JP7277408B2 - 磁気記録媒体、磁気テープカートリッジおよび磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
非磁性支持体と、強磁性粉末を含む磁性層と、を有する磁気記録媒体であって、
上記強磁性粉末はε-酸化鉄粉末であり、
上記磁性層を90atmの圧力で押圧した後に磁性層の表面の素地部分において測定される摩擦係数は0.35以下である磁気記録媒体、
に関する。
本発明の一態様は、非磁性支持体と、強磁性粉末を含む磁性層と、を有する磁気記録媒体に関する。上記強磁性粉末はε-酸化鉄粉末であり、上記磁性層を90atmの圧力で押圧した後に磁性層の表面の素地部分において測定される摩擦係数(押圧後素地摩擦)は0.35以下である。
以上の押圧は、例えば、磁気記録媒体の製造のために使用されるカレンダ処理機を利用して行うことができる。例えば、磁気テープカートリッジに収容されている磁気テープを取り出し、カレンダ処理機においてカレンダロール間を通過させることにより、磁気テープを90atmの圧力で押圧することができる。
例えば、磁気テープは、通常、磁気テープカートリッジ内にリールに巻き取られた状態で収容される。したがって、アクセス頻度が低いデータが記録された後の磁気テープの長期間の保管も、磁気テープカートリッジに収容された状態で行われる。リールに巻き取られた磁気テープは、磁性層表面とバックコート層(バックコート層を有する場合)または非磁性支持体の磁性層側とは反対側の表面(バックコート層を有さない場合)とが接触しているため、磁気テープカートリッジ内で磁性層は押圧された状態にある。したがって、長期保管中、磁性層に含まれる強磁性粉末も押圧され得る。この点に関して、本発明者は、ε-酸化鉄粉末は、押圧されて圧力を受けると磁気特性が劣化し易い傾向があると考えている。そして長期保管中に圧力を受けてε-酸化鉄粉末の磁気特性が劣化することが、ε-酸化鉄粉末を含む磁性層を有する磁気記録媒体では、先に記載したような長期保管後に電磁変換特性が低下し易い傾向があることの理由と本発明者は推察している。一方、近年、磁気テープカートリッジを高容量化するために、磁気テープカートリッジに収容される磁気テープの全長をより長くすることが望まれている。しかし磁気テープカートリッジに収容される磁気テープの全長が長くなるほど、磁気テープカートリッジ内で磁性層にかかる圧力は大きくなる傾向があり、しかもリールに近い位置ほどより大きな圧力を受けて電磁変換特性はより低下し易い傾向があると考えられる。そのため、更なる高容量化のためには、ε-酸化鉄粉末を含む磁性層を有する磁気記録媒体について、先に記載したような長期保管後の電磁変換特性を向上させることが望まれる。
以上に鑑み本発明者が各種シミュレーションを行った結果、相対湿度40~60%の室温環境下での約10年の長期保管(アーカイブの一例)に相当する加速試験としては、磁性層を90atmの圧力で押圧することが適切であると判断するに至った。なお、本発明および本明細書において、室温とは、20~25℃の範囲の温度をいうものとする。そこで本発明者が、磁性層を90atmで押圧した後に電磁変換特性の評価を行い、この評価の結果に基づき鋭意検討を重ねた結果、押圧後素地摩擦が0.35以下の磁気記録媒体は、磁性層にε-酸化鉄粉末を含むものの、磁性層が90atmで押圧された後、即ち上記長期保管後に相当する状態に置かれた後の電磁変換特性の低下が少ないことが判明した。この点は、先に示した特開2016-071912号公報(特許文献1)に記載されていない、従来知られていなかった新たな知見である。
原子間力顕微鏡(AFM;Atomic Force Microscope)によって測定された、視野中の凸成分と凹成分の体積が等しくなる面を基準面として定める。基準面から15nm以上の高さの突起を、突起と定義する。そして、かかる突起の数がゼロ個である部分、即ち磁気記録媒体の磁性層表面において基準面から15nm以上の高さの突起が検出されない部分を、素地部分と特定する。
また、素地部分において測定される摩擦係数(素地摩擦)とは、以下の方法により測定される値とする。
素地部分において(測定箇所:磁気テープの長手方向10μm長または磁気ディスクの半径方向10μm)、半径1μmのダイヤモンド製球状圧子を荷重100μNおよび速度1μm/秒で1回往復させて摩擦力(水平力)および垂直抗力を測定する。ここで測定される摩擦力および垂直抗力は、上記1回の往復中に摩擦力および垂直抗力を常時測定して得られるそれぞれの値の算術平均である。以上の測定は、例えばHysitron社TI-950型トライボインデンターにて行うことができる。そして、測定された摩擦力の算術平均および垂直抗力の算術平均から、摩擦係数μ値を算出する。摩擦係数は、摩擦力(水平力)F(単位:ニュートン(N))と垂直抗力N(単位:ニュートン(N))から、次式:F=μN、により求められる値である。上記の測定および摩擦係数μ値の算出を、磁気記録媒体の磁性層表面で無作為に決定した素地部分の3箇所において行い、得られた3つの測定値の算術平均を、素地部分において測定される摩擦係数(素地摩擦)とする。押圧後素地摩擦を求めるための上記測定は、先に記載した方法によって押圧を行った後、24時間以内に実施する。
