JPH0969224A

JPH0969224A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH0969224A
Application number: JP7221968A
Authority: JP
Inventors: Noriko Furusaki; 典子古崎
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度記録が可能で、耐久性に富む塗布型の
磁気記録媒体を提供する。【解決手段】非磁性支持体上に、長軸の長さが０．０
ｌ〜０．１μｍである強磁性金属粉及び結合剤から主と
してなり、且つ潤滑剤を含有する磁性層を有する磁気記
録媒体であって、磁性層の表面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以
下であり、磁性層表面に占める潤滑剤部分の比率が２０
〜６０％であり、且つその平均厚さが１〜１０ｎｍであ
ることを特徴とする磁気記録媒体。

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に関す
るものである。特に本発明は、耐久性に富み、電磁変換
特性に優れた、高密度記録が可能な磁気記録媒体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート等の非磁性
支持体上に、磁性塗料を塗布して形成した、磁性粉及び
結合剤から主としてなる磁性層を有する磁気記録媒体
は、磁気テープやフロッピーディスク等として広く用い
られている。これらの磁気記録媒体も、他の記録媒体と
の競合上、高容量化が強く要求されている。すなわち、
高密度記録が可能で、優れた電磁変換特性を有する磁気
テープやフロッピーディスクの出現が強く望まれてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの要求を満足さ
せる方法の一つは、より微細で保磁力の大きい磁性粉を
用い、且つ磁性層内における磁性粉の充填率を高くする
ことである。これに加えて、磁性層の表面の平坦性を向
上させ、且つその潤滑性を高めることが必要である。何
故ならば、これらの要件を満さない磁気記録媒体は、走
行時に磁気ヘッドと異常接触を起し、ドロップアウトや
エラーの原因となるからである。従来、磁性層の潤滑性
を向上させるべく、潤滑剤の種類やその使用量等につい
て種々検討がなされている。しかし磁性層の表面性との
関係や磁性層表面部における潤滑剤の存在状態等との関
係については、未解明のままになっている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、強磁性金属
粉を用いた高密度記録に適した磁気記録媒体について検
討した結果、金属粉の長軸の長さが０．０１〜０．１μ
ｍであり、磁性層の表面粗さが５ｎｍ以下で、且つ磁性
層表面に占める潤滑剤部分の比率が２０〜６０％でその
平均厚さが１〜１０ｎｍの磁気記録媒体が、磁性層の耐
久性に富み、異物の付着もなく、優れた電磁変換特性を
示すことを見出し、本発明を完成した。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明について更に詳細に説明す
ると、本発明は高密度記録、特に３５Ｋｆｌｕｘｔ
ｒａｎｓｉｔｉｏｎｐｅｒｉｎｃｈ以上の記録密度
が可能な磁気記録媒体に関するものである。本発明に係
る磁気記録媒体は、従来の塗布型の磁気記録媒体と同じ
く、非磁性支持体上に磁性粉と結合剤とから主としてな
る磁性層を形成したものである。磁性粉としては強磁性
金属からなるものを用いる。

【０００６】強磁性金属としては、鉄、ニッケル、コバ
ルト等の金属やこれらの金属を主体とする合金、例えば
鉄−コバルト、鉄−ニッケル、鉄−コバルト−ニッケ
ル、鉄−ニッケル−亜鉛、鉄−コバルト−ニッケル−ク
ロム、コバルト−ニッケル等の合金が挙げられる。これ
らの強磁性金属からなる磁性粉は、そのまま用いてもよ
く、また種々の表面処理を施して結合剤である樹脂との
親和性を高めて用いてもよい。

【０００７】本発明ではこれらの磁性粉のうち長軸の長
さが０．０１〜０．１μｍのものを用いる。長軸の長さ
が０．０１μｍより小さくなると、金属粉の磁性が低下
し、場合によっては磁性を帯びなくなるので不適であ
る。逆に長軸が０．１μｍを超える粗粒の磁性粉を用い
たのでは、磁性層中に占める磁性粉の充填率を十分に高
くするのが困難となることがある。

【０００８】なお、本明細書において磁性粉の長軸の長
さが０．０１〜０．１μｍとは、磁性粉を走査型電子顕
微鏡で観察したときに、全体のほぼ８０（重量）％以上
が長軸の長さが０．００５μｍ以上であり、かつこの部
分の粒子に占める長軸の長さが０．０１〜０．１μｍの
ものの比率（個数基準）が８０％以上であることを意味
する。

