JPH0612652A

JPH0612652A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH0612652A
Application number: JP17315192A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Seki; 敬一関; Kumiko Komatsu; 久美子小松; Junko Egawa; 純子江川
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】電磁変換特性、走行性、耐久性に優れた磁気
記録媒体を提供する。【構成】非磁性支持体上に、少なくとも強磁性金属粉
末およびバインダ樹脂を含む磁性層を有する磁気記録媒
体において、磁性層の表面粗度Ｒａが０．０１５μｍ以
下であり、かつ高さ０．０３μｍ以上の突起が１平方ｍ
ｍ当たり１５０，０００〜３００，０００個存在する。【効果】電磁変換特性と走行性、耐久性に優れたバラ
ンスの取れた磁気記録媒体を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録媒体に関し、詳
しくは電磁変換特性及び耐久性に優れた磁気記録媒体に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】強磁性粉末、バインダ樹脂、有機溶剤お
よびその他の必要成分を混合、分散して調製した磁性塗
料を、ポリエステルフィルムなどの基体上に塗布するこ
とにより磁性層を形成して得られる、いわゆる塗布型磁
気記録媒体は、録音用テープ、ビデオテープ、コンピュ
ーター用データカセットあるいはフロッピーディスクな
どとして広く用いられている。

【０００３】近年、磁気記録の高密度化が進みつつあ
り、例えば記録波長１μｍ以下のような高密度記録で
は、これよりも記録密度の小さい時には実用上問題とな
らなかった程度の磁性層表面の微細な凹凸や不均一さで
さえも、スペーシングロスによる出力の低下やノイズの
増大、ドロップアウトの発生を引き起こしてしまうた
め、磁気記録媒体の高密度化に伴い、磁性層表面の平滑
性を高める努力がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、磁性層表面
が平滑化されると電磁変換特性は向上するものの、磁気
ヘッドやテープの走行系を構成するガイドピンなど、磁
性層と直接に接触、摺動する部材と磁性層との実質接触
面積が増大するために、摩擦が高くなったり、はりつき
を起こしたりするようになり、その結果、記録再生装置
内での走行性、走行安定性が悪化したり、磁性層の摩耗
による損傷、あるいは剥離が発生しやすくなって、ドロ
ップアウトの増加や耐久性の低下がみられるようになっ
てきた。

【０００５】そこで表面平滑性と走行性、耐久性を両立
させる方法として、磁性塗料に潤滑剤を添加する方法、
あるいは磁性層表面に潤滑剤を塗布する方法が知られて
いる。このような潤滑剤としては、鉱物油、シリコンオ
イル、高級アルコール、高級脂肪酸、脂肪酸エステル、
動物油、植物油などが用いられてきた。ところが、これ
らの潤滑剤は、その使用量が少ない場合には、摩擦を下
げる効果や耐久性を向上させる効果が低い。また、充分
な効果を得るために使用量を多くすると、可塑化によっ
て磁性塗膜の機械的強度が低下して、磁性層の摩耗が発
生しやすくなってしまったり、保存中に磁性層表面に潤
滑剤が大量ににじみ出てくるブルーミングという現象が
発生し、かえって走行性を悪化させてしまうこともあ
る。

【０００６】そのうえ、磁気記録媒体の使用環境はます
ます多様になってきており、例えば低温低湿あるいは高
温高湿のような厳しい使用条件でも走行が安定し、高い
耐久性の保証できる磁気記録媒体が求められているが、
従来知られている様な前記潤滑剤では、必ずしも充分と
は言い難かった。一方、走行性、耐久性を向上させるた
めの別の手段として、磁性層に研磨剤と呼ばれる硬質微
粒子を添加する方法も知られている。しかしながら、確
かに相当量の研磨剤を添加することにより走行耐久性は
向上するものの、磁性層の表面性が劣化して電磁変換特
性を損なうおそれがあった。このように電磁変換特性と
走行耐久性とのバランスが取れ、共に優れた特性を有す
る磁気記録媒体を得ることは困難であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、電磁変換
特性と走行性、耐久性に優れたバランスの取れた磁気記
録媒体を得るべく鋭意検討した結果、磁性層の表面粗度
及び磁性層表面の突起密度がこれらの特性に関係を有
し、これらの特定の組合せの場合に、上記の問題が解決
されることを見い出し、本発明を完成させるに至った。

