JP2006216195A - 磁気記録媒体支持体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 温湿度や張力などの環境変化に対しても、トラックずれを起こさない優れた寸法安定性を有する、特に、高密度磁気記録媒体用として有用な磁気記録媒体支持体を提供する。
【解決手段】 2軸配向したポリ(エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート)フィルム層(F層)の少なくとも一方の面に金属類または金属系無機化合物からなる層(M層)が設けられた磁気記録媒体支持体であり、支持体の長手方向のヤング率が7〜10GPaであり、幅方向のヤング率が9〜13GPaであることを特徴とする磁気記録媒体支持体とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、デジタルデータなどの高密度記録に好適に用いることができる磁気記録媒体支持体に関する。
2軸配向ポリエステルフィルムを用いた磁気記録媒体支持体は、デジタルビデオ用テープや、コンピュータのバックアップ用テープ(以後、データテープという)などに用いられている。近年、磁気テープ、特に高密度に磁気記録を行うデータテープにおいては、トラックが非常に小型化したことによって、テープ走行・保存時のわずかな熱的・力学的寸法変化や、データを記録する際と読み取る際の温湿度環境の違いが、データの再生不良を引き起こす問題点が生じてきた。従って、高密度記録に対応する磁気記録媒体には、温湿度環境変化や熱およびテープ張力などの応力に対して高い寸法安定性が要求される。リニア記録方式のデータテープにおいては、特にテープ幅方向の高い寸法安定性が必要となる。
従来、磁気テープの素材としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)とならんで、ポリ(エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート)(PEN)が用いられてきた。特に、高いガラス転移温度を有するPENは、高温の使用の際の信頼性に優れるという利点を有している。また、近年の高寸法安定性の要求に応えるべく、上記のテープ幅方向の温湿度環境変化に対する寸法安定性を高める観点では、幅方向の強度を高め、温湿度膨張を低減させた横高強度タイプのPENが開発されてきた。
しかしながら、幅方向の強度を高めると、必然的に長手方向の強度が低下するため、特にPENフィルムの場合は、長手方向のクリープ変形が大きくなって、テープが長手方向に伸びやすくなる問題が生じ、結果的に高密度記録の磁気テープ特性としては不十分なものであった。
そこで、上記の寸法安定性の要求に応え得るベースフィルムとして、ポリエステルフィルムに金属、半金属のなどの金属材料からなる強化膜を設けた磁気記録媒体用支持体やこの支持体を用いた磁気記録媒体が知られている(特許文献1〜3)。
しかしながら、特許文献1〜3に示された磁気記録媒体用支持体または磁気記録媒体は主にPETに関する開示しかなされておらず、フィルム特性が大きくことなるPENについては、公知の手法では特性を改善できない問題が残されていることがわかった。
特開2002−319122号公報 特開2001−256636号公報 特開2000−11364 号公報
本発明の目的は、温湿度や張力などの環境変化に対しても、トラックずれを起こしにくい優れた寸法安定性を有する、特に、高密度磁気記録媒体用として有用な磁気記録媒体を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明は、2軸配向したポリ(エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート)フィルム層(F層)の少なくとも一方の面に金属類または金属系無機化合物からなる層(M層)が設けられた磁気記録媒体支持体であり、支持体の長手方向のヤング率が7〜9GPaであり、幅方向のヤング率が9〜12GPaであることを特徴とする。
本発明によれば、以下に説明するとおり、長手方向と幅方向の強度を特定の範囲に規定したPENフィルムの少なくとも一方の面に金属または金属系無機化合物からなる層を設けることにより、温湿度環境変化や荷重に対する優れた寸法安定性を有する磁気記録媒体支持体を得ることができる。
本発明の磁気記録媒体支持体は、2軸配向したポリ(エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート)(PEN)フィルム層(F層)の少なくとも一方に金属類または金属系無機化合物を含む層(M層)が設けられた磁気記録媒体支持体である。M層(強化層)を有さない場合は本発明の効果を得ることができない。
本発明の磁気記録媒体支持体のF層は、2軸に配向したフィルム層である。2層以上のフィルム層を有する積層フィルムの場合は、これを構成する少なくとも1層が2軸に配向していればよい。全ての層が無配向や1軸配向のフィルムを用いた場合、本発明の特性を満足することが困難となる。
本発明のF層は、ポリ(エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート)(PEN)を含むフィルムである。F層のうち、PENを80〜100重量%含有することが好ましく、より好ましくは90〜100重量%である。
