JP2004014019A - 磁気記録媒体および磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気記録層表面の平滑性、さらには走行耐久性を兼ね備え高密度記録に適し、良好な電磁変換特性が得られる磁気記録媒体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】非磁性支持体1上に磁性塗料を塗布して形成される記録層(磁性層2)を有する塗布型磁気記録媒体において、磁性層2表面における、1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度P1と5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度P2とが、P2/(P1×10)≦1.0となるように構成し、且つ、前記磁性塗料を作製する際の混練処理工程で混合される無機粉末と結合剤の重量比率は、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20となるように構成する。
【選択図】 図1
【解決手段】非磁性支持体1上に磁性塗料を塗布して形成される記録層(磁性層2)を有する塗布型磁気記録媒体において、磁性層2表面における、1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度P1と5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度P2とが、P2/(P1×10)≦1.0となるように構成し、且つ、前記磁性塗料を作製する際の混練処理工程で混合される無機粉末と結合剤の重量比率は、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20となるように構成する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は塗布型の磁気記録媒体およびその製造方法に係り、特に記録層を構成する磁性塗料の製造方法と、当該磁性塗料を用いて得られる記録層を有する磁気記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
オーディオ装置、ビデオ装置あるいはコンピュータ装置等の周辺機器としての磁気記録装置で用いられる、磁気記録テープや磁気ディスク等の磁気記録媒体としては、塗布型と薄膜型のものが主に用いられている。塗布型は、主として針状の磁性粉末、結合剤および各種添加剤等を有機溶媒に分散、混練して調整される磁性塗料を、非磁性支持体上に塗布、乾燥、硬化することにより形成される磁気記録層を用いたものである。また薄膜型のものは、非磁性支持体上にCo等の強磁性金属薄膜をスパッタリング、蒸着あるいはめっき等の薄膜形成技術により被着したものである。
【0003】
これらの各種磁気記録装置においては、近年ますます小型軽量化、高画質化、長時間化あるいはディジタル記録化等が進展し、磁気記録媒体に対しても高密度記録化が強く要望されるようになっている。この要望に応えるため、近年の磁気記録媒体は、磁気特性の改良はもとより、その磁気記録層表面を鏡面に近い状態にまで平滑化し、磁気ヘッド/磁気記録層間の間隙を狭め、スペーシングによる出力ロスを可及的に低減する方向にある。さらに、磁気記録層の厚さを薄くすることにより、短波長領域の記録減磁による出力ロスを低減する方向にある。
磁気記録層の平滑化の手法として、磁気記録層へ用いる材料を選択,またはその構成を最適化することで、前述課題を解決する手段が、考案されている。具体的には、特願平4−274676、特開平6−36265、特開平8−147678、特開平8−190714、特開昭61−168124、特開昭56−143522、同56−143523等があげられる。
【0004】
一方、磁気記録媒体の構造の点から、前述磁気記録層の平滑化を達成する手段として、非磁性下層を形成し、この上に磁気記録層を形成する多層磁気記録媒体がある。
【0005】
具体的には、特開昭63−187418により、非磁性下層を少なくとも1層設けた磁気記録媒体が開示されている。また特に塗布型の磁気記録媒体においては、この非磁性下層と磁気記録層とを1ステップで形成する、同時重層塗布 (Wet on Wet) 方式の多層磁気記録媒体が知られている。
【0006】
さらには前述磁気記録層の平滑化を機械工業的に解決する手段として、従来磁性塗料を非磁性支持体上に塗布し、乾燥させた後にカレンダーロールで鏡面化処理を施す工程を含む磁気記録媒体の製造法が知られている。
【0007】
これらの公知技術では、磁気記録層表面を鏡面に近い状態にまで平滑化することが可能となり、その結果、ヘッド・媒体間のスペーシングをできるだけ小さくした準接触記録(具体的には磁気ディスク装置では0.03μm程度、磁気テープ装置でも0.1μm以下となっており、今後さらに微小化の傾向にある。)によって、出力ロスを可及的に低減することが可能となる。
【0008】
このような塗布型磁気記録媒体は、基本的には非磁性支持体と、強磁性粉末を含有する磁性層とからなり、非磁性支持体上に磁性層を設けることにより構成されている。
そして、一般に磁性層は結合剤に強磁性粉末を分散してなる。従来、結合剤に強磁性粉末を分散する方法としては、分散工程の前に、強磁性粉末と結合剤との混合物を混練する混練工程を設けることが知られている。
【0009】
混練による製造方法として、バッチ式の混練機を用いて混練する技術に関しては、たとえば特開昭46−3030号公報、特開昭48−104505号公報、特開昭49−14537号公報、特開昭53−9102号公報、特開昭53−76012号公報および特開昭55−25406号公報などに示されている。また、連続混練機を用いて混練する技術に関しては、特開昭64−79275号公報、特開昭64−79274号公報、特開平1−106338号公報、粉体工学会誌Vol.25,344項(1988)および化学工学論文集Vol.15,747項(1989)などに記載されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先の高記録密度を達成しようとした際に、強磁性粉末はより微細、かつ、磁気特性に優れたものを用いることが必須である。ところが、微細、かつ、磁気特性に優れた強磁性粉末を先に述べた従来の混練技術で処理した場合には、十分に当該強磁性粉末を分散することができない。
【0011】
同時に、磁気記録層表面が平滑になればなるほど、VTR内の走行系での摩擦は大きくなり、走行テンションが高くなるため、走行性が損なわれる恐れがある。具体的には、磁気ヘッドとの摺動において、テープエッジ部がワカメ状、あるいは折れたり、ダメージを受ける場合がある。またスティックスリップによる巻き姿の乱れ、テープ鳴き、ジッターが生じたりする。
【0012】
さらに近年の高密度記録化によって、磁気ヘッド/磁気記録層の相対速度が増し、短波長記録と伴って、トラックピッチが狭くなっている。このため、磁気記録層よりのわずかな粉落ちでも、記録抜けの要因となりうる。したがって、磁気記録層表面を鏡面に近い状態にまで平滑化するとともに、十分な信頼性を兼ね備えた磁気記録媒体が求められる。
【0013】
このような課題を解決するために、前述公知技術に加え、従来さまざまな提案がなされているが、近年における高密度記録化に対応した磁気記録装置においては、従来の手段では十分な信頼性が得られない。
【0014】
たとえば、モース高度の高い非磁性無機粉末を研磨剤として磁気記録層へ用い、磁気記録層の研磨力を向上させ、ヘッドクリーニングを行う手段が提案されている。この場合、非磁性無機粉末の粒径,充填量により解決しようとした際に、スペーシングが増大し、必要な電磁変換特性が得られず、さらに磁気ヘッドが必要以上に削れる欠点が挙げられる。
【0015】
また、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステルなどを潤滑剤として、磁気記録層へ添加し、磁気記録層表面に油膜を形成する手段が提案されているが、過度に添加した場合には、磁気記録層を構成する高分子樹脂の可塑化を促進するため、逆に信頼性が悪化する欠点が挙げられる。
【0016】
また、塗膜強度にすぐれるニトロセルロースを結合剤樹脂として用いた場合には、強磁性粉末を十分に分散できないため、特開昭57−143737及び同昭61−261819を以ってしても、高密度記録用として十分な平滑性を得られない欠点が挙げられる。
【0017】
従って、本発明の目的は前述の課題を解決し、磁気記録層表面の平滑性、さらには走行耐久性を兼ね備え高密度記録に適し、良好な電磁変換特性が得られる磁気記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、この発明者が鋭意検討を重ねた結果、混練工程において無機粉末(強磁性粉末,各種顔料を含む)と結合剤樹脂(高分子有機化合物)とを特定の配合比で混練処理し、かつ、記録層表面の波長成分を短波長,長波長それぞれの強度を特定の範囲内とすることを見出した。
【0019】
これにより、微粒子化された強磁性粉末を用いても、強磁性粉末の分散状態が良好で、高密度記録に対応し、かつ、走行耐久性に優れた磁気記録媒体を製造することのできる方法を見出した。
【0020】
すなわち、本発明の磁気記録媒体は、非磁性支持体上に磁性塗料を塗布して形成される記録層を有する塗布型磁気記録媒体において、前記記録層表面における、1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度P1と5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度P2とが、P2/(P1×10)≦1.0なる関係にあることを特徴としている。
【0021】
また、前記磁性塗料を作製する際の混練処理工程で混合される無機粉末と結合剤の重量比率は、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20であることを特徴としている。
【0022】
また、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、非磁性支持体上に磁性塗料を塗布して形成される記録層を有する塗布型磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性塗料を作製する際に無機粉末と結合剤を混合する混練処理工程であって、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20なる関係を満たす重量比率で混合する混練処理工程を備えたことを特徴としている。
【0023】
本発明では、非磁性支持体上に磁性塗料を塗布して形成される記録層を有する塗布型磁気記録媒体において、記録層表面における1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度をP1、5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度をP2とした際に、P2/(P1×10)≦1.0、であることが望ましい。
【0024】
当該磁気記録媒体が有する磁気記録層の表面における波長成分の最大強度が、本発明で規定する範囲内であるならば、微細な強磁性粉末を用いた場合でも、良好な電磁変換特性と安定した走行性を兼ね備えた、磁気記録媒体を提供できる。
【0025】
これに対して、当該磁気記録媒体が有する磁気記録層の表面における波長成分の最大強度が、本発明で規定する範囲外であるならば、微細な強磁性粉末を用いた場合に、走行性が損なわれる、あるいは、必要とする電磁変換特性が得られない。
【0026】
