JP5172541B2 - 粉末用表面改質剤ならびにそれを含む磁性塗料および非磁性塗料、磁気記録媒体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
更に本発明は、前記粉末用表面改質剤を含む磁性塗料、前記粉末用表面改質剤を使用する磁気記録媒体の製造方法、および上記方法により得られる磁気記録媒体に関する。
磁性粉末表面には通常、酸点がある。更に、磁性粉末表面には吸着水が存在することが知られており、この吸着水が親水性に寄与していると考えられる。一方、オルトエステル化合物およびアセタール化合物は、いずれも酸触媒存在下で水と反応する。そのため、磁性粉末表面と上記化合物が接触すると、上記化合物と吸着水が酸点を酸触媒として反応する結果、吸着水が除去されると考えられる。そしてこのように吸着水が除去され磁性粉末表面の疎水性が高まることにより、磁性粉末と結合剤との吸着性向上、ひいては磁性粉末の分散性向上を達成できると考えられる。
更に、オルトエステル化合物と水との反応後に生成されるアルコールとエステル、アセタール化合物と水との反応後に生成されるアルコールとケトンは、磁性層塗布液に一般に使用される有機溶媒より低沸点であるため、磁気記録媒体製造時の乾燥工程で容易に除去することができる。従って、オルトエステル化合物およびアセタール化合物は表面改質効果を発揮した後、化合物自体も反応生成物も磁性層に残留しないか、残留したとしてもきわめて少量である。これにより、上記化合物によれば、磁性粉末の高密度化と分散性向上を両立することができると考えられる。
非磁性粉末表面も同様に、吸着水および酸点が存在するため、上記と同様の理由から非磁性粉末と結合剤との吸着性を高めることにより、非磁性粉末の分散性を向上することができると考えられる。
本発明は、以上の知見に基づき完成された。
[1]下記一般式(I)で表される化合物を含むことを特徴とする磁性粉末用表面改質剤。
[2]前記磁性粉末は、強磁性六方晶フェライト粉末である[1]に記載の磁性粉末用表面改質剤。
[3]磁性塗料用分散剤として使用される[1]または[2]に記載の磁性粉末用表面改質剤。
[4]前記磁性塗料は、磁気記録媒体の磁性層形成用塗布液である[3]に記載の磁性粉末用表面改質剤。
[5]下記一般式(I)で表される化合物を含むことを特徴とする磁気記録媒体の非磁性層形成用塗布液用分散剤。
[6]磁性粉末、結合剤および下記一般式(I)で表される化合物を混合することにより磁性層形成用塗布液を調製すること、
調製した磁性層形成用塗布液を非磁性支持体上に塗布および乾燥することにより磁性層を形成すること、
を含む磁気記録媒体の製造方法。
[7]前記磁性粉末は、強磁性六方晶フェライト粉末である[6]に記載の磁気記録媒体の製造方法。
[8]非磁性粉末、結合剤および下記一般式(I)で表される化合物を混合することにより非磁性層形成用塗布液を調製すること、
調製した非磁性層形成用塗布液を非磁性支持体上に塗布および乾燥することにより非磁性層を形成すること、
を含む磁気記録媒体の製造方法。
[9]前記結合剤は、スルホン酸基含有結合剤である[6]〜[8]のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
[10]非磁性支持体上に、非磁性粉末および結合剤を含む非磁性層を介して、または介さずに、強磁性粉末および結合剤を含む磁性層を有する磁気記録媒体であって、
[6]〜[9]のいずれかに記載の製造方法により製造されたものである磁気記録媒体。
[11]下記一般式(I)で表される化合物と、磁性粉末と、結合剤とを含む磁性塗料。
[12]前記磁性粉末は、強磁性六方晶フェライト粉末である[11]に記載の磁性塗料。
[13]前記結合剤は、スルホン酸基含有結合剤である[11]または[12]に記載の磁性塗料。
[14]磁気記録媒体の磁性層形成用塗布液として使用される[11]〜[13]のいずれかに記載の磁性塗料。
[15]下記一般式(I)で表される化合物と、非磁性粉末と、結合剤とを含む磁気記録媒体の非磁性層形成用塗布液。
[16]前記結合剤は、スルホン酸基含有結合剤である[15]に記載の磁気記録媒体の非磁性層形成用塗布液。
本発明の粉末用表面改質剤は、下記一般式(I)で表される化合物を含有する。
以下、前記化合物について更に詳細に説明する。
更に本発明は、
磁性粉末、結合剤および本発明の粉末用表面改質剤を混合することにより磁性層形成用塗布液を調製すること、調製した磁性層形成用塗布液を非磁性支持体上に塗布および乾燥することにより磁性層を形成すること、を含む磁気記録媒体の製造方法、
