JP2795114B2 - デジタル磁気記録テープ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、支持体フイルムに磁性
層を設けた磁気テープに関し、特に信号がデジタル記録
であるビデオ、オーディオテープに関する。

【０００２】

【従来の技術】支持体フイルムに磁性層を設けた磁気テ
ープの該支持体フイルムとしては、二軸配向積層フイル
ム、例えばポリエステルにコロイド状シリカに起因する
実質的に球形のシリカ粒子を含有せしめた二軸配向積層
ポリエステルフイルムが知られている（たとえば特開昭
５９−１７１６２３号公報）。

【０００３】しかし、フイルムの加工工程、特に磁気媒
体用途における磁性層塗布・カレンダー及び巻取、カセ
ット組み込み工程などの工程速度の増大に伴い、接触す
るロールやガイドでフイルム表面、とくに微小凹凸を有
するフイルム表面が削り取られやすいという欠点があっ
た。また、磁気テープ等をより薄膜化するため、より高
強度のベースフイルムが求められている。

【０００４】上記の耐削れ性に関する欠点を解消するた
め、先に本出願人により、積層フイルムの最外層を薄層
とし、該層厚さに対し比較的粒径の大きな粒子を含有さ
せ、該層厚さと粒子の粒径を特定の関係にすることによ
り、フイルム表面に削り取られにくい微小突起を形成す
るようにした二軸配向積層フイルムが提案されている
（特開平２−７７４３１号公報）。また、より高強度、
高弾性率にする要望を満たすために、ポリエチレンナフ
タレートを主要構成成分とするベースフイルムの開発が
進められつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近、ビデオ、オーデ
ィオのデジタル化の検討が活発に行われているが、高密
度にデジタル化した場合、テープのわずかな湾曲が出力
低下を招くという問題が生じている。上記先の提案によ
り、フイルム表面に削り取られにくい微小突起は形成で
きるものの、とくに高密度デジタル化の場合のテープ湾
曲の問題が、解決すべき問題として残されている。とく
にポリエチレンナフタレートを主要構成分とするフイル
ムは高弾性率という利点はあるが、湾曲しやすいという
欠点もある。

【０００６】本発明は、所望の表面形態を得ることが可
能で、かつ、デジタル記録化に十分に対応し得る、湾曲
を抑えたデジタル磁気記録テープを提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
デジタル磁気記録テープは、支持体フイルムに磁性層を
設けた磁気テープにおいて、支持体フイルムが少なくと
も２層以上の積層構造で、幅方向のヤング率が６００ｋ
ｇ／ｍｍ ² 以上で厚さが７μｍ以下のポリエチレンナフ
タレートフイルムからなり、該支持体フイルムは磁性面
と反対側の層に粒子を含有し、該粒子の平均粒径ｄと該
層の厚さｔとの関係が０．２≦ｔ／ｄ≦５の範囲にあ
り、かつ、テープの湾曲が４ｍｍ以下であるものから成
る。

【０００８】まず、本発明のデジタル磁気記録テープに
おいては、磁気テープの支持体フイルムは少なくとも２
層以上の積層構造である必要がある。２層以上であれ
ば、３層でも４層でもかまわない。しかし、単層のフイ
ルムでは所望の表面形態、つまり削り取られにくい所望
の微小突起を均一に形成した表面形態を得ることができ
ない。

【０００９】上記２層以上の積層構造は、共押出によっ
て構成される。つまり、所定の厚み比率となるように、
ポリマー合流ブロックまたは口金でポリマーが２層以上
に積層され、シート状に吐出された後フイルムに成形さ
れる。共押出は、表面を形成する層に所定粒径の粒子を
所定密度で含有させ、表面形態を上記所望の形態とする
上で有利であるが、反面、テープ（フイルム）の湾曲を
招きやすいという問題がある。