近年、磁気記録媒体の磁性層に、非磁性粉末を含有させることが広く行われている。かかる非磁性粉末は、通常、磁性層表面から突出して突起を形成することによって各種機能を発揮することができる。磁気記録媒体について従来測定されていた摩擦係数は、そのような突起を含む領域において測定される摩擦係数であった。かかる突起は、通常、先に記載した基準面から15nm以上の高さの突起である。これに対し、素地摩擦は、上記の通り、磁気記録媒体の磁性層表面において基準面から15nm以上の高さの突起が検出されない部分、即ち素地部分において測定される。上記押圧後の素地部分の摩擦係数(押圧後素地摩擦)が0.35以下であることは、基準面から15nm以上の高さの突起によって形成される凹凸よりも微細な微視的な凹凸が押圧中も磁性層表面に適度に存在した状態にあり、押圧後もその状態が維持されていることを意味していると考えられる。このような微視的な凹凸が適度に存在した状態であれば、磁性層表面に圧力が加わった際、この圧力により生じる応力を分散させてε-酸化鉄粉末の粒子に実際にかかる圧力を低くすることができると推察される。このことが、先に記載したような長期保管中にε-酸化鉄粉末の磁気特性が劣化することを抑制することにつながると、本発明者は考えている。その結果、先に記載したような長期保管後、ε-酸化鉄粉末を含む磁性層を有する磁気記録媒体の電磁変換特性が低下することを抑制することが可能になると本発明者は推察している。
上記磁気記録媒体において、押圧後素地摩擦は、先に記載した理由から、0.35以下であり、0.34以下であることが好ましく、0.33以下であることがより好ましく、0.32以下であることが更に好ましく、0.31以下であることが一層好ましく、0.30以下であることがより一層好ましく、0.29以下であることが更に一層好ましく、0.28以下であることがなお一層好ましい。また、押圧後素地摩擦は、例えば、0.00以上、0.00超または0.01以上であることができる。
(ε-酸化鉄粉末)
上記磁気記録媒体は、磁性層に強磁性粉末としてε-酸化鉄粉末を含む。本発明および本明細書において、「ε-酸化鉄粉末」とは、X線回折分析によって、主相としてε-酸化鉄型の結晶構造(ε相)が検出される強磁性粉末をいうものとする。例えば、X線回折分析によって得られるX線回折スペクトルにおいて最も高強度の回折ピークがε-酸化鉄型の結晶構造(ε相)に帰属される場合、ε-酸化鉄型の結晶構造が主相として検出されたと判断するものとする。主相のε相に加えてα相および/またはγ相が含まれていてもよく、含まれなくてもよい。本発明および本明細書におけるε-酸化鉄粉末には、鉄と酸素から構成される所謂無置換型のε-酸化鉄の粉末と、鉄を置換する一種以上の置換元素を含む所謂置換型のε-酸化鉄の粉末とが包含される。ε-酸化鉄粉末の製造方法としては、ゲーサイトから作製する方法、逆ミセル法等が知られている。上記製造方法は、いずれも公知である。また、Feの一部がGa、Co、Ti、Al、Rh等の置換元素によって置換されたε-酸化鉄粉末を製造する方法については、例えば、J. Jpn. Soc. Powder Metallurgy Vol. 61 Supplement, No. S1, pp. S280-S284、J. Mater. Chem. C, 2013, 1, pp.5200-5206等を参照できる。ただし、上記磁気記録媒体の磁性層において強磁性粉末として使用可能なε-酸化鉄粉末の製造方法は、ここで挙げた方法に限定されない。
また他の手段としては、磁性層表面に基準面から15nm以上の高さの突起を形成可能な研磨剤、突起形成剤等として添加される非磁性粉末に加えて、ε-酸化鉄粉末より平均粒子サイズの大きな他の非磁性粉末を用いて磁性層を形成することが挙げられる。より詳しくは、上記の他の非磁性粉末が凸部となることで素地部分に上記の微視的な凹凸を形成することができ、かかる非磁性粉末の混合比を高めることにより素地部分における凸部の存在率を高めることができる(または逆に混合比を下げることにより素地部分における凸部の存在率を低下させることができる)と考えられる。かかる手段についても、詳細は更に後述する。