非磁性粉末、結合剤および本発明の粉末用表面改質剤を混合することにより非磁性層形成用塗布液を調製すること、調製した非磁性層形成用塗布液を非磁性支持体上に塗布および乾燥することにより非磁性層を形成すること、を含む磁気記録媒体の製造方法、
ならびに、上記方法により製造される磁気記録媒体に関する。
以下、本発明の磁気記録媒体およびその製造方法について、更に詳細に説明する。
磁性層形成用塗布液は、本発明の表面改質剤、磁性粉末、結合剤、および任意に使用される添加剤を混合することにより得ることができ、具体的には、一般的な磁性層塗布液の調製方法によって得ることができる。製造工程は、例えば、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。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。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、磁性層形成用塗布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。
(1)予め磁性粉末と表面改質剤とを乾式で15〜30分間程度分散した後、有機溶媒へ添加する。結合剤は、前記分散物と同時に添加してもよく、前記分散物添加後に添加してもよい。
(2)磁性粉末と表面改質剤を有機溶剤中で15〜30分間程度分散した後、乾固する。乾固した混合物を適宜粉砕して有機溶媒中に添加する。結合剤は、前記混合物と同時に添加してもよく、前記混合物添加後に添加してもよい。
(3)磁性粉末と表面改質剤とを有機溶剤中で15〜30分間程度分散した後。結合剤を添加する。
(4)磁性粉末、表面改質剤および結合剤を有機溶媒中に同時に添加し、分散する。
磁性粉末としては、一般に磁気記録媒体の磁性層形成用塗布液に含まれ得る強磁性粉末を用いることができる。そのような強磁性粉末としては、強磁性六方晶フェライト粉末および強磁性金属粉末が好ましい。特に、本発明の表面改質剤により優れた表面改質効果が得られるため強磁性六方晶フェライト粉末が更に好ましい。
六方晶フェライト粉末には、例えば、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、それらのCo等の置換体等がある。より具体的には、マグネトプランバイト型のバリウムフェライトおよ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、さらに一部に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およびストロンチウムフェライト等が挙げられる。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ものを使用できる。また原料・製法によっては特有の不純物を含有するものもある。
強磁性金属粉末としては、特に制限されるべきものではないが、α−Feを主成分とする強磁性金属粉末を用いることが好ましい。これらの強磁性金属粉末には、所定の原子以外にAl、Si、S、Sc、Ca、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などの原子を含んでもかまわない。特に、Al、Si、Ca、Y、Ba、La、Nd、Co、Ni、Bの少なくとも1つをα−Fe以外に含むことが好ましく、Co、Y、Alの少なくとも一つを含むことがさらに好ましい。Coの含有量はFeに対して0原子%以上40原子%以下であることが好ましく、さらに好ましくは15原子%以上35原子%以下、より好ましくは20原子%以上35原子%以下である。Yの含有量は1.5原子%以上12原子%以下であることが好ましく、さらに好ましくは3原子%以上10原子%以下、特に好ましくは4原子%以上9原子%以下である。Alは1.5原子%以上12原子%以下であることが好ましく、さらに好ましくは3原子%以上10原子%以下、より好ましくは4原子%以上9原子%以下である。
結合剤としては従来公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、反応型樹脂やこれらの混合物を使用することができる。熱可塑性樹脂としては、ガラス転移温度が−100〜150℃、数平均分子量が1,000〜200,000、好ましくは10,000〜100,000、重合度が約50〜1000程度のものを使用することができる。
以下、非磁性層形成用塗布液について、更に詳細に説明する。
非磁性層形成用塗布液は、磁性粉末、結合剤、および任意に使用される添加剤を混合することにより得ることができ、本発明の表面改質剤を添加することにより、非磁性粉末表面を改質し、非磁性層中の非磁性粉末と結合剤との吸着性を高め非磁性粉末の分散性を高めることができる。
