JP4268628B2 - Magnetic recording medium and magnetic recording cartridge - Google Patents
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Description
本発明は、高記録密度特性に優れた磁気記録媒体、特に塗布型の磁気記録テープ(以下、単に「磁気テープ」あるいは「テープ」ともいう)に関する。 The present invention relates to a magnetic recording medium excellent in high recording density characteristics, particularly to a coating type magnetic recording tape (hereinafter also simply referred to as “magnetic tape” or “tape”).
磁気テープは、オーディオテープ、ビデオテープ、コンピューターテープなど種々の用途があるが、特にデータバックアップ用テープの分野では、バックアップの対象となるハードディスクの大容量化にともない、1巻当たり数10〜100GBの記録容量のものが商品化されている。また、今後1TBを超える大容量バックアップテープが提案されており、その高記録密度化は不可欠である。 Magnetic tapes have various uses such as audio tapes, video tapes, computer tapes, etc. Especially in the field of data backup tapes, with the increase in capacity of hard disks to be backed up, several 10 to 100 GB per volume. Those with recording capacity have been commercialized. In the future, a large-capacity backup tape exceeding 1 TB has been proposed, and its high recording density is indispensable.
このような高記録密度化に対応した磁気テープを製造するにあたっては、磁性粉末の微粒子化とそれらの塗膜中への高密度充填、塗膜の平滑化、磁性層の薄層化に関する高度な技術が用いられている。 In manufacturing magnetic tapes corresponding to such high recording densities, it is necessary to develop advanced magnetic powder particles and high density filling of the coating films, smooth coating films, and thin magnetic layers. Technology is used.
また、記録密度を大きくするために、記録信号の短波長化と共に、トラックピッチの狭幅化も行われており、再生ヘッドがトラックを正確にトレースできるようにサーボトラックも併用されるシステムが登場している。 In addition, in order to increase the recording density, the recording signal has been shortened and the track pitch has been narrowed, and a system that also uses a servo track so that the reproducing head can accurately trace the track has appeared. is doing.
磁性粉末の改良に関しては、主として、短波長記録に対応するために、年々、微粒子化とともに、磁気特性の改善がはかられており、従来は、高記録密度磁気テープにおいても、オーデイオ用や家庭用ビデオテープに使用されていた強磁性酸化鉄、Co変性強磁性酸化鉄、酸化クロムなどの磁性粉末が主として使用されていたが、現在では、長軸方向の粒子サイズが100nm程度の針状の金属磁性粉末が提案されている。また、短波長記録時の減磁による出力低下を防止するために、年々、高保磁力化がはかられ、鉄−コバルトの合金化により、198.9kA/m程度の保磁力が実現されている(たとえば、特開平3−49026号公報、特開平5−234064号公報、特開平6−25702号公報、特開平6−139553号公報など)。 With regard to the improvement of magnetic powder, the magnetic characteristics have been improved year by year in order to cope with short-wavelength recording. In the past, even for high recording density magnetic tapes, audio and home use have been improved. Magnetic powders such as ferromagnetic iron oxide, Co-modified ferromagnetic iron oxide, and chromium oxide used for video tapes were mainly used, but at present, needle-like particles with a major axis direction particle size of about 100 nm are used. Metallic magnetic powder has been proposed. Moreover, in order to prevent output reduction due to demagnetization during short wavelength recording, a high coercive force has been achieved year by year, and a coercive force of about 198.9 kA / m has been realized by alloying iron-cobalt. (For example, JP-A-3-49026, JP-A-5-234064, JP-A-6-25702, JP-A-6-139553, etc.).
また、媒体製造技術の改良に関しては、各種官能基を有するバインダ樹脂や、上記の磁性粉末を使用した場合の分散技術の改善、さらには塗布工程後に行われるカレンダ技術の向上により、磁性層の表面平滑性が著しく向上し、短波長出力の向上に大きく寄与している(たとえば、特公昭64−1297号公報、特公平7−60504号公報、特開平4−19815号公報など)。 In addition, regarding the improvement of the medium manufacturing technology, the surface of the magnetic layer can be improved by improving the binder technology having various functional groups and the dispersion technology when using the above magnetic powder, and further improving the calendar technology performed after the coating process. The smoothness is remarkably improved and greatly contributes to the improvement of short wavelength output (for example, Japanese Patent Publication No. 64-1297, Japanese Patent Publication No. 7-60504, Japanese Patent Laid-Open No. 4-19815, etc.).
しかしながら、近年の高密度化に伴い、記録波長が短縮化されているため、磁性層の厚さが厚いと、最短記録波長領域においては、従来の磁性粉末の飽和磁化や保磁力のレベルでは出力が数分の1程度しか得られず、また極めて短い記録波長を使用するため、従来それほど問題とならなかった記録再生時の自己減磁損失や磁性層の厚さに起因する厚み損失の影響が大きくなり、十分な分解能が得られないという問題があった。このような問題に対しては、上記したような磁性粉末による磁気特性の改善や媒体製造技術による表面性向上だけでは克服できないため、磁性層の厚さを低減することが提案されている。 However, since the recording wavelength has been shortened along with the recent increase in density, if the magnetic layer is thick, the output at the saturation magnetization and coercive force level of the conventional magnetic powder in the shortest recording wavelength region. Can be obtained only about a fraction of the time, and since an extremely short recording wavelength is used, the effects of self-demagnetization loss during recording / reproduction and thickness loss due to the thickness of the magnetic layer, which have not been so much of a problem in the past. There is a problem that the resolution becomes large and sufficient resolution cannot be obtained. It is proposed to reduce the thickness of the magnetic layer because such problems cannot be overcome only by improving the magnetic characteristics by the magnetic powder as described above or by improving the surface properties by the medium manufacturing technique.
すなわち、一般に、磁性層の有効厚さは、システムに利用される最短記録波長の1/3程度といわれているため、例えば0.3μmの最短記録波長においては、磁性層の厚さは0.1μm程度が必要とされている。また、テープを収納するカセット(カートリッジともいう)の小型化に伴い、容積当たりの記録容量を向上するため、磁気記録媒体全体を薄層化する必要があり、このため、磁性層も必然的に薄層化する必要がある。さらに、記録密度を高めるためには、磁気ヘッドから発生する書き込み磁束を微小面積にしなければならず、また磁気ヘッドも小型化されてきているため、発生磁束量が低下することとなるが、上記のような微小な磁束により完全な磁化反転を生じさせるためにも、磁性層を薄層化することが必要となる。 That is, in general, the effective thickness of the magnetic layer is said to be about 1/3 of the shortest recording wavelength used in the system. For example, at the shortest recording wavelength of 0.3 μm, the thickness of the magnetic layer is 0. About 1 μm is required. In addition, along with miniaturization of a cassette (also referred to as a cartridge) for storing a tape, it is necessary to make the entire magnetic recording medium thin in order to improve the recording capacity per volume. It is necessary to make it thinner. Furthermore, in order to increase the recording density, the write magnetic flux generated from the magnetic head must be made into a very small area, and the magnetic head has been miniaturized, so the amount of generated magnetic flux will be reduced. In order to cause complete magnetization reversal by such a small magnetic flux, it is necessary to make the magnetic layer thin.
ところが、磁性層の厚さを低減すると、非磁性支持体の表面粗さが磁性層表面に影響を及ぼし、磁性層の表面平滑性を劣化させやすいという問題や、磁性層単層のみを薄層化する場合、磁性塗料の固形分濃度を低下するか、塗布量を低減する方法が考えられるが、これらの手法によっては、塗布時の欠陥や磁性粉末の充填性が向上せず、また塗膜強度を弱めるという問題がある。このため、媒体製造技術の改良により磁性層を薄層化する場合、非磁性支持体と磁性層との間に下塗層を設け、この下塗層が湿潤状態にあるうちに上層磁性層を塗布する、いわゆる同時重層塗布方式が提案されている(特開昭63−187418号公報、特開昭63−191315号公報、特開平5−73883号公報、特開平5−217148号公報、特開平5−298653号公報など)。 However, when the thickness of the magnetic layer is reduced, the surface roughness of the nonmagnetic support affects the surface of the magnetic layer, and the surface smoothness of the magnetic layer is likely to be deteriorated. However, depending on these methods, defects during coating and magnetic powder filling properties may not be improved, and the coating film may be reduced. There is a problem of weakening the strength. For this reason, when the magnetic layer is thinned by improving the medium manufacturing technique, an undercoat layer is provided between the nonmagnetic support and the magnetic layer, and the upper magnetic layer is formed while the undercoat layer is in a wet state. So-called simultaneous multi-layer coating methods have been proposed (JP-A 63-187418, JP-A 63-191315, JP-A-5-73883, JP-A-5-217148, JP-A-5-214148). No. 5-298653).
記録トラック幅を狭くしてテープ幅方向の記録密度を高くすると、磁気テープからの漏れ磁束が小さくなるため、再生ヘッドに微小磁束でも高い出力が得られる磁気抵抗効果型素子を使用したMRヘッドを使用する必要がある。 When the recording track width is narrowed and the recording density in the tape width direction is increased, the magnetic flux leakage from the magnetic tape is reduced. Therefore, an MR head using a magnetoresistive effect element capable of obtaining a high output even with a minute magnetic flux is used as a reproducing head. Must be used.
MRヘッド対応の磁気記録媒体には、例えば特開平11−238225号公報、特開2000−40217公報、特開2000−40218公報等に記載されたものがある。これらの公報に記載された磁気記録媒体では、その磁束(残留磁束密度と厚さの積)を特定の値以下にしてMRヘッドの出力の歪を防止したり、磁性層表面のへこみを特定の値以下にしてMRヘッドのサーマル・アスペリティを低減させたりしている。 Examples of magnetic recording media compatible with MR heads include those described in JP-A-11-238225, JP-A 2000-40217, JP-A 2000-40218, and the like. In the magnetic recording media described in these publications, the magnetic flux (product of residual magnetic flux density and thickness) is set to a specific value or less to prevent the distortion of the output of the MR head, or the dent on the surface of the magnetic layer is specified. The thermal asperity of the MR head is reduced below the value.
ところが、記録トラック幅を狭くすると、オフトラックによる再生出力の低下が問題になるので、これを避けるためにトラックサーボが必要になる。トラックサーボ方式には、光学トラックサーボ方式(特開平11−213384号公報、特開平11−339254号公報、特開2000−293836公報)や磁気サーボ方式があるが、いずれの方式を採用するにしても、箱状のケース本体の内部に磁気テープを収めた磁気テープカートリッジ(カセットテープともいう)においては、磁気テープ巻装用のリールを一つしか持たない1リール型(単リール型)にして、その上でカートリッジから引き出した磁気テープにトラックサーボを行う必要がある。これは、テープ走行速度を高める(例えば2.5m/秒以上にする)と、テープ繰り出し用とテープ巻き取り用の2つのリールを持った2リール型では安定走行できないためである。また、2リール型ではカートリッジサイズが大きくなり、体積当たりの記録容量が小さくなる。 However, if the recording track width is narrowed, a decrease in reproduction output due to off-track becomes a problem, and thus a track servo is necessary to avoid this. The track servo system includes an optical track servo system (Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-213384, 11-339254, 2000-293836) and a magnetic servo system. However, in a magnetic tape cartridge (also referred to as a cassette tape) in which a magnetic tape is stored inside a box-shaped case body, a single reel type (single reel type) having only one magnetic tape winding reel is provided. In addition, it is necessary to perform track servo on the magnetic tape drawn from the cartridge. This is because when the tape running speed is increased (for example, 2.5 m / second or more), the two-reel type having two reels for feeding and taking up the tape cannot stably run. In the 2-reel type, the cartridge size increases and the recording capacity per volume decreases.
先に述べたようにトラックサーボ方式には磁気サーボ方式と光学サーボ方式があるが、前者は、後述するサーボトラックバンドを磁気記録により磁性層に形成し、これを磁気的に読み取ってサーボトラッキングを行うものであり、後者は、凹部アレイからなるサーボトラックバンドをレーザー照射等でバックコート層に形成し、これを光学的に読み取ってサーボトラッキングを行うものである。なお、磁気サーボ方式にはバックコート層にも磁性を持たせ、このバックコート層に磁気サーボ信号を記録する方式(例えば特開平11−126327号公報)があり、また光学サーボ方式にはバックコート層に光を吸収する材料等で光学サーボ信号を記録する方式(例えば特開平11−126328号公報)もある。 As described above, there are two types of track servo methods: magnetic servo method and optical servo method. The former forms a servo track band, which will be described later, on the magnetic layer by magnetic recording, and reads this magnetically to perform servo tracking. In the latter, a servo track band composed of a concave array is formed on the backcoat layer by laser irradiation or the like, and this is optically read to perform servo tracking. In the magnetic servo system, there is a system (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-126327) in which the back coat layer is also magnetized and a magnetic servo signal is recorded on the back coat layer. There is also a method (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-126328) in which an optical servo signal is recorded in a layer with a material that absorbs light.
ここで、前者の磁気サーボ方式を例にとってトラックサーボの原理を簡単に説明しておく。
図7に示すように、磁気サーボ方式を採用する磁気テープ3では、磁性層にそれぞれテープ長手方向に沿って延びるトラックサーボ用のサーボバンド200とデータ記録用のデータトラック300とが設けられる。このうちサーボバンド200は、各サーボトラック番号を磁気的に記録した複数のサーボ信号記録部201からなる。磁気テープに対してデータの記録・再生を行う磁気ヘッドアレイ(図示せず)は、一対(順走行用と逆走行用)のサーボトラック用MRヘッドと、例えば8x2対の記録・再生用ヘッド(記録ヘッドは磁気誘導型ヘッドで構成され、再生ヘッドはMRヘッドで構成される)とを有しており、サーボ信号を読み取ったサーボトラック用MRヘッドからの信号に基づいて磁気ヘッドアレイ全体が連動して動くことで、記録・再生用ヘッドがテープ幅方向に移動してデータトラック(例えば、8x2対の記録・再生ヘッドが搭載された磁気ヘッドアレイでは、サーボトラック1本に対応して8本のデータトラックが存在する)に到達する。
Here, the principle of the track servo will be briefly described by taking the former magnetic servo system as an example.
As shown in FIG. 7, in the
しかるに、これら磁性粉末および媒体製造技術の向上も、現在では、ほぼ限界に達している。とくに磁性粉末の改良に関しては、針状の磁性粉末を使用する限り、長軸方向の粒子サイズは実用上100nm程度が限度である。なぜなら、これよりも微粒子化すると、比表面積が著しく大きくなり、飽和磁化が低下するのみならず、バインダ樹脂中で磁性粉末を分散させることが著しく困難になるためである。 However, improvement of these magnetic powder and medium manufacturing techniques has almost reached the limit at present. In particular, regarding the improvement of the magnetic powder, as long as the acicular magnetic powder is used, the particle size in the major axis direction is practically limited to about 100 nm. This is because if the particle size is made smaller than that, the specific surface area is remarkably increased, the saturation magnetization is lowered, and it is extremely difficult to disperse the magnetic powder in the binder resin.
保磁力に関しては、磁気ヘッドの技術革新により、さらに高保磁力を有する媒体に対しても、記録は可能な状況にある。とくに長手記録方式においては、磁気ヘッドで記録消去が可能な限り、記録および再生減磁による出力低下を防止するため、保磁力はできる限り高くすることが好ましい。したがって、磁気記録媒体の記録密度を向上させるための現実的な方法で、最も効果的な方法は、磁気記録媒体を高保磁力化することである。 Regarding the coercive force, recording is possible even on a medium having a higher coercive force due to technological innovation of the magnetic head. In particular, in the longitudinal recording method, it is preferable to increase the coercive force as much as possible in order to prevent output reduction due to recording and reproduction demagnetization as long as recording and erasing can be performed with a magnetic head. Therefore, the most effective method for improving the recording density of the magnetic recording medium is to increase the coercive force of the magnetic recording medium.
また、長手記録の本質的な課題である、記録および再生減磁による出力低下の影響を低減するためには、磁性層の厚さはさらに薄くすることが有効であるが、前記した長軸方向の粒子サイズが100nm程度の針状の磁性粉末を使用する限り、磁性層の厚さにも限界が生じる。なぜなら、長手配向によって、針状粒子は平均的には針状方向が媒体の面内方向に並行になるように並ぶが、粒子の分散には分布があるため、針状方向が媒体面に垂直になるように並ぶ粒子も存在するためである。このような粒子が存在すると、媒体の表面平滑性を損ない、ノイズ増大の原因となる。このような問題は、磁性層の厚さが薄くなるほど、より深刻となる。 Further, in order to reduce the influence of output reduction due to recording and reproduction demagnetization, which is an essential problem of longitudinal recording, it is effective to further reduce the thickness of the magnetic layer. As long as a needle-shaped magnetic powder having a particle size of about 100 nm is used, the thickness of the magnetic layer is also limited. Because, due to the longitudinal orientation, the acicular particles are on average arranged so that the acicular direction is parallel to the in-plane direction of the medium, but since the dispersion of particles is distributed, the acicular direction is on the medium surface. This is because there are also particles that are aligned vertically. The presence of such particles impairs the surface smoothness of the medium and causes an increase in noise. Such a problem becomes more serious as the thickness of the magnetic layer decreases.
さらに、磁性層を薄層化しようとする場合、磁性塗料を大量の有機溶剤で希釈する必要があるが、従来の微粒子化した針状の磁性粉末では磁性塗料の凝集を生じやすく、また乾燥時に大量の有機溶剤を蒸発させるため、磁性粉末の配向性が低下しやすく、長手記録であるテープ状媒体では配向性が悪く、薄層化しても、配向性の悪化と表面性の悪化のために、所期の電磁変換特性を得ることが困難になるという問題がある。したがって、長手記録においては、磁性層の厚さを薄くすることが、記録特性を向上させるうえで有効であることがわかっているにもかかわらず、従来の針状の磁性粉末を使用する限り、磁性層の厚さをさらに薄層化した塗布型磁気記録媒体を得ることは困難な状況にある。 Furthermore, when trying to reduce the thickness of the magnetic layer, it is necessary to dilute the magnetic paint with a large amount of an organic solvent, but the conventional finely divided acicular magnetic powder tends to cause aggregation of the magnetic paint, and also when dried. Due to the evaporation of a large amount of organic solvent, the orientation of the magnetic powder tends to decrease, and the orientation of the tape-like medium that is longitudinal recording is poor. There is a problem that it is difficult to obtain the desired electromagnetic conversion characteristics. Therefore, in the longitudinal recording, although it is known that reducing the thickness of the magnetic layer is effective in improving the recording characteristics, as long as the conventional acicular magnetic powder is used, It is difficult to obtain a coating type magnetic recording medium in which the thickness of the magnetic layer is further reduced.
従来提案されている磁性粉末のうち、バリウムフェライト磁性粉末は、粒子形状が板状で、粒子サイズとして50nm程度の微粒子の磁性粉末が知られている(たとえば、特公昭60−50323号公報、特公平6−18062号公報など)。このバリウムフェライト磁性粉末の形状や粒子サイズは、針状の磁性粉末に比べて、薄層塗布型磁気記録媒体を得るのに適している。しかしながら、バリウムフェライト磁性粉末は酸化物であるため、飽和磁化は高々7.5μWb/g程度で、針状の金属または合金磁性粉末のような12.6μWb/g以上の飽和磁化を得ることは理論的に不可能である。このため、バリウムフェライト磁性粉末を用いると、磁性層の厚さの薄い塗布型磁気記録媒体を得ることはできても、磁束密度が低いために出力が低く、高密度磁気記録媒体には適さない。さらに、バリウムフェライト磁性粉末は、板状粉末が磁気的相互作用のために強固に凝集し、分散工程で個々の板状粒子に解すことが難しいという問題点もある。このことが理由で、高記録密度磁気記録媒体用の磁性粉末としては、これまでは、前記したような針状の磁性粉末が主流となっていたのである。 Among the magnetic powders proposed so far, barium ferrite magnetic powder is known as a magnetic powder having a particle shape of a plate and a particle size of about 50 nm (for example, Japanese Patent Publication No. 60-50323). No. 6-18062). The shape and particle size of the barium ferrite magnetic powder are suitable for obtaining a thin-layer coating type magnetic recording medium as compared with the needle-shaped magnetic powder. However, since barium ferrite magnetic powder is an oxide, the saturation magnetization is about 7.5 μWb / g at most, and it is theoretically possible to obtain a saturation magnetization of 12.6 μWb / g or more like acicular metal or alloy magnetic powder. Is impossible. For this reason, when barium ferrite magnetic powder is used, a coating type magnetic recording medium with a thin magnetic layer can be obtained, but the output is low due to the low magnetic flux density, which is not suitable for a high density magnetic recording medium. . Further, the barium ferrite magnetic powder has a problem that the plate-like powder is strongly aggregated due to magnetic interaction, and it is difficult to break it into individual plate-like particles in the dispersion step. For this reason, acicular magnetic powder as described above has been the mainstream so far for magnetic powders for high recording density magnetic recording media.
以上説明してきたように、磁気記録媒体の記録密度を向上させるための効果的な手法である磁性層の薄層化において、磁性粉末の保磁力、飽和磁化をできる限り高い値に維持して、かつ粒子サイズを小さくすることが極めて重要な課題となる。この課題を克服するため、まず、従来の磁性粉末の磁気特性に着目すると、現状の針状の磁性粉末は、保磁力の起源が針状形状による形状異方性に基づいているため、高保磁力化には理論的な限界が存在する。つまり、形状異方性では、磁気異方性の大きさが、2πIs(ここで、Isは飽和磁化)で表され、飽和磁化に比例する。したがって、保磁力の起源を形状異方性に基づいている針状の磁性粉末では、飽和磁化が大きくなるほど保磁力も大きくなる。 As described above, in the thinning of the magnetic layer, which is an effective technique for improving the recording density of the magnetic recording medium, the coercive force and saturation magnetization of the magnetic powder are maintained as high as possible, In addition, reducing the particle size is an extremely important issue. To overcome this problem, first focusing on the magnetic properties of conventional magnetic powders, the current acicular magnetic powder has a high coercive force because the origin of the coercive force is based on the shape anisotropy due to the acicular shape. There is a theoretical limit to conversion. That is, in the shape anisotropy, the magnitude of the magnetic anisotropy is represented by 2πIs (where Is is a saturation magnetization) and is proportional to the saturation magnetization. Therefore, in the acicular magnetic powder whose coercive force is based on shape anisotropy, the coercive force increases as the saturation magnetization increases.
金属および合金の飽和磁化は、スレータポーリング曲線からよく知られているように、たとえば、Fe/Co比が70/30付近のFe−Co合金において、最大値を示すことから、保磁力も上記の組成において最大値を示すことになる。このようなFe/Co比が70/30付近の針状のFe−Co合金磁性粉末は、すでに実用化されているが、既述したとおり、針状の磁性粉末を使用する限り、理論的に現在の保磁力である198.9kA/m程度が限界であり、さらに高保磁力を得ることは困難な状況にある。またこのような針状の磁性粉末では、薄層塗布の磁気記録媒体に適さないものとなる。 As is well known from the slater poling curve, the saturation magnetization of metals and alloys shows, for example, the maximum value in an Fe—Co alloy having a Fe / Co ratio of around 70/30, and the coercive force is also the above. The maximum value is shown in the composition. Such a needle-like Fe—Co alloy magnetic powder having an Fe / Co ratio of around 70/30 has already been put into practical use, but as described above, as long as the needle-like magnetic powder is used, it is theoretically possible. The current coercive force is about 198.9 kA / m, and it is difficult to obtain a high coercive force. Further, such a needle-like magnetic powder is not suitable for a thin-layer coated magnetic recording medium.
また、形状異方性における磁気異方性の大きさは、上述のとおり、2πIsで表され、磁性粉末の針状比(粒子長さ/粒子直径)が約5以上のときは、係数はほぼ2πで表されるが、針状比が5未満になると係数は急激に小さくなり、球状になると異方性は消滅する。すなわち、磁性粉末として、Fe金属やFe−Co合金のような磁性材料を使用する限り、磁性粉末の形状としては、理論的にも針状形状にせざるを得ないのが実状である。 The magnitude of magnetic anisotropy in the shape anisotropy is expressed by 2πIs as described above. When the acicular ratio (particle length / particle diameter) of the magnetic powder is about 5 or more, the coefficient is approximately Although expressed by 2π, the coefficient decreases rapidly when the acicular ratio is less than 5, and the anisotropy disappears when it becomes spherical. In other words, as long as a magnetic material such as Fe metal or Fe—Co alloy is used as the magnetic powder, the magnetic powder must be theoretically shaped like a needle.
前記したように短波長記録再生特性を向上させるために、膜厚2.0μm程度の下塗層を非磁性支持体の上に設けた上でその上に膜厚0.15〜0.2μm程度の磁性層を設けられているが、さらなる記録密度の向上のためには、少なくとも1層の磁性層からなり、最上層磁性層(以下、簡単に上層磁性層と記載)の厚さを0.09μm以下にすることが好ましい。 As described above, in order to improve the short wavelength recording / reproducing characteristics, an undercoat layer having a thickness of about 2.0 μm is provided on the nonmagnetic support, and a thickness of about 0.15 to 0.2 μm is formed thereon. In order to further improve the recording density, the magnetic layer is composed of at least one magnetic layer, and the thickness of the uppermost magnetic layer (hereinafter simply referred to as the upper magnetic layer) is set to 0. It is preferable that the thickness is 09 μm or less.
ところが、上層磁性層の厚さを薄くすると、磁性層の磁気サーボ信号でサーボトラッキングする方式では、磁気サーボ信号が弱くなる。これを解決しようとする方法には、特開平04−248120号(実施例参照)、特開2000−315312号、特開2002−288817号が公知である。この方法では、磁気記録媒体が「上層磁性層/非磁性中間層/下層磁性層/非磁性支持体」の構成を有しており、下層磁性層にも磁気サーボ信号を記録する。 However, if the thickness of the upper magnetic layer is reduced, the magnetic servo signal becomes weak in the method of servo tracking using the magnetic servo signal of the magnetic layer. JP-A Nos. 04-248120 (see Examples), JP-A Nos. 2000-315312 and 2002-288817 are known as methods for solving this problem. In this method, the magnetic recording medium has a configuration of “upper magnetic layer / nonmagnetic intermediate layer / lower magnetic layer / nonmagnetic support”, and a magnetic servo signal is recorded on the lower magnetic layer.
しかしながら、この方法では、上層磁性層に長軸方向の粒子サイズが100nm程度の針状磁性粉末を使用しているため、上述のように、上層磁性層の針状磁性粉末の針状方向が媒体面に垂直になるように並ぶ粒子も存在するため、媒体の表面平滑性を損ない、ノイズ増大の原因となるという問題がある。また、このような問題は、磁性層の厚さが薄くなるほど、より深刻となる。 However, in this method, since the acicular magnetic powder having a major axis direction particle size of about 100 nm is used for the upper magnetic layer, as described above, the acicular direction of the acicular magnetic powder of the upper magnetic layer is the medium. Since there are particles arranged so as to be perpendicular to the surface, there is a problem that the surface smoothness of the medium is impaired and noise increases. Such a problem becomes more serious as the thickness of the magnetic layer is reduced.
さらに、針状磁性粉末を使用すると、上層磁性層厚さを薄く、特に0.09μm以下にすると、上層磁性層の厚みむらが大きくなるという問題点も残されている。 Furthermore, when acicular magnetic powder is used, the thickness of the upper magnetic layer becomes thin, especially when the thickness is 0.09 μm or less, the thickness unevenness of the upper magnetic layer becomes large.
上層磁性層の厚さを0.09μm以下で、かつ上層磁性層の厚みむらを小さくするためには、粒子径50nm以下(好ましくは30nm以下)の本質的に球状ないし楕円状の磁性粉末が必要となる。 In order to reduce the thickness of the upper magnetic layer to 0.09 μm or less and to reduce the thickness unevenness of the upper magnetic layer, an essentially spherical or elliptical magnetic powder having a particle diameter of 50 nm or less (preferably 30 nm or less) is required. It becomes.
また、非磁性中間層と下層磁性層の合計厚さを1.4μm以下、非磁性支持体厚さを4.0μm以下、バック層厚さを0.5μm以下にして磁気記録媒体の全厚を6μm未満にまで低減することが好ましい。磁気記録媒体の全厚は、5μm以下がより好ましく、4.5μm以下がさらに好ましく、4μm以下がいっそう好ましい。なお、実用上は2.5μm以上である。 In addition, the total thickness of the magnetic recording medium can be set to a total thickness of the nonmagnetic intermediate layer and the lower magnetic layer of 1.4 μm or less, a nonmagnetic support thickness of 4.0 μm or less, and a back layer thickness of 0.5 μm or less. It is preferable to reduce to less than 6 μm. The total thickness of the magnetic recording medium is more preferably 5 μm or less, further preferably 4.5 μm or less, and even more preferably 4 μm or less. In practice, it is 2.5 μm or more.
さらに、狭幅化が進むトラックピッチに対応してトラックを正確にトレースするためには、テープエッジ−データトラック、サーボトラック−データトラック間の寸法が一定であることが必要であり、テープの温度、湿度に対する寸法安定性も一段と高いレベルのものが要求されつつある。 Further, in order to accurately trace a track corresponding to a track pitch that is becoming narrower, it is necessary that the dimensions between the tape edge and the data track, the servo track and the data track be constant, and the temperature of the tape. Further, a higher level of dimensional stability against humidity is being demanded.
本発明の目的は、上記したような各課題を解決でき、1TB以上の記録容量に対応しうる高記録密度特性に優れた磁気記録媒体を提供することである。 An object of the present invention is to provide a magnetic recording medium that can solve the above-described problems and is excellent in high recording density characteristics that can cope with a recording capacity of 1 TB or more.
本発明によれば、上記目的は、
非磁性支持体、非磁性支持体の一方の面上に形成された、非磁性粉末とバインダ樹脂を含む少なくとも一層の非磁性中間層と、この非磁性中間層の上に形成された、磁性粉末とバインダ樹脂とを含む少なくとも一層の磁性層を有する磁気記録媒体であって、
磁性粉末は、コアー部分と外層部分とを有してなり、外層部分に希土類元素が主体的に存在し、コアー部分が、鉄または鉄の一部が遷移金属元素で置換されたFe16N2相を含有し、前記磁性層の最上層磁性層の厚さが0.09μm以下であり、保磁力が200〜400kA/mであることを特徴とする磁気記録媒体、および
非磁性支持体、非磁性支持体の一方の面上に形成された、非磁性粉末とバインダ樹脂を含む少なくとも一層の非磁性中間層と、この非磁性中間層の上に形成された、磁性粉末とバインダ樹脂とを含む少なくとも一層の磁性層を有する磁気記録媒体であって、
磁性粉末は、コアー部分と外層部分とを含んでなり、外層部分に希土類元素が主体的に存在し、コアー部分が、鉄または鉄の一部が遷移金属元素で置換されたFe16N2相を含有し、前記磁性層の最上層磁性層の残留磁束密度(Br)と厚さ(δ)の積(Br・δ)が、0.0018〜0.05μTmであり、保磁力が200〜400kA/mであることを特徴とする磁気記録媒体
により達成される。
According to the invention, the object is
Nonmagnetic support, at least one nonmagnetic intermediate layer containing nonmagnetic powder and binder resin formed on one surface of the nonmagnetic support, and magnetic powder formed on the nonmagnetic intermediate layer And a magnetic recording medium having at least one magnetic layer containing a binder resin,
The magnetic powder has a core portion and an outer layer portion, the rare earth element is mainly present in the outer layer portion, and the core portion is Fe 16 N 2 in which iron or a part of iron is substituted with a transition metal element. A magnetic recording medium comprising a phase, wherein the magnetic layer has a thickness of 0.09 μm or less and a coercive force of 200 to 400 kA / m, and a nonmagnetic support, At least one nonmagnetic intermediate layer containing nonmagnetic powder and binder resin formed on one surface of the magnetic support, and magnetic powder and binder resin formed on the nonmagnetic intermediate layer A magnetic recording medium having at least one magnetic layer,
The magnetic powder includes a core portion and an outer layer portion, the rare earth element is mainly present in the outer layer portion, and the core portion is Fe 16 N 2 phase in which iron or a part of iron is substituted with a transition metal element. And the product (Br · δ) of the residual magnetic flux density (Br) and the thickness (δ) of the uppermost magnetic layer of the magnetic layer is 0.0018 to 0.05 μTm, and the coercive force is 200 to 400 kA. This is achieved by a magnetic recording medium characterized by / m.
