DE3614839A1 - Verbessertes haertungsverfahren fuer magnettontraeger - Google Patents
Verbessertes haertungsverfahren fuer magnettontraegerInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. H. We:csma;nn;, Dipl.-Phys.ur. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A. Wf ic km α n"n^ Dipl.-Chem. B. Huber
Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel
H/LG/MW
8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860 820 MDHLSTRASSE 22
TELEFON (089) 98 03 52 TELEX 522621
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2. Mai 1986 36H839
Ampex Corporation
Broadway M.S. 3-35
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Redwood City
CaI. 94063-3199
USA
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USA
Verbessertes Härtungsverfahren für Magnettonträger
-/- 36H839
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Magnettonträgern. Insbesondere betrifft die Erfindung
eine Verbesserung beim Härten der magnetischen Schicht der Magnettonträger, indem sie einem flüchtigen Dampfphasen-Katalysator
ausgesetzt werden.
Teilchenförmige Magnettonträger schließen im allgemeinen eine dünne magnetische Schicht ein, die von einem
nicht-magnetischen Substrat getragen wird, wobei die magnetische Schicht ein geeignetes teilchenförmiges
magnetisches Pigment enthält, das in einer Matrix aus einem organischen polymeren Binder dispergiert und
enthalten ist. Die magnetische Schicht wird auf das nicht-magnetische Substrat in Form einer Dispersion in
einem Lösungsmittel aufgebracht, wobei die Dispersion das teilchenförmige magnetische Pigment, ein Bindemittel,
ein Härtungsmittel und im allgemeinen geringere Mengen eines oder mehrerer Additive beinhaltet. Beispiele
solcher Additive sind: Dispersionsmittel, die zur Deagglomeration und Dispersion der magnetischen
Teilchen beitragen, leitende Pigmente, die den elektrischen spezifischen Widerstand der Träger vermindern,
Schmiermittel, die die Kopf-zu-Träger-Reibung minimieren und Schleifmittel, die verhindern, daß sich Trümmer,
die während des Gebrauchs der Träger erhalten werden, am Ton/Wiedergabekopf ansammeln und ihn verstopfen.
Bei einem typischen Verfahren zur Herstellung von Magnettonträgern wird die magnetische Dispersion auf
Basis eines Lösungsmittels hergestellt, sorgfältig gemischt und fertig gemacht zum Beschichten auf das
nicht-magnetische Substrat, das in Form einer langen Bahn vorliegt. Die magnetische Dispersion auf Basis
eines Lösungsmittels wird auf die Bahn aufgebracht durch eine geeignete Auftragsvorrichtung, um eine
magnetische Schicht darauf in gewünschter Dicke zu
bilden. Nach dem Beschichten wird das Lösungsmittel durch Abdampfen in einem Trockenofen entfernt, wobei
eine flexible, aber feste magnetische Schicht übrigbleibt. Die beschichtete Bahn wird dann kalandriert d.h.
die Oberfläche wird geglättet, üblicherweise durch Abquetschen durch Walzen. Nach dem Kalandrieren wird
die beschichtete Bahn weiter verarbeitet zu ihrer endgültigen Form - wenn es ein Band sein soll, wird sie
in die richtige Breite geschnitten, gesäubert und auf Spulen gewickelt; wenn es eine Scheibe oder eine Magnetkarte
sein soll, wird sie gestanzt oder in die richtige Größe und Form geschnitten und gesäubert. Die fertigen
Träger werden dann einer Qualitätskontrolle unterworfen, abgepackt und gelagert.
Während des Herstellungsprozesses wird das Bindemittel gehärtet, um das tei"ä,chenförmige magnetische Pigment in
der flexiblen magnetischen Schicht zu binden, so daß es
gegen mechanischen Abrieb resistent ist. Viele Magnetträger enthalten heutzutage ein Polymerbindemittel, das
chemisch reagiert mit einem Härtungsmittel, wodurch das Bindemittel vernetzt wird, um eine Matrix zu bilden, die
die magnetischen Teilchen in der magnetischen Schicht bindet. Dieser chemische Härtungsprozeß beginnt, sobald
die magnetische Dispersion, die das Bindemittel und das Härtungsmittel enthält, hergestellt und gemischt worden
ist, und verläuft in einer konzentrationsabhängigen Rate - d.h. wenn sich das unreagierte Härtungsmittel
erschöpft, verlangsamt sich die Reaktion - und schreitet fort, bis das Härtemittel verbraucht ist. Diese konzentrationsabhängige
Rate des Verfahrens ist exponentiell, was zu einem langwierigen Zeitraum für die Vollendung
des Härtens führt.
