本发明涉及磁性载声体的制造。具体讲，本发明涉及用暴露于挥发性蒸气相的催化剂中使磁性载声体的磁性涂层固化的一种改进方法。 一般说来，细颗粒的磁性载声体包括由一种非磁性基材支撑的一层磁性薄层，磁性层中含有分散并保持于有机聚合物粘结剂基体中的合适的细颗粒磁性颜料。磁性层以溶剂中分散体状态涂敷于非磁性的基材上，分散体中包括细颗粒的磁性颜料、粘结剂、固化剂，通常还含有少量的一种或几种常规添加剂。这些添加剂的实例有：有助于防止磁性颗粒附聚和有助于它们分散的分散剂、降低载声体电阻率的导电颜料、减少磁头对载声体摩擦作用的润滑剂和防止载声体使用期间产生的碎屑堆积于录/放磁头上并阻塞住磁头的磨料。
在制造磁性载声体的典型过程中，先制备溶剂载的磁性分散体，充分混合并准备好涂在长片的非磁性基材上，用合适的涂布器把溶剂载的磁性分散体涂在片料上形成一层预期厚薄的磁性涂层。涂敷后，用干燥烘箱经蒸发除掉溶剂而留下柔韧而密实的磁性涂层。然后，把涂敷过的片料进行砑光，也就是使表面变光滑，典型地是通过压辊挤压。砑光之后，按最后制品形状将涂敷过的片料进一步加工，如要带状，则把片料切割成一定宽度的长条，净化，然后卷绕在卷盘上;如要磁盘或磁性卡片的制品，则把片料进行冲压或切割成合适的尺寸形状，然后净化。最后的载声体产品经质量检验，包装然后入库贮存。
在制造过程中，使粘结剂固化，以把柔性磁性涂层里的细颗粒的磁性颜料粘固住，使其能耐机械磨损。目前，许多磁性体中混有聚合物粘结剂，粘结剂结与固化剂进行化学反应交链形成基体，从而把磁性涂层里的磁性颗粒粘固住。一旦制备和混合含有粘合剂和固化剂的磁性分散体时，这种化学固化过程就马上开始，并以浓度与速度依赖关系进行，即当未反应的固化剂减少了，则反应速度就下降，并继续进行直到固化剂耗尽为止。该过程的这种浓度与反应速度依赖关系是呈指数性质的，其结果造成完成固化拖延到很长时间。
在依赖于化学固化的大多数载声体制造工艺中，如未采取加速固化措施，完成固化的时间要长达几周之久。然而，涂敷过的片料进行砑光之前，到完成固化的固化过程不可进行得太长，不然，片料经砑光将会达不到所要求的平滑表面。一般，当载声体贮存时，是在砑光之后发生最后阶段固化。因为固化剂会与水相反应，固化过程受其环境条件所影响，所以为了能重现性固化，必须控制湿度以及其它的贮存环境条件。这样，在经过最后固化阶段的贮存期间，如果不采取专门预防措施、保证湿度控制、维持恒温，并一般保证重现性的固化条件，将会造成制造的磁性载声体的性能先后不一致。加速最后阶段的固化将是有利的，以便使固化能在载声体入库贮存前的载声体制造过程结束时完成。
很久以来，人们已认识到化学固化的这些缺点，提出的一种解决办法是完全不用化学固化，而代之采用电子束或其它形式的辐照作用来催化磁性颗粒粘结材料而形成交链反应。然而，辐照固化有几个缺点：它所需要的装置非常昂贵，同时因为进行辐照固化工艺需要防护并要有一个比较复杂的物理装置，所以制品生产成本会进一步提高。由于必须有比较复杂和高价的装置以及环境控制使得这种方法通常不适用于砑光前部分固化和砑光后最后固化的这种多阶段固化过程。另外，它还必须使用一种对电子束或其它辐照作用很敏感的特殊粘结剂。总之最好的解决办法是在控制的条件下能在目前采用的化学固化过程上加以改进而使固化加快完成的办法。
目前，已提出过各种加速化学固化过程和克服该工艺上述特有缺点的放解办法。其中之一是在砑光后把已涂敷过和压延过的片料进行加热而使化学固化加速完成的办法。尽管这种办法允许使用普通粘结剂，但这种方法仍很昂贵。费用问题是很大的，因为所需的场地和设备花钱很多，而且加热以及冷却固化的片料需要时间，此外，用这种加热办法一个更值得注意的缺点是它容易造成最后制品形状扭曲，这一缺点可能比想用加热办法改进的问题更不利。