また本発明では、非磁性支持体上に磁性塗料を塗布して形成される記録層を有する塗布型磁気記録媒体およびその製造方法において、磁性塗料を作製する際に混練処理される無機粉末と結合剤の重量比率が、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20、であることが望ましい。
【0027】
ここで、Wp、Wrはそれぞれ、
Wp:強磁性粉末を含む無機粉末の重量部
Wr:高分子樹脂で構成される結合剤の重量部
である。
【0028】
この範囲内で混練処理されるのであれば、無機粉末、主に強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が高まり、磁気ヘッドとの摺動に対しても十分な強度を有するため、記録層表面が削れにくく、また、磁気ヘッド上への粉落ちがほとんどない。
【0029】
これに対して、混練処理される無機粉末と結合剤の重量比率が本発明で規定する範囲の下限よりも小さい場合は、混練物に流動性が必要以上に生じ、混練物にせん断力がかからず、十分に練肉できない。その結果、強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が損なわれ、微細な強磁性粉末が十分に分散しない。このため、記録層表面が削れ易くなり、磁気ヘッド上への粉落ちが多くなる。同時に強磁性粉末が、十分に分散されないため、電磁変換特性が悪化する。
【0030】
また、混練処理される無機粉末と結合剤の重量比率が本発明で規定する範囲の上限よりも大きい場合は、混練物に十分なせん断力がかかるものの、無機粉末、特に強磁性粉末の表面を十分に覆うほどの結合剤樹脂が存在しないため、強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が損なわれる。このため、磁性塗膜が磁気ヘッドの摺動に耐えられず、削れ易くなる。したがって、磁気ヘッド上への粉落ちが多くなる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0032】
本発明における磁気記録媒体の磁性層を構成する磁性粉末としては、軸長0.25μm以下を満たすものであれば、従来公知のものがいずれも使用可能であって、酸化磁性粉末でもよく、金属磁性粉末でもよい。酸化物磁性粉末としては、例えばγ−Fe2O3,Co含有γ−Fe2O3,Fe3O4,Co含有Fe3O4,Co被着γ−Fe2O3,Co被着Fe3O4,CrO2等が挙げられる。
【0033】
金属磁性粉末としては、例えば、Fe ,Co,Ni,Fe−Co,Fe−Ni,Fe−Co−Ni,Co−Ni,Fe−Co−B,Fe−Co−Cr−B,Mn−Bi,Mn−Al,Fe−Co−V等が挙げられ、さらにこれらの種々の特性を改善する目的でAl,Si,Ti,Cr,Mn,Cu,Zn等の金属成分やYを含む希土類元素が添加されたものであってもよい。さらにFe5C2等の炭化鉄、窒化鉄等も使用可能である。
【0034】
磁性層に用いられる結合剤樹脂は、通常この種の媒体において用いられている樹脂材料がいずれも使用可能であって、特にその種類は限定されない。代表的な結合剤樹脂を例示すれば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−マレイン酸共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−スチレン共重合体、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリフッ化ビニル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、セルロース誘導体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アリキド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂などである。これらは、単独,もしくは2種類以上用いてもかまわない。
【0035】
こうした結合剤は、少なくともその一部にスルホン酸金属塩(−SO3M:MはNa,K等のアルカリ金属)または硫酸金属塩(−OSO3M:MはNa,K等のアルカリ金属)の少なくとも一方が導入されていることが望ましい。これらの金属塩は、磁性粉末の表面積1m2当たり0.2〜0.8μmolであることが望ましい。これらは単独、もしくは2種類以上用いてもかまわない。
【0036】
さらに本発明の磁気記録媒体を構成する磁性層は、必要に応じて分散剤、アルミナ等の研磨剤、カーボンブラック等の帯電防止剤、潤滑剤、各種防錆剤等の添加剤が加えられてもよい。これらの添加剤は従来公知の材料がいずれも使用可能であり、なんら限定されるものではない。
【0037】
研磨剤としては溶融アルミナ、α−アルミナ等の各種アルミナ、炭化珪素、酸化チタン、酸化クロム、コランダム、人造コランダム、人造ダイモンド、ザクロ石、エメリ、シリカ等がいずれも使用可能である。これらの研磨剤は、平均粒子径0.05〜1.0μm、好ましくは0.08〜0.5μmの大きさのものが望ましい。
【0038】
カーボンブラックとしては、サーマルカーボンでもよく、アセチレンブラック,チャンネルブラック等を用いることができる。これらカーボンブラックを分散剤などで表面処理したり、カーボンブラックを塗料に添加する前にあらかじめ結合剤で別分散してもよい。これらは単独若しくは2つ以上用いて使用することができる。
【0039】
なお本発明で使用できるカーボンブラックは、「カーボンブラック便覧/カーボンブラック協会編」を参考にすることができる。
【0040】
また上記したカーボンブラック以外に帯電防止剤としては、天然界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤などの公知の帯電防止剤が使用できる。
【0041】
分散剤としては、従来公知のものを使用可能であり、なんら限定されるものではない。例えば、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などが挙げられる。ここで、磁性体重量100部に対するカップリング剤の添加量は、0.05〜10.00部が好ましく、より好ましくは0.1〜5.00部である。
【0042】
シランカップリング剤としては、γ−メタクリロキシプリピルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニルシラン化合物やβ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシシラン化合物やγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメキシシランなどのアミノシラン化合物やγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシラン化合物などが好適にもちいることができる。
【0043】
チタネート系カップリング剤としては、テトラ−n−ブトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、ビス[2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノレート][2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノレート−0](2−プロパノレート)チタニウム、トリス(イソオクタデカノエート−0)(2−プロパノレート)チタニウム、ビス(ジトリデシルホスファイト−0″)テトラキス(2−プロパノレート)ジハイドロゼンチタネート、ビス(ジオクチルホスファイト−0″)テトラキス(2−プロパノレート)ジハイドロゼンチタネート、トリス((ジオクチルホスファイト−0″)(2−プロパノレート)チタニウム、ビス((ジオクチルホスファイト−0″)[1,2−エタンジオレート(2−)−0,0′]チタニウム、トリス(ドデシルベンゼンスルフォネート−0)(2−プロパノレート)チタニウム、テトラキス[2,2−ビス[(2−プロペニルオキシ)メチル]−1−ブタノレートチタネートなどが挙げられ、商品としては、味の素社製、プレンアクトKR TTS、KR 46B、KR 55、KR 41B、KR 38S、KR 138S、KR 238S、338X、KR 12、KR 44、KR 9SA、KR 34Sなどが アルミニウム系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートなどが挙げられ、商品としては、味の素社製、プレンアクトAL−Mなどが好適にもちいることができる。
【0044】
潤滑剤としては、通常この種の媒体において用いられている化合物がいずれも使用可能である。化合物の具体的な例として、たとえば脂肪酸は、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、などがあげられる。
【0045】
また脂肪酸エステルは、カプリル酸ブチル、カプリル酸オクチル、ラウリン酸エチル、ラウリン酸ブチル、ラウリン酸オクチル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸ブチル、ミリスチン酸オクチル、ミリスチン酸2エチルヘキシル、パルミチン酸エチル、パルミチン酸ブチル、パルミチン酸オクチル、パルミチン酸2エチルヘキシル、ステアリン酸エチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸イソブチル、ステアリン酸オクチル、ステアリン酸2エチルヘキシル、ステアリン酸アミル、ステアリン酸イソアミル、ステアリン酸2エチルペンチル、ステアリン酸2ヘキシルデシル、ステアリン酸イソトリデシル、ステアリン酸アミド、ステアリン酸アルキルアミド、ステアリン酸ブトキシエチル、等が有り、単独若しくは組み合わせ使用できる。
【0046】
これら潤滑剤として用いる化合物例の一部は、化学工業日報社 ”12695の化学商品”(1995.1月発行)、等の成書に記載されている。
さらに脂肪酸および脂肪酸エステル以外の化合物を潤滑剤として用いる場合は、前述指定の有機溶媒に溶解する化合物であるならば、通常この種の媒体に用いられる化合物が使用可能である。
【0047】
たとえば、上述モノエステル以外のソルビタン,グリセリン等多価エステルの脂肪酸エステル、多塩基酸のエステル化物、オレイン酸アミド,ステアリン酸アミドなどの脂肪酸アミド、高級脂肪族アルコール、モノアルキルフォスフェート,ジアルキルフォスフェート,トリアルキルフォスフェートなどのりん酸エステル、パラフィン類、シリコーンオイル、脂肪酸変性のシリコン化合物、フッソ系オイル、パーフロロアルキル基をもつエステル、パーフロロアルキルのシリコン化合物、動植物油、鉱油、高級脂肪族アミン等があげられる。これらの化合物は、単独若しくは組み合わせ使用できる。
【0048】
以上の化合物は、例えば特公昭44−18221号、同48−15007号には脂肪酸類が開示され、また特公昭43−23889号、同41−18065号などには脂肪酸エステル類、特公昭41−16984号、同47−15624号、特開昭50−136009号、同55−139637号、同54−46950号などの各公報には、脂肪酸アミド類の使用が開示されており、参照できる。
【0049】
これらの化合物は、必ずしも100%純粋ではなく、主成分以外に異性体、未反応物、副反応物、分解物、酸化物、等の副成分が含まれてもかまわない。これらの副成分は10%以下が好ましい。
【0050】
また耐久性を向上させる目的で、磁性層を構成する磁性塗料へ硬化性樹脂を添加することも可能である。具体的にはポリイソシアネート化合物,ポリエポキシ化合物に代表されるような熱硬化樹脂や電子線反応型硬化樹脂などが挙げられる。これらは単独若しくは2つ以上用いて使用することができる。
【0051】