Bei den meisten Trägerherstellungsverfahren, die auf der chemischen Härtung beruhen, kann ein Zeitraum von
mehreren Wochen erforderlich sein, um die Härtung zu vollenden, wenn nicht Schritte unternommen werden, um
das Härtungsverfahren zu beschleunigen. Das Härtungsverfahren
sollte jedoch nicht zu schnell zur Vollendung kommen, bevor die beschichtete Bahn kalandriert ist;
sonst wird die gewünschte glatte Oberfläche nicht durch Kalandrieren erreicht. Typischerweise wird die letzte
Stufe des Härtens anschließend an das Kalandrieren durchgeführt, während der Träger gelagert wird. Weil
das Härtungsmittel mit Wasser reagiert und das Verfahren zur Härtung beeinflußt wird durch die Umweltbedingungen,
unter denen das Verfahren erfolgt, ist die Kontrolle der Feuchtigkeit ebenso wie anderer Lagerungsumgebungsbedingungen
notwendig für ein reproduzierbares Härten. Daher tritt, wenn nicht besondere Vorkehrungen
während der Lagerung, bei der letzten Stufe des Härtens getroffen werden, um die Kontrolle der Feuchtigkeit,
und Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur zu sichern und im allgemeinen reproduzierbare Härtungsbedingungen
zu sichern, eine Inkonsistenz der Zusammensetzung der hergestellten Magnettonträger auf. Es wäre
vorteilhaft, die letzte Stufe des Härtens zu beschleunigen, so daß sie am Ende des Trägerherstellungsverfahrens
abgeschlossen ist, bevor die Träger gelagert werden.
Diese Nachteile der chemischen Härtung sind schon lange erkannt worden. Eine vorgeschlagene Lösung besteht darin,
die chemische Härtung vollständig zu unterlassen und durch die Verwendung eines Elektronenstrahls oder
anderer Formen der Bestrahlung zu ersetzen, um die Vernetzungsreaktion zu katalysieren, die das die magnetischen
Teilchen bindende Material bildet. Die Strahlungshärtung leidet jedoch unter vielen Nachteilen: Die erforderliche
Ausstattung ist sehr teuer, und die Kosten werden weiterhin vermehrt, weil die Durchführung des
Strahlungshärtungsverfahrens eine Abschirmung erfordert
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komplexere physikalische Ausrüstung. Das Erfordernis für relativ sorgfältige und teure Ausstattung und der
Umweltschutz machen diese Lösung nicht zweckmäßig verwendbar für ein Mehrstufen-Härtungsverfahren, das
ein teilweises Härten vor dem Kalandrieren und ein endgültiges Härten nach dem Kalandrieren erlaubt.
Außerdem müssen verschiedene spezielle Binder verwendet werden, die für Elektronenstrahlen oder andere Bestrahlungswirkungen
empfänglich sind. Kurz gesagt wäre eine Lösung, die dem derzeit verwendeten chemischen Härtungs
verfahren überlagert werden könnte, um das Härten zu einer schnellen Vollendung unter kontrollierten Bedingungen
zu bringen, bevorzugt.
Verschiedene Lösungen wurden vorgeschlagen, um den chemischen Härtungsprozeß zu beschleunigen und die oben
erwähnten Nachteile, die dieses Verfahren charakterisieren, zu vermeiden. Eine derartige Lösung war die
Beschleunigung der Vollendung der chemischen Härtung anschließend an das Kalandrieren durch die Anwendung
von Hitze auf die beschichtete und kalandrierte Bahn. Obwohl dieses Verfahren die Verwendung üblicher Bindemittel
erlaubt, ist es teuer. Das Kostenproblem ist signifikant: Der erforderliche Platz und die Ausstattung
sind teuer ebenso wie die Zeit, die erforderlich ist, um die Träger, die gehärtet werden sollen, zu
erhitzen und abzukühlen. Ein weiterer signifikanterer Nachteil bei der Verwendung von Hitze ist die Tendenz,
bei dem entstehenden Produkt Größenänderungen zu bewirken, die schädlicher sein können, als die Probleme, die
die Hitze beseitigen sollte.