【００１０】しかし、次のような製法上の工夫を採り入
れることにより、本発明で規定している４ｍｍ以下の湾
曲を達成することが可能になる。まず、支持体フイルム
を共押出で積層成形するに際し、隣接する層の原料の固
有粘度の差を０．２以下に抑え、かつ、原料の固有粘度
の絶対値を双方共０．６５以上に設定する。このような
固有粘度の設定により、成形された支持体フイルム、ひ
いてはデジタル磁気記録テープの湾曲が小に抑えられ
る。

【００１１】また、デジタル磁気記録テープ用支持体フ
イルムは、通常、広幅のフイルムに製膜され、該広幅の
フイルムが、一段階あるいは二段階に所定のテープ幅に
スリットされるが、このスリット前のテープ原反の厚さ
むらを１０％以下に抑えておくことも、テープ湾曲を小
に抑えるために有効である。

【００１２】次に、本発明の支持体フイルムは、これを
構成する上記各層の少なくとも一層が二軸に配向してい
ることが好ましい。２層以上の積層構造の内、全部の層
が二軸に配向していると特に好ましい。全ての層が無配
向や一軸配向では本発明の特性を満足させにくい。

【００１３】本発明の支持体フイルムを構成するポリマ
ーは、ポリエステルの中でも、とくにポリエチレンナフ
タレートからなる。このポリエチレンナフタレートは、
たとえば、エチレン２，６−ナフタレートを主要構成成
分とするものである。ただし、支持体フイルムは実質的
にポリエチレンナフタレートからなればよく、本発明を
阻害しない範囲内で、他のポリエステルを混合してもよ
いし、共重合ポリマを用いてもよい。

【００１４】本発明の支持体フイルムは、その厚さが７
μｍ以下である。このように特定の厚さ以下とすること
により、薄膜化の要求にも十分に対応することができ
る。すなわち、支持体フイルムを上述の如く実質的にポ
リエチレンナフタレートから構成することにより、薄膜
化の要求に対応できる厚さ７μｍ以下の薄膜のフイルム
であっても十分な高弾性率が得られ、薄膜化の要求に応
えつつ、湾曲を小さく抑えることが可能になる。また、
２層以上の積層構成と、次に述べる粒子含有により、所
望の表面形態も得られる。

【００１５】上記２層以上の積層構造からなる支持体フ
イルムの磁性面と反対側の層に、粒子が、該粒子の平均
粒径ｄと該最外層の層厚さｔとの関係が ０．２≦ｔ／ｄ≦５ になるように含有される。ｔが０．２ｄよりも小さいと
目標とする、削り取られにくい表面形態の形成が困難に
なり、ｔが５ｄよりも大きいと、表面微小突起形成効果
が小さくなり、テープの良好な走行性が得られない。

【００１６】また、支持体フイルムの磁性面と同じ側の
層には、粒子が含有され、該粒子の平均粒径ｄと該層の
厚さｔとの関係が、 ０．２≦ｔ／ｄ≦５ の範囲にあり、かつ、ｄが５〜９０ｎｍであることが好
ましい。このようなｄとｔとの関係に保つことにより、
磁性面側に、均一高さの微小突起が形成され、デジタル
磁気記録テープとしたとき、望ましい電磁変換特性が得
られる。また、ｄを上記範囲内とすることにより、突起
形成作用を維持しつつ、粗大突起の形成が防止される。

【００１７】また、上記最表層の粒子含有層に含有され
る粒子としては、とくに限定されないが、架橋ポリジビ
ニルベンゼン等の架橋有機高分子粒子、コロイダルシリ
カ、炭酸カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニ
ウム等の無機粒子が挙げられる。このような粒子の中か
ら選ばれた１種類の粒子を用いても、２種類以上の粒子
を併用してもかまわない。また、特に限定されないが、
粒子の含有量は０．１〜２０重量％の場合本発明の効果
を得るのに有効である。

