JP4570622B2

JP4570622B2 - 記録媒体用潤滑剤および磁気ディスク

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Publication number: JP4570622B2
Application number: JP2006529111A
Authority: JP
Inventors: 明伸若林; 康夫坂根
Original assignee: Moresco Corp
Current assignee: Moresco Corp
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: CN1989228A; WO2006009057A1; US20080020171A1; JPWO2006009057A1; US7670695B2

Description

本発明は、磁気ディスク、磁気テープなどの記録媒体用の潤滑剤および該潤滑剤を用いて潤滑層を形成した磁気ディスクに関する。

磁気ディスク用潤滑剤としては、一般的にパーフルオロポリエーテル化合物が用いられ、中でも低表面エネルギーかつ低摩擦力を有するソルベイ社製のフォンブリン（Ｆｏｍｂｌｉｎ）系化合物が主流となっている。フォンブリン系化合物は、主鎖の基本骨格が(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｍ(ＣＦ_２Ｏ)_ｎのパーフルオロポリエーテル化合物である。

しかしながら、フォンブリン系化合物は、ヘッド部材に含まれているアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）と反応して主鎖の切断が起こることが知られている（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９２年，２５巻，ｐ．６７９１−６７９９）。この切断が進行すると、パーフルオロポリエーテルが低分子化し、最終的には磁気ディスク上から揮発するという欠点を有している。

一方、磁気ディスクドライブの駆動方式には、装置の起動／停止の際にヘッドとディスクが接触するコンタクト・スタート・ストップ（ＣＳＳ）方式と、停止時にヘッドがディスク面外に退避するランプ・ロード・アンロード（Ｌ／ＵＬ）方式があり、方式の違いによって潤滑剤への要求特性も異なる。

近年、ディスク装置の高記録密度化や高速処理化が要望されており、これに対応してヘッドとディスクとの距離（浮上量）を小さくしたり、ディスクの回転を高速化する必要がある。基本的にはヘッドとディスクが接触しないＬ／ＵＬ方式においても、低浮上量化や高速化に伴ってヘッドとディスクの接触頻度が増大し、潤滑剤がディスク表面からヘッドに移行したり、ディスク面外へ飛散したりする。その結果、ディスクの損傷に至ることがあるため、潤滑剤としては、ディスク表面との付着性の強いものが望ましい。このような潤滑剤として、分子内に極性基を複数個有するフォンブリン系パーフルオロポリエーテル化合物（例えば、ソルベイ社製「Ｚ−Ｔｅｔｒａｏｌ」）があるが、この潤滑剤は、アルミナによって分解反応が起きるという問題を解決できていない。

一方、分子内にパーフルオロポリエーテル鎖を有しているにも関わらず、アルミナによる分解反応が抑制される化合物として、パーフルオロポリエーテル骨格の末端をホスファゼン官能基で修飾した化合物が知られている（米国特許第６６０８００９号明細書、米国特許第６６０５３３５号明細書）。これらの化合物は、修飾したホスファゼン官能基の効果によって、アルミナによる分解が抑制される。また、他のパーフルオロポリエーテル化合物との相溶性も高く、優れたＣＳＳ耐性を有する。しかしながら、ディスク表面との付着力は低く、Ｌ／ＵＬ方式用の潤滑剤としてはあまり好ましくない。

情報の記録／再生の高速化を図るために、磁気ディスクの回転数は、近い将来１５,０００ｒｐｍ以上になると予想される。磁気ディスクの回転数が大きくなるに伴い、潤滑剤の飛散量も大きくなる傾向がある。また、高速回転させながら長期摺動を行うと、分解によって潤滑層が薄くなり、最終的には磁気ディスクの破壊に至る。磁気ディスクドライブの信頼性を確保する上では、磁気ディスクとの付着力が強く、且つ分解しにくい潤滑剤が必要である。

本発明の課題は、記録媒体との付着力が強く、且つ分解しにくい記録媒体用潤滑剤を提供することにある。

本発明は、下記に示すとおりの記録媒体用潤滑剤および磁気ディスクを提供するものである。

１．式（１）；
Ｒ^１-ＣＨ_２ＣＦ_２Ｏ-(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｍ-(ＣＦ_２Ｏ)_ｎ-ＣＦ_２ＣＨ_２-Ｒ^２（１）
〔式中、Ｒ^１は

