DE112004000008T5

DE112004000008T5 - Magnetaufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE112004000008T5
Application number: DE112004000008T
Authority: DE
Inventors: Yuji Sasaki; Mikio Moriya Kishimoto; Naoki Usuki
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2005-06-16
Also published as: GB2422949A8; GB0607724D0; GB2422949B; GB0503242D0; US7700204B2; GB2422949A; US20070224457A1; GB2414852A; WO2004075179A1; US7238439B2; GB2414852B; US20040247859A1

Abstract

Magnetaufzeichnungsmedium, umfassend einen nichtmagnetischen Träger und eine Magnetschicht, die auf dem Träger ausgebildet ist und ein magnetisches Pulver und ein Bindemittel enthält, wobei das magnetische Pulver im Wesentlichen kugelförmige oder ellipsoide Teilchen und wenigstens ein aus der aus Seltenerdelementen, Silicium und Aluminium bestehenden Gruppe ausgewähltes Element umfasst und eine Fe₁₆N₂-Phase und eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 50 nm aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetaufzeichnungsmedium, das magnetische Pulverteilchen mit im Wesentlichen kugelförmigen oder ellipsoiden Formen umfasst, die wenigstens Eisen und Stickstoff als Grundelemente umfassen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Magnetaufzeichnungsmedium, das für eine mit hoher Dichte erfolgende Aufzeichnung wie ein Digitalvideoband, ein Datensicherungsband für einen Computer etc. geeignet ist.
Magnetaufzeichnungsmedien vom Beschichtungstyp, d.h. Magnetaufzeichnungsmedien, die einen nichtmagnetischen Träger und eine auf dem Träger gebildete, ein magnetisches Pulver und ein Bindemittel umfassende Magnetschicht umfassen, müssen mit der Verschiebung eines Lese-Schreib-Systems von einem analogen zu einem digitalen System eine weiter erhöhte Speicherdichte aufweisen. Insbesondere hat sich diese Anforderung bei Videobändern und Datensicherungsbändern für Computer, die für mit hoher Dichte erfolgende Aufzeichnungen verwendet werden, Jahr für Jahr erhöht.
Um eine bei kurzen Wellenlängen erfolgende Aufzeichnung zu bewältigen, was zur Erhöhung der Speicherdichte unvermeidlich ist, ist es wirksam, die Dicke einer Magnetschicht auf 300 nm oder weniger, insbesondere 100 nm oder weniger, zu vermindern, um einen Dickenverlust während der Aufzeichnung zu vermindern. Gewöhnlich wird ein magnetoresistiver Kopf (MR-Kopf), der in Kombination mit solchen Aufzeichnungsmedien mit hoher Dichte verwendet wird, als Wiedergabekopf verwendet.
Zur Verminderung des Rauschens ist die Teilchengröße des magnetischen Pulvers Jahr für Jahr vermindert worden. Heute wird in der Praxis ein nadelförmiges, metallisches, magnetisches Pulver mit einer Teilchengröße von etwa 100 nm verwendet. Weiterhin ist die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers erhöht worden, um eine Verminderung der Ausgangsleistung, die durch eine Entmagnetisierung bei einer bei kurzen Wellenlängen erfolgenden Aufzeichnung erfolgt, zu verhindern, und eine Koerzitivkraft von etwa 238,9 A/m (etwa 3000 Oe) ist mit einer Eisen-Kobalt-Legierung realisiert worden (siehe JP-A-3-49026, JP-A-10-83906 und JP-A-10-34085).
Die Koerzitivkraft hängt jedoch von der Form der nadelförmigen magnetischen Teilchen in einem nadelförmige magnetische Teilchen umfassenden Magnetaufzeichnungsmedium ab. Somit ist es schwierig, die Teilchengröße solcher nadelförmigen magnetischen Teilchen weiter zu verkleinern. Das heißt, dass, wenn die Teilchengröße weiter vermindert wird, die spezifische Oberfläche außerordentlich ansteigt und die Sättigungsmagnetisierung außerordentlich abnimmt. Folglich verschlechtert sich die hohe Sättigungsmagnetisierung, die das wichtigste Merkmal eines Metall- oder Metalllegierungspulvers darstellt, sodass die Verwendung des Metalls oder der Metalllegierung bedeutungslos wird.
Mit Hinblick auf die obigen Umstände ist ein Magnetaufzeichnungsmedium, bei dem als magnetisches Pulver, das vom nadelförmigen magnetischen Pulver vollständig verschieden ist, ein aus Teilchen bestehendes magnetisches Seltenerdelement-Übergangsmetall-Pulver wie ein kugelförmiges oder ellipsoides magnetisches Seltenerdelement-Eisen-Bor-Pulver verwendet wird, vorgeschlagen worden (siehe JP-A-2001-181754). Mittels dieses Mediums können die Teilchengröße des magnetischen Pulvers außerordentlich verringert und eine hohe Sättigungsmagnetisierung und eine hohe Koerzi tivkraft erreicht werden. Daher trägt dieses Medium signifikant zur Erhöhung der Speicherdichte bei.
Auch ein Magnetaufzeichnungsmedium, bei dem als magnetisches Eisenpulver mit einer nicht nadelförmigen Teilchenform ein magnetisches Eisennitrid-Pulver verwendet wird, dass Teilchen mit statistischer Form und eine Fe₁₆N₂-Phase als Hauptphase umfasst und eine spezifische BET-Oberfläche von etwa 10 m²/g aufweist, ist vorgeschlagen worden (siehe JP-A-2000-277311).
Beim magnetischen Seltenerdelement-Eisen-Bor-Pulver von JP-A-2001-181754 handelt es sich jedoch um ein Verbundmaterial, das aufgrund der Ausgewogenheit zwischen einer hohen magnetischen Anisotropie aufgrund der Seltenerdelementverbindung und einer hohen Sättigungsmagnetisierung aufgrund des Eisenmaterials, das den Kern der magnetischen Teilchen bildet, entsteht. Bei einer weiteren Verbesserung eines solchen magnetischen Pulvers zum Beispiel durch eine weitere Erhöhung der Koerzitivkraft eines solchen magnetischen Pulvers ist es sehr schwierig, die magnetischen Eigenschaften zu verbessern und die optimale Dispergierbarkeit und chemische Beständigkeit des Magnetaufzeichnungsmediums beizubehalten. JP-A-2000-277311 offenbart im Beispiel ein magnetisches Eisennitridpulver mit einer spezifischen BET-Oberfläche von 10 bis 22 m²/g. Ein solches magnetisches Pulver hat jedoch eine sehr große Teilchengröße und ist für eine Magnetaufzeichnung mit hoher Dichte unter Erhalt einer Abnahme des Rauschens nicht geeignet.
Das Hauptmerkmal des magnetischen Eisennitridpulvers von JP-A-2000-277311 ist die hohe Sättigungsmagnetisierung, und das in den Beispielen hergestellte magnetische Pulver wies eine Sättigungsmagnetisierung von 190 bis 200 Am²/kg (190 bis 200 emu/g) auf. Das magnetische Pulver mit einer solchen sehr hohen Sättigungsmagnetisierung kann jedoch nicht auf geeignete Weise in einem Magnetaufzeichnungsmedium für eine mit hoher Dichte erfolgende Aufzeichnung verwendet werden, weil, wenn die Sättigungsmagnetisierung zu hoch ist, das Aufzeichnungsmedium eine zu hohe Sättigungsmagnetisierung aufweist, sodass die Aufzeichnungs-Entmagneti sierung beträchtlich wird. Diese Tendenz wird noch beträchtlicher, wenn die Aufzeichnungswellenlänge verkürzt wird. Daher ist das magnetische Pulver von JP-A-2000-277311 für eine mit hoher Dichte erfolgende Aufzeichnung nicht geeignet.
Insbesondere ist es im Fall der Magnetaufzeichnungsmedien mit hoher Dichte wesentlich, die Sättigungsmagnetisierung eines magnetischen Pulvers ausreichend zu vermindern und die Dicke einer Magnetschicht zu vermindern, um die Aufzeichnungsentmagnetisierung zu vermindern. Wenn die magnetische Flussdichte abnimmt, verringert sich der magnetische Fluss von der Oberfläche eines Magnetaufzeichnungsmediums, und das Wiedergabe-Ausgangssignal nimmt ab. Mit dem jüngsten erstaunlichen Fortschritt der Magnetkopftechnologie wie MR-Köpfen können aufgezeichnete Signale mit einer hohen Empfindlichkeit sogar bei einem kleinen magnetischen Fluss wiedergegeben werden. Um daher eine Aufzeichnung mit hoher Dichte zu erreichen, ist es jetzt erforderlich, die Koerzitivkraft zu erhöhen, während die Sättigungsmagnetisierung eines magnetischen Pulvers auf einen geeigneten Wert eingestellt wird, der niedriger als ein erforderlicher Wert ist.
Mit Hinsicht auf die oben beschriebenen Umstände besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Magnetaufzeichnungsmediums, mit dem eine höhere Ausgangsleistung erreicht wird und das hervorragende Aufzeichnungseigenschaften bei kurzen Wellenlängen hat, durch die Verwendung eines magnetischen Pulvers mit einer sehr kleinen Teilchengröße, einer extrem hohen Koerzitivkraft und auch einer Sättigungsmagnetisierung, das für eine mit hoher Dichte erfolgende Aufzeichnung geeignet ist.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung umfassende Untersuchungen durchgeführt. Als Ergebnis ist gefunden worden, dass ein magnetisches Eisennitrid-Pulver, das wenigstens eine Fe₁₆N₂-Phase umfasst und eine im Wesentlichen kugelförmige oder ellipsoide Teilchenform und eine sehr kleine Teilchengröße aufweist, wie eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 30 nm, eine extrem hohe Koerzitivkraft und eine Sättigungsmagnetisierung aufweist, die für eine mit hoher Dichte erfolgende Aufzeichnung geeignet sind, und dass, wenn ein solches magnetisches Pulver verwendet wird, eine sehr dünne Magnetschicht, die an keiner oder einer sehr geringen Abnahme der Ausgangsleistung aufgrund einer Aufzeichnungsentmagnetisierung leidet, erhalten werden kann, eine hohe Ausgangsleistung erreicht werden kann und hervorragende Aufzeichnungseigenschaften bei kurzen Wellenlängen erreicht werden.
In der vorliegenden Erfindung beträgt das Achsverhältnis (das Verhältnis der Hauptachse zu einer Nebenachse) der im Wesentlichen kugelförmigen oder ellipsoiden Teilchen vorzugsweise 2 oder weniger, noch mehr bevorzugt 1 bis 1,5, wie in 2 dargestellt ist. Wenn das Achsverhältnis 2 übersteigt, kann ein Teil der magnetischen Pulverteilchen im Verlauf des Auftragens eines magnetischen Lacks in einer Richtung über die Oberfläche einer Magnetschicht hinausragen, sodass sich die Oberflächenglätte der Magnetschicht verschlechtert und somit die Eigenschaften der elektromagnetischen Umwandlung verschlechtert werden.
Die vorliegende Erfindung schließt magnetische Pulverteilchen mit gewissen Unregelmäßigkeiten auf ihrer Oberfläche nicht aus, wie in 2 veranschaulicht ist.
Es ist auch gefunden worden, dass, wenn das magnetische Eisennitridpulver wenigstens ein Element enthält, das aus der aus Seltenerdelementen, Silicium und Aluminium bestehenden Gruppe ausgewählt ist, die Beibehaltung der Form der magnetischen Teilchen in einem Wärmebehandlungsschritt und die Dispergierbarkeit der Teilchen in einem magnetischen Lack verbessert werden, die Magnetschicht weiterhin dünn wird und auch die hervorragenden Aufzeichnungseigenschaften bei kurzen Wellenlängen, die vom Stand der Technik kaum erreicht werden konnten, bewerkstelligt werden können.
Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage der obigen Befunde bewerkstelligt worden.
Das heißt, dass die vorliegende Erfindung ein Magnetaufzeichnungsmedium betrifft, das einen nichtmagnetischen Träger und eine auf dem Träger ausgebildete, ein magnetisches Pulver und ein Bindemittel enthaltende Magnetschicht umfasst, wobei das magnetische Pulver im Wesentlichen kugelförmige oder ellipsoide Teilchen umfasst und wenigstens ein Element davon aus der aus Seltenerdelementen, Silicium und Aluminium bestehenden Gruppe ausgewählt ist und das Pulver eine Fe₁₆N₂-Phase, eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 30 nm und ein Achsverhältnis (Verhältnis von der Hauptachse zu einer Nebenachse) von 1 bis 2 aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Magnetaufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung eine Koerzitivkraft von 79,6 bis 318,4 kA/m (1000 bis 4000 Oe), ein Rechteckverhältnis (Br/Bm) von 0,6 bis 0,9 in Längsrichtung und ein Produkt (Bm·t) aus der magnetischen Sättigungsflussdichte (Bm) und der Dicke (t) einer Magnetschicht von 0,001 bis 0,1 μTm. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat das Magnetaufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung wenigstens eine ein nichtmagnetisches Pulver und ein Bindemittel umfassende Grundierschicht zwischen der nichtmagnetischen Schicht und der Magnetschicht und eine Dicke der Magnetschicht von 300 nm oder weniger, insbesondere 10 bis 300 nm.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Röntgenbeugungsmuster des in Beispiel 1 verwendeten magnetischen Yttriumeisennitrid-Pulvers.
2 ist eine elektronenmikroskopische Transmissionsphotographie (Vergrößerung: 200 000) des in Beispiel 1 verwendeten Yttriumeisennitrid-Pulvers.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Unter einem Gesichtspunkt, der sich von herkömmlichem magnetischen Pulver, das auf der Grundlage einer magnetischen Formanisotropie vorliegt, unterscheidet, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung verschiedene magnetische Pulver synthetisiert und deren Form und magnetische Anisotropie untersucht, um ein magnetisches Pulver mit verbesserten magnetischen Eigenschaften zu erhalten. Als Ergebnis ist gefunden worden, dass ein magnetisches Pulver, das wenigstens Eisen und Stickstoff als Grundelemente umfasst und wenigstens eine Fe₁₆N₂-Phase hat, eine hohe magnetische Anisotropie aufweist.
Der Stickstoffgehalt des magnetischen Pulvers gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt, bezogen auf die Menge des Eisens, 1,0 bis 20,0 Atom-%, vorzugsweise 5,0 bis 18,0 Atom-%, noch mehr bevorzugt 8,0 bis 15,0 Atom-%. Wenn der Stickstoffgehalt zu klein ist, wird eine kleinere Menge der Fe₁₆N₂-Phase gebildet, sodass die Koerzitivkraft nicht wirksam erhöht wird. Wenn der Stickstoffgehalt zu groß ist, besteht die Neigung zur Bildung von nichtmagnetischen Nitriden, sodass die Koerzitivkraft nicht wirksam erhöht wird und die Sättigungsmagnetisierung übermäßig vermindert wird.
Die Teilchen aus dem magnetischen Eisennitrid-Pulver der vorliegenden Erfindung haben im Wesentlichen eine kugelförmige oder ellipsoide Form, die sich von der Form herkömmlicher nadelförmiger magnetischer Teilchen unterscheidet, und ihre mittlere Teilchengröße beträgt vorzugsweise 5 bis 50 nm, insbesondere 5 bis 30 nm, wodurch die Anforderung an feine Teilchen erfüllt wird. Wenn die Teilchengröße zu klein ist, verschlechtert sich die Dispergierbarkeit des magnetischen Pulvers in einem magnetischen Lack während der Herstellung, und das magnetische Pulver wird thermisch instabil, sodass die Koerzitivkraft dazu neigt, sich im Laufe der Zeit zu ändern. Wenn die Teilchengröße zu groß ist, nimmt das Rauschen zu, und die Magnetschicht kann auch keine glatte Oberfläche haben.
Hier wird die mittlere Teilchengröße erhalten, indem die Teilchengröße von 300 Teilchen in einer mit einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) aufgenommenen Photographie tatsächlich gemessen wird und die gemessenen Teilchengrößen gemittelt werden.
Das magnetische Eisennitridpulver der vorliegenden Erfindung hat eine mäßige Sättigungsmagnetisierung von 80 bis 160 Am²/kg (80 bis 160 emu/g), was anders als beim herkömmlichen magnetischen Pulver, das in JP-A-2001-181754 und JP-A-2000-277311 offenbart ist, nicht übermäßig hoch ist. Die Koerzitivkraft des magnetischen Eisennitridpulvers der vorliegenden Erfindung erreicht 318,4 kA/m (4000 Oe), was um etwa 25 % höher als der Wert von herkömmlichen magnetischen Pulvern ist. Wenn ein Magnetaufzeichnungsmedium unter Verwendung eines solchen magnetischen Pulvers hergestellt wird, weist es eine Koerzitivkraft von 79,6 bis 318,4 kA/m (1000 bis 4000 Oe) und ein Rechteckverhältnis von 0,6 bis 0,9 in Längsrichtung und ein Produkt aus der magnetischen Sättigungsflussdichte und der Dicke der Magnetschicht von 0,001 bis 0,1 μTm auf.
Weiterhin wird, wenn das magnetische Eisennitridpulver ein Seltenerdelement enthält, die Oberfläche der magnetischen Teilchen verbessert, und die Zugabe eines Seltenerdelements ist wirksam, um nicht nur die Beibehaltung der Form der magnetischen Teilchen in einem Wärmebehandlungsschritt, sondern auch die Dispergierbarkeit der Teilchen in einem magnetischen Lack zu verbessern.
