JP2019172553A - β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子及びその製造方法、ε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法、並びに磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子及びその製造方法、ε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法、並びに磁気記録媒体の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子を形成できるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子及びその製造方法、ε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法、並びに磁気記録媒体の製造方法を提供する。【解決手段】下記の式(1)で表され、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲であるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子〔式(1)中、Aは、Fe以外の少なくとも1種の金属元素を表し、aは、0≦a<1を満たす。〕、及びその応用。【選択図】なし

Description

本開示は、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子及びその製造方法、ε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法、並びに磁気記録媒体の製造方法に関する。
近年、磁気記録媒体の高性能化に伴い、磁気記録媒体に用いられる磁気材料として、ナノサイズの粒子でありながら、非常に高い保磁力を発現するイプシロン型酸化鉄(以下、「ε−Fe」又は「ε−酸化鉄」ともいう。)の結晶構造体が注目されている。
ε−酸化鉄の結晶構造体を製造する方法としては、ベータ型オキシ水酸化鉄(以下、「β−FeOOH」又は「β−オキシ水酸化鉄」ともいう。)を原料として用いる方法が知られている。
例えば、単相のε−Feであって、平均粒径が15nm以下である酸化鉄ナノ磁性粒子からなる酸化鉄ナノ磁性粒子粉の製造方法であって、平均粒径15nm以下のβ−FeOOHと純水を混合し、Fe換算濃度0.01モル/L〜1モル/Lの分散液を調製し、β−FeOOH 1モルあたり3モル〜30モルのアンモニアをアンモニア水溶液の滴下により添加し、0℃〜100℃で撹拌し、さらにβ−FeOOH 1モルあたり0.5モル〜15モルのテトラエトキシシランを滴下し、15時間〜30時間で撹拌した後、室温まで放冷し、その後、β−FeOOH 1モルあたり1モル〜30モルの硫酸アンモニウムを加えて沈殿を析出させ、採集し、純水で洗浄し、乾燥し、粉砕し、粉砕物を得て、粉砕物を酸性雰囲気下、900℃以上1200未満で、0.5時間〜10時間熱処理し、解粒処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を添加して撹拌することでシリコン酸化物を除去して、酸化鉄ナノ磁性粒子粉を得ることを特徴とする酸化鉄ナノ粒子粉の製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許第5966964号公報
ところで、近年、磁気抵抗効果型(MR:Magneto-Resistance)ヘッドのような高感度の再生ヘッドを用いて再生した場合にも、高い信号ノイズ比(SNR:Signal to Noise Ratio)が得られる磁気記録媒体が求められている。磁気記録媒体における磁性材料としてε−酸化鉄の結晶構造体を使用する場合、高いSNRを実現する観点からは、ε−酸化鉄の結晶構造体は、粒子径が小さいこと、及び、粒子径の変動係数が小さいこと(即ち、粒子径のバラツキが少ないこと)が重要となる。しかし、その一方で、磁気記録媒体の1種である磁気テープにおいては、ε−酸化鉄の結晶構造体の粒子径が小さいと、ε−酸化鉄の結晶構造体を含む磁性層の膜質が弱くなるという問題がある。
このような問題に対し、本発明者らは、ε−酸化鉄の結晶構造体の原料であるβ−オキシ水酸化鉄に着目し、種々の検討を重ねたところ、β−オキシ水酸化鉄の粒子径の制御が有効であることが判明した。
本発明の一実施形態が解決しようとする課題は、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子を形成できるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を提供することである。
また、本発明の他の実施形態が解決しようとする課題は、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子を形成できるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の製造方法を提供することである。
また、本発明の他の実施形態が解決しようとする課題は、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能なε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法を提供することである。
また、本発明の他の実施形態が解決しようとする課題は、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造方法を提供することである。
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 下記の式(1)で表され、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲であるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子。
式(1)中、Aは、Fe以外の少なくとも1種の金属元素を表し、aは、0≦a<1を満たす。
<2> 上記式(1)におけるAが、Ga、Co、及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素であり、かつ、aが、0<a<1を満たす<1>に記載のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子。
<3> 上記一次粒子の平均円相当径が7nm以上15nm以下の範囲であり、上記一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上20%以下の範囲である<1>又は<2>に記載のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子。
<4> 磁性粒子の形成に用いられる<1>〜<3>のいずれか1つに記載のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子。
<5> 3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液に、アルカリ剤を添加して、下記の式(1)で表されるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得る工程と、
上記粒子分散液から、下記の式(1)で表され、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲であるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を、分級手段により取り出す工程と、
を含むβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の製造方法。
式(1)中、Aは、Fe以外の少なくとも1種の金属元素を表し、aは、0≦a<1を満たす。
<6> <1>〜<4>のいずれか1つに記載のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子、又は、<5>に記載の製造方法により得られたβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の分散液に、加水分解性基を有するシラン化合物を添加して、前駆体粒子分散液を得る工程と、
上記前駆体粒子分散液から前駆体粒子を取り出す工程と、
上記前駆体粒子を800℃以上1400℃以下の範囲の温度で熱処理して、熱処理粒子を得る工程と、
上記熱処理粒子をアルカリ水溶液に添加する工程と、
を含むε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法。
<7> <6>に記載の製造方法により得られたε−酸化鉄系化合物の粒子を用いて磁性層形成用組成物を調製する工程と、
非磁性支持体上に、上記磁性層形成用組成物を付与して、磁性層形成用組成物層を形成する工程と、
形成された上記磁性層形成用組成物層を磁場配向処理する工程と、
上記磁場配向処理された上記磁性層形成用組成物層を乾燥して、磁性層を形成する工程と、
を含む磁気記録媒体の製造方法。
本発明の一実施形態によれば、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子を形成できるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子が提供される。
また、本発明の他の実施形態によれば、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子を形成できるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の製造方法が提供される。
また、本発明の他の実施形態によれば、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能なε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法が提供される。
また、本発明の他の実施形態によれば、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造方法が提供される。
以下、本発明を適用したβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子及びその製造方法、ε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法、並びに磁気記録媒体の製造方法の一例について説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜、変更を加えて実施できる。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、各成分の量は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、複数種の物質の合計量を意味する。
本開示において、「工程」の用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば本用語に含まれる。
本開示において、「一次粒子」とは、凝集のない独立した粒子をいう。また、本開示において、「二次粒子」とは、凝集した粒子(所謂、凝集体)をいう。
本開示における「β−オキシ水酸化鉄系化合物」には、β型以外の結晶構造(例えば、α型、γ型、及びδ型)の割合が、全結晶構造に対して、30質量%以下であるものも包含される。β型以外の結晶構造の割合は、全結晶構造に対して、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、0質量%、すなわち、β型以外の結晶構造を含まないことが特に好ましい。
[β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子]
本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子は、下記の式(1)で表され、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲であるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子である。
既述のとおり、ε−酸化鉄の結晶構造体は、ナノサイズの微粒子でありながら、非常に大きな保磁力を発現することから、磁性材料として注目されている。磁気記録媒体における磁性材料としてε−酸化鉄の結晶構造体を使用する場合、高いSNRを実現する観点から、ε−酸化鉄の結晶構造体の粒子径及び粒子径の変動係数は、小さいことが望ましい。しかし、その一方で、磁気記録媒体の1種である磁気テープにおいては、ε−酸化鉄の結晶構造体の粒子径が小さいと、ε−酸化鉄の結晶構造体を含む磁性層の膜質が弱くなるという問題がある。そのため、従来のε−酸化鉄の結晶構造体を磁性材料として使用する磁気記録媒体では、良好なSNRと優れた膜強度とを両立させることが困難であった。
このような問題に対し、本発明者らは、ε−酸化鉄の粒子の原料であるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子に着目し、研究を重ねたところ、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の粒子径及びその変動係数をある特定の範囲に制御することで、磁性層の膜強度を低下させることなく、高いSNRを実現できる磁性粒子(即ち、ε−酸化鉄の粒子)を形成できることを見出した。より詳細には、本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子は、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、かつ、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲であることにより、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子(特に、ε−酸化鉄の粒子)の形成を実現し得る。
これに対し、特許文献1(特許第5966964号公報)には、β−オキシ水酸化鉄の粒子を原料として用いる酸化鉄ナノ粒子粉(所謂、ε−酸化鉄の粒子)の製造方法が記載されている。しかし、本発明者らの確認によれば、特許文献1に記載のβ−オキシ水酸化鉄の粒子の平均円相当径及び円相当径の変動係数は、本開示の範囲外であることが判明している(後述の比較例6参照)。また、本発明者らが、特許文献1に記載の方法によりε−酸化鉄の粒子を製造したところ、本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子のように、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能なε−酸化鉄の粒子が得られないことを確認している(後述の比較例6参照)。
〔用途〕
本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子は、磁性粒子の形成に好適に用いることができる。本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を用いて形成された磁性粒子によれば、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体を製造することができる。
また、β型のオキシ水酸化鉄の粒子は、ε型の酸化鉄の粒子を形成しやすいため、磁性粒子の中でも、特に、ε−酸化鉄系化合物の形成に好適に用いることができる。
〔平均相当径及び円相当径の変動係数〕
本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子は、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲である。
一次粒子の平均円相当径が5nm以上であるため、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子の形成を実現し得る。また、一次粒子の平均円相当径が30nm以下であるため、SNRが良好な磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子の形成を実現し得る。そして、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、かつ、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲であるため、良好なSNRと、優れた膜強度と、がバランスよく両立した磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子の形成を実現し得る。
一次粒子の平均円相当径は、6nm以上20nm以下の範囲であることが好ましく、7nm以上15nm以下の範囲であることがより好ましい。
一次粒子の円相当径の変動係数は、10%以上25%以下の範囲であることが好ましく、10%以上20%以下の範囲であることがより好ましい。
