JP2016126805A - 磁気テープおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非磁性支持体上に非磁性粉末および結合剤を含む非磁性層を有し、非磁性層上に強磁性粉末および結合剤を含む磁性層を有する磁気テープであって、脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上を、少なくとも磁性層に含み、磁気テープの磁性層側の表面から抽出される抽出成分における、磁気テープ単位面積あたりの脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の量が15.0mg/m2以下であり、かつ磁気テープの磁性層側の表面にて光電子取り出し角10度で行われるX線光電子分光分析により求められるC濃度が50原子%以上である磁気テープ。磁気テープの製造方法。
【選択図】なし
Description
しかし本発明者らの検討によれば、潤滑剤の使用により耐擦り傷性を向上させた磁気テープでは、ドロップアウトと呼ばれる信号の読み取り不良が発生しやすい傾向が見られた。かかるドロップアウトはエラーレートを増加させるため、低減することが求められる。
非磁性支持体上に非磁性粉末および結合剤を含む非磁性層を有し、非磁性層上に強磁性粉末および結合剤を含む磁性層を有する磁気テープであって、
脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上を、少なくとも磁性層に含み、
磁気テープの磁性層側の表面から抽出される抽出成分における、磁気テープ単位面積あたりの脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の量(以下、「磁性層側表面抽出量」とも記載する。)が15.0mg/m2以下であり、かつ
磁気テープの磁性層側の表面にて光電子取り出し角10度で行われるX線光電子分光分析により求められるC濃度(以下、「C濃度(10度)」とも記載する。)が50原子%以上である磁気テープ、
を見出すに至った。上記磁気テープは、優れた耐擦り傷性を示すことができ、かつ低ドロップアウトで信号の読み取りが可能である。この点に関する本発明者らによる推察は、後述する。
非磁性層形成工程および磁性層形成工程を含み、
非磁性層形成工程は、
脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上、非磁性粉末、結合剤および溶媒を含む非磁性層形成用組成物を非磁性支持体上に塗布することにより塗布層を形成する塗布工程、
上記塗布層を加熱処理により乾燥させる加熱乾燥工程、
を含み、かつ、
上記塗布工程と加熱乾燥工程との間に、上記塗布層を冷却する冷却工程を更に含む磁気テープの製造方法、
に関する。
強磁性粉末、結合剤および溶媒を含む磁性層形成用組成物を非磁性層上に塗布することにより塗布層を形成する塗布工程、
上記塗布層を加熱処理により乾燥させる加熱乾燥工程、
を含む。
しかし、本発明者らは、これら成分が先に記載したドロップアウト発生の要因になっているのではないかと推察した。これら成分が磁性層や非磁性層を軟化することにより磁気テープの磁性層側表面に反対側の表面(非磁性支持体表面または後述するバックコート層表面)の粗さが転写される、いわゆるバック面写りが発生しやすくなることで、ドロップアウトが発生しやすくなるのではないかと考えたものである。
そこで、磁気テープにおける脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上の含有量を、磁性層側表面抽出量が15.0mg/m2以下となるように減量したところ、ドロップアウトの発生を抑制することは可能となった。しかるにドロップアウトの発生を抑制すべく単に上記成分を減量するのみでは、耐擦り傷性が低下してしまうというトレードオフの関係があり、耐擦り傷性の向上とドロップアウトの低減をともに達成することは依然として困難であった。
そこで本発明者らは更に鋭意検討を重ねた結果、磁気テープの磁性層側表面にて光電子取り出し角10度で行われるX線光電子分光分析により求められるC濃度(C濃度(10度))が50原子%以上となるように脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上の存在状態を制御することにより、トレードオフの関係を克服し、耐擦り傷性の向上とドロップアウトの低減をともに達成することが可能になることを新たに見出した。この点について更に以下に説明する。
X線光電子分光分析は、一般にESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)またはXPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)とも呼ばれる分析法である。以下において、X線光電子分光分析を、ESCAとも記載する。ESCAは、測定対象試料表面にX線を照射すると光電子が放出されることを利用する分析法であり、測定対象試料の表層部の分析法として広く用いられている。ESCAによれば、測定対象試料表面における分析により取得されるX線光電子分光スペクトルを用いて定性分析および定量分析を行うことができる。試料表面から分析位置までの深さ(以下、「検出深さ」とも記載する。)と光電子取り出し角(take-off angle)との間には、一般に次の式:検出深さ≒電子の平均自由行程×3×sinθ、が成立する。式中、検出深さは、X線光電子分光スペクトルを構成する光電子の95%が発生する深さであり、θは光電子取り出し角である。上記の式から、光電子取り出し角が小さいほど試料表面からの深さが浅い部分が分析でき、光電子取り出し角が大きいほど深い部分が分析できることがわかる。そして光電子取り出し角10度でのESCAによる分析では、通常、試料表面から深さ数nm程度のごく表層部が分析位置になる。したがって、磁気テープの上記積層体の表面にて光電子取り出し角10度で行われるESCAによる分析によれば、上記積層体表面から深さ数nm程度のごく表層部の組成分析を行うことができる。
