[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft nicht-pyrophore magnetische Metall- und Legierungspigmente,
welche oberflächlich ein Material auf Basis von Kieselsäureestern enthalten, ein verfahren
zur Herstellung dieser Pigmente sowie die Verwendung derselben zur Fertigung magnetischer
Aufzeichnungsmedien.
[0002] Der ständig wachsende Bedarf nach qualitativ immer hochwertigeren Materialien für
die Magnetaufzeichnung hat in den letzten Jahren zur Entwicklung magnetischer Metall-
und Legierungspigmente, vornehmlich auf Basis von Eisen, Kobalt und/oder Nickel, geführt.
Diese zeichnen sich gegenüber den konventionellen Eisenoxid- und Chromdioxidpigmenten
durch erheblich größere Energieprodukte aus und erlauben die Herstellung von Magnetogrammträgern
überlegener Speicherdichte bei gleichzeitiger Verringerung der Einsatzmenge magnetisch
wirksamen Materials.
[0003] Einer der Gründe dafür, daß sich diese Pigmente aud dem Markt bislang nicht haben
durchsetzen können, ist ihre hohe chemische Reaktivität. Metallteilchen in Pigmentgröße
haben eine so große Affinität zu Sauerstoff, daß sie sich - werden sie bei Raumtemperatur
plötzlich der Einwirkung von Luft ausgesetzt - spontan unter Aufglühen in Metalloxide
umwandeln (vgl. Römpps Chemie-Lexikon, 7. Auflage, Franckh'sche Verlagshandlung, Stuttgart
1975, Seite 2852): Sie sind pyrophor und müssen daher immer unter Inertbedingungen
gehandhabt, transportiert und verarbeitet werden.
[0004] In der Vergangenheit hat es an Versuchen, durch geeignete Maßnahmen diesen entscheidenden
Nachteil zu vermeiden, nicht gefehlt. So ist es bekannt, daß den Metallteilchen durch
oberflächliche Anoxidation der pyrophore Charakter genommen werden kann. Hierdurch
wird, jedoch ein beträchtlicher Teil des magnetisch hochwertigen Metallteilchens in
ein magnetisch geringerwertiges Oxid überführt, was in einer Abnahme der Sättigungsmagnetisierung
und der Remanenz seinen Ausdruck findet.
[0005] Man hat auch versucht, Metallteilchen durch Behandlung mit polymeren organischen
Bindemitteln unter Bildung sogenannter Masterbatches gegen Luftoxidation zu schützen.
Diese Maßnahme vermeidet zwar den oben diskutierten Verlust an metallischer Substanz,
erfordert aber die Anwendung großer Mengen an Polymer, wenn eine befriedigende Umgebungsstabilität
erzielt werden soll. Je höher indes der Polymeranteil im Masterbatch ist, desto problematischer
wird dessen Verwendung zur Herstellung eines mit Pigmenten hochgefüllten magnetischen
Aufzeichnungsmediums. Darüber hinaus kann das zur Stabilisierung verwendete Polymer
bei einer späteren Verarbeitung des Masterbatches mit chemisch andersartig aufgebauten
Bindemitteln zu Unverträglichkeiten führen. Ein so geschütztes Pigment ist daher nur
sehr begrenzt einsetzbar.
[0006] Zu den bekannten Schutzmaßnahmen gehört ferner die Behandlung der Metallpulver mit
Polymere bildenden Verbindungen und zwar in der Weise, daß Polymerschichten auf den
Metallteilchen erzeugt werden.
[0007] Auch ist die Anwendung von Silanhaftvermittlern bei magnetischen Pigmenten bekannt,
so aus der US-PS 4076890 zur Verbesserung der Festigkeit magnetisierbarer Schichtten
und aus der japanischen Offeniegungsschrift 51-104 594, die die Verbesserung der Stabilität
und der Dispergierbarkeit magnetischer Metallpigmente in Bindemitteln beinhaltet.
Mit Silanhaftvermittlern behandelte Pigmente können aber nicht in unterschiedlichen
Bindemittelsystemen gleichgut eingearbeitet werden.
[0008] Aus der DE-C-893.566 ist es bekannt, Carbonyleisen in bindemitteln aus Ortho- oder
Disilicaten einzubetten. Dadurch werden die Einzelteilchen, der Größe oberhalb der
von Magnetpigmenten, in einen Verbund zusammengehalten und können somit leichter zu
Masseeisen verpreßt werden.
[0009] Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, nichtpyrophore magnetische Metall-
und Legierungspigmente für Aufzeichnungszwecke zur Verfügung zu stellen, welche die
erwähnten Nachteile nicht besitzen.
[0010] Bei der Bearbeitung dieser Problemstellung wurde überraschenderweise gefunden, daß
beschichtete magnetische Metall- und Legierungspigmente mit einer Beschichtung aus
mindestens einem ortho-Kieselsäureester und/oder dessen Hydrolysaten und/oder Kondensaten
in einer Menge von 0,2 bis 30 Gew.4, vorzugsweise von 1 bis 20 Gew.-%, und besonders
bevorzugt von 2 bis 15 Gew.-%, vor dem Angriff von Luftsauerstoff und Feuchtigkeit
geschützt sind.
[0011] Weiterhin wurde gefunden, daß diese oberflächliche Schutzschicht Korrosionsinhibitoren
enthalten kann, wodurch die Beständigkeit der Pigmente noch weiter gesteigert wird.
[0012] Die so geschützen Metallteilchen lassen sich sehr gut dispergieren, und es treten
mit handelsüblichen Bindemitteln keinerlei Verträglichkeitsprobleme auf.
[0013] Die vorliegende Erfindung beschreibt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung dieser
Pigmente.
[0014] Pyrophore magnetische Metall- und Legierungspulver, welche nach der Lehre der vorliegenden
Erfindung gegen Angriffe von Luftsauerstoff und Feuchtigkeit geschützt werden können,
sind in der Literatur beschrieben. Sie bestehen im wesentlich aus Eisen, Kobalt und
Nickel oder aus Legierungen, welche diese drei ferromagnetischen Metalle miteinander
bilden können. Sie enthalten gegebenenfalls 0,1 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer
Fremdelemente, wie z. B. Cadmium, Blei, Calcium, Zink, Magnesium, Aluminium, Chrom,
Wolfram, Phosphor oder Bor. Die pyrophoren Metall- und Legierungspigmente können außerdem
kleinere Mengen Wasser, Oxide oder Oxidhydroxide enthalten. Sie können hergestellt
werden durch elektrolytische Abscheidung aus den entsprechenden Salzlösungen an einer
Quecksilberkathode, durch Zersetzung der entsprechenden Metallcarbonyle, durch Reduktion
der entsprechenden Metallionen aus ihren Lösungen mit Hilfe ebenfalls gelöster Reduktionsmittel
wie Boranat, Hypophosphit usw., durch Reduktion mit gasförmigen Reduktionsmitteln
(üblicherweise Wasserstoff) aus den entsprechenden Oxiden, Oxidhydroxiden, Oxalaten,
Formiaten usw. bei Temperaturen oberhalb 250 °C oder nach einem der weniger gebräuchlichen
Verfahren, die in der Literatur erwähnt sind. Es kann sich um isometrische oder anisometrische
Teilchen handeln, die entweder weitgehend homogen aufgebaut sind oder aber mehr oder
weniger stark in einzelne aneinanderhaftende Metallkerne zergliedert sind. Aufgrund
ihrer überlegenen Eigenschaften als Aufzeichnungsträger werden Metallpulver bevorzugt,
deren nadelförmige Einzelteilchen durchschnittlich nicht mehr als 5 Poren aufweisen
und durchschnittlich aus nicht mehr als 2 Metallkernen bestehen. Derartige pyrophore
Metallpulver werden in der europäischen Patentanmeldung EP-Ai-15485 beschrieben.
[0015] Kieselsäureester, die die erfindungsgemäße Schutzfunktion ausüben, sind insbesondere
Verbindungen der allgemeinen Formel

