JPH0869618A - 磁気記録媒体及びその製法 - Google Patents

磁気記録媒体及びその製法

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JPH0869618A
JPH0869618A JP7187207A JP18720795A JPH0869618A JP H0869618 A JPH0869618 A JP H0869618A JP 7187207 A JP7187207 A JP 7187207A JP 18720795 A JP18720795 A JP 18720795A JP H0869618 A JPH0869618 A JP H0869618A
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magnetic
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JP7187207A
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Satoru Inoue
イノウエ サトル
James Tokuhei Womble
トクヘイ ウォンブル ジェームズ
Tetsuo Kozumi
鉄夫 古積
Hitoshi Takahashi
タカハシ ヒトシ
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Sony Electronics Inc
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    • G11B5/62Record carriers characterised by the selection of the material
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    • G11B5/733Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer characterised by the addition of non-magnetic particles
    • GPHYSICS
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B5/68Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent
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    • G11B5/702Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the bonding agent

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気テープ面の静電荷を大きく減少させて、
実時間又は高速使用時におけるドロップアウト及び巻付
き能力を改善する。 【解決手段】 本発明の磁気テープは、磁気記録層4
と、カーボン粒子3を含む導電層2と、非磁性ベースフ
ィルム1とより成る。導電層内のカーボンは、高分子量
のバインダで分散させる。従来より固形物の重量%を高
くすることで、高いずれ速度での低いカーボン塗料粘度
が得られる。これは、中間層に用いるカーボンの高重量
%と共に、標準及び早い塗装速度での表面状態及び塗装
性を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体及び
その製法に関する。もっと具体的にいえば、本発明は、
磁気記録層と、非磁性ベースフィルム(基膜)と、磁気
記録層と非磁性ベースフィルムの間にあってカーボン
(炭素)粒子を含む電気抵抗層とを有し、該中間導電層
がバインダ(結合剤)の重量に対して大きい重量比のカ
ーボン粒子を含む磁気記録媒体及びかかる磁気記録媒体
の製法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】磁気記録媒体は、現代の産業社会におい
て殆ど至る所に存在する。しかし、そうだからといって
これらの媒体に欠点がないわけではない。実をいえば、
電気抵抗を有する媒体はその表面に静電荷が現れるとい
う1つの重要な問題がある。この静電荷は、巻取り動作
時のテープの連続運動(運動と摩擦から静電気を発生す
る)と、磁気媒体に使用する磁性粒子及びバインダの高
い電気抵抗(表面からの電荷の消散を妨げる)とが組合
さって生じる。この電荷は、テープ表面に埃(ほこり)
のような外部粒子を引付けるので、信号の記録に有害な
影響を与え、間隔損失(記録又は再生ヘッドとテープ表
面との距離が増すために生じる)及び信号損失又はドロ
ップアウトを生じる。また、電荷の蓄積が大きくなる
と、静放電によるテープ雑音がテープの信号対雑音(S
/N)比に悪い影響を与える。
【0003】表面静電荷に関するもう1つの問題は、ビ
デオ及びオーディオのパンケーキの巻取り能力の問題で
ある。周知のように、パンケーキはテープのハブ(リー
ル)である。静電荷により各テープ層がハブ上に不均一
に並び、そのため外観を悪くし、また高速転写時ハブ上
でのテープスリップ(滑り)のような種々の問題を生じ
ることがある。このスリップは、層の間に大きな空気膜
を有する滑らかなベースフィルムを使用するときに、特
によく起こる。静電荷が大きくなる程、これら層間の動
き又は滑りが増す。
【0004】これまで、磁気記録媒体におけるこの静電
荷を減らす研究が行われてきたが、これらの試みは、静
電荷を大幅に減らすことに失敗するか、或いは、静電荷
を減らしたものの磁気媒体に望ましくない特性を与える
かのどちらかであった。
【0005】ジャンボ(特大)ロールにおける静電荷蓄
積及び電荷保有によるドロップアウトの増加は、表面静
電荷から生じるもう1つの問題である。コーティング及
びカレンダ処理(多くの巻取りを行う)の後、ジャンボ
ロールの上には数百キロボルトの静電荷が生じる。この
電荷は、各ロールの中心部近くが最も強く、そこでは電
荷の消散が最も阻まれる。続いてジャンボロールが個々
のテープに切離され別個のハブ又はリールに巻取られる
切離し工程において、充電されたジャンボロールは、放
電するコンデンサのように作用し、外部粒子をテープの
方に引付ける。各ロールの中心部に向かうに従って電荷
蓄積が大きくなるので、外部粒子の大部分は、外側部分
よりこれらの場所に引付けられる。ベースフィルム自体
と同じ電荷極性をもつベースフィルム粒子片(くず)と
共に、上記粒子は、ベースフィルム面から反発され、テ
ープの磁気表面側に引付けられる。というのは、同じ電
荷は互いに反発するからである。よって、かなりのドロ
ップアウトが起きる可能性があり、そのドロップアウト
は各ロールの中心部に向かうに従って多く起きる。
【0006】電荷の蓄積は、熱硬化性の樹脂でコーティ
ング(被覆)され炉で硬化されるジャンボロールの場
合、一層大きくなる。カレンダ処理後、これらのロール
は、長い期間硬化用の炉内に収容される。この工程で、
コーティングされたジャンボロールは高熱に曝(さら)
され、コーティング層内にてバインダの交差結合が加速
される。この熱は、磁気層を僅かに縮小させ、ロール内
の圧力を増加させる。炉内での圧力増加と湿度低下が組
合さって、ロールからの静電荷の散逸が、特に各ロール
の中心部に行くほど一層阻害される。電荷は、硬化後も
残存する。よって、内部部分即ちキュアイン(C/I)
は、外側部分即ちキュアアウト(C/O)よりドロップ
アウトの率が高い。場合によっては、これらの高率ドロ
ップアウト部分は使用できない。C/I及びC/O部分
でのドロップアウト率がもっと均一なものを開発する必
要がある。この問題は、ロール内に電荷が蓄積されない
テープを作ることによって改善できる。
【0007】表面静電荷を減らす従来の1つの方法は、
磁気層及びベースフィルムを有する磁気記録媒体におい
て、磁気層にカーボンブラックを添加することであっ
た。しかし、この方法は、磁気層における磁性粉末の密
度を低下させると共に磁性塗料の粘性を増加させ、磁性
塗料を塗り難くして媒体の表面をざらざらした不満足な
ものとし、且つベースフィルムに直接ねばねばした磁気
コーティングを施す必要があった。静電荷を減らすため
に磁気層内のカーボンブラックを増すと、主として磁気
層内の磁性粉末の密度が減るため、それに応じて信号出
力が減少する結果となる。
【0008】また、磁性層を作るのに用いる磁性塗料は
大抵、粘性の樹脂に分散させた堅い金属酸化物又は金属
粒子を含む、高重量パーセントの固体含有量をもつ粘性
混合物である。直径が大体0.01〜0.04μmの小
さくて丸いカーボン粒子に比べると、平均的な磁性粒子
は、非常に大きく0.2〜0.8μm×0.03〜0.