Der Gehalt des Seltenerdelements beträgt gewöhnlich 0,05 bis 20,0 Atom-%, vorzugsweise 0,1 bis 15,0 Atom-%, noch mehr bevorzugt 0,5 bis 10,0 Atom-%, bezogen auf die Menge des Eisenelements. Wenn der Gehalt des Seltenerdelements zu niedrig ist, kann die Dispergierbarkeit der magnetischen Teilchen nicht ausreichend verbessert werden, und die Wirkung der Beibehaltung der Form der magnetischen Teilchen in einem Reduktionsschritt nimmt ab. Wenn der Gehalt des Seltenerdelements zu groß ist, nimmt das Verhältnis des nicht umgesetzten Seltenerdelements zum zugegebenen Seltenerdelement zu, und das nicht umgesetzte Seltenerdelement stört die Dispergier- und Beschichtungsschritte. Weiterhin können die Koerzitivkraft und die Sättigungsmagnetisierung übermäßig abnehmen.
Abgesehen vom Seltenerdelement kann durch die Zugabe von Silicium und/oder Aluminium die Dispergierbarkeit der magnetischen Teilchen verbessert werden. Weil Silicium und Aluminium weniger teuer als ein Seltenerdelement sind, sind sie vom Standpunkt der Kosten her vorteilhaft. Wenn ein Seltenerdelement, Silicium oder Aluminium, in Kombination verwendet werden, können die Oberflächenbedingungen der magnetischen Teilchen detaillierter entworfen werden.
Das im Wesentlichen kugelförmige oder ellipsoide magnetische Eisennitridpulver, das Eisen und Stickstoff als die wesentlichen Elemente enthält, wobei der Stickstoffgehalt auf den obigen speziellen Bereich begrenzt ist, und das wenigstens eine Fe₁₆N₂-Phase und eine spezielle Teilchengröße aufweist, besteht aus feineren Teilchen als die herkömmlichen magnetischen Pulver und weist eine ausreichende Sättigungsmagnetisierung auf. Weiterhin kann durch die Zugabe des Seltenerdelements oder Silicium oder Aluminium die Dispergierbarkeit der magnetischen Teilchen weiter verbessert werden, sodass die Magnetschicht dünner gemacht werden kann.
Das magnetische Eisennitridpulver der vorliegenden Erfindung weist auch eine verbesserte Gebrauchsfähigkeitsdauer auf. Wenn das magnetische Pulver oder das ein solches magnetisches Pulver umfassende Magnetaufzeichnungsmedium bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit aufbewahrt wird, verschlechtern sich die magnetischen Merkmale wie die magnetische Sättigungsflussdichte in einem geringeren Maß. Somit weist das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung in Kombination mit den obigen Eigenschaften die Eigenschaften auf, die für die mit hoher Dichte erfolgende Aufzeichnung mit Magnetaufzeichnungsmedien wie Digitalvideobändern und Datensicherungsbändern für Computer zweckmäßig sind.
Alle Gründe für solche Wirkungen sind nicht aufgeklärt worden, wobei einige Gründe aber wie folgt sein können:
Das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung kann infolge der synergistischen Wirkung der hohen magnetischen Anisotropie der Fe₁₆N₂-Phase und der magnetischen Oberflächenanisotropie der feinen Teilchen die besonderen Eigenschaften aufweisen, die bei herkömmlichen magnetischen Pulvern nicht gefunden werden. Weiterhin ist, wenn die das Seltenerdelement, Silicium oder Aluminium umfassende Verbindung auf der Oberfläche der magnetischen Teilchen vorhanden ist, die Dispergierbarkeit des magnetischen Pulvers verbessert, und solche Elemente tragen zur Beibehaltung der Form der magnetischen Teilchen im Reduzierschritt bei, sodass eine enge Teilchengrößenverteilung erhalten wird.
Obwohl die Fe₁₆N₂-Phase innerhalb der Teilchen des magnetischen Eisennitridpulvers der vorliegenden Erfindung vorhanden sein kann, ist der größere Teil der Fe₁₆N₂-Phase vorzugsweise in den äußeren Schichten der magnetischen Teilchen vorhanden, wodurch die magnetische Anisotropie der Oberfläche erhöht wird. Dadurch werden die beabsichtigten Wirkungen leichter erreicht.
Um die hohe Dispergierbarkeit und die gute Beibehaltung der Form der magnetischen Teilchen zu erreichen, ist das Seltenerdelement oder Silicium oder Aluminium auch in Form einer Verbindung eines solchen Elements in den äußeren Schichten der magnetischen Teilchen, die eine innere Schicht und eine äußere Schicht umfassen, vorhanden, obwohl sie auch innerhalb der magnetischen Teilchen vorhanden sein kann.
In der vorliegenden Erfindung besteht die innere Schicht der magnetischen Teilchen vorzugsweise aus der Fe₁₆N₂-Phase, obwohl sie eine Mischphase aus der Fe₁₆N₂-Phase und einer α-Fe-Phase umfassen kann. Eine solche Mischphase kann der Konstruktion des Magnetaufzeichnungsmediums Flexibilität verleihen, weil die gewünschte Koerzitivkraft durch die Einstellung des Verhältnisses der Fe₁₆N₂-Phase zur α-Fe-Phase leicht erreicht werden kann.
Beispiele für das Seltenerdelement umfassen Yttrium, Ytterbium, Cäsium, Praseodym, Lanthan, Europium, Neodym etc. Von diesen werden Yttrium, Samarium oder Neodym vorzugsweise verwendet, weil diese Elemente eine große Wirkung auf die Beibehaltung der Form der magnetischen Teilchen im Reduktionsschritt haben.
Das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung kann neben Silicium und Aluminium gegebenenfalls Bor, Phosphor, Kohlenstoff, Calcium, Magnesium, Zirconium, Barium, Strontium etc. als wirksames Element enthalten. Wenn ein solches Element zusammen mit dem. Seltenerdelement verwendet wird, weist das magnetische Pulver eine hohe Beibehaltung der Form und eine gute Dispergierbarkeit auf.
Jetzt wird das Verfahren zur Herstellung des magnetischen Eisennitridpulvers erläutert.
Als Rohmaterial wird ein Oxid oder Hydroxid von Eisen verwendet. Beispiele für ein solches Oxid oder Hydroxid umfassen Hämatit, Magnetit, Goethit etc. Die mittlere Teilchengröße des Rohmaterials ist nicht eingeschränkt und beträgt gewöhnlich 5 bis 80 nm, vorzugsweise 5 bis 50 nm, noch mehr bevorzugt 5 bis 30 nm. Wenn die Teilchengröße des Ausgangsstoffs zu klein ist, weisen die Teilchen die Neigung auf, bei der Reduktionsbehandlung zusammengesintert zu werden. Wenn sie zu groß ist, können die Teilchen weniger gleichmäßig reduziert werden, sodass die Steuerung der Teilchengröße und/oder der magnetischen Eigenschaften des magnetischen Pulvers schwierig ist.
Das Seltenerdelement kann an der Oberfläche der Teilchen aus dem Ausgangsstoff haften. Gewöhnlich wird der Ausgangsstoff in einer wässrigen Lösung eines Alkalis oder einer Säure dispergiert. Dann wird das Salz des Seltenerdelements in der Lösung gelöst, und das Hydroxid oder Hydrat des Seltenerdelements wird durch eine Neutralisationsbehandlung etc. ausgefällt und auf den Rohmaterialteilchen abgeschieden.
Alternativ kann eine Silicium- oder Aluminiumverbindung in einem Lösungsmittel gelöst und das Rohmaterial in die Lösung getaucht werden, sodass ein Element auf den Rohmaterialteilchen abgeschieden werden kann. Zur effektiven Durchführung der Abscheidung eines solchen Elements kann der Lösung ein Additiv wie ein Reduktionsmittel, ein pH-Puffer, ein die Teilchengröße regelndes Mittel etc. zugemischt werden. Gleichzeitig mit der Abscheidung des Seltenerdelements oder alternativ dazu kann Silicium oder Aluminium abgeschieden werden.
Dann werden die Rohmaterialteilchen reduziert, indem sie in der Atmosphäre eines reduzierenden Gases erwärmt werden. Die Art des reduzierenden Gases ist nicht eingeschränkt. Gewöhnlich wird Wasserstoffgas verwendet, aber andere reduzierende Gase wie Kohlenmonoxid können verwendet werden.
Die Reduktionstemperatur beträgt vorzugsweise 300 bis 600 °C. Wenn die Reduktionstemperatur niedriger als 300 °C ist, kann die Reduktionsreaktion nicht ausreichend erfolgen. Wenn die Reduktionstemperatur 600 °C übersteigt, weisen die Teilchen eine Neigung zur Sinterung auf.
Nach der thermischen Reduktion der Teilchen werden diese einer Nitrierungsbehandlung unterzogen. Dadurch wird das magnetische Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten, das Eisen und Stickstoff als wesentliche Elemente enthält. Die Nitrierungsbehandlung wird vorzugsweise mit einem Ammoniak enthaltenden Gas durchgeführt. Abgesehen von reinem Ammoniakgas kann eine Mischung aus Ammoniak und einem Trägergas (zum Beispiel Wasserstoffgas, Heliumgas, Stickstoffgas, Argongas etc.) verwendet werden. Stickstoffgas ist bevorzugt, weil es preiswert ist.
Die Nitrierungstemperatur beträgt vorzugsweise 100 bis 300 °C. Wenn die Nitrierungstemperatur zu niedrig ist, werden die Teilchen nicht ausreichend nitriert, sodass die Koerzitivkraft unzureichend erhöht werden kann. Wenn die Nitrierungstemperatur zu hoch ist, werden die Teilchen übermäßig nitriert, sodass der Anteil der Fe₄N- und der Fe₃N-Phase steigt und somit die Koerzitivkraft eher abnimmt und auch die Sättigungsmagnetisierung dazu neigt, übermäßig abzunehmen.
Die Nitrierungsbedingungen werden so ausgewählt, dass der Gehalt an Stickstoffatomen gewöhnlich 1,0 bis 20,0 Atom-%, bezogen auf die Menge an Eisen im erhaltenen magnetischen Pulver, beträgt. Wenn der Gehalt an Stickstoffatomen zu klein ist, wird die Koerzitivkraft nicht wirksam erhöht, weil die erzeugte Menge der Fe₁₆N₂-Phase klein ist. Wenn der Gehalt an Stickstoffatomen zu groß ist, tritt die Neigung zur Bildung der Fe₄N- und der Fe₃N-Phase auf, und somit nimmt die Koerzitivkraft eher ab, und auch die Sättigungsmagnetisierung neigt dazu, übermäßig abzunehmen.
Anders als bei den herkömmlichen nadelförmigen magnetischen Pulvern, deren Magnetismus auf der magnetischen Anisotropie der Form basiert, weist das magnetische Eisennitridpulver der vorliegenden Erfindung eine hohe kristalline magnetische Anisotropie auf. Wenn die Teilchen aus dem magnetischen Pulver daher eine im Wesentlichen kugelförmige Form aufweisen, können sie eine große Koerzitivkraft in einer Richtung aufweisen.
Wenn das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung feine Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 30 nm umfasst, hat es eine hohe Koerzitivkraft und eine ausreichende Sättigungsmagnetisierung, die eine Aufzeichnung und Löschung mittels eines Magnetkopfes ermöglicht. Daher kann es einem magnetischen Aufzeichnungsmedium vom Beschichtungstyp mit einer dünnen Magnetschicht hervorragende Eigenschaften einer elektromagnetischen Umwandlung verleihen. Demgemäß weist das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung die Sättigungsmagnetisierung, Koerzitivkraft, Teilchengröße und Teilchenform auf, die alle im Wesentlichen der Bildung einer dünnen Magnetschicht dienen.
Die vorliegende Erfindung erreicht die guten Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Merkmale durch die Bildung einer dünnen magnetischen Schicht von beispielsweise 300 nm oder weniger unter Verwendung des speziellen, oben beschriebenen magnetischen Pulvers. Es stellt einen Durchbruch dar, dass die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein magnetisches Material gefunden haben; das eine hohe kristalline magnetische Anisotropie, d.h. eine hohe Koerzitivkraft, und eine ausreichende Sättigungsmagnetisierung und auch eine gute Dispergierbarkeit aufweist, obwohl es eine sehr kleine Teilchengröße und eine kugelförmige oder ellipsoide Form hat. Ein solches magnetisches Material durchbricht die Grenzen des üblichen Wissensstandes auf dem Gebiet der Magnetaufzeichnungsmedien vom Beschichtungstyp.
Das Magnetaufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden, indem ein magnetischer, durch das Vermischen des magnetischen Eisennitridpulvers mit einem Bindemittel in einem Lösungsmittel hergestellter Lack auf die Oberfläche eines nichtmagnetischen Trägers aufgetragen und der aufgetragene Lack getrocknet wird, wodurch eine Magnetschicht gebildet wird. Vor der Bildung der Magnetschicht kann eine Grundierschicht auf der Oberfläche des nichtmagnetischen Trägers gebildet werden, indem ein nichtmagnetisches Pulver (z.B. Eisenoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid etc.) und ein Bindemittel enthaltende Grundierbeschichtung aufgetragen und getrocknet und dann die Magnetschicht auf der Grundierschicht gebildet wird.
Hiernach werden die Elemente des Magnetaufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung, d.h. (a) ein nichtmagnetischer Träger, (b) eine Magnetschicht und (c) eine Grundierschicht erläutert. Weiterhin werden (d) Bindemittel und (e) Gleitmittel, die in der Magnetschicht und/oder der Grundierschicht enthalten sind, erläutert.
Wenn das Magnetaufzeichnungsmedium ein Magnetband ist, (f) wird eine Rückseitenbeschichtung vorzugsweise auf der Rückseite des nichtmagnetischen Trägers gegenüber der Fläche mit der Magnetschicht darauf gebildet, indem ein Rückseitenlack auf die Rückseite aufgetragen und trocknen gelassen wird. Somit wird die Rückseitenschicht (f) ebenfalls erläutert.
Darüber hinaus werden (g) im magnetischen Lack, im Grundierlack und im Rückseitenlack enthaltene Lösungsmittel, (h) Verfahren zum Dispergieren und Auftragen solcher Lacke und (i) die LRT-Behandlung der Magnetschicht, die bei der Herstellung des Magnetaufzeichnungsmediums verwendet werden, erläutert.
(a) Nichtmagnetische Träger
Beim nichtmagnetischen Träger kann es sich um jeden derjenigen handeln, die herkömmlicherweise bei Magnetaufzeichnungsmedien verwendet werden. Spezielle Beispiele für den Träger sind Kunststofffolien mit einer Dicke von 2 bis 15 μm, vorzugsweise 2 bis 7 μm, die aus Polyestern (z.B. Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat etc.), einem Polyolefin, Cellulosetriacetat, einem Polycarbonat, Polyamid, Polyimid, Polyamidimid, Polysulfon, Aramid, einem aromatischen Polyamid etc. und dergleichen bestehen. Wenn die Dicke des nichtmagnetischen Trägers kleiner- als 2 μm ist, ist die Herstellung einer solchen dünnen Folie schwierig, oder- die Festigkeit des Bands nimmt ab. Wenn die Dicke 7 μm übersteigt, erhöht sich die Gesamtdicke des Magnetbandes, sodass die Speicherkapazität eines Bandwickels abnimmt.
Im Fall eines Magnetbandes wird ein nichtmagnetischer Träger mit einer Anisotropie des Youngschen Moduls verwendet. Der Youngsche Modul des nichtmagnetischen Trägers in seiner Maschinenrichtung variiert mit der Dicke des Trägers und beträgt vorzugsweise wenigstens 4,9 GPa (500 kg/mm²). Wenn die Dicke des nichtmagnetischen Trägers 5 μm oder weniger beträgt, beträgt der Youngsche Modul vorzugsweise wenigstens 9,8 GPa (1000 kg/m²). Wenn der Youngsche Modul zu klein ist, ist die Festigkeit des Magnetbandes unzureichend, oder der Bandlauf wird instabil.
Das Verhältnis des Youngschen Moduls in Maschinenrichtung (MD) zu demjenigen in Querrichtung (TD) des Substrats (MD/TD) beträgt bei einem Schraubenlinien-Abtasttyp vorzugsweise 0,60 bis 0,80. Wenn dieses Verhältnis (MD/TD) in diesem Bereich liegt, erhöht sich der Frequenzgang vom Anfang bis zum Ende einer Spur eines Magnetkopfes, obwohl der Mechanismus dafür ungeklärt ist. Im Fall eines linearen Spursystems beträgt das MD/TD-Verhältnis vorzugsweise 1,0 bis 1,8, noch mehr bevorzugt 1,1 bis 1,7. Wenn das MD/TD-Verhältnis innerhalb dieses Bereichs liegt, wird die Kopfberührung verbessert. Beispiele für einen solchen nichtmagnetischen Träger umfassen eine Polyethylenterephthalatfolie, eine Polyethylennaphthalatfolie, eine Folie aus einem aromatischen Polyamid und eine Folie aus einem aromatischen Polyimid etc.
(b) Magnetschicht
Die Dicke der Magnetschicht beträgt 300 nm oder weniger, um das Problem der durch eine Entmagnetisierung verursachten Abnahme des Ausgangssignals zu lösen, wobei es sich um ein wesentliches Problem bei der in Längsrichtung erfolgenden Aufzeichnung handelt. Die Dicke der Magnetschicht wird im Zusammenhang mit der verwendeten Aufzeichnungswellenlänge bestimmt. Die Wirkungen der vorliegenden Erfindung sind bemerkenswert, wenn die vorliegende Erfindung mit einem System mit der kürzesten Aufzeichnungswellenlänge von 1,0 μm oder weniger verwendet wird.
Die Dicke der Magnetschicht beträgt 300 nm oder weniger, vorzugsweise 10 bis 300 nm, noch mehr bevorzugt 10 bis 250 nm, am meisten bevorzugt 10 bis 200 nm. Wenn die Dicke der Magnetschicht 300 nm übersteigt, nimmt die Wiedergabe-Ausgangsleistung aufgrund des Dickenverlusts ab, und das Produkt aus der restlichen magnetischen Flussdichte und der Dicke der Magnetschicht ist zu groß, sodass die Wiedergabe-Ausgangsleistung durch die Sättigung des MR-Kopfes verzerrt werden kann. Wenn die Dicke der Magnetschicht weniger als 10 nm beträgt, kann keine gleichmäßige Magnetschicht gebildet werden.