一方、X線光電子分光分析により求められるC濃度とは、ESCAによる定性分析により検出される全元素の合計(原子基準)100原子%に対して、C1sスペクトルのピーク面積から検出される炭素原子Cが占める割合である。上記磁気テープは、脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上を少なくとも磁性層に含む。これら成分の一種以上を磁性層に含む磁気テープにおいて、光電子取り出し角10度でのESCAによる分析により得られるC濃度(10度)は、磁性層のごく表層部における上記成分(脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上)の存在量の指標になるものであると、本発明者らは考えている。
そして、C濃度(10度)が50原子%以上の磁気テープは、走行を繰り返しても擦り傷の発生が少なく、優れた耐擦り傷性を示すことができることが、本発明者らの検討の結果、明らかとなった。これは、少なくとも磁性層に脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上を含み、かつ上記C濃度(10度)が50原子%以上の上記磁気テープは、先に記載したように脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分量が減量されているにもかかわらず、これら成分が、磁性層のごく表層部に従来の磁気テープよりも多量に存在するからではないかと、本発明者らは考えている。これに対し、例えば前述の特許文献1には、磁性層表面に潤滑剤を塗布(オーバーコート)することにより磁性層表面上に潤滑剤層を形成することが記載されているが、本発明者らの検討によれば、オーバーコートされた潤滑剤が磁性層内部に浸透するためか、特許文献1に記載の技術では、C濃度(10度)が50原子%以上の磁気テープを得ることは困難であった。
以上が、上記磁気テープが、繰り返し走行における擦り傷の発生を低減することができ、かつ信号読み取り時のドロップアウトの発生を低減することができる理由についての本発明者らによる推察である。ただし上記は推察に過ぎず、本発明を何ら限定するものではない。
本発明において、磁気テープの磁性層側の表面から抽出される抽出成分における、磁気テープ単位面積あたりの脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の量(磁性層側表面抽出量)とは、以下の方法により測定される値とする。
上記抽出成分とは、磁気テープを長手方向の任意の位置から5cm切り出した試料をメタノール30mlに3時間60℃(液温)加熱浸漬することにより、上記メタノール中に上記試料から抽出される成分をいうものとする。なお磁気テープが後述するようにバックコート層を有する場合には、試料を切り出す前にバックコート層を除去した後に、上記抽出を行うものとする。
その後、抽出された成分を、メタノールを蒸発させた後に、ガスクロマトグラフ法により定性および定量分析することによって、抽出成分中の脂肪酸および脂肪酸アミドの各含有量を求める。求められた値を、上記試料の磁気テープ表面(磁性層側表面)の面積で除することによって、磁気テープ単位面積あたりの脂肪酸量および脂肪酸アミド量を算出し、算出された値を足しあわせて磁性層側表面抽出量を求める。
以上の方法により求められる磁性層側表面抽出量は、磁気テープ(バルク)の脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の存在量の指標になり得る値と本発明者らは考えている。そして磁性層側表面抽出量が15.0mg/m2以下の磁気テープは、信号読み取り時のドロップアウトの発生が少ないことが、本発明者らの検討の結果、新たに見出されたのである。ドロップアウトの更なる低減の観点からは、磁性層側表面抽出量は12.0mg/m2以下であることが好ましく、11.5mg/m2以下であることがより好ましく、11.0mg/m2以下であることが更に好ましい。また、磁性層側表面抽出量は、例えば5.0mg/m2以上であり、または7.0mg/m2以上であることができるが、C濃度(10度)が50原子%以上の状態で脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分が存在すればよいため、下限は上記に限定されるものではない。なお上記方法により磁気テープの磁性層側の表面から抽出される脂肪酸量および脂肪酸アミド量については、一例として、脂肪酸抽出量は、14.0mg/m2以下、13.0mg/m2以下、または12.0mg/m2以下であることができ、0mg/m2以上、3.0mg/m2以上、または5.0mg/m2以上であることができる。また一例として、脂肪酸アミド抽出量は、5.0mg/m2以下、4.0mg/m2以下、または3.0mg/m2以下であることができ、0mg/m2以上、0.1mg/m2以上、または0.3mg/m2以上であることができる。ただし脂肪酸および脂肪酸アミドは、いずれも後述するように境界潤滑剤として同様の作用を示すことができる成分と考えられるため、各成分の抽出量は上記範囲に限定されるものではなく、磁性層側表面抽出量として15.0mg/m2以下であればよい。磁性層側表面抽出量は、磁性層形成用組成物、非磁性層形成用組成物の一方または両方に添加する脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選択される成分量によって制御することができる。