13μmであり、形が針状である。かかる塗料へのカー
ボン粒子の添加は、上記混合物の粘性を増すだけであ
る。コーティングの際は、柔軟性がなく粘着性のある磁
性塗料を強制的に流し出して堅い比磁性基層即ちベース
フィルムに塗っている。これらの抵抗のため、コーティ
ング時に容易に消散しない剪断応力が発生する。その結
果磁気表面に生じる歪みが、粗いテープ面及び不均一な
被膜厚さのような欠陥としてジャンボロールに現れ、機
械方向(machine direction)に伸びる問題を生じる。し
たがって、滑らかな磁気表面を得ることが困難である。
【0009】この問題に輪をかけているのは、従来のコ
ーティング技術に、加えた研磨剤や塗料断片のような塗
料内の大きな分散されなかった小片又は粒子がテープの
上表面を乱すのを抑制する技法が欠けていることであ
る。これらの大きな粒子をテープの上表面から押下げて
平らにする、例えばコーティング時又はコーティング後
のカレンダ処理時にならし(平滑)棒を用いるなどの試
みは、下にある堅くて柔軟性がないベースフィルムが粒
子や小片を吸収しないので、非常に達成困難である。こ
の問題を従来のコーティング技術で解決するのは、殆ど
不可能である。
【0010】ベースフィルム表面の特性からもまた、表
面の粗さの問題が生じる。磁気記録媒体に用いる非磁性
基層即ちベースフィルムは、ベースフィルム内に用いら
れる充填剤のタイプや分布に応じて、その表面上の凹凸
の程度や高さが変化する。磁性塗料は粘性があり柔軟性
がなく且つ脆(もろ)い性質をもつこと、及び磁性粒子
のサイズが大きい(小さなカーボン粒子又は通常高さが
0.3〜0.5μmの現存する凹凸のサイズに比べて)
ことから、該塗料は一般にそれが被う面の形を呈するこ
とになる。カレンダ処理(高湿高圧を用いて磁気層をベ
ースフィルムに圧縮する処理)の後では、この現象は一
層顕著となる。したがって、磁気層の表面は、その下の
ベースフィルムの表面の粗さを反映することになる。
【0011】表面の粗さを改善するには、磁気層をもっ
と厚くコーティングする(これは非能率である)か、或
いはもっと滑らかなベースフィルムを使用する(これは
概してもっと費用がかかる)必要がある。よって、磁気
表面の粗さの問題は、コーティングの厚さを増したり、
ベースフィルムを変えたりせずに解決するのが有利であ
ろう。
【0012】ロールの外観の悪さも、コーティングの厚
さの変動によって起こる。ビデオ、オーディオ又はコン
ピュータ媒体を製作するとき、一般に各々を幅の広いベ
ースフィルム(大抵約61〜122センチ)の上にコー
ティングし、それからビデオ、オーディオ又はコンピュ
ータ媒体に細長く切断もしくはパンチする。コーティン
グの際、粘性があり柔軟性のない磁気層のコーティング
厚さがロール全体にわたって変動する可能性がある。ロ
ールがコーティングされるに従い、この不均一なコーテ
ィング厚さにより、ロール上に1つ以上の皺(しわ)が
出来ることがある。ロールのこれらの皺部分は、擦(こ
す)られるに違いない。
【0013】表面静電荷を減らす代替的方法として、カ
ーボンブラックを含む導電層をベースフィルムの磁気層
と反対側の面に配するものがある。
【0014】かような裏面をコーティングした構造のも
のは光の伝導が弱まり(したがって、磁気層をもっと薄
くできる)、保護層をもつ結果としてベースフィルム面
の案内ピンによる摩擦が減じる。しかし、裏面コーティ
ング型のものは、転写ドラム(ローラ)の上に落下する
カーボン粒子のため、通常、接触型高速転写機には使う
ことができない。例えば、Sony Sprinter では、上記の
落下により、加圧接触記録時カーボンのくずが回転する
転写ドラムにくっ付くので、ドロップアウトが8.5秒
毎に繰返される(NTSC、SPモード)。上記くずが
Mirror MotherMaster(その上に鏡像情報が記録された
高保磁力テープ)と複写テープとに接触する度に、上記
くずの回りすべての面に間隔損失(spacing loss)が生
じる。このため、新しく記録されたテープ上にドーナツ
状の無信号領域が出来る。上記のくずは、上記Mirror M
other Masterを損傷することもある。裏面コーティング
型テープのもう1つの欠点は、テープの磁気側の電気抵
抗が低下しないことである。
【0015】表面静電荷を減らすための3番目の方法
は、磁気記録媒体を支持層、磁気層及びカーボンブラッ
クを含む中間層で構成することである。しかし、この方
法は、中間層に多くのカーボンブラックを含むことに関
連すると考えられる問題で警戒された。
【0016】例えば、デルモァに付与された米国特許第
3,440,091号には、磁気層と、33重量パーセ
ントに及ぶカーボンブラックを含むカーボン導電層と、
非磁性基層とより成る磁気記録媒体が開示されている。
しかし、米国特許第4,275,113号の中で言及さ
れているように、大量のカーボンは、導電層の表面を粗
くし、従ってその上の層をも粗くする。このため、全体
のビデオ出力レベル及び均一性が減少する。また、導電
層の粘着性は、カーボン量が増すと減少する。というの
は、該層中のバインダ量が減るからである。こうして粘
着性が低下すると、磁気層の粉末くず或いはもっと大き
な小片が記録又は再生中に離脱して、ヘッド詰まり、信
号の損失及び他の不所望特性を生じることになり、耐久
性の問題が起きる。
【0017】斉藤らに付与された米国特許第4,27
5,113号には、支持シートと、磁気層と、高吸油性
をもつカーボンブラック粒子を含む樹脂重合体材料の中
間層とより成る磁気記録媒体が開示されている。その明
細書では、使用すべきカーボンの量を5〜30重量パー
セント、好ましくは10〜20重量パーセントの範囲に
限定している。この特許では、30パーセントより多い
カーボンブラックの量はカーボン層と非磁性基層との間