非磁性支持体としては、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等のポリエステル類、ポリオレフィン類、セルローストリアセテート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルフォン、芳香族ポリアミド、ポリベンゾオキサゾールなどの公知のフィルムが使用できる。ガラス転移温度が100℃以上の支持体を用いることが好ましく、ポリエチレンナフタレート、アラミドなどの高強度支持体を用いることが特に好ましい。また必要に応じ、磁性面とベース面の表面粗さを変えるため、特開平3−224127号公報に示されるような積層タイプの支持体を用いることもできる。これらの支持体にはあらかじめコロナ放電処理、プラズマ処理、易接着処理、熱処理、除塵処理、などを行ってもよい。
本発明の磁気記録媒体の製造方法により製造する磁気記録媒体の厚み構成は、非磁性支持体の厚みが、好ましくは3〜80μm、より好ましくは3〜50μm、特に好ましくは3〜10μmである。また、非磁性支持体と非磁性層または磁性層の間に下塗り層を設ける場合、下塗り層の厚みは、例えば0.01〜0.8μm、好ましくは0.02〜0.6μmである。
放射線硬化型化合物の数平均分子量は、200〜2000の範囲であることが好ましい。分子量がこの範囲であると、比較的低分子量であるので、カレンダー工程において塗膜が流動し易く成形性が高く、平滑な塗膜を形成することができる。
放射線硬化型化合物として好ましいものは、分子量200〜2000の2官能のアクリレート化合物であり、更に好ましいものはビスフェノールA、ビスフェノールF、水素化ビスフェノールA、水素化ビスフェノールFやこれらのアルキレンオキサイド付加物にアクリル酸、メタクリル酸を付加させたものである。
また、放射線硬化型化合物は、非磁性層に用いることもできる。
本発明の磁気記録媒体の製造方法により、非磁性支持体の磁性層を有する面とは反対の面にバックコート層を有する磁気記録媒体を形成することもできる。バックコート層には、カーボンブラックと無機粉末が含有されていることが好ましい。バックコート層に本発明の表面改質剤を添加することも可能であり、添加することによりバックコート層中の粉末と結合剤の吸着性を高め該粉末の分散性を高めることができる。この場合の本発明の表面改質剤の添加量、添加方法等の詳細は、先に磁性層形成用塗布液に関する前述の記載と同様である。
カレンダー処理には、例えばスーパーカレンダーロールなどを利用することができる。カレンダー処理によって、表面平滑性が向上するとともに、乾燥時の溶剤の除去によって生じた空孔が消滅し磁性層中の強磁性粉末の充填率が向上するので、電磁変換特性の高い磁気記録媒体を得ることができる。カレンダー処理する工程は、塗布原反の表面の平滑性に応じて、カレンダー処理条件を変化させながら行うことが好ましい。
以下、本発明の磁気記録媒体の物理特性について説明する。
磁性層の表面粗さは、中心線平均粗さとして、1.0〜3.0nmの範囲であることが好ましい。磁性層の中心線平均粗さが3.0nm以下であることにより、より良好な電磁変換特性を得ることができ、1.0nm以上とすることにより、安定走行が増す。また、磁性層の中心線平均粗さは、1.5〜3.0nmであることが好ましく、1.5〜2.5nmであることがより好ましい。本発明の表面改質剤を使用することにより表面平滑性に優れた磁性層を形成することができ、更に、強磁性粉末の粒子サイズ、磁性層塗布液の分散条件、カレンダー条件、非磁性支持体中のフィラー量の調整、平滑化のための下塗り層の使用、等によって磁性層の表面平滑性を制御することもできる。
下記強磁性六方晶フェライト粉末7.2質量部、スルホン酸基含有ポリウレタン(スルホン酸基含有量:3.3×10-4モル/g)1質量部、オルト酢酸トリエチル0.38質量部をシクロヘキサノン3.3質量部、2−ブタノン4.9質量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)27質量部を添加し、6時間分散させた。
分散させた液のポリウレタンの磁性粉末表面/溶液中の存在比率を以下の方法で測定したところ、3.2/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることで磁気シートを作製した。磁気シートの光沢を測定したところ光沢値197であった。光沢値が高いほど強磁性粉末の分散性が良好であることを示す。なお、光沢値の測定は、スガ試験機器株式会社製GK−45Dを用い測定した。また、得られた液を100℃で蒸留し、留去物のNMRを測定したところ酢酸エチル、エタノールに該当するピークが観測された。得られた液を遠心分離し、カールフィッシャーによって上澄み液中に含まれる水分量を計測したところ検出限界以下であった。
