JPH0747571B2 - 潤滑された磁気媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に新規の両親媒性化
合物に関する。（両親媒性化合物とは少なくとも１つの
極性部分と少なくとも１つの無極性部分とを有し、Lang
muir-Blodgett 膜を形成することができる化合物と定義
される。）本発明は、特に各無極性部分がフルオロカー
ボンでありかつ各極性部分が極性表面に結合することが
できる両親媒性化合物に関する。これらの化合物はデー
タ、オーディオ、及びビデオ記録に有用な薄膜磁気記録
媒体の金属、金属酸化物、炭素又は他の表面を摩耗や腐
食から保護するための潤滑剤として有用である。本発明
は少なくとも１つの本発明の両親媒性化合物の単分子層
で被覆されかつ該単分子層が結合している磁気媒体の極
性表面を含む新規の薄膜磁気媒体にも関する。

【０００２】

【技術的背景】磁気媒体は、媒体上で走査される記録又
は書込みヘッドから受け取った磁気インパルスを記憶す
るため及び媒体の同じ部分上で走査されるプレーバック
又は読取りヘッドで同じインパルスを再現するためにテ
ープ、フロッピーディスク、ハードディスクなどの形で
用いられる。コンピューターディスクシステムの書込み
及び読取り機能は通常単一の読取り／書込みヘッドで行
われる。ヘッドは磁気媒体に対して急速に移動し、ヘッ
ドが走査を開始又は停止するとき磁気媒体と瞬間的に直
接接触する。当業では媒体とヘッドとの間の摩擦がヘッ
ド又は媒体を急速に破壊しないように、磁気媒体を潤滑
することが必要であることがわかった。

【０００３】ヘッドがディスクと接触している間摩擦を
減少するため、及び腐食性雰囲気汚染物質からディスク
を保護するため、酸化物ディスクのようなコンピュータ
ーデータ記憶媒体が３０〜１２０オングストロームの弗
素化油層で被覆された。このコーティングは読取り／書
込みヘッドが記録媒体上方を比較的高く飛び、空気クッ
ション上を動く約６０〜１００メガバイト／in² 以下の
密度を得る系では充分に有効である。高く飛ぶ（ハイ・
フライング）読取り／書込みヘッドの場合に用いられる
磁気媒体用潤滑剤として有用であることがわかった他の
物質には、弗素化油（特にペルフルオロポリエーテ
ル）、脂肪酸及びそのエステル、有機シラン、及び有機
アミノシランが含まれる。

【０００４】現在開発されつつある、より高密度の磁気
記憶システムでは、読取り／書込みヘッドはより低く飛
ぶ。かかるヘッドのための潤滑剤層は典型的にずっと薄
く、多分３０オングストローム未満の厚さである。この
ように薄い通常の潤滑剤層はロー・フライング（低く飛
ぶ）ヘッドによる反覆走査から生ずる増加した摩擦に耐
え得るように充分に磁気媒体を潤滑しない。

【０００５】技術上のもう１つの問題は潤滑剤の劣化で
ある。脂肪族鎖（本明細書では６〜２２個の炭素原子を
有する脂肪族鎖と広く定義される）は毎回の読取り／書
込みサイクルで劣化し、スラッジの累積を生ずる。この
スラッジは磁気媒体とヘッドとの間のより高い摩擦、ヘ
ッドの不安定性、及びヘッドと媒体表面との間の間隔増
加をひき起こす。実際的の結果として性能が低下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】かくして、ディスクに
薄層で永続的に付着し、摩擦増加又はスラッジ累積を起
こさずに反覆読取り／書込みサイクルを可能にし、かつ
ロー・フライング読取り／書込みヘッドの環境下で良好
な潤滑を与える新規の潤滑剤への要望が起きている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記核構造を
有する単分子層で被覆された極性磁気媒体表面を含む潤
滑された磁気媒体であって、また、その潤滑剤がLangmu
ir-Blodgett 単分子層である潤滑された磁気媒体であ
る。

【０００８】

【化３】 〔式中、各々の空いている位置は下記置換基

【０００９】

【化４】 （式中ｓは６〜１４である）で置換されている〕 かかる両親媒性化合物は磁気媒体のための改良された潤
滑剤である 。本発明の潤滑剤は、先行技術の潤滑剤よりも、より堅く
基板へ結合し、より劣化しにくく、かつより良好な潤滑
及び腐食保護を与える 。以下、本発明を幾つかの好まし
い実施態様に関して説明するが、本発明がこれらの好ま
しい実施態様に限定されるものでないことは言うまでも
ない。逆に、本発明は添付の特許請求の範囲で定義され
る本発明の精神及び範囲内に含まれ得るすべての代替
物、変更及び等価物を含む。本明細書中、２個以上の特
別な種類の置換基が選ばれるべき場合には、各選択は独
立になされるので、同じ種類の幾つかの置換基は同じで
あっても異っていてもよいものとする。

【００１０】本発明者らは、 （Ｘ−Ｔ）_n −Ａ−Ｙ_m 及び（Ｘ−Ｔ）_n −Ｒ−（Ｔ−
Ａ）_n からなる群から選ばれる一般構造式を有する両親媒性化
合物を提案する。上記の各構造式中のＸは広くフルオロ
カーボンと定義される。代表的なフルオロカーボンは下
記i 〜ivからなる群から選ばれる。 ｉ．約６〜約２２個、好ましくは６〜１２個の炭素原子
を有する、分枝鎖又は（好ましくは）直鎖のペルフルオ
ロアルキル部分。このタイプの幾つかの例はペルフルオ
ロ−ｎ−オクチル（Ｃ₈ Ｆ₁₇−）、ペルフルオロ−ｎ−
デシル（Ｃ₁₀Ｆ₂₁−）及びペルフルオロ−ｎ−ドデシル
（Ｃ₁₂Ｆ₂₅−）基である。 ii．上記ペルフルオロアルキル末端基と、１〜約５個の
脂肪族炭素原子を有する、直鎖又は分枝鎖、飽和又は不
飽和、未置換又は置換の低級脂肪族結合基とを含むペル
フルオロアルキル末端低級脂肪族基。低級脂肪族結合基
への許される置換基には、本明細書の別の所で定義され
る低級脂肪族、シクロ脂肪族及びアリール部分及び窒
素、燐、硫黄、酸素、ハロゲン、珪素及びこれらの組み
合わせから選ばれる１個以上のヘテロ原子置換基が含ま
れる。意図される代表的なヘテロ原子置換基は下記基：

