DE2007732A1

DE2007732A1 - Magnetische Beschichtungsmlschung zum Aufbringen auf magnetische Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE2007732A1
Application number: DE19702007732
Authority: DE
Inventors: Louis H. Monte Sereno Calif. Higashi, (V.St.A.)
Original assignee: Memorex Corp., Santa Clara, Calif. (V.St.A.)
Priority date: 1969-02-20
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1970-09-03
Also published as: GB1271591A; US3655595A; BE746317A

Description

M8 P2 D

MEMOREX CORPORATION
Santa Clara/California, USA

Magnetische Beschichtungsmischung zum Aufbringen auf magnetische Aufzeichnungsträger

Priorität: 20. Februar 1969 - USA
Serial No, 801 193

Zusammenfassung

Es wird eine flüssige, wärmehärtbare magnetische Beschichtungsmischung beschrieben, die aus Magnetpartikeln und einer filmbildenden Mischung oder einem Binder besteht, die bzw. der bei Zimmertemperaturen stabil ist. Die binder- oder filmbildende Mischung besteht aus einem Addukt, das auf Dimer-Säure und den Diglycidyläther von Bisphenol A mit End-Oxiranringen basiert, und ein Molekulargewicht zwischen etwa 800 und 5000 hat und ein Epoxydäquivalentgewicht von etwa 400 - 2600 und in der Lage ist, nach dem Härten einen flexiblen Mim zu bilden, einem fettsäurepolyamid und einem Härtemittel, das aus einem Amin und einen Lewis-Säurealkylamin-Komplexsalz besteht.

Stand der Technik

Magnetbeschichtungen werden auf verschiedene Träger aufgebracht, entweder flexible Elemente wie Bänder oder Folien, oder steife

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Elemente, beispielsweise aus Metall, d.h. Aluminium, oder Kunststoffscheiben, Karten oder anderen Formen. Bekanntlich bestehen solche Beschichtungen aus magnetisch suszeptiblen Partikeln, die in einen Binder eingebettet oder in diesem suspendiert sind. Die Beschichtungen müssen glatte Oberflächen haben, damit magnetische Leseicöpfe gute Signale von der Beschichtung abnehmen können. Üblicherweise wird bei der Produktion der magnetisch beschichteten Oberfläche die Beschichtung aufgebracht und gründlich gehärtet und danach mechanisch behandelt, um sie auf die gewünschte Glätte zu bringen. Der Ausfluß der bisher bekannten Binder beim Aufbringen solcher Beschichtungen auf den Träger ist so gewesen, daß sich eine endgültig gehärtete Oberfläche ergab, die ziemlich rauh war. Dadurch war die erwähnte Oberflächenbehandlung erforderlich, um die Glätte und das magnetische Betriebsverhalten zu verbessern, insbesondere den Signal-Geräusch-Abstand.

Außer der Oberflächenglätte sind viele Eigenschaften für eine Magnet be s chi ehtungsrnischung für Magnetspeicher erforderlich. Spezielle Eigenschaften dieser Art sind: die Fähigkeit des Binders, für sine gute Dispersion des magnetischen Pigments zu sorgen, die Fähigkeit des Binders, sich mit Trägern zu verbinden, auf denen die Magnetschicht gebildet werden soll, und die Fähigkeit des Binders, .ein Ablösen der i-iagnetpartikel und eine Abnutzung der Magnetköpfe zu verhindern, die zum Aufzeichnen von Signalen auf dem Magnetspeicher benutzt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Durch die Erfindung wird eine BeSchichtungsmischung der beschriebenen Art verfügbar: gemacht, die eine gute Dispersion der Magnetpartikel Kit entsprechenden hohen Signal-GtriUsch-Verhältnissen zeigt* Die erfindungsgeraäSe Beschichtung hat sehr wünschenswerte Eigünschaf'Jen, indem die Beschichtung an Trägern haftet und ein Ablösen des Magnetoxydes und eine Abnutzung der

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Magnetköpfe verhindert wird. Ein wesentlicher Vorteil des Binders und der Beschichtung nach der Erfindung ist jedoch darin zu sehen, daß sie einen vorteilhaften Ausfluß zeigt, um eine wärmegehärtete Magnetbeschichtung mit einer anfänglichen, oder direkt nach der Beschichtung vorhandenen Glätte verfügbar zu machen, die im wesentlichen äquivalent der Glätte bekannter Beschichtungen ist, nachdem diese oberflächenbehandelt worden sind. Gleichzeitig besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Härtung des Binders nach der Erfindung durch den Einbau des Härtemittels beschleunigt wird, so daß sich eine kommerziell befriedigende Aushärtzeit auf dem Band oder dem anderen gewünschten Träger ergibt, während gleichzeitig eine befriedigende Topfzeit vor der Aushärtung beibehalten wird.

