JP2014088365A - スルホン酸ポリオール化合物、ポリウレタン樹脂、磁気記録媒体用ポリウレタン樹脂及び磁気記録媒体 - Google Patents

スルホン酸ポリオール化合物、ポリウレタン樹脂、磁気記録媒体用ポリウレタン樹脂及び磁気記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】有機溶媒への溶解性に優れたスルホン酸ポリオール化合物の提供。
【解決手段】下記式(2)で表されることを特徴とする化合物。(Xはエチレン基又はフェニレン基、MはH又は陽イオン、R3及びR4は、それぞれ独立に、アリール基、アラルキル基、アルコキシアルキル基、又は、アリールオキシアルキル基)
Figure 2014088365

該化合物を用いて、強磁性粉末を分散するのに用いる磁気記録媒体用ポリウレタン樹脂を製造できる。
【選択図】なし

Description

本発明は、スルホン酸ポリオール化合物、ポリウレタン樹脂、磁気記録媒体用ポリウレタン樹脂及び磁気記録媒体に関する。
スルホン酸化合物は一般に水溶性が高く有機溶媒に溶解しない化合物であり、有機合成薬品として使用が限られていた。例えば、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸(CAS番号:10191−18−1)は、2つの水酸基を持つスルホン酸化合物であるものの有機溶媒に溶解しないため、不均一系での反応、水系での反応に利用が限られていた。
また、特許文献1には、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸塩等の製造方法が開示されている。
磁気記録技術は、媒体の繰り返し使用が可能であること、信号の電子化が容易であり周辺機器との組合せによるシステムの構築が可能であること、信号の修正も簡単にできること等の他の記録方式にはない優れた特長を有することから、ビデオ、オーディオ、コンピューター用途等を始めとして様々な分野で幅広く利用されてきた。
一般にコンピューター用等の磁気記録媒体への高密度記録化の要求に対して、より一層の電磁変換特性の向上が必要とされ、強磁性粉末の微粒子化、媒体表面の超平滑化などが重要となる。
磁性体の微粒子化においては最近の磁性体では0.1μm以下の強磁性金属粉末や板径40nm以下の強磁性六方晶フェライト微粉末が使用されている。また、支持体表面に非磁性下層を設けてから磁性層を上層として設けた重層構成である場合の非磁性層に用いられる微粒子の非磁性粉体や前記の微粒子磁性体を高度に分散するために、結合剤には水酸基や親水性極性基である−SO3M(Mは水素又はアルカリ金属あるいはアンモニウム塩を表す。)を導入し、極性基を介して磁性体及び非磁性粉体にバインダー鎖を吸着させ、平滑化するための分散技術が提案されている。
例えば、特許文献2には、強磁性粉末を結合剤中に分散させた磁性材料を非磁性支持体上に塗布した磁気記録媒体において、磁性層の結合剤成分として分子量500以上の高分子量ポリオール(A)、有機ジイソシアネート(B)、及び必要により分子量500以下のポリオール化合物(C)よりなるポリウレタン樹脂を含み、前記高分子量ポリオール(A)は二塩基酸成分が芳香族二塩基酸である親水性極性基含有芳香族ポリエステルジオール(A−1)と他の高分子量ポリオール(A−2)からなることを特徴とする磁気記録媒体が開示されている。
また、特許文献3では、ポリオール分子部分及びポリエーテル分子部分が、ウレタン結合を介して鎖延長されたポリエーテルポリウレタン樹脂であって、該樹脂の重量平均分子量が2万〜20万で、しかも、ポリエーテル部分がSO3M基(ただし、Mはアルカリ金属原子又は水素原子)を有する低分子量ジオールを開始剤とするポリエーテルポリオールであることを特徴とするポリウレタン樹脂、前記ポリウレタン樹脂を含む磁気記録媒体の結合剤、並びに、磁気記録媒体が開示されている。
特開平3−66660号公報 特開平9−138939号公報 特開平5−70545号公報
本発明の目的は、有機溶媒への溶解性に優れたスルホン酸ポリオール化合物を提供することである。さらに、本発明の他の目的は、優れた分散性、塗膜平滑性、電磁変換特性を有し、走行耐久性に優れた磁気記録媒体を提供することができるポリウレタン樹脂、及び、前記ポリウレタン樹脂を用いた磁気記録媒体を提供することを目的とする。
上記の課題は、以下の<1>、<6>、<11>に記載の手段により解決された。好ましい実施態様である、<2>〜<5>、<7>〜<10>及び<12>〜<14>とともに以下に記載する。
<1> 下記式(1)で表されることを特徴とする化合物、
Figure 2014088365
(式(1)中、Xは二価の連結基を表し、R1及びR2はそれぞれ独立に、少なくとも1つの水酸基を有する炭素数3以上のアルキル基又は少なくとも1つの水酸基を有する炭素数8以上のアラルキル基を表し、前記アルキル基及びアラルキル基は置換基を有していてもよく、Mは水素原子又は陽イオンを表す。)
<2> 下記式(2)及び/又は下記式(3)で表される化合物である、上記<1>に記載の化合物、
Figure 2014088365
(式(2)及び式(3)中、Xは二価の連結基を表し、R3、R4、R5及びR6は、それぞれ独立に、炭素数2〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、又は、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基を表し、Mは水素原子又は陽イオンを表す。)
<3> 前記Xがエチレン基、又は、フェニレン基である、上記<1>又は上記<2>に記載の化合物、
<4> 前記Mが無機陽イオンである、上記<1>〜上記<3>のいずれか1つに記載の化合物、
<5> 前記Mがアルカリ金属イオンである、上記<1>〜上記<4>のいずれか1つに記載の化合物、
<6> ポリオール及びポリイソシアネートを重合して得られ、前記ポリオールが、上記<1>〜上記<5>いずれか1つに記載の化合物を含むことを特徴とするポリウレタン樹脂、
<7> 前記ポリオールが、前記式(2)で表される化合物及び前記式(3)で表される化合物を含む、上記<6>に記載のポリウレタン樹脂、
<8> スルホン酸(塩)基含有量が1×10-5eq/g以上2×10-3eq/g以下である、上記<6>又は上記<7>に記載のポリウレタン樹脂、
<9> 前記ポリオールが、(メタ)アクリロイルオキシ基を有するジオールをさらに含有する、上記<6>〜上記<8>いずれか1つに記載のポリウレタン樹脂、
<10> 磁気記録媒体用である、上記<6>〜上記<9>いずれか1つに記載のポリウレタン樹脂、
<11> 非磁性支持体上に、強磁性粉末を結合剤中に分散した少なくとも1層の磁性層を有し、前記結合剤が上記<6>〜上記<10>いずれか1つに記載のポリウレタン樹脂を含有することを特徴とする磁気記録媒体、
<12> 非磁性支持体上に、非磁性粉末を結合剤(1)中に分散した少なくとも1層の非磁性層を有し、該非磁性層の上に強磁性粉末を結合剤(2)中に分散した少なくとも1層の磁性層を有し、結合剤(1)及び/又は結合剤(2)が上記<6>〜上記<10>いずれか1つに記載のポリウレタン樹脂であることを特徴とする磁気記録媒体、
<13> 前記結合剤(1)が、上記<9>に記載のポリウレタン樹脂を含有する、上記<12>に記載の磁気記録媒体、
<14> 前記強磁性粉末が、長軸長が20nm以上50nm以下の針状強磁性体、板径10nm以上50nm以下の平板状磁性体、及び、直径10nm以上50nm以下の球状又は回転楕円状磁性体よりなる群から選択される少なくとも1つである上記<11>〜上記<13>いずれか1つに記載の磁気記録媒体。
本発明によれば、有機溶媒への溶解性に優れたスルホン酸ポリオール化合物を提供することができた。さらに本発明によれば、優れた分散性、塗膜平滑性、電磁変換特性を有し、走行耐久性に優れた磁気記録媒体を提供することができるポリウレタン樹脂、及び、前記ポリウレタン樹脂を用いた磁気記録媒体を提供することができた。
(1)式(1)で表される化合物
本発明の化合物は、式(1)で表されることを特徴とする。
Figure 2014088365
(式(1)中、Xは二価の連結基を表し、R1及びR2はそれぞれ独立に、少なくとも1つの水酸基を有する炭素数3以上のアルキル基又は少なくとも1つの水酸基を有する炭素数8以上のアラルキル基を表し、前記アルキル基及びアラルキル基は置換基を有していてもよく、Mは水素原子又は陽イオンを表す。)
本発明の化合物は、スルホン酸ポリオール化合物であり、他のスルホン酸ポリオール化合物と比較し、有機溶媒への溶解性に優れる化合物である。
また、本発明の化合物は、有機溶媒への溶解性に優れ、有機溶媒中での均一系の反応に使用することができるため、合成反応の基質として好適に用いることができ、種々の樹脂の製造に使用する、単量体としてより好適に用いることができる。
さらに、本発明の化合物を樹脂の製造に使用することにより、有機溶媒中での均一系の反応を行うことができ、スルホン酸(塩)基を導入した樹脂を容易に製造することができる。
式(1)におけるXは、二価の連結基を表し、炭素数2〜20であることが好ましく、また、二価の炭化水素基であることが好ましく、アルキレン基、アリーレン基、又は、これらを2以上組み合わせた基であることがより好ましく、アルキレン基又はアリーレン基であることがさらに好ましく、エチレン基又はフェニレン基であることが特に好ましく、エチレン基であることが最も好ましい。
また、前記フェニレン基としては、o−フェニレン基、m−フェニレン基、及び、p−フェニレン基が例示できるが、o−フェニレン基又はm−フェニレン基であることが好ましく、m−フェニレン基であることがより好ましい。
前記アルキレン基の炭素数は、2以上20以下であることが好ましく、2以上4以下であることがより好ましく、2であることがさらに好ましい。また、前記アルキレン基は、直鎖状のアルキレン基であっても、分岐を有するアルキレン基であってもよいが、直鎖状のアルキレン基であることが好ましい。
前記アリーレン基の炭素数は、6以上20以下であることが好ましく、6以上10以下であることがより好ましく、6であることがさらに好ましい。
前記アルキレン基及び前記アリーレン基は、下記に示す置換基を有していてもよいが、炭素原子及び水素原子のみからなる基であることが好ましい。
前記アルキレン基が有していてもよい置換基としては、アリール基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルコキシ基、アリールオキシ基、及び、アルキル基が例示できる。
前記アリーレン基が有していてもよい置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルコキシ基、アリールオキシ基、及び、アリール基が例示できる。
式(1)におけるR1及びR2はそれぞれ独立に、少なくとも1つの水酸基(以下、「ヒドロキシ基」ともいう。)を有する炭素数3以上のアルキル基又は少なくとも1つの水酸基を有する炭素数8以上のアラルキル基を表し、前記アルキル基及びアラルキル基は置換基を有していてもよい。
前記アルキル基及びアラルキル基がヒドロキシ基以外に有していてもよい置換基としては、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、スルホニル基、及び、シリル基が例示できる。これらの中でも、アルコキシ基又はアリールオキシ基であることが好ましく、炭素数1〜20のアルコキシ基又は炭素数6〜20のアリールオキシ基であることがより好ましく、炭素数1〜4のアルコキシ基又はフェノキシ基であることがさらに好ましい。
また、前記アルキル基及びアラルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐を有していてもよい。
1及びR2における水酸基の数は、1以上であり、1又は2であることが好ましく、1であることが特に好ましい。すなわち、本発明のスルホン酸ポリオール化合物は、スルホン酸ジオール化合物であることが特に好ましい。
1及びR2におけるアルキル基の炭素数は、3以上であり、3〜22であることが好ましく、4〜22であることがより好ましく、4〜8であることがさらに好ましい。
1及びR2におけるアラルキル基の炭素数は、8以上であり、8〜22であることが好ましく、8〜12であることがより好ましく、8であることがさらに好ましい。また、R1及びR2におけるアラルキル基は、窒素原子のα位及びβ位が飽和炭化水素鎖であることが好ましい。また、その場合、窒素原子のβ位には水酸基を有していてもよい。
また、R1及びR2は、窒素原子のα位には水酸基を有しないことが好ましく、少なくとも窒素原子のβ位に水酸基を1つ有していることがより好ましく、窒素原子のβ位のみに水酸基を1つ有していることが特に好ましい。窒素原子のβ位に水酸基を有することにより、本発明の化合物の合成が容易であり、また、有機溶媒への溶解性に優れる。
また、R1及びR2はそれぞれ独立に、少なくとも1つの水酸基を有する炭素数3〜22のアルキル基、少なくとも1つの水酸基を有する炭素数8〜22のアラルキル基、少なくとも1つの水酸基を有する炭素数4〜22のアルコキシアルキル基、又は、少なくとも1つの水酸基を有する炭素数9〜22のアリールオキシアルキル基であることが好ましく、少なくとも1つの水酸基を有する炭素数4〜22のアルキル基、少なくとも1つの水酸基を有する炭素数8〜22のアラルキル基、少なくとも1つの水酸基を有する炭素数4〜22のアルコキシアルキル基、又は、少なくとも1つの水酸基を有する炭素数9〜22のアリールオキシアルキル基であることがより好ましい。
前記少なくとも1つの水酸基を有する炭素数3以上のアルキル基として具体的には、2−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシペンチル基、2−ヒドロキシヘキシル基、2−ヒドロキシオクチル基、2−ヒドロキシ−3−メトキシプロピル基、2−ヒドロキシ−3−エトキシプロピル基、2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル基、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル基、2−ヒドロキシ−3−メトキシ−ブチル基、2−ヒドロキシ−3−メトキシ−3−メチルブチル基、2,3−ジヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシブチル基、及び、4−ヒドロキシブチル基、1−メチル−2−ヒドロキシエチル基、1−エチル−2−ヒドロキシエチル基、1−プロピル−2−ヒドロキシエチル基、1−ブチル−2−ヒドロキシエチル基、1−ヘキシル−2−ヒドロキシエチル基、1−メトキシメチル−2−ヒドロキシエチル基、1−エトキシメチル−2−ヒドロキシエチル基、1−ブトキシメチル−2−ヒドロキシエチル基、1−フェノキシメチル−2−ヒドロキシエチル基、1−(1−メトキシエチル)−2−ヒドロキシエチル基、1−(1−メトキシ−1−メチルエチル)−2−ヒドロキシエチル基、1,3−ジヒドロキシ−2−プロピル基等が例示できる。この中でも、2−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシ−3−メトキシプロピル基、2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル基、及び、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル基、1−メチル−2−ヒドロキシエチル基、1−メトキシメチル−2−ヒドロキシエチル基、1−ブトキシメチル−2−ヒドロキシエチル基、1−フェノキシエチル−2−ヒドロキシエチル基を好ましく例示できる。
前記少なくとも1つの水酸基を有する炭素数8以上のアラルキル基として具体的には、2−ヒドロキシ−2−フェニルエチル基、2−ヒドロキシ−2−フェニルプロピル基、2−ヒドロキシ−3−フェニルプロピル基、2−ヒドロキシ−2−フェニルブチル基、2−ヒドロキシ−4−フェニルブチル基、2−ヒドロキシ−5−フェニルペンチル基、2−ヒドロキシ−2−(4−メトキシフェニル)エチル基、2−ヒドロキシ−2−(4−フェノキシフェニル)エチル基、2−ヒドロキシ−2−(3−メトキシフェニル)エチル基、2−ヒドロキシ−2−(4−クロロフェニル)エチル基、2−ヒドロキシ−2−(4−ヒドロキシフェニル)エチル基、2−ヒドロキシ−3−(4−メトキシフェニル)プロピル基、及び、2−ヒドロキシ−3−(4−クロロフェニル)プロピル基、1−フェニル−2−ヒドロキシエチル基、1−メチル−1−フェニル−2−ヒドロキシエチル基、1−ベンジル−2−ヒドロキシエチル基、1−エチル−1−フェニル−2−ヒドロキシエチル基、1−フェネチル−2−ヒドロキシエチル基、1−フェニルプロピル−2−ヒドロキシエチル基、1−(4−メトキシフェニル)−2−ヒドロキシエチル基、1−(4−フェノキシフェニル)2−ヒドロキシ−エチル基、1−(3−メトキシフェニル)−2−ヒドロキシエチル基、1−(4−クロロフェニル)−2−ヒドロキシエチル基、1−(4−ヒドロキシフェニル)2−ヒドロキシエチル基、1−(4−メトキシフェニル)−3−ヒドロキシ−2−プロピル基等が例示できる。この中でも、2−ヒドロキシ−2−フェニルエチル基、1−フェニル−2−ヒドロキシフェニル基を好ましく例示できる。
式(1)におけるMは、水素原子又は陽イオンを表す。
前記陽イオンは、無機陽イオンであっても、有機陽イオンであってもよい。前記陽イオンは、式(1)中の−SO3 -を電気的に中和するものであり、1価の陽イオンに限定されず、2価以上の陽イオンとすることもできるが陽イオンとしては1価の陽イオンが好ましい。なお、n価の陽イオンを使用する場合には、前記式(1)で表される化合物に対して、(1/n)モルの陽イオンを意味する。
無機陽イオンとしては、特に制限はないが、アルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンが好ましく例示でき、アルカリ金属イオンがより好ましく例示でき、Li+、Na+又はK+がさらに好ましく例示できる。
有機陽イオンとしては、アンモニウムイオン、第四級アンモニウムイオン、ピリジニウムイオン等を例示できる。
