JPH06236542A

JPH06236542A - 高記録密度磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH06236542A
Application number: JP5020185A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Oiri; 茂人尾入; Yoji Tsukamoto; 洋司塚本; Toshio Ota; 稔男太田
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1994-08-23
Also published as: CN1051628C; WO1994018672A1; KR960701435A; EP0682802B1; CN1117320A; EP0682802A1; DE69400407T2; EP0682802B2; DE69400407D1; DE69400407T3

Abstract

(57)【要約】【目的】磁性層表面の高い平滑性及び高い耐久性を有
し、高密度記録を行うことができる磁気記録媒体を提供
する。【構成】非磁性支持体と磁性層との間に、非磁性粒
子、バインダー樹脂および潤滑剤を含んで成る下塗り層
を設けた磁気記録媒体において、該非磁性粒子が、針状
比が５〜１０で長軸径が０．０５〜０．３μｍの非磁性
酸化鉄とストラクチャー構造を有するカーボンブラック
とを含み、かつ該非磁性体酸化鉄と該カーボンブラック
との重量比が８５／１５〜９９／１であることを特徴と
する高記録密度磁気記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フロッピーディスク等
の磁気ディスクやビデオテープ、データカートリッジ等
の磁気テープなどの磁気記録媒体に関し、さらにはその
磁性層とベースフィルムの間に設けた下塗層を有する磁
気記録媒体の組成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録媒体においては、要求性
能の高度化、機能範囲の拡大などに伴い、記録の高密度
化の実現が必須要件となっている。そのために、磁性層
の厚みを薄くする必要があった。ところが、磁性層の厚
みを薄くしていくと（約１μｍ以下）いくつかの実用上
の問題が生じていた。特に磁性層の耐久性は、この様に
薄い厚みにおいては顕著に低下することが明らかになっ
た。この様な磁性層の耐久性を向上させる１つの手段と
して、磁性層とベースフィルムの間に下塗層を設けるこ
とがこれまで多く検討されてきた。

【０００３】特願平１−２１３８２２には、非磁性酸化
鉄とカーボンブラックを含む下塗り層を設けた磁気記録
媒体では、導電性や磁性層の表面平滑性が良好になり、
ひいては電磁変換特性や耐久性が向上することが記載さ
れている。しかし、この公報では、非磁性酸化鉄の針状
の形状によるすぐれた効果については何も言及されてい
ない。

【０００４】また、特願平１−３００４１９には、カー
ボンブラックを含む下塗り層に針状の非磁性粒子を絶縁
体として用いることで、やはり導電性、磁性層の表面平
滑性および電磁変換特性が向上することが記載されてい
る。この公報には、針状の非磁性粒子として針状の非磁
性酸化鉄を利用できる旨の記載があるものの、その針状
の非磁性酸化鉄は絶縁体としての機能を期待している。
したがって、カーボンブラックの量に対する非磁性酸化
鉄の使用量は少ない（体積比率で２０〜６０％、重量比
率に換算すると約４０〜約８０％）。しかしながら、非
磁性酸化鉄の比率がこの様に低い場合には、本発明によ
って得られる程の表面平滑性は得られない。

【０００５】一方、ストラクチャー構造を有するカーボ
ンブラックが高い導電性を有することが知られている。
特開昭６１−１７７６３１にはストラクチャー構造を有
するカーボンブラックを利用して磁性層の帯電性を制御
する技術が開示されている。この公報には９０ml／１０
０ｇ以上の吸油量を有するカーボンブラックの使用が推
奨されているが、本発明によればこの吸油量では不充分
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、磁性層とベ
ースフィルムの間に特定の組成の下塗層を設けることに
より従来技術の問題点である、磁性層表面の平滑性と耐
久性を共に向上させ、高密度記録・高耐久性を実現した
磁気記録媒体を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、非磁性支
持体と磁性層との間に、非磁性粒子、バインダー樹脂お
よび潤滑剤を含んで成る下塗り層を設けた磁気記録媒体
において、該非磁性粒子が、針状比が５〜１０で長軸径
が０．０５〜０．３μｍの非磁性酸化鉄とストラクチャ
ー構造を有するカーボンブラックとを含み、かつ該非磁
性酸化鉄と該カーボンブラックとの重量比が８５／１５
〜９９／１であることを特徴とする高記録密度磁気記録
媒体により解決される。