Weil das magnetische Pulver der vorliegenden Erfindung eine sehr kleine mittlere Teilchengröße von 5 bis 30 nm und eine im Wesentlichen kugelförmige oder ellipsoide Form aufweist, ermöglicht es die Bildung einer sehr dünnen Magnetschicht, die mit dem herkömmlichen nadelförmigen magnetischen Pulver nicht gebildet werden kann.
Im Fall eines Magnetbandes beträgt die Koerzitivkraft der Magnetschicht in Längsrichtung gewöhnlich 79,6 bis 318,4 kA/m (1000 bis 4000 Oe), vorzugsweise 119,4 bis 318,4 kA/m (1500 bis 4000 Oe). Wenn die Koerzitivkraft weniger als 79,6 kA/m beträgt, weist die Ausgangsleistung die Neigung auf, bei einer Verkürzung der Aufzeichnungswellenlänge aufgrund der Entmagnetisierung durch das Entmagnetisierungsfeld vermindert zu werden. Wenn die Koerzitivkraft 318,4 kA/m übersteigt, ist es schwierig, Signale mit einem Magnetkopf aufzuzeichnen.
Das Rechteckverhältnis (Br/Bm) in Längsrichtung des Magnetbandes beträgt gewöhnlich 0,6 bis 0,9, insbesondere 0,8 bis 0,9.
Weiterhin beträgt das Produkt aus der magnetischen Sättigungs-Flussdichte und der Dicke gewöhnlich 0,001 bis 0,1 μTm, vorzugsweise 0,0015 bis 0,05 μTm. Wenn das Produkt weniger als 0,001 μTm beträgt, ist die Wiedergabe-Ausgangsleistung sogar bei der Verwendung eines MR-Kopfes niedrig. Wenn das Produkt 0,1 μTm übersteigt, kann die hohe Ausgangsleistung im vorgesehenen Bereich kurzer Wellenlängen nicht erreicht werden.
Im Fall der Verwendung eines MR-Kopfes wird der Kontakt des Magnetaufzeichnungsmediums zum MR-Kopf verbessert, und die Wiedergabe-Ausgangsleistung erhöht sich, wenn die mittlere Oberflächenrauheit Ra der Magnetschicht 1,0 bis 3,2 nm beträgt und (P₁–P₀) 10 bis 30 nm und (P₁–P₂₀) 5 nm oder weniger beträgt, wobei P₀ der Mittelwert der Ungleichmäßigkeit der Magnetschicht ist, P₁ die Höhe des höchsten Vorsprungs der Magnetschicht ist und P₂₀ die Höhe des 20-höchsten Vorsprungs ist. Die Auswertungsbedingungen sind in JP-A-2002-203308 (oder US-2002-0164503-A) beschrieben.
Die Magnetschicht kann herkömmlichen Ruß enthalten, um die Leitfähigkeit und die Oberflächengleitfähigkeit zu verbessern. Als Ruß können Acetylenruß, Furnace-Ruß, Thermalruß etc. verwendet werden. Ruß mit einer Teilchengröße von 5 bis 200 nm wird vorzugsweise verwendet, und Ruß mit einer Teilchengröße von 10 bis 100 nm ist am meisten bevorzugt. Wenn die Teilchengröße von Ruß weniger als 5 nm beträgt, ist die Dispergierung von Rußteilchen schwierig. Wenn die Teilchengröße von Ruß 200 nm übersteigt, sollte eine große Rußmenge zugegeben werden. In jedem Fall wird die Oberfläche der Magnetschicht aufgeraut, und somit weist die Ausgangsleistung die Neigung auf, abzunehmen.
Die Rußmenge beträgt vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0,5 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des ferromagnetischen Pulvers. Wenn die Rußmenge weniger als 0,2 Gew.-% beträgt, ist die Wirkung der Zugabe von Ruß unzureichend. Wenn die Rußmenge 5 Gew.-% übersteigt, weist die Oberfläche der Magnetschicht die Neigung auf, aufgeraut zu werden.
(c) Grundierschicht
Eine Grundierschicht ist kein wesentliches Element, kann aber zwischen dem nichtmagnetischen Träger und der Magnetschicht ausgebildet sein, um die Haltbarkeit des Magnetaufzeichnungsmediums zu verbessern. Die Dicke der Grundierschicht beträgt vorzugsweise 0,1 bis 3,0 μm, noch mehr bevorzugt 0,15 bis 2,5 μm.
Wenn die Dicke der Grundierschicht weniger als 0,1 μm beträgt, kann sich die Haltbarkeit des Magnetbandes verschlechtern. Wenn die Dicke der Grundierschicht 3,0 μm übersteigt, ist die Wirkung zur Verbesserung der Haltbarkeit des Magnetbandes gesättigt, und die Gesamtdicke des Magnetbandes erhöht sich. Demgemäß nimmt die Länge des Bandes pro Bandwickel und damit die Aufzeichnungskapazität ab.
Die Grundierschicht kann ein nichtmagnetisches Pulver wie Titanoxid, Eisenoxid oder Aluminiumoxid enthalten, um die Viskosität des Grundierlacks oder die Steifigkeit des Mediums zu regeln.
Vorzugsweise wird das nichtmagnetische Eisenoxid als solches oder in Kombination mit Aluminiumoxid verwendet.
Der Gehalt am nichtmagnetischen Eisenoxid beträgt vorzugsweise 35 bis 83 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 40 bis 80 Gew.-%. Wenn der Gehalt an nichtmagnetischem Eisenoxid weniger als 35 Gew.-% beträgt, ist die Wirkung zur Verbesserung der Festigkeit des aufgetragenen Films unzureichend. Wenn dieser Gehalt 83 Gew.-% übersteigt, kann die Festigkeit des aufgetragenen Films stattdessen abnehmen. Der Gehalt an Aluminiumoxid beträgt gewöhnlich 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-%.
Die nichtmagnetischen Eisenoxidteilchen können eine Nadelform, eine Teilchenform oder eine zufällige Form aufweisen. Das nadelförmige Eisenoxid hat vorzugsweise eine mittlere Länge der Hauptachse von 50 bis 200 nm und eine mittlere Länge der Nebenachse (mittlere Teilchengröße) von 5 bis 50 nm. Das nichtmagnetische Eisenoxid mit einer Teilchen- oder zufälligen Form hat eine mittlere Teilchengröße vorzugsweise von 5 bis 200 nm, noch mehr bevorzugt von 5 bis 150 nm, am meisten bevorzugt von 5 bis 100 nm. Wenn die Teilchengröße kleiner als der obige untere Grenzwert ist, kann das Eisenoxidpulver nicht gleichmäßig in einem Lösungsmittel dispergiert werden. Wenn die Teilchengröße größer als der obige obere Grenzwert ist, weist die Unregelmäßigkeit an der Grenzfläche zwischen der Grundierschicht und der Magnetschicht die Neigung auf, sich zu vergrößern.
Aluminiumoxid hat vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 10 bis 100 nm, noch mehr bevorzugt von 20 bis 100 nm, am meisten bevorzugt von 30 bis 100 nm. Wenn die mittlere Teilchengröße kleiner als der obige untere Grenzwert ist, kann Aluminiumoxidpulver nicht gleichmäßig in einem Lösungsmittel dispergiert werden. Wenn die Teilchengröße größer als der obige obere Grenzwert ist, weist die Unregelmäßigkeit an der Grenzfläche zwischen der Grundierschicht und der Magnetschicht die Neigung auf, sich zu vergrößern.
Die Grundierschicht kann zur Verbesserung der Leitfähigkeit Ruß wie Acetylenruß, Furnace-Ruß, Thermalruß etc. enthalten.
Der Ruß hat vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 200 nm, noch mehr bevorzugt 10 bis 100 nm. Weil der Ruß eine Textur aufweist, ist die Dispergierung des Rußes schwierig, wenn die mittlere Teilchengröße zu klein ist, während die Oberflächenglattheit der Grundierschicht abnimmt, wenn die mittlere Teilchengröße zu groß ist.
Der Rußgehalt hängt von der Teilchengröße des Rußes ab und beträgt vorzugsweise 15 bis 35 Gew.-%. Wenn der Rußgehalt kleiner als 15 Gew.-% ist, ist die Wirkung zur Verbesserung der Leitfähigkeit unzureichend. Wenn der Rußgehalt 35 Gew.-% übersteigt, ist eine solche Wirkung gesättigt.
Vorzugsweise enthält die Grundierschicht 15 bis 35 Gew.-% Ruß mit einer Teilchengröße von 15 bis 80 nm, noch mehr bevorzugt 20 bis 30 Gew.-% Ruß mit einer Teilchengröße von 20 bis 50 nm. Wenn Ruß mit einer solchen Teilchengröße in einer solchen Menge verwendet wird, nimmt der elektrische Widerstand ab, und eine Laufunregelmäßigkeit wird unterdrückt.
Die vorliegende Erfindung vermeidet nicht die Zugabe von großteiligem Ruß mit einer mittleren Teilchengröße, die über den obigen Bereich hinausgeht, sofern die Oberflächenglattheit nicht verschlechtert wird. In diesem Fall liegt die Summe aus kleinteiligem Ruß und großteiligem Ruß innerhalb des obigen Bereichs.
Die Oberflächenrauheit der mittels eines Nass-in-Nass-Verfahrens gebildeten Magnetschicht kann vermindert werden, wenn die Grundierschicht 15 bis 35 Gew.-% Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von 10 bis 100 nm, 35 bis 83 Gew.-% nichtmagnetisches Eisenoxid mit einer mittleren Länge der Hauptachse von 50 bis 200 nm und einer mittleren Länge der Nebenachse von 5 bis 50 nm und gegebenenfalls 0 bis 20 Gew.-% Aluminiumoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 10 bis 100 nm, bezogen auf das Gewicht der gesamten in der Grundierschicht enthaltenen nichtmagnetischen Teilchen, enthält.
(d) Bindemittel
Bei einem in der Grundierschicht oder der Magnetschicht enthaltenen Bindemittel kann es sich um eine Kombination aus einem Polyurethanharz und wenigstens einem Harz handeln, das aus der aus Vinylchlorid-Grundharzen wie Vinylchloridharz, einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerharz, einem Vinylchlorid-Vinylalkohol-Copolymerharz, einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymerharz, einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid-Copolymerharz und einem Vinylchlorid-Hydroxygruppen enthaltenden Alkylacrylat-Copolymerharz, Nitrocellulose, einem Epoxyharz und dergleichen bestehenden Gruppe ausgewählt: ist.
Von diesen ist eine Mischung aus einem Vinylchlorid-Grundharz und einem Polyurethanharz bevorzugt. Insbesondere wird vorzugsweise eine Mischung aus einem Vinylchlorid-Hydroxygruppen enthaltenden Alkylacrylat-Copolymerharz und einem Polyurethanharz verwendet.
Beispiele für das Polyurethanharz umfassen Polyesterpolyurethan, Polyetherpolyurethan, Polyetherpolyesterpolyurethan, Polycarbonatpolyurethan, Polyesterpolycarbonat-Polyurethan etc.
Vorzugsweise wird ein Bindemittelharz mit einer funktionellen Gruppe zur Erhöhung der Dispergierbarkeit und der Füllrate des magnetischen Pulvers etc. verwendet. Beispiele für die funktionelle Gruppe sind -COOM, -SO₃M, -OSO₂M, -P=O(OM)₃, -O-P=O(OM)₂ [wobei M ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall oder ein Aminsalz ist], -OH, -NR₁R₂, -NR₃R₄R₅ [wobei R₁, R₂, R₃, R₄ und R₅ jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen sind] oder eine Epoxygruppe. Wenn zwei oder mehr Harze in Kombination verwendet werden, ist es bevorzugt, dass die Polaritäten der funktionellen Gruppe des Harzes dieselben sind. Insbesondere ist die Kombination von Harzen, die beide -SO₃M-Gruppen aufweisen, bevorzugt.
Das Bindemittel wird in einer Menge von 7 bis 50 Gew.-Teilen, vorzugsweise 10 bis 35 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der festen Pulver wie des magnetischen Pulvers und des nichtmagnetischen Pulvers, verwendet. Insbesondere wird die Kombination aus 5 bis 30 Gew.-Teilen eines Vinylchlorid-Grundharzes und 2 bis 20 Gew.-Teilen des Polyurethanharzes vorzugsweise als Bindemittel verwendet.
Es ist bevorzugt, ein thermisch härtbares Vernetzungsmittel zu verwenden, das sich mit den funktionellen Gruppen im Bindemittel verbindet, wodurch das Bindemittel vernetzt wird. Als Vernetzungsmittel werden vorzugsweise die folgenden verwendet: Tolylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat, Produkte der Reaktion dieser Isocyanate mit Verbindungen mit mehreren Hydroxylgruppen wie Trimethylolpropan, Kondensationsprodukte dieser Isocyanate und dergleichen. Das Vernetzungsmittel wird in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-Teilen, vorzugsweise 10 bis 35 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Bindemittels, verwendet.
Wenn die Menge des in der Magnetschicht enthaltenen Vernetzungsmittel 30 bis 60 Gew.-% des Gesamtgewichts der in der Grundierschicht und der Magnetschicht enthaltenen Vernetzunsmittel, insbesondere etwa die Hälfte des Gewichts des in der Grundierschicht enthaltenen Vernetzungsmittels, beträgt, nimmt der dynamische Reibungskoeffizient der Magnetschicht gegenüber der Gleitvorrichtung des MR-Kopfes vorzugsweise ab. Wenn die Menge des Vernetzungsmittels weniger als 30 Gew.-% beträgt, neigt die Filmfestigkeit der Magnetschicht dazu, abzunehmen, während, wenn sie 60 Gew.-% übersteigt, die härteren Bedingungen für die Wischbehandlung unter Verwendung eines Tuchs (die unten beschriebenen Bedingungen der LRT-Behandlung) verwendet werden sollten, um den dynamischen Reibungskoeffizienten gegenüber der Gleitvorrichtung zu vermindern, was zu einer Kostenerhöhung führt.
(e) Gleitmittel
Als in- der Grundierschicht oder der Magnetschicht enthaltenes Gleitmittel können beliebige herkömmlicherweise verwendete Fettsäuren, -Fettsäureester und Fettsäureamide verwendet werden. Von diesen ist die Kombination aus einer Fettsäure mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 30 Kohlenstoffatomen und einem Fettsäureester mit einem Schmelzpunkt von 35 °C oder weniger, vorzugsweise 10 °C oder weniger, besonders bevorzugt.
Die Fettsäure mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen kann linear oder verzweigt oder ein cis- oder trans-Isomer sein. Die lineare Fettsäure ist aufgrund der guten Gleiteigenschaften bevorzugt. Beispiele für solche Fettsäure umfassen Laurinsäure, Myristinsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Behensäure, Ölsäure, Linolensäure etc. Von diesen sind Myristinsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure etc. bevorzugt.
Beispiele für die Fettsäureester mit einem Schmelzpunkt von 35 °C oder weniger umfassen n-Butyloleat, Hexyloleat, n-Octyloleat, 2-Ethylhexyloleat, Oleyloleat, n-Butyllaurat, Heptyllaurat, n-Butylmyristat, n-Butoxyethyloleat, Trimethylolpropantrioleat, n-Butylstearat, sec-Butylstearat, Isoamylstearat, Butylcellosolvestearat etc. Diese Fettsäureester können in Kombination verwendet werden, weil die Festigkeit der aufgetragenen Filme und eine abgesonderte Menge davon in Abhängigkeit von der Differenz der Molmassen und der chemischen Strukturen sowie der Unterschiede der Schmelzpunkte geregelt werden kann. Weil solche Ester die obigen Schmelzpunkte aufweisen, können sie leicht zur Oberfläche der Magnetschicht migrieren und so die Gleitfunktion wirksam ausüben, wenn die Magnetschicht und der Magnetkopf sich bei einer hohen Geschwindigkeit in Kontakt miteinander befinden, und dies sogar dann, wenn sie einer niedrigen Temperatur und einer niedrigen Feuchtigkeit ausgesetzt sind.
Im Fall eines Magnetbandes mit einer Grundierschicht enthält die die Grundierschicht und die Magnetschicht umfassende Überzugsschicht vorzugsweise Gleitmittel mit verschiedenen Funktionen.
Der dynamische Reibungskoeffizient zwischen dem. Magnetband und der Führung eines Bandlaufsystems oder dergleichen kann vermindert werden, wenn die Grundierschicht 0,5 bis 4 Gew.-% einer höheren Fettsäure und 0,2 bis 3 Gew.-% eines höheren Fettsäureesters, bezogen auf das Gewicht aller Pulverkomponenten in der Grundierschicht, enthält. Wenn die Menge der höheren Fettsäure weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, ist die Wirkung zur Verminderung des dynamischen Reibungskoeffizienten unzureichend. Wenn die Menge der höheren Fettsäure 4 Gew.-% übersteigt, kann die Grundierschicht weichgemacht werden und so die Zähigkeit der Grundierschicht verloren gehen. Wenn die Menge des höheren Fettsäureesters weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, ist die Wirkung zur Verminderung des dynamischen Reibungskoeffizienten unzureichend. Wenn die Menge des höheren Fettsäureesters 3 Gew.-% übersteigt, kann die Menge des zur Magnetschicht migrierenden höheren Fettsäureesters zu groß werden, sodass das Magnetband an der Führung oder dergleichen des Zuführungssystems haften kann.
Der dynamische Reibungskoeffizient zwischen dem Magnetband und der Führungsrolle des Zuführungssystems oder der Gleitvorrichtung des MR-Kopfes kann vermindert werden, wenn die Magnetschicht 0,2 bis 3 Gew.-% eines Fettsäureamids (z.B. eines Amids einer höheren Fettsäure wie Palmitinsäure, Stearinsäure etc.) und 0,2 bis 3 Gew.-% eines höheren Fettsäureesters, bezogen auf das Gewicht des magnetischen Pulvers, enthält. Wenn die Menge des Fettsäureamids weniger als 0,2 Gew.-% beträgt, weist der (dynamische) Reibungskoeffizient zwischen der Gleitvorrichtung des Kopfes und der Magnetschicht die Neigung auf, sich zu erhöhen. Wenn die Menge des Fettsäureamids 3 Gew.-% übersteigt, blutet das Fettsäureamid aus und bewirkt Defekte wie einen Aussetzer. Wenn die Menge des höheren Fettsäureesters weniger als 0,2 Gew.-% beträgt, nimmt der dynamische Reibungskoeffizient kaum ab. Wenn die Menge des höheren Fettsäureesters 3 Gew.-% übersteigt, haftet das Magnetband in der Führung des Zuführungssystems.
