JPH02263321A

JPH02263321A - 磁気記録媒体上の磁性体層の潤滑剤保持量を増加させる方法

Info

Publication number: JPH02263321A
Application number: JP1331440A
Authority: JP
Inventors: Heinz Hilgers; ハインツ・ヒルゲルス; Rainer Morbitzer; ライナー・モルビツツア; Johannes Windeln; ヨハネス・ヴインデルン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-12-24
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1990-10-26
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: EP0380710A1; US4940606A; JPH0630153B2

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】Ａ、産業上の利用分野本発明は、を機バインダ系及び磁性体粒子を含む磁気デ
ィスクのコーティングの潤滑剤保持を改善する方法に関
する。

Ｂ、従来の技術磁気ディスクなどの磁気記録媒体は、一般に、アルミニ
ウム基板、及びその上に付着したジュロプラスチックす
なわち熱可塑性有機バインダ系と、酸化鉄粒子などの磁
性体粒子とを含む磁性体層から構成されている。有機バ
インダ系と有機溶剤中に分散させた磁性体粒子とを含む
コーティング組成物を所定の厚さの層に塗布して硬化さ
せ、強靭で耐久性のある膜を得る。作動中、磁−気ディ
スクが定速で回転する間、磁気ヘッドは磁気ディスク表
面の上の所定の高さの所に浮遊している。また動作中、
特に開始時及び停止時に、ヘッド／ディスクの相互作用
が生じて、磁気ディスクを摩耗させ、その寿命を短くす
る可能性がある。

このようなヘッド／ディスク相互作用によるディスクの
損傷を防止するため、従来は、磁気ディスクに潤滑剤が
施されていた。また、コーティング組成物に、空隙を形
成する性質をもちそれに不溶な粒子状物質を加°えるこ
とが提案されている）１．Ｒ。

ローレンツ（Ｌｏｒｅｎｚ）他　「潤滑剤保持を最適に
するための、磁気ディスク・コーティング中での制御さ
れた細孔形成（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ＰｏｒｅＦｏｒ
ｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｄｉｓｃ　Ｃ
ｏａｔｉｎｇｓ　ｔ。

Ｏｐｔｉｍｉｚｅ　Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ　Ｒｅｔｅｎｔ
ｉｏｎ）　Ｊ　Ｎ　Ｉ　ＢＭテクニカル・ディスクロー
ジャ・プルテン■０１゜２θ、Ｎｏ、９　（１９８４年
２月）、ｐ、４４５５）。例えば、ポリアセタール粒子
をコーティング中にばらばらに分散させることができる
。高温で硬化中、これらの粒子はモノマーに戻るが、こ
のモノマーは揮発して、そのあとに希望した空隙が残る
。粒子の濃度及びサイズを制御することによって、空隙
の濃度及びサイズを、したがってディスクの液体潤滑剤
保持を操作することができる。

潤滑剤の保持は、ディスク表面近傍の微小凸凹内での潤
滑剤の保持と、コーティングのある厚さ全体にわたって
分布する微小空隙内での潤滑剤の保持の、２つの独立し
た過程によることが知られている（米国特許第４５４６
０３５号）。表面過程による潤滑剤の保持は、ディスク
・コーティングの組成物が異なってもかなり一定してい
るが、微小空隙による保持は、コーティング・パッチご
とに変わることが判明している。

また、潤滑剤保持の微小空隙密度に応じたこの変動は、
コーティングの有機成分の相分難度の違いと、硬化中の
酸化分解揮発度の違いの結果として生ずることも判明し
ている。米国特許第４５４６０３５号は、磁気コーティ
ング中でいくつかの重合性添加剤を使用すると、それが
相分離能力を有シ、かつ磁気コーティングのバインダ系
に比べて本来的に熱酸化安定性がより低いために、この
熱酸化分解揮発機構による同じ過程から、より多くの微
小空隙が形成されると述べている。これらの添加剤は、
微小空隙の形成に有用な上に、磁気コーティングの耐久
性も向上させる。これらの添加剤は、硬化中に分解され
、必要なら、最高１００％まで揮発される。ポリビニル
メチルニー、チルも硬化中に分解されるが、１００％は
揮発しないので、上記米国特許で開示された添加剤と同
程度に空隙を生ずるとは考えられない。

Ｃ９発明が解決しようとする課題硬化中の酸化過程は、硬化中に磁気ディスクが触れる雰
囲気の酸素含量を様々に変化させるという条件では、こ
れまで試験されていなかった。しかし、酸素含量を様々
に変化させる試験は、粒子性磁気ディスク用のすべての
コーティング組成物にとって基本的に重要である。

