專利名稱：磁記錄介質(zhì)的涂覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備磁記錄介質(zhì)的方法，更具體地涉及平整在介質(zhì)上的濕涂層，同時也從介質(zhì)上去除靜電荷的方法。
磁記錄介質(zhì)，如12.7mmVHS錄像帶，的制造方法典型地包括用基于溶劑的材料涂覆移動的薄片坯材。在涂覆中，薄片坯材與諸如輥的各種高速加工設(shè)備接觸。由于薄片坯材一般是諸如聚酯的絕緣材料，該接觸會在薄片坯材上產(chǎn)生靜電荷(即，靜電)。若不去除，積聚的電荷會引起各種不需要的結(jié)果，包括吸引外界物質(zhì)以致弄臟介質(zhì)表面。。被這樣污染的介質(zhì)會引起數(shù)據(jù)失落和磁頭-磁帶間間隔損耗(head-to-tape spacing loss)空間的失落，從而使介質(zhì)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄質(zhì)量下降。另外，若電荷的積聚超過了周圍空氣的擊穿電勢就會有火花放出，這會點燃涂覆區(qū)域中富含溶劑的氛圍。
為了減少這類放電和相關(guān)的著火危險，需用諸如感應(yīng)(inductiueneedle bars)棒、電能棒(electrically powesed bars)和核電離棒(nu-cleas ioniging bars)等設(shè)備從移動的薄片坯材上至少除去部分電荷。由于為了提高效率，磁介質(zhì)的涂覆速度不斷增大，可預(yù)計會產(chǎn)生更多的靜電，且只有更少的時間用這些已知的設(shè)備去除電荷。
目前人們試圖用抗靜電劑來解決靜電荷積累的問題?？轨o電劑是能將電荷轉(zhuǎn)運離開不需電荷的區(qū)域的導(dǎo)電材料。例如，諸如碳黑的抗靜電劑可被包含于磁性或非磁性的涂覆在磁記錄介質(zhì)上的分散內(nèi)物、它可轉(zhuǎn)運和包裝時減少碎屑在介質(zhì)上積累。這類減少介質(zhì)靜電荷的作用僅在涂覆的分散物干燥時有效。
用諸如輪轉(zhuǎn)凹版印刷術(shù)的方法在磁記錄介質(zhì)上涂覆分散物的方法包括，如美國專利4,870,920所述，使諸如槳片或棒的整平設(shè)備與濕涂層接觸以便在干燥前除去圖案和凹陷。
本發(fā)明提供了生產(chǎn)磁記錄介質(zhì)、同時在生產(chǎn)時使介質(zhì)上的靜電荷盡可能減少的方法，包括下列步驟a)在移動的薄片坯材的表面上施加液體材料以形成連續(xù)的濕涂層；和b)用有兩個主表面的撓性刮刀平整濕涂層，撓性平整刮刀包括一個導(dǎo)電層，它處于這樣的位置一個主表面的部分能與濕涂層接觸以便持續(xù)去除涂覆后薄片坯材上的靜電荷。在本發(fā)明方法的一個技術(shù)方案中，撓性平整刮刀包括有兩個主表面的基片，導(dǎo)電層在至少一個主表面上。在較好的技術(shù)方案中導(dǎo)電層包括導(dǎo)電材料和聚合物粘合劑。在特別好的技術(shù)方案中，導(dǎo)電材料包括延長細絲狀的氧化釩，細絲狀顆粒的長度至少為1.0微米。
這里所用的“濕涂層”表示含任意地分散在溶劑中的一種或多種組份的液體材料的均勻薄層?！皳闲浴北硎靖鶕?jù)本發(fā)明的方法平整刮刀在與移動的薄片坯材上的濕涂層接觸時能平滑地彎曲。無適當(dāng)撓性的平整刮刀會保持剛直或在彎曲時急劇屈折。“去除”表示足量的靜電荷從濕涂層的表面上除去，結(jié)果用諸如709型靜電計(3M)的靜電監(jiān)測儀在接近平整刮刀與濕涂層接觸區(qū)域后的位置測量時，表面的電壓基本為零。“平整”表示從濕涂層上除去圖案和凹陷，結(jié)果用透射光肉眼觀測時涂層表面均勻?！凹毥z狀顆粒”表示長軸(長度)比短軸(寬度)長的針狀顆粒。延長的細絲狀顆粒的“縱橫比”指長度寬度，或長軸短軸的比率。“氧化釩”表示單一或混合價的氧化釩，其中釩離子的形式氧化狀態(tài)為+4和+5；在本領(lǐng)域中，這一般指V2O5。在80℃下老化幾小時或在室溫下老化數(shù)天后的膠狀分散物中，氧化釩為細絲狀顆粒，它的寬度范圍為0.02-0.08微米，長度可達4微米?！盎腔木酆衔铩北硎景ㄖ辽僖粋€含-SO3H基團鹽的單元，較好的為堿金屬。
將足量的電導(dǎo)材料，較好的是氧化釩摻入撓性平整刮刀的導(dǎo)電層，有助于從移動薄片坯材去除靜電荷，從而減少了薄片坯材吸引灰未和碎屑的傾向，以及涂覆區(qū)域產(chǎn)生火花和著火的機會。本發(fā)明平整刮刀的有效性不依賴于環(huán)境氛圍的相對濕度。


