JPH0467689B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕 この発明は磁性層の摩擦係数が低くしかも電磁
変換特性の良好な磁気テープなどの磁気記録媒体
に関する。 〔背景技術〕 磁気記録媒体における磁性層の摩擦係数を低下
させるために磁性層に潤滑剤を含ませることが一
般に行われている。この潤滑剤としては、従来第
一の方法として、液体膜の潤滑性を期待してステ
アリン酸、ミリスチン酸などの脂肪酸あるいはこ
れら脂肪酸のエステル類が液状ないしは半固形状
の潤滑剤として用いられ、また第二の方法とし
て、層状結晶鉱物の層間の滑り、剥離による潤滑
性能を期待してグラフアイト粉末、二硫化モリブ
デン粉末などが用いられるなど従来２つの潤滑付
与方法がとられてきた。 このうち第一の液状ないしは半固形状の潤滑剤
を用いる場合には摩擦係数を好適に低減させよう
とすると、過剰の潤滑成分が磁性層の表面に粘着
性を生じさせたりヘツド汚れを生じさせたりする
ため、うまく摩擦係数を低下させることは非常に
難しかつた。 一方、第二の方法としての固形潤滑剤による
と、上記第一の方法におけるがごとき問題は生ぜ
ずある程度摩擦係数を低減することはできるが、
第一に、このような固形潤滑剤はせつかく層状結
晶構造を有する材料でありながら通常その製造過
程に粉砕工程を含むため(ア)粉体一粒子に着目した
場合単に一方向にしか潤滑性能をもたないので好
適な摩擦係数低減効果をもたせるには、統計的に
みた場合、微細なものを多量に得ることが難し
く、かつ(イ)粉砕工程による粒度分布の拡がりをさ
けることができずもつぱら大粒径の粒子のみによ
つて潤滑がつかさどられるためその潤滑性能が低
下するという二つの理由からあまり潤滑性はよく
なかつた。 第二に、潤滑剤は固体であるために、その多量
の存在が磁性層中の磁性粒子を排斥するので、磁
性層中の磁性粉末の体積的密度が低下し、磁気記
録媒体の感度などの電磁変換特性が低下するとい
う欠点がある。 〔発明の目的〕 この発明は、磁性層の摩擦係数が低くしかも電
磁変換特性の良好な磁気テープなどの磁気記録媒
体を提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 この発明者らは、上記目的を達成するために、
鋭意検討した結果、前記の如き固形潤滑剤のせつ
かくの層状物質の潤滑性能を最大限まで発揮させ
るべく、粉体一粒子に着目した場合に全方向に滑
り方向が存するような材料を磁性層中に混入させ
ることを試みた。そしてそのための好適な材料と
して粒子表面に沿つてグラフアイト化された層を
有するカーボンブラツクが使用できるということ
がわかつた。 粒子表面に沿つてグラフアイト化された層を有
するカーボンブラツクは後述する特殊の製法によ
り、前記(ア)および(イ)の問題点を完全に解決し、し
かも固体だから液状の潤滑成分が磁性層の表面に
粘着性を生じさせたりヘツド汚れを生じさせたり
するということもない。 さらに驚くべきことに、この粒子表面に沿つて
グラフアイト化された層を有するカーボンブラツ
クは、粉砕工程を経ていないためにたとえば生成
雰囲気の調整により、その粒度およびその分布を
適宜調整することができるため、例えば、近年の
メタルテープの高密度記録化に伴いきわめて平滑
な表面を要求される場合などにおいても、うまく
微細な粒子径のものが得られる。しかも、平滑化
により当然予想される摩擦係数の上昇に対してグ
ラフアイト化層部分の本来の潤滑能がこれにうち
勝つことにより平滑さと潤滑性を兼ね備えた磁性
層を得ることができ、さらに少量で充分な潤滑性
能を発揮するので、感度などの電磁変換特性を低
