JPH03183702A - 表面改質磁性粉末の製造方法 - Google Patents

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） この発明は、磁性粉末の処理方法に関するものである。

さらに詳しくは、この発明は、分散性に優れ、高い充填
密度と表面平滑性とを有する高記録密度の磁気記録媒体
用磁性粉末の処理方法に関するものである。

（従来の技術とその課Ｂ） 従来、磁気テープなどの磁気記録媒体は、一般にポリエ
ステルフィルムやポリイミドフィルム等の非磁性基体上
に、磁性粉、結合剤、その他各種の添加剤を含む磁性塗
料を塗布することによって製造されている。

近年、この磁気記録媒体としての磁気テープ、特に、録
画用磁気テープ等については、より鮮明で明るい画像を
長時間記録するために、より高い保磁力と残留磁束密度
の大きな表面性に優れた薄膜磁性層を有するものが要求
されてきている。このような磁性層を得るためには、高
い保磁力と飽和磁化量を有する比表面積の大きな微細磁
性粉を高度に分散し、均一に薄く塗布して磁性粉を高度
に配向および充填した磁性層とすることが必要である。

このような磁性粉末と磁性層に対する要求に対応するた
めには、磁性粉末として微細なメタル磁性粉の使用が効
果的であるが、メタル磁性粉は酸化劣化されやすく、そ
の安定化のために、通常は磁性粉末の表面を徐酸化処理
している。しかし、磁性粉末が微細化すればするほど酸
化処理による飽和磁化量の低下との兼ね合が難しくなる
。

一方、酸化鉄系の磁性粉末では、高保磁力および高飽和
磁化量のコバルト被着酸化鉄が１ｉ２インチビデオテー
プ用として広く使用されているが、保磁力と飽和磁化量
をともに大きくするには限界がある。さらに酸化物であ
るために導電性がなく、これらを高度に分散して得た磁
性層は遮光性がなく、表面電気抵抗が大きい、このため
、通常は、磁性層中にカーボンブラックなどの非磁性の
導電性遮光物質を混合することによって対応するが、こ
れらの非磁性物質の混用は、結果として磁性層中の磁性
体分率を低め、高い飽和磁束密度を有する高充填磁性層
を得ることは難しくなる。

高い残留磁束密度を有する配向性および表面性に優れた
厚さの薄い磁性層を得るには、磁性粉を高度に分散し、
高い磁性粉密度で充分に低い粘度の磁性塗料を調整する
ことが必要となるが、この要件は、磁性粉末が細かくな
ればなるほど困難となる。これまでのところ、このよう
な課題に対応し得るための技術的手段は確立されていな
い。

塗料中への磁性粉の高度な分散や塗料の粘度低下のため
に、これまでにも脂肪酸や界面活性剤などの低分子量の
分散剤が使用されてきているが、分散安定性に乏しいう
えに、これら分散剤の多量使用は磁性層の強度を弱め、
かつ磁気ヘッド汚れなどの不都合を生じやすいという欠
点がある。

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の磁性粉およびその塗料の欠点を解消し、磁
性粉の分散性を高め、塗料粘度が低く、これを塗布して
得られた磁気記録媒体は高い残留磁束密度と低い表面電
気抵抗を有し、高いＳ／Ｎ比を与えることのできる新し
い磁性粉末の処理方法を提供することを目的としている
。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記の課題を解決するものとして、磁性粉
末を、エポキシ基、カルボキシル基、水酸基、チオール
基およびアミノ基のうちの少なくとも１種の官能基とメ
チレン連！８以上の炭化水素基とを有する化合物によっ
て処理することを特徴とする磁性粉末の処理方法を提供
する。

