DE3686866T2

DE3686866T2 - Fluorenthaltende organosilane, ihre verwendung als schmiermittel fuer magnetische traeger.

Info

Publication number: DE3686866T2
Application number: DE8686117565T
Authority: DE
Inventors: Pamela Estelle Blatch
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1986-12-17
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2006-12-18
Also published as: JPH0462419B2; EP0227025B1; EP0227025A2; KR870006523A; US4689181A; EP0227025A3; CA1308115C; DE3686866D1; KR910002985B1; JPS62170021A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue fluorhaltige Organosilane und ihre Anwendung zur Verbesserung von Gleitfähigkeit und Verschleißeigenschaften von magnetischen Aufzeichnungsmedien. Genauer gesagt bezieht sich diese Erfindung auf Organosilane mit Fluoralkylgruppen und Acyloxypolyalkylenoxy- oder Alkoxypolyalkylenoxygruppen.
Magnetische Aufzeichnungsmedien, wie Tonbänder, Videobänder und Disketten zur Aufzeichnung von Computerinformationen, müssen während des Gebrauchs mit anderen Maschinenteilen Kontakt haben und sich oftmals über sie hinweg bewegen. Zum Beispiel bewegt sich ein Videoband in modernen Videorekordern mit hohen Geschwindigkeiten über den Magnetkopf und durch die Bandführungen. Die für diese Aufzeichnungsgeräte geeigneten Bänder müssen eine gute Verschleißfestigkeit und relativ niedrige Reibungskoeffizienten haben, wenn sie lange Zeit glatt und gleichmäßig laufen sollen. Wenn ein Band einen zu hohen Reibungskoeffizienten hat, kann es beim Durchlaufen der Bandführungen oder beim Gleiten über die Magnetköpfe vibrieren, so daß aufgezeichnete oder reproduzierte Signale von den Originalen verzerrt werden. In einigen Fällen kommt es durch die Vibration des Magnetbandes zu dem sogenannten "Q"- Klang.
Um Vibration und Verschleiß zu verringern hat man versucht, magnetischen Aufzeichnungsmedien Gleitfähigkeit und Glätte zu verleihen. Es wurden z. B. Polydimethylsiloxane, Rhizinusöl, Molybdändisulfid, Graphit und höhere Fettsäuren als Gleitmittel für ein magnetisches Aufzeichnungsband vorgeschlagen. Solche Gleitmittel werden oft in magnetische Farbzusammensetzungen eingearbeitet, so daß das Gleitmittel in der Magnetschicht verteilt ist, wenn die Farbe auf den Träger des Aufzeichnungsmediums aufgetragen wird. Der mit diesen Materialien erreichbare Grad der Verbesserung des Verschleißes ist jedoch beschränkt, da, wenn erhöhte Mengen in der magnetischen Schicht verwendet werden, es zu einem Phänomen kommt, das "Ausblühen" genannt wird. Das Ausblühen wird durch Gleitmittel hervorgerufen, das aus der magnetischen Schicht austritt. Wenn ein Ausblühen auftritt, wird die Oberfläche des Magnetbandes rauh und die magnetischen Eigenschaften des Mediums verschlechtern sich schnell. Folglich besteht ein Bedarf an verbesserten Gleitmitteln, die eine gute Gleitfähigkeit verleihen und gleichzeitig eine verbesserte Kompatibilität aufweisen, so daß kein Ausblühen auftritt.
Das US-Patent Nr. 4.007.313 beschreibt die Verwendung von Organosilanen in magnetischen Schichten mit der Formel:
Dabei ist R eine gesättigte oder ungesättigte aliphatische Gruppe mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen, und n ist eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 3. Es wird beschrieben, daß ein magnetisches Aufzeichnungsband, das diese Silane enthält, einen verringerten Reibungskoeffizienten und eine verbesserte Verschleißfestigkeit hat. Ähnlich beschreibt das japanische Patent O.P.I. Nr. 92.428 (1982) magnetische Aufzeichnungsmedien mit einer Magnetschicht, die ein Organosilan der Formel