加えて、上記2種の手段を組み合わせることにより、素地摩擦を調整することも可能である。そして、例えば、このように素地摩擦を調整し、かつ突起形成剤として後述する突起形成剤を使用することによって、押圧後素地摩擦を0.35以下とすることができる。
ただし上記の調整手段は例示であって、押圧後素地摩擦を調整可能な任意の手段によって、0.35以下の押圧後素地摩擦を実現することができ、そのような形態も本発明に包含される。
Hc=2Ku/Ms{1-[(kT/KuV)ln(At/0.693)]1/2}
[上記式中、Ku:異方性定数(単位:J/m3)、Ms:飽和磁化(単位:kA/m)、k:ボルツマン定数、T:絶対温度(単位:K)、V:活性化体積(単位:cm3)、A:スピン歳差周波数(単位:s-1)、t:磁界反転時間(単位:s)]
粉末を、透過型電子顕微鏡を用いて撮影倍率100000倍で撮影し、総倍率500000倍になるように印画紙にプリントするか、ディスプレイに表示する等して粉末を構成する粒子の写真を得る。得られた粒子の写真から目的の粒子を選びデジタイザーで粒子の輪郭をトレースし粒子(一次粒子)のサイズを測定する。一次粒子とは、凝集のない独立した粒子をいう。
以上の測定を、無作為に抽出した500個の粒子について行う。こうして得られた500個の粒子の粒子サイズの算術平均を、粉末の平均粒子サイズとする。上記透過型電子顕微鏡としては、例えば日立製透過型電子顕微鏡H-9000型を用いることができる。また、粒子サイズの測定は、公知の画像解析ソフト、例えばカールツァイス製画像解析ソフトKS-400を用いて行うことができる。後述の実施例に示す平均粒子サイズは、透過型電子顕微鏡として日立製透過型電子顕微鏡H-9000型、画像解析ソフトとしてカールツァイス製画像解析ソフトKS-400を用いて測定された値である。本発明および本明細書において、粉末とは、複数の粒子の集合を意味する。例えば、強磁性粉末とは、複数の強磁性粒子の集合を意味する。また、複数の粒子の集合とは、集合を構成する粒子が直接接触している形態に限定されず、後述する結合剤、添加剤等が、粒子同士の間に介在している形態も包含される。粒子との語が、粉末を表すために用いられることもある。
(1)針状、紡錘状、柱状(ただし、高さが底面の最大長径より大きい)等の場合は、粒子を構成する長軸の長さ、即ち長軸長で表され、
(2)板状または柱状(ただし、厚みまたは高さが板面または底面の最大長径より小さい)の場合は、その板面または底面の最大長径で表され、
(3)球形、多面体状、不定形等であって、かつ形状から粒子を構成する長軸を特定できない場合は、円相当径で表される。円相当径とは、円投影法で求められるものを言う。
そして、特記しない限り、粒子の形状が特定の場合、例えば、上記粒子サイズの定義(1)の場合、平均粒子サイズは平均長軸長であり、同定義(2)の場合、平均粒子サイズは平均板径である。同定義(3)の場合、平均粒子サイズは、平均直径(平均粒径、平均粒子径ともいう)である。
上記磁気記録媒体は、塗布型磁気記録媒体であることができ、磁性層に結合剤を含むことができる。結合剤とは、1種以上の樹脂である。結合剤としては、塗布型磁気記録媒体の結合剤として通常使用される各種樹脂を用いることができる。例えば、結合剤としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン、アクリロニトリル、メチルメタクリレート等を共重合したアクリル樹脂、ニトロセルロース等のセルロース樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルキラール樹脂等から選ばれる樹脂を単独で用いるか、また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ものはポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂、および塩化ビニル樹脂である。これらの樹脂は、ホモポリマーでもよく、コポリマー(共重合体)でもよい。これらの樹脂は、後述する非磁性層および/またはバックコート層においても結合剤として使用することができる。
以上の結合剤については、特開2010-24113号公報の段落0028~0031を参照できる。結合剤として使用される樹脂の平均分子量は、重量平均分子量として、例えば10,000以上200,000以下であることができる。本発明および本明細書における重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって、下記測定条件により測定された値をポリスチレン換算して求められる値である。後述の実施例に示す結合剤の重量平均分子量は、下記測定条件によって測定された値をポリスチレン換算して求めた値である。結合剤は、強磁性粉末100.0質量部に対して、例えば1.0~30.0質量部の量で使用することができる。