の粘着性を弱める、と述べている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術で
特定された約30パーセント以上のカーボンブラックを
含むカーボン層に起因する粗い表面状態及び低下する粘
着性を克服しようとするものである。また、本発明は、
ベースフィルムとよく粘着させるための高吸油性をもつ
カーボン粉末を必要としない。
【0019】目下のところ、カーボン層をもつ2層又は
多層テープについて知られた手順はない。これは、恐ら
く使用に適したカーボン層の開発における困難性や課題
を反映したものであろう。
【0020】かような層を開発する際に出喰わす問題は
多い。小さなカーボン粒子は、表面積が大きく有機バイ
ンダで分散させるのが難しい。塗装性も、約9.0m/
s以上の高速では特に達成困難である。これらの高速で
塗装すると、カーボン塗料の粘性は大体低下する。この
ため、該塗料は、極端に非粘性となり、縞(しま)状に
塗られて不均一なコーティングを生じ易い。他の大きな
問題は、カーボン層の低い粘性と比重により上方の磁気
層と下方のカーボン層とが混合することである。
【0021】コーティングの後にもまた、別の問題があ
る。例えば、カーボン層における突起や縞に起因する上
方磁気層の不良表面状態(信号出力を低下させる)の問
題、或いは耐久性の問題(粗い磁気テープ面及び中間カ
ーボン層の両方からの粉末くずによって起きる)があ
る。
【0022】本発明の課題(目的)は、磁気記録媒体の
表面上の静電荷を大きく減少させて、実時間及び高速の
両方の使用時における信号のドロップアウト及び巻付き
(巻取られ)能力を改善することである。
【0023】本発明の他の課題は、磁気層における磁性
粉末の粉末対バインダ(P/B)比及び詰め込み密度を
増して、ビデオ及びオーディオ信号出力を改善すること
である。
【0024】本発明の他の課題は、磁気層の表面の粗さ
を、衝撃吸収層として動作しうるカーボン粒子を含む中
間導電層を設けることによって改善することである。表
面の粗さが改善されると、信号出力及びS/N比が増加
する。
【0025】本発明の他の課題は、極めて均一なコーテ
ィング面及びコーティング厚さを生成することである。
この均一性は、ジャンボロールの外観及び品質を改善す
る。
【0026】他の課題は、磁気層と中間層の間及び中間
層とベースフィルム層の間の粘着性がよく、時間の経過
と共に認められる信号の劣化、ヘッド詰まり又は粉末く
ずがなく、耐久性のある2層磁気媒体を作ることであ
る。
【0027】他の課題は、約9.0m/s以上のような
高いコーティング(塗装)速度で優れた塗装性(coatab
ility)を示す2層磁気媒体を作ることである。磁気層と
中間層と同時にコーティングすると、上下の層の塗料混
合問題が回避される。コーティング速度を早くできる
と、テープ表面がより滑らかとなり、従って信号出力が
増しS/N比が大きくなる。
【0028】更に他の課題は、全体の透光度を減らし
て、画質を犠牲にすることなく酸化物層のコーティング
厚さを減らせるようにすることである。
【0029】
【課題を解決するための手段】上述の課題は、磁気上
層、カーボン粒子を含む柔軟な導電中間層、及び非磁性
基層即ちベースフィルムより成る2層磁気記録媒体によ
って解決できた。
【0030】好適な具体構成では、上方の磁気層は、少
量のカーボン粒子を含むだけか或いは全く含まない。
【0031】他の好適な具体構成では、磁気上層は、堅
くて、高い粉末対バインダ(P/B)重量比及び高密度
の磁気粒子を含む。この磁気上層を、カーボン粒子を含
み高P/B重量比及び極めて高い分子量のポリマー(重
合体)の1つ以上のバインダを有する柔軟な中間層の上
に、直接コーティングする。この中間層には、全固形物
重量百分比で約60〜90%、好ましくは約70〜80
%のカーボン粒子が存在する。また、コーティング段階
で塗装するとき、中間層を構成する塗料は、約20〜3
0重量%の範囲の固形物を有する。最も好適な具体構成
では、磁気上層及び中間層は共に、ベースフィルム上に
殆ど同時に塗装される。
【0032】塗装性を改善するために、2つの塗料の流
動特性が類似するように調整する。カーボン粒子を含む
中間層のP/B比を高くして分散をよくし、表面の粗さ
を減らし、塗装性を高めると共に、中間層における固形
物の総合重量パーセントを高くして、上方の磁気層とカ
ーボン粒子を含む中間層との混合を防ぐ。カーボン粒子
を含む柔軟な中間層は、コーティング時に堅い磁気上層
に対する応力除去体としてだけでなく、ベースフィルム
の平滑体として働く。したがって、磁気層のテープ表面
は、ベースフィルム上に直接コーティングした場合に比
べ、ずっと滑らかになる。本発明は、この構成で前述し
た課題を解決した。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を具
体的に説明する。本発明は、磁気上層、非磁性導電中間
層及び非磁性基層即ちベースフィルムを含む磁気記録媒
体に関し、図1はその断面図である。
【0034】図1において、ベースフィルム1は、ポリ
エチレン テレフタレートの如きポリエステル樹脂で作
る。ベースフィルム1の上にカーボン粒子3を含む中間
層2を作り、その上に磁気層4を作る。
【0035】説明の都合上、本発明をビデオテープに適
用した例を述べるが、本発明は、ビデオ、オーディオも
しくはコンピュータ用テープ又はその他のどんな磁気記
録媒体にも適用しうるものである。
【0036】磁気層 上方の磁気層は、少なくとも或るタイプの磁性粉末を含
んでいる。代表的な磁性粉末は、ガンマ又はコバルトガ
ンマFe2 3 ,Fe3 4 ,コバルトFe34 ,F
e,Fe合金又はCrO2 である。しかし、どんなタイ
プの磁性粉末を用いてもよい。
【0037】原料の量を減らすため、業界における多く