deren Hydrolysate einschließlich der Teilhydrolysate sowie die aus den Hydrolysaten
bzw. Teilhydrolysaten gegebenenfalls unter Mitwirkung der monomeren, unverseiften
Kieselsäureester gebildeten Kondensate.
R bedeutet darin einen gegebenenfalls verzweigten und/oder durch Sauerstoffbrücken
ein- oder mehrfach unterbrochenen Alkyl-, Cycloalkyl- oder Alkenylrest mit 1 bis 20
Kohlenstoffatomen oder einen Aryl- oder Aralkylrest. Der Alkyl- bzw. Alkenylrest kann
linear aufgebaut sein ; bevorzugt wird jedoch ein mindestens einmal verzweigter Kohlenwasserstoffrest.
Beispiele hierfür sind die Reste Isopropyl, t-Butyl, 3-Methylbutyl, 2-Ethyl-hexyl,
Octadecyl, Oleyl. Beispiele für Cycloalkylreste sind Cyclopentyl, Cyclohexyl oder
Cycloheptyl. Der Arylrest kann ein Phenylrest sein. Bevorzugt wird indes ein Alkyl-substituierter
Phenylrest (Aralkylrest), wobei besonders bevorzugt ist, wenn sich der oder die Alkylreste
in o-Stellung zur Esterbindung befinden. Beispiele hierfür sind die Reste o-Tolyl,
o,o'-Xylyl- oder o,o'-Diethylphenyl. Beispiele für andere Aralkylreste sind Benzyl,
1-Phenylethyl oder 2-Phenylethyl.
R' stellt eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen dar. Der Alkylrest R' kann
verzweigt sein ; bevorzugt wird jedoch ein linearer unverzweigter Kohlenwasserstoffrest
wie Methyl oder Ethyl.
n bedeutet eine Zahl von 0 bis 4, bevorzugt 1 bis 3.
[0016] Kieselsäureester der angegebenen Art sind nach dem Stand der Technik auf vielfältige
Weise darstellbar, vgl. W. Noll, Chemie und Technologie der Silikone, 2. Auflage,
Verlag Chemie, Weinheim 1968, Seite 554 ff. Für den erfindungsgemäßen Einsatzzweck
werden Herstellungsverfahren bevorzugt, die es gestatten, die Ester ohne größeren
Aufwand völlig frei von sauren Verunreinigungen (besonders Halogenwasserstoffen) zu
erhalten, da diese bekanntermaßen die Korrosion von Metall fördern können.
[0017] Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann die Oberfläche der Metallteilchen mit nur
einem Ester, dessen Hydrolysat und/oder Kondensat belegt sein. Die Oberflächenschicht
kann aber auch aus zwei oder mehreren Kieselsäureestern, deren Hydrolysaten bzw. Cohydrolysaten
und/oder Kondensaten bzw. Cokondensation gebildet werden. Es ist demzufolge auch nicht
unbedingt erforderlich, daß die zur erfindungsgemäßen Verwendung kommenden Kieselsäureester
einheitliche Verbindungen sind. Vielmehr ist es durchaus möglich, bei deren Herstellung
evtl. anfallende Reaktionsgemische unmittelbar zur Stabilisierung einzusetzen. Dadurch
entfällt die Notwendigkeit einer mitunter sehr aufwendigen und teuren Reinigung.
[0018] Man kann auch anstelle der monomeren ortho-Kieselsäureester von vornherein deren
Umsetzungsprodukte mit für die vollständige Hydrolyse derselben nicht ausreichenden
mengen Wasser zur Beschichtung der Metallteilchen einsetzen.
[0019] Durch die nicht vollständige Hydrolyse entstehen Polykieselsäureester, die beispielsweise
durch folgende Formeln beschrieben werden können :