【００１１】

【化７】

【００１２】である。ここで有用なペルフルオロアルキ
ル末端低級脂肪族基の特別な例には、ペルフルオロ−ｎ
−ドデシルメチレン及びペルフルオロ−ｎ−オクチル−
ｔ−ブチレンが含まれる。 iii.約６〜約２２個の炭素原子を有する低級脂肪族結合
ペルフルオロポリエーテル。ここで意図されるペルフル
オロポリエーテルは全部で約６〜約２２個の炭素原子を
有する鎖を形成するためエーテル結合（−Ｏ−）で結合
された、直鎖又は分枝鎖の１〜約５個の炭素原子を有す
るペルフルオロアルキレンである。

【００１３】脂肪族結合基は上で定義した通りの低級脂
肪族基である。ここで有用な代表的なペルフルオロポリ
エーテル部分は下記のものである。 ＨＯＣＨ₂ ＣＦ₂ Ｏ（ＣＦ₂ Ｏ）_a （ＣＦ₂ ＣＦ₂ Ｏ）_b ＣＦ₂ ＣＨ₂ ここでｂは３〜１００の数であり、ａは０より大きい整
数又は０に等しく、ａ＋ｂは１００以下であり、随意に
５０未満であり、かつペルフルオロメチレン及びペルフ
ルオロエチレン部分は鎖中にランダムに分布している。 iv. 末端トリフルオロメチル部分の１個の弗素原子が水
素で置換されている、前に定義した通りのペルフルオロ
アルキル部分。代表的な置換ペルフルオロアルキル基は
１１Ｈ−エイコサフルオロデシル： Ｈ−（−ＣＦ₂ −）₁₀− である。

【００１４】上記潤滑剤の一般構造式に戻ると、Ａは核
である。Ａは下記i 〜v からなる群から選ばれる。 i. 前に定義した通りの（但し飽和脂肪族基を除く）置
換又は未置換、直鎖又は分枝鎖の不飽和低級脂肪族基。 この範ちゅうの核の１例は２−ブテニル： −ＣＨ₂ −ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ₂ − である。 ii. 約４〜約８個の環炭素原子を有する飽和及び不飽和
のシクロ脂肪族基。この範ちゅうの核の例には、シクロ
ブタン及びシクロヘキセンが含まれる。 iii.前に定義した通りのヘテロ原子（環又は非環置換基
として）及び前に定義した通りの低級脂肪族基（飽和低
級脂肪族基を含む）からなる群から選ばれる少なくとも
１つの部分で置換されたシクロ脂肪族基。代表的な部分
には、下記構造式：

【００１５】

【化８】

【００１６】を有する部分及びテトラメチルテトラプロ
ピレンシクロテトラシロキサンが含まれる。 iv. １〜約３０個の炭素原子を有し、単環式又は多環式
環を含むアリーレン、例えば

【００１７】

【化９】

【００１８】及びナフタレン。 v. すべてが前に最も広く定義された通りの低級脂肪族
基、シクロ脂肪族基及びヘテロ原子からなる群から選ば
れる少なくとも１つの部分で置換されたアリーレン。下
記のものが例である。

【００１９】

【化１０】

【００２０】上記式中、Ｍはカチオン、例えば、アルカ
リ又はアルカリ土類金属である。ここでカチオンとして
意図される特別な金属はカリウム、ナトリウム、及びマ
グネシウムである。ここで使用できる核のその他の例は
ポルフィリン及び環式スルフィドの核である。上で示し
た一般構造式中、各Ｔは少なくとも１つの極性結合部分
を示す。この結合部分の目的はＬＢ膜デポジション中水
相への強い配向親和力を与えること（後で説明するよう
に）及び次に潤滑剤を基体へ固着することである。

【００２１】代表的なＴ部分は式

【００２２】

【化１１】

【００２３】からなる群から選ばれる。上記式中に存在
するとき、Ｒ¹ は水素及び飽和並びに不飽和の部分を含
むように上で最も広く定義された通りの低級脂肪族基か
ら選ばれる。式中には示してないが、式中の各第四級窒
素原子にはアニオン、例えばハロゲン化物又は水酸化
物、が付随している。２個以上のここに示した極性結合
部分の鎖を含む結合も意図される。

【００２４】上記の一般構造式の各Ｙは極性非結合部分
を含む。（本明細書に於て、非結合部分とは、フルオロ
カーボン部分を核へ直接的又は間接的に結合しない部分
と定義される。）もし分子中に２個以上のＴ基が存在す
る場合、ここではＹは随意の置換基である。Ｙは好まし
くは式

【００２５】

【化１２】

【００２６】からなる群から選ばれる。上記式中、Ｍは
前に定義した通りのカチオンであり、Ｚはハロゲン化物
であり、かつＲ² は水素及び前に定義した通りの低級脂
肪族基から選ばれる。前記一般構造式中、Ｒは飽和又は
不飽和、置換又は未置換、直鎖又は分枝鎖の１〜約５個
の炭素原子を有する低級脂肪族結合から選ばれる。Ｒ結
合の例は −ＣＨ₂ ＣＨ₂ −（エチレン）；及び Ｃ（−ＣＨ₂ −）₄ （ネオペンチレン） である。