の製造者は、ガンマFe2 3 の代わりにマグネタイト
(Fe3 4 )を用いている。マグネタイトは色が黒い
ので、磁気層を薄くして用いても、透光度が増さず、ビ
デオテープレコーダ(VTR)を誤動作させることがな
い。本発明の中間カーボン層によれば、磁気層にどんな
磁性粉末でも、もっと色が薄くもっと透明なガンマFe
2 3 粉末でも、もっと薄くするために使用することが
できる。
【0038】上方の磁気層はまた、1以上のバインダを
含んでいる。バインダは、磁性粉末の顔料を中間導電層
に固着させるのに用いる。磁気上層用のバインダは、大
抵の磁気媒体に用いる1つ以上のバインダでよい。例え
ば、セルロースを基にした樹脂、ニトロセルロース,ポ
リウレタン,塩化ビニル−塩化ビニリデン,塩化ビニル
共重合体,ポリビニル−ブチリル,セルロース誘導体、
エポキシ樹脂,ウレタン エラストマー,ブタジエン及
びアクリロニトリルの共重合体,ポリエステルの如き熱
可塑性樹脂,熱硬化性樹脂,ポリイソシアネート−プレ
ポリマー,フェノール尿素,メラミン樹脂及び他の重合
体である。これらのバインダは、磁気上層に望む機械的
及び物理的特性を作り出すために組合せて用いる。バイ
ンダはまた、磁性粉末の分散を最良とするように、また
高密度の磁気塗料が出来るように選ぶべきである。
【0039】カーボン粒子を含む中間導電層が存在する
結果、上方の磁気層は、カーボン粒子を全く含まないか
或いはごく少量のカーボン粒子を含むようにすることが
できる。磁気上層内のカーボンブラックの重量の一般的
な範囲は、磁性粉末の重量に対し0〜10%であり、好
適な具体構成では磁気上層のカーボン粒子は0%であ
る。磁気上層内のカーボン粒子が減少すると、有機バイ
ンダ内に分散させるべき全粉末の全表面積が減少する。
したがって、一定のバインダ量に対し磁気上層に用いる
磁性粉末の量を増し、磁性粉末のP/B比を増すことが
できる。このP/B比が高くなると、P/B比の低いカ
ーボンを含むテープと同じテープ耐久特性が得られる
(粉末を分散させるため各テープに使用できるバインダ
の量が等価値となるため)と共に、磁性粉末密度が高く
なり、従って磁気特性や信号出力も高くなる。実際に、
本発明では、従来技術に比べ残留磁束密度(Br)にお
いて30mT(ミリテスラ)の増加が見られた。
【0040】また、磁気上層のカーボン粒子含有量が下
がると、磁性塗料の粘性及び揺変(thixotropic)特性が
低下する。これらの特性の低下により、高速での塗装性
が大きく改善される。更に、磁気上層の塗料特性が中間
導電層の該特性に近づき、一層塗装性がよくなる。
【0041】これらの顔料及びバインダの分散を助ける
ために、1つ以上の有機溶剤を用いる。代表的な有機溶
剤にはメチル エチル ケトン,メチル イソブチル
ケトン,トルエン,サイクロヘキサノン及びテトラヒド
ロフランが含まれるが、これらに限られない。必要なら
ば、分散をよくするため磁性粉末に各種の結合剤を添加
してもよい。代表的な結合剤は米国特許第4,076,
890号に特定されており、これを引用によって本明細
書に含める。
【0042】磁気上層はまた、所望の特性を与えるため
の適当な添加物を含んでもよい。かような添加物とし
て、研磨材,減摩剤,硬化剤,安定剤などがある。
【0043】磁気上層は、通常の混合及び捏和(ねつ
か)技法を用いて分散し、ミルにかけ、それから貯蔵
し、コーティングの前に濾過する。1964年John Wil
ey & Sons 社発行、T.C.Patton著「塗料の流動及び顔料
の分散」に論じられたものと類似の通常の分散技法を用
いる。
【0044】カーボン層 中間の導電カーボン粒子層は、適度に高い比表面積、好
ましくは100〜400m2 /gをもつカーボン粒子の
粉末を含む。これらの粉末は大抵、0.01〜0.04
μmの範囲の直径を有する。該粉末はまた、40〜80
cc(DBP)/100gの範囲の比較的低い油吸収作
用をもつものがよい。
【0045】カーボン粒子は、カーボン層全体の固形物
の60〜90重量%を占める。カーボン粒子は、この中
間層内に約60〜90%、好ましくは約70〜80%の
全固形物重量百分比で存在する。また、コーティング段
階で塗装されるとき、中間層を作る塗料は、約20〜3
0重量パーセントの範囲の固形物を有する。
【0046】酸素処理された又は処理されないカーボン
のどちらも使用できるが、酸素処理されたカーボン粉末
の方が分散し易くてよい。酸素処理されたカーボン粉末
の低い導電度は、本発明の高カーボン含有量によって補
償される。例えば、米国特許第4,275,113号に
おいては、試験見本の表面電気比抵抗値は、5〜40%
の範囲内で変動した使用カーボン重量百分比に応じて、
106 〜1011Ω/sqの範囲内で変動していた。本発
明による試験見本は、それらの100〜10,000,
000分の1に当たる低い104 Ω/sqの表面電気比
抵抗値を示した。
【0047】中間導電カーボン粒子層はまた、カーボン
粒子を分散させるために用いる、1つ以上の極めて高い
分子量のバインダを含む。カーボンの分散に用いるバイ
ンダは、40,000より大きいか又はこれに等しい、
好ましくは40,000〜120,000の間の(重量
平均)分子量(Mw)、及び15,000より大きいか
又はこれに等しい、好ましくは20,000〜50,0
00の間の(数平均)分子量(Mn)をもつべきであ
る。適当な重合体には、ポリエステル樹脂,ポリウレタ
ン樹脂,ポリギ(蟻)酸ビニル,及びポリヒドロキシポ
リエステル樹脂が含まれる。これらの樹脂は、スルホン
酸(SO3 M,ただし、MはH,Na,Kなどであ
る。)又は第3級アミン(R3 N)官能基のどちらかを
含むのがよい。第3級アミンは、炭化水素により置換さ
れたアンモニア(NH3 )の副産物である。 RNH2 =1°アミン R2 NH=2°アミン R3 N=3°アミン ただし、Rは、直線形又は枝状、飽和又は不飽和の1〜