上記磁気テープのC濃度(10度)は、50原子%以上である。C濃度(10度)が50原子%以上であれば、優れた耐擦り傷性を得ることができる。なお本発明者らの検討によれば、C濃度(10度)が50原子%以上の範囲内であれば、その値が高くなっても優れた耐擦り傷性を得ることができる。したがって、この点からは、C濃度(10度)の上限は限定されるものではない。一例として、例えば上限は、95原子%以下、90原子%以下、85原子%以下、または80原子%以下であることができる。他方、本発明者らの検討によれば、C濃度(10度)が80原子%以下であることが、上記積層体表面の平滑性の高い磁気テープを得る観点からは好ましい。この点からは、C濃度(10度)は、80原子%以下であることが好ましい。より好ましくは70原子%以下、更に好ましくは65原子%以下である。
上記磁気テープは、脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上を、少なくとも磁性層に含む。磁性層には、脂肪酸および脂肪酸アミドの一方のみが含まれていてもよく、両方が含まれていてもよい。先に記載したように、これら成分が磁性層のごく表層部に多量に存在することが、耐擦り傷性向上に寄与していると、本発明者らは考えている。また、脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上は、非磁性層に含まれていてもよい。非磁性層も、脂肪酸および脂肪酸アミドの一方のみを含んでもよく、両方を含んでもよい。
脂肪酸アミドとしては、各種脂肪酸のアミド、例えば、ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド等を挙げることができる。
脂肪酸と脂肪酸の誘導体(アミドおよび後述のエステル等)については、脂肪酸誘導体の脂肪酸由来部位は、併用される脂肪酸と同様または類似の構造を有することが好ましい。例えば、一例として、脂肪酸としてステアリン酸を用いる場合にステアリン酸アミドやステアリン酸エステルを使用することは好ましい。
磁性層および詳細を後述する非磁性層の一方または両方には、脂肪酸エステルが含まれていてもよく、含まれなくてもよい。
なお耐擦り傷性の向上に関しては、脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分が寄与すると本発明者らは推察している。これに対し、脂肪酸エステルも潤滑剤として機能し得る成分であるが、磁性層側表面抽出量が15.0mg/m2以下の磁気テープにおける耐擦り傷性には影響を及ぼさない(または及ぼすとしてもわずかである)と本発明者らは推察している。潤滑剤は、一般に流体潤滑剤と境界潤滑剤とに大別される。そして脂肪酸エステルは流体潤滑剤として機能し得る成分と言われるのに対し、脂肪酸アミドおよび脂肪酸は、境界潤滑剤として機能し得る成分と言われている。境界潤滑剤は、粉末(例えば強磁性粉末)の表面に吸着し強固な潤滑膜を形成することで接触摩擦を下げることのできる潤滑剤と考えられる。一方、流体潤滑剤は、それ自身が磁性層表面に液膜を形成し、この液膜の流動により摩擦を下げることのできる潤滑剤と考えられる。このように脂肪酸および脂肪酸アミドとは潤滑剤としての作用が異なると考えられることが、脂肪酸エステルが、脂肪酸および脂肪酸アミドとは耐擦り傷性に与える影響が異なる理由ではないかと、本発明者らは考えている。脂肪酸エステルは、一般に磁気テープの走行耐久性を向上することに寄与する潤滑剤と言われているため、例えば走行耐久性向上のために磁性層および詳細を後述する非磁性層の一方または両方に脂肪酸エステルが含まれていてもよい。
脂肪酸エステルとしては、上記の各種脂肪酸のエステル、例えば、ミリスチン酸ブチル、パルミチン酸ブチル、ステアリン酸ブチル(ブチルステアレート)、ネオペンチルグリコールジオレエート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンジステアレート、ソルビタントリステアレート、オレイン酸オレイル、ステアリン酸イソセチル、ステアリン酸イソトリデシル、ステアリン酸オクチル、ステアリン酸イソオクチル、ステアリン酸アミル、ステアリン酸ブトキシエチル等を挙げることができる。
また、非磁性層形成用組成物中の脂肪酸エステル含有量は、非磁性粉末100.0質量部あたり、例えば0〜10.0質量部であり、好ましくは1.0〜7.0質量部である。
(強磁性粉末)
強磁性粉末としては、磁気テープの磁性層において強磁性粉末として通常用いられる各種粉末を使用することができる。強磁性粉末として平均粒子サイズの小さいものを使用することは、磁気テープの記録密度向上の観点から好ましい。この点から、強磁性粉末としては、平均粒子サイズが50nm以下の強磁性粉末を用いることが好ましい。一方、磁化の安定性の観点からは、強磁性粉末の平均粒子サイズは10nm以上であることが好ましい。
強磁性粉末を、透過型電子顕微鏡を用いて撮影倍率100000倍で撮影し、総倍率500000倍になるように印画紙にプリントして強磁性粉末を構成する粒子の写真を得る。得られた粒子の写真から目的の粒子を選びデジタイザーで粒子の輪郭をトレースし粒子(一次粒子)のサイズを測定する。一次粒子とは、凝集のない独立した粒子をいう。
以上の測定を、無作為に抽出した500個の粒子について行う。こうして得られた500個の粒子の粒子サイズの算術平均を、強磁性粉末の平均粒子サイズとする。上記透過型電子顕微鏡としては、例えば日立製透過型電子顕微鏡H−9000型を用いることができる。また、粒子サイズの測定は、公知の画像解析ソフト、例えばカールツァイス製画像解析ソフトKS−400を用いて行うことができる。
