglomeration der Pigmentpartikel soll gleichfalls herabgesetzt werden. Mil einer Verringerung der in das System einzubringenden Mohlarbeit geht dabei einher oino bessere Nutzung der dem Magnetpigment innewohnenden Eigenschafton. Das zeigt sich anwendungstechnisch beispielsweise in einer hohon Packungsdichte und einem ausgeprägten Ausrichtungsgrad der Magnctpartikol in der Aufzeichnungsrichtung, einer geringen Sehaltfeldstärkonvortcilung und einom niedrigen spezifischen Oberflächenwiderstand sowie einer glatten Bandoberfläche und oincs verbesserten Nerinflußabstandos.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine wirkungsvollere Disporgiorung der magnetischen Pigmente und eine stärkere Hydrophobierung dor Pigmontoberflächo zu erreichen, wird crfindungsgomäß dadurch gelöst, daß durch Dispergieren von fointeiligt-m magnetisch anisotropen Material und üblichen Zusatzstoffen und einer Polymorbindomittellösung, schichtförmigem Auftragen dor Disporsion auf eine nichtmagnotischo und nichtmagnotisiorbaro Unterlage, Ausrichten der magnetischen Partikel mit Hilfo eines Magnetfeldes, Entzug der Lösungsmittel aus der aufgetragenen Schicht und einer geeigneten Oberflächenbehandlung der Magnetschicht geoigneto Netzmittel oder Netzmittelkombinationen untereinander als Dispcfgierhilfsmittol zum Einsatz kommen.

Es wurde nun gefunden, duß sich die Forderung nach einer wirkungsvolleren Dispergierung der magnetischen Pigmente bei gleichzeitig stärkerer Hydrophobierung der Pigmontoberflächo dann vorteilhaft lösen läßt, wenn erfindungsgemdß beim Dispergieren ils Oispcrgiorhilfsmittol oin tcrnäres System bestehend aus einem Phosphorsäureester der Formel

^R1 ⁰^ p^° (D

R₂- C ^CH mit Ri = Alkylphenolethoxyradikal der Formel

^ 0 4 CH₂ - CH₂ - 0> _n

mit	m	= 4 bis 21
	η	= 3 bis 20
und	R1	= R, oder H

einem Gemisch von Dorivaten perfluorierter Olefine der Formel

CP-, 4 CP₉ 1 GP β C 4 CP₂ > P

X 1 (2)

(OCHR₁ CH₂)_ZR₂

mit R, = H₁CH₃

R, = OH, OCH,

χ = 1-14

y = 0-13

x + y S 17

ζ " 1-15 und einem Alkylarylpolyethylenglykol der Formel

O 4 CH₉ - CH₉ - O

*· m v=i/ «· η

mit m = 4 bis 21 η - 3 bis 20

zugesetzt wild.

Dieses erfindungsgemäße Dispergierhilfsmittelgemisch wird in dentu disporgierenden Suspension in einer Menge von 0,2 bis

10,0Gew.-%, vorzugsweise 1,5 bis 4,5 Gew.-%, bezogen auf die Menge magnetisches Pigment, eingesetzt.

Entsprechend des Anwendungsfalles werden die eingesetzten Stoffe (1), (2), (3) im Verhältnis von 9:0,2:0,4 bis 1:9:0,28 variiert. Im erfindungsgomäßen Verfahren eignen sich insbesondere Phosphorsäureester nach (1) der Formel

• P -(0H) (₄₎

if Y

mit η - 3 bis 20 x,y " Ibis 2 x + y = 3

Gemische von Derivaten perfluoriorter Olefine nach (2) der Formel

CF₃ 4 CF₂ }_x CF « C 4 CP₂ >_y F

(0CHR_HCH,

Ί '

mit R₁ = H

R, - OH

x + y - 3 bis 13

ζ - 6bis9

und Nonylphenolpolyglykolcther nach (3) der Formel

mit η - 3 bis 20

^GH2" ^ai2" ° ^_n ^H

Für die Zusammensetzung der Dispersion werden die handeulüblichen Produkte der Magnetbandindustrie eingesetzt und für die Verarbeitung die üblichen Methoden angewandt. Als magnetisch anisotrop es Material werden bevorzugt fein-eilige nadeiförmige Y-Fe₂O₃-Pigmente, cobaltdotiorto Eisenoxide, Chromdioxide, Bariumfoi rite und Metallpigmente zur Anwendung gebracht. Als Bindemittel für die M sgnetschichten kommen die üblichen Polymere, wie Polyurethanelastomere, hydroxylgrupponhaltigo Mischpolymerisate, beispielsweise Polyvinylformal, chlorierte Polymere, Nitrocellulose, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere

und Abmischungen aus den Polymeren zum Einsatz. Als or ς anisohe Lösungsmittel für die Herstellung der Dispersionen eignensich die dafür bekannton Lösungsmittel, wie cyclische Ketone (Cyclohexanon), Aromaten (Benzen, Toluen, Xylen), lineare

