JPS61158831A - 磁気記録媒体用磁性酸化鉄粒子粉末の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気記録媒体用磁性酸化鉄粒子粉末の製造法
に関するものであり、詳しくは、高い保磁力と大きな飽
和磁化とを有し且つ有機溶媒中での分散性に優れており
、磁気記録媒体用材料として最適である針状マグネタイ
ト粒子粉末又は針状マグヘマイト粒子粉末を提供するも
のである。

〔従来技術〕

一般に、磁気テープの如き磁気記録媒体は、磁性酸化鉄
粒子粉末をバインダー中に分散させて調製した磁性塗料
をプラスチックフィルム上に塗布して製造されている。

この磁性塗料を調製するに当たって、磁性酸化鉄粒子粉
末の有機溶媒（トルエン、メチルエチルケトン等）中で
の分散性は、当該磁気記録媒体の性能を大きく支配する
要因になっており、各種磁気記録媒体（例えば磁気テー
プ）の磁気特性、特に角型比（Ｂｒ／Ｂ＋ａ）及び配向
性（ＯＲ）の優劣を決定付けるものとされている。

従来、磁気記録媒体用磁性粒子粉末として主にマグネタ
イト粒子粉末、マグヘマイト粒子粉末又はこれらの粒子
粉末にＣＯ等のＦｅ以外の異種金属を含有させたり、被
着させた磁性酸化鉄粒子粉末が汎用されて来ている。

これらの磁性酸化鉄粒子粉末は、−ｉに・第一鉄塩水溶
液とアルカリとの反応水溶液を空気酸化しく通常、「湿
式反応」と呼ばれている。）で得られる針状含水酸化第
二鉄粒子を出発物とし、これを空気中３００℃付近で加
熱脱水してα−酸化第二鉄粒子とし、次いで水素等還元
性ガス中３００〜４００℃で還元して針状マグネタイト
粒子とする。

また必要により針状マグネタイト粒子を２００〜３００
℃で再酸化して針状マグへマイト粒子とすることにより
得られている。

尚、上記の「湿式反応」とは、第一鉄塩水溶液にアルカ
リを添加して水酸化第一鉄を生成し、所定のｐｔ＋、温
度で空気を吹き込み酸化して針状含水酸化第二鉄とする
周知のものである。

上記方法によって得られた針状マグネタイト粒子又は針
状マグヘマイト粒子の如き針状磁性酸化鉄粒子は、その
製造工程に於いて還元、酸化等の加熱処理工程を経てい
るため、粒子及び粒子相互間が焼結等によって凝集した
粒子が混在したものとなっており、磁性塗料を調製する
に当たっての有機溶媒中への分散は困難を伴うものであ
る。しかも、これらの磁性酸化鉄粒子粉末は本来親水性
であるという性質を有しているために本質的に有機溶媒
中に分散し難いものなのである。

この為、当業界では針状磁性酸化鉄粒子を有機溶媒中に
分散させるに当たっては、界面活性剤を添加して親油性
化すると同時に、強力な混合機を用いて長時間針状磁性
酸化鉄粒子を分散させている。しかし、界面活性剤を添
加することにより上記の針状磁性酸化鉄粒子をいくらか
親油性とすることは可能となるが、針状磁性酸化鉄粒子
は焼結等により凝集しているものであり、添加する界面
活性剤はこの凝集を解きほぐす機能は有していない、従
って、上記の針状磁性酸化鉄粒子の凝集を解きほぐそう
とすれば、強力な混合機の物理的な力にたよらなければ
ならないのである。このような物理的な力によって焼結
等による凝集を解きほぐし、分散させようとした場合に
は、必然的に針状磁性酸化鉄粒子が傷つけられ、あるい
は砕かれて針状磁性酸化鉄粒子の命とも言うべき針状性
が損なわれてしまうのである。