【００２７】上の最初に挙げた一般式に於て、ｎは少な
くとも１であり、かつｎとｍとの和は少なくとも２であ
る。かくして、各分子は少なくとも１個の極性結合部分
と第２極性部分（結合又は非結合であり得る）とを有す
る。ｍ、ｎ又はこれらの和の値には臨界的な上限はな
い。本明細書中ではｍ＋ｎの和として１８までの値を示
す（下記実施例１参照）。

【００２８】本明細書中で説明された化合物は種々の合
成方法のいずれかを用いて製造され得る。本発明で意図
されかつ実施例中に示された好ましい方法は１）末端官
能基を有するフルオロカーボンを２）１個の又は（好ま
しくは）２個以上の官能基を有する核の前駆体と反応さ
せることである。フルオロカーボンと前駆体との官能基
の反応は両者を結合して本発明の化合物を生成するため
の極性結合を与える。かくして、本明細書中の一般式に
従って定義されたＸ−Ｔ−Ａ、Ｘ−Ｔ−Ｒ又はＲ−Ｔ−
Ａ部分を、単一反応を行うことによって生成することが
できる。

【００２９】例えば、ビス−ナジック−アンヒドリブテ
ン（bis-nadic-anhydry-butene) は下記構造式を有する
核前駆体である。

【００３０】

【化１３】

【００３１】上記式中、官能基は２個の環式無水物基で
ある。１当量のビス−ナジック−アンヒドリブテンは下
記構造式 Ｃ₁₂Ｆ₂₅ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＯＨ を有するフルオロアルコールのようなヒドロキシ末端フ
ルオロカーボンの４当量と反応して下記構造式

【００３２】

【化１４】

【００３３】（上記構造式中、一般式の各ＸはＣ₁₂Ｆ₂₅
−末端基を示し、各Ｔはエステル結合であり、ｎは４で
あり、Ａは

【００３４】

【化１５】

【００３５】でありかつｍは０であり、かくしてＹは存
在しない）を有する化合物を生成することができる。 かくして、本明細書中で提案する化合物の１群は、無水
物又は対応する遊離カルボン酸、例えば、下記： ４，４′−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタ
ル酸アンヒドリド、 ３，３′４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ
アンヒドリド、ピロメリト酸ジアンヒドリド、 １，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸ジアン
ヒドリド、 ４−スルホ−１，８−ナフタル酸アンヒドリドカリウム
塩、 ２−スルホ安息香酸環式アンヒドリド、トリメリト酸ア
ンヒドリドクロリド、 ４，５−ジカルボキシ−１，２，３−トリアゾール、及
びビス−ナジック−アンヒドリブテン のいずれかを下記ヒドロキシ末端フルオロカーボン： 〔Ｃ₈ Ｆ₁₇ＳＯ₂ Ｎ（Ｃ₂ Ｈ₅)ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ〕₂ −Ｐ
（Ｏ）ＯＨ、ペルフルオロアルキルヒドロキシアルキル
スルファミド、例えば Ｃ₈ Ｆ₁₇ＳＯ₂ ＮＨ（ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＯＨ）、 ＨＯＣＨ₂ ＣＦ₂ Ｏ（ＣＦ₂ Ｏ）_n （ＣＦ₂ ＣＦ₂ Ｏ）
_m ＣＦ₂ ＣＨ₂ ＯＨ、Ｃ₈ Ｆ₁₇ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＯＨ、及び Ｃ₁₂Ｆ₂₅ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＯＨ のいずれかと通常のエステル化反応で反応させることに
よって製造することができる。酸、無水物又は他の核前
駆体をクエン酸トリ（２−ペルフルオロ−ｎ−オクチ
ル）−エチル（ＴＰＦＣ）：

【００３６】

【化１６】

【００３７】（ここでｓは８である）のようなヒドロキ
シ末端フルオロカーボンと反応させて本発明の化合物を
製造することができる。

【００３８】ここで提案する化合物のもう１つの型は、
核前駆体のイミド又はアミン官能基をカルボン酸、アル
コール、非弗素ハロゲン化物（すなわち塩化物、臭化物
又は沃化物）又はフルオロカーボンの非弗素酸ハロゲン
化物官能基と反応させることによって製造される。代表
的なイミドは ピロメリト酸ジイミド、 Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）フタルイミド、 ４，５−ジクロロフタルイミド、及び Ｎ−２−ブロモエチルフタルイミド である。

【００３９】代表的なアミン及び関連物質は ビス（３，４−ジアミノフェニル）スルホン、メラミ
ン、２，４，６−トリアミノピリミジン、６−チオアン
チン、及び３，５−ジアミノ−１，２，４−トリアジン
である。

【００４０】上記の反応のための代表的なハロゲン、酸
ハロゲン化物、及びカルボン酸官能性フルオロカーボン
は 沃化ペルフルオロドデシル、ＣＦ₃ （ＣＦ₂ ）₁₁Ｉ；弗
化ペルフルオロ−１−オクタンスルホニル、ＣＦ₃ （Ｃ
Ｆ₂ ）₇ ＳＯ₂ Ｆ；塩化１１Ｈ−エイコサフルオロデカ
ノイル、Ｈ（ＣＦ₂ ）₁₀ＣＯＣｌ；Ｃ₈ Ｆ₁₇ＣＨ₂ ＣＨ
₂ Ｉ；Ｃ₁₀Ｆ₂₁ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｉ；Ｃ₁₂Ｆ₂₅ＣＨ₂ ＣＨ₂
Ｉ；ペルフルオロデカン酸（ＰＦＤＡ）、Ｃ₉ Ｆ₁₉ＣＯ
ＯＨ；（Ｃ₁₀Ｆ₂₁ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｓ）₂ Ｃ（ＣＨ₃ ）ＣＨ
₂ ＣＨ₂ ＣＯ₂ Ｈ；及びＦ〔ＣＦ（ＣＦ₃ ）ＣＦ₂ Ｏ〕
_n ＣＦ（ＣＦ₃ ）ＣＯ₂ Ｈ、ｎ＝２−５０である。