本発明のF層のポリマーは、PEN単一からなっていても良いし、他の1種以上の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイであってもよい。ここでいうポリマーアロイとは、高分子多成分系のことであり、共重合によるブロックコポリマーであってもよいし、混合などによるポリマーブレンドであってもよい。この場合の熱可塑性樹脂としては、ポリエステルと良好な親和性を有し、溶融成形性を有していることが好ましく、耐熱性、熱的寸法安定性を向上させる観点から、ポリエステルよりもガラス転移温度が高い熱可塑性樹脂であることが好ましい。このような熱可塑性樹脂としては、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどが例示される。
本発明のF層は単層であってもよいが、磁気テープ用途として用いる場合には、少なくとも2層以上の積層構成であることが好ましい。2層以上の積層構成とすることによって、フィルムの両側の表面に、搬送性、走行性を良化させるためのある程度の粗さと電磁変換特性を良化させるための平滑性という異なる特性を持たせることができる。また、さらに、フィルム表面に厚み1〜50nmの水溶性高分子などからなるコーティング層を有していても良い。
本発明のF層には、磁気記録媒体の走行耐久性や、磁気ヘッドとの走行性の良化、あるいは、巻き取り性などハンドリング性の向上のため、不活性粒子を含有させることが好ましい。なお、本発明でいう不活性粒子とは、無機または有機の粒子で、本発明のポリマー中で化学反応を起こしたり、電磁気的影響により磁気記録に悪影響を与えないものをいう。不活性粒子としては、酸化チタン、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、湿式または乾式シリカ、コロイド状シリカ、リン酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナおよびジルコニア等の無機粒子、アクリル酸類、スチレン、シリコーン、イミド等を構成成分とする有機粒子、ポリエステル重合反応時に添加する触媒等によって析出する粒子(いわゆる内部粒子)や、界面活性剤などがある。
本発明のF層に含有する不活性粒子の好ましい平均粒径および含有量は、フィルムの積層構成によって異なる。
上記F層が2層以上の積層構成をとる場合には、磁性層側のフィルム層に含有する粒子の平均粒径は、0.005〜0.5μmが好ましく、より好ましくは、0.01〜0.1μm、最も好ましくは0.05〜0.08μmである。含有量は、0.01〜1重量%が好ましく、より好ましくは0.05〜0.5重量%である。バックコート層側のフィルム層に含有する粒子の平均粒径は、0.05〜2μmが好ましく、より好ましくは、0.1〜1μmである。含有量は、0.01〜1重量%が好ましく、より好ましくは0.05〜0.5重量%である。なお、3層以上の積層構成をとる場合に、両側の最外層以外の内層には、不活性粒子は含有しなくてもよい。
F層が単層構成をとる場合には、不活性粒子の平均粒径は、0.01〜1μmが好ましく、より好ましくは、0.05〜0.5μmである。含有量は、0.01〜1重量%が好ましく、より好ましくは0.05〜0.5重量%である。
なお、不活性粒子は1種のみを用いてもよいし、2種以上の粒子を用いてもよい。2種以上の粒子を用いる場合、それぞれの粒子の平均粒径が上記の好ましい範囲を満たし、すべての粒子の含有量の総和が上記の好ましい範囲を満たしていることが好ましい。
また、F層には、本発明を阻害しない範囲内で、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、顔料、染料、脂肪酸エステル、ワックスなどの有機滑剤などが添加されてもよい。
本発明の磁気記録媒体支持体は、F層の少なくとも一方に金属類または金属系無機化合物からなる層(M層)を有する。F層のみからなる磁気記録媒体支持体では、温湿度環境変化および荷重による寸法変化の好ましい範囲を両立することは困難である。ここで、金属類とは、いわゆる単体金属、半金属、合金、金属間化合物を表し、具体的には、例えば単体金属ではMg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、Pd、Ag、Sn、Pt、Au、Pb、半金属ではC、Si、Ge、Sb、Teなどが挙げられ、これらの金属の数種を混ぜ合わせて合金や金属間化合物としてもよい。また、金属系無機化合物としては、例えば、上記金属類の酸化物や窒化物、炭化物、ホウ化物、硫化物などを用いることができる。具体的には、例えば、CuO、ZnO、Al23、SiO2、Fe23、Fe34、Ag2O、TiO2、MgO、SnO2、ZrO2、InO3などの酸化物、TiN、ZrN、GaN、TaN、AlNなどの窒化物、TiC、WC、SiC、NbC、ZrC、Fe3Cなどの炭化物が挙げられる。また、上記の金属系無機化合物はそれぞれ単独で用いてもよく、もちろん複数種を混合して用いても構わない。中でも、M層を構成する金属材料は剛性の観点からアルミニウムや銅を含む金属または合金が好ましい。
M層の形成方法としては物理蒸着法や化学蒸着法を用いることができる。物理蒸着法には真空蒸着法、スパッタリング法があり、真空蒸着法が一般的である。特に金属層の結晶粒径を小さく緻密にするためには蒸着物の運動エネルギーを高める必要がある。そのため電子ビーム蒸着やスパッタリング法が好ましい。
M層の厚みは15〜300nmが好ましく、より好ましくは30〜200nm、最も好ましくは50〜150nmである。この範囲にすることでM層の金属の結晶粒径を細かくすることができ、水蒸気遮蔽性、補強効果、表面平滑性への悪影響がないなどの条件を満足し易いため好ましい。厚みが15nmより小さい場合、M層の金属の結晶形成が不完全となるため、強度を増加させる効果が小さくなるため、本発明の寸法安定性向上の効果が小さくなることがある。300nmより大きい場合はクラックや粒界ができやすく、磁気記録媒体の表面が粗くなって電磁変換特性が悪化したり、M層が製造工程や、走行を繰り返す際に剥離や脱落が起こり易く、生産性が低下することがある。