また、一次粒子の平均円相当径が、6nm以上20nm以下の範囲であり、かつ、一次粒子の円相当径の変動係数が、10%以上25%以下の範囲であることが好ましく、一次粒子の平均円相当径が、6nm以上20nm以下の範囲であり、かつ、一次粒子の円相当径の変動係数が、10%以上20%以下の範囲であることがより好ましく、一次粒子の平均円相当径が、7nm以上20nm以下の範囲であり、かつ、一次粒子の円相当径の変動係数が、10%以上20%以下の範囲であることが更に好ましい。
本開示において、「β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の一次粒子の平均円相当径」は、以下の方法により求める。
β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)を用いて、撮影倍率80,000倍で撮影し、総倍率500,000倍になる倍率で印画紙に印刷する。印刷された粒子から一次粒子を選び、デジタイザーで一次粒子の輪郭をトレースする。トレースした領域と同じ面積となる円の直径(同面積円相当直径)を、画像解析ソフトを用いて求める。
数枚の印画紙に印刷された一次粒子のうち任意に抽出した500個について同面積円相当直径を算出する。得られた500個の粒子の同面積円相当直径を単純平均(即ち、数平均)することにより、一次粒子の平均円相当径を求める。
本開示において、「β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の一次粒子の円相当径の変動係数(単位:%)」は、上記にて求めた一次粒子の円相当径の標準偏差を平均円相当径で除算し、100倍することにより求める。
透過型電子顕微鏡としては、例えば、(株)日立ハイテクノロージーズの透過型電子顕微鏡(型番:H−9000型)を使用することができる。但し、透過型電子顕微鏡は、これに限定されない。
画像解析ソフトとしては、例えば、カールツァイス製の画像解析ソフト(商品名:KS−400)を使用することができる。但し、画像解析ソフトは、これに限定されない。
β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の一次粒子の平均円相当径は、置換する金属元素の種類、合成に使用する原料及び試薬の添加量、反応温度、原料を添加するタイミング及びスピード、撹拌速度等によって制御することができる。
例えば、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の一次粒子の円相当径は、例えば、反応温度を上げることにより大きくすることができ、反応温度を下げることにより小さくすることができる。
なお、本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子が二次粒子を形成する場合には、二次粒子の平均円相当径は、5nm以上30nm以下の範囲であることが好ましく、6nm以上20nm以下の範囲であることがより好ましく、7nm以上15nm以下の範囲であることが更に好ましい。また、二次粒子の円相当径の変動係数は、10%以上30%以下の範囲であることが好ましく、10%以上25%以下の範囲であることがより好ましく、10%以上20%以下の範囲であることが更に好ましい。
また、二次粒子の平均円相当径が、5nm以上30nm以下の範囲であり、かつ、二次粒子の円相当径の変動係数が、10%以上30%以下の範囲であることが好ましく、二次粒子の平均円相当径が、6nm以上20nm以下の範囲であり、かつ、二次粒子の円相当径の変動係数が、10%以上25%以下の範囲であることがより好ましく、二次粒子の平均円相当径が、6nm以上20nm以下の範囲であり、かつ、二次粒子の円相当径の変動係数が、10%以上20%以下の範囲であることが更に好ましく、二次粒子の平均円相当径が、7nm以上20nm以下の範囲であり、かつ、二次粒子の円相当径の変動係数が、10%以上20%以下の範囲であることが特に好ましい。
本開示において、「β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の二次粒子の平均円相当径」は、以下の方法により求める。
β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)を用いて、撮影倍率80,000倍で撮影し、総倍率500,000倍になる倍率で印画紙に印刷する。印刷された粒子から二次粒子を選び、デジタイザーで二次粒子の輪郭をトレースする。トレースした領域と同じ面積となる円の直径(同面積円相当直径)を、画像解析ソフトを用いて求める。
数枚の印画紙に印刷された二次粒子のうち任意に抽出した200個について同面積円相当直径を算出する。得られた200個の粒子の同面積円相当直径を単純平均(即ち、数平均)することにより、二次粒子の平均円相当径を求める。
本開示において、「β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の二次粒子の円相当径の変動係数(単位:%)」は、上記にて求めた二次粒子の円相当径の標準偏差を平均円相当径で除算し、100倍することにより求める。
透過型電子顕微鏡及び画像解析ソフトの具体例は、既述のとおりである。但し、透過型電子顕微鏡及び画像解析ソフトは、既述の具体例に限定されない。
〔組成〕
β−オキシ水酸化鉄系化合物は、下記の式(1)で表される化合物である。
式(1)中、Aは、Fe以外の少なくとも1種の金属元素を表し、aは、0≦a<1を満たす。
式(1)で表される化合物には、β−FeOOHと、β−FeOOHのFe3+イオンサイトの一部がFe以外の金属元素で置換された化合物と、が包含される。
β−FeOOHのFe3+イオンサイトの一部をFe以外の金属元素で置換することにより、例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子を形成する際に、ε−酸化鉄系化合物の磁性特性を好ましく制御することができる。
式(1)におけるAは、Fe以外の少なくとも1種の金属元素であれば、金属元素の種類及び数は、特に制限されない。
例えば、ε−酸化鉄の結晶構造をより形成しやすく、かつ、形成された結晶構造をより安定化しやすいという観点からは、式(1)におけるAは、Ga、Al、In、Rh、Co、Ni、Mn、Zn、Ti、及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素であることが好ましく、Ga、Co、及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素であることがより好ましく、Gaを含むことが更に好ましい。
式(1)におけるaは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、0<a<1が好ましく、0<a<0.8がより好ましく、0.05<a<0.6が更に好ましい。
式(1)で表される化合物のうち、下記の式(2)で表される化合物、下記の式(3)で表される化合物、下記の式(4)で表される化合物、下記の式(5)で表される化合物、及び下記の式(6)で表される化合物は、好ましい態様である。
これらの中でも、下記の式(6)で表される化合物は、より良好なSNRを実現しやすい点で好ましい。
式(2)中、Zは、Ga、Al、In、及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の3価の金属元素を表す。zは、0<z<1を満たす。
式(2)におけるZは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、Ga及びAlから選ばれる少なくとも1種の金属元素が好ましく、Gaがより好ましい。
式(2)におけるzは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、好ましくは0<z<0.9を満たし、より好ましくは0.05<z<0.6を満たす。
式(2)で表される化合物の具体例としては、Ga(0.12)Fe(0.88)OOH、Ga(0.25)Fe(0.75)OOH、Ga(0.30)Fe(0.70)OOH等が挙げられる。
式(3)中、Xは、Co、Ni、Mn、及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属元素を表し、Yは、Ti及びSnから選ばれる少なくとも1種の4価の金属元素を表す。xは、0<x<0.5を満たし、yは、0<y<0.5を満たす。
式(3)におけるXは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、Co及びMnから選ばれる少なくとも1種の金属元素が好ましく、Coがより好ましい。同様の観点から、式(3)におけるYは、Tiが好ましい。
式(3)におけるx及びyは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、xが、0<x<0.25を満たし、かつ、yが、0<y<0.25を満たすことが好ましい。
式(3)で表される化合物の具体例としては、Co(0.05)Ti(0.05)Fe(0.90)OOH、Co(0.07)Ti(0.07)Fe(0.86)OOH等が挙げられる。
式(4)中、Xは、Co、Ni、Mn、及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属元素を表し、Zは、Ga、Al、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種の3価の金属元素を表す。xは、0<x<0.5を満たし、zは、0<z<0.5を満たす。
式(4)におけるXは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、Co及びMnから選ばれる少なくとも1種の金属元素が好ましく、Coがより好ましい。同様の観点から、式(4)におけるZは、Ga及びAlから選ばれる少なくとも1種の金属元素が好ましく、Gaがより好ましい。
式(4)におけるx及びzは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、xが、0<x<0.25を満たし、かつ、zが、0<z<0.3を満たすことが好ましい。
式(4)で表される化合物の具体例としては、Ga(0.25)Co(0.05)Fe(0.70)OOH、Ga(0.30)Co(0.05)Fe(0.65)OOH等が挙げられる。
式(5)中、Yは、Ti及びSnから選ばれる少なくとも1種の4価の金属元素を表し、Zは、Ga、Al、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種の3価の金属元素を表す。yは、0<y<0.5を満たし、zは、0<z<0.5を満たす。
式(5)におけるYは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、Tiが好ましい。同様の観点から、式(5)におけるZは、Ga及びAlから選ばれる少なくとも1種の金属元素が好ましく、Gaがより好ましい。
式(5)におけるy及びzは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、yが、0<y<0.25を満たし、かつ、zが、0<z<0.3を満たすことが好ましい。
式(5)で表される化合物の具体例としては、Ga(0.3)Ti(0.05)Fe(0.65)OOH、Ga(0.25)Ti(0.05)Fe(0.7)OOH等が挙げられる。
式(6)中、Xは、Co、Ni、Mn、及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属元素を表し、Yは、Ti及びSnから選ばれる少なくとも1種の4価の金属元素を表し、Zは、Ga、Al、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種の3価の金属元素を表す。xは、0<x<0.5を満たし、yは、0<y<0.5を満たし、zは、0<z<0.5を満たし、x+y+z<1である。
式(6)におけるXは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、Co及びMnから選ばれる少なくとも1種の金属元素が好ましく、Coがより好ましい。同様の観点から、式(6)におけるYは、Tiが好ましい。また、同様の観点から、式(6)におけるZは、Ga及びAlから選ばれる少なくとも1種の金属元素が好ましく、Gaがより好ましい。
式(6)におけるx、y、及びzは、例えば、磁気特性の制御、並びに、ε相の形成性及び安定性の観点から、xが、0<x<0.25を満たし、yが、0<y<0.25を満たし、かつ、zが、0<z<0.3を満たすことが好ましく、xが、0<x<0.15を満たし、yが、0<y<0.15を満たし、かつ、zが、0<z<0.3を満たすことがより好ましい。
式(6)で表される化合物の具体例としては、Ga(0.12)Co(0.025)Ti(0.025)Fe(0.83)OOHGa(0.15)Co(0.025)Ti(0.025)Fe(0.8)OOHGa(0.10)Co(0.025)Ti(0.025)Fe(0.85)OOHGa(0.25)Co(0.005)Ti(0.005)Fe(0.74)OOH、Ga(0.20)Co(0.0125)Ti(0.0125)Fe(0.775)OOH、Ga(0.1325)Co(0.025)Ti(0.025)Fe(0.8175)OOH、Ga(0.125)Co(0.025)Ti(0.025)Fe(0.825)OOH等が挙げられる。
β型の結晶構造を有するオキシ水酸化鉄系化合物であることの確認は、例えば、X線回折(XRD:X-Ray-Diffraction)法により行うことができる。
また、β−オキシ水酸化鉄系化合物の組成は、高周波誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)発光分光分析法により確認する。
具体的には、試料の粒子12mg及び4mol/Lの塩酸水溶液10mLを入れた容器を、設定温度80℃のホットプレート上で3時間保持し、溶解液を得る。次いで、得られた溶解液を0.1μmのメンブレンフィルタを用いて濾過する。得られた濾液の元素分析を、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置を用いて行う。得られた元素分析の結果に基づき、鉄原子100原子%に対する各金属原子の含有率を求める。得られた含有率に基づき、組成を確認する。
測定装置としては、例えば、(株)島津製作所のICPS−8100(商品名)を好適に用いることができる。但し、測定装置は、これに限定されない。
〔形状〕
β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の形状としては、特に制限はなく、例えば、球状、ロッド状、針状等の形状が挙げられる。
これらの中でも、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の形状としては、球状が好ましい。球状は、他の形状と比較して比表面積をより小さくできるため、例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子の製造に用いた場合、得られるε−酸化鉄系化合物の粒子の分散及び配向の観点から好ましい。
[β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の製造方法]
本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の製造方法は、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液に、アルカリ剤を添加して、式(1)で表されるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得る工程(以下、「工程(A)」ともいう。)と、上記粒子分散液から、式(1)で表され、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲であるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を、分級手段により取り出す工程(以下、「工程(B)」ともいう。)と、を含む。
本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の製造方法によれば、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子(特に、ε−酸化鉄系化合物の粒子)を形成できるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を得ることができる。
〔工程(A)〕
工程(A)では、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液に、アルカリ剤を添加して、式(1)で表されるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得る。
3価の鉄イオンを含む化合物としては、特に制限はなく、例えば、入手容易性及びコストの観点から、硝酸塩、硫酸塩、塩化物等の水溶性の無機酸塩が好ましい。具体的には、硝酸鉄(III)9水和物、塩化鉄(III)6水和物等が挙げられる。
3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液には、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子に含ませる鉄以外の金属元素を含有させることができる。
