JPH07161031A

JPH07161031A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH07161031A
Application number: JP30848093A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kitaoka; 正樹北岡; Toshifumi Tsujino; 敏文辻野; Akio Takigawa; 章雄滝川
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】表面の潤滑耐久性に優れた磁気記録媒体を提供
する。【構成】ガラス板上にクロム下地層、コバルト合金磁性
層、保護層および潤滑層を順次形成した磁気記録媒体
で、保護層をテトラエトキシシラン、ヘプタデカフルオ
ロメトキシシランおよび二酸化珪素微粒子を含むアルコ
ール溶液を磁気層上に塗布し加熱により硬化して、ポリ
オルガノシロキサンを含む保護層とし、その上にパーフ
ルオロポリエーテルの潤滑油からなる潤滑層とした磁気
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、潤滑層の耐久性が優れ
た磁気記録媒体に関する。さらに、詳述すると保護層の
靱性が改善され、かつ保護層と潤滑層の密着性が改善さ
れた磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンタクトスタートストップ
（以下ＣＳＳと記す）式の磁気ディスク装置に用いられ
る磁気記録媒体は、非磁性体基板上に磁性層、保護層お
よび潤滑層を順次形成して製造される。保護層は磁性層
の耐環境性ならびに磁気ヘッドとの直接接触による損傷
防止性を有し、潤滑層は保護層の摩耗を緩和する役割を
果たす。保護層は耐摩耗性あるいは潤滑性が良好である
という観点から、二酸化珪素のような金属酸化物、窒化
珪素のような金属窒化物、非晶質炭素等の無機物で構成
されている。潤滑層としては、化学的安定性、低蒸気
圧、低表面張力、境界潤滑性、保護層との付着力が良好
であることから、パーフルオロポリエーテル系の液体潤
滑剤が用いられている。更に、磁気記録媒体と磁気ヘッ
ドと間の摩擦を低減させるために、磁気記録媒体の表面
に微細な凹凸を付与することがなされる。磁気記録媒体
の表面に適当な凹凸形状と潤滑性を付与することによ
り、磁気記録媒体のＣＳＳ耐久性向上が計られている。

【０００３】特開昭６１−２２９２２７号あるいは特開
昭６１−７３２２７号公報には、このような凹凸の形成
を保護層の形成と同時に行なうことを目的として、磁性
層上に硬質微粒子を分散させたテトラアルコキシシラン
の加水分解溶液を塗布、硬化させた保護層を有する磁気
記録媒体が開示されている。また、特開平２−１３７１
２０号公報には、保護層中に分散された硬質微粒子の粒
径、存在密度および硬質微粒子の存在しない凹部の被膜
厚みを限定することによって、ＣＳＳテストに対する耐
久性を向上できることが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、保護層
として上記硬質微粒子を分散させるのにマトリックスと
して二酸化珪素を用いる従来技術では、潤滑層の均一塗
布性ならびに保護層と潤滑層の付着力が必ずしも十分で
あるとはいえなかった。すなわち、保護層表面において
摩擦係数の場所によるばらつきが生じ、またその耐久性
が十分でなかった。たとば、潤滑層が消失した部分で
は、摩擦係数の増大が顕著となり、更に二酸化珪素は脆
いので、やがて保護層の摩耗、破壊が進み、ときには磁
性層まで破壊が及ぶという問題点があった。本発明は上
記問題点を解決するためになされたもので、保護層の強
靱性ならびに疎水性を向上させることにより、磁気ヘッ
ドによる保護層の摩耗、破壊を減じた磁気記録媒体を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面が平滑な
非磁性体基板上に磁性層、保護層および潤滑層を順次形
成してなる磁気記録媒体において、保護層を、下記の一
般式（１）および（２）で示される有機珪素化合物およ
び硬質微粒子とを含む塗布溶液を前記磁性層上に塗布
し、硬化して形成したポリオルガノシロキサン含有層と
したことを特徴とする磁気記録媒体である。

【０００６】Ｒ¹ _nＳｉ（Ｒ²）_4-n （１）Ｓｉ（Ｒ²）₄ （２）ここで、Ｒ¹：飽和炭化水素基、フツ素または塩素を有する炭化水
素基であり、互いに同一であっても相異なっていてもよ
い、Ｒ²：アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシアル
コキシ基、イソシアネート基または塩素元素であり、互
いに同一であっても相異なってもよい、ｎ：１〜３のいずれかの整数、である。

