JPH01230702A

JPH01230702A - 強磁性鉄粉の表面処理法

Info

Publication number: JPH01230702A
Application number: JP63055979A
Authority: JP
Inventors: Michiji Okai; 理治大貝; Takeshi Ozawa; 武小澤; Tomiyoshi Kubo; 久保　富義
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1989-09-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は磁気記録媒体用磁性粉として用いられる強磁性
鉄粉の表面処理法に関するものである。

（従来の技術）塗布型磁気記録媒体は通常、磁性粉、バインダー、研磨
剤、潤滑剤および有機溶剤からなる磁性塗料をポリエス
テルフィルムなどの基体に塗布したものである。

また強磁性鉄粉は、保磁力、飽和磁化が高いことから高
密度磁気記録媒体用の磁性粉として用途が広がりつつあ
り、更に高密度化の方向として磁性粉の微細化、高比表
面積が要求されている。

しかし、強磁性鉄粉を微細、高比表面積とする場合、磁
性塗料調製時の鉄粉の分散性および記録媒体中での安定
性の点で問題が生じる。

この問題点を解決するひとつの方法として、強磁性鉄粉
の表面をカップリング剤で改質することが提案されてい
る。例えば、特開昭６０−１４５３０１号公報には強磁
性鉄粉をシラン系カップリング剤を有機溶剤に混入溶解
した処理液で処理する方法が、また特開昭５９−１０７
５０４号公報には強磁性金属粉末をシラン化合物を溶解
した溶液で処理する方法が開示されている。しかしなが
ら、これらの方法では、表面活性な強磁性鉄粉が多量の
白゛機溶剤と接触するので、鉄粉表面は有機溶剤変成物
で汚染されてしまう。そして、このような鉄粉を用いて
得た磁気記録媒体は、光沢、耐蝕性、耐久性に劣るとい
う問題点がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、磁気記録媒体の磁性塗料中において、
分散性、配向性および安定性に優れた強磁性鉄粉を得る
ための表面処理法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明者等は上記問題点を解決するために鋭意検討を行
った結果、強磁性鉄粉をあらかじめ酸素。

水蒸気で処理した後に有機溶剤中にてカップリング剤で
処理を行えば、優れた磁気特性を有する強磁性鉄粉を得
ることができることを見出だし、本発明を完成するに至
った。すなわち本発明は、乾式還元法で製造した鉄を主
成分とする強磁性鉄粉を、酸素を含むガス雰囲気中で表
面酸化した後、水蒸気処理を行い、次いでカップリング
剤を含む有機溶剤で処理し、強磁性鉄粉の有機溶剤変成
物含有量を０．１重量％以下、水分含有量を１．５重量
％以下とすることを特徴とする強磁性鉄粉の表面処理法
である。

以下、その詳細について説明する。

本発明の処理法において用いられる強磁性鉄粉は、長さ
１μｍ以下の針状微粒子の集合物であり、粉末、造粒物
、破砕物などの形状を有している。

この強磁性鉄粉は鉄を主成分とするものであるが、その
他の成分としてコバルト、ニッケル、クロム。

リン、アルミニウム、チタン、シリコン、ジルコニウム
、カルシウム、マグネシウム、亜鉛など適宜添加したも
のも用いることができる。

また、この強磁性鉄粉は含水酸化鉄、酸化鉄などを乾式
還元して得ることができるが、特にα−オキシ水酸化鉄
の表面を焼結防止剤などで処理した後、脱水・焼成し酸
化第二鉄とし、次いで水素ガスを用いて乾式還元して得
たものを用いることが好ましい。更に、還元直後の強磁
性鉄粉は空気中に取出すと発火するおそれがあるので、
不活性ガス雰囲気中で取扱うことが好ましい。