更に、多量の界面活性剤の使用は、磁性塗料を調製した
後、磁気記録媒体とした場合に、その塗膜表面へ界面活
性剤が浸み出し、各種の特性に悪影響を与えることが知
られている。このことは例えば特公昭５１−２５３２１
号公報に次のように記載されている。「界面活性剤を用
いた磁気テープでは、かなり分散性が改善されるにも拘
わらず耐摩耗性が十分でないのは、この塗膜において表
面に余分の界面活性剤が浸み出し、これが特性を害し、
・・・」一方、当業界では、上記方法によって針状マグ
ネタイト粒子又は針状マグヘマイト粒子の如き針状磁性
酸化鉄粒子を得るに当たって、可及的に焼結等による凝
集を生起させない手法についても研究されている。

口ｎ負　　　μ費ジづテ）ｔぎ七１．）ブイ塁　ム　柄
　スや拳＋ｐ譜七七奔伽ル鉄粒子が焼結等による凝集を
起こしている要因は、湿式反応時に針状含水酸化第二鉄
粒子がかなり強固にからみ合い結合し合った粒子群を形
成しており、更にからみ合い結合し合った粒子群中には
副生物（例えば硫酸ナトリウム）や反応に寄与しなかっ
た余分のアルカリ、酸根環が含有されている。

この粒子群中に含有されている副生物あるいはアルカリ
等は通常行われている水洗では完全には除去することが
出来ず、後の加熱処理により、当該副生物等を中心にし
てからみ合いや結合部分において粒子の焼結が起こるこ
とによって生起するものであることにシみ、針状含水酸
化第二鉄粒子のからみ合い等を解きほぐすとともに、次
の加熱処理工程において焼結防止機能を発揮するリン酸
塩を添加する方法が例えば特開昭４７−４２３９６号公
報に見られる通り既に提案されている。リン酸塩として
は、主にヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナト
リウム゛、メタリン酸ナトリウム等が使用されている。

リン酸塩は、例えば塗料業界においア塩Ｍ＃ｔフＮ楡ｉ
ビｕｙＬ＊＋に＆＄３！１９７１−ｒｄａｙｌＪ−、−
＋Ｊ、、蟲−−−中に均一に分散させる為゛に屡使用さ
れているように優れた分散剤としての機能を有している
ことが知られている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕針状含水酸化第
二鉄粒子のからみ合い等をより効果的に解きほぐし且つ
加熱処理時の粒子及び粒子相互間の焼結等による凝集を
防ぐ為には多量のリン酸塩を使用しなければならない。

しかし、この場合目的物である針状磁性酸化鉄粒子粉末
の飽和磁化は低下して磁気記録媒体用材料として好まし
くないものになってしまうのである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、上述した従来技術の現況に鑑み、研究を重
ねた結果、針状含水酸化第二鉄粒子のからみ合い等を解
きほぐす物質として、ホスホン酸基を有するカルボン酸
化合物又はその塩に着目し、これを針状含水酸化第二鉄
粒子の表面に均一に被覆させることにより、還元、酸化
等の加熱処理を施しても酸化鉄粒子の粒子形状の変形と
粒子及び粒子相互間の焼結等による凝集のない針状磁性
酸化鉄粒子が得られることを見出すとともに、当該針状
磁性酸化鉄粒子が有機溶媒中での分散性に極めて優れて
いるという乱目すべき事実を見出し、本発明に到達した
のである。

即ち、本発明は、針状含水酸化第二鉄粒子と、該粒子の
量に対し０．１〜５．０重量％に相当する量のホスホン
酸基を有するカルボン酸化合物又はその塩とが水中に存
在する分散液を調製した後、当該分散液から針状含水酸
化第二鉄粒子を分離し、加熱脱水、還元し、また必要に
より酸化することによって針状磁性酸化鉄粒子を得るこ
とを特徴とする磁気記録媒体用磁性酸化鉄粒子粉末の製
造法である。

〔作　用〕

先ず、本発明により得られた磁気記録媒体用磁性酸化鉄
粒子粉末は、出発物である針状含水酸化第二鉄粒子のか
らみ合い等をホスホン酸基を有するカルボン酸化合物又
はその塩で解きほぐすと同時に前記粒子の粒子表面が該
物質で均一に被覆されており、後の各加熱処理を施して
も粒子形状の変形と粒子及び粒子相互間の焼結等による
凝集のないことに起因して高い保磁力と大きな飽和磁化
とを有し、しかも有ａ溶媒中での分散性に優れたもので
ある。