【０００７】本発明の保護層は、一般式（１）で示され
る有機珪素化合物および／またはそれらの部分加水分解
縮合物（以後誘導体という）と、一般式（２）で示され
る有機珪素化合物および／またはそれらの部分加水分解
縮合物（以後誘導体という）と、硬質微粒子とを含む塗
布溶液を磁性層上に塗布し、硬化して形成することがで
きる。ここで、加水分解縮合物とは、一般式（１）、
（２）で示される有機珪素化合物中のアルコキシ基、ア
ルコキシアルコキシ基、アシルアルコキシ基、イソシア
ネート基、塩素元素の一部または全部が水酸基で置換さ
れたもの、およびさらに一部縮合が進行したものをい
う。

【０００８】本発明に用いられる一般式（１）で示され
る有機珪素化合物としては、メチルトリエトキシシラ
ン、フェニルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエ
トキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラ
ン、３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシ
ラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、
ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジクロロシラン、
トリメチルクロロシラン等がその代表例として挙げるこ
とができる。本発明に用いられる一般式（２）で示され
る有機珪素化合物としては、テトラメトキシシラン、テ
トラエトキシシラン、テトラアセトキシラン、テトライ
ソシアネートシラン等がその代表例として挙げることが
できる。

【０００９】一般式（１）で示される有機珪素化合物お
よび／またはその誘導体を使用して保護層を形成した
後、パーフルオロポリエーテル等の潤滑剤を塗布したと
き、低摩擦化および耐久性の向上が認められる。これ
は、潤滑層が均一に塗布されていない部分においても、
保護層自体の低摩擦性ならびに疎水性の寄与により、保
護層の耐久性が向上したものと推定される。

【００１０】塗布溶液中に含まれる一般式（１）および
（２）で示される有機珪素化合物の混合割合は、それぞ
れＲ¹ _nＳｉＯ_(4-n)/2換算モル数およびＳｉＯ₂換算モル
数で表して、ＳｉＯ₂／Ｒ¹ _nＳｉＯ_(4-n)/2モル比を１〜
１０³とするのが好ましい。この値が１０³を超えると、
磁気記録媒体の保護層として、一般式（１）の有機珪素
化合物の効果が小さくなり、低摩擦化ならびに耐久性の
向上が不十分となり、更に保護層自体が脆くなるので好
ましくない。一方この値が１に満たないときは、保護層
の耐摩耗性が低下し、磁気記録媒体としての耐久性が低
下して実用上必要な強度が得られなくなるので好ましく
ない。磁性層の磁気的性質の変化が記録および再生に影
響を与えない温度で保護層を硬化させた本発明は、一般
式（１）で示される有機珪素化合物由来の有機基Ｒ¹は
保護層中に残存している。この様にして保護層中に導入
された有機基は、保護層自体の低摩擦性を有し、潤滑耐
久性の向上および保護層の強靱性付与に大きく寄与し、
磁気ヘッドが衝突したときにおいても大きな保護層の破
壊抵抗を示す。

【００１１】本発明においては、磁気記録媒体と磁気ヘ
ッドとの間の摩擦係数をさらに低減させるため、保護層
表面に、凸部と凹部の差が約５ｎｍ以上の、凹凸形状を
付与することができる。本発明においては、この凹凸を
保護層中の硬質微粒子により形成することができる。硬
質微粒子としてアルミニウム、ケイ素、チタン、ジルコ
ニウム、スズ、アンチモン、タンタル等の酸化物を用い
ることができ、なかでもそれらの金属酸化物微粒子が水
もしくはアルコール系の分散媒に分散したゾルが好まし
い。特にシリカゾルが塗布液調製時の安定性、入手し得
る品種の多さ等から好ましい。ここでは硬質微粒子とし
てシリカゾルを用いた場合に付いて記す。シリカゾルと
は、粒径が約１〜５００ｎｍのシリカ（二酸化珪素）微
粒子を水またはアルコール系分散媒に分散せしめたゾ
ル、またはこのゾルから分散媒を除去した乾燥粉末を再
度、適当な分散媒に分散せしめたゾルである。

【００１２】塗布溶液中に含まれる一般式（１）および
（２）で示される有機珪素化合物の濃度およびこれに添
加するシリカゾルの粒径および濃度を調節することによ
って、最適の凹凸を有する保護層とされる。