したがって、本発明の目的は、炉内雰囲気の酸素含量を
様々に変えた状態で磁気ディスクを硬化させる方法を提
供することである。

００課題を解決するための手段本発明によれば、添加剤を含むディスクの磁気コーティ
ングを、第１段階では不活性ガス中で、第２段階では酸
素含量を様々に変えた不活性ガス中で硬化させる。こう
、した硬化により、磁性体層の潤滑剤保持が大幅に改善
される。

Ｅ、実施例磁気ディスクの製造工程では、バインダ系及び溶剤、さ
らに必要なら各種添加剤（コーティング組成物）中に分
散させた、磁性体粒子の分散液をアルミニウム基板に塗
布し、スピン・オフによってディスク基板上に一様に分
布させる。適当なバインダには、たとえばフェノール・
ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ま
たはポリエステル樹脂があり、適当な溶剤には、たとえ
ばエチルアミルケトン、インフォロン、キシレン、トル
エン、またはそれらの混合物がある。本発明によれば、
エチルアミルケトン２２体積％、インフォロン５４体積
％、キシレン２２体積％、及びトルエン２体積％の混合
物が、特に好適である。

硬化済みコーティング中の細孔は、ポリビニルメチルエ
ーテル（ＰＶＭＥ）などの添加剤によって生成される。

細孔形成には、前記米国特許に記載されているような重
合性添加剤も適している。

コートしたディスク基板を、次に乾燥炉内で所定の温度
まで加熱する。この硬化工程で、コーティングは機械的
耐久性を得、同時に潤滑剤保持のための所定の多孔度の
細孔が表面に生成される。磁気ディスクの表面領域での
細孔すなわち空隙形成の機構は、ポリビニルメチルエー
テル（ＰＶＭＥ）添加剤の働きによって説明される。コ
ーティング組成物中の重合性ＰＶＭＥは、乾燥炉内で加
熱される前は、樹脂原料及び溶剤と相溶性がある。たと
えば、２３４°Ｃでの硬化中、樹脂原料は重合を開始し
て、ＰＶＭＥが相溶性をもたない別の環境を生じる。こ
のために、樹脂マトリックス内でＰＶＭＥの相分離が起
こる。炉内雰囲気中に酸素がある場合は、競合反応が起
こる。ＰＶＭＥは、高温では部分的に破壊される、すな
わち分解する。

ＰＶＭＥが相分離し分解すると、潤滑剤保持のための細
孔が残る。

従来は、硬化工程は、炉内空気中で実施された。

この工程では、コーティング組成物の潤滑剤保持量は、
加えたＰＶＭＥの量のみの関数として制御することがで
きた。ＰＶＭＥの添加量を多くするのは、潤滑剤保持量
を向上させる点では望ましいが、磁気ディスク・コーテ
ィングの特性には悪影響を及ぼす。というのはＰＶＭＥ
は細孔形成剤として働くだけでな（、コーティング組成
物の硬化反応に干渉し、磁気ディスク・コーティングの
軟化温度を大きく変化させるからである。さらに、磁気
ディスク表面の研磨挙動に悪影響を与え、磁気ディスク
・コーティングの機械的強度を損なう。

したがって磁気ディスク・コーティングのＰＶＭＥ含量
を増加する必要がなく、シかも従来の磁気ディスク・コ
ーティングによって得られる潤滑剤量の２倍の潤滑剤を
保持することができる、硬化方法が求められている。こ
れは、潤滑剤保持量を維持しながら、ＰＶＭＥの含量を
約５０％減らせることを意味している。このＰＶＭＥの
削減は、磁性体層の機械的強度をかなり増加させるので
、極めて望ましい。

２段階硬化方法のパラメータを次に示す。「固形物含量
」とは、コーティング組成物に含まれるすべての固形物
の重量を表す。この量は、２３０°Ｃの硬化温度で溶剤
を蒸発させ、熱重量分析によって決定する。この目的に
は、樹脂マトリックス内にＰＶＭＥを保持するための不
活性ガスとして窒素を使用する。顔料体積濃度は、コー
ティング組成物中の顔料の体積％である。後者の値も、
６００　’Ｃ以上の温度で酸素を使ってを機成分を完全
に燃焼させ、熱重量分析（ＴＧＡ）によって決定する。

次に無機顔料残渣は、顔料密度の関数として顔料体積濃
度に換算する。

組成物　固形物含量　　顔料の　　酸化による・％　　
体積濃度％　重量損失％１１　　　３９．０　　　　２８．６　　　　６．４ｕ
２　　　３９．６　　　　２９．２　　　　６．４ｎ３
　　　３８．０　　　　２９．７　　　　６．８すべて
の組成物は、ゼネラル・エレクトリック社（Ｇｅｎｅｒ
ａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏ、）のフェノール・ノボ
ラック樹脂Ｒ１０８（分子量分布：約３００〜２０００
、ゲル化時間：約１８分〜１９分）を含んでいる。ゲル
化時間は、動的機械的分析によって決定した。

