JP3038869B2 - 磁気記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁性粉末として金属磁性粉末を用いた塗布
型の磁気記録媒体に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、非磁性支持体上に金属磁性粉末と結合剤を
主体とする磁性層を有する磁気記録媒体において、上記
金属磁性粉末の表面にフッ素変成シランカップリング剤
を被着させることにより、分散性の向上を図るととも
に、電磁変換特性の経時的劣化を防止するものである。

〔従来の技術〕

所謂塗布型の磁気記録媒体においては、強磁性粉末や
結合剤，分散剤，潤滑剤等を有機溶剤に分散混合してな
る磁性塗料をポリエステルフィルム等の非磁性支持体上
に塗布することによって磁性層が形成されている。

このような塗布型の磁気記録媒体においては、磁性粉
末として従来より使用された酸化鉄系材料に代わり、鉄
又は鉄を主体とする金属磁性粉末が用いられるようにな
っている。この金属磁性粉末は優れた磁気特性を有して
いるので、磁気記録媒体の高記録密度化や高周波帯域に
おける電磁変換特性の向上を図る上で好適である。

ところが、上記金属磁性粉末は表面活性度が高く、大
気中で酸化され易いために、磁気記録媒体に用いた場
合、長期間保存により電磁変換特性が劣化し、信頼性が
問題となる。

一方、例えばVTR（ビデオテープレコーダ）等の磁気
記録の分野においては、高記録密度化の要請に従って磁
性粉末の微粒子化が進められている。この微粒子化され
た磁性粉末を用いて優れた電磁変換特性を有する磁気記
録媒体を得るためには、より一層磁性粉末の分散性，磁
性体表面の安定性を高めることが必要とされる。特に、
磁性粉末が金属磁性粉末である場合には、その表面活性
度が高いことから、分散性に乏しく、その改善が重要な
課題となっている。

そこで、これらの点を改善するために、分散剤や種々
のカップリング剤を添加する方法が提案されている。上
記カップリング剤としては、例えばアミノ変成シランカ
ップリング剤やアルミ系カップリング剤等が検討されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、近年の金属磁性粉末の一層の微細化等
に鑑みると、上述の分散剤やカップリング剤を用いる方
法では、分散性や磁性粉末と結合剤との界面補強の点で
必ずしも十分なものとは言い難く、ましてや磁気特性の
経時変化に対してはほとんど効果が期待できないのが実
情である。

そこで、本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案
されたものであって、分散性や界面補強の向上を図ると
ともに、電磁変換特性の経時的劣化を防止することを目
的とし、これによって耐久性，信頼性に優れた磁気記録
媒体を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、上述の目的を達成せんものと鋭意研究の
結果、磁性粉末の表面に特定のフッ素変成シランカップ
リング剤を作用させれば、磁性粉末の表面改質や結合剤
との界面補強がなされ、良好な効果が得られることを見
出し、本発明を完成するに至ったものである。

即ち、本発明は非磁性支持体上に金属磁性粉末と結合
剤を主体とする磁性層を有する磁気記録媒体において、
上記金属磁性粉末が一般式 CF₃（CF₂）_nCH₂CH₂Si（OR）_３ （但し、ＲはCH₃基,C₂H₅基のうち少なくとも１種を表
す。また、ｎは４〜10の整数を表す。）で表される化合
物により表面処理されてなることを特徴とするものであ
る。

本発明の磁気記録媒体は、非磁性支持体上に磁性塗料
の塗膜から得られる磁性層が形成されてなるものであ
り、上記磁性塗料中に分散される金属磁性粉末がフッ素
変成シランカップリング剤により表面処理されてなるも
のである。

フッ素変成シランカップリング剤は、例えば特開昭57
−92424号等において、磁性層表面に存在させることに
より潤滑剤として用いられるものであるが、本発明は、
特定の構造，鎖長を有する化合物により金属磁性粉末表
面を表面処理することで初めて経時劣化の防止と分散及
び界面補強が同時に達成されるとの新たな知見に基づい
てなされたものである。

