JP4453668B2 - 磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
さらに環構造を有する放射線硬化層を設けた磁気記録媒体が提案されている(特許文献4参照)。しかし、特に磁性体に微粒子を用いた磁気記録媒体では、更に耐久性を向上させることが求められている。
<1> 非磁性支持体上に、放射線硬化性化合物含有層を放射線照射によって硬化させた放射線硬化層と、強磁性粉末を結合剤中に分散させた磁性層とを、この順に有する磁気記録媒体であって、前記放射線硬化性化合物の放射線硬化性官能基濃度が2mmol/g以上6mmol/g以下であり、前記放射線硬化層が30vol%以上60vol%以下の無機粉体を含むことを特徴とする磁気記録媒体、
<2> 放射線硬化性化合物が、環構造を環構造を有しないウレタン(メタ)アクリレートを含む<1>に記載の磁気記録媒体、
<3> 無機粉体が平均粒子径5〜50nmの球状粒子である<1>又は<2>に記載の磁気記録媒体、
<4> 強磁性粉末が長軸長が20〜50nmの針状強磁性体、板径が10〜50nmの平板状磁性体、または、直径が10〜50nmの球状または楕円状磁性体である<1>〜<3>いずれか1つに記載の磁気記録媒体、
<5> 放射線硬化層と磁性層との間に、非磁性粉末を結合剤中に分散させた非磁性層を有する<1>〜<4>いずれか1つに記載の磁気記録媒体。
また、放射線硬化層と磁性層との間に、非磁性粉末を結合剤中に分散させた非磁性層を有することが好ましい。
本発明によれば塗膜の平滑性に優れ、長期保存による走行耐久性低下やテープの温度膨張変化によるエラーの発生を防ぐことができる。その作用について述べる。
本発明において、放射線硬化性化合物は一般的なポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂と比較して、比較的低分子量であるモノマー、オリゴマーであり、粘度が低く塗膜がレベリングしやすいため、優れた平滑性を得ることができる。
特に、環構造を持たないウレタン(メタ)アクリレートを用いると、分子の運動性が高く、放射線硬化における硬化性が高く、未反応の(メタ)アクリレートモノマー、オリゴマーが減少する。その結果、テープを長期保存した際に磁性層表面にモノマーやオリゴマーの析出による走行耐久性の低下が抑制されると考えられる。
従来用いられてきた放射線硬化性のオリゴマーとしては、従来技術で示した特許文献の実施例にも記載のあるように、エチレングリコールジアクリレートやトリプロプレングルコールジアクリレート等の2官能のエーテル系アクリレートをはじめ、トリメチロールプロパントリアクリレートやジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の多官能アクリレートが知られている。しかし、このような従来用いられてきた2官能アクリレートは硬化膜が軟らかく、塗布工程でハンドリング故障が発生する欠点がある。一方、トリメチロールプロパントリアクリレートやジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の多官能アクリレートは放射線硬化性官能基濃度が高いので硬化収縮が強くなり、テープがカッピングする等の欠点があった。本発明によれば、放射線硬化性官能基濃度を規定した、特定の放射線硬化性化合物を使用することにより、硬化膜の強度が高くできる特徴がある。特に環構造をもたないウレタン(メタ)アクリレートを用いると、分子の運動性が高く、放射線硬化における硬化性が高いので好ましい。
従来は、放射線硬化性化合物に無機粉体を併用すると、塗膜自体が硬くなり、分子の運動性が拘束されるので、硬化性が低下するという問題があった。本発明によれば、そのような欠点が解決できる。従来はナノサイズの無機粉体であっても、大量に添加すると硬化膜が粗面化することがあったが、本発明のような放射線硬化性官能基濃度の小さい放射線硬化性化合物を使用することにより、平滑性を向上させることができ、さらに無機粉体を添加することによって温度膨張変化も小さくできるというメリットを両立できる特徴をもつ。
1.放射線硬化性化合物
本発明において、放射線硬化性化合物の放射線硬化性官能基濃度は2mmol/g以上6mmol以下である。
放射線硬化性官能基濃度が2mmol/gより低いと、十分な硬化性を得ることができない。また、6mmol/gより高いと、保存性が低下する。
なお、本発明において、放射線硬化性官能基濃度が2mmol/g以上6mmol以下である放射線硬化性化合物を「本発明の放射性硬化性化合物」ともいうこととする。
尚、本発明で用いられる放射線としては、電子線(β線)、紫外線、X線、γ線、α線などの各種の放射線が含まれる。
ここで、本発明において放射線硬化性官能基濃度とは、化合物1g当たりの官能基の数を示すものである。例えば分子量が500であり、分子内にアクリロイル基を2つ有する化合物であれば、放射線硬化性官能基濃度は
2/500=0.004mol/g
となる。
ここで、「(メタ)アクリレート」の記載は、「アクリレート」及び「メタクリレート」の双方を意味する、省略的な記載である。
例えば、
(1)ジオール成分にジオールと反応する基(イソシアネート基)及び放射線硬化性官能基を有する成分を反応させたもの、
(2)ジイソシアネート成分にイソシアネート基と反する基(水酸基)及び放射線硬化性官能基を有する成分を反応させたもの
が例示できる。
ジオール成分やジイソシアネート成分はポリウレタン原料として公知の原料を用いることができる。
また、分子内に分岐構造を有することが好ましい。具体的には、メチル基等の分岐側鎖を有するウレタン(メタ)アクリレートが好ましい。分子内に分岐構造を有することにより、結晶化しにくくなり、放射線硬化性化合物の粘度を低下させることができ、その結果、塗布した際のレベリング性に優れ、支持体の微小な突起を埋めることができ、平滑性に優れた磁性層が得られると共に、高い電磁変換特性を得ることができるので好ましい。