【００１８】本発明の支持体フイルムは、ポリエチレン
ナフタレートを主要構成成分とするフイルムである。ポ
リエチレンナフタレートからなるフイルムは、一般にポ
リエチレンテレフタレートを主要構成成分とするフイル
ムに比べ高い機械的強度が得られるが、本発明フイルム
の場合、フイルム幅方向のヤング率が６００ｋｇ／ｍｍ
² 以上とされる。より好ましくは６５０ｋｇ／ｍｍ² 以
上、更に好ましくは６８０ｋｇ／ｍｍ² 以上とされる。
このように高いフイルム幅方向ヤング率とすることによ
り、磁気テープとしたときに高い電磁変換特性が得られ
る。

【００１９】フイルム長手方向のヤング率については、
特に限定されないが、フイルム長手方向のヤング率が
（幅方向のヤング率ー５０ｋｇ／ｍｍ² ）以下である場
合、本発明の効果を得るのに有効である。

【００２０】なお、前記最表層における、０．２≦ｔ／
ｄ≦５の関係を満足する粒径の粒子数は、とくに限定さ
れないが、高い電磁変換特性（ＲＦ出力）を得ることの
できる望ましい表面形態を得るためには、３０００個／
ｍｍ² 〜１０００万個／ｍｍ² の範囲とすることが好ま
しい。

【００２１】なお、本発明の支持体フイルム中には、本
発明の目的を阻害しない範囲で、異種ポリマをブレンド
してもよいし、また酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、紫外
線吸収剤などの有機添加剤が通常添加される程度添加さ
れていてもよい。

【００２２】このような支持体フイルムの少なくとも片
面に磁性層を設けることにより本発明のデジタル磁気記
録テープが形成される。本発明のデジタル磁気記録テー
プの磁性層としては、金属薄膜型磁性層が好ましい。金
属薄膜型磁性層の種類は特に限定されないが、鉄、コバ
ルト、ニッケル、クロムまたはそれらの合金の強磁性薄
膜あるいは酸素雰囲気中で金属を蒸着等して得られる酸
化金属薄膜層等が好ましく用いられる。

【００２３】次に本発明における支持体フイルムおよび
デジタル磁気記録テープの製造方法について説明する。
エチレンナフタレートを主要構成成分とするポリエステ
ルは従来から公知の方法により得られるものを用いるこ
とができる。このポリエステルに粒子を含有せしめる方
法としては、重合前、重合中、重合後のいずれかに添加
してもよいが、ポリエステルのジオール成分であるエチ
レングリコールなどに、スラリーの形で混合、分散せし
めて添加する方法、ベント式の二軸混練押出機を用いて
粒子粉末または粒子の水スラリー等をポリマと混合する
方法が好ましく用いられる。

【００２４】粒子の含有量を調整する方法としては、上
記のような方法で得られた高密度の粒子マスターペレッ
トを製膜、押出時に希釈する方法を用いると本発明の効
果が一層大きくなるので好ましい。

【００２５】次に、上記ポリエステルを十分乾燥した
後、２台以上の押出機、２層以上のマニホールド、合流
ブロック等を用いて２６０〜３３０℃の温度で、粒子を
含有するポリエステルが少なくとも片側の最表層にるよ
うに積層し、スリット状口金から溶融押出し、２０℃〜
６０℃のキャティングドラム上で冷却固化せしめて未延
伸フイルムを作る。ただしこのとき、前述の如く、隣接
する層の原料の固有粘度差を０．２以下に抑え、かつ、
原料の固有粘度の絶対値を双方共０．６５以上に設定し
ておくことが、デジタル磁気記録テープとしたときの湾
曲抑制に特に有効である。

【００２６】次にこの未延伸フイルムを二軸延伸し、二
軸配向せしめる。延伸方法としては、逐次二軸延伸法ま
たは同時二軸延伸法を用いることができる。ただし、最
初に長手方向、次に幅方向の延伸を行う逐次二軸延伸法
を用いた方が好適である。