本発明において、強磁性粉末、およびその他の粉末についての平均粒子サイズとは、特記しない限り、上記方法により求められる平均粒子サイズをいうものとする。後述の実施例に示す平均粒子サイズの測定は、透過型電子顕微鏡として日立製透過型電子顕微鏡H−9000型、画像解析ソフトとしてカールツァイス製画像解析ソフトKS−400を用いて行った。
(1)針状、紡錘状、柱状(ただし、高さが底面の最大長径より大きい)等の場合は、粒子を構成する長軸の長さ、即ち長軸長で表され、
(2)板状または柱状(ただし、厚さまたは高さが板面または底面の最大長径より小さい)場合は、その板面または底面の最大長径で表され、
(3)球形、多面体状、不特定形等であって、かつ形状から粒子を構成する長軸を特定できない場合は、円相当径で表される。円相当径とは、円投影法で求められるものを言う。
そして、粒子の形状が特定の場合、例えば、上記粒子サイズの定義(1)の場合、平均粒子サイズは平均長軸長であり、同定義(2)の場合、平均粒子サイズは平均板径であり、平均板状比とは、(最大長径/厚さまたは高さ)の算術平均である。同定義(3)の場合、平均粒子サイズは、平均直径(平均粒径、平均粒子径ともいう)である。
本発明の磁気テープは塗布型磁気テープであって、磁性層に、強磁性粉末とともに結合剤を含む。結合剤としては、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また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も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。これらの樹脂は、後述する非磁性層においても結合剤として使用することができる。以上の結合剤については、特開2010−24113号公報段落0028〜0031を参照できる。また、上記結合剤として使用可能な樹脂とともに硬化剤を使用することもできる。硬化剤としては、ポリイソシアネートが好適である。ポリイソシアネートの詳細については、特開2011−216149号公報段落0124〜0125を参照できる。硬化剤は、磁性層形成用組成物中に、結合剤100.0質量部に対して例えば0〜80.0質量部、塗膜強度向上の観点からは好ましくは50.0〜80.0質量部の量で添加し使用することができる。
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、分散剤・分散助剤、防黴剤、帯電防止剤、酸化防止剤、カーボンブラックなどを挙げることができる。添加剤は、所望の性質に応じて市販品を適宜選択して使用することができる。
上記磁気テープの磁性層表面において非接触表面形状測定機により測定される中心線平均表面粗さRaは、スペーシングロス低減の観点からは、1.8nm以下であることが好ましく、1.7nm以下であることがより好ましく、1.6nm以下であることが更に好ましく、1.5nm以下であることが一層好ましい。なお走行安定性の観点からは、上記Raは0.2nm以上であることが好ましい。
フェノール性ヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素化合物は、1種または2種以上を用いることができる。使用量は、研磨剤100.0質量部に対して、例えば2.0〜20.0質量部程度とすることが好ましい。
次に非磁性層について説明する。本発明の磁気テープは、非磁性支持体と磁性層との間に、非磁性粉末と結合剤を含む非磁性層を有する。非磁性層に使用される非磁性粉末は、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。これらの非磁性粉末は、市販品として入手可能であり、公知の方法で製造することもできる。その詳細については、特開2011−216149号公報段落0146〜0150を参照できる。非磁性層に使用可能なカーボンブラックについては、特開2010−24113号公報段落0040〜0041も参照できる。
また、磁性層形成用組成物等の各層形成用組成物に含まれ得る溶媒についても、上記記載を適用することができる。
次に、非磁性支持体について説明する。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。
本発明の磁気テープにおける非磁性支持体および各層の厚みについては、非磁性支持体の厚みが、好ましくは3.00〜4.50μmである。磁性層の厚みは、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10nm〜150nmであり、高密度記録化の観点から、好ましくは20nm〜120nmであり、更に好ましくは30nm〜100nm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。
ところで、磁気テープについては、磁気テープカートリッジ1巻あたりの記録容量を高めるためには、磁気テープの総厚を薄くして(即ち、磁気テープを薄型化して)磁気テープカートリッジ1巻に収められるテープ全長を長くすべきである。かかる薄型化のためには、従来、磁気テープに設けられる各種層の中で厚みにおいて大きな割合を占めることが多かった非磁性層を、薄くすることが有効である。この点から、上記磁気テープは、一態様では、非磁性層の厚みが0.05〜0.60μmの範囲であることが好ましい。より好ましくは0.05〜0.40μmの範囲である。なお先に記載したドロップアウトの発生に関し、本発明者らは、薄い非磁性層に脂肪酸や脂肪酸アミドを多量に含有させると非磁性層が軟化することが、ドロップアウトの発生の要因になるのではないかと考えている。この点から、先に記載したように磁性層側表面抽出量が15mg/m2以下となるように磁気テープにおける脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選択される成分の含有量を減量することは、薄い非磁性層を有する磁気テープにおけるドロップアウト発生を抑制する有効な手段と本発明者らは推察している。