【０００９】磁性粉の保磁力は１５００〜２５００Ｏｅ
であることが好ましい。１５００Ｏｅ未満では、高密度
記録用の磁気記録媒体として、必ずしも十分なものとな
らないことが多い。また２５００Ｏｅを超えるもので
は、磁気記録媒体への書き込み、消去が困難となる。磁
性粉は通常、磁性層の６０〜９０重量％を占める。６０
重量％未満では磁性層の保磁力が低く、高密度記録に適
さない。また９０重量％を超えると磁性層の機械的強度
が低下する。また、このような高充填率の磁性層を与え
る磁性塗料を調製しようとしても、磁性粉を均一に分散
させるのが極めて困難であり、従ってこの磁性塗料を用
いて得られる磁性層の磁気特性も不均一となる恐れがあ
る。

【００１０】磁性粉と共に磁性層の主たる構成要素であ
る結合剤としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹
脂、塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体、塩化ビニル−
アクリル系共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン系共
重合体などの塩化ビニル系樹脂、セルロースアセテート
ブチレート、セルロースジアセテート、ニトロセルロー
ス等のセルロース誘導体、スチレン−ブタジエン共重合
体等の合成ゴム、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂などが
用いられる。これらは２種以上を併用してもよく、例え
ば耐摩耗性に優れたポリウレタン樹脂と、支持体との密
着性に優れた塩化ビニル系樹脂との併用は、結合剤の好
ましい使用態様の一つである。

【００１１】結合剤には官能基を有するものと有さない
ものとがあるが、一般に官能基を有するものの方が磁性
粉との親和性が高く、磁性塗料の調製に際して磁性粉の
均一分散が容易である。従って結合剤としては官能基を
有するものを用いるか又は官能基を有するものと有さな
いものとを併用するのが好ましい。結合剤の官能基とし
ては、−ＯＰＯ（ＯＭ）₂、−ＳＯ₃Ｍ、−ＯＳＯ
₃Ｍ、−ＣＯＯＭ（式中、Ｍは水素又はリチウム、ナト
リウム、カリウムもしくはアンモニウム等を示す）等の
アニオン性の極性基又は３級アミノ基もしくは第４級ア
ンモニウム基等のカチオン性の極性基などがあげられ
る。

【００１２】また、複数のイソシアネート基を有する低
分子量ポリイソシアネート化合物、例えばトリレンジイ
ソシアネートのトリメチロールプロパン付加体、のよう
な架橋剤を併用して、磁性層内に三次元網目構造を形成
させ、その機械的強度を向上させることもできる。この
ような架橋剤は結合剤に対し５〜１００重量％の範囲で
使用するのが好ましい。架橋剤も含めて結合剤は、磁性
層中で２〜２０重量％、特に５〜２０重量％を占めるの
が好ましい。

【００１３】磁性層には磁性粉及び結合剤に加えて更に
潤滑剤が含有されている。本発明では、磁性層表面に占
める潤滑剤部分の比率（すなわち潤滑剤が表面に露出し
ている部分の占める比率）が２０〜６０％であり、且つ
その部分の潤滑剤の平均厚さが１〜１０ｎｍであること
が必要である。なお、磁性層表面とは、凹凸を無視して
表面が平坦であるとしたときの表面（＝磁性層に垂直な
方向からの投影面）を意味する。また、潤滑剤の膜厚と
その分布は、原子間力顕微鏡（ＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅ
Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて２５℃で測定するも
のとする。測定に際しては、先端がシリコン単結晶製
で、バネ定数ＫがＫ＝１〜５Ｎ／ｍのカンチレバーに、
タングステンコーティングを施したものを用いる。この
カンチレンバーに試料を近づけていき、カンチレンバー
が液体潤滑剤層の表面に触れてから、堅い磁性層表面に
触れるまでの試料の移動距離から、その部分の潤滑剤層
の膜厚を求める（原子間力顕微鏡を用いて磁性層表面の
潤滑剤の膜厚及びその分布を測定することは、ＩＥＥＥ
ＴＡＲＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＭＡＧＮＥＴＩＣ
ＳＶｏｌ．２６，ＮＯ．３，ＭＡＹ１９９０のＰ１
２２５〜１２２８に記載されている）。磁性層表面の潤
滑剤の存在状態を上記の範囲に収めるには、磁性塗料中
の潤滑剤の含有量を調整すればよい。他の条件が同一な
らば、磁性塗料中の潤滑剤の含有量が多いほど磁性層表
面に占める潤滑剤部分の比率も、この部分の潤滑剤の平
均厚さも大きくなる。また、これらは磁性塗料の塗布・
乾燥に続いて行なわれるカレンダー処理の条件によって
も影響され、一般に処理温度と圧力が高いほど磁性層表
面に占める潤滑剤部分の比率とその部分の潤滑剤の平均
厚さが大きくなる。これは磁性層内部の潤滑剤がカレン
ダー処理に際し表層部に移行してくることによると思わ
れる。