GPC装置:HLC-8120(東ソー社製)
カラム:TSK gel Multipore HXL-M(東ソー社製、7.8mmID(Inner Diameter)×30.0cm)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
磁性層には、上記の各種成分とともに、必要に応じて1種以上の添加剤が含まれていてもよい。添加剤は、所望の性質に応じて市販品を適宜選択して使用することができる。または、公知の方法で合成された化合物を添加剤として使用することもできる。添加剤の一例としては、上記の硬化剤が挙げられる。また、磁性層に含まれ得る添加剤としては、非磁性粉末、潤滑剤、分散剤、分散助剤、防黴剤、帯電防止剤、酸化防止剤、カーボンブラック等を挙げることができる。添加剤は、所望の性質に応じて市販品を適宜選択して使用することができる。例えば、潤滑剤については、特開2016-126817号公報の段落0030~0033、0035および0036を参照できる。非磁性層に潤滑剤が含まれていてもよい。非磁性層に含まれ得る潤滑剤については、特開2016-126817号公報の段落0030、0031、0034、0035および0036を参照できる。分散剤については、特開2012-133837号公報の段落0061および0071を参照できる。分散剤は、非磁性層に含まれていてもよい。非磁性層に含まれ得る分散剤については、特開2012-133837号公報の段落0061を参照できる。
磁性層には、1種、2種または3種以上の非磁性粉末が含まれることが好ましい。非磁性粉末としては、磁性層表面に適度に突出する突起を形成する突起形成剤として機能することができる非磁性粉末(以下、「突起形成剤」と記載する。)を挙げることができる。突起形成剤によって形成される突起は、通常、主に基準面から15nm以上の高さの突起である。突起形成剤としては、無機物質の粒子を用いることができ、有機物質の粒子を用いることもでき、無機物質と有機物質との複合粒子を用いることもできる。無機物質としては、金属酸化物等の無機酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物等を挙げることができ、無機酸化物が好ましい。一形態では、突起形成剤は、無機酸化物系粒子であることができる。ここで「系」とは、「含む」との意味で用いられる。無機酸化物系粒子の一形態は、無機酸化物からなる粒子である。また、無機酸化物系粒子の他の一形態は、無機酸化物と有機物質との複合粒子であり、具体例としては、無機酸化物とポリマーとの複合粒子を挙げることができる。そのような粒子としては、例えば、無機酸化物の粒子の表面にポリマーが結合した粒子を挙げることができる。
磁性層に含まれる非磁性粉末としては、研磨剤として機能することができる非磁性粉末(以下、「研磨剤」と記載する。)を挙げることもできる。研磨剤は、好ましくはモース硬度8超の非磁性粉末であり、モース硬度9以上の非磁性粉末であることがより好ましい。これに対し、突起形成剤のモース硬度は、例えば8以下または7以下であることができる。モース硬度の最大値は、ダイヤモンドの10である。具体的には、アルミナ(例えばAl2O3)、炭化ケイ素、ボロンカーバイド(例えばB4C)、酸化ケイ素(例えばSiO2)、TiC、酸化クロム(例えばCr2O3)、酸化セリウム、酸化ジルコニウム(例えばZrO2)、非磁性酸化鉄、ダイヤモンド等の粉末を挙げることができ、中でもα-アルミナ等のアルミナ粉末および炭化ケイ素粉末が好ましい。また、研磨剤としては、BET(Brunauer-Emmett-Teller)法によって測定された比表面積(以下、「BET比表面積」と記載する。)が14m2/g以上40m2/g以下の研磨剤を使用することが好ましい。
更に先に記載したように、押圧後素地摩擦を0.35以下に調整するために、以上で説明した非磁性粉末に加えて、他の非磁性粉末を用いることもできる。そのような非磁性粉末としては、モース硬度8以下のものが好ましく、非磁性層に通常使用される各種の非磁性粉末を用いることができる。詳細については、非磁性層について後述する通りである。より好ましい非磁性粉末としては、ベンガラを挙げることができる。ベンガラのモース硬度は、約6である。
非磁性層に使用される非磁性粉末は、無機物質の粉末でも有機物質の粉末でもよい。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、金属硫化物等が挙げられる。これらの非磁性粉末は、市販品として入手可能であり、公知の方法で製造することもできる。その詳細については、特開2011-216149号公報の段落0146~0150を参照できる。非磁性層に使用可能なカーボンブラックについては、特開2010-24113号公報の段落0040~0041も参照できる。非磁性層における非磁性粉末の含有量(充填率)は、好ましくは50~90質量%の範囲であり、より好ましくは60~90質量%の範囲である。