前記Mは、水素原子又はアルカリ金属イオンであることが好ましく、水素原子、Li+、Na+又はK+であることがより好ましく、K+であることが特に好ましい。
本発明の化合物は、有機溶媒への溶解性をさらに向上させるため、分子内に1以上の芳香環を有していることが好ましい。
また、式(1)におけるR1とR2とは、同じであっても、異なっていてもよいが、合成上の容易性から、同じであることが好ましい。
式(1)におけるR1及びR2は、それぞれ、炭素数5以上の基であることが好ましい。また、式(1)におけるR1及びR2は、それぞれ、芳香環及び/又はエーテル結合を有する基であることが好ましい。
本発明の化合物は、様々な有機溶媒に可能であるが、本発明の化合物以外の他のスルホン酸ポリオール化合物と比較して、有機溶媒への溶解性に優れ、特にケトン系溶媒に対する溶解性に優れる。
有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、及び、イソホロン等のケトン系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル系溶媒、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、シクロヘキサンが挙げられる。
この中でも、ケトン系、芳香族系溶媒溶媒が好ましく、トルエン、メチルエチルケトン及びシクロヘキサノンがより好ましく、シクロヘキサノンがさらに好ましい。
本発明の化合物は、シクロヘキサノンへの溶解性として、シクロヘキサノン100重量部に対して、40℃において、10重量部以上溶解することが好ましく、20重量部以上溶解することがより好ましく、40重量部以上溶解することがさらに好ましい。
本発明の化合物の合成方法としては、特に制限はないが、下記に示す方法を特に好ましく例示できる。
アミノアルカンスルホン酸若しくはその塩、又は、アミノアレーンスルホン酸若しくはその塩に対し、水中で塩基を作用させる。続いて、前記水中にエポキシ化合物を添加して反応を行い、本発明の化合物を得ることができる。前記スルホン酸塩とエポキシド化合物がほぼ定量的に反応するため水溶液を濃縮乾固させることで純度の高いスルホン酸化合物を得ることができる。また、公知の方法により単離してもよく、液−液抽出を行うことにより純度を高めることができる。
また、得られたスルホン酸塩化合物は、公知の方法により塩交換を行い、他のスルホン酸塩化合物としてもよく、また、公知の方法により塩を除去し、スルホン酸化合物を得てもよい。
前記塩基としては、特に制限はなく、所望の塩化合物に応じて選択すればよいが、アルカリ金属の水酸化物であることが好ましい。
前記エポキシ化合物としては、特に制限はなく、所望の化合物に応じて選択すればよい
本発明の化合物としては、下記式(2)及び/又は下記式(3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2014088365
(式(2)及び式(3)中、Xは二価の連結基を表し、R3、R4、R5及びR6はそれぞれ独立に、炭素数2〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、又は、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基を表し、Mは水素原子又は陽イオンを表す。)
式(2)及び式(3)におけるX及びMは、式(1)におけるX及びMと同義であり、好ましい範囲も同様である。
式(2)及び式(3)におけるR3、R4、R5及びR6はそれぞれ独立に、炭素数2〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、又は、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基を表す。
3、R4、R5及びR6におけるアルキル基の炭素数は、2〜20であり、2〜20であることが好ましく、2〜8であることがより好ましく、2〜4であることがさらに好ましい。
3、R4、R5及びR6におけるアリール基の炭素数は、6〜20であり、6〜10であることが好ましく、6であることがより好ましい。
3、R4、R5及びR6におけるアラルキル基の炭素数は、7〜20であり、7〜11であることが好ましい。
3、R4、R5及びR6におけるアルコキシアルキル基の炭素数は、2〜20であり、2〜12であることが好ましく、2〜5であることがより好ましい。
3、R4、R5及びR6におけるアリールオキシアルキル基の炭素数は、7〜20であり、7〜12であることが好ましく、7であることがより好ましい。
3、R4、R5及びR6におけるアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシアルキル基、又は、アリールオキシアルキル基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ヒドロキシ基、スルホニル基、及び、シリル基が例示できる。
また、前記アルキル基及びアラルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐を有していてもよい。
これらの中でも、R3及びR4としては、エチル基、メトキシメチル基、ブトキシメチル基、フェノキシメチル基、及び、フェニル基を好ましく例示でき、メトキシメチル基、ブトキシメチル基、フェノキシメチル基、及び、フェニル基をより好ましく例示できる。
また、R5及びR6としては、エチル基、メトキシメチル基、ブトキシメチル基、フェノキシメチル基、及び、フェニル基を好ましく例示でき、メトキシメチル基、ブトキシメチル基、フェノキシメチル基、及び、フェニル基をより好ましく例示できる。
本発明の化合物として具体的には、下記に示す(S−1)〜(S−70)が好ましく例示できるが、本発明の化合物はこれらに限定されるわけではない。なお、下記具体例中、Phはフェニル基を表し、Etはエチル基を表す。
Figure 2014088365
Figure 2014088365
Figure 2014088365
Figure 2014088365
Figure 2014088365
Figure 2014088365
Figure 2014088365
Figure 2014088365
なお、本発明において、式(2)で表される化合物と式(3)で表される化合物とを任意の割合で混合して使用することも好ましい。式(2)又は式(3)で表される化合物を単独で使用した場合に比して、式(2)及び式(3)で表される化合物を混合した場合に、前述したシクロヘキサン等の溶媒に対する溶解性が向上することがあるので好ましい。
なお、式(2)で表される化合物の好ましい合成条件は、タウリンもしくはベンゼンスルホン酸のリチウム塩とエポキシドを水中で25〜50℃で反応させることである。一方、式(3)で表される化合物は、タウリンもしくはベンゼンスルホン酸のカリウム塩とエポキシドを水中で25〜50℃で反応させることができる。
合成中のpHは6〜10であることが好ましく、より好ましくはpH7〜9である。
また、反応条件によっては、式(2)で表される化合物と式(3)で表される化合物の混合物を得ることができる。
(2)ポリウレタン樹脂
本発明のポリウレタン樹脂は、ポリオールとポリイソシアネートとを重合させて得られるポルウレタン樹脂であり、ポリオールとして少なくとも式(1)で表される化合物を使用する。
なお、本発明において「ポリオール」とは、分子内に2個以上の水酸基を有する化合物又は化合物群をいう。また、ポリオールは1種類の化合物であっても2種類以上を任意の割合で組み合わせて使用してもよい。
上述した特許文献2にあるように、特に磁気記録媒体の結合剤として用いる場合には、磁性体に吸着させるための吸着官能基であるカルボン酸、スルホン酸やこれらの金属塩等をポリウレタン樹脂に導入することが一般的に知られている。ポリウレタン樹脂中の吸着性官能基量を増やすことで、分散性や塗膜の力学強度の向上に繋がることから、従来、比較的強い極性基であるスルホン酸(塩)基を導入し、ある程度の効果を発現してきた。
吸着官能基を有するグリコールやポリオールを用いることによって、これらの吸着官能基を導入することができるが、スルホン酸(塩)基のような強い極性基を含有するグリコール等は、ポリウレタン樹脂の重合溶媒として一般的に使用されているメチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサン等の溶媒へ溶解しにくい。そこでスルホン酸(塩)基を含有するグリコールを予めポリエステルに組み込み、ポリウレタン重合時にスルホン酸(塩)基を含有するポリエステルポリオールを重合成分として使用することで、ポリウレタン重合溶媒に溶解し、ポリウレタン樹脂を製造している。
このようなスルホン酸(塩)基を含有するポリエステルポリオールは、5−スルホイソフタル酸ナトリウム、5−スルホイソフタル酸カリウム、スルホテレフタル酸ナトリウム等のメチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサン等の重合溶媒に不溶のスルホン酸金属塩含有芳香族ジカルボン酸とグリコールの間でエステル化反応により生成している。このエステル化反応は以下のようにジカルボン酸とグリコール反応を繰り返したオリゴマー成分の生成が避けられず、結果として得られたオリゴマー1分子中にはスルホン酸金属塩が数個含有することになる。
ここで、グリコール(A)とスルホン酸金属塩含有芳香族ジカルボン酸(B)との反応を例に挙げて説明する。グリコール(A)及びスルホン酸金属塩含有芳香族ジカルボン酸(B)は、それぞれ以下の式(A)及び式(B)で表される。
グリコール:HO−R1−OH・・・(A)
スルホン酸金属塩含有芳香族ジカルボン酸:HOCO−R2−COOH
・・・(B)(R2はスルホン酸金属塩含有芳香環を有する)
グリコール(A)二分子と、スルホン酸金属塩含有芳香族ジカルボン酸(B)1分子の反応物は、以下の通りである。
HO−R1−OCO−R2−COO−R1−OH ・・・(C)
上記の(C)1分子と(B)2分子の反応物は以下の通りである。
HOCO−R2−COO−R1−OCO−R2−COO−R1−OCO−R2−COOH ・・・(D)
このようなポリエステルポリオールは、吸着官能基であるスルホン酸(塩)基が一部のオリゴマー成分に局在化した、不均一な存在形態になる。このポリエステルポリオールはポリウレタン化反応の際に重合溶媒であるメチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサン等に溶解し、他のグリコール原料と均一にポリウレタン化反応を行ったとしても、吸着官能基であるスルホン酸(塩)基が一部のオリゴマー成分に局在化した、不均一な存在形態にならざるを得ない。スルホン酸(塩)基がポリウレタン中に不均一に存在するため、生成したポリウレタンの中にスルホン酸(塩)基を全く含有しない成分も存在する。このような吸着官能基を含有しない成分は磁性体への吸着による分散機能を発揮せず、近年の高密度媒体に使用されている微粒子強磁性粉末及び非磁性下層粉体(非磁性粉末)の分散性を劣化させるとともに、吸着できないポリウレタン成分は塗布、乾燥の過程で媒体表面にマイグレートし、媒体の耐久性を劣化させる原因になっていることが分かった。
なお、従来、この課題を解決するためにポリエステル化による溶剤溶解性付与を必要としないスルホン酸(塩)基含有ジオールを検討した例として特許文献3があるものの、十分な溶剤溶解性を付与できていない。この結果、十分な分散性が得られていない。
上述の通り、磁気記録媒体の結合剤として使用されるポリウレタン樹脂には、強磁性粉末及び/又は非磁性粉末との吸着性を向上させるために、スルホン酸(塩)基等の吸着性官能基を導入することが求められている。従来のように、ポリエステルポリオール等にスルホン酸(塩)基を導入した場合には、スルホン酸(塩)基がポリウレタン中に不均一に存在することによる種々の問題があった。
一方、これらの吸着性官能基を有する低分子量のグリコールやポリオールは、ポリウレタン重合時に使用する溶剤(例えば、MEK、シクロヘキサノン等)への溶解性が低く、使用することが困難であった。
本発明者らは、スルホン酸(塩)基を含有するタウリンなどのアミン化合物にエポキシ基を含有する化合物を付加したジオールを各種合成した結果、三級アミンの窒素原子の近傍に分岐を導入することで溶剤溶解性を確保でき、直接ポリウレタン樹脂に導入できることを見出し、上記課題を解決するに至った。
すなわち、式(1)で表される化合物は、スルホン酸(塩)基を有しているものの、ポリウレタン重合時に使用する溶剤への溶解性が高く、また、スルホン酸(塩)基含有ジオールをモノマーとしてポリウレタン重合溶媒に溶解、反応を行えるためポリウレタン中にスルホン酸(塩)基を均一に導入することができ、スルホン酸(塩)基を全く含有しない成分をポリエステルジオールを使用した場合よりも低減することができる。
また、式(1)で表される化合物を用いて重合したポリウレタン樹脂は、磁性体及び/又は非磁性粉末を高度に分散させ、得られる塗膜は平滑性に優れる。その結果、優れた電磁変換特性を有する磁気記録媒体が得られる。
本発明のポリウレタン樹脂は、−SO3M基を有する低分子ジオールを鎖延長剤として使用するものであり、従来のようにポリエステルポリオールやポリエーテルポリオールに−SO3M基を導入することなく、直接重合して得ることができる。
なお、本発明のポリウレタン樹脂は、ポリオールとポリイソシアネートを重合して得られ、ポリオールとして重量平均分子量500以下の短鎖ジオール及びその他のポリオールを使用することが好ましく、短鎖ジオールとして上記式(1)で表される化合物を使用することがより好ましい。式(2)及び/又は式(3)で表される化合物を使用することがより好ましい。
<その他のポリオール>
上記の式(1)で表される化合物と、他のポリオールを併用することが好ましい。
併用するポリオールは特に限定されず、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエーテルエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、ダイマージオール等、公知のものを必要に応じて用いてもよい。
これらの中でも、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールが好ましい。
ポリエステルポリオールは、ポリカルボン酸(多塩基酸)と、ポリオールとを重縮合して得られ、二塩基酸(ジカルボン酸)とジオールとの反応により得られるものであることが好ましい。ポリエステルポリオールに用いることができる二塩基酸成分としては特に限定されないが、アジピン酸、アゼライン酸、フタル酸、Naスルホイソフタル酸等が好ましい。ジオールとしては2,2−ジメチル−1,3プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等の分岐側鎖を有するものが好ましい。
ポリエーテルポリオールはビスフェノールAのポリプロピレンオキサイド付加物やビスフェノールAのポリエチレンオキサイド付加物等の環状構造を有するものが好ましい。
<鎖延長剤>
前記のポリオールのほかに必要に応じて分子量200〜500程度の公知の短鎖ジオールを鎖延長剤として用いてもよい。中でも炭素数2以上の分岐側鎖をもつ脂肪族ジオールや環構造を有するエーテル化合物、有橋炭化水素構造を有する短鎖ジオール、スピロ構造を有する短鎖ジオールが好ましい。
また、放射線硬化性を付与するために、分子内にアクリル系二重結合を少なくとも1個有するジオールを併用することができる。ここにいうアクリル系二重結合とは、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリル酸アミド、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、メタクリル酸アミド等の残基(アクリロイル基またはメタクリロイル基)をいう。これらの中でも、(メタ)アクリロイルオキシ基を少なくとも1個有するジオールが好ましく、アクリロイルオキシ基を少なくとも1個有するジオールがより好ましい。
炭素数2以上の分岐側鎖をもつ脂肪族ジオールとしては以下のものがある。
2−メチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−3−エチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−3−プロピル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−3−ブチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、3−エチル−3−ブチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−エチル−3−プロピル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジブチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジブチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジプロピル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジプロピル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−ブチル−3−プロピル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−1,3−プロパンジオール、3−エチル−1,5−ペンタンジオール、3−プロピル−1,5−ペンタンジオール、3−ブチル−1,5−ペンタンジオール、3−オクチル−1,5−ペンタンジオール、3−ミリスチル−1,5−ペンタンジオール、3−ステアリル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、2−プロピル−1,6−ヘキサンジオール、2−ブチル−1,6−ヘキサンジオール、5−エチル−1,9−ノナンジオール、5−プロピル−1,9−ノナンジオール、5−ブチル−1,9−ノナンジオール等。