【０００８】即ち、本発明の要旨は、非磁性支持体上
に、少なくとも強磁性金属粉末及びバインダ樹脂を含む
磁性層を有する磁気記録媒体において、磁性層の表面粗
度Ｒａが０．０１５μｍ以下であり、かつ磁性層表面に
高さ０．０３μｍ以上の突起が１平方ｍｍあたり１５
０，０００〜３００，０００個存在することを特徴とす
る磁気記録媒体に存する。

【０００９】磁性層の表面粗度Ｒａが０．０１５μｍ以
下である場合は、磁気ヘッドと磁気記録媒体とのスペー
シングロスが減少するために充分な再生出力を得ること
ができ、この値は小さければ小さいほど電磁変換特性を
向上させることができる。しかしながら、磁性層の表面
粗度Ｒａが余りに小さい超平滑な磁性層では必ずしも充
分な走行性、耐久性が得られない場合があるので、磁性
層の表面粗度Ｒａは０．００５〜０．０１５μｍの範囲
が好ましい。

【００１０】本発明において、高さ０．０３μｍ以上の
突起の突起密度が１平方ｍｍあたり１５０，０００個よ
り小さいと、磁性層と磁気ヘッドや走行系部材との摩擦
を低減する効果が少なく、走行性、耐久性を充分高める
ことができない。高さ０．０３μｍ以上の突起の突起密
度が１平方ｍｍあたり３００，０００個より多いと、電
磁変換特性に悪影響がみられる。

【００１１】なお、突起は磁気記録層全面にわたって均
一に分布していることが好ましく、例えば、局所的に突
起密度の粗密があった場合であっても、本発明の効果が
損なわれることがある。このような突起は、従来用いら
れてきた研磨剤であるＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、Ｓｉ
Ｏ₂、ＳｎＯ₂、Ｃｒ₂Ｏ₃、α−Ｆｅ₂Ｏ₃などの硬
質微粒子を磁性塗料中に添加することにより得ることが
できる。また、耐摩耗性や潤滑性に優れた微粒子、例え
ばグラファイト、ＭｏＳ₂、ＴｉＳ₂などの無機微粉
末、シリコーン樹脂、ポリエチレン、ポリテトラフルオ
ロエチレン、尿素樹脂などの樹脂微粉末などを添加する
ことにより得ることができる。

【００１２】これら微粒子による突起では、その突起高
さが粒子の半径よりも大きい場合には、磁気ヘッドや走
行系部材との摺動で容易に脱落していわゆる粉落ちとな
り易く、磁気ヘッドや走行系を汚したり、磁性層を損傷
したりする恐れがあるため、粒子の半径よりも低い突起
であることが望まれる。また、高さが０．０３μｍより
小さい突起は、磁気ヘッドや走行系の部材に接触した時
に磁性塗膜の中に埋没してしまい、磁気ヘッドや走行系
の部材と磁性塗膜との真実接触面積を低下させる働きを
示さないため突起密度を限定する必要はない。

【００１３】本発明において、突起の高さは、走査型ト
ルエン顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、
エリオニクスなどを用いれば測定できる。また、より簡
便な方法として、図１に示すように、磁性層１中の球状
粒子２により形成される突起２′の場合、磁性層表面に
露出した部分の半径ａ（μｍ）と球状粒子の半径ｂ（μ
ｍ）から突起高さｄ（μｍ）をｄ＝ｂ−（ｂ²−ａ²）^1/2 として求めることができる。

【００１４】本発明に用いられる強磁性金属粉末として
は、金属粉末のみならず、強磁性合金粉末、例えばＦｅ
−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉな
どが挙げられる。これら強磁性合金は、他の元素（Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｓ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｙ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂ、Ｂ
ａ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｐ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｅ、Ｔｅ、Ｂｉなど）を含んでいてもよ
い。また、少量の水、水酸化物、または酸化物を含むも
のでもよい。これらの強磁性金属粉末は、従来公知の方
法によって製造される。