前記最上層磁性層の厚さは0.09μm以下が、高密度磁気記録が行えるので好ましい。本発明で用いる磁性粉末は、好ましくは、本質的に球状ないし楕円状の粒子形状を有しており、前記上層磁性層の厚さ以下の数平均粒子径を有するものを使用することは言うまでもない。 The thickness of the uppermost magnetic layer is preferably 0.09 μm or less because high density magnetic recording can be performed. Needless to say, the magnetic powder used in the present invention preferably has an essentially spherical or elliptical particle shape and has a number average particle diameter equal to or smaller than the thickness of the upper magnetic layer. .
上記特定構成の鉄系磁性粉末は、本質的に球状ないし楕円状の超微粒子の磁性粉末であるにもかかわらず、これを使用した磁気記録媒体においては、高保磁力および高磁束密度が容易に得られる。なお、本発明でいう「本質的に球状ないし楕円状」(または「本質的に球状ないし本質的に楕円状」)は、図5等の写真に示すように、表面に凹凸のあるもの、及び若干の変形を有する「球状ないし楕円状」のものも含む。 Although the iron-based magnetic powder having the above specific structure is essentially a spherical or elliptical ultrafine magnetic powder, a magnetic recording medium using the same easily obtains a high coercive force and a high magnetic flux density. It is done. As used herein, “essentially spherical or elliptical” (or “essentially spherical or essentially elliptical”) means that the surface has irregularities as shown in the photograph of FIG. Also included are “spherical or elliptical” having some deformation.
さらに、上記のような本質的に球状ないし楕円状で、かつ極めて粒子サイズの小さい微粒子の鉄系磁性粉末を使用した磁気記録媒体は、磁性粉末間の磁気的相互作用が小さく、したがって、急激な磁化反転が可能となり、磁化反転領域が狭くなるため、従来の針状形状の磁性粉末を使用した磁気記録媒体に比べて、よりすぐれた記録特性が得られることも見い出した。 Further, the magnetic recording medium using the iron-based magnetic powder having a spherical shape or an elliptical shape and having a very small particle size as described above has a small magnetic interaction between the magnetic powders. It has also been found that since the magnetization reversal is possible and the magnetization reversal region is narrowed, superior recording characteristics can be obtained as compared with a magnetic recording medium using a conventional needle-shaped magnetic powder.
また、本発明の磁気記録媒体は、磁性層の厚さが0.09μm以下と薄いときに、とくに効果を発揮するが、このように磁性層の厚さが薄い媒体では、反磁界による減磁の影響も少なくなり、80kA/m(1,005Oe)の保磁力でもすぐれた記録特性を示すことがわかった。
しかしながら、磁石などの外部磁界による誤消去を考えると、本願の場合でも磁気記録媒体の保磁力は、200kA/m(2,512Oe)以上が好ましい。保磁力の上限は特にないが、磁気ヘッドの書き込み能力から考えて現状では400kA/m(5,024Oe)以下である。なお、磁性層を0.09μm以下にすれば、200kA/m以上400kA/m以下の高い保磁力を有する磁気記録媒体でも優れたオーバーライト特性が得られる。
The magnetic recording medium of the present invention is particularly effective when the thickness of the magnetic layer is as thin as 0.09 μm or less. However, in such a medium with a thin magnetic layer, demagnetization due to a demagnetizing field is achieved. It was found that the recording characteristics were excellent even with a coercive force of 80 kA / m (1,005 Oe).
However, considering erroneous erasure due to an external magnetic field such as a magnet, the coercive force of the magnetic recording medium is preferably 200 kA / m (2,512 Oe) or more even in the present application. Although there is no particular upper limit on the coercive force, it is currently 400 kA / m (5,024 Oe) or less in view of the writing ability of the magnetic head. If the magnetic layer is 0.09 μm or less, excellent overwrite characteristics can be obtained even in a magnetic recording medium having a high coercive force of 200 kA / m to 400 kA / m.
非磁性中間層の薄層化、温度、湿度に対する寸法安定性についても、鋭意検討を行った結果、数平均粒子径が10nm〜100nmの板状粒子(以下、板状粉末と記載する場合もある)を含ませることにより厚さが均一で表面平滑性の優れ、温度、湿度に対する寸法安定性に優れた非磁性中間層が得られることを見い出した。 As a result of diligent investigations on thinning of the nonmagnetic intermediate layer, dimensional stability with respect to temperature and humidity, plate-like particles having a number average particle diameter of 10 nm to 100 nm (hereinafter sometimes referred to as plate-like powder). It was found that a non-magnetic intermediate layer having a uniform thickness, excellent surface smoothness, and excellent dimensional stability against temperature and humidity can be obtained.
高密度塗布型磁気記録媒体用として、従来使用されてきた針状の鉄コバルト合金磁性粉末では、保磁力の値が理論的限界に近づいており、また粒子サイズに関しても、現状のものより微粒子化すると均一分散することが極めて困難になっている。鉄コバルト合金磁性粉末の最大の問題点は、粒子形状を、比表面積が最小となる球状に近い粒子形状とし、かつ、一方向が磁化容易方向となる、一軸磁気異方性を有する磁性粉末にすることは、本質的に不可能なことである。なぜなら、保磁力の起源が針状形状とすることによる形状磁気異方性に基づいているため、その針状比は最小でも5程度までしか下げることができず、これよりも下げると一軸異方性が低下し、保磁力が小さくなるからである。 Conventionally used acicular iron-cobalt alloy magnetic powder for high-density coating type magnetic recording media has a coercive force approaching the theoretical limit, and the particle size is smaller than the current one. Then, uniform dispersion is extremely difficult. The biggest problem with iron-cobalt alloy magnetic powder is that it has a uniaxial magnetic anisotropy in which the particle shape is close to a spherical shape with a minimum specific surface area and one direction is the direction of easy magnetization. It is essentially impossible to do. Because the origin of the coercive force is based on the shape magnetic anisotropy due to the needle-like shape, the needle-like ratio can only be reduced to about 5 at the minimum. This is because the properties are reduced and the coercive force is reduced.
本発明者は、上記従来の形状磁気異方性に基づく磁性粉末とは異なる観点から磁気特性の向上を目指すべく各種の磁性粉末を合成してその磁気異方性を調べた。その結果、特定の鉄系磁性粉末では、大きな結晶磁気異方性を有しているため、針状形状にする必要がなく、本質的に球状ないし楕円状の磁性粉末でも一方向に大きな保磁力を発現させうるものであることがわかった。なお、本発明にいう本質的に楕円状の磁性粉末とは、長軸径と短軸径の比が2以下(好ましくは1.5以下)のものを指し、従来の磁気記録媒体用の磁性粉末とは本質的にその形状が相違するものである。 The inventor synthesized various magnetic powders and investigated the magnetic anisotropy in order to improve the magnetic characteristics from a viewpoint different from the magnetic powder based on the conventional shape magnetic anisotropy. As a result, certain iron-based magnetic powders have large magnetocrystalline anisotropy, so there is no need to make them acicular, and even spherical or elliptical magnetic powders have a large coercive force in one direction. It was found that can be expressed. The essentially elliptical magnetic powder referred to in the present invention refers to those having a major axis to minor axis ratio of 2 or less (preferably 1.5 or less), and are used for conventional magnetic recording media. Powder is essentially different in shape.
本質的に球状ないし楕円状の磁性粉末としては、希土類−鉄−ホウ素系磁性粉末(特開2001−181754号公報)、希土類−鉄系磁性粉末(特開2002−56518号公報)のような希土類−鉄系磁性粉末がある。これらの磁性粉末に使用する希土類元素としては、イットリウム、イッテルビウム、セシウム、プラセオジム、サマリウム、ランタン、ユーロピウム、ネオジム、テルビウムなどから選ばれる少なくとも1種の元素が用いられるが、その中でも、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)、イットリウム(Y)が、これらを用いたときに高い保磁力が得られやすいので、好ましく使用される。 Essentially spherical or elliptical magnetic powder includes rare earth-iron-boron magnetic powder (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-181754) and rare earth such as rare earth-iron-based magnetic powder (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-56518). -There is iron-based magnetic powder. As the rare earth element used in these magnetic powders, at least one element selected from yttrium, ytterbium, cesium, praseodymium, samarium, lanthanum, europium, neodymium, terbium, and the like is used. Among them, neodymium (Nd) , Samarium (Sm), terbium (Tb), and yttrium (Y) are preferably used because high coercive force is easily obtained when these are used.
また、希土類元素は含有しないが、Fe16N2相を主相としたBET比表面積が10m2/g以上の本質的に球状の窒化鉄系磁性粉末(特開2000−277311号)も知られている。発明者らはこの磁性粉末に改良を加え、高密度磁気記録媒体として最適な本発明の窒化鉄系磁性粉末を作製した。 Also known is an essentially spherical iron nitride-based magnetic powder (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-277311) which does not contain rare earth elements but has a BET specific surface area of 10 m 2 / g or more with an Fe 16 N 2 phase as a main phase. ing. The inventors have improved the magnetic powder to produce the iron nitride magnetic powder of the present invention that is optimal as a high-density magnetic recording medium.
主な改良点は、後述するように、焼結防止効果、高保磁力化効果、安定性(耐食性)向上効果の高い希土類元素を磁性粉末の外層部分に主体的に存在させることで、保磁力を200kA/m以上と高くするとともに、高密度記録に適したBET比表面積が40m2/g〜100m2/gの化学的に安定な微粒子磁性粉末にしたことである。また、希土類元素を磁性粉末の外層部分に主体的に存在させることと、酸化安定化処理を行うことで、磁性粉末の飽和磁化を、10〜20μWb/gに制御し、塗料分散性・酸化安定性に優れた希土類−窒化鉄系磁性粉末にできる。このような改良によって、本発明の最上層用磁性粉末として最適な特性を示す磁性粉末が得られた。このようにして得られた希土類−窒化鉄系磁性粉末は、200kA/m以上の保磁力を有し、微粒子で、かつ磁性塗料作成時の分散性や化学的安定性も高いので、上述の希土類−鉄−ホウ素系磁性粉末、希土類−鉄系磁性粉末、希土類元素を含有しないFe16N2相を主相とした窒化鉄系磁性粉末に比べて、特に本発明の最上層磁性層の磁性粉末として好適である。 The main improvement is that, as will be described later, the coercive force can be increased by making the outer layer part of the magnetic powder mainly contain rare earth elements having a high effect of preventing sintering, increasing the coercive force, and improving the stability (corrosion resistance). with as high as 200 kA / m or more, is that the BET specific surface area suitable for high density recording is chemically stable fine magnetic powder 40m 2 / g~100m 2 / g. In addition, the saturation magnetization of the magnetic powder is controlled to 10 to 20 μWb / g by allowing the rare earth element to be mainly present in the outer layer portion of the magnetic powder and performing the oxidation stabilization treatment, and the paint dispersibility and oxidation stability Rare earth-iron nitride magnetic powder with excellent properties. Due to such improvements, a magnetic powder exhibiting optimum characteristics as the magnetic powder for the uppermost layer of the present invention was obtained. The rare earth-iron nitride magnetic powder thus obtained has a coercive force of 200 kA / m or more, is fine, and has high dispersibility and chemical stability during the preparation of the magnetic paint. - iron - boron magnetic powder, a rare earth - iron magnetic powder, as compared with iron nitride-based magnetic powder the Fe 16 N 2 phase as the main phase not containing a rare earth element, in particular magnetic powder the uppermost magnetic layer of the present invention It is suitable as.
また、さらに検討を行った結果、コアー部分がFe16N2相を主相として含む鉄系磁性粉末に関しては、アルミニウムおよび/または珪素を磁性粉末の外層部分に主体的に存在させることで、希土類元素−窒化鉄系磁性粉末に比べて若干保磁力は小さいが、保磁力が200kA/m程度の窒化鉄系磁性粉末が得られることを見い出した。アルミニウムおよび/または珪素の含有量は、Feを基準にして1〜20原子%が好ましく、2〜20原子%がより好ましく、4〜18原子%がさらに好ましい。この場合にも、アルミニウムおよび/または珪素とともに、希土類元素を含有させることがより好ましい。 Further, as a result of further investigation, as for the iron-based magnetic powder in which the core portion contains the Fe 16 N 2 phase as the main phase, aluminum and / or silicon is mainly present in the outer layer portion of the magnetic powder, thereby allowing the rare earth It has been found that an iron nitride magnetic powder having a coercive force of about 200 kA / m is obtained although the coercive force is slightly smaller than that of the element-iron nitride magnetic powder. The content of aluminum and / or silicon is preferably 1 to 20 atomic%, more preferably 2 to 20 atomic%, and still more preferably 4 to 18 atomic% based on Fe. Also in this case, it is more preferable to contain a rare earth element together with aluminum and / or silicon.
このような本質的に球状ないし楕円状の窒化鉄系磁性粉末(簡単に鉄系磁性粉末)を、薄層領域の塗布型磁気記録媒体、特に、全厚が6μm未満の塗布型磁気記録媒体に適用すると、上層磁性層の高保磁力化、高飽和磁束密度化、塗料分散性向上による磁性粉末の均一分散化、および酸化安定性向上とを同時に達成でき、高出力、高C/N化が実現できる。 Such an essentially spherical or elliptical iron nitride-based magnetic powder (simply iron-based magnetic powder) is applied to a thin-layer coated magnetic recording medium, particularly a coated magnetic recording medium having a total thickness of less than 6 μm. When applied, high coercivity of the upper magnetic layer, high saturation magnetic flux density, uniform dispersion of magnetic powder by improving paint dispersibility, and improved oxidation stability can be achieved at the same time, realizing high output and high C / N. it can.
上述のように、本発明に使用する窒化鉄系磁性粉末は、コアー部分にFe16N2相(以下、単に「窒化鉄相」ということもある。)を主に含有する窒化鉄系磁性粉末であるこのような窒化鉄系磁性粉末をそれぞれのタイプごとに説明する。 As described above, the iron nitride magnetic powder used in the present invention mainly contains an Fe 16 N 2 phase (hereinafter sometimes simply referred to as “iron nitride phase”) in the core portion. Such iron nitride magnetic powders will be described for each type.
・コアー部分に窒化鉄相を含有する希土類−窒化鉄系磁性粉末
コアー部分に窒化鉄相を含有する希土類−窒化鉄系磁性粉末は、鉄に対して0.05〜20原子%(好ましくは0.2〜20原子%)の希土類元素で磁性粉末の外層部分を被覆すると、保磁力が200kA/m(2,512Oe)以上と高くなり、BET比表面積が40m2/g〜100m2/gの化学的に安定な微粒子磁性粉末が得られる。また、希土類元素で磁性粉末を被覆することと、酸化安定化処理を行うことで、磁性粉末の飽和磁化を、10〜20μWb/g(79.6〜159.2Am2/kg、79.6〜159.2emu/g)に制御することができ、塗料分散性・酸化安定性に優れた希土類−窒化鉄系磁性粉末が得られる。この磁性粉末のコアー部分は、主にFe16N2相またはFe16N2相とα−Fe相とからなり、窒素の含有量は、鉄に対して1.0〜20原子%である。また、鉄の一部(40原子%以下)を他の遷移金属元素で置換してもよいが、コバルトを多量に添加すると、窒化反応に長時間を要するので通常10原子%以下である。このコアー部分に窒化鉄相を含有する希土類−窒化鉄系磁性粉末は、特に本発明の最上層磁性層の磁性粉末として好適である。
-Rare earth-iron nitride magnetic powder containing an iron nitride phase in the core portion The rare earth-iron nitride magnetic powder containing an iron nitride phase in the core portion is 0.05 to 20 atomic% (preferably 0). When covering the outer layer portion of the magnetic powder in the rare earth element .2~20 atomic%), the coercive force is as high as 200kA / m (2,512Oe) above, BET specific surface area of 40m 2 / g~100m 2 / g A chemically stable fine magnetic powder can be obtained. Moreover, the saturation magnetization of the magnetic powder is 10 to 20 μWb / g (79.6 to 159.2 Am 2 / kg, 79.6 to 159.2 emu / g), and a rare earth-iron nitride magnetic powder excellent in paint dispersibility and oxidation stability can be obtained. The core portion of the magnetic powder mainly consists of Fe 16 N 2 phase or Fe 16 N 2 phase and α-Fe phase, and the nitrogen content is 1.0 to 20 atomic% with respect to iron. Further, a part of iron (40 atomic% or less) may be substituted with another transition metal element. However, when a large amount of cobalt is added, a long time is required for the nitriding reaction, so that it is usually 10 atomic% or less. The rare earth-iron nitride magnetic powder containing an iron nitride phase in the core portion is particularly suitable as the magnetic powder of the uppermost magnetic layer of the present invention.
・コアー部分に窒化鉄相を含有するアルミニウムおよび/または珪素−窒化鉄系磁性粉末
また、上述のように、コアー部分がFe16N2相を主相として含む鉄系磁性粉末に関しては、アルミニウムおよび/または珪素を磁性粉末の外層部分に主体的に存在させることで、希土類元素―窒化鉄系磁性粉末に比べて若干保磁力は小さいが、保磁力が200kA/m程度の窒化鉄系磁性粉末が得られる。アルミニウムおよび/または珪素の含有量は、Feに対して1〜20原子%が好ましく、2〜20原子%がより好ましく、4〜18原子%がさらに好ましい。この場合にも、アルミニウムおよび/または珪素とともに、上述の量の希土類元素を含有させることがより好ましい。
-Aluminum and / or silicon-iron nitride magnetic powder containing an iron nitride phase in the core portion. As described above, regarding the iron magnetic powder in which the core portion contains the Fe 16 N 2 phase as the main phase, aluminum and By making silicon mainly present in the outer layer portion of the magnetic powder, the coercive force is slightly smaller than that of the rare earth element-iron nitride magnetic powder, but the iron nitride magnetic powder having a coercive force of about 200 kA / m is obtained. can get. The content of aluminum and / or silicon is preferably 1 to 20 atomic%, more preferably 2 to 20 atomic%, and still more preferably 4 to 18 atomic% with respect to Fe. Also in this case, it is more preferable to contain the above-mentioned amount of rare earth elements together with aluminum and / or silicon.
本発明者は、上記窒化鉄系磁性粉末の粒子サイズについて検討した結果、平均粒子サイズが5〜50nmであるときに、上層磁性層のすぐれた磁気特性を達成できることを見い出した。従来の針状の磁性粉末では、高い保磁力を維持するには、長軸方向の平均粒子サイズが100nm程度までがほぼ限界であったが、本発明の上記磁性粉末は、主に結晶異方性に保磁力の起源を有するため、平均粒子サイズが5nmまでの極めて微細な粒子とすることができ、このような微粒子としてもすぐれた磁気特性を発揮させることができる。とくに好ましい平均粒子サイズとしては8nm以上、より好ましくは10nm以上である。 As a result of studying the particle size of the iron nitride-based magnetic powder, the present inventor has found that when the average particle size is 5 to 50 nm, excellent magnetic properties of the upper magnetic layer can be achieved. In the conventional acicular magnetic powder, in order to maintain a high coercive force, the average particle size in the major axis direction is almost limited to about 100 nm. However, the magnetic powder of the present invention is mainly crystalline anisotropic. Since it has the origin of coercive force, it can be made extremely fine particles having an average particle size of up to 5 nm, and even such fine particles can exhibit excellent magnetic properties. A particularly preferred average particle size is 8 nm or more, more preferably 10 nm or more.
上記磁性粉末の平均粒子サイズが大きすぎると、磁性層中での磁性粉末の充填性が低下するとともに、上層磁性層を薄層化した場合に表面性を低下させ、さらに、磁気記録媒体とした際に粒子の大きさに起因する粒子ノイズが大きくなる。したがって、平均粒子サイズとしては50nm以下とする必要があり、好ましくは40nm以下、より好ましくは30nm以下である。このように設定すると、極めて高い充填性が得られ、すぐれた飽和磁束密度を達成できる。平均粒子サイズを50nm以下、特に好ましくは30nm以下であることは、上層磁性層厚さが0.09μm以下の場合は特に重要である。 When the average particle size of the magnetic powder is too large, the filling property of the magnetic powder in the magnetic layer is lowered, and the surface property is lowered when the upper magnetic layer is thinned. Further, a magnetic recording medium is obtained. At the same time, the particle noise due to the size of the particles increases. Therefore, the average particle size needs to be 50 nm or less, preferably 40 nm or less, more preferably 30 nm or less. With this setting, extremely high filling properties can be obtained, and excellent saturation magnetic flux density can be achieved. The average particle size of 50 nm or less, particularly preferably 30 nm or less, is particularly important when the upper magnetic layer thickness is 0.09 μm or less.
なお、本明細書において、磁性粉末の平均粒子サイズとは、透過型電子顕微鏡(TEM)にて倍率25万倍で撮影した写真の粒子サイズ(各粒子の最大部分の寸法)を実測して、500個の粒子サイズを平均して、または倍率20万倍で撮影した写真の粒子サイズを同様に実測して、300個の粒子サイズを平均して求めたものである(特に記載がない場合は前者の方法による)。 In the present specification, the average particle size of the magnetic powder is measured by measuring the particle size of a photograph taken at a magnification of 250,000 times with a transmission electron microscope (TEM) (the dimension of the maximum portion of each particle), The average particle size of 500 particles or the particle size of a photograph taken at a magnification of 200,000 times was measured in the same manner, and the average of 300 particle sizes was obtained (unless otherwise specified) By the former method).
本発明に使用する上記希土類−窒化鉄系磁性粉末において、鉄成分として鉄合金を用いる場合、鉄と合金を形成する金属種としては、Mn、Zn、Ni、Cu、Coなどの遷移金属を用いる。その中でも、Co、Niが好ましく、とくにCoは飽和磁化を最も向上できるので、好ましい。上記の遷移金属元素の量としては、鉄に対して、5〜50原子%とするのが好ましく、10〜30原子%とするのがより好ましい。ただし、Co量は10原子%以下が好ましい。 In the rare earth-iron nitride-based magnetic powder used in the present invention, when an iron alloy is used as the iron component, transition metals such as Mn, Zn, Ni, Cu, and Co are used as the metal species forming the alloy with iron. . Among these, Co and Ni are preferable, and Co is particularly preferable because it can improve saturation magnetization most. As a quantity of said transition metal element, it is preferable to set it as 5-50 atomic% with respect to iron, and it is more preferable to set it as 10-30 atomic%. However, the Co content is preferably 10 atomic% or less.
希土類−窒化鉄系磁性粉末の場合、希土類の量は、磁性粉末全体中、鉄に対して好ましくは0.05〜20原子%、より好ましくは0.2〜20原子%、さらに好ましくは0.5〜15原子%、いっそう好ましくは1.0〜10原子%である。 In the case of the rare earth-iron nitride magnetic powder, the amount of rare earth is preferably 0.05 to 20 atomic%, more preferably 0.2 to 20 atomic%, and still more preferably 0.00% with respect to iron in the entire magnetic powder. It is 5 to 15 atomic%, more preferably 1.0 to 10 atomic%.
つぎに、上記窒化鉄系磁性粉末の粒子形状について、磁性塗料の分散性や薄層磁性層を形成するための特性の観点より、説明する。まず、従来の針状の磁性粉末では、ノイズ低減などの記録特性向上のために、粒子サイズを小さくしているが、その結果、必然的に比表面積が大きくなって、バインダ樹脂との相互作用が大きくなり、バインダ樹脂への分散時に均一な分散体を得ることが困難になり、また薄層塗布のために大量の有機溶剤で希釈すると磁性粉末の凝集が生じやすくなり、配向性や表面平滑性が劣化する。このことから、塗布型磁気記録媒体として使用しうる磁性粉末の粒子サイズには限界がある。 Next, the particle shape of the iron nitride magnetic powder will be described from the viewpoint of the dispersibility of the magnetic paint and the characteristics for forming a thin magnetic layer. First, conventional needle-shaped magnetic powders have a smaller particle size to improve recording characteristics such as noise reduction, but as a result, the specific surface area inevitably increases and interacts with the binder resin. It becomes difficult to obtain a uniform dispersion when dispersed in a binder resin, and when diluted with a large amount of an organic solvent for thin layer coating, the magnetic powder tends to agglomerate, and orientation and surface smoothness are likely to occur. Deteriorates. For this reason, there is a limit to the particle size of magnetic powder that can be used as a coating type magnetic recording medium.
これに対して、本発明に使用する上記窒化鉄系磁性粉末は、粒子形状が本質的に球状ないし楕円状であり、比表面積が最小となる球形に近い形状をとることが可能である。このため、従来の磁性粉末と比べて、バインダ樹脂との相互作用が小さく、磁性塗料の流動性が良好で、磁性粉末どうしがたとえ凝集体を形成しても、分散が容易となり、磁性層を薄層塗布する場合にとくに適した磁性塗料を調製できる。また、その結果、平均粒子サイズを前記した5nm程度としても十分に実用可能である。 On the other hand, the iron nitride-based magnetic powder used in the present invention has a particle shape that is essentially spherical or elliptical, and can have a shape close to a sphere with a minimum specific surface area. For this reason, compared with conventional magnetic powders, the interaction with the binder resin is small, the fluidity of the magnetic coating is good, and even if the magnetic powders form aggregates, the dispersion becomes easy, and the magnetic layer Magnetic coatings that are particularly suitable for thin layer coating can be prepared. As a result, it is sufficiently practical even if the average particle size is about 5 nm as described above.
また、長手記録の本質的な課題である、記録および再生減磁による出力低下の影響を低減するには、上層磁性層の厚さを薄くすることが有効であるが、長軸方向の粒子サイズが100nm程度の針状の磁性粉末を使用する限り、上層磁性層の厚さにも限界が生じる。なぜなら、磁界配向により、針状粒子は、平均的に針状方向が媒体の面内方向に並行になるように並ぶが、この配向には分布があるため、針状方向が媒体面に垂直になるように分布した粒子も存在する。このような粒子が存在すると、針状の磁性粉末が上層磁性層表面から突き出て、媒体の表面平滑性を損ない、ノイズを著しく増大させる原因となる。この問題は、上層磁性層の厚さが薄くなるほど顕著になるため、針状の磁性粉末を使用する限り、上層磁性層の厚さが0.1μm程度以下で表面の平滑な塗膜を作製することは難しいのが現状である。 In order to reduce the effect of output reduction due to recording and reproduction demagnetization, which is an essential problem in longitudinal recording, it is effective to reduce the thickness of the upper magnetic layer, but the grain size in the major axis direction is effective. As long as a needle-shaped magnetic powder having a thickness of about 100 nm is used, the upper magnetic layer has a limited thickness. This is because, by magnetic field orientation, the acicular particles are aligned so that the acicular direction is parallel to the in-plane direction of the medium on average, but since the orientation is distributed, the acicular direction is perpendicular to the medium surface. There are also particles distributed as such. When such particles are present, the needle-like magnetic powder protrudes from the surface of the upper magnetic layer, which impairs the surface smoothness of the medium and causes a significant increase in noise. This problem becomes more prominent as the thickness of the upper magnetic layer becomes thinner. Therefore, as long as needle-like magnetic powder is used, a coating film having a smooth surface is produced with the upper magnetic layer thickness being about 0.1 μm or less. It is difficult to do so.
また、上層磁性層の薄層化のために、上層磁性層と下層磁性層との間に形成する非磁性中間層を設ける際に、非磁性中間層が湿潤状態の内に針状磁性粉末を含有する磁性塗料を非磁性中間層上に塗布する同時重層塗布方法では、磁性粉末が非磁性中間層に引きずられるため、上層磁性層の界面で非磁性中間層に針状磁性粉末が突出しやすくなり、さらに配向が乱れやすくなって、所望の角型比が得られないとともに、上層磁性層表面の平滑性を低下させることとなる。このことも、針状磁性粉末を用いた場合の薄層塗布で高密度化を行う妨げの要因のひとつとなっていると考えられる。 In addition, when providing a nonmagnetic intermediate layer formed between the upper magnetic layer and the lower magnetic layer in order to reduce the thickness of the upper magnetic layer, acicular magnetic powder is used while the nonmagnetic intermediate layer is wet. In the simultaneous multi-layer coating method in which the contained magnetic paint is applied onto the nonmagnetic intermediate layer, the magnetic powder is dragged to the nonmagnetic intermediate layer, so that the acicular magnetic powder tends to protrude into the nonmagnetic intermediate layer at the interface of the upper magnetic layer. Further, the orientation is more easily disturbed, so that a desired squareness ratio cannot be obtained and the smoothness of the upper magnetic layer surface is lowered. This is also considered to be one of the factors that hinder high density by thin layer coating when using acicular magnetic powder.
これに対して、本発明に用いる窒化鉄系磁性粉末は、粒子サイズが小さいだけでなく、粒子形状が本質的に球状ないし楕円状であって、球形に近い形状をとることも可能であるため、針状の磁性粉末のように上層磁性層の表面から粒子が突き出るような現象は生じず、また非磁性中間層を設ける際に針状磁性粉末と比べて非磁性中間層に磁性粉末が突出することを低減でき、表面平滑性が極めて良好な上層磁性層を形成できる。また、上層磁性層の厚さが薄くなると、上層磁性層からの磁束が小さくなり、その結果、出力が低下する問題を生じるが、本発明に使用する上記磁性粉末は、粒子形状が本質的に球状ないし楕円状で、球形に近い形状をとることも可能なため、針状の磁性粉末に比べて、磁性粉末を上層磁性層中に高充填しやすく、その結果、高磁束密度が得られやすいという大きな利点も有している。 On the other hand, the iron nitride magnetic powder used in the present invention not only has a small particle size, but also has a particle shape that is essentially spherical or elliptical, and can take a shape close to a sphere. The phenomenon that particles protrude from the surface of the upper magnetic layer does not occur unlike acicular magnetic powder, and when providing the nonmagnetic intermediate layer, the magnetic powder protrudes into the nonmagnetic intermediate layer compared to the acicular magnetic powder. And an upper magnetic layer with extremely good surface smoothness can be formed. Further, when the thickness of the upper magnetic layer is reduced, the magnetic flux from the upper magnetic layer is reduced, resulting in a problem that the output is reduced. However, the magnetic powder used in the present invention has essentially a particle shape. Since it can be spherical or elliptical and can have a shape close to a sphere, it is easier to fill the upper magnetic layer with magnetic powder than acicular magnetic powder, and as a result, high magnetic flux density is easily obtained. It also has a great advantage.
さらに、飽和磁化についていえば、金属または合金磁性粉末は、一般に、粒子サイズが小さくなると比表面積が大きくなって、飽和磁化に寄与しない表面酸化層の割合が大きくなり、飽和磁化に寄与する磁性体部分が小さくなる。つまり、粒子サイズが小さくなるにしたがい、飽和磁化も小さくなる。この傾向は針状の磁性粉末においてとくに顕著であり、長軸長が100nm付近を境として急激に飽和磁化が小さくなる。このような飽和磁化の減少も、使用可能な粒子サイズの限界を決める要因のひとつとなっている。これに対して、本発明に使用する上記窒化鉄系磁性粉末は、粒子形状が本質的に球状ないし楕円状であるため、同一体積で比較した場合、比表面積は最小となり、微粒子であるにもかかわらず、高い飽和磁化を維持することが可能となるのである。 Furthermore, with regard to saturation magnetization, metal or alloy magnetic powder generally has a specific surface area that increases as the particle size decreases, and the proportion of the surface oxide layer that does not contribute to saturation magnetization increases. The part becomes smaller. That is, as the particle size decreases, the saturation magnetization also decreases. This tendency is particularly noticeable in the needle-like magnetic powder, and the saturation magnetization suddenly decreases with the major axis length of around 100 nm as a boundary. Such a decrease in saturation magnetization is one of the factors that determine the limit of usable particle size. On the other hand, the iron nitride magnetic powder used in the present invention is essentially spherical or elliptical in particle shape. Therefore, when compared at the same volume, the specific surface area is minimized and the particles are fine particles. Regardless, it is possible to maintain high saturation magnetization.