鉄以外の金属元素としては、例えば、既述の式(1)におけるAで表される金属元素が挙げられる。具体的には、Ga、Al、In、Rh、Co、Ni、Mn、Zn、Ti、及びSnが挙げられる。鉄以外の金属元素の添加、及びその含有量を変えることにより、得られる酸化鉄系化合物の相を変えることができる。
鉄以外の金属元素の供給源としては、特に制限はなく、例えば、入手容易性及びコストの観点から、硝酸塩、硫酸塩、塩化物等の水溶性の無機酸塩が好ましい。
具体的には、例えば、硝酸ガリウム(III)8水和物、硝酸コバルト(II)6水和物、硫酸チタン(III)、硫酸チタン(IV)、硝酸アルミニウム(III)9水和物、硝酸インジウム(III)3水和物、硝酸ロジウム(III)、塩化コバルト(II)6水和物、硝酸マンガン(II)6水和物、塩化マンガン(II)4水和物、硝酸ニッケル(II)6水和物、塩化ニッケル(II)6水和物、硝酸亜鉛(II)6水和物、塩化亜鉛(II)、塩化すず(IV)5水和物等が挙げられる。
分散媒として用いる水は、純水、イオン交換水等であることが好ましい。
3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液には、更に、ポリビニルピロリドン(PVP)、及び臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムから選ばれる少なくとも1種の化合物を含有させてもよい。これらの化合物を更に含有させることで、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を、後述の本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法に用いた場合に、工程(D)で得られる前駆体の粒子の粒子径が、より均一化する傾向にある。
工程(A)では、まず、3価の鉄イオンを含む化合物、並びに、必要に応じて含有させる鉄以外の金属元素を含む化合物、ポリビニルピロリドン(PVP)及び臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムから選ばれる少なくとも1種の化合物を水に添加し、撹拌して水溶液を調製する。
撹拌には、公知の方法を適用することができ、例えば、マグネチックスターラーを用いた撹拌等を挙げることができる。
次に、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液の撹拌を継続しながら、アルカリ剤を添加する。アルカリ剤を添加することで、水酸化物ゾルが生成する。
アルカリ剤としては、アンモニア水溶液、アンモニウム塩化合物の水溶液、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液、水酸化カリウム(KOH)水溶液等が挙げられる。
アンモニア水溶液及びアンモニウム塩化合物の水溶液の濃度は、例えば、20質量%〜30質量%とすることができる。
水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液及び水酸化カリウム(KOH)水溶液の濃度は、例えば、0.1質量%〜1.0質量%とすることができる。
アルカリ剤を添加する雰囲気は、特に制限されない。アルカリ剤の添加は、例えば、大気雰囲気下、即ち、常圧下であって、空気の存在する環境下で行ってもよい。
アルカリ剤を添加する際、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液の液温は、4℃〜70℃とすることが好ましく、10℃〜60℃とすることがより好ましく、15℃〜40℃とすることが更に好ましい。
液温が4℃〜70℃であると、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子をより形成しやすい傾向がある。また、液温が70℃以下であると、SNRが良好な磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子を形成できるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子をより形成しやすい傾向がある。
〔工程(B)〕
工程(B)では、工程(A)で得られたβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液から、式(1)で表され、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲であるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を、分級手段により取り出す。
分級手段としては、一次粒子の平均円相当径及び円相当径の変動係数が上記の範囲であるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を分級できれば、特に制限されず、公知の分級手段を適用することができる。
例えば、分級手段としては、遠心分離、限外濾過等の手段が挙げられる。
分級手段が遠心分離の場合、遠心分離の条件は、例えば、20,000rpm(revolutions per minute;以下、同じ。)〜100,000rpmにて、5分間〜180分間とすることが好ましく、30,000rpm〜100,000rpmにて、5分間〜150分間とすることがより好ましく、50,000rpm〜100,000rpmにて、10分間〜60分間とすることが更に好ましい。
また、異なる条件(回転数、回転時間等)の遠心分離を多段で行うこともできるが、例えば、粒子の凝集による二次粒子の発生を抑制する観点からは、1段で行うことが好ましい。
上記の遠心分離の条件は、日立工機(株)の遠心分離装置(商品名:CP100WX)を用いた場合の条件である。
分級手段が限外濾過の場合には、限外濾過膜の孔径を適宜選択することで、所望の粒子を分級することができる。
[ε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法]
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法は、既述の本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子、又は、既述の本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の製造方法により得られたβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の分散液に、加水分解性基を有するシラン化合物を添加して、前駆体粒子分散液を得る工程(以下、「工程(D)」ともいう。)と、上記前駆体粒子分散液から前駆体粒子を取り出す工程(以下、「工程(E)」ともいう。)と、上記前駆体粒子を800℃以上1400℃以下の範囲の温度で熱処理して、熱処理粒子を得る工程(以下、「工程(F)」ともいう。)と、熱処理粒子をアルカリ水溶液に添加する工程(以下、「工程(G)」ともいう。)と、を含む。
以下、既述の本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子、及び、既述の本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の製造方法により得られたβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を、総称して「本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子」ともいう。
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法は、目的に応じて、更に他の工程を含んでいてもよい。
好ましい他の工程としては、例えば、工程(D)の前に含み得る工程(C)が挙げられる。工程(C)は、下記の工程(C−1)及び工程(C−2)を含む。
工程(C−1):本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子に、多価カルボン酸水溶液を添加し、生成した固形成分を取り出す工程
工程(C−2):取り出した固形成分を水に再分散する工程
また、好ましい他の工程としては、例えば、工程(G)の後に含み得る下記の工程(H)等が挙げられる。
工程(H):得られたε−酸化鉄系化合物の粒子を洗浄し、乾燥する工程
〔工程(C)〕
工程(C−1)では、本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子に、多価カルボン酸水溶液を添加する。多価カルボン酸を添加すると固形成分が生成する。生成した固形成分は、固液分離して取り出す。そして、工程(C−2)において、取り出した固形成分を水に再分散する。この工程を経ることで、その後の工程(E)で得られる前駆体粒子において、非晶質成分の含有量が少なくなる傾向にある。そして、更にその後の工程(F)における熱処理の際に、非晶質分の存在に起因する、所望されない微細な粒子の生成が抑制される傾向にある。
前駆体中の非晶質成分の含有量を更に少なくする観点から、工程(C−1)において取り出した固形成分は、純水で洗浄し、乾燥してから、水に再分散することが好ましい。
多価カルボン酸としては、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸等が挙げられる。
これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、固形成分の粒子の粒子径がより均一化するという観点から、クエン酸が好ましい。
多価カルボン酸の使用量は、3価のFeイオン1モルに対して、0.2モル〜5.0モルの範囲であることが好ましく、0.5モル〜2.5モルの範囲であることがより好ましい。
多価カルボン酸を添加した後は、撹拌することが好ましい。
撹拌時間は、例えば、10分間〜2時間とすることができる。
撹拌後に固形成分が沈殿するため、この沈殿した固形成分を取り出す。
固形成分を取り出す方法としては、特に制限されず、例えば、操作の簡便性の観点から、遠心分離する方法が好ましく挙げられる。
取り出した固形成分は、次の工程(C−2)の前に、水等で洗浄し、乾燥してもよい。
乾燥温度は、特に制限されず、例えば、60℃〜100℃とすることができる。
工程(C−2)では、工程(C−1)で取り出した固形成分を水に再分散する。
水は、純水、イオン交換水等であることが好ましい。
〔工程(D)〕
工程(D)では、本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の分散液に、加水分解性基を有するシラン化合物を添加して、前駆体粒子分散液を得る。
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法が、既述の工程(C−1)及び工程(C−2)を含む場合には、工程(D)では、工程(C−2)にて得られる分散液に、加水分解性基を有するシラン化合物を添加して前駆体粒子分散液を得る。
加水分解性基を有するシラン化合物としては、テトラエトキシシラン(TEOS:Tetraethyl Orthosilicate)、テトラメトキシシラン等が挙げられる。
これらの中でも、加水分解性基を有するシラン化合物としては、TEOSが好ましい。
加水分解性基を有するシラン化合物の使用量は、Fe1モルに対して、Siが0.5モル〜30モルの範囲となる量が好ましく、2モル〜15モルの範囲となる量がより好ましい。
加水分解性基を有するシラン化合物を添加した後は、撹拌することが好ましい。
撹拌時間は、特に制限されず、例えば、1時間〜24時間とすることができる。
撹拌の際の液温は、15℃〜80℃の範囲とすることができ、30℃〜80℃に昇温してもよい。
加水分解性基を有するシラン化合物を添加した後は、凝集剤を添加してもよい。
凝集剤としては、価数が2価以上の塩が好ましい。
また、凝集剤は、水に対する溶解度が高いことが好ましい。ここで、「水に対する溶解度が高い」とは、25℃の水に添加した際に、5質量%以上溶解することを指す。
凝集剤として、硫酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム等が挙げられる。
凝集剤を添加する際の液温は、例えば、15℃〜80℃とすることができる。
凝集剤は、水溶液を撹拌しながら、添加することが好ましい。
〔工程(E)〕
工程(E)では、工程(D)で得られた前駆体粒子分散液から前駆体粒子を取り出す。
前駆体粒子を取り出す方法は、特に制限されず、例えば、操作の簡便性の観点から、遠心分離する方法が好ましく挙げられる。
遠心分離の条件は、特に制限されず、例えば、1,000rpm〜10,000rpmにて1分間〜60分間とすることができる。
取り出した前駆体粒子は、乾燥してもよい。
乾燥方法は、特に制限されず、例えば、乾燥機(例えば、オーブン)を用いる方法が挙げられる。
前駆体粒子は、上記のシラン化合物の加水分解によって生成したSi含有被膜が形成された粒子である。このSi含有被膜は、Siの酸化物又は水酸化物の被膜と推察される。
〔工程(F)〕
工程(F)では、工程(E)で得られた前駆体粒子を、800℃〜1400℃の温度範囲内で熱処理して、熱処理粒子を得る。熱処理を施すことで、前駆体粒子が磁性を帯びる。
熱処理における雰囲気は、特に制限されない。熱処理は、例えば、大気雰囲気下、即ち、常圧下であって、空気の存在する環境下で行ってもよい。
熱処理時間は、特に制限されず、例えば、1時間〜8時間とすることができる。
〔工程(G)〕
工程(G)では、工程(F)で得られた熱処理粒子をアルカリ水溶液に添加する。
アルカリ水溶液に添加してアルカリ処理することで、熱処理粒子に残存するSi含有被膜が除去される。
アルカリ水溶液としては、特に制限されないが、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液、水酸化カリウム(KOH)水溶液等の強アルカリ水溶液が好ましい。
アルカリ水溶液の溶媒である水は、純水、イオン交換水等であることが好ましい。
アルカリ水溶液の液温は、特に制限されず、例えば、70℃以上とすることができる。溶媒が水であることから、アルカリ水溶液の液温は、100℃未満であることが好ましい。
アルカリ水溶液の濃度は、特に制限されず、例えば、4モル/L以上とすることができる。
熱処理粒子が添加されたアルカリ水溶液は、撹拌することが好ましい。
撹拌時間は、特に制限されず、例えば、18時間〜36時間とすることができる。
アルカリ処理後は、アルカリ水溶液中からSi含有被膜が除去された粒子(即ち、ε−酸化鉄系化合物の粒子)を取り出す。
粒子を取り出す方法としては、特に制限されず、例えば、操作の簡便性の観点から、遠心分離する方法が好ましく挙げられる。
〔工程(H)〕
工程(H)では、工程(G)で得られたε−酸化鉄系化合物の粒子を洗浄し、乾燥する。
洗浄には、水を用いてもよく、水溶性高分子を含有する水溶液を用いてもよい。
水溶性高分子を含有する水溶液を用いると、水溶液中のε−酸化鉄系化合物の粒子の分散性が向上する傾向にある。また、ε−酸化鉄系化合物の粒子の表面が水溶性高分子で処理されることで、その後の固液分離によって、所望されない微細粒子を効率よく除去できる傾向にある。
洗浄に用いる水、及び、水溶性高分子を含有する水溶液の溶媒である水は、純水、イオン交換水等であることが好ましい。
水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール(PVA)、ヒドロキシメチルセルロース(HMC)、ポリビニルピロリドン(PVP)等が挙げられる。
固液分離の方法としては、特に制限されず、例えば、操作の簡便性の観点から、遠心分離する方法が好ましく挙げられる。
遠心分離の条件は、特に制限されず、例えば、1,000rpm〜10,000rpmにて1分間〜60分間とすることができる。
洗浄したε−酸化鉄系化合物の粒子の乾燥方法は、特に制限されず、例えば、内部雰囲気温度60℃〜110℃の乾燥機(例えば、オーブン)を用いる方法が挙げられる。
[ε−酸化鉄系化合物]
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法により得られるε−酸化鉄系化合物の粒子は、本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を用いて製造されているため、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体を製造することができる。
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法において、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子として、既述の式(1)で表される化合物の粒子を用いた場合には、下記の式(1−1)で表されるε−酸化鉄系化合物の粒子が得られる。
式(1−1)中、Aは、Fe以外の少なくとも1種の金属元素を表し、a1は、0≦a1<2を満たす。
式(1−1)におけるAは、既述の式(1)におけるAに対応する。また、式(1−1)におけるa1は、既述の式(1)におけるaの約2倍に相当する値となる。
以下、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子として、既述の式(2)〜(6)で表される化合物の粒子を用いた場合に得られるε−酸化鉄系化合物について説明する。
