JP4389955B2 - 磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1) 非磁性支持体と、非磁性支持体の一方の面上の下層非磁性層と、下層非磁性層上の上層磁性層とを少なくとも有する磁気記録媒体であって、
前記上層磁性層は、強磁性粉末、及び結合剤樹脂材料を少なくとも含み、
前記下層非磁性層は、カーボンブラック、α−酸化鉄、及び結合剤樹脂材料を少なくとも含み、
前記酸化鉄は、平均長軸長が30〜65nm、BET法による比表面積が80〜120m2 /gであり、単位比表面積当たり0.13〜0.25mg/m2 の水分を含んでいるものであり、
前記下層非磁性層に含まれる結合剤樹脂材料には、極性基が含まれており、
前記下層非磁性層は0.3〜2.5μmの厚さを有し、
前記上層磁性層は0.03〜0.30μmの厚さを有する、磁気記録媒体。
非磁性支持体の一方の面上に、カーボンブラック、α−酸化鉄、及び結合剤樹脂材料を少なくとも含み、前記酸化鉄は、平均長軸長が30〜65nm、BET法による比表面積が80〜120m2 /gであり、単位比表面積当たり0.13〜0.25mg/m2 の水分を含んでいるものであり、前記結合剤樹脂材料には、極性基が含まれている非磁性層用塗料を塗布、乾燥し、硬化させて下層非磁性層を形成する工程と、
前記下層非磁性層上に、強磁性粉末、及び結合剤樹脂材料を少なくとも含む磁性層用塗料を塗布、乾燥して、上層磁性層を形成する工程と
を含む磁気記録媒体の製造方法。
下層非磁性層は、カーボンブラック、非磁性無機粉末としてα−酸化鉄、及び結合剤樹脂材料を少なくとも含む。
オキシ水酸化鉄の製法としては、例えば、第二鉄塩水溶液に、Feに対し1.0〜3.5当量の水酸化アルカリ水溶液を攪拌しながら10〜90℃の液温で加え、水酸化第二鉄の沈殿を含む懸濁液を得る。その後、水酸化第二鉄の沈殿を含む懸濁液を30〜50℃の温度に保持して2〜20時間熟成してから加水分解し、オキシ水酸化鉄を生成させる。
オキシ水酸化鉄の沈殿を含む懸濁液に、オキシ水酸化鉄に対しPが0.1〜5.0重量%となる量のリン化合物の水溶液、例えばリン酸水溶液を攪拌しながら加える。その後、オキシ水酸化鉄のFeに対するYの原子比百分率(Y/Fe)が、0.1〜10at.%となる量のイットリウム水溶液を攪拌しながら加え、pH9以下として、オキシ水酸化鉄にリン及びイットリウムを被着させる。
リン及びイットリウムが被着されたオキシ水酸化鉄の懸濁液を濾過、水洗、乾燥する。その後、オキシ水酸化鉄の粉末を大気中、300〜900℃、好ましくは400〜700℃、10〜60分間の焼成処理に付し、酸化鉄に変換する。焼成温度が高すぎると、粒子の焼結が起こるので注意を要する。適切な焼成により、オキシ水酸化鉄の平均長軸長が維持された酸化鉄が得られる。
得られた酸化鉄粉末を、0.1〜2.0体積%の水蒸気を含有する30〜60℃の窒素ガス流の中に、1分〜120分間保持して、所望の単位比表面積当たりの水分量とされた酸化鉄粉末とする。窒素ガス流中の水蒸気含有量が多いほど、また、前記保持時間が長いほど、酸化鉄粉末の水分量は多くなる。
上層磁性層は、少なくとも強磁性粉末及び結合剤樹脂材料を含有する。
また、磁性層中には、必要に応じ、界面活性剤等の分散剤、高級脂肪酸、脂肪酸エステル、シリコンオイル等の潤滑剤、その他の各種添加物を添加してもよい。
バックコート層は、走行安定性の改善や磁性層の帯電防止等のために必要に応じて設けられ、特に構造や組成は限定されないが、例えば、カーボンブラック、カーボンブラック以外の非磁性無機粉末、及び結合剤樹脂を含むものを用いることができる。
非磁性支持体として用いる材料には特に制限はなく、目的に応じて各種可撓性材料、各種剛性材料から選択し、各種規格に応じてテープ状、シート状、カード状、ディスク状などの所定形状及び寸法とすればよい。例えば、可撓性材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル類、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリカーボネートなどの各種樹脂が挙げられる。非磁性支持体として、PEN、PA、PI、及びPAIから選ばれる樹脂製のフィルムが好ましい。非磁性支持体の厚さは、例えば3.0〜15.0μmであり、2.0〜6.0μmであることが好ましい。
