CN101278339B - 磁记录盘及其制造方法 - Google Patents

Abstract

在含有磁性层(12)、保护层(13)和润滑层(14)的磁记录盘(1)中，构成润滑层(14)的润滑剂由这样一种组合物构成，该组合物在热分析法中，当在升温速度为10℃/分的条件下从40℃升温至500℃时，在热重分析中，300℃下的重量变化率处于-20％～-50％的范围内，而且在差热分析中，最大峰出现在300℃附近。由此可以获得能够定量测定润滑剂的耐热性、并在高温下显示出稳定性能的磁记录盘及其制造方法。

Description

磁记录盘及其制造方法

技术领域

本发明涉及磁记录盘及其制造方法。更详细地说，涉及润滑层的材料技术。

背景技术

磁记录盘是至少由磁性层、保护层和润滑层按照该顺序层合在非磁性基板上而构成的，其中，润滑层具有在磁记录盘与磁头接触时缓和冲击的功能。对于以HDD为代表的磁记录盘驱动装置来说，伴随着记录容量明显增大，磁记录盘与磁头之间的间隙可以进一步变窄。该原因可能还会引起磁记录盘与磁头断续接触的现象。一旦磁头与高速旋转的磁记录盘接触，则所接触的部分由于摩擦而达到高温(闪光温度)。因此，人们要求开发一种能够形成耐热性优良的润滑层的润滑剂，从而使得在上述高温条件下，润滑层也不会产生由于受热而发生分解和蒸发等所引起的磁记录盘特性的劣化。

针对这种要求，人们往往使用具有较高耐热性、长期稳定性的Solvaysolexis公司生产的FOMBLINE Z系润滑剂作为用于形成磁记录盘润滑层的润滑剂。另外，为了进一步提高该润滑剂的性能，需要从这类润滑剂组合物中除去杂质、或者为了使分子量的分布优化而进行各种精制。另外，在进行精制时，过去常常使用重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)作为参数(参照专利文献1)。

专利文献1：特开2004-319058号公报

但是，已经探明，以重均分子量、数均分子量作为指标进行精制的润滑剂，很难说在高温下具有耐热性。即，已经探明，重均分子量、数均分子量作为评价高温下润滑剂的耐热性的参数是不充分的。

发明内容

发明要解决的课题

鉴于以上的问题，本发明的课题在于，提供一种具有润滑层的磁记录盘，当对其中的润滑剂进行定量的耐热性测定时，该润滑层在高温下显示出稳定的性能。

本发明的其他课题还在于，提供一种用于获得适于构成磁记录盘的润滑剂的评价方法。

解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明是至少由磁性层、保护层和润滑层按该顺序层合到非磁性基板上而构成的磁记录盘，其特征在于，在该磁记录盘中，构成上述润滑层的润滑剂由这样一种组合物构成，该组合物在热分析法中，当在升温速度为10℃/分的条件下从40℃升温至500℃时，在热重分析中，300℃下的重量变化率处于-20％～-50％的范围内，而且在差热分析中，最大峰出现在300℃附近。

在本发明中，上述润滑剂优选其上述重量变化率处于-25％～-40％的范围内。

在本发明中，上述润滑剂例如由含有由以下化学式表示的全氟聚醚化合物为主成分的组合物构成。本申请说明书中的“主成分”是指在组合物总量中占50摩尔％以上的成分。

[化1]

[式中，p、q为自然数]

本发明是至少由磁性层、保护层和润滑层按该顺序层合到非磁性基板上而构成的磁记录盘的制造方法，其特征在于，首先制备这样一种润滑剂，即，对由以下化学式表示的全氟聚醚化合物作为主成分的组合物进行精制，所获润滑剂在热分析法中，当在升温速度为10℃/分的条件下从40℃升温至500℃时，在热重分析中，300℃下的重量变化率处于-20％～-50％的范围内，而且在差热分析中，最大峰出现在300℃附近，然后使用该润滑剂形成上述润滑层。

[化2]

[式中，p、q为自然数]