次に得られた強磁性鉄粉を酸素を含むガス雰囲気中で表
面酸化し、耐蝕性、耐候性を付与する。

この気相中での表面酸化としては従来法が採用できるが
、温度２００℃以下、酸素濃度０．０５容量２６以上大
気組成以下、水蒸気濃度５０００　ｐｐ！１１以下の不
活性ガス雰囲気中で、強磁性鉄粉１．０ｋｌ（あたり０
２として５０〜１５０ｇの酸化量の酸化を行うことが好
ましい。また、このとき温度を４段階に変化させて酸化
反応を行えば優れた耐蝕性、耐候性および高飽和磁化を
有する強磁性鉄粉を得ることができるので更に好ましい
。温度を４段階に変化させて反応を行う場合、１段目の
反応は５０〜１５０℃、２段目の反応は０〜４０℃。

３段目の反応は４５〜７０℃更に４段目の反応は０〜４
０℃の温度下で行い、酸素濃度は１段目から３段目の反
応においては０．０５容量％以上大気組成以下、４段目
の反応においては１．０８二％以上大気組成以下とし、
このときの１段ト１の反応における酸化量は強磁性鉄粉
１．０ｋｇあたり０２として５０〜１００ｇとし、２段
目の反応は酸化が停止するか一定の酸化速度となったと
ころで反応を終了しく通常２〜８時間）、３段目の反応
における酸化量は１段目の反応の５〜３０％量と１−１
更に強磁性鉄粉の発火性を抑制するために行う４段目の
反応は１〜５時間行うことが好ましい。

その後、表面酸化を行った強磁性鉄粉に水蒸気を接触さ
せ水蒸気処理を行うが、この水蒸気処理は強磁性鉄粉に
残存している表面活性な部分をつぶすのみなので、短時
間で行うことができる。また、水蒸気処理は１００℃以
下の温度下にて行うことが好ましく、１００℃を越える
場合、表面酸化によって付与された強磁性鉄粉の耐蝕性
が低下するおそれがある。

水蒸気処理の方法としては例えば、強磁性鉄粉と不活性
ガスあるいは酸素を含む不活性ガスに水蒸気を混合した
ガスなどを接触させる方法などが挙げられ、このとき用
いるガスの水蒸気含有量は水蒸気分圧で０．０１〜１０
．０％とすることが好ましい。水蒸気分圧が０．０１％
未満の場合、処理効果が現われるまで長時間を要し、１
０．０％を越える場合、強磁性鉄粉の磁気特性、耐候性
か低下するおそれかあるからである。

表面酸化から水蒸気処理の過程において用いられる反応
装置としては、固定床方式、流動床方式。

回転キルン方式などのものを挙げることができる。

水蒸気処理を行った強磁性鉄粉は、有機溶剤中にてカッ
プリング剤を用いて処理を行う。

本発明において用いられるカップリング剤としては、メ
チルトリメトキシシラン、メチルトリエロキシシラン、
アミノシラン、γ−グリシドキシプロビルトリメトキシ
シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ヘキサメチルシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキ
シシラン等のンラン系カップリング剤、イソプロピル！
・リイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリメ
タクリルチタネート、イソプロピルトリアクリルチタネ
ート等のチタネート系カップリング剤、アセトアルコキ
シアルミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系
カップリング剤などを例示することができる。

強磁性鉄粉に付着させるカップリング剤の量は強磁性鉄
粉に対し、０．０５〜３．０重量％とすることが好まし
く、この量が０．０５重量％未満の場合、処理効果が発
現せず、３．０重量％を越える場合、磁気記録媒体の光
沢、耐久性が低下するおそれがある。更に、カップリン
グ剤で処理する際の温度が１００℃を越える場合、鉄粉
の塗料化時の分散性が低下する傾向がある。

また、有機溶剤としては用いるカップリング剤を溶解す
るものであればよく、ベンゼン、トルエン、キシレンな
どの芳香族炭化水素、メチルエチルケトン、シクロヘキ
サノンなどのケトン類、酢酸ブチルなどのエステル類な
どを用いることができる。