さらに詳しくは、この発明は、酸素分圧１０ｍ１１９以
下、１２０〜２５０℃の温度で処理することを好ましい
態様としてもいる。

この発明の方法が対象とする磁性粉末としては、従来公
知のものをはじめとして適宜なものを使用することがで
き、たとえば、Ｆｅ２０ｉ、Ｆ　ｅｏｘ　　（１，３３
＜ｘ＜１．５　　）　、Ｆ　ｅ３０４　、Ｃｏ被着７　
　Ｆｅｚｅ３、 Ｃｏ被着Ｆ　ｅ　Ｏｘ　（１，３３＜ｘ＜１．５　）、
ＣＯ被着Ｆｅ　ｇ　０４　、バリウムフェライト、スト
ロンチウムフェライト、Ｃｒ　Ｏ２粉末などの酸化物系
磁性粉末のほか、Ｆｅ粉末、ＣＯ粒粉末Ｆｅ−Ｎｉ合金
粉末などの金属粉末などが例示される。

また、その粒子形状は、針状の他、板状、粒状、米粒状
、その他の任意の形状とすることができる。

これらのなかでも、粒子径の小さなもの、窒素吸着法に
よる比表面積が大きいもの（たとえば約４０〜１００ｒ
ｒｒ／ｇ）や、コバルト被着酸化鉄系の磁性粉末が、特
にその効果の大きなことから有用でもある。

これらの磁性粉末を処理する化合物、すなわち、この発
明のエポキシ基、カルボキシル基、水酸基、チオール基
、およびアミノ基のうちの少なくとも１種の官能基と、
メチレン連鎖８以上の炭化水素基とを有する化合物とし
ては、１，２−エポキシドデカン、１．２−エポキシヘ
キサデカンなどの炭素数１０〜３０のα−オレフィンオ
キサイド類、エポキシ化オレイルアルコール、エポキシ
化−１０−ウンデセノール、エポキシ化オレイン酸など
のエポキシ化不飽和高級アルコールやエポキシ化不飽和
高級脂肪酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸
、オレイン酸、ステアリン酸、１０ウンデセン酸などの
飽和ないし不飽和の脂肪酸、２−ケトラウリン酸、８−
ケトステアリン酸などのゲト酸、ω−ヒドロキシラウリ
ン酸、ω−ヒドロキシパルミチン酸、フエロニン酸、ヒ
ドロキシステアリン酸なとのオキシ酸、ラウリルアルコ
−ル、ステアリルアルコール、オレイルアルコール１０
−ウンデセノール−１、ノナンジオール、２−ヒドロキ
シエチルラウリルエーテル、ドデシルメルカプタン、ド
デシルベンゼンチオール、あるいはアミノステアリン酸
、α−アミノラウリン酸などのアミノ酸やステアリルア
ミン、ジメチルステアリルアミン、ジステアリルアミン
、メチルジステアリルアミン、アミノステアリルアルコ
ールなどが例示される。

これらの化合物は、その官能基において、磁性粉末表面
の活性点と反応し、磁性粉末の表面を改質するものと考
えられるが、２個以上の官能基が存在する場合には、少
くとも１つの官能基が磁性粉末の表面と反応し、残りの
ものが、磁性塗料中の架橋剤と反応して強固な磁性層を
形成することからより好ましくもある。

また、メチレン連鎖部分は、磁性粉の相互作用を弱め、
磁性塗料の粘度や降伏値を低下させる点において効果を
発揮する。

これら化合物の使用蓋は、−船釣には、磁性粉末のＢＥ
Ｔ比表面積に応じて、０．２〜２．０×１０−’ｇ／ｎ
ｆの範囲で使用するのが好ましい、この範囲の量より少
ない場合には、この発明の所期の効果を得ることは難し
くなり、また逆に、この範囲量よりも多ずぎると、反応
しないで残留する割合が増え、分散安定性の低下や、磁
性層の軟化、磁性層表面へのにじみ出しなどにより不都
合なものとなりやすい。

これら化合物による磁性粉末の処理は、酸素分圧を制御
して低酸素雰囲気下でおこなうのが好ましく、特に、１
０ｍ＋Ｈ（Ｊ以下の酸素分圧条件下で行うのが好ましい
、酸素分圧が高ずぎると、この発明の効果は得られにく
くなる。