Eine wechselseitige Migration der Gleitmittel zwischen der Magnetschicht und der Grundierschicht kann zugelassen werden.
Wenn ein MR-Kopf verwendet wird, beträgt der dynamische Reibungskoeffi- zient zwischen der Magnetschicht und der Gleitvorrichtung des MR-Kopfes (μ_Msl) vorzugsweise 0,30 oder weniger, noch mehr bevorzugt 0,25 oder weniger. Wenn dieser dynamische Reibungskoeffizient 0,30 übersteigt, weist der Verlust aufgrund des Kopf-Band-Abstands aufgrund der Verunreinigung der Gleitvorrichtung die Neigung auf, sich zu vergrößern. Ein dynamischer Reibungskoeffizient von weniger als 0,10 ist kaum zu realisieren.
Der dynamische Reibungskoeffizient zwischen der Magnetschicht und dem SUS (μ_Msus) beträgt vorzugsweise 0,10 bis 0,25, noch mehr bevorzugt 0,12 bis 0,20. Wenn dieser dynamische Reibungskoeffizient weniger als 0,10 beträgt, ist das Gleitvermögen des Bandes auf dem Führungsteil so groß, dass das Band nicht stabil laufen kann. Wenn dieser dynamische Reibungskoeffizient 0,25 übersteigt, können die Führungsrollen leicht verunreinigt werden. Das Verhältnis [(μ_Msl)/(μ_Msus)] beträgt vorzugsweise 0,7 bis 1,3, noch mehr bevorzugt 0,8 bis 1,2. In diesem bevorzugten Bereich wird eine durch ein Schlängeln des Bandes verursachte Versetzung einer Spur (Schieflauf) kleiner.
(f) Rückseitenschicht
Eine Rückseitenschicht ist kein wesentliches Element, wird aber vorzugsweise auf der Rückseite des nichtmagnetischen Trägers gegenüber der die Magnetschicht tragenden Schicht gebildet.
Die Dicke der Rückseitenschicht beträgt vorzugsweise 0,2 bis 0,8 μm, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 μm, insbesondere von 0,3 bis 0,6 μm. Wenn die Dicke der Rückseitenschicht weniger als 0,2 μm beträgt, ist die Wirkung zur Erhöhung der Laufeigenschaft unzureichend. Wenn die Dicke der Rückseitenschicht 0,8 μm übersteigt, erhöht sich die Gesamtdicke des Magnetbandes, sodass die Aufzeichnungskapazität eines Bandwickels abnimmt.
Der arithmetische Oberflächen-Mittenrauwert Ra der Rückseitenschicht beträgt vorzugsweise 3 bis 15 nm, noch mehr bevorzugt 4 bis 10 nm.
Der dynamische Reibungskoeffizient (μ_Bsus) zwischen der Rückseitenschicht und SUS (rostfreier Stahl) beträgt vorzugsweise 0,10 bis 0,30, noch mehr bevorzugt 0,10 bis 0,25. Wenn dieser dynamische Reibungskoeffizient weniger als 0,10 beträgt, wird das Magnetband auf den Führungsrollen übermäßig gleitfähig, sodass der Lauf des Bands instabil wird. Wenn dieser dynamische Reibungskoeffizient 0,30 übersteigt, neigen die Führungsrollen dazu, zu verunreinigen. Das Verhältnis [(μ_Msl)/(μ_Bsus)] beträgt vorzugsweise 0,8 bis 1,5, noch mehr bevorzugt 0,9 bis 1,4. Innerhalb dieses Bereichs wird eine durch ein Schlängeln des Bandes verursachte Versetzung des Bandes (Schieflauf) kleiner.
Die Rückseitenschicht kann Ruß wie Acetylenruß, Furnace-Ruß, Thermalruß etc. enthalten. Im Allgemeinen werden Ruß mit einer kleinen Teilchengröße und Ruß mit einer großen Teilchengröße zusammen verwendet. Die Gesamtmenge des Rußes mit einer kleinen Teilchengröße und des Rußes mit einer großen Teilchengröße beträgt vorzugsweise 60 bis 98 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 70 bis 95 Gew.-%.
Die mittlere Teilchengröße des Rußes mit einer kleinen Teilchengröße beträgt gewöhnlich 5 bis 100 nm, vorzugsweise 10 bis 100 nm. Wenn die mittlere Teilchengröße des Rußes mit einer kleinen Teilchengröße zu klein ist, ist seine Dispergierung schwierig. Wenn die mittlere Teilchengröße des Rußes mit einer kleinen Teilchengröße zu groß ist, sollte eine große Rußmenge zugegeben werden. In jedem Fall ist die Oberfläche der Rückseitenschicht aufgeraut, sodass die Magnetschicht mit einer solchen aufgerauten Fläche der Rückseitenschicht geprägt sein kann.
Wenn der Ruß mit einer großen Teilchengröße mit einer mittleren Teilchengröße von 300 bis 400 nm in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% der Menge des Rußes mit einer kleinen Teilchengröße verwendet wird, wird die Oberfläche der Rückseitenschicht nicht aufgeraut, und die Wirkung auf die Erhöhung des Bandlaufverhaltens wird verbessert.
Zur Verbesserung der Festigkeit der Rückseitenschicht ist es bevorzugt, Additive, die gewöhnlich zur Rückseitenschicht gegeben werden, zum Beispiel Eisenoxid oder Aluminiumoxid, die jeweils eine mittlere Teilchengröße von 0,05 bis 0,6 μm, noch mehr bevorzugt 0,07 bis 0,4 μm, am meisten bevorzugt 0,07 bis 0,35 μm aufweisen, zur Rückseitenschicht zu geben. Wenn die mittlere Teilchengröße der Additive weniger als 0,05 μm beträgt, ist die Wirkung zur Erhöhung der Festigkeit unzureichend. Wenn die mittlere Teilchengröße der Additive 0,6 μm übersteigt, erhöht sich die Oberflächenrauheit der Rückseitenschicht so, dass die Magnetschicht durch die aufgeraute Fläche der Rückseitenschicht geprägt werden kann.
Das Additiv wie das obige Eisenoxid wird vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 40 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 2 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%, am meisten bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, verwendet. Wenn die Additivmenge weniger als 2 Gew.-% beträgt, wird die Wirkung zur Verbesserung der Festigkeit gering. Wenn die Menge des Additivs 40 Gew.-% übersteigt, erhöht sich die Oberflächenrauheit der Rückseitenschicht.
Gewöhnlich werden das Eisenoxid oder das Aluminiumoxid einzeln zugegeben. Wenn Eisenoxid und Aluminiumoxid zusammen zugegeben werden, beträgt die Menge an Aluminiumoxid vorzugsweise 20 Gew.-% wenigstens des Gewichts des Eisenoxids.
Ein in der Rückseitenschicht zu enthaltendes Bindemittel kann dasselbe Harz umfassen, das in der Magnetschicht und der Grundierschicht verwendet wird. Von diesen Harzen wird die Kombination aus einem Celluloseharz und einem Polyurethanharz vorzugsweise verwendet, um den Reibungskoeffizienten zu vermindern und die Bandlaufeigenschaften zu verbessern.
Die Menge des Bindemittels in der Rückseitenschicht beträgt gewöhnlich 40 bis 150 Gew.-Teile, vorzugsweise 50 bis 120 Gew.-Teile, noch mehr bevorzugt 60 bis 110 Gew.-Teile, insbesondere 70 bis 110 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmenge von 100 Gew.-Teilen Ruß und des anorganischen, nichtmagnetischen Pulvers in der Rückseitenschicht. Wenn die Menge des Bindemittels zu klein ist, ist die Festigkeit der Rückseitenschicht unzureichend. Wenn die Menge des Bindemittels zu groß ist, kann der Reibungskoeffizient sich erhöhen. Vorzugsweise werden 30 bis 70 Gew.-Teile eines Celluloseharzes und 20 bis 50 Gew.-Teile eines Polyurethanharzes verwendet.
Zum Härten des Bindemittels wird vorzugsweise ein Vernetzungsmittel verwendet. Das in der Rückseitenschicht zu enthaltende Vernetzungsmittel kann dasselbe sein, das in der Magnetschicht und der Grundierschicht verwendet wird, zum Beispiel eine Polyisocyanatverbindung. Die Menge des Vernetzungsmittels beträgt gewöhnlich 10 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 10 bis 35 Gew.-Teile, noch mehr bevorzugt 10 bis 30 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Bindemittels. Wenn die Menge des Vernetzungsmittels zu klein ist, neigt die Filmfestigkeit der Rückseitenschicht dazu, abzunehmen. Wenn die Menge des Vernetzungsmittels zu groß ist, erhöht sich der dynamische Reibungskoeffizient zwischen der Rückseitenschicht und SUS.
(g) Lösungsmittel von Lacken
Zur Herstellung des magnetischen Lacks, des Grundierlacks und des Rückseitenlacks kann jedes herkömmlicherweise verwendete organische Lösungsmittel als Lösungsmittel verwendet werden. Beispiele für das organische Lösungsmittel umfassen aromatische Lösungsmittel (z.B. Benzol, Toluol, Xylol etc.), Keton-Lösungsmittel (z.B. Aceton, Cyclohexanon, Methylethylketon, Methylisobutylketon etc.), Ester-Lösungsmittel (z.B. Ethylacetat, Butylacetat etc.), Carbonat-Lösungsmittel (z.B. Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat etc.) und Alkohole (z.B. Ethanol, Isopropanol etc.). Darüber hinaus können andere organische Lösungsmittel wie Hexan, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid etc. verwendet werden.
(h) Dispersion und Auftragen von Lacken
Bei der Herstellung des Magnetlacks, des Grundierlacks und des Rückseitenlacks kann jedes bekannte Verfahren zur Herstellung von Lacken verwendet werden. Insbesondere werden ein Knetverfahren unter Verwendung eines Kneters oder dergleichen und ein Primärdispersionsverfahren vorzugsweise in Kombination verwendet. Beim Primärdispersionsverfahren wird vorzugsweise eine Sandmühle verwendet, weil die Dispergierbarkeit des magnetischen Pulvers verbessert und auch die Oberflächeneigenschaften der Schichten geregelt werden können.
Wenn der Magnetlack, der Grundierlack oder der Rückseitenlack auf den nichtmagnetischen Träger aufgetragen wird, kann jedes herkömmliche Auftragungsverfahren wie die Tiefdruckbeschichtung, die Walzenbeschichtung, die Rakelbeschichtung, die Extrusionsbeschichtung etc. verwendet werden. Das Verfahren zum Auftragen der Grundierschicht und der Magnetschicht kann ein aufeinander folgendes Mehrschicht-Beschichtungsverfahren sein, bei dem der Magnetlack der Magnetschicht auf die Grundierschicht aufgetragen wird, die auf den nichtmagnetischen Träger aufgetragen und getrocknet wurde, oder ein simultanes Mehrschicht-Beschichtungsverfahren (Nass-in-Nass-Verfahren), bei dem die Grundierschicht und die Magnetschicht gleichzeitig aufgetragen werden.
Mit Hinblick auf den Verlauf der dünnen Magnetschicht im Verlauf des Auftragens wird vorzugsweise das simultane Mehrschicht-Beschichtungs verfahren, bei dem der Lack für die Magnetschicht aufgetragen wird, während die Grundierschicht noch nass ist, eingesetzt.
(i) LRT- (Läpp-/Rotations-/Gewebe-)Behandlung
Die Magnetschicht wird einer LRT-Behandlung unterzogen, um die Oberflächenglätte, den Reibungskoeffizienten gegenüber der Gleitvorrichtung des MR-Kopfes und dem Zylindermaterial, die Oberflächenrauheit und die Oberflächenform zu verbessern. Somit werden die Laufqualität des Magnetbandes und die Wiedergabe-Ausgangsleistung zusammen mit dem MR-Kopf verbessert und der Abstandsverlust vermindert.
Die LRT-Behandlung umfasst (A) ein Läppen, (B) eine Rotationsbehandlung und (C) eine Gewebebehandlung gemäß der Erläuterung unten.
(A) Läppen
Ein Schleifband (Läppband) wird durch eine Drehrolle mit einer konstanten Geschwindigkeit (Standard: 14,4 cm/min) in einer Richtung bewegt, die entgegengesetzt zur Zuführrichtung des Bandes (Standard: 400 m/min) ist, und die Oberfläche der Magnetschicht des Magnetbandes berühren gelassen, während es unter den Führungsblock gepresst wird. Bei diesem Schritt wird die Magnetschicht poliert, während die Abwickelspannung des Magnetbandes und die Spannung des Läppbandes konstant gehalten werden (Standard: 100 g bzw. 250 g).
Bei dem in diesem Schritt verwendeten Schleifband kann es sich um ein Schleifband mit feinen Schleifmittelteilchen, wie M20000, WA10000 oder K10000, handeln. Es ist möglich, eine Schleifscheibe (Läppscheibe) statt oder in Kombination mit dem Schleifband zu verwenden. In dem Fall, in dem ein häufiger Ersatz erforderlich ist, wird das Schleifband allein verwendet.
(B) Rotationsbehandlung
Ein rotierendes Rad mit Entlüftungsrillen (Standard: Breite 25,4 mm (1 inch), einem Durchmesser von 60 mm, einer Breite der Entlüftungsrillen von 2 mm, einem Rillenwinkel von 45°, hergestellt von der KYOWA SEIKO Co., Ltd.) wird mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit (gewöhnlich 200 bis 3000 min U./min, Standard: 1100 U./min) in einer Richtung entgegengesetzt zur Zuführrichtung der Magnetschicht drehen gelassen, während es in Kontakt mit der Magnetschicht des Magnetbandes mit einem konstanten Kontaktwinkel (Standard: 90°) gehalten wird. Auf diese Weise wird die Oberfläche der Magnetschicht behandelt.
(C) Gewebebehandlung
Gewebe (ein gewobener Stoff, zum Beispiel das von Toray hergestellte Toraysee) wird mit einer konstanten Geschwindigkeit (Standard: 14,0 mm/min) mittels Drehstäben in einer Richtung zugeführt, die entgegengesetzt zur Zuführrichtung des Magnetbandes ist, um die Flächen der Rückseitenschicht bzw. der Magnetschicht des Magnetbandes zu reinigen.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele ausführlich erläutert. In den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind die "Teile" "Gew.-Teile".
Beispiel 1
(A) Herstellung von magnetischem Eisennitridpulver
Magnetitteilchen mit einer im Wesentlichen runden Form und einer mittleren Teilchengröße von 25 nm (10 g) wurden mit einer Ultraschall-Dispergiervorrichtung in Wasser (500 cm³) 30 min lang dispergiert. Zu dieser Dispersion wurde Yttriumnitrat (2,5 g) gegeben und aufgelöst, gefolgt von einem 30-minütigen Rühren.
Getrennt wurde Natriumhydroxid (0,8 g) in Wasser (100 cm³) gelöst. Diese wässrige Natriumhydroxid-Lösung wurde tropfenweise über etwa 30 min zur obigen Dispersion gegeben. Nach der Zugabe der wässrigen Lösung wurde die Mischung für eine weitere Stunde gerührt. Dadurch wurde Yttriumhydroxid auf der Oberfläche der Magnetteilchen abgeschieden. Dann wurden die Magnetitteilchen mit Wasser gewaschen und filtriert. Die gewonnenen Teilchen wurden bei 90 °C getrocknet, wodurch ein Pulver erhalten wurde, das die Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid bedeckt war.
Das Pulver, das die Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid bedeckt war, wurde erwärmt und in einem Wasserstoffstrom bei 450 °C für 2 h reduziert, wodurch ein magnetisches Yttrium-Eisen-Pulver erhalten wurde. Dieses Pulver wurde in etwa 1 h auf 150 °C abgekühlt, wobei Wasserstoffgas strömte, und dann wurde von Wasserstoffgas auf Ammoniakgas umgeschaltet, und die Teilchen wurden für 30 h nitriert, wobei die Temperatur auf 150 °C gehalten wurde. Danach wurden die Teilchen von 150 °C auf 90 °C abgekühlt, wobei das Ammoniakgas strömte, und dann wurde von Ammoniakgas für 2 h auf ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff umgeschaltet, um die Teilchen zu stabilisieren.
Danach wurden die Teilchen weiter von 90 °C auf 40 °C abgekühlt und für etwa 10 h auf 40 °C gehalten, während das aus Sauerstoff und Stickstoff bestehende Gasgemisch strömte, und dann wurden sie in Luft isoliert.
Der Yttrium- bzw. der Stickstoffgehalt des resultierenden magnetischen Yttriumeisennitrid-Pulvers wurden mittels Fluoreszenz-Röntgenanalyse gemessen und betrugen, bezogen auf die Eisenmenge, 5,3 Atom-% bzw. 10,8 Atom-%. Das Röntgenbeugungsmuster zeigte das der Fe₁₆N₂-Phase entsprechende Profil. 1 ist das Röntgenbeugungsmuster des magnetischen Yttriumeisennitrid-Pulvers dieses Beispiels, in dem die der Fe₁₆N₂-Phase und der α-Fe-Phase zugeordneten Beugungspeaks veranschaulicht sind. Somit bestätigte sich, dass das magnetische Yttriumeisennitrid-Pulver dieses Beispiels aus der Mischphase aus der Fe₁₆N₂-Phase und der α-Fe-Phase bestand.
Weiterhin wurden die Teilchen mit einem Transmissions-Elektronenmikroskop mit hoher Auflösung untersucht. Die Teilchenform war im Wesentlichen kugelförmig, und die mittlere Teilchengröße betrug 22 nm. 2 zeigt die mit dem Transmissions-Elektronenmikroskop aufgenommene Photographie (Vergrößerung: 200 000-fach) des magnetischen Pulvers dieses Beispiels. Das magnetische Pulver wies eine spezifische BET-Oberfläche von 53,2 m²/g auf.
Die Sättigungsmagnetisierung bzw. die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers dieses Beispiels, die durch das Anlegen eines Magnetfeldes von 1270 kA/m (16 kOe) gemessen wurden, betrugen 135,2 Am²/kg (135,2 emu/g) bzw. 226,9 kA/m (2850 Oe).
(B) Herstellung eines Magnetbandes
Die folgenden Komponenten eines Grundierlacks wurden mit einem Kneter geknetet und dann mit einer Sandmühle mit einer Verweilzeit von 60 min dispergiert. Zur Dispersion wurden 6 Teile eines Polyisocyanats gegeben, und die Mischung wurde gerührt und filtriert, wodurch ein Grundierlack erhalten wurde.