Ketone (Aceton, Methylethylketon), cyclische Ether (Tetrahydrofuran, Dioxan), Ester (Essigsäureethyl-, Essigsäurebutylester)

und chlorierte Kohlenwasserstoffe (Dichlormethan, Dichlortithan) sowie Lösungsmittelmischungen.

Den za erstellenden Dispersionen können weitere übliche Zusatzstoffe zur Verbesserung der Gobrauchswerteiganschaften, wie Ruß oder Graphit, als Antistatika oder Silikonöle, Pflanzenöle, Carbonsäuren und/oder deren Ester als Gleitmittel zugesetzt

werden.

Die nach dem erfindung sgemäßen Verfahren hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmaterialien zeichnen sich

insbesondere durch einon hohen Rechteckfaktor und Ausrichtungsquotienten, einen Volumenfüllfaktor, einen niedrigenspezifischen Oberflächenwiderstand, gute Pegelgleichmäßigkeit und einen verbesserten Nennflußabstand aus (s. Tab. 1 und

AusfOhrungibeitplel In einem Zahnscheibendisperser als Vordispergieraggregat wird folgendes Gemisch über 2 Stunden angerieben: Gewichtsteile

CrO, . 10000

Phosphorsäureester nach Formel (4) 316 Gemisch von Derivaten perfluorierter Olefine nach Formel (5) 64 Nonylphonolpolyglykoiether nach Formel (6) 20 Mischpolymerisat auf! Vinylacetat, Vinylalkohol und Vinylformal 205

1,2-Dichlorethan 16720

Cyclohexanon 3185

Nach diosor Vordisper(|ierphase erfolgt die weitere Dispergierung in einer Rührwerkskugelmühlo über einen Zoitraum von 4,5 Stunden bei einem Durchsatz von 151/min. Nach Abschluß der Feindispergierung erfolgt mit dem Bearboitungsschritt der Auflackung die Zugabe und Homogenisierung der restlichen Rezepturbestandteile in der magnetischen Dispersion:

Gewichtstelle Polyesterurethan 1405 Mischpolymerisat aus Vinylacetat, Vinylalkohol und Vinylformal 555

Silikonöl 65

Alkylbenzcn 43

1,2-Dichlorethan 10280

Cyclohexanon 1960

1,4-Hydroxybcnzon 30

Nach Filtration wird di s Dispersionsgemisch auf eine 11 pm starke Polyosterunterlago aufgetragen und zwar in der Woiso, daß man nach Entzug der I ösungsmittel und Druck- und Temperaturbehandlung der Magnotbahn eine Schichtdicke um 4,5Mm erreicht. Die Magnetschicht durchläuft in der Beschichtungsmaschino im noch feuchten Zustand ein Magnetfeld, in welchem die Pigmentteilchen entsprechend dor Feldlinien ausgerichtet worden.

Dio kalandricrto Magnotbahn wird nun auf dio gowünschte Bandbreite von 3,81 mm aufgeschnitten. In Abhängigkeit vom eingesetzten Polyestorurethan und zur Verbesserung der Klima- und Hydrolysoboständigkeit der Magnetschicht kann der Dispersion vor ihrem Antrag auf dio PETP-Unterlage ein Polyisocyanat in untergeordneter Menge zugeseut worden. Zum Zwecko der Bewertung der Pegclgleichmäßigkeit wird auf einem dofiniorton Bandstück der zu bewertenden Magnetbandkassette mit Hilfe eines Tongenerators ein lOkHz-Signal aufgezeichnet. Nach 100 Durchläufen des Bandstückes durch oin Sony-Kassottondock mit einer Geschwindigkeit von 4,76cm/s wird dio Pegelgloichmäßigkoit zur ursprünglichen Aufzeichnung bewonot (siehe Tabcllo 1).

Zur Bestimmung dos Ausrichtungsquoticnten und des Rechteckfaktors wurden entsprechende Bandproben an einem Probenvibriitionsmagnetorneter vermessen. Der spezifische Oberflächenwiderstand/Flächo wurde an einem Prazisionswiderstandsmeßgorät MR1 bestimmt. Dio aus diesen Meßdaten ei rechneten Kennwerte sind zusammen mit dem Ergebnis des Volumenfüllfaktors in Tabelle 2 zusammengestellt.