wobei R einen gegebenenfalls verzweigten und/oder durch Sauerstoffbrücken ein- oder
mehrfach unterbrochenen Alkyl-, Cycloalkyl- oder Alkenylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen
oder einen Aryl- oder Aralkylrest oder ein Wasserstoffatom bedeuten kann. R' steht
für eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ist gegebenenfalls gleich
R. o und p sind Zahlen von 0 bis 50, bevorzugt von 1 bis 35.
[0020] Die Menge an Kieselsäureester, die mindestens angewandt werden muß, um den Metallteilchen
den pyrophoren Charakter zu nehmen, hängt von der Teilchengröße, der spezifischen
Oberfläche (BET-Stickstoff-Adsorptionsmethode) und der Porosität der Pigmente ab.
Außerdem geht der Reduktionsgrad der Pigmente ein : Materialien, die kleinere Mengen
Oxide oder Oxidhydroxide enthalten, lassen sich - bei vergleichbarer Teilchengröße,
BET-Oberfläche und Porengehalt - mit geringeren Mengen stabilisieren als vollständig
durchreduzierte Metallpulver. Mit Hilfe einfacher Testversuche ist es einem Fachmann
ohne weiteres möglich, die Mindestmenge zu ermitteln. Da es in den meisten Fällen
jedoch nicht nur darauf ankommt, den Metallteilchen den pyrophoren Charakter zu nehmen,
sondern ein Erhalt der magnetischen Kenngrößen bei Lagerung an der Luft über einen
längeren Zeitraum hinweg gewünscht wird, wird man ohnedies die Behandlung mit einer
etwas größeren Menge an Kieselsäureester als der Minimalmenge vornehmen, zumal sich
die oberflächliche Schutzschicht bei der späteren Verarbeitung in keiner Weise nachteilig
auswirkt.
[0021] Die beanspruchten beschichteten magnetischen Metall- und Legierungspigmente enthalten
daher oberflächlich mindestens einen ortho-Kieselsäureester der angegebenen Art, dessen
Hydrolysat und/oder Kondensat in einer Menge von 0,2 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 1 bis
20 Gew.-%, und besonders bevorzugt 2 bis 15 Gew.-%. Obgleich die in den Ansprüchen
1 und 2 beanspruchten magnetischen Metall- und Legierungspigmente auch dann, wenn
sie fertig verarbeitet in das handelsübliche Bindemittel eines magnetischen Aufzeichnungsmediums
eingebettet sind, bereits an sich eine bemerkenswert große Resistenz gegen elektrochemische
Korrosionsprozesse zeigen, kann für einige Verwendungszwecke eine noch höhere Widerstandsfähigkeit
wünschenswert sein.
[0022] Es wurde gefunden, daß dies bei magnetischen Metall- und Legierungspigmenten erreicht
ist, die zusätzlich zur Kieselsäureester-Beschichtung einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren
enthalten. Die so behandelten Metallpulver als solche zeigen eine erhöhte Stabilität
gegenüber Luftoxidation in Atmosphären unterschiedlicher relativer Luftfeuchten.
[0023] Als Korrosionsinhibitoren können die nach dem Stand der Technik zugänglichen und
wirksamen Verbindungen eingesetzt werden, z. B. höhere Amine, Aldehyde, Alkohole oder
Ketone, Amidine, Guanidine, heterocyclische Verbindungen mit Stickstoff und/oder Sauerstoff
und/oder Schwefel als Heteroatome (Urotropin, Pyrazole, Imidazole, Imidazoline, Oxazole,
Isoxazole, Thiazole, Isothiazole, Triazole, Triazine, Pyridine sowie die entsprechenden
Benzol-anellierten Systeme wie Benzimidazole, Benzothiazole, Benzotriazole, Chinoline
oder Isochinoline, Chinazoline und andere) Schwefel-Stickstoff-Verbindungen, organische
Acetylenderivate, organische Nitroverbindungen, Phosphonsäuren und Phosphonocarbonsäuren
und deren Derivate und Salze, stickstoffhaltige Phosphon- oder Phosphonocarbonsäuren
sowie deren Derivate und Salze, organische und anorganische Salze von Carbonsäuren
wie Acetate, Benzoate, Cinnamate, Salicylate und andere, organische und anorganische
Phosphate (Polyphosphate), Phosphite und Sulfonate usw. Selbstverständlich können
auch geeignete Mischungen dieser Mittel verwendet werden.
[0024] Besonders bevorzugt sind magnetische Metall- und Legierungspigmente, in denen die
Korrosionsinhibitoren in der Kieselsäureester-Schicht Verbindungen aus der Reihe der
Benzotriazole, der Benzothiazole, der Benzimidazole, der Guanidine, der Amidine und/oder
der Metallsalze der Carbonsäuren sind und in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise
von 0,1 bis 4 Gew.-%, und besonders bevorzugt von 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf Metall,
vorliegen.
[0025] Das Aufbringen der stabilisierenden Schutzschicht auf die pyrophoren magnetischen
Metall- und Legierungspigmente kann durch Behandlung derselben mit den zuvor durch
Verdampfen oder Verdüsen in einen feinverteilten Zustand überführten Kieselsäureestern
in dafür geeigneten Apparaturen (Wirbelschichtreaktor, Drehrohr etc.) erfolgen, gegebenenfalls
unter Mitwirkung von Wasserdampf und/oder katalytisch aktiver Stoffe und erforderlichenfalls
bei höheren Temperaturen als Raumtemperatur.
[0026] Es wird jedoch bevorzugt, die Stabilisierung in der flüssigen Phase vorzunehmen,
und zwar in der Weise, daß die unbehandelten Pigmente in Suspensionen in organischem
und/oder wäßrigem Medium mit mindestens einem ortho-Kieselsäureester und/oder Polykieselsäureester
und gegebenenfalls mindestens einem Korrosionsinhibitor behandelt werden, danach von
der organischen und/oder wäßrigen Phase abgetrennt und bei Temperaturen zwischen 50
und 250 °C getrocknet werden.
[0027] Als organische Medien sind niedere Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, niedere
Ketone wie Aceton, Butanon-(2) und niedere Ether wie Tetrahydrofuran, 1.4-Dioxan,
gut geeignet. Da die magnetischen Metall- und Legierungspigmente vor der Stabilisierung
selbstentzündlich sind und durch die Behandlung lediglich in einen thermodynamisch
metastabilen Zustand überführt werden, wird man aus Sicherheitsgründen die Behandlung
in organisch/wäßrigen Medien oder in Wasser selbst vornehmen. Gegebenenfalls können
Hilfsmittel beigemischt werden, welche die Suspendierung der Pigmente erleichtern
(dispergiermittel) und/oder die Hydrolyse bzw. Kondensation des Esters fördern. Dies
sind beispielsweise kondensierte Phosphate, kationische, anionische, amphotere oder
nichtionogene Netzmittel bzw. Tenside, sauer oder alkalisch wirkende Substanzen oder
Substanzgemische, die in freier oder immobilisierter Form vorliegen können, pH-Wert
stabilisierende Substanzen wie Puffergemische.
[0028] Das pyrophore magnetische Metall- oder Legierungspigment wird nach an sich bekannten
Methoden im organischen und/oder wäßrigen Medium suspendiert. Kieselsäureester und
gegebenenfalls Korrosionsinhibitoren können zu einem beliebigen Zeitpunkt vor, während
oder nach der Bereitung der Suspension der flüssigen Phase zugesetzt werden, wobei
im letzteren Fall die Zugabe zweckmäßigerweise direkt im Anschluß an die Suspendierung
erfolgt. Der Pigment-Gehalt der Suspension bewegt sich im allgemeinen zwischen 5 und
50 Gew.-%.
[0029] Es hat sich in vielen Fällen als vorteilnaft erwiesen, das Pigment einige Zeit in
Suspension zu belassen, bevor man es dann abtrennt und bei Temperaturen von 50 bis
250 °C, bevorzugt 80 bis 150 °C, trocknet. Während dieser Zeitspanne - bevorzugt eine
halbe bis fünf Stunden - wird die Suspension bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen
als Raumtemperatur, insbesondere bei 20 bis 90°C, gerührt.
[0030] Besonders bevorzugt ist es, die Abtrennung der behandelten magnetischen Metall- und
Legierungspigmente vom organischen und/oder wäßrigen Medium und ihre Trocknung miteinander
zu kombinieren, indem man die Suspension einer Sprühtrocknung unterwirft. Hierbei
kann die Temperatur des Trocknungsgases bis zu 500 °C betragen. Die sprühgetrockneten,
beschichteten Pigmente können einer zusätzlichen Wärmebehandlung bei den oben angegebenen
Temperaturen unterzogen werden und gegebenenfalls aus einer Inertgasatmosphäre in
eine sauerstoffhaltige Atmosphäre überführt werden.
[0031] Das erfindungsgemäße Verfahren wird normalerweise unter weitestgehendem Ausschluß
von Sauerstoff in Inertgasatmosphäre (unter « Inertgasatmosphäre wird hier auch Vakuum
verstanden), in der Regel Stickstoff, durchgeführt, um eine Oxidation der magnetischen
Metall- und Legierungspigmente zu vermeiden. Erst nach vollzogener Trocknung bzw.
Temperung wird das beschichtete Pigment an die Luft gebracht. Gegebenenfalls kann
die Inertgasatmosphäre durch dosierte Zugabe von Sauerstoff oder Luft allmählich gegen
Luftatmosphäre ausgetauscht werden. So kann sichergestellt werden, daß evt. noch vorhandene
aktive Zentren, die bei direktem Zutritt von Luftsauerstoff sofort oxidieren würden
und durch die dabei freigesetzte Energie als Initialzündquelle für die gesamte Pigmentmenge
wirken könnten, gefahrlos passiviert werden. Diese Passivierung kann selbstverständlich
auch mit anderen Sauerstoffhaltigen Gasgemischen als Luft vorgenommen werden.
[0032] Es sei darauf hingewiesen, daß es selbst für den Fachmann außerordentlich überraschend
ist, daß das beschriebene Verfahren trotz der Verwendung protischer Medien zum Erfolg
führt, ohne daß die magnetischen Metall- und legierungspigmente hierbei leiden. Die
Sättigungsmagnetisierung sinkt um höchstens den Prozentsatz, den die nicht-magnetische
Schutzhülle gewichtsmäßig im beanspruchten Pigment ausmacht. Der scheinbar stärkere
Abfall der remanenten Magnetisierung, der an Pulverproben teilweise beobachtet wurde,
ist bedingt durch Textur- bzw. Packungseinflüsse und schlägt sich in der Bandremanenz
nicht nieder.
[0033] Die erfindungsgemäßen nicht-pyrophoren beschichteten magnetischen Metall- und Legierungspigmente
lassen sich nach den bekannten Methoden zu Dispersionen der Pigmente in Bindemitteln
und Lösungsmitteln verarbeiten, die dann zur Herstellung der Eigentlichen magnetischen
Aufzeichnungsmedien verwendet werden können. Dabei fällt ihr ausgezeichnetes Dispergierverhalten
sowohl in organischen als auch in wäßrigen Systemen auf. Unverträglichkeiten konnten
nicht beobachtet werden. Vielmehr wurde unerwarteterweise festgestellt, daß bei der
Herstellung der Dispersionen die Bindermenge ohne nachteilige Folgen um den Anteil
reduziert werden kann, der gewichtsmäßig der stabilisierenden Schutzschicht auf den
Pigmenten entspricht, ein nicht zu unterschätzender Vorteil insbesondere dann, wenn
hohe Pigmentfüllgrade gefordert sind.
[0034] Grundsätzlich können in Verbindung mit den erfindungsgemäßen beschichteten magnetischen
Metall- und Legierungspigmenten die nach dem Stand der Technik für die Fertigung von
Magnetogrammträgern üblichen Bindemittel eingesetzt werden, wie z. B. Copolymere von
Vinylchlorid mit Vinylacetat einschließlich der Varianten, die Carboxyl-, Hydroxyl-
oder Epoxidgruppen enthalten, Copolymere von Vinylchlorid mit Acrylsäureestern oder
Methacrylsäureestern einschließlich der durch partielle Verseifung zugänglichen Hydroxylgruppen-haltigen
Versionen, Copolymere von Vinylchlorid mit ungesättigten OH-Gruppenhaltigen Monomeren,
mit Acrylnitril oder Vinylidenchlorid, Copolymere von Acrylsäureestern mit Acrylnitril,
mit Vinylidenchlorid oder mit Styrol sowie die analogen Copolymere von Methacrylsäureestern,
Copolymere von Vinylidenchlorid oder Butadien mit Acrylnitril, Polyvinylfluoride,
Polyvinylacetale wie Polyvinylformale oder Polyvinylbutyrale, Polyurethanelastomere,
Polyamidharze, Polyesterharze, Binder auf Cellulose-basis, Binder auf Basis synthetischer
Kautschuke, ungesättigte Polyesterharze, Phenoplaste, Aminoplaste, Epoxidharze in
Verbindung mit Härtern, reaktiv modifizierte Alkydharze, mit Isocyanat-Gruppen modifizierte
Polyether, Binder auf Basis von Polyurethanpräpolymeren mit reaktionsfähigen Isocyanatgruppen.
Selbstverständlich können auch geeignete Gemische dieser Bindemittel verwendet werden.
[0035] Bei der Erstellung der Pigmentdispersionen können zum geeigneten Zeitpunkt Additive
zugesetzt werden, wie sie üblicherweise bei der Fertigung magnetischer Aufzeichnungsmedien
Verwendung finden : Dispergiermittel, Gleitmittel, Weichmacher, Fungizide, Alterungsstabilisatoren,
Antistatika, nichtmagnetisierbare Füllstoffe bzw. Pigmente.
[0036] Beschichtete magnetische Metall- und Legierungspigmente gemäß der vorliegenden Erfindung
können zur Fertigung magnetischer Aufzeichnungsmedien jeglicher Art verwendet werden,
wie z. B. Tonbänder, Videobänder, Instrumentationsbänder, Computerbänder, flexible
und starre Magnetkarten, flexible Magnetscheiben, starre Magnetplatten, Trommelspeicher.
[0037] Derartige magnetische Informationsträger werden eingesetzt für Bild- und Tonaufzeichnung,
zur Speicherung von Meßdaten, als externe Speicher für Datenverarbeitungsanlagen,
zu Archivierungszwecken, für Textverarbeitungssysteme, für Identifikationssysteme
wie Ausweise, Kreditkarten, Fahrkarten.
[0038] Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele im einzelnen erläutert, die den Anmeldungsgegenstand
jedoch in keiner Weise einschränken. Die in den Beispielen angegebenen magnetischen
Daten wurden in einem Feld von 3,5 KOe gemessen.
Beispiel 1
[0039] 20 g eines nadelförmigen, im wesentlichen aus Eisen bestehenden pyrophoren Metallpigments
(I
Hc: 772 Oe, Br/p : 1 102 Gg
-1 cm
3, 4πl
s/ρ: 1 855 Gg
-1 cm
3, Br/4πl
s: 0,59) wurden mit Hilfe einer Mischsirene in 200 g destilliertem Wasser dispergiert.
Während dieses Vorgangs wurden 4 g Kieselsäuretetraethylester zugegeben. Die Suspension
wurde filtriert und der Filterkuchen im Stickstoffstrom 10 Stunden bei 105°C getrocknet.
Nach dem Abkühlen wurde eine Probe an die Luft gebracht und pulverisiert. Die magnetischen
Pulverdaten dieser Probe wurden sofort (A) und nach zehntägiger Lagerung an Luft in
dünner Schicht bei 25 °C und 65 % relativer Luftfeuchtigkeit (B) gemessen :
[0040]