发明效果

本发明中，在评价润滑剂时，由于使用热重分析和差热分析的结果，因此，与使用重均分子量或数均分子量作为参数的情况相比，可以正确地评价磁记录盘在实际使用时的耐热性。因而，使用本发明的润滑剂的磁记录盘，即使与磁头相接触，也可以防止润滑层发生热分解、蒸发。另外，在本发明中，由于对润滑剂设定了在进行热重分析时的重量变化率的下限(重量减少率的绝对值的下限)，因此使得，除了具有热稳定性以外，还具有不易发生粘滞-滑动现象的优点。因而，根据本发明，可以提高磁记录盘的可靠性。

附图说明

图1的(A)、(B)分别为示出磁记录盘的平面图和磁记录盘的概略截面图。

图2为示出热重分析装置概略构成的说明图。

图3为示出分子蒸馏装置概略构成的说明图。

图4为示出润滑剂的热分析结果的曲线图。

图5为示出其他润滑剂的重量变化率的说明图。

符号说明

1磁记录盘

11非磁性基板

12磁性层

13保护层

14润滑层

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方案。

[磁记录盘的构成]

图1的(A)、(B)分别为示出磁记录盘的平面图和磁记录盘的概略截面图。如这些图所示，本方案的磁记录盘1具有一种由底层(未图示)、采用DC磁控管溅射法形成的磁性层12、采用等离子体CVD法形成的保护层13、以及采用浸渍法形成的润滑层14，按照该顺序层合在带有中心孔111的圆形非磁性基板11的表面上而成的结构。非磁性基板11由例如硅铝酸盐玻璃等化学强化玻璃构成。保护层13由例如厚度为5nm的氢化碳(类金刚石碳[diamond-like-carbon])构成，承担着提高耐磨性并保护磁性层12的功能。润滑层14由例如厚度为1.2nm这样薄的高分子材料构成，承担着缓和与磁头接触时的冲击的功能。为了采用浸渍法来形成上述的润滑层14，将已形成保护层13的磁记录盘用基板浸渍到由规定的润滑剂溶解于有机溶剂而形成的试液中，然后，将其取出并对其进行热处理，从而使润滑剂作为润滑层14而牢固地粘着。

[润滑层的构成]

在本发明中，作为所说的润滑层14，使用通过热分析法进行评价、选定的润滑剂。以下简单地说明热分析法(热重分析和差热分析)的测定原理。

(热重分析)

图2为模式地示出热重分析装置概略构成的说明图。作为热分析法之一的热重分析(TG)，是测定在加热样品时伴随脱水和热分解反应等而发生的重量变化的分析方法，使用图2所示的热重分析装置200。该热重分析装置200由位于支点25、副支点26的上的摆动的2个横梁(主梁23和副梁24)来形成天秤，其两臂的端部各自载置着由铝容器构成的样品承载器22。将样品承载器22放置到加热炉27内，在两个样品承载器22中的一方载置标准品21，在另一方载置样品20。应予说明，在载置样品20的天秤臂一侧，通过在增减装置29上配置可控制负荷的校正用砝码28，对由于重力、机器的物理变化等引起的误差进行修正。

此处，当通过加热炉27将样品20加热至规定温度时，样品20就发生分解、脱水等，由此样品20的重量发生变化。样品20的重量变化使得主梁23和副梁24发生倾斜，偏离平衡位置。横梁的倾斜，通过光传感器等位置检测器(未图示)进行检测。当位置检测器测出横梁发生倾斜时，就指令反馈电流流入到电磁力发生部(未图示)，从而驱动横梁，以补偿横梁的倾斜。由于反馈电流与样品20的重量变化呈正比，因此，通过测定反馈电流，就可以测定样品20相对于温度变化的重量变化。另外，样品20相对于温度变化的重量变化的数据，可以换算为样品20相对于温度变化的重量变化率的变化，这种变化关系就是下述的TG曲线。

(差热分析)

在作为热分析法之一的差热分析(DTA)中，将样品与在测定温度内不引起热变化的物质(标准品)放置于同一加热炉内，在加热炉内将样品和标准品加热至规定的温度，测定样品和标准品相对于加热温度的温度差。由于样品和标准品在相同条件下受到外界的热的影响，因此，即使微小的热变化也可以检测出来。此处，横轴为时间或者温度，纵轴为样品与标准品的温度差，该温度差通过由于放热反应引起的温差上升而形成的峰来表示，将得到的数据组绘制成曲线图，即为下述的DTA曲线。