本発明の磁気記録媒体支持体において、M層はF層の片側にのみ設けても良いし、両側に設けても良い。本発明の磁気記録媒体支持体が強磁性金属薄膜型の磁気記録媒体として用いられる場合には、バックコート層側にM層を設けることが好ましく、磁性層側には金属層を設けなくてもよい。塗布型磁気記録媒体に用いられる場合には、カッピングやカールを抑制する観点から、F層の両側に金属層を設けることが好ましい。
なお、上記した好ましいM層の厚みは、F層の両面に設けた場合は、それぞれのM層が上記の範囲内にあることが好ましい。
本発明の磁気記録媒体支持体の長手方向のヤング率は7〜10GPaであり、好ましくは7.5〜9.5GPaである。長手方向のヤング率が7GPa未満の場合、磁気ヘッドとの接触状態が低下するため電磁変換特性が悪化する。さらに、長手方向のクリープ変形が大きくなり、テープ走行時の張力によって、テープが伸びやすくなる。長手方向のヤング率が9GPaを超える場合、テープ幅方向のヤング率が低下し、温湿度環境変化に対する寸法安定性が低下しやすい。
本発明の磁気記録媒体支持体の幅方向のヤング率は9〜13GPaであり、好ましくは9.5〜11.5GPaである。幅方向のヤング率が8GPa未満の場合、幅方向の温湿度環境変化に対する寸法安定性が低下する。幅方向のヤング率が13GPaを超える場合には、上記の好ましい長手方向のヤング率を達成することが困難となり、電磁変換特性の低下やテープ伸びが生じる。
本発明の磁気記録媒体支持体が、上記の長手方向、幅方向の好ましいヤング率を満たすためには、F層の長手方向のヤング率は、5.5〜8.5GPaが好ましく、より好ましくは6〜7.5GPaである。また、F層の幅方向のヤング率は、7.5〜12GPaが好ましく、より好ましくは8.5〜11GPaである。
本発明の磁気記録媒体支持体の長手方向の100℃、30分における熱収縮率は、0.1〜0.7%が好ましく、より好ましくは0.3〜0.5%である。熱収縮率が好ましい範囲を外れる場合には、磁気記録媒体を扱う温度条件が変化した場合に、テープが変形して、トラックずれを引き起こしたり、しわの原因となることがある。
本発明の磁気記録媒体支持体が、上記の好ましい長手方向の熱収縮率を満たすためには、F層の長手方向の100℃、30分における熱収縮率は0.3〜0.9%が好ましく、より好ましくは0.4〜0.7%である。熱収縮率が0.9%を超える場合には、磁気記録媒体の加工時に、例えば蒸着工程で熱がかかった際に、しわが入りやすくなることがある。また、熱収縮率が0.3%未満では、蒸着工程で冷却キャンとの密着が低下し、表面粗れが生じることがある。
本発明の磁気記録媒体支持体の幅方向の100℃、30分における熱収縮率は、0〜0.4%が好ましく、より好ましくは0〜0.2%である。熱収縮率が好ましい範囲を外れる場合には、磁気記録媒体を扱う温度条件が変化した場合に、テープが変形して、トラックずれを引き起こしたり、しわの原因となることがある。
本発明の磁気記録媒体支持体が、上記の好ましい幅方向の熱収縮率を満たすためには、F層の幅方向の100℃、30分における熱収縮率は0〜0.5%が好ましく、より好ましくは0.1〜0.4%である。熱収縮率が0.5%を超える場合には、磁気記録媒体の加工時に、例えば蒸着工程で熱を受けた際に、しわが入りやすくなることがある。また、熱収縮率が0%未満では、蒸着工程で冷却キャンとの密着が低下し、表面粗れが生じることがある。また、熱収縮率を0%未満にまで緩和させると、熱膨張や湿度膨張が大きくなり、温湿度環境変化に対する寸法安定性が低下しやすい。
本発明のF層の熱収縮率は、延伸倍率、延伸温度、熱固定温度などの2軸配向フィルム製造条件によって制御することが可能である。また、磁気記録媒体支持体の熱収縮率は、F層の熱収縮率のほか、金属層の厚み、金属種などによって制御することが可能である。
本発明の磁気記録媒体支持体の幅方向の温度膨張係数は、0〜10ppm/℃の範囲であり、好ましくは2〜8ppm/℃、さらに好ましくは4〜7ppm/℃である。一般的に磁気記録装置に用いられている磁気ヘッドの温度膨張係数は7ppm/℃前後である。フィルム幅方向の温度膨張係数が10ppm/℃より大きい場合には、フィルムの温度膨張が磁気ヘッドの温度膨張よりも大きすぎるため、磁気データを記録・再生する環境が、低温から高温に変化した際にテープ幅方向にフィルムが膨張して、再生不良を起こしやすい。また、温度膨張係数が0ppm/℃より小さい場合には、フィルムの温度膨張が磁気ヘッドの温度膨張よりも小さすぎるため、低温から高温に変化した際にテープ幅方向にフィルムが収縮して、再生不良を起こしやすくなる。
本発明の磁気記録媒体支持体の幅方向の温度膨張係数は、金属層の厚みを好ましい範囲に制御する、ポリエステル層の幅方向の温度膨張係数を好ましい範囲に制御する、および、磁気記録媒体の加工条件を制御することが好ましい方法としてあげられる。
本発明の磁気記録媒体支持体の幅方向の温度膨張係数を好ましい範囲に制御する観点から、F層の幅方向の温度膨張係数は−5〜5ppm/℃の範囲が好ましく、より好ましくは−3〜3ppm/℃の範囲である。
また、一般的にアルミなどの金属は、比較的高い温度膨張係数を有しているために、M層の厚みを厚くしすぎると、磁気記録媒体支持体の温度膨張係数は本発明の範囲を大きい側に外れることがある。さらに、磁気記録媒体の加工条件の際に、熱がかかりすぎると、ポリエステル層の非晶鎖部分が緩和して、温度膨張係数が大きくなることがある。
