JP2005158186A - 磁気記録媒体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高記録密度特性に優れ、かつ、耐久性においても信頼性の高い磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】磁性層3が設けられた側の最上層に、樹脂を含有する非磁性層4を設ける。非磁性層4の厚さ寸法は、1nm〜50nmの範囲、表面粗さ(P−V)が2nm以上、20nm以下の範囲とする。
【選択図】図1
【解決手段】磁性層3が設けられた側の最上層に、樹脂を含有する非磁性層4を設ける。非磁性層4の厚さ寸法は、1nm〜50nmの範囲、表面粗さ(P−V)が2nm以上、20nm以下の範囲とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、高記録密度特性に優れた塗布型の磁気記録媒体と、その製造方法に関する。
磁気記録媒体は、オーディオテープ、ビデオテープ、コンピュータテープ、磁気ディスク、磁気カードなど種々の用途があるが、特にデータバックアップ用テープの分野では、バックアップの対象となるハードディスクの大容量化にともない、1巻当たり200GB以上の記録容量を持つ磁気テープが商品化されている。また、今後1TBを超える大容量バックアップテープが提案されており、その高記録密度化は不可欠である。
このような高記録密度化に対応した磁気テープを製造するにあたっては、磁性粉末(以下、磁性粒子とも言う)の微粒子化(以下、微粉末化とも言う)とそれらの塗膜中への高密度充填化、塗膜の平滑化、磁性層の薄層化に関する高度な技術が用いられている。
磁性粉末の改良に関しては、主として、短波長記録に対応するために、微粒子化とともに、磁気特性の改善が図られており、平均粒子径が100nm以下の針状の金属磁性粉末が提案されている。また、短波長記録時の減磁による出力低下を防止するために、年々、高保磁力化が図られている。
保磁力に関しては、磁気ヘッドの技術革新により、さらに高保磁力を有する磁気テープに対しても記録は可能な状況にある。特に長手記録方式においては、磁気ヘッドで記録消去が可能な限り、記録および再生減磁による出力低下を防止するため、保磁力はできる限り高くすることが好ましい。従って、磁気テープの記録密度を向上させるための現実的な方法で効果的な方法は、磁気テープを高保磁力化することといえる。
一方、磁気記録媒体の製造技術の改良に関しては、近年の高記録密度化に伴い、記録波長が短波長化されているため、磁性層の厚さが厚いと、従来それほど問題とならなかった記録再生時の自己減磁損失や磁性層の厚さに起因する厚み損失の影響が大きくなってきた。そのため、磁性層の厚さを低減することが必要となってきている。
しかし、磁性層の厚さを低減すると、非磁性支持体の表面粗さが磁性層表面に影響を及ぼし、磁性層の表面性を劣化させやすいという問題が生じる。また、磁性層単層のみを薄層化する場合には、磁性塗料の固形分濃度を低下するか、塗布量を低減する方法が考えられるが、これらの手法によっては、塗布時の欠陥や磁性粉末の充填性が向上せず、また塗膜強度を弱めるという問題が生じる。このため、媒体製造技術の改良により磁性層を薄層化する場合、非磁性支持体と磁性層との間に非磁性下塗層(以下、下塗層とも言う)を設け、該非磁性下塗層が湿潤状態にあるうちに上層磁性層を塗布する、いわゆる同時重層塗布方式が提案されている(例えば特許文献1)。
記録波長の短波長化と磁性層の薄層化に伴い、磁性層からの漏れ磁束は極めて微弱化しつつあり、これらの磁気記録媒体を使用するシステムにおいては、高感度な磁気抵抗効果型ヘッド(以下MR型ヘッドと記す(GMR型も含む))を再生ヘッドに用いたものが主流になりつつある。MR型ヘッドは、誘導コイルを持たないために機器ノイズが小さく、磁気記録媒体のノイズを小さくすることで優れたC/Nを得ることが可能になる。
ところが、このMRヘッドは磁気誘導型ではあまり問題にならなかった磁性層表面の微小な凹凸でも、再生出力に大きく影響するため、従来以上に磁性層表面の粗さを制御する必要がある。また、磁性層の耐久性向上のために磁性層に非磁性粉末を含ませることが行われている(例えば、特許文献1、特許文献2など)が、磁性層の厚さが次第に小さくなるにつれて、該非磁性粉末が磁性粉末の配向性を乱したり、磁性層の表面平滑性を低下させたりする傾向が大きくなり記録密度を大きくするための障害となってきた。
以上のような記録密度向上の試みは、主に線記録密度(テープの長手方向の記録密度)の向上に貢献するものであるが、記録媒体の記録密度を大きくするためには、トラックピッチを狭幅化して記録媒体の幅方向の記録密度を大きくすることも重要である。トラックピッチが狭くなると、再生ヘッドがデータトラックを正確にトレースできるように記録媒体上にサーボトラックを設けるシステムが登場している。サーボトラックを設けることにより、再生ヘッドを正確にデータトラック上に移動させることが可能になるが、サーボトラックとデータトラック間の寸法が温度、湿度の変化により変動すると正確な移動が行えなくなりトラックずれ(オフトラック)が生じて、再生出力レベルが低下しエラーが大きくなる。このために、サーボシステムを用いる記録媒体においては幅方向の寸法安定が重要である。幅方向の寸法安定性の高い記録媒体やそれを得るための方法が検討されている(例えば、特許文献3、特許文献4、特許文献5など)。さらに、磁性層の耐久性の向上や、装飾のために磁性層の上に塗布型の保護層を設けることも試みられている(例えば、特許文献6、特許文献7、特許文献8など)。
しかし、特許文献1、特許文献2に開示されている磁気記録媒体では、磁性層に非磁性粉末が含まれているために、記録波長が小さくなったり、磁性層厚さが小さくなると十分な電磁変換特性を得ることは困難となる。特許文献3では、幅方向の温度膨張係数が0.0015%/℃以下で、湿度膨張係数が0.0015%/%RH以下の磁気テープが開示されているが、このような幅方向の寸法安定性の磁気テープを得るためには磁気テープのどの構成要素をどう選択すればよいかの具体的記述がない。特許文献4、特許文献5では幅方向の寸法安定性の高い磁気記録媒体を得るための支持体が開示されているものの、特許文献4では幅方向の寸法安定性が十分ではなく、特許文献5では支持体上に金属蒸着膜を設けるため生産性が悪く、コストも高くなる問題点があった。特許文献6では、磁性層が強磁性金属あるいはその合金の連続薄膜によって構成されている磁気記録媒体において、磁性層の上に設けられるサッカボール状の三次元炭素分子C60(フラーレン)を含む潤滑層(保護層)を設けることが開示されているが、保護層中に平均粒子径が大きな(数μm)粒子を含むため、磁性層と磁気ヘッドとの間に大きなスペーシングを生じ短波長記録においては、十分な電磁変換特性を得ることは困難であった。特許文献7では、硬質の基材上の磁性層の直上に非磁性塗布層形成用塗料を塗布し、乾燥して塗布層を形成する磁気記録媒体が開示されているが、主に磁気カードに関するもので、該磁性層の厚さが10μm、該非磁性塗布層の厚さは1μm以上であるため、本発明の対象とする、可撓性支持体上に磁性層を設けた高密度記録媒体としては電磁変換特性が不十分である。
とくに特許文献8には、磁性層は磁性粉末およびバインダー樹脂を有し、この磁性層表面に潤滑剤を含有する樹脂層を設けることが開示されているが、樹脂層を設ける目的が、磁性層中の磁性塗料中のバインダー樹脂の低分子量成分が表面に移動し、張り付きあるいはドロップアウトを防ぐためであるので、本発明のように、非磁性層表面を平滑化して、スペーシングを小さくして、短波長記録特性の向上を図り、同時に耐久性を付与するものとは異なるため、短波長特性が不十分である。また、樹脂層は架橋硬化されておらず、耐久性が不十分である。また、開示されている樹脂層を設ける方法は、磁性層を形成、乾燥した後に樹脂層を設ける方法であって、本発明者らの検討によると、このような方法では、樹脂層は磁性塗膜中に含侵してしまい磁性塗膜上の独立した塗膜を形成しにくく、充分な耐久性を発揮しない。このように、磁気記録媒体の高記録密度化を達成するためには、先に述べた、従来技術では不十分であった。
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、例えばテープ1巻当たり1TB以上の記録容量に対応しうる高記録密度特性に優れ、かつ、耐久性においても信頼性の高い磁気テープを提供することを目的とする。
本発明は、図1および図2に示すごとく、可撓性非磁性支持体2の少なくとも一方の面に、磁性粉末を含む磁性層3を有する磁気記録媒体1である。そして、前記磁性層3が設けられた側の最上層が、樹脂を含有する、厚さ寸法が1nm以上、50nm以下、表面粗さ(P−V)が2nm以上、20nm以下の非磁性層4であることを特徴とする。
前記非磁性層4に含まれる樹脂は、放射性硬化樹脂を含むものとすることができる。また、前記非磁性層4に含まれる樹脂は、有機−無機複合樹脂を含むものとすることができる。
前記磁性層3と前記非磁性可撓性支持体2との間には、非磁性粉末を含む非磁性下塗層5を設けることができる。この場合には、前記磁性層3の厚さ寸法は0.01〜0.2μmが好ましい。また、非磁性層5の厚さ寸法は0.2〜1.5μmの範囲に設定することが好ましい。
前記磁性層3に含まれる磁性粉末の平均粒子径は5〜100nmが好ましい。また前記磁性層3の保磁力は100〜320kA/mであることが好ましい。
また、本発明は、可撓性非磁性支持体2の少なくとも一方の面に、磁性粉末を含む磁性層3を有する磁気記録媒体1を製造する方法において、前記磁性層3が設けられた側の最上層に、非磁性塗料を塗布してなる非磁性層4を形成する工程を含むものである。そして、この非磁性層4が、樹脂を含有するものであって、その厚さ寸法が1nm以上、50nm以下であることを特徴とする。
前記非磁性層4、前記磁性層3は、少なくとも一つ以上のスライド式コータを用いることにより形成することができる。
非磁性層4の表面粗さ(P−V)を2nm以上、20nm以下にする手段としては、(1)磁性層3がフィラーを含まない構成とする、(2)磁性層3の磁性粉末として微粒子(特に、5〜30nmの略球状磁性粉末)を使用する、(3)磁性層3のフィラーとして、磁性粉末と略同形状のフィラーを使用する(略同サイズ以下のフィラーが好ましい)、(4)磁性層3上に、樹脂層の非磁性層4をウエット・オン・ウエットで形成(図1の場合は、下塗層5、磁性層3、非磁性層4をウエット・オン・ウエットで形成)することで、乾燥速度を遅くする、(5)磁性層3と可撓性非磁性支持体2との間に非磁性下塗層5を形成する、(6)磁性層3と可撓性非磁性支持体2との間に、板状の非磁性粉末を含有する非磁性下塗層5を形成する、などの手段が有効である。
なお、上記(1)の「磁性層3がフィラーを含まない」とは、実質的にフィラーを含まないもので、配向を乱さない程度の僅かな量(全粉体重量の1重量%以下)のフィラーを含んでもよい。
上記(1)〜(6)の手段または(1)〜(6)の手段の組合せにより、非磁性層4の表面粗さ(P−V)が制御でき、耐久性向上効果、短波長記録特性の向上効果が得られるが、以下に、非磁性層4の表面粗さ(P−V)を2nm以上、20nm以下にする手段として、主に上記(1)の「磁性層3がフィラーを含まない構成」とした場合を例にとって本発明の効果について説明する。
本発明に係る磁気記録媒体においては、図1および図2に示すごとく、磁性層3が設けられた側の最上層を樹脂を含有する非磁性層4としたので、磁性層3の耐久性の向上を図り、以て磁気記録媒体1の信頼性の向上に寄与できる。また、従来形態において、磁性層の耐久性や走行性を向上させることを目的として該磁性層内に配合されていた研磨剤粉末やカーボンブラックなどの各種フィラーを廃することで、磁性層3内における磁性粉末の充填率の向上を図ることができ、従って磁性層3の単位体積当たりの磁化量の向上を図り、高記録密度特性に優れた磁気記録媒体1を得ることができる。また、これらフィラーは磁性層内での磁性粉末の配向を乱すものであるが、本発明のようにフィラーを廃することで磁気特性の向上を図り、短波長記録特性の向上に寄与できる。さらに、フィラーを添加すると磁性層の表面が粗くなるため、従来の磁性層が最上層に位置する形態においては該磁性層と磁気ヘッドとのスペーシングが大きくならざるをえなかったが、本発明のごとく、磁性層3の表面を薄い非磁性層4で覆ってあると、該スペーシングを小さくできるので、この点でも短波長記録特性の向上を図ることが可能となる。
非磁性層4の厚さ寸法は、1nm〜50nmの範囲にあることが好ましく、5〜30nmがより好ましい。これは、非磁性層4の厚さ寸法が1nm未満であると、耐久性向上の効果が良好に得られず、50nmを超えると、耐久性向上の効果が飽和するほか、磁気ヘッドと磁性層3とのスペーシングが大きくなりすぎて、短波長記録特性の低下が大きくなることに拠る(図3参照)。
非磁性層4の表面粗さ(P−V)は、2nm〜20nmの範囲にあることが好ましく、3〜15nmがより好ましく、5〜12nmが最も好ましい。これは、非磁性層4の表面粗さ(P−V)が2nm未満であると、耐久性向上の効果が良好に得られず、20nmを超えると、耐久性向上の効果が飽和するほか、磁気ヘッドと磁性層3とのスペーシングが大きくなりすぎて、短波長記録特性の低下が大きくなることに拠る(図8参照)。
非磁性層4に含まれる樹脂を、放射性硬化樹脂を含むものとしてあると、上記のような薄層の非磁性層4を生産効率よく形成できる利点がある。さらに、非磁性層4に含まれる樹脂は、分子中にシロキサン変位部位を有する有機−無機複合樹脂を含むものであることが好ましく、これは該樹脂が耐擦傷性に優れることによる(図4参照)。
