JPH032201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、磁気テープ、磁気デイスク等の磁気
記録媒体に使用される磁性粉のバインダー中での
分散性を改良する為改質された表面を具備する磁
性粉に関するものであり、特には硫黄を含有する
有機プラズマ重合薄膜を表面に有する磁性粉に関
するものである。 従来からの磁気テープにおいては、γ−Fe₂O₃
等の酸化物系強磁性粉末とバインダー成分とを混
合して磁性塗料を調製し、それを基板に塗布して
いるが、汎用されているγ−Fe₂O₃等の磁性粉は
その表面にOH基等の新水基を有するため、有機
質であるバインダーとの新和性が低く、バインダ
ー中に均一に分散されにくいという問題点があ
る。更に、メタルテープに使用される強磁性金属
粉においても、表面にOH基等の新水性官能基を
有するに加えて表面磁束密度がγ−Fe₂O₃よりも
高いため凝集しやすい特性を有するため、バイン
ダー中への均一分散が更に困難である。 磁気記録媒体においては、磁性粉のバインダー
中への均一分散性がパツキング特性、角形比
Br／Bmの改善等と関連してその性能を左右する
重要な因子の一つであり、これまでにも磁性粉の
表面を疎水性処理してバインダーとの親和性を向
上させる方法が提案されまた実施されてきた。 例えば、次のような方法がある： １ 無機粉末表面を分散剤でコーテイングする方
法。 ２ 無機粉末表面を高分子化合物でコーテイング
する方法。 (a) 水系高分子化合物による表面コーテイング (b) 有機溶剤系高分子化合物による表面コーテ
イング (c) 放射線重合法による表面コーテイング (d) 紫外線 〃 〃 (e) メカノケミカル 〃 〃 (f) マイクロカプセル法による表面コーテイン
グ ３ 或る物質を磁性粉の表面に付着させた後熱処
理する方法。 上記１）の方法では、分散剤が粉末表面に吸着
されているならその効果は比較的大きいが、その
大半は単に付着しているだけであり、しかも付着
量が多すぎ、そのまま使用するとブルーミング現
象が発生する。そうかといつて、処理磁性粉を洗
浄すると吸着した分散剤までもが脱離し、コーテ
イングした効果が現われなくなる。作業の安定性
や一貫性もなく、従つて１）の方法は適当でな
い。次に、２）の方法により磁性粉表面を高分子
化合物をコーテイングする場合(a)〜(f)の方法が考
えられているが、これらいずれも結局のところ粉
末を高分子液中に均一に分散させないと均一な被
膜はできない。元来有機バインダーへの分散性が
悪いが故にこのような処理を要するのにもかかわ
らず、処理自体に分散性の良さが求められるので
は、一種の自己矛盾であり、従つてこれら方法は
採用しえない。また、これら分散系においては、
磁性粉と高分子化合物の塊状形成物が団化し、分
散性に悪影響を与えることも多いという事実も、
これら方法の採用を妨げている。３）の方法で
は、処理速度が遅いため大量生産に向いていない
こと及び磁性粉の表面状態を任意に調節すること
が困難であるという欠点がある。 この他、パールミル、三本ロールミル、ボール
ミル等を使用しての機械的分散法も一般に採用さ
れているが、充分の分散性が確保されないことに
加えて、処理時間を長くすると磁性粉の針状特性
が破壊されるという致命的欠点があり、その適用
に限界がある。 分散性向上目的の為の高分子コーテイング膜は
磁性粉表面に均一に且つ薄く被覆されることが好
ましく、この観点からも上述した方法はいずれも
適切なものでない。 斯うした状況において、磁性粉の分散性向上に
よる、パツキング特性の改善と磁性粉の粉落ち防
止及び電気特性の向上を図る為、上記方法に代る
新たな高分子コーテイング法の開発が待望されて
いる。本発明者は、磁性粉の表面に均一に薄くし
かも安定した作業下で高分子コーテイングする方
法について詳細に検討した結果、プラズマ重合法
によつて硫黄を含む有機重合膜を磁性粉表面に形
成するのが最適であることを知つた。プラズマ重
合法は、Ar、He、H₂、N₂等のキヤリヤーガス
の放電プラズマとプラズマ重合性を有する有機モ
ノマーガスとを混合し、被処理粉体と混合ガスと
を接触させることにより粉体表面にプラズマ重合