（ＲはＣ_１−４のハロアルキル基を示す。）を示し、Ｒ^２は-ＯＣＨ_２ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ_２ＯＨを示し、ｍおよびｎはそれぞれ１〜３０を示す。〕で表されるパーフルオロポリエーテル化合物および式（２）；
Ｒ^１-ＣＨ_２ＣＦ_２Ｏ-(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｍ-(ＣＦ_２Ｏ)_ｎ-ＣＦ_２ＣＨ_２-Ｒ^３（２）
〔式中、Ｒ^１、ｍおよびｎは前記と同様であり、Ｒ^３は-ＯＣＨ_２ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ_２ＯＨを示す。〕で表されるパーフルオロポリエーテル化合物を含有する記録媒体用潤滑剤。

２．支持体上に記録層および保護層をこの順に形成し、該保護層の表面に上記項１に記載の潤滑剤からなる潤滑層を形成した磁気ディスク。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の記録媒体用潤滑剤に含まれるパーフルオロポリエーテル化合物は、パーフルオロポリエーテル鎖の一方の末端にシクロトリホスファゼン官能基を有し、もう一方の末端にグリコール骨格からなる複数個の水酸基を有する。

本発明の記録媒体用潤滑剤は、例えば、以下のようにして製造する。

主鎖が-ＣＨ_２ＣＦ_２Ｏ-(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｍ-(ＣＦ_２Ｏ)_ｎ-ＣＦ_２ＣＨ_２-で〔式中、ｍおよびｎはそれぞれ１〜３０を示す。〕、一方の末端にシクロトリホスファゼン官能基を有し、もう一方の末端に１個の水酸基を有するパーフルオロポリエーテル化合物と、ポタシウム−ｔ−ブトキシドと、ｔ−ブタノールとを混合し、７０℃で３０分撹拌する。ポタシウム−ｔ−ブトキシドが溶解した後に、０.５〜２.０当量の２,３−エポキシ−１−プロパノールを、７０℃で撹拌しながら２時間かけてゆっくり滴下する。滴下終了後、７０℃でさらに２時間撹拌する。反応終了後、パーフルオロカーボン系の溶剤で抽出し、蒸留により溶剤を留去して、粘ちょう液体を得る。得られた粘ちょう液体は、上記式（１）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物、上記式（２）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物、および式（３）；
Ｒ^１-ＣＨ_２ＣＦ_２Ｏ-(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｍ-(ＣＦ_２Ｏ)_ｎ-ＣＦ_２ＣＨ_２-ＯＨ（３）
〔式中、Ｒ^１は

（ＲはＣ_１−４のハロアルキル基を示す。）を示し、ｍおよびｎはそれぞれ１〜３０を示す。〕で表されるパーフルオロポリエーテル化合物を含有する。

この３成分系の混合物をそのまま、本発明の記録媒体用潤滑剤として用いることもできるが、カラムクロマトグラフィーや超臨界炭酸抽出法などの精製法で精製して用いることもできる。

記録媒体用潤滑剤としては、上記式（１）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物および上記式（２）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物の合計含有率が５０重量％以上で、且つ上記式（１）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物の含有率が３０重量％以上のものが好ましく、上記式（１）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物および上記式（２）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物の合計含有率が７０重量％以上で、且つ上記式（１）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物の含有率が４０重量％以上のものがより好ましい。

製造原料の、主鎖が-ＣＨ_２ＣＦ_２Ｏ-(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｍ-(ＣＦ_２Ｏ)_ｎ-ＣＦ_２ＣＨ_２-で〔式中、ｍおよびｎはそれぞれ１〜３０を示す。〕、一方の末端にシクロトリホスファゼン官能基を有し、もう一方の末端に１個の水酸基を有するパーフルオロポリエーテル化合物としては、例えば、(株)松村石油研究所製「モレスコホスファロールＡ２０Ｈ」が挙げられる。このものの化学構造は、(ＣＦ_３Ｃ_６Ｈ_４Ｏ)_５-Ｐ_３Ｎ_３-ＣＨ_２ＣＦ_２Ｏ-(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｍ-(ＣＦ_２Ｏ)_ｎ-ＣＦ_２ＣＨ_２ＯＨ〔式中、-Ｐ_３Ｎ_３-はシクロトリホスファゼン環を示し、ｍおよびｎはそれぞれ１〜３０を示す。〕であり、数平均分子量は約１３００〜８０００である。