したがって、本発明において用いられるフッ素変成シ
ランカップリング剤は、下記の一般式（１） CF₃（CF₂）_nCH₂CH₂Si（OR）_３ ……（１） で表される化合物に限られる。このフッ素変成シランカ
ップリング剤は、OR基（ＲはCH₃基,C₂H₅基のうち少なく
とも１種を表す。）を有しており、これにより処理剤と
して適当な酸性度に調節されている。Ｒで表されるアル
キル基の炭素数が３以上になると、金属磁性粉末への吸
着能が低下し、分散性や電磁変換特性の経時変化に悪影
響を及ぼす。

また、上記フッ素変成シランカップリング剤において
は、主鎖を構成しているポリメチン鎖の一部がフッ素変
成されている。このフッ素変成されたポリメチン鎖は、
−CF₂−を繰り返し単位とするもので、その繰り返し単
位数ｎは４以上,10以下とされる。繰り返し単位数ｎが
上記範囲を下回ると、磁気特性の劣化を十分に抑えるこ
とができず、逆に上記範囲を越える場合には、化合物の
合成が困難となる。

このフッ素変成シランカップリング剤の添加量は、金
属磁性粉末100重量部に対して0.5〜７重量部であること
が好ましく、２〜５重量部であることがより好ましい。
フッ素変成シランカップリング剤の添加量が0.5重量部
未満であると、十分な効果が得られず、逆に添加量が多
すぎると、塗膜物性が劣化する虞れが生じる。

このようなフッ素変成シランカップリング剤を金属磁
性粉末に作用させると、フッ素変成シランカップリング
剤が金属磁性粉末の表面に存在する水酸基（例えば吸着
水等による水酸基）等と反応して、磁性粉末の表面に被
膜が形成されたかたちとなる。これにより、磁性粉末の
表面改質が図られるので、良好な分散性を確保するとと
もに、磁気特性の劣化を防止することができる。

上記フッ素変成シランカップリング剤により金属磁性
粉末を表面処理する方法としては、例えば磁性塗料の混
合前に、金属磁性粉末が分散された有機溶媒中にフッ素
変成シランカップリング剤を攪拌しながら加えて混合，
分散させて一次分散と同時に表面処理を行う方法が考え
られる。上記有機溶媒としては、キシレン，メチルエチ
ルケトン，トルエン，シクロヘキサノン等の汎用の溶剤
が何れも使用可能である。

一方、金属磁性粉末としては、通常使用される金属磁
性粉末であれば何ら限定されず、従来より公知のものが
いずれも使用可能である。例えば、Fe,Co,Ni,Fe−Co,Fe
−Ni,Fe−Co−Ni,Co−Ni,Fe−Co−B,Fe−Co−Cr−B,Mn
−Bi,Mn−Al,Fe−Co−Ｖ等が挙げられる。また、これら
磁性粉末の種々の特性を改善する目的でさらにAl,Si,T
i,Cr,Mn,Cu,Zn等の金属成分が添加されても良い。これ
ら金属磁性粉末の比表面積は、45〜70m²/gであることが
好ましい。

結合剤としては、通常磁気記録媒体の結合剤として使
用されるものであればよく、例えば塩化ビニル−酢酸ビ
ニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコ
ール共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−マレイン酸共
重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−アクリル酸共重合
体、塩化ビニル−酢酸ビニル−マレイン酸−アクリル酸
共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化
ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、ニトロセルロース樹脂等のセルロース誘
導体、アクリル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリ
ビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン
樹脂等がいずれも使用可能である。また、これら結合剤
樹脂には親水性極性基が導入されていてもよい。

なお、本発明の磁気記録媒体において、磁性層を形成
するための磁性塗料には、金属磁性粉末，結合剤の他、
必要に応じて分散剤，潤滑剤，帯電防止剤，防錆剤等が
加えられてもよい。これらの分散剤，潤滑剤，帯電防止
剤，防錆剤及び前記非磁性支持体としては、従来公知の
材料がいずれも使用可能であり、何ら限定されるもので
はない。

〔作用〕

非磁性支持体上に形成される磁性層に含まれる金属磁
性粉末をフッ素変成シランカップリング剤を用いて表面
処理することにより、金属磁性粉末の表面にフッ素変成
シランカップリング剤が吸着し、被膜が形成されたかた
ちとなる。これにより、金属磁性粉末の表面改質がなさ
れ、分散性が向上し結合剤との界面補強がなされる。ま
た、上記フッ素変成シランカップリング剤により上記磁
性粉末の表面が化学的に修飾されるので、溌水性が付与
され、金属磁性粉末の酸化に由来する磁気特性の劣化が
抑えられる。従って、電磁変換特性の経時的劣化が防止
される。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例により説明するが、本
発明がこの実施例に限定されるものでないことは言うま
でもない。