【００１５】強磁性金属粉末の形状、サイズは特に制限
されないが、電磁変換特性の上からは針状のものが好ま
しく、また、サイズとしては、高記録密度を達成するた
めに、１次粒子径で０．１μｍ以下、ＢＥＴ比表面積で
４０ｍ²／ｇ以上であるものが特に好ましいが、それよ
り大きくてもよい。強磁性粉末のｐＨ、表面処理の有無
については特に制限なく用いることができる。

【００１６】本発明に用いられるバインダ樹脂として
は、従来、磁気記録媒体に用いられてきた熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂、およびこれらの
混合物などが挙げられる。中でも、塩化ビニル系樹脂、
セルロース系樹脂は強磁性粉末の分散性が高く、ウレタ
ン系樹脂は磁性塗膜の耐摩耗性に優れるので好ましい。

【００１７】特に、バインダ樹脂のうち少なくとも１種
類の樹脂を、−ＣＯＯＭ、−ＳＯ₃Ｍ、−ＯＳＯ₃Ｍ、
−ＰＯ₃Ｍ₂、−ＯＰＯ₃Ｍ₂、−ＮＲ¹Ｒ²Ｒ³Ｘの
うち少なくとも１種類の極性基（ここで、Ｍは水素イオ
ン、アルカリ金属イオン、または置換されていてもよい
アンモニウムイオンを表し、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は水
素または脂肪族炭化水素基を表し、互いに同じでも異な
っていてもよい。Ｘはハロゲンイオンを表す。）を樹脂
１グラム当り１０^-6〜１０^-4モル有する樹脂とするのが
好ましい。また、−ＮＲ¹Ｒ²Ｒ³Ｘにおいて、Ｒ¹、
Ｒ²およびＲ³は強磁性粉末やその他の粉体の表面によ
り強固に結合するためには炭素数の小さい脂肪族炭化水
素基が好ましく、特に炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基
が好ましい。

【００１８】このような極性基含有樹脂としては、前記
の極性基を含有するポリウレタン樹脂、ポリエステル樹
脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−アクリル共重合体、
ニトロセルロース樹脂などがあげられる。これらの極性
基含有樹脂は、強磁性粉末やその他の粉体の表面に強固
に吸着し、その立体反発によって粉体間の凝集力を弱め
るため、分散性に優れ、磁性層表面の平滑化に効果があ
ると考えられる。更に、粉体と樹脂が強く結合されるた
め、粉落ちや磁性層の剥落が防止され、耐久性向上にも
効果があると考えられる。

【００１９】なお、バインダ樹脂にイソシアネートなど
の硬化剤を加えて硬化処理をすることもできる。本発明
において磁性層中の全バインダ樹脂の含有量（硬化剤も
含む）は、通常、強磁性粉末１００重量部に対して１０
〜４０重量部、より好ましくは１５〜３０重量部であ
る。全バインダ樹脂の含有量が前記範囲より多いと、強
磁性粉末の充填度が低く充分な電磁変換特性が得られに
くく、逆に少ないと耐久性が低下することがある。

【００２０】非磁性支持体の材質としては、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレー
トなどのポリエステル類、ポリエチレンなどのポリオレ
フィン類、セルローストリアセテートなどのセルロース
誘導体、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイ
ミドなどの樹脂、さらにはアルミ箔などの金属箔などを
用いることができる。

【００２１】支持体の形態としては、テープ、ディス
ク、フィルム、シート、カード、ドラムなど、いずれに
も適用可能である。本発明においては、磁性層中に潤滑
剤を混在させてもよい。使用できる潤滑剤としては、飽
和、または不飽和の脂肪酸およびその塩、脂肪酸アミ
ド、脂肪酸エステル、高級脂肪酸アルコール、高級脂肪
酸アミン、パラフィン類、変性または未変性のシリコー
ンオイル、動植物油、鉱油、パーフルオロポリエーテ
ル、フルオロカーボンなどがあげられる。

【００２２】使用量は、磁性層に内添する場合は、通
常、強磁性粉末１００重量部に対して３〜１０重量部が
適当である。また、磁性層表面にトップコートする場合
は、２０〜１００ｍｇ／ｍ²が適当である。さらに、本
発明においては、磁性層中に潤滑剤のほかに、分散剤、
帯電防止剤などの添加剤を必要に応じて混在させること
もできる。