これらの中でも好ましいものは、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオールである。
環構造を有するエ−テル化合物としてはビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、水素化ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、水素化ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物が挙げられる。
有橋炭化水素構造又はスピロ構造としては、式(1)〜(3)よりなる群から選ばれた少なくとも1種の構造であることが好ましい。
Figure 2014088365
有橋炭化水素構造を有する短鎖ジオールの具体例としては、ビシクロ[1.1.0]ブタンジオ−ル、ビシクロ[1.1.1]ペンタンジオ−ル、ビシクロ[2.1.0]ペンタンジオ−ル、ビシクロ[2.1.1]ヘキサンジオール、ビシクロ[3.1.0]ヘキサンジオール、ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジオール、ビシクロ[3.2.0]ヘプタンジオ−ル、ビシクロ[3.1.1]ヘプタンジオール、ビシクロ[2.2.2]オクタンジオール、ビシクロ[3.2.1]オクタンジオール、ビシクロ[4.2.0]オクタンジオール、ビシクロ[5.2.0]ノナンジオール、ビシクロ[3.3.1]ノナンジオール、ビシクロ[3.3.2]デカンジオール、ビシクロ[4.2.2]デカンジオール、ビシクロ[4.3.3]ドデカンジオール、ビシクロ[3.3.3]ウンデカンジオール、ビシクロ[1.1.0]ブタンジメタノ−ル、ビシクロ[1.1.1]ペンタンジメタノ−ル、ビシクロ[2.1.0]ペンタンジメタノール、ビシクロ[2.1.1]ヘキサンジメタノール、ビシクロ[3.1.0]ヘキサンジメタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジメタノール、ビシクロ[3.2.0]ヘプタンジメタノール、ビシクロ[3.1.1]ヘプタンジメタノール、ビシクロ[2.2.2]オクタンジメタノール、ビシクロ[3.2.1]オクタンジメタノール、ビシクロ[4.2.0]オクタンジメタノール、ビシクロ[5.2.0]ノナンジメタノール、ビシクロ[3.3.1]ノナンジメタノール、ビシクロ[3.3.2]デカンジメタノール、ビシクロ[4.2.2]デカンジメタノール、ビシクロ[4.3.3]ドデカンジメタノール、ビシクロ[3.3.3]ウンデカンジメタノール、トリシクロ[2.2.1.0]ヘプタンジオール、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジオール、トリシクロ[4.2.1.27,9]ウンデカンジオール、トリシクロ[5.4.0.02,9]ウンデカンジオール、トリシクロ[5.3.1.1]ドデカンジオール、トリシクロ[4.4.1.1]ドデカンジオール、トリシクロ[7.3.2.05,13]テトラデカンジオール、トリシクロ[5.5.1.03,11]トリデカンジオール、トリシクロ[2.2.1.0]ヘプタンジメタノール、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール、トリシクロ[4.2.1.27,9]ウンデカンジメタノール、トリシクロ[5.4.0.02,9]ウンデカンジメタノール、トリシクロ[5.3.1.1]ドデカンジメタノール、トリシクロ[4.4.1.1]ドデカンジメタノール、トリシクロ[7.3.2.05,13]テトラデカンジメタノール、トリシクロ[5.5.1.03,11]トリデカンジメタノールが例示できる。
これらの中でも、好ましいものとしては、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノールが挙げられる。
スピロ構造を有する短鎖ジオールの具体例としては、スピロ[3.4]オクタンジメタノール、スピロ[3.4]ヘプタンジメタノール、スピロ[3.4]デカンジメタノール、ジスピロ[5.1.7.2]ヘプタデカンジメタノール、シクロペンタンスピロシクロブタンジメタノール、シクロヘキサンスピロシクロペンタンジメタノール、スピロビシクロヘキサンジメタノール、ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンなどがある。
好ましくはビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンが好ましい。
分子内にアクリル系二重結合を少なくとも1個有するジオールの具体例としては、グリセリンモノアクリレート、グリセリンモノメタクリレート(日油(株)製ブレンマーGLM)、ビスフェノールA型エポキシアクリレート(共栄社化学(株)製エポキシエステル3000A)が挙げられる。
<ポリイソシアネート>
本発明において、ポリイソシアネートとしては、ジイソシアネートが好適に使用できる。
ジイソシアネートとしては特に限定されず、公知のものが用いられる。具体的には、TDI(トリレンジイソシアネート)、MDI(ジフェニルメタンジイソシアネート)、p−フェニレンジイソシアネート、o−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素化キシリ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が好ましい。
本発明で用いるポリウレタン樹脂は、触媒の存在下、上記の式(1)で表される化合物、その他のポリオール、ポリイソシアネート、及び必要に応じて鎖延長剤を重合(重付加)させることにより製造することができる。
触媒としては公知のポリウレタン樹脂の重合触媒を使用することができ、第三級アミン触媒や有機スズ触媒が例示できる。第三級アミン触媒としては、ジエチレントリアミン、N−メチルモルホリン、及び、テトラメチルヘキサメチレンジアミンが例示でき、有機スズ触媒としては、ジブチルスズジラウレート、スズオクトエートが例示できる。本発明において、触媒として有機スズ触媒を使用することが好ましい。
触媒の添加量は、重合に使用する式(1)で表される化合物、その他のポリオール、ポリイソシアネート、及び必要に応じてその他の鎖延長剤を含む重合成分の全重量に対して0.01〜5重量部、より好ましくは0.01〜1重量部、さらに好ましくは0.01〜0.1重量部である。
また、式(1)で表される化合物、ポリオール及びポリイソシアネートを溶剤(重合溶媒)に溶解し、必要に応じて加熱、加圧、窒素置換等を行いながら重合することが好ましい。使用する溶剤としては、ポリウレタン樹脂の合成に使用されている公知の溶剤から選択することができ、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル系溶媒、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、シクロヘキサンが挙げられる。これらの中でも、メチルエチルケトン及びシクロヘキサノンが好適に使用される。
<重量平均分子量>
本発明のポリウレタン樹脂の重量平均分子量は1万以上20万以下(本発明において、「1万以上20万以下」を、「1万〜20万」とも記載することとする。以下、同様。)が好ましく、4万〜10万がより好ましく、5万〜9万がさらに好ましい。本発明のポリウレタン樹脂の重量平均分子量が1万以上であると、良好な保存性が得られるので好ましい。また、20万以下であると、良好な分散性が得られるので好ましい。
重量平均分子量を上記範囲にコントロールする方法としては以下のものが挙げられる。
例えば、グリコール由来のOH基とジイソシアネート由来のNCO基のモル比の微調整や反応触媒を用いることで重量平均分子量を調整することができる。
反応触媒としてはジブチルスズジラウレート等の有機金属化合物、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン等の3級アミン類、酢酸カリウム、ステアリン酸亜鉛等の金属塩が挙げられる。好ましくはジブチルスズジラウレートが挙げられる。
その他の方法としては反応時の固形分濃度、反応温度、反応溶媒、反応時間等を調整することで重量平均分子量を調整することができる。
<分子量分布>
本発明のポリウレタン樹脂の分子量分布(Mw/Mn)は1.0〜2.5であることが好ましい。より好ましくは1.5〜2.0である。分子量分布が2.5以下であると、組成分布が少なく、良好な分散性が得られるので好ましい。
<ウレタン基濃度>
本発明のポリウレタン樹脂のウレタン基濃度は2.5mmol/g〜4.5mmol/gであることが好ましく、3.0mmol/g〜4.0mmol/gであることがさらに好ましい。
ウレタン基濃度が2.5mmol/g以上であると、塗膜のTgが低下することなく、良好な耐久性を得ることができるので好ましい。また、4.5mmol/g以下であると、良好な溶剤溶解性が得られ、分散性が良好であるので、ポリオール含有量の調整が可能であり、分子量のコントロールが容易であるので好ましい。
<ガラス転移温度>
本発明で用いるポリウレタン樹脂のガラス転移温度(Tg)は放射線硬化性を有しない場合は、80℃〜200℃が好ましく、90℃〜160℃がより好ましい。
ガラス転移温度が80℃以上であると、良好な塗膜強度が得られ、耐久性、保存性が向上するので好ましい。また、200℃以下であると、カレンダー成形性が良好であり、電磁変換特性が良好であるので好ましい。
また、放射線硬化性を有するポリウレタン樹脂のガラス転移温度(Tg)は、10℃〜160℃が好ましく、10℃〜100℃がより好ましい。ガラス転移温度が10℃以上であると、放射線硬化後に良好な塗膜強度が得られ、耐久性、保存性が向上するので好ましい。また、160℃以下であると、放射線硬化後にカレンダー処理をする場合でもカレンダー成形性が良好であり、電磁変換特性が良好であるので好ましい。
<ポリウレタン樹脂中の極性基>
本発明のポリウレタン樹脂は、ポリオールとして式(1)で表される化合物を使用して得られるので、極性基として−SO3Mを有する。ここで、Mは、水素原子、アルカリ金属又はアルカリ土類金属である。
本発明において、Mは好ましくはアルカリ金属であり、より好ましくはMはK+である。すなわち、本発明のポリウレタン樹脂は、極性基として−SO3Mを有する。
極性基の含有量は、1×10-5eq/g〜2×10-3eq/gであることが好ましく、1×10-5eq/g〜1×10-3eq/gであることがより好ましく、1×10-5eq/g〜5×10-4eq/gであることがさらに好ましい。
極性基の含有量が1×10-5以上であると、磁性体への十分な吸着力を得ることができ、分散性が良好であるので好ましい。また、2×10-3eq/g以下であると、良好な溶剤への溶解性が得られるので好ましい。
本発明のポリウレタン樹脂は、他の極性基を有していてもよい。
他の極性基としては、−OSO3M、−PO32、−COOMが好ましい。この中でも、−OSO3Mがさらに好ましい。Mは、水素原子又は1価のカチオンを表す。1価のカチオンとしては、アルカリ金属又はアンモニウムが例示できる。
<ポリウレタン樹脂中の水酸基>
本発明に使用するポリウレタン樹脂には、水酸基(OH基)が含まれていてもよい。OH基は1分子あたり2〜20個が好ましく、3〜15個がより好ましい。OH基の個数が上記範囲内であると、イソシアネート硬化剤との反応性が向上するために塗膜強度、及び耐久性が向上し、また、溶剤への溶解性が向上するので分散性が良好となる。
<ポリウレタン樹脂中のアクリル系二重結合>
本発明のポリウレタン樹脂は、分子内にアクリル系二重結合を少なくとも1個有するジオールを使用することで、アクリル系二重結合を導入することができる。
二重結合(エチレン性不飽和結合)の含有量は、1×10-5eq/g〜2×10-3eq/gであることが好ましく、1×10-5eq/g〜1×10-3eq/gであることがより好ましく、1×10-4eq/g〜1×10-3eq/gであることがさらに好ましい。
二重結合の含有量が1×10-5eq/g以上であると、放射線硬化後に良好な塗膜強度を得ることができるので好ましい。また、2×10-3eq/g以下であると、放射線硬化後にカレンダー処理をする場合でもカレンダー成形性が良好であり、電磁変換特性が良好であるので好ましい。
(磁気記録媒体)
本発明の磁気記録媒体は、結合剤中に強磁性粉末を分散した少なくとも1層の磁性層を非磁性支持体上に有する。また、本発明の磁気記録媒体は、結合剤中に非磁性粉末を分散した非磁性層及び磁性層をこの順に非磁性支持体上に有することが好ましい。本発明の磁気記録媒体は、磁性層及び/又は非磁性層の結合剤として本発明のポリウレタン樹脂を含み、好ましくは磁性層及び非磁性層の結合剤として、本発明のポリウレタン樹脂を含む。
1.磁性層
<結合剤>
本発明において、上記の本発明のポリウレタン樹脂と併用して、他の結合剤を使用することができる。
併用する結合剤としては本発明のポリウレタン樹脂を除くポリウレタン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、スチレン、アクリロニトリル、メチルメタクリレートなどを共重合したアクリル系樹脂、ニトロセルロースなどのセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラールなどのポリビニルアルキラール樹脂などから単独あるいは複数の樹脂を混合して用いることができる。これらの中で好ましいのはポリウレタン樹脂、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、塩化ビニル系樹脂である。
併用する結合剤には強磁性粉末、非磁性粉体の分散性を向上させるため、これらの粉体表面に吸着する官能基(極性基)を持つことが好ましい。好ましい官能基としては−SO3M、−SO4M、−PO(OM)2、−OPO(OM)2、−COOM、>NSO3M、>NRSO3M、−NR12、−N+123-などがある。ここでMは水素又はNa、K等のアルカリ金属、Rはアルキレン基、R1、R2、R3はアルキル基又はヒドロキシアルキル基又は水素、XはCl、Br等のハロゲンである。結合剤中の官能基の量は10μeq/g以上200μeq/g以下が好ましく、30μeq/g以上120μeq/g以下がさらに好ましい。この範囲内にあると、良好な分散性が得られるので好ましい。
併用する結合剤には吸着官能基のほかにイソシアネート硬化剤と反応して架橋構造を形成し塗膜強度を向上させるために−OH基などの活性水素を持つ官能基を付与することが好ましい。好ましい極性基の含有量は、1×10-5eq/g〜2×10-3eq/gであり、より好ましくは1×10-5eq/g〜1×10-3eq/gであり、さらに好ましくは1×10-5eq/g〜5×10-4eq/gである。極性基の含有量が1×10-5以上であると、磁性体への十分な吸着力を得ることができ、分散性が良好であるので好ましい。また、2×10-3eq/g以下であると、良好な溶剤への溶解性が得られるので好ましい。
結合剤の分子量は重量平均分子量で10,000以上200,000以下であることが好ましく、20,000以上100,000以下であることがさらに好ましい。この範囲内にあると、塗膜強度が十分であり、耐久性が良好であり、また分散性が向上するので好ましい。
併用する結合剤として好ましいポリウレタン樹脂は例えば「ポリウレタン樹脂ハンドブック」(岩田敬治 編、1986年 日刊工業新聞社)に詳しく記載されているが、通常、長鎖ジオール、短鎖ジオール(鎖延長剤と呼ばれることもある)とジイソシアネート化合物の付加重合によって得られる。長鎖ジオールは分子量500以上5,000以下のポリエステルジオール、ポリエーテルジオール、ポリエーテルエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリオレフィンジオールなどが好適に用いられる。この長鎖ポリオールの種類によりポリエステルウレタン、ポリエーテルウレタン、ポリエーテルエステルウレタン、ポリカーボネートウレタンなどと呼ばれる。
ポリエステルジオールとしてはアジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、などの脂肪族二塩基酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族二塩基酸とグリコールとの縮重合によって得られる。グリコール成分としてはエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールAなどがある。また、ポリエステルジオールにはこのほかに、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトンを開環重合したポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオールなども用いることができる。
ポリエステルジオールは耐加水分解性の観点で分岐側鎖をもつもの、芳香族、脂環族の原料から得られるものが好ましい。
ポリエーテルジオールとしてはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、やビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールP、水素化ビスフェノールAなどの芳香族グリコールや脂環族ジオールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加重合したものなどがある。
これらの長鎖ジオールは複数の種類のものを併用、混合して用いることもできる。
短鎖ジオールとしては上記ポリエステルジオールのグリコール成分に例示したものと同じ化合物群の中から選ぶことができる。また3官能以上の多価アルコール例えばトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどを少量併用すると分岐構造のポリウレタン樹脂が得られ溶液粘度を低下させたり、ポリウレタンの末端のOH基を増やすことでイソシアネート系硬化剤との硬化性を高めることができる。