Beispiel 2
[0041] 3,7 des nach Abtrennung der Leichtsieder (Restdruck 20 mbar, Sumpftemperatur bis
95°C) erhaltenen Produktes der Umsetzung von 1 Mol Kieselsäuretetraethylester mit
1 Mol n-Octadecanol wurden in einer Mischung aus 120 g Butanon-(2) und 30 g destilliertem
Wasser gelöst. Mittels eines Dissolvers wurden 15 g eines nadelförmigen, im wesentlichen
aus Eisen bestehenden pyrophoren Metallpigments (I
Hc: 1 126 Oe, Br/p : 1 233 Gg-
1 cm
3, 4πl
s/p : 1 950 Gg
-1 cm
3, Br/4πl
s: 0,63) in dieser Lösung dispergiert. Nachdem die resultierende Suspension 75 Minuten
bei 65 °C gerührt worden war, wurden Lösungsmittel und Spaltprodukte der Ester-Hydrolyse
bzw. -Kondensation am Rotationsverdampfer bei einem Restdruck von 30 mbar und Temperaturen
bis zu 80°C verdampft. Das granulatförmige Material wurde eine Stunde lang unter Inertgas
einer Wärmebehandlung bei 90 °C unterworfen. Eine Probe des erkalteten produktes wurde
an der Luft aufgerieben. Die an dieser Probe sofort (A) und nach zehntägiger Lagerung
an Luft in dünner Schicht bei 25 °C und 65 % relativer Luftfeuchte (B) bestimmten
magnetischen Pulverdaten waren :
[0042]