本発明において、窒化鉄系磁性粉末の形状を、「本質的に球状ないし楕円状」と表現しているのは、ほぼ球状のものから楕円状のものまでのすべてを含み(つまり、ほぼ球状から楕円状までの中間的な形状のものも含み)、その中に含まれるいずれの形状であってもよいことを意味する。つまり、従来の磁性粉末の形状である「針状」と区別するため、このような表現としたものである。上記形状の中でも、比表面積が最も小さい球状ないし楕円状のものが好ましい。この形状は、粒子サイズの場合と同様に、走査型電子顕微鏡により、観察できる。なお、すでに述べたように、本発明でいう「本質的に球状ないし楕円状」とは、図5等の写真に示すように、表面に凹凸のあるもの、及び若干の変形を有する「球状ないし楕円状」のものも含む。 In the present invention, the shape of the iron nitride-based magnetic powder is expressed as “essentially spherical or elliptical”, which includes everything from a substantially spherical shape to an elliptical shape (that is, from a substantially spherical shape). Including an intermediate shape up to an ellipse shape) means that any shape included therein may be used. That is, in order to distinguish from the “needle shape” which is the shape of the conventional magnetic powder, such an expression is used. Among the above shapes, a spherical or elliptical shape having the smallest specific surface area is preferable. This shape can be observed with a scanning electron microscope as in the case of the particle size. As already mentioned, the “essentially spherical or elliptical” as used in the present invention means that the surface has irregularities and a slightly spherical or spherical shape as shown in the photograph of FIG. Including “oval”.
以上のように、本発明に使用する上記本質的に球状ないし楕円状の窒化鉄系磁性粉末は、飽和磁化、保磁力、粒子サイズ、粒子形状のすべてが薄層の上層磁性層を得るのに本質的に適しており、これを使用して上層磁性層の平均厚さが0.09μm以下である磁気記録媒体を作製したときに、特にすぐれた記録再生特性が得られる。上記の磁性粉末の中でも、上層磁性層の平均厚さが0.09μm以下である磁気記録媒体において高記録密度領域での特性を向上するため、飽和磁化が10〜25μWb/g(79.6〜199.0Am2/kg)が好ましく、10〜20μWb/g(79.6〜159.2Am2/kg)がより好ましい。 As described above, the essentially spherical or elliptical iron nitride magnetic powder used in the present invention has a saturation magnetization, a coercive force, a particle size, and a particle shape, all of which provide a thin upper magnetic layer. When this is used and a magnetic recording medium having an upper magnetic layer with an average thickness of 0.09 μm or less is used, particularly excellent recording / reproducing characteristics can be obtained. Among the above magnetic powders, in order to improve characteristics in a high recording density region in a magnetic recording medium having an average thickness of the upper magnetic layer of 0.09 μm or less, the saturation magnetization is 10 to 25 μWb / g (79.6 to 199.0 Am 2 / kg) is preferable, and 10 to 20 μWb / g (79.6 to 159.2 Am 2 / kg) is more preferable.
なお、本明細書において、磁性粉末の保磁力および飽和磁化は、試料振動型磁力計を使用して、25℃で印加磁界1,274kA/m(16kOe)で測定したときの基準試料による補正後の値を意味するものである。 In this specification, the coercive force and saturation magnetization of the magnetic powder are corrected by a reference sample when measured with an applied magnetic field of 1,274 kA / m (16 kOe) at 25 ° C. using a sample vibration magnetometer. Means the value of.
平均粒子径が50nm以下の超微粒子磁性粉を塗膜中に高充填化し、かつ高分散させるためには、下記のような工程で塗料製造を行うことが好ましい。混練工程の前工程として、磁性粉の顆粒を解砕機を用いて解砕し、その後、混合機でリン酸系の有機酸等やバインダ樹脂と混合し、磁性粉の表面処理、バインダ樹脂との混合を行う工程を設ける。混練工程として、連続式2軸混練機により固形分濃度80〜85重量%、磁性粉に対するバインダ樹脂の割合が17〜30重量%で混練を行う。混練工程の後工程としては、連続式2軸混練機かまたは他の希釈装置を用いて、少なくとも1回以上のバインダ樹脂溶液および/または溶媒を加えて混練希釈する工程、サンドミル等の微小メデイア回転型分散装置による分散工程などにより塗料分散を行う。 In order to highly fill and disperse the ultrafine magnetic powder having an average particle size of 50 nm or less in the coating film, it is preferable to carry out coating production in the following steps. As a pre-process of the kneading process, the magnetic powder granules are pulverized using a pulverizer, and then mixed with a phosphoric acid organic acid or a binder resin in a mixer, and then the surface treatment of the magnetic powder and the binder resin are performed. A step of mixing is provided. As the kneading step, kneading is performed by a continuous biaxial kneader at a solid content concentration of 80 to 85% by weight and a ratio of the binder resin to the magnetic powder of 17 to 30% by weight. Subsequent to the kneading step, using a continuous twin-screw kneader or other diluting device, a step of kneading and diluting by adding at least one binder resin solution and / or solvent, rotating a small media such as a sand mill The paint is dispersed by a dispersion process using a mold dispersion device.
本発明の1つの態様では、上層磁性層(情報記録層)のテープ長手方向の残留磁束密度と磁性層厚さの積は、0.0018〜0.05μTmが好ましく、0.0036〜0.05μTmがより好ましく、0.004〜0.05μTmがさらに好ましい。この積が、0.0018μTm未満では、MRヘッドによる再生出力が小さく、0.05μTmを越えるとMRヘッドによる再生出力が歪みやすくなる。このような磁性層を有する磁気記録媒体は、記録波長を短くでき、加えて、MRヘッドで再生した時の再生出力を大きくでき、しかも再生出力の歪が小さく出力対ノイズ比を大きくできるので好ましい。 In one aspect of the present invention, the product of the residual magnetic flux density in the tape longitudinal direction and the magnetic layer thickness of the upper magnetic layer (information recording layer) is preferably 0.0018 to 0.05 μTm, and 0.0036 to 0.05 μTm. Is more preferable, and 0.004 to 0.05 μTm is more preferable. If this product is less than 0.0018 μTm, the reproduction output by the MR head is small, and if it exceeds 0.05 μTm, the reproduction output by the MR head tends to be distorted. A magnetic recording medium having such a magnetic layer is preferable because the recording wavelength can be shortened and, in addition, the reproduction output when reproduced by the MR head can be increased, and the distortion of the reproduction output is small and the output-to-noise ratio can be increased. .
非磁性中間層を、上記の情報記録用である上層磁性層と、サーボ信号記録用である下層磁性層との間に設ける。この非磁性中間層は、上層磁性層に情報信号を記録する際に、下層磁性層にも情報信号が磁気記録された磁気記録情報信号によって上層磁性層の情報信号が乱されないようにするための層である。上層磁性層の厚さが0.09μm、上層磁性層の保磁力が200kA/m、下層磁性層の保磁力が200kA/m、情報信号の最大波長が0.2μmの条件下でシミュレーションした結果、非磁性中間層厚さが0.2μm以上であれば、情報信号は下層磁性層に記録されないので、下層磁性層の磁気記録情報信号によって上層磁性層の情報信号が乱されないことが明らかになった。また、非磁性中間層厚さが0.2μm以上であれば、下層磁性層に80kA/m程度の低保磁力成分があり、万一これに情報信号が磁気記録されてもスペ−シングロスにより、下層磁性層からのノイズ信号は情報信号を再生するMRヘッドに到達しないことも明らかになった。 A nonmagnetic intermediate layer is provided between the upper magnetic layer for information recording and the lower magnetic layer for servo signal recording. This non-magnetic intermediate layer prevents the information signal in the upper magnetic layer from being disturbed by the magnetic recording information signal in which the information signal is magnetically recorded in the lower magnetic layer when the information signal is recorded in the upper magnetic layer. Is a layer. As a result of simulation under the condition that the thickness of the upper magnetic layer is 0.09 μm, the coercive force of the upper magnetic layer is 200 kA / m, the coercive force of the lower magnetic layer is 200 kA / m, and the maximum wavelength of the information signal is 0.2 μm. When the thickness of the nonmagnetic intermediate layer is 0.2 μm or more, the information signal is not recorded in the lower magnetic layer, and therefore, the information signal of the upper magnetic layer is not disturbed by the magnetic recording information signal of the lower magnetic layer. . Further, if the nonmagnetic intermediate layer thickness is 0.2 μm or more, the lower magnetic layer has a low coercive force component of about 80 kA / m. Even if an information signal is magnetically recorded, due to spacing loss, It was also found that the noise signal from the lower magnetic layer does not reach the MR head that reproduces the information signal.
一方、上層磁性層の厚さが0.06μm、上層磁性層の保磁力が200kA/m、下層磁性層の保磁力が200kA/m、下層磁性層の厚さが0.5μm、サーボ信号の最短波長が5μmの条件下でシミュレーションした結果、非磁性中間層厚さが0.5μm以下であれば、サーボ信号は、下層磁性層にも飽和記録され、上層磁性層のみにサーボ信号が記録されている場合に比べて、サーボ信号を再生するMRヘッドに入る磁束は3.2dB(1.4倍)以上高くなることがあきらかになった。勿論、MRヘッドでは、MRヘッドに印加する磁界を調節することで同じ出力を得られるように制御するが、この場合でも一定以上の磁束がMRヘッドに入った方がMRヘッドの信号の歪が小さくなり読み取りS/Nは高くなる。 On the other hand, the upper magnetic layer has a thickness of 0.06 μm, the upper magnetic layer has a coercive force of 200 kA / m, the lower magnetic layer has a coercive force of 200 kA / m, the lower magnetic layer has a thickness of 0.5 μm, and has the shortest servo signal. As a result of simulation under the condition that the wavelength is 5 μm, if the non-magnetic intermediate layer thickness is 0.5 μm or less, the servo signal is recorded in saturation in the lower magnetic layer, and the servo signal is recorded only in the upper magnetic layer. As compared with the case where the magnetic head is present, the magnetic flux entering the MR head for reproducing the servo signal is apparently higher by 3.2 dB (1.4 times) or more. Of course, the MR head is controlled so that the same output can be obtained by adjusting the magnetic field applied to the MR head. However, even in this case, the distortion of the MR head signal is caused when a certain amount of magnetic flux enters the MR head. The reading S / N becomes higher as the value decreases.
同様に非磁性中間層厚さが0.3μm以下でサーボ信号を再生するMRヘッドに入る磁束は6.3dB(2.1倍)以上、であった。
以上のシミュレーション結果から、非磁性中間層厚さは、0.2μm以上、0.8μm以下が好ましく、0.6μm以下がより好ましく、0.5μm以下がより好ましい。
なお、上記シミュレーションは、日本総合研究所(株)製磁界解析ソフトJMAG(有限要素法)により行ったものである。また、後述するシミュレーションも同様の方法で行った。
Similarly, the magnetic flux entering the MR head for reproducing the servo signal when the nonmagnetic intermediate layer thickness is 0.3 μm or less is 6.3 dB (2.1 times) or more.
From the above simulation results, the thickness of the nonmagnetic intermediate layer is preferably 0.2 μm or more and 0.8 μm or less, more preferably 0.6 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less.
Note that the simulation was performed using the magnetic field analysis software JMAG (finite element method) manufactured by Japan Research Institute. Moreover, the simulation mentioned later was also performed by the same method.
非磁性中間層に使用する非磁性粒子としては、酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウム等があるが、好ましくは酸化鉄単独または酸化鉄と酸化アルミニウムの混合系が使用される。通常、長軸長0.05〜0.2μm、短軸長5〜200nmの非磁性の酸化鉄を主に、必要に応じて粒子径0.01〜0.1μmのカーボンブラック、粒子径0.1〜0.5μmの酸化アルミニウムを補助的に含有させることが多い。上記非磁性粒子およびカーボンブラックは特に粒度分布がシャープとは言えず、非磁性中間層の厚さが1.0μm以上の場合はあまり問題にならなかったが、非磁性中間層の厚さが0.9μm以下になると、粒度分布の大粒子径部分の粒子が非磁性中間層の表面粗さに影響を与えるので0.9μm以下に薄層化することが難しかった。 Examples of nonmagnetic particles used for the nonmagnetic intermediate layer include titanium oxide, iron oxide, and aluminum oxide. Preferably, iron oxide alone or a mixed system of iron oxide and aluminum oxide is used. Usually, non-magnetic iron oxide having a major axis length of 0.05 to 0.2 μm and a minor axis length of 5 to 200 nm is mainly used, and carbon black having a particle diameter of 0.01 to 0.1 μm as necessary. In many cases, 1 to 0.5 μm of aluminum oxide is supplementarily contained. The non-magnetic particles and carbon black are not particularly sharp in the particle size distribution, and when the thickness of the non-magnetic intermediate layer is 1.0 μm or more, it is not a problem, but the thickness of the non-magnetic intermediate layer is 0. When the thickness is less than .9 μm, the particles in the large particle size portion of the particle size distribution affect the surface roughness of the nonmagnetic intermediate layer.
そこで、本発明では、超微粒子で粒度分布の小さい、非磁性中間層に好適な酸化アルミニウム粒子として、数平均粒子径が10nm〜100nmの板状酸化アルミニウム粒子を用いる。なお、同板状酸化鉄粒子単独または同板状酸化鉄粒子と同板状酸化アルミニウム粒子との混合系でもよい。また、導電性を付与するため、同板状のITO粒子を、同板状酸化鉄粒子や同板状酸化アルミニウム粒子と混合使用してもよいが、同板状のITO粒子は高価である。 Therefore, in the present invention, plate-like aluminum oxide particles having a number average particle diameter of 10 nm to 100 nm are used as aluminum oxide particles suitable for a nonmagnetic intermediate layer having ultrafine particles and a small particle size distribution. The plate-like iron oxide particles alone or a mixed system of the plate-like iron oxide particles and the plate-like aluminum oxide particles may be used. In order to impart conductivity, the same plate-like ITO particles may be mixed with the same plate-like iron oxide particles or the same plate-like aluminum oxide particles, but the same plate-like ITO particles are expensive.
本発明に使用する粒子径が10nm〜100nmの板状酸化アルミニウム粒子等には大きく二つの特徴がある。一つは、超微粒子の板状であるため、0.9μm以下の薄層塗布においても厚みむらが小さく、また表面の平滑性が低下することもない。二つ目の特徴は、板状の粒子が重なった状態で塗膜が形成されるので、塗膜の平面方向の補強効果が大きく、同時に温度、湿度の変化による寸法安定性も大きくなる。 The plate-like aluminum oxide particles having a particle diameter of 10 nm to 100 nm used in the present invention have two major characteristics. One is a plate-like form of ultrafine particles, so even in a thin layer coating of 0.9 μm or less, the thickness unevenness is small and the smoothness of the surface is not lowered. The second feature is that since the coating film is formed in a state where the plate-like particles are overlapped, the reinforcing effect in the planar direction of the coating film is large, and at the same time, the dimensional stability due to changes in temperature and humidity is also increased.
サーボ信号記録用に下層磁性層を設ける。典型的な塗膜構成は、図1に示すように、「上層磁性層(情報記録層)/非磁性中間層/下層磁性層/(下塗層)/非磁性支持体」である。 A lower magnetic layer is provided for servo signal recording. As shown in FIG. 1, a typical coating composition is “upper magnetic layer (information recording layer) / nonmagnetic intermediate layer / lower magnetic layer / (undercoat layer) / nonmagnetic support”.
上層磁性層の厚さが0.06μm、上層磁性層の保磁力が200kA/m、非磁性中間層の厚さが0.5μm、下層磁性層の保磁力が200kA/m、サーボ信号の最短波長が5μmの条件下でシミュレーションした結果、下層磁性層厚さが1.0μm以下であれば、サーボ信号は、下層磁性層にも飽和記録される。また、下層磁性層厚さが0.3μm以上であれば、上層磁性層のみにサーボ信号が記録されている場合に比べて、サーボ信号を再生するMRヘッドに入る磁束は0.5dB(1.1倍)以上高くなることがあきらかになった。勿論、MRヘッドでは、MRヘッドに印加する磁界を調節することで同じ出力を得られるように制御するが、この場合でも一定以上の磁束がMRヘッドに入った方がMRヘッドの信号の歪が小さくなり読み取りS/Nは高くなる。 The upper magnetic layer has a thickness of 0.06 μm, the upper magnetic layer has a coercive force of 200 kA / m, the nonmagnetic intermediate layer has a thickness of 0.5 μm, the lower magnetic layer has a coercive force of 200 kA / m, and the servo signal has the shortest wavelength. As a result of simulation under the condition of 5 μm, if the thickness of the lower magnetic layer is 1.0 μm or less, the servo signal is saturated and recorded in the lower magnetic layer. If the thickness of the lower magnetic layer is 0.3 μm or more, the magnetic flux entering the MR head for reproducing the servo signal is 0.5 dB (1... Compared with the case where the servo signal is recorded only in the upper magnetic layer. It became clear that it was higher than (1x). Of course, the MR head is controlled so that the same output can be obtained by adjusting the magnetic field applied to the MR head. However, even in this case, the distortion of the MR head signal is caused when a certain amount of magnetic flux enters the MR head. The reading S / N becomes higher as the value decreases.
同様に下層磁性層厚さが0.6μmでサーボ信号を再生するMRヘッドに入る磁束は4.1dB(1.6倍)、同下層磁性層厚さが0.8μmでサーボ信号の出力は5.6dB(1.9倍)、同下層磁性層厚さが1.0μmで同6.7dB(2.2倍)であった。なお、同下層磁性層厚さが1.0μm以上では、効果が飽和するばかりでなく、サーボ信号が飽和記録しにくくなる。 Similarly, the magnetic flux entering the MR head reproducing the servo signal when the lower magnetic layer thickness is 0.6 μm is 4.1 dB (1.6 times), and the lower magnetic layer thickness is 0.8 μm and the servo signal output is 5 0.6 dB (1.9 times) and the thickness of the lower magnetic layer was 1.0 μm, which was 6.7 dB (2.2 times). If the thickness of the lower magnetic layer is 1.0 μm or more, not only the effect is saturated, but also the servo signal is difficult to be saturated.
以上のシミュレーションから、下層磁性層の厚さは0.3μm以上、1.0μm以下が好ましく、磁気記録媒体の全厚を薄くするためには、0.8μm以下がより好ましく、0.6μm以下がより好ましい。 From the above simulation, the thickness of the lower magnetic layer is preferably 0.3 μm or more and 1.0 μm or less. In order to reduce the total thickness of the magnetic recording medium, 0.8 μm or less is more preferable, and 0.6 μm or less is preferable. More preferred.
次に、本発明の磁気記録媒体の構成要素についてさらに詳述する。
<本質的に球状ないし楕円状の鉄系磁性粉末>
・コアー部分に窒化鉄相を含有する希土類−窒化鉄系磁性粉末
上層磁性層には、本質的に球状ないし楕円状の鉄系磁性粉末を使用する。ここで、希土類元素と、鉄または鉄を主体とする遷移金属元素からなり、かつ希土類元素が磁性粉末の外層部分に主体的に存在する磁性粒子で、磁性粉末のコアー部分が金属鉄、鉄合金あるいは鉄化合物の少なくとも一つからなり、鉄化合物がFe16N2または鉄の一部が遷移金属元素で置換されたFe16N2である本質的に球状ないし楕円状の希土類−鉄系磁性粉末の好ましい形態について詳述する。
本発明の希土類−窒化鉄系磁性粉末は、希土類元素が磁性粉末の外層部分に主体的に存在する、本質的に球状ないし楕円状の磁性粉末であり、平均粒子サイズは5〜50nmが好ましい。8nm以上がより好ましく、10nmがさらに好ましい。また、40nm以下がより好ましく、30nm以下がさらに好ましい。平均軸比[長軸長(長径)と短軸長(短径)との比の平均値]は2以下、特に1.5以下が好ましい。鉄に対する希土類元素の含有量は、0.05〜20原子%が好ましく、0.2〜20原子%がより好ましい。鉄に対する窒素の含有量は、1.0〜20原子%が好ましい。BET比表面積は40〜100m2/gが好ましい。
Next, the components of the magnetic recording medium of the present invention will be described in detail.
<Essentially spherical or elliptical iron-based magnetic powder>
-Rare earth-iron nitride magnetic powder containing an iron nitride phase in the core part In the upper magnetic layer, essentially spherical or elliptical iron magnetic powder is used. Here, a magnetic particle comprising a rare earth element and a transition metal element mainly composed of iron or iron, and the rare earth element is mainly present in the outer layer portion of the magnetic powder, and the core portion of the magnetic powder is metallic iron, an iron alloy Alternatively consists of at least one iron compound, essentially spherical or oval rare earth iron compound is part of Fe 16 N 2 or iron is Fe 16 N 2 substituted with a transition metal element - iron system magnetic powder The preferred form of will be described in detail.
The rare earth-iron nitride magnetic powder of the present invention is an essentially spherical or elliptical magnetic powder in which rare earth elements are mainly present in the outer layer portion of the magnetic powder, and the average particle size is preferably 5 to 50 nm. 8 nm or more is more preferable, and 10 nm is more preferable. Moreover, 40 nm or less is more preferable and 30 nm or less is further more preferable. The average axial ratio [average value of the ratio of the major axis length (major axis) to the minor axis length (minor axis)] is preferably 2 or less, particularly preferably 1.5 or less. The content of rare earth elements relative to iron is preferably 0.05 to 20 atomic%, and more preferably 0.2 to 20 atomic%. The nitrogen content relative to iron is preferably 1.0 to 20 atomic%. The BET specific surface area is preferably 40 to 100 m 2 / g.
また、本発明の上記希土類−窒化鉄系磁性粉末は、出発原料に鉄系酸化物または水酸化物を用い、これに希土類元素を被着したのち、加熱還元処理を行い、その後、還元処理温度以下の温度で窒化処理を行うことにより製造される。 The rare earth-iron nitride magnetic powder of the present invention uses an iron-based oxide or hydroxide as a starting material, and deposits a rare earth element on the iron-based oxide or hydroxide. It is manufactured by performing nitriding at the following temperature.
本発明の希土類−窒化鉄系磁性粉末の、鉄に対する希土類元素の含有量は、0.05〜20原子%が好ましく、0.2〜20原子%がより好ましく、0.5〜15原子%がさらに好ましく、1.0〜10原子%がいっそう好ましい。鉄に対する窒素の含有量は、1.0〜20原子%が好ましく、1.0〜12.5原子%がより好ましく、3〜12.5原子%がさらに好ましい。希土類元素が少なすぎると、希土類元素に基づく磁気異方性の寄与が小さくなり、また還元時に焼結などにより粗大粒子が生成しやすくなり、粒度分布が悪くなる。希土類元素が多すぎると、磁気異方性に寄与する希土類元素以外に、未反応な希土類元素が増加し、磁気特性とくに飽和磁化の過度な低下が起こりやすい。また、窒素が少なすぎると、Fe16N2相の形成量が少なく、保磁力増加の効果が少なくなり、多すぎると、Fe4NやFe3Nなどの保磁力の小さい窒化鉄や、さらに非磁性窒化物が形成されやすく、保磁力増加の効果が少なくなり、また飽和磁化が過度に低下しやすい。 In the rare earth-iron nitride magnetic powder of the present invention, the rare earth element content relative to iron is preferably 0.05 to 20 atomic%, more preferably 0.2 to 20 atomic%, and 0.5 to 15 atomic%. More preferably, 1.0 to 10 atomic% is even more preferable. The nitrogen content relative to iron is preferably 1.0 to 20 atomic%, more preferably 1.0 to 12.5 atomic%, and still more preferably 3 to 12.5 atomic%. If the amount of rare earth elements is too small, the contribution of magnetic anisotropy based on the rare earth elements becomes small, and coarse particles are likely to be generated by sintering during reduction, resulting in poor particle size distribution. When there are too many rare earth elements, unreacted rare earth elements increase in addition to the rare earth elements contributing to magnetic anisotropy, and an excessive decrease in magnetic properties, particularly saturation magnetization, is likely to occur. If the amount of nitrogen is too small, the amount of Fe 16 N 2 phase formed is small and the effect of increasing the coercive force is reduced. If the amount is too large, iron nitride having a small coercive force such as Fe 4 N or Fe 3 N, and Nonmagnetic nitrides are easily formed, the effect of increasing the coercive force is reduced, and saturation magnetization tends to be excessively lowered.
また、本発明の希土類−窒化鉄系磁性粉末の形状は、平均軸比が2以下、の本質的に球状ないし楕円状(特に1.5以下の本質的に球状)で、その平均粒子サイズは、5〜50nmが好ましい。8nm以上がより好ましく、10nm以上がさらに好ましい。40nm以下がより好ましく、30nm以下がさらに好ましい。粒子サイズが小さすぎると、磁性塗料調製時の分散性が悪くなり、また熱的にも不安定になり、さらに保磁力が経時的に変化しやすい。粒子サイズが大きすぎると、ノイズ増加の原因となるだけでなく、平滑な磁性層面を得にくくなる。 The shape of the rare earth-iron nitride magnetic powder of the present invention is essentially spherical or elliptical with an average axial ratio of 2 or less (especially essentially spherical with 1.5 or less), and the average particle size is 5 to 50 nm is preferable. 8 nm or more is more preferable, and 10 nm or more is more preferable. 40 nm or less is more preferable, and 30 nm or less is more preferable. When the particle size is too small, the dispersibility at the time of preparing the magnetic coating material is deteriorated, it becomes thermally unstable, and the coercive force is likely to change with time. If the particle size is too large, it not only causes an increase in noise but also makes it difficult to obtain a smooth magnetic layer surface.
なお、この希土類−窒化鉄系磁性粉末の平均粒子サイズは、透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率20万倍で撮影した写真の粒子サイズを実測し、300個の粒子サイズを平均して求めた。 The average particle size of the rare earth-iron nitride magnetic powder was obtained by actually measuring the particle size of a photograph taken at a magnification of 200,000 times with a transmission electron microscope (TEM) and averaging 300 particle sizes. .
本発明の希土類−窒化鉄系磁性粉末の飽和磁化は、80〜160Am2/kg(80〜160emu/g、10.0〜20.1μWb/g)がより好ましく、90〜155Am2/kg(90〜155emu/g、11.3〜19.5μWb/g)がさらに好ましく、100〜145Am2/kg(100〜145emu/g、12.6〜18.2μWb/g)がいっそう好ましい。また、保磁力は、80〜400kA/m(1,005〜5,024Oe)が好ましい。119.4kA/m(1,500Oe)以上がより好ましく、159.2kA/m(2,000Oe)以上がさらに好ましく、180kA/m(2,261Oe)以上がいっそう好ましく、200kA/m(2,512Oe)以上が最も好ましい。さらに、318.5kA/m(4,000Oe)以下がより好ましく、278.6kA/m(3,500Oe)以下がさらに好ましい。 Rare earth present invention - the saturation magnetization of the iron nitride-based magnetic powder, 80~160Am 2 /kg(80~160emu/g,10.0~20.1μWb/g) are more preferable, 90~155Am 2 / kg (90 ˜155 emu / g, 11.3-19.5 μWb / g) is more preferred, and 100-145 Am 2 / kg (100-145 emu / g, 12.6-18.2 μWb / g) is even more preferred. The coercive force is preferably 80 to 400 kA / m (1,005 to 5,024 Oe). 119.4 kA / m (1,500 Oe) or more is more preferable, 159.2 kA / m (2,000 Oe) or more is more preferable, 180 kA / m (2,261 Oe) or more is more preferable, 200 kA / m (2,512 Oe) ) Or more is most preferred. Furthermore, 318.5 kA / m (4,000 Oe) or less is more preferable, and 278.6 kA / m (3,500 Oe) or less is more preferable.
また、本発明の希土類−窒化鉄系磁性粉末のBET比表面積は、40〜100m2/gが好ましい。BET比表面積が小さすぎると、粒子サイズが大きくなるので、磁気記録媒体に適用すると、粒子性ノイズが高くなりやすく、また磁性層の表面平滑性が低下して、再生出力が低下しやすい。また、BET比表面積が大きすぎると、磁性粉末の凝集により磁性塗料中で均一な分散体を得ることが難しく、磁気記録媒体に適用すると、配向性の低下や、表面平滑性が低下やすい。 The rare earth-iron nitride magnetic powder of the present invention preferably has a BET specific surface area of 40 to 100 m 2 / g. If the BET specific surface area is too small, the particle size becomes large. Therefore, when applied to a magnetic recording medium, the particulate noise tends to increase, and the surface smoothness of the magnetic layer tends to decrease, and the reproduction output tends to decrease. On the other hand, if the BET specific surface area is too large, it is difficult to obtain a uniform dispersion in the magnetic paint due to the aggregation of the magnetic powder, and when applied to a magnetic recording medium, the orientation and the surface smoothness tend to decrease.
上述のように、本発明の希土類−窒化鉄系磁性粉末は、磁気記録媒体用磁性粉として優れた特性を有するが、それとともに、この磁性粉末は、保存安定性にもすぐれ、これ自体、あるいは磁気記録媒体にしたものを高温多湿環境下に保存したとき、飽和磁化などの磁気特性の劣化が少ないので、高密度記録用磁気記録媒体に適している。 As described above, the rare earth-iron nitride magnetic powder of the present invention has excellent characteristics as a magnetic powder for a magnetic recording medium, but this magnetic powder also has excellent storage stability, itself or When a magnetic recording medium is stored in a high-temperature and high-humidity environment, it is suitable for a magnetic recording medium for high-density recording because there is little deterioration in magnetic characteristics such as saturation magnetization.
本発明の希土類−窒化鉄系磁性粉末においては、希土類元素を磁性粉末の内部に存在させることを排除するものではないが、その場合でも磁性粉末を内層と外層との多層構成として、磁性粉末の外層部分(表面)に主体的に存在する構成とする。この場合、内層(コアー部分)のFe相をFe16N2相とするが、内相をすべてFe16N2相とする必要はなく、Fe16N2相とα−Fe相の混相としてもよい。むしろ、Fe16N2相とα−Fe相との割合を調整することにより、所望の保磁力に容易に設定できる利点がある。 In the rare earth-iron nitride magnetic powder of the present invention, it does not exclude the presence of rare earth elements in the magnetic powder, but even in that case, the magnetic powder has a multi-layer structure of an inner layer and an outer layer. The structure mainly exists in the outer layer portion (surface). In this case, the Fe phase of the inner layer (core portion) is the Fe 16 N 2 phase, but it is not necessary that the inner phase is the entire Fe 16 N 2 phase, and the Fe 16 N 2 phase and the α-Fe phase may be mixed. Good. Rather, there is an advantage that the desired coercive force can be easily set by adjusting the ratio of the Fe 16 N 2 phase and the α-Fe phase.
希土類元素としては、上述のイットリウム、イッテルビウム、セシウム、プラセオジム、ランタン、サマリウム、ユーロピウム、ネオジム、テルビウムなどが挙げられる。これらのうち、イットリウム、サマリウムまたはネオジムが、保磁力の向上効果、還元時の粒子形状の維持効果が大きいので、これらの少なくとも1種を選択使用するのが望ましい。 Examples of the rare earth element include yttrium, ytterbium, cesium, praseodymium, lanthanum, samarium, europium, neodymium, and terbium. Among these, yttrium, samarium or neodymium has a large effect of improving the coercive force and the effect of maintaining the particle shape at the time of reduction. Therefore, it is desirable to selectively use at least one of these.
また、このような希土類元素とともに、リン、シリコン、アルミニウム、炭素、カルシウム、マグネシウムのような元素を含有させてもよい。中でも、焼結防止効果のあるシリコン、アルミニムから選ばれた少なくとも1種の元素と、希土類元素と併用することにより、分散性が良好で、さらにより高い保磁力を得ることができる。 In addition to such rare earth elements, elements such as phosphorus, silicon, aluminum, carbon, calcium, and magnesium may be included. Among these, by using at least one element selected from silicon and aluminum having an anti-sintering effect in combination with a rare earth element, the dispersibility is good and a higher coercive force can be obtained.