【００４１】さらに、前に挙げたクエン酸ペルフルオロ
−ｎ−オクチルのようなフルオロアルコールもトシレー
トへ転化された後、前記アミン及びイミドと反応させる
ことができる。代表的なアミン、イミド及びフルオロカ
ーボンから誘導することができる反応生成物及び新規潤
滑剤の１例はビス（３，４−ジアミノフェニル）スルホ
ンの沃化ペルフルオロドデシル塩：

【００４２】

【化１７】

【００４３】（上記式中、各Ｘはペルフルオロ−ｎ−ド
デシル部分である）である。ここで提案する 化合物のもう１つの群は核の塩化物前駆
体とカルボン酸又はヒドロキシ官能基を有するフルオロ
カーボンとの反応生成物である。例えば、下記の塩化
物： 窒化塩化燐三量体（ＰＮＣ）； シアヌル酸塩化物（ＣＣｌ）；又は １，２−フェニレンホスホロクロリド のいずれかを上記カルボン酸又はヒドロキシ官能性フル
オロカーボンのいずれかと反応させることができる。例
えば、ＰＮＣをＴＰＦＣと反応させること、あるいはＣ
ＣｌをＰＦＤＡと反応させることができる。

【００４４】前記塩化物を前述したペルフルオロスルホ
ニルアルキルアミド（フルオロカルボン酸とアルキルス
ルホンアミドとの反応生成物である）と反応させること
もできる。例えば、窒化塩化燐三量体とペルフルオロ−
ｎ−オクチル−２−ヒドロキシエチルスルホンアミドと
の反応生成物は下記の構造式

【００４５】

【化１８】

【００４６】（上記構造式中、Ｘはペルフルオロ−ｎ−
オクチル部分である）を有する。有用な核前駆体のもう
１つの群は、フルオロカーボンのカルボン酸、ヒドロキ
シ、又はアミン官能基と反応してカルバメート結合を生
ずることができるジイソシアネート又はポリイソシアネ
ート末端前駆体である。ここで意図される代表的なジイ
ソシアネート核前駆体はジフェニルメタン−４，４′−
ジイソシアネートである。

【００４７】ここで有用な核前駆体のもう１つの群はア
クリレートである。代表的なアクリレートは下記の構造
を有する。 ２−ヒドロキシエチルアクリレート、ＣＨ₂ ＝ＣＨＣＯ
ＯＣＨ₂ＣＨ₂ ＯＨ；ペンタエリトリットトリアクリレ
ート（ＰＥＴＡ）（ＣＨ₂ ＝ＣＨＣＯＯＣＨ ₂ ）₃ ＣＣ
Ｈ₂ ＯＨ；２−イソシアナトエチルメタクリレート、Ｃ
Ｈ₂ ＝Ｃ（ＣＨ₃ ）ＣＯＯＣＨ₂ ＣＨ₂ ＣＮＯ；及びグ
リシジルメタクリレート、

【００４８】

【化１９】

【００４９】アクリレートとフルオロカーボンとの反応
から誘導することができる新規潤滑剤の１例は〔Ｃ₈ Ｆ
₁₇ＳＯ₂ Ｎ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ〕₂ −Ｐ（Ｏ）
ＯＨとＰＥＴＡとのエステルである。得られた生成物は
下記の式を有する。 (CH ₂ ＝CHCOOCH ₂ ) ₃ CCH ₂ O-P(O)〔OCH ₂ CH₂ N(C ₂ H₅)SO ₂ C₈ F₁₇〕. この潤滑剤をさらにその３個のアクリレートによって交
叉結合させて機械的に強い膜を生成することができる。
すぐ上の構造式は一般構造式 （Ｘ−Ｔ）_n −Ｒ−（Ｔ−Ａ）_n に次のようによく合っている。Ｘはペルフルオロ−ｎ−
オクチルであり、Ｘと関連するｎは２であり、Ｘと関連
するＴは 〔ＯＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｎ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）ＳＯ₂ 〕 （前に同定された通りの３個の極性基の鎖である）であ
り、Ｘと関連するｎは２であり、Ｒは −（ＣＨ₂ ）₃ Ｃ−ＣＨ₂ ＯＰ（Ｏ）− であり、各Ａと関連するＴのおのおのはエステル結合で
あり、ＡはＣＨ₂ ＝ＣＨ−であり、Ａと関連するｎは３
である。かくして、この式は、各Ｔが本発明の範囲内
で、前に個々に同定された通りの極性基のストリングで
あり得ることを示す。潤滑された磁気媒体 本発明のもう１つの面は、Ａが本発明のこの実施態様に
於て飽和の低級脂肪族基であることもできる以外は前記
説明中に記載した構造を有する化合物を含む単分子層で
被覆された媒体の平面状極性表面を含む潤滑された磁気
媒体である。

【００５０】単分子層は厚さが１２０オングストローム
未満、好ましくは７０オングストローム未満、最も好ま
しくは３０オングストローム未満のLangmuir-Blodgett
（ＬＢ）単分子層であることができる。単分子層の基体
への適用は別の方法でも行うことができる。ＬＢ膜の性
質及び形成並びにＬＢ膜を形成することができる両親媒
性物質に関する背景はAgarwal 著“Langmuir-Blodgett
Films "、Physics Today 、６月号、１９８８中に記載
されている。“両親媒性”もこの参考文献中で定義され
ている。Agarwal の参考文献中の“両親媒性”の定義及
びＬＢ膜の説明は参照文として本明細書に含まれるもの
とする。