Ein Verfahren, das als "kiss coating" bezeichnet wird, ist eine andere Lösung, die vorgeschlagen wurde, um die
Härtung der Magnettontragerformulxerungen auf Basis chemischer Härtemittel, die heutzutage verwendet wer-
->"- 36H839
den, zu verbessern. Z.B. offenbart US-PS 3,366,505 ein "kiss-coating-System" für die katalytische Härtungsvollendung
von Magnetträgern. Bei dieser Lösung wird das Vernetzungsmittel in der magnetischen Dispersion, das
ursprünglich auf das nicht-magnetische Substrat beschichtet wird, einem oder mehreren Katalysatoren in einem
zweiten Beschichtungsschritt auf Basis einer Flüssigkeit ausgesetzt. Ein typisches System auf Basis eines
Polyisocyanathartungsmittels wird verwendet, und das Härten wird durch Katalysatoren, die beim "kiss-coating"-Schritt
verwendet werden, vollendet. Obwohl mit diesem Verfahren eine vollständige Härtung erreicht werden
kann, erfordert es eine zweite Verfahrensstufe - tatsächlich eine zweite Beschichtungsbahn mit den dazugehörigen
Schwierigkeiten, Kosten und Möglichkeiten für Fehler.
Eine weitere Lösung, um das Problem, das charakteristisch ist für übliche Härtungsverfahren, zu lösen, war
die Anwendung eines blockierten Katalysators, der die Anwendung von Hitze erfordert, um deblockiert zu werden
und aktiv zu werden, um die Härtereaktion zu katalysieren. Bisher jedoch haben sich blockierte Katalysatoren
als ungenügend erwiesen. Einige blockierte Katalysatoren erfordern exzessiv lange Erwärmungszeiten, d.h.
mehr als erforderlich sind zum Trocknen der Magnetschicht, um deblockiert zu werden bis zu einem Ausmaß,
das notwendig ist, um die erwünschte Härtung zu erreichen. Andere Katalysatoren sind für ein teilweises
Deblockieren bei Umgebungstemperatur empfänglich und können daher eine vorzeitige Einleitung des Härtungsprozesses induzieren, die die Stehzeit der magnetischen
Dispersionsmischungen verringert.
Es gibt kein bekanntes Verfahren oder einen bekannten Katalysator, der erfolgreich ein vollständiges repro-
duzierbares Härten von Magnettonträgern sichert, integrierbar
ist in übliche Herstellungsverfahren für chemische Härtung von Magnettonträgern und es erlaubt,
vorhandene Magnettonträgerformulierungen auf Basis von chemischen Härtungsmitteln zu verwenden. Ein bevorzugtes
katalytisches Verfahren zur Beschleunigung der vollständigen Härtung von Magnettonträgern vermeidet es, den
die Härtung beschleunigenden Katalysator in die magnetische Dispersion einzubringen, bevor sie auf das
Substrat beschichtet wird, und erfordert nicht die Anwendung von Hitze, um die Katalyse der beschleunigten
Härtungsreaktion zu aktivieren. Die vorliegende Erfindung ist in dieser Hinsicht erfolgreich durch Anwendung
eines Katalysators der Dampfphase, um die vollständige Härtung eines Bindemittelsystems zu bewirken, das aus
einer Mischung eines Polymers und einem Polyisocyanathärtungsmittel besteht.
Die Verwendung eines katalytischen Dampfes, um die Reaktion von Isocyanaten mit anderen organischen Bindemittelvorläufern
in einer beschichteten Mischung zu beschleunigen, wurde in US-PS 2,967,117; 4,366,193 und
4,396,647; in Toso Gijutsu (1983) 22:87-99; und in Chemical Week, 12. Januar 1983, Seite 52, beschrieben.