圖1是本發(fā)明制備磁記錄介質(zhì)方法的流程圖。
圖2是本發(fā)明中安裝的撓性平整刮刀。
現(xiàn)參照圖1，說明本發(fā)明的方法如下薄片坯材10移過涂覆裝置12，在此液體涂覆材料被施加于移動薄片坯材的一個表面形成薄片坯材濕涂層14?？捎稍摷夹g(shù)領(lǐng)域的人員選擇涂覆方法用基于溶劑的涂覆材料給出薄而均勻的涂層。適用于本發(fā)明的方法是諸如輪轉(zhuǎn)凹版涂覆術(shù)、模頭涂覆和簾涂覆的方法。這些方法中的部分方法會在涂覆薄片坯材上產(chǎn)生圖案。涂覆的薄片坯材在濕涂層被平整裝置20平整前移過支承輥16和18。涂覆的薄片坯材然后通過支承輥19。支承輥的數(shù)量和位置可根據(jù)所用的涂覆方法而定。在涂覆的薄片坯材上的靜電荷可在涂層仍為濕時用，例如依次處于支承輥19前和后的靜電計21和23測定。薄片坯材然后用該技術(shù)領(lǐng)域已知的方法進行干燥、進一步涂覆、切成長條和轉(zhuǎn)運的步驟。
在圖2中顯示得更詳細的平整裝置20包括用刀夾24固定的撓性平整刮刀22。刀夾24可為能使撓性平整刮刀22固定放置的任何裝置。也由刀夾固定的襯刀26從刀夾延伸至離濕涂層24表面上3.18cm距離處。有兩個主表面的撓性刮刀平滑地沿著襯刀26延伸，彎曲或屈折。濕涂層與撓性平整刮刀的一個主表面部分接觸，其接觸長度由30表示。濕涂層在薄片坯材10上，該薄片坯材沿所示的方向以控制的線速度行進。撓性平整刮刀在薄片坯材行進方向上接觸長度較好的為約3-8厘米。較好的是，在濕涂層與撓性平整刮刀的接觸線(未顯示)處保持有過量涂覆材料形成的輾壓料堆34(用放大的尺寸表示)。因撓性平整刮刀被移動的薄片坯材的摩擦力拉拽著，襯刀給撓性平整刮刀提供支承，使撓性平整刮刀保持在接觸線的位置上。襯刀可由任何耐溶劑和耐腐蝕的足夠厚和剛性的材料制成。襯刀合適材料的一個例子是黃銅。
撓性平整刮刀包括用以從濕涂層上去除靜電荷的導(dǎo)電層。在本發(fā)明的一個技術(shù)方案中，撓性平整刮刀22包括有兩個主表面的基片，且導(dǎo)電層在至少存在于一個主表面上。當(dāng)撓性平整刮刀片僅在基片的一個主表面上有導(dǎo)電層時，導(dǎo)電層較好地在與濕涂層接觸的一個主表面上，如圖2所示。另一個稍差的方案是，導(dǎo)電層可放置在背離濕涂層的主表面上。
基片可為任何導(dǎo)電或非導(dǎo)電材料，它們在使用時有足夠的彈性形成平滑的曲率半徑，并有足夠的強度耐受由薄片坯材高線速移動時作用于它的力。切割時，基片必需形成沒有諸如毛口和槽口的缺陷的清潔邊緣。合適的基片例子包括諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚酯；共聚酯；聚酰胺；聚亞酰胺；聚環(huán)氧化物；聚碳酸酯；諸如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯和聚乙烯的聚烯烴；聚(乙酸乙烯酯)；諸如聚甲基丙烯酸甲酯的聚丙烯酸酯；和纖維素。
本發(fā)明的導(dǎo)電層較好的是包含導(dǎo)電材料和聚合物粘合劑。導(dǎo)電材料使撓性平整刮刀能夠連續(xù)地去除被平整的已涂覆坯料上的靜電荷。導(dǎo)電層最好是連續(xù)的，充分延伸至基片的各邊緣。
在本發(fā)明特別好的技術(shù)方案中，導(dǎo)電層包括氧化釩。存在的氧化釩顆粒較好的為針狀或細絲狀，而不是球狀或粒狀。據(jù)信這些顆粒均勻地分布于導(dǎo)電層內(nèi)形成電導(dǎo)顆粒網(wǎng)，其中顆粒作物理接觸。該顆粒一顆粒的接觸或連接性據(jù)信形成了給本發(fā)明導(dǎo)電層提供優(yōu)良靜電荷去除特性的導(dǎo)電途徑。顆粒較好地至少為約1.0微米長。顆粒的縱橫比(長度，即長軸與寬度，即短軸的比率)一般在約4-200范圍里。較長的顆粒更好，因這在顆粒網(wǎng)中需要更少的顆粒給出連接性。但長于約4微米長度的顆粒更難于形成膠態(tài)分散體，對于處理和涂覆更不穩(wěn)定。
氧化釩可為膠態(tài)分散體，或為干燥顆粒。這里所用的“膠態(tài)氧化釩”表示單價或混合價的氧化釩的膠態(tài)分散體，其中釩離子氧化態(tài)典型的為+4和+5。這里所用的術(shù)語“溶膠”、“膠態(tài)分散液”和“膠態(tài)溶液”是可互變的。它們都是指細分顆粒在連續(xù)液體介質(zhì)中均勻的混懸液。