ジイソシアネート化合物としてはMDI(ジフェニルメタンジイソシアネート)、2,4−TDI(トリレンジイソシアネート)、2,6−TDI、1,5−NDI(ナフタレンジイソシアネート)、TODI(トリジンジイソシアネート)、p−フェニレンジイソシアネート、XDI(キシリレンジイソシアネート)などの芳香族ジイソシアネート、トランスシクロヘキサン1,4−ジイソシアネート、HDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)、IPDI(イソホロンジイソシアネート)、H6XDI(水素添加キシリレンジイソシアネート)、H12MDI(水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート)などの脂肪族、脂環族ジイソシアネートなどが用いられる。
併用するポリウレタン樹脂中の長鎖ジオール/短鎖ジオール/ジイソシアネートの好ましい組成は(80〜15重量%)/(5〜40重量%)/(15〜50重量%)である。
併用するポリウレタン樹脂のウレタン基濃度は1meq/g以上5meq/g以下が好ましく、1.5meq/g以上4.5meq/g以下がさらに好ましい。ウレタン基濃度が上記範囲内であると、高い力学的強度が得られると共に、溶液粘度が良好であり、良好な分散性が得られるので好ましい。
併用するポリウレタン樹脂のガラス転移温度は0℃以上200℃以下が好ましく、より好ましくは40℃以上160℃以下である。ガラス転移温度が上記範囲内であると、高い耐久性が得られると共に、良好なカレンダー成形性が得られ、良好な電磁変換特性が得られるので好ましい。
併用するポリウレタン樹脂に前述した吸着官能基(極性基)を導入する方法としては官能基を長鎖ジオールのモノマーの一部に用いる方法、短鎖ジオールの一部に用いる方法やポリウレタンを重合した後、高分子反応で極性基を導入する方法などがある。
本発明のポリウレタン樹脂と併用する塩化ビニル系樹脂としては塩化ビニルモノマーに種々のモノマーと共重合したものが用いられる。
共重合モノマーとしては酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどの脂肪酸ビニルエステル類、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどのアクリレート、メタクリレート類、アリルメチルエーテル、アリルエチルエーテル、アリルプロピルエーテル、アリルブチルエーテルなどのアルキルアリルエーテル類、その他スチレン、α−メチルスチレン、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、エチレン、ブタジエン、アクリルアミド、さらに官能基をもつ共重合モノマーとしてビニルアルコール、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチルアリルエーテル、2−ヒドロキシプロピルアリルエーテル、3−ヒドロキシプロピルアリルエーテル、p−ビニルフェノール、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、ホスホエチル(メタ)アクリレート、スルホエチル(メタ)アクリレート、p−スチレンスルホン酸、及びこれらのNa塩、K塩などが用いられる。
塩化ビニル系樹脂中の塩化ビニルモノマーの組成は60重量%以上95重量%以下であることが好ましい。上記範囲内にあると、良好な力学強度が得られると共に、溶剤溶解性が良好で、好適な溶液粘度のために良好な分散性が得られるので好ましい。
吸着官能基(極性基)、ポリイソシアネート系硬化剤との硬化性を高めるための官能基の好ましい量は前述したとおりである。これらの官能基の導入方法は上記の官能基含有モノマーを共重合してもよいし、塩化ビニル系樹脂を共重合した後、高分子反応で官能基を導入してもよい。
好ましい重合度は200以上600以下、より好ましくは240以上450以下である。この範囲内にあると、良好な力学強度が得られると共に、好適な溶液粘度のために良好な分散性が得られるので好ましい。
本発明に使用する結合剤を架橋、硬化させ塗膜の力学強度や耐熱性高めるために硬化剤を用いることができる。好ましい硬化剤としてポリイソシアネート化合物がある。ポリイソシアネート化合物は3官能以上のポリイソシアネートが好ましい。
具体的にはトリメチロールプロパン(TMP)にTDI(トリレンジイソシアネート)を3モル付加した化合物、TMPにHDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)を3モル付加した化合物、TMPにIPDI(イソホロンジイソシアネート)を3モル付加した化合物、TMPにXDI(キシリレンジイソシアネート)を3モル付加した化合物、などアダクト型ポリイソシアネート化合物。TDIの縮合イソシアヌレート型3量体、TDIの縮合イソシアヌレート5量体、TDIの縮合イソシアヌレート7量体、及びこれらの混合物。HDIのイソシアヌレート型縮合物、IPDIのイソシアヌレート型縮合物。さらに、クルードMDIなどがある。
これらの中で好ましいのはTMPにTDIを3モル付加した化合物、TDIのイソシアヌレート型3量体などである。
イソシアネート系硬化剤以外に電子線あるいは紫外線などの放射線硬化性の硬化剤を用いてもよい。この場合放射線硬化性官能基としてアクリロイル基又はメタクリロイル基を分子内に2個以上、好ましくは3個以上有する硬化剤を用いることができる。例えばTMP(トリメチロールプロパン)のトリアクリレート、ペンタエリスリトールのテトラアクリレート、ウレタンアクリレートオリゴマーなどがある。この場合、硬化剤のほかに結合剤にも(メタ)アクリロイル基を導入するのが好ましい。紫外線硬化の場合はこのほかに光増感剤が併用される。
硬化剤は結合剤100重量部に対して0重量部以上80重量部以下添加するのが好ましい。上記範囲内にあると分散性が良好であるので好ましい。
結合剤の添加量は磁性層の場合は強磁性粉末100重量部に対して、5重量部以上30重量部以下が好ましく、10重量部以上20重量部以下がより好ましい。
また、本発明のポリウレタン樹脂を、結合剤全体の50重量%以上含有することが好ましく、60〜100重量%含有することが好ましく、70〜100重量%含有することが特に好ましい。
結合剤中の添加量が上記範囲内であると、分散性が良好であるので好ましい。
<強磁性粉末>
本発明の磁気記録媒体には、強磁性粉末として、平均長軸長が20nm以上50nm以下の針状強磁性体、平均板径10nm以上50nm以下の平板状磁性体、又は平均直径10nm以上50nm以下の球状又は回転楕円状磁性体を使用することが好ましい。以下、それぞれについて説明する。
(1)針状強磁性体
本発明の磁気記録媒体に使用される強磁性粉末として、平均長軸長が20nm以上50nm以下である針状強磁性体を使用することが好ましい。針状強磁性体としては、針状であるコバルト含有強磁性酸化鉄又は強磁性合金粉末等の強磁性金属粉末が例示でき、BET比表面積(SBET)が好ましくは40m2/g以上80m2/g以下、より好ましくは50m2/g以上70m2/g以下である。結晶子サイズは好ましくは8nm以上25nm以下、より好ましくは9nm以上22nm以下であり、特に好ましくは10nm以上20nm以下である。長軸長は20nm以上50nm以下であることが好ましく、より好ましくは20nm以上45nm以下である。
強磁性粉末としては、イットリウムを含むFe、Fe−Co、Fe−Ni、Co−Ni−Feが挙げられ、強磁性粉末中のイットリウム含有量は、鉄原子に対してイットリウム原子の比、Y/Feが0.5原子%以上20原子%以下が好ましく、さらに好ましくは、5原子%以上10原子%以下である。0.5原子%以上であると、強磁性粉末が高σS化することができ、良好な磁気特性が得られ、電磁変換特性が良好であるので好ましい。20原子%以下であると鉄の含有量が適切であり、良好な磁気特性が得られ、電磁変換特性が良好であるので好ましい。さらに、鉄100原子%に対して20原子%以下の範囲内で、アルミニウム、ケイ素、硫黄、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、銅、亜鉛、モリブデン、ロジウム、パラジウム、錫、アンチモン、ホウ素、バリウム、タンタル、タングステン、レニウム、金、鉛、リン、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、テルル、ビスマス等を含むことができる。また、強磁性金属粉末が少量の水、水酸化物又は酸化物を含むものなどであってもよい。
本発明に使用する、コバルト、イットリウムを導入した強磁性粉末の製造方法の一例を示す。
第一鉄塩とアルカリを混合した水性懸濁液に、酸化性気体を吹き込むことによって得られるオキシ水酸化鉄を出発原料とする例を挙げることができる。
このオキシ水酸化鉄の種類としては、α−FeOOHが好ましい。その製法としては、第一鉄塩を水酸化アルカリで中和してFe(OH)2の水性懸濁液とし、この懸濁液に酸化性ガスを吹き込んで針状のα−FeOOHとする第一の製法がある。一方、第一鉄塩を炭酸アルカリで中和してFeCO3の水性懸濁液とし、この懸濁液に酸化性気体を吹き込んで紡錘状のα−FeOOHとする第二の製法がある。このようなオキシ水酸化鉄は第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とを反応させて水酸化第一鉄を含有する水溶液を得て、これを空気酸化等により酸化して得られたものであることが好ましい。この際、第一鉄塩水溶液にNi塩や、Ca塩、Ba塩、Sr塩等のアルカリ土類元素の塩、Cr塩、Zn塩などを共存させてもよく、このような塩を適宜選択して用いることによって粒子形状(軸比)などを調製することができる。
第一鉄塩としては、塩化第一鉄、硫酸第一鉄等が好ましい。またアルカリとしては水酸化ナトリウム、アンモニア水、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム等が好ましい。また、共存させることができる塩としては、塩化ニッケル、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化ストロンチウム、塩化クロム、塩化亜鉛等の塩化物が好ましい。
次いで、鉄にコバルトを導入する場合は、イットリウムを導入する前に、硫酸コバルト、塩化コバルト等のコバルト化合物の水溶液を前記のオキシ水酸化鉄のスラリーに撹拌混合する。コバルトを含有するオキシ水酸化鉄のスラリーを調製した後、このスラリーにイットリウムの化合物を含有する水溶液を添加し、撹拌混合することによって導入することができる。
本発明において、強磁性粉末には、イットリウム以外にもネオジム、サマリウム、プラセオジウム、ランタン、ガドリニウム等を導入することができる。これらは、塩化イットリウム、塩化ネオジム、塩化サマリウム、塩化プラセオジウム、塩化ランタン等の塩化物、硝酸ネオジム、硝酸ガドリニウム等の硝酸塩などを用いて導入することができ、これらは、二種以上を併用してもよい。
強磁性金属粉末の抗磁力(Hc)は、好ましくは159.2kA/m以上238.8kA/m以下(2,000Oe以上3,000Oe以下)であり、さらに好ましくは167.2kA/m以上230.8kA/m以下(2,100Oe以上2,900Oe以下)である。
また、飽和磁束密度は、好ましくは150mT以上300mT以下(1,500G以上3,000G以下)であり、さらに好ましくは160mT以上290mT以下(1,600G以上2,900G以下)である。また飽和磁化(σs)は、好ましくは100A・m2/kg以上170A・m2/kg以下(100emu/g以上170emu/g以下)であり、さらに好ましくは110A・m2/kg以上160A・m2/kg以下(110emu/g以上160emu/g以下)である。
磁性体自体のSFD(switching field distribution)は小さい方が好ましく、0.8以下であることが好ましい。SFDが0.8以下であると、電磁変換特性が良好で、出力が高く、また磁化反転がシャープでピークシフトが小さくなり、高密度デジタル磁気記録に好適である。Hc分布を小さくするためには、強磁性金属粉末においてはゲータイトの粒度分布をよくする、単分散α−Fe23を使用する、粒子間の焼結を防止するなどの方法がある。
(2)平板状磁性体
本発明で用いることのできる平均板径が10〜50nmである平板状磁性体としては六方晶フェライト粉末が好ましい。
六方晶フェライトとしてバリウムフェライト、ストロンチウムフェライト、鉛フェライト、カルシウムフェライトの各置換体、Co置換体等がある。具体的にはマグネトプランバイト型のバリウムフェライト及びストロンチウムフェライト、スピネルで粒子表面を被覆したマグネトプランバイト型フェライト、さらに一部スピネル相を含有したマグネトプランバイト型のバリウムフェライト及びストロンチウムフェライト等が挙げられ、その他所定の原子以外にAl、Si、S、Sc、Ti、V、Cr、Cu、Y、Mo、Rh、Pd、Ag、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Re、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、P、Co、Mn、Zn、Ni、Sr、B、Ge、Nb、Zr、Znなどの原子を含んでもかまわない。一般にはCo−Zn、Co−Ti、Co−Ti−Zr、Co−Ti−Zn、Ni−Ti−Zn、Nb−Zn−Co、Sb−Zn−Co、Nb−Zn等の元素を添加した物を使用することができる。原料・製法によっては特有の不純物を含有するものもある。
粒子サイズは六角板径で10nm以上50nm以下であることが好ましい。磁気抵抗ヘッドで再生する場合は、低ノイズにする必要があり、板径は40nm以下であることが好ましい。板径が上記範囲であると、熱揺らぎがなく安定な磁化が望める。また、ノイズも低くなるため高密度磁気記録に適する。
板状比(板径/板厚)は1以上15以下が好ましく、2以上7以下がより好ましい。上記範囲であると配向性が十分であり、粒子間のスタッキングが起こりにくくノイズが小さくなる。この粒子サイズ範囲のBET法による比表面積は10m2/g以上200m2/g以下を示す。比表面積は概ね粒子板径と板厚からの算術計算値と符号する。結晶子サイズは50Å以上450Å以下であることが好ましく、より好ましくは100Å以上350Å以下である。粒子板径・板厚の分布は通常狭いほど好ましい。数値化は困難であるが粒子TEM写真より500粒子を無作為に測定する事で比較できる。分布は正規分布ではない場合が多いが、計算して平均サイズに対する標準偏差で表すとσ/平均サイズ=0.1以上2.0以下であることが好ましい。粒子サイズ分布をシャープにするには粒子生成反応系をできるだけ均一にすると共に、生成した粒子に分布改良処理を施すことも行われている。たとえば酸溶液中で超微細粒子を選別的に溶解する方法等も知られている。
磁性体で測定される抗磁力Hcは39.8kA/m以上398kA/m以下(500Oe以上5,000Oe以下)程度まで作製できる。Hcは高い方が高密度記録に有利であるが、記録ヘッドの能力で制限される。通常63.7kA/m以上318.4kA/m以下(800Oe以上4,000Oe以下)程度であるが、好ましくは119.4kA/m(1,500Oe)以上278.6kA/m(3,500Oe)以下である。ヘッドの飽和磁化が1.4テスラを越える場合は、159.2kA/m(2,000Oe)以上にすることが好ましい。
Hcは粒子サイズ(板径・板厚)、含有元素の種類と量、元素の置換サイト、粒子生成反応条件等により制御できる。飽和磁化σsは40A・m2/kg以上80A・m2/kg以下(40emu/g以上80emu/g以下)である。σsは高い方が好ましいが微粒子になるほど小さくなる傾向がある。σs改良のためマグネトプランバイトフェライトにスピネルフェライトを複合すること、含有元素の種類と添加量の選択等がよく知られている。またW型六方晶フェライトを用いることも可能である。
磁性体(磁性粉末)を分散する際に磁性体粒子表面を分散媒、ポリマーに合った物質で処理することも行われている。表面処理材は無機化合物、有機化合物が使用される。主な化合物としてはSi、Al、P、等の酸化物又は水酸化物、各種シランカップリング剤、各種チタンカップリング剤が代表例である。量は磁性体に対して0.1%以上10%以下である。磁性体のpHも分散に重要である。通常4以上12以下程度であり、分散媒、ポリマーにより最適値があるが、媒体の化学的安定性、保存性から6以上10以下程度が選択される。磁性体に含まれる水分も分散に影響する。分散媒、ポリマーにより最適値があるが通常0.01%以上2.0%以下が選ばれる。
六方晶フェライトの製法としては、(1)酸化バリウム・酸化鉄・鉄を置換する金属酸化物とガラス形成物質として酸化ホウ素等を所望のフェライト組成になるように混合した後溶融し、急冷して非晶質体とし、次いで再加熱処理した後、洗浄・粉砕してバリウムフェライト結晶粉体を得るガラス結晶化法。(2)バリウムフェライト組成金属塩溶液をアルカリで中和し、副生成物を除去した後100℃以上で液相加熱した後洗浄・乾燥・粉砕してバリウムフェライト結晶粉体を得る水熱反応法。(3)バリウムフェライト組成金属塩溶液をアルカリで中和し、副生成物を除去した後乾燥し1,100℃以下で処理し、粉砕してバリウムフェライト結晶粉体を得る共沈法等があるが、本発明は製法を選ばない。
(3)球状又は回転楕円状磁性体
球状又は回転楕円状磁性体としては、Fe162を主相とする窒化鉄系の強磁性粉末が好ましい。Fe、N原子以外にAl、Si、S、Sc、Ti、V、Cr、Cu、Y、Mo、Rh、Pd、Ag、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Re、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、P、Co、Mn、Zn、Ni、Sr、B、Ge、Nbなどの原子を含んでもかまわない。Feに対するNの含有量は1.0原子%以上20.0原子%以下が好ましい。
窒化鉄は球状又は回転楕円状が好ましく、長軸径/短軸径の軸比は1以上2以下が好ましい。BET比表面積(SBET)が30m2/g以上100m2/g以下であることが好ましく、より好ましくは50m2/g以上70m2/g以下である。結晶子サイズは12nm以上25nm以下であることが好ましく、より好ましくは13nm以上22nm以下である。