次に、非磁性支持体について説明する。非磁性支持体(以下、単に「支持体」とも記載する。)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。これらの支持体には、あらかじめコロナ放電、プラズマ処理、易接着処理、加熱処理等を行ってもよい。
上記磁気記録媒体は、非磁性支持体の磁性層を有する表面側とは反対の表面側に、非磁性粉末を含むバックコート層を有することもでき、有さなくてもよい。バックコート層には、カーボンブラックおよび無機粉末の一方または両方が含有されていることが好ましい。バックコート層は、結合剤を含むことができ、添加剤を含むこともできる。バックコート層の結合剤および添加剤については、バックコート層に関する公知技術を適用することができ、磁性層および/または非磁性層の処方に関する公知技術を適用することもできる。例えば、特開2006-331625号公報の段落0018~0020および米国特許第7,029,774号明細書の第4欄65行目~第5欄38行目の記載を、バックコート層について参照できる。
非磁性支持体の厚みは、好ましくは3.0~6.0μmである。
磁性層、非磁性層またはバックコート層を形成するための組成物を調製する工程は、通常、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を含むことができる。個々の工程はそれぞれ二段階以上に分かれていてもかまわない。各層形成用組成物の調製に用いられる成分は、どの工程の最初または途中で添加してもかまわない。溶媒としては、塗布型磁気記録媒体の製造に通常用いられる各種溶媒の1種または2種以上を用いることができる。溶媒については、例えば特開2011-216149号公報の段落0153を参照できる。また、個々の成分を2つ以上の工程で分割して添加することもできる。上記磁気記録媒体を製造するためには、従来の公知の製造技術を各種工程におい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、エクストルーダ等の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号公報および特開平1-79274号公報を参照できる。分散機は公知のものを使用することができる。各層形成用組成物を、塗布工程に付す前に公知の方法によってろ過してもよい。ろ過は、例えばフィルタろ過によって行うことができる。ろ過に用いるフィルタとしては、例えば孔径0.01~3μmのフィルタ(例えばガラス繊維製フィルタ、ポリプロピレン製フィルタ等)を用いることができる。
また、サーボバンドに情報を埋め込む方法としては、上記以外の方法を採用することも可能である。例えば、一対のサーボストライプの群の中から、所定の対を間引くことによって、所定のコードを記録するようにしてもよい。
本発明の一態様は、テープ状の上記磁気記録媒体(即ち磁気テープ)を含む磁気テープカートリッジに関する。
本発明の一態様は、上記磁気記録媒体を含む磁気記録再生装置に関する。
また、記録再生ヘッドは、他のデータバンドに対する記録および/または再生を行うことも可能である。その際には、先に記載したUDIM情報を利用してサーボ信号読み取り素子を所定のサーボバンドに移動させ、そのサーボバンドに対するトラッキングを開始すればよい。
後述の表1に示す平均粒子サイズが異なる各種ε-酸化鉄粉末は、以下の方法によって作製されたε-酸化鉄粉末である。
純水90gに、硝酸鉄(III)9水和物8.3g、硝酸ガリウム(III)8水和物1.3g、硝酸コバルト(II)6水和物190mg、硫酸チタン(IV)150mg、およびポリビニルピロリドン(PVP)1.5gを溶解させたものを、マグネチックスターラーを用いて撹拌しながら、大気雰囲気中、雰囲気温度25℃の条件下で、濃度25%のアンモニア水溶液4.0gを添加し、雰囲気温度25℃の温度条件のまま2時間撹拌した。得られた溶液に、クエン酸1gを純水9gに溶解させて得たクエン酸水溶液を加え、1時間撹拌した。撹拌後に沈殿した粉末を遠心分離によって採集し、純水で洗浄し、炉内温度80℃の加熱炉内で乾燥させた。
乾燥させた粉末に純水800gを加えて再度粉末を水に分散させて分散液を得た。得られた分散液を液温50℃に昇温し、撹拌しながら濃度25%アンモニア水溶液を40g滴下した。50℃の温度を保ったまま1時間撹拌した後、テトラエトキシシラン(TEOS)14mLを滴下し、24時間撹拌した。得られた反応溶液に、硫酸アンモニウム50gを加え、沈殿した粉末を遠心分離によって採集し、純水で洗浄し、炉内温度80℃の加熱炉内で24時間乾燥させ、強磁性粉末の前駆体を得た。