膜を形成するものである。 プラズマ重合法の原理について簡単に述べる
と、気体を低圧に保ち電場を作用させると、気体
中に少量存在する自由電子は、常圧に較べ分子間
距離が非常に大きいため、電界加速を受け５〜
10eVの運動エネルギー（電子温度）を獲得する。
この速度原子が原子や分子に衝突すると、原子軌
道や分子軌道を分断して電子、イオン、中性ラジ
カルなど常態では不安定な化学種に解離させる。
解離した電子は再び電界加速を受けて別の原子や
分子を解離させるが、この連鎖作用で気体はたち
まち高度の電離状態となり、これはプラズマガス
と呼ばれている。気体分子は電子との衝突の機会
が少ないのでエネルギーをあまり吸収せず、常温
に近い温度に保たれている。このように、電子の
運動エネルギー（電子温度）と分子の熱運動（ガ
ス温度）が分離した系は低温プラズマと呼ばれ、
ここでは化学種が比較的原形を保つたまま重合等
の加成的化学反応を進めうる状況を創出してお
り、本発明はこの状況を利用して基体にプラズマ
重合膜を形成せんとするものである。低温プラズ
マを利用する為、基体への熱影響は全くない。 プラズマ重合法が磁性粉表面への高分子コーテ
イングに最適である理由は次のようにまとめるこ
とができる： (1) プラズマ重合は気体系を利用するので液体系
より浸透力が大きい。 (2) プラズマ重合は、平面、球面、凹凸面等あら
ゆる形状の表面に対して均一な薄膜形成能を有
する。 (3) プラズマ重合における単位体積当りの活性種
（カチオン種、アニオン種、ラジカル種）濃度
が従来の重合法より格段に高いため、比表面積
の広い粉体、特に微粉に対してさえ、好適な均
一膜形成ができる。 (4) プラズマ重合による薄膜形成過程はドライプ
ロセスであるから、溶媒、溶剤を必要とせず直
接処理でき、溶剤の選択や置換及び分散化処理
のプロセスを省略しうる。 (5) 従来法では100Å以下の均一な薄膜は付着し
えないが、プラズマ重合膜は0.1〜10000Åの範
囲で均一な膜形成能を有する。 (6) 磁性粉末の物理的性質や形態的特徴、特に針
状性を損わない。 プラズマ重合法によつて炭化水素系を始めとす
る有機化合物一般が重合されうるが、本発明にお
いては硫黄を含む有機重合膜を磁性粉表面に形成
することによつて更に優れた分散性が磁性粉に賦
与されることが判明した。従つて本発明において
使用されるプラズマ重合性モノマーガスとしては
例えば次のものが好適に使用されうる： チアゾール、イソチアゾール、チアジアゾー
ル、チアトリアゾール、オキサチアゾール、ベン
ゾオキサチアゾール、チアジン、ベンゾチアジ
ン、トリメチレンスルフイド、チオフエン、メチ
ルチオフエン、ジメチルチオフエン、トリメチル
チオフエン、エチルチオフエン、イソプロピルチ
オフエン、２−ビニルチオフエン、３−ビニルチ
オフエン、２−チエニルアセチレン、３−チエニ
ルアセチレン、ニトロチオフエン、アミノチオフ
エン、チアナフテン、ジチオラン、オキサチオラ
ン、テトラヒドロチアピラン、チアクロマンジチ
アン、メチルメルカプタン、エチルメルカプタ
ン、アリルメルカプタン、エチルスルフイド、ビ
ニルスルフイド、アリルスルフイド、チオジグリ
コール、トリチオアセトン、メチレンジメチルメ
ルカプタール、アセトンジエチルメルカプター
ル、エタンチオール酸、エタンチオン酸、エタン
チオンチオール酸、チオホルムアミド、メチルス
ルホキシド、エチルスルホキシド、ジビニルスル
ホン、ジアリルスルホン、アリルビニルスルホ
ン、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロ
パンスルホン酸、ブタンスルホン酸、ペンタンス
ルホン酸、ヘキサンスルホン酸、エチレンスルホ
ン酸、１−プロパン−１−スルホン酸、チオフエ
ノール、チオクレゾール、チオニルアニリン、ベ
ンゼンスルホン酸、ベンゼンスルフイン酸、トル
エンスルホン酸メチルエステル、フエノールスル
ホン酸 本発明によつて、磁性粉の強度等の物理的性
質、比表面積、針状比等の形態的特徴を損うこと
なく磁性粉の表面に薄い硫黄含有プラズマ重合膜
が一様に付着され、それにより磁性粉の分散性が
大巾に改善しうるものである。プラズマ重合膜は