強磁性六方晶バリウムフェライト粉末
酸素を除く組成(モル比):Ba/Fe/Co/Zn=1/9/0.2/1
Hc:176kA/m(2200Oe)、平均板径:25nm、平均板状比:3
BET比表面積:65m2/g
σs:49A・m2/kg(49emu/g)
pH:7
ステアリルアミン吸着量:4.5μmol/m2
(1)粉末表面/溶液中の結合剤の存在比
日立製分離用小型超遠心機CS150GXLにて100,000rpm, 80分の条件で磁性粉末と溶液を遠心分離した。上澄み液3mlをはかりとり質量を測定した。40℃、18時間の条件で乾燥させた後、140℃、3時間真空条件下で乾燥した。乾燥したものの質量を結合剤非吸着固形分とし、磁性粉末表面/溶液中の結合剤の存在比を計算した。
(2)ステアリルアミン吸着量
強磁性六方晶バリウムフェライト粉末1質量部をシクロヘキサノン10質量部に添加し、マグネチックスターラーを用いて250rpmで懸濁させた後、ステアリルアミンの1mmol/mlシクロヘキサノン溶液を添加した。
日立製分離用小型超遠心機CS150GXLにて100,000rpm, 30分の条件で磁性粉末と溶液を遠心分離した。上澄み液3mlをはかりとり滴定装置により0.1N塩酸で滴定し遊離のステアリルアミン量を測定した。吸着した単位面積あたりのステアリルアミンの量をステアリルアミン吸着量とした。
オルト酢酸トリエチル0.38質量部に代えてオルトギ酸トリメチル0.25質量部を使用した点以外は実施例1と同様の処理を行い得られた分散液のポリウレタンの磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上記方法で測定したところ、3.2/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることで磁気シートを作製した。上記方法で磁気シートの光沢を測定したところ光沢値197であった。
オルト酢酸トリエチル0.38質量部に代えてオルトギ酸トリメチル0.62質量部を使用した点以外は実施例1と同様の処理を行い得られた分散液のポリウレタンの磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上記方法で測定したところ、3.5/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることで磁気シートを作製した。上記方法で磁気シートの光沢を測定したところ光沢値196であった。
オルト酢酸トリエチル0.38質量部に代えてアセトンジメチルアセタール0.24質量部を使用した点以外は実施例1と同様の処理を行い得られた分散液のポリウレタンの磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上記方法で測定したところ、4.5/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることで磁気シートを作製した。上記方法で磁気シートの光沢を測定したところ光沢値191であった。
オルト酢酸トリエチル0.38質量部に代えてアセトンジメチルアセタール0.61質量部を使用した点以外は実施例1と同様の処理を行い得られた分散液のポリウレタンの磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上記方法で測定したところ、3.6/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることで磁気シートを作製した。上記方法で磁気シートの光沢を測定したところ光沢値191であった。
オルト酢酸トリエチル0.38質量部に代えて下記アセタール化合物0.11質量部を使用した点以外は実施例1と同様の処理を行い得られた分散液のポリウレタンの磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上記方法で測定したところ、3.4/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることで磁気シートを作製した。上記方法で磁気シートの光沢を測定したところ光沢値182であった。
オルト酢酸トリエチルを添加しなかった点以外は実施例1と同様の処理を行い得られた分散液のポリウレタンの磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上記方法で測定したところ、2.6/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることで磁気シートを作製した。上記方法で磁気シートの光沢を測定したところ光沢値174であった。得られた液を遠心分離し、カールフィッシャーによって上澄み液中に含まれる水分量を計測したところ0.66%であった。