In den betreffenden mit Dampf härtenden Verfahren, die benutzt werden in Vorrichtungen, kraftfahrttechnisch
und allgemein beim Auftragen von Farbanstrichen, werden Polyhydroxyverbindungen beschrieben als Coreaktanten
mit Polyisocyanaten. Diese Polyhydroxyverbindungen schließen aliphatische Derivate mit niedrigem Molekulargewicht
ein, d.h. Monomere, Oligomere, Präpolymere oder allgemein Produkte, die unvollständig polymerisiert
sind und die Konsistenz von Wachsen und ölen haben. Jedoch beschreibt keine der Referenzen, wie die mit
Dampf härtenden Verfahren und Verbindungen angepaßt werden könnten für die Bildung von flexiblen glatten
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magnetischen Schichten, die für Magnetttonträger benötigt werden. Weiterhin beschreibt keine der Referenzen
ein Mehrstufen-Härtungsverfahren, das es erlaubt, vor dem Kalandrieren teilweise zu härten und nach dem
Kalandrieren endgültig zu härten. Weitherhin sind Monomere, Oligomere und präpolymere Polyhydroxyverbindungen,
wie die, die in den obigen Referenzen im Detail beschrieben sind und oft verwendet werden in verschiedenen
oberflächenbeschichtenden Anwendungen, nicht geeignete Bindemittelkomponenten für flexible Magnetträgerbeschichtungen,
weil sie entweder zu klebrig sind, um ein Aufspulen der Magnettonträgerbahnen nach
dem Beschichten zu erlauben, oder ihre mechanischen Eigenschaften nicht geeignet sind, um die beschichtete
Bahn zu kalandrieren und anderweitig weiterzuverarbeiten, bevor die Härtung vollendet ist. Andere PoIyhydroxyderivate,
die verwendet worden sind in mit Dampf härtenden Verfahren, enthalten nur aromatische Hydroxylgruppen,
d.h. sie sind von phenolischer Natur, und die Polyurethane, die hergestellt werden durch ihre Reaktion
mit Polyisocyanaten sind nicht geeignet als Magnettonträgerbindemittel.
Das übliche chemische Härtungsverfahren für Magnettonträger unter Verwendung eines Polyisocyanathärtungsmittels
kann nun durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung sehr schnell zur Vollendung gebracht werden
bei Umgebungstemperatur und unter kontrollierten Bedingungen, wobei einheitliche Ergebnisse bei den hergestellten
Magnettonträgern gesichert sind. Darüberhinaus kann dies erreicht werden ohne wirtschaftlich nicht
akzeptable Änderungen bestehender Formulierungen und Herstellungsprotokolle und kann kontrolliert werden, so
daß die Magnetschicht teilweise gehärtet wird bis zu einem dehnbaren Zustand, der geeignet ist für das
Kalandrierverfahren, und daß dann die Härtung schnell
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• M ·
vollendet wird, um der magnetischen Schicht die gewünschte
Zähigkeit zu geben. Diese Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung und der so hergestellten Magnettonträger
ist ein Ergebnis der Verwendung eines Dampfphasenkatalysators, um die Endstufen der Reaktionen, die den Härtungsprozeß bestimmen, zu vervollständigen, dem Zeitpunkt, an
dem das Polyisocyanat vollständig umgewandelt ist und alle wesentlichen Polyisocyanatreaktionen enden. Die
Anwendung eines Dampfphasenkatalysators läßt ein geeignetes Mittel zu, um dieses Verfahren zu vervollständigen
und wird vorteilhafterweise sofort nach dem Kalandrieren der Bahn des Magnettonträgers unter den
vorher beschriebenen Bedingungen durchgeführt, was zu Trägern von verläßlicher hoher Qualität führt.
In einer Hinsicht betrifft die Erfindung ein Verfahren, das geeignet ist zur Herstellung von Magnettonträgern.