(润滑剂的特性)

按照这种热分析法，在本方案中，第一个特征在于，使用这样一种润滑剂来形成润滑层14，即，当在升温速度为10℃/分的条件下从40℃升温至500℃来进行热重分析时，该润滑剂在300℃下的重量变化率处于-20％～-50％的范围内，优选处于-25％～-40％的范围内。

另外，在本方案中，第二个特征在于，使用这样一种润滑剂来形成润滑层14，即，在热分析法中，当在升温速度为10℃/分的条件下从40℃升温至500℃来进行差热分析时，最大峰出现在300℃附近。

这样，在本方案中，由于使用一种满足在热重分析和差热分析中所规定条件的润滑剂来作为构成润滑层14的润滑剂，因此，与以往选择重均分子量或数均分子量作为参数的润滑剂相比较，当实际用于磁记录盘1时，可以提高磁记录盘1的耐热性。因而，即使磁记录盘1与磁头接触，磁记录盘1的润滑层14也能够防止由于受热分解、蒸发而引起的劣化。另外，在本发明中，由于对润滑剂设定了在进行热重分析时的重量变化率的下限(重量减少率的绝对值的下限)，因此使得，除了热稳定性以外，还不易发生粘滞-滑动现象。因而，根据本方案，可以提高磁记录盘1的可靠性。

实施例

下面基于实施例更具体地说明本发明。

(实施例和比较例的制备)

在本发明中，采用以下的方法，准备实施例的润滑剂和比较例的润滑剂。首先，作为比较例，准备Solvaysolexis公司制的“Z TETRAOL”(商品名，以下称为未精制的润滑剂)。该组合物是以由以下化学式表示的全氟聚醚化合物作为主成分，而且含有无机离子、有机酸等杂质，进而，润滑剂本身还具有由于主链长度引起的宽分子量分布。并且，润滑剂末端官能团包括具有各种形式的官能团。

[化3]

[式中，p、q为自然数]

另一方面，作为实施例的润滑剂，使用通过对上述组合物进行精制而获得的润滑剂。其主成分是由上述化学式表示的全氟聚醚化合物。此处，作为精制方法，可以采用超临界抽提法、凝胶渗透色谱(GPC)法、分子蒸馏法等。这些精制方法中，如果采用分子蒸馏法，可以使用以下的蒸馏装置。图3为示出分子蒸馏装置概略构成的说明图。

为了使用图3所示的分子蒸馏装置300来精制润滑剂，首先，向进料瓶31内加入未精制的润滑剂。虽然分子蒸馏不一定要在减压环境下进行，但是在对含有高分子成分的磁记录盘用润滑剂进行分子蒸馏时，优选在指定的减压环境中进行。这是因为，如果不在减压环境中进行分子蒸馏，则气化了的润滑剂分子与其他分子碰撞的频率提高，由此，妨碍了润滑剂在平均自由行程以内的距离内被液化。因此，在向进料瓶31内投入材料后，用排气装置42对装置内进行排气处理，以便达到规定的减压度。

此时的减压度优选例如为1×10^-2Pa～1×10^-3Pa左右，或者在该值以下的高真空。减压度可以用真空计40来测量。应予说明，可以利用装置内的减压环境，预先对进料瓶31内的材料中所含的杂质气体等进行脱气处理。此时，润滑剂中所含的杂质气体等通过配管44，流入到排气装置42一侧，其中的一部分积存在低沸点物冷阱39内。另外，根据需要，也可以用进料瓶的覆套式电阻加热器32对进料瓶31内的润滑剂进行加热。

在装置内达到规定的减压度后，使未精制的润滑剂从进料瓶31流入到蒸馏本管35中。从进料瓶31流入到蒸馏本管35的润滑剂的量(进料量)，可以通过设置在进料瓶31下端的阀门35的开闭量来控制。通常情况下，1～30g/分左右的进料量是适当的。如果进料量过少，则蒸馏需要花费较长时间，而如果进料量过多，则蒸馏效率往往降低。

流入到蒸馏本管35中的未精制的润滑剂，被配置在圆筒状的蒸馏本管35周围的蒸馏本管覆套式电阻加热器36加热至规定的温度。在本实施例中，加热温度为至少能使润滑剂气化的温度。应予说明，对润滑剂的加热温度的控制，可通过控制蒸馏本管覆套式电阻加热器36的温度来进行，也可以通过设置在蒸馏本管35内的温度计来测定蒸馏本管35内的润滑剂的实际加热温度。