F(CF&sub2;)m(CH&sub2;)pSi(CH&sub3;)n(Z)3-n
enthält, wobei Z RfCOO-, RfSO&sub3; oder RCOO(CH&sub2;CH&sub2;O)k- ist und Rf als eine gesättigte Perfluorkohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen definiert ist, m 1 bis 20 ist, n 0 bis 2 ist, p 2 bis 20 und k 1 bis 50 ist. Das Organosilan soll die Verschleißfestigkeit von magnetischen Medien verbessern.
Das US-Patent Nr. 4.308.212 beschreibt eine andere Klasse von Organosilanen mit der allgemeinen Formel:
F(CF&sub2;CF&sub2;)nCH&sub2;CH&sub2;Si(OOCR')m(R)3-m
Dabei ist R eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, R' ist eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen, n ist eine positive ganze Zahl, nicht größer als 4, und m ist eine positive ganze Zahl, nicht größer als 3. Es wird erläutert, daß diese Organosilane auf die Oberfläche von synthetischen Harzen aufgetragen werden können, um ihre Oberflächengleitfähigkeit zu verbessern. Auch die Beschichtungsmassen, die synthetische Harze enthalten, sollen sich durch die Zugabe dieser Organosilane verbessern lassen.
Schließlich beschreibt das US-Patent Nr. 4.469.751 noch eine andere Klasse der Organosilane mit der allgemeinen Formel
in der R eine gesättigte oder ungesättigte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen ist, R' eine gesättigte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, k eine ganze Zahl von 1 bis 12 ist, p ist eine ganze Zahl von 2 bis 6, m ist eine ganze Zahl von 1 oder 2 und n ist eine ganze Zahl von 1 oder 2,. vorausgesetzt, daß m + n 3 oder weniger ergibt. Diese Organosilane werden als Gleitmittel für magnetische Schichten bei Aufzeichnungsmedien beschrieben.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue Organosilane, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel:
in der R eine Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Phenylgruppe ist, R' eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen ist, R'' Wasserstoff oder eine Methylgruppe ist, R''' ausgewählt ist aus der Klasse, bestehend aus einwertigen Kohlenwasserstoffgruppen mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und Acylgruppen mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, p den Wert 0, 1 oder 2 hat, m den Wert 1, 2 oder 3 hat, m + p den Wert 2 oder 3 hat, y einen Mittelwert von 1 bis 20 hat, n eine positive ganze Zahl von 1 bis 7 ist und q eine positive ganze Zahl von 1 bis 5 ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf verbesserte magnetische Aufzeichnungsmedien mit einer magnetischen Schicht, die die neuen Organosilane dieser Erfindung enthält oder damit beschichtet ist.
Die neuen Organosilane dieser Erfindung werden durch die allgemeine Formel (I) oben dargestellt. In Übereinstimmung mit dieser Formel haben die Organosilane dieser Erfindung eine Fluoralkylgruppe und mindestens eine ersetzte Alkylenoxygruppe, die an das Siliciumatom gebunden ist. Die verbleibenden Valenzen des Siliciumatoms werden entweder durch Kohlenwasserstoffgruppen, Acyloxygruppen oder zusätzliche Alkylenoxygruppen abgesättigt. Die Alkylenoxygruppe kann ein Acyloxyalkylenoxy-, Acyloxypolyalkylenoxy-, Alkoxyalkyleneoxy- oder Alkoxypolyalkylenoxyrest sein.