また、実施例1で得られた磁性塗料の留去物から、オルト酢酸トリエチルが加水分解することにより生成される酢酸エチルおよびエタノールが検出されたこと、実施例1で得られた磁性塗料の上澄み液中の水分量が、比較例1(オルト酢酸トリエチル未添加)で得られた磁性塗料中の上澄み液中の水分量より減少していたことから、オルト酢酸トリエチルが磁性粉末表面の吸着水と反応し加水分解した結果、磁性粉末表面の吸着水が除去されたことが確認できる。
下記非磁性粉末4.1質量部、スルホン酸基含有ポリウレタン(スルホン酸基含有量:0.6×10-4モル/g)1質量部、オルト酢酸トリエチル0.38質量部をシクロヘキサノン10.8質量部、2−ブタノン16.2質量部からなる溶液に懸濁させた。懸濁液にジルコニアビーズ(ニッカトー製)90質量部を添加し、6時間分散させた。分散させた液のポリウレタンの非磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上記方法で測定したところ、1.5/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。上記方法でシートの光沢を測定したところ光沢値165であった。光沢値が高いほど非磁性粉末の分散性が良好であることを示す。
非磁性粉末
α−酸化鉄
表面処理層:Al2O3、SiO2
平均長軸長:0.15μm
平均針状比:7
BET法による比表面積:52m2/g
pH:8
ステアリルアミン吸着量(前記方法により測定):1.6μmol/m2
オルト酢酸トリエチルを使用しなかった点以外は実施例7と同様の処理を行い、分散させた液のポリウレタンの非磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上記方法で測定したところ、1.0/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。上記方法でシートの光沢を測定したところ光沢値155であった
使用するスルホン酸基含有ポリウレタンをスルホン酸基含有量:3.3×10-4モル/gのもの1質量部に変更した点以外は実施例7と同様の処理を行い、分散させた液のポリウレタンの非磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上記方法で測定したところ、0.4/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。上記方法でシートの光沢を測定したところ光沢値155であった。
オルト酢酸トリエチルを使用しなかった点以外は実施例8と同様の処理を行い、分散させた液のポリウレタンの非磁性粉末表面/溶液中の存在比率を上記方法で測定したところ、0.22/1であった。得られた液を塗布し、乾燥させることでシートを作製した。上記方法でシートの光沢を測定したところ光沢値135であった。
Claims (16)
- 前記磁性粉末は、強磁性六方晶フェライト粉末である請求項1に記載の磁性粉末用表面改質剤。
- 磁性塗料用分散剤として使用される請求項1または2に記載の磁性粉末用表面改質剤。
- 前記磁性塗料は、磁気記録媒体の磁性層形成用塗布液である請求項3に記載の磁性粉末用表面改質剤。
- 前記磁性粉末は、強磁性六方晶フェライト粉末である請求項6に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記結合剤は、スルホン酸基含有結合剤である請求項6〜8のいずれか1項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 非磁性支持体上に、非磁性粉末および結合剤を含む非磁性層を介して、または介さずに、強磁性粉末および結合剤を含む磁性層を有する磁気記録媒体であって、
請求項6〜9のいずれか1項に記載の製造方法により製造されたものである磁気記録媒体。 - 前記磁性粉末は、強磁性六方晶フェライト粉末である請求項11に記載の磁性塗料。
- 前記結合剤は、スルホン酸基含有結合剤である請求項11または12に記載の磁性塗料。
- 磁気記録媒体の磁性層形成用塗布液として使用される請求項11〜13のいずれか1項に記載の磁性塗料。
- 前記結合剤は、スルホン酸基含有結合剤である請求項15に記載の磁気記録媒体の非磁性層形成用塗布液。
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