なお、本発明における磁気テープの非磁性層には、非磁性粉末とともに、例えば不純物として、または意図的に、少量の強磁性粉末を含む実質的に非磁性な層も包含されるものとする。ここで実質的に非磁性な層とは、この層の残留磁束密度が10mT以下であるか、保磁力が7.96kA/m(100Oe)以下であるか、または、残留磁束密度が10mT以下であり、かつ保磁力が7.96kA/m(100Oe)以下である層をいうものとする。非磁性層は、残留磁束密度および抗磁力を持たないことが好ましい。
本発明の磁気テープは、非磁性支持体の磁性層を有する面とは反対の面にバックコート層を有することもできる。バックコート層には、カーボンブラックと無機粉末が含有されていることが好ましい。バックコート層形成のための結合剤、各種添加剤は、磁性層や非磁性層の処方を適用することができる。バックコート層の厚みは、0.90μm以下が好ましく、0.10〜0.70μmが更に好ましい。
(各層形成用組成物の調製)
磁性層、非磁性層またはバックコート層を形成するための組成物(塗布液)は、先に説明した各種成分とともに、通常、溶媒を含む。溶媒としては、塗布型磁気テープを製造するために一般に使用される各種有機溶媒を用いることができる。各層を形成するための組成物を調製する工程は、通常、少なくとも混練工程、分散工程、およ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。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強磁性粉末、非磁性粉末、脂肪酸、脂肪酸アミド、結合剤、および任意に添加される各種添加剤、溶剤などすべての原料は、どの工程の最初また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。磁性層形成用組成物の調製においては、先に記載した通り、研磨剤と強磁性粉末とを別分散することが好ましい。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。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、各層形成用組成物を分散させるためには、ガラスビーズやその他のビーズを用いることができる。このような分散ビーズとしては、高比重の分散ビーズ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。これら分散ビーズの粒径と充填率は最適化して用いることができる。分散機は公知のものを使用することができる。
磁性層は、磁性層形成用組成物を、非磁性層形成用組成物と逐次または同時に重層塗布することにより形成することができる。各層形成のための塗布の詳細については、特開2010−231843号公報段落0066を参照できる。
非磁性層形成工程および磁性層形成工程を含み、
非磁性層形成工程は、
脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上、非磁性粉末、結合剤および溶媒を含む非磁性層形成用組成物を非磁性支持体上に塗布することにより塗布層を形成する塗布工程、
塗布層を加熱処理により乾燥させる加熱乾燥工程、
を含み、かつ、
塗布工程と加熱乾燥工程との間に、塗布層を冷却する冷却工程を更に含む磁気テープの製造方法、
に関する。
GPC装置:HLC−8120(東ソー製):
カラム:TSK gel Multipore HXL−M(東ソー製、7.8mmID(内径)×30.0cm)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
1.アルミナ分散物の調製
アルファ化率約65%、BET比表面積20m2/gのアルミナ粉末(住友化学社製HIT−80)100.0部に対し、3.0部の2,3−ジヒドロキシナフタレン(東京化成製)、極性基としてSO3Na基を有するポリエステルポリウレタン樹脂(東洋紡(登録商標)製UR−4800(極性基量:80meq/kg))の32%溶液(溶媒はメチルエチルケトンとトルエンの混合溶媒)を31.3部、溶媒としてメチルエチルケトンとシクロヘキサノン1:1(質量比)の混合溶液570.0部を混合し、ジルコニアビーズ存在下で、ペイントシェーカーにより5時間分散させた。分散後、メッシュにより分散液とビーズとを分け、アルミナ分散物を得た。
(磁性液)
強磁性粉末 100.0部
強磁性六方晶バリウムフェライト粉末または強磁性金属粉末(表1参照)
SO3Na基含有ポリウレタン樹脂 14.0部
重量平均分子量:70,000、SO3Na基:0.2meq/g
シクロヘキサノン 150.0部
メチルエチルケトン 150.0部
(研磨剤液)
上記1.で調製したアルミナ分散物 6.0部
(シリカゾル)
コロイダルシリカ(平均粒子サイズ120nm) 2.0部
メチルエチルケトン 1.4部
(その他成分)
ステアリン酸 2.0部
ステアリン酸アミド 0.2部
ブチルステアレート 2.0部
ポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製コロネート(登録商標))2.5部
(仕上げ添加溶媒)
シクロヘキサノン 200.0部
メチルエチルケトン 200.0部
非磁性無機粉末:α−酸化鉄 100.0部
平均粒子サイズ(平均長軸長):0.15μm
平均針状比:7
BET比表面積:52m2/g
カーボンブラック 20.0部
平均粒子サイズ:20nm
SO3Na基含有ポリウレタン樹脂 18.0部
重量平均分子量:70,000、SO3Na基:0.2meq/g