100Å以下で充分効果を発揮し、付着膜による最
終製品への影響は無視しうる。 本発明において対象となる磁性粉としては、γ
−Fe₂O₃、Fe₃O₄、コバルト等をドープしたγ−
Fe₂O₃及びFe₃O₄、CrO₂、バリウムフエライト、
強磁性金属粉（例えばFe、Co、Ni、Fe−Co、
Co−Ni、Fe−Co−Ｂ、Fe−Co−Cr−Ｂ、Mn−
Bi、Mn−Al、Fe−Co−Ｖ）窒化鉄等が挙げら
れる。 磁性粉にプラズマ重合膜を被着する為のプラズ
マ重合装置について第１及び２図に具体例が示し
てある。第１図は高周波放電によるプラズマ重合
装置でありそして第２図はマイクロ波放電による
プラズマ重合装置である。 第１図において、Ｒは回転自在の重合反応容器
であり、ガラス、石英等から作製される。容器各
端には回転ジヨイント１４及び１５がそれぞれ付
設され、モータ１６によつて容器Ｒは所定の速度
で回転することができる。回転ジヨイントは取外
し可能であり、そこを通して被処理磁性粉が反応
容器Ｒ内に導入される。反応容器Ｒには、モノマ
ーガス源１及びキヤリヤーガス源２からそれぞれ
のマスフローコントローラ３及び４を経て供給さ
れるモノマーガス及びキヤリヤーガスが混合器５
において混合された後一方の回転ジヨイント１５
を通して送給される。送給管路は回転ジヨイント
１５に磁性流体シールで接合されている。モノマ
ーガスとしては、前述したような硫黄を含むプラ
ズマ重合性有機ガスが選択される。キヤリヤーガ
スはAr、He、H₂、N₂等から適宜選択される。
反応容器Ｒを間に狭んで一対の対向する電極７，
７′が設けられており、一方の電極７は高周波電
源６に接続されそして他方の電極７′は８にて接
地されている。更に、反応容器Ｒには、容器内を
排気する為の真空系統が配備され、これは液体窒
素トラツプ１１、油回転ポンプ１２及び真空コン
トローラ１３を含み、磁性流体シールを介して回
転ジヨイント１４に接合されている。 操作において、反応容器Ｒ内に回転ジヨイント
を取外すことによつて被処理磁性粉末が装入さ
れ、その後容器内部が10^-2Torr以下になるまで
ゆつくりと油回転ポンプ１２により排気される。
その後、モノマーガス及びキヤリヤーガスが所定
の流量において容器内に混合状態で供給される。
反応容器内の真空度は真空コントローラ１３によ
り0.01〜10Torrの範囲に維持される。供給系及
び真空系が安定すると、反応容器は例えば20〜
70rpmで回転せしめられ、次いで高周波電源６に
より高周波が印加される。装入粉末量及び所望の
膜厚に応じて、モノマーガス及びキヤリヤーガス
供給量を予じめ定めておき、モノマー消費により
モノマー特有のプラズマの色が消えた時点を反応
終点とする。反応容器の回転によつて反応容器内
に分散浮遊する粉末を通してプラズマ混合ガスが
浸透し、その表面に密着性の良いプラズマ重合薄
膜を一様に形成する。 第２図はマイクロ波放電によるプラズマ重合装
置を示す。第１図と同じ構成要素には同じ符号を
付してある。ここでは、反応容器Ｒの一端に、例
えば回転ジヨイント１５側にそこに連通してプラ
ズマ室１７が形成され、その外端にキヤリヤーガ
ス源２からのキヤリヤーガスが供給されるように
なつている。キヤリヤーガスはプラズマ室１７へ
供給後マグネトロン６の発振によりプラズマ化さ
れそして安定化される。モノマーガスはプラズマ
室１７の他端の絞り部１８に導入される。その他
の要素は第１図と同じである。 プラズマ発生源としては、上述した高周波放電
及びマイクロ波放電の他に、直流放電、交流放電
等いずれも利用できる。ただし、直流放電及び交
流放電については、内部電極方式でプラズマ重合
を行うことができる。 実施例 １ 第１図と同じ装置を用いて、γ−Fe₂O₃磁性粒
子にプラズマ重合膜を付着せしめた。 プラズマ重合条件は次の通りとした： モノマーガス：２ビニルチオフエン モノマーガス流量：１ml／分 キヤリヤーガス：アルゴン キヤリヤーガス流量：５ml／分 真空度：0.5Torr γ−Fe₂O₃装入量：50ｇ 反応容器回転速度：50rpm 高周波電源：13.56MHz、50W モノマーガス及びキヤリヤーガスを10分間供給
した後、反応容器中のモノマーが消費され、モノ