Die folgenden Komponenten (1) eines Magnetlacks wurden mit einem Kneter geknetet und mit einer Sandmühle mit einer Verweilzeit von 45 min dispergiert. Zur resultierenden Mischung wurden die folgenden Komponenten (2) eines Magnetlacks gegeben und vermischt. Danach wurde die Mischung in einem Behälter gerührt, in den ein radial magnetisierter, zylindrischer Permanentmagnet eingeführt wurde, wodurch ein Magnetlack erhalten wurde. Komponenten eines Grundierlacks

Eisenoxidpulver (mittlere Teilchengröße: 55 nm)	70 Teile
Aluminiumoxidpulver (mittlere Teilchengröße: 80 nm)	10 Teile
Ruß (mittlere Teilchengröße: 25 nm)	20 Teile
Vinylchlorid-Hydroxypropylmethacrylat-Copolymer (Gehalt an -SO₃Na-Gruppen: 0,7 × 10^–4 Äq./g)	10 Teile
Polyesterpolyurethanharz (Gehalt an -SO₃Na-Gruppen: 1 × 10^–4 Äq./g)	5 Teile
Methylethylketon	130 Teile
Toluol	80 Teile
Myristinsäure	1 Teil
Butylstearat	1,5 Teile
Cyclohexanon	65 Teile