【００１４】磁性層表面の潤滑剤の存在状態が上記した
範囲にあれば、なぜ耐久性に富み且つ電磁変換特性に優
れた高密度記録に好適な磁気記録媒体となるのかは不明
であるが、次のように推測することもできる。即ち表面
のうち潤滑剤が占める部分の大きさについては、走行に
際して磁気ヘッドとの摩擦を低下させるという観点から
は、潤滑剤の占める部分が大きい方が望ましいであろ
う。しかし潤滑剤は液体なので微細な塵や埃などが付着
しやすいという観点からは、潤滑剤の占める部分は小さ
い方が望ましいであろう。本発明で規定する２０〜６０
％という範囲は、この両方の要求を同時に満足するもの
と思われる。また、潤滑剤層の厚さも、薄いと潤滑剤が
切れて素地が露出し易くなるので、ある厚さが必要とな
るものと思われる。

【００１５】本発明においては、脂肪族系、フッ素系、
シリコーン系、炭化水素系など、磁気記録媒体の潤滑剤
として公知の各種の液体潤滑剤を単独で又は併用して用
いることができる。また、所望ならば液体潤滑剤に加え
て常用の半固体ないしは固体の潤滑剤を併用することも
できる。このような潤滑剤としては、例えば脂肪族系の
ものとしてはステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸、
ミリスチン酸、パルミチン酸、ベヘン酸等の脂肪酸、こ
れらの脂肪酸のブチルエステル、オクチルエステル、グ
リセリド等のエステル類、これらの脂肪酸とマグネシウ
ム、カルシウム、アルミニウム、ナトリウム等との金属
塩類、これらの脂肪酸や更にはリノール酸、カプロン酸
等のアミド類などがあげられる。

【００１６】また、ウラリルアルコール、ステアリルア
ルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコー
ル、オレイルアルコール等の脂肪族アルコールや、パー
フルオロアルキルポリエーテル、パーフルオロアルキル
カルボン酸等のフッ素系潤滑剤、シリコーンオイル、変
性シリコーンオイル等のシリコーン系潤滑剤、パラフィ
ンやスクアラン等の炭化水素系潤滑剤などもあげられ
る。潤滑剤は磁性層中に通常３〜７重量％含有させるの
が好ましい。

【００１７】磁性塗料中には、さらに研摩剤、分散剤等
の常用の添加剤を添加してもよい。研摩剤としては、通
常は、アルミナ、溶融アルミナ、コランダム、炭化ケイ
素、酸化クロム、窒化ケイ素等の硬度の高いものが用い
られる。研摩剤の平均粒子径は好ましくは０．５μｍ以
下である。また研摩剤の量は磁性層中に１〜８重量％で
あるのが好ましい。

【００１８】分散剤としては、例えばカプリン酸、ラウ
リン酸、ミリスチン酸、オレイン酸、リノール酸等の脂
肪酸やこれらのアルカリまたはアルカリ土類金属塩、レ
シチン等が用いられる。すなわち或る種の化合物は、磁
性塗料の調製過程では分散剤として作用し、完成された
磁気記録媒体においては潤滑剤として作用する。分散剤
は磁性層中の含有量が通常０〜５重量％となるように用
いられる。

【００１９】磁性層には更にカーボンブラック等を帯電
防止剤として添加してもよい。また、カーボンブラック
等を磁性層に添加する代りに、非磁性支持体と磁性層と
の間に導電性層を形成してもよい。導電性層に用いる導
電性材料としては、カーボンブラック、導電性の金属、
金属化合物などがあげられる。例えば銀、白金等の金属
粉末や酸化錫、酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の金属化
合物の粉末などが用いられる。これらの粉末は０．００
５〜０．６μｍ程度の平均粒径であるのが好ましい。ま
た、導電性の粉末と結合剤とで導電性層を形成する代り
に、導電性物質の蒸着膜を形成してもよい。

【００２０】磁性塗料の調製に用いる溶媒としては、メ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘ
キサノン等のケトン類、メタノール、エタノール、プロ
パノール、イソプロパノール等のアルコール類、酢酸メ
チル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、ジエチ
ルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ベン
ゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ヘキサ
ン、シクロヘキサン等の脂肪族ないしは脂環族炭化水素
などが用いられる。これらの溶媒もいくつかを併用して
用いることができる。