飽和磁化σsは50A・m2/kg(50emu/g)以上200A・m2/kg(200emu/g)以下が好ましい。さらに好ましくは70A・m2/kg(70emu/g)以上150A・m2/kg(150emu/g)以下である。
<その他の成分>
本発明における磁性層には、必要に応じて添加剤を加えることができる。添加剤としては、研磨剤、潤滑剤、分散剤・分散助剤、防黴剤、帯電防止剤、酸化防止剤、溶剤、カーボンブラックなどを挙げることができる。
これら添加剤としては、例えば、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、シリコーンオイル、極性基を持つシリコーン、脂肪酸変性シリコーン、フッ素含有シリコーン、フッ素含有アルコール、フッ素含有エステル、ポリオレフィン、ポリグリコール、ポリフェニルエーテル、フェニルホスホン酸、ベンジルホスホン酸基、フェネチルホスホン酸、α−メチルベンジルホスホン酸、1−メチル−1−フェネチルホスホン酸、ジフェニルメチルホスホン酸、ビフェニルホスホン酸、ベンジルフェニルホスホン酸、α−クミルホスホン酸、トルイルホスホン酸、キシリルホスホン酸、エチルフェニルホスホン酸、クメニルホスホン酸、プロピルフェニルホスホン酸、ブチルフェニルホスホン酸、ヘプチルフェニルホスホン酸、オクチルフェニルホスホン酸、ノニルフェニルホスホン酸等の芳香族環含有有機ホスホン酸及びそのアルカリ金属塩、オクチルホスホン酸、2−エチルヘキシルホスホン酸、イソオクチルホスホン酸、イソノニルホスホン酸、イソデシルホスホン酸、イソウンデシルホスホン酸、イソドデシルホスホン酸、イソヘキサデシルホスホン酸、イソオクタデシルホスホン酸、イソエイコシルホスホン酸等のアルキルホスホン酸及びそのアルカリ金属塩、リン酸フェニル、リン酸ベンジル、リン酸フェネチル、リン酸α−メチルベンジル、リン酸1−メチル−1−フェネチル、リン酸ジフェニルメチル、リン酸ビフェニル、リン酸ベンジルフェニル、リン酸α−クミル、リン酸トルイル、リン酸キシリル、リン酸エチルフェニル、リン酸クメニル、リン酸プロピルフェニル、リン酸ブチルフェニル、リン酸ヘプチルフェニル、リン酸オクチルフェニル、リン酸ノニルフェニル等の芳香族リン酸エステル及びそのアルカリ金属塩、リン酸オクチル、リン酸2−エチルヘキシル、リン酸イソオクチル、リン酸イソノニル、リン酸イソデシル、リン酸イソウンデシル、リン酸イソドデシル、リン酸イソヘキサデシル、リン酸イソオクタデシル、リン酸イソエイコシル等のリン酸アルキルエステル及びそのアルカリ金属塩、アルキルスルホン酸エステル及びそのアルカリ金属塩、フッ素含有アルキル硫酸エステル及びそのアルカリ金属塩、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、リノール酸、リノレン酸、エライジン酸、エルカ酸等の炭素数10〜24の不飽和結合を含んでも分岐していてもよい一塩基性脂肪酸及びこれらの金属塩、又はステアリン酸ブチル、ステアリン酸オクチル、ステアリン酸アミル、ステアリン酸イソオクチル、ミリスチン酸オクチル、ラウリル酸ブチル、ステアリン酸ブトキシエチル、アンヒドロソルビタンモノステアレート、アンヒドロソルビタンジステアレート、アンヒドロソルビタントリステアレート等の炭素数10〜24の不飽和結合を含んでも分岐していてもよい一塩基性脂肪酸と炭素数2〜22の不飽和結合を含んでも分岐していてもよい1〜6価アルコール、炭素数12〜22の不飽和結合を含んでも分岐していてもよいアルコキシアルコール又はアルキレンオキサイド重合物のモノアルキルエーテルのいずれか一つとからなるモノ脂肪酸エステル、ジ脂肪酸エステル又は多価脂肪酸エステル、炭素数2〜22の脂肪酸アミド、炭素数8〜22の脂肪族アミンなどが使用できる。また、上記炭化水素基以外にもニトロ基及びF、Cl、Br、CF3、CCl3、CBr3等の含ハロゲン炭化水素等炭化水素基以外の基が置換したアルキル基、アリール基、アラルキル基を持つものでもよい。
また、アルキレンオキサイド系、グリセリン系、グリシドール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加体等のノニオン界面活性剤、環状アミン、エステルアミド、第四級アンモニウム塩類、ヒダントイン誘導体、複素環類、ホスホニウム又はスルホニウム類等のカチオン系界面活性剤、カルボン酸、スルホン酸、硫酸エステル基等の酸性基を含むアニオン界面活性剤、アミノ酸類、アミノスルホン酸類、アミノアルコールの硫酸又はリン酸エステル類、アルキルベタイン型等の両性界面活性剤等も使用できる。これらの界面活性剤については、「界面活性剤便覧」(産業図書株式会社発行)に詳細に記載されている。
上記分散剤、潤滑剤等は必ずしも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、酸化物等の不純分が含まれてもかまわない。これらの不純分は30重量%以下が好ましく、さらに好ましくは10重量%以下である。
これらの添加物の具体例としては、例えば、日本油脂社製:NAA−102、ヒマシ油硬化脂肪酸、NAA−42、カチオンSA、ナイミーンL−201、ノニオンE−208、アノンBF、アノンLG、竹本油脂社製:FAL−205、FAL−123、新日本理化社製:エヌジェルブOL、信越化学社製:TA−3、ライオンアーマー社製:アーマイドP、ライオン社製:デュオミンTDO、日清製油社製:BA−41G、三洋化成社製:プロファン2012E、ニューポールPE61、イオネットMS−400等が挙げられる。
本発明において、磁性層で用いられる有機溶剤は、公知のものが使用できる。有機溶剤は、任意の比率でアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、等のケトン類、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、メチルシクロヘキサノールなどのアルコール類、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、乳酸エチル、酢酸グリコール等のエステル類、グリコールジメチルエーテル、グリコールモノエチルエーテル、ジオキサンなどのグリコールエーテル系、ベンゼン、トルエン、キシレン、クレゾール、などの芳香族炭化水素類、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、エチレンクロルヒドリン、クロルベンゼン、ジクロルベンゼン等の塩素化炭化水素類、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサン、テトラヒドロフラン、等を使用することができる。
これら有機溶媒は必ずしも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、水分等の不純分が含まれてもかまわない。これらの不純分は30%以下が好ましく、さらに好ましくは10%以下である。本発明で用いる有機溶媒は磁性層と非磁性層でその種類は同じであることが好ましい。その添加量は変えてもかまわない。非磁性層に表面張力の高い溶媒(シクロヘキサノン、ジオキサンなど)を用い塗布の安定性を上げる、具体的には上層溶剤組成の算術平均値が非磁性層溶剤組成の算術平均値を下回らないことが肝要である。分散性を向上させるためにはある程度極性が強い方が好ましく、溶剤組成の内、誘電率が15以上の溶剤が50%以上含まれることが好ましい。また、溶解パラメータは8〜11であることが好ましい。
本発明において、磁性層で用いられるこれらの分散剤、潤滑剤、界面活性剤は磁性層及び後述する非磁性層でその種類、量を必要に応じ使い分けることができる。また本発明で用いられる添加剤のすべて又はその一部は、磁性層あるいは非磁性層用塗布液の製造時のいずれの工程で添加してもよい。例えば、混練工程前に強磁性粉末と混合する場合、強磁性粉末と結合剤と溶剤による混練工程で添加する場合、分散工程で添加する場合、分散後に添加する場合、塗布直前に添加する場合などがある。
また、本発明における磁性層には、必要に応じてカーボンブラックを添加することができる。
カーボンブラックの種類はゴム用ファーネス、ゴム用サーマル、カラー用ブラック、アセチレンブラック等を用いることができる。放射線硬化層のカーボンブラックは所望する効果によって、以下のような特性を最適化すべきであり、併用することでより効果が得られることがある。
カーボンブラックの比表面積は100〜500m2/g、好ましくは150〜400m2/g、DBP吸油量は20〜400ml/100g、好ましくは30〜200ml/100gである。カーボンブラックの粒子径は5〜80nm、好ましく10〜50nm、さらに好ましくは10〜40nmである。カーボンブラックのpHは2〜10、含水率は0.1〜10%、タップ密度は0.1〜1g/mlが好ましい。
本発明に用いられるカーボンブラックの具体的な例としてはキャボット社製 BLACKPEARLS 2000,1300,1000,900,800,880,700、VULCAN XC−72、三菱化成工業社製 #3050B,#3150B,#3250B,#3750B,#3950B,#950,#650B,#970B,#850B,MA−600,MA−230,#4000,#4010、コロンビアカーボン社製 CONDUCTEX SC、RAVEN 8800,8000,7000,5750,5250,3500,2100,2000,1800,1500,1255,1250、アクゾー社製ケッチェンブラックECなどが挙げられる。
カーボンブラックを分散剤などで表面処理したり、樹脂でグラフト化して使用しても、表面の一部をグラファイト化したものを使用してもかまわない。また、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分散してもかまわない。本発明で使用できるカーボンブラックは例えば「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。
これらのカーボンブラックは単独又は組み合せで使用することができる。カーボンブラックを使用する場合、磁性体の重量に対して0.1〜30重量%で用いることが好ましい。カーボンブラックは磁性層の帯電防止、摩擦係数低減、遮光性付与、膜強度向上などの働きがあり、これらは用いるカーボンブラックにより異なる。したがって本発明で使用されるこれらのカーボンブラックは、磁性層でその種類、量、組合せを変え、粒子サイズ、吸油量、電導度、pHなどの先に示した諸特性を基に目的に応じて使い分けることはもちろん可能であり、むしろ各層で最適化すべきものである。
2.非磁性層
本発明の磁気記録媒体は、非磁性支持体と磁性層との間に、非磁性粉末を結合剤に分散させた少なくとも一層の非磁性層を有していてもよい。非磁性層を有する場合、磁性層に使用する結合剤と同じ結合剤を非磁性層にも使用することができる。
また、特に、逐次重合する場合には、上記式(1)で表される化合物、及び、エチレン性不飽和結合(好ましくは(メタ)アクリロイル基)を少なくとも1つ有するジオール成分、並びに、ジイソシアネートを用いて重合したポリウレタン樹脂を結合剤として使用することが好ましい。また、この場合、後述するように非磁性層を塗布後、放射線(好ましくは電子線)を照射して硬化させることが好ましい。
非磁性層に使用できる非磁性粉末は、無機物質でも有機物質でもよい。また、非磁性層には非磁性粉末と共に、必要に応じてカーボンブラックを混合してもよい。
<非磁性粉末>
非磁性層には、非磁性層が実質的に非磁性である範囲で磁性粉末を使用してもよいが、非磁性粉末を用いることが好ましい。
非磁性層に使用できる非磁性粉末は、無機物質でも有機物質でもよい。また、カーボンブラック等も使用できる。無機物質としては、例えば金属、金属酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物などが挙げられる。
具体的には二酸化チタン等のチタン酸化物、酸化セリウム、酸化スズ、酸化タングステン、ZnO、ZrO2、SiO2、Cr23、α化率90〜100%のα−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ、α−酸化鉄、ゲータイト、コランダム、窒化珪素、チタンカーバイト、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、2硫化モリブデン、酸化銅、MgCO3、CaCO3、BaCO3、SrCO3、BaSO4、炭化珪素、炭化チタンなどが単独又は2種類以上を組み合わせて使用される。好ましいのは、α−酸化鉄、酸化チタンである。
非磁性粉末の形状は、針状、球状、多面体状、板状のいずれでもあってもよい。
非磁性粉末の結晶子サイズは、4nm〜1μmが好ましく、40〜100nmがさらに好ましい。結晶子サイズが4nm〜1μmの範囲であれば、分散が困難になることもなく、また好適な表面粗さを有するため好ましい。
これら非磁性粉末の平均粒径は、5nm〜2μmが好ましいが、必要に応じて平均粒径の異なる非磁性粉末を組み合わせたり、単独の非磁性粉末でも粒径分布を広くしたりして同様の効果をもたせることもできる。とりわけ好ましい非磁性粉末の平均粒径は、10〜200nmである。5nm〜2μmの範囲であれば、分散も良好で、かつ好適な表面粗さを有するため好ましい。
非磁性粉末の比表面積は、好ましくは1〜100m2/gであり、より好ましくは5〜70m2/gであり、さらに好ましくは10〜65m2/gである。比表面積が1〜100m2/gの範囲内にあれば、好適な表面粗さを有し、かつ、所望の結合剤量で分散できるため好ましい。
ジブチルフタレート(DBP)を用いた吸油量は、好ましくは5〜100ml/100g、より好ましくは10〜80ml/100g、さらに好ましくは20〜60ml/100gである。
比重は好ましくは1〜12、より好ましくは3〜6である。タップ密度は好ましくは0.05〜2g/ml、より好ましくは0.2〜1.5g/mlである。タップ密度が0.05〜2g/mlの範囲であれば、飛散する粒子が少なく操作が容易であり、また装置にも固着しにくくなる傾向がある。
非磁性粉末のpHは2〜11であることが好ましいが、pHは6〜9の間が特に好ましい。pHが2〜11の範囲にあれば、高温、高湿下又は脂肪酸の遊離により摩擦係数が大きくなることはない。
非磁性粉末の含水率は、好ましくは0.1〜5重量%、より好ましくは0.2〜3重量%、さらに好ましくは0.3〜1.5重量%である。含水量が0.1〜5重量%の範囲であれば、分散も良好で、分散後の塗料粘度も安定するため好ましい。
強熱減量は、20重量%以下であることが好ましく、強熱減量が小さいものが好ましい。
また、非磁性粉末が無機粉末である場合には、モース硬度は4〜10のものが好ましい。モース硬度が4〜10の範囲であれば耐久性を確保することができる。非磁性粉末のステアリン酸吸着量は、1〜20μmol/m2であり、さらに好ましくは2〜15μmol/m2である。
非磁性粉末の25℃での水への湿潤熱は、20〜60μJ/cm2(200〜600erg/cm2)の範囲にあることが好ましい。また、この湿潤熱の範囲にある溶媒を使用することができる。
100〜400℃での表面の水分子の量は1〜10個/100Åが適当である。水中での等電点のpHは、3〜9の間にあることが好ましい。
これらの非磁性粉末の表面にはAl23、SiO2、TiO2、ZrO2、SnO2、Sb23、ZnOで表面処理することが好ましい。特に分散性に好ましいのはAl23、SiO2、TiO2、ZrO2であるが、さらに好ましいのはAl23、SiO2、ZrO2である。
これらは組み合わせて使用してもよいし、単独で用いることもできる。また、目的に応じて共沈させた表面処理層を用いてもよいし、先ずアルミナで処理した後にその表層をシリカで処理する方法、又はその逆の方法を採ることもできる。また、表面処理層は目的に応じて多孔質層にしてもかまわないが、均質で密である方が一般には好ましい。
本発明において、非磁性層に用いられる非磁性粉末の具体的な例としては、例えば、昭和電工(株)製ナノタイト、住友化学(株)製HIT−100、ZA−G1、戸田工業(株)製DPN−250、DPN−250BX、DPN−245、DPN−270BX、DPB−550BX、DPN−550RX 石原産業(株)製酸化チタンTTO−51B、TTO−55A、TTO−55B、TTO−55C、TTO−55S、TTO−55D、SN−100、MJ−7、α−酸化鉄E270、E271、E300、チタン工業(株)製STT−4D、STT−30D、STT−30、STT−65C、テイカ(株)製MT−100S、MT−100T、MT−150W、MT−500B、T−600B、T−100F、T−500HDなどが挙げられる。堺化学(株)製FINEX−25、BF−1、BF−10、BF−20、ST−M、同和鉱業(株)製DEFIC−Y、DEFIC−R、日本アエロジル(株)製AS2BM、TiO2P25、宇部興産(株)製100A、500A、チタン工業(株)製Y−LOP及びそれを焼成したものが挙げられる。特に好ましい非磁性粉末は二酸化チタンとα−酸化鉄である。
非磁性層には非磁性粉末と共に、カーボンブラックを混合し表面電気抵抗を下げ、光透過率を小さくすると共に、所望のμビッカース硬度を得ることができる。非磁性層のμビッカース硬度は、通常25〜60kg/mm2、好ましくはヘッド当りを調整するために、30〜50kg/mm2であり、薄膜硬度計(日本電気(株)製 HMA−400)を用いて、稜角80度、先端半径0.1μmのダイヤモンド製三角錐針を圧子先端に用いて測定することができる。光透過率は一般に波長900nm程度の赤外線の吸収が3%以下、たとえばVHS用磁気テープでは0.8%以下であることが規格化されている。このためにはゴム用ファーネス、ゴム用サーマル、カラー用ブラック、アセチレンブラック等を用いることができる。
本発明において、非磁性層に用いられるカーボンブラックの比表面積は100〜500m2/g、好ましくは150〜400m2/g、DBP吸油量は20〜400ml/100g、好ましくは30〜200ml/100gである。カーボンブラックの粒子径は5〜80nm、好ましく10〜50nm、さらに好ましくは10〜40nmである。カーボンブラックのpHは2〜10、含水率は0.1〜10%、タップ密度は0.1〜1g/mlが好ましい。