得られた強磁性粉末の前駆体を、大気雰囲気下、炉内温度1000℃の加熱炉内に装填し、加熱処理を施した。この加熱処理を行う時間を変えることにより、下記の各種処理を経た後、平均粒子サイズが異なる各種強磁性粉末が得られる。
加熱処理した強磁性粉末の前駆体を、4mol/Lの水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液中に投入し、液温を70℃に維持して24時間撹拌することにより、加熱処理した強磁性粉末の前駆体から不純物であるケイ酸化合物を除去した。
その後、遠心分離処理により、ケイ酸化合物を除去した強磁性粉末を採集し、純水で洗浄を行い、強磁性粉末を得た。
上記加熱処理を行う時間を変えて得られた平均粒子サイズが異なる各種強磁性粉末について、それぞれ組成を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-OES;Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry)により確認したところ、いずれもGa、CoおよびTi置換型ε-酸化鉄(ε-Ga0.28Co0.05Ti0.05Fe1.62O3)であった。また、CuKα線を電圧45kVかつ強度40mAの条件で走査し、下記条件でX線回折パターンを測定し(X線回折分析)、X線回折パターンのピークから、得られた強磁性粉末が、いずれもα相およびγ相の結晶構造を含まない、ε相の単相の結晶構造(ε-酸化鉄型の結晶構造)を有することを確認した。
PANalytical X’Pert Pro回折計、PIXcel検出器
入射ビームおよび回折ビームのSollerスリット:0.017ラジアン
分散スリットの固定角:1/4度
マスク:10mm
散乱防止スリット:1/4度
測定モード:連続
1段階あたりの測定時間:3秒
測定速度:毎秒0.017度
測定ステップ:0.05度
後述の表1に示す突起形成剤は、以下の通りである。突起形成剤1および突起形成剤3は、粒子表面の表面平滑性が低い粒子である。突起形成剤2の粒子形状は繭状の形状である。突起形成剤4の粒子形状はいわゆる不定形である。突起形成剤5の粒子形状は真球に近い形状である。
突起形成剤1:キャボット社製ATLAS(シリカとポリマーとの複合粒子)、平均粒子サイズ100nm
突起形成剤2:キャボット社製TGC6020N(シリカ粒子)、平均粒子サイズ140nm
突起形成剤3:日揮触媒化成社製Cataloid(シリカ粒子の水分散ゾル;突起形成剤液調製のための突起形成剤として、上記水分散ゾルを加熱して溶媒を除去して得られた乾固物を使用)、平均粒子サイズ120nm
突起形成剤4:旭カーボン社製旭#50(カーボンブラック)、平均粒子サイズ300nm
突起形成剤5:扶桑化学工業社製クォートロンPL-10L(シリカ粒子の水分散ゾル;突起形成剤液調製のための突起形成剤として、上記水分散ゾルを加熱して溶媒を除去して得られた乾固物を使用)、平均粒子サイズ130nm
1.磁性層形成用組成物の処方
(磁性液)
ε-酸化鉄粉末 100.0部
表1に記載のε-酸化鉄(1)およびε-酸化鉄粉末(2)を表1に記載の処方率で使用
SO3Na基含有ポリウレタン樹脂 14.0部
重量平均分子量:70,000、SO3Na基:0.2meq/g
シクロヘキサノン 150.0部
メチルエチルケトン 150.0部
(研磨剤液)
α-アルミナ 6.0部
BET比表面積:19m2/g、モース硬度:9
SO3Na基含有ポリウレタン樹脂 0.6部
重量平均分子量70000、SO3Na基:0.1meq/g
2,3-ジヒドロキシナフタレン 0.6部
シクロヘキサノン 23.0部
(突起形成剤液)
突起形成剤(表1参照): 1.3部
メチルエチルケトン: 9.0部
シクロヘキサノン: 6.0部
(その他成分)
ステアリン酸 2.0部
ブチルステアレート 6.0部
ポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製コロネート(登録商標))2.5部
(仕上げ添加溶媒)
シクロヘキサノン 200.0部
メチルエチルケトン 200.0部
非磁性無機粉末:α-酸化鉄 100.0部
平均粒子サイズ(平均長軸長):10nm
平均針状比:1.9
BET比表面積:75m2/g
カーボンブラック 20.0部
平均粒子サイズ:20nm
SO3Na基含有ポリウレタン樹脂 18.0部
重量平均分子量:70,000、SO3Na基:0.2meq/g
ステアリン酸 1.0部
シクロヘキサノン 300.0部
メチルエチルケトン 300.0部