本發(fā)明中較好為使用氧化釩的膠態(tài)分散液，以提供為高分散形式氧化釩的本發(fā)明的氧化釩的膠態(tài)分散液含有至少有效量的釩。釩的“有效量”表示膠態(tài)分散液含有的氧化釩形式中的釩的量適合制成能去除靜電荷的本發(fā)明撓性平整刮刀。分散的氧化釩顯示出在本發(fā)明導(dǎo)電層制備中所需的形態(tài)、粒徑和分散性質(zhì)。可用相容劑幫助保持這些分散液的穩(wěn)定性。
氧化釩膠態(tài)分散液的有效性用導(dǎo)電層中釩的有效表面濃度[V]eff表示。有效的表面濃度用使本發(fā)明撓性平整刮刀具有有效的去除靜電荷能力所需的每單位表面積的釩量表示，單位為mg/m2。一般來說，具有低的[V]eff的涂層更透明和均勻，對基片的粘附更強。
可用許多方法，包括使釩酸鹽酸化、使過氧化氫與五氧化二釩反應(yīng)、使諸如釩的鹵化物和羧酸鹽的釩化合物水解、使無定形五氧化釩溶于水和如美國專利4,203,769所述的將熔融的五氧化二釩澆法在水中等方法制得氧化釩膠態(tài)分散液。
生產(chǎn)氧化釩膠態(tài)分散液的較好方法是使烴氧基氧釩(Vanadiumoxoal/eoxides)水解。在適當(dāng)?shù)臈l件下，使烴氧基氧釩鹽水解制得氧化釩膠態(tài)分散液的特征在于高縱橫比的膠態(tài)顆粒(用場發(fā)射掃描電子顯微鏡在最終涂覆狀態(tài)中觀察到)；和分散良好的無不可接受的聚集和成團的顆粒。美國專利5,407,603揭示了用該方法制得的氧化釩。
在上述方法中，在水解反應(yīng)開始時使摩爾過量的水與烴氧基氧釩反應(yīng)?！澳栠^量”表示相對于氧化釩存在足量的水從而水與釩連接的烴氧基配位體的摩爾比大于1∶1。接著使水解產(chǎn)物進行縮合反應(yīng)形成同時含+4和+5氧化態(tài)離子的混合價的氧化釩膠態(tài)分散液。雖然產(chǎn)品通常稱作是五氧化二釩(V2O5)，但它的分子式用V2O4.67表示更為準(zhǔn)確。與將水加入到烴氧基氧釩中相比，該方法較好地是將烴氧基氧釩鹽加入水中。當(dāng)水解反應(yīng)放熱時，以控制的速度，在攪拌下加入烴氧基氧釩鹽使反應(yīng)混合物的溫度不會大大超過室溫。反應(yīng)混合物的溫度可通過將反應(yīng)燒瓶放在恒溫浴中，如冰浴中得到進一步的控制。
較好的是使用去離子水(即，除去大部分Ca+2和Mg+2的水)。去離子水較好的含有少于約50ppm，更好的少于5ppm的這些多價陽離子。最好的是，去離子水含有的陽離子總量，包括多價陽離子和諸如Na+的單價陽離子，少于50ppm。
本發(fā)明方法中所用的水的pH在5-9的范圍里，這足以使膠態(tài)分散液的pH在約1.5-8的范圍里。若膠態(tài)分散液的pH小于1.5，會大大地影響分散性質(zhì)，結(jié)果分散物形成了不合適的導(dǎo)電層。若膠態(tài)分散液的pH大于8，分散液趨于積聚。
只要在水解和接著的烴氧基氧釩的縮合反應(yīng)中使用過量的水，也可用與水相混溶的有機溶劑。即，在特定的情況下，可將烴氧基氧釩加入水和與水相混溶的有機溶劑的混合物中。這類有機溶劑包括醇類、低分子量酮類、二噁烷和具有高介電常數(shù)的溶劑，如乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亞砜和它們的混合物。較好的有機溶劑是丙酮或諸如i-BuOH，i-PrOH，n-PrOH，n-BuOH和t-BuOH的醇類。
使用足量的水，結(jié)果形成含約0.05％-3.5％(重量)釩的膠態(tài)分散液。較好的是，在加入含釩物形成的膠態(tài)分散液中含有約0.6-1.7％(重量)的釩。這里，這些重量百分?jǐn)?shù)按用來制備分散液的原料中的釩量來計算，并基于分散液的總重量。釩濃度大于約3.5％的膠態(tài)分散液有不良的分散性質(zhì)，即，它們分散不良，并趨于凝膠化。
在較好的水解方法中用作前體的烴氧基氧釩是每個釩原子帶有一個氧配位體(＝O)和至少一個烴氧基配位體(-OR)的釩配合物。它們可包括不是氧和烴氧基的配位體，如羧酸鹽、硫化物、硒化物、β-二酮酸鹽、鹵化物、諸如-SCN-和CN-的擬鹵化物。本發(fā)明中使用的烴氧基氧釩的結(jié)構(gòu)式為VO(OR)3，即，三烴氧基氧釩，其中R是取代或未取代的脂族、芳族、雜環(huán)或芳烷基基團。這里，“取代的”R基團表示一個或多個氫原子被對水解不反應(yīng)并不干擾膠態(tài)分散體的形成的官能團所取代。較好的是每個R各自選自C1－10烷基、C1－10鏈烯基、C1－10炔基、C1－18芳基、C1－18芳烷基或它們的混合物，它們可為取代的或未取代的。若這些基團是取代的，它們較好的用諸如鹵化物、氫氧化物、硫醇、羰基的官能團或它們的混合物取代。更好的是，每個R各自為未取代的C1－6烷基。“每個R各自為”表示在式VO(OR)3中的各個R基團不要求都相同。