【００１３】硬質微粒子として二酸化珪素の微粒を用い
る場合を例示的に述べると、シリカゾルの混合比率は、
凸部と凹部の差が約５ｎｍ以上の凹凸を形成するには、
平均粒径が約１０ｎｍ〜約３００ｎｍのシリカゾル微粒
子を、一般式（１）および（２）の有機珪素化合物また
は／および一般式（１）および（２）の有機珪素化合物
の誘導体の合計量に対して、珪素元素のモル比で約１０
^ー5〜約１０^-1倍となるように混合する。より好ましくは
凸部と凹部の差が約１０ｎｍ以上で、平均粒径が約２０
ｎｍ〜約１００ｎｍの微粒子を、一般式（１）および一
般式（２）および／またはそれらの誘導体の合計量に対
して、珪素元素のモル比で約１０^ー3〜約１０^ー2倍となる
ように混合する。これらにより、磁気ヘッドとの摩擦係
数が低く、かつ磁気ヘッドの摺動に対して耐久性が高い
保護層とすることができる。３００ｎｍを超える微粒子
を用いることは、磁気ヘッドと磁性層との距離が増大
し、記録再生特性が低下するので好ましくない。粒径が
約３００ｎｍ以下の硬質微粒子であれば、粒径の異なる
２種類以上の二酸化珪素微粒子を使用してもかまわな
い。

【００１４】上記塗布溶液中の一般式（１）と（２）お
よび二酸化珪素微粒子の濃度の和が、一般式（１）につ
いてはＲ¹ _nＳｉＯ_(4-n)/2、一般式（２）および二酸化
珪素微粒子についてはＳｉＯ₂に換算した重量濃度で、
約０.１〜約１０％となるようにするのが好ましい。濃
度調整用の溶媒としてメタノール、エタノール、イソプ
ロピルアルコール、エトキシエタノール、プロピレング
リコールモノメチルエーテル等を用いる事ができる。こ
のような塗布溶液を用いて磁性層上に塗布した後、硬化
して保護層とするが、塗布方法としては、浸漬塗布法ま
たは回転塗布法が好ましい。塗布後、磁性層の磁気的性
質の変化が記録および再生に影響を与えない約４００℃
以下、より好ましくは約３００℃以下の温度で加熱硬化
するか、または紫外線、遠紫外線などを照射して硬化さ
せて保護層とすることができる。この様にして凹部の厚
みが、約５ｎｍ〜約５０ｎｍで凸部と凹部の差が約５ｎ
ｍ〜約２５０ｎｍの凹凸形状を保護層に付与することが
できる。凹部の厚みが約５ｎｍ以下では、磁気ヘッドの
摺動に対して磁性層を保護する効果が低下するため好ま
しくない。また５０ｎｍを超えると、磁気ヘッドと磁性
層との距離が増大し記録再生特性が低下するので好まし
くない。また凸部と凹部の差が約５ｎｍ以下では良好な
ＣＳＳ耐久性が得られ難く、約２５０ｎｍを越えると記
録再生特性が低下するので好ましくない。

【００１５】本発明に用いられる非磁性基板としては、
ガラス板、セラミックス板等の無機酸化物系、アルミニ
ウム板の金属系のいずれもが用いられる。ガラス板を用
いるときは火造り面をそのまま、またはその面を研磨し
て平滑にして用いる。また、アルミニウム基板を用いる
ときは、ニッケル・リン膜を被覆してその面を研磨して
用いる。本発明に用いられる磁性層は、スパッタリング
等で被覆される合金磁性膜を用いることができる。さら
に、本発明の潤滑層は、パーフルオロポリエーテルなど
のフッ素を含有する高分子化合物からなる公知の潤滑油
を用いることができる。また、本発明においては、磁性
層を被覆するに先立ち、磁性層の磁気特性に影響を与え
る結晶性を制御するためのクロム金属などの下地層を設
けても良く、磁性層の上に保護層を設けるときの磁性層
の酸化を防止するために、保護層の形成に先立ち非磁性
の酸化防止層を設けても良い。