非磁性無機粉末:α-酸化鉄 80.0部
平均粒子サイズ(平均長軸長):0.15μm
平均針状比:7
BET比表面積:52m2/g
カーボンブラック 20.0部
平均粒子サイズ:20nm
塩化ビニル共重合体 13.0部
スルホン酸塩基含有ポリウレタン樹脂 6.0部
フェニルホスホン酸 3.0部
シクロヘキサノン 155.0部
メチルエチルケトン 155.0部
ステアリン酸 3.0部
ブチルステアレート 3.0部
ポリイソシアネート 5.0部
シクロヘキサノン 200.0部
磁性層形成用組成物を、以下の方法により調製した。
上記磁性液の各種成分をバッチ式縦型サンドミルを用いて24時間分散(ビーズ分散)することにより、磁性液を調製した。分散ビーズとしては、ビーズ径0.5mmのジルコニアビーズを使用した。
上記の研磨剤液の各種成分を混合してビーズ径0.3mmのジルコニアビーズとともに横型ビーズミル分散機に入れ、研磨剤液体積とビーズ体積との合計に対するビーズ体積の割合が80%になるように調整し、120分間ビーズミル分散処理を行い、処理後の液を取り出し、フロー式の超音波分散ろ過装置を用いて、超音波分散ろ過処理を施した。こうして研磨剤液を調製した。
突起形成剤液を、上記突起形成剤液の各種成分を混合した後に、ホーン式超音波分散機により200ccあたり500ワットの超音波出力で60分間超音波処理(分散処理)して得られた分散液を孔径0.5μmのフィルタでろ過して調製した。
上記サンドミルを用いて、調製した磁性液、研磨剤液および突起形成剤液を、その他成分および仕上げ添加溶媒と混合し5分間ビーズ分散した後、バッチ型超音波装置(20kHz、300W)で0.5分間処理(超音波分散)を行った。その後、0.5μmの孔径を有するフィルタを用いてろ過を行い磁性層形成用組成物を調製した。
非磁性層形成用組成物を、以下の方法により調製した。ステアリン酸、シクロヘキサノン、メチルエチルケトンを除いた上記の各種成分を、バッチ式縦型サンドミルを用いて24時間分散して分散液を得た。分散ビーズとしては、ビーズ径0.1mmのジルコニアビーズを使用した。その後、得られた分散液に残りの成分を添加し、ディゾルバーで撹拌した。こうして得られた分散液を0.5μmの孔径を有するフィルタを用いてろ過し非磁性層形成用組成物を調製した。
バックコート層形成用組成物を、以下の方法により調製した。潤滑剤(ステアリン酸およびブチルステアレート)、ポリイソシアネートならびにシクロヘキサノン200.0部を除いた上記の各種成分をオープンニーダにより混練および希釈した後、横型ビーズミル分散機により、ビーズ径1mmのジルコニアビーズを用い、ビーズ充填率80体積%、ローター先端周速10m/秒で1パスあたりの滞留時間を2分間とし、12パスの分散処理に供した。その後、得られた分散液に上記の残りの成分を添加し、ディゾルバーで撹拌した。こうして得られた分散液を1μmの孔径を有するフィルタを用いてろ過することにより、バックコート層形成用組成物を調製した。
厚み5.0μmの二軸延伸ポリエチレンナフタレート製支持体の表面上に、乾燥後の厚みが0.1μmになるように上記4.で調製した非磁性層形成用組成物を塗布し乾燥させて非磁性層を形成した。形成した非磁性層の表面に乾燥後の厚みが0.1μmになるように上記4.で調製した磁性層形成用組成物を塗布して塗布層を形成した。この塗布層が湿潤状態にあるうちに配向ゾーンにおいて磁場強度0.3Tの磁場を、上記塗布層の表面に対して垂直方向に印加し垂直配向処理を行った後乾燥させて磁性層を形成した。その後、上記支持体の非磁性層および磁性層を形成した表面とは反対の表面に乾燥後の厚みが0.5μmになるように上記4.で調製したバックコート層形成用組成物を塗布し乾燥させてバックコート層を形成した。
その後、金属ロールのみから構成されるカレンダロールを用いて、速度100m/分、線圧300kg/cmおよびカレンダ温度(カレンダロールの表面温度)100℃で表面平滑化処理(カレンダ処理)を行った。
その後、雰囲気温度70℃の環境で36時間加熱処理を行った。加熱処理後1/2インチ(0.0127メートル)幅にスリットして磁気テープを作製した。
作製した磁気テープの磁性層を消磁した状態で、サーボライターに搭載されたサーボライトヘッドによって、LTO Ultriumフォーマットにしたがう配置および形状のサーボパターンを磁性層に形成した。これにより、磁性層に、LTO Ultriumフォーマットにしたがう配置でデータバンド、サーボバンド、およびガイドバンドを有し、かつサーボバンド上にLTO Ultriumフォーマットにしたがう配置および形状のサーボパターンを有する磁気テープを得た。
磁性液調製に用いるε-酸化鉄粉末(1)および(2)を、表1に示す種類のε-酸化鉄粉末および非磁性粉末(ベンガラ)に表1に示す処方率で置き換えた点以外、上記と同様に磁気テープを得た。