本発明の記録媒体用潤滑剤の用途としては、磁気ディスク装置内における磁気ディスクの摺動特性を向上させるための潤滑剤としての用途が挙げられる。これは、磁気ディスクとヘッドとの摩擦係数の低減が目的であるので、磁気ディスク以外にも磁気テープなどの記録媒体とヘッドとの間に摺動が伴う他の記録装置における潤滑剤としての用途も挙げられる。また、記録装置に限らず、摺動を伴う部分を有する機器の潤滑剤としての用途も考えられる。なお、本発明の潤滑剤は、フォンブリン系パーフルオロポリエーテル化合物の分解抑制効果も発揮するので、フォンブリン系の潤滑剤と併用することもできる。また、フォンブリン系以外の潤滑剤（例えば、ダイキン工業(株)製「デムナムＳＡ」、ソルベイ社製「クライトックス」など）と併用することもできる。

本発明の磁気ディスクは、支持体上に記録層および保護層をこの順に形成し、該保護層の表面に上記記録媒体用潤滑剤からなる潤滑層を形成してなる。

本発明の磁気ディスクの一例の構成（断面）の概略を、図１に示す。

図１において、本発明の磁気ディスクは、支持体１の上に記録層２を有し、その上に保護層３を有し、さらにその上に上記記録媒体用潤滑剤からなる潤滑層４を最外層として有する。

支持体１の材質としては、アルミニウム合金、ガラス、ポリカーボネート等が挙げられる。記録層２の材質としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性体を形成可能な元素にクロム、白金、タンタル等を加えた合金、またはそれらの酸化物が挙げられる。これらは、メッキ法、スパッタ法等で形成される。保護層３の材質としては、ダイアモンドライクカーボン、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ、ＳｉＯ_２等が挙げられる。これらは、スパッタ法、ＣＶＤ法等で形成される。

潤滑層４は、本発明の記録媒体用潤滑剤を溶剤に溶解し、この溶液を用いて、通常、ディップ法により形成する。溶剤としては、本発明の記録媒体用潤滑剤を溶解するものを使用する。具体的には、フルオロカーボン系の溶剤（例えば、住友スリーエム社製の「ＰＦ−５０６０」、「ＰＦ−５０８０」、「ＨＦＥ−７１００」、「ＨＦＥ−７２００」、デュポン社製の「バートレルＸＦ」）等が挙げられる。

本発明の記録媒体用潤滑剤は、記録媒体との付着力が強いので飛散が低減でき、且つ分解しにくい。該潤滑剤を用いて形成された潤滑層を有する磁気ディスクは、高速回転下での連続摺動にも耐えることができ、該磁気ディスクを装着した磁気ディスクドライブは高速での記録／再生が可能になる。

図１は、本発明の磁気ディスクの一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１支持体
２記録層
３保護層
４潤滑層

以下、実施例によって本発明をより詳細に説明する。

実施例１
アルゴン雰囲気下、(株)松村石油研究所製「モレスコホスファロールＡ２０Ｈ−２０００」２２.０ｇ（７.１１ｍｍｏｌ）、ポタシウム−ｔ−ブトキシド０.１ｇ（０.７１ｍｍｏｌ）およびｔ−ブタノール１３.０ｍｌを混合し、７０℃で３０分撹拌した。ポタシウム−ｔ−ブトキシドが溶解した後に、２,３−エポキシ−１−プロパノール０.６ｇ（７.１１ｍｍｏｌ）を、７０℃で撹拌しながら２時間かけて滴下した。滴下終了後、７０℃でさらに２時間撹拌した。反応終了後、反応混合液にデュポン社製「バートレルＸＦ」を加えて抽出し、１規定の塩酸とメタノールを混合した水溶液を用いて洗浄した。蒸留により「バートレルＸＦ」を留去して、粘ちょう液体１４.０ｇを得た。

得られた粘ちょう液体について、^１９Ｆ−ＮＭＲ分析と^１Ｈ−ＮＭＲ分析を実施し、数平均分子量と組成（重量％）を算出した。数平均分子量は、２９２９であった。組成を表１に示す。表１において、式（１）の化合物とは、Ｒがトリフルオロメチル基である上記式（１）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物である。式（２）の化合物とは、Ｒがトリフルオロメチル基である上記式（２）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物である。式（３）の化合物とは、Ｒがトリフルオロメチル基である上記式（３）で表されるパーフルオロポリエーテル化合物である。

