JP2017031391A - イオン性パーフルオロポリエーテル潤滑剤 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気記録媒体と磁気ヘッドとの間のより短い磁気スペーシングおよび磁気記録媒体のより長い稼動時間が可能となるようなイオン性パーフルオロポリエーテル潤滑剤を提供すること。
【解決手段】パーフルオロポリエーテル主鎖を有し、パーフルオロポリエーテル主鎖の各末端が末端基により終結しており、かつ末端基の少なくとも１つがイオン結合および少なくとも１つの官能基を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑剤に関する。本発明は、詳細には、コンピュータやラップトップなどの磁気記憶デバイスに実装された磁気記録媒体で使用するのに適切な潤滑剤に関する。より詳細には、本発明は、磁気記録媒体の保護層上に配置された潤滑層に関する。

磁気記憶デバイス（ハードディスクドライブ、すなわちＨＤＤなど）は、高速で回転する磁気記録媒体（ＭＲＭ、または磁気ディスク）と、ＭＲＭに対向する磁気ヘッドとを含む。データはＭＲＭに書き込まれ、ＭＲＭに書き込まれたデータは、ＭＲＭの表面の直上で浮動する磁気ヘッドによって読み取られる。データ記録密度は、磁気スペーシングが低減される場合に、より大きくなる（したがって、同じ表面積で、より多くのデータが記憶される。）。磁気スペーシングは、ＭＲＭの磁気記録層と磁気ヘッドの書込み部分及び読取り部分との間の距離によって画定される。

最近、磁気スペーシングは、どこまでもとどまるところを知らないハードディスクドライブ容量に対する要求を満たすために、極めて低いレベルにまで低減され、その結果、磁気記録媒体（ＭＲＭ）が磁気ヘッドに接触する機会が増大している。ＭＲＭの磁気層を、磁気ヘッドとの接触に起因した摩耗および損傷から保護するために、保護オーバーコート層（保護層としても知られている。）が磁気記録層上に積層され、やむを得ず互いに接触する場合にはいつでも磁気ヘッドをＭＲＭから滑らかに滑るように遠ざけさせるために、潤滑層が保護オーバーコート層上にさらに積層される。

パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）潤滑剤は、高い耐摩耗性、高い安定性、および保護オーバーコート層上に積層するのを最も適切にするその他の特徴を有するので、この目的で最も一般的に使用されるタイプの潤滑剤である。時間とともに磁気スペーシングがさらに低減されるにつれ、ＭＲＭと磁気ヘッドとの間の絶えず狭くなる距離に順応するように、ＰＦＰＥ潤滑剤の様々な改善が研究され工夫されている。

様々なタイプの官能基が、ＰＦＰＥの末端基（終端基とも言う。）に付加されることが公知である。それらには、例えば：−ＯＨ基、−ＣＯＯＨ基、−ＮＨ₂基およびフェニル基が含まれる。潤滑剤の特性は、使用される官能基のタイプによってだけでなく、潤滑剤の各分子内に存在する官能基の数によっても大きく異なる。したがって、様々な官能基（およびそれらの組合せ）がＰＦＰＥに付加されており、例えば、１つの−ＯＨをＰＦＰＥの末端基の１つに付加すること、２つの−ＯＨをＰＦＰＥの末端基の１つに付加すること、または１つの−ＯＨをＰＦＰＥの末端基の両方に付加することなどが含まれ、それによって、大いに異なる特性を有する潤滑剤が生成される。

所望の特性を持つＰＦＰＥ潤滑剤を生成する別の方法は、異なるタイプのＰＦＰＥ系潤滑剤を混合することである。例えば特許文献１は、２つのタイプのＰＦＰＥ潤滑剤の混合物を開示している。そのうちの１つは、その末端基のそれぞれに２個の−ＯＨ基を持つＰＦＰＥ潤滑剤である。もう一方は、ＰＦＰＥ主鎖と、一方の末端基内に２個の−ＯＨ基および他方の末端基内に環状トリホスファゼン基とを有する。得られた混合物は、使用した両方のＰＦＰＥ潤滑剤の利点を持つ潤滑剤であった。