本発明の磁気記録媒体支持体の幅方向の湿度膨張係数は、0〜7ppm/%RHの範囲であり、好ましくは0〜5ppm/℃である。湿度膨張係数が0ppm/%RH未満の場合には、幅方向に高配向化させる必要があるため、長手方向の強度が低下して、テープ張力による伸びが生じやすくなる。また、湿度膨張係数が7ppm/%RHを超える場合には、温湿度環境変化に対する幅方向の寸法変化が大きくなり、磁気テープとした際に、トラックずれを引き起こしやすくなる。
本発明の磁気記録媒体支持体の幅方向の湿度膨張係数を好ましい範囲に制御するためには、金属層の金属種の選択の他、金属層の厚みを好ましい範囲に制御する、ポリエステル層の幅方向の湿度膨張係数を好ましい範囲に制御する、および、磁気記録媒体の加工条件を制御することが好ましい方法としてあげられる。
本発明の磁気記録媒体支持体の湿度膨張係数を好ましい範囲に制御するためには、F層の幅方向の湿度膨張係数は2〜10ppm/%RHであることが好ましく、より好ましくは、3〜7ppm/%RHである。
一般的に金属は実質的に湿度膨張をしないため、ポリエステル層や磁性層、バックコート層の湿度膨張を抑制する効果を発揮すると考えられる。加えて、ポリエステル層の両側に金属層を設ける場合には、水蒸気の浸入を防止する効果も発揮すると考えられる。金属層の厚みが薄い場合には、上記効果が小さくなり、湿度膨張係数は本発明の範囲を外れることがある。また、磁気記録媒体の加工条件の際に、熱がかかりすぎると、ポリエステル層の非晶鎖部分が緩和して、湿度膨張係数が大きくなることがある。
本発明の磁気記録媒体支持体の長手方向に28MPaの荷重を30分間負荷した場合の長手方向のクリープ変形は0〜150ppmが好ましく、より好ましくは0〜100ppmである。幅方向のクリープ変形が150ppmを超える場合には、長時間走行させた場合や、保存前後でのテープ幅変形が大きく、使用に耐えない場合がある。
本発明の磁気記録媒体支持体の一方の表面の表面粗さRa(m)は2〜5nmが好ましく、より好ましくは3〜4.5nmである。Ra(m)が5nmより大きい場合には、高密度磁気記録媒体として十分な電磁変換特性を得られない場合がある。また、Ra(m)が2nmより小さい場合には、搬送工程や、テープ走行中に、搬送不良のトラブルを引き起こしたり、走行面の突起が転写したり、走行中にゴミによる傷が付きやすくなったりする。
上記、磁気記録媒体支持体の表面粗さは、F層の表面粗さや金属層の厚さで制御することが可能である。Ra(m)を好ましい範囲に制御するためには、F層の一方の表面粗さは、2〜7nmが好ましく、より好ましくは、3〜5nmである。上記範囲を外れる場合には、搬送性不良、電磁変換特性の低下を招くことがある。金属層の厚みは前記のとおりであり、厚みが厚いほど、表面が粗くなりやすい。
本発明の磁気記録媒体支持体のもう一方の表面の表面粗さRa(b)は5〜20nmが好ましく、より好ましくは7〜15nmである。Ra(m)が20nmより大きい場合には、保存中に磁性面側へ転写が起こり、磁性面側の表面粗さが粗くなることがある。また、Ra(m)が5nmより小さい場合には、テープの走行性が低下し、ドライブ中で走行不良を引き起こすことがある。
上記、磁気記録媒体支持体の粗さは、F層の表面粗さや金属層の厚さで制御することが可能である。Ra(m)を好ましい範囲に制御するためには、F層のもう一方の表面粗さは、5〜15nmが好ましく、より好ましくは、6〜10nmである。上記範囲を外れる場合には、搬送性不良、平面性の悪化を招くことがある。金属層の厚みは前記のとおりであり、厚みが厚いほど、表面が粗くなりやすい。
本発明の磁気記録媒体支持体の破断荷重(1/2インチ幅あたり)は、25〜40Nであることが好ましく、より好ましくは28〜35Nである。破断荷重が25Nを下回る場合には、磁気記録媒体の製造、加工の際に破断することが多くなり、生産性が低下し、コスト競争力が低下する。破断荷重が40Nを超える場合には、長手方向の強度が高くなりすぎるために、幅方向の寸法安定性が低下することがある。
上記、破断荷重を好ましい範囲に制御するためには、F層の長手方向の強度やF層厚みを制御することが好ましい。好ましいF層の破断荷重としては、22〜35Nであり、好ましくは25〜30Nである。
破断荷重を上記範囲に制御するために好ましいF層の厚みとしては、強度等によっても左右されるが、4〜8μmが好ましく、より好ましくは4.5〜6.5μmである。厚みが8μmを超える場合には、テープ1巻あたりの体積が大きくなりすぎて、小型化に支障があり、4μmを下回る場合には、破断荷重が低くなりやすい。
本発明の磁気記録媒体支持体の全厚みは、4.5〜7μmである。好ましくは5〜6μmである。厚みが4.5μmより小さい場合は、テープに腰がなくなるため、電磁変換特性が低下する。厚みが9.5μmを超える場合は、テープ1巻あたりのテープ長さが短くなるため、磁気テープの小型化、高容量化が困難になりやすい。
本発明の磁気記録媒体支持体は、高い寸法安定性を必要とするデジタル記録方式の磁気記録媒体の支持体として好ましく用いられる。中でも、データストレージ用高密度磁気記録用テープやデジタルビデオテープなどの支持体に特に適したものである。
以下、本発明の磁気記録媒体支持体の製造方法の例について説明する。
(F層の製造方法)
まず、常法に従って得られたPENのペレットを、280〜320℃に加熱された押出機に供給して、スリット状のダイから溶融押出し、キャスティングロール上で冷却して未延伸フィルムを得る。