本発明の希土類−窒化鉄系磁性粉末の製造には、上述のように、出発原料としてヘマタイト、マグネタイト、ゲータイトのような鉄系酸化物または水酸化物を使用する。原料の平均粒子サイズは、還元・窒化の際の体積変化を考慮して選定するが、通常5〜100nm程度である。 In the production of the rare earth-iron nitride magnetic powder of the present invention, as described above, iron-based oxides or hydroxides such as hematite, magnetite, and goethite are used as starting materials. The average particle size of the raw material is selected in consideration of the volume change during reduction / nitriding, but is usually about 5 to 100 nm.
この出発原料に希土類元素を被着する。通常は、アルカリまたは酸の水溶液中に出発原料を分散させ、これに希土類元素の塩を溶解させ、中和反応などにより原料粉末に希土類元素を含む水酸化物や水和物を沈殿析出させればよい。 A rare earth element is deposited on this starting material. Usually, the starting material is dispersed in an aqueous solution of an alkali or acid, and a salt of the rare earth element is dissolved therein, and a hydroxide or hydrate containing the rare earth element is precipitated in the raw material powder by a neutralization reaction or the like. That's fine.
希土類元素の量は、磁性粉末中の鉄に対し0.05〜20原子%、好ましくは0.2〜20原子%、より好ましくは0.5〜15原子%、さらに好ましくは1.0〜10原子%になる量にする。 The amount of the rare earth element is 0.05 to 20 atomic%, preferably 0.2 to 20 atomic%, more preferably 0.5 to 15 atomic%, and still more preferably 1.0 to 10 with respect to iron in the magnetic powder. The amount will be atomic%.
また、希土類元素のほかに、シリコン、アルミニウムのように焼結防止効果のある元素で構成された化合物を溶解させ、これに原料粉末を浸漬して、原料粉末に対して、希土類元素とともにこれらの元素を同時または逐次被着させてもよい。これらの被着処理を効率良く行うため、還元剤、pH緩衝剤、粒径制御剤などの添加剤を混入させてもよい。これらの被着処理として、希土類元素を被着したのちに、これらの元素を被着させるようにしてもよい。 In addition to rare earth elements, compounds composed of elements having an anti-sintering effect such as silicon and aluminum are dissolved, and the raw material powder is immersed in the raw material powder together with the rare earth elements. Elements may be deposited simultaneously or sequentially. In order to perform these deposition processes efficiently, additives such as a reducing agent, a pH buffering agent, and a particle size controlling agent may be mixed. As these deposition treatments, these elements may be deposited after the rare earth elements are deposited.
つぎに、このように希土類元素または希土類元素と必要により他の元素を被着させた原料を、水素気流中で加熱還元する。還元ガスは、とくに限定されず、通常使用される水素ガス以外に、一酸化炭素ガスなどの還元性ガスを使用してもよい。 Next, the raw material on which the rare earth element or the rare earth element and, if necessary, other elements are deposited is heated and reduced in a hydrogen stream. The reducing gas is not particularly limited, and a reducing gas such as carbon monoxide gas may be used in addition to the normally used hydrogen gas.
還元温度としては、300〜600℃とするのが望ましい。還元温度が300℃より低くなると、還元反応が十分進まなくなり、また、600℃を超えると、粉末粒子の焼結が起こりやすくなる。 The reduction temperature is preferably 300 to 600 ° C. When the reduction temperature is lower than 300 ° C., the reduction reaction does not proceed sufficiently, and when it exceeds 600 ° C., the powder particles are easily sintered.
加熱還元処理後、窒化処理を施すことにより、本発明の希土類−窒化鉄系磁性粉末、希土類−アルミニウム−窒化鉄系磁性粉末、希土類−シリコン−窒化鉄系磁性粉末、希土類−アルミニウム−シリコン−窒化鉄系磁性粉末が得られる。窒化処理としては、アンモニアを含むガスを用いて行うのが望ましい。アンモニアガス単体のほかに、水素ガス、ヘリウムガス、窒素ガス、アルゴンガスなどをキャリアーガスとした混合ガスを使用してもよい。窒素ガスは安価なため、とくに好ましい。 By performing nitriding after the heat reduction treatment, the rare earth-iron nitride magnetic powder, rare earth-aluminum-iron nitride magnetic powder, rare earth-silicon-iron nitride magnetic powder, rare earth-aluminum-silicon-nitriding of the present invention. An iron-based magnetic powder is obtained. The nitriding treatment is desirably performed using a gas containing ammonia. In addition to ammonia gas alone, a mixed gas using hydrogen gas, helium gas, nitrogen gas, argon gas or the like as a carrier gas may be used. Nitrogen gas is particularly preferred because it is inexpensive.
窒化処理温度は、100〜300℃とするのがよい。窒化処理温度が低すぎると、窒化が十分進まず、保磁力増加の効果が少ない。高すぎると、窒化が過剰に促進され、Fe4NやFe3N相などの割合が増加し、保磁力がむしろ低下し、さらに飽和磁化の過度な低下を引き起こしやすい。 The nitriding temperature is preferably 100 to 300 ° C. If the nitriding temperature is too low, nitriding does not proceed sufficiently and the effect of increasing the coercive force is small. If it is too high, nitriding will be promoted excessively, the proportion of Fe 4 N, Fe 3 N phase, etc. will increase, the coercive force will rather decrease, and it will tend to cause an excessive decrease in saturation magnetization.
このような窒化処理の条件は、得られる希土類−窒化鉄系磁性粉末、希土類−アルミニウム−窒化鉄系磁性粉末、希土類−シリコン−窒化鉄系磁性粉末、希土類−アルミニウム−シリコン−窒化鉄系磁性粉末における、鉄に対する窒素の量が1.0〜20原子%、より好ましくは1.0〜12.5原子%、さらに好ましくは3〜12.5原子%となるように、選択する。 The conditions for such nitriding are as follows: rare earth-iron nitride magnetic powder, rare earth-aluminum-iron nitride magnetic powder, rare earth-silicon-iron nitride magnetic powder, rare earth-aluminum-silicon-iron nitride magnetic powder Is selected so that the amount of nitrogen relative to iron is 1.0 to 20 atom%, more preferably 1.0 to 12.5 atom%, and still more preferably 3 to 12.5 atom%.
・コアー部分に窒化鉄相を含有するアルミニウムおよび/または珪素系窒化鉄系磁性粉末
コアー部分がFe16N2相を主相として含む鉄系磁性粉末に関しては、アルミニウムおよび/または珪素を磁性粉末の外層部分に主体的に存在させることで、希土類元素−窒化鉄系磁性粉末に比べて若干保磁力は小さいが、保磁力が200kA/m程度の窒化鉄系磁性粉末が得られることを見い出した。アルミニウムおよび/または珪素の含有量は、Feを基準にして1〜20原子%が好ましく、2〜20原子%がより好ましく、4〜18原子%がさらに好ましい。現在のところアルミニウムおよび/または珪素系で希土類を含有しない場合の保磁力は200kA/m程度であるが、今後の検討によって一層の高い保磁力が得られる可能性がある。他の好ましい形態は希土類―窒化鉄系磁性粉末と同様である。この場合にも、アルミニウムおよび/または珪素とともに、希土類元素を含有させることがより好ましい。
-Aluminum and / or silicon-based iron nitride magnetic powder containing an iron nitride phase in the core part. With respect to the iron-based magnetic powder in which the core part contains the Fe 16 N 2 phase as the main phase, aluminum and / or silicon is used as the magnetic powder. It has been found that the iron nitride magnetic powder having a coercive force of about 200 kA / m can be obtained by being mainly present in the outer layer portion, although the coercive force is slightly smaller than that of the rare earth element-iron nitride magnetic powder. The content of aluminum and / or silicon is preferably 1 to 20 atomic%, more preferably 2 to 20 atomic%, and still more preferably 4 to 18 atomic% based on Fe. At present, the coercive force in the case of aluminum and / or silicon and containing no rare earth is about 200 kA / m. However, there is a possibility that a higher coercive force can be obtained by further study. Other preferred forms are the same as those of the rare earth-iron nitride magnetic powder. Also in this case, it is more preferable to contain a rare earth element together with aluminum and / or silicon.
・コアー部分に金属鉄または鉄合金を主に含有する希土類−鉄−ホウ素系磁性粉末
本発明に使用する希土類−鉄−ホウ素系磁性粉末は、たとえば、以下の方法により製造できる。
まず、鉄イオンまたはこれと必要によりMn、Zn、Ni、Cu、Coなどの遷移金属イオンを含有する水溶液とアルカリ水溶液とを混合して、鉄またはこれと上記遷移金属との共沈物を生成する。この場合も、鉄イオンや遷移金属イオンの原料には硫酸鉄、硝酸鉄などが用いられる。つぎに、この共沈物にネオジムやサマリウムなどの希土類塩とホウ素化合物を加え、これを60〜400℃で加熱処理して、ホウ素を含有する希土類と鉄(またはこれと上記遷移金属)との酸化物を生成する。ついで、余剰のホウ素を除去し、前記同様に水素ガス中で加熱還元すると、希土類−鉄−ホウ素系磁性粉末が得られる。この方法は、コアー部分が主に金属鉄または上記遷移金属との鉄合金で、外層部分が主に希土類−鉄−ホウ素化合物である構造の希土類−鉄−ホウ素系磁性粉末を得るのに適している。なお、この方法においても、磁性粉末には、耐食性などの向上のため、他の元素を含ませることもできるが、この場合でも、磁性粉末全体中の希土類およびホウ素の量は、鉄に対しそれぞれ0.2〜20原子%および0.5〜30原子%であるのが望ましい。
The rare earth-iron-boron magnetic powder mainly containing metallic iron or iron alloy in the core portion can be produced by, for example, the following method.
First, an aqueous solution containing iron ions or, if necessary, transition metal ions such as Mn, Zn, Ni, Cu, and Co, and an alkaline aqueous solution are mixed to produce a coprecipitate of iron or this and the above transition metal. To do. Also in this case, iron sulfate or iron nitrate is used as a raw material for iron ions or transition metal ions. Next, a rare earth salt such as neodymium or samarium and a boron compound are added to the coprecipitate, and this is heat-treated at 60 to 400 ° C. to form a boron-containing rare earth and iron (or this and the above transition metal). An oxide is formed. Then, excess boron is removed, and when heated and reduced in hydrogen gas as described above, a rare earth-iron-boron magnetic powder is obtained. This method is suitable for obtaining a rare earth-iron-boron magnetic powder having a structure in which the core part is mainly metallic iron or an iron alloy with the above transition metal and the outer layer part is mainly a rare earth-iron-boron compound. Yes. Even in this method, the magnetic powder can contain other elements for improving the corrosion resistance, etc., but even in this case, the amount of rare earth and boron in the entire magnetic powder is different from that of iron. It is desirable to be 0.2 to 20 atomic% and 0.5 to 30 atomic%.
・コアー部分に金属鉄または鉄合金を主に含有する希土類−鉄系磁性粉末
コアー部分に金属鉄または鉄合金を主に含有する希土類−鉄系磁性粉末の製造方法はつぎのようである。すなわち、少なくとも希土類のイオンを含有する水溶液中に、マグネタイトあるいはコバルトフェライト粒子などの球状ないし楕円状である粒子を分散させ、希土類イオンを水酸化物とするために必要なモル数のアルカリ水溶液を加えて希土類の水酸化物としてマグネタイトあるいはコバルトフェライト粒子の表面層に形成し、その後ろ過、乾燥して、加熱還元することにより、目的とする磁性粉末が得られることを見出した。このマグネタイトあるいはコバルトフェライト粒子などの球状ないし楕円状である粒子は、特に限定されるものでないが、例えばマグネタイト粒子であれば、2価の鉄イオンを溶解した水溶液にアルカリを添加して2価の鉄の水酸化物を作り、この水酸化物を適当な温度やpHの元で、加熱反応させることにより、任意の大きさの粒子を得ることができる。またコバルトフェライト粒子であれば、2価のコバルトイオンと3価の鉄イオンの水溶液にアルカリを加え2価のコバルトと3価の鉄からなる水酸化物を作製し、この水酸化物を適当な温度、pHの元で加熱反応させることにより、任意の大きさのコバルトフェライト粒子をえることができる。また希土類の水酸化物としてマグネタイトあるいはコバルトフェライト粒子の表面層に形成し、その後ろ過、乾燥して、通常400〜800℃で加熱還元するが、この加熱還元も特に限定されるものではなく、還元性雰囲気下、適当な温度で過熱還元することにより、目的とする磁性粉末が得られる。また過熱還元後、安定化処理などを施すことにより、媒体としたときに、より信頼性の良好な磁性粉末となる。この方法で得られた、コアー部分に金属鉄または鉄合金を主に含有する希土類−鉄系磁性粉末では、希土類元素が磁性粉末の外層部分に主体的に存在する。
-Rare earth-iron-based magnetic powder mainly containing metallic iron or iron alloy in the core portion The method for producing the rare earth-iron-based magnetic powder mainly containing metallic iron or iron alloy in the core portion is as follows. That is, spherical or elliptical particles such as magnetite or cobalt ferrite particles are dispersed in an aqueous solution containing at least rare earth ions, and an alkaline aqueous solution having the number of moles necessary for converting the rare earth ions into hydroxides is added. It was found that the target magnetic powder can be obtained by forming a rare earth hydroxide on the surface layer of magnetite or cobalt ferrite particles, followed by filtration, drying, and heat reduction. The spherical or elliptical particles such as magnetite or cobalt ferrite particles are not particularly limited. For example, in the case of magnetite particles, an alkali is added to an aqueous solution in which divalent iron ions are dissolved to add a divalent particle. Particles of any size can be obtained by making an iron hydroxide and subjecting this hydroxide to a heat reaction at an appropriate temperature and pH. In the case of cobalt ferrite particles, an alkali is added to an aqueous solution of divalent cobalt ions and trivalent iron ions to produce a hydroxide composed of divalent cobalt and trivalent iron. Cobalt ferrite particles of an arbitrary size can be obtained by heating and reacting at a temperature and pH. Further, it is formed as a rare earth hydroxide on the surface layer of magnetite or cobalt ferrite particles, and then filtered and dried, and is usually heated and reduced at 400 to 800 ° C. However, this heating and reduction is not particularly limited. The target magnetic powder can be obtained by overheating reduction at an appropriate temperature in a neutral atmosphere. Further, by performing a stabilization treatment after the overheat reduction, the magnetic powder becomes more reliable when used as a medium. In the rare earth-iron-based magnetic powder obtained by this method and containing mainly metallic iron or iron alloy in the core portion, rare earth elements are mainly present in the outer layer portion of the magnetic powder.
<非磁性板状微粒子>
非磁性板状微粒子とその製造方法について、板状アルミナを一例として詳述する。
粒子径が100nm以下の結晶性が良好でかつ粒子径分布がシャープな微粒子の酸化アルミニウムが要求されてきたにもかかわらず、このような要求を満たす酸化アルミニウム粒子はこれまで開発されていなかった。
<Non-magnetic plate-like fine particles>
The nonmagnetic plate-like fine particles and the production method thereof will be described in detail using plate-like alumina as an example.
Despite the demand for finely divided aluminum oxide having a particle size of 100 nm or less with good crystallinity and a sharp particle size distribution, no aluminum oxide particles have been developed so far.
本発明者は、上記のような要求を満たす板状の酸化アルミニウム粒子等の粒子(微粒子)をあらたに開発したが、このような板状粒子を磁気テープの下塗層に使用すれば、薄層塗布における厚みむらの低減、表面平滑性の向上、塗膜平面方向の強度向上、温度変化や湿度変化に対する寸法安定性の向上等が可能になると考えた。 The inventor has newly developed particles (fine particles) such as plate-like aluminum oxide particles that satisfy the above-mentioned requirements. If such plate-like particles are used in the undercoat layer of a magnetic tape, the present inventors have developed a thin film. We thought that it would be possible to reduce thickness unevenness in layer coating, improve surface smoothness, improve strength in the coating plane direction, and improve dimensional stability against temperature change and humidity change.
ここで、上記の新たに開発した板状粒子の製造方法について、酸化アルミニウム粒子を例にとって説明する。非磁性中間層や下塗層に好適な酸化アルミニウムを得るに当たっては、まず第一工程として、アルカリ水溶液にアルミニウム塩の水溶液を添加し、得られたアルミニウムの水酸化物あるいは水和物を、水の存在下で110〜300℃の温度範囲で加熱処理する水熱反応処理により、目的とする形状、粒子径に整える。 Here, the newly developed method for producing plate-like particles will be described by taking aluminum oxide particles as an example. In obtaining an aluminum oxide suitable for a nonmagnetic intermediate layer or an undercoat layer, first, as a first step, an aqueous solution of an aluminum salt is added to an alkaline aqueous solution, and the resulting aluminum hydroxide or hydrate is added to water. In the presence of, the target shape and particle diameter are adjusted by a hydrothermal reaction treatment in which the heat treatment is performed at a temperature range of 110 to 300 ° C.
このときに問題となるのは、アルカリ性溶液にも酸性溶液にも溶解し、中性付近のpHにおいてしか沈殿物を作らないという、アルミニウムの水酸化物あるいは水和物の特異な性質である。しかし、水熱反応により目的の形状、粒子径を有するアルミニウム水酸化物あるいは水和物にするためには、アルカリ溶液とする必要がある。本発明者らは、このトレードオフ関係にある性質を克服するために鋭意検討してきた結果、特定のpHにおいてのみ目的とする反応が進行することを見い出した。 The problem at this time is the unique property of aluminum hydroxide or hydrate, which dissolves in both alkaline and acidic solutions and forms a precipitate only at a neutral pH. However, in order to obtain an aluminum hydroxide or hydrate having a desired shape and particle size by hydrothermal reaction, it is necessary to use an alkaline solution. As a result of intensive investigations to overcome this trade-off property, the present inventors have found that a target reaction proceeds only at a specific pH.
次に、第二工程として、前記のアルミニウムの水酸化物あるいは水和物を空気中加熱処理する。これらの工程を経ることにより、粒子径分布が均一で、焼結、凝集が極めて少なく、結晶性の良好な酸化アルミニウム粒子が得られる。 Next, as a second step, the aluminum hydroxide or hydrate is heat-treated in air. By passing through these steps, aluminum oxide particles having a uniform particle size distribution, extremely little sintering and aggregation, and good crystallinity can be obtained.
このように酸化アルミニウム粒子の製造において、形状、粒子径を整えることを目的とする工程と、その材料が本来有する物性を最大限に引き出すことを目的とする工程とに分離するという、全く新規な発想により、これまでの製造方法では不可能であった、粒子の形状が板状で、かつ平均粒子径が10nmから100nmの範囲にある酸化アルミニウム粒子の開発に成功したものである。ここで、板状とは、板状比(最大径/厚さ)が1を超えるものをいい、板状比が2を超え、100以下が好ましい。さらに、3以上50以下がより好ましく、5以上30以下が、よりいっそう好ましい。板状比が2以下では例えば非磁性中間層に用いた時に、粒子が塗布面から立ち上がるものが存在し、上層磁性層の表面平滑性が悪くなる場合があり、100を超えると、塗料製造時に粒子が破壊される場合がある。 Thus, in the production of aluminum oxide particles, the process is divided into a process for the purpose of adjusting the shape and particle diameter and a process for the purpose of maximizing the physical properties inherent in the material. Based on the idea, the present inventors have succeeded in developing aluminum oxide particles having a plate shape and an average particle diameter in the range of 10 nm to 100 nm, which was impossible with the conventional production methods. Here, the plate shape means a plate ratio (maximum diameter / thickness) exceeding 1, and the plate ratio exceeds 2 and is preferably 100 or less. Furthermore, 3 or more and 50 or less are more preferable, and 5 or more and 30 or less are even more preferable. When the plate ratio is 2 or less, for example, when used in a non-magnetic intermediate layer, particles may rise from the coated surface, and the surface smoothness of the upper magnetic layer may be deteriorated. Particles may be destroyed.
また、このように形状、粒子径を整えることを目的とする工程と、その材料が本来有する物性を最大限に引き出すことを目的とする工程とに分離する製造方法は、酸化アルミニウムに限らず、セリウムなどの希土類元素、ジルコニウム、珪素、チタン、マンガン、鉄等の元素の、さらにはこれらの元素の混晶系の平均粒子径5〜100nmの各種の酸化物または複合酸化物にも適用できる。 In addition, the manufacturing method that separates into a process aimed at adjusting the shape and particle diameter and a process aimed at maximizing the physical properties inherent in the material is not limited to aluminum oxide, The present invention can also be applied to various oxides or composite oxides of rare earth elements such as cerium, elements such as zirconium, silicon, titanium, manganese, and iron, and mixed crystals of these elements having an average particle diameter of 5 to 100 nm.
<非磁性支持体>
磁性支持体の厚さは、用途によって異なるが、通常、2〜5μmのものが使用される。好ましくは2〜4.5μm、より好ましくは2〜4μmである。非磁性支持体の厚さが、2μm未満では製膜が難しく、またテープ強度が小さくなり、4.5μmを越えるとテープ全厚が6μm以上と厚くなり、テープ1巻当りの記録容量が小さくなる。
<Non-magnetic support>
Although the thickness of a magnetic support body changes with uses, a 2-5 micrometers thing is used normally. Preferably it is 2-4.5 micrometers, More preferably, it is 2-4 micrometers. When the thickness of the non-magnetic support is less than 2 μm, film formation becomes difficult, and the tape strength decreases. When the thickness exceeds 4.5 μm, the total thickness of the tape increases to 6 μm or more, and the recording capacity per tape roll decreases. .
非磁性支持体の長手方向のヤング率は9.8GPa(1000kg/mm2)以上が好ましく、10.8GPa(1100kg/mm2)以上がより好ましい。非磁性支持体の長手方向のヤング率が9.8GPa(1000kg/mm2 )未満では、テープ走行が不安定になる。また、ヘリキャルスキャンタイプでは、長手方向のヤング率(MD)/幅方向のヤング率(TD)は、0.60〜0.80の特異的範囲が好ましい。長手方向のヤング率/幅方向のヤング率が、0.65〜0.75の範囲がより好ましい。長手方向のヤング率/幅方向のヤング率が0.60未満または0.80を越えると、メカニズムは現在のところ不明であるが、磁気ヘッドのトラックの入り側から出側間の出力のばらつき(フラットネス)が大きくなる。このばらつきは長手方向のヤング率/幅方向のヤング率が0.70付近で最小になる。さらに、リニアレコーディングタイプでは、長手方向のヤング率/幅方向のヤング率は、理由は明らかではないが、0.70〜1.30が好ましい。このような特性を満足する非磁性支持体には二軸延伸の芳香族ポリアミドベースフィルム、芳香族ポリイミドフィルム等がある。 The Young's modulus in the longitudinal direction of the nonmagnetic support is preferably 9.8 GPa (1000 kg / mm 2 ) or more, and more preferably 10.8 GPa (1100 kg / mm 2 ) or more. When the Young's modulus in the longitudinal direction of the nonmagnetic support is less than 9.8 GPa (1000 kg / mm 2 ), the tape running becomes unstable. In the helical scan type, the Young's modulus (MD) in the longitudinal direction / Young's modulus (TD) in the width direction is preferably in a specific range of 0.60 to 0.80. The Young's modulus in the longitudinal direction / Young's modulus in the width direction is more preferably in the range of 0.65 to 0.75. When the Young's modulus in the longitudinal direction / Young's modulus in the width direction is less than 0.60 or exceeds 0.80, the mechanism is unknown at present, but the output variation between the entrance side and the exit side of the track of the magnetic head ( (Flatness) increases. This variation is minimized when the Young's modulus in the longitudinal direction / Young's modulus in the width direction is around 0.70. In the linear recording type, the Young's modulus in the longitudinal direction / Young's modulus in the width direction is preferably 0.70 to 1.30, although the reason is not clear. Nonmagnetic supports that satisfy these characteristics include biaxially stretched aromatic polyamide base films and aromatic polyimide films.
<非磁性中間層>
非磁性中間層の厚さは、0.2〜0.8μmが好ましい。0.2〜0.6μmがより好ましい。非磁性中間層の厚さが0.2μm未満では、情報信号が下層磁性層にも記録されて、情報信号のC/Nが悪くなる場合がある。また、非磁性中間層の厚さが0.8μmを越えると、サーボ信号が下層磁性層に飽和記録されなかったり、下層磁性層に記録された信号がスペーシングロスにより、外部に磁束がでなかったり、磁気記録媒体の全厚が厚くなり過ぎてテープ1巻当りの記録容量が小さくなったりする。
<Nonmagnetic intermediate layer>
The thickness of the nonmagnetic intermediate layer is preferably 0.2 to 0.8 μm. 0.2-0.6 micrometer is more preferable. If the thickness of the nonmagnetic intermediate layer is less than 0.2 μm, the information signal may be recorded also in the lower magnetic layer, and the C / N of the information signal may deteriorate. If the thickness of the nonmagnetic intermediate layer exceeds 0.8 μm, the servo signal will not be recorded in saturation in the lower magnetic layer, or the signal recorded in the lower magnetic layer will not generate magnetic flux outside due to spacing loss. In other words, the total thickness of the magnetic recording medium becomes too thick, and the recording capacity per tape roll is reduced.
非磁性中間層には、膜厚の均一性、表面平滑性の確保、剛性、寸法安定性の制御のために、先に述べたような粒子径が10nm〜100nmの非磁性板状粒子を添加することが好ましい。非磁性板状粒子の成分は、酸化アルミニウムに限らず、セリウムなどの希土類元素、ジルコニウム、珪素、チタン、マンガン、鉄等の元素の酸化物または複合酸化物が用いられる。導電性改良の目的で、板状ITO(インジウム、スズ複合酸化物)粒子を添加してもよい。非磁性中間層には必要に応じて、非磁性中間層中の全無機粉体の重量を基準にして、板状ITO粒子を、15〜95重量%となるように添加してもよい。必要に応じて導電性改良の目的でカーボンブラックを添加してもよい。カーボンブラックは粒子径が10nm〜100nmのものが好ましい。また、さらに、従来公知の酸化鉄、酸化アルミニウムなどの酸化物粒子を添加してもよい。その場合、できるだけ微粒子のものを用いるのが好ましい。なお、非磁性中間層に使用するバインダ樹脂は、磁性層と同様のものが用いられる。 To the nonmagnetic intermediate layer, nonmagnetic plate-like particles having a particle diameter of 10 nm to 100 nm as described above are added in order to ensure film thickness uniformity, surface smoothness, and control of rigidity and dimensional stability. It is preferable to do. The component of the nonmagnetic plate-like particles is not limited to aluminum oxide, and rare earth elements such as cerium, oxides or complex oxides of elements such as zirconium, silicon, titanium, manganese, and iron are used. For the purpose of improving conductivity, plate-like ITO (indium, tin composite oxide) particles may be added. If necessary, plate-like ITO particles may be added to the nonmagnetic intermediate layer at 15 to 95% by weight based on the weight of the total inorganic powder in the nonmagnetic intermediate layer. If necessary, carbon black may be added for the purpose of improving conductivity. Carbon black preferably has a particle size of 10 nm to 100 nm. Further, conventionally known oxide particles such as iron oxide and aluminum oxide may be added. In that case, it is preferable to use fine particles as much as possible. The binder resin used for the nonmagnetic intermediate layer is the same as that used for the magnetic layer.
上層磁性層の表面平滑性を高くするためには、非磁性中間層の非磁性粉末には粒子径が10nm〜100nmの板状粒子を主体的に添加し、下層磁性層と非磁性支持体との間に、従来公知のカーボンブラックや粒状の非磁性粉末とバインダ樹脂とからなる導電性下塗層を形成すればよい。また、その場合、ITOは高価なので、非磁性中間層の非磁性粉末には、アルミニウム、セリウムなどの希土類元素、ジルコニウム、珪素、チタン、マンガン、鉄等の元素の酸化物または複合酸化物が好ましく使用される。 In order to increase the surface smoothness of the upper magnetic layer, plate-like particles having a particle diameter of 10 nm to 100 nm are mainly added to the nonmagnetic powder of the nonmagnetic intermediate layer, and the lower magnetic layer, the nonmagnetic support, In the meantime, a conductive undercoat layer made of conventionally known carbon black or granular nonmagnetic powder and a binder resin may be formed. In that case, since ITO is expensive, the nonmagnetic powder of the nonmagnetic intermediate layer is preferably a rare earth element such as aluminum or cerium, or an oxide or composite oxide of an element such as zirconium, silicon, titanium, manganese, or iron. used.
<下層磁性層>
サーボ信号などの長波長磁気記録信号を記録する下層磁性層には、従来公知の磁性層が設けられる。下層磁性層の厚さは0.2μm以上、1.0μm以下が好ましく、磁気記録媒体の全厚を薄くするためには、0.8μm以下がより好ましく、0.6μm以下がより好ましい。実用上は0.3μm以上である。下層磁性層の厚さを0.2μm以上にすると、上層磁性層に記録されたサーボ信号が、下層磁性層に記録されたサーボ信号によって強められる。一方、下層磁性層の厚さが1.0μm以下であると、サーボ信号が下層磁性層にも飽和記録されやすい。
<Lower magnetic layer>
A conventionally known magnetic layer is provided in the lower magnetic layer for recording a long-wavelength magnetic recording signal such as a servo signal. The thickness of the lower magnetic layer is preferably 0.2 μm or more and 1.0 μm or less. In order to reduce the total thickness of the magnetic recording medium, 0.8 μm or less is more preferable, and 0.6 μm or less is more preferable. Practically, it is 0.3 μm or more. When the thickness of the lower magnetic layer is 0.2 μm or more, the servo signal recorded in the upper magnetic layer is strengthened by the servo signal recorded in the lower magnetic layer. On the other hand, if the thickness of the lower magnetic layer is 1.0 μm or less, the servo signal is likely to be saturated and recorded in the lower magnetic layer.
下層磁性層の保磁力は、120〜400kA/mが好ましく、140〜320kA/mがより好ましい。下層磁性層の保磁力が、120kA/m未満では情報記録が下層磁性層にも記録されて情報信号のC/Nが悪くなる場合があり、400kA/mを越えると磁気ヘッドによる記録が困難になる場合がある。下層磁性層の保磁力は、試料振動形磁束計で外部磁場1.274MA/m(16kOe)での測定値である。 The coercive force of the lower magnetic layer is preferably 120 to 400 kA / m, and more preferably 140 to 320 kA / m. If the coercive force of the lower magnetic layer is less than 120 kA / m, information recording may also be recorded on the lower magnetic layer, and the C / N of the information signal may deteriorate, and if it exceeds 400 kA / m, recording by the magnetic head becomes difficult. There is a case. The coercivity of the lower magnetic layer is a value measured with an external magnetic field of 1.274 MA / m (16 kOe) using a sample vibration magnetometer.
下層磁性層に添加する磁性粉には、従来公知の磁性粉末を使用することができるが、強磁性鉄系金属粉末は飽和磁化が高いので好ましく使用される。また、この下層磁性層用の塗料は、他の磁気記録媒体に使用される塗料を転用して使用される。 Conventionally known magnetic powders can be used as the magnetic powder added to the lower magnetic layer, but ferromagnetic iron metal powders are preferably used because of their high saturation magnetization. The coating material for the lower magnetic layer is used by diverting a coating material used for other magnetic recording media.
強磁性鉄系金属粉末の平均長軸長としては、通常0.1〜0.2μmのものが好ましく使用される。この範囲の粒子サイズが好ましく使用されるのは、他の磁気記録媒体に使用される塗料を転用して使用されるためである。また、強磁性鉄系金属粉末の非表面積は、他の磁気記録媒体に使用される塗料を転用の観点から、通常、40m2/g以上のものが使用される。 The average major axis length of the ferromagnetic iron-based metal powder is preferably 0.1 to 0.2 μm. The particle size in this range is preferably used because it is used by diverting a paint used for other magnetic recording media. The non-surface area of the ferromagnetic iron-based metal powder is usually 40 m 2 / g or more from the viewpoint of diverting a coating used for other magnetic recording media.
<下塗層>
非磁性支持体と下層磁性層との間に下塗層を設けてもよい。下塗層の厚さは、通常0.3〜1.0μmである。下塗層の厚さが0.3μm以上あれば、導電性向上効果が大きく、かつ、下塗層が塗布しやすい。しかし、1.0μm以上になると、テープ全厚が厚くなる。
<Undercoat layer>
An undercoat layer may be provided between the nonmagnetic support and the lower magnetic layer. The thickness of the undercoat layer is usually 0.3 to 1.0 μm. When the thickness of the undercoat layer is 0.3 μm or more, the effect of improving the conductivity is large and the undercoat layer is easy to apply. However, when the thickness is 1.0 μm or more, the total thickness of the tape is increased.