図1に示すように、磁性層3と可撓性非磁性支持体2との間に、非磁性粉末を含む非磁性下塗層5を設けてあると、磁性層3の厚さむらを抑えて、厚み寸法精度よく磁性層3を形成することが可能となる。さらに、非磁性層4から磁性層3に潤滑剤成分が供給されるので、磁性層3の耐久性向上に寄与できる。
この場合には、磁性層3の厚さ寸法は0.01〜0.2μm(10〜200nm)の範囲にあることが好ましく、0.01〜0.1μm(10〜100nm)の範囲がより好ましい。0.01μm(10nm)未満では、得られる出力が小さくなり、また均一な磁性層3を塗布形成することが困難となる。0.2μm(200nm)を超えると短波長信号の記録再生時の自己減磁損失や厚み損失が大きくなる傾向がある(図5参照)。
非磁性下塗層5の厚さ寸法は0.2〜1.5μmの範囲に設定することが好ましい。0.2μm未満では、先の磁性層3の厚さむらの低減効果と、耐久性向上効果が良好に得られない。1.5μmを超えると、磁気記録媒体1の全厚が大きくなりすぎて、例えば本発明に係る磁気記録媒体を磁気テープに適用した場合において、テープ1巻当たりの容量が小さくなってしまう不利がある(図6参照)。
図1の磁性層3に含まれる磁性粉末の平均粒子径は5〜100nmであることが好ましい。平均粒子径が5nm未満では、粒子の表面エネルギーが大きくなって分散が困難になる。平均粒子径が100nmを超えると、ノイズが大きくなる不利が生じる(図7参照)。磁性層3の保磁力は、100〜320kA/mの範囲にあることが好ましい。保磁力が100kA/m未満では、記録波長を短くすると、反磁界減磁で出力低下が起こる。保持力が320kA/mを超えると、磁気ヘッドによる記録が困難となる。
図1および図2に示すように、可撓性非磁性支持体2の磁性層3が設けられた側の反対側に、非磁性粉末を含むバック層6を設けてあると、走行性の向上を図ることができる。
通常、磁性層には、該磁性層の耐久性や走行性を向上させるための研磨剤粉末やカーボンブラックが添加される。これらの研磨剤粉末やカーボンブラックは、その効果を発揮するために、磁性粉末の短軸径よりも粒子径の大きなものが使用されることが多く、このため磁性層の表面が粗くなることが避けられず、該磁性層が最上層である形態では、磁気ヘッドとのスペーシングが大きくなってしまい、短波長記録特性の低下を招く不利があった。また、これら研磨剤粉末やカーボンブラックは、その存在が磁性層内での磁性粉の配向を乱すために、磁気特性が低下することが避けられず、この点でも短波長記録特性の低下を招く不利がある。さらに、これらの粉末は、非磁性粉末であるために、磁性層の単位体積当たりの磁化量を低下させるため、再生出力を低下させる。以上より、磁性層に含まれるこれらの非磁性粉末を可能な限り少なくして、別の手段で耐久性や走行性を向上させることが、例えばテープ1巻当たり1TB以上の記録容量に対応しうる高密度記録媒体を開発するための一つの課題であった。
そこで本発明者らは、図1および図2に示すごとく、可撓性非磁性支持体2の少なくとも一方の面に、磁性粉末を含む磁性層3を有する磁気記録媒体1において、磁気記録媒体1の磁性層3が設けられた側の最上層に、樹脂を主成分とする非磁性層4を設けることにより上記課題を解決できることを見出して本発明を完成するに至った。このように磁気記録媒体1の最上層を樹脂を含有する非磁性層4としてあると、磁性層3の耐久性の向上を図り、以て磁気記録媒体1の信頼性の向上に寄与できる。また、従来の最上層が磁性層である形態では不可避であった、磁気ヘッドとのスペーシングが大きくなることに起因する、短波長記録特性の低下をよく防ぐこともできる。さらに、フィラー等の非磁性粉末を磁性層3に含ませずともよくなり、該磁性層3における磁性粉末の充填率の向上を図ることができるので、磁性層3の単位体積当たりの磁化量の向上を図ることができ、従って、高記録密度特性に優れた磁気記録媒体1を得ることができる。
先に述べたように、非磁性層4の厚さ寸法は、1nm〜50nmの範囲にあることが好ましい。これは、非磁性層4の厚さ寸法が1nm以下であると、耐久性向上の効果が良好に得られず、50nm以上であると、耐久性向上の効果が飽和するほか、磁気ヘッドと磁性層3とのスペーシングが大きくなりすぎて、短波長記録特性の低下が大きくなることに拠る。
ここで言う非磁性層4の厚さ寸法とは、具体的には以下のようにして得たものである。まず、試料の磁気記録媒体1を樹脂埋めし、それを集束イオンビーム加工装置で切り出し、その断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で10000倍にて、10視野の写真撮影を行い、最上層の非磁性層4の表面、最上層の非磁性層4−磁性層3界面の境界を縁取りする。次に、写真一視野当り、任意の5個所(計50個所)を、それぞれ縁取りした線間の距離を非磁性層4の厚さとして計測し、それらを平均して非磁性層4の厚さ寸法とした。
非磁性層4の中心線平均表面粗さRaは、0.2〜2.0nmが好ましく、0.3〜1.5nmがより好ましく、0.5〜1.3nmがさらに好ましい。また、非磁性層4のピークバレー値P−Vは、2〜20nmが好ましく、3〜15nmがより好ましく、5〜12nmが最も好ましい。Raが0.2〜2.0nm、P−Vが2〜20nmの範囲がより好ましいのは、これらの下限値未満では磁気テープの走行が不安定になり、上限値を越えると、スペーシングロスにより、短波長記録の解像度が悪くなったり出力が低下したりして、エラーレートが高くなるためである。
最表面の表面粗さはAFM(DigitalInstruments社製 Dimension3000)を用いて行った。測定条件はタッピングモードで行い、測定視野は5μm×5μm角で10箇所の測定を行った。なお、測定データから最大値と最小値とを除いたものを算術平均し測定値とした。
非磁性層4に用いられる樹脂は耐擦傷性に優れたものが好ましく、この条件を満たす従来公知の各種樹脂を用いることができる。
また、50nm以下の薄層の塗膜(非磁性層4)を安定して得るためには、前記樹脂の分子量(重量平均分子量)は10000以下が好ましく、5000以下がより好ましく、2000以下が最も好ましい。該低分子量の樹脂を硬質の塗膜とするために、硬化剤を併用することが好ましい。前記樹脂を放射線硬化性として、電子線、紫外線等の放射線で硬化することが好ましい。分子中にシロキサン変性部位を有する有機−無機複合樹脂が、耐擦傷性が大きく好ましい。ここで言うシロキサン変性部位とは、−(SiR1 R2 −O)n −R3 の一般式で表される化合物を言い、R1 、R2 、R3 は水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基などの置換基である。
このような樹脂としては、セルロース系樹脂、エーテル系樹脂、フェノール系樹脂、カーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂が用いられるが、耐擦傷性を向上させるために、芳香族環を導入したり、これらの樹脂に対応する硬化剤(イソシアネート類、アミン類等)を併用することが好ましい。また、これらの樹脂をアクリル変性することで、放射線感応性二重結合を有する放射性硬化樹脂とすることができる。放射性硬化樹脂の詳細については後述する。有機−無機複合樹脂としては、シロキサン変性ポリウレタン樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂等がある。有機−無機複合樹脂中のシリカ含有量は、樹脂固形分に対して2〜50重量%が好ましい。
このように非磁性層4を設けることで、磁気記録媒体1の耐久性が向上するのみならず、磁気記録媒体の幅方向の湿度寸法安定性が向上する。一般に、磁気記録媒体1の磁性層3、後述する下塗層5の幅方向の湿度膨張係数は、可撓性非磁性支持体2のそれよりも大きい。これは、磁性層3、下塗層5に用いられるバインダ樹脂の湿度膨張係数が非磁性支持体のそれよりも大きいためである。また、磁性層3、下塗層5はミクロに見ると10〜30体積%の空孔を有しており、水蒸気が入り込み易いため、湿度の変化に対して影響が大きい。これに対して、本発明のように最上層に緻密な樹脂層(非磁性層4)を設けることにより、湿度変化の影響を抑えて、湿度寸法安定性の向上を図ることができる。
非磁性層4には、上記樹脂が主成分として用いられるが、必要に応じて、非磁性粉末を含ませることができる。しかし、その場合でも、本発明の主旨から非磁性層4の厚さより十分小さい(平均粒子径が層厚さの1/2以下)粉末を使用することが好ましい。ここで用いられる非磁性粉末は、モース硬度4以上の比較的硬い粉末が好ましく、シリカ、アルミナなどの無機酸化物粉末やフラーレン、カーボンナノチューブなどの硬質炭素粉末などを用いることができる。
非磁性層4は、連続層であることが好ましいが、層厚さが薄い場合には磁性層3の上全面に非磁性層4が形成されず、磁性層3上に非磁性層4が「海・島」状に存在する、つまり磁性層3上に非磁性層4が部分的に存在する形態であってもよい。すなわち、磁性層3の耐久性向上の効果が認められる限り、そのような「海・島」形状であってもかまわず、本発明における「非磁性層4」とはかかる形態も含む概念である。
本発明に係る磁気記録媒体1は、図2に示すごとく、非磁性支持体2上に、磁性層3と非磁性層4とが順次積層された形態のほか、図1に示すごとく、非磁性支持体2上に非磁性下塗層5、磁性層3、非磁性層4とが順次積層された複層形態を採ることができる。これらの各層3・4・5を形成する方法は、グラビアコータ、ナイフコータ、エクストルージョン型コータ、スライド式コータ、カーテン式コータ、スプレー式コータ、キスコータ等の従来公知の塗布方式の中から適宜選択することができる。前記のコータを単独または組み合わせて、同時または逐次に各層3・4・5を形成することができる。各層3・4・5の形成は、下の層が湿潤時または乾燥後、さらにはカレンダによる平滑化処理後に行うことができる。
次に、本発明の磁気記録媒体1の構成要素についてさらに詳述する。
〈可撓性非磁性支持体:2〉
可撓性非磁性支持体(以下、非磁性支持体と記す)2の厚さ寸法は、用途によって異なるが、通常、1.5〜100μm、とくにテープ状で用いる場合には1.5〜11.0μmの範囲、より好ましくは2.0〜7.0μmである。この範囲の厚さの非磁性支持体2が使用されるのは、1.5μm未満では製膜が難しく、またテープ強度が小さくなり、11.0μmを越えるとテープ全厚が厚くなり、テープ1巻当りの記録容量が小さくなるためである。なお、磁気記録媒体1をディスク状とする場合には、非磁性支持体2の好適な厚み寸法の範囲は、20〜80μmである。
〈可撓性非磁性支持体:2〉
可撓性非磁性支持体(以下、非磁性支持体と記す)2の厚さ寸法は、用途によって異なるが、通常、1.5〜100μm、とくにテープ状で用いる場合には1.5〜11.0μmの範囲、より好ましくは2.0〜7.0μmである。この範囲の厚さの非磁性支持体2が使用されるのは、1.5μm未満では製膜が難しく、またテープ強度が小さくなり、11.0μmを越えるとテープ全厚が厚くなり、テープ1巻当りの記録容量が小さくなるためである。なお、磁気記録媒体1をディスク状とする場合には、非磁性支持体2の好適な厚み寸法の範囲は、20〜80μmである。
非磁性支持体2の長手方向のヤング率は5.8GPa(590kg/mm2 )以上が好ましく、7.1GPa(720kg/mm2 )以上がより好ましい。非磁性支持体2の長手方向のヤング率が5.8GPa(590kg/mm2 )以上がよいのは、長手方向のヤング率5.8GPa(590kg/mm2 )未満では、テープ走行が不安定になるためである。また、ヘリキャルスキャンタイプでは、長手方向のヤング率(MD)/幅方向のヤング率(TD)は、0.60〜0.80の特異的範囲が好ましく、0.65〜0.75の範囲がより好ましい。長手方向のヤング率/幅方向のヤング率が、0.60〜0.80の特異的範囲がよいのは、0.60未満または0.80を越えると、メカニズムは現在のところ不明であるが、磁気ヘッドのトラックの入り側から出側間の出力のばらつき(フラットネス)が大きくなるためである。このばらつきは長手方向のヤング率/幅方向のヤング率が0.70付近で最小になる。さらに、リニアレコーディングタイプでは、長手方向のヤング率/幅方向のヤング率は、理由は明らかではないが、0.70〜1.30が好ましい。
非磁性支持体2の幅方向の温度膨張係数は、(−10〜10)×10-6、湿度膨張係数は、0〜10×10-6が好ましい。この範囲が好ましいのは、この範囲をはずれると温度・湿度の変化によりオフトラックが生じエラーレートが大きくなるからである。
このような特性を満足する非磁性支持体2の具体例としては、二軸延伸のポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、芳香族ポリアミドフィルム、芳香族ポリイミドフィルムなどを挙げることができる。
〈下塗層:5〉
磁気記録媒体1の短波長記録特性の向上のため、磁性層3の厚さを0.2μm以下にする場合には、図1に示すように非磁性の下塗層5を、磁性層3と非磁性支持体2との間に設けることが好ましい。
磁気記録媒体1の短波長記録特性の向上のため、磁性層3の厚さを0.2μm以下にする場合には、図1に示すように非磁性の下塗層5を、磁性層3と非磁性支持体2との間に設けることが好ましい。