その際、ポリマー中の異物や変質ポリマー、未溶融物などを除去する方法としては、各種のフィルター、例えば、焼結金属、多孔性セラミック、サンド、金網などの素材からなるフィルターを用いることが好ましい。特に、1.2μmカット以下の繊維焼結ステンレス金属フィルターによりポリマーを濾過すると、粗大突起を本願の好ましい範囲に制御しやすいため好ましい。より好ましくは、0.8μm以下のフィルターである。なお、ここでいう1.2μmカットのフィルターとは、濾過精度1.2μmのことをいい、濾過精度とはJIS−B8356−8(2002)の方法によりフィルターメディアを透過した最大グラスビーズ粒径を意味する。また、必要に応じて、定量供給性を向上させるためにギアポンプを設けることが好ましい。
フィルムを積層する場合、方法としては、2台以上の押出機およびマニホールドまたは合流ブロックを用いて、複数の異なるポリマーを溶融積層する方法が好ましい。
次に、この未延伸フィルムを2軸延伸し、2軸配向させる。延伸方法としては、逐次2軸延伸法または同時2軸延伸法を用いることができるが、表面粗さや粗大突起数を本願の好ましい範囲に制御するためには、同時2軸延伸法を用いることが好ましい。
また、分子鎖を高配向させて、温湿度膨張を十分に抑制し、ヤング率を本発明の好ましい範囲に制御するためには、長手方向、幅方向共に少なくとも2段以上に分けて延伸することが好ましい。
例えば、最初に長手方向、次に幅方向の延伸を行う逐次2軸延伸法の場合、未延伸フィルムを加熱ロール群で加熱、長手方向に1段もしくは多段で3〜8倍延伸(再縦延伸を用いる場合は、2.5〜5倍)し、20〜50℃の冷却ロール群で冷却する。長手方向延伸速度は1,000〜50,000%/分の範囲で行うのが好ましい。続いて、幅方向の延伸を行う。幅方向の延伸方法としては、テンターを用いる方法が一般的である。幅方向の延伸倍率は3〜8倍(再横延伸を行う場合は1段目の延伸は2〜4倍)、延伸速度は1,000〜20,000%/分の範囲で行うのが好ましい。
同時2軸延伸法を用いる場合には、未延伸フィルムを同時2軸延伸テンターに導いて、長手および幅方向に同時に2軸延伸を行う。同時2軸延伸を行う場合、延伸速度は長手、幅方向ともに1,000〜20,000%/分の範囲で行うのが好ましい。延伸倍率は逐次2軸延伸と同様である。
また、延伸温度は、逐次2軸延伸の場合、長手方向にTg〜Tg+50℃の範囲で行い、幅方向にはTg+10℃〜Tg+30℃の範囲で行うことが好ましい。同時2軸延伸の場合は、長手、幅方向共にTg〜Tg+30℃の範囲で延伸することが好ましい。上記範囲より延伸温度が低い場合には、フィルム破れが多発して生産性が低下したり、再延伸性が低下して、十分に配向を高めることができず、温湿度膨張係数が大きくなることがある。また、上記範囲よりも延伸温度が高い場合には、十分に分子配向がつかず、支持体の寸法安定性が低下することがある。
本発明のF層を製造するためには、さらに再縦延伸および再横延伸を行うことが好ましい。その場合の延伸条件としては、2段目を逐次2軸延伸で行う場合には、長手方向の延伸は、温度Tg〜Tg+100℃の加熱ロール群で、延伸倍率1.1〜2.5倍、幅方向の延伸方法としてはテンターを用いる方法が好ましく、温度Tg+50℃〜Tg+150℃、延伸倍率1.1〜2.5倍で行うのが好ましい。同時2軸延伸で行う場合には、長手方向、幅方向ともに延伸温度Tg+50℃〜Tg+150℃で、延伸倍率1.1〜2.5倍で行うことが好ましい。上記範囲より延伸温度が低い場合には、フィルム破れが多発して生産性が低下して、十分に配向を高めることができず、また、上記範囲よりも延伸温度が高い場合には、十分に分子配向がつかないため、ともに支持体の寸法安定性が低下する。
続いて、この延伸フィルムを長手、幅方向に緊張下または緩和を行いながら熱処理する。好ましくは、幅方向に2〜7%の緩和を行いながら熱処理を行うと、F層の熱収縮率を好ましい範囲に制御し易い。熱処理温度は、200℃〜230℃が好ましい。熱処理時間は5秒〜12秒の範囲で行うことが好ましい。熱処理温度を上記範囲より高くしたり、熱処理時間を上記範囲より長くする場合には、分子鎖が緩和して、温湿度膨張を起こしやすくなり、本発明の好ましい範囲に制御困難となる場合があり、また、熱処理温度を上記範囲より低くしたり、熱処理時間を上記範囲より短くする場合には、分子鎖の構造固定が不十分となって、クリープ特性が悪化し、支持体の寸法安定性が低下する場合がある。
(M層(金属層)の製造方法)
次に、上記ポリエステル層に金属層を設ける。なお、ここでは、真空蒸着法を用いた金属層の製造方法の例を挙げる。
真空蒸着装置内に設置されたフィルム走行装置に、ポリエステルフィルムをセットし、真空蒸着を行う。1.00×10-5〜1.00×10-1Paの高真空で蒸着することが好ましい。0〜50℃の冷却金属ドラムを介して、走行させ、蒸着物を加熱蒸発させ、フィルムの両面に形成して巻取る。フィルム走行速度は、10〜200m/分が好ましく、より好ましくは、50〜150m/分である。走行速度が上記範囲を外れる場合には、金属層の厚みを好ましい範囲に設定することが困難となったり、生産性が劣る場合がある。F層の両側に金属層を設ける場合には、同一の真空層内に2つの加熱蒸着装置と冷却ドラムを設けて、1パスで両面を蒸着することが好ましいが、一度片面に蒸着を行い巻き取った後に、再びもう一方の面に金属層を設ける2パスで行っても良い。2パスの場合は勿論であるが、1パスの場合でも、金属層を設ける順序としては、磁性層側、バックコート層側とした方が、カッピングを抑制できるため好ましい。