下させることはまれである。 すなわち、この発明は、磁性層中に粒子表面に
沿つてグラフアイト化された層を有するカーボン
ブラツク（以下、単にグラフアイト化カーボンブ
ラツクという）を含ませたことを特徴とする磁気
記録媒体に関するものである。 この発明において用いる上記グラフアイト化カ
ーボンブラツクは、カーボンブラツクを通常2700
〜3000℃の高温で熱処理することにより得られる
もので、原料となるカーボンブラツクは天然ガ
ス、石油などの不完全燃焼または熱分解によつて
得られる微粒子炭素である。このカーボンブラツ
ク粒子は、通常、約90個程度の炭素原子が六角網
状に配列してなる炭素層平面が数層相互に約3.5
Åの間隙を保つてほぼ平行に積み重なつてできた
結晶子の集合体である。このカーボンブラツク粒
子の微細構造としては、粒子の表面付近では結晶
子が表面に平行にあるいはほぼ平行に配列してお
り、粒子の内部では結晶子の方向が不規則となつ
ていると考えられている。結晶子内の各炭素層平
面の間の炭素原子の配列は規則的でなくいわゆる
乱層構造をとつている。 このカーボンブラツクを上記温度で熱処理する
と各炭素層平面間の距離が減少するとともに結晶
子が成長してカーボンブラツクの粒子表面は炭素
層平面が平行にならんだ殻のようなグラフアイト
層構造に変化する。 このようにグラフアイト化カーボンブラツクは
粒子表面が同心円状にグラフアイトの結晶構造に
類似したグラフアイト層構造となつているため一
粒子があらゆる方向に対して潤滑作用を有し摩擦
係数の非常に大きな低減効果を有する。 ところで特開昭52−88307号公報には、表面積
700m²／ｇ以上、DBP吸油量300ml／100ｇ以上の
カーボンブラツクに一部グラフアイト結晶らしい
ものが認められるとの記載がある。しかし、ここ
でいうグラフアイト結晶らしいものとは単にカー
ボンブラツク粒子表面付近で結晶子が配向性よく
粒子表面に平行に配列しているものであつて結晶
子の大きさは通常のカーボンブラツクにおける結
晶子と同等のものであると考えられ、この発明に
おいて用いるグラフアイト化カーボンブラツク、
すなわちカーボンブラツクを高温加熱処理して結
晶子における各炭素層平面間距離を減少させると
ともにこの結晶子を粒子表面全体をおおうように
（全方向に層を有するべく）成長させて得られる
ものとは全く異なる。 この発明において用いるグラフアイト化カーボ
ンブラツクの平均粒子径は通常20〜200mμ程度、
好適には50〜100mμ程度であるのがよく、この平
均粒子径が小さすぎると摩擦係数の低減効果が小
さいため好ましくなく、また大きすぎると磁性層
表面が荒れ平滑性を低下させるため好ましくな
い。また、このグラフアイト化カーボンブラツク
としては、粒子表面に粒子径の通常５〜50％程度
の厚みのグラフアイト層構造を有するものが好ま
しい。 このようなグラフアイト化カーボンを得るに
は、原料となるカーボンブラツクとして平均粒子
径が通常25〜220mμ程度で比較的ローストラクチ
ヤーでかつ比表面積とDBP（ジブチルフタレー
ト）吸油量が適当な範囲、例えば平均粒子径が
20mμ程度では通常窒素吸着法（以下、BET法と
いう）による比表面積が150m²／ｇ以下でDBP吸
油量が130ml／100ｇ以下、平均粒子径が50mμ程
度では通常BET法による比表面積が70m²／ｇ以
下でDBP吸油量が100ml／100ｇ以下、平均粒子
径が100mμ以上では通常BET法による比表面積
が30m²／ｇ以下でDBP吸油量が70ml／100ｇ以下
であるものを使用するとよい。 このようなグラフアイト化カーボンブラツクの
具体例としては、三菱化成社製商品名＃4010、同
社製商品名＃4040、CABOT社製商品名