所望の特性を持ったＰＦＰＥ潤滑剤を生成する他の方法は、高反応性分子を含有する２種のＰＦＰＥ潤滑剤を使用することである。特許文献２は、高反応性末端基を持つ２つのタイプのＰＦＰＥ潤滑剤を混合した後の化学反応を開示している。潤滑剤混合物は、潤滑層が磁気記録媒体に塗布された後に、安定な嵩高い網状構造を最終的に形成した。２種のＰＦＰＥ潤滑剤によって提供された２つのタイプの分子は、それらの官能基においてイオン性相互作用を受けた。特許文献２の実施例の１つによれば、潤滑剤混合物が、両端にカルボキシル基を有する１つの潤滑剤分子と両端にアミノ基を有するもう１つの潤滑剤分子とで構成された場合、２つの潤滑剤分子のカルボキシル基およびアミノ基は最終的に反応してカルボン酸アンモニウム塩を生成すると考えられる。反応は、全ての反応性末端基が互いに反応するまで潤滑剤層全体にわたって伝播し、最終的には大きい分子の網状構造を形成する。さらに、潤滑剤分子が過剰な官能基を有する場合、これらは、ディスク表面上に吸着可能な基として機能する。

米国特許第８，９８０，４４９号明細書 米国特許第５，４９８，４５７号明細書

先に記載した試みにより、ＰＦＰＥ潤滑剤は改善されてきた。しかし、果てしなく続く磁気スペーシングの低減により、磁気記録媒体を保護するのに使用される潤滑剤に対して、さらなる改善が必要とされる。ハードディスクドライブは、年を追うごとに、それらの記憶容量は、莫大な量のデジタルデータを収容するようにサイズが２倍または３倍になることが求められる。

本質的に、磁気記録媒体（ＭＲＭ）の保護オーバーコート層上に積層された潤滑剤層は、下記の４つの領域において経時的に改善されなければならない：
１）保護オーバーコート層上に堆積された潤滑剤層は、磁気ヘッドが磁気層のより近くで浮動するように、徐々に薄くならなければならない。これは、読取り／書込み性能を改善し、磁気記録媒体の容量も増大させる。

２）潤滑剤分子は、遠心力による散乱を最小限に抑えるために、ＭＲＭディスク表面に対してより強い親和性を発生させなければならない。親和性が強くなるほど、潤滑剤分子はより長く、ＭＲＭに付着したままになる。即ち、これは、より長い耐用寿命を持つハードディスクドライブを提供する。またＭＲＭディスク表面に対する分子の強い親和性は、より速くＭＲＭをスピンさせ（より高いＲＰＭ）、その結果ハードディスクドライブの読取り／書込み速度が改善する。

３）潤滑剤分子は、より良好な表面被覆率で、保護オーバーコート層（または保護層）上に、漸増的に均一な被膜を形成しなければならない。分子が、保護オーバーコート層上に、より均一に拡がるほど、磁気ヘッドは、ＭＲＭ表面と接触することなくＭＲＭ上のより近くで浮動することができる。

４）潤滑剤分子は、ＭＲＭの疲労の観点から益々耐久性がなくてはならない。ハードディスクドライブは使用中に熱くなり、ある程度まで加熱された潤滑剤分子は蒸発し始めることになる。また、摩耗および破断は、さらに低減される磁気スペーシングによってそれらの使用中に磁気ヘッドがより頻繁にＭＲＭに接触するようになるので、加速する。

また、より低い摩擦係数を持つ潤滑剤分子も常に求められている。これらの分子の自己補充能力も求められている。ＭＲＭが磁気ヘッドとなす接触は、ＭＲＭ表面からいくらかの潤滑剤分子を疑う余地なく時々除去することになる。それが生ずると、隣接する分子が再分布され、接触によって残されたＭＲＭ表面上のいかなる隙間も満たす。

しかし、特許文献２のような場合、大きい分子の網状構造が形成されるまで潤滑剤層全体にわたって伝播する反応は、この自己補充能力を妨げまたは阻止する。

したがって、得られるハードディスクドライブが、より小さくかつより軽くなり、その一方でより多くのデジタルデータを記憶することができ、耐久性および信頼性があり、同時に、現在利用可能なハードディスクドライブより良好ではないとしても同じくらい効率的に作動可能であるように、磁気記録媒体上に積層することが可能な、改善された潤滑化合物に対する必要性が依然として満たされていない。