かかる下塗層5の厚さは0.2μm以上、1.5μm以下が好ましく、1.0μm以下がより好ましく、0.8μm以下がさらにより好ましい。この範囲が好ましいのは、0.2μm未満では、磁性層3の厚さむら低減効果、耐久性向上効果が小さいためである。1.5μmを越えると磁気テープの全厚が厚くなり過ぎてテープ1巻当りの記録容量が小さくなる。
下塗層5に使用する非磁性粉末としては、酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウム等があるが、酸化鉄単独または酸化鉄と酸化アルミニウムの混合系が好ましく使用される。非磁性粉末の粒子形状は球状、板状、針状、紡錘状のいずれでもよいが、針状、紡錘状の場合は、通常、長軸長20〜200nm、短軸長5〜200nmのものが好ましい。非磁性粉末を主に、必要に応じて粒子径0.01〜0.1μmのカーボンブラック、粒子径0.05〜0.5μmの酸化アルミニウムを補助的に含有させることが多い。下塗層5を平滑に、かつ厚みムラを少なく塗布するためには、上記、非磁性粒子およびカーボンブラックは特に粒度分布がシャープなものを用いることが好ましい。
下塗層5には、平均粒子径が10nm〜100nmの非磁性板状粉末を添加することが好ましい。非磁性板状粉末の成分は、セリウムなどの希土類元素、ジルコニウム、珪素、チタン、マンガン、鉄等の元素の酸化物または複合酸化物が用いられる。導電性改良の目的で、平均粒子径10〜100nmのグラファイトのような板状炭素性粉末や平均粒子径10〜100nmの板状ITO(インジウム、スズ複合酸化物)粉末などを添加してもよい。前記の非磁性板状粉末を添加することで、膜厚の均一性、表面平滑性、剛性、寸法安定性が改善される。なお、下塗層5に使用するバインダ樹脂は、磁性層3と同様のものを用いることができる。
〈潤滑剤〉
下塗層5には、磁性層3と下塗層5に含まれる全粉体に対して0.5〜5.0重量%の高級脂肪酸を含有させ、さらに0.2〜3.0重量%の高級脂肪酸のエステルを含有させることが、磁性層3を介して非磁性層4に潤滑剤が移入して、ヘッドとの摩擦係数が小さくなるため好ましい。この範囲の高級脂肪酸添加が好ましいのは、0.5重量%未満では、非磁性層4への潤滑剤の移入量が少ないため、摩擦係数低減効果が小さく、5.0重量%を越えると下塗層が可塑化してしまい強靭性が失われるおそれがあるからである。また、この範囲の高級脂肪酸のエステル添加が好ましいのは、0.2重量%未満では、摩擦係数低減効果が小さく、3.0重量%を越えると磁性層3を介して非磁性層4に潤滑剤の移入量が多すぎるため、テープとヘッドが貼り付く等の副作用を生じるおそれがあるためである。高級脂肪酸としては、炭素数10以上の脂肪酸を用いるのが好ましく、高級脂肪酸エステルは前記高級脂肪酸のエステルを用いるのが好ましい。炭素数10以上の脂肪酸としては、直鎖、分岐、シス・トランスなどの異性体のいずれでもよいが、潤滑性能にすぐれる直鎖型が好ましい。このような脂肪酸としては、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸などが挙げられる。これらの中でも、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸などが好ましい。磁性層3における脂肪酸の添加量としては、下塗層5と磁性層3の間で脂肪酸が転移するので、特に限定されるものではなく、磁性層3と下塗層5を合わせた脂肪酸の添加量を上記の量とすればよい。下塗層5に脂肪酸を添加すれば、必ずしも磁性層3に脂肪酸を添加しなくてもよい。
下塗層5には、磁性層3と下塗層5に含まれる全粉体に対して0.5〜5.0重量%の高級脂肪酸を含有させ、さらに0.2〜3.0重量%の高級脂肪酸のエステルを含有させることが、磁性層3を介して非磁性層4に潤滑剤が移入して、ヘッドとの摩擦係数が小さくなるため好ましい。この範囲の高級脂肪酸添加が好ましいのは、0.5重量%未満では、非磁性層4への潤滑剤の移入量が少ないため、摩擦係数低減効果が小さく、5.0重量%を越えると下塗層が可塑化してしまい強靭性が失われるおそれがあるからである。また、この範囲の高級脂肪酸のエステル添加が好ましいのは、0.2重量%未満では、摩擦係数低減効果が小さく、3.0重量%を越えると磁性層3を介して非磁性層4に潤滑剤の移入量が多すぎるため、テープとヘッドが貼り付く等の副作用を生じるおそれがあるためである。高級脂肪酸としては、炭素数10以上の脂肪酸を用いるのが好ましく、高級脂肪酸エステルは前記高級脂肪酸のエステルを用いるのが好ましい。炭素数10以上の脂肪酸としては、直鎖、分岐、シス・トランスなどの異性体のいずれでもよいが、潤滑性能にすぐれる直鎖型が好ましい。このような脂肪酸としては、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸などが挙げられる。これらの中でも、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸などが好ましい。磁性層3における脂肪酸の添加量としては、下塗層5と磁性層3の間で脂肪酸が転移するので、特に限定されるものではなく、磁性層3と下塗層5を合わせた脂肪酸の添加量を上記の量とすればよい。下塗層5に脂肪酸を添加すれば、必ずしも磁性層3に脂肪酸を添加しなくてもよい。
磁性層3には、磁性粉末に対して0.5〜3.0重量%の脂肪酸アミドを含有させ、0.2〜3.0重量%の高級脂肪酸のエステルを含有させると、非磁性層4に潤滑剤が移入して、テープ走行時の摩擦係数が小さくなるため好ましい。この範囲の脂肪酸アミドが好ましいのは、0.5重量%未満では非磁性層4への潤滑剤の移入量が少なく、ヘッド/非磁性層界面での直接接触が起こりやすく焼付き防止効果が小さく、3.0重量%を越えると非磁性層4に潤滑剤がブリードアウトしてしまいドロップアウトなどの欠陥が発生するおそれがあるからである。脂肪酸アミドとしてはパルミチン酸、ステアリン酸等の炭素数が10以上の脂肪酸アミドが使用可能である。また、上記範囲の高級脂肪酸のエステル添加が好ましいのは、0.2重量%未満では非磁性層4への潤滑剤の移入量が少なく、摩擦係数低減効果が小さく、3.0重量%を越えると非磁性層4への潤滑剤の移入量が多すぎて、ヘッドに貼り付く等の副作用を生じるおそれがあるためである。なお、磁性層3の潤滑剤と下塗層5の潤滑剤の相互移動を排除するものではない。
また、非磁性層4には、磁性層3や下塗層5から潤滑剤が移入するので、通常、潤滑剤は添加しないが、必要に応じて磁性層3や下塗層5に用いる潤滑剤を、非磁性層4に含ませてもよい。
本発明をディスク状の媒体に適用する場合には、潤滑剤の総量として磁性層3の強磁性粉末または下塗層5の非磁性粉末に対し、0.1重量%〜50重量%、好ましくは2重量%〜25重量%の範囲で上記潤滑剤が用いられる。
〈分散剤〉
下塗層5や磁性層3、非磁性層4に含まれる非磁性粉末やカーボンブラック、磁性粉末は、分散剤としては、例えば、カプリル酸、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、ベヘン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、ステアロール酸等の炭素数12〜18個の脂肪酸(RCOOH、Rは炭素数11〜17個のアルキル基、又はアルケニル基)、前記脂肪酸のアルカリ金属又はアルカリ土類金属からなる金属石けん、前記の脂肪酸エステルのフッ素を含有した化合物、前記脂肪酸のアミド、ポリアルキレンオキサイドアルキルリン酸エステル、レシチン、トリアルキルポリオレフィンオキシ第四級アンモニウム塩(アルキルは炭素数1〜5個、オレフィンは、エチレン、プロピレンなど)、硫酸塩、及び銅フタロシアニン等のような従来公知の分散剤で表面処理したり、分散剤とともに塗料製造工程を行ってもよい。これらは、単独でも組み合わせて使用しても良い。分散剤は、いずれの層においても結合剤100重量部に対して通常、0.5〜20重量部の範囲で添加される。
下塗層5や磁性層3、非磁性層4に含まれる非磁性粉末やカーボンブラック、磁性粉末は、分散剤としては、例えば、カプリル酸、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、ベヘン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、ステアロール酸等の炭素数12〜18個の脂肪酸(RCOOH、Rは炭素数11〜17個のアルキル基、又はアルケニル基)、前記脂肪酸のアルカリ金属又はアルカリ土類金属からなる金属石けん、前記の脂肪酸エステルのフッ素を含有した化合物、前記脂肪酸のアミド、ポリアルキレンオキサイドアルキルリン酸エステル、レシチン、トリアルキルポリオレフィンオキシ第四級アンモニウム塩(アルキルは炭素数1〜5個、オレフィンは、エチレン、プロピレンなど)、硫酸塩、及び銅フタロシアニン等のような従来公知の分散剤で表面処理したり、分散剤とともに塗料製造工程を行ってもよい。これらは、単独でも組み合わせて使用しても良い。分散剤は、いずれの層においても結合剤100重量部に対して通常、0.5〜20重量部の範囲で添加される。
〈磁性層:3〉
磁性層3の厚さは、0.01μm以上、3.5μm以下が好ましい。この範囲が好ましいのは、0.01μm未満では得られる出力が小さいのと、均一な磁性層を塗布するのが困難であり、3.5μmを超えるとテープの全厚が大きくなりすぎてテープ1巻当たりの容量が小さくなるからである。
磁性層3の厚さは、0.01μm以上、3.5μm以下が好ましい。この範囲が好ましいのは、0.01μm未満では得られる出力が小さいのと、均一な磁性層を塗布するのが困難であり、3.5μmを超えるとテープの全厚が大きくなりすぎてテープ1巻当たりの容量が小さくなるからである。
短波長記録特性をさらに向上させるためには、図1に示すごとく、磁性層3と非磁性支持体2との間に下塗層5を設けたうえで、磁性層3の厚さ寸法を0.01〜0.2μmの範囲に設定することが好ましい。磁性層3の厚さ寸法は、0.01〜0.1μmがより好ましく、0.01〜0.06μmが最も好ましい。
磁気記録媒体1の容量を大きくするために、非磁性支持体2の両面に磁性層3を設けた構成としてもよい。
磁性層3の保磁力は、100〜320kA/mが好ましく、150〜320kA/mがより好ましく、200〜320kA/mがさらに好ましい。この範囲が好ましいのは、100kA/m未満では記録波長を短くすると反磁界減磁で出力低下が起こり、320kA/mを越えると磁気ヘッドによる記録が困難になるためである。
磁性層3(下塗層5の場合も同様)に用いるバインダ樹脂としては、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−ビニルアルコール共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂、塩化ビニル−水酸基含有アルキルアクリレート共重合体樹脂、ニトロセルロースなどのセルロース系樹脂の中から選ばれる少なくとも1種と、ポリウレタン樹脂とを組み合わせたものなどが挙げられる。中でも、塩化ビニル−水酸基含有アルキルアクリレート共重合体樹脂とポリウレタン樹脂を併用するのが好ましい。ポリウレタン樹脂には、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリエステルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステルポリカーボネートポリウレタン樹脂などがある。
官能基として−COOH、−SO3 M、−OSO3 M、−P=O(OM)3 、−O−P=O(OM)2 [これらの式中、Mは水素原子、アルカリ金属塩基又はアミン塩を示す]、−OH、−NR' R''、−N+ R''' R''''R''''' [これらの式中、R' 、R''、R''' 、R''''、R''''' は水素または炭化水素基を示す]、エポキシ基を有する高分子からなるウレタン樹脂等のバインダ樹脂が使用される。このようなバインダ樹脂を使用するのは、上述のように磁性粉末などの分散性が向上するためである。2種以上の樹脂を併用する場合には、官能基の極性を一致させるのが好ましく、中でも−SO3 M基同士の組み合わせが好ましい。
これらのバインダ樹脂は、磁性粉100重量部に対して、7〜50重量部、好ましくは10〜35重量部の範囲で用いられる。特に、バインダ樹脂として、塩化ビニル系樹脂5〜30重量部と、ポリウレタン樹脂2〜20重量部とを、複合して用いるのが最も好ましい。
これらのバインダ樹脂とともに、バインダ樹脂中に含まれる官能基などと結合させて架橋する熱硬化性の架橋剤を併用するのが好ましい。この架橋剤としては、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどや、これらのイソシアネート類とトリメチロールプロパンなどの水酸基を複数個有するものとの反応生成物、上記イソシアネート類の縮合生成物などの各種のポリイソシアネートが好ましい。これらの架橋剤は、バインダ樹脂100重量部に対して、通常1〜30重量部の割合で用いられる。より好ましくは5〜20重量部である。しかし、下塗層5の上にウエット・オン・ウエットで磁性層3が塗布される場合には、下塗塗料からある程度のポリイソシアネートが拡散供給されるので、ポリイソシアネートを併用しなくても磁性層3はある程度架橋される。
上記のような、熱硬化性のバインダ樹脂の一部または全部を、放射性硬化樹脂にすることが好ましい。放射性硬化樹脂としては、上記熱硬化性樹脂をアクリル変性し放射線感応性二重結合を持たせたものや、アクリルモノマー、アクリルオリゴマーが用いられる。