20カーボン原子を含む炭化水素基である。
【0048】これらのバインダをカーボン粒子と組合わ
せることにより、カーボン塗料のP/B比を高くするこ
とができ、これにより、導電性を増すのみならず塗装性
及び表面の粗さを改善できた。更に、より高速における
塗装性も改善された。より高速での塗装性をよくするに
は、塗料の粘性を下げる必要がある。従来の技術では、
これを一般に、溶剤を加えて塗料の固形物含有量を減ら
すことによって行っていた。本発明のバインダを使用す
ると、固形物重量パーセントの低い塗料と同じ低粘性の
固形物重量パーセントがもっと高い塗料を得ることがで
きる。このことは、固形物重量パーセントの高い塗料で
は、先に塗った塗料が乾かないうちにその上にまた塗料
を塗る湿上湿式(wet-on-wet) コーティングの場合、磁
気上層と中間層の間の混合問題が軽減されるので、極め
て好都合である。もっと塗料速度を上げるため更に粘性
を下げる必要がある場合、本発明の塗料の固形物重量パ
ーセントは、混合問題を起こすことなく一層下げること
ができる。こうして、従来技術に比し塗料特性が改善さ
れた。
【0049】磁気層に使用するものと類似の種々の有機
溶剤を、カーボン粒子及びバインダを分散させるために
添加する。代表的な有機溶剤には、メチル エチル ケ
トン,メチル イソブチル ケトン,トルエン,サイク
ロヘキサノン及びテトラヒドロフランが含まれるが、こ
れらに限られない。また、必要に応じ、分散を助けるた
めに、米国特許第4,076,890号(引用によって
本明細書に含まれる。)に特定された種々のシランのよ
うな1以上の結合剤を用いてもよい。
【0050】非磁性基層即ちベースフィルム 本発明においては、ポリエチレン テレフタレート(P
ET)のような、磁気記録用に適するどんな材料を使用
してもよい。また、本発明の中間導電層があれば、より
新しく、より滑らかなベースフィルムを用いることがで
きる。
【0051】本発明の磁気表面に静電荷が少ないことの
利点の1つは、有機充填材付きのより滑らかなベースフ
ィルムを用いるとき、ベースフィルムのくずの吸引が減
ることである。これらベースフィルムの表面がより滑ら
かになると、コーティングされた磁気層の上表面が改善
される。しかし、SiO2 又はAl2 3 のような硬い
無機充填材でなく研磨材用の有機充填材を使用すると、
テープカセットの案内ピンによりテープの下面に擦り傷
が出来易くなる。静電荷が減ると、ベースフィルムのく
ずが磁気表面にたやすく引付けられなくなる(特に一層
早い塗装速度の場合)ので、ドロップアウトは増加しな
い。したがって、本発明では、有機充填材付きのより滑
らかなベースフィルムを使うことができ、より滑らかな
磁気層コーティングが可能となり、ビデオ出力が大きく
なる。
【0052】カーボン分散処理及び流動特性 カーボン粒子即ち顔料は一般に、磁気顔料より、一定の
重量に対する比表面積がずっと大きい。よって、一定の
重量のカーボンを分散するために、同じ重量の磁性粉末
に比し、より多量のバインダを要する。米国特許第4,
275,113号がカーボンブラックの量を30重量パ
ーセントより大きくならないように(好ましくは10〜
20重量パーセント)に制限した主な理由は、これであ
る。カーボンの百分比がこれより大きくなると、良好な
粘着又はテープ耐久性を与えるにはバインダが不十分で
ある、と信じられていた。
【0053】しかし、このように粉末対バインダ(P/
B)比が低くなると、コーティングされた表面に縞が出
来易くなり、上方の磁気層の表面に影響を与える。カー
ボンが30重量パーセント以下の場合は、上表面がかな
り粗くなるだけでなく、磁気上層(これは大抵、比重が
ずっと大きい。)と中間層の間の混合問題がもっと起き
易くなる。この混合問題は特に、上層と中間層を構成す
る2つの塗料の固形物重量パーセントによって影響を受
ける。多くの試験の結果、本発明者らは、分散をよく
し、表面の粗さを減らし、標準又はより早い塗装速度で
の塗装性をよくするには、もっと高い重量パーセントの
カーボンが必要であることに気付いた。これらの理由か
ら、中間層のカーボン粒子は、全固形物重量パーセント
が60〜90%であるのがよく、全固形物重量パーセン
トが70〜80%であるのが最もよい。
【0054】従来技術の大抵の塗料は、ずれ速度(shea
r rate) が増すにつれて粘度は余り変化しない。したが
って、塗料性(特により高速での)をよくするのに必要
な低粘性を達成するために、従来技術の塗料の固形物重
量パーセントを、塗装前に溶剤を加えて低下させてい
た。これと反対に、本発明では粘度がずれ速度によって
強く影響される。ずれ速度が全面的に増加するに従い、
粘度が減少するのである。非常に早いずれ速度(コーテ
ィング処理時に見られるのと類似の)で、本発明塗料の
粘度は、図9及び図10に示す如く極めて低くなる。
【0055】この中間層塗料に対するP/B比が増す
と、粘度対ずれ速度の曲線の傾斜も増す。低いずれ速度
での粘度は増すが、高いずれ速度での粘度は実際に低く
なっている。よって、塗料の粘度を、P/B比を増しな
がら(塗料の固形物重量パーセントを減らす必要なし
に)低く或いは更に低く維持することができる。したが
って、本発明塗料は、中間層内のバインダに比べカーボ
ン粒子の重量パーセントが高いので、コーティング時
に、低い固形物重量パーセント含有量の従来塗料と同じ
か或いはもっと低い粘性を有する。もっと高速での塗装
性を改善するため、本発明では、固形物(重量)パーセ
ントを減らすことにより更に一層粘性を下げることがで
きる。従来の塗料(既に固形物パーセントを減らしたも
の)は、縞(しま)や粗い表面、及び上の磁気層と下の
カーボン層の間の混合を生じることなく更に下げること
はできない。(混合は、下のカーボン層がより大きな比