本発明において、調製された各非磁性層形成用塗料、磁性層形成用塗料、バックコート層形成用塗料を用いて、塗布、乾燥、カレンダー、硬化等により、それぞれの塗膜(塗層)を形成し、磁気記録媒体を製造する。
(平均長軸長の測定)
測定対象の粉体の100,000倍の透過型電子顕微鏡(TEM; Transmission Electron Microscope) 写真を撮影し、写真から不作為に抽出した100個の粒子について、長軸長を測定した。これらの値の平均値を平均長軸長とした。
Quantachrome社製 NOVA2000seriesを使用し、BET法により比表面積を求めた。より具体的には、以下のように行った。
90℃オーブン内にてセルを乾燥し、乾燥したセルを20℃、45%RH雰囲気にて20℃まで放冷した。以降の操作はすべて20℃、45%RH雰囲気にて行った。
セル風袋の重量(w1 )を測定した。測定すべき粉体試料を0.2〜0.3g程度計量し、その測定試料を測定用セルに充填し、粉体飛散防止用のフィルターをセル端部に挿入した。BET測定装置(Quantachrome社製 NOVA2000)付属のマントルヒーターにセルをセットして、150℃、1時間の脱気処理を行った。セルを取外し、フィルターを外して20℃、45%RH雰囲気にて粉体試料入りセルの重量(w2 )を測定した。測定すべき粉体試料の重量(w)を算出した(w=w2 −w1 )。
上記粉体試料入りセルを上記BET測定装置にセットして、付属のデュワー瓶に液体窒素を所定量充填した。測定プログラムを起動し、液体窒素温度(77K)にて測定を行った。測定終了後、粉体試料を回収した。
三菱化学株式会社製の電量滴定法式自働水分測定装置を使用し、陽極液試薬としてアクアミクロンAX、陰極液試薬としてアクアミクロンCXUを使用した。
測定装置のSense安定後、電極正常確認のため、測定前にチェック液を電解セルに600mg程度投入し、経過観察値が出ることを確認した。
CA−100型およびVA−100型を使用し、滴定パラメータは以下の通りに設定した。
Delay: 1 min, Min Titr: 2 min, Titr Stop: 0 min, End Sense: 0.1 μg/sec, Print Form: 3, Calc Form: 1, Calc Unit: 0, VA Select: 1, VA Temp: 100℃指定温度, Purge: 1 min, Preheat: 2 min, Cooling: 2 min
予想される水分量に見合う試料量(g)を投入し、5回測定を行い、最大値と最小値を除いた3値の平均値を抽出総水分値(g)とした。
粉体の単位重量当たりの水分量を次式により算出した。
単位重量当たりの水分量(wt%)=[抽出総水分値(g)/試料量(g)]×100
測定終了後に、チェック液の経過観察値が測定前の値と同じであることを確認した。
実施例1で用いる酸化鉄を次のようにして調製した。
濃度0.5モル/LのFe3+水溶液に、Fe3+に対し1.3当量の水酸化ナトリウム水溶液を、液温10℃に保って攪拌しながら添加し、水酸化第二鉄の沈殿を生成させた。その後、この沈殿を含む懸濁液を30℃の温度に保持して10時間熟成して長軸長を調整し、オキシ水酸化鉄α−FeOOHを生成させた。次いで、このα−FeOOHを含む懸濁液に、α−FeOOHに対しPが2.0重量%となる量のリン酸水溶液を攪拌しながら添加し、α−FeOOHにP被着処理を施した。その後、さらに、α−FeOOHのFeに対するYの原子比百分率(Y/Fe)が1.0at.%となる量のイットリウム水溶液を攪拌しながら添加し、pH9以下として、α−FeOOHにY被着処理を施した。P及びYが被着されたα−FeOOHの懸濁液を濾過、水洗、乾燥した。得られたα−FeOOHの粉末を大気中、650℃、60分間の焼成処理に付し、酸化鉄α−Fe2 O3 の粉末を得た。
(非磁性層用塗料の調製)
酸化鉄(I) 80.0質量部
カーボンブラック 20.0質量部
(三菱化学(株)製 商品名:#950B、平均粒径:17nm、BET比表面積:250m2 /g、DBP吸油量:70ml/100g、pH:8)