In Formel (I) hat p insbesondere den Wert von 0, 1 oder 2 und m hat den Wert von 1, 2 oder 3. Die Werte von m und p sind so gewählt, daß die Summe von m und p einen Wert von 2 oder 3 hat. Eine Kohlenwasserstoffgruppe, die in der Formel (I) durch R bezeichnet wird, ist an das Siliciumatom durch eine Kohlenstoff-Silicium-Bindung gebunden. Geeignete Kohlenwasserstoffgruppen sind aus der aus Methyl, Ethyl, Propyl und Phenyl bestehenden Gruppe ausgewählt. Im allgemeinen werden Organosilane, wo R ein Methyl bezeichnet, bevorzugt, weil sie eine bessere Stabilität haben und im Handel leichter erhältlich sind. Desweiteren wird bevorzugt, daß die Organosilane am Silicium ein Methyl haben, so daß der Wert von m + p 2 ist.
In der Formel (I) bezeichnet R' eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen. Die einwertigen Kohlenwasserstoffgruppen können gesättigt oder ungesättigt sein, so daß sie aus irgendeinem der Alkyl- und Alkenylreste, die 7 bis 21 Kohlenstoffatome enthalten, gewählt werden können. Zum Beispiel kann R' ein Alkylrest wie Heptyl, Decyl, Undecyl, Tridecyl, Pentadecyl, Heptadecyl und Heneicosyl oder ein Alkenylrest wie Heptenyl, Decenyl, Undecenyl, Tridecenyl, Pentadecenyl, Heptadecenyl und Heneicosenyl sein. Im allgemeinen wird bevorzugt, daß R' den Rest einer Fettsäure bezeichnet. Der Tridecylrest der Myristinsäure wird am meisten bevorzugt.
R'' bezeichnet einen Wasserstoff oder Methylrest, so daß die ersetzte Alkylenoxygruppe in Formel (I) entweder Ethylenoxyeinheiten oder Propylenoxyeinheiten enthalten kann, wobei die Ethylenoxyeinheiten bevorzugt werden. Die Anzahl der Alkylenoxyeinheiten, dargestellt durch y, kann bei den Silanen dieser Erfindung von 1 bis 20 schwanken, vorzugsweise von 4 bis 15. Die Alkylenoxyeinheit ist durch eine R'''-Gruppe am Kettenende abgeschlossen, die entweder eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen oder eine Acylgruppe mit ebenso 8 bis 22 Kohlenstoffatomen sein kann. Im allgemeinen werden Organosilane bevorzugt, wo R'' Wasserstoff ist, y einen Mittelwert von 10 bis 20 hat und q 1 ist.
Zum Beispiel kann R''' ein Alkylrest wie Octyl-, 2-Ethylhexyl, Decyl-, Tetradecyl, Hexyldecyl und Docosyl, ein Alkenylrest wie Octenyl-, Decenyl-, 9-Octadecenyl, Docosenyl, ein gesättigter Acylrest wie Octanoyl-, Lauroyl-, Myristoyl-, Palmitoyl- und Stearoyl- oder ein ungesättigter Acylrest wie Oleoyl-, Linoleoyl- und Linoleonyolsein. Für R''' wird ein von einer Fettsäure abgeleiteter Acylrest bevorzugt. Organosilane, bei denen R''' eine Mischung aus gesättigten und ungesättigten Acylresten von Tallölsäure mit 16 oder 18 Kohlenstoffatomen oder gar mehr ist, werden bevorzugt.
Die Organosilane dieser Erfindung haben auch eine an Silicium gebundene Fluoralkylgruppe. Es wird angenommen, daß der Fluoralkylabschnitt des Silanmoleküls signifikant zur Verringerung der Oberflächenenergie der magnetischen Schicht beiträgt und somit die Glätte und Gleitfähigkeit der magnetischen Aufzeichnungsmedien stark verbessert. Bei der Fluoralkylgruppe kann q einen Wert von 1 bis 5 und n einen Wert von 1 bis 7 haben. Zum Beispiel kann die Fluoralkylgruppe CF&sub3;CF&sub2;CH&sub2;CH&sub2;-, CF&sub3;(CF&sub2;)&sub3;CH&sub2;CH&sub2;-, CF&sub3;(CF&sub2;)&sub5;(CH&sub2;)&sub4;- oder CF&sub3;(CF&sub2;)&sub7; CH&sub2; CH&sub2;- sein.
Zur Verbesserung von Gleitfähigkeits-, Verschleiß- und Abriebmerkmalen von magnetischen Medien kann irgendeines der Organosilane dieser Erfindung verwendet werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß Organosilane der allgemeinen Formel
wo y einen Wert von 4 bis 15 und R''' einen Acylrest von einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnet, besonders wirksam bei der Verleihung von Gleitfähigkeit und Verringerung des Ruckgleitens von magnetischen Medien wie z. B. einem Videoband sind.