Die Herstellung, für die das Verfahren angewendet wird, schließt ein Beschichten eines Substrats mit einer
Schicht einer magnetischen Dispersion auf Basis eines Lösungsmittels ein. Die Dispersion enthält ein magnetisches
Pigment in Mischung mit einem Polymerbindemittel und einem Polyisocyanathartungsmittel. Falls es gewünscht
ist, können andere Additive der Art, die oben diskutiert wurde, in der Dispersion enthalten sein. Der beschichtete
Träger wird kalandriert und dann gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung einem flüchtigen, vorzugsweise
basischen Katalysator ausgesetzt, der den Härtungsprozeß vollendet. In anderer Hinsicht betrifft die
Erfindung Magnettonträger, die durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt werden.
"Härten" ist ein Verfahren, durch das kleine Moleküle in größere Moleküle durch Kettenverlängerung, die
normalerweise die Bildung eines dreidimensionalen oder "vernetzten" Netzwerks einschließt, umgewandelt werden.
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36H839
Beschichtungsformulierungen für Magnettonträger gemäß
der vorliegenden Erfindung enthalten am Anfang Polymere, die als Bindemittel für die magnetischen Pigmente
verwendet werden und die schließlich während des Härtungsprozesses in ein dreidimensionales Netzwerk von
Polymerketten mit den gewünschten mechanischen Eigenschaften
umgewandelt werden. Das Endresultat dieser Härtung sind Magnettonträger, deren Magnetbeschichtungen
hart sind und resistent gegen mechanischen Abrieb.
Die "Bindemittel", die in der magnetischen Dispersion der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind
vorgeformte Polymermaterialien. Es gibt eine Vielzahl geeigneter Bindemittel, einschließlich z.B. Polyurethan,
Phenoxyharze, Polyester, Poly(vinylacetat/vinylchlorid/-vinylalkohol),
Cellulosenitrat, Polyvinylbutyral, Poly(vinylidenchlorid/acrylnitril) und Poly(butadienacrylnitril)
.
"Magnetträger" und "Magnettonträger" schließen sowohl
den fertigen Träger als auch den Träger in den verschiedenen Stufen der Herstellung ein, wenn einmal die
magnetische Beschichtung auf ein darunterliegendes Substrat aufgebracht wurde. Daher bezieht sich dieser
Ausdruck auf das beschichtete Substrat, ob die Teilchen orientiert sind oder nicht, oder ob das Lösungsmittel
abgedampft worden ist und ob das beschichtete Substrat kalandriert worden ist, geschnitten oder anderweitig in
Form gebracht und verpackt wurde oder nicht.
"Bahn" bezieht sich auf ein Substrat mit oder ohne eine darauf beschichtete Magnetschicht in den Stufen während
der Herstellung, die der endgültigen Verarbeitung in die definierte Form wie einem Band, einer Scheibe,
einer Karte und ähnliches vorangehen.
36U839
"Polyisocyanathärtungsmittel" bezieht sich auf ein relativ kleines (d.h. verglichen mit den größeren
Polymerenkonstituenten des Bindemittels) Molekül, das mindestens zwei Isocyanatgruppen enthält. Das Hauptmerkmal
bei den Isocyanaten, die vorteilhafterweise beim Härten angewendet werden, ist ihre Reaktivität mit
aktiven Wasserstoffatomen. Isocyanate reagieren sehr
schnell mit Wasser, primären und sekundären Aminen und primären Alkoholen. Sekundäre und tertiäre Alkohole
reagieren langsamer. Andere weniger reaktive Materialien schließen Harnstoffe und Urethane, die N-H-Gruppen
enthalten, ein. Isocyanate können auch mit sich selbst reagieren und bilden Dimere und Trimere. Mehr als eine
dieser Reaktionen kann in einem gegebenen Härtungsverfahren in einer Beschichtung abhängig von der Natur des
verwendeten Bindemittels auftreten. Typische Härtungsmittel schließen ein Mondur CB (das Reaktionsprodukt
von Toluoldiisocyanat (TDI) und Trimethylolpropan), Mondur HC (das Reaktionsprodukt von TCI und Hexamethylen
diisocyanat), Desmodur N (das Autokondensationsprodukt von Hexamethylendiisocyanat), Desmodur IL (das Autokondensationsprodukt
von TDI), und PAPI (ein Trimer von Methylen-verbrückten Phenylisocyanatresten).