ステアリン酸 表5参照
ステアリン酸アミド 表5参照
ブチルステアレート 表5参照
シクロヘキサノン 300.0部
メチルエチルケトン 300.0部
非磁性無機粉末:α−酸化鉄 80.0部
平均粒子サイズ(平均長軸長):0.15μm
平均針状比:7
BET比表面積:52m2/g
カーボンブラック 20.0部
平均粒子サイズ20nm
塩化ビニル共重合体 13.0部
スルホン酸塩基含有ポリウレタン樹脂 6.0部
フェニルホスホン酸 3.0部
シクロヘキサノン 155.0部
メチルエチルケトン 155.0部
ポリイソシアネート 5.0部
シクロヘキサノン 200.0部
磁性層形成用組成物を、以下の方法により調製した。上記磁性液を、各成分をバッチ式縦型サンドミルを用いて24時間分散(ビーズ分散)することにより調製した。分散ビーズとしては、0.5mmΦのジルコニアビーズを使用した。上記サンドミルを用いて、調製した磁性液および上記研磨剤液を他の成分(シリカゾル、その他成分および仕上げ添加溶媒)と混合し5分間ビーズ分散した後、バッチ型超音波装置(20kHz、300W)で0.5分間処理(超音波分散)を行った。その後、0.5μmの平均孔径を有するフィルターを用いてろ過を行い磁性層形成用組成物を調製した。
非磁性層形成用組成物を、以下の方法により調製した。ステアリン酸、シクロヘキサン、メチルエチルケトンを除いた各成分を、バッチ式縦型サンドミルを用いて24時間分散して分散液を得た。分散ビーズとしては、0.5mmΦのジルコニアビーズを使用した。その後、得られた分散液に残りの成分を添加し、ディソルバーで攪拌した。こうして得られた分散液を0.5μmの平均孔径を有するフィルターを用いてろ過し非磁性層形成用組成物を調製した。
バックコート層形成用組成物を、以下の方法により調製した。ポリイソシアネート、シクロヘキサノンを除いた各成分をオープンニーダにより混練および希釈した後、横型ビーズミル分散機により、1mmΦのジルコニアビーズを用い、ビーズ充填率80%、ローター先端周速10m/秒で、1パス滞留時間を2分とし、12パスの分散処理を行った。その後、得られた分散液に残りの成分を添加し、ディゾルバーで攪拌した。こうして得られた分散液を1μmの平均孔径を有するフィルターを用いてろ過しバックコート層形成用組成物を調製した。
図1に示す具体的態様により磁気テープを作製した。詳しくは、次の通りとした。
厚み4.50μmのポリエチレンナフタレート製支持体を送り出し部から送りだし、一方の表面に、第一の塗布部において乾燥後の厚みが表5に示す厚みになるように上記5.で調製した非磁性層形成用組成物を塗布して塗布層を形成した。形成した塗布層が湿潤状態にあるうちに雰囲気温度0℃に調整した冷却ゾーンに表5に示す滞在時間で通過させて冷却工程を行い、その後に雰囲気温度100℃の第一の加熱処理ゾーンを通過させ加熱乾燥工程を行い非磁性層を形成した。
その後、第二の塗布部において乾燥後の厚みが60nmになるように上記5.で調製した磁性層形成用組成物を非磁性層上に塗布し塗布層を形成した。この塗布層が湿潤状態(未乾状態)にあるうちに配向ゾーンにおいて磁場強度0.3Tの磁場を、磁性層形成用組成物の塗布層表面に対し垂直方向に印加し垂直配向処理を行った後、第二の加熱処理ゾーン(雰囲気温度100℃)にて乾燥させた。
その後、第三の塗布部において、上記ポリエチレンナフタレート製支持体の非磁性層および磁性層を形成した表面とは反対の表面に乾燥後の厚みが0.60μmになるように上記5.で調製したバックコート層形成用組成物を非磁性支持体表面に塗布して塗布層を形成し、形成した塗布層を第三の加熱処理ゾーン(雰囲気温度100℃)にて乾燥させた。
その後、金属ロールのみから構成されるカレンダで、速度80m/分、線圧300kg/cm、温度100℃でカレンダ処理(表面平滑化処理)を行った後、雰囲気温度70℃の環境で36時間熱処理を行った。熱処理後1/2インチ(0.0127メートル)幅にスリットし、磁気テープを得た。
表5中、冷却ゾーン滞在時間の欄に「未実施」と記載されている比較例1〜19では、冷却ゾーンを含まない製造工程により磁気テープを作製した。
更に、比較例19では、上記カレンダ処理後、以下の方法により磁性層表面にコロナ処理を施した後にステアリン酸をオーバーコートした。
磁性層表面に、特開2008−243317号公報(特許文献1)の段落0138に記載の方法によりコロナ処理を施した。次いで、コロナ処理を施した磁性層表面に、ステアリン酸の10%メチルエチルケトン溶液をワイヤーバーにより塗布し乾燥させた後、上記熱処理およびスリットを行った。
磁気テープの厚み方向の断面を、イオンビームにより露出させた後、露出した断面において走査型電子顕微鏡による断面観察を行う。断面観察において厚み方向の2箇所において求められた厚みの算術平均として、各種厚みを求めた。
1.磁性層側表面抽出量
作製した各磁気テープのバックコート層をテトラヒドロフラン(THF)を染み込ませたろ紙にこすりつけて除去した。ろ紙にバックコート層由来の黒色物が付かなくなるまで除去操作を行った後、長手方向に5cm切り出してテープ試料を得た。
得られたテープ試料をビーカーに入れ、このビーカーに30mlのメタノールを注入した後、ビーカーに蓋をした。
上記テープ試料をメタノールに浸漬し、液温60℃まで加熱して3時間かけて抽出操作を行った。
抽出後の液をナスフラスコに移し、ロータリーエバポレーターを用いてメタノールを蒸発させた。
その後、メタノールとクロロホルムの1:1(体積比)の混合溶液1mlをホールピペットで加えて再溶解し、更にメチル化剤(テトラメチルエチレンジアミン(TMSDA))50μlをマイクロシリンジで加えて混合し、室温で30分間反応させてガスクロマトグラフ測定用の試料を得た。