本発明の主な目的は、新しいタイプのパーフルオロポリエーテル潤滑剤を提供することである。潤滑剤は、磁気記録媒体（ＭＲＭ）に特に有用である。ＭＲＭの保護オーバーコート層上に塗布された場合、得られる潤滑面は、最小限に抑えられた追加の厚さをＭＲＭに与え、同時に、ＭＲＭの表面全体にわたって均一な被覆を維持し、摩耗および破断と、ＭＲＭおよび磁気ヘッドの間の摩擦とを低減させ、それによってハードディスクドライブのより良好な信頼性および耐久性が得られる。

この記載の目的のため、ハードディスクドライブの磁気記録媒体をＭＲＭとも略し、ＭＲＭと言った場合にはいつでも、ＭＲＭが少なくとも基板、磁気記録層、保護層（カーボン層）、および潤滑層を含むことが理解される。ＭＲＭのその他の変形例が存在するが、それらは本質的に同じ機能を果たし（デジタルデータをハードディスクドライブに記憶すること）、この記載の目的に関して同じとみなすものとする。

本発明の一態様によれば、パーフルオロポリエーテル主鎖を有するイオン性潤滑剤化合物であって、パーフルオロポリエーテル主鎖の各末端が末端基により終結しており、かつ末端基の少なくとも１つがイオン結合および少なくとも１つの官能基を含んでいるイオン性潤滑剤化合物が提供される。

２つの反応物質は、その１つが本発明の実施形態による潤滑剤のパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）主鎖を提供するものであり、化学的に反応してイオン性ＰＦＰＥ潤滑剤を生じさせる。

１つの好ましい特徴によれば、イオン結合は、カルボン酸基とアミノ塩基性基との間で存在している。

カルボン酸基は、アミノ基の窒素孤立電子対に水素イオン（Ｈ＋）を供与し、アンモニウムイオンを形成する。

一実施形態では、末端基は炭化水素鎖を含む。

水中への不溶性と、ある有機溶媒への溶解性とを含む、典型的な炭化水素鎖の物理的および化学的特性は、得られるＰＦＰＥ潤滑剤の物理的および化学的特性の一部になる。

別の実施形態では、末端基はフルオロカーボン鎖を含む。

同様に、水およびほとんどの有機溶媒への不溶性を含めた典型的なフルオロカーボン鎖の物理的および化学的特性は、得られるＰＦＰＥ潤滑剤の物理的および化学的特性の一部になる。

他の実施形態では、末端基が３から６個の炭素原子を含む。

さらに別の実施形態では、官能基がヒドロキシル基である。

別の実施形態では、官能基がフェニル基である。

官能基は、潤滑剤分子そのものを、炭素を含有する保護オーバーコート層／保護層に固着／接着させる。ヒドロキシルは高反応性であり、酸素原子の電気陰性度は水素原子よりも著しく大きいので、ヒドロキシル基は潤滑剤分子を保護オーバーコート層に固着／接着させる。

同様に、フェニルを含む官能基は高反応性であり、潤滑剤分子を保護オーバーコート層に固着／接着することが可能である。しかしフェニルには、ヒドロキシルよりも構造的に平らであり、したがって保護オーバーコート層に、より近付いて接着できるという、ヒドロキシルに勝る追加の利点がある。

別の実施形態では、イオン結合は、パーフルオロポリエーテル主鎖の末端からの少なくとも２つの化学結合である。

他の実施形態では、パーフルオロポリエーテル主鎖は、下記の化学式（Ａ）

（式中、ｍ、ｎは正の整数である。）
によって表される。

式（Ａ）は、本発明の実施形態の１つによる好ましいＰＦＰＥ分子の骨格を表す。

さらに別の実施形態では、パーフルオロポリエーテル主鎖は、下記の化学式（Ｂ）：

（式中、ｍは正の整数である。）
によって表される。

式（Ａ）の代替例として、式（Ｂ）は、本発明の実施形態の１つによる好ましいＰＦＰＥ主鎖の代わりにすることができる。

他の実施形態では、パーフルオロポリエーテル主鎖は、下記の化学式（Ｃ）：

（式中、ｍは正の整数である。）
によって表される。

同様に、式（Ａ）の代替例として、式（Ｃ）を、本発明の実施形態の１つによる好ましいＰＦＰＥ主鎖の代わりにすることができる。

さらに別の実施形態では、パーフルオロポリエーテル主鎖は、下記の化学式（Ｄ）：

（式中、ｍは正の整数である。）
によって表される。

式（Ａ）のさらに別の代替例として、式（Ｄ）は、本発明の実施形態の１つによる好ましいＰＦＰＥ主鎖の代わりにすることができる。

一実施形態によれば、イオン性潤滑剤は、下記の化学式（１）：

（式中、ｍおよびｎは正の整数である。）
によって表される。

式（１）によって表される潤滑剤は、イオン結合とパーフルオロポリエーテル主鎖の各末端に置かれたヒドロキシル基とを有する。イオン結合およびヒドロキシル基は末端基中に置かれている。