重をもつ上の磁気層を支えきれなくなったときに発生す
る。)
【0056】したがって、本発明の塗料は、標準及び高
速両方のコーティング速度において、表面のもしくは混
合問題を起こすことなく、ベースフィルムをより早くコ
ーティングし、よりよく被覆することができる。総合的
な分散、表面の粗さ、塗装性及び導電度も、より高いP
/B比を用いるため、従来技術より優れている。
【0057】また、高いP/B比をもつ中間カーボン層
の流動特性は、従来技術のそれらよりもっと磁気上層に
類似する。例えば、粘性自体はカーボン層が低いが、粘
度対ずれ速度の傾斜は類似である。よって、2つの層の
被覆状態はよく、互いに適合する。多くの試験の結果、
粘着性,耐久性,信頼性又は信号出力について、これら
2つの層の結合体から何も問題は見られなかった。
【0058】下方の層の塗料を分散させるため、コーテ
ィングの前に、カーボン,バインダ,任意の結合剤及び
溶剤を予め混合し、練り又はミルにかけ、濾過して貯蔵
すべきである。
【0059】コーティング処理 磁気上層及び中間層は、非磁性基層即ちベースフィルム
の上にコーティング(塗装)される。コーティング処理
は、乾上湿式(wet-on-dry) 又は湿上湿式(wet-on-we
t) 塗装法のどちらかを用いて行うことができる。しか
し、より滑らかな磁気表面を得るためには、上記2つの
層を殆ど同時に塗る湿上湿式の方がよい。
【0060】塗装方法には、グラビヤ,転写ロール,噴
霧及びダイのような、表面塗装に使用できる種々の従来
方法のどれでも含まれる。これらの種々異なる方法の詳
細は、朝倉書店の「塗装技術」1971年に記述されて
いる。
【0061】塗装の前に、カーボン層の固形物重量パー
セントを調整して最適の塗装条件を得る必要がある。こ
れらの塗装条件は、所望の塗装速度に応じて変化する。
【0062】通常、カーボン中間層と磁気上層を湿上湿
式塗装方法で2重塗装するとき、上表面に縞(しま)が
現れる。これらの縞は、テープ表面の粗さを増すことに
なる。カーボン粒子を含む中間層をもつ2重コーティン
グされたテープを開発するためには、この縞の問題を解
決する必要がある。この問題が解決するため、カーボン
塗料の公式を変えることによって影響を受ける流動特性
に焦点を合せた。
【0063】一般に、カーボン層は裏面コーティング用
に低P/B(粉末/バイング)比で作られる。これらの
比が低いのは、裏面コーティングのためには走行性及び
耐久性が重要であるからである。しかし、2層テープの
中間層については、これは余り重要でない。というの
は、磁気層がカーボン層を被覆するからである。
【0064】塗料のP/B比や固形物百分比の如き中間
層塗料条件のうち最適なものを見出すために、混合テー
ブル試験を行った。表1は、種々のP/B比に対する、
カーボン塗料の塗料特性と単層カーボン・テープのテー
プ表面特性とを示すものである。
【0065】
【表1】
【0066】図6は、P/B比と粘度の関係を要約し、
図7は、P/B比と表面の粗さの関係を示す。このデー
タによれば、P/B比を増すと、分散がよくなり(高粘
度)、表面の粗さが減少する。
【0067】種々異なるP/B比の層塗料の塗装性を調
べるために、2重塗装テーブル試験を行った。表2は、
中間層塗料の各P/B比に対するテープ表面特性を示
す。2つの異なる塗装速度(0.2m/s及び1.7m
/s)で塗装試験を行った。
【0068】
【表2】 試験結果は、配向磁石(orientation magnet) なしで行
ったコーティング作用の方が、配向磁石を付けて行った
コーティング作用より光沢及び表面粗さがよいことを示
した。この試験に用いた配向磁石は、ベースフィルムの
塗装面と反対の側に配置したので、磁気粒子が塗装時に
配向磁石に向かって動いたように見えた(図8)。多く
の縞が、特に低P/B比のサンプルの表面に視覚によっ
て観察された。
【0069】P/B比が高い方のサンプルは粘性が高か
ったので、塗装の質を比較に使用できなかった。P/B
比が低く固形物百分比も低いサンプルは、カーボン塗料
が水のようであったので、磁気塗料とカーボン塗料が2
層コーティング時に混じるという混合問題を抱えてい
た。しかし、P/B比が中間のサンプルは、この試験で
最もよい総合塗装特性を示した。
【0070】塗装性及びテープ品質を識別するため、同
じバインダと固形物百分比を用いて試験塗料のP/B比
を変えた。
【0071】図9は、中間層塗料の高低両方のP/B比
に対する流動特性を示す。このデータは、ずれ速度が高
いときの粘度は、両方のP/B比に対して殆ど同じであ
るが、P/B比が増すと、ずれ速度が低いときの粘度が
増すことを証明している。
【0072】図10は、中間層塗料の2つの異なる固形
物(重量)%に対する流動特性を示す。このデータは、
塗料の固形物%が異なると、全ずれ速度に対する粘度が
変わることを証明している。したがって、2つの異なる
現象が存在する。一方は、塗料のP/B比が変わる場合
に起きる現象であり、他方は塗料の固形物%が変わる場
合に起きる現象である。
【0073】これらの試験結果によれば、流動特性は、
塗料のP/B比及び固形物%によって制御される。P/
B比は粘度対ずれ速度の関係の傾斜を制御し、一方、固
形物%はずれ速度対粘度全体の関係として粘度を制御す
る。
【0074】テープの表面特性と塗料条件との関係を調
べるため、塗装試験を行った。図11は、低P/B比の
2層テープの表面を示す。このテープは、テープ表面に
多くの縞がある。図12は、高P/B比の2層テープの
表面を示す。このサンプルの表面特性は、磁気単層塗装
テープ(図13)と同等である。
【0075】中間層の高P/B比のカーボン粒子と共に
中間層で使用される高分子量のバインダのタイプを選択
することにより、カーボン塗料の粘度を、該塗料の固形
物%を減らすことなく低下させることができる。よっ