"Bindemittelsysteme" bezieht sich auf Kombinationen von Bindemitteln (d.h. Polymere) und Härtungsmittel (d.h.
Polyisocyanat-Vernetzer).
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird das dampfförmi
ge Härtungsverfahren, das die vorliegende Erfindung charakterisiert, auf eine Bahn angewendet mit einer
magnetischen Schicht sofort nach dem Kalandrieren. Da die magnetische Schicht auf der Bahn relativ dehnbar
für das Kalandrieren bleiben sollte, kann die Vollendung der Härtung des Bindemittelsystems nicht erfolgen vor
dem Kalandrieren; jedoch kann eine teilweise Härtung
des Bindemittelsystems vor dem Kalandrieren erfolgen,
das die Konzentration der Reaktanten in der magnetischen Schicht erschöpft.
Das Herstellungsverfahren für Magnettonträger wird im
allgemeinen wie folgt durchgeführt:
Eine Beschichtungsmischung, die ungefährt 75 % bezogen auf das Gewicht der Feststoffe magnetischer Partikel,
ungefähr 20 Gew.-% polymere Bindemittel und ungefähr 2 Gew.-% Härtungsmittel (d.h. ein Polyisocyanat) enthalten
kann, wird kurz vor der Verwendung in einem geeigneten Lösungsmittel gemischt, um eine Dispersion zu bilden.
Die Mengen- und Prozentangaben, die für die Dispersionsinhaltsstoffe
angegeben sind, sind nur illustrativ und nicht begrenzt; die Effektivität des erfinderischen
Verfahrens hängt nur von der Anwesenheit einer geeigneten Menge des Härtungsmittels ab. Die Dispersion kann
weiterhin, falls gewünscht, andere Additive enthalten, wie Dispersionsmittel, Schmiermittel, leitende Pigmente
und Schleifmittel, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Das Härtungsverfahren beginnt, sobald das Härtungsmittel und das Bindemittel zu der Beschichtungsmischung zugegeben
wurden und setzt sich während der weiteren Bearbeitung fort. Für ein geeignetes Kalandrieren ist es erwünscht,
daß die Magnetschicht teilweise gehärtet wird vor dem Kalandrieren, so daß das Kalandrieren die gewünschte
Kompaktheit und Glätte in der magnetischen Schicht bewirkt. Daher ist ein Härten während der Eingangsstufen
des Herstellungsverfahrens für die Magnettonträger akzeptabel und wird vorteilhaft verwendet. Jedoch darf
dieses teilweise Härten nicht so weit fortschreiten, daß ein angemessenes Kalandrieren verhindert wird, und
gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Härtungsprozeß
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nach dem Kalandrieren beschleunigt bis zur Vollendung, indem die magnetisch beschichtete Bahn einem Dampfphasenkatalysator
unterworfen wird.
Nachdem die Dispersion hergestellt, sorgfältig gemischt und fertiggestellt wurde für die Beschichtung, wird die
entstehende Dispersion in einer Beschichtungsbahn auf ein Substrat aufgebracht, das üblicherweise ein nichtmagnetischer flexibler Grundfilm ist, um eine magnetisch
beschichtete Bahn zu bilden. Für einige Magnettonträger kann die beschichtete Bahn durch ein magnetisches Feld
geschickt werden, um die magnetischen Teilchen auszurichten, während das Härtungsverfahren weitergeht.
Danach wird das Lösungsmittel aus der Beschichtungsmischung verdampft, was zu einer nicht-klebrigen,
teilweise gehärteten Bahn führt, die durch Kalandrieren geglättet wird.