別の実施形態では、イオン性潤滑剤は、下記の化学式（２）：

（式中、ｍおよびｎは正の整数である。）
によって表される。

式（２）によって表される潤滑剤は、イオン結合とパーフルオロポリエーテル主鎖の各末端に置かれたヒドロキシル基とを有する。イオン結合およびヒドロキシル基は末端基中に置かれ、ヒドロキシル基は直鎖状ＰＦＰＥ分子から分岐する。

他の実施形態によれば、イオン性潤滑剤は、下記の化学式（３）：

（式中、ｍおよびｎは正の整数である。）
によって表される。

式（３）によって表される潤滑剤は、イオン結合とパーフルオロポリエーテル主鎖の各末端に置かれたヒドロキシル基とを有する。イオン結合およびヒドロキシル基は末端基中に置かれている。

さらに別の実施形態では、イオン性潤滑剤は、下記の化学式（４）：

（式中、ｍおよびｎは正の整数である。）
によって表される。

式（４）によって表される潤滑剤は、イオン結合とパーフルオロポリエーテル主鎖の各末端に置かれた２個のヒドロキシル基とを有する。イオン結合およびヒドロキシル基は、末端基中に置かれている。

他の実施形態では、イオン性潤滑剤は、下記の化学式（５）：

によって表される。

式（５）によって表される潤滑剤は、イオン結合とパーフルオロポリエーテル主鎖の各末端に置かれたフェニル基とを有する。イオン結合およびフェニル基は、末端基中に置かれている。

別の態様によれば、本発明は、基板と、基板上に設けられた少なくとも磁気層、保護層および潤滑層をこの記載された順序で含む、磁気記録媒体であって、潤滑層が、パーフルオロポリエーテル主鎖を有する単一潤滑剤化合物を含み、パーフルオロポリエーテル主鎖の各末端が末端基により終結しており、かつ末端基の少なくとも１つがイオン結合および少なくとも１つの官能基を含む、磁気記録媒体を提供する。

一実施形態では、イオン結合は、パーフルオロポリエーテル主鎖の末端からの少なくとも２つの化学結合である。

別の実施形態では、末端基が炭化水素鎖を含む。

別の実施形態では、末端基がフルオロカーボン鎖を含む。

他の実施形態では、末端基が３から６個の炭素原子を含む。

さらに別の実施形態では、官能基がヒドロキシル基である。

さらに他の実施形態では、官能基がフェニル基である。

本発明について、本発明の実施形態を単に例示することを目的とするものであり、本発明を限定することを目的とするものではない、単一の図面と併せて記載する。

本発明の実施形態による磁気記録媒体の断面図である。

本発明を、下記の実施例および添付の図１を参照しながら詳細に記載する。

本発明は、イオン型パーフルオロポリエーテル潤滑剤に関する。潤滑剤は、磁気記録媒体（ＭＲＭ）の潤滑に特に適している。潤滑剤は潤滑層４として、典型的にはカーボンがコーティングされた保護オーバーコート層３である、磁気ディスクの上面に塗布される。その分子構造に起因して、潤滑剤は、ＭＲＭの全面にわたって薄いが均一な被覆を容易に実現することができ、そして、これは、例えば、高い記憶容量、例えば１テラバイト（ＴＢ）以上の記憶容量を有する。超薄型潤滑層４は、磁気ヘッドのより近くでＭＲＭを回転させ、ＭＲＭの摩耗および破断を低減させ、その結果、その超小型寸法にも関わらず、ポータブルハードディスクドライブの信頼性および耐久性を保持しながら高容量記憶を実現する。

本発明の実施例では、潤滑剤は、主鎖と、この主鎖をそれぞれ終結させる２個の末端基とからなるＰＦＰＥタイプである。主鎖は、下記の化学式（Ａ）：

（式中、ｍ、ｎは正の整数である。）
を有する。

潤滑剤分子は、式（Ａ）のただ１つの主鎖を有する。この特徴は、潤滑剤の所望の低粘度を得るのに好ましい。式（Ａ）は、商業的にＦｏｍｂｌｉｎ（登録商標）ＰＦＰＥとして公知の、一般的なＰＦＰＥの主鎖である。Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）潤滑剤は、活性の高い化学薬品環境、高温、または広範な作業温度範囲を必要とする場所において、最も適切なフッ素化潤滑剤である。