磁気テープの各塗膜(磁性層3、下塗層5、後述のバックコート層)を硬化させるためにバインダ樹脂として用いられる放射性硬化樹脂としては、従来公知のものが用いられる。これらの公知例から放射性硬化樹脂を使用したバインダ樹脂の構成としては以下のように分類することができる。
(1)熱可塑性樹脂+放射性硬化樹脂(モノマー)
(2)熱可塑性樹脂+放射性硬化樹脂(ポリマーまたはオリゴマー)
(3)熱可塑性樹脂+放射性硬化樹脂(モノマー)+放射性硬化樹脂(ポリマーまたはオリゴマー)
(4)放射性硬化樹脂(モノマー)
(5)放射性硬化樹脂(ポリマーまたはオリゴマー)
(6)放射性硬化樹脂(モノマー)+放射性硬化樹脂(ポリマーまたはオリゴマー)
(1)熱可塑性樹脂+放射性硬化樹脂(モノマー)
(2)熱可塑性樹脂+放射性硬化樹脂(ポリマーまたはオリゴマー)
(3)熱可塑性樹脂+放射性硬化樹脂(モノマー)+放射性硬化樹脂(ポリマーまたはオリゴマー)
(4)放射性硬化樹脂(モノマー)
(5)放射性硬化樹脂(ポリマーまたはオリゴマー)
(6)放射性硬化樹脂(モノマー)+放射性硬化樹脂(ポリマーまたはオリゴマー)
これらの、各々の使い方についてはそれぞれ特徴があり磁気テープの要求仕様に応じて、使い分けるのが好ましい。例えば、上記(1)〜(3)の使い方は、磁性粉、非磁性粉などに対して、分散性の大変優れた樹脂が数多く提供されている熱可塑性樹脂が使用できるので、記録再生特性の優れた磁性層3を設計しやすい。しかし、放射線硬化処理を行うと放射性硬化樹脂の分子間には架橋ネットワークが形成されそのネットワークで塗膜を硬化させることはできるが、熱可塑性樹脂と放射性硬化樹脂の分子間には架橋ネットワークが形成されないので、塗膜の樹脂全体が架橋ネットワークで結合しているとはいえず、耐久性の優れた塗膜を設計するためには、バインダ樹脂、潤滑剤、非磁性粉の選択に関して工夫が必要である。
上記(4)〜(6)の使い方は、バインダ樹脂としてすべて放射性硬化樹脂を使用するもので、すべての樹脂分子間に架橋ネットワークが形成されるので、耐久性の優れた塗膜を設計しやすい。しかし、磁性粉、非磁性粉などに対して、分散性の優れた放射性硬化樹脂は、まだ、十分に提供されているとは言えず、優れた記録再生特性の磁性層を設計するためには、磁性粉の表面処理、分散方法等に工夫が必要となる。
放射性硬化樹脂としては、通常、一分子中に放射線感応性二重結合が2個以上あるアクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリル酸エステル類、メタクリル酸アミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類が用いられ、二重結合1個当りの重量平均分子量が50〜4000の放射性硬化樹脂が好ましい。このような放射性硬化樹脂としては、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、ノボラックジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグルコールジアクリレートなどの二官能アクリレートおよび上記アクリレートと同様の二官能メタクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化グリセリルトリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレートなどの三官能アクリレートおよび上記アクリレートと同様の三官能メタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどの四官能以上のアクリレートおよび上記アクリレートと同様の四官能以上のメタクリレートなどのモノマーアクリレート(メタクリレート)やエーテル、エステル、カーボネート、エポキシ、塩化ビニル、ウレタンなどの骨格を有するオリゴマーやポリマーを上記モノマーで変性し、放射線感応性二重結合を含有させたものが用いられる。放射線感応性二重結合を含有させたポリマーとしては、放射線硬化性塩化ビニル系共重合体(東洋紡績社製:TB0246)(重合度=300、極性基:−OSO3 K=1.5 個/分子)、放射線硬化性ポリウレタン樹脂(東洋紡績社製:TB0242)(Mn=25000、極性基:リン化合物=1個/1分子)などの具体例がある。
図1の磁性層3中に含ませる磁性粉の平均粒子径は、5〜100nmの範囲にあるのが好ましく、5〜60nmの範囲がより好ましい。この範囲が好ましいのは、平均粒子径が5nm未満では、粒子の表面エネルギーが大きくなって分散が困難になり、平均粒子径が100nmを越えるとノイズが大きくなるためである。磁性粉としては、強磁性鉄系金属磁性粉や窒化鉄磁性粉,板状の六方晶Ba−フェライト磁性粉等が好ましい。
強磁性鉄系金属磁性粉には、Mn、Zn、Ni、Cu、Coなどの遷移金属を合金として含ませてもよい。その中でも、Co、Niが好ましく、とくにCoは飽和磁化を最も向上できるので、好ましい。上記の遷移金属元素の量としては、鉄に対して、5〜50原子%とするのが好ましく、10〜30原子%とするのがより好ましい。また、イットリウム、セリウム、イツテルビウム、セシウム、プラセオジウム、サマリウム、ランタン、ユーロピウム、ネオジム、テルビウムなどから選ばれる少なくとも1種の希土類元素を含ませても良い(焼結防止剤)。その中でも、セリウム、ネオジムとサマリウム、テルビウム、イットリウムを用いたときに、高い保磁力が得られ好ましい。希土類元素の量は鉄に対して0.2〜20原子%、好ましくは0.3〜15原子%、より好ましくは0.5〜12原子%である。
コア部分に窒化鉄相を含有する公知の窒化鉄磁性粉を用いることができる(参考 特許:WО03079333号公報)。窒化鉄磁性粉の粒子径は5〜30nmが好ましく、10〜20nmの範囲がより好ましい。この磁性粉末のコア部分は、主にFe16N2 相またはFe16N2 相とα−Fe相とからなり、窒素の含有量は、鉄に対して1.0〜20原子%であることが好ましい。また、鉄の一部(40原子%以下)を他の遷移金属元素で置換してもよいが、コバルトを多量に添加すると、窒化反応に長時間を要するので通常10原子%以下であることが好ましい。鉄に対して0.05〜20原子%、好ましくは0.2〜20原子%の希土類元素および/またはAl、Si元素で磁性粉末の外層部分を被覆すると、保磁力が200kA/m(2512Оe)以上と高くなり、BET比表面積が40m2 /g〜100m2 /gの化学的に安定な微粒子磁性粉末が得られる。また、希土類元素で磁性粉末を被覆することと、酸化安定化処理を行うことで、磁性粉末の飽和磁化を、80〜160Am2 /kg、(80〜160emu/g)に制御することができ、塗料分散性・酸化安定性に優れた窒化鉄磁性粉末が得られる。窒化鉄磁性粉末は、粒子径が50nm以下、軸比1〜2の球状ないし楕円状の超微粒子であっても、200kA/m(2512Оe)以上の高い保磁力が得られるので特に好ましい。また、磁性粉末は針状形状であってもよく、その場合には、長軸長で規定される粒子径サイズは、30〜100nmが好ましく、30〜60nmの範囲がより好ましい。
強磁性鉄系金属磁性粉および窒化鉄磁性粉の保磁力は、100〜320kA/mが好ましく、飽和磁化量は、80〜200Am2 /kg(80〜200emu/g)が好ましく、100〜180Am2 /kg(100〜180emu/g)がより好ましい。
強磁性鉄系金属磁性粉および窒化鉄磁性粉の平均粒子径としては、5〜100nmが好ましく、5〜60nmがより好ましい。この範囲が好ましいのは、平均粒子径が5nm未満となると、保磁力が低下したり、粒子の表面エネルギーが増大するため塗料中での分散が困難になったり、平均粒子径が100nmより大きいと、粒子の大きさに基づく粒子ノイズが大きくなるためである。また、この強磁性粉末のBET比表面積は、35m2 /g以上が好ましく、40m2 /g以上がより好ましく、50m2 /g以上が最も好ましい。通常100m2 /g以下である。
また、前記強磁性鉄系金属磁性粉、窒化鉄磁性粉をAl、Si、P、Y、Zrまたは、これらの酸化物で表面処理して使用してもかまわない。
六方晶Ba−フェライト磁性粉の保磁力は、120〜320kA/mが好ましく、飽和磁化量は、40〜70Am2 /kg(40〜70emu/g)が好ましい。また,粒径(板面方向の大きさ)は10〜50nmが好ましく、10〜30nmがより好ましく、10〜20nmがさらに好ましい。粒径が10nm未満となると、粒子の表面エネルギーが増大するため塗料中への分散が困難になり、50nmを越えると、粒子の大きさに基づく粒子ノイズが大きくなる。また、板状比(板径/板厚)は2〜10が好ましく、2〜5がより好ましく、2〜4がさらに好ましい。また、六方晶Ba−フェライト磁性粉のBET比表面積は、1〜100m2 /gが好ましく用いられる。
なお、これらの強磁性粉末の磁気特性は、いずれも試料振動形磁束計で外部磁場1273.3kA/m(16kOe)での測定値をいうものである。
また、各種粉末の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影した写真から各粒子の最大径(針状粉では長軸径、板状粉では板径)を実測し、100個の数平均値により求めたものである。
本発明の磁気記録媒体1においては、磁性層3には非磁性粉末を含ませないことが好ましいが、必要に応じて、磁性粉末の配向を乱さない程度(全粉体重量の1重量%以下)の範囲で、従来公知の研磨剤やカーボンブラックなどのフィラーを添加することができる。特に、非磁性層表面に少し頭を出す程度の大きさのフィラーを少量添加すると、磁性粉末の配向性が乱れず、最上層非磁性層の表面粗さ(P−V、Ra)も粗くならないので短波長記録特性がよく、かつ磁気記録媒体の耐久性向上効果が大きい。なお、上述のように磁性粉末と略同形状・略同サイズ以下のフィラーを使用しても磁性粉末の配向性が乱れず、最上層非磁性層の表面粗さ(P−V、Ra)も粗くならないので、全粉体重量の1〜10重量%の範囲で添加してもよい。研磨剤としては、α−アルミナ、β−アルミナ、炭化ケイ素、酸化クロム、酸化セリウム、α−酸化鉄、コランダム、人造ダイアモンド、窒化珪素、炭化珪素、チタンカーバイト、酸化チタン、二酸化珪素、窒化ホウ素、など主としてモース硬度6以上のものが単独または組み合わせで使用される。研磨剤の粒子サイズとしては、通常、数平均粒子径で10nm〜200nmとすることが好ましい。
カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラックなどを使用できる。なお、数平均粒子径が10nm〜100nmのものが好ましい。この範囲が好ましいのは、数平均粒子径が10nm以下になるとカーボンブラックの分散が難しく、100nm以上では多量のカーボンブラックを添加することが必要になり、何れの場合も表面が粗くなり、出力低下の原因になるためである。また、必要に応じて、異なる数平均粒子径のカーボンブラックを2種類以上用いてもかまわない。
〈バック層:6〉
図1および図2に示すごとく、本発明の磁気テープを構成する非磁性支持体2の他方の面(磁性層3が形成されている面とは反対側の面)には、走行性の向上等を目的としてバック層6を設けることができる。バック層6は、通常、非磁性粉末とバインダ樹脂とを含む、バックコート層として構成されるが、前述した目的を達成できるものであれば、他の構成のものでもよい。バック層6の厚さは0.2〜0.8μmが好ましい。この範囲が良いのは、0.2μm未満では、走行性向上効果が不充分で、0.8μmを越えるとテープ全厚が厚くなり、1巻当たりの記録容量が小さくなるためである。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等を使用できる。通常、小粒子径カーボンブラックと大粒子径カーボンブラックを使用する。小粒子径カーボンブラックには、数平均粒子径が5nm〜200nmのものが使用されるが、数平均粒子径10nm〜100nmのものがより好ましい。この範囲がより好ましいのは、数平均粒子径が10nm以下になるとカーボンブラックの分散が難しく、数平均粒子径が100nm以上では多量のカーボンブラックを添加することが必要になり、何れの場合も表面が粗くなり、磁性層への裏移り(エンボス)原因になるためである。大粒子径カーボンブラックとして、小粒子径カーボンブラックの5〜15重量%、数平均粒子径200〜400nmの大粒子径カーボンブラックを使用すると、表面も粗くならず、走行性向上効果も大きくなる。小粒子径カーボンブラックと大粒子径カーボンブラック合計の添加量は無機粉体重量を基準にして60〜100重量%が好ましく、70〜100重量%がより好ましい。中心線平均表面粗さRaは3〜8nmが好ましく、4〜7nmがより好ましい。バック層6に磁性があると磁気記録層、すなわち磁性層3の磁気信号が乱れる場合があるので、通常、バック層6は非磁性である。