下塗層には、導電性改良の目的でカーボンブラック(以下、CBともいう)、塗料粘度やテープ剛性の制御を目的に非磁性粒子を添加することができる。下塗層に使用するカーボンブラック(CB)、非磁性粒子としては、前述した非磁性中間層に用いられるものと同様のものが用いられる。 Carbon black (hereinafter also referred to as CB) and nonmagnetic particles can be added to the undercoat layer for the purpose of controlling the viscosity of the paint and the tape rigidity. The carbon black (CB) and nonmagnetic particles used for the undercoat layer are the same as those used for the nonmagnetic intermediate layer described above.
下塗層に添加するカーボンブラック(CB)としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等を使用できる。通常、粒径が5nm〜200nmのものが使用されるが、粒径10〜100nmのものが好ましい。CB添加量は、CBの粒子径によって異なるが、通常15〜35重量%である。粒径15nm〜80nmのCBを15〜35重量%使用するのがより好ましく、粒径20nm〜50nmのCBを20〜30重量%用いるのが好ましい。このような粒径・量のカーボンブラックを添加することにより電気抵抗が低減される。
なお、下塗層に使用するバインダ樹脂は、磁性層と同様のものが用いられる。
As carbon black (CB) added to the undercoat layer, acetylene black, furnace black, thermal black, and the like can be used. Usually, those having a particle size of 5 nm to 200 nm are used, but those having a particle size of 10 to 100 nm are preferred. The amount of CB added is usually 15 to 35% by weight although it varies depending on the particle size of CB. It is more preferable to use 15 to 35% by weight of CB having a particle size of 15 nm to 80 nm, and it is preferable to use 20 to 30% by weight of CB having a particle size of 20 to 50 nm. The electrical resistance is reduced by adding carbon black having such a particle diameter and amount.
The binder resin used for the undercoat layer is the same as that used for the magnetic layer.
<潤滑剤>
非磁性中間層および/または下塗層には、磁性層(上層磁性層と下層磁性層を合わせた磁性層)、非磁性中間層と下塗層に含まれる全粉体(固形分)に対して、0.5〜5.0重量%の高級脂肪酸を含有させ、0.2〜3.0重量%の高級脂肪酸のエステルを含有させると、ヘッドとの摩擦係数が小さくなるので好ましい。高級脂肪酸の添加量が、0.5重量%未満では、摩擦係数低減効果が小さく、5.0重量%を越えると非磁性中間層、下塗層が可塑化してしまい強靭性が失われるおそれがある。また、高級脂肪酸のエステルの添加量が、0.2重量%未満では、摩擦係数低減効果が小さく、3.0重量%を越えると磁性層への移入量が多すぎるため、テープとヘッドが貼り付く等の副作用を生じるおそれがある。脂肪酸としては、炭素数10以上の脂肪酸を用いるのが好ましい。炭素数10以上の脂肪酸としては、直鎖、分岐、シス・トランスなどの異性体のいずれでもよいが、潤滑性能にすぐれる直鎖型が好ましい。このような脂肪酸としては、たとえば、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸などが挙げられる。これらの中でも、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸などが好ましい。磁性層における脂肪酸の添加量としては、非磁性中間層、下塗層と磁性層の間で脂肪酸が転移するので、特に限定されるものではなく、磁性層と非磁性中間層、下塗層を合わせた脂肪酸の添加量を上記の量とすればよい。非磁性中間層、下塗層に脂肪酸を添加すれば、必ずしも磁性層に脂肪酸を添加しなくてもよい。
<Lubricant>
For the nonmagnetic intermediate layer and / or the undercoat layer, the magnetic layer (the magnetic layer comprising the upper magnetic layer and the lower magnetic layer), and the total powder (solid content) contained in the nonmagnetic intermediate layer and the undercoat layer It is preferable to contain 0.5 to 5.0% by weight of higher fatty acid and 0.2 to 3.0% by weight of higher fatty acid ester because the coefficient of friction with the head becomes small. If the amount of the higher fatty acid added is less than 0.5% by weight, the effect of reducing the friction coefficient is small, and if it exceeds 5.0% by weight, the nonmagnetic intermediate layer and the undercoat layer may be plasticized and the toughness may be lost. is there. If the amount of the higher fatty acid ester added is less than 0.2% by weight, the effect of reducing the friction coefficient is small, and if it exceeds 3.0% by weight, the amount transferred to the magnetic layer is too large. It may cause side effects such as sticking. As the fatty acid, it is preferable to use a fatty acid having 10 or more carbon atoms. The fatty acid having 10 or more carbon atoms may be any of isomers such as linear, branched and cis / trans, but is preferably a linear type having excellent lubricating performance. Examples of such fatty acids include lauric acid, myristic acid, stearic acid, palmitic acid, behenic acid, oleic acid, linoleic acid, and the like. Among these, myristic acid, stearic acid, palmitic acid and the like are preferable. The amount of fatty acid added to the magnetic layer is not particularly limited since the fatty acid is transferred between the nonmagnetic intermediate layer, the undercoat layer and the magnetic layer, and the magnetic layer, the nonmagnetic intermediate layer and the undercoat layer are not limited. What is necessary is just to let the addition amount of the combined fatty acid be said amount. If fatty acids are added to the nonmagnetic intermediate layer and the undercoat layer, it is not always necessary to add fatty acids to the magnetic layer.
磁性層、特に上層磁性層には磁性粉末に対して0.5〜3.0重量%の脂肪酸アミドを含有させ、0.2〜3.0重量%の高級脂肪酸のエステルを含有させると、テープ走行時の摩擦係数が小さくなるので好ましい。脂肪酸アミドの添加量が、0.5重量%未満ではヘッド/磁性層界面での直接接触が起りやすく焼付き防止効果が小さく、3.0重量%を越えるとブリードアウトしてしまいドロップアウトなどの欠陥が発生するおそれがある。脂肪酸アミドとしてはパルミチン酸、ステアリン酸等のアミドが使用可能である。また、高級脂肪酸のエステルの添加量が、0.2重量%未満では摩擦係数低減効果が小さく、3.0重量%を越えるとヘッドに貼り付く等の副作用を生じるおそれがある。なお、磁性層の潤滑剤と非磁性中間層、下塗層の潤滑剤の相互移動を排除するものではない。 When the magnetic layer, particularly the upper magnetic layer, contains 0.5 to 3.0% by weight of fatty acid amide and 0.2 to 3.0% by weight of higher fatty acid ester with respect to the magnetic powder, This is preferable because the coefficient of friction during running becomes small. If the amount of fatty acid amide added is less than 0.5% by weight, direct contact at the head / magnetic layer interface is likely to occur, and the effect of preventing seizure is small. Defects may occur. As the fatty acid amide, amides such as palmitic acid and stearic acid can be used. Further, if the amount of the higher fatty acid ester added is less than 0.2% by weight, the effect of reducing the friction coefficient is small, and if it exceeds 3.0% by weight, side effects such as sticking to the head may occur. Note that the mutual movement of the lubricant in the magnetic layer and the lubricant in the nonmagnetic intermediate layer and the undercoat layer is not excluded.
<上層磁性層>
上層磁性層には、上述のように本質的に球状ないし楕円状の鉄系磁性粉末を使用する。上層磁性層の厚さは、0.09μm以下が好ましく、0.06μmがより好ましい。実用上は0.01μm以上である。保磁力は160kA/m以上が好ましく、180kA/m以上がより好ましく、200kA/m以上がさらに好ましい。保磁力の上限は特にないが、磁気ヘッドの書き込み能力から現状では400kA/mが実用上の上限である。
<Upper magnetic layer>
As described above, an essentially spherical or elliptical iron-based magnetic powder is used for the upper magnetic layer. The thickness of the upper magnetic layer is preferably 0.09 μm or less, and more preferably 0.06 μm. Practically, it is 0.01 μm or more. The coercive force is preferably 160 kA / m or more, more preferably 180 kA / m or more, and even more preferably 200 kA / m or more. Although there is no upper limit on the coercive force, 400 kA / m is a practical upper limit at present due to the writing ability of the magnetic head.
上層磁性層(下層磁性層、非磁性中間層、下塗層の場合も同様)に用いるバインダ樹脂(以下、単にバインダと記載)としては、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂(以下、単に共重合体と記載)、塩化ビニル−ビニルアルコール共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、塩化ビニル−水酸基含有アルキルアクリレート共重合体、ニトロセルロースなどのセルロース系樹脂の中から選ばれる少なくとも1種とポリウレタン樹脂とを組み合わせものが挙げられる。中でも、塩化ビニル−水酸基含有アルキルアクリレート共重合体とポリウレタン樹脂を併用するのが好ましい。ポリウレタン樹脂には、ポリエステルポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリエーテルポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエステルポリカーボネートポリウレタンなどがある。 As a binder resin (hereinafter simply referred to as a binder) used for the upper magnetic layer (the same applies to the lower magnetic layer, nonmagnetic intermediate layer, and undercoat layer), a vinyl chloride resin, a vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin ( Hereinafter, simply referred to as a copolymer), vinyl chloride-vinyl alcohol copolymer, vinyl chloride-vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer, vinyl chloride-vinyl acetate-maleic anhydride copolymer, vinyl chloride-hydroxyl group-containing alkyl A combination of at least one selected from cellulose-based resins such as acrylate copolymers and nitrocellulose and a polyurethane resin may be used. Among these, it is preferable to use a vinyl chloride-hydroxyl group-containing alkyl acrylate copolymer and a polyurethane resin in combination. Examples of the polyurethane resin include polyester polyurethane, polyether polyurethane, polyether polyester polyurethane, polycarbonate polyurethane, and polyester polycarbonate polyurethane.
官能基として−COOH、−SO3−M、OSO3M、−P=O(OM)3、−O−P=O(OM)2[これら式中、Mは水素原子、アルカリ金属塩基又はアミン塩を示す]、−OH、−NR1R2、−N+R3R4R5[これら式中、R1、R2、R3、R4、R5は、同一または異なって、水素または炭化水素基を示す]、エポキシ基を有する高分子からなるウレタン樹脂等のバインダが使用される。このようなバインダを使用するのは、上述のように磁性粉等の分散性が向上するためである。2種以上の樹脂を併用する場合には、官能基の極性を一致させるのが好ましく、中でも−SO3M基どうしの組み合わせが好ましい。 -COOH as a functional group, -SO 3 -M, OSO 3 M , -P = O (OM) 3, -O-P = O (OM) 2 [ in these formulas, M represents a hydrogen atom, an alkali metal base or an amine Represents a salt], —OH, —NR 1 R 2 , —N + R 3 R 4 R 5 [wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 are the same or different and represent hydrogen Alternatively, a binder such as a urethane resin made of a polymer having an epoxy group is used. The reason for using such a binder is to improve the dispersibility of magnetic powder and the like as described above. When two or more kinds of resins are used in combination, the polarities of the functional groups are preferably matched, and a combination of —SO 3 M groups is particularly preferable.
これらのバインダは、磁性粉100重量部に対して、7〜50重量部、好ましくは10〜35重量部の範囲で用いられる。特に、バインダとして、塩化ビニル系樹脂5〜30重量部と、ポリウレタン樹脂2〜20重量部とを、複合して用いるのが最も好ましい。
これらのバインダとともに、バインダ中に含まれる官能基などと結合させて架橋する熱硬化性の架橋剤を併用するのが望ましい。この架橋剤としては、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどや、これらのイソシアネート類とトリメチロールプロパンなどの水酸基を複数個有するものとの反応生成物、上記イソシアネート類の縮合生成物などの各種のポリイソシアネートが好ましい。これらの架橋剤は、バインダ100重量部に対して、通常1〜30重量部の割合で用いられる。より好ましくは5〜20重量部である。しかし、非磁性中間層、下塗層の上にウエット・オン・ウエットで磁性層が塗布される場合には非磁性中間層用塗料、下塗層用塗料からある程度のポリイソシアネートが拡散供給されるので、ポリイソシアネートを併用しなくても磁性層はある程度架橋される。
These binders are used in the range of 7 to 50 parts by weight, preferably 10 to 35 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic powder. In particular, it is most preferable to use a composite of 5 to 30 parts by weight of a vinyl chloride resin and 2 to 20 parts by weight of a polyurethane resin as a binder.
It is desirable to use together with these binders a thermosetting cross-linking agent that cross-links by bonding with functional groups contained in the binder. Examples of the crosslinking agent include tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, reaction products of these isocyanates with a plurality of hydroxyl groups such as trimethylolpropane, and condensation products of the above isocyanates. Various polyisocyanates are preferred. These crosslinking agents are usually used in a proportion of 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder. More preferably, it is 5 to 20 parts by weight. However, when the magnetic layer is applied wet-on-wet on the nonmagnetic intermediate layer and the undercoat layer, a certain amount of polyisocyanate is diffusely supplied from the nonmagnetic intermediate layer paint and the undercoat layer paint. Therefore, the magnetic layer is crosslinked to some extent without using polyisocyanate.
また、磁性層には、先に述べたような粒子径が10nm〜100nmの非磁性板状粒子を添加してもよい。また、必要に応じて、従来公知の研磨材を添加することができるが、これらの研磨材としては、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、人造ダイアモンド、窒化珪素、炭化珪素、チタンカーバイド、酸化チタン、二酸化珪素、窒化ホウ素、など主としてモース硬度6以上のものが単独または組合せで使用される。研磨材の粒径としては、0.01〜0.09μmと薄い磁性層では、通常平均粒径で10nm〜150nmとすることが好ましい。添加量は磁性粉末に対して5〜20重量%が好ましい。より好ましくは8〜18重量%である。 In addition, nonmagnetic plate-like particles having a particle diameter of 10 nm to 100 nm as described above may be added to the magnetic layer. In addition, conventionally known abrasives can be added as necessary. Examples of these abrasives include α-alumina, β-alumina, silicon carbide, chromium oxide, cerium oxide, α-iron oxide, and corundum. Those having a Mohs hardness of 6 or more, such as artificial diamond, silicon nitride, silicon carbide, titanium carbide, titanium oxide, silicon dioxide, and boron nitride, are used alone or in combination. As the particle size of the abrasive, it is preferable that the average particle size is usually 10 nm to 150 nm in a thin magnetic layer of 0.01 to 0.09 μm. The addition amount is preferably 5 to 20% by weight with respect to the magnetic powder. More preferably, it is 8 to 18% by weight.
さらに、本発明の磁性層には導電性向上のために、既述した製法で作製した板状ITO粒子、導電性向上と表面潤滑性向上を目的に従来公知のカーボンブラック(CB)を添加することができるが、これらのカーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等を使用できる。粒子径が10nm〜100nmのものが好ましい。カーボンブラックの粒子径が、5nm以下になるとカーボンブラックの分散が難しく、100nm以上では多量のカーボンブラックを添加することが必要になり、何れの場合も表面が粗くなり、出力低下の原因になる。添加量は磁性粉末に対して0.2〜5重量%が好ましい。より好ましくは0.5〜4重量%である。 Further, in order to improve conductivity, the plate-like ITO particles prepared by the above-described manufacturing method and conventionally known carbon black (CB) are added to the magnetic layer of the present invention for the purpose of improving conductivity and surface lubricity. However, as these carbon blacks, acetylene black, furnace black, thermal black and the like can be used. A particle diameter of 10 nm to 100 nm is preferred. When the particle size of the carbon black is 5 nm or less, it is difficult to disperse the carbon black. When the particle size is 100 nm or more, it is necessary to add a large amount of carbon black. In any case, the surface becomes rough, which causes a decrease in output. The addition amount is preferably 0.2 to 5% by weight with respect to the magnetic powder. More preferably, it is 0.5 to 4% by weight.
<バックコート層>
バック層の一例であるバックコート層について説明する。
本発明の磁気記録媒体を構成する非磁性支持体の他方の面(磁性層が形成されている面とは反対側の面)には、走行性の向上等を目的としてバックコート層を設けることができる。バックコート層の厚さは0.2〜0.8μmが好ましい。0.5μm以下がより好ましい。バックコート層の厚さが、0.2μm未満では、走行性向上効果が不充分で、0.8μmを越えるとテープ全厚が厚くなり、1巻当たりの記録容量が小さくなる。カーボンブラック(CB)としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等を使用できる。通常、小粒径カーボンブラックと大粒径カーボンブラックを使用する。小粒径カーボンブラックには、粒子径が5nm〜200nmのものが使用されるが、粒径10nm〜100nmのものがより好ましい。小粒径カーボンブラックの粒子径が、5nm以下になるとカーボンブラックの分散が難しく、粒径が200nmを超えると多量のカーボンブラックを添加することが必要になり、何れの場合も表面が粗くなり、磁性層への裏移り(エンボス)原因になるためである。大粒径カーボンブラックは、小粒径カーボンブラックの5〜15重量%、粒径300〜400nmの量で使用すると、表面も粗くならず、走行性向上効果も大きくなる。小粒径カーボンブラックと大粒径カーボンブラック合計の添加量は無機粉体重量を基準にして60〜98重量%が好ましく、70〜95重量%がより好ましい。表面粗さRaは3〜8nmが好ましく、4〜7nmがより好ましい。
<Back coat layer>
A back coat layer as an example of the back layer will be described.
A back coat layer is provided on the other surface (the surface opposite to the surface on which the magnetic layer is formed) of the non-magnetic support constituting the magnetic recording medium of the present invention for the purpose of improving running performance. Can do. The thickness of the back coat layer is preferably 0.2 to 0.8 μm. 0.5 μm or less is more preferable. If the thickness of the backcoat layer is less than 0.2 μm, the effect of improving running performance is insufficient, and if it exceeds 0.8 μm, the total thickness of the tape becomes thick and the recording capacity per roll becomes small. As carbon black (CB), acetylene black, furnace black, thermal black, etc. can be used. Usually, small particle size carbon black and large particle size carbon black are used. As the small particle size carbon black, those having a particle size of 5 nm to 200 nm are used, and those having a particle size of 10 nm to 100 nm are more preferable. When the particle size of the small particle size carbon black is 5 nm or less, it is difficult to disperse the carbon black, and when the particle size exceeds 200 nm, it is necessary to add a large amount of carbon black, and in any case, the surface becomes rough, This is because it causes a back-off (embossing) to the magnetic layer. When the large particle size carbon black is used in an amount of 5 to 15% by weight of the small particle size carbon black and a particle size of 300 to 400 nm, the surface is not roughened, and the effect of improving running performance is increased. The total addition amount of the small particle size carbon black and the large particle size carbon black is preferably 60 to 98% by weight, more preferably 70 to 95% by weight based on the weight of the inorganic powder. The surface roughness Ra is preferably 3 to 8 nm, and more preferably 4 to 7 nm.
また、バックコート層には、強度向上を目的に、先に述べたような粒子径が10nm〜100nmの非磁性板状粒子を添加することができる。非磁性板状粒子の成分は、酸化アルミニウムに限らず、セリウムなどの希土類元素、ジルコニウム、珪素、チタン、マンガン、鉄等の元素の酸化物または複合酸化物が用いられる。導電性改良の目的で、既述した製法で作製した板状ITO(インジウム、スズ複合酸化物)粒子を添加してもよい。バックコート層には、バックコート層中の全無機粉体の重量を基準にして、板状ITO粒子とカーボンブラックを、その合計量が60〜98重量%となるように添加することが好ましい。カーボンブラックは粒子径が10nm〜100nmのものが好ましい。また、必要に応じて、粒子径が0.1μm〜0.6μmの酸化鉄を添加してもよい。添加量はバックコート層中の全無機粉体の重量を基準にして2〜40重量%が好ましく、5〜30重量%がより好ましい。 In addition, for the purpose of improving the strength, nonmagnetic plate-like particles having a particle diameter of 10 nm to 100 nm as described above can be added to the backcoat layer. The component of the nonmagnetic plate-like particles is not limited to aluminum oxide, and rare earth elements such as cerium, oxides or complex oxides of elements such as zirconium, silicon, titanium, manganese, and iron are used. For the purpose of improving conductivity, plate-like ITO (indium and tin composite oxide) particles prepared by the above-described manufacturing method may be added. It is preferable to add the plate-like ITO particles and carbon black to the back coat layer so that the total amount thereof is 60 to 98% by weight based on the weight of the total inorganic powder in the back coat layer. Carbon black preferably has a particle size of 10 nm to 100 nm. Moreover, you may add the iron oxide whose particle diameter is 0.1 micrometer-0.6 micrometer as needed. The addition amount is preferably 2 to 40% by weight, more preferably 5 to 30% by weight, based on the weight of the total inorganic powder in the backcoat layer.
バックコート層には、バインダ樹脂として、前述した磁性層や下塗層に用いる樹脂と同じものを使用できるが、これらの中でも摩擦係数を低減し走行性を向上させるため、セルロース系樹脂とポリウレタン系樹脂とを複合して併用することが好ましい。バインダ樹脂の含有量は、通常、前記カーボンブラックと前記無機非磁性粉末との合計量100重量部に対して40〜150重量部、好ましくは50〜120重量部、より好ましくは60〜110重量部、さらに好ましくは70〜110重量部である。バインダ樹脂の含有量が、50重量部未満では、バックコート層の強度が不十分であり、120重量部を越えると摩擦係数が高くなりやすい。セルロース系樹脂を30〜70重量部、ポリウレタン系樹脂を20〜50重量部使用することが好ましい。また、さらにバインダ樹脂を硬化するために、ポリイソシアネート化合物などの架橋剤を用いることが好ましい。 For the back coat layer, the same resin as that used for the magnetic layer and undercoat layer described above can be used as the binder resin. Among these, in order to reduce the coefficient of friction and improve the runnability, the cellulose resin and the polyurethane resin are used. It is preferable to combine and use resin. The content of the binder resin is usually 40 to 150 parts by weight, preferably 50 to 120 parts by weight, more preferably 60 to 110 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the carbon black and the inorganic nonmagnetic powder. More preferably, it is 70 to 110 parts by weight. If the binder resin content is less than 50 parts by weight, the strength of the backcoat layer is insufficient, and if it exceeds 120 parts by weight, the friction coefficient tends to increase. It is preferable to use 30 to 70 parts by weight of cellulose resin and 20 to 50 parts by weight of polyurethane resin. Further, in order to further cure the binder resin, it is preferable to use a crosslinking agent such as a polyisocyanate compound.
バックコート層には、前述した磁性層や下塗層に用いる架橋剤と同様の架橋剤を使用する。架橋剤の量は、バインダ樹脂100重量部に対して、通常、10〜50重量部の割合で用いられ、好ましくは10〜35重量部、より好ましくは10〜30重量部である。架橋剤の量が、10重量部未満ではバックコート層の塗膜強度が弱くなりやすく、35重量部を越えるとSUSに対する動摩擦係数が大きくなる。 For the back coat layer, the same cross-linking agent as that used for the magnetic layer and the undercoat layer described above is used. The amount of the crosslinking agent is usually 10 to 50 parts by weight, preferably 10 to 35 parts by weight, and more preferably 10 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. If the amount of the crosslinking agent is less than 10 parts by weight, the coating strength of the backcoat layer tends to be weak, and if it exceeds 35 parts by weight, the dynamic friction coefficient against SUS increases.
<有機溶剤>
磁性塗料、下塗塗料、バックコート塗料に使用する有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル系溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で又は混合して使用され、さらにトルエンなどと混合して使用される。
<Organic solvent>
Examples of organic solvents used in magnetic paints, undercoat paints, and backcoat paints include ketone solvents such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and methyl isobutyl ketone, ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, and acetates such as ethyl acetate and butyl acetate. System solvents and the like. These solvents are used alone or in combination, and further mixed with toluene or the like.
<磁気テープ>
本発明に従った磁気テープを説明する。
図1(a)は、本発明の磁気テープ3の1つの典型例の断面図を示す。本発明の磁気テープ3では、非磁性支持体40の一方の面上に、下層磁性層(サーボ信号層)42、非磁性中間層43、上層磁性層(情報記録層)44が、この順番に形成されている。また、非磁性支持体40の他方の面上には、バック層45が形成されている。
図1(b)は、図1(a)に導電性下塗層41を設けた本発明の磁気テープ3の別の典型例の断面図を示す。本発明の磁気テープ3では、非磁性支持体40の一方の面上に、導電性下塗層41、下層磁性層(サーボ信号層)42、非磁性中間層43、上層磁性層(情報記録層)44が、この順番に形成されている。また、非磁性支持体40の他方の面上には、バック層45が形成されている。
<Magnetic tape>
A magnetic tape according to the present invention will be described.
FIG. 1 (a) shows a cross-sectional view of one typical example of the
FIG. 1 (b) shows a cross-sectional view of another typical example of the
<磁気(記録)テープカートリッジ>
本発明に従った磁気テープを用いた磁気テープカートリッジを説明する。
図2は、本発明の磁気テープカートリッジの一般的な構造を示し、図3はその内部構造を示す。図2において、磁気テープカートリッジは、上下ケース1a・1bを接合してなる角箱状のケース本体1を有し、ケース本体1の内部に配置した1個のリール2に磁気テープ3を巻装している。ケース本体1の前壁6の一側端には、テープ引出口4が開口してある。テープ引出口4は、スライド開閉可能なドア5で開閉できるようになっている。リール2に巻装した磁気テープ3をケース外へ引き出し操作するために、磁気テープ3の繰り出し端にテープ引出具7が連結されている。図2中符号20は、ドア5を閉じ勝手に移動付勢するためのドアばねを示す。
<Magnetic (recording) tape cartridge>
A magnetic tape cartridge using a magnetic tape according to the present invention will be described.
FIG. 2 shows a general structure of the magnetic tape cartridge of the present invention, and FIG. 3 shows its internal structure. In FIG. 2, the magnetic tape cartridge has a rectangular box-shaped
以下に実施例によって本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例、比較例の部は重量部を示す。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below by examples, but the present invention is not limited to these. In addition, the part of an Example and a comparative example shows a weight part.
実施例1:
<超微粒子磁性粉末の合成>
希土類―窒化鉄系磁性粉末を合成した。合成例として、希土類としてイットリウムを用いた例について、以下に説明する。
0.419モルの硫酸鉄(II)七水塩と0.974モルの硝酸鉄(III)九水塩を1500gの水に溶解した。次に、3.76モルの水酸化ナトリウムを1500gの水に溶解した。次に、3.76モルの水酸化ナトリウムを1500gの水に溶解した。この2種類の鉄塩の水溶液に水酸化ナトリウムの水溶液を添加し、20分間攪拌し、マグネタイト粒子を生成させた。
Example 1:
<Synthesis of ultrafine magnetic powder>
A rare earth-iron nitride magnetic powder was synthesized. As a synthesis example, an example in which yttrium is used as a rare earth will be described below.
0.419 mol of iron (II) sulfate heptahydrate and 0.974 mol of iron (III) nitrate nonahydrate were dissolved in 1500 g of water. Next, 3.76 moles of sodium hydroxide were dissolved in 1500 g of water. Next, 3.76 moles of sodium hydroxide were dissolved in 1500 g of water. An aqueous solution of sodium hydroxide was added to the aqueous solution of these two types of iron salts and stirred for 20 minutes to generate magnetite particles.
このマグネタイト粒子をオートクレーブに入れ、200℃で4時間加熱した。水熱処理後水洗した。このマグネタイト粒子は、粒子サイズが25nmの球状ないし楕円状であった。 The magnetite particles were placed in an autoclave and heated at 200 ° C. for 4 hours. Washed with water after hydrothermal treatment. The magnetite particles were spherical or elliptical with a particle size of 25 nm.
このマグネタイト粒子10gを500ccの水に、超音波分散機を用いて、30分間分散させた。この分散液に2.5gの硝酸イットリウムを加えて溶解し、30分間撹拌した。これとは別に、0.8gの水酸化ナトリウムを100ccの水に溶解した。この水酸化ナトリウム水溶液を上記の分散液に約30分間かけて滴下し、滴下終了後、さらに1時間攪拌した。この処理により、マグネタイト粒子表面にイットリウムの水酸化物を被着析出させた。これを水洗し、ろ過後、90℃で乾燥して、マグネタイト粒子の表面にイットリウムの水酸化物を被着形成した粉末を得た。 10 g of the magnetite particles were dispersed in 500 cc of water for 30 minutes using an ultrasonic disperser. To this dispersion, 2.5 g of yttrium nitrate was added and dissolved, and stirred for 30 minutes. Separately, 0.8 g of sodium hydroxide was dissolved in 100 cc of water. This aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to the above dispersion over about 30 minutes, and after completion of the addition, the mixture was further stirred for 1 hour. By this treatment, yttrium hydroxide was deposited on the surface of the magnetite particles. This was washed with water, filtered, and dried at 90 ° C. to obtain a powder in which yttrium hydroxide was deposited on the surface of magnetite particles.
このようにマグネタイト粒子の表面にイットリウムの水酸化物を被着形成した粉末を水素気流中450℃で2時間加熱還元して、イットリウム−鉄系磁性粉末を得た。つぎに、水素ガスを流した状態で、約1時間かけて、150℃まで降温した。150℃に到達した状態で、ガスをアンモニアガスに切り替え、温度を150℃に保った状態で、30時間窒化処理を行った。その後、アンモニアガスを流した状態で、150℃から90℃まで降温し、90℃で、アンモニアガスから酸素と窒素の混合ガスに切り替え、2時間安定化処理を行った。
ついで、混合ガスを流した状態で、90℃から40℃まで降温し、40℃で約10時間保持したのち、空気中に取り出した。
Thus, the powder in which the hydroxide of yttrium was deposited on the surface of the magnetite particles was heated and reduced at 450 ° C. for 2 hours in a hydrogen stream to obtain an yttrium-iron magnetic powder. Next, the temperature was lowered to 150 ° C. over about 1 hour in a state of flowing hydrogen gas. When the temperature reached 150 ° C., the gas was switched to ammonia gas, and nitriding was performed for 30 hours while maintaining the temperature at 150 ° C. Thereafter, the temperature was lowered from 150 ° C. to 90 ° C. with ammonia gas flowing, and at 90 ° C., the ammonia gas was switched to a mixed gas of oxygen and nitrogen, and a stabilization treatment was performed for 2 hours.
Next, with the mixed gas flowing, the temperature was lowered from 90 ° C. to 40 ° C., held at 40 ° C. for about 10 hours, and then taken out into the air.
このようにして得られたイットリウム−窒化鉄系磁性粉末は、そのイットリウムと窒素の含有量を蛍光X線により測定したところ、それぞれ5.3原子%と10.8原子%であった。また、X線回折パターンより、Fe16N2相を示すプロファイルを得た。図4は、このイットリウム−窒化鉄系磁性粉末のX線回折パターンを示したものであり、Fe16N2に基づく回折ピークと、α−Feに基づく回折ピークが観察され、このイットリウム−窒化鉄系磁性粉末がFe16N2相とα−Fe相との混合相から成り立っていることがわかった。 The thus obtained yttrium-iron nitride magnetic powder had a content of yttrium and nitrogen measured by fluorescent X-ray of 5.3 atomic% and 10.8 atomic%, respectively. Further, from the X-ray diffraction pattern to obtain a profile indicating a Fe 16 N 2 phase. FIG. 4 shows an X-ray diffraction pattern of this yttrium-iron nitride based magnetic powder. A diffraction peak based on Fe 16 N 2 and a diffraction peak based on α-Fe are observed, and this yttrium-iron nitride is observed. It was found that the system magnetic powder was composed of a mixed phase of Fe 16 N 2 phase and α-Fe phase.
さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが20nmであることがわかった。図5は、この磁性粉末の透過型電子顕微鏡写真(倍率:20万倍)を示したものである。また、BET法により求めた比表面積は、53.2m2/gであった。 Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was found that the particles were almost spherical and the average particle size was 20 nm. FIG. 5 shows a transmission electron micrograph (magnification: 200,000 times) of this magnetic powder. The specific surface area determined by the BET method was 53.2 m 2 / g.