Beispiel 3
[0043] 3a 10,4 g 2-Ethylhexyloxytriethoxysilan wurden in einer Mischung aus 315 g Ethanol
und 135 g destilliertem Wasser gelöst. Der pH-Wert wurde durch Zusatz von Essigsäure
auf 4,5 eingestellt und die Lösung 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurden
50 g eines pyrophoren Eisenpigments (I
Hc : 714 Oe, Br/p : 973 Gg
-1 cm
3, 4πl
s/p : 1 864 Gg
-1 cm
3, Br/4πl
s: 0,52) mittels eines Dissolvers in dieser Lösung dispergiert. Die Pigmentsuspension
wurde 1 Stunde bei 50 °C gerührt und anschließend in einen Laborsprühtrockner (IRA-Mini-Sprühtrocknungsanlage
HO) eingespeist, der mit Stickstoff betrieben wurde (Trocknungsgastemperatur zwischen
180 und 200 °C). Das sprühgetrocknete Pigment wurde noch 1 Stunde unter Stickstoff
bei 100 °C getempert, bevor dann eine Probe des feinteiligen Materials an Luft gebracht
wurde. Die magnetischen Pulverdaten dieser Probe wurden sofort (A) und nach zehntägiger
Lagerung an Luft in dünner Schicht bei 25 °C und 65% (B) bzw. 95% (C) relativer Luftfeuchtigkeit
gemessen :