Die Erfindung betrifft also einen verbesserten, flüssigen, wärmehärtbaren Binder für eine flexible Magnetbeschichtung, der aus einem Epoxyharz besteht, das ein Addukt ist, das auf einer Dimer-Säure und dem Diglycidyläther von Bisphenol A basiert mit End-Oxiranringen mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis etwa 5000 und einem Epoxidäquivalentgewicht von etwa 400 bis etwa 2600, die geeignet ist, einen flexiblen Film nach dem Aushärten zu bilden} ein Polyamid, das ein Kondensationsprodukt eines Polyamine und einer Fettsäure ist und einen Aminwert von wenigstens 300 hat, und einer Mischung eines Lewis-Säurealkylamin -Komplexsalzes und einem Primäramin ist, beispielsweise N-Aminoäthylpiperaziii, Äthylendiamin oder Diäthylentriamin. Die Erfindung betrifft auch die verbesserte Magnetbeschichtung und den damit erhaltenen verbesserten magnetisch beschichteten Gegenstand.

Das hier brauchbare Epoxyharz ist ein Kondensationsprodukt der genannten Art und hat vorteilhafterweise ein Molekulargewicht von etwa I4OO und ein Epoxydäquivalentgewicht von etwa 700, wobei das Harz besonders geeignet zur Bildung eines flexiblen Beschichtungsfilms ist. Das hier besonders brauchbare Harz ist

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ein Produkt der Shell Chemical Company und wird unter dem Warenzeichen Epon 872 vertrieben, das ein Epoxydäquivalent von etwa 700 hat.

Das hier brauchbare Polyamid-Koreactans ist zweckmäßigerweise ein Kondensationsprodukt eines aliphatischen Polyamins und einer dibasischen Fettsäure und hat die folgende allgemeine Strukturformel:

HO - (OC - R - CONHR' - NH-) -H

wobei R die aliphatische Kette einer Fettsäure repräsentiert, R¹ eine aliphatische Kohlenstoffkette von wenigstens zwei Kohlenstoffatomen, und η zwischen 1,0 und 8,0 liegt, aber vorzugsweise 2,0 beträgt. Ein im Zusammenhang mit der Erfindung sehr wirksames Amin hat einen Aminwert von etwa 377· Ein Polyamid, das ausgezeichnete Resultate im Zusammenhang mit der Erfindung gibt, wird von der General Mills Chemicals Corporation unter dem Warenzeichen Versamid 140 vertrieben und hat einen Aminwert von etwa 377. Polyamide mit Aminwerten über 300 sind ebenfalls anstelle von Versamid 140 brauchbar, und einige solche Amide werden unter dem Warenzeichen Versamid 125 mit einem Aminwert 306, und Versamid X280 mit einem Aminwert 316 von der Pa. General Mills Chemicals geliefert. Stattdessen können Polyamide verwendet werden, die von der Fa. Union Carbide unter dem Warenzeichen Plastics ZZLA-0315 mit einem Aminwert 315, ZZLA-0325 mit einem Aminwert von 325, und ZZLA-0340 mit einem Aminwert von 340 geliefert. Vorzugsweise ist das Polyamid im Binder in einer solchen Menge vorhanden, daß das Verhältnis des Polyamids zu reaktiven Oxiran- oder Epoxy-Gruppen des beschriebenen Harzes im wesentlichen stöchiometrisch ist, das Verhältnis kann jedoch auch zwischen etwa 0,8:1 und etwa 2:1 liegen. Es ergibt sich ein ziemlich scharfer Abfall der Zugfestigkeit des endgültigen Films oberhalb von etwa 2:1, aber die Sward-Härte ist ausreichend. Alle geprüften Eigenschaften werden jedoch verbessert, wenn das Verhältnis zwischen etwa

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0,8:1 und etwa 1,3:1 liegt.