また、この磁性粉末について、1274kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は135.2Am2/kg(135.2emu/g)、保磁力は226.9kA/m(2,850Oe)であった。さらに、この磁性粉末を60℃、90%RH下で1週間保存したのちに、上記同様に飽和磁化を測定した結果、118.2Am2/kg(118.2emu/g)となり、保存前の飽和磁化の維持率が87.4%であった。 Further, with respect to this magnetic powder, the saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1274 kA / m (16 kOe) is 135.2 Am 2 / kg (135.2 emu / g), and the coercive force is 226.9 kA / m (2,850 Oe). )Met. Further, after storing this magnetic powder at 60 ° C. and 90% RH for one week, the saturation magnetization was measured in the same manner as described above. As a result, it was 118.2 Am 2 / kg (118.2 emu / g), which was saturated before storage. The magnetization maintenance ratio was 87.4%.
上記のようにして作製した希土類−窒化鉄系磁性粉末を用いて、下記に示す磁性塗料を作製した。なお磁性塗料作製に当たって、希土類−窒化鉄系磁性粉末は、本実施例の作製方法を100倍にスケールアップして作製したものを使用した。 Using the rare earth-iron nitride magnetic powder prepared as described above, the following magnetic coating was prepared. In preparing the magnetic coating material, the rare earth-iron nitride magnetic powder used was prepared by scaling up the manufacturing method of this example 100 times.
<板状アルミナ粒子の合成>
0.075モルの水酸化ナトリウムを90mlの水に溶解し、アルカリ水溶液を調整した。このアルカリ水溶液とは別に、0.0074モルの塩化アルミニウム(III)七水和物を40mlの水に溶解して、塩化アルミニウム水溶液を調整した。前者のアルカリ水溶液に、後者の塩化アルミニウム水溶液を滴下して、水酸化アルミニウムを含む沈殿物を作製し、その後塩酸を滴下することにより、pHを10.2に調整した。この沈殿物を懸濁液の状態で20時間熟成させたのち、約1000倍の水で水洗した。
<Synthesis of plate-like alumina particles>
0.075 mol of sodium hydroxide was dissolved in 90 ml of water to prepare an aqueous alkali solution. Apart from this alkaline aqueous solution, 0.0074 mol of aluminum (III) chloride heptahydrate was dissolved in 40 ml of water to prepare an aqueous aluminum chloride solution. The latter aqueous aluminum chloride solution was added dropwise to the former alkaline aqueous solution to produce a precipitate containing aluminum hydroxide, and then hydrochloric acid was added dropwise to adjust the pH to 10.2. This precipitate was aged in a suspension state for 20 hours, and then washed with about 1000 times water.
次に、上澄み液を除去した後、この沈殿物の懸濁液を、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH10.0に再調整し、オートクレーブに仕込み、200℃で2時間、水熱処理を施した。 Next, after removing the supernatant, the suspension of this precipitate was readjusted to pH 10.0 using an aqueous sodium hydroxide solution, charged into an autoclave, and hydrothermally treated at 200 ° C. for 2 hours.
得られた水熱処理生成物を、ろ過し、90℃で空気中乾燥した後、乳鉢で軽く解砕し、空気中600℃で1時間の加熱処理を行って酸化アルミニウム粒子とした。加熱処理後、未反応物や残存物を除去するために、さらに超音波分散機を使って水洗し、ろ過乾燥した。 The obtained hydrothermal treatment product was filtered, dried in the air at 90 ° C., and then lightly crushed in a mortar, followed by heat treatment in the air at 600 ° C. for 1 hour to obtain aluminum oxide particles. After the heat treatment, in order to remove unreacted substances and residues, they were further washed with an ultrasonic disperser and filtered and dried.
得られた酸化アルミニウム(つまりアルミナ)粒子について、X線回折スペクトルを測定したところ、γ−アルミナに対応するスペクトルが観測された。さらに、透過電子顕微鏡で形状観察を行ったところ、粒子径が30〜50nmの四角板状の粒子(板状比:5〜10)であることがわかった。 When the X-ray diffraction spectrum of the obtained aluminum oxide (that is, alumina) particles was measured, a spectrum corresponding to γ-alumina was observed. Furthermore, when shape observation was performed with the transmission electron microscope, it turned out that it is a square-plate-shaped particle | grain (plate-shaped ratio: 5-10) whose particle diameter is 30-50 nm.
得られた酸化アルミニウム粒子を、さらに空気中1250℃で1時間、加熱処理した。得られた酸化アルミニウム粒子について、X線回折スペクトルを測定したところ、α−アルミナに対応するスペクトルが観測された。さらに、透過電子顕微鏡で形状観察を行ったところ、粒子径が40〜60nmの四角板状の粒子であった。 The obtained aluminum oxide particles were further heat-treated in air at 1250 ° C. for 1 hour. When the X-ray diffraction spectrum of the obtained aluminum oxide particles was measured, a spectrum corresponding to α-alumina was observed. Furthermore, when the shape was observed with a transmission electron microscope, it was a square plate-like particle having a particle diameter of 40 to 60 nm.
<板状ITO粒子の合成>
0.75モルの水酸化ナトリウムを180mlの水に溶解して、アルカリ水溶液を調整した。これとは別に、0.067モルの塩化インジウム(III)四水和物と0.007モルの塩化スズ(IV)五水和物を400mlの水に溶解して、塩化スズと塩化インジウムの水溶液を調整した。前者のアルカリ水溶液に、後者の塩化スズと塩化インジウムの水溶液を滴下して、スズとインジウムから成る水酸化物あるいは水和物の沈殿物を作製した。このときのpHは10.2であった。この沈殿物を室温で懸濁液の状態で20時間熟成させたのち、pHが7.6になるまで水洗した。
<Synthesis of plate-like ITO particles>
0.75 mol of sodium hydroxide was dissolved in 180 ml of water to prepare an aqueous alkaline solution. Separately, 0.067 mol of indium (III) chloride tetrahydrate and 0.007 mol of tin (IV) chloride pentahydrate are dissolved in 400 ml of water to obtain an aqueous solution of tin chloride and indium chloride. Adjusted. The latter aqueous solution of tin chloride and indium chloride was dropped into the former alkaline aqueous solution to prepare a precipitate of hydroxide or hydrate consisting of tin and indium. The pH at this time was 10.2. The precipitate was aged in a suspension at room temperature for 20 hours, and then washed with water until the pH reached 7.6.
次に、この沈殿物の懸濁液に水酸化ナトリウムの水溶液を添加して、pHを10.8に再調整し、オートクレーブに仕込み、200℃で2時間、水熱処理を施した。
得られた水熱処理生成物を、pHが7.8になるまで水洗した後、ろ過し、90℃で空気中乾燥した後、乳鉢で軽く解砕し、空気中600℃で1時間の加熱処理を行ってスズ含有酸化インジウム粒子とした。加熱処理後、未反応物や残存物を除去するために、さらに超音波分散機を使って水洗し、ろ過乾燥した。
Next, an aqueous solution of sodium hydroxide was added to the precipitate suspension to readjust the pH to 10.8, and the mixture was charged into an autoclave and subjected to hydrothermal treatment at 200 ° C. for 2 hours.
The obtained hydrothermal treatment product was washed with water until the pH became 7.8, filtered, dried in air at 90 ° C., lightly crushed in a mortar, and heat-treated at 600 ° C. in air for 1 hour. To obtain tin-containing indium oxide particles. After the heat treatment, in order to remove unreacted substances and residues, they were further washed with an ultrasonic disperser and filtered and dried.
得られたスズ含有酸化インジウム粒子について、透過電子顕微鏡で形状観察を行ったところ、粒子径が30〜50nmの円板状あるいは四角形状の粒子(板状比:5〜10)であることがわかった。 When the shape of the obtained tin-containing indium oxide particles was observed with a transmission electron microscope, it was found that the particles were disk-shaped or square-shaped particles having a particle diameter of 30 to 50 nm (plate ratio: 5 to 10). It was.
このスズ含有酸化インジウム粒子のX線回折スペクトルを測定したところ、X線回折スペクトルは、単一構造の物質から構成されていることを示しており、インジウムがスズで置換されたスズ含有酸化インジウムとなっていることがわかった。 When the X-ray diffraction spectrum of the tin-containing indium oxide particles was measured, the X-ray diffraction spectrum showed that the tin-containing indium oxide particles were composed of a single-structure substance. I found out that
<板状酸化鉄粒子の合成>
0.75モルの水酸化ナトリウムを180mlの水に溶解し、アルカリ水溶液を作製した。このアルカリ水溶液とは別に、0.074モルの塩化第二鉄(III)六水和物を400mlの水に溶解して塩化第二鉄水溶液を作製した。前記アルカリ水溶液に前記塩化第二鉄水溶液を滴下して、水酸化第二鉄を含む沈殿物を作製した。このときのpHは11.3であった。この沈殿物を懸濁液の状態で20時間熟成させたのち、pHが7.5になるまで水洗した。
<Synthesis of plate-like iron oxide particles>
0.75 mol of sodium hydroxide was dissolved in 180 ml of water to prepare an alkaline aqueous solution. Separately from this alkaline aqueous solution, 0.074 mol of ferric chloride (III) hexahydrate was dissolved in 400 ml of water to prepare a ferric chloride aqueous solution. The ferric chloride aqueous solution was dropped into the alkaline aqueous solution to prepare a precipitate containing ferric hydroxide. The pH at this time was 11.3. This precipitate was aged in a suspension state for 20 hours, and then washed with water until the pH reached 7.5.
次に、上澄み液を除去した後、この沈殿物の懸濁液を、オートクレーブに仕込み、150℃で2時間、水熱処理を施した。
水熱処理生成物を、ろ過し、90℃で空気中乾燥した後、乳鉢で軽く解砕し、空気中600℃で1時間の加熱処理を行ってアルファ−酸化鉄粒子とした。加熱処理後、未反応物や残存物を除去するために、さらに超音波分散機を使って水洗し、ろ過乾燥した。
Next, after removing the supernatant, the precipitate suspension was charged into an autoclave and hydrothermally treated at 150 ° C. for 2 hours.
The hydrothermal treatment product was filtered, dried in air at 90 ° C., and then lightly crushed in a mortar, and heat-treated at 600 ° C. in air for 1 hour to obtain alpha-iron oxide particles. After the heat treatment, in order to remove unreacted substances and residues, they were further washed with an ultrasonic disperser and filtered and dried.
得られたアルファ−酸化鉄粒子について、X線回折スペクトルを測定したところ、アルファ−ヘマタイト構造のスペクトルが明瞭に観測された。さらに、透過電子顕微鏡で形状観察を行ったところ、粒子径が40〜60nmの六角板状の粒子(板状比:5〜10)であることがわかった。 When the X-ray diffraction spectrum of the obtained alpha-iron oxide particles was measured, the spectrum of the alpha-hematite structure was clearly observed. Furthermore, when shape observation was performed with the transmission electron microscope, it turned out that it is a hexagonal plate-shaped particle | grain (plate-shaped ratio: 5-10) whose particle diameter is 40-60 nm.
<磁気テープの作成>
<下塗塗料成分A>
(1)
・板状アルミナ粉末(平均粒径:50nm) 10部
・板状ITO粉末(平均粒径:40nm) 90部
・ステアリン酸 2.0部
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 8.8部
(含有−SO3Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂 4.4部
(Tg:40℃、含有−SO3Na基:1×10-4当量/g)
・シクロヘキサノン 25部
・メチルエチルケトン 40部
・トルエン 10部
(2)
・ステアリン酸ブチル 1部
・シクロヘキサノン 70部
・メチルエチルケトン 50部
・トルエン 20部
(3)
・ポリイソシアネート 1.4部
・シクロヘキサノン 10部
・メチルエチルケトン 15部
・トルエン 10部
<Making magnetic tape>
<Undercoat paint component A>
(1)
・ Plate-like alumina powder (average particle size: 50 nm) 10 parts ・ Plate-like ITO powder (average particle size: 40 nm) 90 parts ・ Stearic acid 2.0 parts ・ Vinyl chloride-hydroxypropyl acrylate copolymer 8.8 parts ( Contained -SO 3 Na group: 0.7 × 10 −4 equivalent / g)
Polyester polyurethane resin 4.4 parts (Tg: 40 ° C., contained -SO 3 Na group: 1 × 10 −4 equivalent / g)
・ Cyclohexanone 25 parts ・
・
・ Polyisocyanate 1.4 parts ・
<下塗塗料成分B>
(1)
・針状酸化鉄粉末(平均粒径:100nm) 68部
・粒状アルミナ粉末(平均粒径:80nm) 8部
・カーボンブラック(平均粒径:25nm) 24部
・ステアリン酸 2.0部
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 8.8部
(含有−SO3Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂 4.4部
(Tg:40℃、含有−SO3Na基:1×10-4当量/g)
・シクロヘキサノン 25部
・メチルエチルケトン 40部
・トルエン 10部
(2)
・ステアリン酸ブチル 1部
・シクロヘキサノン 70部
・メチルエチルケトン 50部
・トルエン 20部
(3)
・ポリイソシアネート 1.4部
・シクロヘキサノン 10部
・メチルエチルケトン 15部
・トルエン 10部
<Undercoat paint component B>
(1)
-Acicular iron oxide powder (average particle size: 100 nm) 68 parts-Granular alumina powder (average particle size: 80 nm) 8 parts-Carbon black (average particle size: 25 nm) 24 parts-Stearic acid 2.0 parts-Vinyl chloride -Hydroxypropyl acrylate copolymer 8.8 parts (containing -SO 3 Na group: 0.7 × 10 -4 equivalent / g)
Polyester polyurethane resin 4.4 parts (Tg: 40 ° C., contained -SO 3 Na group: 1 × 10 −4 equivalent / g)
・ Cyclohexanone 25 parts ・
・
・ Polyisocyanate 1.4 parts ・
<下層磁性層用塗料成分>
(1)混練工程成分
・針状強磁性鉄系金属粉 100部
(Co/Fe:30原子%、
Y/(Fe+Co):3原子%、
Al/(Fe+Co):5wt%、
σs:145A・m2/kg(145emu/g)、
Hc:187kA/m(2350Oe)、
平均軸長:100nm)
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 14部
(含有−SO3Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 5部
(含有−SO3Na基:1.0×10-4当量/g)
・粒状アルミナ(平均粒径:80nm) 10部
・カーボンブラック(平均粒径:75nm) 5部
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
(2)希釈工程成分
・パルミチン酸アミド(PA) 1.5部
・ステアリン酸n−ブチル(SB) 1部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 350部
(3)配合工程成分
・ポリイソシアネート 1.5部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 29部
<Coating component for lower magnetic layer>
(1) Components of kneading process / acicular ferromagnetic iron-based metal powder 100 parts (Co / Fe: 30 atomic%,
Y / (Fe + Co): 3 atomic%,
Al / (Fe + Co): 5 wt%,
σs: 145 A · m 2 / kg (145 emu / g),
Hc: 187 kA / m (2350 Oe),
(Average axis length: 100 nm)
Vinyl chloride - hydroxypropyl acrylate copolymer 14 parts (containing -SO 3 Na group: 0.7 × 10 -4 eq / g)
Polyester polyurethane resin (PU) 5 parts (containing -SO 3 Na group: 1.0 × 10 −4 equivalent / g)
-Particulate alumina (average particle size: 80 nm) 10 parts-Carbon black (average particle size: 75 nm) 5 parts-Methyl acid phosphate (MAP) 2 parts-Tetrahydrofuran (THF) 20 parts-Methyl ethyl ketone / cyclohexanone (MEK / A) 9 Part (2) Dilution process component: Palmitic acid amide (PA) 1.5 part ・ N-butyl stearate (SB) 1 part ・ Methyl ethyl ketone / cyclohexanone (MEK / A) 350 parts (3) Compounding process component:
<非磁性中間層用塗料成分>
(1)
・板状アルミナ粉末(平均粒径:50nm) 10部
・板状ITO粉末(平均粒径:40nm) 90部
・ステアリン酸 2.0部
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 8.8部
(含有−SO3Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂 4.4部
(Tg:40℃、含有−SO3Na基:1×10-4当量/g)
・シクロヘキサノン 25部
・メチルエチルケトン 40部
・トルエン 10部
(2)
・ステアリン酸ブチル 1部
・シクロヘキサノン 70部
・メチルエチルケトン 50部
・トルエン 20部
(3)
・ポリイソシアネート 1.4部
・シクロヘキサノン 10部
・メチルエチルケトン 15部
・トルエン 10部
<Non-magnetic interlayer coating composition>
(1)
・ Plate-like alumina powder (average particle size: 50 nm) 10 parts ・ Plate-like ITO powder (average particle size: 40 nm) 90 parts ・ Stearic acid 2.0 parts ・ Vinyl chloride-hydroxypropyl acrylate copolymer 8.8 parts ( Contained -SO 3 Na group: 0.7 × 10 −4 equivalent / g)
Polyester polyurethane resin 4.4 parts (Tg: 40 ° C., contained -SO 3 Na group: 1 × 10 −4 equivalent / g)
・ Cyclohexanone 25 parts ・
・
・ Polyisocyanate 1.4 parts ・
<上層磁性層用塗料成分>
(1)混練工程成分
・超微粒子粒状磁性粉 (Y−N−Fe) 100部
[Y/Fe:5.3原子%
N/Fe:10.8原子%
σs:μWb/g(135.2Am2/kg=135.2emu/g)、
Hc:226.9kA/m(2,850Oe)、
平均軸長:20nm、平均軸比:1.2]
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 14部
(含有−SO3Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 5部
(含有−SO3Na基:1.0×10-4当量/g)
・板状アルミナ粉末(平均粒径:50nm) 10部
・板状ITO粉末(平均粒径:40nm) 5部
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
(2)希釈工程成分
・パルミチン酸アミド(PA) 1.5部
・ステアリン酸n−ブチル(SB) 1部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 350部
(3)配合工程成分
・ポリイソシアネート 1.5部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 29部
<Coating component for upper magnetic layer>
(1) Kneading process component / Ultrafine particulate magnetic powder (YN-Fe) 100 parts [Y / Fe: 5.3 atomic%
N / Fe: 10.8 atomic%
σs: μWb / g (135.2 Am 2 /kg=13.5 emu / g),
Hc: 226.9 kA / m (2,850 Oe),
Average axial length: 20 nm, average axial ratio: 1.2]
Vinyl chloride - hydroxypropyl acrylate copolymer 14 parts (containing -SO 3 Na group: 0.7 × 10 -4 eq / g)
Polyester polyurethane resin (PU) 5 parts (containing -SO 3 Na group: 1.0 × 10 −4 equivalent / g)
・ Plate-like alumina powder (average particle size: 50 nm) 10 parts ・ Plate-like ITO powder (average particle size: 40 nm) 5 parts ・ Methyl acid phosphate (MAP) 2 parts ・ Tetrahydrofuran (THF) 20 parts ・ Methyl ethyl ketone / cyclohexanone (MEK) / A) 9 parts (2) Diluting process components: 1.5 parts palmitic acid amide (PA) 1 part n-butyl stearate (SB) 350 parts methyl ethyl ketone / cyclohexanone (MEK / A) (3) Blending process components・ Polyisocyanate 1.5 parts ・ Methyl ethyl ketone / cyclohexanone (MEK / A) 29 parts
上記の<下塗塗料成分A>の成分(1)をまず回分式ニーダで混練したのち、成分(2)を加えて攪拌の後サンドミルで滞留時間を60分として分散処理を行い、これに成分(3)を加え、攪拌・濾過した後、下塗塗料<下塗層用塗料A>を得た。
これとは別に、上記の<下層磁性層用塗料>の混練工程成分(1)を予め高速混合しておき、その混合粉末を連続式2軸混練機で混練し、さらに希釈工程成分(2)を加え連続式2軸混練機で少なくとも2段階以上に分けて希釈を行い、サンドミルで滞留時間を45分として分散し、これに配合工程成分(3)を加え、攪拌・濾過後、下層磁性塗料<下層磁性層用塗料>を得た。
First, the component (1) of the above-mentioned <undercoat paint component A> is first kneaded with a batch kneader, the component (2) is added, and after stirring, a dispersion treatment is performed using a sand mill with a residence time of 60 minutes. 3) was added, and the mixture was stirred and filtered to obtain an undercoat paint <undercoat layer paint A>.
Apart from this, the kneading step component (1) of the above <coating for lower magnetic layer> is previously mixed at high speed, the mixed powder is kneaded with a continuous biaxial kneader, and further the dilution step component (2) In a continuous twin-screw kneader, dilute in at least two stages and disperse with a sand mill with a residence time of 45 minutes. Add the compounding process component (3) to this, and after stirring and filtering, lower magnetic coating <Coating for lower magnetic layer> was obtained.
上記の<下塗層用塗料A>を、芳香族ポリアミドフイルム(厚さ3.3μm、MD=11GPa、MD/TD=0.70、商品名:ミクトロン、東レ社製)からなる非磁性支持体(ベースフィルム)上に、乾燥、カレンダ後の厚さが0.5μmとなるように塗布し、この下塗層上に、さらに上記の磁性塗料<下層磁性層用塗料A>を磁場配向処理、乾燥、カレンダ処理後の下層磁性層の厚さが0.5μmとなるようにウエット・オン・ウエットで塗布し、磁場配向処理後、ドライヤおよび遠赤外線を用いて乾燥し、磁気シートを得た。なお、磁場配向処理は、ドライヤ前にN−N対向磁石(5kG)を設置し、ドライヤ内で塗膜の指蝕乾燥位置の手前側75cmからN−N対向磁石(5kG)を2基50cm間隔で設置して行った。塗布速度は100m/分とした。 The above-described <undercoat layer coating material A> is made of an aromatic polyamide film (thickness 3.3 μm, MD = 11 GPa, MD / TD = 0.70, trade name: Mikutron, manufactured by Toray Industries, Inc.). (Base film) is dried and applied so that the thickness after calendering is 0.5 μm, and the magnetic coating <lower magnetic layer coating A> is further subjected to magnetic field orientation treatment on the undercoat layer. The lower magnetic layer after drying and calendering was applied by wet-on-wet so that the thickness of the lower magnetic layer was 0.5 μm, and after magnetic field orientation treatment, it was dried using a dryer and far infrared rays to obtain a magnetic sheet. In the magnetic field orientation treatment, an NN counter magnet (5 kG) is installed in front of the dryer, and two NN counter magnets (5 kG) are spaced from each other at a distance of 50 cm from the front side 75 cm of the position of dry coating of the coating in the dryer. It was installed at. The coating speed was 100 m / min.
ついで、上記の<非磁性中間層用塗料>の成分(1)を回分式ニーダで混練したのち、成分(2)を加えて攪拌の後サンドミルで滞留時間を60分として分散処理を行い、これに成分(3)を加え、攪拌・濾過した後、<非磁性中間層用塗料>を得た。 Next, after the component (1) of the above <Non-magnetic intermediate layer coating material> is kneaded with a batch kneader, the component (2) is added, and after stirring, a dispersion treatment is performed using a sand mill with a residence time of 60 minutes. After adding component (3) to the mixture and stirring and filtering, <Nonmagnetic interlayer coating material> was obtained.
これとは別に、上記の<上層磁性層用塗料>の混練工程成分(1)を予め高速混合しておき、その混合粉末を連続式2軸混練機で混練し、さらに希釈工程成分(2)を加え連続式2軸混練機で少なくとも2段階以上に分けて希釈を行い、サンドミルで滞留時間を45分として分散し、これに配合工程成分(3)を加え、攪拌・濾過後、<上層磁性層用塗料>を得た。 Separately, the kneading step component (1) of the above <coating for upper magnetic layer> is previously mixed at high speed, the mixed powder is kneaded with a continuous biaxial kneader, and further the dilution step component (2). In a continuous twin-screw kneader, dilute in at least two stages and disperse in a sand mill with a residence time of 45 minutes. Add the compounding process component (3), stir and filter, and then <upper layer magnetism Layer coating> was obtained.
上記の<非磁性中間層用塗料>を、下塗層および下層磁性層を既に形成した芳香族ポリアミドフイルム製磁気テープ上に、乾燥、カレンダ後の厚さが0.3μmとなるように塗布し、この非磁性中間層上に、さらに上記の<上層磁性層用塗料>を磁場配向処理、乾燥、カレンダ処理後の上層磁性層の厚さが0.06μmとなるようにウエット・オン・ウエットで塗布し、磁場配向処理後、ドライヤおよび遠赤外線を用いて乾燥し、磁気シートを得た。なお、磁場配向処理は、ドライヤ前にN−N対向磁石(5kG)を設置し、ドライヤ内で塗膜の指蝕乾燥位置の手前側75cmからN−N対向磁石(5kG)を2基50cm間隔で設置して行った。塗布速度は100m/分とした。 Apply the above <Non-magnetic intermediate layer coating material> onto an aromatic polyamide film magnetic tape on which an undercoat layer and a lower magnetic layer have already been formed, so that the thickness after drying and calendering is 0.3 μm. On the non-magnetic intermediate layer, the above-mentioned <upper magnetic layer coating material> is wet-on-wet so that the thickness of the upper magnetic layer after the magnetic field orientation treatment, drying, and calendering treatment is 0.06 μm. After coating and magnetic field orientation treatment, drying was performed using a dryer and far infrared rays to obtain a magnetic sheet. In the magnetic field orientation treatment, an NN counter magnet (5 kG) is installed in front of the dryer, and two NN counter magnets (5 kG) are spaced from each other at a distance of 50 cm from the front side 75 cm of the position of dry coating of the coating in the dryer. It was installed at. The coating speed was 100 m / min.
<バックコート層用塗料成分>
板状ITO粉末(平均粒径:40nm) 80部
カーボンブラック(平均粒径:25nm) 10部
板状酸化鉄粉末(平均粒径:50nm) 10部
ニトロセルロース 45部
ポリウレタン樹脂(−SO3Na基含有) 30部
シクロヘキサノン 260部
トルエン 260部
メチルエチルケトン 525部
<Backcoat layer paint component>
Plate ITO powder (average particle diameter: 40 nm) 80 parts Carbon black (average particle diameter: 25 nm) 10 parts of plate-like iron oxide powder (average particle diameter: 50 nm) 10 parts Nitrocellulose 45 parts Polyurethane resin (-SO 3 Na group 30 parts) cyclohexanone 260 parts toluene 260 parts methyl ethyl ketone 525 parts
上記バックコート層用塗料成分をサンドミルで滞留時間45分として分散した後、ポリイソシアネート15部を加えてバックコート層用塗料を調整し濾過後、上記で作製した磁気シートの磁性層の反対面に、乾燥、カレンダ後の厚みが0.5μmとなるように塗布し、乾燥した。 After the coating component for the backcoat layer is dispersed in a sand mill with a residence time of 45 minutes, 15 parts of polyisocyanate is added to adjust the coating for the backcoat layer, and after filtration, on the opposite side of the magnetic layer of the magnetic sheet prepared above , Dried and coated so that the thickness after calendering was 0.5 μm and dried.
このようにして得られた磁気シートを金属ロールからなる7段カレンダで、温度100℃、線圧196kN/mの条件で鏡面化処理し、磁気シートをコアーに巻いた状態で70℃で72時間エージングしたのち、1/2インチ幅に裁断し、これを200m/分で走行させながら磁性層表面に対しラッピングテープ研磨、ブレード研磨そして表面拭き取りの後処理を行い、磁気テープを作製した。この時、ラッピングテープにはK10000、ブレードには超硬刃、表面拭き取りには東レ社製トレシー(商品名)を用い、走行テンション0.294Nで処理を行った。上記のようにして得られた磁気テープに、サーボライタで磁気サーボ信号を記録した後、図2に示すカートリッジに組み込み、コンピュータ用テープを作製した。この磁気テープの配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δは、それぞれ299.5kA/mおよび0.020μTmであった。なお、この磁気測定の値は、別途、非磁性支持体上に、上記と同様の条件で非磁性中間層、上層磁性層を塗布・配向・乾燥・カレンダ処理を行って得た磁気テープの測定値を示す。以下同様である。結果は表1にまとめ示す。 The magnetic sheet thus obtained was mirror-finished at a temperature of 100 ° C. and a linear pressure of 196 kN / m with a seven-stage calendar made of a metal roll, and the magnetic sheet was wound on a core at 70 ° C. for 72 hours. After aging, the film was cut into ½ inch widths, and the magnetic layer surface was subjected to post-processing such as lapping tape polishing, blade polishing, and surface wiping while running at 200 m / min to produce a magnetic tape. At this time, K10000 was used for the wrapping tape, a carbide blade was used for the blade, and Toraysee (trade name) manufactured by Toray was used for wiping the surface. A magnetic servo signal was recorded on the magnetic tape obtained as described above with a servo writer, and then incorporated into the cartridge shown in FIG. 2 to produce a computer tape. The product Br · δ of coercive force, residual magnetic flux density and magnetic layer thickness measured in the orientation direction of this magnetic tape was 299.5 kA / m and 0.020 μTm, respectively. This magnetic measurement value is measured separately for a magnetic tape obtained by coating, orienting, drying, and calendaring a nonmagnetic intermediate layer and an upper magnetic layer on a nonmagnetic support under the same conditions as described above. Indicates the value. The same applies hereinafter. The results are summarized in Table 1.
実施例2
実施例1において、下塗層用塗料を<下塗層用塗料A>から、<下塗層用塗料B>に変更したことを除き、実施例1と同様にして磁気テープを作製した。
Example 2
In Example 1, a magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that the undercoat layer paint was changed from <undercoat layer paint A> to <undercoat layer paint B>.
実施例3
実施例1において、非磁性中間層用塗料を、板状酸化アルミニウム粉末10部および板状ITO粉末90部から、板状酸化アルミニウム100部に変更したことと、下塗層用塗料を<下塗層用塗料B>に変更したことを除き、実施例1と同様にして磁気テープを作製した。
Example 3
In Example 1, the coating material for the nonmagnetic intermediate layer was changed from 10 parts of the plate-like aluminum oxide powder and 90 parts of the plate-like ITO powder to 100 parts of the plate-like aluminum oxide, and the coating for the undercoat layer was <undercoat A magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that the layer coating material B> was changed.
実施例4
実施例1において、非磁性中間層用塗料を、板状酸化アルミニウム粉末10部、板状ITO粉末90部から、板状酸化鉄100部に変更したことと、下塗層用塗料を<下塗層用塗料B>に変更したことを除き、実施例1と同様にして磁気テープを作製した。
Example 4
In Example 1, the coating material for the nonmagnetic intermediate layer was changed from 10 parts of the plate-like aluminum oxide powder and 90 parts of the plate-like ITO powder to 100 parts of the plate-like iron oxide, and the coating for the undercoat layer was <undercoat A magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that the layer coating material B> was changed.
実施例5
実施例1において、非磁性中間層厚さを0.3μmから0.5μmに変更したことを除き、実施例1と同様にして磁気テープを作製した。
Example 5
In Example 1, a magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the nonmagnetic intermediate layer was changed from 0.3 μm to 0.5 μm.
実施例6
実施例1において、非磁性中間層厚さを0.3μmから0.2μmに変更したことを除き、実施例1と同様にして磁気テープを作製した。
Example 6
A magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the nonmagnetic intermediate layer was changed from 0.3 μm to 0.2 μm in Example 1.
実施例7
実施例1において、下層層磁性層厚さを0.5μmから0.3μmに変更したことを除き、実施例1と同様にして磁気テープを作製した。
Example 7
In Example 1, a magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the lower magnetic layer was changed from 0.5 μm to 0.3 μm.
実施例8
実施例1において、下層層磁性層厚さを0.5μmから、1.0μmに変更したことを除き、実施例1と同様にして磁気テープを作製した。
Example 8
In Example 1, a magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the lower magnetic layer was changed from 0.5 μm to 1.0 μm.
実施例9
実施例8において、下塗層を設けなかった以外は、実施例8と同様にして磁気テープを作製した。
Example 9
In Example 8, a magnetic tape was produced in the same manner as in Example 8 except that the undercoat layer was not provided.
比較例1:
実施例1の<上層磁性塗料成分>における(1)混練工程成分、<非磁性中間層用塗料成分>、<バックコート層用塗料成分>中の組成を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にして比較例1のコンピュータ用テープを作製した。ただし、磁性粉を粒子径(平均軸長)100nmの針状粉に変えたので、磁性層厚さは0.06μmにコントロールできず、0.11μmになった。
Comparative Example 1:
Except that the composition in (1) Kneading step component, <Nonmagnetic intermediate layer coating component>, <Backcoat layer coating component> in <Upper layer magnetic coating component> of Example 1 was changed as follows. A computer tape of Comparative Example 1 was produced in the same manner as Example 1. However, since the magnetic powder was changed to needle-like powder having a particle diameter (average axial length) of 100 nm, the thickness of the magnetic layer could not be controlled to 0.06 μm and became 0.11 μm.