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法において、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子として、既述の式(2)で表される化合物の粒子を用いた場合には、下記の式(2−1)で表されるε−酸化鉄系化合物の粒子が得られる。
式(2−1)中、Zは、Ga、Al、In、及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の3価の金属元素を表す。z1は、0<z1<2を満たす。
式(2−1)におけるZは、既述の式(2)におけるZに対応する。また、式(2−1)におけるz1は、既述の式(2)におけるzの約2倍に相当する値となる。
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法において、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子として、既述の式(3)で表される化合物の粒子を用いた場合には、下記の式(3−1)で表されるε−酸化鉄系化合物の粒子が得られる。
式(3−1)中、Xは、Co、Ni、Mn、及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属元素を表し、Yは、Ti及びSnから選ばれる少なくとも1種の4価の金属元素を表す。x1は、0<x1<1を満たし、y1は、0<y1<1を満たす。
式(3−1)におけるX及びYは、それぞれ既述の式(3)におけるX及びYに対応する。また、式(3−1)におけるx1及びy1は、それぞれ既述の式(3)におけるx及びyの約2倍に相当する値となる。
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法において、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子として、既述の式(4)で表される化合物の粒子を用いた場合には、下記の式(4−1)で表されるε−酸化鉄系化合物の粒子が得られる。
式(4−1)中、Xは、Co、Ni、Mn、及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属元素を表し、Zは、Ga、Al、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種の3価の金属元素を表す。x1は、0<x1<1を満たし、z1は、0<z1<1を満たす。
式(4−1)におけるX及びZは、それぞれ既述の式(4)におけるX及びZに対応する。また、式(4−1)におけるx1及びz1は、それぞれ既述の式(4)におけるx及びzの約2倍に相当する値となる。
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法において、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子として、既述の式(5)で表される化合物の粒子を用いた場合には、下記の式(5−1)で表されるε−酸化鉄系化合物の粒子が得られる。
式(5−1)中、Yは、Ti及びSnから選ばれる少なくとも1種の4価の金属元素を表し、Zは、Ga、Al、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種の3価の金属元素を表す。yは、0<y1<1を満たし、zは、0<z1<1を満たす。
式(5−1)におけるY及びZは、それぞれ既述の式(5)におけるY及びZに対応する。また、式(5−1)におけるy1及びz1は、それぞれ既述の式(5)におけるy及びzの約2倍に相当する値となる。
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法において、β−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子として、既述の式(6)で表される化合物の粒子を用いた場合には、下記の式(6−1)で表されるε−酸化鉄系化合物の粒子が得られる。
式(6−1)中、Xは、Co、Ni、Mn、及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属元素を表し、Yは、Ti及びSnから選ばれる少なくとも1種の4価の金属元素を表し、Zは、Ga、Al、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種の3価の金属元素を表す。x1は、0<x1<1を満たし、y1は、0<y1<1を満たし、z1は、0<z1<1を満たし、x+y+z<2である。
式(6−1)におけるX、Y、及びZは、それぞれ既述の式(6)におけるX、Y、及びZに対応する。また、式(6−1)におけるx1、y1、及びz1は、それぞれ既述の式(6)におけるx、y、及びzの約2倍に相当する値となる。
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法により得られたε−酸化鉄系化合物の粒子が、ε型の結晶構造を有する酸化鉄系化合物であることの確認は、例えば、X線回折(XRD)法により行うことができる。
また、ε−酸化鉄系化合物の組成は、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により確認する。
具体的な確認方法は、既述のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の組成の確認方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
測定装置としては、例えば、(株)島津製作所のICPS−8100(商品名)を好適に用いることができる。但し、測定装置は、これに限定されない。
ε−酸化鉄系化合物の粒子の形状としては、特に制限はなく、例えば、球状、ロッド状、針状等の形状が挙げられる。
これらの中でも、ε−酸化鉄系化合物の粒子の形状としては、球状が好ましい。球状は、他の形状と比較して比表面積をより小さくできるため、例えば、分散及び配向の観点から好ましい。
ε−酸化鉄系化合物の粒子の平均円相当径としては、例えば、7nm〜35nmであることが好ましく、8nm〜25nmであることがより好ましく、10nm〜17nmであることが更に好ましい。
ε−酸化鉄系化合物の粒子の平均円相当径が7nm以上であると、取り扱い性がより良好となる。また、ε−酸化鉄の結晶構造がより安定化し、かつ、磁気特性の分布がより小さくなる。
ε−酸化鉄系化合物の粒子の平均円相当径が35nm以下であると、記録密度がより向上し得る。また、記録再生に適した磁気特性に調整しやすいため、SNRがより良好な磁気記録媒体を実現し得る。
本開示において、「ε−酸化鉄系化合物の粒子の平均円相当径」は、ε−酸化鉄系化合物の一次粒子500個の円相当径の数平均値を意味する。
個々のε−酸化鉄系化合物の粒子の円相当径は、透過型電子顕微鏡(TEM)像に基づき求める。詳細には、TEM像におけるε−酸化鉄系化合物の粒子の面積(即ち、投影面積)と同一面積の円の直径を、円相当径とする。
ε−酸化鉄系化合物の粒子の平均円相当径の測定方法の具体例は、後述の実施例に示すとおりである。
ε−酸化鉄系化合物の粒子の平均円相当径は、ε−酸化鉄系化合物の粒子を調製する際の焼成温度、置換する金属元素の種類等によって制御することができる。例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子の平均円相当径は、粒子を調製する際の焼成温度を高くすることにより大きくすることができ、低くすることにより小さくすることができる。
[磁気記録媒体の製造方法]
本開示の磁気記録媒体の製造方法は、既述の本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法により得られたε−酸化鉄系化合物の粒子を用いて磁性層形成用組成物を調製する工程(以下、「工程I」ともいう。)と、非磁性支持体上に、磁性層形成用組成物を付与して、磁性層形成用組成物層を形成する工程(以下、「工程II」ともいう。)と、形成された磁性層形成用組成物層を磁場配向処理する工程(以下、「工程III」ともいう。)と、磁場配向処理された磁性層形成用組成物層を乾燥して、磁性層を形成する工程(以下、「工程IV」ともいう。)と、を含む。
本開示の磁気記録媒体の製造方法によれば、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体を製造できる。
本開示の磁気記録媒体の製造方法は、必要に応じて、更に、磁性層を有する非磁性支持体をカレンダー処理する工程(以下、「工程V」ともいう。)、非磁性層、バックコート層等の任意の層を形成する工程(以下、「工程VI」ともいう。)等を含むことができる。また、個々の工程は、それぞれ2段階以上に分かれていてもよい。
以下、各工程について詳細に説明する。
〔工程I〕
工程Iでは、本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法により得られたε−酸化鉄系化合物の粒子を用いて磁性層形成用組成物を調製する。
本開示のε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法によりε−酸化鉄系化合物の粒子を得ることの詳細については、既述のとおりであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
工程Iは、ε−酸化鉄系化合物の粒子、結合剤、並びに、必要に応じて、研磨剤、各種添加剤(例えば、後述の他の添加剤)、及び溶媒を混合する工程(以下、「工程I−1」ともいう。)と、工程I−1で得られた混合液を分散する工程(以下、「工程I−2」ともいう。)を含むことができる。
ε−酸化鉄系化合物の粒子、研磨剤、結合剤等の全ての原料は、工程I中のいずれの時点で混合してもよい。
個々の原料は、一括して混合してもよいし、2回以上に分割して混合してもよい。
例えば、結合剤は、工程I−2にて他の原料と混合した後、分散後の粘度調整のために更に添加して混合することができる。
磁性層形成用組成物の原料の分散には、バッチ式縦型サンドミル、横型ビーズミル等の公知の分散装置を用いることができる。
分散ビーズとしては、ガラスビーズ、ジルコニアビーズ、チタニアビーズ、スチールビーズ等を用いることができる。分散ビーズの粒径(所謂、ビーズ径)及び充填率は、適宜最適化して用いることができる。
磁性層形成用組成物の原料の分散には、例えば、公知の超音波装置を用いることもできる。
また、工程I−2の前に、磁性層形成用組成物の原料の少なくとも一部を、例えば、オープンニーダを用いて混練してもよい。
磁性層形成用組成物の原料は、それぞれの原料ごとに溶液を調製した後に、混合してもよい。例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子を含む磁性液と、研磨剤を含む研磨剤液と、をそれぞれ調製した後に、混合して分散することができる。
(磁性層形成用組成物)
磁性層形成用組成物を調製するための「ε−酸化鉄系化合物の粒子」は、「ε−酸化鉄系化合物の粒子」の項で説明したものと同義であり、好ましい態様も同様であるため、ここでは説明を省略する。
磁性層形成用組成物中におけるε−酸化鉄系化合物の粒子の含有率は、磁性層形成用組成物の全質量に対して、5質量%以上30質量%以下であることが好ましく、8質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
(結合剤)
磁性層形成用組成物は、結合剤を含むことが好ましい。
結合剤としては、各種樹脂が挙げられる。
結合剤に用いられる樹脂は、目的とする強度、耐久性等の物性を満たす層を形成できれば、特に制限されない。
結合剤に用いられる樹脂は、単独重合体(所謂、ホモポリマー)であってもよいし、共重合体(所謂、コポリマー)であってもよい。また、樹脂は、公知の電子線硬化型樹脂であってよい。
結合剤に用いられる樹脂としては、ポリウレタン、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等を共重合したアクリル系樹脂、ニトロセルロース等のセルロース樹脂、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等のポリビニルアルキラール樹脂などが挙げられる。
これらの中でも、結合剤に用いられる樹脂としては、ポリウレタン、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、及び塩化ビニル系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
結合剤に用いられる樹脂は、例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子の分散性をより向上させる観点から、ε−酸化鉄系化合物の粒子の表面に吸着する官能基(例えば、極性基)を分子内に有することが好ましい。
好ましい官能基としては、−SOM、−SOM、−PO(OM)、−OPO(OM)、−COOM、=NSOM、−NRSOM、−NR、−N等が挙げられる。
ここで、Mは、水素原子又はNa、K等のアルカリ金属原子を表す。Rは、アルキレン基を表し、R、R、及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、又はヒドロキシアルキル基を表す。Xは、Cl、Br等のハロゲン原子を表す。
結合剤に用いられる樹脂が上記官能基を有する場合、樹脂中の官能基の含有量は、0.01meq/g〜2.0meq/gであることが好ましく、0.3meq/g〜1.2meq/g以下であることがより好ましい。
樹脂中の官能基の含有量が上記範囲内にあると、磁性層におけるε−酸化鉄系化合物の粒子の分散性がより良好となり、磁性密度がより向上し得る。
結合剤に用いられる樹脂としては、−SONa基を有するポリウレタンがより好ましい。ポリウレタンが−SONa基を有する場合、−SONa基は、ポリウレタンに対して、0.01meq/g〜1.0meq/gの範囲の量で含まれることが好ましい。
結合剤に用いられる樹脂の分子量は、重量平均分子量として、例えば、10,000〜200,000とすることができる。
本開示における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定された値をポリスチレン換算して求められる値である。測定条件としては、下記の条件を挙げることができる。
−条件−
GPC装置:HLC−8120(東ソー(株))
カラム:TSK gel Multipore HXL−M(東ソー(株)、7.8mmID(Inner Diameter)×30.0cm)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
試料濃度:0.5質量%
サンプル注入量:10μL
流速:0.6mL/min
測定温度:40℃
検出器:RI検出器
磁性層形成用組成物は、結合剤を含む場合、結合剤を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
磁性層形成用組成物が結合剤を含む場合、磁性層形成用組成物中における結合剤の含有量は、特に制限されず、例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子100質量部に対して、5質量部以上50質量部以下であることが好ましく、10質量部以上30質量部以下であることがより好ましい。
磁性層形成用組成物中における結合剤の含有量が、ε−酸化鉄系化合物の粒子100質量部に対して、上記の範囲内であると、例えば、磁性層中におけるε−酸化鉄系化合物の粒子の分散性がより良好となり、磁性密度がより向上し得る。
(研磨剤)
磁性層形成用組成物は、研磨剤を含むことができる。
研磨剤は、磁気記録媒体の走行中に生じ得る磨耗、傷付き等のテープダメージの低減、及び磁気記録媒体の使用中にヘッドに付着する付着物(所謂、デブリ)の除去に寄与し得る。
研磨剤としては、α−アルミナ、β−アルミナ、炭化ケイ素、酸化クロム、酸化セリウム、α−酸化鉄、コランダム、人造ダイヤモンド、窒化ケイ素、炭化ケイ素チタンカーバイド、酸化チタン、二酸化ケイ素、窒化ホウ素等、主としてモース硬度6以上の公知の材料の粒子が挙げられる。
研磨剤としては、既述の研磨剤同士の複合体(例えば、研磨剤を他の研磨剤で表面処理したもの)を用いてもよい。このような研磨剤には、主成分以外の化合物又は元素が含まれる場合もあるが、主成分が90質量%以上であれば、研磨剤としての効果に変わりはない。
研磨剤の形状としては、特に制限はなく、例えば、針状、球状、立方体状、直方体状等の粒子形状が挙げられる。
これらの中でも、研磨剤の形状としては、例えば、研磨性がより良好になるとの観点から、針状、立方体状等、粒子の一部に角を有するものが好ましい。
研磨剤の粒子の平均円相当径としては、特に制限はなく、例えば、研磨剤の研磨性をより適切に維持する観点から、0.01μm〜2.0μmであることが好ましく、0.05μm〜1.0μmであることがより好ましく、0.05μm〜0.5μmであることが更に好ましい。
粒径の異なる複数種の研磨剤を組み合わせることで、磁性層の耐久性を向上させることができる。また、研磨剤の粒子の粒度分布を狭くすることで、磁気記録媒体の電磁変換特性を高めることもできる。
本開示において、研磨剤の粒子の平均円相当径は、既述のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の平均円相当径と同様の方法により測定することができる。
研磨剤のBET比表面積は、1m/g〜30m/gであることが好ましい。