その後、ガスクロマトグラフ法にて、以下の測定条件により脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸アミドを検出し、予め用意した検量線を用いて定量した。測定値から、磁気テープの単位面積あたりのステアリン酸、ステアリン酸アミドおよびブチルステアレートの各抽出量を求めた後、ステアリン酸抽出量とステアリン酸アミド抽出量とを足しあわせて磁性層側表面抽出量を算出した。
(測定条件)
装置:Agilent7890A(FID検出器)
カラム:AgilentJ&W DB−1HT
オーブン温度:150℃/2分→10℃/1分で300℃に昇温
注入口温度:310℃、パルスドスプリットレス注入
注入量:1μL
検出器:FID(Flame Ionization Detector)(340℃)
キャリアガス:He
以下の方法により、実施例、比較例の磁気テープの磁性層側表面(測定領域:300μm×700μm)においてESCA装置を用いてX線光電子分光分析を行い、分析結果から表層部C−H由来C濃度を算出した。算出された値を、表5に示す。
下記(1)〜(3)の測定は、いずれも表1に示す測定条件にて行った。
磁気テープの磁性層側表面においてESCA装置によりワイドスキャン測定(測定条件:表2参照)を行い検出された元素の種類を調べた(定性分析)。
上記(1)で検出された全元素について、ナロースキャン測定(測定条件:表3参照)を行った。装置付属のデータ処理用ソフトウエア(Vision2.2.6)を用いて、各元素のピーク面積から検出された各元素の原子濃度(単位:原子%)を算出した。ここでC1sスペクトルのピーク面積からC濃度も算出した。
実施例1の磁気テープについては、後述するC濃度(10度)に対する脂肪酸および脂肪酸アミドの寄与の確認のために、表4に記載の測定条件にてC1sスペクトルを取得した。取得したC1sスペクトルについて、装置付属のデータ処理用ソフトウエア(Vision2.2.6)を用いて試料帯電によるシフト(物理シフト)の補正を行った後、同ソフトウエアを用いてC1sスペクトルのフィッティング処理(ピーク分離)を実施した。ピーク分離にはガウス−ローレンツ複合関数(ガウス成分70%、ローレンツ成分30%)を用い、非線形最小二乗法によりC1sスペクトルのフィッティングを行い、C1sスペクトルに占めるC−Hピークの割合(ピーク面積率)を算出した。算出されたC−Hピーク面積率を、上記(2)で求めたC濃度に掛けることにより、C−H由来C濃度を算出した。C−H由来C濃度とは、ESCAによる定性分析により検出される全元素の合計(原子基準)100原子%に対して、C−H結合を構成している炭素原子Cが占める割合である。ESCAによる分析により得られるX線光電子分光スペクトル(横軸:結合エネルギー、縦軸:強度)の中で、C1sスペクトルは、炭素原子Cの1s軌道のエネルギーピークに関する情報を含んでいる。かかるC1sスペクトルにおいて、結合エネルギー284.6eV付近に位置するピークが、C−Hピークである。このC−Hピークは、有機化合物のC−H結合の結合エネルギーに由来するピークである。
(1)実施例1と同様の方法で磁気テープ(サンプルテープ)を2つ作製した。一方のサンプルテープは上記ESCA装置による測定後、もう一方のサンプルテープは未測定の状態で、溶媒抽出を行った(溶媒:メタノール)。
抽出により得られた溶液中の脂肪酸、脂肪酸アミドおよび脂肪酸エステル量をガスクロマトグラフ分析により定量したところ、脂肪酸(ステアリン酸)および脂肪酸アミド(ステアリン酸アミド)は、2つのサンプルテープで定量値の違いはほぼ見られなかった。一方、脂肪酸エステル(ブチルステアレート)は、測定後のサンプルテープでの定量値は、未測定のサンプルテープでの定量値と比べて大幅に低い値であった。これは、脂肪酸エステルが、ESCA装置において測定中に測定対象試料が配置される真空チャンバーにおいて揮発してしまうためと考えられる。
以上の結果から、ESCAによる分析により求められるC濃度(10度)には、脂肪酸エステルは影響を及ぼさないと判断することができる。また同様に、C濃度(90度)にも脂肪酸エステルは影響を及ぼさないと判断することができる。
次に、以下の方法により、C濃度(10度)への2,3−ジヒドロキシナフタレンおよびポリウレタン樹脂の影響を確認した。
実施例1で用いた2,3−ジヒドロキシナフタレンおよびポリウレタン樹脂について、上記と同様の方法により光電子取り出し角10度でC1sスペクトルを取得し、取得したスペクトルについて先に記載した処理により結合エネルギー286eV付近に位置するピークおよびC−Hピークをそれぞれピーク分離した。分離した各ピークがC1sスペクトルに占める割合(ピーク面積率)を算出し、結合エネルギー286eV付近に位置するピークとC−Hピークとのピーク面積比を算出した。
次いで、実施例1で光電子取り出し角10度で取得したC1sスペクトルにおいて、先に記載した処理により結合エネルギー286eV付近に位置するピークをピーク分離した。2,3−ジヒドロキシナフタレンおよびポリウレタン樹脂は、C1sスペクトルにおいて、結合エネルギー286eV付近に位置するピークを有するのに対し、脂肪酸(ステアリン酸)および脂肪酸アミド(ステアリン酸アミド)は、上記位置にピークを有さない。したがって、実施例1で光電子取り出し角10度にて取得したC1sスペクトルにおける結合エネルギー286eV付近に位置するピークは、2,3−ジヒドロキシナフタレンおよびポリウレタン樹脂に由来すると判断することができる。そこで、このピークを利用し、実施例1について求めたC濃度(10度)への2,3−ジヒドロキシナフタレンおよびポリウレタン樹脂の寄与分を算出したところ20%以下であった。この結果から、C濃度(10度)の多くが、脂肪酸(ステアリン酸)および脂肪酸アミド(脂肪酸アミド)に由来すると判断することができる。