【００２１】磁性塗料の調製は常法により行なうことが
できる。磁性剤をはじめ各成分は溶媒中に一括して添加
してもよく、また磁性粉と結合剤と分散剤とを先ず添加
し、次いで他の成分を添加するようにしてもよい。磁性
塗料の調製に用いる装置も常用のものでよく、例えば二
本ロール、三本ロール、ボールミル、サンドミル、サン
ドグラインダー、コボールミル、高速インペラー分散
機、高速度衝撃ミル、ディスパー、高速ミキサー、ホモ
ジナイザー、超音波分散機、オープンニーダー、連続ニ
ーダー、加圧ニーダー等が用いられる。これらの混合・
分散装置は通常、２種以上を組合せて用い、磁性塗料の
調製が効率よく行なわれるようにするのが好ましい。磁
性塗料はもちろん磁性粉がよく分散して均一な組成でな
ければならない。それに加えて本発明で規定する磁性層
の表面粗さを達成するためには、磁性塗料の濃度は比較
的希薄な方が好ましい。

【００２２】支持体としては、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル類、
ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン類、
セルロースアセテート等のセルロース誘導体、ポリカー
ボネート、ポリアミド、ポリイミド等の各種の可撓性非
磁性支持体が用いられる。なかでも優れた機械特性、耐
熱性、電気的特性及び耐薬品性等の理由から、ポリエチ
レンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポ
リエステル類が好ましい。しかし、ポリエステルフィル
ムは一般に磁性層や導電性層との接着性に乏しいので、
アルカリ水溶液、アミン水溶液、トリクロロ酢酸、フェ
ノール等の表面改質剤による処理を施してから用いるの
が好ましい。

【００２３】支持体への磁性塗料の塗布は常法に従って
行なうことができる。塗布方法としては、エアードクタ
ーコーティング、ブレードコーティング、リバースロー
ルコーティング、グラビアコーティング等各種の方法が
採用できる。磁性塗料を複数層塗布する場合には、下層
塗布液と上層塗布液を湿潤状態で同時に塗布してもよい
し、各層を逐次塗布してもよい。磁性層の厚さは乾燥状
態で約１〜５μｍであることが好ましい。また、塗布し
た磁性層を乾燥するに先立ち、配向処理又は無配向処理
を施すのが好ましい。

【００２４】本発明で規定する磁性層の表面粗さを達成
するためには、磁性層にはカレンダー処理を行なうのが
好ましい。カレンダー処理の温度は結合剤のガラス転移
温度により異なるが通常８５〜１００℃程度で且つガラ
ス転移温度以上の高温が好ましい。また線圧力は通常２
５０〜４００ｋｇ／ｃｍである。一般にカレンダー処理
は高温高圧で行なう方が磁性層の表面性は向上する傾向
にあるが、前述の如くこれにより潤滑剤の表面部への移
行が助長されるので、表面性と表面部での潤滑剤の存在
状態の双方を考慮してカレンダー条件を決定するのが好
ましい。

【００２５】磁性層の表面粗さ（Ｒａ）は５ｎｍ以下で
なければならない。表面粗さがこれより大きいと、潤滑
剤の膜厚とその分布が適正であっても、所望の耐久性に
富む磁気記録媒体とはならない。表面粗さを５ｎｍ以下
にするには、結合剤として磁性粉との親和力の大きいも
のを用い、且つ磁性塗料の粘度を小さくするのが好まし
い。

【００２６】

【実施例】以下に実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。なお、フロッピーディスクの特性の測定は下記
により行なった。表面粗さ：接触式の表面粗度計であるタリステップ（テ
ーラーホブソン社製品）を用いて測定した。耐久性：３．５インチフロッピーディスクドライブＦＤ
１１３７Ｃ（ＮＥＣ社製品）を用いてフロッピーディス
クを走行させ、パス回数を計測した。スティクション：３．５インチフロッピーディスクドラ
イブＦＤ１１３７Ｃ（ＮＥＣ社製品）を用いてフロッピ
ーディスクを走行させる際の開始トルクを測定した。異物の付着：フロッピーディスクを水平面内で３００ｒ
ｐｍで回転させ、これに粒径０．１〜５μｍのアルミナ
の微粉を振りかけ、目視で表面にアルミナが白く残るも
のを×、残らないものを○とした。潤滑剤の占める面積とその膜厚：ディジタルインストル
メント社製のＮａｎｏＳｃｏｐｅIII コンタクトモード
ＡＦＭＪＳｃａｎｎｅｒを用いて測定した。タング
ステンコーティングは、日立製作所製のイオンビームス
パッタ装置（日立ＶＡ１０Ｓ型）を用いて、膜厚が２ｎ
ｍ（理論値）となるように行なった。潤滑剤の膜厚の測
定下限は約０．１ｎｍである。