[0044] 3b 8,6 g 2-Ethylhexyloxytriethoxysilan wurden in einer Mischung aus 160 g Ethanol
und 65 g destilliertem Wasser gelöst. Der pH-Wert wurde durch Zusatz von Essigsäure
auf 4,5 eingestellt und die Lösung 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Unterdessen
wurde eine Suspension von 50 g des gleichen pyrophoren Eisenpigments wie in Beispiel
3a in einer Mischung aus 155 g Ethanol und 70 g destilliertem Wasser, in der zuvor
1 g 1,2-Pentamethylenbenzimidazol gelöst worden waren, bereitet. Unter Zuhilfenahme
eines Intensivrührers wurde diese Suspension mit der Silanlösung verdünnt und wie
in Beispiel 3a weiter verfahren. Die Messung der magnetischen Pulverdaten erfolgte
ebenfalls wie in Beispiel 3a beschrieben und ergab :

[0045] 3c 8,6 g 2-Ethylhexyloxytriethoxysilan und 1 g® Preventol CI 6 (ethoxyliertes 2-Mercaptobenzimidazol,
Bayer AG) wurden in einer Mischung aus 315 g Ethanol und 135 g destilliertem Wasser
gelöst. Nachdem die Lösung 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt worden war, wurden
50 g des gleichen pyrophoren Eisenpigments wie in Beispiel 3a hierin suspendiert.
Die weitere Arbeitsweise war die gleiche wie in Beispiel 3a. Die Messung der magnetischen
Pulverdaten des stabilisierten Pigmentes ergab :

[0046] 3d 8,6 g 2-Ethylhexyloxytriethoxysilan und 1 g 1-Hydroxybenzotriazol wurden in einer
Mischung aus 315 g Ethanol und 135 g destilliertem Wasser gelöst. In dieser Lösung
wurden 50 des gleichen pyrophoren Eisenpigments wie in Beispiel 3a suspendiert. Die
weitere Arbeitsweise war die gleiche wie in Beispiel 3a mit der Ausnahme, daß die
Suspension unmittelbar nach der Bereitung zur Sprühtrocknung eingesetzt wurde. Die
Messung der magnetischen Pulverdaten des stabilisierten Pigmentes ergab :

[0047] 3e Wie Beispiel 3c, nur wurde anstelle von 1 g
9 Preventol CI 6 1 g Cyclohexyliminokohlensäuredimorpholid eingesetzt. Die Messung
der magnetischen Pulverdaten des stabilisierten Pigments ergab :

[0048] 3f Wie Beispiel 3b, nur wurde anstelle von 1 g 1,2-Pentamethylenbenzimidazol 1 g
isophorondiamin-biscaprolactamamidin eingesetzt. Die Messung der magnetischen Pulverdaten
des stabilisierten Pigments ergab:

[0049] Zur Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit im Band wurden mit den stabilisierten
Pigmenten sowie zum Vergleich mit dem unbehandelten pyrophoren Eisenpigment nach folgender
Vorschrift kurze Probebänder hergestellt :
1 g Metallpigment wurde in 2,5 cm3 einer 12 gew.-%igen Lösung eines Polyvinylchlorid/Polyvinylacetat-Copolymerisats
in gleichen Teilen Ethyl- und Butylacetat, welche außerdem 4 Gew.-% (bezogen auf Pigment)
eines Dispergiermittels enthielt, auf einem Muller bei 6 kp Belastung mit 175 Umdrehungen
dispergiert. Die erhaltene Lackprobe wurde mit einem 90 µ-Filmzieher auf eine 30 µ,
starke Polyesterfolie aufgezogen, in einem Magnetfeld ausgerichtet und anschließend
getrocknet.
[0050] Um eine genauere Aussage zu ermöglichen, wurden von jeder Pigmentprobe mehrere Probebänder
hergestellt und diese jeweils 48 Stunden bei Raumtemperatur gelagert. Sodann wurden
Bandproben mit homogen glatter und geschlossener Oberfläche in eine Klimakammer eingebracht,
in der konstant eine Temperatur von 55 °C und eine relative Luftfeuchte von 95 % herrschten.
Der Zustand der Magnetschicht wurde bei 35-facher Vergrößerung im Auflicht beurteilt.
Die Ergebnisse der Klimatischen Tests sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt
:

Beispiel 4
[0051] 10 g eines nadelförmigen, im wesentlichen aus Eisen bestehenden pyrophoren Metallpigments
(l
Hc : 844 Oe, Br/p 1 182 Gg-
1 cm
3, 4πrl
s/p : 1 917 Gg
-1 cm
3, Br/4πl
s: 0,62) wurden in einer Emulsion von 1,9 g Dodecyloxytriethoxysilan in einer Mischung
aus 50 g 1,4-Dioxan und 30 g destilliertem Wasser mittels eines Kotthoff-Rührwerks
suspendiert. Die Suspension wurde 3 Stunden bei 40 °C gerührt. Dann wurde abfiltriert
und der Filterkuchen 8 Stunden im Stickstoffstrom bei 150 °C getrocknet. Eine Probe
des wieder abgekühlten Produktes wurde an die Luft gebracht und zerkleinert. Die magnetischen
Pulverdaten dieser Probe wurden sofort (A) und nach zehntägiger Lagerung an Luft in
dünner Schicht bei 25 °C und 65 % relativer Luftfeuchtigkeit (B) gemessen :

Beispiel 5
[0052] 4,4 g o-Methylphenoxytriethoxysilan wurden in einer Mischung aus 80 g Isopropanol
und 20 g destilliertem Wasser gelöst. Der pH-Wert der Lösung wurde mit Ammoniakwasser
auf 9 eingestellt. Dann wurden 15 g eines nadelförmigen, im wesentlichen aus Eisen
bestehenden pyrophoren Metallpigments (I
Hc : 1 313 Oe, Br/p : 1 137 Gg-
1 cm
3, 4πl
s/p : 1 935 Gg-
1 cm
3, Br/4πl
s: 0,59) mit Hilfe einer Mischsirene hierin dispergiert. Die Pigmentsuspension wurde
noch 1 Stunde bei 85 °C gerührt. Es wurde abfiltriert und der Filterkuchen 9 Stunden
im Stickstoffstrom bei 130 °C getrocknet. Nach dem Abkühlen wurde eine Probe an Luft
aufgerieben. Die sofort (A) und nach zehntägiger Lagerung an Luft in dünner Schicht
bei 25 °C und 65 % relativer Luftfeuchtigkeit (B) an dieser Probe gemessenen magnetischen
Pulverdaten waren :