このための酸素分圧の制御には、処理装置内の酸素を酸
素以外の気体によって置換するか、あるいは処理装置内
を減圧にすることによって可能となる。処理時の反応に
よって磁性粉からのガスの発生があることを考えると、
常に反応系内の排気を行うか、酸素以外の気体を常に反
応系に供給しておくことが望ましい。

処理温度は、−船釣には１２０〜２５０℃の範囲とする
のが好ましい、１２０℃以下の場合には処理による効果
は充分でなく、また２５０℃以上では処理化合物の分解
によってかえって分散性が低下してしまう。

磁性粉処理のための装置としては、たとえばジャケット
付耐圧撹拌槽や、耐圧ニーダ−１連続型ニーダ−のほか
、流動床反応器などを使用することができる。

さらにまた、この発明の処理に際しては、処理後の磁性
粉末をａ素分圧の制御された雰囲気下、特に１０ｍｍＨ
ｇ以下で室温付近まで冷却してから取出すのが望ましい
。

（作　用） この発明の方法においては、磁性粉末を上記の通りの特
定の化合物で処理することにより、磁性粉末の分散性を
大きく高めることができる。

このため、この発明によって得られる磁性粉末を分散調
整した磁性塗料は、粘度が低く、塗布作業性に優れ、さ
らに、この塗料を非磁性体フィルムに塗付し、配向、乾
燥、カレンダー処理して得る磁性塗膜は、高い配向性と
、大きな残留磁束密度、均一な平滑表面を実現する。

また、高い保磁力と遮光性、低い表面電気抵抗性をも実
現する。

（実施例） 次に実施例を示し、さらに詳しくこの発明の処理方法に
ついて説明する。もちろんこの発明は以下の例によって
限定されることはない。

なお、以下の説明における１部」および「％」の表現は
、特に斯りがないかぎり重量基準であることを示してい
る。

〈磁性粉末の処理〉 実施例　１ コバルト被着酸化鉄磁性粉末（ＢＥＴ比表面積３０　ｒ
ｄ　／　ｔ、抗磁力６５００　ｅ　）　１００部と、α
−オレフィンオキサイド（ＣＩ６／　Ｃ＋ａ＝　１　／
　１直鎖状〉２．５部とをジャゲット付真空撹拌槽内に
入れ、構内を２５ｍＩＱまで減圧してから撹拌を開始し
、昇温する。

槽内温度が２３０℃に達した後にこの温度に１時間保ち
、その後冷却する。この間の槽内圧力は５〜８＋＋ｍ１
ｌ（ｌに保つ、充分に冷却した後に、処理した磁性粉末
を取出した。

この磁気粉末をソックスレー抽出器用いてメタノール抽
出を８時間行ったところ、抽出量は０．２？ζであった
。

実施例　２ α−オレフィンオキサイドに代えてオレイルアルコール
を用いた以外は実施例１と同様にして被処理磁性粉末を
得た。

実施例　３ 磁性粉末として６角板状のバリウムフェライト磁性粉末
（ＢＥＴ比表面積３５．５ｒ／／　ｓｒ　、抗磁力４５
４０ｅ）を用い、以下実施例１と同様に操作して被処理
磁性粉末を得た。

実施例　４ α−オレフィンオキサイドに代えてα−アミノラウリン
酸を用いた以外は実施例１と同様にして被処理磁性粉末
を得た。

実施例　５ メタル磁性粉（比表面積６１　ｒｄ　／　ｉｒ　、抗磁
力１５７００　ｅ　）を、添付した図面の流動床処理装
置においてエポキシ化オレイルアルコールによって処理
した。

すなわち、原料タンク（１ンからのメタル磁性粉を流動
床容器（２）において、処理化合物容器〈３〉から窒素
気流によって供給したエポキシ化オレイルアルコールの
蒸気によって約２００℃の温度において処理した。窒素
は送風機（４）によって循環気流とし、また温度を所定
のものとするため、ヒーター（５）（６）（７）によっ
て加熱、加温している０反応温度は流動床容器（２）内
の温度として、温度計（８）によって測定している。