ジオール成分としては、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール等の直鎖脂肪族ジオールや、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2エチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−3−エチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−3−プロピル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−3−ブチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジエチル−1、5−ペンタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3プロパンジオール、3−エチル−3−ブチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−エチル−3−プロピル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジブチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジブチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジプロピル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジプロピル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−ブチル−3−プロピル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−1,3−プロパンジオール、3−エチル−1,5−ペンタンジオール、3−プロピル−1,5−ペンタンジオール、3−ブチル−1,5−ペンタンジオール、3−オクチル−1,5−ペンタンジオール、3−ミリスチル−1,5−ペンタンジオール、3−ステアリル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,6ヘキサンジオール、2−プロピル−1,6−ヘキサンジオール、2−ブチル−1,6−ヘキサンジオール、5−エチル−1,9−ノナンジオール、5−プロピル−1,9−ノナンジオール、5−ブチル−1,9−ノナンジオール等の分岐側鎖を持つジオール。
なかでも好ましいものとしてはヘキサンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオールが例示できる。
また前記のジオールを用いた、環構造をもたないポリエステルポリオール等を用いてもよい。
脂環式炭化水素基としてはシクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカン、シクロドデカン、シクロプロペン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、ノルボルネン、アダマンタン、ジアマンタン、トリアマンタン、テトラマンタン、アイセアン、ツイスタン、が例示できる。また、芳香族炭化水素基としては、ベンゼン、ナフタレン、アセナフチレン、フルオレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、フルオランセン、ピレン、ベンゾフルオレン、ベンゾフェナントレン、クリセン、トリフェニレン、ビスフェノールA、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールM、ビスフェノールP、ビスフェノールS、ビスフェノールZ骨格が例示できる。
具体的には2−イソシアネートエチルアクリレート、2−イソシアネートエチルメタクリレート等が例示できる。特に好ましいものは、硬化性の高い2−イソシアネートエチルアクリレートである。
具体的には、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ジトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、ジトリメチロールプロパントリメタクリレート等が例示できる。
これらの中でも、特に好ましい化合物は、2−ヒドロキシエチルアクリレートである。
分子量が上記範囲内であると、未反応物が塗膜表面に析出することがないので好ましい。さらに、粘度が適切であり、十分な平滑性が得られるので好ましい。
本発明において、放射線硬化性官能基が4官能以上になると、原料の保存安定性が低下することがある。また、1官能では硬化性が低い場合がある。
粘度が上記範囲内であると、平滑性に優れるので好ましい。
本発明において、放射線硬化層は無機粉体を30vol%〜60vol%含有する。40vol%〜50vol%含有することがより好ましい。
無機粉体の含有量が30vol%未満であると、十分な塗膜の平滑性を得ることができない。また、含有量が60vol%を超えると、放射線硬化層の硬化性が低下する。
ここで、「放射線硬化層は無機粉体を30vol%〜60vol%含有する」とは、硬化前の放射線硬化層中において、無機粉体を30vol%〜60vol%含む意である。
放射線硬化により放射線硬化性化合物の体積収縮(硬化収縮)が数%起こるが、上記の体積%(vol%)は、硬化前の放射線硬化層において定義する。
特に好ましい無機粉体としては、二酸化珪素、α−酸化鉄、二酸化チタンである。粒子サイズ、粒度分布の小ささ、機能付与の手段が多いこと等から、特に二酸化珪素が好ましく、メチルエチルケトン(MEK)、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン(MIBK)等に分散されたコロイダルシリカが特に好ましい。
尚、平均粒子径は数平均粒子径を意味し、レーザー光散乱法等によって測定することができる。
尚、本発明において、無機粒子の形状は球状に限定されず針状、楕円状、積層状の無機粒子も使用することができる。