以下、^１９Ｆ−ＮＭＲ分析結果を示す。
^１９Ｆ−ＮＭＲ（溶媒：なし。基準物質：生成物中のＯＣＦ_２ＣＦ _２ＣＦ _２ＣＦ_２Ｏを−１２５.８ｐｐｍとした。）：
δ＝−７８.６ｐｐｍ，−８０.６ｐｐｍ
〔２Ｆ，Ｒｆ-[ＣＦ _２ＣＨ_２-Ｏ-Ｐ_３Ｎ_３-(ＯＣ_６Ｈ_４ＣＦ_３)_５]〕，
δ＝−７７.８ｐｐｍ，−７９.９ｐｐｍ
〔２Ｆ，Ｒｆ-[ＣＦ _２ＣＨ_２-Ｏ-ＣＨ_２ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ_２ＯＨ]〕。

^１Ｈ−ＮＭＲ分析の前処理として、トリフルオロアセチル化を実施した。手順としては、粘ちょう液体０.２ｇに１０倍量のトリフルオロ無水酢酸２.０ｇを加え、室温で１２時間撹拌した。撹拌終了後、過剰のトリフルオロ無水酢酸を留去してトリフルオロアセチル化体を得た。

以下、^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果を示す。
^１Ｈ−ＮＭＲ〔トリフルオロアセチル化体〕（溶媒：パーフルオロへキサン。基準物質：重水Ｄ_２Ｏ）：
δ＝３.７０−４.０５ｐｐｍ
〔４Ｈ，Ｒｆ-[ＣＦ_２ＣＨ_２-Ｏ-ＣＨ _２ＣＨ(ＯＡｃ)ＣＨ _２ＯＡｃ]〕，
δ＝３.７０−４.０５ｐｐｍ
〔２Ｈ，Ｒｆ-[ＣＦ_２ＣＨ _２-Ｏ-Ｐ_３Ｎ_３-(ＯＣ_６Ｈ_４ＣＦ_３)_５]〕，
δ＝４.４５−４.７０ｐｐｍ
〔２Ｈ，Ｒｆ-[ＣＦ_２ＣＨ _２-Ｏ-ＣＨ_２ＣＨ(ＯＡｃ)ＣＨ_２ＯＡｃ]〕，
δ＝５.２５−５.３５ｐｐｍ
〔１Ｈ，Ｒｆ-[ＣＦ_２ＣＨ_２-Ｏ-ＣＨ_２ＣＨ(ＯＡｃ)ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ(ＯＡｃ)ＣＨ_２ＯＡｃ]〕，
δ＝５.３７−５.５７ｐｐｍ
〔１Ｈ，Ｒｆ-[ＣＦ_２ＣＨ_２-Ｏ-ＣＨ_２ＣＨ(ＯＡｃ)ＣＨ_２ＯＡｃ]〕。

実施例２
アルゴン雰囲気下、(株)松村石油研究所製「モレスコホスファロールＡ２０Ｈ−２０００」６７.０ｇ（０.０２２ｍｏｌ）、ポタシウム−ｔ−ブトキシド０.３ｇ（０.００２ｍｏｌ）およびｔ−ブタノール３０.０ｍｌを混合し、７０℃で３０分撹拌した。ポタシウム−ｔ−ブトキシドが溶解した後に、２,３−エポキシ−１−プロパノール２.０ｇ（０.０２２ｍｏｌ）を、７０℃で撹拌しながら２時間かけて滴下した。滴下終了後、７０℃でさらに２時間撹拌した。反応終了後、反応混合液にデュポン社製「バートレルＸＦ」を加えて抽出し、１規定の塩酸とメタノールを混合した水溶液を用いて洗浄した。蒸留により「バートレルＸＦ」を留去した後に、超臨界炭酸抽出法により精製を行い、粘ちょう液体２２.３ｇを得た。

得られた粘ちょう液体について、^１９Ｆ−ＮＭＲ分析と^１Ｈ−ＮＭＲ分析を実施し、数平均分子量と組成（重量％）を算出した。数平均分子量は、３１３０であった。組成を表２に示す。表２において、式（１）の化合物、式（２）の化合物および式（３）の化合物は、それぞれ表１と同様である。

ＮＭＲ分析の化学シフトは、実施例１と同様であった。

実施例１および２で得られた粘ちょう液体（潤滑剤）について、ボンド率の測定およびアルミナに対する耐分解性試験を行った。

［ボンド率の測定］
実施例１および２で得られた粘ちょう液体（潤滑剤）をデュポン社製「バートレルＸＦ」に溶解させ、各潤滑剤溶液（０.１重量％）を調製した。直径２.５インチのガラスメディア磁気ディスクを潤滑剤溶液に１分間浸漬し、速度２ｍｍ／ｓで引き上げて潤滑剤を塗布した後、１００℃の恒温槽にこの磁気ディスクを２０分間入れて加熱した。エリプソメーターでディスク上の潤滑剤の膜厚を測定した（この膜厚をｅÅとする）。次に、このディスクを「バートレルＸＦ」に１０分間浸漬し、速度１０ｍｍ／ｓで引き上げて、付着していない潤滑剤を洗浄した。ディスク上に残った潤滑剤の膜厚をエリプソメーターで測定した（この膜厚をｆÅとする）。ディスクへの付着性の強弱を、下記式で表されるボンド率を用いて評価した。結果を表３に示す。