実施例１〜２ 下記に示す組成にしたがって磁性塗料を調製した。

先ず、溶剤としてメチルエチルケトン，トルエン及び
シクロヘキサノンを用い、これらの混合溶液150重量部
中に金属磁性粉末を分散させて、攪拌しながらフッ素変
成シランカップリング剤としてCF₃（CF₂）₄C₂H₄Si（OCH
₃）_３を加えた後、温度60℃で５時間攪拌，混合して上
記金属磁性粉末の表面にフッ素変成シランカップリング
剤を作用させて処理液とした。なお、各実施例において
上記フッ素変成シランカップリング剤の添加量は第１表
に示すように変化させた。

続いて、上記処理液を上記組成中残りの樹脂成分や添
加剤，潤滑剤，溶剤とともにボールミルに投入し、温度
30℃で24時間分散，混合した後、さらに硬化剤（商品名
コロネートＬ）を加え、30分混合して磁性塗料を調製
した。（固形分約38％） この磁性塗料を14μｍ厚のポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に乾燥後の膜厚が４μｍとなるように塗布
し、100℃にてカレンダー処理を行い、60℃で20時間硬
化処理した後、1/2インチ巾に裁断して磁気テープを作
成した。

実施例３〜８ フッ素変成シランカップリング剤をCF₃（CF₂）₇C₂H₄S
i（OCH₃）_３に代え、その他は実施例〜２と同様にして
磁性塗料を調製し、これをポリエチレンテレフタレート
フィルム上に塗布して磁気テープを得た。なお、各実施
例における上記フッ素変成シランカップリング剤の添加
量は第１表に示す通りである。

実施例９〜10 フッ素シランカップリング剤をCF₃（CF₂）₁₀C₂H₄Si
（OCH₃）_３に代え、その他は実施例１〜２と同様にして
磁性塗料を調製し、これをポリエチレンテレフタレート
フィルム上に塗布して磁気テープを得た。なお、各実施
例における上記フッ素変成シランカップリング剤の添加
量は第１表に示す通りである。

実施例11〜12 フッ素変成シランカップリング剤をCF₃（CF₂）₇C₂H₄S
i（OC₂H₅）_３に代え、その他は実施例１〜２と同様にし
て磁性塗料を調製し、これをポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布して磁気テープを得た。なお、各実
施例における上記フッ素変成シランカップリング剤の添
加量は第１表に示す通りである。

比較例１〜２ フッ素変成シランカップリング剤の代わりにアミノ変
成シランカップリング剤NH₂C₃H₆Si（OC₂H₅）_３を用いた
他は、実施例１〜２と同様に手法により磁性塗料を調製
し、これをポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗
布して磁気テープを得た。なお、各比較例における上記
アミノ変成シランカップリング剤の添加量は第２表に示
す通りである。

比較例３〜４ フッ素変成シランカップリング剤をCF₃（CF₂）₃C₂H₄S
i（OCH₃）_３に代え、その他は実施例１〜２と同様にし
て磁性塗料を調製し、これをポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布して磁気テープを得た。なお、各比
較における上記フッ素変成シランカップリング剤の添加
量は第２表に示す通りである。

比較例５〜６ フッ素変成シランカップリング剤をCF₃（CF₂）₇C₂H₄S
i（OC₃H₇）_３に代え、その他は実施例１〜２と同様にし
て磁性塗料を調製し、これをポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布して磁気テープを得た。なお、各比
較における上記フッ素変成シランカップリング剤の添加
量は第２表に示す通りである。

比較例７ 表面処理剤による表面処理を行わない金属磁性粉末を
用い、他は上述の各実施例と同様にして磁気テープを作
成した。

上述の各実施例及び比較例において得られた各磁気テ
ープについて、表面光沢（グロス）及び電磁変換特性の
経時変化率をそれぞれ調べた。この結果を第１表及び第
２表に示す。