【００２７】長手方向の延伸は、通常用いられるロール
を用いて行なわれるが、予熱、延伸ロールは、テフロ
ン、シリコンなどの非粘着性の材質のロールを用いるこ
とが、フイルム表面の平滑性が良好となり、磁気テープ
としたときの電磁変換特性が向上するので好ましい。延
伸温度は１１０〜１６０℃、好ましくは１１５〜１５０
℃で、３．５〜７倍延伸する方法を用いる。なお、延伸
は１段でも、２段以上の段階延伸でもかまわない。ただ
し延伸倍率が上記範囲を外れると、延伸むらや破れ等が
発生し良好な特性のフイルムが得られない。

【００２８】幅方向の延伸は、公知のテンターを用い
て、１００〜１６０℃の温度で３〜８倍延伸することが
好ましい。延伸温度、延伸倍率がこの範囲より外れると
延伸むらや破れ等が発生し良好な特性のフイルムが得ら
れない。幅方向の延伸倍率を長手方向の延伸倍率より高
くして、幅方向の配向を大きくすることは本発明におけ
る好ましい幅方向ヤング率を得るのに特に有効である。
また、一旦、二軸延伸したフイルムを少なくとも一方
向、特に幅方向に更に延伸しても良い。次に、この延伸
フイルムを熱処理する。熱処理条件としては、定長下で
１６０〜２３０℃、好ましくは１７０〜２１０℃の範囲
で０．５〜３０秒間行なう。

【００２９】次に、このフイルムに所定の磁性層を塗布
する。磁性層としては前述の如く金属薄膜が好ましく、
金属薄膜は例えば蒸着によって設けることができる。磁
性層を蒸着する方法は公知の方法で行なうことができる
が、例えば、鉄、コバルト、ニッケルまたはその合金の
金属薄膜を真空蒸着、イオンレーティング、スパッタリ
ング等により基材フイルム上に直接、あるいはアルミニ
ウム、チタン、クロム等の下地薄膜を介して形成させる
のが好ましい。この場合、磁化容易軸の方向は特に限定
されないが、特に斜め蒸着が耐久性の点から好ましい。
その後、所定のテープ幅にスリットして磁気テープを
得、それを巻いて本発明のデジタル磁気記録テープを得
る。

【００３０】［物性の測定方法ならびに効果の評価方
法］本発明における特性値は次の測定法、評価基準によ
るものである。 （１）積層厚さｔ ２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を用いて、表層か
ら深さ３０００nmの範囲のフイルム中の粒子の内もっと
も高濃度の粒子に起因する元素とポリエステルの炭素元
素の濃度比（Ｍ⁺ ／Ｃ⁺ ）を粒子濃度とし、表面から深
さ３０００nmまで厚さ方向の分析を行なう。表層では表
面という界面のために粒子濃度は低く表面から遠ざかる
につれて粒子濃度は高くなる。本発明フイルムの場合は
一旦極大値となった粒子濃度がまた減少し始める。この
濃度分布曲線をもとに表層粒子濃度が極大値の１／２と
なる深さ（この深さは極大値となる深さよりも深い）を
求め、これを積層厚さとした。条件は次の通り。 測定装置 ２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ） 西独、ATOMIKA 社製 A-DIDA3000 測定条件 １次イオン種 ：Ｏ₂ ⁺ １次イオン加速電圧：１２KV １次イオン電流：２００nA ラスター領域 ：４００μｍ□ 分析領域 ：ゲート３０％ 測定真空度 ：６．０×１０^-9Torr Ｅ−ＧＵＮ ：０．５KV−３．０Ａ なお、表層から深さ３０００nmの範囲にもっとも多く含
有する粒子が有機高分子粒子の場合はＳＩＭＳでは測定
が難しいので、表面からエッチングしながらＸＰＳ（Ｘ
線光電子分光法）、ＩＲ（赤外分光法）などで上記同様
のデプスプロファイルを測定し積層厚さを求めても良い
し、また、電子顕微鏡等による断面観察で粒子濃度の変
化状態やポリマの違いによるコントラストの差から界面
を認識し積層厚さを求めることもできる。さらには積層
ポリマを剥離後、薄膜段差測定機を用いて積層厚さを求
めることもできる。