ボンド率（％）＝１００×ｆ／ｅ
なお、実施例１および２で得られた粘ちょう液体（潤滑剤）に含まれている式（１）の化合物、式（２）の化合物および式（３）の化合物のうち、式（３）の化合物は上記洗浄により除去される。そのため、ディスク上には付着力の強い式（１）の化合物および式（２）の化合物が残る。

比較のために、パーフルオロポリーテル化合物として、(株)松村石油研究所製「モレスコホスファロールＡ２０Ｈ−２０００」、ソルベイ社製「Ｚｄｏｌ−４０００」および「Ｚ−Ｔｅｔｒａｏｌ−２０００Ｓ」について、同様の方法でボンド率を測定した。結果を表３に示す。

表３から、実施例１および２で得られた粘ちょう液体（潤滑剤）が、磁気ディスクと強く付着した潤滑層を形成できることが確認された。このことにより潤滑剤の飛散低減効果が期待できる。

［アルミナに対する耐分解性試験］
実施例１および２で得られた粘ちょう液体（潤滑剤）、ならびに、(株)松村石油研究所製「モレスコホスファロールＡ２０Ｈ−２０００」、ソルベイ社製「Ｚｄｏｌ−４０００」および「Ｚ−Ｔｅｔｒａｏｌ−２０００Ｓ」の各々に、アルミナ粉末（平均粒子径１００μｍ）を２０重量％となるように添加し、振とう器を用いて１５分以上混合した。均一に混合した試料について、加熱による耐分解性試験を熱分析装置（ＴＧ／ＤＴＡ）を用いて実施した。試験は、アルミナを混合した試料と混合しなかった試料をアルミニウム容器に秤量し、窒素雰囲気下、２５０℃の温度で加熱して行い、試料の重量減少率を計測した。その結果を表４に示す。

表４から、実施例１および２で得られた粘ちょう液体（潤滑剤）が、アルミナに対する耐分解性に優れていることが確認された。

実施例３
実施例１で得られた粘ちょう液体（潤滑剤）をデュポン社製「バートレルＸＦ」に溶解させ、潤滑剤溶液（０.１重量％）を調製した。支持体、記録層および保護層からなる直径２.５インチのガラスメディア磁気ディスクを潤滑剤溶液に１分間浸漬し、速度２ｍｍ／ｓで引き上げて潤滑剤を塗布した後に、１００℃の恒温槽にこの磁気ディスクを２０分間入れて加熱した。次に、このディスクを「バートレルＸＦ」に１０分間浸漬し、速度１０ｍｍ／ｓで引き上げて、洗浄した。ディスク上に残った潤滑剤の膜厚をエリプソメーターで測定した。潤滑剤の膜厚は４.９Åであった。

Claims

式（１）；
Ｒ^１-ＣＨ_２ＣＦ_２Ｏ-(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｍ-(ＣＦ_２Ｏ)_ｎ-ＣＦ_２ＣＨ_２-Ｒ^２（１）
〔式中、Ｒ^１は

（ＲはＣ_１−４のハロアルキル基を示す。）を示し、Ｒ^２は-ＯＣＨ_２ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ_２ＯＨを示し、ｍおよびｎはそれぞれ１〜３０を示す。〕で表されるパーフルオロポリエーテル化合物および式（２）；
Ｒ^１-ＣＨ_２ＣＦ_２Ｏ-(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｍ-(ＣＦ_２Ｏ)_ｎ-ＣＦ_２ＣＨ_２-Ｒ^３（２）
〔式中、Ｒ^１、ｍおよびｎは前記と同様であり、Ｒ^３は-ＯＣＨ_２ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ_２ＯＨを示す。〕で表されるパーフルオロポリエーテル化合物を含有する記録媒体用潤滑剤。
支持体上に記録層および保護層をこの順に形成し、該保護層の表面に請求項１に記載の潤滑剤からなる潤滑層を形成した磁気ディスク。