さらに、上記の方法で磁気記録媒体支持体を作製した後、エージング処理を行うことが、クリープ変形を抑制し、寸法安定性を向上するために好ましい。処理温度は100〜120℃が好ましく、処理時間は10〜40時間が好ましく、より好ましくは、15〜20時間である。上記、エージング処理の好ましい条件のなかでも、処理温度が短い場合は処理時間を長くとる方が好ましいし、処理温度が比較的高めの場合には処理時間は短い方がよい。この温度と時間の両方に関係する処理条件は、示差走査熱量測定(DSC)によって得られる磁気記録媒体のエンタルピー緩和のピーク面積を指標として表すことができ、ピーク面積ΔHは、0.5J/g〜1J/gが好ましい。
エージング処理は、F層を作製した後、M層を設ける前に行うことも可能であるが、この場合、F層の長手方向の熱収縮率が低くなり、蒸着工程でキャンとの密着が低下して、表面の荒れを引き起こしたり、オリゴマーがフィルム表面に析出して、蒸着工程トラブルを引き起こしやすい。このため、エージング処理は、M層を設けた後に行う方が好ましい。
(物性の測定方法ならびに効果の評価方法)
本発明における特性値の測定方法並びに効果の評価方法は次の通りである。
(1)温度膨張係数
フィルムを幅4mmにサンプリングし、試長15mmになるように、真空理工(株)製TMA TM−3000および加熱制御部TA−1500にセットした。雰囲気条件は23℃65%RHである。0.5gの荷重をフィルムにかけて、温度を雰囲気温度(23℃)から50℃まで上昇させた後、25℃まで冷却した。その後、昇温速度1℃/分で、温度を25℃から50℃まで上昇させた。その時の、30℃から40℃までのフィルムの変位量ΔL(mm)を測定し、次式より温度膨張係数(ppm/℃)を算出した。
温度膨張係数(ppm/℃)={(ΔL/15)/(40−30)}×1,000,000
(2)湿度膨張係数
フィルムを幅10mmにサンプリングし、試長200mmになるように、恒温恒湿槽中に設置した、大倉インダストリー製のテープ伸び試験器にセットした(0.5gの荷重をかけている)。雰囲気条件を、温度30℃、湿度40%RHとし、2時間放置した後、フィルム長を測定した(L40とする)。その後、温度一定で、湿度を40%RHから80%RHまで変化させ、2時間放置した後、フィルム長を測定した(L80とする)。この2点間の変位量(L80−L40)をΔL(mm)とし、次式より湿度膨張係数(ppm/%RH)を算出した。
湿度膨張係数(ppm/%RH)={(ΔL/200)/(80−40)}×1,000,000
(3)ヤング率
ASTM−D882に規定された方法に従って、インストロンタイプの引張試験機を用いて測定した。測定は下記の条件とした。
測定装置:オリエンテック(株)製フイルム強伸度自動測定装置
“テンシロンAMF/RTA−100”
試料サイズ:幅10mm×試長間100mm、
引張り速度:200mm/分
測定環境:温度23℃、湿度65%RH
(4)表面粗さRa
小坂研究所製の高精度薄膜段差測定器ET−10を用いて中心線平均粗さRaを測定した。条件は下記のとおりであり、フィルム幅方向に走査して20回測定を行った平均値をもって値とした
・触針先端半径:0.5μm
・触針荷重 :5mg
・測定長 :1mm
・カットオフ値:0.08mm
(5)熱収縮率
JIS C2318に従って、測定した。
試料サイズ:幅10mm、標線間隔200mm
測定条件:温度100℃、処理時間30分、無荷重状態
熱収縮率を次式より求めた。
熱収縮率(%)=[(L0−L)/L0]×100
0:加熱処理前の標線間隔
L:加熱処理後の標線間隔
ただし、試料サイズは、得られるサンプルの大きさによっては標線間隔を小さくして測定しても良い。
(6)不活性粒子の平均粒径
フィルム断面を透過型電子顕微鏡(TEM)を用い、1万倍以上の倍率で観察する。TEMの切片厚さは約100nmとし、場所を変えて100視野以上測定する。測定した等価円相当径の重量平均を不活性粒子の平均粒径dとした。
フィルム中に粒径の異なる2種類以上の粒子が存在する場合、上記の等価円相当径の個数分布が2種類以上のピークを有する分布となるため、そのそれぞれについて、別個に平均粒径を算出する。
(7)ガラス転移温度(Tg)
下記装置および条件で比熱測定を行い、JIS K7121(1987)に従って決定した。
装置 :TA Instrument社製温度変調DSC
測定条件:
加熱温度 :270〜570K(RCS冷却法)
温度校正 :高純度インジウムおよびスズの融点
温度変調振幅:±1K
温度変調周期:60秒
昇温ステップ:5K
試料重量 :5mg
試料容器 :アルミニウム製開放型容器(22mg)
参照容器 :アルミニウム製開放型容器(18mg)
なお、ガラス転移温度は下記式により算出した。
ガラス転移温度=(補外ガラス転移開始温度+補外ガラス転移終了温度)/2
(8)エンタルピー緩和のピーク面積ΔH
下記装置および条件で比熱測定を行い、JIS K7121(1987)に従って測定した。
装置 :セイコーインスツルメント社製DSC
測定条件:
加熱温度 : 25〜300℃
昇温速度 : 40℃/分
試料重量 : 5mg
試料容器 : アルミニウム製開放型容器(22mg)
参照容器 : アルミニウム製開放型容器(18mg)
上記で観察されるTgよりも低温側に観察される吸熱ピークのピーク面積を求め、エンタルピー緩和のピーク面積とする。
(9)支持体の長手方向のクリープ変形率
下記の条件で測定を行った。
装置 :真空理工(株)製TMA TM−3000
測定条件:
加熱温度 : 25〜300℃
測定温度 : 50℃
試料寸法 : 測定長15mm × 幅4mm(測定は長手方向)