在本發(fā)明的說明書中，術(shù)語“脂族”表示飽和或不飽和的線型、支鏈或環(huán)烴基團。該術(shù)語包括烷基、諸如乙烯基的鏈烯基和炔基。術(shù)語“烷基”表示飽和的直鏈或支鏈的烴基團。術(shù)語“鏈烯基”表示含至少一個碳-碳雙鍵的直鏈或支鏈的烴基。術(shù)語“炔基”表示含至少一個碳-碳三鍵的直鏈或支鏈烴基團。術(shù)語“雜環(huán)”表示在環(huán)中含碳和一個或多個諸如氮、氧或硫或它們的組合的雜原子的單核或多核環(huán)基團，如呋喃、胸腺嘧啶、乙內(nèi)酰脲和噻吩。較好的是雜環(huán)基團中的任何氮原子不高于弱堿性。術(shù)語“芳基”表示單核或多核芳族烴基。術(shù)語“芳烷基”表示有單個或多個核的芳烴或雜環(huán)取代基的支鏈、直鏈或環(huán)狀的烷烴基。脂族、芳基、雜環(huán)和芳烷基可為未取代的，或它們可被諸如Br、Cl、F、I、OH之類的各種取代基所取代。
在較好方法中烴氧基氧釩當(dāng)場由氧化釩前體和醇制得。用該方法，烴氧基氧釩可在進行水解和接著的濃縮反應(yīng)的同一個燒瓶中產(chǎn)生。例如，烴氧基氧釩可這樣產(chǎn)生使氧化釩前體，如三鹵化氧釩(VOX3)(較好的是VOCl3)、Vanadium oxyacetate(VO2OAc)和它們的混合物與合適的醇，如i-BuOH、i-PrOH、n-PrOHr-BuOH和t-BuOH混和。應(yīng)當(dāng)明白若烴氧基氧釩由氧化釩前體和醇產(chǎn)生，它們可含有氧和烴氧基配位體之外的配位體。例如，vanadium oxy-acetate(VO2OAc)與醇的反應(yīng)產(chǎn)物是混合的醇鹽/乙酸鹽。這樣，術(shù)語“烴氧基氧釩”是指每個釩原子有一個氧配位體(＝O)和至少一個烴氧基(-OR)配位體的物種，尤其是當(dāng)場制備，未進行氧基醇釩的分離和/或純化的。但是，較好的烴氧基氧釩是帶有一個氧和三個烴氧基配位體的三烷。
烴氧基氧釩的當(dāng)場制備較好的是在干燥的、非氧化氛圍，如氮或氬中進行。典型的是在室溫下將氧化釩前體加到合適的醇中。對于放熱反應(yīng)，較好的是以控制的速度加入氧化釩前體，這樣反應(yīng)混合物不會大大超過室溫。反應(yīng)混合物的溫度可通過將反應(yīng)燒瓶放在恒溫浴，如冰水浴中進行進一步的控制。當(dāng)氧化釩前體是氧化物，它與醇的反應(yīng)應(yīng)在諸如環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷或表氯醇的環(huán)氧烷類的存在下進行。環(huán)氧烷在除去氧化釩與醇的反應(yīng)副產(chǎn)品方面是有效的。若需要，可用蒸餾或蒸發(fā)技術(shù)，如旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去揮發(fā)性的起始物質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)物。所得的烴氧基氧釩產(chǎn)物不論是溶液形式或用蒸餾或蒸發(fā)技術(shù)后的固體殘留物形式，都可直接與水混合得到本發(fā)明的氧化釩膠態(tài)分散液。
較好的是，反應(yīng)混合物含有有效量的過氧化氫，如H2O2或叔丁基過氧化氫?！坝行Я俊钡倪^氧化氫是指其數(shù)量可使得到的膠態(tài)分散液濁度較低、分散好，并能在本發(fā)明的撓性平整刮刀中產(chǎn)生[V]eff的值低于約10mg/m2的導(dǎo)電層。雖然不想提出用特定的理論，但我們相信過氧化氫加速了細絲狀氧化釩膠態(tài)顆粒的形成。較好的是過量的水對于每摩爾最初存在的釩，包括約0.25-1摩爾氫過氧化釩。
在用該方法形成氧化釩的膠態(tài)分散液后，必需老化充足的時間讓最初形成的氧化釩顆粒聚結(jié)成所需的細絲狀。老化典型地包括把溶液在恒溫浴中儲存直至指導(dǎo)形成觸變性的膠態(tài)分散液。在這些分散物的老化中溫度是個重要因素。老化的時間根據(jù)溫度為約8小時到數(shù)周。例如在20℃下老化分散液可長達4個月。但在90℃下老化僅需8小時。高的老化溫度，如90℃，會使水分從分散液中蒸發(fā)損失，從而難以估計準(zhǔn)確的濃度，使處理和稀釋更困難，并使膠態(tài)氧化釩顆粒尺寸的分布變寬。進一步的是，過度老化的分散液通過增加[V]eff使分散液制備導(dǎo)電層的有效性變差。