【００３１】（２）平均粒径ｄ、粒子個数 フイルムからポリマをプラズマ灰化処理で除去し、粒子
を露出させる。処理条件はポリマは灰化されるが粒子は
ダメージをうけない条件を選択する。その粒子を走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、粒子画像をイメージア
ナライザーで処理する。ＳＥＭの倍率は、およそ２００
０〜１０００００倍、また、１回の測定視野が１辺およ
そ１０〜５０μｍから適宜選択する。観察箇所を変えて
粒子数５０００個以上で粒径とその体積分率から次式で
体積平均径ｄを得る。 ｄ＝Σｄ₁ ・Ｎｖ₁ ここでｄ₁ は粒径、Ｎｖ₁ はその粒径の粒子の体積分率
である。粒子個数は、積層厚さと平均粒径の関係を満足
するものについて、体積分立から求め、１ｍｍ² 当たり
に換算する。また、上記プラズマ灰化処理法では粒子が
ダメージを受ける場合は、フイルム断面を透過方電子顕
微鏡（ＴＥＭ）を用い、３０００〜１０００００倍で観
察する。ＴＥＭの切片厚さは約１０００オングストロー
ムとし、場所を変えて１００視野以上測定し、上記の式
から体積平均径ｄを求める。

【００３２】（３）ヤング率 ＡＳＴＭ−Ｄ−８８２にしたがって、インストロン式の
引張試験機を用いて、２５℃、６５％ＲＨにて測定し
た。

【００３３】（４）固有粘度［η］（単位はｄ１／ｇ） オルソクロルフェノール中、２５℃で測定した溶液粘度
から下記式から計算される値を用いる。 ηｓｐ／Ｃ＝［η］＋Ｋ［η］² ・Ｃ ここで、ηｓｐ＝（溶液粘度／溶媒粘度）−１、Ｃは溶
媒１００ｍ１あたりの溶解ポリマ重量（ｇ／１００ｍ
１、通常１．２）、Ｋはハギンス定数（０．３４３とす
る）。また、溶液粘度、溶媒粘度はオストワルド粘度計
を用いて測定した。

【００３４】（５）電磁変換特性（ＲＦ出力） フイルムの片面に、真空蒸着機内で微量の酸素の存在下
にコバルト・ニッケル合金（Ｎｉ２０重量％）を高周波
スパッタリング法により斜め蒸着し厚さ０．２μｍの強
磁性薄膜層を形成させた。続いてテープ幅にスリットし
金属薄膜型デジタル磁気記録テープを得た。得られたデ
ジタル磁気記録テープ２５０ｍの長さをＶＨＳカセット
に組み込みカセットテープとした。このカセットテープ
に家庭用のＶＴＲを用いて、テレビ試験波形発生器によ
り輝度信号を記録し、再生したときの輝度信号の出力
（ＲＦ出力）を測定した。測定においては、市販のソニ
ー（株）製Ｈｉ８ＭＥ（Ｐ６−１２０）を０ｄＢとして
相対的に表示した。

【００３５】（６）テープの湾曲 テープを長さ１０ｍｍに切り出し、凸の面を下にして平
坦なガラス板上に置き、テープの端とガラス板との距離
を実体顕微鏡などで測定しテープの湾曲とした。なお、
両端の湾曲が異なる場合はその大きい方の値をもってテ
ープの湾曲とする。