Beispiel 6
[0053] 285 g eines Gemisches bestehend aus :
25,7 Gew.-% Kieselsäuretetraethylester
43,3 Gew.-% 2-Ethylbutyloxytriethoxysilan
22,9 Gew.-% Bis(2-Ethylbutyloxy) diethoxysilan
6,8 Gew.-% Tris(2-Ethylbutyloxy) ethoxysilan
0,9 Gew.-% Ethanol
und
0,4 Gew.-% 2-Ethylbutanol
wurden in einer Mischung aus 6 750 g Ethanol und 2 250 g destilliertem Wasser gelöst.
Der pH-Wert der Lösung wurde durch Zugabe von Essigsäure auf 4,2 eingestellt. Nachdem
die Lösung 90 Minuten bei Raumtemperatur gerührt worden war, wurden 1 000 g eines
nadelförmigen, im wesentlichen aus Eisen bestehenden pyrophoren Metallpigments (I
Hc: 1 050 Oe, Br/p : 1 182 Gg-
1 cm
3, 4al
s/p : 1 910 Gg-
1 cm
3, Br/4πl
s: 0,62) mit Hilfe eines Dissolvers hierin dispergiert. Die resultierende Suspension
wurde 2 Stunden bei 45 °C gerührt und dann in einen Laborsprühtrockner (IRA-Mini-Sprühtrocknungsanlage
HO) eingespeist, der mit Stickstoff betrieben wurde (Trocknungsgastemperatur zwischen
180 und 200 °C). Das sprühgetrocknete Pigment wurde noch 2 Stunden bei 110 °C unter
Stickstoff getempert. Nach dem Erkalten wurde eine Probe des pulverförmigen Produkts
an die Luft gebracht. An dieser Probe wurden sofort (A) und nach zehntägiger Lagerung
in dünner Schicht bei 25 °C und 65 % relativer Luftfeuchte (B) folgende Magnetwerte
gemessen :

[0054] Herstellung von Magnetbändern :
a) Physikalisch trocknendes Bindemittelsystem :
236 g des stabilisierten Metallpigments wurden in einer Lösung von 53 g Polyvinylchlorid/Polyvinylacetat-Copotymerisat,
4,5 g Siliconöl und 6 g Dispergiermittel in 440 g einer Mischung aus gleichen Teilen
Ethyl- und Butylacetat dispergiert und 3,5 Stunden in einer Perlmühle (Mahlkörper
: Glaskugeln mit 1, 2 und 3 mm Durchmesser) gemahlen. Danach wurde filtriert, der
Lack auf eine 12 µ, starke Polyesterfolie aufgetragen und das im Lack dispergierte
Eisenpigment in einem Magnetfeld ausgerichtet. Anschließend wurde die Magnetschicht
getrocknet. Die Schichtdicke im trockenen Zustand betrug ca.
Magnetische Messungen am Band ergaben :
[0055]

[0056] Im Klammern sind die Daten des entsprechenden Bandes mit unstabilisiertem Pigment
angegeben. Beide Bänder haben bezüglich des magnetisch wirksamen Materials ähnliche
Volumenfüllfaktoren.
b) Vernetzendes Bindemittelsystem :
[0057] 275 g des stabilisierten Metallpigments wurden in einer Lösung von 14,4 g Polyvinylchlorid/Polyvinylacetat-Copolymerisat,
5 g Acrylnitril/Butadien-Copolymerisat, 19,4 g Polyesterurethan, 92,4 g Hydroxylgruppen-haltigem
Polyacrylat und 8,5 g Dispergiermittel in einer Mischung aus 231 g Tetrahydrofuran,
115,5 g Methylisobutylketon und 51,7 g Cyclohexanon dispergiert. Anschließend wurde
die Mischung 3,5 Stunden in einer Perlmühle (Mahlkörper : Glaskugeln mit 1, 2 und
3 mm Durchmesser) gemahlen. 30 Minuten vor Ende der Mahldauer wurden 19,4 g eines
polyfunktionellen aliphatischen Isocyanats zur Vernetzung des Bindemittelsystems zugesetzt.
Danach wurde filtriert, der Lack auf eine 12µ, starke Polyesterfolie aufgetragen und
das im Lack dispergierte Eisenpigment in einem Magnetfeld ausgerichtet. Der Magnetlack
wurde anschließend getrocknet. Seine Dicke im trockenen Zustand betrug ca. 6 µ,.
Magnetische Messungen am Band ergaben :
[0058]

c) Wäßriges, physikalisch trocknendes Bindemittelsystem :
[0059] 240 g des stabilisierten Metallpigments wurden in 175 g destilliertem Wasser, welches
8 Gew.-% (bezogen auf Pigment) eines Dispergiermittels enthielt, suspendiert. Zu der
Suspension wurde eine Mischung aus 200 einer 50%igen Dispersion eines Acrylat/Styrol-Copolymerisats
und 10 g Butyldiglykolacetat gegeben und der gesamte Ansatz 3,5 Stunden in einer Perlmühle
(Mahlkörper : Glaskugeln mit 1, 2 und 3 mm Durchmesser) gemahlen. Anschließend wurde
filtriert, der Lack auf eine 12 µ starke Polyesterfolie aufgetragen und das im Lack
dispergierte Eisenpigment in einem Magnetfeld ausgerichtet. Danach wurde die Magnetschicht
getrocknet. Die Schichtdicke im trockenen Zustand betrug ca. 6 µ.
Magnetische Messungen am Band ergaben :
[0060]