Komponente (1) eines Magnetlacks

Magnetisches Yttrium-Eisen-Stickstoff-Metallpulver (in Schritt (A) oben hergestellt)	100 Teile
Vinylchlorid-Hydroxypropylacrylat-Copolymer (Gehalt an -SO₃Na-Gruppen: 0,7 × 10^–4 Äq./g)	8 Teile

Polyesterpolyurethanharz (Gehalt an -SO₃Na-Gruppen: 1 × 10^–4 Äq./g)	4 Teile
α-Aluminiumoxid (mittlere Teilchengröße: 80 nm)	10 Teile
Ruß (mittlere Teilchengröße: 25 nm)	1,5 Teile
Myristinsäure	1,5 Teile
Methylethylketon	133 Teile
Toluol	100 Teile

Komponenten (2) eines Magnetlacks

Stearinsäure	1,5 Teile
Polyisocyanat (Colonate L, hergestellt von der Nippon Polyurethane Kogyo K. K.)	4 Teile
Cyclohexanon	133 Teile
Toluol	33 Teile

Der Grundierlack wurde auf einen nichtmagnetischen Träger aufgetragen, der aus einer Polyethylennaphthalatfolie mit einer Dicke von 6 μm (Koeffizient des thermischen Schrumpfens in Maschinen- bzw. in Querrichtung: 0,8 % bzw. 0,6 %, gemessen bei 105 °C für 30 min) bestand, sodass die Grundierschicht nach dem Trocknen und Kalandrieren eine Dicke von 2 μm aufwies, und dann wurde die obige Magnetschicht mittels eines Nass-in-Nass-Verfahrens so auf die Grundierschicht aufgetragen, dass die Magnetschicht nach der Orientierung in einem Magnetfeld, dem Trocknen und dem Kalandrieren eine Dicke von 120 nm aufwies.
Dann wurde ein Rückseitenlack auf die Rückseite des nichtmagnetischen Trägers gegenüber der Fläche, die die Grundierschicht und die Magnetschicht trug, sodass die Rückseitenschicht nach dem Trocknen und dem Kalandrieren eine Dicke von 700 nm aufwies, und dann getrocknet.

Der Rückseitenlack wurde hergestellt, indem die folgenden Komponenten eines Rückseitenlacks mit einer Sandmühle bei einer Verweilzeit von 45 min dispergiert und dann ein Polyisocyanat (8,5 Teile) zugegeben wurde, gefolgt von einem Rühren und Filtrieren. Komponenten eines Rückseitenlacks

Ruß (mittlere Teilchengröße: 25 nm)	40,5 Teile
Ruß (mittlere Teilchengröße: 350 nm)	0,5 Teile
Bariumsulfat	4,05 Teile
Nitrocellulose	28 Teile
Polyurethanharz (-SO₃Na-Gruppen enthaltend)	20 Teile
Cyclohexanon	100 Teile
Toluol	100 Teile
Methylethylketon	100 Teile