て、高い固形物%(20〜30%)で低粘度(20〜2
00cps)の、超高速(≧9.0m/s)で塗装でき
る塗料を使うことができる。高い固形物%はまた、塗装
時の混合問題を解消する。本発明の他の効果に、中間層
の流動特性が磁気層のそれに近いこと、分散が早いこ
と、及びテープ特性が優れていることが含まれる。
【0076】2つの層の同時塗装を更に向上させるに
は、2つの層の流動特性が類似するべきである。しか
し、鉄酸化物層の特性は一般に、従来技術の塗料での中
間層とずっと異なってきた。大抵、中間カーボン層に比
べ高い重量%の顔料が磁気上層に存在する。
【0077】本発明では、顔料の重量パーセントについ
て、磁気上層及びカーボン中間層の両方が接近してい
る。したがって、2つの層の比重が接近している。ま
た、磁気上層からカーボンを減らすか又はなくすことに
より、磁気塗料の粘度も低下する。このため、磁気塗料
の流動特性が中間カーボン層塗料と一層似てくる。更
に、中間層に高分子量バインダ及び高重量パーセントの
カーボンを使用する結果、2つの層の固形物重量パーセ
ントが類似する。これらの類似性を共有することによ
り、2つの層は、混合もしくは表面粗さの問題を起こす
ことなく、一層よく塗装される。
【0078】前に言及したとおり、磁気層は非常に堅く
て流れにくい。また、平均磁気粒子(0.2〜0.8μ
m×0.03〜0.13μm)は、下層のカーボン粒子
(0.01〜0.04μm)より大きく、磁気層の粘度
は、カーボン層(20〜200cps)に対して高い
(2000〜4000cps)。湿上湿式コーティング
時、柔軟な中間カーボン層は、事実上堅い磁気層に対し
て衝撃吸収層又はクッションとして働き、コーティング
の際に生じる剪断応力を吸収する。また、分散しなかっ
た塊(かたまり)や大きな研磨粒子は、コーティング時
に、ならし(平滑)棒又は他の類似装置によってカーボ
ン層の中に押下げることができる。即ち、これらの小片
は、磁気上層の表面に傷や瘤(こぶ)として現れない。
テープ表面に傷や応力に関連する皺(しわ)がない。出
来上がり表面は極めて滑らかであり、極めて均一なコー
ティング厚さが得られる。カレンダ処理後、この表面は
更によくなる(図2〜5参照)。この優れた表面には、
不均一なコーティング厚さに起因する機械方向(MD)
伸長のようなコーティングに関する問題が少ない。
【0079】もっと驚くのは、いかに中間層がベースフ
ィルムの表面に見られる突起を吸収するか、ということ
である。ベースフィルムは、その耐久性を増すためにC
aCO3 ,Al2 3 又はSiO2 のような各種研磨充
填材を使用する。これらの充填材は、フィルムの表面に
沿って突起又は凹凸を発生させる。従来技術の堅い磁気
塗料の上表面は、ベースフィルムを被覆し、一般に下の
ベースフィルムの表面粗さによって影響を受ける。しか
し、本発明では、磁気層がこの表面の影響を受けること
はない。それは、H2 Oに近い粘性(粘度)をもつ柔軟
なカーボン層の作用による。この層の下方接触面は凹凸
を回って流れるが、その上方接触面は、上の磁気層から
応力や突起を吸収する。この2重の作用により、本発明
は従来より滑らかな磁気表面を与える。カレンダ処理
後、この作用は更に顕著となる。
【0080】上述の説明により、本発明の多くの変形、
変更が可能であることは明らかであろう。したがって、
特許請求の範囲内で、本発明を本明細書で具体的に説明
したのと違うやり方で実施しうることは、理解されるで
あろう。
【0081】
【発明の効果】本発明の効果については、〔発明の実施
の形態〕の項の終わりに詳細に述べたので、重複記載を
省略する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による磁気記録媒体の断面図である。
【図2】カレンダ処理前の本発明の2層磁気記録媒体の
断面を示す顕微鏡写真である。
【図3】カレンダ処理前の従来の単層磁気記録媒体の断
面を示す顕微鏡写真である。
【図4】カレンダ処理後の本発明の2層磁気記録媒体の
断面を示す顕微鏡写真である。
【図5】カレンダ処理後の従来の単層磁気記録媒体の断
面を示す顕微鏡写真である。
【図6】粉末対バインダ(P/B)重量比と粘度の関係
を示すグラフである。
【図7】粉末対バインダ重量比と表面粗さの関係を示す
グラフである。
【図8】コーティング工程での配向磁石の影響を示す模
式図である。
【図9】2つの粉末対バインダ重量比に対する粘度とず
れ速度との関係を示すグラフである。
【図10】2つの異なる固形物重量パーセントに対する
粘度とずれ速度との関係を示すグラフである。
【図11】P/B比が低い2層磁気記録媒体の表面を示
す顕微鏡写真である。
【図12】本発明によるP/B比が高い2層磁気記録媒
体の表面を示す顕微鏡写真である。
【図13】単層磁気記録媒体の表面を示す顕微鏡写真で
ある。
【符号の説明】
1 非磁性ベースフィルム 2 中間導電層 3 カーボン粒子 4 磁気記録層
【手続補正書】
【提出日】平成7年7月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図11
【補正方法】変更
【補正内容】
【図11】
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図12
【補正方法】変更
【補正内容】
【図12】
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図13
【補正方法】変更
【補正内容】
【図13】
フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ トクヘイ ウォンブル アメリカ合衆国 アラバマ州 ダサン,シ ーダ リッジ ロード 21 (72)発明者 古積 鉄夫 日本国宮城県岩沼市南長谷字原 90−1 (72)発明者 ヒトシ タカハシ アメリカ合衆国 アラバマ州 ダサン,ウ ッドレイロード 104ディー

