JPH01246302A - 強磁性鉄粉の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気記録媒体用磁性粉として用いられる強磁性
鉄粉の表面処理方法に関するものである。

〔従来の技術及び問題点〕

塗布型磁気記録媒体は通常磁性粉、バインダー、研磨剤
、潤滑剤および有機溶剤等からなる磁性塗料をポリエス
テルフィルムなどの基体に塗布したものである。磁気記
録媒体の記録密度は近年益々高くなっているが、このよ
うな高密度磁気記録媒体用の磁性粉として、保磁力及び
飽和磁化が高い強磁性鉄粉が広く使用されるようになっ
てきた。

しかし更に高密度化するために、磁性粉の微細化及び高
比表面積化が゛要求されている。

しかし、強磁性鉄粉を微細化し、高比表面積とすると、
磁性塗料調製時の鉄粉の分散性および記録媒体中での安
定性の点で問題が生じる。

この問題を解決するひとつの方法として、強磁性鉄粉の
表面を界面活性剤、カップリング剤、高分子化合物など
で改質することが提案された。

例えば、特開昭６０−１４５３０１　号公報には、シラ
ン系カップリング剤を有機溶剤に混入溶解した処理液で
磁性粉末の表面を処理する方法が開示されている。また
特開昭５９−１０７５０４号公報には、シラン化合物を
溶解した溶液に安定化されていない強磁性金属粉末を入
れて処理する方法が開示されている。

しかし、これらの従来法では、表面活性な強磁性鉄粉が
多最の有機溶剤と接触して有機溶剤を変質し、このため
強磁性鉄粉自身も変質した有機溶剤で汚染されるという
問題があることがわかった。

この表面汚染された処理鉄粉を用いて磁気記録媒体を作
製すると、得られる磁性塗膜の光沢、耐蝕性、耐久性が
劣るという問題が生じることがわかった。

従って本発明の目的は磁気記録媒体用の磁性塗料中にお
ける分散性、配向性、耐蝕性および安定性に優れた強磁
性鉄粉を得るための表面処理方法を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は上記問題点を解決するために鋭意検討を行
った結果、強磁性鉄粉をあらかじめ酸素で処理した後、
カップリング剤を含むガスで処理を行えば、上記従来技
術のように表面汚染の問題もなく、優れた磁気特性を有
する強磁性鉄粉を得ることができることを見出し、本発
明を完成するに到った。すなわち本発明の強磁性鉄粉の
表面処理方法は乾式還元法で製造した鉄を主成分とする
強磁性鉄粉を、酸素を含むガス雰囲気中で表面酸化し、
次いでカップリング剤を含むガスで処理することを特徴
とする。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において用いる鉄を主成分とする粒子は含水酸化
鉄又は酸化鉄であって、必要に応じコバルト、ニッケル
、クロム、リン、アルミニウム、チタン、シリコン、ジ
ルコニウム、カルシウム、マグネシウム、亜鉛等の添加
物を含有するものを乾式還元することによって得られる
が、特にα−オキシ水酸化鉄に焼結防止剤などの表面処
理を施したのち、脱水焼成して酸化第２鉄とし、次いで
水素ガスを用いて乾式還元して得られた鉄を主成分とす
る粒子を用いるのが好ましい。乾式還元法自体は公知の
方法でよく、一般に水素ガス等の還元性８囲気中で３０
０〜６００　℃で２〜３０時間程時間水酸化鉄又は酸化
鉄を加熱することにより行う。この際（含水）酸化鉄の
粒径は一般に０．２〜１．５μｍである。この粒径が０
．２μｍより小さい場合、得られる鉄を主成分とする粒
子の取扱が困難となり、１．５μｍより大きい場合製造
される強磁性鉄粉の磁気特性が悪くなるおそれがある。