本発明において、上述した放射線硬化性官能基濃度が2mmol/g〜6mmol/gである本発明の放射線硬化性化合物と共に、公知の他の放射線硬化性化合物を併用することも可能である。
併用する際の本発明の硬化性化合物の含有量は放射線硬化性化合物全体の50wt%以上が好ましく、さらに好ましくは70wt%以上である。
本発明において、放射線硬化層にカーボンブラックを添加することも好ましい。
カ−ボンブラックを添加すると公知の効果である表面電気抵抗Rsを下げることができ、光透過率を小さくすることができるとともに、所望のマイクロビッカース硬度を得る事ができるので好ましい。一方、カーボンブラックを全く添加しないことも好ましい実施態様である。
カ−ボンブラックの比表面積は100〜500m2/gであることが好ましく、より好ましくは150〜400m2/gである。DBP吸油量は好ましくは20〜400ml/100gであり、より好ましくは30〜200ml/100gである。カ−ボンブラックの粒子径は5nm〜80nmであることが好ましく、より好ましくは10〜50nmであり、さらに好ましくは10〜40nmである。カ−ボンブラックのpHは2〜10であることが好ましく、含水率は0.1〜10%であることが好ましく、タップ密度は0.1〜1g/mlであることが好ましい。
カ−ボンブラックを分散剤などで表面処理したり、樹脂でグラフト化して使用しても、表面の一部をグラファイト化したものを使用してもかまわない。また、カ−ボンブラックを塗料に添加する前にあらかじめ放射線硬化性化合物分散してもかまわない。
これらのカーボンブラックは上記無機粉末に対して50重量%を越えない範囲で使用することが好ましく、放射線硬化層の総重量の40%を越えない範囲で使用することが好ましい。これらのカ−ボンブラックは単独、または組合せで使用することができる。
本発明で使用できるカ−ボンブラックは例えば「カ−ボンブラック便覧」(カ−ボンブラック協会編)を参考にすることができる。
本発明において使用される放射線としては、電子線や紫外線が例示できる。紫外線を使用する場合には前記の放射線硬化性化合物に光重合開始剤を添加することが必要となる。電子線硬化の場合は重合開始剤が不要であり、透過深さも深いので好ましい。
電子線加速器としてはスキャニング方式、ダブルスキャニング方式あるいはカーテンビーム方式が採用できるが、好ましいのは比較的安価で大出力が得られるカーテンビーム方式である。電子線特性としては、加速電圧が30〜1,000kVであることが好ましく、より好ましくは50〜300kVであり、吸収線量としては0.5〜20Mradであることが好ましく、より好ましくは2〜10Mradである。加速電圧が30kV以上であると、十分なエネルギーの透過量が得られるので好ましい。また、1,000kV以下であると、良好なエネルギー効率が得られ、経済的であるので好ましい。
電子線を照射する雰囲気は窒素パージにより酸素濃度を200ppm以下にすることが好ましい。酸素濃度が高いと表面近傍の架橋、硬化反応が阻害されることがあるので、酸素濃度を200ppm以下にすることが好ましい。
紫外線硬化に用いる光重合開始剤として光ラジカル重合開始剤が用いられる。詳細は例えば「新高分子実験学第2巻 第6章 光・放射線重合」(共立出版1995発行、高分子学会編)記載されているものを使用できる。具体例としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、アントラキノン、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルメチルケタール、ベンジルエチルケタール、ベンゾインイソブチルケトン、ヒドロキシジメチルフェニルケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、などがある。芳香族ケトンの混合比率は、放射線硬化性化合物100重量部に対し0.5〜20重量部であることが好ましく、より好ましくは2〜15重量部であり、さらに好ましくは3〜10重量部である。
放射線硬化装置、条件などについては「UV・EB硬化技術」((株)総合技術センタ−発行)や「低エネルギー電子線照射の応用技術」(2000年、(株)シーエムシー発行)などに記載されている公知のものを用いることができる。
(厚み)
本発明において、放射線硬化層の厚みは0.1〜1.0μmが好ましい。放射線硬化層の厚みが0.1μm以上であると、十分な平滑性を得ることができるので好ましい。また、1.0μm以下であると、支持体との密着性が良好であるので好ましい。
本発明において、放射線硬化層のガラス転移温度は80℃〜150℃であることが好ましく、100℃〜130℃であることがより好ましい。ガラス転移温度が80℃以上であると、塗布工程で粘着故障を生じることがないので好ましい。また、ガラス転移温度が150℃以下であると、良好な塗膜強度が得られるので好ましい。
本発明において、放射線硬化層の弾性率は1.5GPa〜10GPaであることが好ましく、2GPa〜10GPaであることがより好ましい。
弾性率が1.5GPa以上であると、塗膜が粘着故障を生じることがないので好ましい。また、弾性率が10GPa以下であると、良好な塗膜強度が得られるので好ましい。
本発明において、放射線硬化層のカットオフ値0.25nmにおける平均粗さ(Ra)は1〜2nmであることが好ましい。
平均粗さが1nm以上であると、塗布工程でのパスロールへの張り付き故障を生じることがないので好ましい。また、2nm以下であると、十分な磁性層の平滑性が得られるので好ましい。
本発明の磁気記録媒体は、非磁性支持体上に、強磁性粉末を結合剤中に分散させた磁性層を有する。
1.強磁性粉末
本発明の磁気記録媒体には、強磁性粉末として、長軸長が20〜50nmの針状強磁性体、板径10〜50nmの平板状磁性体、または直径10〜50nmの球状または楕円状磁性体を使用することが好ましい。以下、それぞれについて説明する。
(1)針状強磁性体