【００２３】分散剤としては、脂肪酸、脂肪酸金属塩、
脂肪酸アミド、脂肪酸エステル、高級アルコール、脂肪
族アミン、ポリアルキレンオキシド、アルキルリン酸エ
ステル、糖類、レシチンなどが挙げられる。分散剤の使
用量は、通常、強磁性粉末１００重量部に対して、０．
１〜５重量部である。

【００２４】帯電防止剤としては、カーボンブラック、
ＳｎＯ₂、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、金属粉
末などの導電性粉末、アルキレンオキシド系などのノニ
オン系界面活性剤、ホスホニウム系、またはスルホニウ
ム系などのカチオン系界面活性剤、カルボン酸系、リン
酸系、硫酸エステル系、またはリン酸エステル系などの
アニオン系界面活性剤、アミノ酸系、またはアミノスル
ホン酸系などの両性界面活性剤などがあげられる。

【００２５】帯電防止剤の使用量は、通常、強磁性粉末
１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲であ
る。なお、このような潤滑剤、分散剤、帯電防止剤など
の添加剤は、上述した作用効果のみを有するものと限定
して例示したものではなく、実際には、例えば潤滑剤が
分散剤として作用することもありうる。従って、上記分
類により例示した化合物の作用が、上記分類に限定され
ないことは言うまでもなく、複数の効果を合わせ持つ添
加剤を用いるときには、その効果を考慮した上で、使用
量を決定することが好ましい。

【００２６】次に、本発明の磁気記録媒体を製造する方
法について述べる。まず、強磁性粉末とバインダ樹脂、
必要に応じて他の添加剤などを溶剤と混合、混練、分散
して磁性塗料を調製する。溶剤としては、従来、磁性塗
料に使われてきたものを、特に制限なく用いることがで
きる。混合、混練、分散する方法、そのために使用する
装置などに関しても、特に限定されない。また、各成分
の添加順序も任意に設定することができる。

【００２７】こうして調製された磁性塗料を、適当なフ
ィルターで濾過した後、非磁性支持体上に塗布する。塗
布は支持体上に直接行なうこともできるが、接着層、導
電層などの中間層を介して塗布することもできる。非磁
性支持体上に塗布された磁性層は、テープ状の磁気記録
媒体として用いられる場合には、磁性層中の強磁性粉末
を配向させるため磁場配向処理を行なってから、乾燥さ
れる。一方、ディスク状の磁気記録媒体として用いられ
る場合には、磁気特性の方向依存性を取り除くために、
磁場による無配向処理を行なってから、乾燥される。こ
の後、必要に応じてカレンダーによる表面平滑化処理を
行ない、さらに必要に応じて熱硬化処理、放射線硬化処
理を行なった後、テープ状又はディスク状などの所望の
形状に裁断することにより磁気記録媒体を製造すること
ができる。

【００２８】本発明の特定の表面粗度を有し、特定の高
さを有する突起が特定個数分布している磁性層は、研磨
剤の種類、大きさ、使用量やバインダ樹脂の種類や溶剤
などの種類を適宜選択することにより形成することがで
きる。また、磁性塗料の混練・分散条件やカレンダー処
理条件などを適宜選択することにより形成することがで
きる。

【００２９】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。実施例１純鉄粉末およびその他の添加物を下記の組成で配合し、
ボールミルを用いて７２時間よく混合分散した。

【００３０】

【表１】

【００３１】その後、ポリイソシアネート（日本ポリウ
レタン社製「コロネートＬ」）を５重量部加え、さらに
１時間、均一に混合分散して磁性塗料を調製した。この
磁性塗料を、２μｍの平均孔径のフィルターを通したあ
と、７５μｍの厚みのポリエステルフィルム上に、乾燥
後の厚みが１μｍとなるように塗布し、鏡面加工後硬化
した。この磁気シートを円盤状に打ち抜いてフロッピー
ディスクを作製し、表面粗度Ｒａ、表面突起密度、電磁
変換特性（２ｆ出力）、回転トルク及び耐久性を評価し
た。

【００３２】表面粗度Ｒａは、触針式の表面粗度計（タ
リステップ）を用い、試験長１ｍｍを５回測定して、そ
の平均値をとった。表面突起密度は、磁性層表面を走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により１０００μｍ²の範囲で
観察して、その視野内の表面に露出した粒子のうち、露
出部分の半径が図１においてｄ＝０．０３μｍ、ｂを添
加した粒子径の１／２として求めたａよりも大きなもの
の個数を数えて求めた。