強磁性鉄粉を有機溶剤中にて処理する場合、強磁性鉄粉
の表面に残存する活性表面が用いた有機溶剤を酸化し、
有機溶剤の酸化変成物が生じる。

そして、該変成物は強磁性鉄粉の表面を汚染し、鉄粉の
磁性塗料中での分散性や配向性を低下させる原因となる
。従って、表面処理後の強磁性鉄粉に含まれる有機溶剤
の変成物を乾燥鉄粉あたり０．１重量％以下に調整する
必要がある。更に、表面処理後の強磁性鉄粉の水分含有
量が１．５重量％を越える場合、鉄粉の磁性塗料中にお
ける分散性、耐蝕性が低下するおそれがある。

処理後の強磁性鉄粉に含まれる有機溶剤変成物。

水分量を調整するためには、本発明中の水蒸気処理にお
いて過剰の水蒸気が付着することを防ぎ、用いる有機溶
剤としては含有水分の低いものを選択すればよく、それ
でも不十分な場合は処理後の強磁性鉄粉を有機溶剤で洗
浄すればよい。

（実施例）以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本
発明は何らこれらに限定されるものではない。

実施例ＩＮｉ、ＡΩ、ＳｔをＦｅに対し各々５．５重量％、３．
８重量％、０．３重量％含む針状酸化第二鉄の造粒品を
水素気流中４５０℃で８時間流動還元し、強磁性鉄粉を
得た。

その後、得られた強磁性鉄粉を窒素ガス気流中で７０℃
まで冷却した後表面酸化を行った。また、表面酸化は温
度を４段階に変化させて流動反応炉内で行った。１段目
の反応は酸素０．２容量％含む窒素ガスを反応炉内に強
磁性鉄粉１．０ｋｇあたり３Ｎｍ３／時の流量で供給し
て行い、酸化量が強磁性鉄粉１．０ｋｇあたり０２とし
て７０にとなったところで酸素の供給を停止した。次い
で、窒素ガス気流中で２５℃まで冷却した後、酸素０．
２容量％含む窒素ガスを１段目の反応と同じ流量で供給
し、２段目の反応を行い、酸素消費量がほぼ一定となっ
た３、５時間後に反応を終えた。

２段目の反応終了後、引続き酸素０．２容量％含む窒素
ガスを反応炉内に供給しながら温度を２０℃／時の割合
で６０℃まで上げ、３段目の反応を行った。このときの
酸化量は強磁性鉄粉１．０ｋｇあたり０っとして１２ｇ
とした。３段目の反応終了後、酸素の供給を停止し、窒
素気流中で２５℃まで冷却し、再び酸素０．２容量％含
む窒素ガスの供給を行い４段目の反応を行った。４段目
の反応において酸素を含む窒素ガス中の酸素濃度を次第
に上げてゆき、１時間後に酸素濃度を２容量％とし、更
にそのまま１時間反応を続けた後終了した。

次に表面酸化を行った強磁性鉄粉に、温度３０℃、水蒸
気分圧が１．０％である窒素ガスを接触させ、１時間水
蒸気処理を行った。水蒸気処理後の強磁性鉄粉の含有水
分口はカールフィッシャー水分計でハｊ定した結果０．
５重皿％であった。

水蒸気処理後、強磁性鉄粉を３０℃のアセトアルコキシ
アルミニウムジイソプロピレ−１・（味の素（株）製、
’ＡＬ−Ｍ）のトルエン溶液中に２時間懸濁し、鉄粉表
面にアルミニウムカップリング剤を彼着させた。このと
き、アルミニウムカップリング剤の被着量は強磁性鉄粉
に対し、１．　０ｆｆｉｍ％であった。また有機溶剤を
除去した後の強磁性鉄粉の水分含有量は、０．４重量％
であり、トルエン変成物の含有量は、ジクロロメタンを
用いて抽出、ｌｉｅ縮してガスクロマトグラムで定量し
た結果、０．１重量％以下であった。