研磨剤のタップ密度は、0.3g/mL〜2g/mLであることが好ましい。
磁性層形成用組成物は、研磨剤を含む場合、研磨剤を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
研磨剤としては、市販品を用いることができる。
市販品の例としては、住友化学(株)のAKP−12、AKP−15、AKP−20、AKP−30、AKP−50、HIT20、HIT−30、HIT−55、HIT60A、HIT70、HIT80、HIT100、レイノルズ社のERC−DBM、HP−DBM、HPS−DBM、(株)フジミインコーポレーテッドのWA10000、上村工業(株)のUB20、日本化学工業(株)のG−5、クロメックスU2、クロメックスU1、戸田工業(株)のTF100、TF140、イビデン社のベータランダムウルトラファイン、昭和KDE(株)のB−3等(以上、いずれも商品名)が挙げられる。
磁性層形成用組成物が研磨剤を含む場合、磁性層形成用組成物中における研磨剤の含有量は、特に制限されず、例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部であることが好ましく、0.5質量部〜15質量部であることがより好ましい。
磁性層形成用組成物中における研磨剤の含有量が、ε−酸化鉄系化合物の粒子100質量部に対して、0.1質量部以上であると、形成される磁性層の耐擦傷性がより向上し得る。
磁性層形成用組成物中における研磨剤の含有量が、ε−酸化鉄系化合物の粒子100質量部に対して、20質量部以下であると、ε−酸化鉄系化合物の粒子の含有率への影響が少ないため、SNRがより良好な磁気記録媒体を実現し得る。
(他の添加剤)
磁性層形成用組成物は、ε−酸化鉄系化合物の粒子、結合剤、及び研磨剤以外に、効果を損なわない範囲において、必要に応じて、種々の添加剤(所謂、他の添加剤)を含んでいてもよい。
他の添加剤としては、非磁性フィラー、潤滑剤、分散剤、硬化剤、分散助剤、防黴剤、帯電防止剤、酸化防止剤等が挙げられる。
他の添加剤は、1つの成分が2つ以上の機能を担うものであってもよい。
−非磁性フィラー−
磁性層は、非磁性フィラーを含むことができる。
非磁性フィラーは、磁性層の膜強度、表面粗さ等の物性の調整に寄与し得る。
本開示において、「非磁性フィラー」とは、残留磁束密度が10mT以下であること、及び、保磁力が7.98kA/m(100Oe)以下であること、の少なくとも一方を満たすフィラーを意味する。
非磁性フィラーとしては、カーボンブラック、無機粒子等が挙げられる。
例えば、分散安定性及び磁性層中への均一配置の観点からは、非磁性フィラーとしては、コロイド粒子が好ましい。また、例えば、入手容易性の観点からは、非磁性フィラーとしては、カーボンブラック及び無機コロイド粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、カーボンブラック及び無機酸化物コロイド粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
無機酸化物コロイド粒子としては、α化率90%以上のα−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ、θ−アルミナ、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、酸化クロム、酸化セリウム、α−酸化鉄、ゲータイト、コランダム、窒化ケイ素、チタンカーバイト、二酸化チタン、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二硫化モリブデン等の無機酸化物のコロイド粒子の他、SiO/Al、SiO/B、TiO/CeO、SnO/Sb、SiO/Al/TiO、TiO/CeO/SiO等の複合無機酸化物のコロイド粒子が挙げられる。
無機酸化物コロイド粒子としては、単分散のコロイド粒子の入手容易性の観点から、シリカコロイド粒子(コロイダルシリカ)が特に好ましい。
非磁性フィラーの平均粒子径としては、特に制限はなく、例えば、記録エラーの低減及び磁気ヘッドのスペーシング確保の観点から、30nm〜300nmであることが好ましく、40nm〜250nmであることがより好ましく、50nm〜200nmであることが更に好ましい。
本開示において、非磁性フィラーの平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)により測定される値である。
磁性層形成用組成物は、非磁性フィラーを含む場合、非磁性フィラーを1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
非磁性フィラーとしては、市販品を用いることができる。
磁性層形成用組成物が非磁性フィラーを含む場合、磁性層形成用組成物中における非磁性フィラーの含有量は、特に制限されず、例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子100質量部に対して、0.01質量部〜10質量部であることが好ましい。
−潤滑剤−
磁性層形成用組成物は、潤滑剤を含むことができる。
潤滑剤は、例えば、磁気記録媒体の走行耐久性の向上に寄与し得る。
潤滑剤としては、公知の炭化水素系潤滑剤、フッ素系潤滑剤等を用いることができる。
炭化水素系潤滑剤としては、オレイン酸、ステアリン酸等のカルボン酸系化合物、ステアリン酸ブチル等のエステル系化合物、オクタデシルスルホン酸等のスルホン酸系化合物、リン酸モノオクタデシル等のリン酸エステル系化合物、ステアリルアルコール、オレイルアルコール等のアルコール系化合物、ステアリン酸アミド等のカルボン酸アミド系化合物、ステアリルアミン等のアミン系化合物などが挙げられる。
炭化水素系潤滑剤としては、摩擦力を低減する効果が高いとの観点から、アルキル基の炭化水素鎖中に、水酸基、エステル基、カルボキシ基等の極性基を有する化合物が好ましい。
フッ素系潤滑剤としては、既述の炭化水素系潤滑剤のアルキル基の一部又は全部が、フルオロアルキル基又はパーフルオロポリエーテル基で置換された化合物が挙げられる。
磁性層形成用組成物は、潤滑剤を含む場合、潤滑剤を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
潤滑剤としては、市販品を用いることができる。
磁性層形成用組成物が潤滑剤を含む場合、磁性層形成用組成物中における潤滑剤の含有量は、特に制限されず、例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部であることが好ましく、0.5質量部〜15質量部であることがより好ましい。
−分散剤−
磁性層形成用組成物は、分散剤を含むことができる。
分散剤は、ε−酸化鉄系化合物の粒子の分散性を向上させ、粒子の凝集防止に寄与し得る。また、分散剤は、研磨剤の分散性の向上にも寄与し得る。
分散剤としては、ε−酸化鉄系化合物の粒子の表面に吸着する官能基を有する有機化合物が好ましい。
ε−酸化鉄系化合物の粒子の表面に吸着する官能基を有する有機化合物としては、アミノ基、カルボキシ基、スルホン酸基、又はスルフィン酸基を1個〜3個有する化合物が挙げられ、これらのポリマーであってもよい。
好ましい分散剤としては、R−NH、NH−R−NH、NH−R(NH)−NH、R−COOH、COOH−R−COOH、COOH−R(COOH)−COOH、R−SOH、SOH−R−SOH、SOH−R(SOH)−SOH、R−SOH、SOH−R−SOH、SOH−R(SOH)−SOH等の構造式で表される化合物が挙げられる。
構造式中のRは、直鎖、分岐若しくは環状の飽和又は不飽和の炭化水素であり、例えば炭素数1個〜20個のアルキル基であることが好ましい。
好ましい分散剤の具体例としては、オレイン酸、ステアリン酸、2,3−ジヒドロキシナフタレン等が挙げられる。
これらの中でも、分散剤としては、分散性の観点から、オレイン酸及び2,3−ジヒドロキシナフタレンから選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
磁性層形成用組成物は、分散剤を含む場合、分散剤を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
分散剤としては、市販品を用いることができる。
磁性層形成用組成物が分散剤を含む場合、磁性層形成用組成物中における分散剤の含有量は、ε−酸化鉄系化合物の粒子(研磨剤を含む場合には、ε−酸化鉄系化合物の粒子及び研磨剤の合計)100質量部に対して、0.1質量部〜30質量部であることが好ましい。
磁性層形成用組成物中における分散剤の含有量が、ε−酸化鉄系化合物の粒子(研磨剤を含む場合には、ε−酸化鉄系化合物の粒子及び研磨剤の合計)100質量部に対して、上記の範囲内であると、例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子(研磨剤を含む場合には、ε−酸化鉄系化合物の粒子及び研磨剤)の分散性がより良好となり、形成される磁性層の耐擦傷性がより向上し得る。
−硬化剤−
磁性層形成用組成物は、硬化剤を含むことができる。
硬化剤は、膜強度の向上に寄与し得る。硬化剤によれば、磁性層を形成する既述の結合剤との間で架橋構造を形成することで、磁性層の膜強度を向上させることができる。
硬化剤としては、イソシアネート系化合物が好ましい。
イソシアネート系化合物としては、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、o−トルイジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート等が挙げられる。
また、イソシアネート系化合物としては、既述のイソシアネート系化合物とポリアルコールとの反応生成物、既述のイソシアネート系化合物の縮合生成物等のポリイソシアネートを用いることもできる。
硬化剤としては、市販品を用いることができる。
硬化剤であるイソシアネート系化合物の市販品の例としては、東ソー(株)のコロネート(登録商標)L、コロネート(登録商標)HL、コロネート(登録商標)2030、コロネート(登録商標)2031、コロネート(登録商標)3041、ミリオネート(登録商標)MR、ミリオネート(登録商標)MTL、三井化学(株)のタケネート(登録商標)D−102、タケネート(登録商標)D−110N、タケネート(登録商標)D−200、タケネート(登録商標)D−202、コベストロ社のデスモジュール(登録商標)L、デスモジュール(登録商標)IL、デスモジュール(登録商標)N、デスモジュール(登録商標)HL等(以上、いずれも商品名)が挙げられる。
磁性層形成用組成物は、硬化剤を含む場合、硬化剤を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
硬化剤としては、市販品を用いることができる。
磁性層形成用組成物が硬化剤を含む場合、磁性層形成用組成物中における硬化剤の含有量は、結合剤100質量部に対して、例えば、0質量部を超えて80質量部以下とすることができ、磁性層等の各層の強度向上の観点からは、好ましくは、50質量部〜80質量部とすることができる。
−溶媒−
磁性層形成用組成物は、溶媒を含むことが好ましい。
溶媒は、ε−酸化鉄系化合物の粒子、結合剤、研磨剤等の分散媒として寄与し得る。
溶媒は、1種のみであってよく、又は2種以上の混合溶媒であってもよい。
溶媒としては、有機溶媒が好ましい。
有機溶媒としては、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、テトラヒドロフラン等のケトン系化合物、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等のアルコール系化合物、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系化合物、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、ジオキサン等のグリコールエーテル系化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン、クレゾール、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素系化合物、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、ジクロルベンゼン等の塩素化炭化水素系化合物、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサンなどを用いることができる。
これらの中でも、有機溶媒としては、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、及びこれらを任意の割合で含む混合溶媒が好ましい。
例えば、分散性を向上させる観点からは、溶媒としては、ある程度極性が高い溶媒が好ましく、磁性層形成用組成物中に、誘電率が15以上の溶媒が、溶媒の全質量に対して、50質量%以上含まれることが好ましい。また、溶媒の溶解パラメータは8〜11であることが好ましい。
〔工程II〕
本開示の磁気記録媒体の製造方法は、工程Iの後に、非磁性支持体上に、磁性層形成用組成物を付与して、磁性層形成用組成物層を形成する工程(即ち、工程II)を含む。
工程IIは、例えば、走行下にある非磁性支持体上に、磁性層形成用組成物を所定の膜厚となるように塗布することにより行うことができる。
本開示において、「非磁性支持体」とは、残留磁束密度が10mT以下であること、及び、保磁力が7.98kA/m(100Oe)以下であること、の少なくとも一方を満たす支持体を意味する。
非磁性支持体としては、磁気記録媒体に用いられる公知の非磁性支持体であれば、特に制限なく用いることができる。
非磁性支持体の材料は、磁性を有しない材料の中から、磁気記録媒体の種類に応じて、成形性等の物性、耐久性などを考慮し、適宜選択することができる。非磁性支持体の材料としては、例えば、磁性材料を含まない樹脂材料、磁性を有しない無機材料等の材料が挙げられる。
樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアラミドを含む芳香族ポリアミド等のポリアミド系樹脂、ポリイミド、セルローストリアセテート(TAC)、ポリカーボネート(PC)、ポリスルホン、ポリベンゾオキサゾールなどの樹脂材料が挙げられる。
これらの中でも、樹脂材料としては、強度及び耐久性が良好であり、かつ、加工が容易であるとの観点から、ポリエステル及びポリアミド系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、及びポリアミドからなる群より選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
非磁性支持体は、磁気記録媒体の使用形態に応じて選択される。
例えば、磁気記録媒体が磁気テープ、フレキシブルディスク等の形態をとる場合、非磁性支持体としては、可撓性を有する樹脂フィルム(又は樹脂シート)を用いることができる。
非磁性支持体として樹脂フィルムを用いる場合、樹脂フィルムは、未延伸フィルムでもよいし、一軸延伸、二軸延伸等の延伸フィルムでもよい。例えば、非磁性支持体としてポリエステルフィルムを用いる場合には、寸法安定性を向上させる観点から、二軸延伸したポリエステルフィルムを用いてもよい。
非磁性支持体に用いられる樹脂フィルムは、2層以上の積層構造を有していてもよい。例えば、特開平3−224127号公報に示されているように、磁性層を形成する面と、磁性層を形成しない面との表面粗さを変えるため等の目的で、2層の異なるフィルムを積層した非磁性支持体を用いることもできる。
非磁性支持体には、例えば、非磁性支持体の面上に設けられる磁性層との密着性を向上させる目的で、必要に応じて、予めコロナ放電、プラズマ処理、易接着処理、熱処理等の表面処理が施されていてもよい。また、非磁性支持体には、例えば、磁性層への異物の混入を抑制するため、防塵処理等の表面処理が施されていてもよい。
これらの表面処理は、公知の方法により行うことができる。
非磁性支持体の厚みは、特に制限はなく、磁気記録媒体の使用形態に応じて、適宜選択される。
非磁性支持体の厚みは、例えば、2.0μm〜80.0μmであることが好ましく、3.0μm〜50.0μmであることがより好ましい。
非磁性支持体の厚みが2.0μm以上であると、成膜性が良好となり、かつ、より高い強度を得ることができる。
非磁性支持体の厚みが80.0μm以下であると、磁気テープ全体の厚みが無用に厚くなりすぎない。
磁気記録媒体が磁気テープの形態をとる場合には、非磁性支持体の厚みは、2.0μm〜20.0μmであることが好ましく、3.0μm〜10.0μmであることがより好ましい。
非磁性支持体上に、磁性層形成用組成物を塗布する方法としては、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、スピンコート等の公知の方法が挙げられる。
塗布の方法については、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)を参照することができる。
磁性層形成用組成物の塗布量は、特に制限されない。
磁気記録媒体に使用される磁気ヘッドの飽和磁化量、ヘッドギャップ長、記録信号の帯域等に応じて、磁性層の厚みが所望の値となるように、適宜調整される。
磁性層形成用組成物は、例えば、乾燥後の磁性層の厚みが、10nm〜150nmとなるように塗布することが好ましく、20nm〜120nmとなるように塗布することがより好ましく、30nm〜100nmとなるように塗布することが更に好ましい。