Das Lewis-Säurealkylamin-Komplexsalz in Mischung mit einem Primäramin wirkt in der Weise, daß die Reaktion zwischen dem erwähnten Epoxyharz und dem Polyamid, die beim Wärmehärten stattfindet, katalysiert oder beschleunigt wird. Es wird angenommen, daß das Lewis-Säurekomplexsalz des Alkylamins als Katalysator wirkt und daß sein Effekt durch die Gegenwart des Primäramins modifiziert wird, beispielsweise N-Aminoäthylpiperazin, Äthylendiamin oder Diäthylentriamin ist. Lewis-Säuren, die das Komplexsalz bilden, das hie*r brauchbar ist, sind beispielsweise Bortrifluorid, Zinkchlorid und Stannichlorid. Vorteilhafterweise wird als Komplexsalz Bortrifluoridäthylenamin verwendet. Zweckmäßigerweise enthält die Katalysatormischung dieses Salz und dieses Amin in einem Verhältnis in Gewichtsteilen zwischen etwa 0,25:1 und etwa 4,0:1. Wenn das BF_-Äthylaminsalz verwendet wird, ergibt ein Verhältnis von etwa 1:1 optimale Ergebnisse in der Topfzeit und der Flexibilität des endgültigen gehärteten Films. Die gesamte Katalysatormischung ist in einer Menge von etwa 0,1 - 2,0 Gew.$ der gesamten Bindermischung vorhanden.

Die Magnetbeschichtungen nach der Erfindung bestehen aus magnetisch suszeptiblen Partikeln, die in dem beschriebenen Binder dispergiert sind. Die magnetisch suszeptiblen Partikel können von irgendeiner gewünschten oder bekannten Art.sein, beispielsweise magnetisches Eisenoxyd oder Chromdioxyd. Die Magnetpartikel, die in den später beschriebenen Beispielen verwendet wurden, waren jedoch Gamma-Ferrioxyd-Pigment mit den folgenden magnetischen Eigenschaften, die mit einem 60 Hertz-Hysteresis-Schleifen-Indikator gemessen worden sind, injäem ein symmetrisches zyklisches Magnetfeld von 1000 Oersted verwendet wurde. Magnetische Eigenschaft Wert

Restsättigung (Br) 1750 - 1900 Gauss

Maximale Sättigung (Bm) 3300 - 3500 Gauss Koerzitifkraft (Hc) 285 - 305 Oersted

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Bei der Herstellung der Magnefbeschichtungen werden das Pigment und ein Lösungsmittel, vorzugsweise unter Hinzufügung eines Dispergiermittels wie Lecithin in geeigneter Weise gemahlen oder in anderer Weise intim gemischt, das Polyamid wird hinzugefügt und gründlich mit der ersten Dispersion gemischt, bis das Ganze von Agglomeraten frei ist. Danach wird die so hergestellte Grundmischung mit einen Lösungsmittel und mit der Katalysatormischung gemischt, und das Ganze einer Mischung oder Blendung unter hoher Scherkraft unterworfen, wobei die gewünschte Viskosität eingestellt wird, und dann auf einen Träger aufgebracht, beispielsweise eine Mylar-Folie oder ein anderes flexibles Material, oder einen steifen Werkstoff, beispielsweise eine Scheibe oder andere Form aus Metall, wie Aluminium, oder aus Kunststoff. Der Träger ist selbstverständlich unmagnetisch. Die Schicht wird dann gehärtet, vorzugsweise zwischen 135 C und 150 C, und zwar weniger als eine Stunde lang, zweckmäßigerweise etwa 3 Minuten lang. Die flüssige Beschichtungsmischung kann nach irgendeinem gewünschten Verfahren auf denTräger aufgebracht werden, beispielsweise durch Rollenbeschichtung, Messerbeschichtung oder Sprühbeschichtung. Die endgültige, so hergestellte Beschichtung ist in ihrer Glätte beispielsweise handelsüblichen Bändern äquivalent, die einem Oberflächenbehandlungsverfahren unterworfen worden sind. Das so erhaltene magnetische Aufzeichnungselement zeigt eine sehr geringe Spitze-Tal-Rauhigkeit und hat ein hohes Signal-Geräusch-Verhältnis.

Die Vorteile der Erfindung und die Überlegenheit der danach hergestellten magnetischen Beschichtungen werden durch die folgenden speziellen Beispiele und die folgende Tabelle I demonstriert, die die Spit^e-Tal-Rauhigkeit zeigt, wie sie mit einem Bendix Linear Proficorder gemessen wird, und swar von Bandoberflächen, die ohiie Nachbehandlung durch die Durchführung der Erfindung erhalten werden und als Vergleichsroessung Daten für typische handelsübliche Produkte, die nach (Lern allgemeinen

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Herstellungsverfahren hergestellt worden sind, das in der US-Patentschrift 3 144 352 beschrieben ist, und die sowohl unmittelbar nach der Beschichtung als auch nach der Oberflächenbehandlung gemessen worden sind.