また、シェル・ケミカル社（Ｓｈｅｌｌ　Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌＣｏ、）のＥＰＯＮ２００４！ポキン樹脂（分子量
的２０００）を含む組成物を使用した。

一定硬化パラメータ、第１段階一加熱速度　　　＝２０°Ｃ／分一最終温度　　　＝２３４°Ｃ −硬化時間　　　＝２．５時間一冷却速度　　　＝２°Ｃ／分一酸素含量　　　＝Ｏ％、１０％、３０％酸素含量は、
電気化学的酸素検出（炭素電極）に基づ＜ＤＲＡＥＧＥ
Ｒ０ＸＩＷＡＲＮ１００によって決定する。酸素は、各
サイクルの前に、周囲温度で決定する。硬化中、酸素は
一定速度で供給する。乾燥炉内の全ガスは、２分以内に
交換される。

−ガス流速　　　　　１．４ｍ／秒（±０．２）一定硬
化後パラメータ、第２段階一最終温度　　　＝２３４°Ｃ −硬化時間　　　＝２０分及び６０分 −酸素含量　　　二〇％、１０％、３０％コートされた
磁気ディスク＃１〜３を、まず０％、１０％、及び３０
％の酸素と残りは窒素を含む乾燥炉雰囲気中で、２３４
°Ｃで２．５時間で硬化させる。次に、酸素なしで、す
なわち窒素だけを含む雰囲気中で、硬化させた磁気ディ
スクを、０％、１０％、及び３０％の酸素と残りは窒素
を含む雰囲気中で、それぞれ２０分及び６０分後硬化さ
せた。１０％及び３０％の酸素を含む炉雰囲気中で、２
３４°Ｃで２．５時間硬化させた磁気ディスクを、それ
ぞれ同様に処理する。最後に、すべての磁気ディスクを
、コーティングの硬度に関係なく、同じ条件で研磨した
。研磨時間は２８秒、加えた圧力は４．３バールであっ
た。研磨後、磁気ディスクに潤滑剤を塗布した。好適な
潤滑剤は、たとえば、米国特許第４２８７２３８号及び
第４２６８５６６号に記載されているようなフルオロカ
ーボン潤滑剤である。吸収された潤滑剤の量、すなわち
特定のワイパで、特定の圧力で所定の持続時間のワイプ
段階を所定の回数だけ行なって除去できない量を、磁気
ディスクによって保持される量と定義する。

次表に、コーティング組成物＃１の潤滑剤吸収量を、各
種硬化段階後の磁性体層の厚さとの関係で示す。求めた
すべての潤滑剤重量は、フルオロクロロハイドロカーボ
ン（デュポン社（ｄｕ　Ｐａｎｔｄｅ　Ｎｅｍｏｕｒｓ
）のＦＲＥＯＮ　）での抽出による。

硬化　２３４°Ｃ後硬化　２３４°Ｃ硬化時間　２．５時間　２０分　６０分０２含量Ｏ２含量０％１０χ ３ｏ％０％１０χ ３０χ ０％ｘ１０％３０％１７．７１６．０２１．４２２．０　　　　　１８．０１８．８　　　　　３０．１８２１．５　　　　　３６．２６１８．９７　　　　１？、８８１７．６　　　　　１６．９１６．８　　　　　１８．９２１．１　　　　　１８．３２１．７　　　　　１９．０２０．０　　　　　１９．６２２．７　　　　　２１１Ｂ３０χ 表の値から、１段階硬化（第１欄）の場合には、酸素含
量の違いは、潤滑剤保持量にごくわずかしか影響を与え
ないことがわかる。

２段階硼化プロセスでは、潤滑剤保持量（ｍｇ）は、硬
化サイクルによって約１６から約３８まで変化する。磁
性体層を最初に窒素雰囲気中で硬化させ、次に酸素含量
の高い（第３欄、３番目の値）雰囲気中でより長時間後
硬化させると、きわめて高い潤滑剤保持量を得ることが
できる。この硬化サイクルによって、潤滑剤保持量の値
は、１段階硬化工程で得られる値の２倍になる。開始時
硬化及び終了時硬化を、それぞれ窒素雰囲気中、及び酸
素含量の高い雰囲気中で行ない、雰囲気を切り替える時
に冷却を行なわなければ、２段階硬化で得られるこの効
果を、１段階硬化で達成することもできる。