磁性層の厚みが10nm以上であると、記録密度をより向上させることができる。
磁性層の厚みが150nm以下であると、ノイズがより少なくなり、電磁変換特性がより良好となる。
〔工程III〕
本開示の磁気記録媒体の製造方法は、工程IIの後に、形成された磁性層形成用組成物層を磁場配向処理する工程(即ち、工程III)を含む。
形成された磁性層形成用組成物層は、非磁性支持体が磁気テープ等のフィルム状である場合、磁性層形成用組成物に含まれるε−酸化鉄系化合物の粒子に対して、コバルト磁石、ソレノイド等を用いて、磁場配向処理することができる。
磁場配向処理する方法としては、コバルト磁石を斜めに交互に配置する、ソレノイドで交流磁場を印加する等、公知のランダム配向装置を用いる方法が好ましい。また、異極対向磁石を用いる方法等の公知の方法を用いて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することもできる。
磁場配向処理は、形成された磁性層形成用組成物層が乾燥する前に行うことが好ましい。
磁場配向処理は、磁場強度0.1T〜1.0Tの磁場を、塗布した磁性層形成用組成物面に対して垂直方向に印加する垂直配向処理によって行うことができる。
〔工程IV〕
本開示の磁気記録媒体の製造方法は、工程IIIの後に、磁場配向処理された磁性層形成用組成物層を乾燥して、磁性層を形成する工程(即ち、工程IV)を含む。
磁性層形成用組成物層の乾燥は、乾燥風の温度、風量、及び塗布速度により制御することができる。
塗布速度は、例えば、20m/分〜1000m/分であることが好ましい。
乾燥風の温度は、例えば、60℃以上であることが好ましい。
また、磁場を印加する前に、磁性層形成用組成物層を適度に予備乾燥してもよい。
〔工程V〕
本開示の磁気記録媒体の製造方法は、工程I、工程II、工程III、及び工程IVを経た後に、磁性層を有する非磁性支持体をカレンダー処理する工程(即ち、工程V)を含むことが好ましい。
磁性層を有する非磁性支持体は、巻き取りロールで一旦巻き取られた後、この巻き取りロールから巻き出されて、カレンダー処理に供することができる。
カレンダー処理によれば、表面平滑性が向上し、かつ、乾燥の際の溶媒の除去によって生じた空孔が消滅して、磁性層中のε−酸化鉄系化合物の粒子の充填率が向上するので、電磁変換特性(例えば、SNR)の高い磁気記録媒体を得ることができる。
工程Vは、磁性層の表面の平滑性に応じて、カレンダー処理条件を変化させながら行うことが好ましい。
カレンダー処理には、例えば、スーパーカレンダーロールを用いることができる。
カレンダーロールとしては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂等の樹脂で形成された耐熱性プラスチックロールを用いることができる。また、金属ロールを用いて処理することもできる。
カレンダー処理の条件としては、カレンダーロールの温度を、例えば、60℃〜120℃の範囲、好ましくは80℃〜100℃の範囲とすることができ、圧力を、例えば、100kg/cm〜500kg/cm(98kN/m〜490kN/m)の範囲、好ましくは200kg/cm〜450kg/cm(196kN/m〜441kN/m)の範囲とすることができる。
〔工程VI〕
本開示の磁気記録媒体の製造方法は、必要に応じて、非磁性層、バックコート層等の任意の層を形成する工程(即ち、工程VI)を含むことができる。
非磁性層は、磁性層の薄層化等に寄与する層である。非磁性層は、非磁性支持体と磁性層との間に設けることができる。
バックコート層は、走行安定性等に寄与する層である。バックコート層は、非磁性支持体の磁性層側とは反対側の表面に設けることができる。
非磁性層及びバックコート層は、それぞれの層を形成するための組成物(所謂、非磁性層形成用組成物及びバックコート層形成用組成物)を調製した後、磁性層における工程II及び工程IVと同様の工程を経ることで、形成することができる。
非磁性層には、磁性を有しない層、及び、不純物として又は意図的に少量の強磁性体(例えば、ε−酸化鉄系化合物の粒子)を含む実質的に非磁性な層が包含される。
本開示において、「非磁性層」とは、残留磁束密度が10mT以下であること、及び、保磁力が7.98kA/m(100Oe)以下であること、の少なくとも一方を満たす層を意味する。
(非磁性層形成用組成物)
−非磁性粒子−
非磁性層形成用組成物は、非磁性粒子を含むことが好ましい。
非磁性粒子は、フィラーとして機能し得る。
本開示において、「非磁性粒子」とは、残留磁束密度が10mT以下であること、及び、保磁力が7.98kA/m(100Oe)以下であること、の少なくとも一方を満たす粒子を意味する。
非磁性粒子は、無機粒子であってもよいし、有機粒子であってもよい。
非磁性粒子としては、カーボンブラックを用いることもできる。
無機粒子としては、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、金属硫化物等の粒子が挙げられる。
非磁性粒子の具体例としては、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、ZrO、SiO、Cr、α化率90%以上の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、窒化ケイ素、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、MgCO、CaCO、BaCO、SrCO、BaSO、炭化ケイ素、炭化チタンなどが挙げられる。
これらの中でも、非磁性粒子としては、α−酸化鉄が好ましい。
非磁性粒子の形状は、特に制限はなく、針状、球状、多面体状、及び板状のいずれでもあってもよい。
非磁性粒子の平均粒子径は、例えば、5nm〜500nmであることが好ましく、10nm〜200nmであることがより好ましい。
非磁性粒子の平均粒子径が、上記範囲内であると、非磁性粒子の分散性がより良好となり、かつ、形成される非磁性層をより好適な表面粗さに調整することができる。
平均粒子径の異なる非磁性粒子を組み合わせたり、又は、非磁性粒子の粒径分布を調整したりすることにより、非磁性粒子の分散性及び非磁性層の表面粗さを好適に調整することができる。
非磁性粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)により測定される値である。
非磁性粒子のBET比表面積は、例えば、50m/g〜150m/gであることが好ましい。
非磁性層形成用組成物は、非磁性粒子を含む場合、非磁性粒子を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
非磁性粒子は、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。
非磁性層形成用組成物は、非磁性粒子を含む場合、非磁性層形成用組成物中における非磁性粒子の含有率は、非磁性層形成用組成物の固形分量に対して、50質量%〜90質量%であることが好ましく、60質量%〜90質量%であることが好ましい。
−結合剤−
非磁性層形成用組成物は、結合剤を含むことが好ましい。
非磁性層形成用組成物における結合剤は、磁性層形成用組成物の項において説明した結合剤と同義であり、好ましい態様も同義であるため、ここでは説明を省略する。
−他の添加剤−
非磁性層形成用組成物は、既述の非磁性粒子及び結合剤以外に、必要に応じて、各種添加剤(即ち、他の添加剤)を含んでいてもよい。
非磁性層形成用組成物における他の添加剤は、磁性層形成用組成物の項において説明した他の添加剤と同義であり、好ましい態様も同義であるため、ここでは説明を省略する。
非磁性層形成用組成物の塗布量は、特に制限されない。
非磁性層形成用組成物は、例えば、乾燥後の非磁性層の厚みが、0.05μm〜3.0μmとなるように塗布することが好ましく、0.05μm〜2.0μmとなるように塗布することがより好ましく、0.05μm〜1.5μmとなるように塗布することが更に好ましい。
(バックコート層形成用組成物)
−非磁性粒子−
バックコート層形成用組成物は、非磁性粒子を含むことが好ましい。
バックコート層形成用組成物における非磁性粒子は、非磁性層形成用組成物の項において説明した非磁性粒子と同義であり、好ましい態様も同義であるため、ここでは説明を省略する。
−結合剤−
バックコート層形成用組成物は、結合剤を含むことが好ましい。
バックコート層形成用組成物における結合剤は、磁性層形成用組成物の項において説明した結合剤と同義であり、好ましい態様も同義であるため、ここでは説明を省略する。
−他の添加剤−
バックコート層形成用組成物は、既述の非磁性粒子及び結合剤以外に、必要に応じて、各種添加剤(即ち、他の添加剤)を含んでいてもよい。
バックコート層における他の添加剤は、磁性層形成用組成物の項において説明した他の添加剤と同義であり、好ましい態様も同義であるため、ここでは説明を省略する。
バックコート層形成用組成物の塗布量は、特に制限されない。
バックコート層形成用組成物は、例えば、乾燥後のバックコート層の厚みが、0.9μm以下となるように塗布することが好ましく、0.1μm〜0.7μmとなるように塗布することがより好ましい。
[磁気記録媒体]
本開示の製造方法により得られる磁気記録媒体は、少なくとも、非磁性支持体と、非磁性支持体の少なくとも一方の面上に設けられ、本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を用いて製造されたε−酸化鉄系化合物の粒子を含む磁性層と、を有する。
本開示の製造方法により得られる磁気記録媒体は、磁性層に、本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子に由来するε−酸化鉄系化合物の粒子を含むため、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる。
[磁気記録媒体の記録方式]
本開示の磁気記録媒体の記録方式としては、ヘリカルスキャン記録方式であってもよいし、リニア記録方式であってもよく、好ましくはリニア記録方式である。
本開示の磁気記録媒体は、SNR及び磁性層の膜強度に優れるため、リニア方式による記録に好適である。
本開示の磁気記録媒体は、電磁波アシスト記録に用いられることが好ましい。
本開示の磁気記録媒体では、磁性材料として、ε−酸化鉄系化合物の粒子を用いている。ε−酸化鉄系化合物の粒子は、保磁力が非常に高いため、スピンを反転させ難い。本開示の磁気記録媒体では、磁性層に含まれるε−酸化鉄系化合物の粒子に対して電磁波を照射し、スピンを歳差運動させながら磁界によって反転させて記録する、所謂、電磁波アシスト記録を適用することで、スピンを記録の際にのみ容易に反転させて、良好な記録を実現し得る。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
<ε−酸化鉄系化合物の作製>
−磁性体1の作製−
〔工程(A)〕
純水91.5gに、硝酸鉄(III)9水和物8.1g、硝酸ガリウム(III)8水和物1.3g、硝酸コバルト(II)6水和物188.0mg、硫酸チタン(III)150.0mg、及びポリビニルピロリドン(PVP)1.13gを添加し、マグネチックスターラーを用いて撹拌して、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液Aを得た。
大気雰囲気下、液温25℃(反応温度)の条件で、水溶液Aを、マグネチックスターラーを用いて撹拌し、撹拌中の水溶液A中に、25質量%のアンモニア水溶液(アルカリ剤)3.7gを加えた。その後、液温を25℃に保ったまま2時間撹拌し、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〕
得られたオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液に対し、100,000rpmにて20分間遠心分離を行い、沈殿したスラリーを取り出した。遠心分離には、日立工機(株)の遠心分離装置(商品名:CP100WX)を用いた。
取り出したスラリーの一部を採取した。採取したスラリーに純水を添加し、超音波分散処理を行い、分散処理液を得た。得られた分散処理液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物1の粒子を得た。
〔工程(C)〕
クエン酸0.8gを純水9.2gに加えてクエン酸水溶液を調製した。
一部を取り出した後のスラリーに、調製したクエン酸水溶液を加え、1時間撹拌した。撹拌後、生成した沈殿物を遠心分離により取り出した〔工程(C−1)〕。
取り出した沈殿物を純水で洗浄し、80℃で乾燥させて、乾燥物を得た。次いで、得られた乾燥物に純水を800.0g加えて再度水に分散させて、分散液を得た〔工程(C−2)〕。
〔工程(D)〕
得られた分散液を50℃に昇温し、撹拌しながら25質量%アンモニア水溶液を39.0g滴下した後、50℃の温度を保ったまま1時間撹拌した。次いで、テトラエトキシシラン(TEOS)13.4mLを滴下し、24時間撹拌した後、硫酸アンモニウム51.0gを加えて、沈殿物を含む分散液を得た。
〔工程(E)〕
生成した沈殿物を遠心分離により取り出した。取り出した沈殿物を純水で洗浄した後、80℃で乾燥させて、ε−酸化鉄系化合物の前駆体粒子を得た。
〔工程(F)〕
得られたε−酸化鉄系化合物の前駆体粒子を、炉内に装填し、大気雰囲気下、1028℃にて4時間熱処理し、熱処理粒子を得た。
〔工程(G)〕
得られた熱処理粒子を、4モル/Lの水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液中に投入し、液温70℃で24時間撹拌し、熱処理粒子からSi含有被膜を除去した。次いで、遠心分離を行い、得られた沈殿物を回収した。
〔工程(H)〕
回収した沈殿物を純水で洗浄した後、90℃で乾燥させて、磁性体1の粒子を得た。
−磁性体2の作製−
〔工程(A)〕
磁性体1の作製における工程(A)と同様の方法で、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〕
得られたオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液に対し、100,000rpmにて10分間遠心分離を行い、沈殿したスラリーを取り出した。遠心分離には、日立工機(株)の遠心分離装置(商品名:CP100WX)を用いた。
取り出したスラリーの一部を採取した。採取したスラリーに純水を添加し、超音波分散処理を行い、分散処理液を得た。得られた分散処理液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物2の粒子を得た。
〔工程(C)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(C)〜工程(H)と同様の方法で、磁性体2の粒子を得た。
−磁性体3の作製−
〔工程(A)〕
磁性体1の作製における工程(A)と同様の方法で、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〕
得られたオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液に対し、100,000rpmにて15分間遠心分離を行い、上澄み液を回収した。遠心分離には、日立工機(株)の遠心分離装置(商品名:CP100WX)を用いた。
回収した上澄み液の一部を採取した。採取した上澄み液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物3の粒子を得た。
〔工程(C)〕
クエン酸0.8gを純水9.2gに加えてクエン酸水溶液を調製した。
一部を回収した後の上澄み液に、調製したクエン酸水溶液を加え、1時間撹拌した。撹拌後、生成した沈殿物を遠心分離により取り出した〔工程(C−1)〕。
取り出した沈殿物を純水で洗浄し、80℃で乾燥させて、乾燥物を得た。次いで、得られた乾燥物に純水を800.0g加えて再度水に分散させて、分散液を得た〔工程(C−2)〕。
〔工程(D)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(D)〜工程(H)と同様の方法で、磁性体3の粒子を得た。
−磁性体4の作製−
〔工程(A)〕
磁性体1の作製における工程(A)と同様の方法で、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液Aを得た。
大気雰囲気下、液温6℃(反応温度)の条件で、水溶液Aを、マグネチックスターラーを用いて撹拌し、撹拌中の水溶液A中に、25質量%のアンモニア水溶液(アルカリ剤)3.7gを加えた。その後、液温を6℃に保ったまま2時間撹拌し、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〕
得られたオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液に対し、100,000rpmにて30分間遠心分離を行い、沈殿したスラリーを取り出した。遠心分離には、日立工機(株)の遠心分離装置(商品名:CP100WX)を用いた。
取り出したスラリーの一部を採取した。採取したスラリーに純水を添加し、超音波分散処理を行い、分散処理液を得た。得られた分散処理液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物4の粒子を得た。