本発明において、非磁性層に用いることができるカーボンブラックの具体的な例としては、キャボット社製BLACKPEARLS 2000、1300、1000、900、800、880、700、VULCAN XC−72、三菱化成工業(株)製#3050B、#3150B、#3250B、#3750B、#3950B、#950、#650B、#970B、#850B、MA−600、コロンビアカーボン社製CONDUCTEX SC、RAVEN8800、8000、7000、5750、5250、3500、2100、2000、1800、1500、1255、1250、アクゾー社製ケッチェンブラックECなどが挙げられる。
また、カーボンブラックを分散剤などで表面処理したり、樹脂でグラフト化して使用しても、表面の一部をグラファイト化したものを使用してもかまわない。また、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分散してもかまわない。これらのカーボンブラックは上記無機質粉末に対して50重量%を越えない範囲、非磁性層総重量の40%を越えない範囲で使用できる。これらのカーボンブラックは単独、又は組合せで使用することができる。本発明において、非磁性層で使用できるカーボンブラックは例えば「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。
また非磁性層には目的に応じて有機質粉末を添加することもできる。このような有機質粉末としては、例えば、アクリルスチレン系樹脂粉末、ベンゾグアナミン樹脂粉末、メラミン系樹脂粉末、フタロシアニン系顔料が挙げられるが、ポリオレフィン系樹脂粉末、ポリエステル系樹脂粉末、ポリアミド系樹脂粉末、ポリイミド系樹脂粉末、ポリフッ化エチレン樹脂も使用することができる。その製法は、特開昭62−18564号公報、特開昭60−255827号公報に記されているようなものが使用できる。
非磁性層の結合剤樹脂、潤滑剤、分散剤、添加剤、溶剤、分散方法その他は、磁性層のそれが適用できる。特に、結合剤樹脂量、種類、添加剤、分散剤の添加量、種類に関しては磁性層に関する公知技術が適用できる。
3.非磁性支持体
本発明に用いることのできる非磁性支持体としては、二軸延伸を行った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、ポリアミド、ポリアミドイミド、芳香族ポリアミド等の公知のものが挙げられる。これらの中でも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、ポリアミドが好ましい。
これらの支持体はあらかじめコロナ放電、プラズマ処理、易接着処理、熱処理などを行ってもよい。また、本発明に用いることのできる非磁性支持体の表面粗さはカットオフ値0.25mmにおいて中心平均粗さRa3〜10nmが好ましい。
4.平滑化層
本発明の磁気記録媒体には、平滑化層を設けてもよい。平滑化層とは、非磁性支持体表面の突起を埋めるための層であり、非磁性支持体上に磁性層を設けた磁気記録媒体の場合は非磁性支持体と磁性層の間、非磁性支持体上に非磁性層及び磁性層をこの順に設けた磁気記録媒体の場合には非磁性支持体と非磁性層の間に設けられる。
平滑化層は、放射線硬化型化合物を放射線照射により硬化させて形成することができる。放射線硬化型化合物とは、紫外線又は電子線などの放射線を照射すると重合又は架橋を開始し、高分子化して硬化する性質を有する化合物をいう。
5.バックコート層
一般に、コンピュータデータ記録用の磁気テープは、ビデオテープ、オーディオテープに比較して繰り返し走行性が強く要求される。このような高い保存安定性を維持させるために、非磁性支持体の非磁性層及び磁性層が設けられた面とは反対の面にバックコート層を設けることもできる。バックコート層用塗料は、研磨剤、帯電防止剤などの粒子成分と結合剤とを有機溶媒に分散させる。粒状成分として各種の無機顔料やカーボンブラックを使用することができる。また、結合剤としては、例えば、ニトロセルロース、フェノキシ樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン等の樹脂を単独又はこれらを混合して使用することができる。
6.層構成
本発明で用いられる磁気記録媒体の構成において、非磁性支持体の好ましい厚さは、3〜80μmである。また、非磁性支持体と非磁性層又は磁性層の間に下塗層(平滑化層)を設けた場合、下塗層の厚さは0.01〜0.8μm、好ましくは0.02〜0.6μmである。また、非磁性支持体の非磁性層及び磁性層が設けられた面とは反対側の面に設けられたバックコート層の厚さは、0.1〜1.0μm、好ましくは0.2〜0.8μmである。
磁性層の厚さは、用いる磁気ヘッドの飽和磁化量やヘッドギャップ長、記録信号の帯域により最適化されるものであるが、一般には0.01〜0.10μm以下であり、好ましくは0.02μm以上0.08μm以下であり、さらに好ましくは0.03〜0.08μmである。また、磁性層の厚さ変動率は±50%以内が好ましく、さらに好ましくは±40%以内である。磁性層は少なくとも一層あればよく、磁性層を異なる磁気特性を有する2層以上に分離してもかまわず、公知の重層磁性層に関する構成が適用できる。
本発明において、非磁性層の厚さは、0.2〜3.0μmが好ましく、0.3〜2.5μmであることがより好ましく、0.4〜2.0μmであることがさらに好ましい。なお、本発明の磁気記録媒体の非磁性層は、実質的に非磁性であればその効果を発揮するものであり、例えば不純物として、あるいは意図的に少量の磁性体を含んでいても、本発明の効果を示すものであり、本発明の磁気記録媒体と実質的に同一の構成とみなすことができる。なお、実質的に同一とは、非磁性層の残留磁束密度が10mT(100G)以下又は抗磁力が7.96kA/m(100 Oe)以下であることを示し、好ましくは残留磁束密度と抗磁力を持たないことを意味する。
7.製造方法
本発明で用いられる磁気記録媒体の磁性層塗布液を製造する工程は、少なくとも混練工程、分散工程、及びこれらの工程の前後に必要に応じて設けた混合工程からなることが好ましい。個々の工程はそれぞれ2段階以上に分かれていてもかまわない。本発明で用いられる六方晶フェライト強磁性粉末又は強磁性金属粉末、非磁性粉末、結合剤、カーボンブラック、研磨材、帯電防止剤、潤滑剤、溶剤などすべての原料はどの工程の最初又は途中で添加してもかまわない。また、個々の原料を2つ以上の工程で分割して添加してもかまわない。例えば、ポリウレタンを混練工程、分散工程、分散後の粘度調整のための混合工程で分割して投入してもよい。本発明の目的を達成するためには、従来の公知の製造技術を一部の工程として用いることができる。混練工程ではオープンニーダ、連続ニーダ、加圧ニーダ、エクストルーダなど強い混練力をもつものを使用することが好ましい。ニーダを用いる場合は磁性粉末又は非磁性粉末と結合剤のすべて又はその一部(但し、全結合剤の30%以上が好ましい)及び磁性体100重量部に対し15〜500重量部の範囲で混練処理される。これらの混練処理の詳細については特開平1−106338号公報、特開平1−79274号公報に記載されている。また、磁性層用液及び非磁性層用液を分散させるには、ガラスビーズを用いることができる。このようなガラスビーズは、高比重の分散メディアであるジルコニアビーズ、チタニアビーズ、スチールビーズが好適である。これら分散メディアの粒径と充填率は最適化して用いられる。分散機は公知のものを使用することができる。
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、例えば、走行下にある非磁性支持体の表面に磁性層用塗布液を所定の膜厚となるように塗布する。ここで複数の磁性層用塗布液及び非磁性用塗布液を逐次あるいは同時に重層塗布してもよく、下層の磁性層用塗布液と上層の磁性層用塗布液とを逐次あるいは同時に重層塗布してもよい。下層の非磁性層用塗布液と上層の磁性層用塗布液とを逐次で重層塗布する場合には、上層の磁性層用塗布液を塗布する前に放射線照射を行い、硬化した非磁性層上に磁性層を形成することができる。このとき、非磁性層の結合剤として、式(1)で表される化合物及びジイソシアネートとともに、エチレン性不飽和結合、好ましくは(メタ)アクリロイル基、より好ましくはアクリロイル基を有するジオール成分を用いて得られたポリウレタン樹脂を使用することが好ましい。放射線照射により、エチレン性不飽和結合(好ましくは(メタ)アクリロイル基、より好ましくはアクリロイル基)が重合・架橋し、高分子量化が生じるため、上層に含まれる溶剤への溶解性が低減するので好ましい。
上記磁性層用塗布液、下層の磁性層用塗布液、又は非磁性層を塗布する塗布機としては、エアードクターコート、ブレードコート、ロッドコート、押出しコート、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、トランスファーロールコート、グラビヤコート、キスコート、キャストコート、スプレイコート、スピンコート等が利用できる。これらについては例えば(株)総合技術センター発行の「最新コーティング技術」(昭和58年5月31日)を参考にできる。
磁性層塗布液の塗布層は、磁気テープの場合、磁性層塗布液の塗布層中に含まれる強磁性粉末にコバルト磁石やソレノイドを用いて長手方向に磁場配向処理を施す。ディスクの場合、配向装置を用いず無配向でも十分に等方的な配向性が得られることもあるが、コバルト磁石を斜めに交互に配置すること、ソレノイドで交流磁場を印加するなど公知のランダム配向装置を用いることが好ましい。等方的な配向とは強磁性金属粉末の場合、一般的には面内2次元ランダムが好ましいが、垂直成分をもたせて3次元ランダムとすることもできる。六方晶フェライトの場合は一般的に面内及び垂直方向の3次元ランダムになりやすいが、面内2次元ランダムとすることも可能である。また異極対向磁石など公知の方法を用い、垂直配向とすることで円周方向に等方的な磁気特性を付与することもできる。特に高密度記録を行う場合は垂直配向が好ましい。また、スピンコートを用いて円周配向としてもよい。
乾燥風の温度、風量、塗布速度を制御することで塗膜の乾燥位置を制御できるようにすることが好ましく、塗布速度は20〜1,000m/分、乾燥風の温度は60℃以上が好ましい。また磁石ゾーンに入る前に適度の予備乾燥を行うこともできる。
乾燥された後、塗布層に表面平滑化処理を施す。表面平滑化処理には、例えばスーパーカレンダーロールなどが利用される。表面平滑化処理を行うことにより、乾燥時の溶剤の除去によって生じた空孔が消滅し磁性層中の強磁性粉末の充填率が向上するので、電磁変換特性の高い磁気記録媒体を得ることができる。
カレンダー処理ロールとしてはエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性プラスチックロールを使用する。また金属ロールで処理することもできる。本発明の磁気記録媒体は、表面の中心面平均粗さが、カットオフ値0.25mmにおいて0.1〜4.0nm、好ましくは0.5〜3.0nmの範囲という極めて優れた平滑性を有する表面であることが好ましい。その方法として、例えば上述したように特定の強磁性粉末と結合剤を選んで形成した磁性層を上記カレンダー処理を施すことにより行われる。カレンダー処理条件としては、カレンダーロールの温度を60〜100℃の範囲、好ましくは70〜100℃の範囲、特に好ましくは80〜100℃の範囲であり、圧力は100〜500kg/cmの範囲、好ましくは200〜450kg/cmの範囲であり、特に好ましくは300〜400kg/cmの範囲の条件で作動させることによって行われることが好ましい。
熱収縮率低減手段として、低テンションでハンドリングしながらウエッブ状で熱処理する方法と、バルク又はカセットに組み込んだ状態などテープが積層した形態で熱処理する方法(サーモ処理)があり、両者が利用できる。前者は、バックコート層表面の突起写りの影響が少ないが、熱収縮率を大きく下げることができない。一方、後者のサーモ処理は、熱収縮率を大幅に改善できるが、バックコート層表面の突起写りの影響を強く受けるため、磁性層が面荒れし、出力低下及びノイズ増加を引き起こす。特に、サーモ処理を伴う磁気記録媒体で、高出力、低ノイズの磁気記録媒体を供給することができる。得られた磁気記録媒体は、裁断機、打抜機などを使用して所望の大きさに裁断して使用することができる。
8.物理特性
本発明に用いられる磁気記録媒体の磁性層の飽和磁束密度は、100〜300T・m(1,000〜3,000G)である。また磁性層の抗磁力(Hc)は、143.3〜318.4kA/m(1,800〜4,000Oe)であるが、好ましくは159.2〜278.6kA/m(2,000〜3,500Oe)である。抗磁力の分布は狭い方が好ましく、SFD及びSFDrは0.6以下、さらに好ましくは0.2以下である。
本発明で用いられる磁気記録媒体のヘッドに対する摩擦係数は、温度−10〜40℃、湿度0〜95%の範囲において0.5以下であり、好ましくは0.3以下である。また、帯電位は−500〜+500V以内が好ましい。磁性層の0.5%伸びでの弾性率は、面内各方向で好ましくは0.98〜19.6GPa(100〜2,000kg/mm2)、破断強度は、好ましくは98〜686MPa(10〜70kg/mm2)、磁気記録媒体の弾性率は、面内各方向で好ましくは0.98〜14.7GPa(100〜1,500kg/mm2)、残留のびは、好ましくは0.5%以下、100℃以下のあらゆる温度での熱収縮率は、好ましくは1%以下、さらに好ましくは0.5%以下、最も好ましくは0.1%以下である。
磁性層のガラス転移温度(110Hzで測定した動的粘弾性測定の損失弾性率の極大点)は50〜180℃が好ましく、非磁性層のそれは0〜180℃が好ましい。損失弾性率は1×107〜8×108Pa(1×108〜8×109dyne/cm2)の範囲にあることが好ましく、損失正接は0.2以下であることが好ましい。損失正接が大きすぎると粘着故障が発生しやすい。これらの熱特性や機械特性は媒体の面内各方向において10%以内でほぼ等しいことが好ましい。
磁性層中に含まれる残留溶媒は好ましくは100mg/m2以下、さらに好ましくは10mg/m2以下である。塗布層が有する空隙率は非磁性層、磁性層とも好ましくは30容量%以下、さらに好ましくは20容量%以下である。空隙率は高出力を果たすためには小さい方が好ましいが、目的によってはある値を確保した方がよい場合がある。例えば、繰り返し用途が重視されるディスク媒体では空隙率が大きい方が保存安定性は好ましいことが多い。
デジタルオプチカルプロフィメーター(WYKO社製TOPO−3D)を用いて測定した磁性層の中心面表面粗さRaは、好ましくは4.0nm以下であり、より好ましくは3.0nm以下であり、さらに好ましくは2.0nm以下である。磁性層の最大高さSRmaxは、0.5μm以下、十点平均粗さSRzは0.3μm以下、中心面山高さSRpは0.3μm以下、中心面谷深さSRvは0.3μm以下、中心面面積率SSrは20〜80%、平均波長Sλaは5〜300μmが好ましい。磁性層の表面突起は0.01〜1μmの大きさのものを0〜2,000個の範囲で任意に設定することが可能であり、これにより電磁変換特性、摩擦係数を最適化することが好ましい。これらは支持体のフィラーによる表面性のコントロールや磁性層に添加する粉末の粒径と量、カレンダー処理のロール表面形状などで容易にコントロールすることができる。カールは±3mm以内とすることが好ましい。
本発明の磁気記録媒体における非磁性層と磁性層と間では、目的に応じ非磁性層と磁性層でこれらの物理特性を変えることができるのは容易に推定されることである。例えば、磁性層の弾性率を高くし保存安定性を向上させると同時に非磁性層の弾性率を磁性層より低くして磁気記録媒体のヘッドへの当りをよくするなどである。
本発明の磁気記録媒体は、磁気記録媒体に磁気記録された信号を再生するヘッドについては特に制限はないが、MRヘッドのために用いることが好ましい。本発明の磁気記録媒体の再生にMRヘッドを用いる場合、MRヘッドには特に制限はなく、例えばGMRヘッドやTMRヘッドを用いることもできる。また、磁気記録に用いるヘッドは特に制限されないが、飽和磁化量が1.0T以上であることが好ましく、1.5T以上であることがより好ましい。
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の「部」は、断らない限り「重量部」の意味である。
(実施例1)
(1−1)スルホン酸(塩)ジオール化合物の合成
2−アミノエタンスルホン酸100重量部(1モル当量)、水酸化リチウム1水和物33.5重量部(1モル当量)を水250重量部に添加し、45℃、30分撹拌した。1,2−ブチレンオキシド156重量部を添加し、45℃でさらに2時間撹拌した。トルエン400重量部を添加し10分撹拌した後、静置して下層を分取した。得られた下層を固化・乾燥し、ビス(2−ヒドロキシブチル)アミノエタンスルホン酸のリチウム塩(S−1)を得た。(S−1)の1H NMRデータ及びその帰属を以下に示す。なお、本実施例における1H NMRの測定には、400MHzのNMR(BRUKER社製AVANCEII−400)を使用した。
(S−1):1H NMR (D2O = 4.75 ppm) δ(ppm) = 3.68 (2H, m), 3.10 (2H, m), 2.59 (2H, m), 2.40 (4H, m), 1.45 (4H, m), 0.89 (6H, t).
Figure 2014088365
ビス(2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)アミノエタンスルホン酸のリチウム塩(S−2)を、(S−1)の合成と同様の操作で合成した。(S−2)の1H NMRデータ及びその帰属を以下に示す。
(S−2):1H NMR (D2O = 4.75 ppm) δ(ppm) = 3.84 (2H, m), 3.55-3.30 (8H, m), 3.38 (2H, m), 2.95 (4H, m), 2.51 (2H, m), 1.49 (4H, m), 1.27 (4H, m), 0.83 (6H, t).