較好的是，分散液在約40-90℃溫度下老化約8小時到約14天。更好的是，分散液在約50-60C溫度范圍里老化約4-8天。這些溫度更好，因為它們便于使用并能讓涂覆物在合理的時間內(nèi)使用。在上述撓性平整刮刀特定溫度下老化的時間據(jù)信能給具有所需的靜電荷去除性能的撓性平整刮刀提供最好分散物，同時使釩具有最低濃度。低涂覆重量較好，因為這可使所得的涂層更均勻、顏色更淺、成本更低、更耐溶劑，可更好地粘附于下一層，以及更好地粘附于底層基片。
其它電導(dǎo)材料可用于該技術(shù)方案中來代替氧化釩。一般來說，合適的材料包括長度至少約為1.0微米的細絲狀顆粒。這類材料應(yīng)能形成抗耐用于制備磁記錄介質(zhì)的溶劑的涂層或膜。這類材料的例子是市售的碳纖維。
在該技術(shù)方案中，導(dǎo)電層也含有用來促進導(dǎo)電層粘附于底層基片和促進導(dǎo)電層內(nèi)聚強度的聚合物粘合劑。這類粘合劑從而改進了耐溶劑性、耐摩擦性和撓性平整刮刀的總耐用性。當(dāng)導(dǎo)電材料是氧化釩時，可分散于水的磺化聚合物是本發(fā)明有利的聚合物粘合劑，因為它們與膠態(tài)的氧化釩相對匹配。這類聚合物包括在美國專利4,052,368、4,307,219、4,330,588、4,558,149、4,738,992、4,746,717和4,855,384中所述的，它們揭示了磺化聚合物和磺化化合物的組分和制備方法。美國專利5,427,825揭示了磺化聚合物的制備和用作氧化釩粘合劑的用途。
水分散磺化聚酯是文獻中已知的，且用途廣泛，包括底漆、膠料涂料、用作照相乳劑膠層、防止污漬的親水涂料、平版印刷粘合劑、頭發(fā)修飾劑和粘合劑。有時，這些聚酯配合乳化劑和高剪切得到穩(wěn)定的分散于水中的乳劑；磺化的聚酯也可完全溶于水中。另外，在磺化聚酯能開始溶于水和有機共溶劑的混合物的情況下，可接著除去共溶劑而得到穩(wěn)定的磺化的聚酯水分散液。在美國專利3,7343,874、3,779,993、4,052,368、4,104,262、4,304,901、4,330,558中揭示的磺化聚酯涉及低熔點(低于100℃)或非結(jié)晶的磺化聚酯，它們根據(jù)上述的方法可分散于水中。
水分散磺化聚氨基甲酸乙酯或磺化聚氨基甲酸乙酯/脲是文獻中已知的，廣泛地用作織物和紙張的涂料、無紡坯料的粘合劑、粘附劑、玻璃和纖維的膠層涂料耐磨涂料等?；腔郯被姿嵋阴タ捎酶鞣N方法合成。美國專利4,307,219揭示了一類主要的無規(guī)、線性磺化聚氨基甲酸乙酯。
水分散烯屬不飽和磺化化合物是文獻已知的，如美國專利4,503,198、4,558,149、4,746,717和4,855,384。這些能量可固化磺化化合物可用來形成交聯(lián)的、粘合的、耐磨性涂料。
磺化聚合物的分散物典型地含有大于0，直到50％(重量)的磺化聚合物。
可替換、但稍差的是，與上述傳導(dǎo)材料膠態(tài)分散液相匹配的水分散非磺化聚合物可作為聚合物粘合劑摻入導(dǎo)電層。非磺化聚合物或預(yù)聚物包括原甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚苯乙烯、聚苯乙烯/丁二烯共聚物、聚偏二氯乙烯、乙酸纖維素、硝基纖維素和乙酸丁酸纖維素和它們的前體。
在聚合物粘合劑的存在下，例如通過向可任意地含有過氧化氫的聚合物粘合劑分散物中加入VO(OBu)3(氧化三異丁醇釩)，使該混合物在50℃下老化數(shù)小時到數(shù)天可制得氧化釩分散液。用該方法，膠態(tài)的氧化釩分散物可在當(dāng)場用聚合物粘合劑的分散物制備，其它時候它們可能是不相配的(如可看到膠態(tài)分散物的聚集)。另外，該方法可更方便地制得一些分散物。另一種方法是，聚合物粘合劑作為分開的分散物制備，再與氧化釩分散物混合。
存在于導(dǎo)電層的聚合物粘合劑的量是基于聚合物粘合劑和氧化釩的干燥固體總量的25-99％(重量)，更好的為65-85％(重量)。
除了氧化釩和聚合物粘合劑，導(dǎo)電層也可根據(jù)該技術(shù)領(lǐng)域已知的實踐包括一種或多種添加劑，如分散劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、濕潤劑、溶劑之類，只要這類添加劑不會引起聚合物粘合劑分散物或氧化釩分散物的聚集或沉淀即可。較好的濕潤劑包括乙醇和來自Rohm&Haas Co.的TRITON X-100非離子聚環(huán)氧乙烷衍生物表面活性劑。