另外，在蒸馏本管35内的长度方向上，设置由例如氟树脂制的滑动片(wiper)构成的磁耦合搅拌器33，利用搅拌器控制盒34，使该滑动片按20～100rpm左右的旋转速度沿一定方向旋转。通过该滑动片的旋转，使润滑剂在蒸馏本管35的管壁表面上呈薄膜状，变得容易气化。气化了的润滑剂与设置在蒸馏本管35内的冷却棒46接触而被液化，积存在接收馏出物的烧瓶38内。冷却棒46中，冷却水从下端的流入口46a导入，并从排出口46b排出。应予说明，未气化而积存在接收残留物的烧瓶37内的残留物，可以利用蒸馏本管覆套式电阻加热器36来改变加热温度，然后再将其投入到进料瓶31内，反复进行蒸馏。另外，以上所示的操作，由操作盘43来控制。

在使用这种分子蒸馏装置300来制备实施例的润滑剂时，首先，将未精制的润滑剂投入到分子蒸馏装置300内的进料瓶31中，然后用排气装置42将分子蒸馏装置300内减压至1×10^-3Pa。另外，利用装置内的减压环境，预先对进料瓶31内的润滑剂A中所含的杂质气体等充分地进行脱气处理。接着，以一定的进料量从进料瓶31流入到蒸馏本管35中。此时，使蒸馏本管35内的滑动片按规定的旋转速度驱动。应予说明，蒸馏本管35内的温度为与覆套式电阻加热器36的设定温度相等的180℃。这样，在接收馏出物的烧瓶38内获得180℃的馏出物，以下将其称为实施例的润滑剂(精制后的润滑剂)。

(热分析结果)

当将这样获得的实施例和比较例的润滑剂按照以下的条件：

升温速度：10℃/分

温度范围：40℃～500℃

进行热分析(热重分析和差热分析)时，获得图4所示的结果。在图4中，横轴为温度(℃)，在图面右侧的纵轴为热重分析(TG)的结果(单位：重量变化率(％))，在图面左侧的纵轴为差热分析(DTA)的结果(单位：与温度相对应的电压值(μV))。另外，图4所示的结果中，实线L11表示实施例的润滑剂的TG曲线，虚线L21表示比较例的润滑剂的TG曲线。图4所示的结果中，带转折点的划线L12表示实施例的润滑剂的DTA曲线，两点划线L22表示比较例的润滑剂的DTA曲线。

从图4所示的热重分析可以看出，在上述条件下，300℃下的实施例和比较例的润滑剂的重量变化率，为以下所示的值：

实施例的润滑剂的重量变化率＝-26％

比较例的润滑剂的重量变化率＝-43％。

另外，从图4所示的差热分析可以看出，对于实施例的润滑剂，最大峰出现在300℃附近，而对于比较例的润滑剂，峰的形状比较平缓并具有展宽部分，其最大峰在340℃附近。此处，DTA曲线中的峰表示引起样品分解的温度，对于比较例的润滑剂，在DTA曲线的峰的宽度较大，这显示出能够引起润滑剂分解的温度具有较大范围。

(磁记录盘的评价结果)

制造使用上述的实施例和比较例的润滑剂来形成润滑层14的磁记录盘1，进行各种试验。当形成润滑层14时，将已形成了保护层13的磁记录盘用基板浸渍到通过分别使上述的实施例和比较例的润滑剂分散于作为氟系溶剂的三井杜邦氟化学公司制的Vertrel XF(商品名)等中而形成的试液中，然后进行热处理，从而使润滑剂牢固地附着在磁记录盘用基板上，形成润滑层14。

当对这样制造的实施例和比较例的磁记录盘1进行各种试验时，在使用实施例的润滑剂时，即便在高速旋转的磁记录盘1与磁头相接触，接触部分因摩擦而变成高温(闪光温度)的情况下，也没有发生润滑层14由于受热分解、蒸发等所引起的磁记录盘1的特性劣化。与此相反，在使用以往实例的润滑剂时，在高速旋转的磁记录盘1与磁头的接触部分，发生了润滑层14的分解和蒸发等。