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気記録層と、非磁性ベースフィルム
    と、前記磁気記録層及び前記非磁性ベースフィルムの中
    間にあってカーボン粒子を含む導電層とを有し、 前記中間導電層は、カーボン粒子及び1以上の有機バイ
    ンダを含み、該カーボン粒子の全固体粒子に対する重量
    比が約60〜90%の範囲内にあり、前記固体粒子はカ
    ーボン粒子及び1以上の有機バインダを含む磁気記録媒
    体。
  2. 【請求項2】 前記有機バインダは40,000ダルト
    ン以上の分子量(Mw)を有する請求項1の磁気記録媒
    体。
  3. 【請求項3】 前記有機バインダは40,000ダルト
    ンと120,000ダルトンの間の分子量(Mw)を有
    する請求項1の磁気記録媒体。
  4. 【請求項4】 前記有機バインダは15,000以上の
    分子量(Mn)を有する請求項1の磁気記録媒体。
  5. 【請求項5】 前記有機バインダは20,000と5
    0,000の間の分子量(Mn)を有する請求項1の磁
    気記録媒体。
  6. 【請求項6】 前記中間導電層は、約20〜30重量パ
    ーセントの固形物を含む塗料から作られる請求項1の磁
    気記録媒体。
  7. 【請求項7】 前記中間導電層及び前記磁気記録層は、
    湿上湿式塗装方法におけるように殆ど同時に塗装される
    請求項1の磁気記録媒体。
  8. 【請求項8】 磁気記録層と、非磁性ベースフィルム
    と、前記磁気記録層及び前記非磁性ベースフィルムの中
    間にあってカーボン粒子を含む導電層とを有し、 前記中間導電層は、カーボン粒子及び1以上の有機バイ
    ンダを含み、該カーボン粒子の全固体粒子に対する重量
    比が約70〜80%の範囲内にあり、前記固体粒子はカ
    ーボン粒子及び1以上の有機バインダを含む磁気記録媒
    体。
  9. 【請求項9】 前記有機バインダは40,000ダルト
    ン以上の分子量(Mw)を有する請求項8の磁気記録媒
    体。
  10. 【請求項10】 前記有機バインダは40,000ダル
    トンと120,000ダルトンの間の分子量(Mw)を
    有する請求項8の磁気記録媒体。
  11. 【請求項11】 前記有機バインダは15,000以上
    の分子量(Mn)を有する請求項8の磁気記録媒体。
  12. 【請求項12】 前記有機バインダは20,000と5
    0,000の間の分子量(Mn)を有する請求項8の磁
    気記録媒体。
  13. 【請求項13】 前記中間導電層は約20〜30重量パ
    ーセントの固形物を含む塗料から作られる請求項8の磁
    気記録媒体。
  14. 【請求項14】 前記中間導電層及び前記磁気記録層
    は、湿上湿式塗装方法におけるように殆ど同時に塗装さ
    れる請求項8の磁気記録媒体。
  15. 【請求項15】 カーボン粒子を含む導電層を非磁性ベ
    ースフィルムに塗装するステップと、 磁気記録層を前記導電層に塗装するステップとを含み、 前記中間導電層は、カーボン粒子及び1以上の有機バイ
    ンダを含み、該カーボン粒子の全固体粒子に対する重量
    比が約60〜90%の範囲内にあり、前記固体粒子はカ
    ーボン粒子及び1以上の有機バインダを含む磁気記録媒
    体の製法。
  16. 【請求項16】 前記有機バインダは40,000ダル
    トン以上の分子量(Mw)を有する請求項15の製法。
  17. 【請求項17】 前記有機バインダは40,000ダル
    トンと120,000ダルトンの間の分子量(Mw)を
    有する請求項15の製法。
  18. 【請求項18】 前記有機バインダは15,000以上
    の分子量(Mn)を有する請求項15の製法。
  19. 【請求項19】 前記有機バインダは20,000と5
    0,000の間の分子量(Mn)を有する請求項15の
    製法。
  20. 【請求項20】 前記中間導電層は約20〜30重量パ
    ーセントの固形物を含む塗料から作られる請求項15の
    製法。
  21. 【請求項21】 前記中間導電層及び前記磁気記録層
    は、湿上湿式塗装方法におけるように殆ど同時に塗装さ
    れる請求項15の製法。
  22. 【請求項22】 前記中間導電層は、カーボン粒子の全
    固体粒子に対する重量比が約70〜80%の範囲内にあ
    り、前記固体粒子はカーボン粒子及び1以上の有機バイ
    ンダを含む請求項15の製法。
  23. 【請求項23】 前記有機バインダは40,000ダル
    トン以上の分子量(Mw)を有する請求項22の製法。
  24. 【請求項24】 前記有機バインダは40,000ダル
    トンと120,000ダルトンの間の分子量(Mw)を
    有する請求項22の製法。
  25. 【請求項25】 前記有機バインダは15,000以上
    の分子量(Mn)を有する請求項22の製法。
  26. 【請求項26】 前記有機バインダは20,000と5
    0,000の間の分子量(Mn)を有する請求項22の
    製法。
  27. 【請求項27】 前記中間導電層は約20〜30重量パ
    ーセントの固形物を含む塗料から作られる請求項22の
    製法。
  28. 【請求項28】 前記中間導電層及び前記磁気記録層
    は、湿上湿式塗装方法におけるように殆ど同時に塗装さ
    れる請求項22の製法。
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