在該技術(shù)方案中，通過將上述組份的膠態(tài)分散物涂覆在基片上可制得導(dǎo)電層。為了制備分散物，將氧化釩分散體和聚合物粘合劑分散物(若不是在現(xiàn)場配制)在諸如聚乙烯容器或聚乙烯襯里的容器的合適反應(yīng)釜中混合，在室溫下激烈攪拌直至完全混合。玻璃容器會使分散物失穩(wěn)定，應(yīng)避免使用。由于氧化釩與金屬離子的絡(luò)合和沉淀傾向，在混合過程中應(yīng)避免使氧化釩分散物與除不銹鋼外的金屬接觸。攪拌的有效方法是，例如，低速的葉輪混和器或用手以木槳或勺輕攪。太快的攪拌會使分散物失穩(wěn)定。然后將附加的組份在攪拌下逐一慢慢地加入混合物。為了便于涂覆，最終的涂覆分散物中一般有溶液濃度不大于0.75％(重量的)氧化釩和少于3％的聚合物粘合劑。在涂覆前可過濾分散物。
為了制備撓性平整刮刀，較好是將基片切成卷狀物，其寬度與平整刮刀的長度相同。然后將涂覆的分散物施加到基片的一個主表面上形成延伸到將基片的邊緣的連續(xù)涂層。根據(jù)該技術(shù)領(lǐng)域的實踐，任何合適的涂覆方法，如刀涂、簾涂、輪轉(zhuǎn)凹版印刷術(shù)涂覆或模涂都可使用。接著使涂覆的基片干燥，得到厚度約為0.05-0.25微米的干燥導(dǎo)電層。在涂覆前，可用諸如電暈放電的方法處理基片以改進涂覆混合物對基片的濕潤性。雖然本發(fā)明并不要求撓性平整刮刀的第二個表面上帶有導(dǎo)電層，但也可接著處理基片的另一個主表面，用相似的方法涂覆和干燥。在平整刮刀上的導(dǎo)電層上加上保護層以達耐磨、耐溶劑、減少摩擦之類的目的也在本發(fā)明的范圍里。在替換方法中，涂覆分散物可先施加于基片上，然后將涂覆好的基片切成所需的寬度。在任一種情況下，然后將涂覆的基片弄成適用于平整刮刀的大小和形狀(常為矩形)。
在導(dǎo)電層中釩的濃度[V]較好的在約1-20mg/m2的范圍里，更好的約為3-10mg/m2?？筛鶕?jù)線速度和已知會產(chǎn)生靜電荷的其它涂覆條件在該范圍里選擇所需的[V]。在650℃的加熱爐里將3-4克重的平整刮刀材料片燒成灰測量[V]。燒成灰后殘留的材料重量用來計算[V]。足量濃度的釩能保證V2O5顆粒的連接性，這會使撓性平整刮刀的靜電荷去除能力最大。
在本發(fā)明的另一個技術(shù)方案中，導(dǎo)電層包括為諸如鋁、銅或金的金屬的電導(dǎo)材料。在該技術(shù)方案中，導(dǎo)電層以足以使撓性平整刮刀具有靜電荷去除能力的厚度施加到基片的至少一個主表面上。這種導(dǎo)電層施加的一個特別好的方法是汽相沉積，但也可使用適于敷施金屬薄膜的其它方法。
在該技術(shù)方案中，較好的是將保護層包括諸如聚酯的聚合材料，施加于導(dǎo)電層上以增加撓性平整刮刀的耐磨性，并保護傳導(dǎo)層免受由于溶劑、氧化之類的降解。保護層較好薄到不會減小撓性平整刮刀的去除靜電荷能力。保護層可用任何適于施加聚合材料均勻?qū)拥姆椒ㄟM行施加。這類方法的例子包括輪轉(zhuǎn)凹版印刷術(shù)、模涂、噴涂、空氣刀涂之類。由于材料和施加的方法的成本高，且潛在地會對磁記錄介質(zhì)產(chǎn)生有害的污染，故該技術(shù)方案稍差。
撓性平整刮刀的特征在于它較好的為一矩形，其寬度至少等于待平整的薄片坯材的寬度，長度至少約為64毫米。如圖2所示，與濕涂層接觸的撓性平整刮刀的那部分的長度這里稱作接觸長度。提供合適的弄平和去除靜電荷能力所需的接觸長度，部分地受涂覆時使用的線速度所影響。
平整刮刀的邊緣，特別是與濕涂層接觸的邊緣應(yīng)基本無諸如毛口和凹陷的缺陷。撓性平整刮刀有足夠的彈性，結(jié)果在用本發(fā)明的方法平整濕涂層時它能無屈折、很平順地繞襯刀彎曲。根據(jù)ASTM(美國試驗和材料學(xué)會)D257的標(biāo)準(zhǔn)測定，撓性平整刮刀的表面電阻系數(shù)約為107-1011歐姆/主表面或有導(dǎo)電層表面的平方。用聯(lián)邦試驗法4046測得的靜電荷衰減率對于在主表面或有導(dǎo)電層的表面上有5000V負載，較好的為少于0.01秒。撓性平整刮刀較好的能足夠持久，這樣刮刀去除靜電荷的能力在使用了合理長的時間，如0.5-1.0小時后也不會明顯減少。據(jù)觀察撓性平整刮刀的靜電荷去除能力不依賴于周圍的相對濕度。
本發(fā)明的目的和優(yōu)點通過下列實施例得到進一步的闡述。這些實施例中應(yīng)用的特定材料和用量以及其它的條件和細節(jié)不應(yīng)用來限制本發(fā)明。