連続的に処理した後に、窒素気流中で冷却後に被処理磁
性粉末を取出した。

流動床容器〈２〉入口の気流中での酸素分圧は０．７ｍ
ａＨＩＪ（測定限界）以下であり、エポキシ化オレイル
アルコールの消費量は３．２ｇ／１００ｇ磁性粉末であ
った。

比較例　ｌ α−オレフィンオキサイドを用いることなく、実施例１
と同様にして磁性粉末を得た。

比較例　２ α−オレフィンオキサイドに代えてメチルエチルケトン
の２％１ｉ１２５部と、コバルト被着酸化鉄磁性粉（実
施例１で用いたものと同じ）１００部とを混合し、次い
でメチルエチルケトンを蒸発乾燥させて被処理磁性粉末
を得た。

比較例　３ 撹拌槽内を減圧にせず、空気解放で行った以外は実施例
１と同様に操作して被処理磁性粉末を得た。

く磁性塗料の調整と塗布〉 上記実施例で得た被処理磁性粉末、および比較例に示し
た磁性粉末を用い、次の組成 磁性粉末　　　　１００部 結合剤　　　　　１０部 混合溶媒　　　１５０部 （メチルエチルケトン：メチルイソブチルゲトン：トル
エン−２：１：１） でペイントコンディショナーにて２時間分散後、さらに
混合浴ＩＪＸ５０部で希釈して５分間分散し、磁性塗料
を調整した。

得られた磁性塗料について、プルックフールド型回転粘
度計で塗料粘度を測定した。一方、ポリエステルフィル
ム上に乾燥後の厚さ４μｍとなるように磁性塗料を塗布
し、配向、乾燥して磁性塗膜を得た。その塗膜について
、光沢度、磁気特性、全光線透過率について測定した。

その結果を示したものが表１である。

この表１から明らかなように、この発明の処理方法によ
って処理した磁性粉末は分散性に優れ、塗料粘度が低い
ばかりでなく、高い残留磁束密度、高い充填率、優れた
配向性を実現する。また、その塗膜は、低い電気抵抗と
光透過性を示す。

（注） ａ）　ユニオンカーバイト社製 塩化ビニル・酢酸ビニル重合体 ｂ）　日本ゼオン社製 Ｓｏ、に含有塩化ビニル系共重合体 Ｃ）　処理しない実施例１で使用のＣｏ被着酸化鉄磁性
粉末 なお、結合剤としてＶＹＨＨを用いる 場合には、分散せずに塗料にならなかった。

くビデオテープの作成〉 作成例　１ 実施例１により得た被処理磁性粉末（Ｃｏ被着酸化鉄磁
性粉）と、処理しないままの磁性粉末とを用いて、以下
の手順によりビデオチー１を作成した。

すなわち、次の配合、 磁性粉末　　　　　　　　　　１００部結合剤（ＭＲ−
１１０）　　　　　１０部カーボンブラック　　　　　
　　　１部アルミナ　　　　　　　　　　　　４部ミリ
スチン酸　　　　　　　　　　１部混合溶Ｂ　　　　　
　　　　　　　８０部Ｃメチルエチルケトン：シクロへ
キサノン：トルエン＝１＝１：１） からなる組成物を、混合溶媒の２分割投入によってニー
ダ−で混Ｍｔｓ、混合溶媒を３０部加え、サンドミルで
分散した。

次いで、 ポリウレタンＩｌｌ脂　　　　　　　　８部（ハード分
率４０％、ＯＨ含有 ポリブチレンアジペート／ＭＤＩ系） シリコンオイル　　　　　　　　１，５部製合溶媒　　
　　　　　　　　　４２部を加え、再度分散し、最後に
、コロネート（日本ポリウレタン製、ＴＤＩ）リメチロ
ールプロパンアダクト）４部と、混合溶媒３０部とを加
え、デイスパーにより混合して磁性塗料を調整した。

フィルターを通した後にポリエステルフィルム上に乾燥
厚さ４．０μｍとなるように塗布し、配向、乾燥した後
にカレンダーロールで８回押圧表面形威し、６０℃で２
４時間養生してから巾１／２インチに裁断し、ＶＨＳカ
セットに巻込んでビデオチーブとした。