具体的な化合物を挙げると、p−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロン系ポリイソシアネート、ポリメチレンポリメチレンポリイソシアネート、等の1分子中に2個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−p−アミノフェノール等のポリグリシジルアミン化合物、2−ジブチルアミノ−4,6−ジメルカプト置換トリアジン等のポリチオール化合物、トリグリシジルイソシアヌレート等のエポキシ化合物、エポキシ化合物とイソシアネート化合物の混合物、エポキシ化合物とオキサゾリン化合物との混合物、イミダゾール化合物とイソシアネート化合物の混合物、無水メチルナジン酸等、従来公知のものがいずれも使用可能であり、なんら限定されるものではない。
【0052】
磁性層を形成するには、上記の構成成分を結合剤樹脂と、結合剤の種類等によってエーテル類、エステル類、ケトン類、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、有機塩素化合物系溶剤等から選ばれる有機溶剤と共に分散して磁性塗料を調整する。このような有機溶剤は、従来公知の材料がいずれも使用可能であり、なんら限定されるものではない。
【0053】
このような有機溶剤の具体的な例を挙げると、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、エチレングリコールモノアセテート等のエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、メチレンクロライド、エチレンクロライド、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素等、従来公知の材料がいずれも使用可能であり、なんら限定されるものではない。
【0054】
このような磁性層用塗料を得る場合に用いる分散機や混練機は、従来公知のものが何れも使用可能であり、その種類は特に限定されない。具体例を挙げると、前記の塗料原料に先ず攪拌処理を施し、次いで混練処理することにより製造される。攪拌処理には、プラネタリミキサー、ダブルプラネタリミキサー、ケミカルミキサー、ヘンシルミキサー、二軸ミキサー等従来公知の攪拌機が使用される。また混練処理には、プラネタリミキサー、ダブルプラネタリミキサー、ケミカルミキサー、オープンニーダー、加圧ニーダー、連続ニーダー、二軸混練押し出し機、3本ロール等の従来公知の混練機が使用される。また混練物の希釈処理には、プラネタリミキサー、ダブルプラネタリミキサー、ストーンミル、ディゾルバー等従来公知の装置が使用される。このようにして調整された塗料の分散処理には、横型サンドミル、ピン型ミル、アトライター、ウルトラディスクミル等の従来公知の装置が使用される。詳しくはT.C.PATTON著の”Paint Flow and Pigment Dispersion”などに詳しく記述されている。
【0055】
以上のようにして得られた磁性層用塗料を非磁性支持体上に塗布し、乾燥,カレンダー処理をする。非磁性支持体上へ塗布する方法としては、従来公知のものが何れも使用可能であり、その方法は特に限定されない。具体例を挙げると、エアードクターコート、ブレードコート、エアナイフコート、スクイズコート、含浸コート、リバースロールコート、ダイコート、トランスファーロールコート、グラビアコート、キスコート、スピンコート等が使用可能である。これらの具体的な説明は朝倉書店発行の「コーティング工学」(昭和46.3.20発行)などに記述されている。また必要に応じて磁場配向、乾燥を同時、または逐次行うことも可能である。
【0056】
カレンダー処理する方法としては、従来公知のものが何れも使用可能であり、その方法は特に限定されない。具体例を挙げると、カレンダー処理ロールとしてエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等の耐熱性のあるプラスチックロールを使用する。また、金属ロール同志で処理することもできる。処理温度は、好ましくは70℃以上、さらに好ましくは80℃以上である。線圧力は好ましくは100kg/cm、さらに好ましくは200kg/cm以上、その速度は20m/分〜700m/分の範囲である。
【0057】
またカレンダー処理後、磁性層の硬化を促進するために、40℃〜80℃の熱処理を施してもかまわない。
【0058】
なお、非磁性支持体上に形成される記録層は、磁性層単独の単層構造である必要はなく、下地層,中間層を設けた多層構造を有する記録層でもよい。
【0059】
具体的に下地層,中間層の構成を以下に示す。なお下地層,中間層を有する多層構造の記録層で構成される磁気記録媒体は、請求項に示す要件、すなわち、形成された磁気記録媒体を構成する記録層表面における1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度をP1、5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度をP2とした際に、P2/(P1×10)≦1.0であり、且つ磁性塗料を作製する際に、混練処理工程で混合される無機粉末と結合剤の重量比率が、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20を満たすものであれば、何ら差し支えはない。
【0060】
本発明によれば、非磁性支持体上に設けられる下地層,中間層を構成する無機粉末は、磁性粉末でもよく非磁性無機粉末でも良い。磁性粉末としては、従来より公知のものがいずれも使用可能であって、酸化磁性粉末でもよく、金属磁性粉末でもよい。酸化物磁性粉末としては、例えばγ−Fe2O3,Co含有γ−Fe2O3,Fe3O4,Co含有Fe3O4,Co被着γ−Fe2O3,Co被着Fe3O4,CrO2等が挙げられる。
【0061】
金属磁性粉末としては、例えば、Fe ,Co,Ni,Fe−Co,Fe−Ni,Fe−Co−Ni,Co−Ni,Fe−Co−B,Fe−Co−Cr−B,Mn−Bi,Mn−Al,Fe−Co−V等が挙げられ、さらにこれらの種々の特性を改善する目的でAl,Si,Ti,Cr,Mn,Cu,Zn等の金属成分が添加されたものであってもよい。さらにFe5C2等の炭化鉄、窒化鉄等も使用可能である。また非磁性無機粉末としては、従来公知のものがいずれも使用可能であって、シリカ、酸化チタン、アルミナ、カーボンブラック、α−酸化鉄、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
【0062】
また下地層,中間層は、無機粉末を結合剤中に分散させたものであるが、使用可能な結合剤としては、磁性層同様に通常この種の媒体において用いられている樹脂材料がいずれも使用可能であって、特にその種類は限定されない。
【0063】
こうした結合剤は、少なくともその一部にスルホン酸金属塩基(−SO3M;MはNa,K等のアルカリ金属)または硫酸金属塩基(−OSO3M;MはNa,K等のアルカリ金属またはアルキル基を表す)の少なくとも一方が導入されていることが望ましい。これらの金属塩基は、強磁性粉末の表面積1m2当たり0.2〜0.8μmolであることが望ましい。
【0064】
非磁性支持体上に下地層,中間層を形成するには、前述無機粉末を結合剤と、結合剤の種類等によってエーテル類、エステル類、ケトン類、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、有機塩素化合物系溶剤等から選ばれる有機溶剤と共に分散して下地層,中間層用塗料を調整する。
【0065】
さらに本発明における下地層,中間層は、必要に応じて各種分散剤、カーボンブラック等の帯電防止剤、各種防錆剤等が加えられてもよい。これらの分散剤、帯電防止剤、潤滑剤、研磨剤及び防錆剤としては、前述磁性層同様に従来公知の材料がいずれも使用可能であり、なんら限定されるものではない。
【0066】
またこのような下地層,中間層用塗料を得る場合に用いる分散機や混練機は、前述磁性層用塗料同様に従来公知のものが何れも使用可能であり、その種類は特に限定されない。
【0067】
さらに耐久性を向上させるため、前述磁性層用塗料同様に下地層,中間層用塗料へ硬化性樹脂を添加することも可能である。具体的にはポリイソシアネート化合物,ポリエポキシ化合物に代表されるような熱硬化樹脂や電子線反応型硬化樹脂などが挙げられる。これらは単独、若しくは2つ以上用いて使用することができる。
【0068】
以上のようにして得られた下地層,中間層用塗料、磁性層用塗料を非磁性支持体上に塗布する。具体的な方法としては、従来公知のウエットオンウエット方式の如く下地層が乾燥する前に最上層を塗布してもよく、また、ウエットオンドライ方式の如く下地層が乾燥してから塗布してもよい。これらは、特開昭62−212933号、特公平1−46186号、特開昭60−238179号、特開昭63−88080号、等に詳しく記述されている。
【0069】
なお非磁性支持体としては、従来公知のものがいずれも使用可能であって、特にその種類は限定されない。具体的な例を挙げると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、セルローストリアセテート、セルロースダイセテート等のセルロース誘導体、ポリ塩化ビニル等のビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン等のビニリデン樹脂、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリイミド等の有機高分子がいずれも使用可能である。これら非磁性支持体の表面には接着性向上のための接着層を設けてもよい。
【0070】
また前述磁性層同様に乾燥,カレンダー処理,熱処理をするが、従来公知のものが何れも使用可能であり、その方法は特に限定されない。
【0071】
非磁性支持体上の前述記録層(単層構造、あるいは複数構造となる塗膜)が設けられていない面(裏面)には、磁気記録媒体の走行性の向上や転写防止等を目的としてバックコート層を設けることができる。バックコート層も非磁性無機粉末(通常この種の媒体において用いられている非磁性無機粉末がいずれも使用可能であって、特にその種類は限定されない)、結合剤(前記磁性層,下地層,中間層を形成する際と同様に通常この種の媒体において用いられている樹脂材料がいずれも使用可能であって、特にその種類は限定されない)、従来公知のバックコート層用の各種添加成分等を含有することができる。
【0072】
このようなバックコート層用塗料を得る場合に用いる分散機や混練機は、前記磁性層,下地層,中間層を形成する際と同様に従来公知のものが何れも使用可能であり、その種類は特に限定されない。
【0073】
以上のようにして得られたバックコート層用塗料を非磁性支持体上に塗布し、乾燥する。非磁性支持体上へ塗布する方法としては、磁性層同様従来公知のものが何れも使用可能であり、その方法は特に限定されない。
【0074】
図1は本発明における磁気記録媒体の構成を、図2は本発明における多層構造の磁気記録媒体の構成を各々示している。図1において1は非磁性支持体、2は磁性層、3はバックコート層である。図2において11は最上層、12は下地層、13は非磁性支持体、14はバックコート層である。
【0075】
(実施形態例)
以下、本発明の好適な実施形態例について実験結果に基づいて説明するが、本発明はこの実施形態例に限定されるものではない。ここでは、磁気記録媒体を製造し、これら磁気記録媒体の電磁変換特性と耐久性、走行性について調査した。
【0076】
実施形態例1
先ず、以下に示す配合の磁性塗料を調整した。
【0077】
−−磁性塗料配合−−
微細強磁性粉末a :100重量部
ポリエステルポリウレタン樹脂 :8重量部
塩化ビニル系共重合体 :10重量部