Spheron6、同社製商品名SteringR、同社製商品
名SteringFTなどがあげられる。 この発明においては上記のグラフアイト化カー
ボンブラツクを磁性粉100重量部に対して通常
0.05〜５重量部、とくに好ましくは0.1〜２重量
部となる配合量で磁性層に含ませる。この配合量
が少なすぎると磁性層の摩擦係数が好適範囲にま
で低下せず、またこの配合量が多すぎるとせつか
く少量できく効果を没却し、磁性層中の磁性粉密
度の低下に伴う感度の低下の原因になるので好ま
しくない。 この発明の磁気記録媒体を製造するには常法に
準じて行えばよく、たとえば結合剤樹脂、磁性
粉、上記グラフアイト化カーボンブラツクおよび
有機溶媒を含む組成物をボールミルなどにより充
分に分散させて磁性塗料を調製し、これをポリエ
ステルフイルムなどのベース上に塗布乾燥すれば
よい。 上記結合剤樹脂としては従来より磁気記録媒体
用として知られている種々のものが使用でき、た
とえば塩化ビニル樹脂、繊維素系樹脂、ポリウレ
タン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹
脂、ゴム系樹脂、イソシアネート化合物などがあ
げられる。 上記磁性粉としてはγ−Fe₂O₃、Fe₃O₄あるい
はこれらにCoなどの金属を含有させたもの、
Cr₂O₃あるいはこれにSbなどの金属を含有させた
ものなどの酸化物系磁性粉、Fe、Co、Niあるい
はこれらの合金などの金属磁性粉があげられる。
これら磁性粉の平均粒子径（長径）としては通常
0.05〜1μm程度がよい。 なお、上記磁性塗料にはステアリン酸、ミリス
チン酸などの脂肪酸あるいはこれら脂肪酸のエス
テル類を配合してもよい。この配合量としては、
磁性層に粘着性を生じさせたりヘツド汚れを生じ
させたりすることのない範囲とするのがよく、通
常は上記磁性粉100重量部に対して0.5〜５重量部
程度とするのがよい。 また、上記磁性塗料には、上記グラフアイト化
カーボンブラツクとともにグラフアイト化されて
いない他のカーボンブララツクを配合してもよ
い。このカーボンブラツクとしては種々のものが
使用可能であるが、特に分散性を高める作用を持
つカーボンブラツクつまり、分散補助カーボンブ
ラツクを配合するのが好ましい。この分散補助カ
ーボンブラツクとしては、通常、その平均粒子径
が20〜100mμ程度、より好ましくはこの範囲内で
かつ上記グラフアイト化カーボンブラツクの平均
粒子径以下、DBP吸油量が100ml／100ｇ以下通
常50ml／100ｇまで、かつ揮発分が３重量％以上
のカーボンブラツクが用いられる。 通常、カーボンブラツクはその表面にカルボキ
シル基、キノン基、フエノール基、ラクトン基な
どの官能基を有しているが、上記グラフアイト化
カーボンは粒子表面が高温加熱処理によりグラフ
アイト化されているため上記官能基がほとんど失
われている。 そこで、粒子表面に上記官能基を有する分散補
助カーボンブラツクを配合すると、上記グラフア
イト化カーボンブラツクの周囲にこの分散補助カ
ーボンブラツクが存在してグラフアイト化カーボ
ンブラツク表面にあたかも上記官能基が存在する
かのような形となり上記グラフアイト化カーボン
ブラツクの分散性を高めることができる。 なお、上記分散補助カーボンブラツクの粒子径
が小さすぎるとこれ自体の分散性が悪くなるため
好ましくなく、一方これがグラフアイト化カーボ
ンブラツクの粒径よりもあまり大きすぎると前記
グラフアイト化カーボンブラツクの粒子をうまく
取り囲むことができないためその表面性を改質で
きず分散補助効果が小さいため好ましくない。ま
た、この分散補助カーボンブラツクのDBP吸油
量が大きすぎるとストラクチヤーを形成して実質