另一种是称作“接触涂布”（kiss coating）的方法，它是为了改进目前以化学固化剂为基础的磁性载声体配方的固化。例如，美国专利第3，366，505号中公开了一种用于催化磁性体完成固化的接触涂布体系。在这方法中，让原先涂布于非磁性基材上的磁性分散体中的交链剂在另一涂布步骤中与一种或几种液态催化剂接触。它使用一种典型的聚异氰酸酯固化剂为基础的体系，并在接触涂布步骤中通过所用的催化剂使固化完成。虽然，这种过程可以达到完全固化，但它需要另一道加工步骤，实际上是又一条涂布线，从而增加额外的麻烦，花费和产生差错的几率。
克服常规固化过程特有问题的另一办法是使用受阻催化剂，这种催化剂需要加热而成未受阻的，并变得活泼以催化固化反应。然而迄今，已证实这种受阻催化剂是不满意的。因为某些受阻催化剂要求非常长的加热时间，也就是说使未受阻的催化剂变成能达到所希望固化的必须程度所需时间要比干燥磁性涂层的时间还长。而另外的催化剂容许在室温下达到部分未受阻，因此，它们会引起固化过程过早的引发，从而降低了磁性分散体混合物的适用期。
目前，尚没有能确保使磁性载声体完全并始终如一固化的以及能与普通化学固化磁性载声体制造工艺过程相结合，并允许使用以目前化学固化剂为基础的磁性体配方的方法或催化剂。加速磁性载声体完全固化的优选催化过程是在磁性分散体涂布在基材之前应避免把加速固化的催化剂加入磁性分散体中，以及不要采用加热办法去活化加速的固化反应的催化作用。在这些方面本发明通过采用汽相催化剂使包括聚合物和聚异氰酸酯固化剂的混合物在内的粘结剂体系实现完全固化确是成功的。
在涂布混合物中使用催化剂蒸气加速异氰酸酯与其它有机粘结剂前身进行反应，已在美国专利第2，967，117号4，366，193号和4，396，647号中，在Toso GiJutsu 22：87-99（1983）和chemical Week，12卷一月号第52页，（1983）中已有报告。在论及的蒸气固化过程中（它们已在仪表、汽车和通常的油漆涂复中获得开发利用），使用多羟基化合物作为聚异氰酸酯的共反应物。这些多羟基物包括低分子量的脂肪族衍生物，也就是单体、低聚物、预聚物或未完全聚合并有蜡或油的稠度的普通性产物。但是，这些参考文献中没有一个描述如何进行汽相的固化过程和化合物如何能适应于形成磁性载声体中必需的柔韧而平滑的磁性涂层。此外，也没有一个描述过允许砑光之前先部分固化，和压延后再最后固化的多步固化过程。再者，象在上述参考文献中详细介绍的和在各种表面涂布应用中常用的那些单体的、低聚的和预聚的多羟基化合物并不适用于作柔韧性磁性体涂层的粘结剂组分，因为它们都太粘以致涂布后不能把磁性载声体片料卷绕起来，而且它们的机械性能不适于让涂布后的片料在固化完成前适当地进行砑光或其它加工处理。已在蒸气固化过程中使用的其它多羟基衍生物仅含芳香族羟基官能团，即酚类物质和由它们与聚异氰酸酯反应生成的聚氨酯类化合物并不适于作磁性载声体的粘结剂使用。
现在，用本发明的方法使采用多异氰酸酯固化剂的磁性载声体的化学固化过程在室温和所控制的条件下能很快地完成，并确保制造的磁性载声体质量均匀。而且，本方法可用现存配方和制造工艺规程，而不用进行经济上不能接受的修改就能达到目的，同时该方法还能控制使磁性涂层先部分被固化成适于砑光加工的可延展状态，而后再很快地完成固化使磁性涂层达到所希望的韧性。在制造方法和磁性载声体中所做的这种改进措施是使用气相催化剂在完成固化过程的阶段反应的最后的结果，此时聚异氰酸酯全部转化并消耗尽。采用气相催化剂可允许用普通方法去完成固化过程，同时它的最大优点是在确定的条件下磁性载声体的片料砑光后能立刻进行固化，从而得到高质量的产品。
一方面，本发明涉及一种用于制造磁性载声体的方法。该方法的制造过程包括用一层溶剂载磁性分散体涂布一种基材。分散体中含有与聚合物粘结剂和一种聚异氰酸酯固化剂相混合的磁性颜料。若有必要，分散体中也可加入上面提及过的各种其它添加剂。涂布后的片料经砑光，然后，按照本发明的方法让片料与挥发性的催化剂，最好是碱性催化剂接触，从而促成固化过程的完成。另一方面，本发明也涉及用上述方法生产的磁性载声体。