【０００８】

【具体的な説明】本発明の磁気記録媒体は、少なくと
も、非磁性支持体、下塗り層及び磁性層を有する。本発
明の非磁性支持体としては、磁気記録媒体の支持体とし
て常用されている任意の支持体を使用することができ
る。この様な支持体としては、例えばポリエチレンテレ
フタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィル
ム、アセテートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリア
ミドフィルム、ガラスなどの、有機材料又は無機材料を
挙げることができる。

【０００９】下塗り層に含まれる非磁性粒子は、針状比
が５〜１０で、長軸径が０．０５〜０．３μｍの非磁性
酸化鉄とストラクチャー構造を有するカーボンブラック
を含む必要がある。本発明の様な薄い磁性層を有する高
記録密度磁気記録媒体において、下塗り層に要求される
重要な機能としては、次のようなものがある。（１）高耐久性を実現するための、薄い磁性層の代わり
の潤滑剤溜めとしての機能（２）磁性層の導電性を良好にする（表面抵抗率を下げ
る）機能（３）前記（１）と（２）を同時に実現しながら、磁性
層表面の平滑性を向上させる機能

【００１０】このうち、（１）を実現するためには針状
比の高い非磁性粒子を下塗り層に用いる必要がある。針
状比の高い非磁性粒子は、粒状のものに比べて、下塗り
層に用いたときに下塗り層の空孔率を大きくして、潤滑
剤を溜め込む機能を極めて向上させる。針状比は５以上
であることが必要で、それより小さいと粒状の非磁性粒
子と同様の効果しか得られない。また、針状比が１０よ
り大きいと、下塗り用塗料の混練・分散工程での高い剪
断力に耐えられず、非磁性粒子が折れて破壊されやすく
なる。この様な破壊された粒子は塗料中で凝集しやす
く、ひいては下塗り層として塗布したときにその表面平
滑性を著しく損なう結果を招く。

【００１１】また、下塗り層の表面平滑性を向上させる
ためには、この様な針状非磁性粒子のサイズが、ある程
度小さいことが必要とされる。そのためには、０．３μ
ｍ以下の長軸径（針状粒子の形状の最も長い部分の長
さ）であることが必要である。しかし、長軸径０．０５
μｍより小さい粒子は、凝集しやすく塗料にするときに
分散ができない。

【００１２】この様な針状の非磁性粒子としては、非磁
性酸化鉄が最も望ましい。非磁性酸化鉄は値段も安く、
希望の形状・サイズのものが入手しやすい。また、その
粒子表面が磁性層に用いられる磁性体とよく似ているの
で、下塗り用塗料として混練・分散を行うときに、従来
公知の磁性層用塗料のための材料や工程技術がそのまま
利用できる利点もある。塗料におけるすぐれた分散性や
粒子の形状・サイズのコントロールは、本発明には欠か
せないものである。

【００１３】（２）の実現のためには、導電性のカーボ
ンブラックを針状の非磁性酸化鉄と混合して用いる必要
がある。しかし、カーボンブラックの非磁性酸化鉄に対
する添加量は、それほど多くできない。カーボンブラッ
クの非磁性酸化鉄に対する添加量が、１５重量％より多
いと下塗り層の表面平滑性が損なわれるからである。

【００１４】また、少ない添加量で高い導電性を発揮さ
せるためには、導電性の高いストラクチャー構造を有す
るカーボンブラックを用いる必要がある。このカーボン
ブラックのストラクチャー構造というのは、個々のカー
ボンブラック粒子の鎖状のつながり、または凝集構造の
ことである。この様なカーボンブラックは導電性が高い
ので、磁性層または下塗り層に少量配合させるだけでそ
の表面抵抗率を下げることが可能である。一般にカーボ
ンブラックのストラクチャー構造の発達の程度の目安と
して、カーボンブラックの吸油量がある。

【００１５】一般に吸油量が大きいものほどストラクチ
ャー構造が良く発達し、導電性に優れる傾向がある。本
発明のように少量を下塗り層中に添加する場合は、さら
に吸油量の大きなカーボンブラックでないとその効果が
充分に発揮されないことが分かった。本発明で使用でき
る「ストラクチャー構造を有する」カーボンブラックで
は、その吸油量が少なくとも３００ml／１００ｇ以上が
好ましく、４５０ml／１００ｇ以上のものが特に好まし
い。