無荷重の状態から、28MPaの荷重をサンプル(長手方向)に付加し、30分間保持した。荷重を付加した時点から、1分後から30分間のフィルムの変形量を測定し、測定長(15mm)で割った値をppmに変換して、クリープ変形率とした。
(10)磁気テープの保存安定性
1m幅にスリットした支持体を、張力20kg/mで搬送させ、フィルムの平滑面側の表面に下記組成の磁性塗料および非磁性塗料をエクストルージョンコーターにより重層塗布(上層は磁性塗料で、塗布厚0.1μm、非磁性下層の厚みは適宜変化させた。)し、磁気配向させ、乾燥温度100℃で乾燥させる。次いで反対面に下記組成のバックコートを塗布した後、小型テストカレンダー装置(スチール/ナイロンロール、5段)で、温度85℃、線圧200kg/cmでカレンダー処理した後、巻き取る。上記テープ原反を1/2インチ幅にスリットし、パンケーキ(長さ500m)を作成した。
(磁性塗料の組成)
・強磁性金属粉末 : 100重量部
・変成塩化ビニル共重合体 : 10重量部
・変成ポリウレタン : 10重量部
・ポリイソシアネート : 5重量部
・ステアリン酸 : 1.5重量部
・オレイン酸 : 1重量部
・カーボンブラック : 1重量部
・アルミナ : 10重量部
・メチルエチルケトン : 75重量部
・シクロヘキサノン : 75重量部
・トルエン : 75重量部
(バックコートの組成)
・カーボンブラック(平均粒径20nm) : 95重量部
・カーボンブラック(平均粒径280nm): 10重量部
・αアルミナ : 0.1重量部
・変成ポリウレタン : 20重量部
・変成塩化ビニル共重合体 : 30重量部
・シクロヘキサノン : 200重量部
・メチルエチルケトン : 300重量部
・トルエン : 100重量部
上記、磁気テープを、恒温恒湿槽中に設置したフィルム走行寸法測定装置(図1)にセットし、荷重を10MPaとし、テープを走行させながら、下記の条件でテープの幅を測定した。
(A)温湿度条件を、10℃10%RHに変更し(設定条件までは1時間で到達)、10℃10%RH条件で23時間保持した。テープ幅は温度変更開始後3時間(放置後2時間)の時点で観測した。
(B)次に、湿度条件を、30℃90%RHに変更し(設定条件までは1時間で到達)、同様に23時間保持した。テープ幅は温度変更開始後3時間(放置後2時間)の時点で観測した。
(C)上記(A)→(B)→(A)→(B)→(A)→(B)と工程を連続して繰り返し行い、それぞれテープ幅を測定した。
上記の6点の中でのテープ幅の最大値と最小値の差を、12.65(mm)で割り、ppm単位に変換(1,000,000倍する)したものを、テープの幅変化とし、テープの保存安定性を、以下の基準で評価した。
400ppm未満:高密度磁気テープ用途として非常に優れたレベルである(◎)。
400ppm以上600ppm未満:高密度磁気テープ用途として優れたレベルである(○)。
600ppm以上800ppm未満:高密度磁気テープ用途として使用可能である(△)。
800ppm以上:高密度磁気テープ用途として使用不可能なレベルである(×)。
(11)磁気テープの長期保存安定性
上記(9)における各温湿度条件における保持時間を100時間に変更し、試験を行った。(9)と同様にして算出されたテープ幅変化と(9)の幅変化量の差を長期保存におけるテープ幅変化とし、以下の基準で評価した。
300ppm未満:高密度磁気テープ用途として非常に優れたレベルである(○)。
300ppm以上:高密度磁気テープ用途として使用不可能なレベルである(×)。
次の実施例に基づき、本発明の実施形態を説明する。
(実施例1)
押出機2台を用い、溶融押出を行った。295℃に加熱された押出機Aには、実質的に不活性粒子を含有しない固有粘度0.62のPENペレット90重量部と平均粒径70nmの球状シリカ粒子を2重量%含有する固有粘度0.62のPENペレット10重量部との混合原料を、180℃で3時間減圧乾燥した後に供給した。280℃に加熱された押出機Bには、平均粒径0.3μmの球状シリカ粒子を2重量%含有するPENチップ30重量部と実質的に粒子を含有しないPENチップ70重量部を180℃で3時間減圧乾燥した後に供給した。押出機Aの原料を1.2μmカットの繊維焼結ステンレス金属フィルターを用いて濾過し、押出機Bの原料を3μmカットの繊維焼結ステンレス金属フィルターを用いて濾過した後、Tダイ中で合流させ(積層比5/1)、表面温度25℃のキャストドラムに静電荷を印加させながら密着冷却固化し、2層積層未延伸フィルムを作成した(未延伸フィルムのポリマーのTgは120℃であった)。
この未延伸フィルムを、リニアモータ式クリップを有する同時2軸テンターを用いて、2軸延伸した。長手方向および幅方向に同時に、温度135℃、延伸速度6,000%で4倍×4倍延伸し、70℃まで冷却した。続いて、温度195℃で長手方向および幅方向に同時に1.4×1.6倍に再延伸した。さらに温度215℃で2.5秒間、幅方向に2%の弛緩処理を行いながら熱処理し、厚さ約5μmの2軸配向PENフィルムを作製した。
上記の方法で作成したPENフィルムの両面に金属層を設けた。真空蒸着装置内に設置されたフィルム走行装置に、得られたポリエステルフィルムをセットし、1.00×10-3Paの高真空にした後に、20℃の冷却金属ドラムを介して走行させた。このとき、銅を電子ビームで加熱蒸発させ、銅の金属層(厚み120nm)を形成し、さらに連続で、反対側の面に同様にして金属層を形成し支持体フィルムを作成した。
表1に示すとおり、この磁気記録媒体支持体は、本発明の好ましい範囲を満たしており、高密度磁気テープ用途として優れた特性を有していた。
(実施例2、3、5、6)
実施例1と全く同様にして、2軸配向PENフィルムを作成した。