Die Organosilane dieser Erfindung können auf verschiedene Weise synthetisiert werden. Zum Beispiel kann ein Chlorsilan mit einem Perfluoralkylsubstituenten mit einem Polyalkylenoxid, das an einem Ende entweder mit einer Alkyl- oder einer Acylgruppe abgedeckt ist, zur Reaktion gebracht werden. Die Reaktion wird normalerweise in Gegenwart einer Base, wie Pyridin, ausgeführt, das als Fänger für den durch die Reaktion gebildeten Chlorwasserstoff wirkt. Insbesondere können die Organosilane der Formel (II) hergestellt werden, indem man das Chlorsilan mit einer äquimolaren Mischung einer Fettsäure und dem Polyalkylenoxid, das an einem Ende verkappt ist, zur Reaktion bringt.
Eine andere Herstellungsweise der Organosilane bezieht eine Wechselwirkung von kurzkettigen Alkoxygruppen bei Silicium mit längerkettigen Fettsäure- und verkappten Alkylenoxidverbindungen mit ein. In diesem Fall wird ein Alkoxysilan mit einem Perfluoralkylsubstituenten mit einer äquimolaren Mischung aus einer Fettsäure und dem Polyalkylenoxid, das an einem Ende verkappt ist, zur Reaktion gebracht. Die Reaktion wird in Gegenwart eines sauren oder basischen Katalysators und vorzugsweise mit einer unmittelbaren selektiven Entfernung des sich bildenden kurzkettigen Alkohols durchgeführt.
Die Organosilane dieser Erfindung können unter verschiedenen Bedingungen durch Wasser hydrolysiert werden. Die Hydrolyse ist jedoch bei Fehlen einer starken Säure oder Base vernachlässigbar, wenn normale Vorkehrungen getroffen werden, um Wasser auszuschließen. Es wird angenommen, daß die voluminösen Polyalkylenoxidsubstituenten am Silicium zu der erhöhten Beständigkeit des Organosilans gegenüber Hydrolyse beitragen. Ohne Rücksicht darauf wurde festgestellt, daß die magnetischen Aufzeichnungsbänder, die die Organosilane dieser Erfindung enthalten, bei normalen Gebrauchsbedingungen ausreichend stabil gegenüber der Einwirkung atmosphärischen Wasserdampfes sind.
In einer anderen Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein verbessertes magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer nicht magnetischen Basis und einer darauf ausgebildeten Schicht, die magnetisierbare Teilchen enthält, die in einem Harzbindemittel dispergiert sind, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die magnetische Schicht ein Organosilan, wie oben definiert, in einer ausreichenden Menge enthält, um der Magnetschicht Gleiteigenschaften zu verleihen. Die verbesserten magnetischen Medien erhält man durch Beschichten der magnetischen Schicht mit den Organosilanen oder durch Dispergieren der erfindungsgemäßen Organosilane in dem Harzbindemittel der magnetischen Schicht. Wenn die Organosilane in der magnetischen Schicht dispergiert werden, werden bevorzugt von 0,2 bis 10 und mehr, besonders bevorzugt von 1 bis 6, Gewichtsteile des Organosilans für jeweils 100 Gewichtsteile des Magnetpulvers, wie Eisen(III)-oxid der Formulierung der magnetischen Schicht zugesetzt.
Bindemittel, magnetische Teilchen u. a. entsprechende Verbindungen zur Herstellung von magnetischen Medien sind bekannt. Beispiele für magnetische Teilchen sind ferromagnetische Eisenoxidmaterialien, wie Gamma-Fe&sub2;O&sub3; und Fe&sub3;O&sub4; mit oder ohne zusätzliche Metalle wie Fe, Co, Ni und deren Legierungen wie Fe-Co, Fe-Ni, Co-Ni und Fe-Co-Ni mit oder ohne andere Metalle wie Al, Cr, Mn, Cu und Zn. Magnetische Teilchen werden allgemein in einer Menge von 200 bis 800 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Bindemittels verwendet, was in Abhängigkeit von der Art des Aufzeichnungsmediums - wie in der Fachwelt bekannt - leicht schwanken kann.