的な粒子径が大きくなり上記グラフアイト化カー
ボンブラツク表面を覆いにくく分散補助効果が小
さいため好ましくない。また、揮発分が少なすぎ
ても分散補助効果が小さいため好ましくない。 上記分散補助カーボンブラツクの効果を適当に
奏させるためには、通常上記グラフアイト化カー
ボンブラツクに対して少なくとも60重量％以上
200重量％以下配合し、磁性粉に対するグラフア
イト化カーボンブララツクの配合量が前記の条件
を満たすように調整すればたりる。この分散補助
カーボンブラツクの配合量が少なすぎると充分な
分散補助効果が得られないため好ましくなく、ま
た多すぎるとグラフアイト化カーボンブラツクの
場合と同様に磁性層中の磁性粉の配合量が相対的
に低下して電磁変換特性が低下するため好ましく
ない。 なお、上記分散補助カーボンブラツクの具体例
としては、CABOT社製商品名BLACK
PEARLS Ｌ、Columbian Carbon社製商品名
RAVEN1255、三菱化成社製商品名MA7などが
ある。 〔発明の効果〕 この発明の磁気記録媒体は、従来の固形潤滑剤
として用いられていたグラフアイトに比し格段に
良好な潤滑作用を示すグラフアイト化カーボンブ
ラツクを磁性層に含むため、磁性体の種類にかか
わらず磁性層は低い摩擦係数を有し、しかもこの
グラフアイト化カーボンブラツクが上記のグラフ
アイトと異なり少量の添加量ですむため磁性層中
の磁性粉の体積密度の低下をきたすこともなく良
好な電磁変換特性が得られるものである。 〔実施例〕 以下にこの発明の実施例を記載する。なお、以
下において部とあるのは重量部を意味する。 実施例 １ Co含有γ−Fe₂O₃粉 100部 α−Fe₂O₃粉 ５部 グラフアイト化カーボンブラツク（三菱化成社
製商品名＃4010、平均粒子径80mμ） １部 帯電防止性カチオン性界面活性剤（日本油脂社
製商品名エレガンFD） 0.5部 ステアリン酸 ２部 塩ビ−酸ビ−ビニルアルコール共重合体
（UCC社製商品名VAGH） 15部 ポリウレタン樹脂（大日本インキ社製商品名Ｔ
−5201） 10部 有機溶剤〔シクロヘキサノン：メチルエチルケ
トン：トルエン＝１：１：１（重量比）〕 160部 上記組成物をボールミルに入れて50時間混練し
て均一に分散させ、次いでイソシアネート化合物
（バイエル社製商品名デスモジユールＬ）５部を
加えてさらに１時間混練したのち取り出し磁性塗
料を得た。 この磁性塗料を厚さ15μmのポリエチレンテレ
フタレートからなるベース上に乾燥厚みが5μmと
なるように塗布し乾燥したのち、1/2インチ幅に
スリツトして磁気テープを作製した。 実施例 ２ 実施例１における磁性塗料に分散補助カーボン
ブラツク（CABOT社製商品名BLACK
PEARLS Ｌ、平均粒子径24mμ、DBP吸油量60
ml／100ｇ、揮発分５重量％）を0.7部加え、有機
溶剤の配合量を170部とした以外は実施例１と同
様にして磁気テープを作製した。 実施例 ３ 実施例１における磁性塗料のグラフアイト化カ
ーボンブラツクの配合量を１部から３部とした以
外は実施例１と同様にして磁気テープを得た。 比較例 １ 実施例１における磁性塗料からグラフアイト化
カーボンブラツクを除くとともにステアリン酸の
配合量を８部とした以外は実施例１と同様にして
磁気テープを得た。 比較例 ２ 実施例１における磁性塗料からグラフアイト化
カーボンブラツクを除き、かわりにグラフアイト
粒子（日本黒鉛社製商品名CSSP、平均粒子径
1000mμ）１部を加えた以外は実施例１と同様に
して磁気テープを得た。 比較例 ３ 実施例１における磁性塗料からグラフアイト化
カーボンブラツクを除き、かわりにカーボンブラ
ツク（AKZO社製商品名ケツチエンブラツクE.