上記ＰＦＰＥ主鎖にもかかわらず、−Ｏ−（ＣＦ₂−ＣＦ₂−ＣＦ₂−Ｏ）_m−（Ｄｅｍｎｕｍ（登録商標））、−Ｏ−（ＣＦ−ＣＦ₂−Ｏ）_m−、または−Ｏ−（ＣＦ（ＣＦ₃）−ＣＦ₂−Ｏ）_m−など、その他のタイプのＰＦＰＥ主鎖を使用してもよい。

好ましくは、潤滑剤分子の各末端基は、少なくとも１つのイオン結合と少なくとも１つの官能基とを有する。

イオン結合は、潤滑剤に独自の特性を与える。塩内における陽イオンと陰イオンとの強力な静電相互作用の結果としての、イオン結合の存在は、イオン性潤滑剤の沸点を上昇させ得る。主に共有結合からなる従来の潤滑剤は、高い動作温度で時間と共に蒸発するという欠点を持つ可能性があり、その結果、それらのＭＲＭ表面での保護効果が低減する。低揮発性イオン性潤滑剤の使用は、蒸発速度を低減させかつＭＲＭの寿命を延ばすのを助けることになる。

イオン結合の例は、カルボン酸基（−ＣＯＯＨ）およびアミノ基から誘導されたＯ^-Ｎ⁺である。カルボン酸は、アミノ基の窒素孤立電子対に水素イオン（Ｈ＋）を供与することができる。

潤滑剤は、末端基に少なくとも１つの官能基を有する。本発明の実施形態における第１の好ましい官能基は、ヒドロキシル基（−ＯＨ）である。本発明の実施形態における第２の好ましい官能基は、フェニル基である。当然ながら、その他の官能基を同様に使用してもよいことが理解される。官能基は、保護オーバーコート層３の炭素などの元素と相互作用し、潤滑剤分子を保護オーバーコート層３に固着することになる。これは、保護オーバーコート層３にくっついて離れないように、潤滑剤分子に接着力を与えることになる。接着力は、ＭＲＭの使用中に潤滑剤分子が散乱しないよう助けることになる。ほとんどのハードディスクドライブは、使用中にそれらの磁気記録媒体を最大１５０００ｒｐｍもあるＲＰＭで回転させる。したがってこの接着特性は、潤滑剤分子が、回転するＭＲＭによってそのような高い遠心力に曝された場合、明らかに有利である。

末端基の例は、式（Ｅ）から（Ｉ）

によって表される。

末端基の炭素の数は、上記の例から変更してもよい。本発明の実施形態による末端基の炭素原子の好ましい数は、３から６個の炭素原子である。末端基内の無極性成分の炭素原子（上記の図の場合、イオン結合の右側に配置された炭素）を増加させることによって、これは有機溶媒中のイオン性塩の溶解性を改善することができる。それとは別に、炭化水素鎖を潤滑剤に導入することも、潤滑剤のより良好な被覆率および低摩擦係数が確実になるよう潤滑剤の疎水性および親水性のバランスをとるために有益である。

潤滑剤において２つ以上の官能基を採用することが可能である。

潤滑剤材料は、Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｚ ＤＩＡＣ ＰＦＰＥ潤滑剤（Ｓｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ製）とアミノ−アルコール分子とを反応させることによって得られた。Ｚ ＤＩＡＣと５％過剰な長鎖アミノ−アルコールとの混合物を、完全な溶解が得られるまで一定に撹拌しながら８０〜９０℃に温めた。次いで反応後に形成された塩を、過剰なアミノ−アルコールを除去するためにヘキサンで濯いだ。合成されたイオン性塩の化学構造は、赤外線分光法（ＦＴ−ＩＲ）によって特徴付けることができる。