α−Al2 O3 (住友化学工業製[AKP−50]):8重量部
ステアリン酸 :2重量部
ブチルステアレート :2重量部
メチルエチルケトン :20重量部
トルエン :20重量部
シクロヘキサノン :10重量部
なお、上記微細強磁性粉末a及び各種結合剤の諸特性を表1、表2に示す。
【0078】
【表1】
【0079】
【表2】
【0080】
以上の材料をニーダーで混練処理を施し、さらにメチルエチルケトン,トルエン,シクロヘキサノンで希釈した後、サンドミル分散し磁性層用塗料とした。この塗料へポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製硬化剤、商品名:コロネートL)を4重量部添加し、攪拌後これを非磁性支持体である10μm厚のポリエチレンテレフタレートよりなるベースフィルムの一方の主面上に塗布した。
【0081】
その後、磁場配向処理を行い、乾燥させて巻取り、さらにカレンダー処理、熱処理して磁性層を形成した。
【0082】
また、以下に示すような配合のバックコート層用塗料へポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製硬化剤、商品名:コロネートL)を15重量部を添加し、これをベースフィルムの磁性層形成面とは反対側の主面上に塗布し、0.6μm厚のバックコート層を形成した。
【0083】
次に、このようにして製造された全厚13.5〜14.2μmの広幅テープを1/2インチ幅にスリットし、カセットに組み込んだものを実施形態例1とした。記録層表面の各波長成分は、次に示す測定により求め、各波長における最大強度をP1/短波長成分、P2/長波長成分とした。
【0084】
<磁性層表面をフーリエ変換したパワースペクトラムの測定>
本発明では、小坂研究所製の表面粗さ測定器「ETB−30HK」を用いて、磁性層表面12500μm2の範囲を測定した。
【0085】
波長成分をフーリエ変換したパワースペクトラム測定は、表面粗さ曲線のフーリエ変換分析による各波長におけるパワースペクトラムをとり、1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度をP1、5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度をP2とした際に、P2/(P1×10)を求めた。なお上記に紹介した器機に限らず、同等の測定能力・解析方法を持つ測定機であれば他の器機であってもかまわない。
【0086】
<走行耐久性の評価>
90分長のビデオテープカセットを5巻連続で記録,再生し、ビデオヘッド摺動面上の脱落粉の蓄積量を光学顕微鏡(200倍)で観察し、以下の三段階で評価した。
【0087】
ヘッド摺動面に対する面積比が約1/2以上: ×
ヘッド摺動面に対する面積比が約1/4以上1/2未満: △
ヘッド摺動面に対する面積比が約1/4未満: ○
<電磁変換特性>
電磁変換特性の測定は、デジタルベータカムVTR(ソニー社製、商品名DVW−500)を用い、測定周波数を32MHzとし、実施形態例1の出力を0dBとした。なお、実施形態例1では、Wr/(Wr+Wp)が0.18である。この媒体において記録層表面のP2/(P1×10)は、0.73であった。
【0088】
実施形態例2
Wr/(Wr+Wp)が0.15となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.79であった。
【0089】
実施形態例3
Wr/(Wr+Wp)が0.20となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.67であった。
【0090】
実施形態例4
Wr/(Wr+Wp)が0.18となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.55であった。
【0091】
実施形態例5
Wr/(Wr+Wp)が0.15となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.60であった。
【0092】
実施形態例6
Wr/(Wr+Wp)が0.20となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.51であった。
【0093】
実施形態例7
Wr/(Wr+Wp)が0.18となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.87であった。
【0094】
実施形態例8
Wr/(Wr+Wp)が0.15となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.95であった。
【0095】
実施形態例9
Wr/(Wr+Wp)が0.20となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.81であった。
【0096】
実施形態例10
以下に示す下地層用塗料を調整し、非磁性支持体上へ0.2〜1.5μm塗布し、さらに実施形態例1に示す磁性層用塗料を1.5〜3.0μm塗布し多層構造の塗膜を形成した以外は実施形態例1と同様にサンプルテープを作成した。
【0097】
Wr/(Wr+Wp)が0.18となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.66であった。
【0098】
比較例1
Wr/(Wr+Wp)が0.13となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、1.30であった。
【0099】
比較例2
Wr/(Wr+Wp)が0.22となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.40であった。
【0100】
比較例3
Wr/(Wr+Wp)が0.15となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、1.21であった。
【0101】
比較例4
Wr/(Wr+Wp)が0.20となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、1.24であった。
【0102】
比較例5
Wr/(Wr+Wp)が0.22となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、1.27であった。
【0103】
前記実施形態例1〜10および比較例1〜5の無機粉末と結合剤の重量比率と、波長成分の最大強度比P2/(P1×10)との関係は、図3のように示される。また前記波長と強度の関係は図4のように示される。
【0104】
以上本発明ではデジタルベータカム用塗布形メタルテ−プについて説明してきたが、塗布型磁気記録媒体であるならば、どの様なフォーマットにも本発明の効果は確認できる。
【0105】
テープであれば1/2インチ幅のVHS,ベータカム、データストレージ用途として、DLT(デジタルリニアテープ)、LTO(リニアテープオープン)が挙げられる。さらには、3/4インチ幅の業務用VTRテ−プ、Hi−8用の8mmテ−プ、3.8mm幅ではオーディオ用テ−プやDDS−1〜3用テープが挙げられる。
【0106】
ディスクであれば3.5インチの2DD〜2HD、米国アイオメガ社が提唱するZipドライバ用3.7インチディスクなどである。
【0107】
またテープ構成も、実施形態例で示したベース厚みや下地層厚みや磁性層厚み及びバックコート層厚みに限定するものでなく、各塗布層の配合比率や製造方法・製造条件などについても本発明の効果を規制するものでは無い。
【0108】
前述した各サンプルテープの電磁変換特性、走行耐久性の結果を表3に示す。
【0109】
【表3】
【0110】
以上の結果から、強磁性粉末及び結合剤を主体とする磁性塗料を非磁性支持体上に塗布して得られる磁気記録媒体において、形成された磁気記録媒体を構成する記録層表面における1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度をP1、5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度をP2とした際に、P2/(P1×10)≦1.0、とし、且つ磁性塗料を作製する際に、混練処理工程で混合される無機粉末と結合剤の重量比率が、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20、とすることにより、無機粉末、主に強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が高まり、磁気ヘッドとの摺動に対しても十分な強度を有するため、記録層表面が削れにくく、また、磁気ヘッド上への粉落ちがほとんどない。さらには、良好な電磁変換特性と安定した走行性を兼ね備えた、磁気記録媒体を提供できた。
【0111】
これに対して、前述の比較例に示すように、混練処理される無機粉末と結合剤の重量比率が本発明で規定する範囲の下限よりも小さい場合は、混練物に流動性が必要以上に生じ、混練物にせん断力がかからず、十分に練肉できない。その結果、強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が損なわれ、微細な強磁性粉末が十分に分散しない。このため、記録層表面が削れ易くなり、磁気ヘッド上への粉落ちが多くなった。同時に電磁変換特性が悪化した。
【0112】
また、前記比較例に示すように、混練処理される無機粉末と結合剤の重量比率が本発明で規定する範囲の上限よりも大きい場合は、混練物に十分なせん断力がかかるものの、無機粉末、特に強磁性粉末の表面を十分に覆うほどの結合剤樹脂が存在しないため、強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が損なわれ、磁性塗膜が磁気ヘッドの摺動に耐えられない。このため、磁気ヘッド上への粉落ちが多くなり、必要とする走行耐久性が得られなかった。
【0113】
さらに当該磁気記録媒体が有する磁気記録層の表面における波長成分が、本発明で規定する範囲外であるならば、微細な強磁性粉末を用いた場合に、安定した走行性が得られなかった、あるいは、必要とする電磁変換特性が得られなかった。
【0114】
【発明の効果】
(1)以上のように請求項1に記載の本発明によれば、微細な強磁性粉末を用いた場合でも良好な電磁変換特性と安定した走行性を兼ね備えた磁気記録媒体が得られる。
(2)また請求項2に記載の本発明によれば、無機粉末、主に強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が高められ、磁気ヘッドとの摺動に対しても当該媒体の記録層は、十分な強度を有する。このため、磁気ヘッドとの摺動に対しても当該媒体の記録層表面が削れにくく、また、磁気ヘッド上への粉落ちがほとんどない。さらには、当該媒体においては、良好な電磁変換特性と安定した走行性を兼ね備えている。したがって、従来公知の磁気記録媒体よりも優れた磁気記録媒体を提供できる。
(3)また請求項3に記載の本発明によれば、磁気記録媒体の磁性塗料を作製する際に、無機粉末、主に強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が高められ、本発明により製造された磁気記録媒体の記録層は、磁気ヘッドとの摺動に対して十分な強度を有する。このため、磁気ヘッドとの摺動に対しても当該媒体の記録層表面が削れにくく、また、磁気ヘッド上への粉落ちがほとんどない。したがって、従来公知の磁気記録媒体よりも優れた磁気記録媒体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例の断面構成図。
【図2】本発明の他の実施形態例の断面構成図。