【００１６】本発明で使用される吸油量が３００ml／１
００ｇ以上のカーボンブラックとしては、＊Ｋ．Ｂ．ＥＣ（ライオン（株）社製） …吸油量＝３６０〔ml／１００ｇ〕＊Ｋ．Ｂ．ＥＣ６００ＪＤ（ライオン（株）社製） …吸油量＝４９５〔ml／１００ｇ〕＊ＨＳ−５００（旭カーボン（株）社製） …吸油量＝４４７〔ml／１００ｇ〕＊ブラック・パールス２０００（キャボット（株）社製）…吸油量＝３３０〔ml／１００ｇ〕＊三菱化成工業（株）社製の＃３９５０ …吸油量＝３６０〔ml／１００ｇ〕などがある。

【００１７】本発明のバインダーとしては、磁気記録媒
体において常用されているバインダーを用いることがで
き、例えば、ウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェ
ノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、又は塩化ビニルモノマ
ーと他のビニルモノマーの共重合体等の従来公知のバイ
ンダーが使用可能である。が挙げられる。

【００１８】下塗り層に含まれる非磁性体とバインダー
の配合割合は、重量比で７０／３０〜８５／１５である
必要がある。この割合の範囲より非磁性粒子の量が少な
いと、耐久性が低下し、導電性も悪くなる。また、下塗
り層の表面平滑性も悪くなるので、電磁変換特性も低下
する。反対にこの範囲より非磁性粒子の量が多いと、下
塗り層の非磁性支持体への接着性に劣り、実用上問題が
ある。

【００１９】本発明の磁気記録媒体の下塗り層に含まれ
る潤滑剤としては、単用の潤滑剤、例えば、脂肪酸エス
テル、脂肪酸、脂肪酸アミド、フッ素系炭化水素、フッ
素系アルコール等が使用可能であり、その使用量は、好
ましくは、磁性粒子１００重量部に対して、０．１〜１
０重量部である。潤滑剤が０．１重量部未満では、潤滑
剤としての効果が得られず、耐久性等の向上が図れない
ためである。また、潤滑剤が１０重量部を超えると、磁
性層としての、適当な強度が得られず、逆に、耐久性が
劣化するおそれがあるためである。

【００２０】下塗り層の厚みは、０．２〜５μｍである
ことが必要である。下塗り層の厚みが０．２μｍより薄
いと、磁性層のカレンダー処理が充分に行えず、磁性層
の表面平滑性が低下する。特に、０．５μｍ以下の磁性
層の場合は、磁性層自体がカレンダー処理のときに変形
しにくく、表面の平滑化効果が著しく低下する。しか
し、下塗り層の厚みを充分に厚くして、同時に下塗り層
の非磁性粒子の種類やバインダーの量を最適にすると、
カレンダー処理の時に磁性層の代わりに下塗り層が充分
に変形し、磁性層のカレンダー処理が効果的に行える。

【００２１】しかし、反対に、５μｍより厚い場合は別
の問題が生じる。下塗り層の厚みが厚すぎるとその上に
磁性層が塗布しにくくなって、充分な表面平滑性が得ら
れなくなり、電磁変換特性が低下する。これは、磁性層
に比べて下塗り層が厚すぎる場合は、磁性層の溶剤が下
塗り層に過度に移行してしまうためと考えられる。ま
た、潤滑剤溜めとしての機能の点からも、下塗り層の厚
みはこの範囲にすることが好ましい。下塗り層が厚すぎ
ると、溜め込んだ潤滑剤を磁性層に供給しにくくなり、
反対に薄すぎると充分な量の潤滑剤が溜め込めないの
で、耐久性が低下して問題になる。

【００２２】これらの問題は、０．５μｍ以下の磁性層
と下塗り層を有する高密度記録磁気記録媒体において特
に顕著になった問題である。本発明の磁気記録媒体の磁
性層中の磁性粉粒子としては、針状酸化鉄系磁性体（γ
−Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｆｅ₃Ｏ₄等）、Ｃｏを含有する針状酸
化鉄系磁性体、金属強磁性体（メタル磁性体）、六方晶
系磁性体（バリウムフェライトなど）、炭化鉄系磁性体
など常用の磁性粒子を使用することができる。