なお、表面光沢は光沢計により測定した。また、電磁
変換特性の経時変化率は、温度45℃，相対湿度80％の条
件下で２週間保存した後、電磁変換特性を測定し、次式
より算出した。

（但し、式中Br₁は初期残留磁束密度を表し、Br₂は２週
間保存後の残留磁束密度を表す。） 第１表及び第２表に示されるように、アミノ変成シラ
ンカップリング剤による表面処理を行った場合や未処理
の場合に比べて、本発明を適用した実施例１〜11におい
ては、良好な表面光沢性が得られるとともに、電磁変換
特性の経時変化率が10％以下と低く、耐久性の向上が見
られた。また、フッ素変成されたポリメチン鎖の繰り返
し単位数ｎが３以下であるフッ素変成シランカップリン
グ剤を用いた場合（比較例３〜４）には、経時変化率が
10％以上となり不適当であり、アルコキシ基のアルキル
鎖が長いフッ素変成シランカップリング剤を用いた場合
（比較例５〜６）には、金属磁性粉末への吸着力が落ち
てグロス，経時変化率とも十分な効果が得られないこと
が判った。

次に、実施例３〜８の結果をもとに、表面光沢性及び
電磁変換特性の経時変化率の処理剤の添加量に対する依
存性を検討した。第１図に示すように、電磁変換特性の
経時変化率（図中、点線で示す。）は処理剤の添加量の
増加にともなって減少する傾向にあり、特に添加量が２
重量部以上の範囲では電磁変換特性の経時的劣化が極め
て少なくなることが判った。一方、表面光沢性（図中、
実線で示す。）は、処理剤の添加量に対して２次関数的
に変化し、添加量が２重量部である時に最大となる。そ
して、添加量が２重量部を越えた範囲では、徐々に低下
する傾向が見られた。従って、処理剤の添加量には、良
好な分散性，耐久性を与えるための最適値が存在するこ
とが判った。

さらに、フッ素変成シランカップリング剤中に含まれ
るフッ素変成されたポリメチン鎖の繰り返し単位数ｎと
表面光沢性，電磁変換特性の経時変化率の関係を第２図
及び第３図に示した。

第２図はフッ素変成されたポリメチン鎖の繰り返し単
位数ｎに対する表面光沢性の変化を示す図である。その
結果、フッ素変成シランカップリング剤の添加量を0.5
重量部とした場合と、添加量を７重量部とした場合の何
れの場合においても、表面光沢性は上記繰り返し単位数
ｎの増加に伴って低下する傾向にあることが判った。

一方、第３図はフッ素変成されたポリメチン鎖の繰り
返し単位数ｎと電磁変換特性の経時変化率の関係を示す
図である。第３図に示すように、上記経時変化率はｎの
増加に伴って急激に減少し、ｎ≧７でほぼ一定の値とな
った。

従って、良好な分散性の確保と磁気特性の経時変化の
抑制を同時に達成するためには、フッ素変成されたポリ
メチン鎖の長さも最適な範囲に設定する必要があること
が判った。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明においては、金属磁性粉末を特
定のフッ素変成シランカップリング剤により表面処理し
ているので、分散性や結合剤との界面補強を十分なもの
とすることができ、同時に金属磁性粉末の酸化に由来す
る電磁変換特性の劣化を抑えることができる。従って、
長期間保存しても磁気特性の劣化が少なく、耐久性，信
頼性に優れた磁気記録媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフッ素変成シランカップリング剤の添加量と表
面光沢及び電磁変換特性の関係を示す特性図である。 第２図はフッ素変成シランカップリング剤中に含まれる
フッ素変成されたポリメチン鎖の繰り返し単位数ｎと表
面光沢性の関係を示す特性図であり、第３図はフッ素変
成されたポリメチン鎖の繰り返し単位数ｎと電磁変換特
性の経時変化率の関係を示す特性図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性支持体上に金属磁性粉末と結合剤を
   主体とする磁性層を有する磁気記録媒体において、 上記金属磁性粉末が一般式 CF₃（CF₂）_nCH₂CH₂Si（OR）_３ （但し、ＲはCH₃基,C₂H₅基のうち少なくとも１種を表
   す。また、ｎは４〜10の整数を表す。）で表される化合
   物により表面処理されてなることを特徴とする磁気記録
   媒体。