C.、平均粒子径30mμ）１部を加えた以外は実施
例１と同様にして磁気テープを得た。 実施例 ４ 実施例１における磁性塗料からCo含有γ−
Fe₂O₃を除き、かわりに磁性金属鉄粉100部を加
えるとともに、有機溶剤の配合量を250部とした
以外は実施例１と同様にして磁気テープを得た。 実施例 ５ 実施例１における磁性塗料からCo含有γ−
Fe₂O₃を除き、かわりに磁性金属鉄粉を100部加
えるとともに分散補助カーボンブラツク（実施例
２と同じもの）0.7部を加え、さらに有機溶剤の
配合量を260部とした以外は実施例１と同様して
磁気テープを得た。 比較例 ４ 実施例４における磁性塗料からグラフアイト化
カーボンブラツクを除くとともにステアリン酸の
配合量を８部とした以外は実施例４と同様にして
磁気テープを得た。 上記の実施例１〜５および比較例１〜４で得ら
れた磁気テープについて下記の方法で磁性層の摩
擦係数、磁性層の表面平滑性、感度およびヘツド
汚れを調べ、これらの結果を下記の表に示した。 ＜摩擦係数＞ 表面粗度が0.2Sに仕上げられた直径４mmの
SUS304円筒を水平に支持し、これに磁気テープ
を90℃になるようにかけ、一端に30ｇの荷重を加
えながら他端を水平に1.4cm／秒の速さで引張つ
た時の応力（Ｔ）を求め、この応力（Ｔ）を下記
の式にあてはめて摩擦係数（μ）を求めた。 μ＝２／πlnＴ／30 ＜表面平滑性＞ 触針式粗さ計を使用し、触針速度0.06cm／秒、
カツトオフ0.08mmの条件で磁性層の表面平均粗さ
（C.L.A値）を測定し、実施例１の磁気テープを
基準として下記の式にしたがつて算出される相対
値で表面平滑性の良否を判断した。 相対値＝10log実施例１のC.L.A値／各磁気テープの
C.L.A値 ＜感度＞ 実施例１の磁気テープを基準（0dB）としたと
きの各磁気テープの5MHzでの出力を求めた。 ＜ヘツド汚れ＞ 磁気テープに5MHzの信号を記録し、これをビ
デオデツキで走行させてヘツド汚れ、目詰りによ
り再生信号レベルが3dB低下するまでの時間を測
定し、120分以上でも出力レベルが低下しないも
のを〇とし、60分以上120分未満で出力レベルが
低下するものを△とし、60分未満で出力レベルが
低下するものを×で評価した。

【表】 上表から明らかなように、この発明によるもの
は、たとえば比較例のものに対して、相当微粒子
のものを使用し、表面の平滑なテープを得ている
が、表面の平滑さがヘツドとの接触面積を多く
し、高い摩擦係数をもたらすという現象に打ち勝
つて比較例よりも低い摩擦係数のものが得られた
のは、グラフアイト化カーボンブラツクの本来有
しているすぐれた潤滑能によるものと思われる。
そして、この発明におけるグラフアイト化カーボ
ンブラツクは実施例に示したようにかなり微細な
ものが得られるために、このように平滑なテープ
が得られ、これにより感度においても優れたもの
が得られるのは当然のことである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁性層中に粒子表面に沿つてグラフアイト化
   された層を有するカーボンブラツクを含ませたこ
   とを特徴とする磁気記録媒体。