在這些實施例中，表面電阻系數(shù)用如ASTM D257所述的圓形帶護環(huán)電極裝置測量。根據(jù)聯(lián)邦試驗方法4046測量靜電荷的電荷衰減通過用電極使撓性平整刮刀產(chǎn)生5000V電位，將電極接地，用靜電荷衰減計量儀406C(Electro Tech Systems，Inc.；Glenside，PA)接地并測量電壓落到低于50V所需的時間。較短的靜電荷衰減時間被視為有較大的靜電荷去除能力。實施例1a.磺化聚酯的制備向1加侖聚酯鍋中加入111.9g(5.5mole％)5-鈉代磺基間苯二甲酸、592.1g(47.0mole％)對苯二甲酸、598.4g(47.5mole％)間苯二甲酸、705.8g乙二醇、59.9g新戊醇、0.7g氧化銻和2.5g乙酸鈉。使混合物在345kPa、230℃和氮氣下攪拌加熱2小時，同時觀察到水蒸發(fā)。將溫度增加到250℃，然后減壓，使用真空(26.7Pa)并將溫度增加到270℃。在45分鐘里增加材料粘度，然后排出高分子量、澄清、粘稠的磺化聚酯。用差示掃描量熱器(DSC)測得該磺化聚酯的玻璃化溫度，Tg為70.3℃。每摩爾磺酸酯的理論磺酸酯當(dāng)量為3847克聚合物。在80℃下將500克聚合物溶于2000克水和450克異丙醇。然后將溫度升至95℃以除去異丙醇(和部分水)，得到22％固體水分散物。b.膠態(tài)氧化釩的制備在室溫下將三異丁氧基氧釩(VO(O-iBu)3)(15.8g，0.055moles，Akzo Chemicals，Inc.，Chicago，Il)加入快速攪拌的過氧化氫在去離子水(232.8g)中的溶液(1.56g 30％水溶液，0.0138摩爾，Mallinckrodt，Paris，KY)，得到釩濃度等于0.22摩爾/公斤(2.0％V2O5)的溶液。在加入異丁氧基釩時，混合物變深褐色，5分鐘內(nèi)膠化。持續(xù)攪拌時，深褐色的凝膠破裂，得到非均相、粘稠的深褐色溶液，在45分鐘后變均勻。讓樣品在室溫下攪拌1.5小時。然后轉(zhuǎn)到聚乙烯瓶中，在50℃的恒溫浴中老化6天得到深褐色的觸變凝膠、通過用高錳酸鉀滴定測得凝膠中V(+4)的濃度為0.072摩爾/公斤。這相應(yīng)于V(+4)[即V(+4)/釩總量]的摩爾份數(shù)為0.33。
然后將膠態(tài)氧化釩與去離子水進一步混合形成含1％(重量)氧化釩的分散體。c.撓性平整刮刀的制備如下制得涂覆基片的兩個樣品使上述制得的4000克氧化釩溶膠(1％(重量)在去離子水中)與4000克去離子水在有聚乙烯襯里的容器內(nèi)混合。用木質(zhì)的勺慢慢攪拌稀釋的溶膠，同時向容器中加入190克上述制得的磺化的聚酯(21％(重量)在去離子水中)。將混合物慢攪2分鐘后，加入160克乙酰丙酮，然后間歇地攪拌10分鐘。據(jù)信乙酰酮可作為穩(wěn)定劑。然后加入7650克乙醇和96克來自Rohm&Haas Co.的TRITON X-100非離子聚環(huán)氧乙烷衍生物表面活性劑(10％(重量)在水中)，所得的混合物再攪拌5分鐘。溶液用15微米acroversal過濾器(TEK產(chǎn)品，Eden Prairie，MN)預(yù)過濾，然后在涂覆前用HC50AG HT過濾器過濾。
將溶液用輪轉(zhuǎn)凹版印刷方法以31.1米/分鐘的線速度涂覆在127微米厚、8.9厘米寬的PET膜基片上達5微米濕厚。在涂覆前基片用220-240W功率電暈處理以改進涂覆溶液對基片的可濕性。涂覆的基片然后在76.7℃干燥，并繞成坯料卷。然后從坯料卷上切下68.6厘米長的樣品(一面被涂)進行試驗。再按上述對坯料卷的反面涂覆并干燥。然后從坯料卷上切下68.6厘米長的樣品(兩面被涂)進行試驗。兩個樣品的涂覆面的表面電阻系數(shù)為2×108歐姆/涂覆面的平方，涂覆面的靜電荷衰減時間少于0.01秒。實施例2為了制備本發(fā)明的撓性平整刮刀，首先用下列配方制備涂覆溶液
依次向聚乙烯罐中加入上述組份，用磁攪拌器攪拌。所得的溶液緊接在涂覆前用15微米過濾器過濾。
用重力進料刀涂器在8.9cm寬、127微米厚的PET基片上涂覆溶液，并在85℃下干燥2分鐘。所得的涂覆基片為淺黃色。涂覆基片首先用手指橫擦涂層，然后給涂層貼上掩蔽帶，并迅速拉掉帶子，第三將涂覆的基片在MEK溶液中浸5分鐘，然后進行空氣干燥，這樣可試驗涂覆基片的持久性。肉眼觀察這些試驗都不能除去涂層，即透明基片上的淺黃色不會消失。涂覆基片的涂覆面的表面電阻約為2×107歐姆/平方，涂覆面的靜電荷衰減時間少于0.01秒。實施例3為了制備本發(fā)明的撓性平整刮刀，首先用下列配方制得涂覆溶液
依次向聚乙烯罐中加入上述組份，用磁攪拌器攪拌。所得的溶液在涂覆前用15微米過濾器過濾。
