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
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Abstract
Description
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。
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。
<1> 下記式(1)で表されることを特徴とする化合物、
<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。
本発明の化合物は、式(1)で表されることを特徴とする。
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。
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。
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。
R1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。
R1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。
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。
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。
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。
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
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。
R3、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。
R3、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。
R3、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。
R3、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。
R3、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。
R3、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。
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。
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。
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)
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)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
他の極性基としては、−OSO3M、−PO3M2、−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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
球状又は回転楕円状磁性体としては、Fe16N2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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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).
(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).
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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(Al2O3、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。
α−Fe2O3(平均粒径 0.15μm、SBET 52m2/g、表面処理Al2O3、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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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(Al2O3、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。
α−Fe2O3(平均粒径 0.15μm、SBET 52m2/g、表面処理Al2O3、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。
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。
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。
<磁性塗料の調液>
実施例3−1と同様に作成した。
α−Fe2O3(平均粒径 0.15μm、SBET 52m2/g、表面処理Al2O3、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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(4−3−1)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:Al2O3、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
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
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。
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:Al2O3、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
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:Al2O3、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
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
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:Al2O3、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
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
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:Al2O3、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
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:Al2O3、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
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。
(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。
S5−6 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。
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。)。
Claims (13)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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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