Die erhaltene Magnetschicht wurde mittels eines fünfstufigen Kalandrierens bei einer Temperatur von 7 °C unter einem Lineardruck von 1470 N/cm (150 kgf/cm) geglättet und auf eine Hülse aufgewickelt und für 48 h bei 60 °C und 40 % RH (relative Feuchtigkeit) altern gelassen. Die Magnetfolie wurde in eine Mehrzahl von Magnetbändern mit einer Breite von 1/2 Inch aufgeschnitten. Dann wurde das Magnetband mit einer Keramikscheibe (Drehzahl: +150 %, Aufspulwinkel: 30°) abgeschliffen, wobei das Band mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min laufen gelassen wurde, wodurch ein Magnetband mit einer Länge von 609 m erhalten wurde. Dieses Magnetband wurde in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Beispiel 2
Ein Magnetband wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass beim Verfahren zur Herstellung des Magnetbandes die Dicke der Magnetschicht nach der Orientierung in einem Magnetfeld, dem Trocknen und dem Kalandrieren zu 50 nm geändert wurde, und dann wurde das Band in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Beispiel 3
Beim Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Eisennitrid-Pulvers nach Beispiel 1 wurde das magnetische, mit Yttriumhydroxid beschichtete Pulver in einer Lösung von 0,07 mol Borsäure, die in 30 cm³ Wasser aufgelöst worden war, wieder dispergiert, dann wurde die Dispersion filtriert, und das Pulver wurde für 4 h bei 60 °C getrocknet, um Wasser zu entfernen. Dadurch wurde ein magnetisches Pulver erhalten, dessen Teilchen mit borhaltigem Yttrium bedeckt waren. Dieses magnetische Pulver wurde mit Wasserstoff reduziert, mit Ammoniak nitriert und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 stabilisiert, wodurch ein magnetisches Yttrium-Eisennitrid-Bor-Pulver erhalten wurde.
Der Yttrium- bzw. der Stickstoffgehalt des resultierenden magnetischen Yttrium-Eisennitrid-Bor-Pulvers wurden mittels Fluoreszenzröntgenanalyse analysiert und betrugen 4,0 Atom-% bzw. 9,0 Atom-%, bezogen auf die Eisenmenge. Der Borgehalt betrug 3,0 Atom-%. Das Röntgenbeugungsmuster zeigte das Fe₁₆N₂-Phase entsprechende Profil.
Weiterhin wurden die Teilchen mittels eines Transmissionselektronenmikroskops mit hoher Auflösung untersucht. Die Teilchenform war im Wesentlichen kugelförmig, und die mittlere Teilchengröße betrug 20 nm. Das magnetische Pulver wies eine spezifische BET-Oberfläche von 56,1 m²/g auf.
Die Sättigungsmagnetisierung bzw. die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers dieses Beispiels, die unter Anlegen eines Magnetfeldes von 1,270 kA/m (16 kOe) gemessen wurden, betrugen 105,7 Am²/kg (105,7 emu/g) bzw. 213,4 kA/m (2680 Oe).
Ein Magnetband wurde auf dieselbe Weise wie beim Verfahren zur Herstellung eines Magnetbandes von Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass 100 Teile des in der vorherigen Stufe erzeugten magnetischen Yttrium-Eisennitrid-Bor-Pulvers statt 100 Teilen des magnetischen Yttrium-Eisennitrid-Pulvers aus den Komponenten (1) eines Magnetlacks verwendet wurden, und dann wurde das Magnetband in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Beispiel 4
Ein Magnetband wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3 hergestellt mit der Ausnahme, dass beim Verfahren zur Herstellung des Magnetbandes die Dicke der Magnetschicht nach ihrem Trocknen und Kalandrieren auf 30 nm geändert wurde und das Band dann in eine Kassette eingeführt wurde, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Beispiel 5
Herstellung eines magnetischen Eisennitridpulvers
Magnetitteilchen mit einer im Wesentlichen kugelförmigen Form und einer mittleren Teilchengröße von 18 nm (10 g) wurden für 30 min mit einer Ultraschall-Dispergiervorrichtung in Wasser (500 cm³) dispergiert. Zu dieser Dispersion wurde Yttriumnitrat (0,5 g) gegeben und aufgelöst, gefolgt von einem 30-minütigen Rühren.
Getrennt wurde Natriumhydroxid (0,16 g) in Wasser (100 cm³) gelöst. Diese wässrige Natriumhydroxidlösung wurde in etwa 30 min tropfenweise zur obigen Dispersion gegeben. Nach der Zugabe der wässrigen Lösung wurde die Mischung für eine weitere Stunde gerührt.
Zu dieser Dispersion wurde Natriumsilicat (1,13 g) gegeben und aufgelöst, gefolgt von einem 30-minütigen Rühren. Zu der gelöstes Natriumsilicat enthaltenden Dispersion wurde in 30 min 10-fach verdünnte Salpetersäure (0,6 g) tropfenweise gegeben.
Mittels der obigen Behandlungen wurden Yttriumhydroxid und Siliciumhydroxid auf der Oberfläche der Magnetitteilchen abgeschieden. Dann wurden die Magnetitteilchen mit Wasser gewaschen und filtriert. Die gewonnenen Teilchen wurden bei 90 °C getrocknet, wodurch ein Pulver erhalten wurde, das Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid und Siliciumhydroxid bedeckt war.
Das Pulver, das die Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid und Siliciumhydroxid bedeckt war, wurde erwärmt und in einem Wasserstoffstrom bei 430 °C für 2 h reduziert, wodurch ein magnetisches Yttrium-Silicium-Eisen-Pulver erhalten wurde. Dieses Pulver wurde in etwa 1 h auf 150 °C abgekühlt, wobei das Wasserstoffgas strömte, und dann wurde das Wasserstoffgas auf Ammoniakgas umgeschaltet, und die Teilchen wurden für 30 h nitriert, wobei die Temperatur auf 150 °C gehalten wurde. Danach wurden die Teilchen von 150 °C auf 90 °C abgekühlt, wobei Ammoniakgas strömte, und dann wurde das Ammoniakgas für 2 h zu einem Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff umgeschaltet, um die Teilchen zu stabilisieren.
Danach wurden die Teilchen weiter von 90 °C auf 40 °C abgekühlt und für etwa 10 h auf 40 °C gehalten, wobei das Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff floss, und dann in Luft isoliert.
Der Gehalt des resultierenden magnetischen Yttrium-Silicium-Eisennitrid-Pulvers an Yttrium, Silicium bzw. Stickstoff wurde mittels Fluoreszenzröntgenanalyse analysiert und betrug, bezogen auf die Eisenmenge, 1,1 Atom-%, 2,8 Atom-% bzw. 10,3 Atom-%. Das Röntgenbeugungsmuster zeigte ein Profil, das der Fe₁₆N₂-Phase entsprach.
Weiterhin wurden die Teilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskop mit hoher Auflösung untersucht. Die Teilchenform war im Wesentlichen kugelförmig, und die mittlere Teilchengröße betrug 15 nm. Das magnetische Pulver hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 90,1 m²/g.
Die Sättigungsmagnetisierung bzw. die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers dieses Beispiels, die unter Anlegen eines Magnetfeldes von 1270 kA/m (16 kOe) gemessen wurden, betrugen 102,8 Am²/kg (102,8 emu/g) bzw. 215,8 kA/m (2710 Oe).
Herstellung eines Magnetbandes
Ein Magnetband wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 hergestellt mit der Ausnahme, dass beim Verfahren zur Herstellung des Magnetbandes die Dicke der Magnetschicht nach der Orientierung in einem Magnetfeld, dem Trocknen und dem Kalandrieren zu 50 nm geändert wurde, und dann wurde das Band in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Beispiel 6
Herstellung eines magnetischen Eisennitrid-Pulvers
Siliciumhydroxid wurde auf der Oberfläche von Magnetitteilchen auf dieselbe Weise wie in Beispiel 5 abgeschieden mit der Ausnahme, dass kein Yttriumnitrat zugegeben wurde und die Menge an Natriumsilicat von 1,13 g zu 2,03 g geändert wurde und die Menge an Salpetersäure von 0,6 g zu 1,08 g geändert wurde. Dann wurden die Magnetitteilchen mit Wasser gewaschen und filtriert, und die gewonnenen Teilchen wurden bei 90 °C getrocknet, wodurch das Magnetitpulver erhalten wurde, dessen Teilchenoberfläche mit Siliciumhydroxid bedeckt war.
Danach wurde das Pulver, das die Magnetitteilchen enthielt, dessen Teilchenoberfläche mit Siliciumhydroxid bedeckt war, erwärmt und in einem Wasserstoffstrom unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 5 reduziert, wodurch ein magnetisches Silicium-Eisen-Pulver erhalten wurde. Dieses Pulver wurde dann unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 5 nitriert und stabilisiert und in Luft isoliert.
Der Silicium- und der Stickstoffgehalt des resultierenden magnetischen Silicium-Eisennitrid-Pulvers wurde mittels Fluoreszenzröntgenanalyse analysiert und betrug, bezogen auf die Eisenmenge, 4,7 Atom-% bzw. 11,2 Atom-%. Das Röntgenbeugungsmuster zeigte ein Profil, das der Fe₁₆N₂-Phase entsprach.
Weiterhin wurden die Teilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskop mit hoher Auflösung untersucht. Die Teilchenform war im Wesentlichen kugelförmig, und die mittlere Teilchengröße betrug 14 nm. Das magnetische Pulver hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 92,3 m²/g.
Die Sättigungsmagnetisierung bzw. die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers dieses Beispiels, die unter Anlegen eines Magnetfeldes von 1270 kA/m (16 kOe) gemessen wurden, betrugen 98,1 Am²/kg (98,1 emu/g) bzw. 214,1 kA/m (2690 Oe).
Herstellung eines Magnetbandes
Ein Magnetband wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 hergestellt mit der Ausnahme, dass beim Verfahren zur Herstellung des Magnetbandes die Dicke der Magnetschicht nach der Orientierung in einem Magnetfeld, dem Trocknen und dem Kalandrieren zu 50 nm geändert wurde, und dann wurde das Band in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Beispiel 7
Herstellung eines magnetischen Eisennitrid-Pulvers
Magnetitteilchen mit einer im Wesentlichen kugelförmigen Form und einer mittleren Teilchengröße von 18 nm (10 g) wurden für 30 min mit einer Ultraschall-Dispergiervorrichtung in Wasser (500 cm³) dispergiert. Zu dieser Dispersion wurde Yttriumnitrat (0,5 g) gegeben und aufgelöst, gefolgt von einem 30-minütigen Rühren.
Getrennt wurde Natriumhydroxid (0,16 g) in Wasser (100 cm³) gelöst. Diese wässrige Natriumhydroxidlösung wurde in etwa 30 min tropfenweise zur obigen Dispersion gegeben. Nach der Zugabe der wässrigen Lösung wurde die Mischung für eine weitere Stunde gerührt.
Zu dieser Dispersion wurde Natriumaluminat (0,68 g) gegeben und aufgelöst, gefolgt von einem 30-minütigen Rühren. Zu der gelöstes Natriumaluminat enthaltenden Dispersion wurde in 30 min 10-fach verdünnte Salpetersäure (0,6 g) tropfenweise gegeben.
Mittels der obigen Behandlungen wurden Yttriumhydroxid und Aluminiumhydroxid auf der Oberfläche der Magnetitteilchen abgeschieden. Dann wurden die Magnetitteilchen mit Wasser gewaschen und filtriert. Die gewonnenen Teilchen wurden bei 90 °C getrocknet, wodurch ein Pulver erhalten wurde, das Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid und Aluminiumhydroxid bedeckt war.
Das Pulver, das die Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid und Aluminiumhydroxid bedeckt war, wurde erwärmt und in einem Wasserstoffstrom bei 430 °C für 2 h reduziert, wodurch ein magnetisches Yttrium-Aluminium-Eisen-Pulver erhalten wurde. Dieses Pulver wurde in etwa 1 h auf 150 °C abgekühlt, wobei das Wasserstoffgas strömte, und dann wurde das Wasserstoffgas auf Ammoniakgas umgeschaltet, und die Teilchen wurden für 30 h nitriert, wobei die Temperatur auf 150 °C gehalten wurde. Danach wurden die Teilchen von 150 °C auf 90 °C abgekühlt, wobei Ammoniakgas strömte, und dann wurde das Ammoniakgas für 2 h zu einem Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff umgeschaltet, um die Teilchen zu stabilisieren.
Danach wurden die Teilchen weiter von 90 °C auf 40 °C abgekühlt und für etwa 10 h auf 40 °C gehalten, wobei das Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff floss, und dann in Luft isoliert.
Der Gehalt des resultierenden magnetischen Yttrium-Aluminium-Eisennitrid-Pulvers an Yttrium, Aluminium bzw. Stickstoff wurde mittels Fluoreszenzröntgenanalyse analysiert und betrug, bezogen auf die Eisenmenge, 1,1 Atom-%, 3,1 Atom-% bzw. 9,8 Atom-%. Das Röntgenbeugungsmuster zeigte ein Profil, das der Fe₁₆N₂-Phase entsprach.
Weiterhin wurden die Teilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskop mit hoher Auflösung untersucht. Die Teilchenform war im Wesentlichen kugelförmig, und die mittlere Teilchengröße betrug 15 nm. Das magnetische Pulver hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 93,3 m²/g.
Die Sättigungsmagnetisierung bzw. die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers dieses Beispiels, die unter Anlegen eines Magnetfeldes von 1270 kA/m (16 kOe) gemessen wurden, betrugen 103,1 Am²/kg (103,1 emu/g) bzw. 211,7 kA/m (2660 Oe).
Herstellung eines Magnetbandes
Ein Magnetband wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 hergestellt mit der Ausnahme, dass beim Verfahren zur Herstellung des Magnetbandes die Dicke der Magnetschicht nach der Orientierung in einem Magnetfeld, dem Trocknen und dem Kalandrieren zu 50 nm geändert wurde, und dann wurde das Band in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Beispiel 8
Herstellung eines magnetischen Eisennitridpulvers
Aluminiumhydroxid wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 7 auf der Oberfläche von Magnetitteilchen mit der Ausnahme abgeschieden, dass kein Yttriumnitrat zugegeben wurde, die Menge des zugegebenen Natriumaluminats von 0,68 g zu 1,0 g geändert wurde und die Menge an Salpetersäure von 0,6 zu 0,9 g geändert wurde. Dann wurden die Magnetitteilchen mit Wasser gewaschen und filtriert, und die gewonnenen Teilchen wurden bei 90 °C getrocknet, wodurch ein Magnetitpulver erhalten wurde, dessen Oberfläche mit Aluminiumhydroxid bedeckt war.
Danach wurde das Pulver, das die Magnetitteilchen enthielt, dessen Teilchenoberfläche mit Aluminiumhydroxid bedeckt war, erwärmt und in einem Wasserstoffstrom unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 5 reduziert, wodurch ein magnetisches Aluminium-Eisen-Pulver erhalten wurde. Dieses Pulver wurde dann unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 5 nitriert und stabilisiert und in Luft isoliert.
Der Silicium- und der Stickstoffgehalt des resultierenden magnetischen Aluminium-Eisennitrid-Pulvers wurde mittels Fluoreszenzröntgenanalyse analysiert und betrug, bezogen auf die Eisenmenge, 4,6 Atom-% bzw. 10,0 Atom-%. Das Röntgenbeugungsmuster zeigte ein Profil, das der Fe₁₆N₂-Phase entsprach.
Weiterhin wurden die Teilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskop mit hoher Auflösung untersucht. Die Teilchenform war im Wesentlichen kugelförmig, und die mittlere Teilchengröße betrug 15 nm. Das magnetische Pulver hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 90,5 m²/g.
Die Sättigungsmagnetisierung bzw. die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers dieses Beispiels, die unter Anlegen eines Magnetfeldes von 1270 kA/m (16 kOe) gemessen wurden, betrugen 95,6 Am²/kg (95,6 emu/g) bzw. 214,1 kA/m (2690 Oe).
Herstellung eines Magnetbandes
Ein Magnetband wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 hergestellt mit der Ausnahme, dass beim Verfahren zur Herstellung des Magnetbandes die Dicke der Magnetschicht nach der Orientierung in einem Magnetfeld, dem Trocknen und dem Kalandrieren zu 50 nm geändert wurde, und dann wurde das Band in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Beispiel 9
Herstellung eines magnetischen Eisennitridpulvers
Magnetisches Pulver, das Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid und Siliciumhydroxid bedeckt war, wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 5 mit der Ausnahme hergestellt, dass Magnetitteilchen mit einer im Wesentlichen kugelförmigen Form und einer mittleren Teilchengröße von 11 nm verwendet wurden.
Das Pulver, das die Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid und Siliciumhydroxid bedeckt war, wurde erwärmt und in einem Wasserstoffstrom bei 400 °C für 2 h reduziert, wodurch ein magnetisches Yttrium-Silicium-Eisen-Pulver erhalten wurde. Dieses Pulver wurde in etwa 1 h auf 150 °C abgekühlt, wobei das Wasserstoffgas strömte, und dann wurde das Wasserstoffgas auf Ammoniakgas umgeschaltet, und die Teilchen wurden für 30 h nitriert, wobei die Temperatur auf 150 °C gehalten wurde. Danach wurden die Teilchen von 150 °C auf 90 °C abgekühlt, wobei Ammoniakgas strömte, und dann wurde das Ammoniakgas für 2 h zu einem Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff umgeschaltet, um die Teilchen zu stabilisieren.
Danach wurden die Teilchen weiter von 90 °C auf 40 °C abgekühlt und für etwa 10 h auf 40 °C gehalten, wobei das Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff floss, und dann in Luft isoliert.
Der Gehalt des resultierenden magnetischen Yttrium-Silicium-Eisennitrid-Pulvers an Yttrium, Silicium bzw. Stickstoff wurde mittels Fluoreszenzröntgenanalyse analysiert und betrug, bezogen auf die Eisenmenge, 1,1 Atom-%, 2,9 Atom-% bzw. 9,3 Atom-%. Das Röntgenbeugungsmuster zeigte ein Profil, das der Fe₁₆N₂-Phase entsprach.
Weiterhin wurden die Teilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskop mit hoher Auflösung untersucht. Die Teilchenform war im Wesentlichen kugelförmig, und die mittlere Teilchengröße betrug 9 nm. Das magnetische Pulver hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 153,3 m²/g.
Die Sättigungsmagnetisierung bzw. die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers dieses Beispiels, die unter Anlegen eines Magnetfeldes von 1270 kA/m (16 kOe) gemessen wurden, betrugen 81,1 Am²/kg (81,1 emu/g) bzw. 200,6 kA/m (2520 Oe).
Herstellung eines Magnetbandes
Ein Magnetband wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 hergestellt mit der Ausnahme, dass beim Verfahren zur Herstellung des Magnetbandes die Dicke der Magnetschicht nach der Orientierung in einem Magnetfeld, dem Trocknen und dem Kalandrieren zu 50 nm geändert wurde, und dann wurde das Band in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Magnetisches Yttrium-Eisennitrid-Pulver wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass Magnetitpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 85 nm statt eines Magnetitpulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 25 nm als Ausgangsmaterial verwendet wurde.
Der Yttrium- bzw. der Stickstoffgehalt des resultierenden magnetischen Yttrium-Eisennitrid-Pulvers wurde mittels Fluoreszenzröntgenanalyse analysiert und betrug, bezogen auf die Eisenmenge, 5,0 Atom-% bzw. 12,5 Atom-%. Das Röntgenbeugungsmuster zeigte ein Profil, das der Fe₁₆N₂-Phase entsprach. Weiterhin wurden die Teilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskop mit hoher Auflösung untersucht. Die Teilchenform war im Wesentlichen kugelförmig, und die mittlere Teilchengröße betrug 60 nm. Das magnetische Pulver hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 8,3 m²/g. Die Sättigungsmagnetisierung bzw. die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers dieses Beispiels, die unter Anlegen eines Magnetfeldes von 1270 kA/m (16 kOe) gemessen wurden, betrugen 194,2 Am²/kg (194,2 emu/g) bzw. 183,9 kA/m (2310 Oe).
Dann wurde ein Magnetband auf dieselbe Weise wie beim Verfahren zur Herstellung des Magnetbandes in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass 100 Teile des im vorherigen Schritt hergestellten magnetischen Yttrium-Eisen-Stickstoff-Bor-Pulvers statt 100 Teilen des magnetischen Yttrium-Eisennitrid-Pulvers in den Komponenten (1) eines Magnetlacks verwendet wurden, und dann wurde das Band in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Magnetband wurde auf dieselbe Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass die Dicke der Magnetschicht nach dem Trocknen und Kalandrieren zu 90 nm geändert wurde, und dann wurde das Band in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 3
Ein Magnetband wurde auf dieselbe Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass 100 Teile eines nadelförmigen, magnetischen Eisen-Kobalt-Pulvers [Co/Fe: 24,6 Gew.-%; spezifische Oberfläche: 55,3 m²/g; Koerzitivkraft: 183,1 kA/m (2300 Oe); Sättigungsmagnetisierung: 135,0 Am²/kg (135,0 emu/g); mittlere Länge der Hauptachse: 80 nm; Aspektverhältnis: 3] statt 100 Teilen des magnetischen Yttrium-Eisennitrid-Pulvers in den Komponenten (1) eines Magnetlacks verwendet wurden, und dann wurde das Band in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 4
Herstellung eines magnetischen Pulvers
Magnetitteilchen mit einer im Wesentlichen kugelförmigen Form und einer mittleren Teilchengröße von 25 nm (10 g) wurden für 30 min mittels einer Ultraschall-Dispergiervorrichtung in Wasser (500 cm³) dispergiert. Zu dieser Dispersion wurde Yttriumnitrat (2,5 g) gegeben und gelöst, gefolgt von einem 30-minütigen Rühren. Getrennt wurde Natriumhydroxid (0,8 g) in Wasser (100 cm³) gelöst. Diese wässrige Natriumhydroxidlösung wurde in etwa 30 min tropfenweise zur obigen Dispersion gegeben. Nach der Zugabe der wässrigen Lösung wurde die Mischung für eine weitere Stunde gerührt. Dadurch wurde Yttriumhydroxid auf der Oberfläche der Magnetitteilchen abgeschieden. Dann wurden die Magnetitteilchen mit Wasser gewaschen und filtriert. Die gewonnenen Teilchen wurden bei 90 °C getrocknet, wodurch ein Pulver erhalten wurde, das Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid bedeckt war.
Das Pulver, das die Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid bedeckt war, wurde erwärmt und in einem Wasserstoffstrom bei 450 °C für 2 h reduziert, wodurch ein magnetisches Yttrium-Eisen-Pulver erhalten wurde. Dieses Pulver wurde auf 90 °C abgekühlt, und dann wurde das Wasserstoffgas für 2 h auf ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff umgeschaltet, um die Teilchen zu stabilisieren. Danach wurden die Teilchen weiter von 90 °C auf 40 °C abgekühlt und für etwa 10 h auf 40 °C gehalten, wobei das Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff floss, und dann in Luft isoliert.
Auf diese Weise wurde ein magnetisches Yttrium-Eisen-Pulver ohne ein Nitrieren erzeugt. Der Gehalt dieses magnetischen Pulvers an Yttrium betrug 5,4 Atom-%. Das Röntgenbeugungsmuster zeigte ein Profil, das der α-Fe-Phase entsprach.
Weiterhin wurden die Teilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskop mit hoher Auflösung untersucht. Die Teilchenform war im Wesentlichen kugelförmig, und die mittlere Teilchengröße betrug 22 nm. Das magnetische Pulver hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 55,1 m²/g.
Die Sättigungsmagnetisierung bzw. die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers dieses Beispiels, die unter Anlegen eines Magnetfeldes von 1270 kA/m (16 kOe) gemessen wurden, betrugen 137,7 Am²/kg (137,7 emu/g) bzw. 156,0 kA/m (1960 Oe).
Danach wurde ein Magnetband auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die Dicke der Magnetschicht nach der Orientierung im Magnetfeld, dem Trocknen und dem Kalandrieren zu 120 nm geändert wurde, und dann wurde das Magnetband in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 5
Herstellung eines magnetischen Pulvers
Magnetitteilchen mit einer im Wesentlichen kugelförmigen Form und einer mittleren Teilchengröße von 25 nm (10 g) wurden für 30 min mittels einer Ultraschall-Dispergiervorrichtung in Wasser (500 cm³) dispergiert. Zu dieser Dispersion wurde Yttriumnitrat (2,5 g) gegeben und gelöst, gefolgt von einem 30-minütigen Rühren. Getrennt wurde Natriumhydroxid (0,8 g) in Wasser (100 cm³) gelöst. Diese wässrige Natriumhydroxidlösung wurde in etwa 30 min tropfenweise zur obigen Dispersion gegeben. Nach der Zugabe der wässrigen Lösung wurde die Mischung für eine weitere Stunde gerührt. Dadurch wurde Yttriumhydroxid auf der Oberfläche der Magnetitteilchen abgeschieden. Dann wurde das erhaltene magnetische Pulver in einer Lösung von 0,007 mol Borsäure, die in 30 cm³ Wasser gelöst war, wieder dispergiert, dann wurde die Dispersion filtriert, und das Pulver wurde für 4 h bei 60 °C getrocknet, um Wasser zu entfernen. Dadurch wurde ein magnetisches Pulver, dessen Teilchen mit borhaltigem Yttrium bedeckt waren, erhalten. Dieses magnetische Pulver wurde mit Wasser gewaschen und filtriert, gefolgt von einem Trocknen bei 90 °C, wodurch ein magnetisches Pulver erhalten wurde, das Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid und Bor bedeckt war.
Das Pulver, das die Magnetitteilchen umfasste, deren Oberfläche mit Yttriumhydroxid bedeckt war, wurde erwärmt und in einem Wasserstoffstrom bei 450 °C für 2 h reduziert, wodurch ein magnetisches Yttrium-Bor-Eisen-Pulver erhalten wurde. Dieses Pulver wurde auf 90 °C abgekühlt, und dann wurde das Wasserstoffgas für 2 h auf ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff umgeschaltet, um die Teilchen zu stabilisieren. Danach wurden die Teilchen weiter von 90 °C auf 40 °C abgekühlt und für etwa 10 h auf 40 °C gehalten, wobei das Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff floss, und dann in Luft isoliert.
Auf diese Weise wurde ein magnetisches Yttrium-Bor-Eisen-Pulver ohne ein Nitrieren erzeugt.
Der Gehalt des magnetischen Yttrium-Bor-Eisen-Pulvers an Yttrium bzw. Bor wurde mittels Fluoreszenzröntgenanalyse analysiert und betrug 4,0 Atom-% bzw. 3,1 Atom-%, bezogen auf die Eisenmenge. Das Röntgenbeugungsmuster zeigte einen Beugungspeak, der der α-Fe-Phase entsprach. Dadurch wurde bestätigt, dass das magnetische Yttrium-Eisennitrid-Pulver dieses Beispiels aus der Mischphase aus der Fe₁₆N₂-Phase und der α-Fe-Phase bestand.
Weiterhin wurden die Teilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskop mit hoher Auflösung untersucht. Die Teilchenform war im Wesentlichen kugelförmig, und die mittlere Teilchengröße betrug 22 nm. Das magnetische Pulver hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 54,3 m²/g.
Die Sättigungsmagnetisierung bzw. die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers dieses Beispiels, die unter Anlegen eines Magnetfeldes von 1270 kA/m (16 kOe) gemessen wurden, betrugen 133,9 Am²/kg (133,9 emu/g) bzw. 172,7 kA/m (2170 Oe).
Danach wurde ein Magnetband auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die Dicke der Magnetschicht nach der Orientierung im Magnetfeld, dem Trocknen und dem Kalandrieren zu 120 nm geändert wurde, und dann wurde das Magnetband in eine Kassette eingeführt, wodurch ein Band für einen Computer erhalten wurde.
Mit den Magnetbändern der Beispiele 1–9 und der Vergleichsbeispiele 1–5 wurden die Koerzitivkraft in Längsrichtung, das Rechteckverhältnis und das Produkt aus der magnetischen Sättigungs-Flussdichte und der Dicke der Magnetschicht gemessen und als magnetische Eigenschaften der Magnetbänder berechnet, und das Merkmal der elektromagnetischen Umwandlung wurde mittels des unten beschriebenen Verfahrens gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Diese Tabelle schließt auch die mittlere Teilchengröße der bei der Herstellung der Magnetbänder verwendeten magnetischen Pulver und die Dicke der Magnetschicht ein.
Messung des Merkmals der elektromagnetischen Umwandlung
Nach einem 5-maligen Durchlauf eines Magnetbandes mittels eines LTO-Laufwerks (hergestellt von Hewlett-Packard) bei 40 °C und 5 % RH wurden statistische Datensignale, deren kürzeste Aufzeichnungswellenlänge 0,33 μm betrug, auf dem Magnetband aufgezeichnet, und ein Ausgangssignal wurde mit einem Wiedergabekopf ausgelesen, und das Ausgangssignal (dB) ist als relativer Wert (dB) in Bezug auf denjenigen von Vergleichsbeispiel 3 (0 dB als Standard) aufgeführt.
Tabelle 1
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Aus den Ergebnissen in Tabelle 1 geht hervor, dass die Magnetbänder der Beispiele 1–9 eine hohe Ausgangsleistung aufwiesen. Insbesondere nahmen, wenn die Magnetschicht sehr dünn, z.B. mit 50 nm (Beispiel 2 und Beispiele 5–9) oder 30 nm (Beispiel 4) ausgebildet wurde, die Eigenschaften nicht wesentlich ab, die hohe Ausgangsleistung wurde erreicht, und die Wirkung zur Abnahme des Rauschens war bemerkenswert. Als Folge nahm das C/N-Verhältnis zu, und somit wiesen die Magnetbänder hervorragende Aufzeichnungsmerkmale mit hoher Dichte auf.
Wenn im Gegensatz dazu die im Wesentlichen kugelförmigen magnetischen Teilchen mit einer großen Teilchengröße wie in den Magnetbändern der Vergleichsbeispiele 1 und 2 verwendet wurden, nahm die Oberflächenglattheit der Bänder ab, und die Ausgangsleistung nahm außerordentlich ab, wenn die Magnetschicht dünn gemacht wurde. Wenn das nadelförmige Magnetpulver wie im Magnetband von Vergleichsbeispiel 3 verwendet wurde, wurde eine hohe Ausgangsleistung nicht erreicht, und weiterhin nahm der Rauschpegel im Vergleich zu den Magnetbändern gemäß der vorliegenden Erfindung außerordentlich zu. Als Folge war das C/N-Verhältnis viel kleiner als dasjenige der Magnetbänder gemäß der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus war beim magnetischen Pulver, das eine kleine Teilchengröße aufwies, aber nicht nitriert war, wie im Fall der Magnetbänder der Vergleichsbeispiele 4 und 5, die Koerzitivkraft nicht so groß wie bei den Magnetbändern gemäß der vorliegenden Erfindung. Somit war die Ausgangsleistung der Magnetbänder der Vergleichsbeispiele 4 und 5 niedriger als bei den Magnetbändern gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Rauschmerkmale wurden durch eine solche geringe Koerzitivkraft beeinflusst, und das C/N-Verhältnis war niedriger als das der Magnetbänder gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wirkungen der Erfindung
Wie oben beschrieben wurde, wird bei der vorliegenden Erfindung ein Magnetpulver verwendet, das im Wesentlichen kugelrunde oder ellipsoide Teilchen und wenigstens Eisen und Stickstoff als Grundelemente umfasst und eine Fe₁₆N₂-Phase und eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 30 nm aufweist, wodurch eine sehr dünne Magnetschicht mit einer Dicke von 300 nm oder weniger gebildet wird, die die Ausgangsleistung nicht vermindert. Daher hat das Magnetaufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung eine höhere Koerzitivkraft und eine bessere Oberflächenglätte als ein herkömmliches Magnetaufzeichnungsmedium. Dadurch wird die Ausgangsleistung weiter erhöht, und ein Magnetaufzeichnungsmedium mit hervorragenden Aufzeichnungsmerkmalen bei kurzen Wellenlängen kann bereitgestellt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Magnetaufzeichnungsmedium, umfassend einen nichtmagnetischen Träger und eine Magnetschicht, die auf dem Träger ausgebildet ist und ein magnetisches Pulver und ein Bindemittel enthält, wobei das magnetische Pulver im Wesentlichen kugelförmige oder ellipsoide Teilchen und wenigstens ein aus der aus Seltenerdelementen, Silicium und Aluminium bestehenden Gruppe ausgewähltes Element umfasst und eine Fe₁₆N₂-Phase, eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 30 nm und ein Achsverhältnis (Verhältnis von der Hauptachse zur Nebenachse) von 1 bis 2 aufweist. Mit diesem Magnetaufzeichnungsmedium wird eine hohe Ausgangsleistung erreicht, und es weist hervorragende Aufzeichnungseigenschaften bei kurzen Wellenlängen auf, weil dafür ein magnetisches Pulver mit einer sehr kleinen Teilchengröße und mit einer sehr hohen Koerzitivkraft und einer Sättigungsmagnetisierung, die für eine mit hoher Dichte erfolgende Aufzeichnung geeignet ist, verwendet wird.