潤滑剤保持量のこの大幅な増加は、次のように説明する
ことができる。潤滑剤保持量は、加えたＰＶＭＥの量、
及びその分解の程度による。従来の空気中での硬化工程
では、ＰｖＭＥの分解及びこのポリマ・マトリックスの
硬化は、炉の加熱と実質上同時に起こる。コーティング
内での細孔形成は、ＰＶＭＥの相分離によって生ずるが
、この相分離は、バインダとＰＶＭＥの重合性樹脂分子
の非相溶性によって生ずるものである。Ｐ　Ｖ　Ｍ　Ｅ
の相分離が著しくなるほど、細孔の数が増加し、潤滑剤
保持量が高くなる。

通常の（空気中）硬化では、ＰＶＭＥの分解は、樹脂分
子が高分子量に達する前に開始する、すなわち、ＰＶＭ
Ｅの相分離が完了し、樹脂マトリックスが孔安定性を得
るのに十分な程度に架橋される前に、大量のＰＶＭＥが
分解してしまう。

窒素中での硬化（第１欄、１番目の値）では、ＰＶＭＥ
分子が同時に分解せず、またＰＶＭＥと高分子樹脂マ）
　ＩＪワックスの間で完全な相分離が起こらずに、樹脂
分子が高分子量に達する。窒素中での硬化中のＰＶＭＥ
の相分離完了後、すべてのＰＶＭＥが分解されるまでの
間（第３欄、３番目の値）だけ、酸素を含む雰囲気中で
の硬化が行なわれ、その結果、磁性体層内に最高の多孔
度及び最高の潤滑剤保持能力が得られることが判明した
。

この２段階硬化サイクルを使用すると、同じ量のＰＶＭ
Ｅを使用して、実際に潤滑剤保持量が２倍になり、また
は特定のサイズの磁気ディスクでたとえば２０ｍｇの潤
滑剤保持量を実現するのに必要なＰＶＭＥの量がかなり
減少する。このように少量のＰＶＭＥですませられると
、磁性体層の機械的特性及びガラス転移温度に好影響を
与える。

というのは、ＰｖＭＥは、細孔形成剤として働くだけで
なく、樹脂分子の架橋反応にも影響を与えるからである
。

化学的架橋度を解明するための熱分析法がいくつか開発
されている。たとえば、動的機械的分析（ＤＭＡ）で、
樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）に等価と考えられる第１
の最大損失値を求める。この最大損失値を温度に対して
プロットすると、約２．５時間の硬化時間で、上記の表
の磁性体層に対する安定なりＭＡの値が得られる、すな
わち磁性体層の樹脂マ）　ＩＪソックス完全に架橋され
るこことがわかる。様々な酸素含量の雰囲気中で２０分
間後硬化しても、これらの値はほとんど変化しない。後
硬化時間を長く（６０分）シ、酸素含量を高く（３０％
）してはじめて、第１最大損失値が多少増大する。した
がって、磁性体層が酸化されると一層の架橋が進むとい
う結論が引き出せる。

以上、本発明を、ＰＶＭＥを含むコーティング組成物に
関して説明してきたが、たとえば米国特許第４５４６０
３５号に記載されているような他の添加剤も、重合性バ
インダのマトリックスに不溶で、かつ上記の工程パラメ
ータで熱的に安定な酸化可能物質を含む場合には、勿論
同様に好適である。

本発明は、如上の通り、第１段階及び第２段階を少なく
とも含む複数の段階で磁性体層を硬化するが、その第１
段階及び第２段階の間で冷却しても良い。また第１段階
の不活性気体中での硬化後、冷却せずに、雰囲気を変え
、同じ不活性気体中だが酸素を加えて第２段階の硬化を
行なっても良い。

第１段階では、窒素、貴ガス及びＣＯ２のグループのう
ちから選択した不活性気体中で硬化することができる。

また第２段階でも、上記いずれかの不活性気体に、異な
る量の酸素を加えた中で硬化することができる。第２段
階で加えられる酸素の量は約０ないし３０体積％が好ま
しい。第２段階の硬化時間は６０分ないし１２０分が好
ましい。

第１段階及び第２段階の温度は２１０°Ｃないし２４５
°Ｃが好ましい。

Ｆ０発明の効果本発明の方法により、ＰＶＭＥの含量を増加しなくても
磁性体層の潤滑剤の保持量を大幅に改善できる。

出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション代理人　　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１名）

Claims

【特許請求の範囲】硬化可能な有機バインダ系及び溶剤またはそれらの混合
物及び添加剤中に分散させた磁性体粒子のコーティング
組成物を基板に塗布して、硬化させるところの、磁気記
録媒体上の磁性体層の潤滑剤保持量を増加させる方法で
あって、磁性体層が複数の段階で硬化され、第１段階では、前記
磁性体層を不活性気体中で所定の時間所定の温度に加熱
し、第２段階では、前記の層を酸素を加えた同じ不活性
気体内で所定の時間所定の温度に加熱することを特徴と
する方法。