用比基片每一邊寬0.64厘米的聚酯拖拉施加器橫穿過8.9cm寬、127微米厚的PET基片涂覆分分散液，并在85℃下干燥2分鐘，然后將涂覆的基片繞成坯料卷。從坯料卷上割取樣品，在涂覆面試驗。表面電阻約為1×108歐姆/平方，涂覆面的靜電荷衰減時間少于0.01秒。試驗未涂覆的PET基片作為對照試驗，發(fā)現(xiàn)表面電阻約為1×1015歐姆/平方，靜電荷衰減時間大于20秒。實施例4通過從8.9cm寬的坯料卷上割下68.6厘米可從實施例1和3的涂覆基片中制得撓性平整刮刀。將刮刀用于磁記錄介質(zhì)的涂覆，可評估出刮刀在涂覆時從介質(zhì)上除去靜電荷的能力。首先，根據(jù)下列配方制得非磁性的背襯分散液<
p><p>將主料的組份與足量溶劑(60∶35∶5的MEK甲苯∶環(huán)己烷的混合物)合并將所得的溶液稀釋到約10％固體。研磨混合物直至形成光滑的分散液。緊接在涂覆前合并活性料并加入分散液。
用輪轉(zhuǎn)凹版印刷術(shù)的涂覆方法，以549米/分鐘的線速度給14.2微米厚的PET膜的一面施加約5微米厚的濕涂層。涂覆區(qū)域的溫度約為22℃，相對濕度為40-50％。如圖1所示，涂覆以后隨即以撓性平整刮刀進行平整。在每個試驗中，如圖2安裝撓性平整刮刀，使導(dǎo)電層與濕涂層接觸或背離濕涂層。如圖1所示，在平整后，并與支承輥接觸后(此后稱為位置“A”)，以及也在平整后但與支承輥接觸前(此后稱為位置“B”)，用709型靜電測量儀測量濕涂的薄片坯材上的電荷。每個撓性平整刮刀的使用時間足以涂覆4877米長度的磁介質(zhì)料卷。另外，測量沒有用撓性平整刮刀涂覆的薄片坯材的電荷。然后取下刮刀，用X-射線熒光光譜儀評估導(dǎo)電層的持久性。
結(jié)果如下不用撓性平整刮刀，A和B位的薄片坯材上的電荷約為5000V。使用了撓性平整刮刀(一和兩面被涂覆的)，在導(dǎo)電層與濕涂層接觸時，撓性平整刮刀電壓減少到將近0。當(dāng)導(dǎo)電層背離濕涂層時，殘余的電壓約為1000V，它仍遠低于當(dāng)前條件下產(chǎn)生火花所需的電壓。至于持久性，試驗結(jié)果表明導(dǎo)電層未從任何刮刀上脫落。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)磁記錄介質(zhì)、同時在生產(chǎn)時使介質(zhì)上的靜電荷最小的方法，包括下列步驟a)在移動的薄片坯材的表面上施加液體材料以形成連續(xù)的濕涂層；和b)用有兩個主表面的撓性刮刀平整濕涂層，撓性平整刮刀片包括一個導(dǎo)電層，刮刀處于這樣的位置一個主表面的部分能與濕涂層接觸以便去除涂覆薄片坯材上的靜電荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中撓性平整刮刀包括有兩個主表面的基片，導(dǎo)電層在基片的至少一個主表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中導(dǎo)電層包括導(dǎo)電材料和聚合物粘合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中導(dǎo)電材料包括長度至少為1.0微米的細絲狀的氧化釩顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中聚合物粘合劑選自磺化聚合物、聚氨基甲酸乙酯、丙烯酸酯和纖維素。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中導(dǎo)電層中釩的濃度[V]在1-20毫克/米2的范圍里。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其中撓性平整刮刀在導(dǎo)電層上進一步包括保護層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)磁記錄介質(zhì)、同時在生產(chǎn)時使介質(zhì)上的靜電荷最小的方法，包括在移動的薄片坯材的表面上施加液體材料以形成連續(xù)的濕涂層，和用有兩個主表面的撓性刮刀平整濕涂層。撓性平整刮刀片包括一個導(dǎo)電層，它處于這樣的位置；一個主表面的部分能與濕涂層接觸以便持續(xù)去除涂覆薄片坯材上的靜電荷。
文檔編號G11B5/62GK1139260SQ9610102
公開日1997年1月1日 申請日期1996年1月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月19日
發(fā)明者D·J·倫德伯格, D·R·波士頓, D·L·奧爾森, W·L·考什 申請人:美國3M公司