このフィルムに、表2に示すとおり、実施例2、3では金属層の厚みを変更し、実施例5では金属種をアルミニウムに変更、実施例6では、金属層を片面にのみ設けて、磁気記録媒体支持体を作成した。
表1に示すとおり、この磁気記録媒体は、本発明の好ましい範囲を満たしており、高密度磁気テープ用途として優れた特性を有していた。
(実施例4)
実施例1と同様にして、未延伸PENフィルムを作成した。
この未延伸フィルムを、リニアモータ式クリップを有する同時2軸テンターを用いて、2軸延伸した。長手方向および幅方向に同時に、温度130℃、延伸速度9,000%で3.5倍×3.5倍延伸し、70℃まで冷却した。続いて、温度185℃で長手方向および幅方向に同時に1.2×1.7倍に再延伸した。さらに温度215℃で1秒間、幅方向に5%の弛緩処理を行いながら熱処理し、厚さ約5.2μmの2軸配向PENフィルムを作製した。
上記の方法で作成したPENフィルムに表1のとおり金属層を設けた。
表1に示すとおり、この磁気記録媒体支持体は、本発明の好ましい範囲を満たしており、高密度磁気テープ用途として優れた特性を有していた。
(実施例7)
実施例1と同様にして、未延伸PENフィルムを作成した。
この未延伸フィルムを、リニアモータ式クリップを有する同時2軸テンターを用いて、2軸延伸した。長手方向および幅方向に同時に、温度130℃、延伸速度9,000%で3.5倍×3.5倍延伸し、70℃まで冷却した。続いて、温度185℃で長手方向および幅方向に同時に1.4×1.7倍に再延伸した。さらに温度205℃で5秒間、幅方向に1%の弛緩処理を行いながら熱処理し、厚さ約6.5μmの2軸配向PENフィルムを作製した。
上記の方法で作成したPENフィルムに表1のとおり金属層を設けた。
表1に示すとおり、この磁気記録媒体支持体は、本発明の好ましい範囲を満たしており、高密度磁気テープ用途として優れた特性を有していた。
(比較例1)
実施例1と全く同様にして、2軸配向PENフィルムを得た。
表2に示すとおり、金属層の厚みを変更して、磁気記録媒体支持体を得た。
表2に示すとおり、これらの磁気記録媒体支持体は、本発明の好ましい範囲を満たしておらず、高密度磁気テープ用途としても性能の劣るものであった。
(比較例2)
実施例1と同様にして、表2に示すとおり作成した2軸配向PENフィルムに、実施例1と全く同様の金属層を設け、磁気記録媒体支持体を得た。
表2に示すとおり、これらの磁気記録媒体支持体は、本発明の好ましい範囲を満たしておらず、高密度磁気テープ用途としても性能の劣るものであった。
(比較例3)
実施例1と同様に、延伸温度、延伸倍率を変更して、表2に示すとおり、磁気記録媒体支持体支持体を得た。
表2に示すとおり、これらの磁気記録媒体支持体は、本発明の好ましい範囲を満たしておらず、高密度磁気テープ用途としても性能の劣るものであった。
(比較例4)
特開平4−117616号公報の条件を用いて、PENフィルムを作成した。
表2に示すとおり、この磁気記録媒体支持体は、本発明の好ましい範囲を満たしておらず、高密度磁気テープ用途としても性能の劣るものであった。
(比較例5〜7)
それぞれ、特開2003−132523号公報の比較例5、実施例1、比較例2の条件を用いて、PENフィルムを作成した。
表2に示すとおり、この磁気記録媒体支持体は、本発明の好ましい範囲を満たしておらず、高密度磁気テープ用途としても性能の劣るものであった。
Figure 2006216195
Figure 2006216195
本発明は、特に、データストレージ用の高密度記録の磁気テープに好ましく用いられる。
フィルム走行試験装置の概略図である。
符号の説明
1:レーザー発振器
2:受光部
3:巻きだしロール
4:巻き取りロール
5:フリーロール
6:フリーロール
7:フリーロール
8:フリーロール
9:磁気テープ
10:レーザー光

Claims (8)

  1. 2軸配向したポリ(エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート)フィルム層(F層)の少なくとも一方の面に金属類または金属系無機化合物からなる層(M層)が設けられ、長手方向のヤング率が7〜10GPaであり、幅方向のヤング率が9〜13GPaである磁気記録媒体支持体。
  2. F層の両面にM層が設けられている、請求項1に記載の磁気記録媒体支持体。
  3. M層の厚みが15〜300nmである、請求項1または2に記載の磁気記録媒体支持体。
  4. F層の長手方向のヤング率が5.5〜7.5GPaであり、幅方向のヤング率が8.5GPa〜11GPaである、請求項1〜3のいずれかに記載の磁気記録媒体支持体。
  5. F層が少なくとも2層以上の2軸配向ポリ(エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート)フィルム層からなり、支持体の一方の表面の表面粗さRa(m)が2〜5nmであり、もう一方の表面の表面粗さRa(b)が5〜20nmである、請求項1〜4のいずれかに記載の磁気記録媒体支持体。
  6. 50℃において、長手方向に28MPaの荷重を30分間負荷した際の長手方向のクリープ変形率が0〜150ppmである、請求項1〜5のいずれかに記載の磁気記録媒体支持体。
  7. F層の一方の面にM層が設けられた請求項1に記載の磁気記録媒体支持体の他方の面(M層が設けられた面の反対側の面)に金属薄膜型磁性層を設けてなる磁気記録媒体。
  8. 請求項2に記載の磁気記録媒体支持体に塗布型の磁性層を設けてなる磁気記録媒体。
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