JPH04501333A - 磁性層の表面の処理方法及び得られた磁性層 - 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】 磁性層の表面の処理方法及び得られた磁性層この発明はＰｖＣもしくはポリカー ボネート等の支持体上に付加される磁性層の表面処理方法に関し、より詳しくは 磁性層の層の研磨及び緻密加工に関するものである。

ある種の磁性支持体の分野（ビデオテープや磁気カード）では非常な高密度で情 報の記録が行われる。テープへの情報の記録の密度は保磁力（Ｈｃ）、残留磁気 誘導（Ｂｒ）、ヒステリシスループの矩形ファクター（Ｒｓ＝Ｂｒ／Ｂａ＋、　 ａｍは実現可能な最大残留磁気誘導）、及び磁性層表面の均一性に依存する。

磁性支持体を磁性ヘッドに対して移動させたときに、磁性材料の層はヘッドと親 密な接触状態をとる。しかしながら、磁性材料の層は多数の凹凸を有しており、 かつ磁性ヘッドはこれらの凹凸のうち凸面の部分に接触することができるだけで ある。このような凹凸は使用される磁性ヘッドの急速な摩耗を惹起せしめ、他方 では磁性層と直接接触する記録もしくは読取ヘッドでは記録もしくは読取信号の 振幅変調や変動の原因となり、かつ得られる信号／雑音比を悪化させる。

公知のように、層表面を撹乱させる不規則性の原因は支持シートの不規則性もし くは欠陥にあり、かかる不規則性もしくは欠陥は、シートブロックの巻取りもし くは取り扱いの容易のため支持材料に頻繁に組み込まれる鉱物性の充填材料等に 由来する。シート表面の顕微鏡的な観察からいえば滑らかなか°つ均等？、＝７ 表面上であっても−、シートの平均的な表面の上方に０．３μ程の高さの突起を 形成する、極度に細長い充填材料粒子よりな数ミクロン離間したビット（ｐｉｔ ）が出現する。

約５μｍの厚みの磁性層の場合もしくは特定の磁気カードの場合のように更に薄 い磁性層の場合は、このようなビットは充分なコーティング及び平準化をするこ とができず、磁性体層表面を突き破ることがよくある。

層の不規則性の他の原因はコーティングの欠陥であり、かかコーティングの欠陥 は、コーティング装置の誤作動もしくはシートの搬送用の装置の振動等に起因す るものである。

従来技術では、製造工程中に磁性層のカレンダーかけ等の表面処理を行わせ、表 面状態を改善し、磁性材料層における磁性粒子の密度を増すことが行われている 。欧州特許第１３９、０４３号が開示する磁性表面のスムージング方法では、磁 性テープは研かれた鋼材より構成される回転ローラと、可撓性ローラとの間を適 当な圧力と温度との下で通過される。磁性媒体は研かれた鋼材ローラと接触状態 にあり、この鋼材ローラは磁性媒体に所望の光沢を付与するものである。このシ リンダの表面はおよそ３０〜４０ナメータの計算粗度を呈する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、そのような装置では、２０　ｎｍに満たない算術粗度を持つ磁性 層を得るのは困難である。実際上、もし表面状態の改善を図る要望がある場合は 、カレンダーかけ装置を何回か通す必要があり、これは製造に要する時間を増大 させ、装置を一層複雑化させるものである。

加えて、良好な表面状態を得るには一般的には磁性材料層を形成するバインダー のガラス転移温度より高い温度まで加熱することが必要である。この温度はある ポリウレタンの例を挙げると、１５０°Ｃより高くなり、磁性テープはこのよう な高温に耐えることができず、加わる応力に起因して破壊が発生することにか避 けられなくなる。

他方で、磁気カードの製造過程においてカレンダーかけ装置を完成した半分リジ ッドなカードを通過させることは不可能であった。実際上そのような装置では磁 性フィルムのカレンダーかけはコーティング行程後かカードの組立前でなければ ならなかった。