Beispiel 7
[0061] 5,8 g des nach Abziehen der flüchtigen Anteile (Restdruck 18 mbar, Sumpftemperatur
bis 175°C) erhaltenen Produktes der Umsetzung von 1 Mol Kieselsäuretetraethylester
mit 1 Mol 9-Octadecen-1-ol wurden in einer mit Ammoniak auf pH 6,8 eingestellten Mischung
aus 270 g Isopropanol und 180 g destilliertem Wasser emulgiert.
[0062] Mittels eines Dissolvers wurden 50 g eines nadelförmigen, im wesentlichen aus Eisen
bestehenden pyrophoren Metallpigmentes (I
HC: 852 Oe, Br/p: 1 108 Gg
-1 cm
3, 4πl
s/ρ: 1 847 Gg-
1 cm
3, Br/4πl
s: 0,60) in dieser Emulsion dispergiert. Die Suspension wurde 45 Minuten bei 50°C gerührt
und anschließend unter Inertbedingungen bei einer Trocknungsgastemperatur von etwa
200 °C sprühgetrocknet (IRA-Mini-Sprühtrocknungsanlage HO). Eine Probe des pulvrigen
Produkts wurde an Luft gebracht. Die an dieser Probe sofort (A) und nach zehntägiger
Lagerung an Luft in dünner Schicht bei 25 °C und 65 % relativer Luftfeuchte (B) bestimmten
magnetischen Pulverdaten waren :

Beispiel 8
[0063] 13 g 2-Ethoxyethyloxytriethoxysilan. wurden in einer Mischung aus 135 g Ethanol und
315 g destilliertem Wasser emulgiert. Dann wurden 50 g eines nadelförmigen pyrohoren
Eisenpigments (I
HC : 999 Oe, Br/p : 1 005 Gg-
1 cm
3, 4πl
s/ρ: 1 771 Gg-
1 cm
3, Br/4πl
s: 0,57) in dieser Emulsion dispergiert. Die resultierende Suspension wurde eine halbe
Stunde bei Raumtemperatur gerührt und sodann in einen Laborsprühtrockner (IRA-Mini-Sprühtrocknungsanlage
HO) eingespeist, dessen Trocknungsgas Stickstoff eine Temperatur zwischen 200 und
220 °C hatte. Eine Probe des sprühgetrockneten Pigments wurde an die Luft gebracht.
Die Messung der magnetischen Pulverdaten sofort (A) und nach zehntägiger Lagerung
an Luft in dünner Schicht bei 25 °C und 65 % relativer Luftfeuchte (B) ergab :
[0064]

Beispiel 9
[0065] 75 g eines nadelförmigen, im wesentlichen aus Eisen bestehenden pyrophoren Metallpigments
(I
HC : 845 Oe, Br/p : 1 150 Gg-
1 cm
3, 4πl
s/ρ : 1916 Gg-
1 cm
3 Br/4πl
s: 0,60) wurden mittels eines Dissolvers in einer Emulsion von 12,8 g Cyclohexyloxytriethoxysilan
in einer Mischung aus 264 g Isopropanol und 396 g destilliertem Wasser suspendiert.
Die Emulsion war zuvor durch Zugabe von Ammoniakwasser auf einen pH-Wert von 5 eingestellt
worden. Die Metallpigmentsuspension wurde noch 30 Minuten bei 75 °C gerührt und dann
unter Stickstoff einer Sprühtrocknung unterworfen (IRA-Mini-Sprühtrocknungsanlage
HO, Trocknungstemperatur ca. 200 °C). Eine Probe des erkalteten Produktes wurde an
Luft gebracht. Die magnetischen Pulverdaten dieser Probe wurden sofort (A) und nach
zehntägiger Lagerung an Luft in dünner Schicht bei 25 °C und 65 % relativer Luftfeuchtigkeit
(B) gemessen :

Beispiel 10
[0066] 330 g 2-Ethylbutyloxytriethoxysilan wurden bei 70°C in Gegenwart einer immobilisierten
Säure als Katalysator mit 18 g destilliertem Wasser, gelöst in 60 g Ethanol, umgesetzt.
Die abgekühlte Reaktionsmischung wurde filtriert und dann bei einem Restdruck von
30 mbar und einer Temperatur von maximal 70 °C von leicht siedenden Bestandteilen
befreit.
[0067] 5 g des so erhaltenen Produkts wurden in einer Mischung aus 88 g Methanol und 352
g destilliertem Wasser emulgiert. In dieser Emulsion wurden 50 g eines nadelförmigen,
im wesentlichen aus Eisen bestehenden pyrophoren Metallpigments (I
HC : 714 Oe, Br/p : 973 Gg
-1 cm
3, 4πl
s/p : 1 864 Gg
-1 cm
3, Br/4πl
s: 0,52) suspendiert. Die Suspension wurde eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt und
dann bei einer Trocknungsgastemperatur zwischen 200 und 220 °C unter Inertbedingungen
sprühgetrocknet (IRA-Mini-Sprühtrocknungsanlage HO).
[0068] Eine an Luft gebrachte Probe des feinteiligen Materials hatte unmittelbar nach Herstellung
(A) bzw. nach zehntägiger Lagerung an Luft in dünner Schicht bei 25°C und 65% relativer
Luftfeuchte (B) folgende magnetische Pulverdaten :

Beispiel 11
[0069] 397 g eines Gemisches bestehend aus :

und 0,6 Gew.-% Ethanol wurden in Gegenwart einer immobilisierten Säure als Katalysator
bei 70 °C mit 17 g destilliertem Wasser, gelöst in 80 g Ethanol, umgesetzt. Anschließend
wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt, filtriert und dann bei einem Restdruck von 30
mbar und einer Temperatur von maximal 70 °C ausgeheizt.
[0070] 50 g eines nadelförmigen, im wesentlichen aus Eisen Bestehenden pyrophoren Metallpigments
(I
HC : 1 094 Oe, Br/p : 1 086 Gg-
1 cm
3, 4πl
s/ρ : 1 742 Gg-
1 cm
3, Br/4πl
s: 0,62) wurden in einer Emulsion von 6 g des so erhaltenen Produkts in 440 g destilliertem
Wasser dispergiert. Die suspension wurde am Rotationsverdampfer bei einem Restdruck
von 30 mbar und Temperaturen bis zu 150 °C zur Trockne eingedampft und das granulatförmige
Material unter Stickstoff abgekühlt. Eine Probe des erkalteten Produkts wurde aufgerieben
und an Luft gebracht. Die an dieser Probe sofort (A) und nach zehntägiger Lagerung
an Luft in dünner schicht bei 25°C und 65% relativer Luftfeuchtigkeit (B) bestimmten
magnetischen Pulverdaten waren :