【００５１】一般的に言って、ＬＢ膜はその親水性端部
（ここでは２個以上のＴ及びＹ部分）が基板へ隣接しか
つその疎水性端部（ここではＸ部分）が基板上に立って
いる配向した両親媒性分子の密に充填した単一層であ
る。本発明の新規性又は範囲はこの理論の精度に依存す
るものではないが、本発明の化合物は、本発明の化合物
のＴ及びＹ部分、並びにＡ及びＲの構造中に含まれる任
意の極性部分が磁気媒体の極性表面へ、これらの極性部
分と磁気媒体中に存在する酸素原子との遊離電子対間の
ファンデルワールス力によってしっかり結合するので、
優れた永続的潤滑を与えると考えられる。（典型的な薄
膜磁気媒体は金属酸化物表面又は空気への暴露のために
酸化する炭素表面のいずれかを有する。）双極子相互作
用及びイオン又は静電的引力も結合に寄与する。

【００５２】Ａが平面状でかつ芳香族複素環式環である
好ましい化合物では、環は非晶質炭素磁気記録ディスク
保護コーティングのパイ電子と相互作用するであろう。
さらにアミン塩は自然酸化された炭素表面と相互作用
し、強力な結合を生成するであろう。各潤滑剤分子と基
板との間のこれらの結合のために、極性基と関連してい
るＡ及びＲ部分は密に充填し（隣り合った分子の極性部
分間のファンデルワールス引力のため）、磁気媒体の極
性表面に平行な潤滑剤平面に実質的に固定される。極め
て無極性であるＸ部分は、潤滑剤のＬＢ膜を磁気媒体へ
適用するときＸ部分が配向する方法である、潤滑剤平面
上にほぼ垂直に延びる。各フルオロカーボン部分は極性
結合基で核に結合しているので、各フルオロカーボン鎖
の基部は基体に固定される。

【００５３】潤滑剤の幾つかのフルオロカーボン部分は
好ましくは同じであり、おのおの１端が同一の様式で固
定され、かつ基体から上方へ垂直に延びている。フルオ
ロカーボンは、その四面体結合ジオメトリーで指令され
る通りにジグザグ鎖である。この対称的配置は、各フル
オロカーボン鎖の対応する原子が基体上同じ距離に配置
されるので、フルオロカーボン鎖は入れ子式になる傾向
があり、鎖の密な充填を可能にする。

【００５４】単分子層の核は強固に充填されかつＸ部分
は多数でありかつ好ましくは同じであり、そこでＸ部分
は基板上に草の葉のように立ち、高密度の永続性潤滑層
を与え、走査用読取り／書込みヘッドと面して摩擦を軽
減する。この理論は図１及び２に示される。図１は、お
のおのが上に示した下記分子：

【００５５】

【化２０】

【００５６】の核Ａ及び４個の極性結合基Ｔを示す１２
のような密に充填された矩形“タイル”の配列で被覆さ
れた基板１０の断面を概略示す。４個の相隣る分子の１
４、１６、１８及び２０のような交差コーナーで、ファ
ンデルワールス力がＴ部分を相互に引きつけ、かつ各Ｔ
は、そのカルボニル部分が下の基板に対して最大の引力
の位置（カルボニル結合を潤滑剤平面に平行にした）に
配向するまで核Ａとの単結合の回りに回転する傾向があ
るので、基板１０に固定される。

【００５７】多くのＸフルオロカーボン鎖−Ｔ結合基１
個につき１個のＸがある−は１２のような分子で構成さ
れる潤滑剤平面をより明瞭に示すために図１から省いて
ある。相隣る分子の１４〜２０のような交差コーナーの
４個のＴ部分は密に充填されるので、各結合基に付随す
るフルオロカーボン部分はそれらの基部で等しく密に充
填される。

【００５８】図２について言うと、１組の交差コーナー
（１４〜２０のような）のＸ部分の２つが側面から示さ
れる。フルオロカーボン鎖２２及び２４は同じであり、
かくしてそれぞれの主鎖原子は配向ポリオレフィン膜の
結晶性構造のように並ぶので入子になることができる。
この配向は１２のような分子によって構成される潤滑剤
平面に対して垂直に多くのフルオロカーボン鎖を配置さ
せる。

【００５９】ここで説明した潤滑剤は、本質的に通常の
方法で、例えば、ＬＢコーティング技術を用いて、薄膜
磁気媒体へ適用される。本発明の潤滑剤の１層のみのＺ
型単分子層が基板に直接結合することができるが、２層
以上のＺ型層（両図中に示すように、フルオロカーボン
鎖が基板から離れて延びている）をＬＢ膜形成方法によ
って累積することができる。これは、特に基板表面がで
こぼこであるならば、単分子層による基板の完全な被覆
を保証するために行われる。本発明の潤滑剤層を、もう
１つの潤滑剤、例えばＬＢ単分子層のフルオロカーボン
鎖と相容性のフルオロカーボンオイルで被覆することも
できる。

【００６０】本発明の潤滑剤のＬＢ単分子層を適用する
前に、磁気媒体表面を、イソプロパノールのような溶剤
に浸漬し、次に脱イオン水で被覆表面が高電気抵抗（例
えば約１８メガオーム／平方）になるまで洗浄するなど
によって完全に清浄にすることが重要である。