Die Bindemittelharze können thermoplastisch oder wärmehärtbar sein. Zu den typischen thermoplastischen Harzen, die als Bindemittel verwendet werden, gehören Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylacetat, Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, Copolymere aus Acrylester und Styrol, Copolymere aus Methacrylester und Styrol, Copolymere aus Acrylester und Vinylidenchlorid, Urethanelastomere, Cellulosederivate und Terpolymere aus Vinylchlorid, Vinylacetat und Vinylalkohol. Zu den Beispielen für als Bindemittel verwendete wärmehärtbare Kunststoffe gehören Phenolplaste, Melaminharze, Alkydharze, Siliconharze, Harnstoff-Formaldehydharze Mischungen aus Isocyanaten und Polyolen. Die Bindemittelharze können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Lösungsmittel, die mit den Bindemittelharzen zur Herstellung von magnetischen Farben verwendet werden, enthalten aromatische Verbindungen wie Xylol, Toluol und Benzol; Ketone wie Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon und Tetrahydrofuran und deren Mischungen.
Andere Bestandteile, wie Dispergiermittel für die magnetischen Teilchen, Ruß und Aluminiumoxidteilchen können auch in der magnetischen Schicht verwendet werden. Dispergiermittel, wie die Polyoxyalkylen-alkylphenyletherphosphate, werden zur Erleichterung der anfänglichen Dispersion von magnetischen Teilchen und zur Verhinderung einer Reagglomeration der Teilchen vor dem Erstarren des Harzes auf dem Träger verwendet.
Magnetische Aufzeichnungsmedien werden normalerweise durch Auftragen einer magnetischen Farbzusammensetzung auf mindestens eine Seite eines nicht magnetischen Trägers hergestellt. Durch Trocknen und/oder Aushärten der Beschichtung ergibt sich auf dem Träger eine magnetische Schicht. Die magnetischen Farben werden durch das Dispergieren von Bindemittelharzen, magnetischen Teilchen und anderen Bestandteilen in einem Lösungsmittel mit einer Maschine, wie z. B. einem Eiger®-Mischer, einer Kugelmühle oder Sandmühle, hergestellt. Die Gleitmittel dieser Erfindung aus Organosilan können der magnetischen Farbe zu jedem beliebigen Zeitpunkt - entweder vor oder nach der Dispersion der magnetischen Teilchen - zugesetzt werden. Der nicht magnetische Träger kann die Form eines Films, einer Folie oder eines Papiers haben, hergestellt aus einer Vielzahl von Materialien, wie z. B. synthetischen Harzen, Metallen, Gläsern und Keramik. Die Aufzeichnungsmedien der Erfindung umfassen Videobänder, Tonbänder, Magnetkarten, Magnetdisketten u.ä.
Magnetische Medien, die die erfindungsgemäßen Organosilangleitmittel enthalten, haben verbesserte Verschleißeigenschaften, einen niedrigeren Reibungskoeffizienten und die Neigung zu Ruckgleiten ist beträchtlich verringert. Das extrem niedrige Ruckgleiten des magnetischen Mediums dieser Erfindung erleichtert ihre glatte und gleichmäßige Bewegung, so daß Vibration und damit verbundene Verzerrung verringert oder beseitigt werden.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung noch mehr verdeutlichen und den Geltungsbereich der Erfindung, der vollständiger durch die Ansprüche beschrieben wird, nicht einschränken. In den Beispielen erfolgen alle Angaben, sofern nicht anders festgelegt, in Gewichtsteilen.

Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung eines Silans dieser Erfindung. Polyoxyethylen(12)-monooleat (40,5 g, 0,05 Mol), Myristinsäure (11,4 g, 0,05 Mol), Pyridin (8,0 g, 0,10 Mol) und Toluol (150 g) wurden zusammen in einen Kolben gegeben und unter einer Stickstoffatmosphäre auf Rückflußtemperatur erhitzt.
In den Kolben wurde über einen Zeitraum von 5 Minuten kontinuierlich 3,3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluorhexylmethyldichlorsilan (18,0 g, 0,05 Mol) zugegeben. Die Mischung wurde eine Stunde auf Rückflußtemperatur gehalten. Nach dem Abkühlen wurde die Mischung filtriert, um das entstandene Pyridinhydrochlorid zu entfernen. Das Filtrat war eine Lösung von Silan A in Toluol von 31,5 Gew.-%, dargestellt durch folgende allgemeine Formel:

Beispiel 2

Die Silane B, C, D und E wurden nach dem Verfahren in Beispiel 1 unter Verwendung von geeigneten Mischungen der entsprechenden Carboxylsäure- und Fettsäureglycolester hergestellt. Die Silane B, C, D und F werden durch folgende Durchschnittsformeln dargestellt:
In der Formel für Silan B bezeichnet Y den Acylrest von der Tallölsäure, die eine natürliche Mischung aus gesättigten und ungesättigten Fettsäuren mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen ist.

Beispiel 3

Dieses Beispiel zeigt die Zubereitung eines Silans dieser Erfindung. Polyoxyethylen(4)-monooleat (46,0 g, 0,10 Mol), Pyridin (8,0 g, 0,10 Mol) und Toluol (140,5 g) wurden zusammen in einen Kolben gegeben und unter einer Stickstoffatmosphäre auf Rückflußtemperatur erhitzt. In den Kolben wurde über einen Zeitraum von 5 Minuten kontinuierlich 3,3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluorhexylmethyldichlorsilan (18,0 g, 0,05 Mol) zugegeben. Die Mischung ließ man zwei Stunden lang unter Rückfluß kochen. Nach dem Abkühlen wurde die Mischung filtriert, um das entstandene Pyridinhydrochlorid zu entfernen. Das Filtrat war eine Lösung von Silan F in Toluol von 24,2 Gew.-%, dargestellt durch folgende allgemeine Formel:

Beispiel 4

Silan G wurde nach dem Verfahren in Beispiel 3 unter Verwendung eines alternativen Fettsäureglycolesters hergestellt. Silan G wird durch folgende allgemeine Formel dargestellt:
Darin bezeichnet Y den Acylrest von Tallölsäure, die eine natürliche Mischung von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen ist.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsmedien, die die Gleitmittel dieser Erfindung aus Silan enthalten. Die magnetischen Farbzusammensetzungen enthalten folgende Bestandteile:
300 Teile Eisenoxidteilchen mit einer durch Kobalt modifizierten Oberfläche (durchschnittliche Länge 0,40 um, durchschnittliche Breite 0,07 um, Kobaltgehalt 3%, Pferrico® 2566, geliefert von Pfizer, Inc., Easton, Pennsylvania)
72 Teile Polyesterharz als 20%-ige Lösung in Tetrahydrofuran (Viskosität für 15% Harz in Tetrahydrofuran 300 bis 700 mPa·s, Harz Estane® 5701F-1, geliefert von B.F. Goodrich Company, e Cleveland, Ohio)
15 Teile Polyoxyethylen(9)-nonylphenyletherphosphat als 25%-ige Losung in Tetrahydrofuran (eine Mischung aus Mono- und Diphosphatestern des polyethoxylierten Alkylphenols, Gafac® RE-610, geliefert von GAF Corporation, Wayne, New Jersey)
8,1 Teilen Aluminiumoxidpulver (durch Sedimantation auf weniger oder gleich 1 um Teilchen fraktioniert)
13,8 Teilen elektrisch leitfähigen Ruß
180 Teilen Cyclohexanon
195 Teilen Tetrahydrofuran
8,6 Teilen Trimethylolpropanaddukt von Toluoldiisocyanat als 75%-ige Lösung in Ethylacetat (Mondur® CB-75, geliefert von Mobay Chemical Corporation, Pittsburgh, Pennsylvania)
wurden als Mischung all der o.g. Bestandteile außer dem Polyisocyanataddukt in einer Kugelmühle 48 Stunden lang gemahlen.
Das Polyisocyanataddukt und ein Silangleitmittel wurden den gemahlenen Mischungen kurz vor der Beschichtung des Trägerfilms zugesetzt. Silangleitmittel wurden den magnetischen Farbzusammensetzungen in Mengen von entweder 2 oder 6 Teilen pro hundert Teilen Eisenoxidteilchen zugesetzt. Ein Polyesterfilm (Mylar®) wurde mit der magnetischen Farbzusammensetzung in einer Dicke von 0,05 5mm (2 mil) überzogen und 30 Minuten lang bei 150º C gehärtet.
Die Filme wurden wie magnetische Bänder durch Bestimmung des Reibungskoeffizienten, der Ruck-Gleit-Amplitude und der Verschleißeigenschaften beurteilt. Die Filme wurden in Streifen von 12,52 mm (0,5 inch) geschnitten und vor dem Prüfen mindestens 1 Tag lang in einem sauberen Raum bei 23ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 48-52 % zur Einstellung des Gleichgewichts gelagert.
Der Reibungskoeffizient (u) wurde nach folgendem Verfahren gemessen. Ein Filmstreifen wurde über eine Aluminiumtrommel mit einem Durchmesser von 6 cm gelegt, wobei an einem Ende des Bandes ein Gewicht von 100 g und am anderen Ende eine Meßdose befestigt wurde. Die Trommel wurde bei einer Geschwindigkeit von 36 und 360 U/min jeweils 5 Minuten lang gedreht und das Ergebnis (Belastung im Verhältnis zur Zeit) auf einem XY-Plotter aufgezeichnet. Der Reibungskoeffizient wurde nach folgender Formel berechnet:
u = 1/π 1n (Wf/100)
Dabei bezeichnet Wf das durch die Meßdose gemessene Gewicht in Gramm. Alle angegebenen Werte für den Reibungskoeffizienten sind gemittelte Ergebnisse von 4 bis 6 Versuchen mit Filmen, die mit jeder magnetischen Farbzusammensetzung beschichtet waren.
Die Ruck-Gleit-Amplitude ist der Grad der Abweichung der Ladung in Gramm, die auftritt, während die Trommel in dem oben beschriebenen Verfahren zur Messung des Reibungskoeffizienten gedreht wird.
Der Verschleiß des Bandes wurde durch visuelle Überprüfung der Filme nach der Durchführung der o.g. Versuche bestimmt. Der Bandverschleiß wurde durch Zuordnung einer Zahlenbewertung von 1 bis 3 verglichen, wobei 1 geringes oder kein Polieren, 2 leichtes Polieren und 3 starkes Polieren angibt.
Die Ergebnisse, die man mit einer Trommelgeschwindigkeit von 360 U/min erhielt, werden in Tabelle 1 aufgeführt. Die Daten zeigen, daß der Reibungskoeffizient und die Ruck-Gleit-Amplitude durch die Zugabe von Silangleitmitteln zur magnetischen Farbzusammensetzung verringert werden. Weiterhin zeigen die Daten, daß die Ruck-Gleit-Amplitude unerwarteterweise durch die Silane A, B, C, D und F, bezogen auf die Verwendung des Vergleichsilans H, verringert wird. Tabelle 1 Gleitmittelzusatz Verbindung Menge Reibungskoeffiz. Ruck-Gleit-Amplitude Verschleißbewertung Myristins* Silan *Beispiele zum Vergleich angegeben
Die Ergebnisse, die man mit einer Trommelgeschwindigkeit von 36 U/min erhielt, werden in Tabelle 2 aufgeführt. Die Werte zeigen, daß sogar bei dieser niedrigen Geschwindigkeit der Reibungskoeffizient und die Verschleißwerte durch die Zugabe von Silangleitmitteln zur magnetischen Farbzusammensetzung verringert werden. Weiterhin zeigen die Werte, daß die Ruck-Gleit-Amplitude bezüglich der Verwendung von Vergleichssilan H unerwarteterweise verringert wird. Tabelle 2 Gleitmittelzusatz Verbindung Menge Reibungskoeffiz. Ruck-Gleit-Amplitude Verschleißbewertung Myristins.* Silan *Beispiele zum Vergleich angegeben Silan H und I sind die gleichen wie in Tabelle 1.