【００２７】実施例１下記の原料を混合して十分に混練し、磁性塗料を調製し
た。この磁性塗料を厚さ７５μｍのポリエチレンテレフ
タレートフィルムに乾燥厚さが１．０μｍとなるように
塗布し、磁場により無配向処理を行なった。乾燥後、温
度９０℃、線圧力３００ｋｇ／ｃｍでカレンダー処理し
たのち、３．５インチのディスク状に打抜いてフロッピ
ーディスクを製造した。結果を第１表に示す。

【００２８】磁性塗料の組成鉄系強磁性金属粉（長軸の長さ約０．０８μ、保磁力１５５０Ｏｅ）１００重量部ポリウレタン樹脂（東洋紡社製品、ＵＲ８２００、官能基としてスルホン酸（塩）基を有する。）６重量部塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体（日本ゼオン社製品ＭＲ１１０、官能基としてスルホン酸（塩）基を有する。）１６重量部硬化剤（三菱化学社製品ＡＤ−３０）６重量部分散剤（東邦化学工業社製品Ｒｅ−６１０）１重量部アルミナ（粒径０．１〜０．２μｍ）１２重量部カーボンブラック（キャボット社製品、ＶＵＬＣＡＮＸＣ−７２）９重量部カーボンブラック（アサヒカーボン社製品ＦＴ−Ｃ）４重量部トリデシルステアレート（新日本理化社製品）７重量部オレイン酸（純正化学社製品）１重量部メチルエチルケトン２６５重量部シクロヘキサノン１１３重量部

【００２９】実施例２実施例１において、潤滑剤のトリデシルステアレートを
３重量部、オレイン酸を３重量部用いた以外は、実施例
１と同様にしてフロッピーディスクを製造した。結果を
第１表に示す。

【００３０】比較例１ポリウレタン樹脂としてＵＲ８２００の代りに官能基の
ないＭＡＵ９２０４（大日精化社製品）を用い、かつ塩
化ビニル系樹脂として同じく官能基のないＶＡＧＨ（ユ
ニオンカーバイト社製品）を用いた以外は、実施例１と
同様にしてフロッピーディスクを製造した。結果を第１
表に示す。この結果は、結合剤と磁性粉との親和性が小
さいと、磁性層の表面性が低下し、耐久性が悪化するこ
とを示している。

【００３１】比較例２潤滑剤のオレイン酸を７重量部用いた以外は、実施例１
と同様にしてフロッピーディスクを製造した。結果を第
１表に示す。この結果は潤滑剤の使用量が多過ぎると、
表面部の潤滑剤が過剰となり、異物の付着が起こりやす
いことを示している。

【００３２】比較例３カレンダー処理の条件を、温度１２０℃、線圧力４００
ｋｇ／ｃｍに変更した以外は、実施例１と同様にしてフ
ロッピーディスクを製造した。結果を第１表に示す。こ
の結果は、カレンダー処理の条件が強すぎると、潤滑剤
が磁性層表面部に過度に浸出して異物を付着しやすいこ
とを示している。

【００３３】比較例４カレンダー処理の条件を、温度８０℃、線圧力２００ｋ
ｇ／ｃｍに変更した以外は、実施例１と同様にしてフロ
ッピーディスクを製造した。結果を第１表に示す。この
結果はカレンダー処理の条件が弱いと、磁性層表面部へ
の潤滑剤の浸出が少なすぎて、潤滑不良となることを示
している。

【００３４】比較例５潤滑剤のトリデシルステアレートの使用量を２重量部と
し、かつカレンダー処理の条件を温度８０℃、線圧力２
５０ｋｇ／ｃｍに変更した以外は、実施例１と同様にし
てフロッピーディスクを製造した。結果を第１表に示
す。この結果も表面の潤滑剤が不足して潤滑不良である
ことを示している。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明に係る磁気記録媒体は耐久性に富
み、且つ優れた電磁変換特性を有している。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性支持体上に、長軸の長さが０．０
１〜０．１μｍである強磁性金属粉及び結合剤から主と
してなり、且つ潤滑剤を含有する磁性層を有する磁気記
録媒体であって、磁性層の表面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以
下であり、磁性層表面に占める潤滑剤部分の比率が２０
〜６０％であり、且つその平均厚さが１〜１０ｎｍであ
ることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】強磁性金属粉の保磁力が１５００〜２５
００Ｏｅであることを特徴とする請求項１記載の磁気記
録媒体。
【請求項３】３５Ｋｆｌｕｘｔｒａｎｓｉｔｉｏ
ｎｐｅｒｉｎｃｈ以上の高密度記録が可能であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の磁気記録媒体。