【００１６】

【作用】本発明の磁気記録媒体の保護層は、ポリオルガ
ノシロキサンを含有しているので、従来技術の二酸化珪
素を保護層とするものよりも強靱性を有している。これ
により磁気ヘッドが保護膜に強く接触しても磁気記録媒
体が破壊されることが防止される。また、保護層に含ま
れるポリオルガノシロキサン骨格の珪素には、潤滑性な
らびに疎水性を有する有機基があるので、保護層上に設
けられる潤滑層がたとえ均一に塗布されていなくても、
磁気ヘッドに対する潤滑性能が確保される。さらに本発
明の保護層中の硬質微粒子は、保護層表面に凹凸を付与
し、ＣＳＳ特性を向上させる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例、比較例を挙げて本発明を詳細
に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下
の実施例に限定されるものではない。

【００１８】実施例１テトラエトキシシラン１０ｇ，ヘプタデカフルオロデシ
ルトリメトキシシラン０．２ｇ，エチルアルコール３０
ｇ，蒸留水２０ｇおよび酢酸５ｇを混合し、５時間室温
で攪拌した。この溶液２５ｇをエチルアルコール２００
ｇで希釈後、粒径２０〜３０ｎｍの二酸化珪素粒子を純
水中に４重量％分散させた溶液を１ｇ添加して、保護層
形成用の塗布液とした。表面に、凹凸形状が形成されて
いない磁性層上に、上記塗布液をスピンコート法で塗布
した後、２９０℃で１時間熱処理して、保護層を硬化形
成した。走査型電子顕微鏡により、破断面を観察したと
ころ、二酸化珪素微粒子による凹凸形状が確認され、凹
部の厚みは約１５ｎｍであった。上記得られた保護層上
に、スピンコート法によって、末端にヒドロキシル基を
有するパーフルオロポリエーテルを塗布後、１００℃で
３０分間乾燥して、膜厚約２ｎｍの潤滑層を形成し、目
的とする磁気記録媒体を得た。この磁気記録媒体に対
し、磁気ヘッドの静止摩擦係数および面内の動摩擦係数
を測定した結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】実施例２テトラエトキシシラン１００ｇ，メチルトリメトキシシ
ラン１５ｇ，エチルアルコール２００ｇ，蒸留水３５ｇ
および酢酸３ｇを混合し、約５０℃で２０時間攪拌し
た。この溶液３０ｇをエチルアルコール２５０ｇで希釈
後、粒径３０〜４０ｎｍの二酸化珪素微粒子を純水中に
２重量％分散させた溶液を３ｇ添加して保護層形成用の
塗布液とした。表面に、凹凸形状が形成されていない磁
性層上に、上記塗布液をスピンコート法で塗布した後、
３００℃で１時間熱処理して、保護層を硬化形成した。
走査型電子顕微鏡により、破断面を観察したところ、保
護層凹部厚みは約２０ｎｍであった。また原子間力顕微
鏡（ＡＦＭ）で観察した結果凸部と凹部の差は、約２０
ｎｍであった。上記得られた保護層上に、スピンコート
法によって、末端にヒドロキシル基を有するパーフルオ
ロポリエーテルを塗布後、１００℃で３０分間乾燥し
て、膜厚約２ｎｍの潤滑層を形成し、目的とする磁気記
録媒体を得た。この磁気記録媒体に対し、ピン・ディス
ク摩耗テスト（ピン形状は約２ｍｍφ，１０ｇｆ，３０
０ｒｐｍ）を実施した結果を第３表に示す。本テストは
保護膜の破壊に到るまでの時間が長いほど保護膜が低摩
擦かつ強靱である事を示している。

【００２１】

【表２】

【００２２】実施例３実施例１において粒径２０〜３０ｎｍの二酸化珪素微粒
子に代え，約１０ｎｍ＊約５０ｎｍの偏平形状のアルミ
ナ微粒子を用いた以外は実施例２と同様に実施した。得
られた磁気記録媒体は良好なＣＳＳ耐久性を示した。