【図3】本発明の実施形態例および比較例における、最大強度比と重量比率の関係を示すグラフ。
【図4】磁気記録媒体表面における波長成分の一例を表し、強度と波長の関係を示す特性図。
【符号の説明】
1、13…非磁性支持体、2…磁性層、3、14…バックコート層、11…最上層、12…下地層。
【発明の属する技術分野】
本発明は塗布型の磁気記録媒体およびその製造方法に係り、特に記録層を構成する磁性塗料の製造方法と、当該磁性塗料を用いて得られる記録層を有する磁気記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
オーディオ装置、ビデオ装置あるいはコンピュータ装置等の周辺機器としての磁気記録装置で用いられる、磁気記録テープや磁気ディスク等の磁気記録媒体としては、塗布型と薄膜型のものが主に用いられている。塗布型は、主として針状の磁性粉末、結合剤および各種添加剤等を有機溶媒に分散、混練して調整される磁性塗料を、非磁性支持体上に塗布、乾燥、硬化することにより形成される磁気記録層を用いたものである。また薄膜型のものは、非磁性支持体上にCo等の強磁性金属薄膜をスパッタリング、蒸着あるいはめっき等の薄膜形成技術により被着したものである。
【0003】
これらの各種磁気記録装置においては、近年ますます小型軽量化、高画質化、長時間化あるいはディジタル記録化等が進展し、磁気記録媒体に対しても高密度記録化が強く要望されるようになっている。この要望に応えるため、近年の磁気記録媒体は、磁気特性の改良はもとより、その磁気記録層表面を鏡面に近い状態にまで平滑化し、磁気ヘッド/磁気記録層間の間隙を狭め、スペーシングによる出力ロスを可及的に低減する方向にある。さらに、磁気記録層の厚さを薄くすることにより、短波長領域の記録減磁による出力ロスを低減する方向にある。
磁気記録層の平滑化の手法として、磁気記録層へ用いる材料を選択,またはその構成を最適化することで、前述課題を解決する手段が、考案されている。具体的には、特願平4−274676、特開平6−36265、特開平8−147678、特開平8−190714、特開昭61−168124、特開昭56−143522、同56−143523等があげられる。
【0004】
一方、磁気記録媒体の構造の点から、前述磁気記録層の平滑化を達成する手段として、非磁性下層を形成し、この上に磁気記録層を形成する多層磁気記録媒体がある。
【0005】
具体的には、特開昭63−187418により、非磁性下層を少なくとも1層設けた磁気記録媒体が開示されている。また特に塗布型の磁気記録媒体においては、この非磁性下層と磁気記録層とを1ステップで形成する、同時重層塗布 (Wet on Wet) 方式の多層磁気記録媒体が知られている。
【0006】
さらには前述磁気記録層の平滑化を機械工業的に解決する手段として、従来磁性塗料を非磁性支持体上に塗布し、乾燥させた後にカレンダーロールで鏡面化処理を施す工程を含む磁気記録媒体の製造法が知られている。
【0007】
これらの公知技術では、磁気記録層表面を鏡面に近い状態にまで平滑化することが可能となり、その結果、ヘッド・媒体間のスペーシングをできるだけ小さくした準接触記録(具体的には磁気ディスク装置では0.03μm程度、磁気テープ装置でも0.1μm以下となっており、今後さらに微小化の傾向にある。)によって、出力ロスを可及的に低減することが可能となる。
【0008】
このような塗布型磁気記録媒体は、基本的には非磁性支持体と、強磁性粉末を含有する磁性層とからなり、非磁性支持体上に磁性層を設けることにより構成されている。
そして、一般に磁性層は結合剤に強磁性粉末を分散してなる。従来、結合剤に強磁性粉末を分散する方法としては、分散工程の前に、強磁性粉末と結合剤との混合物を混練する混練工程を設けることが知られている。
【0009】
混練による製造方法として、バッチ式の混練機を用いて混練する技術に関しては、たとえば特開昭46−3030号公報、特開昭48−104505号公報、特開昭49−14537号公報、特開昭53−9102号公報、特開昭53−76012号公報および特開昭55−25406号公報などに示されている。また、連続混練機を用いて混練する技術に関しては、特開昭64−79275号公報、特開昭64−79274号公報、特開平1−106338号公報、粉体工学会誌Vol.25,344項(1988)および化学工学論文集Vol.15,747項(1989)などに記載されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先の高記録密度を達成しようとした際に、強磁性粉末はより微細、かつ、磁気特性に優れたものを用いることが必須である。ところが、微細、かつ、磁気特性に優れた強磁性粉末を先に述べた従来の混練技術で処理した場合には、十分に当該強磁性粉末を分散することができない。
【0011】
同時に、磁気記録層表面が平滑になればなるほど、VTR内の走行系での摩擦は大きくなり、走行テンションが高くなるため、走行性が損なわれる恐れがある。具体的には、磁気ヘッドとの摺動において、テープエッジ部がワカメ状、あるいは折れたり、ダメージを受ける場合がある。またスティックスリップによる巻き姿の乱れ、テープ鳴き、ジッターが生じたりする。
【0012】
さらに近年の高密度記録化によって、磁気ヘッド/磁気記録層の相対速度が増し、短波長記録と伴って、トラックピッチが狭くなっている。このため、磁気記録層よりのわずかな粉落ちでも、記録抜けの要因となりうる。したがって、磁気記録層表面を鏡面に近い状態にまで平滑化するとともに、十分な信頼性を兼ね備えた磁気記録媒体が求められる。
【0013】
このような課題を解決するために、前述公知技術に加え、従来さまざまな提案がなされているが、近年における高密度記録化に対応した磁気記録装置においては、従来の手段では十分な信頼性が得られない。
【0014】
たとえば、モース高度の高い非磁性無機粉末を研磨剤として磁気記録層へ用い、磁気記録層の研磨力を向上させ、ヘッドクリーニングを行う手段が提案されている。この場合、非磁性無機粉末の粒径,充填量により解決しようとした際に、スペーシングが増大し、必要な電磁変換特性が得られず、さらに磁気ヘッドが必要以上に削れる欠点が挙げられる。
【0015】
また、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステルなどを潤滑剤として、磁気記録層へ添加し、磁気記録層表面に油膜を形成する手段が提案されているが、過度に添加した場合には、磁気記録層を構成する高分子樹脂の可塑化を促進するため、逆に信頼性が悪化する欠点が挙げられる。
【0016】
また、塗膜強度にすぐれるニトロセルロースを結合剤樹脂として用いた場合には、強磁性粉末を十分に分散できないため、特開昭57−143737及び同昭61−261819を以ってしても、高密度記録用として十分な平滑性を得られない欠点が挙げられる。
【0017】
従って、本発明の目的は前述の課題を解決し、磁気記録層表面の平滑性、さらには走行耐久性を兼ね備え高密度記録に適し、良好な電磁変換特性が得られる磁気記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、この発明者が鋭意検討を重ねた結果、混練工程において無機粉末(強磁性粉末,各種顔料を含む)と結合剤樹脂(高分子有機化合物)とを特定の配合比で混練処理し、かつ、記録層表面の波長成分を短波長,長波長それぞれの強度を特定の範囲内とすることを見出した。
【0019】
これにより、微粒子化された強磁性粉末を用いても、強磁性粉末の分散状態が良好で、高密度記録に対応し、かつ、走行耐久性に優れた磁気記録媒体を製造することのできる方法を見出した。
【0020】
すなわち、本発明の磁気記録媒体は、非磁性支持体上に磁性塗料を塗布して形成される記録層を有する塗布型磁気記録媒体において、前記記録層表面における、1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度P1と5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度P2とが、P2/(P1×10)≦1.0なる関係にあることを特徴としている。
【0021】
また、前記磁性塗料を作製する際の混練処理工程で混合される無機粉末と結合剤の重量比率は、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20であることを特徴としている。
【0022】
また、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、非磁性支持体上に磁性塗料を塗布して形成される記録層を有する塗布型磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性塗料を作製する際に無機粉末と結合剤を混合する混練処理工程であって、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20なる関係を満たす重量比率で混合する混練処理工程を備えたことを特徴としている。
【0023】
本発明では、非磁性支持体上に磁性塗料を塗布して形成される記録層を有する塗布型磁気記録媒体において、記録層表面における1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度をP1、5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度をP2とした際に、P2/(P1×10)≦1.0、であることが望ましい。
【0024】
当該磁気記録媒体が有する磁気記録層の表面における波長成分の最大強度が、本発明で規定する範囲内であるならば、微細な強磁性粉末を用いた場合でも、良好な電磁変換特性と安定した走行性を兼ね備えた、磁気記録媒体を提供できる。
【0025】
これに対して、当該磁気記録媒体が有する磁気記録層の表面における波長成分の最大強度が、本発明で規定する範囲外であるならば、微細な強磁性粉末を用いた場合に、走行性が損なわれる、あるいは、必要とする電磁変換特性が得られない。
【0026】
また本発明では、非磁性支持体上に磁性塗料を塗布して形成される記録層を有する塗布型磁気記録媒体およびその製造方法において、磁性塗料を作製する際に混練処理される無機粉末と結合剤の重量比率が、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20、であることが望ましい。
【0027】
ここで、Wp、Wrはそれぞれ、
Wp:強磁性粉末を含む無機粉末の重量部
Wr:高分子樹脂で構成される結合剤の重量部
である。
【0028】
この範囲内で混練処理されるのであれば、無機粉末、主に強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が高まり、磁気ヘッドとの摺動に対しても十分な強度を有するため、記録層表面が削れにくく、また、磁気ヘッド上への粉落ちがほとんどない。
【0029】
これに対して、混練処理される無機粉末と結合剤の重量比率が本発明で規定する範囲の下限よりも小さい場合は、混練物に流動性が必要以上に生じ、混練物にせん断力がかからず、十分に練肉できない。その結果、強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が損なわれ、微細な強磁性粉末が十分に分散しない。このため、記録層表面が削れ易くなり、磁気ヘッド上への粉落ちが多くなる。同時に強磁性粉末が、十分に分散されないため、電磁変換特性が悪化する。
【0030】