本発明の磁気記録媒体に使用される強磁性粉末として、長軸長が20〜50nmである針状強磁性体を使用することができる。針状強磁性体としては、針状であるコバルト含有強磁性酸化鉄又は強磁性合金粉末等の強磁性金属粉末が例示でき、BET比表面積(SBET)が好ましくは40〜80m2/g、より好ましくは50〜70m2/gである。結晶子サイズは好ましくは12〜25nm、より好ましくは13〜22nmであり、特に好ましくは14〜20nmである。長軸長は20〜50nmであるが、好ましくは20〜40nmである。
第一鉄塩とアルカリを混合した水性懸濁液に、酸化性気体を吹き込むことによって得られるオキシ水酸化鉄を出発原料とする例を挙げることができる。
このオキシ水酸化鉄の種類としては、α−FeOOHが好ましい。その製法としては、第一鉄塩を水酸化アルカリで中和してFe(OH)2の水性懸濁液とし、この懸濁液に酸化性ガスを吹き込んで針状のα−FeOOHとする第一の製法がある。一方、第一鉄塩を炭酸アルカリで中和してFeCO3の水性懸濁液とし、この懸濁液に酸化性気体を吹き込んで紡錘状のα−FeOOHとする第二の製法がある。このようなオキシ水酸化鉄は第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とを反応させて水酸化第一鉄を含有する水溶液を得て、これを空気酸化等により酸化して得られたものであることが好ましい。この際、第一鉄塩水溶液にNi塩や、Ca塩、Ba塩、Sr塩等のアルカリ土類元素の塩、Cr塩、Zn塩などを共存させても良く、このような塩を適宜選択して用いることによって粒子形状(軸比)などを調製することができる。
また、飽和磁束密度は、好ましくは150〜300mT(1,500〜3,000G)であり、さらに好ましくは160〜290mT(1,600〜2,900G)である。また飽和磁化(σs)は、好ましくは100〜170A・m2/kg(100〜170emu/g)であり、さらに好ましくは110〜160A・m2/kg(110〜160emu/g)である。
本発明で用いることのできる板径が10〜50nmである平板状磁性体としては六方晶フェライト粉末が好ましい。
六方晶フェライトとしてバリウムフェライト、ストロンチウムフェライト、鉛フェライト、カルシウムフェライトの各置換体、Co置換体等がある。具体的にはマグネトプランバイト型のバリウムフェライト及びストロンチウムフェライト、スピネルで粒子表面を被覆したマグネトプランバイト型フェライト、更に一部スピネル相を含有したマグネトプランバイト型のバリウムフェライト及びストロンチウムフェライト等が挙げられ、その他所定の原子以外にAl、Si、S、Sc、Ti、V、Cr、Cu、Y、Mo、Rh、Pd、Ag、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Re、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、P、Co、Mn、Zn、Ni、Sr、B、Ge、Nb、Znなどの原子を含んでもかまわない。一般にはCo−Zn、Co−Ti、Co−Ti−Zr、Co−Ti−Zn、Ni−Ti−Zn、Nb−Zn−Co、Sb−Zn−Co、Nb−Zn等の元素を添加した物を使用することができる。原料・製法によっては特有の不純物を含有するものもある。
板状比(板径/板厚)は1〜15が好ましく、2〜7がより好ましい。上記範囲であると配向性が十分であり、粒子間のスタッキングが起こりにくくノイズが小さくなる。この粒子サイズ範囲のBET法による比表面積は10〜200m2/gを示す。比表面積は概ね粒子板径と板厚からの算術計算値と符号する。結晶子サイズは50〜450Å、好ましくは100〜350Åである。粒子板径・板厚の分布は通常狭いほど好ましい。数値化は困難であるが粒子TEM写真より500粒子を無作為に測定する事で比較できる。分布は正規分布ではない場合が多いが、計算して平均サイズに対する標準偏差で表すとσ/平均サイズ=0.1〜2.0である。粒子サイズ分布をシャープにするには粒子生成反応系をできるだけ均一にすると共に、生成した粒子に分布改良処理を施すことも行われている。たとえば酸溶液中で超微細粒子を選別的に溶解する方法等も知られている。
Hcは粒子サイズ(板径・板厚)、含有元素の種類と量、元素の置換サイト、粒子生成反応条件等により制御できる。飽和磁化σsは40〜80A・m2/kg(40〜80emu/gである。σsは高い方が好ましいが微粒子になるほど小さくなる傾向がある。σs改良のためマグネトプランバイトフェライトにスピネルフェライトを複合すること、含有元素の種類と添加量の選択等が良く知られている。またW型六方晶フェライトを用いることも可能である。
球状または楕円状磁性体としては、Fe16N2を主相とする窒化鉄系の強磁性粉末が好ましい。Fe、N原子以外にAl、Si、S、Sc、Ti、V、Cr、Cu、Y、Mo、Rh、Pd、Ag、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Re、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、P、Co、Mn、Zn、Ni、Sr、B、Ge、Nbなどの原子を含んでもかまわない。Feに対するNの含有量は1.0〜20.0原子%が好ましい。
窒化鉄は球状または楕円状が好ましく、長軸径/短軸径の軸比は1〜2が好ましい。BET比表面積(SBET)が30〜100m2/gであることが好ましく、より好ましくは50〜70m2/gである。結晶子サイズは12〜25nmであることが好ましく、より好ましくは13〜22nmである。
飽和磁化σsは50〜200A・m2/kg(emu/g)が好ましい。更に好ましくは70〜150A・m2/kg(emu/g)である。
磁性層に用いる結合剤としてはポリウレタン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、スチレン、アクリロニトリル、メチルメタクリレートなどを共重合したアクリル系樹脂、ニトロセルロースなどのセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタ−ル、ポリビニルブチラールなどのポリビニルアルキラール樹脂などから単独あるいは複数の樹脂を混合して用いることができる。これらの中で好ましいのはポリウレタン樹脂、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、塩化ビニル系樹脂である。