Tabelle I	Rauhigkeit
	in Mikrozoll
Oberflächenbehandlung	27,5
keine	27,5
keine	13,0
. da	7,3
ja	8,6
keine	13,0
.keine	.2,5
keine	9,5
keine	9,6
keine

Band

Handelsübliches Band Nr.1 Handelsübliches Band Nr.2 Handelsübliches Band Nr.1 Handelsübliches Band Nr.2 Rezept Λ Rezept B Rezept G Rezept D Rezept E

Die mit A, B, C, D und Έ bezeichneten Rezepte sind nach der Erfindung aufgestellt und werden in den folgenden Beispielen beschrieben.

Ein Vergleich der Geräuschpegel des Bandes mit Rezept A unmittelbar nach der Beschichtung mit dem handelsüblichen Band Nr. 2 wurde durchgeführt, wobei das letztere jedoch einer Oberflächenbehandlung unterworfen worden war. Die Eigenschaften des Bandes mit Rezept A waren denen des handelsüblichen Bandes bei diesen Untersuchungen überlegen, wie in der folgenden Tabelle II zu ersehen ist:

Tabelle II

Messung Signal/Vormagnetisierungs-

lauschen Sättigungs-Rausehen Gleichstrom-Rauschen Masse-Rauschen (Bulk Noise)

009836/2104 .../β

Typ Nr.2	Rezept	A
96,5 dB	101,3	dB
57,0 dB	57,0	dB
66,3 dB	66,3	dB
77,0 dB	80,7	dB

— 5 —

Die folgenden Beispiele zeigen einige Arten der Durchführung der Erfindung,

BEISPIEL I

Rezept Ai Mengen in Pestkörper in Bestandteile Gew.Teilen Gew. Teilen

Magnetisches Pigment 73,2 73,2

SoJa Lecithin 2,2 2,2

Versamid 140 5,8 5,8

Epon 872, 85$ige Lösung in OeIIosolve 21,2 18,0

BP-.-Äthylamin, 10#ige lösung in

^ sefc.-Bntanoi 3,0 0,3

N-Aniinoäthylpiperazin 0,5 0,5

80/20 Pentanol-1/sek.-Butane!-Lösungs

mittel 68.2

Ge Seist 174,1 100,0

Das magnetische Pigment, das Lecithin und da3 80/20 Lösungsmittel wurden gemischt und in einer Kugelmühle etwa eine Stunde lang gemahlen. Dann wurde das Yersamid hinzugefügt und das Mahlen etwa 18 weitere Stunden fortgesetzt, Ms der Brei frei von Agglomeraten war. Diese gemahlene Grundlage wurde dann entspannt (let down) mit einer Lösung von Epon 872, der BF^-Äthylaminkomplexlösung und dem N-Aminoäthylpiperazin und dann einer gründlichen Mischung mit hoher Scherkraft unterworfen. Die Viskosität wurde auf etwa 5000 eps bei 25°C eingestellt, gemessen mit einem Brookfield-Viskometer, das mit einer Spindel Nr. 4 und einer Drehzahl von 20 U/min arbeitete. Die Beschichtung wurde dann auf eine Mylar-Folie aufgebracht und bei 135⁰C - 150⁰C etwa 3 Minuten lang gehärtet. Es wurde festgestellt, daß die ausgehärtete Beschichtung bei 150⁰C nicht blockierte. Die Spitze-Tal-Oberflächenrauhigkeit nach dem Wärmeaushärten ohne Nachbehandlung, gemessen mit einem Bendix Linear Proficorder betrug etwa 8,6 Mikrozoll.

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BEISPIEL II

Rezept B: .