また、混練処理される無機粉末と結合剤の重量比率が本発明で規定する範囲の上限よりも大きい場合は、混練物に十分なせん断力がかかるものの、無機粉末、特に強磁性粉末の表面を十分に覆うほどの結合剤樹脂が存在しないため、強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が損なわれる。このため、磁性塗膜が磁気ヘッドの摺動に耐えられず、削れ易くなる。したがって、磁気ヘッド上への粉落ちが多くなる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0032】
本発明における磁気記録媒体の磁性層を構成する磁性粉末としては、軸長0.25μm以下を満たすものであれば、従来公知のものがいずれも使用可能であって、酸化磁性粉末でもよく、金属磁性粉末でもよい。酸化物磁性粉末としては、例えばγ−Fe2O3,Co含有γ−Fe2O3,Fe3O4,Co含有Fe3O4,Co被着γ−Fe2O3,Co被着Fe3O4,CrO2等が挙げられる。
【0033】
金属磁性粉末としては、例えば、Fe ,Co,Ni,Fe−Co,Fe−Ni,Fe−Co−Ni,Co−Ni,Fe−Co−B,Fe−Co−Cr−B,Mn−Bi,Mn−Al,Fe−Co−V等が挙げられ、さらにこれらの種々の特性を改善する目的でAl,Si,Ti,Cr,Mn,Cu,Zn等の金属成分やYを含む希土類元素が添加されたものであってもよい。さらにFe5C2等の炭化鉄、窒化鉄等も使用可能である。
【0034】
磁性層に用いられる結合剤樹脂は、通常この種の媒体において用いられている樹脂材料がいずれも使用可能であって、特にその種類は限定されない。代表的な結合剤樹脂を例示すれば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−マレイン酸共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−スチレン共重合体、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリフッ化ビニル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、セルロース誘導体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アリキド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂などである。これらは、単独,もしくは2種類以上用いてもかまわない。
【0035】
こうした結合剤は、少なくともその一部にスルホン酸金属塩(−SO3M:MはNa,K等のアルカリ金属)または硫酸金属塩(−OSO3M:MはNa,K等のアルカリ金属)の少なくとも一方が導入されていることが望ましい。これらの金属塩は、磁性粉末の表面積1m2当たり0.2〜0.8μmolであることが望ましい。これらは単独、もしくは2種類以上用いてもかまわない。
【0036】
さらに本発明の磁気記録媒体を構成する磁性層は、必要に応じて分散剤、アルミナ等の研磨剤、カーボンブラック等の帯電防止剤、潤滑剤、各種防錆剤等の添加剤が加えられてもよい。これらの添加剤は従来公知の材料がいずれも使用可能であり、なんら限定されるものではない。
【0037】
研磨剤としては溶融アルミナ、α−アルミナ等の各種アルミナ、炭化珪素、酸化チタン、酸化クロム、コランダム、人造コランダム、人造ダイモンド、ザクロ石、エメリ、シリカ等がいずれも使用可能である。これらの研磨剤は、平均粒子径0.05〜1.0μm、好ましくは0.08〜0.5μmの大きさのものが望ましい。
【0038】
カーボンブラックとしては、サーマルカーボンでもよく、アセチレンブラック,チャンネルブラック等を用いることができる。これらカーボンブラックを分散剤などで表面処理したり、カーボンブラックを塗料に添加する前にあらかじめ結合剤で別分散してもよい。これらは単独若しくは2つ以上用いて使用することができる。
【0039】
なお本発明で使用できるカーボンブラックは、「カーボンブラック便覧/カーボンブラック協会編」を参考にすることができる。
【0040】
また上記したカーボンブラック以外に帯電防止剤としては、天然界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤などの公知の帯電防止剤が使用できる。
【0041】
分散剤としては、従来公知のものを使用可能であり、なんら限定されるものではない。例えば、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などが挙げられる。ここで、磁性体重量100部に対するカップリング剤の添加量は、0.05〜10.00部が好ましく、より好ましくは0.1〜5.00部である。
【0042】
シランカップリング剤としては、γ−メタクリロキシプリピルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニルシラン化合物やβ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシシラン化合物やγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメキシシランなどのアミノシラン化合物やγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシラン化合物などが好適にもちいることができる。
【0043】
チタネート系カップリング剤としては、テトラ−n−ブトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、ビス[2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノレート][2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノレート−0](2−プロパノレート)チタニウム、トリス(イソオクタデカノエート−0)(2−プロパノレート)チタニウム、ビス(ジトリデシルホスファイト−0″)テトラキス(2−プロパノレート)ジハイドロゼンチタネート、ビス(ジオクチルホスファイト−0″)テトラキス(2−プロパノレート)ジハイドロゼンチタネート、トリス((ジオクチルホスファイト−0″)(2−プロパノレート)チタニウム、ビス((ジオクチルホスファイト−0″)[1,2−エタンジオレート(2−)−0,0′]チタニウム、トリス(ドデシルベンゼンスルフォネート−0)(2−プロパノレート)チタニウム、テトラキス[2,2−ビス[(2−プロペニルオキシ)メチル]−1−ブタノレートチタネートなどが挙げられ、商品としては、味の素社製、プレンアクトKR TTS、KR 46B、KR 55、KR 41B、KR 38S、KR 138S、KR 238S、338X、KR 12、KR 44、KR 9SA、KR 34Sなどが アルミニウム系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートなどが挙げられ、商品としては、味の素社製、プレンアクトAL−Mなどが好適にもちいることができる。
【0044】
潤滑剤としては、通常この種の媒体において用いられている化合物がいずれも使用可能である。化合物の具体的な例として、たとえば脂肪酸は、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、などがあげられる。
【0045】
また脂肪酸エステルは、カプリル酸ブチル、カプリル酸オクチル、ラウリン酸エチル、ラウリン酸ブチル、ラウリン酸オクチル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸ブチル、ミリスチン酸オクチル、ミリスチン酸2エチルヘキシル、パルミチン酸エチル、パルミチン酸ブチル、パルミチン酸オクチル、パルミチン酸2エチルヘキシル、ステアリン酸エチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸イソブチル、ステアリン酸オクチル、ステアリン酸2エチルヘキシル、ステアリン酸アミル、ステアリン酸イソアミル、ステアリン酸2エチルペンチル、ステアリン酸2ヘキシルデシル、ステアリン酸イソトリデシル、ステアリン酸アミド、ステアリン酸アルキルアミド、ステアリン酸ブトキシエチル、等が有り、単独若しくは組み合わせ使用できる。
【0046】
これら潤滑剤として用いる化合物例の一部は、化学工業日報社 ”12695の化学商品”(1995.1月発行)、等の成書に記載されている。
さらに脂肪酸および脂肪酸エステル以外の化合物を潤滑剤として用いる場合は、前述指定の有機溶媒に溶解する化合物であるならば、通常この種の媒体に用いられる化合物が使用可能である。
【0047】
たとえば、上述モノエステル以外のソルビタン,グリセリン等多価エステルの脂肪酸エステル、多塩基酸のエステル化物、オレイン酸アミド,ステアリン酸アミドなどの脂肪酸アミド、高級脂肪族アルコール、モノアルキルフォスフェート,ジアルキルフォスフェート,トリアルキルフォスフェートなどのりん酸エステル、パラフィン類、シリコーンオイル、脂肪酸変性のシリコン化合物、フッソ系オイル、パーフロロアルキル基をもつエステル、パーフロロアルキルのシリコン化合物、動植物油、鉱油、高級脂肪族アミン等があげられる。これらの化合物は、単独若しくは組み合わせ使用できる。
【0048】
以上の化合物は、例えば特公昭44−18221号、同48−15007号には脂肪酸類が開示され、また特公昭43−23889号、同41−18065号などには脂肪酸エステル類、特公昭41−16984号、同47−15624号、特開昭50−136009号、同55−139637号、同54−46950号などの各公報には、脂肪酸アミド類の使用が開示されており、参照できる。
【0049】
これらの化合物は、必ずしも100%純粋ではなく、主成分以外に異性体、未反応物、副反応物、分解物、酸化物、等の副成分が含まれてもかまわない。これらの副成分は10%以下が好ましい。
【0050】
また耐久性を向上させる目的で、磁性層を構成する磁性塗料へ硬化性樹脂を添加することも可能である。具体的にはポリイソシアネート化合物,ポリエポキシ化合物に代表されるような熱硬化樹脂や電子線反応型硬化樹脂などが挙げられる。これらは単独若しくは2つ以上用いて使用することができる。
【0051】
具体的な化合物を挙げると、p−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロン系ポリイソシアネート、ポリメチレンポリメチレンポリイソシアネート、等の1分子中に2個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−p−アミノフェノール等のポリグリシジルアミン化合物、2−ジブチルアミノ−4,6−ジメルカプト置換トリアジン等のポリチオール化合物、トリグリシジルイソシアヌレート等のエポキシ化合物、エポキシ化合物とイソシアネート化合物の混合物、エポキシ化合物とオキサゾリン化合物との混合物、イミダゾール化合物とイソシアネート化合物の混合物、無水メチルナジン酸等、従来公知のものがいずれも使用可能であり、なんら限定されるものではない。
【0052】
磁性層を形成するには、上記の構成成分を結合剤樹脂と、結合剤の種類等によってエーテル類、エステル類、ケトン類、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、有機塩素化合物系溶剤等から選ばれる有機溶剤と共に分散して磁性塗料を調整する。このような有機溶剤は、従来公知の材料がいずれも使用可能であり、なんら限定されるものではない。
【0053】
このような有機溶剤の具体的な例を挙げると、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、エチレングリコールモノアセテート等のエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、メチレンクロライド、エチレンクロライド、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素等、従来公知の材料がいずれも使用可能であり、なんら限定されるものではない。