<上層磁性塗料成分>の(1)混練工程成分
・針状強磁性鉄系金属粉 100部
(Co/Fe:30原子%、
Y/(Fe+Co):3原子%、
Al/(Fe+Co):5wt%、
σs:145A・m2/kg(145emu/g)、
Hc:187kA/m(2,350Oe)、
平均軸長:100nm)
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 14部
(含有−SO3Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂(PU) 5部
(含有−SO3Na基:1.0×10-4当量/g)
・粒状アルミナ(平均粒径:80nm) 10部
・カーボンブラック(平均粒径:75nm) 5部
・メチルアシッドホスフェート(MAP) 2部
・テトラヒドロフラン(THF) 20部
・メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(MEK/A) 9部
<Upper magnetic coating component> (1) Kneading step component / Acoustic ferromagnetic iron-based metal powder 100 parts (Co / Fe: 30 atomic%,
Y / (Fe + Co): 3 atomic%,
Al / (Fe + Co): 5 wt%,
σs: 145 A · m 2 / kg (145 emu / g),
Hc: 187 kA / m (2,350 Oe),
(Average axis length: 100 nm)
Vinyl chloride - hydroxypropyl acrylate copolymer 14 parts (containing -SO 3 Na group: 0.7 × 10 -4 eq / g)
Polyester polyurethane resin (PU) 5 parts (containing -SO 3 Na group: 1.0 × 10 −4 equivalent / g)
-Particulate alumina (average particle size: 80 nm) 10 parts-Carbon black (average particle size: 75 nm) 5 parts-Methyl acid phosphate (MAP) 2 parts-Tetrahydrofuran (THF) 20 parts-Methyl ethyl ketone / cyclohexanone (MEK / A) 9 Part
<非磁性中間層用塗料成分>
(1)
・針状酸化鉄粉末(平均粒径:100nm) 68部
・粒状アルミナ粉末(平均粒径:80nm) 8部
・カーボンブラック(平均粒径:25nm) 24部
・ステアリン酸 2.0部
・塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 8.8部
(含有−SO3Na基:0.7×10-4当量/g)
・ポリエステルポリウレタン樹脂 4.4部
(Tg:40℃、含有−SO3Na基:1×10-4当量/g)
・シクロヘキサノン 25部
・メチルエチルケトン 40部
・トルエン 10部
(2)
・ステアリン酸ブチル 1部
・シクロヘキサノン 70部
・メチルエチルケトン 50部
・トルエン 20部
(3)
・ポリイソシアネート 1.4部
・シクロヘキサノン 10部
・メチルエチルケトン 15部
・トルエン 10部
<Non-magnetic interlayer coating composition>
(1)
-Acicular iron oxide powder (average particle size: 100 nm) 68 parts-Granular alumina powder (average particle size: 80 nm) 8 parts-Carbon black (average particle size: 25 nm) 24 parts-Stearic acid 2.0 parts-Vinyl chloride -Hydroxypropyl acrylate copolymer 8.8 parts (containing -SO 3 Na group: 0.7 × 10 -4 equivalent / g)
Polyester polyurethane resin 4.4 parts (Tg: 40 ° C., contained -SO 3 Na group: 1 × 10 −4 equivalent / g)
・ Cyclohexanone 25 parts ・
・
・ Polyisocyanate 1.4 parts ・
<バックコート層用塗料成分>
カーボンブラック(平均粒径:25nm) 80部
カーボンブラック(平均粒径:0.35μm) 10部
粒状酸化鉄(平均粒径:0.4μm) 10部
ニトロセルロース 45部
ポリウレタン樹脂(SO3Na基含有) 30部
シクロヘキサノン 260部
トルエン 260部
メチルエチルケトン 525部
<Backcoat layer paint component>
Carbon black (average particle size: 25 nm) 80 parts Carbon black (average particle size: 0.35 μm) 10 parts Granular iron oxide (average particle size: 0.4 μm) 10 parts Nitrocellulose 45 parts Polyurethane resin (containing SO 3 Na group) ) 30 parts cyclohexanone 260 parts toluene 260 parts methyl ethyl ketone 525 parts
比較例2
実施例1において、下層磁性層を設けなかったこと、比較例1と同じ非磁性中間層用塗料を用いたことを除き、実施例1と同様にして比較例2の磁気テープを作製した。
Comparative Example 2
In Example 1, a magnetic tape of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the lower magnetic layer was not provided and the same nonmagnetic interlayer coating material as in Comparative Example 1 was used.
比較例3
実施例1において、下層磁性層を設けなかったことを除き、実施例1と同様にして比較例3の磁気テープを作製した。
上記実施例および比較例で得た磁気テープの特性を、以下のようにして評価。測定した。
Comparative Example 3
A magnetic tape of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the lower magnetic layer was not provided in Example 1.
The characteristics of the magnetic tapes obtained in the above examples and comparative examples were evaluated as follows. It was measured.
<磁性層の表面粗さ>
ZYGO社製汎用三次元表面構造解析装置NewView5000による走査型白色光干渉法にて走査長5μmで測定した。測定視野は、350μm×260μmである。磁性層の中心線平均表面粗さをRaとして求めた。
<Surface roughness of magnetic layer>
Measurement was performed at a scanning length of 5 μm by scanning white light interferometry using a general-purpose three-dimensional surface structure analyzer NewView 5000 manufactured by ZYGO. The measurement visual field is 350 μm × 260 μm. The center line average surface roughness of the magnetic layer was determined as Ra.
<磁気特性>
磁気特性は、磁性粉末の場合と同様に、試料振動形磁束計を使用して、25℃、外部磁場1,274kA/mで測定した値であり、磁気記録媒体20枚を張り合わせ、これを直径8mmに打ち抜いた試料を測定したときの更正値である。
<Magnetic properties>
The magnetic characteristics are values measured at 25 ° C. and an external magnetic field of 1,274 kA / m using a sample vibrating magnetometer, as in the case of magnetic powder. It is a correction value when a sample punched out to 8 mm is measured.
異方性磁界分布は、テープのヒステリシス曲線の第2象限(減磁曲線)の微分曲線を測定し、この微分曲線の半値幅に相当する磁界を、そのテープの保磁力の値で割った値で示した。即ち磁性粉末の保磁力分布が狭いほど、またテープ中での磁性粉末の分散・配向が良好なほどHaは小さくなり、同じ保磁力で比較した場合、Haが小さいほど、特に短波長での記録特性が良好になる。 The anisotropic magnetic field distribution is a value obtained by measuring a differential curve in the second quadrant (demagnetization curve) of the tape hysteresis curve and dividing the magnetic field corresponding to the half-value width of the differential curve by the coercive force value of the tape. It showed in. In other words, the narrower the coercive force distribution of the magnetic powder and the better the dispersion / orientation of the magnetic powder in the tape, the smaller the Ha. When compared with the same coercive force, the smaller the Ha, the shorter the recording. Good characteristics.
<出力と出力対ノイズ>
テープの電磁変換特性測定には、ドラムテスターを用いた。ドラムテスターには電磁誘導型ヘッド(トラック幅25μm、ギャップ0.1μm)とMRヘッド(8μm)を装着し、誘導型ヘッドで記録、MRヘッドで再生を行った。両ヘッドは回転ドラムに対して異なる場所に設置されており、両ヘッドを上下方向に操作することで、トラッキングを合わせることができる。磁気テープはカートリッジに巻き込んだ状態から適切な量を引き出して廃棄し、更に60cmを切り出し、更に4mm幅に加工して回転ドラムの外周に巻き付けた。
<Output and output vs. noise>
A drum tester was used for measuring the electromagnetic conversion characteristics of the tape. The drum tester was equipped with an electromagnetic induction head (track width 25 μm, gap 0.1 μm) and MR head (8 μm), and recording was performed with the induction head and reproduction was performed with the MR head. Both heads are installed at different locations with respect to the rotating drum, and tracking can be adjusted by operating both heads in the vertical direction. An appropriate amount of the magnetic tape was drawn out from the state of being wound in the cartridge and discarded, and further 60 cm was cut, further processed into a width of 4 mm, and wound around the outer periphery of the rotating drum.
出力及びノイズは、ファンクションジェネレータにより波長0.2μmの矩形波を書き込み、MRヘッドの出力をスペクトラムアナライザーに読み込んだ。0.2μmのキャリア値を媒体出力Cとした。また0.2μmの矩形波を書き込んだときに、記録波長0.2μm以上に相当するスペクトルの成分から、出力及びシステムノイズを差し引いた値の積分値をノイズ値Nとして用いた。更に両者の比をとってC/Nとし、C、C/Nともにリファレンスとして用いている比較例1テープの値との相対値を求めた。 For output and noise, a rectangular wave with a wavelength of 0.2 μm was written by a function generator, and the output of the MR head was read into a spectrum analyzer. The carrier value of 0.2 μm was set as the medium output C. Further, when a rectangular wave of 0.2 μm was written, an integrated value obtained by subtracting the output and system noise from the spectral component corresponding to the recording wavelength of 0.2 μm or more was used as the noise value N. Further, the ratio between the two was taken as C / N, and the relative value of the C and C / N with the value of Comparative Example 1 tape used as a reference was determined.
<サーボ信号出力>
サーボライタで磁気サーボ信号を書き込んだ直後にサーボベリファイを行うと同時にサーボ信号の出力(C)を測定し、比較例2の磁気テープの値との相対値を求めた。なお、通常、磁気テープからの漏れ磁界が小さい場合には、MRヘッドにバイアス磁界を印加して、一定の出力(C)が得られるようにするが、漏れ磁界があまりにも小さい場合にはC/N低下の原因になる。
<Servo signal output>
Immediately after writing the magnetic servo signal with the servo writer, servo verification was performed and simultaneously the output (C) of the servo signal was measured to obtain a relative value to the value of the magnetic tape of Comparative Example 2. Normally, when the leakage magnetic field from the magnetic tape is small, a bias magnetic field is applied to the MR head to obtain a constant output (C). However, when the leakage magnetic field is too small, C / N causes a decrease.
<テープの温度、湿度膨張係数>
作製した磁気テープ原反の幅方向から、幅12.65mm、長さ150mmの試料を準備し、温度膨張係数は、20℃、60%RHと40℃、60%RHとの試料長の差から、求めた。湿度膨張係数は、20℃、30%RHと20℃、70%RHとの試料長の差から、求めた。
<Tape temperature and humidity expansion coefficient>
A sample having a width of 12.65 mm and a length of 150 mm is prepared from the width direction of the produced magnetic tape raw material. Asked. The humidity expansion coefficient was determined from the difference in sample length between 20 ° C., 30% RH and 20 ° C., 70% RH.
<オフトラック量>
オフトラック量は、改造したLTOドライブを用いて温度20℃、湿度45%RHで記録(記録波長0.55μm)を行い、温度20℃、湿度45%RHと温度35℃、湿度70%RHで再生した時の再生出力の比から求めた。記録ヘッドおよび再生ヘッド(MRヘッド)については、それぞれ、20μm、12μmのトラック幅のものを使用した。
<Amount of off-track>
The off-track amount was recorded using a modified LTO drive at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 45% RH (recording wavelength 0.55 μm), at a temperature of 20 ° C., a humidity of 45% RH, a temperature of 35 ° C., and a humidity of 70% RH. It was determined from the ratio of the playback output when played back. A recording head and a reproducing head (MR head) having a track width of 20 μm and 12 μm were used, respectively.
表1に、上記実施例1〜9および比較例1〜3の磁気テープ特性および各実施例および比較例で採用した条件をまとめて示す。 Table 1 summarizes the magnetic tape characteristics of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 and the conditions employed in the examples and comparative examples.
表1から明らかなように、本発明の実施例1〜9の、本質的に球状ないし楕円状の鉄系磁性粉末を最上層磁性層に使用した、全厚が6μm未満のコンピュータ磁気テープ(磁気記録媒体)は、比較例1の、針状の金属磁性粉末を最上層磁性層に使用したコンピュータ用テープに比べて、電磁変換特性(C、C/N)が優れている。また、下塗層に板状非磁性粉末を含有する、本質的に球状ないし楕円状の、鉄系磁性粉末を最上層磁性層に使用したコンピュータ磁気テープは、C/N特性に優れている。 As can be seen from Table 1, computer magnetic tapes having a total thickness of less than 6 μm, using essentially spherical or elliptical iron-based magnetic powders of Examples 1 to 9 of the present invention as the uppermost magnetic layer. The recording medium) is superior in electromagnetic conversion characteristics (C, C / N) to the computer tape of Comparative Example 1 using the needle-like metal magnetic powder as the uppermost magnetic layer. In addition, a computer magnetic tape using an essentially spherical or elliptical iron-based magnetic powder as the uppermost magnetic layer, which contains a plate-like nonmagnetic powder in the undercoat layer, has excellent C / N characteristics.
また、下塗層および/またはバックコート層に、板状非磁性粉末を含有する、本質的に球状ないし楕円状の、希土類−鉄系磁性粉末を最上層磁性層に使用した、リニアレコーディングタイプのコンピュータ磁気テープは、温度・湿度安定性が良好なため、温度、湿度が変化した場合でもオフトラック量が少ない。 In addition, a linear recording type using an essentially spherical or elliptical rare earth-iron magnetic powder containing a plate-like nonmagnetic powder for the undercoat layer and / or the backcoat layer as the uppermost magnetic layer. Since the computer magnetic tape has good temperature / humidity stability, the amount of off-track is small even when the temperature and humidity change.
さらに、本発明の実施例1〜9と、比較例2から明らかなように、下層磁性層を形成することにより、サーボ出力が高くなり、サーボ特性の向上が期待できる。 Further, as is apparent from Examples 1 to 9 of the present invention and Comparative Example 2, by forming the lower magnetic layer, the servo output is increased, and improvement in servo characteristics can be expected.
なお、装置の関係で、下塗層、下層磁性層をウエット・オン・ウエットで塗布・乾燥し、その上に、非磁性中間層、上層磁性層をウエット・オン・ウエットで形成したが、下塗層、下層磁性層、非磁性中間層、上層磁性層をウエット・オン・ウエットで形成することがより好ましい。 Due to the equipment, the undercoat layer and the lower magnetic layer were applied and dried by wet-on-wet, and the nonmagnetic intermediate layer and the upper magnetic layer were formed thereon by wet-on-wet. More preferably, the coating layer, the lower magnetic layer, the nonmagnetic intermediate layer, and the upper magnetic layer are formed by wet-on-wet.
実施例10
出発原料である平均粒子サイズが25nmのマグネタイト粒子を、平均粒子サイズが20nmのマグネタイト粒子に変更した以外は、実施例1と同様にして、イットリウム−窒化鉄系磁性粉末を製造した。なおこのマグネタイト粒子は、実施例8におけるマグネタイト粒子の作製において、水熱処理条件を、200℃、4時間から180℃、4時間に変更し、その他の条件は同じにして作製したものである。
Example 10
An yttrium-iron nitride magnetic powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the magnetite particles having an average particle size of 25 nm as the starting material were changed to magnetite particles having an average particle size of 20 nm. The magnetite particles were produced by changing the hydrothermal treatment conditions from 200 ° C. for 4 hours to 180 ° C. for 4 hours in the production of the magnetite particles in Example 8, and the other conditions being the same.
このイットリウム−窒化鉄系磁性粉末は、そのイットリウムと窒素の含有量を蛍光X線により測定したところ、それぞれ5.5原子%と11.9原子%であった。また、X線回折パターンより、Fe16N2相の存在を示すプロファイルを得た。 The yttrium-iron nitride magnetic powder had a yttrium and nitrogen content of 5.5 atomic% and 11.9 atomic%, respectively, as measured by fluorescent X-ray. In addition, a profile indicating the presence of the Fe 16 N 2 phase was obtained from the X-ray diffraction pattern.
さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、平均粒子サイズが17nmの球状ないし楕円状の粒子であった。また、BET法により求めた比表面積は、60.1m2/gであった。 Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was a spherical or elliptical particle having an average particle size of 17 nm. The specific surface area determined by the BET method was 60.1 m 2 / g.
また、1,274kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は130.5Am2/kg(130.5emu/g)、保磁力は211.0kA/m(2,650Oe)であった。さらに、この磁性粉末を60℃、90%RH下で1週間保存したのちに、上記同様に飽和磁化を測定した結果、106.9Am2/kg(106.9emu/g)となり、保存前の飽和磁化の維持率が81.9%であった。 The saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,274 kA / m (16 kOe) was 130.5 Am 2 / kg (130.5 emu / g), and the coercive force was 211.0 kA / m (2,650 Oe). It was. Further, after storing this magnetic powder at 60 ° C. and 90% RH for one week, the saturation magnetization was measured in the same manner as described above. As a result, it was 106.9 Am 2 / kg (106.9 emu / g), which was saturated before storage. The maintenance ratio of magnetization was 81.9%.
上記のようにして作製した希土類−窒化鉄系磁性粉末を用いて、実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製した。なお磁性塗料作製に当たって、希土類−窒化鉄系磁性粉末は、本実施例の作製方法を100倍にスケールアップして作製したものを使用した。さらに実施例1と同様にして、下層磁性塗料、下塗塗料、非磁性中間層用塗料、バックコート層用塗料も作製した。またこれらの塗料には、実施例1で説明したものと同じ板状アルミナや板状ITOなどの板状酸化物粒子を用いた。このようにして作製した磁性塗料、下塗塗料、非磁性中間層用塗料、バックコート層用塗料を用いて、実施例1と同様にして各塗料を塗布し、実施例1と同じ条件で磁気テープを作製した。ついで、実施例1と同様にして鏡面化処理、エージング処理を行った磁気シートを1/2インチに裁断し、実施例1と同様のラッピングテープ研磨、ブレード研磨、表面ふき取りの後処理を行い磁気テープを作製した。上記のようにして得られた磁気テープに、サーボライタで磁気サーボ信号を記録した後、図2に示すカートリッジに組み込み、コンピュータ用テープを作製した。この磁気テープ配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δは、それぞれ278.5kA/mおよび0.019μTmであった。 Using the rare earth-iron nitride magnetic powder produced as described above, an upper magnetic coating material was produced in the same manner as in Example 1. In preparing the magnetic coating material, the rare earth-iron nitride magnetic powder used was prepared by scaling up the manufacturing method of this example 100 times. Further, in the same manner as in Example 1, a lower magnetic coating material, an undercoat coating material, a nonmagnetic intermediate layer coating material, and a backcoat layer coating material were also produced. In addition, the same plate-like oxide particles as those explained in Example 1 such as plate-like alumina and plate-like ITO were used for these paints. Using the magnetic coating material, the undercoat coating material, the non-magnetic intermediate layer coating material, and the back coating layer coating material thus prepared, each coating material was applied in the same manner as in Example 1, and the magnetic tape was applied under the same conditions as in Example 1. Was made. Next, the magnetic sheet that has been mirror-finished and aged as in Example 1 is cut into ½ inch, and lapping tape polishing, blade polishing, and surface wiping as in Example 1 are followed by magnetic treatment. A tape was prepared. A magnetic servo signal was recorded on the magnetic tape obtained as described above with a servo writer, and then incorporated into the cartridge shown in FIG. 2 to produce a computer tape. The product Br · δ of the coercive force, residual magnetic flux density and magnetic layer thickness measured in the magnetic tape orientation direction was 278.5 kA / m and 0.019 μTm, respectively.
実施例11
出発原料である平均粒子サイズが25nmのマグネタイト粒子を、平均粒子サイズが30nmのマグネタイト粒子に変更した以外は、実施例1と同様にして、イットリウム−窒化鉄系磁性粉末を製造した。なおこのマグネタイト粒子は、実施例1におけるマグネタイト粒子の作製において、水熱処理条件を、200℃、4時間から220℃、4時間に変更し、その他の条件は同じにして作製したものである。
Example 11
An yttrium-iron nitride magnetic powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the magnetite particles having an average particle size of 25 nm as the starting material were changed to magnetite particles having an average particle size of 30 nm. The magnetite particles were produced by changing the hydrothermal treatment conditions from 200 ° C. for 4 hours to 220 ° C. for 4 hours in the production of the magnetite particles in Example 1, with the other conditions being the same.
このイットリウム−窒化鉄系磁性粉末は、そのイットリウムと窒素の含有量を蛍光X線により測定したところ、それぞれ4.8原子%と10.1原子%であった。また、X線回折パターンより、Fe16N2相の存在を示すプロファイルを得た。 The yttrium-iron nitride magnetic powder had a yttrium and nitrogen content of 4.8 atomic% and 10.1 atomic%, respectively, as measured by fluorescent X-ray. In addition, a profile indicating the presence of the Fe 16 N 2 phase was obtained from the X-ray diffraction pattern.
さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、平均粒子サイズが27nmの球状ないし楕円状の粒子であった。図6は、この磁性粉末の透過型電子顕微鏡写真(倍率:20万倍)を示したものである。また、BET法により求めた比表面積は、42.0m2/gであった。 Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was spherical or elliptical particles having an average particle size of 27 nm. FIG. 6 shows a transmission electron micrograph (magnification: 200,000 times) of this magnetic powder. The specific surface area determined by the BET method was 42.0 m 2 / g.
また、1,274kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は155.1Am2/kg(155.1emu/g)、保磁力は235.4kA/m(2,957Oe)であった。さらに、この磁性粉末を60℃、90%RH下で1週間保存したのちに、上記同様に飽和磁化を測定した結果、140.1Am2/kg(140.1emu/g)となり、保存前の飽和磁化の維持率が90.3%であった。 The saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,274 kA / m (16 kOe) was 155.1 Am 2 / kg (155.1 emu / g), and the coercive force was 235.4 kA / m (2,957 Oe). It was. Further, after storing this magnetic powder at 60 ° C. and 90% RH for one week, the saturation magnetization was measured in the same manner as described above. As a result, it was 140.1 Am 2 / kg (140.1 emu / g), which was saturated before storage. The maintenance ratio of magnetization was 90.3%.
上記のようにして作製した希土類−窒化鉄系磁性粉末を用いて、実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製した。なお磁性塗料作製に当たって、希土類−窒化鉄系磁性粉末は、本実施例の作製方法を100倍にスケールアップして作製したものを使用した。さらに実施例1と同様にして、下層磁性塗料、下塗塗料、非磁性中間層用塗料、バックコート層用塗料も作製した。またこれらの塗料には、実施例1で説明したものと同じ板状アルミナや板状ITOなどの板状酸化物粒子を用いた。このようにして作製した磁性塗料、下塗塗料、非磁性中間層用塗料、バックコート層用塗料を用いて、実施例1と同様にして各塗料を塗布し、実施例1と同じ条件で磁気テープを作製した。上記のようにして得られた磁気テープに、サーボライタで磁気サーボ信号を記録した後、図2に示すカートリッジに組み込み、コンピュータ用テープを作製した。この磁気テープ配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δは、それぞれ294.3kA/mおよび0.023μTmであった。 Using the rare earth-iron nitride magnetic powder produced as described above, an upper magnetic coating material was produced in the same manner as in Example 1. In preparing the magnetic coating material, the rare earth-iron nitride magnetic powder used was prepared by scaling up the manufacturing method of this example 100 times. Further, in the same manner as in Example 1, a lower magnetic coating material, an undercoat coating material, a nonmagnetic intermediate layer coating material, and a backcoat layer coating material were also produced. In addition, the same plate-like oxide particles as those explained in Example 1 such as plate-like alumina and plate-like ITO were used for these paints. Using the magnetic coating material, the undercoat coating material, the non-magnetic intermediate layer coating material, and the back coating layer coating material thus prepared, each coating material was applied in the same manner as in Example 1, and the magnetic tape was applied under the same conditions as in Example 1. Was made. A magnetic servo signal was recorded on the magnetic tape obtained as described above with a servo writer, and then incorporated into the cartridge shown in FIG. 2 to produce a computer tape. The product Br · δ of the coercive force, residual magnetic flux density and magnetic layer thickness measured in the magnetic tape orientation direction was 294.3 kA / m and 0.023 μTm, respectively.
実施例12
硝酸イットリウムの添加量を2.5gから7.4gに、水酸化ナトリウムの添加量を0.8gから2.3gに、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、イットリウム−窒化鉄系磁性粉末を製造した。
Example 12
The yttrium-iron nitride system was the same as in Example 1 except that the addition amount of yttrium nitrate was changed from 2.5 g to 7.4 g and the addition amount of sodium hydroxide was changed from 0.8 g to 2.3 g. Magnetic powder was produced.
このイットリウム−窒化鉄系磁性粉末は、そのイットリウムと窒素の含有量を蛍光X線により測定したところ、それぞれ14.6原子%と9.5原子%であった。また、X線回折パターンより、Fe16N2相の存在を示すプロファイルを得た。 The yttrium-iron nitride magnetic powder had a yttrium and nitrogen content of 14.6 atomic% and 9.5 atomic%, respectively, as measured by fluorescent X-ray. In addition, a profile indicating the presence of the Fe 16 N 2 phase was obtained from the X-ray diffraction pattern.
さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、平均粒子サイズが21nmの球状ないし楕円状の粒子であった。また、BET法により求めた比表面積は、64.3m2/gであった。 Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was a spherical or elliptical particle having an average particle size of 21 nm. The specific surface area determined by the BET method was 64.3 m 2 / g.
また、1,274kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は105.8Am2/kg(105.8emu/g)、保磁力は232.5kA/m(2,920)であった。さらに、この磁性粉末を60℃、90%RH下で1週間保存したのちに、上記同様に飽和磁化を測定した結果、95.8Am2/kg(95.8emu/g)となり、保存前の飽和磁化の維持率が90.5%であった。 The saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,274 kA / m (16 kOe) was 105.8 Am 2 / kg (105.8 emu / g), and the coercive force was 232.5 kA / m (2,920). It was. Further, after storing this magnetic powder at 60 ° C. and 90% RH for one week, the saturation magnetization was measured in the same manner as described above. As a result, it became 95.8 Am 2 / kg (95.8 emu / g), and saturation before storage The maintenance ratio of magnetization was 90.5%.
上記のようにして作製した希土類−窒化鉄系磁性粉末を用いて、実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製した。なお磁性塗料作製に当たって、希土類−窒化鉄系磁性粉末は、本実施例の作製方法を100倍にスケールアップして作製したものを使用した。さらに実施例1と同様にして、下層磁性塗料、下塗塗料、非磁性中間層用塗料、バックコート層塗料も作製した。またこれらの塗料には、実施例1で説明したものと同じ板状アルミナや板状ITOなどの板状酸化物粒子を用いた。このようにして作製した磁性塗料、下塗塗料、非磁性中間層用塗料、バックコート層用塗料を用いて、実施例1と同様にして各塗料を塗布し、実施例1と同じ条件で磁気テープを作製した。上記のようにして得られた磁気テープに、サーボライタで磁気サーボ信号を記録した後、図2に示すカートリッジに組み込み、コンピュータ用テープを作製した。この磁気テープ配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δは、それぞれ297.6kA/mおよび0.017μTmであった。 Using the rare earth-iron nitride magnetic powder produced as described above, an upper magnetic coating material was produced in the same manner as in Example 1. In preparing the magnetic coating material, the rare earth-iron nitride magnetic powder used was prepared by scaling up the manufacturing method of this example 100 times. Further, in the same manner as in Example 1, a lower magnetic coating material, an undercoat coating material, a nonmagnetic intermediate coating material, and a backcoat layer coating material were also produced. In addition, the same plate-like oxide particles as those explained in Example 1 such as plate-like alumina and plate-like ITO were used for these paints. Using the magnetic coating material, the undercoat coating material, the non-magnetic intermediate layer coating material, and the back coating layer coating material thus prepared, each coating material was applied in the same manner as in Example 1, and the magnetic tape was applied under the same conditions as in Example 1. Was made. A magnetic servo signal was recorded on the magnetic tape obtained as described above with a servo writer, and then incorporated into the cartridge shown in FIG. 2 to produce a computer tape. The product Br · δ of the coercive force, residual magnetic flux density and magnetic layer thickness measured in the magnetic tape orientation direction was 297.6 kA / m and 0.017 μTm, respectively.
実施例13
磁性粉末として、アルミウム−窒化鉄系磁性粉末を使用した。この磁性粉末は実施例1と同一のマグネタイト粒子を使用し、イットリウムの代わりに、アルミニウム処理を施したものである。即ち実施例1において、硝酸イットリウムを2.5g使用する代わりに、塩化アルミニウムを5.1g使用した。その他の条件は実施例1と同様にして、マグネタイト粒子の表面にアルミニウムの水酸化物を被着形成した粉末を得て、実施例1と同様にして還元および窒化処理を行い、アルミウム−窒化鉄系磁性粉末を得た。
このようにして得られたアルミウム−窒化鉄系磁性粉末中のアルミニウムと窒素の含有量を蛍光X線により測定したところ、それぞれ8.1原子%と8.9原子%であった。またX線回折パターンより、Fe16N2に基ずく回折ピークと、α−Fe相に基ずく回折ピークが観察され、このアルミウム−窒化鉄系磁性粉末がFe16N2相とα−Fe相の混合相から成り立っていることがわかった。
Example 13
As the magnetic powder, an aluminum-iron nitride magnetic powder was used. This magnetic powder uses the same magnetite particles as in Example 1 and is subjected to aluminum treatment instead of yttrium. That is, in Example 1, 5.1 g of aluminum chloride was used instead of 2.5 g of yttrium nitrate. The other conditions were the same as in Example 1 to obtain a powder in which aluminum hydroxide was deposited on the surface of the magnetite particles, and reduction and nitriding were performed in the same manner as in Example 1 to obtain aluminum-iron nitride. A system magnetic powder was obtained.
The contents of aluminum and nitrogen in the aluminum-iron nitride magnetic powder thus obtained were measured by fluorescent X-ray and found to be 8.1 atomic% and 8.9 atomic%, respectively. Further, from the X-ray diffraction pattern, a diffraction peak based on Fe 16 N 2 and a diffraction peak based on the α-Fe phase are observed, and this aluminum-iron nitride magnetic powder is composed of Fe 16 N 2 phase and α-Fe phase. It was found that it consisted of a mixed phase.
さらに高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが25nmであることがわかった。またこの磁性粉末について、1,274kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は136.7Am2/kg(136.7emu/g)、保磁力は171.9kA/m(2,160Oe)であった。さらに、この磁性粉末を60℃、90%RH下で1週間保存したのちに、上記同様に飽和磁化を測定した結果、115.3Am2/g(115.3emu/g)となり、保存前の飽和磁化の維持率が84.3%であった。 Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was found that the particles were almost spherical and the average particle size was 25 nm. Further, with respect to this magnetic powder, the saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,274 kA / m (16 kOe) was 136.7 Am 2 / kg (136.7 emu / g), and the coercive force was 171.9 kA / m (2, 160 Oe). Further, after storing this magnetic powder at 60 ° C. and 90% RH for one week, the saturation magnetization was measured in the same manner as described above. As a result, it was 115.3 Am 2 / g (115.3 emu / g), which was saturated before storage. The maintenance ratio of magnetization was 84.3%.
上記の方法を100倍スケールに拡大して作製したアルミウム−窒化鉄系磁性粉末を用いて、実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製した。その他の各層は、実施例1と同様にして、磁気テープを作製した。上記のようにして得られた磁気テープに、サーボライタで磁気サーボ信号を記録した後、図2に示すカートリッジに組み込み、コンピュータ用テープを作製した。この磁気テープの配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δは、それぞれ198.6kA/mおよび0.023μTmであった。 Using the aluminum-iron nitride magnetic powder produced by enlarging the above method to a 100-fold scale, an upper magnetic coating material was produced in the same manner as in Example 1. For the other layers, a magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1. A magnetic servo signal was recorded on the magnetic tape obtained as described above with a servo writer, and then incorporated into the cartridge shown in FIG. 2 to produce a computer tape. The product Br · δ of coercive force, residual magnetic flux density and magnetic layer thickness measured in the orientation direction of this magnetic tape was 198.6 kA / m and 0.023 μTm, respectively.