〔工程(C)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(C)〜工程(H)と同様の方法で、磁性体4の粒子を得た。
−磁性体5の作製−
〔工程(A)〕
磁性体1の作製における工程(A)と同様の方法で、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液Aを得た。
大気雰囲気下、液温55℃(反応温度)の条件で、水溶液Aを、マグネチックスターラーを用いて撹拌し、撹拌中の水溶液A中に、25質量%のアンモニア水溶液(アルカリ剤)3.7gを加えた。その後、液温を55℃に保ったまま2時間撹拌し、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〕
得られたオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液に対し、100,000rpmにて5分間遠心分離を行い、上澄み液を回収した。回収した上澄み液に対し、超音波分散処理を行った後、100,000rpmにて15分間遠心分離を行い、沈殿したスラリーを取り出した。遠心分離には、日立工機(株)の遠心分離装置(商品名:CP100WX)を用いた。
取り出したスラリーの一部を採取した。採取したスラリーに純水を添加し、超音波分散処理を行い、分散処理液を得た。得られた分散処理液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物5の粒子を得た。
〔工程(C)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(C)〜工程(H)と同様の方法で、磁性体5の粒子を得た。
−磁性体6の作製−
〔工程(A)〕
純水91.5gに、硝酸鉄(III)9水和物8.1g、硝酸ガリウム(III)8水和物3.1g、及びポリビニルピロリドン(PVP)1.13gを添加し、マグネチックスターラーを用いて撹拌して、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液Bを得た。
大気雰囲気下、液温25℃(反応温度)の条件で、水溶液Bを、マグネチックスターラーを用いて撹拌し、撹拌中の水溶液B中に、25質量%のアンモニア水溶液(アルカリ剤)3.7gを加えた。その後、液温を25℃に保ったまま2時間撹拌し、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(B)〜工程(H)と同様の方法で、オキシ水酸化鉄系化合物6の粒子、及び、磁性体6の粒子を得た。
−磁性体7の作製−
〔工程(A)〕
純水91.5gに、硝酸鉄(III)9水和物8.1g、硝酸ガリウム(III)8水和物2.1g、硝酸コバルト(II)6水和物131.0mg、硫酸チタン(III)107.0mg、及びポリビニルピロリドン(PVP)1.13gを添加し、マグネチックスターラーを用いて撹拌して、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液Cを得た。
大気雰囲気下、液温25℃(反応温度)の条件で、水溶液Cを、マグネチックスターラーを用いて撹拌し、撹拌中の水溶液C中に、25質量%のアンモニア水溶液(アルカリ剤)3.7gを加えた。その後、液温を25℃に保ったまま2時間撹拌し、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(B)〜工程(H)と同様の方法で、オキシ水酸化鉄系化合物7の粒子、及び、磁性体7の粒子を得た。
−磁性体8の作製−
〔工程(A)〕
磁性体1の作製における工程(A)と同様の方法で、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液Aを得た。
大気雰囲気下、液温6℃(反応温度)の条件で、水溶液Aを、マグネチックスターラーを用いて撹拌し、撹拌中の水溶液A中に、25質量%のアンモニア水溶液(アルカリ剤)3.7gを加えた。その後、液温を6℃に保ったまま2時間撹拌し、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〕
磁性体1の作製における工程(B)を行わなかった。
工程(A)で得られたオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液の一部を採取した。採取したオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物8の粒子を得た。
〔工程(C)〕
クエン酸0.8gを純水9.2gに加えてクエン酸水溶液を調製した。
一部を回収した後のオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液に、調製したクエン酸水溶液を加え、1時間撹拌した。撹拌後、生成した沈殿物を遠心分離により取り出した〔工程(C−1)〕。
取り出した沈殿物を純水で洗浄し、80℃で乾燥させて、乾燥物を得た。次いで、得られた乾燥物に純水を800.0g加えて再度水に分散させて、分散液を得た〔工程(C−2)〕。
〔工程(D)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(D)〜工程(H)と同様の方法で、磁性体8の粒子を得た。
−磁性体9の作製−
〔工程(A)〕
磁性体1の作製における工程(A)と同様の方法で、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液Aを得た。
大気雰囲気下、液温55℃(反応温度)の条件で、水溶液Aを、マグネチックスターラーを用いて撹拌し、撹拌中の水溶液A中に、25質量%のアンモニア水溶液(アルカリ剤)3.7gを加えた。その後、液温を55℃に保ったまま2時間撹拌し、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〕
磁性体1の作製における工程(B)を行わなかった。
工程(A)で得られたオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液の一部を採取した。採取したオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物9の粒子を得た。
〔工程(C)〕
クエン酸0.8gを純水9.2gに加えてクエン酸水溶液を調製した。
一部を回収した後のオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液に、調製したクエン酸水溶液を加え、1時間撹拌した。撹拌後、生成した沈殿物を遠心分離により取り出した〔工程(C−1)〕。
取り出した沈殿物を純水で洗浄し、80℃で乾燥させて、乾燥物を得た。次いで、得られた乾燥物に純水を800.0g加えて再度水に分散させて、分散液を得た〔工程(C−2)〕。
〔工程(D)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(D)〜工程(H)と同様の方法で、磁性体9の粒子を得た。
−磁性体10の作製−
〔工程(A)〕
磁性体1の作製における工程(A)と同様の方法で、3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液Aを得た。
大気雰囲気下、液温6℃(反応温度)の条件で、水溶液Aを、マグネチックスターラーを用いて撹拌し、撹拌中の水溶液A中に、25質量%のアンモニア水溶液(アルカリ剤)3.7gを加えた。その後、液温を6℃に保ったまま2時間撹拌し、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〕
得られたオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液に対し、100,000rpmにて10分間遠心分離を行い、上澄み液を回収した。回収した上澄み液に対し、超音波分散処理を行った後、100,000rpmにて45分間遠心分離を行い、沈殿したスラリーを取り出した。遠心分離には、日立工機(株)の遠心分離装置(商品名:CP100WX)を用いた。
取り出したスラリーの一部を採取した。採取したスラリーに純水を添加し、超音波分散処理を行い、分散処理液を得た。得られた分散処理液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物10の粒子を得た。
〔工程(C)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(C)〜工程(H)と同様の方法で、磁性体10の粒子を得た。
−磁性体11の作製−
〔工程(A)〕
磁性体1の作製における工程(A)と同様の方法で、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〕
得られたオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液に対し、80,000rpmにて15分間遠心分離を行い、沈殿したスラリーを取り出した。遠心分離には、日立工機(株)の遠心分離装置(商品名:CP100WX)を用いた。
取り出したスラリーの一部を採取した。採取したスラリーに純水を添加し、超音波分散処理を行い、分散処理液を得た。得られた分散処理液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物11の粒子を得た。
〔工程(C)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(C)〜工程(H)と同様の方法で、磁性体11の粒子を得た。
−磁性体12の作製−
〔工程(A)〕
磁性体1の作製における工程(A)と同様の方法で、オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得た。
〔工程(B)〕
得られたオキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液に対し、100,000rpmにて45分間遠心分離を行い、上澄み液を回収した。遠心分離には、日立工機(株)の遠心分離装置(商品名:CP100WX)を用いた。
回収した上澄み液の一部を採取した。採取した上澄み液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物12の粒子を得た。
〔工程(C)〕
クエン酸0.8gを純水9.2gに加えてクエン酸水溶液を調製した。
一部を回収した後の上澄み液に、調製したクエン酸水溶液を加え、1時間撹拌した。撹拌後、生成した沈殿物を遠心分離により取り出した〔工程(C−1)〕。
取り出した沈殿物を純水で洗浄し、80℃で乾燥させて、乾燥物を得た。次いで、得られた乾燥物に純水を800.0g加えて再度水に分散させて、分散液を得た〔工程(C−2)〕。
〔工程(D)〜工程(H)〕
磁性体1の作製における工程(D)〜工程(H)と同様の方法で、磁性体12の粒子を得た。
−磁性体13の作製−
特許第5966064号公報に記載の実施例1の方法に従い、磁性体13を得た。
30L(リットル)容量の反応槽において、純水31368.68gに、硝酸鉄(III)9水和物(純度:99.5質量%)2910.27g、硝酸ガリウム(III)溶液(ガリウム濃度:10.3質量%)786.25g、硝酸コバルト(II)6水和物(純度:97.0質量%)65.76g、及び硫酸チタン(IV)(チタン濃度:15.2質量%)69.04gを、大気雰囲気下、液温40℃の条件で、撹拌羽根により機械的に撹拌しながら溶解させて、仕込み溶液を得た。この仕込み溶液中の金属イオンのモル比は、Fe:Ga:Co:Ti=1.635:0.265:0.050:0.050である。
大気雰囲気下、液温40℃の条件で、仕込み溶液を、撹拌羽根により機械的に撹拌し、撹拌中の仕込み溶液中に、22.09質量%のアンモニア水溶液1595.91gを一度に添加した。その後、液温を40℃に保ったまま2時間撹拌した。アンモニア水溶液の添加初期は、茶色で濁った液であったが、2時間後には、透明感のある茶色の液となり、そのpHは、1.67であった。
次いで、10質量%のクエン酸水溶液1684.38gを、40℃の条件下で、1時間かけて連続添加した後、10質量%のアンモニア水溶液2000gを一度に添加し、pHを8.51にした。その後、液温を40℃に保ったまま1時間撹拌し、生成したスラリーを回収した。なお、3価の鉄イオン量に対するクエン酸のモル比は0.122である。
回収したスラリーを、限外ろ過膜(分画分子量:50,000)を用いて、濾液の電気伝導率が50mS/m以下になるまで洗浄した。洗浄後のスラリーの導電率は、105mS/mであった。
洗浄後のスラリーの一部を採取した。採取したスラリーに純水を添加し、超音波分散処理を行い、分散処理液を得た。得られた分散処理液を透過型電子顕微鏡像(TEM)撮影用メッシュに滴下し、乾燥させて、オキシ水酸化鉄系化合物13の粒子を得た。
5L容量の反応槽に、洗浄後のスラリーを3162.89g(ε−酸化鉄系化合物60g含有)分取した後、液量が4000mLになるように純水を加え、スラリーの希釈液を得た。次いで、大気雰囲気下、液温30℃の条件で、スラリーの希釈液を撹拌し、撹拌中のスラリーの希釈液中に、22.09質量%のアンモニア水溶液212.46gを添加した後、テトラエトキシシラン(TEOS)428.95gを35分かけて添加した。添加後、約1日間、撹拌を続けた。その後、純水300gに硫酸アンモニウム202.6gを溶解した溶液を添加し、得られた溶液を洗浄し、固液分離して、固形物である沈殿物を回収した。回収した沈殿物は、ε−酸化鉄系化合物の前駆体であり、TEOSの加水分解によって生成したSi含有被膜により被覆されている。
得られた沈殿物を乾燥させた後、炉内に装填し、大気雰囲気下、1066℃以上1079℃以下にて4時間熱処理し、熱処理粒子を得た。
得られた熱処理粒子を、20質量%の水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液中に投入し、液温約70℃で24時間撹拌し、熱処理粒子からSi含有被膜を除去した。次いで、限外ろ過膜(分画分子量:50,000)を用いて、洗浄後のスラリーの導電率が1.476mS/mになるまで純水で洗浄した後、乾燥させて、磁性体13の粒子を得た。
[測定及び構造確認]
1.結晶構造
(1)オキシ水酸化鉄系化合物の結晶構造
オキシ水酸化鉄系化合物1〜13の結晶構造を、X線回折(XRD)法により確認した。測定装置には、PANalytical社のX’Pert Pro回折計を用いた。測定条件を以下に示す。
−測定条件−
X線源:Cu Kα線
〔波長:1.54Å(0.154nm)、出力:40mA、45kV〕
スキャン範囲:20°<2θ<70°
スキャン間隔:0.05°
スキャンスピード:0.75°/min
その結果、オキシ水酸化鉄系化合物1〜13は、いずれもβ型の結晶構造を有していることが確認された。また、オキシ水酸化鉄系化合物1〜13は、いずれもα型、γ型、及びδ型の結晶構造を含まない単相のβ−オキシ水酸化鉄系化合物であることが確認された。
(2)磁性体の結晶構造
磁性体1〜13の結晶構造を、X線回折(XRD)法により確認した。測定装置及び測定条件は、上記の「(1)オキシ水酸化鉄系化合物の結晶構造」における測定装置及び測定条件と同じである。
その結果、磁性体1〜13は、いずれもε型の結晶構造を有していることが確認された。また、磁性体1〜13は、いずれもα型、β型、及びγ型の結晶構造を含まない単相のε−酸化鉄系化合物であることが確認された。
2.組成
(1)オキシ水酸化鉄系化合物の組成
オキシ水酸化鉄系化合物1〜13の組成を、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により確認した。測定装置には、(株)島津製作所のICPS−8100(商品名)を用いた。
具体的には、12mgのオキシ水酸化鉄系化合物及び4mol/Lの塩酸水溶液10mLを入れた容器を、設定温度80℃のホットプレート上で3時間保持し、溶解液を得た。得られた溶解液に純水30mLを加えた後、0.1μmのメンブレンフィルタを用いて濾過し、濾液を得た。得られた濾液について、上記の測定装置を用いて元素分析した。
得られた元素分析の結果に基づき、鉄原子100原子%に対する各金属原子の含有率を求めた。そして、得られた含有率に基づき、オキシ水酸化鉄系化合物の組成を確認した。各オキシ水酸化鉄系化合物の組成を以下に示す。
・オキシ水酸化鉄系化合物1〜5及び8〜12
β−Ga(0.125)Co(0.025)Ti(0.025)Fe(0.825)OOH
〔式(6)で表されるβ−オキシ水酸化鉄系化合物〕
・オキシ水酸化鉄系化合物6
β−Ga(0.30)Fe(0.70)OOH
〔式(2)で表されるβ−オキシ水酸化鉄系化合物〕
・オキシ水酸化鉄系化合物7
β−Ga(0.20)Co(0.0125)Ti(0.0125)Fe(0.775)OOH
〔式(6)で表されるβ−オキシ水酸化鉄系化合物〕
・オキシ水酸化鉄系化合物13
β−Ga(0.1325)Co(0.025)Ti(0.025)Fe(0.8175)OOH
〔式(6)で表されるβ−オキシ水酸化鉄系化合物〕
(2)磁性体の組成
磁性体1〜13の組成を、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により確認した。測定装置及び測定方法は、上記の「(1)オキシ水酸化鉄系化合物の組成」における測定装置及び測定方法と同じである。
得られた元素分析の結果に基づき、鉄原子100原子%に対する各金属原子の含有率を求めた。そして、得られた含有率に基づき、磁性体の組成を確認した。各磁性体の組成を以下に示す。
・磁性体1〜5及び8〜12