(1)押圧後素地摩擦
実施例および比較例の各磁気テープについて、雰囲気温度20~25℃かつ相対湿度40~60%の環境下で、金属ロールのみから構成される7段のカレンダロールを備えたカレンダ処理機を用いて、20m/分の速度で磁気テープを長手方向に0.5N/mの張力を加えた状態で走行させながら、2つのロール間(ロールの加熱なし)を合計6回通過させることにより、各ロール間を通過する際にそれぞれ磁性層の表面に90atmの面圧を加えて押圧した。
上記押圧後の磁気テープの磁性層表面において、以下の方法により素地摩擦(押圧後素地摩擦)を求めた。
まず、測定対象の磁性層表面に予めレーザーマーカーで罫書きをいれ、そこから一定距離(約100μm)離れた部分の原子間力顕微鏡(AFM;Atomic Force Microscope)画像を測定した。測定は、視野面積を7μm×7μmとして行った。このとき、後述するように同一箇所の走査型電子顕微鏡(SEM;Scanning Electron Microscope)画像を撮りやすいように、カンチレバーを硬いもの(単結晶シリコン)に変えて、AFM上で罫書きを入れた。こうして測定したAFM画像から、基準面から15nm以上の高さにある突起を全て抽出した。そして突起が存在しないと判定された箇所を素地部分と特定し、Hysitron社TI-950型トライボインデンターを用いて先に記載した方法により測定を行い、押圧後素地摩擦を求めた。
更に、AFM画像を測定したところと同一箇所のSEM画像を測定して成分マップを取得し、抽出した基準面から15nm以上の高さの突起がアルミナまたは突起形成剤により形成された突起であることを確認した。また、各実施例および比較例では、上記SEMを用いた成分マップにおいて、素地部分にアルミナおよび突起形成剤は確認されなかった。
実施例および比較例の各磁気テープについて、以下の方法によってSNR(Signal-to-Noise-ratio)の測定を行った。
その後、上記(1)に記載した方法と同様の方法で90atmでの押圧を行った後に同様にSNRの測定を行った。こうして得られた押圧前後のSNRの値の差分(押圧前SNR―押圧後SNR)を算出した。算出された値を表1中の「SNR低下」の欄に示す。
磁気ヘッドを固定した1/2インチリールテスターを用い、磁気テープの走行速度(磁気ヘッドと磁気テープとの相対速度)は4m/秒とした。記録ヘッドとしてMIG(Metal-In-Gap)ヘッド(ギャップ長0.15μm、トラック幅1.0μm)を使用し、記録電流は各磁気テープの最適記録電流に設定した。再生ヘッドとしては素子厚み15nm、シールド間隔0.1μmおよびリード幅0.5μmのGMR(Giant-Magnetoresistive)ヘッドを使用した。線記録密度300kfciで信号の記録を行い、再生信号をアドバンテスト社製のスペクトラムアナライザーで測定した。尚、単位kfciは、線記録密度の単位(SI単位系に換算不可)である。キャリア信号の出力値と、スペクトル全帯域の積分ノイズとの比をSNRとした。SNR測定のためには、磁気テープの走行を開始してから、十分に安定した信号を使用した。
Claims (9)
- 非磁性支持体と、強磁性粉末を含む磁性層と、を有する磁気記録媒体であって、
前記強磁性粉末はε-酸化鉄粉末であり、
前記磁性層を90atmの圧力で押圧した後に該磁性層の表面の素地部分において測定される摩擦係数は0.35以下である磁気記録媒体。 - 前記磁性層は、無機酸化物系粒子を含む、請求項1に記載の磁気記録媒体。
- 前記無機酸化物系粒子は、無機酸化物とポリマーとの複合粒子である、請求項2に記載の磁気記録媒体。
- 前記非磁性支持体と前記磁性層との間に、非磁性粉末を含む非磁性層を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。
- 前記非磁性支持体の前記磁性層を有する表面側とは反対の表面側に、非磁性粉末を含むバックコート層を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。
- 磁気テープである、請求項1~5のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。
- 請求項6に記載の磁気テープを含む磁気テープカートリッジ。
- 前記磁気テープの全長は1000m以上である、請求項7に記載の磁気テープカートリッジ。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の磁気記録媒体を含む磁気記録再生装置。
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