電子線硬化型結合剤 電子線硬化性塩化ビニル樹脂 12.0質量部
(東洋紡績(株)製 商品名:TB−0246)
電子線硬化型結合剤 電子線硬化性ポリウレタン樹脂 10.0質量部
(東洋紡績(株)製 商品名:TB−0216)
分散剤 リン酸系界面活性剤 3.2質量部
(東邦化学工業(株)製 商品名:RE−610)
研磨材 α−アルミナ 5.0質量部
(住友化学(株)製 商品名:HIT60A、平均粒径:0.18μm)
NV(固形分濃度)=70%(質量百分率)
溶剤比率 MEK/トルエン/シクロヘキサノン=2/2/1(質量比)
潤滑剤 脂肪酸 0.5質量部
(日本油脂(株)製 商品名:NAA180)
潤滑剤 脂肪酸アマイド 0.5質量部
(花王(株)製 商品名:脂肪酸アマイドS)
潤滑剤 脂肪酸エステル 1.0質量部
(日光ケミカルズ(株)製 商品名:NIKKOLBS)
を添加して、
NV(固形分濃度)=25%(質量百分率)
溶剤比率 MEK/トルエン/シクロヘキサノン=2/2/1(質量比)
となるように希釈した後、分散を行いタンクに出筒した。出筒時点における塗料の粘度を測定したところ、100cpであった。
強磁性粉末 Fe系針状強磁性粉末 100.0質量部
(Fe/Co/Al/Y=100/24/5/8(原子比)、Hc:188kA/m、σs:140Am2 /kg、BET比表面積値:50m2 /g、平均長軸長:0.10μm)
熱硬化型塩化ビニル樹脂 塩化ビニル共重合体 10.0質量部
(日本ゼオン(株)製 商品名:MR110)
熱硬化型ポリウレタン樹脂 ポリエステルポリウレタン 6.0質量部
(東洋紡績(株)製 商品名:UR8300)
分散剤 リン酸系界面活性剤 3.0質量部
(東邦化学工業(株)製、商品名:RE610)
研磨材 α−アルミナ 10.0質量部
(住友化学(株)製 商品名:HIT60A、平均粒径:0.18μm)
NV(固形分濃度)=70%(質量百分率)
溶剤比率 MEK/トルエン/シクロヘキサノン=4/4/2(質量比)
NV(固形分濃度)=15%(質量百分率)
溶剤比率 MEK/トルエン/シクロヘキサノン=22.5/22.5/55(質量比)
となるように希釈してから、仕上げ分散を行った。続いて、得られた塗料に熱硬化剤(日本ポリウレタン工業(株)製 コロネートL)4質量部を添加混合した後、さらに絶対濾過精度0.5μmのフィルターで濾過して、磁性層用塗料を作製した。
カーボンブラック 75.0質量部
(キャボット社製 商品名:BP−800、平均粒径17nm、DBP吸油量68ml/100g、BET比表面積210m2 /g)
カーボンブラック 15.0質量部
(キャボット社製 商品名:BP−130、平均粒径75nm、DBP吸油量69ml/100g、BET比表面積25m2 /g)
炭酸カルシウム
(白石工業(株)製 商品名:白艶華0、平均粒径30nm) 10.0質量部
ニトロセルロース 65.0質量部
(旭化成工業(株)製 商品名:BTH1/2)
ポリウレタン樹脂 35.0質量部
(脂肪族ポリエステルジオール/芳香族ポリエステルジオール=43/57)
NV(固形分濃度)=30%(質量百分率)
溶剤比率 MEK/トルエン/シクロヘキサノン=1/1/1(質量比)
NV(固形分濃度)=10%(質量百分率)
溶剤比率 MEK/トルエン/シクロヘキサノン=50.0/40.0/10.0(質量比)となるように希釈してから、仕上げ分散を行った。続いて、得られた塗料に熱硬化剤(日本ポリウレタン工業(株)製 コロネートL)10質量部を添加混合した後、さらに絶対濾過精度0.5μmのフィルターで濾過して、バックコート層用塗料を作製した。
厚さ6.2μmのベースフィルム(ポリエチレンナフタレートフィルム)の一方の面上に、カレンダー加工後の厚さが2.0μmになるように、上記の非磁性層用塗料をノズルにより押し出し塗布法で塗布して、乾燥した。その後、プラスチックロールと金属ロールとを組み合わせたカレンダーによって、ニップ数4回、加工温度100℃、線圧3500N/cmで加工を行い、さらに、照射量4.0Mrad、加速電圧200kVにて電子線照射を行い、下層非磁性層を形成した。
