DE3030881C2

DE3030881C2 -

Info

Publication number: DE3030881C2
Application number: DE3030881A
Authority: DE
Inventors: Kiyotaka Okuyama; Akihiko Tokio/Tokyo Jp Hosaka
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1979-08-17
Filing date: 1980-08-14
Publication date: 1991-11-07
Also published as: GB2058799B; GB2058799A; NL8004349A; DE3030881A1; US4323628A; JPS5845086B2; JPS5629839A

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, umfassend ein Substrat, welches mit einer magnetischen Masse beschichtet ist, wobei in der magnetischen Masse ein Magnetpulver in einem Bindemittel dispergiert ist, welches ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat mit einer Vinylalkohol-Komponente umfaßt.

Ein derartiger Gegenstand ist aus der GB-PS 13 71 847 bekannt.

Es ist ferner bekannt, bei einem magnetischen Aufzeichnungsmedium ein Bindemittelsystem einzusetzen, das aus Polyestern und Polyurethanen mit einem Gehalt an Metallsulfonatgruppen ausgewählt ist, wobei das Bindemittel ferner Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat und Nitrocellulose enthalten kann (DE-OS 28 33 845).

Magnetische Aufzeichnungsmedien werden allgemein hergestellt, indem man eine Masse, in der ein Magnetpulver in einem Bindemittel zusammen mit einem organischen Lösungsmittel dispergiert ist, auf ein Band- oder Plattensubstrat aufträgt. Derartige magnetische Aufzeichnungsmedien sind als analog oder digital arbeitende Medien eingesetzt worden.

Bei der Aufnahme oder der Wiedergabe tritt zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und einem Magnetkopf eine starke Reibung auf. Die Oberfläche der magnetischen Schicht sollte daher eine hohe Abriebbeständigkeit aufweisen. Bei einem für ein Videobandgerät verwendeten magnetischen Aufzeichnungsmedium ist die relative Laufgeschwindigkeit von magnetischem Aufzeichnungsmedium zu Magnetkopf bemerkenswert größer als die eines Magnetbandes, das bei einem Audiobandgerät eingesetzt wird. Bei magnetischen Aufzeichnungsmedien für Videobandgeräte ist daher die Reibung beim Lauf bemerkenswert groß, und es ist folglich eine hohe Abriebbeständigkeit und eine hohe Dauerhaftigkeit beim Lauf erforderlich.

Die magnetische Schicht besteht im wesentlichen aus einem Magnetpulver und einem Bindemittel. Im Hinblick auf Verbesserungen bei der magnetischen Aufzeichnungsdichte ist eine hohe Packungsdichte des Mangetpulvers bezüglich des Bindemittels erforderlich. Bei Beaufschlagung der magnetischen Schicht vor dem Trocknen und Härten mit einem geeigneten Magnetfeld zur Bewirkung der magnetischen Orientierung sollte das Magnetpulver ein hohes Maß an Orientierung erreichen. Die physikalischen Eigenschaften des Bindemittels und die Eigenschaften der Oberflächenschicht des Bindemittels sowie der Dispersionszustand des Magnetpulvers sollten so ausgewählt sein, daß eine geeignete Abriebbeständigkeit, Dauerhaftigkeit beim Lauf und eine geeignete magnetische Orientierung erreicht wird.

Unter dem Gesichtspunkt der obenerwähnten Eigenschaften ist vorgeschlagen worden, ein Bindemittel zu verwenden, das Nitrocellulose und Polyurethan umfaßt. Das Bindemittel kann zwar eine magnetische Schicht ausbilden, die eine glatte Oberfläche hat, es ist jedoch nicht befriedigend, da bei seiner Verwendung nachteiligerweise Schwierigkeiten beim Erreichen einer hohen Packungsdichte des Magnetpulvers und Schwierigkeiten beim Erreichen eines hohen Orientierungsgrades auftreten. Außerdem wird die magnetische Schicht wegen ihrer geringen Abriebbeständigkeit leicht abgenutzt. Es sind gewisse andere Vorschläge gemacht worden, bisher ist jedoch kein magnetisches Aufzeichnungsmedium bekannt, das alle obenerwähnten, erforderlichen Eigenschaften in sich vereinigt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zu schaffen, das ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Abriebbeständigkeit, der Dauerhaftigkeit beim Lauf und der magnetischen Orientierung aufweist, so daß selbst unter drastischen Bedingungen bei einem Videobandgerät eine zufriedenstellende Zuverlässigkeit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium der eingangs erwähnten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bindemittel ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat mit mehr als 10 Gew.-% einer Vinylalkoholkomponente, eine mit Vinylchloridpolymerisat imprägnierte Nitrocellulose und ein Polyurethan umfaßt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung, die die Beziehung des prozentualen Abriebs bei in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen erhaltenen Proben in bezug auf die Anzahl der Reibungen verdeutlicht; und