ε−Ga(0.25)Co(0.05)Ti(0.05)Fe(1.65)
〔式(6−1)で表されるε−酸化鉄系化合物〕
・磁性体6
ε−Ga(0.605)Fe(1.395)
〔式(2−1)で表されるε−酸化鉄系化合物〕
・磁性体7
ε−Ga(0.399)Co(0.026)Ti(0.025)Fe(1.550)
〔式(6−1)で表されるε−酸化鉄系化合物〕
・磁性体13
ε−Ga(0.265)Co(0.050)Ti(0.050)Fe(1.635)
〔式(6−1)で表されるε−酸化鉄系化合物〕
3.形状
(1)オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の形状
オキシ水酸化鉄系化合物1〜13の粒子の形状を、透過型電子顕微鏡(TEM)による観察により確認したところ、いずれも球状を有していた。
(2)磁性体の粒子の形状
磁性体1〜13の粒子の形状を、透過型電子顕微鏡(TEM)による観察により確認したところ、いずれも球状を有していた。
4.平均円相当径
(1)オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の平均円相当径及び円相当径の変動係数
オキシ水酸化鉄系化合物1〜13の粒子の平均円相当径を、以下の方法により求めた。結果を表1に示す。
オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を、透過型電子顕微鏡(TEM)(型番:H−9000型、(株)日立ハイテクノロージーズ)を用いて、撮影倍率80,000倍で撮影し、総倍率500,000倍になる倍率で印画紙に印刷した。印刷された粒子から一次粒子を選び、デジタイザーで一次粒子の輪郭をトレースした。トレースした領域と同じ面積となる円の直径(同面積円相当直径)を、画像解析ソフトとしてカールツァイス製の画像解析ソフトKS−400を用いて求めた。
数枚の印画紙に印刷された一次粒子のうち任意に抽出した500個について同面積円相当直径を算出した。得られた500個の粒子の同面積円相当直径を単純平均(即ち、数平均)することにより、一次粒子の平均円相当径を求めた。
二次粒子の存在が確認された場合には、数枚の印画紙に印刷された二次粒子のうち任意に抽出した200個についても同面積円相当直径を算出した。得られた200個の粒子の同面積円相当直径を単純平均(即ち、数平均)することにより、二次粒子の平均円相当径を求めた。なお、二次粒子とは、既述のとおり、凝集した粒子(所謂、凝集体)をいう。
円相当径の変動係数(単位:%)は、上記にて求めた粒子の円相当径の標準偏差を平均円相当径で除算し、100倍することにより求めた。結果を表1に示す。
(2)磁性体の粒子の平均円相当径
磁性体1〜13の粒子の平均円相当径は、上記の「(1)オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の平均円相当径」と同様の方法により求めた。結果を以下に示す。
磁性体1:13.3nm、磁性体2:28.6nm、磁性体3:7.7nm、磁性体4:7.2nm、磁性体5:32.4nm、磁性体6:13.1nm、磁性体7:12.9nm、磁性体8:6.9nm、磁性体9:31.4nm、磁性体10:7.1nm、磁性体11:34.1nm、磁性体12:6.5nm、磁性体13:8.8nm
[磁気記録媒体(磁気テープ)の作製]
<実施例1〜7及び比較例1〜6>
1.磁性層形成用組成物の調製
下記に示す組成の磁性層形成用組成物を、以下の方法により調製した。
まず、下記に示す組成の磁性液の各成分を、バッチ式縦型サンドミルを用いて24時間ビーズ分散することにより、磁性液を調製した。このビーズ分散では、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いた。ジルコニアビーズは、磁性体の粒子に対して、質量基準で15倍量用いた。
次いで、下記に示す組成の研磨剤液の各成分を、バッチ型超音波装置(処理条件:20kHz、300W)を用いて24時間分散することにより、研磨剤液を調製した。
次いで、上記にて調製した磁性液及び研磨剤液、並びに下記に示す他の成分(非磁性フィラー液、潤滑剤、硬化剤、及び仕上げ用添加溶媒)を混合した後、得られた混合物に対し、バッチ型超音波装置(処理条件:20kHz、300W)を用いて30分間分散処理を行った。この分散処理の後、平均孔径0.5μmのフィルタを用いて濾過することにより、磁性層形成用組成物を調製した。
<磁性層形成用組成物の組成>
(磁性液)
磁性体 100.0質量部
(上記にて調製した磁性体1〜13)
SONa基含有ポリウレタン樹脂 14.0質量部
(重量平均分子量:70,000、SONa基:0.4meq/g)
シクロヘキサノン 150.0質量部
メチルエチルケトン 150.0質量部
(研磨剤液)
−研磨剤液A−
アルミナ研磨剤 3.0質量部
(平均粒子径:100nm)
SONa基含有ポリウレタン樹脂 0.3質量部
(重量平均分子量:70,000、SO3Na基:0.3meq/g)
シクロヘキサノン 26.7質量部
−研磨剤液B−
ダイヤモンド研磨剤 1.0質量部
(平均粒子径:100nm)
SONa基含有ポリウレタン樹脂 0.1質量部
(重量平均分子量:70,000、SO3Na基:0.3meq/g)
シクロヘキサノン 26.7質量部
(非磁性フィラー液)
コロイダルシリカ 0.2質量部
(平均粒子径:100nm)
メチルエチルケトン 1.4質量部
(潤滑剤)
ステアリン酸 2.0質量部
ステアリン酸ブチル 6.0質量部
(硬化剤)
ポリイソシアネート 2.5質量部
(商品名:コロネート(登録商標)L、東ソー(株))
(仕上げ用添加溶媒)
シクロヘキサノン 200.0質量部
メチルエチルケトン 200.0質量部
2.非磁性層形成用組成物の調製
下記に示す組成の非磁性層形成用組成物を、以下の方法により調製した。
まず、下記に示す組成の非磁性層形成用組成物の各成分を、バッチ式縦型サンドミルを用いて24時間ビーズ分散した。このビーズ分散では、直径0.1mmのジルコニアビーズを用いた。次いで、0.5μmの平均孔径を有するフィルタを用いて濾過することにより、非磁性層形成用組成物を調製した。
<非磁性層形成用組成物の組成>
非磁性無機粒子;α−酸化鉄 100.0質量部
(平均粒子径(平均長軸長):10nm、平均針状比:1.9、BET比表面積:75m/g)
カーボンブラック 25.0質量部
(平均粒子径:20nm)
SONa基含有ポリウレタン樹脂 18.0質量部
(重量平均分子量:70,000、SO3Na基:0.2meq/g)
ステアリン酸(潤滑剤) 1.0質量部
シクロヘキサノン 300.0質量部
メチルエチルケトン 300.0質量部
3.バックコート層形成用組成物の調製
下記に示す組成の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。
まず、下記に示す組成のバックコート層形成用組成物の成分のうち、潤滑剤であるステアリン酸及びステアリン酸ブチル、硬化剤であるポリイソシアネート、並びにシクロヘキサノン(A)を除いた各成分を、オープンニーダにより混練及び希釈した。希釈には、メチルエチルケトン及びシクロヘキサノンの混合溶媒を用いた。
次いで、混練及び希釈により得られた混練物を、横型ビーズミル分散機により、直径1mmのジルコニアビーズを用いて、ビーズ充填率80体積%及びローター先端周速10m/秒の条件で、1パスあたりの滞留時間を2分とし、12パスの分散処理を行い、第1の分散液を得た。
次いで、得られた第1の分散液に、残りの成分(即ち、潤滑剤であるステアリン酸及びステアリン酸ブチル、硬化剤であるポリイソシアネート、並びにシクロヘキサノン(A))を添加し、ディゾルバー撹拌機を用いて撹拌することにより、第2の分散液を得た。
次いで、得られた第2の分散液に対し、平均孔径1.0μmのフィルタを用いた濾過を行うことにより、バックコート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の組成>
非磁性無機粒子;α−酸化鉄 80.0質量部
(平均粒子径(平均長軸長):0.15μm、平均針状比:7、BET比表面積:52m/g)
カーボンブラック 20.0質量部
(平均粒子径:20nm)
塩化ビニル共重合体 13.0質量部
(商品名:MR−104、日本ゼオン(株))
SONa基含有ポリウレタン樹脂 6.0質量部
(重量平均分子量:50,000、SO3Na基:0.07meq/g)
フェニルホスホン酸 3.0質量部
シクロヘキサノン(希釈用) 155.0質量部
メチルエチルケトン(希釈用) 155.0質量部
ステアリン酸(潤滑剤) 3.0質量部
ステアリン酸ブチル(潤滑剤) 3.0質量部
ポリイソシアネート(硬化剤) 5.0質量部
(商品名:コロネート(登録商標)3041、東ソー(株))
シクロヘキサノン(A) 200.0質量部
4.磁気テープの作製
厚み5.0μmのポリエチレンナフタレート製の支持体(即ち、非磁性支持体)の上に、乾燥後の厚みが100nmになるように非磁性層形成用組成物を塗布し乾燥させて非磁性層を形成した。
次いで、形成した非磁性層の上に、乾燥後の厚みが70nmになるように磁性層形成用組成物を塗布して塗布層を形成した。この形成した塗布層が湿潤状態にあるうちに、対向配置された電磁石を用いて、磁場強度0.6Tの磁場を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、塗布層を乾燥させて磁性層を形成した。
次いで、上記非磁性支持体の、非磁性層及び磁性層を形成した面とは反対側の面上に、乾燥後の厚みが0.4μmになるようにバックコート層形成用組成物を塗布し乾燥させてバックコート層を形成し、バックコート層/非磁性支持体/非磁性層/磁性層の層構成を有する積層体を得た。
次いで、得られた積層体に対し、金属ロールのみから構成された一対のカレンダーロールを用いて、カレンダー処理速度100m/min、線圧300kg/cm(294kN/m)、及びカレンダーロールの表面温度100℃にて、表面平滑化処理(所謂、カレンダー処理)を行った後、雰囲気温度70℃の環境下で36時間熱処理を行った。熱処理後、積層体を1/2インチ(0.0127メートル)幅に裁断し、磁気テープを作製した。
[評価]
上記にて作製した実施例1〜7及び比較例1〜6の磁気テープに対して、以下の評価を行った。なお、評価には、50mの長さに切り出した磁気テープを用いた。評価結果を表1に示す。
1.SNR(Signal to Noise Ratio)の評価
磁気テープを下記の走行条件で走行させ、下記の記録再生条件にて、磁気信号を磁気テープの長手方向に記録し、磁気ヘッドにより再生した。なお、磁気ヘッドには、磁気抵抗効果型(MR:Magnetoresistive)ヘッドを用いた。
−走行条件−
搬送速度(ヘッド/テープ相対速度):12.0m/秒
1パスあたりの長さ:1000m
走行回数:1000パス往復
−記録再生条件−
(記録)
記録トラック幅:5.0μm
記録ギャップ:0.17μm
ヘッドの飽和磁束密度(Bs):1.8T
(再生)
再生トラック幅:0.4μm
シールド(sh;shield)間距離(sh−sh距離):0.08μm
線記録密度:300kfci(fci:flux change per inch;以下、同じ。)
再生信号を、シバソク社のスペクトラムアナライザーを用いて周波数分析し、300kfciの出力と、0kfci〜600kfciの範囲で積分したノイズと、の比をSNRとした。なお、SNRを求める際には、磁気テープの走行を開始してから、十分に安定した信号を使用した。
ここでは、比較例1の磁気テープのSNRを基準としたSNRの差に基づいて評価を行った。評価基準を以下に示す。
下記の評価基準において、磁気テープのSNRが最も良好であるものは、「5」であり、「5」、「4」、又は「3」であれば、実用上許容される範囲内であると判断した。
(評価基準)
5:比較例1の磁気テープに対し、SNRが+1.0dB以上である。
4:比較例1の磁気テープに対し、SNRが+0.75dB以上+1.0dB未満である。
3:比較例1の磁気テープに対し、SNRが+0.5dB以上+0.75dB未満である。
2:比較例1の磁気テープに対し、SNRが−0.5dB以上+0.5dB未満である。
1:比較例1の磁気テープに対し、SNRが−0.5dB未満である。
2.膜強度
磁気テープを下記の走行条件で走行させた。走行後、磁性層の表面状態を、光学顕微鏡(商品名:EclipseLV150、(株)ニコン)を用いて、100倍の倍率で観察し、下記の評価基準に従い、磁気テープの膜強度を評価した。
下記の評価基準において、磁気テープの膜強度が最も優れるものは、「5」であり、「5」、「4」、又は「3」であれば、実用上許容される範囲内であると判断した。
−走行条件−
搬送速度(ヘッド/テープ相対速度):3.0m/秒
1パスあたりの長さ:1000m
走行回数:1000パス往復
(評価基準)
5:磁性層の表面に摺動痕は確認されなかった。
4:磁性層の表面に弱い摺動痕は確認されたが、磁性層の表面が削れるまでには至っていない。
3:磁性層の表面がわずかに削れているが、実用上問題がない。
2:磁性層の表面が明らかに削れており、磁性層の表面が剥離した箇所、又は、磁性層が欠落した箇所が多数確認され、実用上問題がある。
1:磁性層の表面全体が削り取られており、実用上問題がある。

表1中、二次粒子の欄の「−」は、透過型電子顕微鏡(TEM)の観察視野において、二次粒子が確認されなかったことを意味する。
表1に示すように、実施例1〜7の磁気テープは、いずれもSNRが良好であり、かつ、磁性層の膜強度が優れていた。
一方、比較例1〜6の磁気テープは、SNR及び磁性層の膜強度の少なくとも一方が、実施例の磁気テープと比較して劣っていた。
これらの結果から、式(1)で表され、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲である、本開示のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子によれば、SNRが良好で、かつ、磁性層の膜強度に優れる磁気記録媒体の製造が可能な磁性粒子(即ち、ε−酸化鉄系化合物の粒子)を形成できることが確認された。

Claims (7)

  1. 下記の式(1)で表され、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲であるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子。

    式(1)中、Aは、Fe以外の少なくとも1種の金属元素を表し、aは、0≦a<1を満たす。
  2. 前記式(1)におけるAが、Ga、Co、及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素であり、かつ、aが、0<a<1を満たす請求項1に記載のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子。
  3. 前記一次粒子の平均円相当径が7nm以上15nm以下の範囲であり、前記一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上20%以下の範囲である請求項1又は請求項2に記載のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子。
  4. 磁性粒子の形成に用いられる請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子。
  5. 3価の鉄イオンを含む化合物を含有する水溶液に、アルカリ剤を添加して、下記の式(1)で表されるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子分散液を得る工程と、
    前記粒子分散液から、下記の式(1)で表され、一次粒子の平均円相当径が5nm以上30nm以下の範囲であり、一次粒子の円相当径の変動係数が10%以上30%以下の範囲であるβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子を、分級手段により取り出す工程と、
    を含むβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の製造方法。

    式(1)中、Aは、Fe以外の少なくとも1種の金属元素を表し、aは、0≦a<1を満たす。
  6. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子、又は、請求項5に記載の製造方法により得られたβ−オキシ水酸化鉄系化合物の粒子の分散液に、加水分解性基を有するシラン化合物を添加して、前駆体粒子分散液を得る工程と、
    前記前駆体粒子分散液から前駆体粒子を取り出す工程と、
    前記前駆体粒子を800℃以上1400℃以下の範囲の温度で熱処理して、熱処理粒子を得る工程と、
    前記熱処理粒子をアルカリ水溶液に添加する工程と、
    を含むε−酸化鉄系化合物の粒子の製造方法。
  7. 請求項6に記載の製造方法により得られたε−酸化鉄系化合物の粒子を用いて磁性層形成用組成物を調製する工程と、
    非磁性支持体上に、前記磁性層形成用組成物を付与して、磁性層形成用組成物層を形成する工程と、
    形成された前記磁性層形成用組成物層を磁場配向処理する工程と、
    前記磁場配向処理された前記磁性層形成用組成物層を乾燥して、磁性層を形成する工程と、
    を含む磁気記録媒体の製造方法。
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