【００３６】

【実施例】次に実施例に基づき、本発明の実施態様を説
明する。 実施例１ 公知の方法により得られたポリエチレン−２，６−ナフ
タレートのペレットに粒径０．３５μｍのポリジビニル
ベンゼン粒子をベント式二軸混練押出機を用いてペレッ
ト中の粒子含有量が３重量％となるように混合した。こ
の粒子含有ペレットを１７０℃で６時間真空乾燥しポリ
マＡとした。粒子を含有しないポリエチレン−２，６−
ナフタレートのペレットを１７０℃で６時間真空乾燥し
たもの９５重量部と、ポリマＡ５重量部とを混合しポリ
マＢとした。ポリマＡを押出機Ａに、ポリマＢを押出機
Ｂに供給し２９５℃で溶融させ、それぞれを高精度濾過
後、合流部が矩形の２層合流ブロックで合流積層して、
スリット幅１ｍｍのフィッシュテール型口金よりシート
状に押出し、静電印加キャスト法により３０℃のキャス
ティングドラムに巻き付けて冷却固化し厚さ約１４０μ
ｍの未延伸フイルムを得た。この未延伸フイルムをシリ
コン製のロールにより、ロール表面温度１３０℃にて長
手方向に４．２倍延伸した。この一軸延伸フイルムを公
知のテンターにて雰囲気温度１３５℃で幅方向に５．０
倍延伸し、１８０℃の雰囲気温度で１．５秒間熱処理を
行ないついで１５０℃に加熱された、周速の異なる２本
のロールの間でフイルムを長手方向に弛緩させ厚さ５μ
ｍの二軸配向積層フイルムを得た。

【００３７】次に、得られたフイルムのポリマＡ面に前
述の如き所定の磁性層を設けてデジタル磁気記録テープ
を作成した。ｔ／ｄは、好ましい範囲内であり、得られ
たデジタル磁気記録テープは、優れた電磁変換特性（Ｒ
Ｆ出力）を示すとともに、その湾曲も０．５ｍｍと小さ
かった。

【００３８】実施例２〜６、比較例１〜４ ｔ／ｄ、積層構成、フイルム厚さ等を各種変更して実施
例１と同様に二軸配向積層フイルムを作成した（但し比
較例１は単層、実施例４、比較例４は３層で両面が粒子
含有ポリマＡ層）。本発明で特定した範囲、要件を満足
する場合は、いずれも、電磁変換特性（ＲＦ出力）とテ
ープ湾曲の両方を共に満足できたが（実施例２〜６）、
いずれかの条件が本発明で特定した範囲から外れる場合
には（比較例１〜４）、電磁変換特性（ＲＦ出力）とテ
ープ湾曲を共に満足させることはできなかった。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】本発明のデジタル磁気記録テープにおい
ては、支持体フイルムを２層以上の積層構造からなる、
幅方向のヤング率が６００ｋｇ／ｍｍ ² 以上で厚さが７
μｍ以下のポリエチレンナフタレートフイルムとし、該
支持体フイルムは磁性面と反対側の層に粒子を含有し、
該粒子の平均粒径ｄと該層の厚さｔとの関係が０．２≦
ｔ／ｄ≦５の範囲にある構成とし、かつ、テープの湾曲
を４ｍｍ以下に抑えたので、高密度のデジタル磁気記録
テープにあっても、優れた電磁変換特性を満足させるこ
とができ、しかも、薄膜、高弾性率の要求も満足させる
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 5/66 G11B 5/704 G11B 5/78

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体フイルムに磁性層を設けた磁気テ
   ープにおいて、支持体フイルムが少なくとも２層以上の
   積層構造で、幅方向のヤング率が６００ｋｇ／ｍｍ ² 以
   上で厚さが７μｍ以下のポリエチレンナフタレートフイ
   ルムからなり、該支持体フイルムは磁性面と反対側の層
   に粒子を含有し、該粒子の平均粒径ｄと該層の厚さｔと
   の関係が０．２≦ｔ／ｄ≦５の範囲にあり、かつ、テー
   プの湾曲が４ｍｍ以下であることを特徴とするデジタル
   磁気記録テープ。
2. 【請求項２】 前記支持体フイルムが、磁性面と同じ側
   の層に粒子を含有し、該粒子の平均粒径ｄと該層の厚さ
   ｔとの関係が０．２≦ｔ／ｄ≦５の範囲であり、かつ、
   ｄが５〜９０ｎｍである請求項１のデジタル磁気記録テ
   ープ。