結合剤の分子量は重量平均分子量で10,000〜200,000が好ましく、20,000〜100,000が更に好ましい。この範囲内にあると、塗膜強度が十分であり、耐久性が良好であり、また分散性が向上するので好ましい。
ポリエステルジオールは耐加水分解性の観点で分岐側鎖をもつもの、芳香族、脂環族の原料から得られるものが好ましい。
これらの長鎖ジオールは複数の種類のものを併用、混合して用いることもできる。
ポリウレタン樹脂のウレタン基濃度は1〜5meq/gが好ましく、1.5〜4.5が更に好ましい。この範囲より少ないと力学強度が小さく、多すぎると溶液粘度が高く分散性が低下する。
ポリウレタン樹脂のガラス転移温度は0〜200℃が好ましく、更には40〜160℃である。この範囲より低いと耐久性が低下し、高すぎるとカレンダ−成形性が低下し電磁変換特性が低下する。
共重合モノマーとしては酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどの脂肪酸ビニルエステル類、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどのアクリレート、メタクリレート類、アリルメチルエーテル、アリルエチルエーテル、アリルプロピルエーテル、アリルブチルエーテルなどのアルキルアリルエーテル類、その他スチレン、α−メチルスチレン、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、エチレン、ブタジエン、アクリルアミド、更に官能基をもつ共重合モノマーとしてビニルアルコール、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチルアリルエーテル、2−ヒドロキシプロピルアリルエーテル、3−ヒドロキシプロピルアリルエーテル、p−ビニルフェノール、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、ホスホエチル(メタ)アクリレート、スルホエチル(メタ)アクリレート、p−スチレンスルホン酸、及びこれらのNa塩、K塩などが用いられる。
塩化ビニル系樹脂中の塩化ビニルモノマーの組成は60〜95重量%が好ましい。上記範囲内にあると、良好な力学強度が得られると共に、溶剤溶解性が良好で、好適な溶液粘度のために良好な分散性が得られるので好ましい。
好ましい重合度は200〜600、更に好ましくは240〜450である。この範囲内にあると、良好な力学強度が得られると共に、好適な溶液粘度のために良好な分散性が得られるので好ましい。
具体的にはトリメチロールプロパン(TMP)にTDI(トリレンジイソシアネート)を3モル付加した化合物、TMPにHDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)を3モル付加した化合物、TMPにIPDI(イソホロンジイソシアネート)を3モル付加した化合物、TMPにXDI(キシリレンジイソシアネート)を3モル付加した化合物、などアダクト型ポリイソシアネート化合物。TDIの縮合イソシアヌレート型3量体、TDIの縮合イソシアヌレート5量体、TDIの縮合イソシアヌレート7量体、及びこれらの混合物。HDIのイソシアヌレート型縮合物、IPDIのイソシアヌレート型縮合物。さらにクルードMDIなどがある。
これらの中で好ましいのはTMPにTDIを3モル付加した化合物、TDIのイソシアヌレート型3量体などである。
硬化剤は結合剤100重量部に対して0〜80重量部添加するのが好ましい。上記範囲内にあると分散性が良好であるので好ましい。
これら添加剤としては、例えば、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、シリコーンオイル、極性基を持つシリコーン、脂肪酸変性シリコーン、フッ素含有シリコーン、フッ素含有アルコール、フッ素含有エステル、ポリオレフィン、ポリグリコール、ポリフェニルエーテル、フェニルホスホン酸、ベンジルホスホン酸基、フェネチルホスホン酸、α−メチルベンジルホスホン酸、1−メチル−1−フェネチルホスホン酸、ジフェニルメチルホスホン酸、ビフェニルホスホン酸、ベンジルフェニルホスホン酸、α−クミルホスホン酸、トルイルホスホン酸、キシリルホスホン酸、エチルフェニルホスホン酸、クメニルホスホン酸、プロピルフェニルホスホン酸、ブチルフェニルホスホン酸、ヘプチルフェニルホスホン酸、オクチルフェニルホスホン酸、ノニルフェニルホスホン酸等の芳香族環含有有機ホスホン酸およびそのアルカリ金属塩、オクチルホスホン酸、2−エチルヘキシルホスホン酸、イソオクチルホスホン酸、イソノニルホスホン酸、イソデシルホスホン酸、イソウンデシルホスホン酸、イソドデシルホスホン酸、イソヘキサデシルホスホン酸、イソオクタデシルホスホン酸、イソエイコシルホスホン酸等のアルキルホスホン酸およびそのアルカリ金属塩、リン酸フェニル、リン酸ベンジル、リン酸フェネチル、リン酸α−メチルベンジル、リン酸1−メチル−1−フェネチル、リン酸ジフェニルメチル、リン酸ビフェニル、リン酸ベンジルフェニル、リン酸α−クミル、リン酸トルイル、リン酸キシリル、リン酸エチルフェニル、リン酸クメニル、リン酸プロピルフェニル、リン酸ブチルフェニル、リン酸ヘプチルフェニル、リン酸オクチルフェニル、リン酸ノニルフェニル等の芳香族リン酸エステルおよびそのアルカリ金属塩、リン酸オクチル、リン酸2−エチルヘキシル、リン酸イソオクチル、リン酸イソノニル、リン酸イソデシル、リン酸イソウンデシル、リン酸イソドデシル、リン酸イソヘキサデシル、リン酸イソオクタデシル、リン酸イソエイコシル等のリン酸アルキルエステルおよびそのアルカリ金属塩、アルキルスルホン酸エステルおよびそのアルカリ金属塩、フッ素含有アルキル硫酸エステルおよびそのアルカリ金属塩、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、ステアリン酸ブチル、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エライジン酸、エルカ酸等の炭素数10〜24の不飽和結合を含んでも分岐していてもよい一塩基性脂肪酸およびこれらの金属塩、またはステアリン酸ブチル、ステアリン酸オクチル、ステアリン酸アミル、ステアリン酸イソオクチル、ミリスチン酸オクチル、ラウリル酸ブチル、ステアリン酸ブトキシエチル、アンヒドロソルビタンモノステアレート、アンヒドロソルビタンジステアレート、アンヒドロソルビタントリステアレート等の炭素数10〜24の不飽和結合を含んでも分岐していてもよい一塩基性脂肪酸と炭素数2〜22の不飽和結合を含んでも分岐していてもよい1〜6価アルコール、炭素数12〜22の不飽和結合を含んでも分岐していてもよいアルコキシアルコールまたはアルキレンオキサイド重合物のモノアルキルエーテルのいずれか一つとからなるモノ脂肪酸エステル、ジ脂肪酸エステルまたは多価脂肪酸エステル、炭素数2〜22の脂肪酸アミド、炭素数8〜22の脂肪族アミンなどが使用できる。また、上記炭化水素基以外にもニトロ基およびF、Cl、Br、CF3、CCl3、CBr3等の含ハロゲン炭化水素等炭化水素基以外の基が置換したアルキル基、アリール基、アラルキル基を持つものでもよい。
これらの添加物の具体例としては、例えば、日本油脂社製:NAA−102、ヒマシ油硬化脂肪酸、NAA−42、カチオンSA、ナイミーンL−201、ノニオンE−208、アノンBF、アノンLG、竹本油脂社製:FAL−205、FAL−123、新日本理化社製:エヌジエルブOL、信越化学社製:TA−3、ライオンアーマー社製:アーマイドP、ライオン社製:デュオミンTDO、日清製油社製:BA−41G、三洋化成社製:プロフアン2012E、ニューポールPE61、イオネットMS−400等が挙げられる。
本発明の磁気記録媒体は、非磁性支持体上に結合剤および非磁性粉末を含む非磁性層を有していてもよい。非磁性層に使用できる非磁性粉末は、無機物質でも有機物質でもよい。また、非磁性層には非磁性粉末と共に、必要に応じてカーボンブラックを混合してもよい。
次に非磁性層に関する詳細な内容について説明する。
本発明の磁気記録媒体は、平滑化層を設けた非磁性支持体上に結合剤及び非磁性粉末を含む非磁性層(下層)を有していてもよい。
非磁性層には、下層が実質的に非磁性である範囲で磁性粉末を使用してもよいが、非磁性粉末を用いることが好ましい。
非磁性層に使用できる非磁性粉末は、無機物質でも有機物質でもよい。また、カーボンブラック等も使用できる。無機物質としては、例えば金属、金属酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物などが挙げられる。
非磁性粉末の結晶子サイズは、4nm〜1μmが好ましく、40〜100nmがさらに好ましい。結晶子サイズが4nm〜1μmの範囲であれば、分散が困難になることもなく、また好適な表面粗さを有するため好ましい。
これら非磁性粉末の平均粒径は、5nm〜2μmが好ましいが、必要に応じて平均粒径の異なる非磁性粉末を組み合わせたり、単独の非磁性粉末でも粒径分布を広くしたりして同様の効果をもたせることもできる。とりわけ好ましい非磁性粉末の平均粒径は、10〜200nmである。5nm〜2μmの範囲であれば、分散も良好で、かつ好適な表面粗さを有するため好ましい。
ジブチルフタレート(DBP)を用いた吸油量は、好ましくは5〜100ml/100g、より好ましくは10〜80ml/100g、さらに好ましくは20〜60ml/100gである。
比重は好ましくは1〜12、より好ましくは3〜6である。タップ密度は好ましくは0.05〜2g/ml、より好ましくは0.2〜1.5g/mlである。タップ密度が0.05〜2g/mlの範囲であれば、飛散する粒子が少なく操作が容易であり、また装置にも固着しにくくなる傾向がある。
非磁性粉末の含水率は、好ましくは0.1〜5重量%、より好ましくは0.2〜3重量%、さらに好ましくは0.3〜1.5重量%である。含水量が0.1〜5重量%の範囲であれば、分散も良好で、分散後の塗料粘度も安定するため好ましい。
強熱減量は、20重量%以下であることが好ましく、強熱減量が小さいものが好ましい。
非磁性粉末の25℃での水への湿潤熱は、20〜60μJ/cm2(200〜600erg/cm2)の範囲にあることが好ましい。また、この湿潤熱の範囲にある溶媒を使用することができる。
100〜400℃での表面の水分子の量は1〜10個/100Åが適当である。水中での等電点のpHは、3〜9の間にあることが好ましい。
本発明に用いることのできる非磁性支持体としては、二軸延伸を行ったポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリアミドイミド、芳香族ポリアミド等の公知のものが挙げられる。これらの中でもポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミドが好ましい。
これらの支持体はあらかじめコロナ放電、プラズマ処理、易接着処理、熱処理などを行ってもよい。また、本発明に用いることのできる非磁性支持体の表面粗さはカットオフ値0.25mmにおいて中心平均粗さRaが3〜10nmであることが好ましい。
一般に、コンピュータデータ記録用の磁気テープは、ビデオテープ、オーディオテープに比較して繰り返し走行性が強く要求される。このような高い保存安定性を維持させるために、非磁性支持体の非磁性層および磁性層が設けられた面とは反対の面にバックコート層を設けることもできる。バックコート層用塗料は、研磨剤、帯電防止剤などの粒子成分と結合剤とを有機溶媒に分散させる。粒状成分として各種の無機顔料やカーボンブラックを使用することができる。また、結合剤としては、例えば、ニトロセルロース、フェノキシ樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン等の樹脂を単独またはこれらを混合して使用することができる。