図1および図2に示すごとく、本発明の磁気テープを構成する非磁性支持体2の他方の面(磁性層3が形成されている面とは反対側の面)には、走行性の向上等を目的としてバック層6を設けることができる。バック層6は、通常、非磁性粉末とバインダ樹脂とを含む、バックコート層として構成されるが、前述した目的を達成できるものであれば、他の構成のものでもよい。バック層6の厚さは0.2〜0.8μmが好ましい。この範囲が良いのは、0.2μm未満では、走行性向上効果が不充分で、0.8μmを越えるとテープ全厚が厚くなり、1巻当たりの記録容量が小さくなるためである。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等を使用できる。通常、小粒子径カーボンブラックと大粒子径カーボンブラックを使用する。小粒子径カーボンブラックには、数平均粒子径が5nm〜200nmのものが使用されるが、数平均粒子径10nm〜100nmのものがより好ましい。この範囲がより好ましいのは、数平均粒子径が10nm以下になるとカーボンブラックの分散が難しく、数平均粒子径が100nm以上では多量のカーボンブラックを添加することが必要になり、何れの場合も表面が粗くなり、磁性層への裏移り(エンボス)原因になるためである。大粒子径カーボンブラックとして、小粒子径カーボンブラックの5〜15重量%、数平均粒子径200〜400nmの大粒子径カーボンブラックを使用すると、表面も粗くならず、走行性向上効果も大きくなる。小粒子径カーボンブラックと大粒子径カーボンブラック合計の添加量は無機粉体重量を基準にして60〜100重量%が好ましく、70〜100重量%がより好ましい。中心線平均表面粗さRaは3〜8nmが好ましく、4〜7nmがより好ましい。バック層6に磁性があると磁気記録層、すなわち磁性層3の磁気信号が乱れる場合があるので、通常、バック層6は非磁性である。
また、バック層6には、強度、温度・湿度寸法安定性向上等を目的に、数平均粒子径が10nm〜100nmの非磁性板状粉末を添加することができる。非磁性板状粉末の成分は、酸化アルミニウムに限らず、セリウムなどの希土類元素、ジルコニウム、珪素、チタン、マンガン、鉄等の元素の酸化物または複合酸化物が用いられる。導電性改良の目的で、平均粒子径が10nm〜100nmの板状炭素性粉末や数平均粒子径が10nm〜100nmの板状ITO粉末などを添加してもよい。また、必要に応じて、数平均粒子径が0.1μm〜0.6μmの粒状酸化鉄粉末を添加してもよい。添加量はバック層6中の全無機粉体の重量を基準にして2〜40重量%が好ましく、5〜30重量%がより好ましい。また、平均粒子径が0.1μm〜0.6μmのアルミナを添加すると、耐久性がさらに向上するので好ましい。
バック層6には、バインダ樹脂として、前述した磁性層3や下塗層5に用いる樹脂と同じものを使用できるが、これらの中でも摩擦係数を低減し走行性を向上させるため、セルロース系樹脂とポリウレタン系樹脂とを複合して併用することが好ましい。バインダ樹脂の含有量は、通常、前記カーボンブラックと前記無機非磁性粉末との合計量100重量部に対して40〜150重量部、好ましくは50〜120重量部、より好ましくは60〜110重量部、さらに好ましくは70〜110重量部である。前記範囲が好ましいのは、50重量部未満では、バック層6の強度が不十分であり、120重量部を越えると摩擦係数が高くなりやすいためである。セルロース系樹脂を30〜70重量部、ポリウレタン系樹脂を20〜50重量部使用することが好ましい。また、さらにバインダ樹脂を硬化するために、ポリイソシアネート化合物などの架橋剤を用いることが好ましい。
バック層6には、前述した磁性層3や下塗層5に用いる架橋剤と同様の架橋剤を使用する。架橋剤の量は、バインダ樹脂100重量部に対して、通常、10〜50重量部の割合で用いられ、好ましくは10〜35重量部、より好ましくは10〜30重量部である。前記範囲が好ましいのは、10重量部未満ではバック層6の塗膜強度が弱くなりやすく、35重量部を越えるとSUSに対する動摩擦係数が大きくなるためである。
バック層6には、塗膜を架橋硬化させるために、磁性層3や下塗層5と同様の放射性硬化樹脂を架橋剤として使用することができる。組み合わせる放射性硬化樹脂としては、特に硬化性に優れた樹脂が好ましく、二重結合1個当りの重量平均分子量が50〜300の放射性硬化樹脂が好ましい。前記、二重結合1個当りの重量平均分子量が50〜300の放射性硬化樹脂はモノマータイプがより好ましい。放射性硬化樹脂の量は、バインダ樹脂100重量部に対して、通常、5〜30重量部の割合で用いられ、好ましくは7〜25重量部、より好ましくは10〜20重量部である。前記範囲が好ましいのは、7重量部未満ではバック層6の塗膜強度が弱くなりやすく、25重量部を越えるとSUSに対する動摩擦係数が大きくなるためである。
2種以上の放射性硬化樹脂を組み合わせてバインダ樹脂とすることができる。この場合、ポリマータイプとモノマータイプを組み合わせることが好ましい。ポリマータイプは重量平均分子量が1万〜10万、モノマータイプは重量平均分子量が100〜2000のものが好ましい。前記、モノマータイプの放射性硬化樹脂は、二重結合1個当りの重量平均分子量が50〜300の範囲であることがより好ましい。
本発明では、磁性層3上に樹脂を主成分とする非磁性層4を設けるために、磁性層3、下塗層5から供給される潤滑剤成分が磁性層3側の表面に供給されにくい場合がある。その場合には、バック層6に潤滑剤を含ませ、バック層6から磁性層3に潤滑剤を供給するのが好ましい。潤滑剤の種類は、磁性層3、下塗層5に用いるものと同様のものが用いられる。添加量はバック層6中の全非磁性粉末に対して0.5〜3.0重量%の脂肪酸アミド、0.2〜3.0重量%の高級脂肪酸エステル、0.5〜5.0重量%の高級脂肪酸を含有させることが好ましい。
〈有機溶剤〉
磁性塗料、下塗塗料、バック塗料、非磁性層に使用する有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル系溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で又は混合して使用され、さらにトルエンなどと混合して使用される。
磁性塗料、下塗塗料、バック塗料、非磁性層に使用する有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル系溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で又は混合して使用され、さらにトルエンなどと混合して使用される。
以下に実施例によって本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例、比較例の部は重量部を示す。また、実施例および比較例の平均粒子径は、数平均粒子径を示す。
(実施例1)
《下塗塗料成分》
(1)
・非磁性板状酸化鉄粉末(平均粒子径:50nm) 76部
・カーボンブラック(平均粒子径:25nm) 24部
・ステアリン酸 2.0部
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 8.8部
(含有−SO3 Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂 4.4部
(Tg:40℃、含有−SO3 Na基:1×10-4当量/g)
・シクロヘキサノン 25部
・メチルエチルケトン 40部
・トルエン 10部
(2)
・ステアリン酸ブチル 1部
・シクロヘキサノン 70部
・メチルエチルケトン 50部
・トルエン 20部
(3)
・ポリイソシアネート 1.4部
・シクロヘキサノン 10部
・メチルエチルケトン 15部
・トルエン 10部
《下塗塗料成分》
(1)
・非磁性板状酸化鉄粉末(平均粒子径:50nm) 76部
・カーボンブラック(平均粒子径:25nm) 24部
・ステアリン酸 2.0部
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 8.8部
(含有−SO3 Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂 4.4部
(Tg:40℃、含有−SO3 Na基:1×10-4当量/g)
・シクロヘキサノン 25部
・メチルエチルケトン 40部
・トルエン 10部
(2)
・ステアリン酸ブチル 1部
・シクロヘキサノン 70部
・メチルエチルケトン 50部
・トルエン 20部
(3)
・ポリイソシアネート 1.4部
・シクロヘキサノン 10部
・メチルエチルケトン 15部
・トルエン 10部
《磁性塗料成分》
(1)混練工程
磁性粉末は、下記のように合成した窒化鉄磁性粉末を使用した。
41.9モルの硫酸鉄(II)七水塩と97.4モルの硝酸鉄(III)九水塩を150kgの水に溶解した。次に、376モルの水酸化ナトリウムを150kgの水に溶解した。この2種類の鉄塩の水溶液に水酸化ナトリウムの水溶液を添加し、20分間攪拌し、マグネタイト粒子を生成させた。このマグネタイト粒子をオートクレーブに入れ、200℃で4時間加熱し、水熱処理後水洗した。得られたマグネタイト粒子は、粒子サイズが25nmの球状ないし楕円形であった。
(1)混練工程
磁性粉末は、下記のように合成した窒化鉄磁性粉末を使用した。
41.9モルの硫酸鉄(II)七水塩と97.4モルの硝酸鉄(III)九水塩を150kgの水に溶解した。次に、376モルの水酸化ナトリウムを150kgの水に溶解した。この2種類の鉄塩の水溶液に水酸化ナトリウムの水溶液を添加し、20分間攪拌し、マグネタイト粒子を生成させた。このマグネタイト粒子をオートクレーブに入れ、200℃で4時間加熱し、水熱処理後水洗した。得られたマグネタイト粒子は、粒子サイズが25nmの球状ないし楕円形であった。
このマグネタイト粒子1kgを50Lの水に、超音波分散機を用いて30分間分散させた。この分散液に250gの硝酸イットリウムを加えて溶解し、30分間攪拌した。これとは別に、80gの水酸化ナトリウムを10Lの水に溶解した。この水酸化ナトリウム水溶液を上記の分散液に約30分間かけて滴下し、滴下終了後、更に1時間攪拌した。この処理により、マグネタイト粒子表面にイットリウムの水酸化物を被着析出させた。これを水洗し、ろ過後、90℃で乾燥して、マグネタイト粒子の表面にイットリウムの水酸化物を被着形成した粉末を得た。
このようにマグネタイト粒子の表面にイットリウムの水酸化物を被着形成した粉末を水蒸気流中450℃で2時間加熱還元して、イットリウム−鉄系磁性粉末を得た。次に、水素ガスを流した状態で、約1時間かけて150℃まで降温した。150℃に到達した状態で、ガスをアンモニアガスに切り替え、温度を150℃に保った状態で、30時間窒化処理を行った。その後、アンモニアガスを流した状態で、150℃から90℃まで降温し、90℃でアンモニアガスから酸素と窒素の混合ガスに切り替え、2時間安定化処理を行った。次いで、混合ガスを流した状態で、90℃から40℃まで降温し、40℃で約10時間保持したのち、空気中に取り出した。
このようにして得られたイットリウム−窒化鉄系磁性粉末は、そのイットリウムと窒素の含有量を蛍光X線により測定したところ、それぞれ5.3原子%と10.8原子%であった。また、X線回折パターンによりFe16N2 相を示すプロファイルを得た。このプロファイルによりFe16N2 に基づく回折ピークと、α−Feに基づく回折ピークが観察され、このイットリウム−窒化鉄系磁性粉末がFe16N2 相とα−Fe相との混合相から成り立っていることがわかった。
さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが20nmであることがわかった。また、BET法により求めた比表面積は、53.2m2 /gであった。また、この磁性粉末について、1,270kA/m(16kОe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は135.2Am2 /kg(135.2emu/g)、保磁力は226.9kA/m(2,850Оe)であった。さらに、この磁性粉末を60℃、90%RH下で1週間保存したのちに、上記同様に飽和磁化を測定した結果、118.2Am2 /kg(118.2emu/g)となり、保存前後の飽和磁化の維持率が87.4%であった。
・磁性粉末 (Y−Fe−N) 100部
(σs:135.2Am2 /kg(135.2emu/g)、
Hc:226.9kA/m(2,850Oe)、
平均粒子径:20nm、軸比:1.1)
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 13部
(含有−SO3 Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 4.5部
(含有−SO3 Na基:1.0×10-4当量/g)
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
(2)希釈工程
・パルミチン酸アミド(PA) 1.5部
・ステアリン酸n−ブチル(SB) 1部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 350部
(3)配合工程
・ポリイソシアネート 1.5部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 29部
(σs:135.2Am2 /kg(135.2emu/g)、
Hc:226.9kA/m(2,850Oe)、
平均粒子径:20nm、軸比:1.1)
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 13部
(含有−SO3 Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 4.5部
(含有−SO3 Na基:1.0×10-4当量/g)
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
(2)希釈工程