還元直後の強磁性鉄粉は空気中に取り出すと発火する恐
れがあるので、不活性ガス雰囲気中で取り扱うのが好ま
しい。

このようにして乾式還元により得られた鉄を主成分とす
る粒子（強磁性鉄粉）は長さ１０．２μｍ以下の針状微
粒子の集合物であり、粉末、造粒物、粉砕物などの形状
を有している。

このような強磁性鉄粉をまず酸素を含む混合ガス雰囲気
中で表面酸化し、耐蝕性及び耐候性を付与する。この混
合ガス中の酸素以外の成分は窒素ガス等の不活性ガスと
するのが好ましい。この気相中での表面酸化自体は従来
法により行うことができるが、温度は２００　℃以下、
酸素濃度は０．０５容量％以上大気組成以下、水蒸気濃
度は５．０００ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気中で、強
磁性鉄粉１．０ｋｇあたり０２として５０〜１５０ｇの
酸化量を行うことが好ましい。

また、このとき温度を４段階に変化させて酸化反応を行
えばより優れた耐蝕性及び耐候性を付与することができ
る。この場合、１段目の反応は５０〜１５０　℃、２段
目の反応は０〜４０℃、３段目の反応は４５〜７０℃、
更に４段目の反応は０〜４０ｔの温度下で行う。酸素濃
度は１段目から３段目の反応においては０．０５容景％
以上大気組成以下、好ましくは０．０５〜５容量％、４
段目の反応においては１．０容量％以上大気組成以下と
する。このような条件下で、１段目の反応における酸化
量は強磁性鉄粉１．０ｋｇ　あたり０□として２０〜１
００ｇとし、２段目の反応は酸化が停止するか一定の酸
化速度となったところで反応を終了しく通常２〜８時間
）、３段目の反応における酸化量は１段目の反応の５〜
３０％程度とし、更に強磁性鉄粉の発火性を抑制するた
めに行う４段目の反応は１〜５時間行うことが望ましい
。全体的に酸化量は強磁性鉄粉１．０ｋｇ当たり０２と
して５０〜１５０ｇとするのが好ましい。５０ｇより小
さい場合、充分な耐候性を付与できず１５０ｇより大き
い場合、製造される強磁性鉄粉の飽和磁化が低くなるお
それがある。

このように温度を順次変化させて酸化物を形成させるこ
とで、耐蝕性及び耐候性に浸れ、高飽和磁化の強磁性鉄
粉を得ることができる。

なお本発明における表面酸化に用いる酸素ガスを含む不
活性ガスとしては、酸素と不活性ガスを混合したガス、
大気を不活性ガスで希釈したガスなどを挙げることがで
きる。

更に、表面酸化した後、水蒸気を接触させることにより
水蒸気処理を行ってもよい。水蒸気処理は、０．０１〜
１０容量％の水蒸気を含有する不活性ガス（酸素を含ん
でいてもよい）に表面酸化処理した強磁性鉄粉を０〜２
００　℃で接触させることにより行う。水蒸気濃度が０
．０１容１％未満だと処理効果が現れるまで長時間を要
し、ＩＯ容量％を超えると強磁性鉄粉の磁気特性及び耐
候性が低下する。

表面酸化処理及び必要に応じ水蒸気処理をした後、強磁
性鉄粉をカップリング剤を含むガスで処理する。カップ
リング剤としては、シラン系、チタネート系及びアルミ
ニウム系の少なくとも１つを用いるのが好ましい。シラ
ン系カップリング剤としては、メチルトリメトキシ７ラ
ン、メチルトリエトキシシラン、アミノシラン、Ｔ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリア
セトキシシラン、ヘキサメチルシラン、ビニルトリメト
キシシラン等があり、チタネート系カップリング剤とし
ては、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、
イソプロピルトリメタクリルチタネート、イソプロピル
トリアクリルチタネート等があり、アルミニウム系カッ
プリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジ
イソプロピレート等がある。