【００２３】磁性層の厚さは、記録密度や記録方式によ
って最適に定められる。本発明は、０．５μｍ以下の磁
性層厚が要求される磁気記録媒体、特に、２０ＭＢ以上
の記録容量を有するデジタル方式の磁気記録媒体におい
て適したものである。さらには、この様な０．５μｍ以
下の薄い磁性層を有しながら、耐久性、導電性および電
磁変換特性が同時に優れた磁気記録媒体が提供される。

【００２４】本発明の磁気記録媒体の製造方法は次の通
りである。下塗り層用塗料は、本発明で使用される非磁
性酸化鉄及びカーボンブラックを、バインダー、潤滑
剤、溶剤などと共に混練・分散して製造される。塗料の
製造にあたっては、これら各材料をすべて同時に、ある
いはいくつかに分割して混練・分散用の装置に投入され
る。たとえば、まずバインダーを含む溶剤中にカーボン
ブラックを投入し混練を行い、その後非磁性酸化鉄をそ
の混練物中に投入して混練を続け、できた混練物を分散
装置に移して分散を完了させる。さらに、この分散液に
潤滑剤を添加して下塗り層用塗料とする方法などがあ
る。

【００２５】下塗り層用塗料の混練・分散には従来公知
の各種の装置が用いられる。たとえば、混練装置には、
ニーダー、プラネタリーミキサー、エクストルーダー、
ホモジナイザー、ハイスピードミキサーなどが使用でき
る。また、分散装置には、サンドミル、ボールミル、ア
トライター、トルネード分散機、高速度衝撃ミルなどが
ある。下塗り層用塗料中には他に必要に応じて、各種の
硬化剤、防黴剤、界面活性剤などの従来公知の磁性層
用、あるいはバックコート層用の添加剤を加えても良
い。

【００２６】支持体上に塗料を塗布する装置としては、
エアドクターコーター、ブレードコーター、エアナイフ
コーター、スクイズコーター、リバースロールコータ
ー、グラビアコーター、キスコーター、スプレーコータ
ー、ダイコーターなどの従来公知のものが用いられる。
上塗り層用塗料は、各種磁性体をバインダー、潤滑剤、
研磨材、溶剤などと共に混練・分散して製造され、その
上塗り層用塗料を下塗り層の上に塗布する。上塗り層用
塗料の混練・分散、その塗布ならびに各種添加剤は上述
の下塗り層用塗料に用いられる従来公知の技術が用いら
れる。

【００２７】上塗り層の塗布は、下塗り用塗料を支持体
に塗布したあと乾燥させて、下塗り層としその後上塗り
層を塗布するか、あるいは、下塗り層が乾燥する前に上
塗り層を塗布するか、または下塗り層と上塗り層を同時
に塗布して乾燥させるかのいづれの方法でも良い。下塗
り層および上塗り層の乾燥温度は使用する溶剤や支持体
にもよるが、４０〜１２０℃、乾燥用空気流量１〜５kl
／ｍ²、乾燥時間３０秒〜１０分の範囲で行うのが良
い。また、乾燥するために赤外線、遠赤外線あるいは電
子線を照射する方法も利用できる。

【００２８】上塗り層が乾燥する前に、必要に応じて磁
性粒子を配向化または無配向化させても良い。配向化
は、長手方向や垂直方向あるいは斜め方向（たとえば支
持体平面に対して４５度など）に永久磁石や電磁石で磁
界を与え、磁界の外あるいは磁界中で乾燥させて行う。
無配向化は、交流磁界や回転磁界などで磁性体の向きを
水平面内あるいは三次元的に磁性体の方向をランダムに
して行う。この配向化および無配向化する方法は、従来
公知の方法が用いられる。

【００２９】乾燥した下塗り層および上塗り層は、必要
に応じてカレンダー処理を行っても良い。カレンダー処
理には、金属メッキロールや弾性ロールなどを使用して
従来公知の方法で行われる。処理条件は、下塗り層およ
び上塗り層に使用される材料（バインダーや支持体な
ど）の種類にもよるが、加熱温度３０〜９０℃、加圧力
５００〜４０００pli の範囲で行うのが良い。なお、本
発明において規定される非磁性酸化鉄およびカーボンブ
ラック以外の各種材料は従来公知のものが利用でき、各
材料の選択・組み合わせは必要に応じて行えば良い。