・パルミチン酸アミド(PA) 1.5部
・ステアリン酸n−ブチル(SB) 1部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 350部
(3)配合工程
・ポリイソシアネート 1.5部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 29部
《非磁性塗料成分》
・有機−無機複合樹脂(シロキサン変性エポキシ樹脂)(固形分) 40部
(エポキシ当量:1400g/eq、シリカ含有量36wt%)
・メチルエチルケトン 60部
・ポリアミノアミド(アミン価400) 10部
・有機−無機複合樹脂(シロキサン変性エポキシ樹脂)(固形分) 40部
(エポキシ当量:1400g/eq、シリカ含有量36wt%)
・メチルエチルケトン 60部
・ポリアミノアミド(アミン価400) 10部
上記の下塗塗料成分において(1)を回分式ニーダで混練したのち、(2)を加えて攪拌の後サンドミルで滞留時間を60分として分散処理を行い、これに(3)を加え攪拌・濾過した後、下塗塗料(下塗層5用の塗料)とした。
これとは別に、上記の磁性塗料の成分において(1)混練工程成分を予め高速混合しておき、その混合粉末を連続式2軸混練機で混練し、さらに(2)希釈工程成分を加え連続式2軸混練機で少なくとも2段階以上に分けて希釈を行い、サンドミルで滞留時間を45分として分散し、これに(3)配合工程成分を加え攪拌・ろ過後、磁性塗料(磁性層3用の塗料)とした。さらに、上記の非磁性塗料成分を攪拌混合し非磁性塗料(非磁性層4用の塗料)とした。
上記の下塗塗料を、芳香族ポリアミドフィルム(厚さ3.9μm、MD=11GPa、MD/TD=0.7、商品名:ミクトロン、東レ社製)からなる非磁性支持体2(ベースフィルム)上に、乾燥、カレンダ後の厚さが0.4μmとなるように塗布して、非磁性支持体2上に下塗層5を形成した。この下塗層5上に、さらに上記の磁性塗料を磁場配向処理、乾燥、カレンダ処理後の層厚さが40nmとなるようにエクストルージョン型コータにてウエット・オン・ウエットで塗布して、磁性層3を形成した。さらに、この磁性層3上に、乾燥、カレンダ後の厚さが8nmとなるようにスライドコータにて非磁性塗料を塗布し、非磁性層4を形成した。最後に磁場配向処理後、ドライヤおよび遠赤外線を用いて乾燥した。
《バック層用塗料成分》
・カーボンブラック(平均粒子径:25nm) 80部
・カーボンブラック(平均粒子径:350nm) 10部
・非磁性板状酸化鉄粉末(平均粒子径:50nm) 10部
・ニトロセルロース 45部
・ポリウレタン樹脂(−SO3 Na基含有) 30部
・ステアリン酸 1部
・ステアリン酸ブチル 2部
・シクロヘキサノン 260部
・トルエン 260部
・メチルエチルケトン 525部
・カーボンブラック(平均粒子径:25nm) 80部
・カーボンブラック(平均粒子径:350nm) 10部
・非磁性板状酸化鉄粉末(平均粒子径:50nm) 10部
・ニトロセルロース 45部
・ポリウレタン樹脂(−SO3 Na基含有) 30部
・ステアリン酸 1部
・ステアリン酸ブチル 2部
・シクロヘキサノン 260部
・トルエン 260部
・メチルエチルケトン 525部
上記のようなバック層用塗料成分をサンドミルで滞留時間45分として分散した後、ポリイソシアネート15部を加えてバックコート層用塗料を調整しろ過後、上記で作製した磁気シートの磁性層3の反対面にかかる非磁性支持体2上に、乾燥、カレンダ後の厚みが0.5μmとなるように塗布し、乾燥させた。
このようにして得られた磁気シートを金属ロールからなる7段カレンダで、温度100℃、線圧196kN/mの条件で鏡面化処理し、磁気シートをコアに巻いた状態で70℃にて72時間エージングしたのち、1/2インチ幅に裁断した。
スリットマシン(磁気テープ原反を所定幅の磁気テープに裁断する装置)は、構成している各種要素を下記のように改良したものを用いた。巻き出し原反からスリット刃物群に至るウェブ経路中にテンションカットローラを設け、このテンションカットローラをサクションタイプとし、吸引部は多孔質金属を埋め込んだメッシュサクションとした。刃物駆動部に動力を伝達する機構を持たないモータ直結のダイレクトドライブとした。
裁断後のテープを200m/分で走行させながら磁性層表面に対しラッピングテープ研磨、ブレード研磨そして表面拭き取りの後処理を行い、磁気テープを作製した。この時、ラッピングテープにはK10000、ブレードには超硬刃、表面拭き取りには東レ社製トレシー(商品名)を用い、走行テンション0.294Nで処理を行った。上記のようにして得られた磁気テープを、カートリッジに組み込み、コンピュータ用テープを作製した。
(実施例2)
磁性粉末を、窒化鉄磁性粉末(Y−Fe−N)(σs:135.2Am2 /kg(135.2emu/g)、Hc:226.9kA/m(2850Оe)、平均粒子径:20nm、軸比:1.1)から、磁性粉末(Cо−Fe−Al−Y)(Cо/Fe:24at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):7.9at%、σs:119Am2 /kg(119emu/g)、Hc:181.4kA/m(2280Оe)、平均粒径:60nm、軸比:5)に変更し、磁性層の厚さ寸法を0.04μm(40nm)から0.06μm(60nm)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして実施例2のコンピュータ用テープを作製した。
磁性粉末を、窒化鉄磁性粉末(Y−Fe−N)(σs:135.2Am2 /kg(135.2emu/g)、Hc:226.9kA/m(2850Оe)、平均粒子径:20nm、軸比:1.1)から、磁性粉末(Cо−Fe−Al−Y)(Cо/Fe:24at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):7.9at%、σs:119Am2 /kg(119emu/g)、Hc:181.4kA/m(2280Оe)、平均粒径:60nm、軸比:5)に変更し、磁性層の厚さ寸法を0.04μm(40nm)から0.06μm(60nm)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして実施例2のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例3)
実施例2の下塗塗料成分中のポリシソシアネート1.4部を、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート1.4部に、磁性塗料成分中のポリシソシアネート1.5部を、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート1.5部に、バックコート層用塗料成分中のポリシソシアネート15部を、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート15部に変更した。また、非磁性塗料成分を下記のように変更した。
《非磁性塗料成分》
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 40部
・メチルエチルケトン 60部
実施例2の下塗塗料成分中のポリシソシアネート1.4部を、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート1.4部に、磁性塗料成分中のポリシソシアネート1.5部を、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート1.5部に、バックコート層用塗料成分中のポリシソシアネート15部を、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート15部に変更した。また、非磁性塗料成分を下記のように変更した。
《非磁性塗料成分》
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 40部
・メチルエチルケトン 60部
また、最終的な、下塗層の厚さを0.4μmから1.2μmに、磁性層の厚さを0.04μmから0.06μmに、非磁性層の厚さを8nmから22nmに変更し、これらを3箇所の塗料吐出部を有するエクストルージョン型コータにて塗布した。塗布・乾燥後の磁気シートを窒素ガス雰囲気中で、加速電圧50kV、照射量4Mrad の電子線を磁性層側およびバックコート層側からそれぞれ照射し、その後、カレンダ処理をした。磁気シートをコアに巻いた状態での70℃にて72時間エージングをしなかった。以上のような変更点以外は、実施例2と同様にして実施例3のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例4)
磁性層の厚さを、60nmから100nmに変更した以外は、実施例3と同様にして実施例4のコンピュータ用テープを作製した。
磁性層の厚さを、60nmから100nmに変更した以外は、実施例3と同様にして実施例4のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例5)
非磁性層の厚さを、22nmから45nmに変更した以外は、実施例3と同様にして実施例5のコンピュータ用テープを作製した。
非磁性層の厚さを、22nmから45nmに変更した以外は、実施例3と同様にして実施例5のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例6)
磁性粉末を、磁性粉末(Cо−Fe−Al−Y)(Cо/Fe:24at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):7.9at%、σs:119Am2 /kg(119emu/g)、Hc:181.4kA/m(2280Оe)、平均粒径:60nm、軸比:5)から、磁性粉末(Co−Fe−Al−Y)(Cо/Fe:30at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):4.8at%、σs:137Am2 /kg(137emu/g)、Hc:188.6kA/m(2370Оe)、平均粒径:100nm、軸比:6)に変更したこと以外は、実施例4と同様にして実施例6のコンピュータ用テープを作製した。
磁性粉末を、磁性粉末(Cо−Fe−Al−Y)(Cо/Fe:24at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):7.9at%、σs:119Am2 /kg(119emu/g)、Hc:181.4kA/m(2280Оe)、平均粒径:60nm、軸比:5)から、磁性粉末(Co−Fe−Al−Y)(Cо/Fe:30at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):4.8at%、σs:137Am2 /kg(137emu/g)、Hc:188.6kA/m(2370Оe)、平均粒径:100nm、軸比:6)に変更したこと以外は、実施例4と同様にして実施例6のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例7)
非磁性塗料成分、磁性塗料の混練工程成分を下記のように変更し、最終的な下塗層の厚さを0.4μmから1.2μm、磁性層の厚さを40nmから60nm、非磁性層の厚さを8nmから25nmに変更し、これらを3箇所の塗料吐出部を有するエクストルージョン型コータにて塗布した以外は、実施例1と同様にして、実施例7のコンピュータ用テープを作製した。
非磁性塗料成分、磁性塗料の混練工程成分を下記のように変更し、最終的な下塗層の厚さを0.4μmから1.2μm、磁性層の厚さを40nmから60nm、非磁性層の厚さを8nmから25nmに変更し、これらを3箇所の塗料吐出部を有するエクストルージョン型コータにて塗布した以外は、実施例1と同様にして、実施例7のコンピュータ用テープを作製した。
《非磁性塗料成分》
・フェノール樹脂(重量平均分子量 8000) 40部
・メチルエチルケトン 60部
・ポリイソシアネート 10部
《磁性塗料成分》
(1)混練工程
・磁性粉末 (Cо−Fe−Al−Y) 100部
(Cо/Fe:24at%、
Al/(Fe+Cо):4.7wt%、
Y/(Fe+Cо):7.9at%、
σs:119Am2 /kg(119emu/g)、
Hc:181.4kA/m(2280Oe)、
平均粒子径:60nm、軸比:5)
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 14部
(含有−SO3 Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 5部
(含有−SO3 Na基:1.0×10-4当量/g)
・カーボンブラック(平均粒子径:75nm) 1部
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
・フェノール樹脂(重量平均分子量 8000) 40部
・メチルエチルケトン 60部
・ポリイソシアネート 10部
《磁性塗料成分》
(1)混練工程
・磁性粉末 (Cо−Fe−Al−Y) 100部
(Cо/Fe:24at%、
Al/(Fe+Cо):4.7wt%、
Y/(Fe+Cо):7.9at%、
σs:119Am2 /kg(119emu/g)、
Hc:181.4kA/m(2280Oe)、
平均粒子径:60nm、軸比:5)