実施例１の被処理磁性粉末からのテープの特性は次の通
りであった。

飽和磁束密度Ｂ　ｍ　　１８０４　　Ｇａｕｓｓ残留磁
束密度Ｂ　ｒ　　１６１０　　Ｇａｕｓｓ角型比　　　
　　　　　０．８９ 抗磁力　　　　　　　７４０　０ｅ 表面電気抵抗　　　　６Ｘ１０’Ω／ｓｑ電磁変換特性
　　　　＋１．３ｄＢ 一方、未処理の磁性粉末を用いたテープでは、電磁変換
特性を測定しようとしてもテープが送られず、測定が不
可能であった。これはテープの光透過率が大きくてデツ
キの自動停止ｍ梢が働いたためであった。

この結果からも明らかなように、この発明の方法によっ
て処理した磁性粉末の場合には、カーボンブラックの配
合量が少くともテープの遮光性が高く、磁性粉末の充填
率を向上させることができる。

作成例　２ また、実施例３により得た被処理磁性粉末、すなわち、
α−オレフィンオキサイドによって処理した６角板状バ
リウムフエライトを、次の配合磁性粉末　　　　　　　
　　　１００部結合剤（ＭＲ−１１０）　　　　　１０
部混合溶媒　　　　　　　　　　１３５部の組成でペイ
ントコンディショナーにより１８０分間分散後２さらに
混合溶媒１００部を加えて３０分間分散希釈し、磁性塗
料を得た。

この塗料をポリエステルフィルム上に乾燥厚さ４μｍと
なるように、塗付し、乾燥して磁性塗膜を得た。その特
性を測定した。処理しない磁性粉末を用いた場合と対比
させて、その結果を表２に示した。

この表２から明らかなように、この発明による被処理磁
性粉末により分散性が改善されていることがわかる。

作成例　３ 実施例５により得た磁性粉末についても、上記と同様の
組成においてペイントコンディショナーで分散（９０分
間）後、ＭＲ−１１０１２，５％混合溶媒溶液７０部を
加え、９０分間分散し、さらに７５部の混合溶媒を加え
て３０分間希釈混合した。

得られた塗料をポリエステルフィルム上に乾燥厚さ４μ
ｍになるように塗布し、配向、乾燥して磁性塗膜を得た
。

磁気特性を測定した後に、６０°Ｃ×９０％ＲＨの条件
下に１週間置き、再び磁気特性を測定した。

飽和磁束密度の低下率（ΔＢ　ｍ　／　Ｂ　ｍ　）を評
価したところ、０．０３４であった。

同様のことを未処理のメタル磁性粉末からの塗膜にも行
ったところ、０．１２９であった。この発明の磁性粉末
は、耐候保存安定性に優れていることがわかる。

表 （発明の効果〉 この発明により、以上詳しく説明した通り、分散性に優
れた磁性粉末が提供される。

この磁性粉末を用いて分散調整した磁性塗料の粘度は低
く、塗付作業性は良好である。またこの塗料によって作
成される塗膜は、高い配向性と残留磁束密度、均一で平
滑を表面を有し、さらに高い保磁内と遮光性、低い表面
電気抵抗を有している。

このため、通常のように、カーボンブラックを高配合せ
ずとも優れた特性、耐久性を有する磁気テープが実現さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の一つを示した流動床処理
の装置構成図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性粉末を、エポキシ基、カルボキシル基、水酸
   基、チオール基およびアミノ基のうちの少なくとも１種
   の官能基とメチレン連鎖８以上の炭化水素基とを有する
   化合物によって処理することを特徴とする磁性粉末の処
   理方法。
2. （２）酸素分圧１０ｍｍＨｇ以下で処理する請求項（１
   ）記載の磁性粉末の処理方法。
3. （３）温度１２０〜２５０℃で処理する請求項（１）記
   載の磁性粉末の処理方法。