【0054】
このような磁性層用塗料を得る場合に用いる分散機や混練機は、従来公知のものが何れも使用可能であり、その種類は特に限定されない。具体例を挙げると、前記の塗料原料に先ず攪拌処理を施し、次いで混練処理することにより製造される。攪拌処理には、プラネタリミキサー、ダブルプラネタリミキサー、ケミカルミキサー、ヘンシルミキサー、二軸ミキサー等従来公知の攪拌機が使用される。また混練処理には、プラネタリミキサー、ダブルプラネタリミキサー、ケミカルミキサー、オープンニーダー、加圧ニーダー、連続ニーダー、二軸混練押し出し機、3本ロール等の従来公知の混練機が使用される。また混練物の希釈処理には、プラネタリミキサー、ダブルプラネタリミキサー、ストーンミル、ディゾルバー等従来公知の装置が使用される。このようにして調整された塗料の分散処理には、横型サンドミル、ピン型ミル、アトライター、ウルトラディスクミル等の従来公知の装置が使用される。詳しくはT.C.PATTON著の”Paint Flow and Pigment Dispersion”などに詳しく記述されている。
【0055】
以上のようにして得られた磁性層用塗料を非磁性支持体上に塗布し、乾燥,カレンダー処理をする。非磁性支持体上へ塗布する方法としては、従来公知のものが何れも使用可能であり、その方法は特に限定されない。具体例を挙げると、エアードクターコート、ブレードコート、エアナイフコート、スクイズコート、含浸コート、リバースロールコート、ダイコート、トランスファーロールコート、グラビアコート、キスコート、スピンコート等が使用可能である。これらの具体的な説明は朝倉書店発行の「コーティング工学」(昭和46.3.20発行)などに記述されている。また必要に応じて磁場配向、乾燥を同時、または逐次行うことも可能である。
【0056】
カレンダー処理する方法としては、従来公知のものが何れも使用可能であり、その方法は特に限定されない。具体例を挙げると、カレンダー処理ロールとしてエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等の耐熱性のあるプラスチックロールを使用する。また、金属ロール同志で処理することもできる。処理温度は、好ましくは70℃以上、さらに好ましくは80℃以上である。線圧力は好ましくは100kg/cm、さらに好ましくは200kg/cm以上、その速度は20m/分〜700m/分の範囲である。
【0057】
またカレンダー処理後、磁性層の硬化を促進するために、40℃〜80℃の熱処理を施してもかまわない。
【0058】
なお、非磁性支持体上に形成される記録層は、磁性層単独の単層構造である必要はなく、下地層,中間層を設けた多層構造を有する記録層でもよい。
【0059】
具体的に下地層,中間層の構成を以下に示す。なお下地層,中間層を有する多層構造の記録層で構成される磁気記録媒体は、請求項に示す要件、すなわち、形成された磁気記録媒体を構成する記録層表面における1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度をP1、5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度をP2とした際に、P2/(P1×10)≦1.0であり、且つ磁性塗料を作製する際に、混練処理工程で混合される無機粉末と結合剤の重量比率が、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20を満たすものであれば、何ら差し支えはない。
【0060】
本発明によれば、非磁性支持体上に設けられる下地層,中間層を構成する無機粉末は、磁性粉末でもよく非磁性無機粉末でも良い。磁性粉末としては、従来より公知のものがいずれも使用可能であって、酸化磁性粉末でもよく、金属磁性粉末でもよい。酸化物磁性粉末としては、例えばγ−Fe2O3,Co含有γ−Fe2O3,Fe3O4,Co含有Fe3O4,Co被着γ−Fe2O3,Co被着Fe3O4,CrO2等が挙げられる。
【0061】
金属磁性粉末としては、例えば、Fe ,Co,Ni,Fe−Co,Fe−Ni,Fe−Co−Ni,Co−Ni,Fe−Co−B,Fe−Co−Cr−B,Mn−Bi,Mn−Al,Fe−Co−V等が挙げられ、さらにこれらの種々の特性を改善する目的でAl,Si,Ti,Cr,Mn,Cu,Zn等の金属成分が添加されたものであってもよい。さらにFe5C2等の炭化鉄、窒化鉄等も使用可能である。また非磁性無機粉末としては、従来公知のものがいずれも使用可能であって、シリカ、酸化チタン、アルミナ、カーボンブラック、α−酸化鉄、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
【0062】
また下地層,中間層は、無機粉末を結合剤中に分散させたものであるが、使用可能な結合剤としては、磁性層同様に通常この種の媒体において用いられている樹脂材料がいずれも使用可能であって、特にその種類は限定されない。
【0063】
こうした結合剤は、少なくともその一部にスルホン酸金属塩基(−SO3M;MはNa,K等のアルカリ金属)または硫酸金属塩基(−OSO3M;MはNa,K等のアルカリ金属またはアルキル基を表す)の少なくとも一方が導入されていることが望ましい。これらの金属塩基は、強磁性粉末の表面積1m2当たり0.2〜0.8μmolであることが望ましい。
【0064】
非磁性支持体上に下地層,中間層を形成するには、前述無機粉末を結合剤と、結合剤の種類等によってエーテル類、エステル類、ケトン類、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、有機塩素化合物系溶剤等から選ばれる有機溶剤と共に分散して下地層,中間層用塗料を調整する。
【0065】
さらに本発明における下地層,中間層は、必要に応じて各種分散剤、カーボンブラック等の帯電防止剤、各種防錆剤等が加えられてもよい。これらの分散剤、帯電防止剤、潤滑剤、研磨剤及び防錆剤としては、前述磁性層同様に従来公知の材料がいずれも使用可能であり、なんら限定されるものではない。
【0066】
またこのような下地層,中間層用塗料を得る場合に用いる分散機や混練機は、前述磁性層用塗料同様に従来公知のものが何れも使用可能であり、その種類は特に限定されない。
【0067】
さらに耐久性を向上させるため、前述磁性層用塗料同様に下地層,中間層用塗料へ硬化性樹脂を添加することも可能である。具体的にはポリイソシアネート化合物,ポリエポキシ化合物に代表されるような熱硬化樹脂や電子線反応型硬化樹脂などが挙げられる。これらは単独、若しくは2つ以上用いて使用することができる。
【0068】
以上のようにして得られた下地層,中間層用塗料、磁性層用塗料を非磁性支持体上に塗布する。具体的な方法としては、従来公知のウエットオンウエット方式の如く下地層が乾燥する前に最上層を塗布してもよく、また、ウエットオンドライ方式の如く下地層が乾燥してから塗布してもよい。これらは、特開昭62−212933号、特公平1−46186号、特開昭60−238179号、特開昭63−88080号、等に詳しく記述されている。
【0069】
なお非磁性支持体としては、従来公知のものがいずれも使用可能であって、特にその種類は限定されない。具体的な例を挙げると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、セルローストリアセテート、セルロースダイセテート等のセルロース誘導体、ポリ塩化ビニル等のビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン等のビニリデン樹脂、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリイミド等の有機高分子がいずれも使用可能である。これら非磁性支持体の表面には接着性向上のための接着層を設けてもよい。
【0070】
また前述磁性層同様に乾燥,カレンダー処理,熱処理をするが、従来公知のものが何れも使用可能であり、その方法は特に限定されない。
【0071】
非磁性支持体上の前述記録層(単層構造、あるいは複数構造となる塗膜)が設けられていない面(裏面)には、磁気記録媒体の走行性の向上や転写防止等を目的としてバックコート層を設けることができる。バックコート層も非磁性無機粉末(通常この種の媒体において用いられている非磁性無機粉末がいずれも使用可能であって、特にその種類は限定されない)、結合剤(前記磁性層,下地層,中間層を形成する際と同様に通常この種の媒体において用いられている樹脂材料がいずれも使用可能であって、特にその種類は限定されない)、従来公知のバックコート層用の各種添加成分等を含有することができる。
【0072】
このようなバックコート層用塗料を得る場合に用いる分散機や混練機は、前記磁性層,下地層,中間層を形成する際と同様に従来公知のものが何れも使用可能であり、その種類は特に限定されない。
【0073】
以上のようにして得られたバックコート層用塗料を非磁性支持体上に塗布し、乾燥する。非磁性支持体上へ塗布する方法としては、磁性層同様従来公知のものが何れも使用可能であり、その方法は特に限定されない。
【0074】
図1は本発明における磁気記録媒体の構成を、図2は本発明における多層構造の磁気記録媒体の構成を各々示している。図1において1は非磁性支持体、2は磁性層、3はバックコート層である。図2において11は最上層、12は下地層、13は非磁性支持体、14はバックコート層である。
【0075】
(実施形態例)
以下、本発明の好適な実施形態例について実験結果に基づいて説明するが、本発明はこの実施形態例に限定されるものではない。ここでは、磁気記録媒体を製造し、これら磁気記録媒体の電磁変換特性と耐久性、走行性について調査した。
【0076】
実施形態例1
先ず、以下に示す配合の磁性塗料を調整した。
【0077】
−−磁性塗料配合−−
微細強磁性粉末a :100重量部
ポリエステルポリウレタン樹脂 :8重量部
塩化ビニル系共重合体 :10重量部
α−Al2 O3 (住友化学工業製[AKP−50]):8重量部
ステアリン酸 :2重量部
ブチルステアレート :2重量部
メチルエチルケトン :20重量部
トルエン :20重量部
シクロヘキサノン :10重量部
なお、上記微細強磁性粉末a及び各種結合剤の諸特性を表1、表2に示す。
【0078】
【表1】
【0079】
【表2】
【0080】
以上の材料をニーダーで混練処理を施し、さらにメチルエチルケトン,トルエン,シクロヘキサノンで希釈した後、サンドミル分散し磁性層用塗料とした。この塗料へポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製硬化剤、商品名:コロネートL)を4重量部添加し、攪拌後これを非磁性支持体である10μm厚のポリエチレンテレフタレートよりなるベースフィルムの一方の主面上に塗布した。
【0081】
その後、磁場配向処理を行い、乾燥させて巻取り、さらにカレンダー処理、熱処理して磁性層を形成した。
【0082】
また、以下に示すような配合のバックコート層用塗料へポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製硬化剤、商品名:コロネートL)を15重量部を添加し、これをベースフィルムの磁性層形成面とは反対側の主面上に塗布し、0.6μm厚のバックコート層を形成した。
【0083】
次に、このようにして製造された全厚13.5〜14.2μmの広幅テープを1/2インチ幅にスリットし、カセットに組み込んだものを実施形態例1とした。記録層表面の各波長成分は、次に示す測定により求め、各波長における最大強度をP1/短波長成分、P2/長波長成分とした。