-Bestandteile Magnetisches Pigment Nuodex Nuosperse Versamid 140 Epon 872, 85$ige Lösung in Cellosolve

BF.,-Ä'thylamin, 10$ige Lösung in ^ sek.-Butanol

N-Aminoäthylpiperazin *

80/20 Methyl-Cellosolve/sek.-Butano1-

Lösungsmittel

. Gesamt Mengen in Pestkörper in Gew. Teilen Gew. Teilen

69,5	69,5
1,4	1,4
6,9	6,9
25,1	21,3
3,0	0,3
0,6	0,6
70.6

177,1

100,0

BEISPIEL III

Rezept C:

Bestandteile

Magnetisches Pigment Soja Lecithin Versamld 140 Epon 872, 85#ige Lösung in Cellosolve

BF,-Äthylamin, lO^ige Lösung in ³ sek.-Butanol

N-Aminoäthylpiperazin 80/20 Methyl-Cellosolve/sek.-Butanol-

Lösungsmittel

Gesamt Mengen in Festkörper in Gew. Teilen Gew. Teilen

49,7	49,7
1,0	1,0
11,7	11,7
42,5	36,1
5,0	0,5
1,0	1,0
49.7	—

160,6

100,0

BEISPIEL IV

Rexept D: Bestandteile

Magnetisches Pigment Soja Lecithin Versamid 140 Mengen in Pestkörper in Gew.Teilen Gew. Teilen 70,0 70,0

1,4 1,4 - 4,3 4,3

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(Fortsetzung von BEISPIEL IV)

6O#igeLösung von Epon 1001 in Cellosolve 75#ige Lösung von Epon 872 in Xylol Diäthylentriamin

80/20 Methyl-Cellosolve/sek.-Butanol-

Lösungsmittel

Gesamt

Mengen in Pestkörper Gew.Teilen in Gew.Teilen

20,0	12,	0
16,0	12,	0
0,3	o,	3
52.9	_

164,9

100,0

BEISPIEL V

Rezept E:
Bestandteile

Magnetisches Pigment Soja Lecithin

Versamid 140

Epon 1001, 60$ige Lösung in Cellosolve Epon 872, 70%ige Lösung in Xylol Diäthylentriamin

80/20 Methylcellosolve/sek.-Butano1-

Lösungsmittel

Gesamt

Mengen in Pestkörper in Gew.Teilen Gew.Teilen

70,0	70,0
1,4	1,4
4,1	4,1
12,2	7,3
22,7	17,0
0,2	0,2
52.S	_

163,5

100,0

In der vorliegenden Anmeldung werden alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht bezogen, sofern nicht anders angegeben. Epoxid-Äquivalent ist definiert als Gramm Epoxyharz, das ein Gramm Epoxidäquivalent enthält. Aainwert wird definiert als Milligramm Kaliumhydroxyd, äquivalent der Aminalkalinität, die in einem Gramm Material enthalten ist. Cello solve ist ein Warenzeichen für 2-Äthoxy-Äthanol, und Methyl-Cellosolve ein Warenzeichen für 2-Methoxy-Äthanol>

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Claims

Patentansprüche

1. Magnetische Beschichtüngsmischung zum Aufbringen auf magnetische Aufzeichnungsträger, bestehend aus einem Binder und magnetisch suszeptiblen Partikeln, die gleichförmig im Binder dispergiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindermischung aus einer Mischung der folgenden Bestandteile besteht:

A) Epoxyharz mit reaktiven Oxirangruppen_f einem Molekulargewicht zwischen etwa 800 und etwa 5000 und einem Epoxydäquivalentgewicht zwischen etwa 400 und etwa 2600, das vorzugsweise geeignet ist, nach dem Aushärten einen flexiblen Film zu bilden!

B) ein Fettsäurepolyamid mit einem Aminwert von wenigstens 300, insbesondere ein aliphatisches Fettsäure-Polyamidj und

C) einer Mischung eines Primäramins und eines Komplexsalzes einer Lewis-Säure und einem Primäramin;

und daß das Polyamid in einer solchen Menge vorhanden ist, daß das Verhältnis der darin befindlichen Amingruppen zu den reaktiven Oiirangruppen in dem Harz zwischen etwa 0,8; 1 und 2:1 liegt.

2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxyharz ein Molekulargewicht von etwa 1400 und ein Epoxydäquivalentgewicht von etwa 700 hat.

3. Mischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamid ein Polyamid von dibasischer Fettsäure ist und einen Aminwert von etwa 377 hat.

4. Mischung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Amin- zu den Oxiran-Gruppen zwischen etwa 0,8:1 und l,3sl liegt.

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5. Mischung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daS das Komplexsalz Bortrifluoridäthylamin ist.

6. Mischung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Primäramin N-Aminoäthylpiperazin, Athylendiamin oder Diäthylentriamin ist.

7. Mischung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung des Amins und Komplexsalzes in einer Menge zwischen etwa 0,1 und etwa 2,0 %, bezogen auf die gesamte Bindermischung, vorhanden ist.

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