本発明で用いられる磁気記録媒体の構成において、放射線硬化層の厚さは、上述のとおり0.1〜1.0μmの範囲が好ましく、0.3〜0.7μmが更に好ましい。また非磁性支持体の好ましい厚さは、3〜80μmである。また、非磁性支持体の非磁性層および磁性層が設けられた面とは反対側の面に設けられたバックコート層の厚さは、好ましくは0.1〜1.0μm、より好ましくは0.2〜0.8μmである。
本発明で用いられる磁気記録媒体の磁性層塗布液を製造する工程は、少なくとも混練工程、分散工程、およびこれらの工程の前後に必要に応じて設けた混合工程からなる。個々の工程はそれぞれ2段階以上に分かれていてもかまわない。本発明で用いられる強磁性六方晶フェライト粉末または強磁性金属粉末、非磁性粉末、結合剤、カーボンブラック、研磨材、帯電防止剤、潤滑剤、溶剤などすべての原料はどの工程の最初または途中で添加してもかまわない。また、個々の原料を2つ以上の工程で分割して添加してもかまわない。例えば、ポリウレタンを混練工程、分散工程、分散後の粘度調整のための混合工程で分割して投入してもよい。本発明の目的を達成するためには、従来の公知の製造技術を一部の工程として用いることができる。混練工程ではオープンニーダ、連続ニーダ、加圧ニーダ、エクストルーダなど強い混練力をもつものを使用することが好ましい。ニーダを用いる場合は磁性粉末または非磁性粉末と結合剤のすべてまたはその一部(但し、全結合剤の30%以上が好ましい)および強磁性粉末100重量部に対し15〜500重量部の範囲で混練処理される。これらの混練処理の詳細については特開平1−106338号公報、特開平1−79274号公報に記載されている。また、磁性層用液および非磁性層用液を分散させるには、ガラスビーズを用いることができる。このようなガラスビーズは、高比重の分散メディアであるジルコニアビーズ、チタニアビーズ、スチールビーズが好適である。これら分散メディアの粒径と充填率は最適化して用いられる。分散機は公知のものを使用することができる。
乾燥風の温度、風量、塗布速度を制御することで塗膜の乾燥位置を制御できるようにすることが好ましく、塗布速度は20〜1,000m/分、乾燥風の温度は60℃以上が好ましい。また磁石ゾーンに入る前に適度の予備乾燥を行うこともできる。
カレンダ処理ロールとしてはエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性プラスチックロールを使用する。また金属ロールで処理することもできる。本発明の磁気記録媒体は、表面の中心面平均粗さが、カットオフ値0.25mmにおいて好ましくは0.1〜4.0nm、より好ましくは0.5〜3.0nmの範囲という極めて優れた平滑性を有する表面であることが好ましい。その方法として、例えば上述したように特定の強磁性粉末と結合剤を選んで形成した磁性層を上記カレンダ処理を施すことにより行われる。カレンダ処理条件としては、カレンダーロールの温度は好ましくは60〜100℃の範囲、より好ましくは70〜100℃の範囲、特に好ましくは80〜100℃の範囲であり、圧力は好ましくは100〜500kg/cmの範囲、好ましくは200〜450kg/cmの範囲であり、特に好ましくは300〜400kg/cmの範囲の条件で作動させることによって行われることが好ましい。
本発明に用いられる磁気記録媒体の磁性層の飽和磁束密度は、100〜300T・m(1,000〜3,000G)であることが好ましい。また磁性層の抗磁力(Hr)は、143.3〜318.4kA/m(1,800〜4,000Oe)であることが好ましいが、より好ましくは159.2〜278.6kA/m(2,000〜3,500Oe)である。抗磁力の分布は狭い方が好ましく、SFDおよびSFDrは好ましくは0.6以下、さらに好ましくは0.2以下である。
磁性層中に含まれる残留溶媒は好ましくは100mg/m2以下、さらに好ましくは10mg/m2以下である。塗布層が有する空隙率は非磁性層、磁性層とも好ましくは30容量%以下、さらに好ましくは20容量%以下である。空隙率は高出力を果たすためには小さい方が好ましいが、目的によってはある値を確保した方が良い場合がある。例えば、繰り返し用途が重視されるディスク媒体では空隙率が大きい方が保存安定性は好ましいことが多い。
本発明の磁気記録媒体は、磁気記録媒体に磁気記録された信号を再生するヘッドについては特に制限はないが、MRヘッドのために用いることが好ましい。本発明の磁気記録媒体の再生にMRヘッドを用いる場合、MRヘッドには特に制限はなく、例えばGMRヘッドやTMRヘッドを用いることもできる。また、磁気記録に用いるヘッドは特に制限されないが、飽和磁化量が好ましくは1.0T以上であり、1.5T以上であることがより好ましい。
表1に示したジイソシアネート成分を、還流式冷却器、撹拌機を具備した容器に、メチルエチルケトン(MEK)の70%溶液となるように60℃で溶解した(ジイソシアネート70重量部に対して、MEK30重量部を添加して、MEK70%溶液とした。)。次いでジブチルスズジラウレートをジイソシアネート成分に対して60ppm、メトキシハイドロキノンを200ppmを加え、更に5分間溶解した。次に、表1に示した放射線硬化性官能基を有する成分をジイソシアネート成分1モルに対して2モル加えて、80℃にて6時間加熱反応し、放射線硬化性化合物A溶液を得た。
得られた放射線硬化性化合物溶液はFTIRで分析し、NCOに由来する吸収がなく、アクリロイル基に由来する吸収の消失がないことを確認した。
ジイソシアネート成分を表1に示したジイソシアネート成分またはジオール成分に変え、放射線硬化性官能基含有成分を表1に記載のように変更した以外は、放射線硬化性化合物Aと同様の方法で合成した。
放射線硬化性化合物Kはサートマー社製SR−230(ジエチレングリコールジアクリレート)を用いた。
放射線硬化性化合物Lは東亞合成(株)製アロニックスM220(トリプロピレングリコールジアクリレート)を用いた。
(磁性塗料の調製)