以上、得られた表面処理後の強磁性鉄粉１００重口部を
塩ビ酢ピコポリマー２５重量部、レシチン１重量部、メ
チルエチルケトン１６０ｍ１．　　シクロへキサノン１
６０　ｍｌと共にガラスピーズを穎れたサンドグライン
ダーに装入し、６時間混合１分散して磁性塗料を得、該
塗料をポリエステルフィルム上に塗布して配向シートを
作製した。

得られた配向シートの磁気特性値を評価するために、保
磁力（ｌｉｅ）、残留磁束密度（Ｂｒ）　、角形比（Ｒ
ｓ）を振動試料型磁力計を用いて測定した。

また、配向シートを６０℃、９０％相対湿度の空気中に
１週間放置し、残留磁束密度の低下率（ΔＢｒ）および
光沢からの耐蝕性の評価を行った。

その結果、配向シートの特性は、ｌｌｃ　１５０００ｅ
。

［３ｒ　３１５０Ｇ、　Ｒｓ　Ｏ，８Ｂであり、耐蝕性
はΔＢｒ２９６゜光沢低下率２％であった。

実施例２アルミニウムカップリング剤のかわりにオクチルトリエ
トキシシランを用いた以外は実施例１と同様の方法で強
磁性鉄粉の表面処理を行った。表面処理後の強磁性鉄粉
のトルエン変成物含有量は０．１重量％以下であった。

更に、実施例１と同様の方法で作製した配向シートの特
性は、Ｉｌｃ　１５１０Ｏｅ、　Ｂｒ　３１００Ｇ、　
Ｒｓ　Ｏ，８０であり、耐蝕性はΔＢｒ　　２％、光沢
低下率　３％であった。

比較例１実施例１で用いた還元直後の強磁性鉄粉を窒素ガス雰囲
気下でアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレー
ト（味の素（株）製　ＡＬ−Ｍ）のトルエン溶液中に浸
漬し、次いで空気中でトルエンを乾燥した。処理後の強
磁性鉄粉のアルミニウムカップリング剤彼着量は強磁性
鉄粉に対し、１．０重量％であった。また有機溶剤を除
去した後の強磁性鉄粉の水分含有量は０．４重量％であ
り、トルエン変成物の含有量はジクロロメタンを用いて
抽出、ａ縮してガスクロマトグラムで定量した結果、０
．３重量％であった。

更に、実施例１と同様の方法で作製した配向シートの特
性は、Ｉｌｃ　１５３００ｅ、　Ｂｒ　２２００Ｇ、　
Ｒｓ　Ｏ，８１であり、耐蝕性はΔＢｒ　　９％、光沢
低下率　２０％であった。

比較例２表面酸化後の水蒸気処理を行わなかった以外は、実施例
１と同様の方法で強磁性鉄粉の表面処理を行った。

表面処理後の強磁性鉄粉のトルエン変成物含を量は０．
２重量％であった。

更に、実施例１と同様の方法で作製した配向シートの特
性は、ｔ（ｃ　１５０口Ｏｅ、　Ｂｒ　２９００Ｇ、　
Ｒｓ　Ｏ，８４であり、耐蝕性はΔＢｒ　　４％、光沢
低下率　９％であった。

（発明の効果）以上述べたとおり、本発明の表面処理を施した強磁性鉄
粉は、優れた分散性、配向性および安定性を示すもので
ある。従って、この強磁性鉄粉より得られた磁性塗料を
用いて作製した磁気記録媒体は、磁気特性に優れかつ耐
蝕性に優れたものとなる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）乾式還元法で製造した鉄を主成分とする強磁性鉄
粉を、酸素を含むガス雰囲気中で表面酸化した後、水蒸
気処理を行い、次いでカップリング剤を含む有機溶剤で
処理し、強磁性鉄粉の有機溶剤変成物含有量を０．１重
量％以下、水分含有量を１．５重量％以下とすることを
特徴とする強磁性鉄粉の表面処理法。