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die die Beständigkeiten beim Lauf der gleichen Proben verdeutlicht.

Je nach dem Gehalt einer Vinylalkoholkomponente in einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat ändern sich verschiedene Eigenschaften desselben, wie die Viskosität, die Härte im trockenen Zustand, die Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln und die Dispergierbarkeit eines Magnetpulvers. Das Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat, das mehr als 10 Gew.-% einer Vinylalkoholkomponente aufweist, führt zu einer besonders effektiven Verbesserung der obenerwähnten Eigenschaften. Diese Tatsache war bereits bekannt. Vinylalkohol wird leicht auf einem Magnetpulver adsorbiert. Falls das Bindemittel eine Vinylalkoholkomponente umfaßt, ist das Magnetpulver mit dem Bindemittel gut vermischbar und kann daher in hohem Maße dispergiert werden. Die Vinylalkoholkomponente trägt daher zur Verbesserung der Eigenschaften bei.

Im folgenden werden die Vorteile des Einverleibens der Nitrocellulose näher erläutert. Nitrocellulose weist eine hohe Affinität gegenüber dem Magnetpulver auf und wird daher eingesetzt, um dem Magnetpulver eine hohe Dispersionsfähigkeit zu verleihen. Nitrocellulose ist in hohem Maße in Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat löslich. Die hohe Dispersionsfähigkeit des Magnetpulvers in Nitrocellulose wird noch weiter in einem Bindemittel verbessert, das das Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat umfaßt. Die Orientierung des Magnetpulvers und die Oberlfächenglätte der magnetischen Schicht werden weiter verbessert aufgrund eines Synergismus der Nitrocellulose und des Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisats.

Falls Nitrocellulose mit einem Polyurethan kombiniert wird, tritt über die in der Nitrocellulose verbliebenen Hydroxylgruppen, die nicht nitriert wurden, eine Vernetzung mit den Isocyanatgruppen des Polyurethans ein. Auf diese Weise können die für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium erforderlichen elektromagnetischen Eigenschaften sowie die Abriebbeständigkeit bemerkenswert verbessert werden, nämlich zum einen durch die hohe Dispersionsfähigkeit des Magnetpulvers in Nitrocellulose und zum anderen durch die hohe mechanische Festigkeit, die durch die Vernetzung resultiert.

Nitrocellulose ist selbstentzündlich und es ist daher bei der Handhabung eine sorgfältige Vorsorge zur Brandverhütung nötig. Es hat sich als erforderlich erwiesen, der Nitrocellulose 30 bis 35 Gew.-% Isopropylalkohol einzuverleiben, um auf diese Weise die Lagerung und Handhabung von Nitrocellulose sicher zu machen. Falls Hydroxylgruppen der Nitrocellulose mit Isocyanatgruppen eines Polyurethans vernetzt werden, reagiert zumindest ein Teil der Isocyanatgruppen des Polyurethans mit den Hydroxylgruppen des Isopropylalkohols, mit dem die Nitrocellulose aus Sicherheitsgründen imprägniert ist. Dadurch wird der Vernetzungsgrad erniedrigt und der Verbesserungseffekt bei der Abriebsbeständigkeit und der Reibungseigenschaften des magnetischen Aufzeichnungsmediums beim Lauf wird verringert.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde vorgeschlagen, Isopropylalkohol- imprägnierte Nitrocellulose mit einem Weichmacher, wie Dibutylphthalat oder Dioctylphthalat, in einem Verhältnis von 15 Gew.-%, bezogen auf die festen Komponenten der Nitrocellulose, zu vermischen und verkneten und den Isopropylalkohol auf einer heißen Zwei-Walzen-Mühle zu verdampfen. Man erhält auf diese Weise mit Weichmacher imprägnierte Nitrocelluloseschnitzel, die anschließend mit dem Polyurethan vermischt werden, um eine effektivere Umsetzung der aktiven Isocyanatgruppen zu erreichen und so die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.