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 14部
(含有−SO3 Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 5部
(含有−SO3 Na基:1.0×10-4当量/g)
・カーボンブラック(平均粒子径:75nm) 1部
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
(実施例8)
非磁性成分を下記のように変更し、サンドミルで滞留時間45分として分散、ろ過後、非磁性塗料とした以外は、実施例3と同様にして実施例8のコンピュータ用テープを作製した。
《非磁性塗料成分》
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 40部
・シリカエアロゲル(一次粒子径5nm以下) 4部
・メチルエチルケトン 60部
非磁性成分を下記のように変更し、サンドミルで滞留時間45分として分散、ろ過後、非磁性塗料とした以外は、実施例3と同様にして実施例8のコンピュータ用テープを作製した。
《非磁性塗料成分》
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 40部
・シリカエアロゲル(一次粒子径5nm以下) 4部
・メチルエチルケトン 60部
(実施例9)
非磁性塗料成分中のシリカエアロゲル(一次粒子径5nm以下)4部を、フラーレン(一次粒子径1nm以下)4部に変更した以外は、実施例8と同様にして実施例9のコンピュータ用テープを作製した。
非磁性塗料成分中のシリカエアロゲル(一次粒子径5nm以下)4部を、フラーレン(一次粒子径1nm以下)4部に変更した以外は、実施例8と同様にして実施例9のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例10)
磁性層の厚さを60nmから220nmに変更したこと以外は、実施例3と同様にして実施例10のコンピュータ用テープを作製した。
磁性層の厚さを60nmから220nmに変更したこと以外は、実施例3と同様にして実施例10のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例11)
磁性粉末を、磁性粉末(Cо−Fe−Al−Y)(Cо/Fe:24at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):7.9at%、σs:119Am2 /kg(119emu/g)、Hc:181.4kA/m(2280Оe)、平均粒径:60nm、軸比:5)からCо−Fe−Al−Y(Cо/Fe:30at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):4.8at%、σs:137Am2 /kg(137emu/g)、Hc:188.6kA/m(2370Oe)、平均粒子径:100nm、軸比比:6)に変更したこと以外は、実施例3と同様にして実施例11のコンピュータ用テープを作製した。
磁性粉末を、磁性粉末(Cо−Fe−Al−Y)(Cо/Fe:24at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):7.9at%、σs:119Am2 /kg(119emu/g)、Hc:181.4kA/m(2280Оe)、平均粒径:60nm、軸比:5)からCо−Fe−Al−Y(Cо/Fe:30at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):4.8at%、σs:137Am2 /kg(137emu/g)、Hc:188.6kA/m(2370Oe)、平均粒子径:100nm、軸比比:6)に変更したこと以外は、実施例3と同様にして実施例11のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例12)
磁性粉末を、磁性粉末(Cо−Fe−Al−Y)(Cо/Fe:24at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):7.9at%、σs:119Am2 /kg(119emu/g)、Hc:181.4kA/m(2280Оe)、平均粒径:60nm、軸比:5)からCо−Fe−Al−Y(Cо/Fe:20at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):2.3at%、σs:140Am2 /kg(140emu/g)、Hc:151.6kA/m(1905Oe)、平均粒子径:110nm、軸比比:6)に変更したこと以外は、実施例3と同様にして実施例12のコンピュータ用テープを作製した。
磁性粉末を、磁性粉末(Cо−Fe−Al−Y)(Cо/Fe:24at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):7.9at%、σs:119Am2 /kg(119emu/g)、Hc:181.4kA/m(2280Оe)、平均粒径:60nm、軸比:5)からCо−Fe−Al−Y(Cо/Fe:20at%、Al/(Fe+Cо):4.7wt%、Y/(Fe+Cо):2.3at%、σs:140Am2 /kg(140emu/g)、Hc:151.6kA/m(1905Oe)、平均粒子径:110nm、軸比比:6)に変更したこと以外は、実施例3と同様にして実施例12のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例13)
下塗層の厚さを、1.2μmから0.1μmに変更した以外は、実施例3と同様にして実施例13のコンピュータ用テープを作製した。
下塗層の厚さを、1.2μmから0.1μmに変更した以外は、実施例3と同様にして実施例13のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例14)
下塗層の厚さを、1.2μmから1.5μmに変更した以外は、実施例3と同様にして実施例14のコンピュータ用テープを作製した。
下塗層の厚さを、1.2μmから1.5μmに変更した以外は、実施例3と同様にして実施例14のコンピュータ用テープを作製した。
(実施例15)
バック層を設けなかったこと以外は、実施例3と同様にして実施例15のコンピュータ用テープを作製した。
バック層を設けなかったこと以外は、実施例3と同様にして実施例15のコンピュータ用テープを作製した。
(比較例1)
非磁性層を設けず、磁性塗料の混練工程成分を下記のように変更したこと、下塗層厚さを0.4μmから1.2μmに変更した以外は実施例2と同様にして、比較例1のコンピュータ用テープを作製した。
非磁性層を設けず、磁性塗料の混練工程成分を下記のように変更したこと、下塗層厚さを0.4μmから1.2μmに変更した以外は実施例2と同様にして、比較例1のコンピュータ用テープを作製した。
《磁性塗料成分》
(1)混練工程
・磁性粉末 (Co−Fe−Al−Y) 100部
(Co/Fe:30at%、
Al/(Fe+Co):4.7wt%
Y/(Fe+Co):4.8at%
σs:137Am2 /kg(137emu/g)、
Hc:188.6kA/m(2370Oe)、
平均粒子径:100nm、軸比:6)
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 13部
(含有−SO3 Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 4.5部
(含有−SO3 Na基:1.0×10-4当量/g)
・アルミナ粉末(平均粒子径:80nm) 8部
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
(1)混練工程
・磁性粉末 (Co−Fe−Al−Y) 100部
(Co/Fe:30at%、
Al/(Fe+Co):4.7wt%
Y/(Fe+Co):4.8at%
σs:137Am2 /kg(137emu/g)、
Hc:188.6kA/m(2370Oe)、
平均粒子径:100nm、軸比:6)
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 13部
(含有−SO3 Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 4.5部
(含有−SO3 Na基:1.0×10-4当量/g)
・アルミナ粉末(平均粒子径:80nm) 8部
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
(比較例2)
非磁性層を設けなかった以外は、実施例11と同様にして比較例2のコンピュータ用テープを作製した。
非磁性層を設けなかった以外は、実施例11と同様にして比較例2のコンピュータ用テープを作製した。
(比較例3)
非磁性層の厚さを、22nmから55nmに変更した以外は、実施例6と同様にして比較例3のコンピュータ用テープを作製した。
非磁性層の厚さを、22nmから55nmに変更した以外は、実施例6と同様にして比較例3のコンピュータ用テープを作製した。
(比較例4)
下塗層を設けず、磁性塗料の混練工程成分を下記のように変更したこと、磁性層の厚さを2700nmに変更したこと以外は比較例1と同様にして、比較例4のコンピュータ用テープを作製した。
下塗層を設けず、磁性塗料の混練工程成分を下記のように変更したこと、磁性層の厚さを2700nmに変更したこと以外は比較例1と同様にして、比較例4のコンピュータ用テープを作製した。
《磁性塗料成分》
(1)混練工程
・磁性粉末 (Ni−Fe−Al) 100部
(Ni/Fe:0.5wt%、
Al/Fe:4.3wt%、
σs:125Am2 /kg(125emu/g)、
Hc:127.3kA/m(1600Oe)、
平均粒子径:280nm、軸比:17)
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 14部
(含有−SO3 Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 5部
(含有−SO3 Na基:1.0×10-4当量/g)
・アルミナ粉末(平均粒子径:80nm) 8部
・カーボンブラック(平均粒子径:75nm) 8部
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
(1)混練工程
・磁性粉末 (Ni−Fe−Al) 100部
(Ni/Fe:0.5wt%、
Al/Fe:4.3wt%、
σs:125Am2 /kg(125emu/g)、
Hc:127.3kA/m(1600Oe)、
平均粒子径:280nm、軸比:17)
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 14部
(含有−SO3 Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 5部
(含有−SO3 Na基:1.0×10-4当量/g)
・アルミナ粉末(平均粒子径:80nm) 8部
・カーボンブラック(平均粒子径:75nm) 8部
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
(比較例5)
磁性層中のアルミナ粉末(平均粒子径:80nm)8部、カーボンブラック(平均粒子径:75nm)8部を使用しなかったこと以外は、比較例4と同様にして比較例5のコンピュータ用テープを作製した。
磁性層中のアルミナ粉末(平均粒子径:80nm)8部、カーボンブラック(平均粒子径:75nm)8部を使用しなかったこと以外は、比較例4と同様にして比較例5のコンピュータ用テープを作製した。
(比較例6)
55nmの非磁性層を設けたこと以外は、比較例5と同様にして、比較例6のコンピュータ用テープを作製した。
55nmの非磁性層を設けたこと以外は、比較例5と同様にして、比較例6のコンピュータ用テープを作製した。
(比較例7)
塗布、乾燥、鏡面化処理後の磁性層の上に、日本ポリウレタン社製ポリウレタン樹脂(N−2034)および潤滑剤としてステアリン酸の重量比10:1の混合物を、濃度が5wt%になるようにトルエン・メチルエチルケトン(4:1)混合溶媒に溶解させたものをトップコートした以外は比較例1と同様にして、比較例7のコンピュータ用テープを作製した。
塗布、乾燥、鏡面化処理後の磁性層の上に、日本ポリウレタン社製ポリウレタン樹脂(N−2034)および潤滑剤としてステアリン酸の重量比10:1の混合物を、濃度が5wt%になるようにトルエン・メチルエチルケトン(4:1)混合溶媒に溶解させたものをトップコートした以外は比較例1と同様にして、比較例7のコンピュータ用テープを作製した。
(比較例8)
塗布、乾燥、鏡面化処理後の磁性層の上に、日本ポリウレタン社製ポリウレタン樹脂(N−2034)および潤滑剤としてステアリン酸の重量比10:1の混合物を、濃度が5wt%になるようにトルエン・メチルエチルケトン(4:1)混合溶媒に溶解させたものをトップコートした以外は比較例4と同様にして、比較例8のコンピュータ用テープを作製した。
塗布、乾燥、鏡面化処理後の磁性層の上に、日本ポリウレタン社製ポリウレタン樹脂(N−2034)および潤滑剤としてステアリン酸の重量比10:1の混合物を、濃度が5wt%になるようにトルエン・メチルエチルケトン(4:1)混合溶媒に溶解させたものをトップコートした以外は比較例4と同様にして、比較例8のコンピュータ用テープを作製した。