以上の結果から、C濃度(10度)が、脂肪酸および脂肪酸アミドの存在量の指標になり得ることが実証された。なおC濃度(90度)についても、同様の確認を行ったところ、同様にC濃度(90度)の多くが、脂肪酸(ステアリン酸)および脂肪酸アミド(脂肪酸アミド)に由来すると判断することができた。
ドロップアウトの測定は、ヘッドを固定した1/2インチ(0.0127メートル)リールテスターを用いて行った。ライトヘッドを用いて記録波長250kfciの信号を書き込み、トラック幅1μmのGMR(Giant magnetoresistive)ヘッドで再生した。平均の出力に対して40%以上の出力落ちで長さが0.4μm以上の信号抜けの個数を検出し、テープ長1m当たり(測定面積1mm2(=トラック幅(1μm)×テープ長(1m))当たり)の個数をドロップアウトとした。エラーレート低減の観点からは、ドロップアウトが900個/mm2以下であることが好ましい。
磁気テープの耐擦り傷性は、測定装置として協和界面科学製TribosterTS501を用いて評価した。23℃相対湿度50%の環境下において、磁気テープを上記測定装置のステージ上に固定し、直径3mmφの鋼球製点接触子を荷重10gで押し付け、速度3mm/s、摺動長10mmにて磁性層側表面上で300パス摺動させた。摺動後の磁気テープの磁性層側表面を光干渉顕微鏡にて50倍の倍率で観察し、擦り傷の有無を評価した。
A:擦り傷が観察されないかわずかに観察される。
B:擦り傷が観察される(Aより重度)。
C:擦り傷が観察される(Bより重度)。
D:擦り傷が観察される(Cより重度)。
非接触光学式粗さ測定機Zygo社製New View 5022を用いて、先に記載した方法により磁性層側表面の中心線平均表面粗さRaを測定した。測定結果を、表5に示す。
Claims (14)
- 非磁性支持体上に非磁性粉末および結合剤を含む非磁性層を有し、該非磁性層上に強磁性粉末および結合剤を含む磁性層を有する磁気テープであって、
脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上を、少なくとも前記磁性層に含み、
磁気テープの前記磁性層側の表面から抽出される抽出成分における、磁気テープ単位面積あたりの脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の量が15.0mg/m2以下であり、かつ
磁気テープの前記磁性層側の表面にて光電子取り出し角10度で行われるX線光電子分光分析により求められるC濃度が50原子%以上である磁気テープ。 - 磁気テープの前記磁性層側の表面にて光電子取り出し角10度で行われるX線光電子分光分析により求められるC濃度が50〜80原子%の範囲である請求項1に記載の磁気テープ。
- 磁気テープの前記磁性層側の表面にて光電子取り出し角90度で行われるX線光電子分光分析により求められるC濃度が30原子%以上50原子%未満の範囲である請求項1または2に記載の磁気テープ。
- 磁気テープの前記磁性層側の表面から抽出される抽出成分における、単位面積あたりの前記成分の量が12.0mg/m2以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 前記非磁性層の厚みは0.05〜0.60μmの範囲である請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 磁気テープの前記磁性層側の表面にて非接触表面形状機により測定される中心線平均表面粗さRaは、1.8nm以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 前記磁性層および非磁性層の一方または両方に、脂肪酸エステルを更に含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 前記強磁性粉末は、強磁性六方晶フェライト粉末および強磁性金属粉末からなる群から選ばれる強磁性粉末である請求項1〜7のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の磁気テープの製造方法であって、
非磁性層形成工程および磁性層形成工程を含み、
前記非磁性層形成工程は、
脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上、非磁性粉末、結合剤および溶媒を含む非磁性層形成用組成物を非磁性支持体上に塗布することにより塗布層を形成する塗布工程、
前記塗布層を加熱処理により乾燥させる加熱乾燥工程、
を含み、かつ、
前記塗布工程と加熱乾燥工程との間に、前記塗布層を冷却する冷却工程を更に含む、前記磁気テープの製造方法。 - 前記冷却工程を、前記塗布層を−10℃〜0℃の冷却雰囲気下に置くことにより行う請求項9に記載の磁気テープの製造方法。
- 前記非磁性層形成用組成物は、ケトン溶媒を更に含む請求項9または10に記載の磁気テープの製造方法。
- 前記磁性層形成工程は、
強磁性粉末、結合剤および溶媒を含む磁性層形成用組成物を前記非磁性層上に塗布することにより塗布層を形成する塗布工程、
前記塗布層を加熱処理により乾燥させる加熱乾燥工程、
を含む請求項9〜11のいずれか1項に記載の磁気テープの製造方法。 - 前記磁性層形成用組成物は、脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選ばれる成分の一種以上を更に含む請求項12に記載の磁気テープの製造方法。
- 前記非磁性層形成用組成物および磁性層形成用組成物の一方または両方に、脂肪酸エステルを更に含む請求項12または13に記載の磁気テープの製造方法。
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