【００６１】

【実施例及び参考例】以下の実施例は本発明の広い範囲
を例示しかつ当業者に本発明の実施を可能にする。

【００６２】

【参考例１】窒素複素環式環上に３個の長鎖ペルフルオ
ロカーボン部分を有するペルフルオロポリエーテル酸の
トリアミノピリミジン塩を下記のようにして製造した。
0.４ｇの２，４，６−トリアミノピリミジン（Ｆ．Ｗ．
１２５．１４）を５mlの脱イオン（ＤＩ）水に溶解し、
これを、ＦＲＥＯＮ１１３溶剤（５０ml）中の平均分子
量４０００を有する式 Ｆ（Ｃ（ＣＦ₃ ）ＦＣＦ₂ Ｏ）_n Ｃ（ＣＦ₃ ）ＦＣＯＯ
Ｈ の酸４０ｇの溶液へ、撹拌しながら添加した。（ＦＲＥ
ＯＮはクロロフルオロカーボンに対する E. I. DuPont
de Nemours & Co.， Wilmington 、Delawareの商標であ
る。）溶液は直ちに乳濁し、明らかに増粘した。２時間
連続撹拌後、２相に分離し、有機相の溶剤を蒸発によっ
て除去した。３９ｇの黄褐色油状物を回収した。この油
状物には、約３４５０、３３５０及び３１８０cm^-1（種
々の会合度のνＮ−Ｈ）、１６９０cm^-1（ＣＯ₂ −ＮＨ
₃ のνＣ＝Ｏ及び弗素化酸の吸収帯から約１９０cm^-1の
レッドシフト）及び１３００、１２４０、１１８０cm^-1
（νＣＦ₂ γＣＦ₂ ）に中心をもつ一連の吸収帯；１６
１０、９８０及び７８０cm^-1（複素環式環に帰属する）
付近の吸収帯をも含む赤外分光吸収帯が観察された。こ
れらの分光特性は下記の構造 〔F(C(CF₃ )FCF₂ O) _n C(CF₃ )FCOO ^{- +} NH₃〕₃ C₄ N₂ （ここでＣ₄ Ｎ₂ は

【００６３】

【化２１】

【００６４】である）と一致する。

【００６５】

【参考例２】極性チオ尿素塩基上に２個の長鎖ペルフル
オロポリエーテル部分を含むペルフルオロポリエーテル
酸部分のチオ尿素塩を下記のようにして製造した。0.４
ｇのチオ尿素を１０mlの脱イオン水に溶解した。式 Ｆ−（−Ｃ（ＣＦ₃ ）Ｆ−ＣＦ₂ −Ｏ）_n −Ｃ（ＣＦ
₃ ）Ｆ−ＣＯＯＨ の酸４０ｇを５０mlのＦＲＥＯＮ１１３に溶解し、これ
をチオ尿素溶液へ撹拌しながら添加し、２時間加熱し
た。２相に分離し、下層の有機相を脱イオン水で洗った
後、溶剤を蒸発させ、淡色液体を得た。ＩＲスペクトル
は３６００cm^-1付近（νＮ−Ｈ、ブロード）、１８２０
cm^-1（νＣ＝Ｓ）、１６７０cm^-1（−ＣＯ₂ＮＨ₃ のν
Ｃ＝Ｏ）及び−ＣＦ₂ による１１８０cm^-1の吸収帯、ペ
ルフルオロポリエーテル酸による１０３０、８６０及び
８００cm^-1その他の吸収帯をも含んでいた。これらの分
光特性は下記の構造： 〔F(C(CF₃ )F-CF₂-O) _n C(CF₃ )F-COO ^{- +} NH₃〕₂ -C＝
S と一致する。他の代表的なアミンはメラミン及びテトラ
キス（３−アミノプロピル）テトラメチルシクロテトラ
シロキサンである。他の代表的なフルオロカーボンは沃
化ペルフルオロドデシル並びにDuPontのZonyl ＴＢＳ及
びＵＲのようなフルオロアルキルスルホン酸及びフルオ
ロアルキル燐酸である。

【００６６】

【実施例１】窒化塩化燐とクエン酸トリフルオロアルキ
ルとの縮合生成物を製造した。生成物は燐及び窒素芳香
族複素環式環上に１８個のフルオロカーボン鎖を含んで
いた。 下記の核式：

【００６７】

【化２２】

【００６８】を有する窒化塩化燐三量体（Ｐ₃ Ｎ₃ Ｃｌ
₆ ）1.１ｇをクロロホルム（２５ml）に溶解した後、下
記構造式：

【００６９】

【化２３】

【００７０】（Ｍ_w 〜１６００、ｓは６、８、１０、１
２又は１４、一般に８又は１０である）を有するクエン
酸トリフルオロアルキル１1.４ｇへ滴加した。１晩中還
流し、１０ｇの淡黄褐色物質を回収した。主要なＩＲ吸
収帯は２９６０cm^-1（νＣＨ₂）、１７５０（νＣＨ
₂ ）、１７５０cm^-1（νＣ＝Ｏ、−ＣＯ₂ ）、１２００
cm^-1（ＣＦ₂ 、ＣＦ₃ 、ブロード）、及び１０４０cm^-1
（多分Ｐ−Ｏ−Ｃ）付近に観察された。このスペクトル
は下記核：

【００７１】

【化２４】

【００７２】上の下記構造式：

【００７３】

【化２５】

【００７４】を有する６個の末端基と一致する。１２４
０cm^-1（主吸収帯）及び１３００、１１９０、１１４０
及び９８０cm^-1（小吸収帯）付近の窒化塩化燐によるＩ
Ｒ吸収帯はＣＦ₂ 及びＣＦ₃ フルオロアルキルの吸収帯
でマスクされた。

【００７５】

【参考例３】トリアミノピリミジンと３個の長鎖ペルフ
ルオロポリエーテルとのペルフルオロポリエーテルアミ
ンを下記のようにして製造した。約４０００の分子量を
有する式： ＨＯＣＨ₂ ＣＦ₂ Ｏ（ＣＦ₂ Ｏ）_a （ＣＦ₂ ＣＦ₂ Ｏ）
_b ＣＦ₂ ＣＨ₂ ＯＨ のジオール２０ｇ、ＦＲＥＯＮ１２２（２５ml）及びト
リエチルアミン５mlを混合した。次に、塩化トシルのキ
シレン溶液（２５ml中1.９ｇ）を添加し、混合物を２時
間撹拌した。次に、0.４ｇのＬｉＯＨ（0.４ｇ／１０m
l）を含むトリアミノピリミジン、（ＮＨ₂ ）₃ Ｃ₄ Ｎ₂
の水溶液を添加した。１晩中還流後、２０ｇの淡色粘
稠液を得た。その顕著なＩＲ吸収帯は３５００cm^-1（−
ＮＨ−）、２９５０cm^-1（ＣＨ₂ ）、１６００cm^-1（複
素環式）、１２００〜１１００cm^-1（ＣＦ₂ ）を含んで
いた。これらの吸収帯は下記構造式： 〔HOCH₂ CF₂O(CF ₂ O)_a (CF ₂ CF₂ O)_b CF₂ CH₂ NH〕₃
T （ここでＴは下記の構造式：