これらのカップリング剤を少なくとも１つ含むガスとし
ては、酸素を実質的に含まない窒素ガス等の不活性ガス
を用いるのが好ましい。

またカップリング剤処理の温度は２００℃以下とするの
がよく、２００．ｔを超えると、塗料化時の分散性が低
下する。より好ましくは０〜１００　℃である。

以上のようなカップリング剤の付着を行うのに要する時
間はカップリング剤の濃度や処理温度等により異なるが
、一般に１〜１０時間程度である。

なお、本発明の表面処理方法に用いる装置としては固定
床方式、流動床方式、回転型キルン方式など種々のもの
が採用できる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の詳細な説明するが、本発明
は何らこれらに限定されるものではない。

実施例１ ニッケル、アルミニウム及びケイ素をＦｅに対し各々２
．５重量％、２．８重量％及び０．５重量％含む針状酸
化第二鉄の造粒品を水素気流中、４６０　℃で８時間流
動状態で還元して強磁性鉄粉を得た。

その後得られた強磁性鉄粉を窒素ガス中で８０℃まで冷
却した後、流動反応炉内で酸素を含む窒素ガスを用いて
、温度を下記の４段階に変え、表面酸化を行なった。

先ず温度８０℃で１段目の反応を行なった。反応は酸素
濃度０．２容量％の窒素ガスを強磁性鉄粉１ｋｇ当り３
Ｎｍ’／時の流量で供給して行い、酸化量を強磁性鉄粉
１ｋｇ　当り０２として８０ｇ　とした。その後酸素の
供給を止め、窒素ガス気流中で３０℃まで冷却した。

冷却後酸素濃度が０．２容量％の窒素ガスを１段目の反
応と同じ流量で供給して、３０℃で２段目の反応を行っ
た。３．０時間後に酸素消費速度がほぼ一定となったの
で、２段目の反応を終了した。引きつづき酸素濃度０，
２容量％の窒素ガスを供給しながら温度を２０℃／時間
の割合で６０℃まで上げ、３段目の反応を行い酸化量が
強磁性鉄粉１ｋｇ当り０□として１０ｇとなったところ
で３段目の反応を終えた。

その後再度窒素気流中で３０℃まで冷却し、４段目の反
応を行った。反応は３０℃において酸素濃度０．２容量
％の窒素ガスを供給し、次第に酸素濃度を上げ１時間後
に２容量％とし、そのまま更に１時間蓋いて行った。反
応終了後、強磁性鉄粉を大気中に取り出したが発火しな
かった。

次に表面酸化を行った強磁性鉄粉に、温度３０℃、水蒸
気分圧が１．０％の窒素ガスを接触させ、１時間水蒸気
処理を行った。水蒸気処理後の強磁性鉄分の水分含有量
はカールフィッシャー水分計で測定した結果、０．６重
量％であった。

水蒸気処理後の強磁性鉄粉に、３０℃でメチルトジェト
キシシラン中をくぐらせた窒素ガスを供給し、２時間カ
ップリング剤処理をした。その結果、強磁性鉄粉への上
記シラン系カップリング剤の付着量は１１景％であった
。

以上の方法で表面処理を行った強磁性鉄粉の磁気特性を
振動試料型磁力計（測定磁場１０ＫＯｅ）を用いて測定
し、更に比表面積は窒素ガスを用いる８、　Ｅ、　Ｔ、
法で求めた。その結果、得られた強磁性鉄粉の比表面積
は５２ｍ’／ｇであり、保磁力（Ｈｃ）は１５１００ｅ
及び飽和磁化（σＳ）は１３４ｅｍｕ／ｇであった。

また上記方法で得られた表面処理済の強磁性鉄粉１００
重１部に、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー２５重量
部、レシチン１重量部、メチルエチルケトン１００　ｍ
ｌ、シクロへキサノン１００ｍ１及［１−ルエン１００
ｍ１をガラスピーズを入れたサンドグラインダーで６時
間混合し、分散して磁性塗料を調製した。これをポリエ
チレンテレフタレートフィルムの上に塗布し、磁束中で
磁性粒子の配向を行い、配向シートを作製した。得られ
た配向シートの保磁力（Ｈｃ）、残留磁束密度（Ｂｒ）
、角形比（Ｒｓ）を振動試料型磁力計を用いて測定し、
又光沢も測定した。