Claims

Magnetaufzeichnungsmedium, umfassend einen nichtmagnetischen Träger und eine Magnetschicht, die auf dem Träger ausgebildet ist und ein magnetisches Pulver und ein Bindemittel enthält, wobei das magnetische Pulver im Wesentlichen kugelförmige oder ellipsoide Teilchen und wenigstens ein aus der aus Seltenerdelementen, Silicium und Aluminium bestehenden Gruppe ausgewähltes Element umfasst und eine Fe₁₆N₂-Phase und eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 50 nm aufweist.
Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei das magnetische Pulver eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 30 nm aufweist.
Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, wobei das magnetische Pulver ein Achsverhältnis (Verhältnis von der Hauptachse zur Nebenachse) von 1 bis 2 aufweist.
Magnetaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das Äußere des magnetischen Pulvers wenigstens ein aus der aus Seltenerdelementen, Silicium und Aluminium bestehenden Gruppe ausgewähltes Element enthält und der Kern des magnetischen Pulvers eine Fe₁₆N₂-Phase aufweist.
Magnetaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1–4, wobei der Stickstoffgehalt 1,0 bis 20,0 Atom-%, bezogen auf die Eisenmenge im magnetischen Pulver, ist.
Magnetaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1–5, wobei es sich bei dem Seltenerdelement um wenigstens ein Element handelt, das aus der aus Yttrium, Samarium und Neodym bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Magnetaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1–6, wobei der Seltenerdelement-Gehalt 0,05 bis 20 Atom-%, bezogen auf die Eisenmenge im magnetischen Pulver, beträgt.
Magnetaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Gesamtmenge an Silicium und Aluminium 0,1 bis 20,0 Atom-%, bezogen auf die Eisenmenge im magnetischen Pulver, beträgt.
Magnetaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1–8, das eine Koerzitivkraft (Hc) von 79,6 bis 318,4 kA/m (1000 bis 4000 Oe), ein Rechteckverhältnis (Br/Bm) von 0,6 bis 0,9, beide in Längsrichtung, und ein Produkt (Bm·t) aus der magnetischen Sättigungsflussdichte und der Dicke der Magnetschicht von 0,001 bis 0,1 μTm aufweist.
Magnetaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1–9, das weiterhin eine Grundierschicht umfasst, die wenigstens ein nichtmagnetisches Pulver und ein Bindemittel umfasst, wobei die Magnetschicht eine Dicke von 10 bis 300 nm aufweist.