Das unter Verwendung des oben beschriebenen Bindemittels hergestellte magnetische Aufzeichnungsmedium weist jedoch aufgrund des dem Bindemittel einverleibten Weichmachers, wie z. B. des Dibutylphthalats, Nachteile auf. Falls es nämlich für ein Videobandgerät verwendet wird, treten Schwierigkeiten beim Lauf auf oder es werden durch Zunahme der Reibung beim Lauf Knarrgeräusche verursacht. Die magnetische Schicht wird durch die Reibung am Magnetkopf bei harten Reibungstests der magnetischen Schicht abgelöst, z. B. bei einem Wiedergabetest mit Stillstand zur Wiedergabe eines Standbildes. Das Standbild verschwindet nach nur kurzer Zeit.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Nitrocellulose anstelle mit Isopropylalkohol oder Weichmachern, wie Dibutylphthalat, mit Vinylchloridpolymerisat imprägniert. Falls nur eine Kombination von Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat und Nitrocellulose als Bindemittel verwendet wird, ist die magnetische Schicht weich und wird leicht von einem Substrat abgelöst. Deshalb wird das Polyurethan dem Bindemittel einverleibt. Dadurch kann eine harte magnetische Schicht gebildet werden, die eine große Bindungskraft an das Substrat und eine ausgezeichnete Abriebsbeständigkeit aufweist.

Im folgenden wird die Herstellung des magnetischen Aufzeichnungsmediums unter Verwendung des Bindemittels näher erläutert. Das Magnetpulver, das Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat mit mehr als 10 Gew.-% der Vinylalkoholkomponente und die mit Vinylchloridpolymerisat imprägnierte Nitrocellulose sowie das Polyurethan werden gründlich mit einem geeigneten, gemischten Lösungsmittel vermischt. Das Vermischen kann unter Verwendung geeigneter Vorrichtungen, wie z. B. einer Kugelmühle, durchgeführt werden. Eine geringe Menge eines Gleitmittels kann einverleibt werden.

Gewöhnlich werden etwa 3 bis 10 Gew.-%Teile des Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisats (mit mehr als 10 Gew.-% der Vinylalkoholkomponente), etwa 3 bis 10 Gew.-Teile der mit Vinylchloridpolymerisat imprägnierten Nitrocellulose und etwa 5 bis 20 Gew.-Teile des Polyurethans zu 100 Gew.-Teilen des Magnetpulvers zugemischt. Die Eigenschaften von Magnetbändern variieren, abhängig von den jeweiligen Verwendungszwecken, und folglich können die Verhältnisse innerhalb der genannten Bereiche für die magnetische Masse modifiziert werden. Das Gleitmittel wird vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 bis 2 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des Magnetpulvers einverleibt. Das Lösungsmittel wird vorzugsweise in einem Verhältnis von etwa 150 bis 250 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des Magnetpulvers einverleibt. Das Gleitmittel und das Lösungsmittel werden in Abhängigkeit von der jeweiligen Formulierung der Hauptkomponenten des Bindemittels variiert.

Typische Lösungsmittel sind gemischte Lösungsmittel, die Methyläthylketon, Methylisobutylketon und Toluol umfassen. Typische Gleitmittel sind Silikonöle. Typische Magnetpulver sind γ-Fe₂O₃ (mit Kobalt dotiert), Fe-Co-Ni-Legierung, γ-Fe₂O₃, Fe₃O₄ und CrO₂.