【００７６】

【化２６】

【００７７】を有する）と一致する。

【００７８】

【参考例４】ホスホニトリル及びペルフルオロポリエー
テルを含む潤滑剤の製造 式：HO-CH ₂ CF₂ O-〔C ₂ F₄O 〕_m 〔CF₂ O 〕_n -CF ₂
-CH ₂ -OH を有するＺＤＯＬ４０００を２０ｇ（５mmol) 、冷却
器、滴下ロート及び磁気撹拌器に装着した三つ首ナス形
フラスコ中の５０mlのＧＡＬＤＥＮ Ｄ８０（ＡＵＳＩ
ＭＯＮＴ）（前もって硫酸ナトリウム上で乾燥した）に
溶解した。0.６ｇ（5.９mmol) のトリエチルアミンをそ
の透明な溶液に添加して撹拌した。１0.４ｇ（３０mmo
l) の窒化塩化燐三量体を三角フラスコ中の５０mlのｍ
−ピリリドンに溶解した。その透明なコハク色の溶液を
三つ首フラスコ上の滴下ロートに移した。ホスホニトリ
ル溶液を滴下添加し、その後、その混合物を７２時間加
熱し還流した。それから、すべての溶媒を加熱して回転
エバポレータを使って緩慢な真空下で蒸発させた。残留
物を脱イオン水で洗浄し、その後脱水した。生成物とし
て油状物を得た。

【００７９】赤外分光光度法（ＩＲ）のデータ：３５０
０cm^-1（ＯＨ）、１４２４、１０９１、９７１、８８５
（Ｃ−Ｏ−Ｐ）。このデータは形成された構造が下記式

【００８０】

【化２７】

【００８１】（式中、各々の空いている位置は、 -O-CH ₂ - CF₂ O-〔C ₂ F₄ O〕_m 〔CF₂ O 〕_n -CF₄-CH ₂ -OH によって置換されている）であることを示す。

【００８２】

【参考例５】メラミン及びペルフルオロポリエーテルを
組み込んだ合成潤滑剤 ４０ｇ（0.０１mol)のＺＤＯＬ４０００を三つ首フラス
コ中、１００mlのGalden Ｄ８０の中で２４時間、1.２
ｇ（0.０３mol)の水酸化ナトリウム及び１ｇのトリエチ
ルアミンと撹拌して、水酸化物を溶解した。トリクロロ
メラミンのｍ−ピリリドン溶液（２５ml中７ｇ（0.０３
mol)) を滴下ロートから滴下添加した。その反応混合物
を撹拌し、７２時間８０℃に保持した。その混合物をそ
の後、冷却、濾過し、分液ロートへ移し、脱イオン水で
洗浄し、最後に脱水した。すべての溶媒を蒸発させて、
油状物を得た。

【００８３】ＩＲのデータは次のとおりであり：１６５
０cm^-1（二級ＮＨ）、このデータは、生成物の構造式が 〔HO-CH ₂ -CF ₂ O-(C₂ F ₄ O)_m -(CF₂ O)_n -CF ₂ -CH ₂ -O-NH 〕₃ -C₃ N ₃ （式中、Ｃ₃ Ｎ₃ は下記構造式：

【００８４】

【化２８】

【００８５】を有する）であることを確証している。

【００８６】

【参考例６】ベンゾフェノンテトラ無水カルボン酸及び
ペルフルオロポリエーテルからなる合成潤滑剤 ２０ｇ（５mmol) のＺＤＯＬ４０００を５０mlのGalden
Ｄ８０に溶解し、１mlのTyzor ＴＰＴ（duPontのアル
キルチタネート) を添加した。混合物を撹拌している間
に、ベンゾフェノンテトラ無水カルボン酸のｍ−ピリリ
ドン溶液（１０ml中6.５ｇ（0.０２mol)）を滴下添加し
た。混合物を加熱し、還流し、それから１６時間後に除
去した。溶媒は蒸発させて、その後、混合物を脱イオン
水で洗浄し、脱水して油状物を得た。

【００８７】ＩＲデータは１７５０cm^-1であり、これ
は、生成物が下記構造式 〔HO-CH ₂ -CF ₂ O-(C₂ F ₄ O)_m -(CF₂ O)_n -CF ₂ -CH
₂ -O-C(O) 〕₄ -C₆H₃-C(O)-C₆ H₃ - （式中、−Ｃ₆ Ｈ₃ −Ｃ（Ｏ）−Ｃ₆ Ｈ₃−は下記構造
式

【００８８】

【化２９】

【００８９】を表す）を有することを確証している。

【００９０】

【試験例】潤滑された磁気媒体の試験 次の試験を使って、上述のように製造した合成潤滑剤を
磁気ディスクで評価した。基本的に試験は２種類あり、
１つは摩擦性能（連続滑りまたは引きずり試験（contin
uous sliding or drag test)と呼ばれている）に焦点を
置いたもので、他方は潤滑剤が与える耐久性特性に焦点
を置いたものである（接触開始停止試験（contact-star
t-stop test)またはＣＳＳ試験と呼ばれている）。

【００９１】引きずり試験は、潤滑剤のLangmuir-Blodg
ettフィルムを有する被覆したディスクを遅いスピード
（0.０５インチ／秒、ips)で回転させ、試験の最初と最
終の１回の完全回転で、ディスク上で読み／書き変換器
（スライダー）を滑らせ；より速いスピード（１５ips)
でディスクを回転し、２つの遅い回転サイクルの間で２
０００回転する間に、ディスク上で連続的にスライダー
を滑らせることで実施した。すべての時間で、摩擦力を
歪ゲージシステムによって測定し、コンピューターによ
って、記録し、テスターの他の機能を制御し、モニター
した。