【0084】
<磁性層表面をフーリエ変換したパワースペクトラムの測定>
本発明では、小坂研究所製の表面粗さ測定器「ETB−30HK」を用いて、磁性層表面12500μm2の範囲を測定した。
【0085】
波長成分をフーリエ変換したパワースペクトラム測定は、表面粗さ曲線のフーリエ変換分析による各波長におけるパワースペクトラムをとり、1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度をP1、5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度をP2とした際に、P2/(P1×10)を求めた。なお上記に紹介した器機に限らず、同等の測定能力・解析方法を持つ測定機であれば他の器機であってもかまわない。
【0086】
<走行耐久性の評価>
90分長のビデオテープカセットを5巻連続で記録,再生し、ビデオヘッド摺動面上の脱落粉の蓄積量を光学顕微鏡(200倍)で観察し、以下の三段階で評価した。
【0087】
ヘッド摺動面に対する面積比が約1/2以上: ×
ヘッド摺動面に対する面積比が約1/4以上1/2未満: △
ヘッド摺動面に対する面積比が約1/4未満: ○
<電磁変換特性>
電磁変換特性の測定は、デジタルベータカムVTR(ソニー社製、商品名DVW−500)を用い、測定周波数を32MHzとし、実施形態例1の出力を0dBとした。なお、実施形態例1では、Wr/(Wr+Wp)が0.18である。この媒体において記録層表面のP2/(P1×10)は、0.73であった。
【0088】
実施形態例2
Wr/(Wr+Wp)が0.15となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.79であった。
【0089】
実施形態例3
Wr/(Wr+Wp)が0.20となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.67であった。
【0090】
実施形態例4
Wr/(Wr+Wp)が0.18となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.55であった。
【0091】
実施形態例5
Wr/(Wr+Wp)が0.15となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.60であった。
【0092】
実施形態例6
Wr/(Wr+Wp)が0.20となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.51であった。
【0093】
実施形態例7
Wr/(Wr+Wp)が0.18となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.87であった。
【0094】
実施形態例8
Wr/(Wr+Wp)が0.15となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.95であった。
【0095】
実施形態例9
Wr/(Wr+Wp)が0.20となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.81であった。
【0096】
実施形態例10
以下に示す下地層用塗料を調整し、非磁性支持体上へ0.2〜1.5μm塗布し、さらに実施形態例1に示す磁性層用塗料を1.5〜3.0μm塗布し多層構造の塗膜を形成した以外は実施形態例1と同様にサンプルテープを作成した。
【0097】
Wr/(Wr+Wp)が0.18となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.66であった。
【0098】
比較例1
Wr/(Wr+Wp)が0.13となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、1.30であった。
【0099】
比較例2
Wr/(Wr+Wp)が0.22となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、0.40であった。
【0100】
比較例3
Wr/(Wr+Wp)が0.15となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、1.21であった。
【0101】
比較例4
Wr/(Wr+Wp)が0.20となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、1.24であった。
【0102】
比較例5
Wr/(Wr+Wp)が0.22となるよう結合剤となる高分子樹脂の配合量(重量部)を調整した。この際完成した媒体の記録層表面におけるP2/(P1×10)は、1.27であった。
【0103】
前記実施形態例1〜10および比較例1〜5の無機粉末と結合剤の重量比率と、波長成分の最大強度比P2/(P1×10)との関係は、図3のように示される。また前記波長と強度の関係は図4のように示される。
【0104】
以上本発明ではデジタルベータカム用塗布形メタルテ−プについて説明してきたが、塗布型磁気記録媒体であるならば、どの様なフォーマットにも本発明の効果は確認できる。
【0105】
テープであれば1/2インチ幅のVHS,ベータカム、データストレージ用途として、DLT(デジタルリニアテープ)、LTO(リニアテープオープン)が挙げられる。さらには、3/4インチ幅の業務用VTRテ−プ、Hi−8用の8mmテ−プ、3.8mm幅ではオーディオ用テ−プやDDS−1〜3用テープが挙げられる。
【0106】
ディスクであれば3.5インチの2DD〜2HD、米国アイオメガ社が提唱するZipドライバ用3.7インチディスクなどである。
【0107】
またテープ構成も、実施形態例で示したベース厚みや下地層厚みや磁性層厚み及びバックコート層厚みに限定するものでなく、各塗布層の配合比率や製造方法・製造条件などについても本発明の効果を規制するものでは無い。
【0108】
前述した各サンプルテープの電磁変換特性、走行耐久性の結果を表3に示す。
【0109】
【表3】
【0110】
以上の結果から、強磁性粉末及び結合剤を主体とする磁性塗料を非磁性支持体上に塗布して得られる磁気記録媒体において、形成された磁気記録媒体を構成する記録層表面における1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度をP1、5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度をP2とした際に、P2/(P1×10)≦1.0、とし、且つ磁性塗料を作製する際に、混練処理工程で混合される無機粉末と結合剤の重量比率が、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20、とすることにより、無機粉末、主に強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が高まり、磁気ヘッドとの摺動に対しても十分な強度を有するため、記録層表面が削れにくく、また、磁気ヘッド上への粉落ちがほとんどない。さらには、良好な電磁変換特性と安定した走行性を兼ね備えた、磁気記録媒体を提供できた。
【0111】
これに対して、前述の比較例に示すように、混練処理される無機粉末と結合剤の重量比率が本発明で規定する範囲の下限よりも小さい場合は、混練物に流動性が必要以上に生じ、混練物にせん断力がかからず、十分に練肉できない。その結果、強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が損なわれ、微細な強磁性粉末が十分に分散しない。このため、記録層表面が削れ易くなり、磁気ヘッド上への粉落ちが多くなった。同時に電磁変換特性が悪化した。
【0112】
また、前記比較例に示すように、混練処理される無機粉末と結合剤の重量比率が本発明で規定する範囲の上限よりも大きい場合は、混練物に十分なせん断力がかかるものの、無機粉末、特に強磁性粉末の表面を十分に覆うほどの結合剤樹脂が存在しないため、強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が損なわれ、磁性塗膜が磁気ヘッドの摺動に耐えられない。このため、磁気ヘッド上への粉落ちが多くなり、必要とする走行耐久性が得られなかった。
【0113】
さらに当該磁気記録媒体が有する磁気記録層の表面における波長成分が、本発明で規定する範囲外であるならば、微細な強磁性粉末を用いた場合に、安定した走行性が得られなかった、あるいは、必要とする電磁変換特性が得られなかった。
【0114】
【発明の効果】
(1)以上のように請求項1に記載の本発明によれば、微細な強磁性粉末を用いた場合でも良好な電磁変換特性と安定した走行性を兼ね備えた磁気記録媒体が得られる。
(2)また請求項2に記載の本発明によれば、無機粉末、主に強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が高められ、磁気ヘッドとの摺動に対しても当該媒体の記録層は、十分な強度を有する。このため、磁気ヘッドとの摺動に対しても当該媒体の記録層表面が削れにくく、また、磁気ヘッド上への粉落ちがほとんどない。さらには、当該媒体においては、良好な電磁変換特性と安定した走行性を兼ね備えている。したがって、従来公知の磁気記録媒体よりも優れた磁気記録媒体を提供できる。
(3)また請求項3に記載の本発明によれば、磁気記録媒体の磁性塗料を作製する際に、無機粉末、主に強磁性粉末と結合剤樹脂の親和性が高められ、本発明により製造された磁気記録媒体の記録層は、磁気ヘッドとの摺動に対して十分な強度を有する。このため、磁気ヘッドとの摺動に対しても当該媒体の記録層表面が削れにくく、また、磁気ヘッド上への粉落ちがほとんどない。したがって、従来公知の磁気記録媒体よりも優れた磁気記録媒体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例の断面構成図。
【図2】本発明の他の実施形態例の断面構成図。
【図3】本発明の実施形態例および比較例における、最大強度比と重量比率の関係を示すグラフ。
【図4】磁気記録媒体表面における波長成分の一例を表し、強度と波長の関係を示す特性図。
【符号の説明】
1、13…非磁性支持体、2…磁性層、3、14…バックコート層、11…最上層、12…下地層。
Claims (3)
- 非磁性支持体上に磁性塗料を塗布して形成される記録層を有する塗布型磁気記録媒体において、
前記記録層表面における、1μm以上3μm以下の短波長成分の最大強度P1と5μm以上10μm以下の長波長成分の最大強度P2とが、P2/(P1×10)≦1.0なる関係にあることを特徴とする磁気記録媒体。 - 前記磁性塗料を作製する際の混練処理工程で混合される無機粉末と結合剤の重量比率は、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20であることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。
- 非磁性支持体上に磁性塗料を塗布して形成される記録層を有する塗布型磁気記録媒体の製造方法において、
前記磁性塗料を作製する際に無機粉末と結合剤を混合する混練処理工程であって、強磁性粉末を含む無機粉末をWp重量部、高分子樹脂で構成される結合剤をWr重量部とした際、0.15≦{Wr/(Wr+Wp)}≦0.20なる関係を満たす重量比率で混合する混練処理工程を備えたことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
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