A.定义
“固化”是一个通过分子链伸长使小分子转变成大分子的过程，通常包括形成三维或交链的网结构。按照本发明，磁性载声体涂布配方中，最初含有作为粘结磁性颜料而使用的聚合物，经过固化过程最后聚合物转变成为具有所要求机械强度的三维网状聚合链结构。这样固化的最后结果使磁性载声体中的磁性涂层耐用并耐机械磨损。
本发明磁性分散体中所用的“粘结剂”是预先制备的聚合物材料。有各种适用的粘结剂，如：聚氨酯、苯氧基树脂、聚酯、聚（醋酸乙烯酯/氯乙烯/乙烯醇）、硝酸纤维、聚乙烯醇缩丁醛、聚（偏氯乙烯/丙烯腈）和聚（丁二烯/丙烯腈）等。
“磁性体”和“磁性载声体”包括最后的制品和在制造过程中，当磁性涂层已涂布于衬底基材上后的各步骤中的半成品。也就是讲，这些术语涉及到经涂布的基材，不管磁性颗粒是否被定位或溶剂是否已蒸发，也不管涂布过的基材是否经过砑光、切割或已成形和已包装好的产品都包括在内。
“片料”指的是在制造过程中各步骤中涂过或未涂过磁性层的基材，最后它加工成为如带、盘、卡等等一定形状。
“聚异氰酸酯固化剂”指的是含至少2个异氰酸酯基团的相当小的分子（也就是相对于构成粘结剂主体聚合物而言的）。采用异氰酸酯来固化的有利点主要是它们具有与活泼氢相作用的特微。异氰酸酯与水、伯、仲胺化合物以及伯醇类能很快起反应。与仲醇和叔醇类反应较慢，另外，不太活泼的材料包括含N-H基团的脲、氨基甲酸乙酯类化合物。异氰酸酯自身也可反应形成二聚和三聚体。在一定的固化过程中根据所用的粘结剂性质可发生几个这样的反应。典型的固化剂包括Mondur CB（二异氰酸甲苯基酯（TDI）与三羟甲基丙烷的反应产物），Mondu HC（TCI与二异氰酸六亚甲基酯的反应产物），Desmodur N（二异氰酸六亚甲基酯的自缩合产物），Desmodur IL（TDI的自缩合产物）和PAPI（次甲基桥联的异氰酸苯酯残留物的三聚体）。
“粘结剂体系”指的是粘结剂（即聚合物）和固化剂（即聚异氰酸酯交链剂）两者的总称。
在最优的实施例中，有磁性涂层的片料可在砑光之后立刻使用本发明的挥发性固化过程进行固化。为了进行砑光加工，片料上的磁性涂层应保持有一定可延展性，所以压延之前不允许粘结剂体系完全固化。然而，在压延之前允许它们部分固化，这样也减小了磁性涂层中反应物的浓度。
一般，制造磁性载声体过程如下：在涂布前，把含有约75%固体重的磁性颗粒、约20%重量比的聚合物粘结剂和约2%重量比的固化剂（即一种聚异氰酸酯）等的涂层混合物用一种合适溶剂混合成为分散体。所提及的分散体组份的量和百分比仅仅用作例举说明而不局限如此。本发明方法的效果仅取决于合适的固化剂量的存在。如有必要，正象工艺中所了解的一样，分散体中还可含有其它添加剂，如分散剂、润滑剂、导电的颜料和磨料等。
一旦固化剂和粘结剂加到涂料混合物中，固化过程就立即开始并且在其后进一步加工处理期间继续着固化反应。为了进行正常的砑光加工，砑光之前希望磁性涂层能先部分固化，以便使砑光后磁性涂层有满意的紧密度和光滑度。因此，按照本发明制造磁性载声体过程的开始阶段允许产生部分固化，而且这样常常是有益的。但是所产生的部分固化程度不能使其达到有害正常的砑光加工，按照本发明，砑光后再让有磁性涂层的片料经蒸气相催化剂作用而加速固化过程的完成。
分散体制备之后，充分混合并准备好进行涂布。分散体在涂布机中涂于基材上，而成磁性涂层片料，通常基材是一种非磁性柔软薄膜。对于有些磁性载声体、当继使进行固化过程时，涂布过的片料可通过磁场使磁性颗粒定向。经涂布后，蒸发掉涂料混合物中的溶剂而得到一层不发粘而部分固化的片料，然后再通过砑光把它弄平滑。