Figure 2014088365
また、前記スルホン酸(塩)ジオール化合物(S−3)〜(S−33)を、(S−1)と同様の操作で合成した。なお、(S−3)〜(S−33)のうち、塩を有さないスルホン酸ジオール化合物は、対応するスルホン酸塩ジオール化合物1重量部とシクロヘキサノン5重量部との溶液に対し、強酸性のイオン交換樹脂(Aldrich社製アンバーライトIRI120H)を使用して、アルカリ金属イオンの除去を行うことにより、塩を有さないスルホン酸ジオール化合物をそれぞれ得た。
上記に示すスルホン酸(塩)ジオール化合物(S−1)〜(S−33)をそれぞれ用い、以下に示す方法にて溶解性を確認した。
(1−2)溶解性テスト方法
スルホン酸(塩)ジオール化合物1重量部をシクロヘキサノン5重量部に加え、超音波を使用し、40℃において3時間溶解させた。得られた液をろ過し、溶け残りの有無を確認した。
前記スルホン酸(塩)ジオール化合物(S−1)〜(S−33)のそれぞれについて、上記溶解性テストを行った結果、スルホン酸(塩)ジオール化合物(S−1)〜(S−33)の全てにおいて溶け残りが見られなかった。
一方、ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸、並びに、そのリチウム塩、ナトリウム塩及びカリウム塩のそれぞれについて、上記溶解性テストを行った結果、その全てにおいて溶け残りが見られた。
(実施例2)
(スルホン酸(塩)基含有ジオールの合成)
(1)スルホン酸(塩)基含有ジオール(S2−1)の合成
2−アミノエタンスルホン酸100重量部、水酸化リチウム1水和物33.5重量部を水250重量部に添加し、45℃、30分撹拌した。1,2−ブチレンオキシド156重量部を添加し、45℃でさらに2時間撹拌した。トルエン400重量部を添加し10分撹拌した後、静置し下層を分取した。得られた下層を固化・乾燥した。
(2)S2−2の合成
使用するエポキシドをスチレンオキシドに変えて(1)と同様の操作により目的物を得た。
(3)S2−3の合成
m−アミノベンゼンスルホン酸100重量部、水酸化リチウム1水和物24重量部を水250重量部に添加し、45℃、30分撹拌した。1,2−ブチレンオキシド112重量部を添加し、45℃でさらに2時間撹拌した。トルエン400重量部を添加し10分撹拌した後、静置し下層を分取した。得られた下層を固化・乾燥した。
(4)S2−4の合成
使用するアルカリを水酸化ナトリウムに変えて(3)と同様の操作により目的物を得た。
(5)S2−5の合成
使用するアルカリを水酸化カリウムに変えて(3)と同様の操作により目的物を得た。
(6)S2−6の合成
使用するアミノベンゼンスルホン酸をスルホナトリウムエチルジエタノールアミンに変え、1,2−ブチレンオキシドの代わりにエチレンオキシドを使用した以外は、(3)と同様の操作により目的物を得た。
Figure 2014088365
(ポリウレタン樹脂合成)
表2に示した組成のジオール成分及び反応触媒であるジ−n−ブチルチンラウレートを、還流式冷却器、撹拌機を具備し、予め窒素置換した容器に、シクロヘキサノン50%溶液となるように入れ、窒素気流下60℃で1時間撹拌した。さらに表2に示したジイソシアネ−ト成分を加え90℃にて6時間加熱反応し、ポリウレタン樹脂溶液A〜Kを得た。
なお、反応触媒であるジ−n−ブチルチンラウレートは、重合成分(ポリオール及びポリイソシアネートの総量)に対して0.01重量部添加した。
表2中には得られたポリウレタンの重量平均分子量及び重量平均分子量/数平均分子量比を示す。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
また、スルホン酸(塩)濃度(eq/g)を示した。スルホン酸(塩)濃度は、蛍光X線分析により硫黄(S)元素のピーク面積から硫黄元素量を定量し、ポリウレタン樹脂1gあたりの硫黄元素量に換算した。
さらに、表2に示した組成のジオール成分及び反応触媒をシクロヘキサノンに50%溶液となるように添加し、窒素気流下、60℃にて1時間撹拌後の溶液の状態を観察した。
結果を以下の表2に示す。
Figure 2014088365
(実施例2−1)
<磁性塗料の調液>
表3に示した磁性体 100部をオープンニーダーで10分間粉砕し、次いでポリウレタン樹脂溶液2−A 15部(固形分)で60分間混練し、次いで、研磨剤(Al23、粒子サイズ 0.3μm) 2部、カーボンブラック(粒子サイズ 40μm) 2部、メチルエチルケトン/トルエン=1/1 200部を加えてサンドミルで360分間分散した。
これに、ブチルステアレート 2部、ステアリン酸 1部、シクロヘキサノン 50部を加え、さらに20分間撹拌混合したあと、1μmの平均孔径を有するフィルターを用いて濾過し、磁性塗料を調製した。
<下層用非磁性塗料の調液>
α−Fe23(平均粒径 0.15μm、SBET 52m2/g、表面処理Al23、SiO2、pH6.5〜8.0) 85部をオープンニーダーで10分間粉砕し、次いで塩化ビニル/酢酸ビニル/グリシジルメタクリレート=86/9/5の共重合体にヒドロキシエチルスルフォネートナトリウム塩を付加した化合物(SO3Na=6×10-5eq/g、エポキシ=10-3eq/g、Mw 30,000)を7.5部、及び、ポリウレタン樹脂2−A 10部(固形分)、シクロヘキサノン60部で60分間混練し、次いで
メチルエチルケトン/シクロヘキサノン=6/4 200部
を加えてサンドミルで120分間分散した。これに
ブチルステアレート 2部
ステアリン酸 1部
メチルエチルケトン 50部
を加え、さらに20分間撹拌混合したあと、1μmの平均孔径を有するフィルターを用いて濾過し、下層用非磁性塗料を調製した。
<磁気記録媒体の作製>
接着層としてスルホン酸含有ポリエステル樹脂を乾燥後の厚さが0.1μmになるようにコイルバーを用いて厚さ7μmのポリエチレンテレフタレート支持体の表面に塗布した。
次いで、得られた下層用非磁性塗料を1.5μmに、さらにその直後に上層磁性塗料を乾燥後の厚さが0.1μmになるように、リバースロールを用いて同時重層塗布した。磁性塗料が塗布された非磁性支持体を、磁性塗料が未乾燥の状態で5,000ガウスのCo磁石と4,000ガウスのソレノイド磁石で磁場配向を行ない、塗布したものを金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロールの組合せによるカレンダー処理を(速度100m/min、線圧300kg/cm、温度90℃)で行なった後1/2インチ(17.7mm)幅にスリットした。
(実施例2−2〜2−13及び比較例2−1〜2−4)
上層磁性塗料のポリウレタン樹脂及び磁性体を表3に示したものを用いた以外は実施例2−1と同様の方法で磁気記録媒体を作製した。
実施例2−1〜2−13及び比較例2−1〜2−4で作製した磁気記録媒体について、以下の評価を行った。
(測定方法)
(1)平滑性
Digital Instrument社製Nanoscope IIを用い、トンネル電流10nA、バイアス電流400mVで30μm×30μmの範囲を走査して10nm〜20nmの突起数を求め、比較例2−4を100としたときの相対値で示した。
(2)電磁変換特性
ヘッドを固定した1/2インチ リニアシステムで測定した。ヘ−ド/テ−プの相対速度は10m/secとした。記録は飽和磁化1.4TのMIGヘッド(トラック幅18μm)を使い、記録電流は各テープの最適電流に設定した。再生ヘッドには素子厚み25nm、シールド間隔0.2μmの異方性型MRヘッド(A−MR)を用いた。
記録波長0.2μmの信号を記録し、再生信号をシバソク製スペクトラムアナライザーで周波数分析し、キャリア信号(波長0.2μm)の出力とスペクトル全域の積分ノイズとの比をS/N比とし、比較例2−4を0dBとした相対値で示した。
(3)繰り返し摺動耐久
テ−プを40℃10%環境下で磁性層面をAlTiC製の円柱棒に接触させて荷重100g(T1)をかけ、2m/secの摺動速度で繰り返し10,000パスまで摺動を行ったあとのテープダメージを以下のランクで評価した。
優秀:ややキズが見られるが、キズのない部分の方が多い。
良好:キズがない部分よりもキズがある部分の方が多い。
不良:磁性層が完全に剥離している。
(4)保存性
LTO−G3カートリッジ用のリールにテ−プを600m巻いた状態で60℃90%2週間保存した。
保存後のテ−プの摺動耐久性を(3)と同じ方法で測定した。
Figure 2014088365
(実施例3)
(スルホン酸(塩)基含有ジオールの合成)
(3−1)スルホン酸(塩)基含有ジオール(S3−1)の合成
2−アミノエタンスルホン酸100重量部、水酸化リチウム1水和物33.5重量部を水250重量部に添加し、45℃、30分撹拌した。1,2−ブチレンオキシド156重量部を添加し、45℃でさらに2時間撹拌した。トルエン400重量部を添加し10分撹拌した後、静置し下層を分取した。得られた下層を固化・乾燥した。
(3−2)S3−2の合成
使用するエポキシドをスチレンオキシドに変えて(3−1)と同様の操作により目的物を得た。
(3−3)S3−3の合成
使用するエポキシドをグリシジルメチルエーテルに変えて(3−1)と同様の操作により目的物を得た。
(3−4)S3−4の合成
使用するエポキシドをグリシジルフェニルエーテルに変えて(3−1)と同様の操作により目的物を得た。
(3−5)S3−5の合成
m−アミノベンゼンスルホン酸100重量部、水酸化リチウム1水和物24重量部を水250重量部に添加し、45℃、30分撹拌した。1,2−ブチレンオキシド112重量部を添加し、45℃でさらに2時間撹拌した。トルエン400重量部を添加し10分撹拌した後、静置し下層を分取した。得られた下層を固化・乾燥した。
(3−6)S3−6の合成
S3−5を強酸性イオン交換樹脂でスルホン酸に変換した後、水酸化ナトリウムで中和することで目的物を得た。
(3−7)S3−7の合成
S3−5を強酸性イオン交換樹脂でスルホン酸に変換した後、水酸化カリウムで中和することで目的物を得た。
(3−8)S3−8の合成
S3−1を強酸性イオン交換樹脂でスルホン酸に変換した後、水酸化カリウムで中和することで目的物を得た。
(3−9)S3−9の合成
2−アミノエタンスルホン酸100重量部、水酸化カリウム44.8重量部を水250重量部に添加し、45℃、30分撹拌した。ブチルグリシジルエーテル260重量部を添加し、45℃でさらに2時間撹拌した。トルエン400重量部を添加し10分撹拌した後、静置し下層を分取した。得られた下層を固化・乾燥した。
Figure 2014088365
(ポリエステルジオール(A)の合成)
5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチルエステルと2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル−2',2'−ジメチル−3−ヒドロキシプロパネートとを3:4のモル比で仕込み、未反応のグリコール成分を残存させた。温度計、撹拌機、リービッヒ冷却器を具備した反応容器に5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチルエステル888部、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル−2',2'−ジメチル−3−ヒドロキシプロパネート1836部及びテトラブトキシチタン0.2部を仕込み240℃で5時間エステル交換した。温度を100℃まで下げトルエン633部で希釈しポリエステルジオール(A)溶液(固形分濃度:80wt%)を得た。得られたポリエステルジオール(A)の数平均分子量は1,500であった。
(ポリウレタン樹脂合成)
表5に示した組成のジオール成分及び反応触媒であるジ−n−ブチルチンラウレートを、還流式冷却器、撹拌機を具備し、予め窒素置換した容器に、シクロヘキサノン50%溶液となるように入れ、窒素気流下60℃で1時間撹拌した。さらに表5に示したジイソシアネ−ト成分を加え90℃にて6時間加熱反応し、ポリウレタン樹脂溶液3−A〜3−Lを得た。
なお、反応触媒であるジ−n−ブチルチンラウレートは、重合成分(ポリオール及びポリイソシアネートの総量)に対して0.01重量部添加した。
表5中には得られたポリウレタンの重量平均分子量及び重量平均分子量/数平均分子量比(Mw/Mn)を示す。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
また、スルホン酸(塩)濃度(eq/g)を示した。スルホン酸(塩)濃度は、蛍光X線分析により硫黄(S)元素のピーク面積から硫黄元素量を定量し、ポリウレタン樹脂1gあたりの硫黄元素量に換算した。
さらに、表5に示した組成のジオール成分及び反応触媒をシクロヘキサノンに50%溶液となるように添加し、窒素気流下、60℃にて1時間撹拌後の溶液の状態を観察した。
結果を以下の表5に示す。
Figure 2014088365
(実施例3−1)
<磁性塗料の調液>
表6に示した磁性体 100部をオープンニーダーで10分間粉砕し、次いでポリウレタン樹脂溶液3−A 15部(固形分)で60分間混練し、次いで、研磨剤(Al23、粒子サイズ 0.3μm) 2部、カーボンブラック(粒子サイズ 40μm) 2部、メチルエチルケトン/トルエン=1/1 200部を加えてサンドミルで360分間分散した。
これに、ブチルステアレート 2部、ステアリン酸 1部、シクロヘキサノン 50部を加え、3官能性低分子量ポリイソシアネート化合物(日本ポリウレタン製、コロネート3041)を6部加え、さらに20分間撹拌混合したあと、1μmの平均孔径を有するフィルターを用いて濾過し、磁性層用(上層用)磁性塗布液(磁性塗料)を調製した。
<下層用非磁性塗料の調液>
α−Fe23(平均粒径 0.15μm、SBET 52m2/g、表面処理Al23、SiO2、pH6.5〜8.0) 85部をオープンニーダーで10分間粉砕し、次いで塩化ビニル/酢酸ビニル/グリシジルメタクリレート=86/9/5の共重合体にヒドロキシエチルスルフォネートナトリウム塩を付加した化合物(SO3Na=6×10-5eq/g、エポキシ=10-3eq/g、Mw 30,000)を7.5部、及び、ポリウレタン樹脂3−A 10部(固形分)、シクロヘキサノン60部で60分間混練し、次いで
メチルエチルケトン/シクロヘキサノン=6/4 200部
を加えてサンドミルで120分間分散した。これに
ブチルステアレート 2部
ステアリン酸 1部
メチルエチルケトン 50部
を加え、3官能性低分子量ポリイソシアネート化合物(日本ポリウレタン工業(株)製、コロネート3041)を50部加え、さらに20分間撹拌混合したあと、1μmの平均孔径を有するフィルターを用いて濾過し、下層用非磁性塗料を調製した。
<磁気記録媒体の作製>
接着層としてスルホン酸含有ポリエステル樹脂を乾燥後の厚さが0.1μmになるようにコイルバーを用いて厚さ7μmのポリエチレンテレフタレート支持体の表面に塗布した。
次いで、得られた下層用非磁性塗料を1.5μmに、さらにその直後に上層磁性塗料を乾燥後の厚さが0.1μmになるように、リバースロールを用いて同時重層塗布した。磁性塗料が塗布された非磁性支持体を、磁性塗料が未乾燥の状態で5,000ガウスのCo磁石と4,000ガウスのソレノイド磁石で磁場配向を行ない、塗布したものを金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロールの組合せによるカレンダー処理を(速度100m/min、線圧300kg/cm、温度90℃)で行なった後1/2インチ(17.7mm)幅にスリットした。
(実施例3−2〜3−15及び比較例3−1〜3−3)
上層磁性塗料のポリウレタン樹脂及び磁性体を表6に示したものを用いた以外は実施例3−1と同様の方法で磁気記録媒体を作製した。
(実施例3−16)
<磁性塗料の調液>
実施例3−1と同様に作成した。
<下層用非磁性塗料の調液>
α−Fe23(平均粒径 0.15μm、SBET 52m2/g、表面処理Al23、SiO2、pH6.5〜8.0) 85部をオープンニーダーで10分間粉砕し、次いで塩化ビニル/酢酸ビニル/グリシジルメタクリレート=86/9/5の共重合体にヒドロキシエチルスルフォネートカリウム塩を付加した化合物(SO3K=6×10-5eq/g、エポキシ=10-3eq/g、Mw 30,000)に2−イソシアネートエチルメタクリレート(MOI)を使用してメタクリレート基を付与した樹脂(メタクリレート基含有量350×10-6eq/g)を7.5部、及び、ポリウレタン樹脂3−M 10部(固形分)、シクロヘキサノン60部で60分間混練し、次いで
メチルエチルケトン/シクロヘキサノン=6/4 200部
を加えてサンドミルで120分間分散した。これに
ブチルステアレート 2部
ステアリン酸 1部
メチルエチルケトン 50部
を加え、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを50部加え、さらに20分間撹拌混合したあと、1μmの平均孔径を有するフィルターを用いて濾過し、下層用非磁性塗料を調製した。
<磁気記録媒体の作製>
接着層としてスルホン酸含有ポリエステル樹脂を乾燥後の厚さが0.1μmになるようにコイルバーを用いて厚さ10μmのアラミド支持体の表面に塗布した。次いで乾燥膜厚みが1μmになるように下層用非磁性塗料を塗布した。
その後、加速電圧175KV、ビーム電流10mAで吸収線量が10Mradになるように電子線を照射しして硬化させ、非磁性層を形成した。
形成された非磁性層上に磁性塗布液をリバースロールを用いて乾燥膜厚で0.1μmになるように塗布した。磁性塗料が未乾燥の状態で0.5T(5,000ガウス)のCo磁石と0.4T(4,000ガウス)のソレノイド磁石で磁場配向を行い、塗布したものを金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロールの組合せによるカレンダー処理を(速度100m/min、線圧300kg/cm、温度90℃)で行った。さらに70℃で24時間加熱硬化処理を行い1/2インチ(17.7mm)幅にスリットした。
(実施例3−17〜3−19及び比較例3−4〜3−6)
非磁性塗料のポリウレタン樹脂及び磁性体を表6に示したものを用いた以外は実施例3−16と同様の方法で磁気記録媒体を作製した。
実施例3−1〜3−19及び比較例3−1〜3−6で作製した磁気記録媒体について、以下の評価を行った。
(測定方法)
(1)平滑性
Digital Instrument社製Nanoscope IIを用い、トンネル電流10nA、バイアス電流400mVで30μm×30μmの範囲を走査して10nm〜20nmの突起数を求め、比較例3−2を100としたときの相対値で示した。
(2)電磁変換特性
ヘッドを固定した1/2インチ リニアシステムで測定した。ヘ−ド/テ−プの相対速度は10m/secとした。記録は飽和磁化1.4TのMIGヘッド(トラック幅18μm)を使い、記録電流は各テープの最適電流に設定した。再生ヘッドには素子厚み25nm、シールド間隔0.2μmの異方性型MRヘッド(A−MR)を用いた。
記録波長0.2μmの信号を記録し、再生信号を(株)シバソク製スペクトラムアナライザーで周波数分析し、キャリア信号(波長0.2μm)の出力とスペクトル全域の積分ノイズとの比をS/N比とし、比較例3−2を0dBとした相対値で示した。
(3)繰り返し摺動耐久
磁気記録媒体(テ−プ)を40℃10%環境下で磁性層面をAlTiC製の円柱棒に接触させて荷重100g(T1)をかけ、2m/secの摺動速度で繰り返し10,000パスまで摺動を行ったあとのテープダメージを以下のランクで評価した。
優秀:ややキズが見られるが、キズのない部分の方が多い。
良好:キズがない部分よりもキズがある部分の方が多い。
不良:磁性層が完全に剥離している。
(4)保存性
LTO−G3カートリッジ用のリールに磁気記録媒体(テ−プ)を600m巻いた状態で60℃90%2週間保存した。
保存後のテープの摺動耐久性を(3)と同じ方法で測定した。
結果を以下の表に示す。
Figure 2014088365
Figure 2014088365
(実施例4)
(4−1)スルホン酸(塩)基含有ジオールの合成
(4−1−1)スルホン酸(塩)基含有ジオールの合成−1
2−アミノエタンスルホン酸100重量部、水酸化リチウム1水和物33.5重量部を水250重量部に添加し、45℃、30分撹拌した。1,2−ブチレンオキシド156重量部を添加し、45℃でさらに2時間撹拌した。トルエン400重量部を添加し10分撹拌した後、静置して下層を分取した。得られた下層を固化・乾燥し、下記のS4−1を得た。
Figure 2014088365
(4−1−2)スルホン酸(塩)基含有ジオールの合成−2
2−アミノエタンスルホン酸100重量部、水酸化カリウム44.8重量部を水250重量部に添加し、45℃、30分撹拌した。1,2−ブチレンオキシド156重量部を添加し、45℃でさらに2時間撹拌した。トルエン400重量部を添加し10分撹拌した後、静置して下層を分取した。得られた下層を固化・乾燥し、下記のS4−2とS4−3を1:1の比率で得た。
Figure 2014088365
(4−2)ポリウレタンの合成
(4−2−1)ポリウレタン合成−1(実施例4−2−1)
下記S4−4を2.4重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)39.8重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)21.6重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッシャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
Figure 2014088365
(4−2−2)ポリウレタン合成−2(実施例4−2−2)