評価の方法は、以下のように行った。
〈C/N測定〉
テープの電磁変換特性測定には、ドラムテスターを用いた。ドラムテスターには電磁誘導型ヘッド(トラック幅25μm、ギャップ0.2μm)とMRヘッド(トラック幅8μm)を装着し、誘導型ヘッドで記録を行い、MRヘッドで再生を行った。これら電磁誘導型ヘッドとMRヘッドは回転ドラムに対して異なる場所に設置されており、両ヘッドを上下方向に操作することで、トラッキングを合わせることができるようにした。磁気テープはカートリッジに巻き込んだ状態から適切な量を引き出して廃棄し、更に60cmを切り出し、更に4mm幅に加工して回転ドラムの外周に巻き付けた。
〈C/N測定〉
テープの電磁変換特性測定には、ドラムテスターを用いた。ドラムテスターには電磁誘導型ヘッド(トラック幅25μm、ギャップ0.2μm)とMRヘッド(トラック幅8μm)を装着し、誘導型ヘッドで記録を行い、MRヘッドで再生を行った。これら電磁誘導型ヘッドとMRヘッドは回転ドラムに対して異なる場所に設置されており、両ヘッドを上下方向に操作することで、トラッキングを合わせることができるようにした。磁気テープはカートリッジに巻き込んだ状態から適切な量を引き出して廃棄し、更に60cmを切り出し、更に4mm幅に加工して回転ドラムの外周に巻き付けた。
出力及びノイズは、ファンクションジェネレータにより矩形波を記録電流発生器に入力制御し、波長0.2μmの信号を書き込み、MRヘッドの出力をプリアンプで増幅後、スペクトラムアナライザーに読み込んだ。0.2μmのキャリア値を媒体出力Cとした。また0.2μmの矩形波を書き込んだときに、記録波長0.2μm以上に相当するスペクトルの成分から、出力及びシステムノイズを差し引いた値の積分値をノイズ値Nとして用いた。更に両者の比をとってC/Nとし、C、C/Nともに比較例1のコンピュータ用テープの値との相対値を求めた。但し、比較例4〜6、および比較例8のテープについては、上記測定の記録波長を1.0μmとして行い、C、C/Nを求め、比較例4のコンピュータ用テープの値を基準として相対値を求めた。
〈Hc測定〉
磁気特性は試料振動型磁束計(VSM、東英工業社製)で、最高磁場0.8MA/m(10kOe)の条件下で測定した。ヒステリシスループを書かせた上で、これからMrt、Hc、SFD等の特性値を求めた。
磁気特性は試料振動型磁束計(VSM、東英工業社製)で、最高磁場0.8MA/m(10kOe)の条件下で測定した。ヒステリシスループを書かせた上で、これからMrt、Hc、SFD等の特性値を求めた。
〈スチル耐久性〉
スチル耐久性は同様にドラムテスターを用いて評価した。上記のようにテープを装着し同様の書き込み方法で0.9μmのキャリア信号を書き込み、両ヘッドを当てたまま出力を測定し続ける。その後初期の出力値から95%にまで落ち込んだ時間をもって、スチル寿命と定義した。
スチル耐久性は同様にドラムテスターを用いて評価した。上記のようにテープを装着し同様の書き込み方法で0.9μmのキャリア信号を書き込み、両ヘッドを当てたまま出力を測定し続ける。その後初期の出力値から95%にまで落ち込んだ時間をもって、スチル寿命と定義した。
〈非磁性層の表面粗さ測定〉
最表面の表面粗さはAFM(DigitalInstruments社製 Dimension3000)を用いて行った。測定条件はタッピングモードで行い、視野は5μm×5μm角で10箇所の測定を行い、平均線中心粗さRa、ピークバレー値P−Vなどの特性値を求めた。なお、測定データから最大値と最小値とを除いたものを算術平均し測定値とした。
最表面の表面粗さはAFM(DigitalInstruments社製 Dimension3000)を用いて行った。測定条件はタッピングモードで行い、視野は5μm×5μm角で10箇所の測定を行い、平均線中心粗さRa、ピークバレー値P−Vなどの特性値を求めた。なお、測定データから最大値と最小値とを除いたものを算術平均し測定値とした。
以上の実施例に係るコンピュータ用テープに対する特性試験結果を表1に、比較例に係るコンピュータ用テープに対する特性試験結果を表2に示す。
実施例1〜15と比較例2、5のスチル耐久性の試験結果より、実施例のように最上層に樹脂を含む本発明の非磁性層を設けてあると、磁気記録媒体の耐久性能を良好に担保できることがわかる。また、実施例1〜15に係るスチルの測定値は、比較例1および4の磁性層にフィラーを含ませた形態に比べても遜色なく、この点でも、最上層に非磁性層を設けることが、磁気記録媒体の耐久性向上に極めて有意義であることがわかる。加えて、実施例6と比較例3のC/N値の比較より、最上層の非磁性層の厚さ寸法が50nmを超えると、他のパラメータ値(磁性層の厚み寸法など)が同一であってもC/N値が著しく低下する傾向がみられ、短波長記録特性が不良となることが確認できた。
次に、図3ないし図8を用いて、本発明の各種数値の臨界的意義等を明らかにする。まず図3に、非磁性層の厚さ寸法と、磁気テープのスチル耐久性およびC/Nとの関係を示す。そこでは、実施例2のコンピュータ用テープを基本形態として、非磁性層の厚さ寸法のみを0〜60nmの範囲で変化させた。
図3のスチル耐久性の曲線から明らかなように、非磁性層厚さが1nm以上(特に、5nm以上)であると、スチル耐久性が向上するが、スチル耐久性効果は非磁性層厚さが50nm以上になると飽和することがわかる。なお、非磁性層厚さが8nm以上について実験を行ったが、非磁性層厚さが、1nm以上(特に、5nm以上)にすると、スチル耐久性が向上することは明らかである。
また、図3のC/Nを示す曲線から明らかなように、非磁性層がない場合にはスチル耐久性が極めて悪いためC/Nの評価はできなかったが、非磁性層厚さを5nm以上にすると、C/N測定が可能になる。C/Nは非磁性層厚さが厚くなると共に小さくなる傾向にある。以上のスチル耐久性およびC/Nの評価結果から、非磁性層厚さが、1nm以上50nm以下(特に、5nm以上50nm以下)にすると、スチル耐久性およびC/Nの高い磁気テープが得られることが確認できた。
図4に、非磁性層に使用する樹脂と、磁気テープのスチル耐久性およびC/Nとの関係を示す。そこでは、非磁性層の厚み寸法等の各種パラメータ値は固定としたうえで、非磁性層に含まれる樹脂のみを変化させた。具体的には、非磁性層の厚み寸法は22nm、磁性層の厚み寸法は60nm、磁性粉サイズは60nm(保磁力181.4kA/m)、磁性層にはフィラーを含ませず、下塗層の厚み寸法は1.2μm、バック層の厚み寸法は0.5μmとしたうえで、非磁性層に含まれる樹脂のみを図4に示すように変化させた。
図4より、何れの樹脂を使用してもC/Nの値は略一定であることがわかる。但し、スチル耐久性の値は、EB樹脂(すなわち放射性硬化樹脂)、および有機−無機複合樹脂が熱硬化性樹脂に比べて良好であることが確認できた。
図5は、磁性層厚さと、磁気テープのスチル耐久性およびC/Nとの関係を示したものである。そこでは、非磁性層厚み寸法等の各種パラメータ値は固定としたうえで、磁性層の厚み寸法のみを変化させた。具体的には、非磁性層(EB樹脂含有)の厚み寸法は22nm、磁性粉サイズは60nm(保磁力181.4kA/m)、磁性層にはフィラーを含ませず、下塗層の厚み寸法は1.2μm、バック層の厚み寸法は0.5μmとしたうえで、磁性層の厚み寸法のみを40〜250nmの範囲で変化させた。
図5より、スチル耐久性は実験の範囲内(磁性層厚さ40〜250nm)で略一定の値を示すが、C/Nは磁性層の厚さが薄いほど高くなる傾向にあり、200nmを超えると、急激にC/N特性は劣化することがわかる。以上より、スチル耐久性、C/Nの高い磁気テープを得るためには、磁性層の厚さを200nm以下とすることが好適であり、上述の傾向からして、磁性層の厚み寸法は、10〜200nm(0.01〜0.2μm)にすることが好ましいことがわかる。
図6に、下塗層の厚さ寸法と、磁気テープのスチル耐久性およびC/Nとの関係を示す。そこでは、非磁性層厚み寸法等の各種パラメータ値は固定としたうえで、下塗層の厚み寸法のみを変化させた。具体的には、非磁性層(EB樹脂含有)の厚み寸法は22nm、磁性層の厚み寸法は60nm、磁性粉サイズは60nm(保磁力181.4kA/m)、磁性層にはフィラーを含ませず、バック層の厚み寸法は0.5μmとしたうえで、下塗層の厚み寸法のみを0.1〜1.6μmの範囲で変化させた。
図6から明らかなように、スチル耐久性は下塗層の厚さによらず高い値を示す。また、C/Nは、下塗層の厚さが0.1μmでは約3dBと比較的小さいが、0.2μm以上になると高くなり、下塗層厚さが0.4μm以上で略一定になることがわかる。このように下塗層厚さが0.1μmであると、C/Nが低くなるのは、最上層の表面粗さがやや大きいためである。この場合でも、比較例1の従来の磁気テープに比べてC/Nが高い。以上より、スチル耐久性、C/Nの高い磁気テープを得るためには、下塗層の厚さ寸法を0.2μm以上とすることが好適であることがわかる。また、下塗層の厚さ寸法が1.5μmを越えると磁気テープの全厚が厚くなり過ぎてテープ1巻当りの記録容量が小さくなることを勘案すると、本発明における下塗相の厚さ寸法の好適な数値範囲は、0.2〜1.5μmにあると考える。
図7に、磁性粉末の平均粒子径と、磁気テープのスチル耐久性およびC/Nとの関係を示す。そこでは、非磁性層厚み寸法等の各種パラメータ値は固定としたうえで、磁性粉の平均粒子径のみを変化させた。具体的には、非磁性層(EB樹脂含有)の厚み寸法は22nm、磁性層の厚み寸法は60nm、磁性層にはフィラーを含ませず、下塗層の厚み寸法は1.2μm、バック層の厚み寸法は0.5μmとしたうえで、磁性粉の平均粒子径のみを20〜110nmの範囲で変化させた。なお、磁性粉サイズが20nmのものは球状形状で、他は針状形状であり、針状形状における平均粒子径は、その長軸長で規定した。
図7から明らかなように、スチル耐久性は、磁性粉サイズが45nmの針状形状の磁性粉を使用した場合に若干小さい値を示すことと、磁性粉サイズが20nmの球状形状の磁性粉を使用した場合に若干高い値を示すことを除き、磁性粉サイズによらず良好な値を示すことがわかる。また、C/Nは、磁性粉サイズが小さくなるほど高くなる傾向にあり、とくに100nmを超えると低い値となることがわかる。以上の傾向より、磁性粉末の平均粒子径は100nm以下であることが好ましいことがわかる。加えて、平均粒子径が5nm未満では、粒子の表面エネルギーが大きくなって分散が困難になることを勘案すると、本発明における磁性粉末の平均粒子径の好適な数値範囲は、5〜100nmにあると考える。
図8に、非磁性層の表面粗さ(P−V値)と、磁気テープのスチル耐久性およびC/Nとの関係を示す。そこでは、非磁性層厚み寸法等の各種パラメータ値は固定としたうえで、非磁性層の表面粗さのみを変化させた。具体的には、非磁性層(有機−無機複合樹脂含有)の厚み寸法は8nm、磁性層の厚み寸法は40nm、磁性層にはフィラーを含ませず、下塗層の厚み寸法は1.2μm、バック層の厚み寸法は0.5μm、磁性粉サイズが20nmのものは球状形状としたうえで、下塗層の非磁性板状酸化鉄粉末(平均粒子径:50nm)76部の代わりに、(非磁性板状酸化鉄粉末+アルミナ粉末)の合計量が76部一定として、アルミナ粉末(平均粒子径:250nm)の添加量を変化させて、下塗層を形成することにより、非磁性層の表面粗さを変化させた。
図8から明らかなように、非磁性層の表面粗さ(P−V値)が小さくなると、C/Nが良好になる傾向が見られ、実験した範囲内では、P−V値が5nmのものが最も高いC/Nが得られた。P−V値が20nmを越えるとC/Nは大きく下がった。一方、スチル耐久性は、非磁性層の表面粗さ(P−V値)が小さくなると、徐々に低下する傾向が見られる。P−V値が5nmまで実験を行ったが、P−Vが2nm以下では走行が不安定になることを勘案すると、非磁性層の表面粗さ(P−V値)の好ましい範囲は、P−V値で、2〜20nmの範囲であると考えられる。
上記実施例では、磁気記録媒体としてコンピュータ用テープを示したが、本発明はテープ形態の磁気記録媒体に限られず、ディスク形の磁気記録媒体であってもよい。
1 磁気記録媒体
2 可撓性非磁性支持体
3 磁性層
4 非磁性層
5 下塗層
6 バック層
2 可撓性非磁性支持体
3 磁性層
4 非磁性層
5 下塗層
6 バック層
Claims (5)
- 可撓性非磁性支持体の少なくとも一方の面に、磁性粉末を含む磁性層を有する磁気記録媒体において、
前記磁性層が設けられた側の最上層が、樹脂を含有する、厚さ寸法が1nm以上、50nm以下、表面粗さ(P−V)が2nm以上、20nm以下の非磁性層であることを特徴とする磁気記録媒体。 - 前記非磁性層に含まれる樹脂が、放射性硬化樹脂を含むものである請求項1記載の磁気記録媒体。
- 前記非磁性層に含まれる樹脂が、有機−無機複合樹脂を含むものである請求項1または2記載の磁気記録媒体。
- 可撓性非磁性支持体の少なくとも一方の面に、磁性粉末を含む磁性層を有する磁気記録媒体を製造する方法であって、
前記磁性層が設けられた側の最上層に、非磁性塗料を塗布してなる非磁性層を形成する工程を含み、
前記非磁性層が、樹脂を含有するものであって、その厚さ寸法が1nm以上、50nm以下であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 前記非磁性層、前記磁性層を、少なくとも一つ以上のスライド式コータを用いることにより形成する請求項4記載の磁気記録媒体の製造方法。
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