スキーム１は、提示されたイオン性潤滑剤式（１）に関する合成スキームを示す。ＣＯＯＨＣＦ₂Ｏ［ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ］ｍ［ＣＦ₂Ｏ］ｎＣＦ₂ＣＯＯＨ（Ｆｏｍｂｌｉｎ Ｚ ＤＩＡＣ）および４−アミノ−１−ブタノールを使用する。カルボン酸末端基（−ＣＯＯＨ）は、アミノ基の窒素孤立電子対に水素イオン（Ｈ＋）を供与し、アンモニウムイオンを形成する。両方の末端基は、エステル、アミド、アルコール、およびカルボキシレートアンモニウム塩を持つ長鎖炭化水素を有する。４−アミノ−１−ブタノール中のヒドロキシル基（−ＯＨ）は、得られた分子を、炭素を含むＭＲＭの保護オーバーコート層３に固着または接着させる。

（式中、ｍ、ｎは正の整数である。）

潤滑剤材料は、Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｚ ＤＩＡＣ ＰＦＰＥ潤滑剤（Ｓｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ製）と４−アミノ−２−プロパノールとを反応させることによって得られた。Ｚ ＤＩＡＣと５％過剰な長鎖４−アミノ−２−プロパノールとの混合物を、完全な溶解が得られるまで一定に撹拌しながら８０〜９０℃に温めた。次いで反応後に形成された塩を、過剰なアミノ−アルコールを除去するためにヘキサンで濯いだ。合成されたイオン性塩の化学構造は、赤外線分光法（ＦＴ−ＩＲ）によって特徴付けることができる。

スキーム２は、提示されたイオン性潤滑剤式（２）に関する合成スキームを示す。ＣＯＯＨＣＦ₂Ｏ［ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ］ｍ［ＣＦ₂Ｏ］ｎＣＦ₂ＣＯＯＨ（Ｆｏｍｂｌｉｎ Ｚ ＤＩＡＣ）および４−アミノ−２−プロパノールを使用する。カルボン酸末端基（−ＣＯＯＨ）は、アミノ基の窒素孤立電子対に水素イオン（Ｈ＋）を供与し、アンモニウムイオンを形成する。両方の末端基は、エステル、アミド、アルコール、およびカルボキシレートアンモニウム塩を持つ長鎖炭化水素を有する。４−アミノ−２−プロパノール中のヒドロキシル基（−ＯＨ）は、得られた分子を、炭素を含むＭＲＭの保護オーバーコート層３に固着または接着させる。ヒドロキシル基は、直鎖状ＰＦＰＥイオン性分子からの分岐基として働く。

（式中、ｍ、ｎは正の整数である。）

潤滑剤材料は、Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｚ ＤＩＡＣ ＰＦＰＥ潤滑剤（Ｓｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ製）と４−アミノ−１−フルオロブタノールとを反応させることによって得られた。Ｚ ＤＩＡＣと５％過剰な長鎖４−アミノ−１−フルオロブタノールとの混合物を、完全な溶解が得られるまで一定に撹拌しながら８０〜９０℃に温めた。次いで反応後に形成された塩を、過剰なアミノ−アルコールを除去するためにヘキサンで濯いだ。合成されたイオン性塩の化学構造は、核磁気共鳴法（ＮＭＲ）や赤外線分光法（ＦＴ−ＩＲ）によって特徴付けることができる。炭化水素鎖（−ＣＨ₂−）の代わりにフルオロカーボン鎖（−ＣＦ₂−）を用いることによって、得られる潤滑剤の濡れ性および溶解性が改善される。得られた潤滑剤はまた、その炭化水素相当物より化学的および熱的に安定である。

スキーム３は、提示されたイオン性潤滑剤式（３）に関する合成スキームを示す。ＣＯＯＨＣＦ₂Ｏ［ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ］ｍ［ＣＦ₂Ｏ］ｎＣＦ₂ＣＯＯＨ（Ｆｏｍｂｌｉｎ Ｚ ＤＩＡＣ）および４−アミノ−１−フルオロブタノールを使用する。カルボン酸末端基（−ＣＯＯＨ）は、アミノ基の窒素孤立電子対に水素イオン（Ｈ＋）を供与し、アンモニウムイオンを形成する。両方の末端基は、エステル、アミド、アルコール、およびカルボキシレートアンモニウム塩を持つ長鎖フルオロカーボンを有する。４−アミノ−１−フルオロブタノール中のヒドロキシル基（−ＯＨ）は、得られた分子を、炭素を含むＭＲＭの保護オーバーコート層３に固着または接着させる。