这样，在本方案中，由于使用一种满足在热重分析和差热分析中所规定的条件的润滑剂作为构成润滑层14的润滑剂，因此，与以往选择重均分子量或数均分子量作为参数的润滑剂相比，可以提高耐热性。因而，在使用本方案的润滑剂的磁记录盘1的情况下，即使与磁头接触，也能防止磁记录盘的润滑层14由于受热分解、蒸发所引起的劣化。另外，在本方案中，由于对润滑剂设定了在进行热重分析时的重量变化率的下限(重量减少率的绝对值的下限)，因此使得除了热稳定性以外，还具有不易发生粘滞-滑动现象的优点。因而，根据本方案，可以提高磁记录盘1的可靠性。

应予说明，在规定润滑剂的重量变化率的适当范围时，当制备各种润滑剂并使用于磁记录盘1来进行试验时，在耐热性等方面良好的16种润滑剂(样品编号1～16)的重量变化率为图5所示的结果。由这些结果求出的平均值±2σ、平均值±3σ，处于以下的范围内：

平均值±2σ＝-23％～-47％

平均值±3σ＝-18％～-48％。

另外，如果考虑其他的结果，则润滑剂的重量变化率的适当范围优选为-20％～-50％的范围，更优选为-25％～-40％。此处，重量减少高于上述范围的润滑剂，其耐热性低。认为其理由是，重量减少多的润滑剂含有低分子量的润滑剂和能够促进分解的杂质等。与此相反，重量减少低于上述范围的润滑剂，容易引起磁头的粘滞-滑动现象。认为其理由是，重量减少低于上述范围的润滑剂，由于含有大量高分子化合物，因此摩擦力过大。因此，只要将热重分析结果作为参数，就可以反映出作为影响润滑剂的耐热性等的要素的润滑剂的分子量分布、润滑剂的端基的状态、以及有无污染的信息。因而，只要根据热重分析的测定结果来选择耐热性优良的润滑剂，自然就可以选出分子量分布优良、端基的状态良好、无污染的润滑剂。

(其他实施例)

应予说明，关于在说明本方案时使用的图的构成(形状、大小以及配置关系)，仅仅是概略地示出了可以理解和实施本发明的程度，而且，对于数值和各构成的组成(材质)，也不过是进行了举例说明。因此，本发明并不限定于以上说明的实施方案，可以在不背离权利要求所示技术思想的范围内进行适当的变更。例如，在上述实施例中，作为润滑剂，可以使用含有四醇化合物作为主成分的全氟聚醚润滑剂(Solvaysolexis公司制的“Z TETRAOL”(商品名))来作为起始材料，也可以使用具有二醇化合物、三醇化合物、或四醇化合物中的至少1种作为端基结构的化合物来作为润滑剂。

Claims (4)

1.磁记录盘，至少由磁性层、保护层和润滑层按该顺序层合到非磁性基板上而构成，其特征在于，

构成上述润滑层的润滑剂由以下所述的组合物构成，该组合物在热分析法中，当在升温速度为10℃/分的条件下从40℃升温至500℃时，在热重分析中，300℃时的重量变化率处于-20％～-50％的范围内，而且在差热分析中，最大峰出现在300℃附近。

2.权利要求1所述的磁记录盘，其特征在于，上述重量变化率处于-25％～-40％的范围内。

3.权利要求1或2所述的磁记录盘，其特征在于，上述润滑剂由含有以下化学式[化1]表示的全氟聚醚化合物作为主成分的组合物构成，

[化1]

式中，p、q为自然数。

4.磁记录盘的制造方法，它是至少由磁性层、保护层和润滑层按该顺序层合到非磁性基板上而构成的磁记录盘的制造方法，其特征在于，

制备以下所述的润滑剂，即，对由以下化学式[化2]表示的全氟聚醚化合物作为主成分的组合物进行精制，所获润滑剂在热分析法中，当在升温速度为10℃/分的条件下从40℃升温至500℃时，在热重分析中，300℃下的重量变化率处于-20％～-50％的范围内，而且在差热分析中，最大峰出现在300℃附近，

然后使用该润滑剂形成上述润滑层，

[化2]

式中，p、q为自然数。

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