Die kalandrierte Bahn enthält einen Rest unreagierten Härtungsmittels. Bei normalen Betriebstemperaturen, die
im Bereich der Raumtemperatur sind, dauert die Vervollständigung des Härtungsverfahrens, das das verbleibende
unreagierte Härtungsmittel verbraucht, mehrere Tage oder Wochen. Die präzise Natur der Härtung hängt ab von
den Bedingungen, denen die beschichtete Bahn ausgesetzt ist. Ohne weitere Verfahrensschritte hinsichtlich des
Härtens wurde die Bahn üblicherweise auf Spulen gewickelt und einige Tage gelagert. Dann wurde die Bahn in die
gewünschte Tonträgerform geschlitzt oder geschnitten, gesäubert, in geeigneter Weise verpackt und wieder vor
der Verwendung gelagert. Die Bedingungen der Lagerung, des Schneidens oder Schützens, des Säuberns und des
Verpackens führen, wenn sie nicht sorgfältig kontrolliert werden, zu nicht einheitlichen Magnettonträgern aufgrund
der Änderungen in der Rate der Vollendung der Härtung ebenso wie aufgrund der Wirkung verschiedener Mengen
von Umweltkontaminierungen, meist Wasserdampf.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die Bahn, nach dem Kalandrieren und vor der Lagerung oder
jeglicher weiteren Verarbeitung dem Dampf eines flüchtigen Katalysators für einige Minuten bei Raumtemperatur
ausgesetzt (höhere Temperaturen sind möglich, aber nicht notwendig). Dieses Aussetzen kann erfolgen, indem
die Bahn durch eine Kammer, die den Dampf enthält, geführt wird, oder Spulen der Bahn können einfach vor
der Lagerung in eine derartige Kammer gebracht werden . Die Kammer, die den verdampften Katalysator enthält,
wird am besten annähernd bei Umgebungstemperatur gehalten, und die Dämpfe machen etwa 1 bis 15 %, vorzugsweise
ungefähr 5 % der Gesamtatmosphäre der Kammer aus. Die
Kammeratmosphäre kann andere Gase ebenso enthalten, die inert sind für das Härtungsverfahren, einschließlich
Luft, die von teilchenförmigen Kontaminanten befreit ist, z.B. durch Filtern oder andere inerte Atmosphären;
Luft ist im allgemeinen das am meisten geeignete.
Komplexere Verfahren einschließlich z.B. erhöhte Drücke und Konzentrationen des Katalysators können natürlich
verwendet werden, jedoch sind sie nicht unbedingt vorteilhaft.
In einer Ausführungsform der Kammer ist eine Öffnung
vorgesehen mit einer flüssigen Quelle des verdampfbaren Katalysators. Vorzugsweise sind Behälter mit Katalysator
mit einer großen freiliegenden Oberfläche am Boden der Kammer angeordnet, und die Bahn wird durch die Kammer
über diese Behälter geführt. Die Kammer wird unter atmosphärischem Druck gehalten durch eine druckausgleichende
Leitung zu der äußeren Atmosphäre, und ein bleibender Level des Katalysators wird automatisch in
der Kammeratmosphäre durch den Dampfdruck der Flüssig-
keit aufrechterhalten.
Geeignete flüchtige Katalysatoren schließen jedes Material ein, das fähig ist, einen Dampf bei der Temperatur
der Kammer zu bilden und die Härtungsreaktion des Isocyanats zu katalysieren. Eine Vielzahl von
Katalysatoren für diese Chemie sind bekannt, wie Metallkationen und Chelate davon, Carbonsäuren und Tertiäraminbasen.
Jedoch sind die meisten von diesen nicht flüchtig bei Raumtemperatur und erfordern deshalb das
Durchführen der Härtung des Härtungsverfahrens der vorliegenden Erfindung bei erhöhten Temperaturen.
Flüchtige Katalysatoren, die betriebsfähig sind bei Raumtemperatur, sind allgemein Amine. Daher sind allgemein
geeignete Katalysatoren tertiäre Amine mit niedrigem Molekulargewicht, insbesondere vorzugsweise
Trimethylamin ebenso wie Triethylamin, Diethylmethylamin
und Ethyldimethylamin.
In der vorhergehenden Beschreibung des Härtungsverfahrens
der vorliegenden Erfindung und dem folgenden Beispiel des Verfahrens sind bestimmte Bereiche und
bestimmte Beispiele von Betriebsparametern, Konstituenten und Konstituentenkonzentrationen angegeben. Diese
sollen nicht die einzig möglichen Bedingungen für die Durchführung des Härtungsverfahrens der vorliegenden
Erfindung darstellen. Eine Vielzahl von Betriebsbedingungen sind möglich und können ausgewählt werden, um
die vollständige Härtung von Magnettonträgern zu bewirken. Die Auswahl der Bedingungen wird nur durch das Erfordernis
geregelt, daß die Magnettonträger vollständig gehärtet sein müssen am Ende des Härtungsprozesses der vorliegenden
Erfindung.