（式中、ｍ、ｎは正の整数である。）

潤滑剤材料は、Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｚ ＤＩＡＣ ＰＦＰＥ潤滑剤（Ｓｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ製）とアミノ−アルコール分子とを反応させることによって得られた。Ｚ ＤＩＡＣと５％過剰な長鎖アミノ−アルコールとの混合物を、完全な溶解が得られるまで一定に撹拌しながら８０〜９０℃に温めた。次いで反応後に形成された塩を、過剰なアミノ−アルコールを除去するためにヘキサンで濯いだ。合成されたイオン性塩の化学構造は、赤外線分光法（ＦＴ−ＩＲ）によって特徴付けることができる。

スキーム４は、提示されたイオン性潤滑剤式（４）に関する合成スキームを示す。ＣＯＯＨＣＦ₂Ｏ［ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ］ｍ［ＣＦ₂Ｏ］ｎＣＦ₂ＣＯＯＨ（Ｆｏｍｂｌｉｎ Ｚ ＤＩＡＣ）と、ＮＨ₂ＣＨ₂ＣＨＯＨＣＨ₂ＯＨ（３−アミノプロパン−１，２−オール）のジオールとを使用する。カルボン酸末端基（−ＣＯＯＨ）は、アミノ基の窒素孤立電子対に水素イオン（Ｈ＋）を供与し、アンモニウムイオンを形成する。両方の末端基は、エステル、アミド、アルコール、およびカルボキシレートアンモニウム塩を持つ長鎖炭化水素を有する。３−アミノプロパン−１，２−オール中のヒドロキシル基（−ＯＨ）は、得られた分子を、ＭＲＭの保護オーバーコート層３に固着または接着させる。終結末端は２個のヒドロキシル基を有し、それによって、より強力な固着／接着力が、炭素を含むＭＲＭの保護層に提供されることに留意されたい。

（式中、ｍ、ｎは正の整数である。）

潤滑剤材料は、Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｚ ＤＩＡＣ ＰＦＰＥ潤滑剤（Ｓｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ製）と４−フェニルブチルアミンとを反応させることによって得られた。Ｚ ＤＩＡＣと５％過剰な長鎖４−フェニルブチルアミンとの混合物を、完全な溶解が得られるまで一定に撹拌しながら８０〜９０℃に温めた。次いで反応後に形成された塩を、過剰なフェニルブチルアミンを除去するためにヘキサンで濯いだ。合成されたイオン性塩の化学構造は、赤外線分光法（ＦＴ−ＩＲ）によって特徴付けることができる。ヒドロキシル基（−ＯＨ）の代わりにフェニル基（−Ｃ₆Ｈ₅）を用いることにより潤滑剤の被覆率が改善されるが、それはフェニル環がヒドロキシルよりも平らであるからである。これは、より薄い潤滑層をもたらし、したがって磁気スペーシングをさらに低減する。

スキーム５は、提示されたイオン性潤滑剤式（５）に関する合成スキームを示す。ＣＯＯＨＣＦ₂Ｏ［ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ］ｍ［ＣＦ₂Ｏ］ｎＣＦ₂ＣＯＯＨ（Ｆｏｍｂｌｉｎ Ｚ ＤＩＡＣ）および４−フェニルブチルアミンを使用する。カルボン酸末端基（−ＣＯＯＨ）は、アミノ基の窒素孤立電子対に水素イオン（Ｈ＋）を供与し、アンモニウムイオンを形成する。両方の末端基は、エステル、アミド、ベンゼン、およびカルボキシレートアンモニウム塩を持つ長鎖炭化水素を有する。４−フェニルブチルアミン中のフェニル基（Ｃ₆Ｈ₅）は、より平らな状態で存在することができ、得られた分子を、炭素を含むＭＲＭの保護オーバーコート層３に接着させることができる。

図１に示される断面を持ち、その潤滑剤が式（１）から（５）で表される、磁気記録媒体を調製した。

使用する基板は、ガラス基板１から構成された直径６５ｍｍの剛性磁気ディスク５であった。クロムおよびコバルト系記録層を含む磁気層２を、基板上にスパッタ堆積し、その後、保護窒化炭素オーバーコート層３を、プラズマ増速化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を経て堆積した。潤滑剤４を、浸漬コーティング法を使用することによって、保護オーバーコート層３上に塗布した。式（１）から（４）までのイオン性潤滑剤材料のそれぞれを、フッ素化溶媒と混合した。溶媒は、Ｖｅｒｔｒｅｌ／メタノール（Ｄｕｐｏｎｔ製）であった。溶液中の潤滑剤材料の濃度は０．５重量％であった。浸漬後の膜厚を、ＦＴ−ＩＲ分光法（グレージング角）を使用して定量した。各サンプルは、満足のいく結果を示した。