上記のようにして形成した下層非磁性層上に、上記の磁性層用塗料を、加工後の厚さが0.2μmになるようにノズルにより押し出し塗布法で塗布して、配向を行い、乾燥した。その後、プラスチックロールと金属ロールとを組み合わせたカレンダーによって、ニップ数4回、加工温度100℃、線圧3500N/cmで加工を行い、上層磁性層を形成した。
ベースフィルムの他方の面上に、上記のバックコート層用塗料を、加工後の厚さが0.7μmになるようにノズルにより押し出し塗布法で塗布して、乾燥した。その後、プラスチックロールと金属ロールとを組み合わせたカレンダーによって、ニップ数4回、加工温度100℃、線圧3500N/cmで加工を行い、バックコート層を形成した。
非磁性層用塗料の調製において、実施例1で用いた酸化鉄(I)80.0質量部の代わりに、それぞれ表1及び表2に示す酸化鉄80.0質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、非磁性層用塗料をそれぞれ作製した。いずれの非磁性層用塗料の調製においても、NV(固形分濃度)=25%(質量百分率)となるように希釈した後、出筒時点における塗料の粘度を測定したところ、約100cpであった。得られた各非磁性層用塗料を用いて、実施例1と同様にして、各磁気記録テープサンプルを作製した。
各磁気記録テープサンプルについて、次の評価を行った。
「TALYSTEPシステム」(テーラーホブソン社製)を用い、JIS B0601−1982に基づいて、テープの磁性層表面の中心線平均粗さRaの測定を行った。
測定の条件は、フィルター0.18〜9Hz、触針0.1×2.5μmスタイラス、触針圧2mg、測定スピード0.03mm/sec、測定長さ500μmとした。なお、磁性層表面のRaの測定は、最終的なカレンダー処理及び硬化処理後に行った。
カートリッジに組み込んだ各磁気テープサンプルについて、磁気記録ヘッドで記録波長0.25μmの単一記録波長を記録し、信号のP−P値(振幅)に対して50%以下のP−P値(振幅)の信号をミッシングパルスとし、4個以上連続したミッシングパルスを欠陥Long Defectとして検出した。基準テープとしての実施例18の磁気テープサンプルの1m当たりのLong Defectの個数をNとし、各磁気テープサンプルの1m当たりのLong Defectの個数をXとし、各磁気テープサンプルについてLog10(X/N)をビットエラーレートとしてそれぞれ算出した。算出した各ビットエラーレートの比較を行った。なお、再生ヘッドとしては、磁気抵抗効果型磁気ヘッド(MRヘッド)を用いた。
Claims (3)
- 非磁性支持体と、非磁性支持体の一方の面上の下層非磁性層と、下層非磁性層上の上層磁性層とを少なくとも有する磁気記録媒体であって、
前記上層磁性層は、強磁性粉末、及び結合剤樹脂材料を少なくとも含み、
前記下層非磁性層は、カーボンブラック、α−酸化鉄、及び結合剤樹脂材料を少なくとも含み、
前記酸化鉄は、平均長軸長が30〜65nm、BET法による比表面積が80〜120m2 /gであり、単位比表面積当たり0.13〜0.25mg/m2 の水分を含んでいるものであり、
前記下層非磁性層に含まれる結合剤樹脂材料には、極性基が含まれており、
前記下層非磁性層は0.3〜2.5μmの厚さを有し、
前記上層磁性層は0.03〜0.30μmの厚さを有する、磁気記録媒体。 - 前記下層非磁性層に含まれる結合剤樹脂材料は、電子線硬化性樹脂の硬化物である、請求項1に記載の磁気記録媒体。
- 請求項1又は2に記載の磁気記録媒体の製造方法であって、
非磁性支持体の一方の面上に、カーボンブラック、α−酸化鉄、及び結合剤樹脂材料を少なくとも含み、前記酸化鉄は、平均長軸長が30〜65nm、BET法による比表面積が80〜120m2 /gであり、単位比表面積当たり0.13〜0.25mg/m2 の水分を含んでいるものであり、前記結合剤樹脂材料には、極性基が含まれている非磁性層用塗料を塗布、乾燥し、硬化させて下層非磁性層を形成する工程と、
前記下層非磁性層上に、強磁性粉末、及び結合剤樹脂材料を少なくとも含む磁性層用塗料を塗布、乾燥して、上層磁性層を形成する工程と
を含む磁気記録媒体の製造方法。
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