【００２３】比較例１テトラエトキシシラン１１ｇ，エチルアルコール３０
ｇ，蒸留水２０ｇおよび酢酸５ｇを混合し、５時間室温
で攪拌した。この溶液２５ｇをエチルアルコール２００
ｇで希釈後、粒径２０〜３０ｎｍの二酸化珪素微粒子を
純水中に４重量％分散させた溶液を１ｇ添加して、保護
層形成用の塗布液とした。表面に、凹凸形状が形成され
ていない磁性層上に、上記塗布液をスピンコート法で塗
布した後、２９０℃で１時間熱処理して、保護層を硬化
形成した。走査型電子顕微鏡により、破断面を観察した
ところ、二酸化珪素微粒子による凹凸形状が確認され、
凹部の厚みは約１５ｎｍであった。上記得られた保護層
上に、スピンコート法によって、末端にヒドロキシル基
を有するパーフルオロポリエーテルを塗布後、１００℃
で３０分間乾燥して、膜厚約２ｎｍの潤滑層を形成し磁
気記録媒体とした。この磁気記録媒体に対し、磁気ヘッ
ドの静止摩擦係数および面内の動摩擦係数を測定した結
果を表１に示す。表１のとうり、本発明の磁気記録媒体
は、静止摩擦係数ならびに磁気ヘッド摺動時の摩擦係数
の絶対値が、低く抑えられている。また、動摩擦係数の
面内ばらつきもきわめて小さい。保護層形成に、一般式
（１）で示される珪素化合物として、ヘプタデカフルオ
ロデシルトリメトキシシランを使用した効果は明らかで
ある。

【００２４】比較例２テトラエトキシシラン１００ｇ，エチルアルコール１７
５ｇ，蒸留水３５ｇおよび酢酸５ｇを混合し、５時間室
温で攪拌した。この溶液２５ｇをエチルアルコール２０
０ｇで希釈後、粒径２０〜３０ｎｍの二酸化珪素粒子を
純水中に４重量％分散させた溶液を１ｇ添加して、保護
層形成用の塗布液とした。この塗布液を用いた以外は実
施例２と同様に実施した。得られた磁気ディスクのピン
・ディスク摩耗テスト結果を表２に示す。

【００２５】

【発明の効果】本発明の保護層は、それ自体に潤滑性が
あるので、たとえ潤滑層の均一な塗布がなされていなく
ても磁気記録媒体として必要な潤滑性能が優れている。
さらに保護膜自体に靱性があるので磁気ヘッドが強く接
触、衝突しても磁気記録媒体の破壊抵抗性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記録媒体の一実施例の一部断面図
である。

【符号の説明】

１・・・磁気記録媒体、２・・・ガラス板、３・・・下
地層、４・・・磁性層、５・・・保護層、６・・・潤滑
層、７・・・硬質微粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が平滑な非磁性体基板上に磁性層、保
護層および潤滑層を順次形成してなる磁気記録媒体にお
いて、保護層を、下記の一般式（１）および（２）で示
される有機珪素化合物および硬質微粒子とを含む塗布溶
液を前記磁性層上に塗布し、硬化して形成したポリオル
ガノシロキサン含有層としたことを特徴とする磁気記録
媒体。Ｒ¹ _nＳｉ（Ｒ²）_4-n （１）Ｓｉ（Ｒ²）₄ （２）ここで、Ｒ¹：飽和炭化水素基、フツ素または塩素を有する炭化水
素基であり、互いに同一であっても相異なっていて
もよい、Ｒ²：アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシアル
コキシ基、イソシアネート基または塩素元素であ
り、互いに同一であっても相異なってもよい、ｎ：１〜３のいずれかの整数、である。
【請求項２】前記一般式（１）で示される有機珪素化合
物のＲ¹が、メチル基、エチル基、プロピル基、または
水素の一部または全部がフツ素に置換された炭化水素基
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。
【請求項３】前記一般式（１）および（２）で示される
有機珪素化合物の混合比率を、それぞれＲ¹ _nＳｉＯ
_(4-n)/2換算モル数およびＳｉＯ₂換算モル数比で表した
とき、ＳｉＯ₂／Ｒ¹ _nＳｉＯ_(4-n)/2比を１〜１０³とし
たことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録
媒体。
【請求項４】前記硬質微粒子が金属酸化物であり、その
平均粒径が１０〜３００ｎｍとしたことを特徴とする請
求項１乃至３のいずれかの項に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】前記一般式（１）および（２）で示される
有機珪素化合物の合計量に対する前記金属酸化物の含有
比率を、それぞれ珪素元素換算モル数および金属元素換
算モル数で表したとき、１０^ー5〜１０^ー1としたことを特
徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体。
【請求項６】前記金属酸化物を、平均粒径が２０ｎｍ〜
１００ｎｍの二酸化珪素としたことを特徴とする請求項
５に記載の磁気記録媒体。