実施例14
窒化処理温度を150℃から170℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、イットリウム−窒化鉄系磁性粉末を製造した。
このイットリウム−窒化鉄系磁性粉末は、そのイットリウムと窒素の含有量を蛍光X線により測定したところ、それぞれ5.1原子%と15.1原子%であった。また、X線回折パターンより、Fe16N2相の存在を示すプロファイルを得た。
さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、平均粒子サイズが21nmの球状ないし楕円状の粒子であった。また、BET法により求めた比表面積は、54.6m2/gであった。
Example 14
An yttrium-iron nitride magnetic powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the nitriding temperature was changed from 150 ° C to 170 ° C.
The yttrium-iron nitride magnetic powder had a content of yttrium and nitrogen of 5.1 atomic% and 15.1 atomic%, respectively, as measured by fluorescent X-ray. In addition, a profile indicating the presence of the Fe 16 N 2 phase was obtained from the X-ray diffraction pattern.
Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was a spherical or elliptical particle having an average particle size of 21 nm. The specific surface area determined by the BET method was 54.6 m 2 / g.
また、1,274kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は123.3Am2/kg(123.3emu/g)、保磁力は226.1kA/m(2,840Oe)であった。さらに、この磁性粉末を60℃,90%RH下で1週間保存したのちに、上記同様に飽和磁化を測定した結果、105.2Am2/kg(105.2emu/g)となり、保存前の飽和磁化の維持率が85.3%であった。 The saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,274 kA / m (16 kOe) was 123.3 Am 2 / kg (123.3 emu / g), and the coercive force was 226.1 kA / m (2,840 Oe). It was. Further, after storing this magnetic powder at 60 ° C. and 90% RH for one week, the saturation magnetization was measured in the same manner as described above. As a result, the magnetic powder was 105.2 Am 2 / kg (105.2 emu / g), which was saturated before storage. The magnetization maintenance factor was 85.3%.
上記のようにして作製した希土類−窒化鉄系磁性粉末を用いて、実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製した。なお磁性塗料作製に当たって、希土類−窒化鉄系磁性粉末は、本実施例の作製方法を100倍にスケールアップして作製したものを使用した。さらに実施例1と同様にして、下層磁性塗料、下塗塗料、非磁性中間層用塗料、バックコート層用塗料も作製した。またこれらの塗料には、実施例1で説明したものと同じ板状アルミナや板状ITOなどの板状酸化物粒子を用いた。このようにして作製した磁性塗料、下塗塗料、非磁性中間層用塗料、バックコート層用塗料を用いて、実施例1と同様にして各塗料を塗布し、実施例1と同じ条件で磁気テープを作製した。上記のようにして得られた磁気テープに、サーボライタで磁気サーボ信号を記録した後、図2に示すカートリッジに組み込み、コンピュータ用テープを作製した。この磁気テープ配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δは、それぞれ293.6kA/mおよび0.019μTmであった。 Using the rare earth-iron nitride magnetic powder produced as described above, an upper magnetic coating material was produced in the same manner as in Example 1. In preparing the magnetic coating material, the rare earth-iron nitride magnetic powder used was prepared by scaling up the manufacturing method of this example 100 times. Further, in the same manner as in Example 1, a lower magnetic coating material, an undercoat coating material, a nonmagnetic intermediate layer coating material, and a backcoat layer coating material were also produced. In addition, the same plate-like oxide particles as those explained in Example 1 such as plate-like alumina and plate-like ITO were used for these paints. Using the magnetic coating material, the undercoat coating material, the non-magnetic intermediate layer coating material, and the back coating layer coating material thus prepared, each coating material was applied in the same manner as in Example 1, and the magnetic tape was applied under the same conditions as in Example 1. Was made. A magnetic servo signal was recorded on the magnetic tape obtained as described above with a servo writer, and then incorporated into the cartridge shown in FIG. 2 to produce a computer tape. The product Br · δ of coercive force, residual magnetic flux density and magnetic layer thickness measured in the magnetic tape orientation direction was 293.6 kA / m and 0.019 μTm, respectively.
実施例15
磁性粉末として、イットリウム−シリコン−窒化鉄系磁性粉末を使用した。この磁性粉末は実施例1と同一のマグネタイト粒子を使用し、イットリウム−シリコン処理を施したものである。即ち実施例1において、イットリウムの水酸化物を被着形成した後、さらに珪酸ナトリウムを0.5gを溶解し、希硝酸で中和して酸化ケイ素を被着形成した。この粉末を実施例1と同様にして還元および窒化処理を行い、イットリウム−シリコン−窒化鉄系磁性粉末を得た。
Example 15
As the magnetic powder, yttrium-silicon-iron nitride magnetic powder was used. This magnetic powder uses the same magnetite particles as in Example 1 and is subjected to yttrium-silicon treatment. That is, in Example 1, after depositing and forming yttrium hydroxide, 0.5 g of sodium silicate was further dissolved, and neutralized with dilute nitric acid to form silicon oxide. This powder was reduced and nitrided in the same manner as in Example 1 to obtain an yttrium-silicon-iron nitride magnetic powder.
このようにして得られたイットリウム−シリコン−窒化鉄系磁性粉末中のイットリウム、シリコンおよび窒素の含有量を蛍光X線により測定したところ、それぞれ5.1原子%、と1.8原子%および9.2原子%であった。またX線回折パターンより、Fe16N2に基ずく回折ピークと、α−Fe相に基ずく回折ピークが観察され、このイットリウム−シリコン−窒化鉄系磁性粉末がFe16N2相とα−Fe相の混合相から成り立っていることがわかった。 The contents of yttrium, silicon and nitrogen in the thus obtained yttrium-silicon-iron nitride magnetic powder were measured by fluorescent X-ray, and found to be 5.1 atomic%, 1.8 atomic% and 9 atomic%, respectively. It was 2 atomic%. Further, from the X-ray diffraction pattern, a diffraction peak based on Fe 16 N 2 and a diffraction peak based on the α-Fe phase are observed, and this yttrium-silicon-iron nitride magnetic powder has a Fe 16 N 2 phase and an α- It was found to be composed of a mixed phase of Fe phase.
さらに高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが20nmであることがわかった。またこの磁性粉末について、1,274kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は131.0Am2/kg(131.0emu/g)、保磁力は231.6kA/m(2,910Oe)であった。さらに、この磁性粉末を60℃、90%RH下で1週間保存したのちに、上記同様に飽和磁化を測定した結果、118.3Am2/g(118.3emu/g)となり、保存前の飽和磁化の維持率が90.3%であった。 Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was found that the particles were almost spherical and the average particle size was 20 nm. Further, with respect to this magnetic powder, the saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,274 kA / m (16 kOe) was 131.0 Am 2 / kg (131.0 emu / g), and the coercive force was 231.6 kA / m (2, 910 Oe). Furthermore, after storing this magnetic powder at 60 ° C. and 90% RH for 1 week, the saturation magnetization was measured in the same manner as described above. As a result, it was 118.3 Am 2 / g (118.3 emu / g), which was saturated before storage. The maintenance ratio of magnetization was 90.3%.
上記の方法を100倍スケールに拡大して作製したイットリウム−シリコン−窒化鉄系磁性粉末を用いて、実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製した。その他の各層は、実施例1と同様にして、磁気テープを作製した。この磁気テープの配向く方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δは、それぞれ298.8kA/mおよび0.021μTmであった。 Using the yttrium-silicon-iron nitride magnetic powder produced by enlarging the above method to a 100-fold scale, an upper magnetic coating material was produced in the same manner as in Example 1. For the other layers, a magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1. The product Br · δ of coercive force and residual magnetic flux density and magnetic layer thickness measured in the direction of orientation of the magnetic tape was 298.8 kA / m and 0.021 μTm, respectively.
比較例4
実施例1の超微粒子磁性粉末の合成において、イットリウムの被着処理を行うことなく、粒子サイズが25nmの球状ないし楕円状のマグネタイト粒子を水素気流中400℃で2時間加熱還元して、磁性粉末を得た。つぎに、水素ガスを流した状態で、90℃まで降温し、酸素と窒素の混合ガスに切り替え、2時間安定化処理し、さらに混合ガスを流した状態で、90℃から40℃まで降温し、40℃で約10時間保持したのち、空気中に取り出した。このようにして得られた磁性粉末の形状を高分解能分析透過電子顕微鏡で観察したところ、平均粒子サイズが70nmの球状ないし楕円状の粒子であった。またBET法により求めた比表面積は、15.6m2/gであった。また、この磁性粉末について、1,274kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は195.2Am2/kg(195.2emu/g)、保磁力は49.4kA/m(620Oe)であった。
Comparative Example 4
In the synthesis of the ultrafine particle magnetic powder of Example 1, spherical or elliptical magnetite particles having a particle size of 25 nm were heated and reduced at 400 ° C. for 2 hours in a hydrogen stream without performing yttrium deposition treatment. Got. Next, the temperature is lowered to 90 ° C. with hydrogen gas flowing, switched to a mixed gas of oxygen and nitrogen, stabilized for 2 hours, and further cooled to 90 ° C. to 40 ° C. with the mixed gas flowing. After being kept at 40 ° C. for about 10 hours, it was taken out into the air. When the shape of the magnetic powder thus obtained was observed with a high resolution analytical transmission electron microscope, it was spherical or elliptical particles having an average particle size of 70 nm. The specific surface area determined by the BET method was 15.6 m 2 / g. Further, this magnetic powder had a saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,274 kA / m (16 kOe) of 195.2 Am 2 / kg (195.2 emu / g), and a coercive force of 49.4 kA / m (620 Oe). )Met.
上記のようにして作製した磁性粉末をさらに100倍にスケールアップして作製し、実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製した。この上層磁性塗料を用いて、実施例10と同様にして0.06μmの厚さの上層磁性層を有する磁気テープを作製することを試みたが、上層磁性層厚さの厚み変動が大きく、均一な磁性層厚さの磁気テープを作製することはできなかった。
なおこの磁気テープについても配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δを測定したところ、それぞれ66.7kA/mおよび0.066μTmであった。
The magnetic powder produced as described above was further scaled up 100 times, and an upper magnetic coating material was produced in the same manner as in Example 1. Using this upper magnetic coating material, an attempt was made to produce a magnetic tape having an upper magnetic layer with a thickness of 0.06 μm in the same manner as in Example 10. However, the thickness variation of the upper magnetic layer thickness was large and uniform. It was not possible to produce a magnetic tape with a sufficient magnetic layer thickness.
For this magnetic tape, the coercive force measured in the orientation direction and the product Br · δ of the residual magnetic flux density and the magnetic layer thickness were measured and found to be 66.7 kA / m and 0.066 μTm, respectively.
比較例5
実施例1において、イットリウムの被着処理を行うことなく、平均粒径25nmのマグネタイトを水素気流中400℃で2時間加熱還元した後、アンモニア気流中150℃で30時間窒化処理を行い、窒化鉄粉末を作製した。
この磁性粉末の窒素の含有量を蛍光X線により測定したところ、8.9原子%であった。また高分解能分析透過電子顕微鏡で観察したところ、粒径75nmの球状ないし楕円状の粒子であった。BET法により求めた比表面積は14.9m2/gであった。X線回折パターンよりFe16N2相を示すプロファイルを得た。1,274A/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は186.4Am2/kg(186.4emu/g)、保磁力は183.1kA/m(2,300Oe)であった。
Comparative Example 5
In Example 1, magnetite having an average particle size of 25 nm was heat-reduced at 400 ° C. for 2 hours in a hydrogen stream without performing yttrium deposition treatment, and then subjected to nitriding treatment at 150 ° C. for 30 hours in an ammonia stream. A powder was prepared.
The nitrogen content of the magnetic powder was measured by fluorescent X-ray and found to be 8.9 atomic%. When observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, the particles were spherical or elliptical with a particle size of 75 nm. The specific surface area determined by the BET method was 14.9 m 2 / g. A profile showing the Fe 16 N 2 phase was obtained from the X-ray diffraction pattern. The saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,274 A / m (16 kOe) was 186.4 Am 2 / kg (186.4 emu / g), and the coercive force was 183.1 kA / m (2,300 Oe).
上記のようにして作製した磁性粉末をさらに100倍にスケールアップして作製し、実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製した。この上層磁性塗料を用いて、実施例1と同様にして0.06μmの厚さの上層磁性層を有する磁気テープを作製することを試みたが、粒子サイズが大きいため、上層磁性層の厚さ変動が大きく、均一な磁性層厚さの磁気テープを作製することはできなかった。
なおこの磁気テープについても配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δを測定したところ、それぞれ217.9kA/mおよび0.068μTmであった。
The magnetic powder produced as described above was further scaled up 100 times, and an upper magnetic coating material was produced in the same manner as in Example 1. Using this upper magnetic coating material, an attempt was made to produce a magnetic tape having an upper magnetic layer with a thickness of 0.06 μm in the same manner as in Example 1. However, since the particle size was large, the thickness of the upper magnetic layer was A magnetic tape having a large variation and a uniform magnetic layer thickness could not be produced.
For this magnetic tape, the coercive force measured in the orientation direction and the product Br · δ of the residual magnetic flux density and the magnetic layer thickness were measured and found to be 217.9 kA / m and 0.068 μTm, respectively.
上記の実施例1、実施例10〜15および比較例4〜5の各磁性粉末の製造条件を、表2にまとめて示した。また、上記の実施例1〜8および比較例4〜5の各磁性粉末の元素組成(希土類元素および窒素の原子%)、Fe16N2相の有無、平均粒子サイズおよびBET比表面積を、表3にまとめて示した。さらに、上記の実施例1、実施例10〜15および比較例4〜5の各磁性粉末の飽和磁化、保磁力および保存安定性(保存後の飽和磁化および維持率)を、表4にまとめて示した。 The production conditions for the magnetic powders of Example 1, Examples 10 to 15 and Comparative Examples 4 to 5 are summarized in Table 2. In addition, the elemental composition (rare earth element and nitrogen atom%), the presence or absence of the Fe 16 N 2 phase, the average particle size, and the BET specific surface area of each of the magnetic powders of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 4 to 5 are listed. 3 is shown collectively. Further, Table 4 summarizes the saturation magnetization, coercive force, and storage stability (saturation magnetization and retention rate after storage) of each of the magnetic powders of Example 1, Examples 10-15, and Comparative Examples 4-5. Indicated.
実施例16
実施例1において、磁性粉末として実施例1に示したイットリウム−窒化鉄系磁性粉末(保磁力:226.9kA/m、飽和磁化:135.2Am2/kg、粒子サイズ:20nm、粒子形状:球状ないし楕円状)を使用して実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製し、この上層磁性塗料を磁場配向処理、乾燥、カレンダ処理した。カレンダ処理後の上層磁性層の厚さは、実施例1の0.06μmから0.08μmとなるようにした。また実施例1で説明したものと同じ板状アルミナや板状ITOなどの板状酸化物粒子を用いた。このようにして作製した磁性塗料、下塗塗料、バックコート層用塗料を用いて、実施例10と同様にして各塗料を塗布し、実施例1と同じ条件で磁気テープを作製した。上記のようにして得られた磁気テープに、サーボライタで磁気サーボ信号を記録した後、図2に示すカートリッジに組み込み、コンピュータ用テープを作製した。この磁気テープ配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δは、それぞれ283.6kA/mおよび0.027μTmであった。
Example 16
In Example 1, the yttrium-iron nitride magnetic powder shown in Example 1 as magnetic powder (coercive force: 226.9 kA / m, saturation magnetization: 135.2 Am 2 / kg, particle size: 20 nm, particle shape: spherical Or an elliptical shape) was used to produce an upper magnetic coating material in the same manner as in Example 1, and this upper magnetic coating material was subjected to magnetic field orientation treatment, drying and calendering treatment. The thickness of the upper magnetic layer after the calendar treatment was set to be 0.06 μm to 0.08 μm in Example 1. The same plate-like oxide particles as those explained in Example 1 such as plate-like alumina and plate-like ITO were used. Using the thus-prepared magnetic paint, undercoat paint, and backcoat layer paint, each paint was applied in the same manner as in Example 10, and a magnetic tape was produced under the same conditions as in Example 1. A magnetic servo signal was recorded on the magnetic tape obtained as described above with a servo writer, and then incorporated into the cartridge shown in FIG. 2 to produce a computer tape. The product Br · δ of coercive force, residual magnetic flux density and magnetic layer thickness measured in the magnetic tape orientation direction was 283.6 kA / m and 0.027 μTm, respectively.
実施例17
実施例1において、磁性粉末として実施例10に示したイットリウム−窒化鉄系磁性粉末(保磁力:211.0kA/m、飽和磁化:130.5Am2/kg、粒子サイズ:17nm、粒子形状:球状ないし楕円状)を使用して実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製し、この上層磁性塗料を磁場配向処理、乾燥、カレンダ処理した。カレンダ処理後の上層磁性層の厚さは、実施例1の0.06μmから0.08μmとなるようにした。また実施例1で説明したものと同じ板状アルミナや板状ITOなどの板状酸化物粒子を用いた。このようにして作製した磁性塗料、下塗塗料、バックコート層用塗料を用いて、実施例1と同様にして各塗料を塗布し、実施例10と同じ条件で磁気テープを作製した。上記のようにして得られた磁気テープに、サーボライタで磁気サーボ信号を記録した後、図2に示すカートリッジに組み込み、コンピュータ用テープを作製した。この磁気テープ配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δは、それぞれ280.6kA/mおよび0.024μTmであった。
Example 17
In Example 1, as the magnetic powder, the yttrium-iron nitride magnetic powder shown in Example 10 (coercivity: 211.0 kA / m, saturation magnetization: 130.5 Am 2 / kg, particle size: 17 nm, particle shape: spherical Or an elliptical shape) was used to produce an upper magnetic coating material in the same manner as in Example 1, and this upper magnetic coating material was subjected to magnetic field orientation treatment, drying and calendering treatment. The thickness of the upper magnetic layer after the calendar treatment was set to be 0.06 μm to 0.08 μm in Example 1. The same plate-like oxide particles as those explained in Example 1 such as plate-like alumina and plate-like ITO were used. Using the thus-prepared magnetic paint, undercoat paint, and backcoat layer paint, each paint was applied in the same manner as in Example 1, and a magnetic tape was produced under the same conditions as in Example 10. A magnetic servo signal was recorded on the magnetic tape obtained as described above with a servo writer, and then incorporated into the cartridge shown in FIG. 2 to produce a computer tape. The product Br · δ of the coercive force, residual magnetic flux density and magnetic layer thickness measured in the magnetic tape orientation direction was 280.6 kA / m and 0.024 μTm, respectively.
比較例6
磁性塗料成分における磁性粉末として、針状のFe−Co合金磁性粉末(Co/Fe:22.1重量%、保磁力:195.0kA/m、飽和磁化:108.7Am2/kg、平均長軸径:60nm、軸比:5)を使用して実施例1と同様にして上層磁性塗料を作製し、実施例10と同じ条件で磁気テープを作製した。上層磁性層の厚さは0.06μmにコントロールできず0.09μmになった。上記のようにして得られた磁気テープに、サーボライタで磁気サーボ信号を記録した後、図2に示すカートリッジに組み込み、コンピュータ用テープを作製した。
Comparative Example 6
As magnetic powder in the magnetic coating component, needle-like Fe—Co alloy magnetic powder (Co / Fe: 22.1 wt%, coercive force: 195.0 kA / m, saturation magnetization: 108.7 Am 2 / kg, average major axis) An upper magnetic coating material was produced in the same manner as in Example 1 using a diameter of 60 nm and an axial ratio of 5), and a magnetic tape was produced under the same conditions as in Example 10. The thickness of the upper magnetic layer could not be controlled to 0.06 μm and became 0.09 μm. A magnetic servo signal was recorded on the magnetic tape obtained as described above with a servo writer, and then incorporated into the cartridge shown in FIG. 2 to produce a computer tape.
この磁気テープ配向方向に測定した保磁力および残留磁束密度と磁性層厚さの積Br・δは、それぞれ200.8kA/mおよび0.017μTmであった。
上記の実施例10〜17および比較例4〜6の各磁気テープにつき、磁気特性として、保磁力(Hc)、飽和磁束密度(Bm)、角形比(Br/Bm)および異方性磁界分布(Ha)を測定した。結果を表5に示す。
The product Br · δ of coercive force, residual magnetic flux density and magnetic layer thickness measured in the magnetic tape orientation direction was 200.8 kA / m and 0.017 μTm, respectively.
About each magnetic tape of said Examples 10-17 and Comparative Examples 4-6, as a magnetic characteristic, coercive force (Hc), saturation magnetic flux density (Bm), squareness ratio (Br / Bm), and anisotropic magnetic field distribution ( Ha) was measured. The results are shown in Table 5.
なお、異方性磁界分布は、テープのヒステリシス曲線の第2象限(減磁曲線)の微分曲線を測定し、この微分曲線の半値幅に相当する磁界を、そのテープの保磁力の値で割った値で示した。即ち磁性粉末の保磁力分布が狭いほど、またテープ中での磁性粉末の分散・配向が良好なほどHaは小さくなり、同じ保磁力で比較した場合、Haが小さいほど、C、C/N特性が向上する。 For the anisotropic magnetic field distribution, the differential curve in the second quadrant (demagnetization curve) of the tape hysteresis curve is measured, and the magnetic field corresponding to the half width of this differential curve is divided by the coercive force value of the tape. The value is shown. In other words, the narrower the coercive force distribution of the magnetic powder and the better the dispersion / orientation of the magnetic powder in the tape, the smaller the Ha. When compared with the same coercive force, the smaller the Ha, the more C, C / N characteristics. Will improve.
上記の表3及び表4より、実施例1、実施例10〜15に示す本発明の希土類、Al、Siを含有する窒化鉄系の磁性粉末は、磁性層厚さが0.09μm以下と薄い磁気記録媒体に最適な本質的に球状ないし楕円状の粒子形状で、かつ5〜50nmの粒子サイズを有していることが分かる。またこのような球状ないし楕円状であるにもかかわらず、高い保磁力と高密度記録に最適な適度な飽和磁化を有し、同時に優れた飽和磁化の保存安定性を有していることがわかる。 From Table 3 and Table 4 above, the iron nitride magnetic powder containing rare earth, Al and Si of the present invention shown in Example 1 and Examples 10 to 15 has a thin magnetic layer thickness of 0.09 μm or less. It can be seen that the particles have an essentially spherical or elliptical particle shape that is optimal for magnetic recording media and have a particle size of 5 to 50 nm. Despite being spherical or elliptical, it has a high coercive force and an appropriate saturation magnetization that is optimal for high-density recording, and at the same time has excellent storage stability of saturation magnetization. .
表5の実施例10〜17に示すように、本発明の窒化鉄系の磁性粉末は、磁気記録媒体としたときに、本質的に球状ないし楕円状であるにもかかわらず、その高い磁気異方性により、優れた磁界配向性を示す。さらに本発明の磁気記録媒体は優れた異方性磁界分布を示すが、これは本発明の磁性粉末のシャープな保磁力分布を反映している。このような小さい異方性磁界分布の磁気テープは、優れた電磁変換特性(C、C/N)を示す。 As shown in Examples 10 to 17 in Table 5, the iron nitride-based magnetic powder of the present invention has a high magnetic property despite being essentially spherical or elliptical when used as a magnetic recording medium. Due to the directivity, it exhibits excellent magnetic field orientation. Furthermore, the magnetic recording medium of the present invention exhibits an excellent anisotropic magnetic field distribution, which reflects the sharp coercive force distribution of the magnetic powder of the present invention. Such a magnetic tape having a small anisotropic magnetic field distribution exhibits excellent electromagnetic conversion characteristics (C, C / N).
また、このような高密度記録媒体としての本発明の磁気記録媒体の優れた特性は、磁性粉末にFe16N2で表される組成の窒化鉄を含有する希土類−窒化系の磁性粉末を使用したときに、より顕著に表れる。 Further, the excellent characteristics of the magnetic recording medium of the present invention as such a high-density recording medium is that a rare earth-nitrided magnetic powder containing iron nitride having a composition represented by Fe 16 N 2 is used as the magnetic powder. Appears more prominently.
一方、比較例4〜5に示す磁性粉末は、球状に近い形状を有しているが、粒子サイズが50nm以上と大きいため、本質的に0.09μm以下と薄い磁性層厚さを有する磁気記録媒体に使用することができない。また比較例4の磁性粉末では希土類元素含有しないため、保磁力も本発明の磁性粉末に比べて著しく小さい。また比較例5の磁性粉末は、窒化鉄とすることにより、比較的高保磁力が得られるが、やはり希土類元素、Al、Siを含有しないため、高密度磁気記録媒体に適した5〜50nmの粒子サイズにはならない。 On the other hand, although the magnetic powders shown in Comparative Examples 4 to 5 have a shape close to a sphere, the particle size is as large as 50 nm or more, so that the magnetic recording essentially has a thin magnetic layer thickness of 0.09 μm or less. Cannot be used for media. Further, since the magnetic powder of Comparative Example 4 does not contain a rare earth element, the coercive force is significantly smaller than that of the magnetic powder of the present invention. Further, the magnetic powder of Comparative Example 5 is made of iron nitride, so that a relatively high coercive force can be obtained. However, since the magnetic powder does not contain rare earth elements, Al, or Si, it is 5 to 50 nm suitable for high-density magnetic recording media. It will not be the size.
比較例6の針状の磁性粉末を用いた磁気テープでは、高保磁力、高配向性は得られるが、異方性磁界が本発明の磁気テープに比べて大きくなり、その結果、電磁変換特性(C、C/N)も低下する。これは本発明の磁性粉末の形状が本質的に球状ないし楕円状であるのに対して、針状粒子では粒子サイズ分布が広くなり、その結果として磁性粉末の保磁力分布が広くなるためと考えられる。さらに、このような針状の磁性粉末は本質的に磁性層厚さが薄い磁気記録媒体になると、針状磁性粉末は、磁性層表面から突出する割合が多くなり、信号を記録するときに記録が不均一になり易く、また再生する時にノイズの原因となる。これが、比較例6の電磁変換特性(C、C/N)が本発明の磁性粉末に比べて、電磁変換特性(C、C/N)が低下する原因と考えられる。また、実施例10〜17と、表1の比較例2との比較から、実施例10〜17は、下層磁性層を形成することにより、サーボ出力が大きくなり、サーボ特性の向上が期待できる。 In the magnetic tape using the needle-shaped magnetic powder of Comparative Example 6, high coercive force and high orientation can be obtained, but the anisotropic magnetic field is larger than that of the magnetic tape of the present invention. C, C / N) also decreases. This is because the shape of the magnetic powder of the present invention is essentially spherical or elliptical, whereas the acicular particles have a wider particle size distribution, resulting in a wider coercive force distribution of the magnetic powder. It is done. Further, when such a needle-shaped magnetic powder is essentially a magnetic recording medium having a thin magnetic layer, the ratio of the needle-shaped magnetic powder protruding from the surface of the magnetic layer is increased, and recording is performed when a signal is recorded. Tends to be non-uniform and causes noise during playback. This is considered to be the reason why the electromagnetic conversion characteristics (C, C / N) of Comparative Example 6 are lower than those of the magnetic powder of the present invention. Further, from comparison between Examples 10 to 17 and Comparative Example 2 in Table 1, in Examples 10 to 17, the servo output is increased by forming the lower magnetic layer, and improvement in servo characteristics can be expected.
以上述べたように、本発明に従った実施例で使用した鉄系磁性粉末は、球状ないし楕円状の形状でありながら一軸性の結晶磁気異方性に基づく高い保磁力を示し、また極めて微粒子であるにもかかわらず高密度記録に最適な飽和磁化を有する。特に鉄系磁性粉末として、Fe16N2で表される組成の窒化鉄を含有する希土類元素、Al、Siを含有する窒化鉄系の磁性粉末を上層磁性層に使用した磁気テープは、より高い保磁力を示し、優れた電磁変換特性(C、C/N)を示す。 As described above, the iron-based magnetic powder used in the examples according to the present invention exhibits a high coercive force based on uniaxial crystal magnetic anisotropy while having a spherical or elliptical shape, and extremely fine particles. In spite of this, it has saturation magnetization that is optimal for high-density recording. In particular, a magnetic tape using an iron nitride magnetic powder containing rare earth elements containing iron nitride having a composition represented by Fe 16 N 2 , Al, Si as an upper magnetic layer as an iron magnetic powder is higher. It exhibits coercive force and exhibits excellent electromagnetic conversion characteristics (C, C / N).
また、下層磁性層を形成することにより、サーボ信号の出力(C)が大きくなり、サーボ特性の向上が期待できる。 Further, by forming the lower magnetic layer, the servo signal output (C) is increased, and improvement in servo characteristics can be expected.
以上のように本発明によれば、リニアレコーディングタイプのコンピュータ磁気テープは、優れた電磁変換特性(C、C/N)を有し、温度・湿度安定性に優れた磁気記録媒体が得られる。これにより、例えば1TB以上の記録容量に対応できるコンピュータ等用の磁気記録媒体および磁気記録カートリッジを実現することができる。また、下層磁性層を形成することにより、サーボ信号の出力(C)が大きくなり、サーボ特性の向上が期待できる。 As described above, according to the present invention, a linear recording type computer magnetic tape has excellent electromagnetic conversion characteristics (C, C / N), and a magnetic recording medium excellent in temperature and humidity stability can be obtained. Thereby, for example, a magnetic recording medium and a magnetic recording cartridge for a computer or the like that can cope with a recording capacity of 1 TB or more can be realized. Further, by forming the lower magnetic layer, the servo signal output (C) is increased, and improvement in servo characteristics can be expected.
1:ケース本体 1a,1b:ケース
2:リール 3:磁気テープ
4:テープ引出口 5:ドア
6:前壁 7:テープ引出具
20:ドアばね
12:ブレーキボタン 17:スプリング
21:上鍔部 22:下鍔部
23:巻芯部 23c:底壁
23d:底孔
40:非磁性支持体 41:導電性下塗層
42:下層磁性層 43:非磁性中間層
44:上層磁性層 45バック層
1:
Claims (5)
磁性粉末は、コアー部分と外層部分とを有してなり、外層部分に希土類元素が主体的に存在し、コアー部分が、鉄または鉄の一部が遷移金属元素で置換されたFe16N2相を含有し、前記磁性層の最上層磁性層の厚さが0.09μm以下であり、保磁力が200〜400kA/mであることを特徴とする磁気記録媒体。 Nonmagnetic support, at least one nonmagnetic intermediate layer containing nonmagnetic powder and binder resin formed on one surface of the nonmagnetic support, and magnetic powder formed on the nonmagnetic intermediate layer And a magnetic recording medium having at least one magnetic layer containing a binder resin,
The magnetic powder has a core portion and an outer layer portion, the rare earth element is mainly present in the outer layer portion, and the core portion is Fe 16 N 2 in which iron or a part of iron is substituted with a transition metal element. A magnetic recording medium comprising a phase, wherein the uppermost magnetic layer of the magnetic layer has a thickness of 0.09 μm or less and a coercive force of 200 to 400 kA / m.
磁性粉末は、コアー部分と外層部分とを含んでなり、外層部分に希土類元素が主体的に存在し、コアー部分が、鉄または鉄の一部が遷移金属元素で置換されたFe16N2相を含有し、前記磁性層の最上層磁性層の残留磁束密度(Br)と厚さ(δ)の積(Br・δ)が、0.0018〜0.05μTmであり、保磁力が200〜400kA/mであることを特徴とする磁気記録媒体。 Nonmagnetic support, at least one nonmagnetic intermediate layer containing nonmagnetic powder and binder resin formed on one surface of the nonmagnetic support, and magnetic powder formed on the nonmagnetic intermediate layer And a magnetic recording medium having at least one magnetic layer containing a binder resin,
The magnetic powder includes a core portion and an outer layer portion, the rare earth element is mainly present in the outer layer portion, and the core portion is Fe 16 N 2 phase in which iron or a part of iron is substituted with a transition metal element. And the product (Br · δ) of the residual magnetic flux density (Br) and the thickness (δ) of the uppermost magnetic layer of the magnetic layer is 0.0018 to 0.05 μTm, and the coercive force is 200 to 400 kA. A magnetic recording medium characterized by being / m.
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