本発明の全ての実施形態における主鎖の数は、最小限に保持され、その結果、小さくて複雑ではない潤滑剤分子が得られた。末端基でのイオン結合の存在は、潤滑剤に対し、高沸点、ならびに炭化水素およびフルオロカーボン末端基の疎水性と組み合わせた場合の水中への部分溶解性を含めた、イオン結合の典型的な物理的性質を与える。官能基であるヒドロキシルの存在は、潤滑剤分子を炭素系保護オーバーコート層３（保護層）に固着／接着させ、これは潤滑剤分子を保護オーバーコート層３上に堅固に維持する。

したがって、本記載の実施例１から５までに記載されるイオン性ＰＦＰＥ潤滑剤の５タイプによって表される種類のイオン性ＰＦＰＥ潤滑剤は、磁気記録媒体（ＭＲＭ）に塗布された場合、磁気スペーシングを低減した結果、分布均一性、保護／動作寿命、および改善された記録密度に関して、既存のＰＦＰＥ潤滑剤よりも有利な結果および性質を提供する潜在性があると推測することができる。

本発明は、本発明の範囲から逸脱することなく、非常に数多くのその他の方法で具体化されてもよいことが理解される。

Claims (14)

1. パーフルオロポリエーテル主鎖を有する単一潤滑剤化合物を含むイオン性潤滑剤であって、
   前記パーフルオロポリエーテル主鎖の各末端が末端基により終結しており、かつ
   前記末端基の少なくとも１つがイオン結合および少なくとも１つの官能基を含んでいることを特徴とする、イオン性潤滑剤。
2. 前記イオン結合は、カルボン酸基とアミノ塩基性基との間で存在していることを特徴とする、請求項１に記載のイオン性潤滑剤。
3. 前記末端基は、炭化水素鎖またはフルオロカーボン鎖を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のイオン性潤滑剤。
4. 前記末端基は、３から６個の炭素原子を含むことを特徴とする、請求項３に記載のイオン性潤滑剤。
5. 前記官能基は、ヒドロキシル基またはフェニル基であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のイオン性潤滑剤。
6. 前記イオン結合は、パーフルオロポリエーテル主鎖の末端からの少なくとも２つの化学結合であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のイオン性潤滑剤。
7. 前記パーフルオロポリエーテル主鎖は、下記の化学式（Ａ）から（Ｄ）：
   ［式中、ｍおよびｎは正の整数である］、
   ［式中、ｍは正の整数である］、
   ［式中、ｍは正の整数である］、
   ［式中、ｍは正の整数である］
   のいずれかによって表されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のイオン性潤滑剤。
8. 下記の化学式（１）から（５）：
   ［式中、ｍおよびｎは正の整数である］、
   ［式中、ｍおよびｎは正の整数である］、
   ［式中、ｍおよびｎは正の整数である］、
   ［式中、ｍおよびｎは正の整数である］、
   ［式中、ｍおよびｎは正の整数である］
   のいずれかによって表されることを特徴とする、イオン性潤滑剤。
9. 基板と、前記基板上に設けられた少なくとも磁気層、保護層および潤滑層をこの記載された順序で含む、磁気記録媒体であって、
   前記潤滑層がパーフルオロポリエーテル主鎖を有する単一潤滑剤化合物を含み、
   前記パーフルオロポリエーテル主鎖の各末端が末端基により終結しており、かつ
   前記末端基の少なくとも１つがイオン結合および少なくとも１つの官能基を含んでいることを特徴とする、磁気記録媒体。
10. 前記イオン結合は、パーフルオロポリエーテル主鎖の末端からの少なくとも２つの化学結合であることを特徴とする、請求項９に記載の磁気記録媒体。
11. 前記イオン結合は、カルボン酸基とアミノ塩基性基との間で存在していることを特徴とする、請求項９または１０に記載の磁気記録媒体。
12. 前記末端基は、炭化水素鎖またはフルオロカーボン鎖を含むことを特徴とする、請求項９から１１のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
13. 前記末端基は、３から６個の炭素原子を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の磁気記録媒体。
14. 前記官能基は、ヒドロキシル基またはフェニル基であることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。