結果は以下の通りである。

ＨＣ＝１４８００ｅ Ｂｒ＝３０００Ｇ Ｒｓ＝０．８６ 光沢１２５％ また、上記配向性シートを６０℃、９０％相対湿度の空
気中に１週間放置した結果、残留磁束密度の低下率（△
Ｏｒ）　　は２％であった。

実施例２ 実施例１において表面酸化後の水蒸気処理を行わなかっ
た以外は実施例１と同様にして強磁性鉄粉を得た。得ら
れた強磁性鉄粉は比表面積が５２ｍ゛／ｇ、）Ｉｃが１
５１００ｅ及びσＳが１３５ｅｍｕ／ｇであり、また実
施例１と同様にして得られた配向シートの特性は、Ｈｃ
が１４８００ｅ、　Ｂｒが２８００Ｇ　ＳＲｓが０．８
４、△Ｂｒが３％及び光沢が１１５％であった。

比較例１ ニッケル、アルミニウム及びケイ素をＦｅに対し各々２
．５重量％、２．８重量％及び０．５１景％含む針状酸
化第二鉄の造粒品を水素気流中、４６０　℃で８時間流
動状態で還元して強磁性鉄粉を得た。

得られた強磁性鉄粉を窒素ガス雰囲気中でメチルトリエ
トキシシランのトルエン溶液中に、浸漬後、空気中で乾
燥しトルエンを除去した。その結果、表面処理した強磁
性鉄粉の比表面積は５１ｍ’／ｇであり、保磁力（Ｈｃ
）は１５５００ｅ及び飽和磁化（σＳ）は１０００ｍｕ
／ｇ　であった。この強磁性鉄粉を用い、実施例１と同
じ方法で配向シートを作製した。得られた配向シートの
保磁力（、Ｈｃ）、残留磁束密度（Ｂｒ）、角形比（Ｒ
ｓ）を振動試料型磁力計を用いて測定し、また光沢も測
定した。結果は以下の通りである。

ｆｌｃ＝１５０００ｅ Ｂｒ＝２１００Ｇ Ｒｓ＝０．８１ 光沢９８％ また、上記配向性シートを６０℃、９０％相対湿度の空
気中に１週間放置した結果、残留磁束密度の低下率（△
Ｂｒ）　　は７％であった。この結果から、有機溶剤中
で表面処理した強磁性鉄粉は安定性及び耐蝕性に劣るこ
とがわかる。

比較例２ 実施例２においてメチルトリエトキシシラン処理を行わ
なかった以外は実施例２と同様にして強磁性鉄粉を得た
。得られた強磁性鉄粉は）ＩＣ＝１５１００ｅ　％　ｃ
ｒｓ＝１３７ｅｍｕ／ｇ、比表面積＝５２ｍ’／ｇであ
り、実施例１と同様にして得られた配向シートの特性は
、）１ｃ＝１４６００ｅ　、　Ｂｒ＝２０００ＧＳＲｓ
＝　０．７７、△Ｂｒ＝４％及び光沢＝９０％であった
。

〔発明の効果〕

以上に詳述した通り、本発明の方法により表面酸化処理
とカップリング剤処理を行うので、得られる強磁性鉄粉
の磁気特性（保磁力、飽和磁化等）が良好であるのみな
らず、優れた耐蝕性、耐候性を有する。このような強磁
性鉄粉は適当なバインダーと混合して塗布することによ
り、良好な磁気特性（保磁力、残留磁束密度、角型比及
びスイッチング磁場分布等）を有する磁気テープや磁気
ディスクとすることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 乾式還元法で製造した鉄を主成分とする強磁性鉄粉を酸
   素を含むガスを用いて表面酸化し、次いでカップリング
   剤を含有するガスで処理することを特徴とする強磁性鉄
   粉の表面処理方法。