砑光过的片料含有未反应的固化剂残留物，用约为室温的一般加工温度，耗尽这些残留的未反应固化剂，使达到完全固化要花几天或几周之久。固化的实际性质将取决于涂布后的片料所经历的条件，若没有采取进一步的固化步骤，通常应把片料卷绕在卷盘上存放几天，然后再纵切或切割成所要求的载声体形状，经净化、适当包装并在使用前再存放一段时间。如不加仔细控制贮存、切割或纵切、净化和包装等等条件都将可能造成磁性载声体的质量不均匀，这是由于受完成固化的速率变化以及各种环境污染物（最普通的是水蒸气）的影响之故。
在本发明的方法中，砑光之后和贮存或进一步加工之前，于室温下让片料在挥发性催化剂的蒸气中暴露几分钟（当然用高温也可以，但没有必要）。经过这样一处理在有限时间里就完成了固化过程，从而片料变成了能耐其后加工环境条件的变化。
这步处理可以通过把片料经过一个含有催化剂蒸汽的箱体或料卷贮存之前把片料卷轴放在含蒸气的箱体里来实施。含汽相催化剂的箱体最好处于常温附近，箱体内的催化剂蒸气浓度约为总空气的1～15%，最好是5%左右。箱体内空气可含有对固化过程呈惰性的其它气体，包括例如经过滤而无颗粒污染物的空气以及其它惰性气体，一般空气通常是最为方便的。
当然，可以使用如增加压力和催化剂浓度等更复杂的工艺过程，但它们并无特别的有利之处。
在一种箱体的构造中，装有一个挥发性催化剂液体源的容器。最好把开口面积很大的催化剂容器固定在箱体的底部，而让片料在容器上面通过。用与外面大气相通的压力平衡管保持箱体处于常压，而通过记体蒸气压自动地维持箱体内催化剂蒸气浓度始终相一致。
适用的挥发性催化剂包括能在箱体温度下生成一种蒸气并且它能催化异氰酸酯固化反应的任何物质。已知道有这样化学性质的催化剂有很多，如：金属阳离子及其螯合物，羧酸类，和叔胺碱类。然后，这些化合物大多数在室温下并不会挥发，因此，本发明的固化过程要在高温下进行。在室温下能挥发的催化剂一般是胺类化合物。通常，适用的催化剂是低分子量的叔胺化合物，最好是三甲胺或三乙胺、二乙基甲胺和乙基二甲胺。
在上面叙述本发明的固化过程和下述实例中，给出了固化过程操作参数，组成以及组成物浓度等的范围和特殊实例。它们并非是实施本发明固化过程的限定条件。操作条件可以作各种改变，为了达到磁性载声体完全固化可以选择不同的操作条件。操作条件选择唯一依据是按本发明对固化过程的结论，使磁性载声体完全达到固化的必要条件。
实例：
下面实例是用来说明本发明的固化过程，但并不限于这样的范围。
按下述制取涂有磁性层的片料完全相同的样品，磁性层中的粘结体系含有一种聚氨酯粘结剂聚合物和Mondur CB聚异氰酸酯固化剂。
组份 重量份数
聚氨酯（Estane 5701-F-1） 88
（B、F、Goodrich）公司产品
大豆卵磷脂（yelkin TTS） 6.9
Gafac RE-610（GAF公司产品） 2.6
导电性炭黑 1.2
掺有钴的r-氧化铁 450
硬脂酸丁酯 6.4
四氢呋喃 320
环己酮 180
Mondur CB-75（Mobay）化学公司产品） 1.0
在一个砂磨中将其它组份研磨到所要求的分散程度后再加入聚异氰酸酯固化剂，用逆辊涂布机把上述混合物涂在聚对苯二甲酸乙烯酯薄膜上，然后在90-100℃的干燥烘箱中处理45秒钟使溶剂挥发掉。
经涂布和干燥蒸发掉有机溶剂以后，把样品置于23℃、40%相对湿度的空气中。把一些样品放在与装三乙胺的贮液器相连通的一个密闭的容器里使之受三乙胺蒸汽处理。把放入另一种气氛中的样品作为对照样品，而且不经蒸气固化处理。固化用二种方法监测：一种方法是记录用经甲乙酮（MEK）湿润的“Q-咀”涂刮辊把磁性涂层从片料上擦抹下来所需要的次数，另一种方法用红外透射光谱仪（Nicolet ET-IR）测定已转化的异氰酸酯百分比（%NCO）。结果列于下表中。
时间（小时） MEK抹擦次数 转化的%NCO
对照样品 0 1～2 0
4.5 2 37
23.0 2 60
处理过的 0.25 4～5 100
样品
表列结果清楚地表明了蒸气处理对异氰酸酯转化的催化作用。