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Das folgende Beispiel soll den Härtungsprozeß der vorliegenden Erfindung darstellen.
Identische Proben einer Bahn mit einer magnetischen Schicht mit einem Bindemittelsystem, das ein Polyurethanbindemittelpolymer
und ein Mondur CB Polyisocyanathärtungsmittel enthält, wurden wie folgt hergestellt:
Inhaltsstoff Gewichtsteile
Polyurethan (Estane 5701-F-l,
B.F. Goodrich Co.) 8 8
Soya Lecithin (Yelkin TTS) 6,9
Gafac RE-610 (GAF Co.) 2,6
Leitender Ruß 1,2
Cobalt-getränktes .-Ferrioxid 450
Butylstearat 6,4
Tetrahydrofuran 320
Cyclohexanon 180
Mondur CB-75 (Mobay Inc.) 1,0
Das Polyisocyanathärtungsmittel wurde zugegeben, nachdem die anderen Inhaltsstoffe in einer Sandmühle gemahlen
worden waren, bis der gewünschte Dispersionsgrad erreicht war. Die Mischung wurde dann auf einen dünnen Film aus
Polyethylenterephthalat beschichtet unter Verwendung eines Umkehrwalzenbeschichters, und die Lösungsmittel
wurden in einem Trockenofen 45 Sekunden bei 90 bis 1000C entfernt.
Die Proben wurden in einer Atmosphäre von 230C und 40 %
relativer Feuchtigkeit nach dem Beschichten und Trocknen stehengelassen, um die organischen Lösungsmittel zu
entfernen. Proben in einer der Atmosphären wurden behandelt mit Dampf von Triethylamin, indem die Proben
in einen geschlossenen Behälter neben einem Reservoir, das Triethylamin enthielt, gebracht wurden. Proben in
einer anderen Atmosphäre dienten als Kontrolle und erhielten keine Dampfhärtungsbehandlung. Die Härtung
-/Γ- 36H839 Λ-
wurde auf zwei Wegen überwacht: durch Zählen der Anzahl von Wischern unter Verwendung eines "Q-tip"-Applikators,
der mit Methyläthylketon (MEK) angefeuchtet war, die erforderlich sind, um die magnetische Schicht von der
Bahn zu entfernen, und durch Bestimmung der Prozentzahl an Isocyanat (%NCO), die umgewandelt wird unter Verwendung
von IR-Transmissionsspektrometrie (Nicolet FT-IR). Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt.
Zeit (Stunden) MEK Wischer %NCO umgewandelt
0 | ,5 | 1 | — | 2 | 0 |
4 | ,0 | 2 | 37 | ||
23 | ,25 | 2 | 60 | ||
0 | 4 | — | 5 | 100 | |
Kontrolle
behandelt
Die Ergebnisse der Tabelle zeigen klar die katalytische Wirkung der Isocyanatumwandlung durch die Dampfbehandlung.
Claims (7)
1. Verfahren zur vollständigen Härtung einer magnetischen Schicht auf einer Bahn bestehend aus:
Behandeln der magnetischen Schicht auf dieser Bahn mit einem flüchtigen Dampfphasenkatalysator.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Bahn beschichtet wird mit einer Dispersion,
die magnetische Teilchen, ein polymeres Bindemittel und ein Polyisocyanathartungsmittel enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet , daß der flüchtige Dampfphasenkatalysator ein Amin
ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet , daß der flüchtige Dampfphasenkatalysator ein
tertiäres Amin ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet , daß der flüchtige Dampfphasenkatalysator Triäthylamin,
Äthyldimethylamin, Diäthylmethylamin oder Trimethylamin ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß vor der Behandlung der magnetischen Schicht mit
dem flüchtigen Dampfphasenkatalysator die magnetische Schicht teilweise gehärtet wird und die
teilweise gehärtete Magnetschicht kalandriert wird.
36U839
7. Magnetischer Träger hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch 1.
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