【００９２】ＣＳＳ試験は、３００ips のスピードで2.
５秒の上りランプ及び0.５秒の下りランプで7.５秒サイ
クルを使用し、残りまたはサイクル間は２秒サイクルを
使用し、加速度は４rev ／秒／秒であった。この試験で
は、摩擦力と粒子（摩耗）の両方を測定しまたはカウン
トし、および記録した。従来のシステムでは、慣用の潤
滑剤及び薄い金属フィルム上のカーボン被膜を利用し、
引きずり及びＣＳＳ摩擦は試験の時間と共に増加した。
引きずり試験の場合では、摩擦は２０００回転後、摩擦
係数は約0.２から約１に増加した。図３と図４は従来の
システムでの遅い速度（0.０５ips)及び速い速度（１５
ips)での摩擦の試験例である。

【００９３】一方、前述の３つの参考例（ホスホニトリ
ルー、ベンゾジ無水物−、およびメラミン−ＺＤＯＬア
ダクト）によって示される合成潤滑剤は、２０００回転
連続擦り摩擦において、比較的平らな摩擦反応を示す。
遅い擦りまたは凝似静的摩擦はまた、最初の回転と最終
の回転の両方で低かった。図５と図６は凝似静的摩擦及
び動的摩擦の試験例である。ここから凝似静的摩擦係数
が0.１５よりも低く、最終の回転の摩擦が最初のそれよ
りも低いことがわかり、試験期間中の平均動的摩擦係数
は0.３よりも低かった。

【００９４】図７（ホスホニトリル−アダクトから得ら
れる）は、ピーク摩擦及び粒子数のＣＳＳプロット対サ
イクル数を示している。これから、上りランプおよび下
りランプ部分のピーク摩擦係数は試験期間中、ほとんど
同じレベルにとどまることがわかる。粒子カウント（３
μよりも大きい、Lpc;0.０１μよりも大きい、cnc)はま
た、ほとんどノイズレベルほど低い。

【００９５】図８は、８０００サイクルまで延長した同
様のＣＳＳプロットを示す（ジ無水物−ＺＤＯＬアダク
ト）。図９は、比較のために慣用のシステムを示してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の潤滑剤で被覆された磁気媒体の表面の
概略の斜視図である。

【図２】図１に示した構造物の部分側面図である。

【図３】慣用の潤滑剤で処理したディスクにおける最初
の及び最終回転の0.０５ips での擦り／凝似静的摩擦係
数を表すグラフである。 実験条件：ディスク＝ｓ／ｎ９２Ｂ、ＩＰＳ＝0.０５、 半径＝2.２インチ、ヘッドロード＝１4.０２ｇ

【図４】慣用の潤滑剤で処理したディスクにおける動的
摩擦係数（１５ipsでの連続接触擦り）を表すグラフで
ある。 実験条件：ディスク＝ｓ／ｎ９２Ｂ、ＩＰＳ＝１５、 半径＝2.２インチ、ヘッドロード＝１4.０２ｇ

【図５】合成潤滑剤（ホスホニトリル−ＺＤＯＬ４００
０アダクト）で処理したディスクにおける引きずり試験
の凝似静的摩擦係数を表わすグラフである。 実験条件：ディスク＝ｓ／ｎ５１Ａ、ＩＰＳ＝0.０５、 半径＝２インチ、ヘッドロード＝１４ｇ

【図６】合成潤滑剤（ホスホニトリル−ＺＤＯＬ４００
０アダクト）で処理したディスクにおける動的摩擦係数
を表すグラフである。 実験条件：ディスク＝ｓ／ｎ５１Ａ ＩＰＳ＝１５ 半径＝２インチ ヘッドロード＝１４ｇ

【図７】合成潤滑剤（ホスホニトリル−ＺＤＯＬ４００
０アダクト）で処理したディスクにおけるＣＳＳ試験中
の上りランプ／下りランプのピーク摩擦係数及び他のパ
ラメーターのグラフである。 実験条件：ディスク＝ｓ／ｎＣ５２ 半径＝1.７インチ データ速度＝２００Ｈｚ ＩＰＳ＝３００ ヘッドロード＝１4.０７ｇ 摩擦係数域値＝0.２／1.５ 試験開始；１３：５９：５９ １９９１年４月３０日

【図８】ジ無水物−ＺＤＯＬ４０００アダクトで処理し
たディスクにおけるＣＳＳ試験の結果である。 実験条件：ディスク；ｓ／ｎ４６Ａ 半径＝1.５インチ データ速度＝２００Ｈｚ ＩＰＳ＝３００ ヘッドロード＝１4.０８ｇ 摩擦係数域値＝0.２／1.５ 試験開始；０８：３９：２３ １９９１年６月４日

【図９】慣用の潤滑剤で処理されたディスクのＣＳＳ試
験の結果である。 実験条件：ディスク；ｓ／ｎ１９Ａ 半径＝1.５インチ データ速度＝２００Ｈｚ ＩＰＳ＝３００ ヘッドロード＝１4.２ｇ 摩擦係数域値＝0.２／1.５ 試験開始；１８：３１：４９ １９９０年９月２２日

【図１０】Ｗ／ＯスライダーでのＳ／Ｓ試験中のバック
グラウンド粒子カウントである。

【符号の説明】

１０ 基板 １２ 矩形タイル １４、１６、１８、２０ 交差コーナー ２２、２４ フルオロカーボン鎖

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 105/74 // Ｃ１０Ｎ 30:06 40:06 40:18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記核構造を有する単分子層で被覆され
   た極性磁気媒体表面を含む潤滑された磁気媒体。 【化１】 〔式中、各々の空いている位置は下記置換基 【化２】 （式中ｓは６〜１４である）で置換されている〕
2. 【請求項２】 潤滑剤がLangmuir-Blodgett 単分子層で
   ある請求項１記載の潤滑された磁気媒体。