Die Komponenten werden gründlich vermischt und eine geeignete Menge Polyisocyanat als Vernetzungsmittel wird zugegeben. Die Mischung wird weiter vermischt, um die magnetische Masse herzustellen. Die magnetische Masse wird auf ein geeignetes Substrat, wie eine Polyäthylenterephthalat-Folie, in einheitlicher Dicke aufgetragen. Abhängig von der erforderlichen Dicke der magnetischen Schicht, können verschiedene, herkömmliche Beschichtungsverfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kommen das Rakelverfahren, das Gegenwalzenverfahren, das Gravurverfahren und das Spreitflußverfahren in Frage. Die magnetische Masse wird mittels des geeigneten Verfahrens so aufgetragen, daß eine angestrebte Dicke im trockenen Zustand geschaffen wird. Anschließend werden geeignete Verfahren zur Oberflächenbehandlung, z. B. mittels Kalandern, sowie eine geeignete Behandlung zum Heißhärten durchgeführt. Das resultierende Produkt wird in gewünschter Größe zerschnitten, um ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zu erhalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Es wird eine Masse aus folgenden Komponenten hergestellt:


Gew.-Teile
γ-Fe₂O₃-Magnetpulver (mit Kobalt dotiert)
400
Polyurethanharz	70
Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat (Vinylalkoholkomponente = 12%)	15
Nitrocellulose (mit Vinylchloridpolymerisat imprägniert)	15
Gleitmittel	5
Methyläthylketon	280
Methylisobutylketon	280
Toluol	280

Beispiel 2

Es wird eine Masse aus folgenden Komponenten hergestellt:


Gew.-Teile
γ-Fe₂O₃-Magnetpulver (mit Kobalt dotiert)
400
Polyurethanharz (das gleiche wie im Beispiel 1)	50
Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat (Vinylalkohol-Komponente = 12 Gew.-%)	25
Nitrocellulose (mit Vinylchloridpolymerisat imprägniert)	25
Gleitmittel	5
Methyläthylketon	280
Methylisobutylketon	280
Toluol	280

Beispiel 3

Es wird eine Masse aus folgenden Komponenten hergestellt:


Gew.-Teile
γ-Fe₂O₃-Magnetpulver (mit Kobalt dotiert)
400
Polyurethanharz (das gleiche wie in Beispiel 1)	30
Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat (Vinylalkoholkomponente = 12%)	35
Nitrocellulose (mit Vinylchloridpolymerisat imprägniert)	35
Gleitmittel	5
Methyläthylketon	280
Methylisobutylketon	280
Toluol	280

In jedem der Beispiele 1, 2 und 3 werden die Komponenten in einer Kugelmühle gründlich vermischt und dispergiert. Es werden 8 Gew.-Teile eines Polyisocyanats einverleibt. Die Mischung wird weiterhin einheitlich vermischt, um die jeweilige magnetische Masse zu erhalten. Die Masse wird in einer Dicke von 4 µm (im trockenen Zustand) auf eine Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Dicke von 15 µm aufgetragen. Die Oberfläche der Beschichtungslage wird mittels einer Hochglanz-Kalanderbehandlung nachgearbeitet und dann durch Erhitzen auf etwa 80°C während 48 h gehärtet. Das Produkt wird in einer Breite von ½ Zoll (1,27 cm) zerschnitten, um jeweils ein Magnetband herzustellen. Die in den Beispielen 1, 2 und 3 hergestellten Magnetbänder werden als Proben 1, 2 und 3 bezeichnet.

Als Vergleichsbeispiele werden andere Arten von Nitrocellulose, die sich von der mit Vinylchloridpolymerisat imprägnierten Nitrocellulose unterscheiden, jeweils zur Herstellung von Magnetbändern verwendet. Diese Magnetbänder werden unter Verwendung der Massen mit den folgenden Zusammensetzungen hergestellt und werden als Vergleichsbeispiele A und B bezeichnet.