尚、有機溶媒中での分散性が優れているという事実とホ
スホン酸基を有するカルボン酸化合物又はその塩の存在
との関係についての理論的解明は未だ充分行っていない
が、親水基と親油基とが併存していることが影響してい
るものと考えている。

次に、本発明実施にあたっての諸条件について説明する
。

本発明において使用する針状含水酸化第二鉄粒子として
は、針状α−１β−１γ−含水酸化第二鉄粒子又はこれ
らにＣｏ等のＦｅ以外の異種金属を含有させた粒子を用
いることができ、針状含水酸化第二鉄粒子の種類によっ
て本発明の効果に影響を受けることはない。

次に、ホスホン酸基を有するカルボン酸化合物又はその
塩について説明する。

−１−−ｙＪ−リ＆１ｊＪｅえブチ→；、ヱ、壱　１＋
７ギソ賭ノにイト伽゛ワ　Ｌす手の塩の存在量は、針状
含水酸化第二鉄粒子の量に対し０．１〜５．０重量％で
あれば針状含水酸化第二鉄粒子のからみ合い等を解きほ
ぐすことができ、且つ粒子形状の変形と粒子及び粒子相
互間の焼結等による凝集のない磁気記録媒体用磁性酸化
鉄粒子粉末を得ることができる。０．１重量％以下の場
合には、針状含水酸化第二鉄粒子のからみ合い等を充分
に解きほぐすことは不可能であり、また粒子及び粒子相
互間の焼結等を防止する効果が充分発揮出来ない。その
結果、高い保磁力と大きな飽和磁化とを有し、且つ有機
溶媒中での分散性に優れた磁気記録媒体用磁性酸化鉄粒
子粉末を得ることができない。一方、５．０重量％以上
の場合には、飽和磁化が低下し好ましくない。特に好ま
しい存在量の範囲は０．２〜３．０重量％である。尚、
ホスホン酸基を有するカルボン酸化合物又はその塩とし
ては、ホスホノ酢酸、２−ホスホノプロピオン酸、２−
ホスホノ酪酸、２−ホスホノ−２−メチルプロピオン酸
及び２−ホスホノ−ブタン−トリカルボキシリックアシ
ッド−１，２，４等の化合物又はその定力（伸田できる
。針状含水酸化第二鉄粒子とホスホン酸基を有するカル
ボン酸化合物又はその塩とが存在する分散液の調製方法
としては、針状含水酸化第二鉄粒子をホスホン酸基を有
するカルボン酸化合物又はその塩の水溶液に添加させて
調製する方法或いは、針状含水酸化第二鉄粒子を水中に
懸濁させこれにホスホン酸基を有するカルボン酸化合物
又はその塩を添加させて調製する方法があり、必要に応
じて適宜の方法を採用することができる。

〔実施例〕

次に実施例並びに比較例により、本発明を説明する。

実施例Ｉ ＢＥＴ法による比表面積６８　ｔｒ？　１ｇの針状含水
酸化第二鉄粒子（α−ＦｅＯＯＨ）　１．０　Ｋｇを２
４ｍ２の水中に解膠させた懸濁液を得、次いで攪拌下の
懸濁液に針状含水酸化第二鉄粒子の量に対し５．０　ｇ
の２−ホスホノ−ブタン−トリカルボキシリンクアシッ
ド−１，２゜４を添加し、針状含水酸化第二鉄粒子分散
液を調製した。続いて、上記分散液から針状含水酸化第
二鉄粒子を分離、乾燥した結果、２−ホスホノ−ブタン
−トリカルボキシリックアシッド−１，２，４（０，５
重量％／α−ＦｅＯＯＨ）で被覆された針状含水酸化第
二鉄粒子１．０　Ｋｇを得た。

次いで、上記得られた２−ホスホノ−ブタン−トリカル
ボキシリックアシッド−１，２，４で被覆された針状含
水酸化第二鉄粒子を空気中３００℃にて加熱脱水し、引
続き水素気流中３８０℃にて還元して針状マグネタイト
粒子粉末とした後、空気中３００℃にて酸化することに
より針状マグヘマイト粒子粉末を得た。