表2に示した磁性体(強磁性粉末)100部をオープンニーダーで10分間粉砕し、次いでポリウレタン樹脂溶液(SO3Na基70μeq/g含有ポリエステルポリウレタン、Tg=100℃、Mw=70,000) 15部(固形分)を添加してで60分間混練し、次いで
研磨剤(Al2O3、粒子サイズ0.3μm) 2部
カーボンブラック(粒子サイズ 40nm) 2部
メチルエチルケトン/トルエン=1/1 200部
を加えてサンドミルで360分間分散した。
これに、
ブチルステアレート 2部
ステアリン酸 1部
シクロヘキサノン 50部
を加え、さらに20分間撹拌混合したあと、1μmの平均孔径を有するフィルターを用いて濾過し、磁性塗料を調製した。
α−Fe2O3(平均粒径0.15μm、SBET52m2/g、表面処理Al2O3、SiO2、pH6.5〜8.0)85部をオープンニーダーで10分間粉砕し、次いで塩化ビニル/酢酸ビニル/グリシジルメタクリレート=86/9/5の共重合体にヒドロキシエチルスルフォネートナトリウム塩を付加した化合物(SO3Na=6×10-5eq/g、エポキシ=10-3eq/g、Mw=30,000)を7.5部及びポリウレタン樹脂溶液(SO3Na基70μeq/g含有ポリエステルポリウレタン、Tg=100℃、Mw=70,000)10部(固形分)、シクロヘキサノン60部を添加して60分間混練した。
次いで、
メチルエチルケトン/シクロヘキサノン=6/4 200部
を加えてサンドミルで120分間分散した。これに
ブチルステアレート 2部
ステアリン酸 1部
メチルエチルケトン 50部
を加え、さらに20分間撹拌混合したあと、1μmの平均孔径を有するフィルターを用いて濾過し、非磁性塗料を調製した。
ここで、無機粉体(フィラーA)は、放射線硬化性化合物と無機粉体の総容量に対し、含有量が30vol%となるように添加した。すなわち、硬化前の放射線硬化層において、30vol%となるように添加した。
これを、乾燥後の厚さが0.5μmになるようにコイルバーを用いて厚さ7μm、中心平均表面粗さRa6.2nmのポリエチレンテレフタレ−ト支持体の表面に塗布したのち乾燥させ、塗膜表面に加速電圧125KVの電子線を吸収線量が3Mradになるように照射し、硬化させた。
その後、放射線硬化層の上に非磁性塗料を、さらにその上に磁性塗料を乾燥後の厚みがそれぞれ1.5μm、0.1μmになるように、リバースロールを用いて同時重層塗布した。磁性塗料が未乾燥の状態で5,000ガウスのCo磁石と4,000ガウスのソレノイド磁石で磁場配向を行ない、溶剤を乾燥したものを金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロール−金属ロールの組み合せによるカレンダー処理を(速度100m/min、線圧300kg/cm、温度90゜C)で行なった後1/2インチ幅にスリットした。
放射線硬化性化合物A、無機粉体フィラーA、強磁性粉末を表2に記載の種類、含有量にした以外は実施例1と同様の方法で磁気記録媒体を作製した。
実施例1〜18、比較例1〜6で作製した磁気記録媒体を以下のように評価した。
(1)平滑性
磁性層表面をデジタルオプティカルプロフィーメーターを用い光干渉法によりカットオフ0.25mmの条件で250μm×250μmの面積における20nm以上の突起数及び20nm以上の窪み数を評価した。
(2)電磁変換特性
記録ヘッド(MIGギャップ0.15μm、1.8T)と再生用MRヘッドをドラムテスタ−に作製した磁気記録媒体をとりつけて測定した。
ヘッドとメディアの相対速度を1〜3m/min、面記録密度を0.57Gbit/インチ2で測定した時の再生出力を測定し、比較例1を0dBとした相対値で示した。
(3)温度膨張係数
テ−プをその幅方向に30mm、長手方向に5mm切り出したサンプルをTMA装置にセットして、30℃30%RHで24時間エ−ジングした。エージング後、温度が30℃〜40℃におけるTD方向の寸法変化を測定し、温度膨張係数を以下の式により求めた。
温度膨張係数
=((40℃での媒体長さ−30℃での媒体長さ)/30℃での媒体長さ)
/温度変化(40℃−30℃)
ここで、TD方向とは磁気記録媒体の幅方向を意味する。
また、温度膨張係数の単位はppm/℃で示した。
(4)保存性
作製した磁気記録テ−プをLTO−G3カートリッジ用のリールにテ−プを600m巻いた状態で、60℃90%RHにて2週間保存した。
保存後のテ−プの摺動耐久性を以下のようにして測定した。すなわち、40℃10%環境下で磁性層面をAlTiC製の円柱棒に接触させて荷重100g(T1)をかけ、2m/secの摺動速度で繰り返し10,000パスまで摺動を行い、その後のテープダメージを以下のランクで評価した。
優秀:ややキズが見られるが、キズのない部分の方が多い。
良好:キズがない部分よりもキズがある部分の方が多い。
不良:磁性層が完全に剥離している。
なお保存前のテ−プでは、いずれのテ−プとも上記ランクで優秀レベルであった。
Claims (5)
- 非磁性支持体上に、放射線硬化性化合物含有層を放射線照射によって硬化させた放射線硬化層と、強磁性粉末を結合剤中に分散させた磁性層とを、この順に有する磁気記録媒体であって、
前記放射線硬化性化合物の放射線硬化性官能基濃度が2mmol/g以上6mmol/g以下であり、
前記放射線硬化層が30vol%以上60vol%以下の無機粉体を含むことを特徴とする
磁気記録媒体。 - 放射線硬化性化合物が、環構造を有しないウレタン(メタ)アクリレートを含む請求項1に記載の磁気記録媒体。
- 無機粉体が平均粒子径5〜50nmの球状粒子である請求項1又は2に記載の磁気記録媒体。
- 強磁性粉末が長軸長が20〜50nmの針状強磁性体、板径が10〜50nmの平板状磁性体、または、直径が10〜50nmの球状または楕円状磁性体である請求項1〜3いずれか1つに記載の磁気記録媒体。
- 放射線硬化層と磁性層との間に、非磁性粉末を結合剤中に分散させた非磁性層を有する請求項1〜4いずれか1つに記載の磁気記録媒体。
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