Vergleichsbeispiel A

Gew.-Teile
γ-Fe₂O₃-Magnetpulver (mit Kobalt dotiert)
400
Polyurethanharz (das gleiche wie in Beispiel 1)	50
Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat (Vinylalkoholkomponente = 12 Gew.-%)	25
Nitrocellulose (imprägniert mit Dibutylphthalat; H-½ sec. Asahi Kasei Kogyo)	25
Gleitmittel	5
Methyläthylketon	280
Methylisobutylketon	280
Toluol	280

Vergleichsbeispiel B

Gew.-Teile
γ-Fe₂O₃-Magnetpulver (mit Kobalt dotiert)
400
Polyurethanharz (das gleiche wie in Beispiel 1)	50
Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat (Vinylalkoholkomponente = 12 Gew.-%)	25
Nitrocellulose (Isopropylalkohol: RS-20, Daicel Co.)	25
Gleitmittel	5
Methyläthylketon	280
Methylisobutylketon	280
Toluol	280

Bei den Vergleichsbeispielen A und B werden mittels des Verfahrens der Beispiele 1, 2 und 3 Magnetbänder hergestellt. Die resultierenden Magnetbänder werden als Proben A und B bezeichnet.

Mit den in den Beispielen 1 bis 3 als Proben 1, 2 und 3 erhaltenen Magnetbändern sowie mit den in den Vergleichsbeispielen A und B erhaltenen Proben A und B werden Abriebtests und Tests zur Bestimmung der Dauerhaftigkeit beim Lauf durchgeführt. Die Ergebnisse sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung der prozentualen Ablösung bei den Proben, bezogen auf die Häufigkeit der Reibung bei den Tests, darstellt, bei denen ein Bandabrieb-Testgerät verwendet wurde. Aus Fig. 1 geht klar hervor, daß die Proben 1, 2 und 3 gemäß der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Abriebbeständigkeit den Proben A und B als herkömmlichen Magnetbändern bemerkenswert überlegen sind. Die Beschichtungslagen der Proben A und B der Vergleichsbeispiele waren nach etwa 60maliger Reibung im wesentlichen vollständig abgelöst. Andererseits ist die prozentuale Ablösung bei den Proben 1, 2 und 3 gemäß der vorliegenden Erfindung nach 60maliger Reibung etwa 60%. Diese Tatsache verdeutlicht, daß die Abriebbeständigkeiten denen der Vergleichsbeispiele überlegen sind.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die die Dauerhaftigkeit beim Lauf der Proben 1, 2 und 3 und der Proben A und B verdeutlicht. Aus Fig. 2 geht klar hervor, daß die Dauerhaftigkeit beim Lauf bei den Proben A und B der Vergleichsbeispiele weniger als 1000mal beträgt, wohingegen die Dauerhaftigkeit beim Lauf bei den Proben 1, 2 und 3 gemäß der vorliegenden Erfindung größer als 1200mal ist. Die Dauerhaftigkeit beim Lauf des Magnetbandes gemäß vorliegender Erfindung ist also der von den Vergleichsbeispielen bemerkenswert überlegen.

Die Abriebbeständigkeit und die Dauerhaftigkeit beim Lauf des Magnetbandes sind bemerkenswert verbessert, und zwar aufgrund eines synergistischen Effekts der mit Vinylchloridpolymerisat imprägnierten Nitrocellulose und den anderen Komponenten. Außerdem ist die Dispergierbarkeit des Magnetpulvers wegen der hohen Affinität des Magnetpulvers zu Nitrocellulose und aufgrund des synergistischen Effekts von Nitrocellulose und Vinylalkoholkomponente bemerkenswert groß. Dadurch kann die Packungsdichte des Magnetpulvers bezüglich des Bindemittels erhöht werden und die magnetische Orientierung in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium kann verbessert werden.

Die bei der Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Komponenten sind bei geringen Kosten leicht verfügbar und das magnetische Aufzeichnungsmedium kann mittels herkömmlicher Verfahren hergestellt werden.

Claims

1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium, umfassend ein Substrat, welches mit einer magnetischen Masse beschichtet ist, wobei in der magnetischen Masse ein Magnetpulver in einem Bindemittel dispergiert ist, welches ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat mit einer Vinylalkohol-Komponente umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat mit mehr als 10 Gew.-% einer Vinylalkoholkomponente, eine mit Vinylchloridpolymerisat imprägnierte Nitrocellulose und ein Polyurethan umfaßt.

2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Vinylchloridpolymerisat imprägnierte Nitrocellulose erhalten wurde, indem man Isopropylalkohol in einer Nitrocellulosemasse durch ein Vinylchloridpolymerisat ersetzt.