【００３０】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。（１）下塗り層用塗料の製造工程表１に示す原材料を用い、以下のように混練・分散を行
い下塗り用塗料を製造した。カーボンブラックの全量
を、ウレタン樹脂の全量とビニル樹脂の全量を溶剤全量
に溶解させた溶液中に投入し、ハイスピードミキサーで
約１０分間混練を行った。さらに非磁性酸化鉄の全量を
投入し、ハイスピードミキサーで約５０分間混練を行な
い混練物を得た。この混練物を、今度はサンドミルに移
して分散処理を２０時間行い分散物を得た。この分散物
にオレイン酸の全量、イソセチルステアレートの全量お
よびポリイソシアネートの全量を投入し、約３０分ハイ
スピードミキサーで攪拌を行い、最終の下塗り用塗料を
得た。

【００３１】（２）上塗り用塗料の製造工程表２に示す原材料を用い、以下のように混練・分散を行
い上塗り用塗料を製造した。ウレタン樹脂の全量を溶剤
の全量に溶解させた溶液中に、ハイスピードミキサーで
攪拌しながらメタル磁性体を少しずつ投入していった。
メタル磁性粒子の全量を投入してから約３０分間攪拌を
続けた後、分散剤１と分散剤２の全量を投入してから約
１０分後、今度はビニル樹脂の全量を投入して攪拌を続
けた。その数分後、さらにアルミナの全量を投入し、約
１０分間攪拌して混練物を得た。この混練物を、今度は
サンドミルに移して分散処理を３０時間行い分散物を得
た。この分散物にオレイン酸の全量、イソセチルステア
レートの全量およびポリイソシアネートの全量を投入
し、約３０分ハイスピードミキサーで攪拌を行い、最終
の上塗り用塗料を得た。

【００３２】（３）塗布工程前記の下塗り層用塗料を、ベースフィルム（帝人社製の
ＡＸＰ−５４／６２μｍ厚）上にグラビアコーターを用
いて塗布し、４０℃で４０秒間・１００℃で３０秒間乾
燥を行った。乾燥後、金属メッキロールを用いてカレン
ダー処理を行った。処理条件は、加熱温度４５℃・加圧
力１５００pli で行った。カレンダー処理後の下塗り層
の厚みは、２．０μｍであった。下塗り層が充分硬化し
た後、今度は前記の上塗り用塗料を下塗り層の上にグラ
ビアコーターを用いて塗布し、４０℃３０秒間・８０℃
で３０秒間乾燥を行った。乾燥後、金属メッキロールを
用いてカレンダー処理を行った。処理条件は、加熱温度
４５℃・加圧力１５００pli でカレンダー処理後の上塗
り層と下塗り層を合わせた全厚みは２．５μｍであっ
た。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】前記の実施例及び比較例の結果を次の表に
示す。

【表４】

【００３７】実施例１及び２で得られたフロッピーディ
スクは、比較例１〜５と比して潤滑剤が充分に供給され
て耐久性が高く、また平滑性が高く、出力が高くなって
いる。このことから本発明によって得られる磁気記録媒
体は耐久性及び電磁変換特性にすぐれていることがわか
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田稔男神奈川県相模原市南橋本３丁目８番８号住友スリーエム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性支持体と磁性層の間に、非磁性粒
子、バインダー樹脂および潤滑剤を含んでなる下塗り層
を設けた磁気記録媒体において、該非磁性粒子が、針状
比が５〜１０で長軸径が０．０５〜０．３μｍの非磁性
酸化鉄とストラクチャー構造を有するカーボンブラック
とを含み、かつ該非磁性酸化鉄と該カーボンブラックと
の重量比が８５／１５〜９９／１であることを特徴とす
る高記録密度磁気記録媒体。
【請求項２】前記下塗り層に含まれる前記非磁性粒子
と前記バインダー樹脂との配合重量比が８５／１５〜７
０／３０であることを特徴とする請求項１に記載の高記
録密度磁気記録媒体。
【請求項３】前記下塗り層が硬化剤を含み、かつ下塗
り層に含まれる前記非磁性粒子と、前記バインダーと該
硬化剤を合わせた成分との配合重量比が８５／１５〜７
０／３０であることを特徴とする請求項１又は２のいず
れか１項に記載の高記録密度磁気記録媒体。
【請求項４】前記下塗り層の厚みが０．２〜５μｍで
あることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
載の高記録密度磁気記録媒体。
【請求項５】前記磁性層の厚みが０．５μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
の高記録密度磁気記録媒体。