【００３３】２ｆ出力は、ヘッドギャップ０．９μｍの
フェライトヘッドを用いて３００ｒｐｍで回転させたデ
ィスクに６２５Ｈｚのデジタル信号を記録し、その再生
出力を後述する比較例１のディスクの再生出力を１００
とした相対値として求めた。回転トルクは、ヘッド位置
をトラック３９にしてドライブ中で回転させ、ドライブ
のモーターに流れる電流値で評価した。

【００３４】耐久性は、ヘッド位置をトラック７９にし
てドライブ中で回転させ、温度６０℃、湿度３０％の条
件下において、明瞭なヘッド摺動痕が発生した時点を終
点として寿命を評価した。結果を表−１に示した。

【００３５】実施例２実施例１において、アルミナ微粒子７重量部の代わり
に、アルミナ微粒子（平均粒径０．５μｍ）４重量部
と、シリコーン樹脂微粒子（平均粒径０．３μｍ、東芝
シリコーン社製「トスパール１０３」）３重量部とを用
いたこと以外は実施例１と同様にしてフロッピーディス
クを作製し、同様に評価した。結果を表−１に示した。

【００３６】実施例３実施例１において、アルミナ微粒子として平均粒径０．
３μｍのアルミナ微粒子でなおかつ下記のようにシラン
カップリング剤処理を行なったものを用いたこと以外は
実施例１と同様にしてフロッピーディスクを作製し、同
様に評価した。シランカップリング剤処理は、下記の組
成でアルミナ微粒子、シランカップリング剤、溶剤を配
合し、ニーダーにより１時間混練した後、アルミナ粒子
を洗浄し、次いで乾燥させることにより行なった。

【００３７】

【表２】

【００３８】比較例１実施例１において、アルミナ微粒子として平均粒径０．
３μｍのアルミナ微粒子を用いたこと以外は実施例１と
同様にしてフロッピーディスクを作製し、同様に評価し
た。結果を表−１に示した。

【００３９】比較例２実施例１において、アルミナ微粒子の添加量を５重量部
としたこと以外は実施例１と同様にしてフロッピーディ
スクを作製し、同様に評価した。結果を表−１に示し
た。

【００４０】比較例３実施例１において、−ＳＯ₃Ｍ基含有塩化ビニル−アク
リル共重合体（日本ゼオン社製「ＭＲ１１０」）の代わ
りに塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体（ＵＣＣ社製「Ｖ
ＡＧＨ」）を用いたこと以外は実施例１と同様にしてフ
ロッピーディスクを作製し、同様に評価した。結果を表
−１に示した。

【００４１】

【表３】

【００４２】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体は、磁性層表面が
高度に平滑である一方で、適度な突起を有するため、電
磁変換特性および走行性、耐久性が共に優れ、バランス
のとれたものであり、工業的に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁性層中の突起の状態を模式的に示した断面図
である。

【符号の説明】

１磁性層２球状微粒子２′ 突起

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性支持体上に、少なくとも強磁性金
属粉末およびバインダ樹脂を含む磁性層を有する磁気記
録媒体において、磁性層の表面粗度Ｒａが０．０１５μ
ｍ以下であり、かつ磁性層表面に高さ０．０３μｍ以上
の突起が１平方ｍｍ当たり１５０，０００〜３００，０
００個存在することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】バインダ樹脂のうち、少なくとも１種類
の樹脂が−ＣＯＯＭ、−ＳＯ₃Ｍ、−ＯＳＯ₃Ｍ、−Ｐ
Ｏ₃Ｍ₂、−ＯＰＯ₃Ｍ₂および−ＮＲ¹Ｒ ²Ｒ³Ｘの
うち少なくとも１種類の極性基（ここでＭは水素イオ
ン、アルカリ金属イオン、または置換されていてもよい
アンモニウムイオンを表す。Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は水
素または脂肪族炭化水素基を表し、互いに同じでも異な
っていてもよい。Ｘはハロゲンイオンを表す。）を樹脂
１グラム当り１０^-6〜１０^-4モル有する樹脂であること
を特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。