Verglelchsbel plel 1

Dio Herstellung des magnetischen Aufzeichnungsträgers erfolgt auf gleiche Weise wie im Ausführungsbeispiel, wobei jedoch dio 400 Gewichtsteile Dispergierhilfsmittel Phosphorsäureester nach Formel (4), Gemisch von Derivaten perduoriorter Olefino nach Formel (5) und Nonylphenolpolyglykolether nach Formel (6) durch 350 Gewichtsteilo Phosphorsäureester nach Formel (4) ersetzt wurden.

-5- 286 601

Vergleichsbeispiel 2 Auf gleiche Weise wie im Ausführungsbeispiel, wobei jedoch die 400 Gewichtsteile Dispergierhilfsmittsl Phosphorsäureester

nach Formel (4), Gemisch von Derivaten perfluorierter Olefine nach Formel (5) und Nonyiphenolpolygiykolether nach Formel (6)durch 200 Gewichtsteile Alkylphenolethylenglykol nach Formel (6) ersetzt wurden, ist ein Aufzeichnungsmaterial hergestelltworden.

Tabelle 1

	mL,01DL(dB)	Pegeländerung durch Abrieb mUo100-DL(dB)	0,7 Spitze 1,1 0,9 Spitze 1,3 0,2 Spitze 0,5 0,3 Spitze 0,7	p100	Volumen füllfakt. VFF (%)
Vergleichsbeispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 Ausführungsbeicpiel Magnetband ORWO Typ 137	0,4 0,6 0,1 0,2			-1,0 -1,6 -0,2 -0,7	43,6 38,4 46,4 39,2
Tabelle 2			Oberflächen widerstand spez. n/Fläche
	Ka ,.„sJüna· quer	K« BR/BS	4,0-10' 6,2-10' 1,e-10' 0,8-10'
Vergleichsbeispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 Ausführungsbeispiel Magnetband ORWO Typ 137 TGL15552	3,1 1,9 3,8 2,3	0,88 0,81 0,91 0,84

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsmaterialien aus einer Dispersion von feinteiligem magnetisch anisotropem Material in einer Lösung aus organischem Lösungsmittel, Polymerbindemittel und üblichen Zusatzstoffen, wie Gleitmittel, Dispergierhilfsmittel und Antistatika, schichtförmigem Auftragen der Dispersion auf eine nichtmagnetische und nichtmagnetisierbare Unterlage, Ausrichtung der nichtmagnetisierbaren Pigmentteilchen durch ein Magnetfeld und Entzug des Lösungsmittels aus der Schicht, gekennzeichnet dadurch, daß für das Dispergieren des magnetischen Pigments als Dispergierhilfsmittel ein ternäres System bestehend aus:
A: einem Phosphorsäureester der Formel (1)

R₁ - <K ^o

TD _M f) Oll

^K2

worin

R₁ = Alkylphenolethoxyradikal der Formel

CH₃ - (CH₂)_m

mit m = 4bis21
η = 3 bis 20
und R₂ = R₁ oder H und
B: einem Gemisch von Derivaten perfluorierter Olefine der Formel (2)

' ^>Y (2)

CHp)„ Rp

C.

C: einem Alkylarylpolyethylenglykol der Formel (3)

4 ^CV_m-<(3~~ ° ^ ^GH2 ~ ^CH2 " ⁰K ^K

mit m = 4 bis21

η = 3 bis 20
eingesetzt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das ternäre System A, B und C im Verhältnis 9:0,2:0,4 bis 1:9:0,28 eingesetzt wird.

Vorfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Disporgiorhilfsmittel in einor Gesamtmenge von 0,2 bis 10,0Gew.-%, vorzugsweise 1,5 bis4,5Gew.-% bezogen auf die Menge eingesetztes Pigment in der Ansatzformuliorung des magnetischen Aufzeichnungsmatorials angewendet worden.

Verfahren nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß das magnetische Pigment mit der Gesamtmenge Disporgierhilfsmittel in einem organischen Lösungsmittel unter Zugabe von Polymerbindemittel in einer Monge von 1-20Gew.-%, bevofzugt 5-13Gew.-%, der vorgesehenen GosanUbindemittelmenge dispergiort wird und anschließend unter Zugabe dos Restbindemittels und dor Zusatzstoffe, wie Gleitmittel und Antistatika, bis zur Endkorngröße foin dispergiert und die entstandene Dispersion nach Filtration auf einen Träcjor aufgebracht wird.