S―2:S−64=1:1で含有するスルホン酸混合物2.5重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)39.8重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)21.6重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッシャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
(4−2−3)ポリウレタン合成−3(実施例4−2−3)
S―64を2.5重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)39.6重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)21.6重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッシャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
(4−2−4)ポリウレタン合成−4(実施例4−2−4)
S−1を1.7重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)40.7重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)21.4重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッシャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
(4−2−5)ポリウレタン合成−5(実施例4−2−5)
S−1:S−34=1:1で含有するスルホン酸混合物1.7重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)40.7重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)21.4重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
(4−2−6)ポリウレタン合成−6(実施例4−2−6)
S−34を1.7重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)40.7重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)21.4重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
(4−2−7)ポリウレタン合成−7(実施例4−2−7)
S4−2:S4−3=1:1で含有するスルホン酸混合物1.8重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)40.5重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)21.4重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッシャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
(4−2−8)ポリウレタン合成−8(実施例4−2−8)
S4−4を14.0重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)32.0重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)17.8重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッシャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
(4−2−9)ポリウレタン合成−9(比較例4−2−1)
下記構造のポリエステル(MW=4,500)を含有するスルホン酸化合物を5.7重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)35.7重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)22.4重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッシャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
Figure 2014088365
(4−2−10)ポリウレタン合成−10(比較例4−2−2)
上記構造のポリエステル(MW=4,500)を含有するスルホン酸化合物を31.2重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)10.6重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)21.9重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッシャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
(4−2−11)ポリウレタン合成−11(実施例4−2−9)
S−2を2.5重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)41.8重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)14.3重量部、ブレンマーGLM(日油)5.11重量部、p−メトキシフェノール0.2重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッシャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
(4−2−12)ポリウレタン合成−12(実施例4−2−10)
S4−2を1.8重量部、BPX−1000(アデカポリエーテル)42.6重量部、トリシクロ[5,2,1,0(2,6)]デカンジメタノール(東京化成)14.1重量部、ブレンマーGLM(日油)5.1重量部、p−メトキシフェノール0.2重量部、ジラウリン酸ジブチルすず0.1重量部をシクロヘキサノン54.1重量部に添加し、室温で30分撹拌し完溶させた。フラスコ内の水分をカールフィッシャー水分計で測定し、含有する水に対して1倍モルのミリオネートMT(日本ポリウレタン)を添加した。内温を80℃に設定した後、内温80〜90℃になる速度で50wt%のミリオネートMT(日本ポリウレタン)を含有するシクロヘキサノン溶液71.9重量部を滴下した。内温80℃〜90℃で4時間撹拌した後室温に冷却した。
得られたポリウレタンは重量平均分子量70,000及び重量平均分子量/数平均分子量比、Mw/Mn=1.90であった。なお、ポリウレタンの重量平均分子量は0.3wt%の臭化リチウムを含有するDMF溶媒を用いて標準ポリスチレン換算で求めた。
(4−3)分散テスト
(4−3−1)分散テスト−1(実施例4−3−1)
下記の非磁性粉末4.1重量部、上記(4−2−1)で合成した、上記S4−4を含有するスルホン酸基含有ポリウレタン(スルホン酸基含有量:0.6×10-4eq/g)1重量部、をシクロヘキサノン10.8重量部、2−ブタノン16.2重量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)90重量部を添加し、6時間分散させた。得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。シートの光沢を測定したところ光沢値190であった。
非磁性粉末:α−酸化鉄(表面処理層:Al23、SiO2
平均長軸長:0.15μm、平均針状比:7、BET法による比表面積 52m2/g、pH8
(4−3−2)分散テスト−2(実施例4−3−2)
下記バリウムフェライト粉末7.3重量部、上記(4−2−4)で合成した、S−1を含有するスルホン酸基含有ポリウレタン(スルホン酸基含有量:3.3×10-4モル/g)1重量部、をシクロヘキサノン11.9重量部、2−ブタノン17.7重量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)90重量部を添加し、6時間分散させた。分散させた液のポリウレタンのバリウムフェライト粉末表面/溶液中の存在比率を以下の方法で測定したところ、4.0/1であった。溶液中のポリウレタンに含まれる硫黄含量を蛍光X線を用いて測定したところ検出限界以下であった。得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。シートの光沢を測定したところ光沢値171であった。
強磁性六方晶バリウムフェライト粉末
酸素を除く組成(モル比):Ba/Fe/Co/Zn=1/9/0.2/1
Hc:176kA/m(2,200Oe)、平均板径:25nm、平均板状比:3
BET比表面積:65m2/g
σs:49A・m2/kg(49emu/g)
pH:7
−ポリウレタンの存在比率の測定方法−
日立製分離用小型超遠心機CS150GXLにて100,000rpm、80分の条件で分散液中の強磁性粉末と溶液を遠心分離した。上澄み液3mlを測り取り重量を測定した。40℃、18時間の条件で乾燥させた後、140℃、3時間真空条件下で乾燥した。乾燥したものの重量を結合剤非吸着固形分とし、分散に使用したバインダーと上澄み液中から観察されたバインダーの比率から、強磁性粉末(バリウムフェライト粉末)表面/溶液中の結合剤の存在比を計算した。
(4−3−3)分散テスト−3(実施例4−3−3)
下記非磁性粉末4.1重量部、上記(4−2−6)で合成した、S−34を含有するスルホン酸基含有ポリウレタン(スルホン酸基含有量:0.6×10-4eq/g)1重量部を、シクロヘキサノン10.8重量部、2−ブタノン16.2重量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)90重量部を添加し、6時間分散させた。得られた液を帝人(株)製PENフィルムに塗布し、乾燥させることでシートを作製した。シートの光沢を測定したところ光沢値191であった。
非磁性粉末:α−酸化鉄(表面処理層:Al23、SiO2
平均長軸長:0.15μm、平均針状比:7、BET法による比表面積 52m2/g、pH8
(4−3−4)分散テスト−4(実施例4−3−4)
下記非磁性粉末4.1重量部、上記(4−2−7)で合成した、S4−2:S4−3=1:1で含有するスルホン酸基含有ポリウレタン(スルホン酸基含有量:0.6×10-4eq/g)1重量部を、シクロヘキサノン10.8重量部、2−ブタノン16.2重量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)90重量部を添加し、6時間分散させた。得られた液を帝人(株)製PENフィルムに塗布し、乾燥させることでシートを作製した。シートの光沢を測定したところ光沢値194であった。
非磁性粉末:α−酸化鉄(表面処理層:Al23、SiO2
平均長軸長:0.15μm、平均針状比:7、BET法による比表面積 52m2/g、pH8
(4−3−5)分散テスト−5(実施例4−3−5)
下記バリウムフェライト粉末4.1重量部、上記(4−2−8)で合成した、S4−4を含有するスルホン酸基含有ポリウレタン(スルホン酸基含有量:3.3×10-4eq/g)1重量部、をシクロヘキサノン10.8重量部、2−ブタノン16.2重量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)90重量部を添加し、6時間分散させた。得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。シートの光沢を測定したところ光沢値183であった。
強磁性六方晶バリウムフェライト粉末
酸素を除く組成(モル比):Ba/Fe/Co/Zn=1/9/0.2/1
Hc:176kA/m(2,200Oe)、平均板径:25nm、平均板状比:3
BET比表面積:65m2/g
σs:49A・m2/kg(49emu/g)
pH:7
(4−3−6)分散テスト−6(比較例4−3−1)
下記非磁性粉末4.1重量部、上記(4−2−9)で合成した、ポリエステルを含有するスルホン酸基含有ポリウレタン(スルホン酸基含有量:0.6×10-4eq/g)1重量部、をシクロヘキサノン10.8重量部、2−ブタノン16.2重量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)90重量部を添加し、6時間分散させた。分散させた液のポリウレタンの非磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上述の方法で測定したところ、2.7/1であった。溶液中のポリウレタンに含まれる硫黄含量を蛍光X線を用いて測定したところ検出限界以下であった。
得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。シートの光沢を測定したところ光沢値145であった。
非磁性粉末:α−酸化鉄(表面処理層:Al23、SiO2
平均長軸長:0.15μm、平均針状比:7、BET法による比表面積 52m2/g、pH8
(4−3−7)分散テスト−7(比較例4−3−2)
下記バリウムフェライト粉末7.3重量部、上記(4−2−10)で合成した、スルホン酸基含有ポリウレタン(スルホン酸基含有量:3.3×10-4モル/g)1重量部、をシクロヘキサノン11.9重量部、2−ブタノン17.7重量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)90重量部を添加し、6時間分散させた。分散させた液のポリウレタンのバリウムフェライト粉末表面/溶液中の存在比率を上述の方法で測定したところ、2.6/1であった。溶液中のポリウレタンに含まれる硫黄含量を蛍光X線を用いて測定したところ検出限界以下であった。
得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。シートの光沢を測定したところ光沢値180であった。
強磁性六方晶バリウムフェライト粉末
酸素を除く組成(モル比):Ba/Fe/Co/Zn=1/9/0.2/1
Hc:176kA/m(2,200Oe)、平均板径:25nm、平均板状比:3
BET比表面積:65m2/g
σs:49A・m2/kg(49emu/g)
pH:7
(4−3−8)分散テスト−8(実施例4−3−6)
下記非磁性粉末4.1重量部、上記(4−2−10)で合成したスルホン酸基含有ポリウレタン(スルホン酸基含有量:0.6×10-4eq/g)1重量部、をシクロヘキサノン10.8重量部、2−ブタノン16.2重量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)90重量部を添加し、6時間分散させた。
得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。シートの光沢を測定したところ190であった。
非磁性粉末:α−酸化鉄(表面処理層:Al23、SiO2
平均長軸長:0.15μm、平均針状比:7、BET法による比表面積 52m2/g、pH8
(4−3−9)分散テスト−9(実施例4−3−7)
下記非磁性粉末4.1重量部、上記(4−2−11)で合成した、S−2を含有するポリウレタン(スルホン酸基含有量:0.6×10-4eq/g)1重量部、をシクロヘキサノン10.8重量部、2−ブタノン16.2重量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)90重量部を添加し、6時間分散させた。分散させた液のポリウレタンの非磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上述の方法で測定したところ、2.7/1であった。溶液中のポリウレタンに含まれる硫黄含量を蛍光X線を用いて測定したところ検出限界以下であった。
得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。シートの光沢を測定したところ光沢値193であった。
非磁性粉末:α−酸化鉄(表面処理層:Al23、SiO2
平均長軸長:0.15μm、平均針状比:7、BET法による比表面積 52m2/g、pH8
なお、光沢値の測定は、スガ試験機器株式会社製GK−45Dを用い測定した。
(4−4)電子線硬化性試験
上記ポリウレタン合成法−1、10、11(実施例4−2−1、4−2−9、4−2−10)で合成したポリウレタン溶液をガラス板に塗布し、乾燥させることで膜圧20μmのシートを作製した。
ガラス板上のポリウレタンに、20kGyで電子線を照射させた。
電子線照射後にガラス板表面のポリウレタンを削り取り、THFに添加し60℃、2時間抽出した。(抽出後残存率)÷(初期サンプリング量)=ゲル分率として電子線照射による硬化性(溶剤耐久性)を評価した。
Figure 2014088365
(実施例5)
(5−1)スルホン酸(塩)基含有ジオールの合成
2−アミノエタンスルホン酸100重量部、水酸化カリウム44.8重量部を水250重量部に添加し、45℃、30分撹拌した。1,2−ブチレンオキシド115重量部を添加し、45℃でさらに2時間撹拌した。反応液を濃縮、乾固させ1H−NMRによりS5−1:S5−2=1:1であることを確認した。
S5−1、S5−2からなる混合物1重量部を水10重量部に溶解させ強酸性イオン交換樹脂でS5−3:S5−4=1:1の水溶液に変換した後、1N水酸化リチウム水溶液を用いてpH6〜8になるように中和した。得られた水溶液を濃縮乾固させS5−5:S5−6=1:1の粘体を得た。
2−アミノエタンスルホン酸100重量部(1モル当量)、水酸化リチウム1水和物33.5重量部(1モル当量)を水250重量部に添加し、45℃、30分撹拌した。1,2−ブチレンオキシド156重量部を添加し、45℃でさらに2時間撹拌した。反応液を濃縮乾固させ1H−NMRによりS5−6であることを確認した。
S5−6 1重量部を水10重量部に溶解させ強酸性イオン交換樹脂でS5−4に変換した後、1N水酸化カリウム水溶液を用いてpH6〜8になるように中和した。得られた水溶液を濃縮乾固させS5−2の粘体を得た。
Figure 2014088365
(5−2)溶解性テスト方法
S5−1、S5−2、S5−5及びS5−6を任意の割合で混合した混合物にシクロヘキサノンに加え、超音波を使用し40℃で3時間溶解させた。得られた液をろ過し、溶け残りの有無を確認した(表中数字は重量部を表す。)。
Figure 2014088365

Claims (13)

  1. 下記式(2)で表されることを特徴とする化合物。
    Figure 2014088365
    (式(2)中、Xはエチレン基又はフェニレン基を表し、Mは水素原子又は陽イオンを表し、Xがエチレン基の場合には、R3及びR4は、それぞれ独立に、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数2〜5のアルコキシアルキル基、又は、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基を表し、Xがフェニレン基の場合には、R3及びR4は、それぞれ独立に、炭素数2〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、又は、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基を表す。)
  2. 下記(S−2)〜(S−18)、(S−20)〜(S−27)、及び、(S−30)〜(S−33)よりなる群から選択される、請求項1に記載の化合物。
    Figure 2014088365
    Figure 2014088365
    Figure 2014088365
    Figure 2014088365
  3. 式(2)中、前記Mが無機陽イオンである、請求項1又は2に記載の化合物。
  4. 式(2)中、前記Mがアルカリ金属イオンである、請求項1〜3いずれか1つに記載の化合物。
  5. 式(2)中、R3及びR4はそれぞれ独立に、メトキシメチル基、ブトキシメチル基、フェノキシメチル基及びフェニル基よりなる群から選択される、請求項1〜4いずれか1つに記載の化合物。
  6. ポリオール及びポリイソシアネートを重合して得られ、
    前記ポリオールが、請求項1〜5いずれか1つに記載の化合物を含むことを特徴とする
    ポリウレタン樹脂。
  7. スルホン酸(塩)基含有量が1×10-5eq/g以上2×10-3eq/g以下である、請求項6に記載のポリウレタン樹脂。
  8. 前記ポリオールが、(メタ)アクリロイルオキシ基を有するジオールをさらに含有する、請求項6又は7に記載のポリウレタン樹脂。
  9. 磁気記録媒体用である、請求項6〜8いずれか1つに記載のポリウレタン樹脂。
  10. 非磁性支持体上に、強磁性粉末を結合剤中に分散した少なくとも1層の磁性層を有し、
    前記結合剤が請求項6〜9いずれか1つに記載のポリウレタン樹脂を含有することを特徴とする
    磁気記録媒体。
  11. 非磁性支持体上に、非磁性粉末を結合剤(1)中に分散した少なくとも1層の非磁性層を有し、該非磁性層の上に強磁性粉末を結合剤(2)中に分散した少なくとも1層の磁性層を有し、
    結合剤(1)及び/又は結合剤(2)が請求項6〜9いずれか1つに記載のポリウレタン樹脂であることを特徴とする
    磁気記録媒体。
  12. 前記結合剤(1)が、請求項9に記載のポリウレタン樹脂を含有する、請求項11に記載の磁気記録媒体。
  13. 前記強磁性粉末が、平均長軸長が20nm以上50nm以下の針状強磁性体、平均板径10nm以上50nm以下の平板状磁性体、及び、平均直径10nm以上50nm以下の球状又は回転楕円状磁性体よりなる群から選択される少なくとも1つである請求項10〜12いずれか1つに記載の磁気記録媒体。
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