このようにして得た針状マグヘマイト粒子粉末は、電子
顕微鏡観察の結果、粒子形状の変形、粒子及び粒子相互
間における焼結による凝集はほとんど見られず、ＢＥＴ
法による比表面積は４１．１ｎ（１ｇであり、磁気測定
の結果、保磁力Ｈｃ　：　３６００ｅ、飽和磁化σｓ　
　：　７３．２　ｅｍｕ／ｇ、角型比σｒ／σｓ　　：
　０．４７３であった。

更に上記針状マグヘマイト粒子粉末を用いて、下記に示
す通りの一定の組成に配合した後、サンドミルにより５
時間混合分散させ磁性塗料を調製した。

針状マグヘマイト粒子粉末　　　１００重量部塩化ビニ
ル−酢酸ビニル共重合体：熱可塑性ポリウレタン樹脂（
１：１）　　　　２５重量部レシチン　　　　　　　　
　　　　１重量部トルエン　　　　　　　　　　　１０
０重量部メチルエチルケトン（ＭＥＫ）　　　　　″１
００重量部メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）　　１
００重量部得られた磁性塗料を２０μｍのポリエチレン
テレフタレートのベース上に乾燥塗膜の厚さが４μｍと
なるように塗布し、次いで常法により磁場内を走行させ
、乾燥させて磁気テープを製造した。

この磁気テープの保磁力Ｈｃ　：　３３３０ｅ、残留磁
束密度Ｂｒ　：　１１４０　Ｇａｕｓｓ、角型比Ｂｒ／
Ｂｍ　　：　０．７２４　、配向度：　１．７１であっ
た。

実施例２〜５、比較例１．２ 被覆物質であるホスホン酸基を有するカルボン酸化合物
又はその塩の種類及び使用量、加熱処理温度を種々変化
した以外は実施例１と全く同様にして磁性酸化鉄粒子粉
末を得た。この主要作製条件及び粒子粉末の緒特性を表
１に示す。又、磁気テープを製造するに際しても実施例
１と同様にして磁気テープを製造した。

尚、実施例５における生成目的物は針状マグネタイト粒
子粉末である。

又、比較例２における被覆物質はへキサメタリン酸ナト
リウムを使用した。

〔効　果〕

本発明に係る磁気記録媒体用磁性酸化鉄粒子粉末の製造
法によれば、前出実施例に示した通り、酸化鉄粒子形状
の変形と粒子及び粒子相互間における焼結による凝集の
ないことに起因して高い保磁力と大きな飽和磁化とを有
する磁気記録媒体用磁性酸化鉄粒子粉末を得ることがで
きる。

また、磁性塗料の製造に際して、上記磁性酸化鉄粒子粉
末を用いた場合には、前出実施例に示した通り、有機溶
媒中での分散性に優れていることに起因して磁気テープ
等の磁気記録媒体を製造する場合、塗料中での配向性及
び充填性が良好となり、特に高い角型比（Ｂｒ／８ｍ）
を有すると共に配向度（ＯＲ）の極めて優れた磁気特性
を有する磁気記録媒体を提供し得ることができる、現在
、最も要求されている高密度記録用磁性材料として好適
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、針状含水酸化第二鉄粒子と、該粒子の量に対し
   ０．１〜５．０重量％に相当する量のホスホン酸基を有
   するカルボン酸化合物又はその塩とが水中に存在する分
   散液を調製した後、当該分散液から針状含水酸化第二鉄
   粒子を分離し、加熱脱水、還元して針状マグネタイト粒
   子とすることを特徴とする磁気記録媒体用磁性酸化鉄粒
   子粉末の製造法。
2. （２）針状含水酸化第二鉄粒子と、該粒子の量に対し０
   ．１〜５．０重量％に相当する量のホスホン酸基を有す
   るカルボン酸化合物又はその塩とが水中に存在する分散
   液を調製した後、当該分散液から針状含水酸化第二鉄粒
   子を分離し、加熱脱水、還元、酸化して針状マグヘマイ
   ト粒子とすることを特徴とする磁気記録用磁性酸化鉄粒
   子粉末の製造法。