マー特有のプラズマの色が消えた時点を反応終点
とした。 生成したプラズマ重合薄膜については、フーリ
エ変換赤外分光光度計、ESCAにより測定して硫
黄を含有する重合体であることを確認した。 実施例 ２ 第２図の装置を使用して、マイクロ波放電によ
るプラズマ重合法によりCoをドープしたγ−
Fe₂O₃磁性粉50ｇの表面に重合膜を付着せしめ
た。条件は実施例１と同一としたが、マグネトロ
ンによる周波数2450MHzのマイクロ波を電力
100W印加して、プラズマが安定した後２−ビニ
ルチオフエンを１ml／分の速度で供給した。 重合膜組成は実施例１と同じく硫黄を含む重合
体であることを確認した。 実施例 ３ 実施例１と同一条件において２−ビニルチオフ
エンの代りにチアゾールを使用した。 実施例 ４ 実施例１と同一条件において、２−ビニルチオ
フエンの代りに３−チエニルアセチレンを使用し
た。 実施例 ５ 実施例２と同一条件において、２−ビニルチオ
フエンの代りにベンゼンスルホン酸を使用した。 実施例 ６ 実施例２と同一条件において、２−ビニルチオ
フエンの代りにメチルメルカプタンを使用した。 実施例 ７ 実施例１において、モノマーガス及びキヤリヤ
ーガスの供給を30分間とした。 実施例 ８ 実施例１において、モノマーガス及びキヤリヤ
ーガスの供給を１時間とした。 比較例 １ 実施例１においてモノマーガスとしてメタンガ
スを使用してプラズマ重合膜を付着せしめた。 比較例 ２ 実施例１においてモノマーガスとしてメチルメ
タアクリレートを使用してプラズマ重合膜を付着
せしめた。 実施例１〜８及び比較例１〜２のプラズマ重合
膜の付着厚さを電子顕微鏡及びESCAによる深さ
分析より求めた結果を示しておく。

【表】 分散性試験 実施例１〜８において処理された磁性粉、比較
例１〜２の磁性粉並びに未処理のγ−Fe₂O₃及び
Coドープγ−Fe₂O₃について、分散性の程度を比
較する為、メチルエチルケトン溶剤を使用して湿
潤熱を測定した。湿潤熱の高いことは、それだけ
溶剤との親和性が高まつたことを示し、従つて分
散性向上のめやすとなる。測定結果を次表に示
す。プラズマ膜は完全にコーテイングされるた
め、膜厚は100Å以下でも分散性は十分に改善さ
れる。

【表】 磁気テープ性能試験 未処理磁性粉、実施例１〜８及び比較例１〜２
の磁性粉を使用して通常の方法を磁気テープを作
製した。磁性粉は下記組成の通り混合して磁性塗
料とした。 磁性粉 100部 研摩剤（Al₂O₃） ３部 ニトロセルロース ６部 エポキシ樹脂（エピコート1004） ４部 ポリウレタン（ニツポラン5033） 10部 溶 剤 250部 この組成物をサンドミルにて５時間分散させ、
イソシアネート（コロネートＬ）４部を加え、磁
性配向処理を施しながら14μｍ厚さのポリエステ
ルフイルムに塗布した。得られた磁気テープの角
型比Br／Bmと粉落ち量（mg）を測定したところ
次の結果が得られた。

【表】 これら結果から、磁性粉にプラズマ重合により
炭化水素系有機重合薄膜を形成することによつて
無処理の磁性粉に較べて分散性が改善され、角型
比が改善されそして粉落ち量が減少する。しか
し、本発明に従い硫黄を含む有機重合膜を形成す
ることによつて、改善の程度は更に著しくなるこ
とが明らかである。 斯様に、本発明は磁性粉のバインダー中への分
散性を著しく良好ならしめることによつて磁気記
録媒体の品質向上と品質安定化に有意義な貢献を
なすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波プラズマ重合による粉体コーテ
イング装置の概略図、そして第２図はマイクロ波
プラズマ重合による同様の装置の概略図である。 Ｒ：反応容器、１：モノマーガス源、２：キヤ
リヤーガス源、５：混合器、６：高周波電源、マ
グネトロン、７，７′：電極、１１：窒素トラツ
プ、１２：油回転ポンプ、１４，１５：回転ジヨ
イント、１６：モータ、１７：プラズマ室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硫黄を含むプラズマ重合有機重合体薄膜を表
   面に合成した磁性粉。 ２ 薄膜厚さが100Å以下である特許請求の範囲
   第１項記載の磁性粉。