Beispiel 6

Dieses Beispiel verdeutlicht die Verwendung von Silanen dieser Erfindung als Oberflächenbeschichtung auf einem magnetischen Medium zur Verringerung von Reibung und Verschleiß. Ein Polyesterfilm wurde mit der magnetischen Farbzusammensetzung aus Beispiel 5 ohne Zusatz eines Silangleitmittels beschichtet. Der beschichtete Film wurde in Streifen geschnitten und wie in Beispiel 5 beschrieben gehärtet. Das Gleitmittel wurde durch Eintauchen der Streifen in eine Lösung von Silan B aufgebracht, um so eine Gleitmitteldeckschicht von etwa 10 mg/m² zu erhalten. Reibungskoeffizient, Ruck-Gleit-Amplitude und Verschleißwerte wurden nach dem in Beispiel 5 beschriebenen Verfahren mit einer Trommelgeschwindigkeit von 36 U/min bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 aufgeführt. Die Werte zeigen, daß Reibungskoeffizient, Ruck-Gleit-Amplitude und Verschleißwerte sich verringern, wenn das Silangleitmittel auf die Oberfläche des gehärteten Magnetüberzugs aufgetragen wird. Weiterhin zeigen die Werte, daß Reibungskoeffizient, Ruck-Gleit-Amplitude und Verschleißwerte mit Silan B unerwarteterweise niedriger sind als mit dem Vergleichssilan H. Tabelle 3 Oberes Gleitmittel Reibungskoeffiz. Ruck-Gleit-Amplitude Verschleißbewertung keins (Kontrolle) Silan Myristinsäure* *Beispiele zum Vergleich angegeben Silan H und I sind die gleichen wie in Tabelle 1.

Claims

1. Organosilan der allgemeinen Formel

in der R eine Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Phenylgruppe ist, R' eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 7-21 Kohlenstoffatomen ist, R'' Wasserstoff oder eine Methylgruppe ist, R''' ausgewählt ist aus der Klasse, bestehend aus einwertigen Kohlenwasserstoffgruppen mit 8-22 Kohlenstoffatomen und Acylgruppen mit 8-22 Kohlenstoffatomen, p den Wert 0, 1 oder 2 hat, m den Wert 1, 2 oder 3 hat, m + p den Wert 2 oder 3 hat, y einen Mittelwert von 1-20 hat, n eine positive ganze Zahl von 1-7 ist und q eine positive ganze Zahl von 1-5 ist.

2. Organosilan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Symbole R' und R''' gekennzeichneten einwertigen Kohlenwasserstoffgruppen ausgewählt sind aus der Klasse, bestehend aus Alkylgruppen und Alkenylgruppen.

3. Organosilan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß R Methyl, p 1 und m 1 ist.

4. Organosilan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß R'' Wasserstoff ist, y einen Mittelwert von 10-20 hat und q 1 ist.

5. Organosilan nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß R' Tridecyl ist und R''' eine Mischung von gesättigten und ungesättigten Acylgruppen mit 16 oder 18 Kohlenstoffatomen ist.

6. Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer nicht magnetischen Basis und einer darauf ausgebildeten magnetischen Schicht, die in einem harzartigen Binder dispergierte, magnetisierbare Teilchen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schicht ein Organsosilan nach Anspruch 1 enthält, das in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um der magnetischen Schicht Gleiteigenschaften zu verleihen.

7. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Symbole R' und R''' wiedergegebenen einwertigen Kohlenwasserstoffgruppen ausgewählt sind aus der Klasse, bestehend aus Alkylgruppen und Alkenylgruppen.

8. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß R Methyl, p 1 und m 1 ist.

9. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß R'' Wasserstoff ist, y einen Mittelwert von 10-20 hat und q 1 ist.

10. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß R' Tridecyl ist und R''' eine Mischung von gesättigten und ungesättigten Acylresten mit 16 oder 18 Kohlenstoffatomen ist.