西独特許３．７２７１９７号は極度に薄い磁性カードを開示しており、磁性粉の Ｉ４／ＴＩＩパーセントは磁性層の６６〜９０パーセントとなっており、計算粗 度は１０〜１５ナノメーターである。

この発明の目的は従来の装置より演算粗度を有意に小さくすることができる磁性 層の表面の簡単な処理方法にある。

この発明の目的は磁性層の表面状態を改善し、磁性層を構成するバインダーを相 互に架橋し、かつ磁性層の支持体を構成する材料の複数のシートを相互に溶着す ることができる方法にある。

この発明の他の目的は磁性層を有した側の算術粗度が１０ナノメーターより小さ いときにもその少なくとも一面で被覆された支持体を構成できるようにすること にある。

この発明の外の目的は以下の詳細な説明から明白となろう。

以下第１図を参照すると、第１図は高密度磁性カードの製造時にこの発明の方法 を実現する装置のダイヤグラムを示す。

この発明の方法は、その側面の少なくとも一面に磁性層を有した支持体より成る 磁性シートの表面処理方法であって磁性シートは加熱されかつ研かれたガラス層 を介して圧力を受けるものにおいて、同方法の特徴は圧力は研かれたガラス表面 を介して各磁性層に加えられることにある。

４日 この発明によれば磁性層の研磨及び緊密化は磁性層に接触下にあるガラスの手段 によって実施される。支持体が磁性層をその一面に付加するものか、双方の・面 に付加するものかに応じて一つもしくは二つのガラス板が使用される。このよう にして、ＰｖＣもしくはポリカーボネート等のプラスチック支持体上に糊付けさ れもしくは接合される磁性シートと、このシートの各磁性体表面と接触するガラ スプレートとより作られるサンドイッチ構造が実現される。

磁性層は、−例を挙げると、フランス国特許第８８１４２１９号に記載された構 造とすることができる。この磁性層は次のように得られるものであり、磁性粒子 はバリウムもしくはストロンチウム粒子であり、該粒子は高い保磁力を有してお り、４０００エルステツドより高く、好ましくは５０００エルステツドより高い ことである。保磁力をこのように高く選定することにより、記録された情報の安 全性が確保され、通常の外部磁界によっては消去することができず、かつかさね 書きすることによって再記憶する能力は確保される。

ヘキサフェライトを準備するための好ましい方法はフランス国特許出願第８８１ ４２２１号に記載されている。

一実施例では使用されたバリウムもしくはストロンチウム粒子は２対１の縦横比 を有し、長さは０．１ｇメートルから０゜３μメートルであり、保磁力は４００ ０エルステツドより高かった。

媒体は強い交差結合を持つ三次元構造的なポリウレタンと、普通はポリエチレン を含有したポリ（テトラフルオルエチレン）とから構成される。

ある実施例では、強い交差結合を持つ三次元的なポリウレタンは、（ａ）平均分 子量が４０００より大きく、かつ８重量（ｗ／ｗ）バ・−セントの水酸基グルー プを含有する側鎖を有したポリオール及び（ｂ）少なくとも３つのイソシアネー ト官能基を持つイソシアネートから形成される。　ポリオールとしては芳香属も し７くは脂肪属ポリオールもしくはポリエステルポリオールを使用することがで きる。

イソシアネートポリマーとしては添加剤としてポリウレタン化学の分野に一般的 に使用されるどのようなコンパウンドであっても使用することができる。

そのような、′Ｊコンパウンド３モルの脂肪属もしくは芳香属のジイソシアネー ト及び１モルの三価の゛ｒルコール（例えばグリセロール、ヘキサン）・リオー ル、もしくはトリメチロールプロパン等）より得ることができる。

バインダの混合物が１００グラムの磁性体粒子中に１０から６０グラムの範囲の 量記録媒体中に存在Ｌ　’？：’いる。

磁性媒体は、以上に加えて、周知の通り表面活性剤や、潤滑剤や、着色剤等の添 加剤を所望の量だけ含有している。このような添加剤は、磁性体層からのしみだ し、およびその表面の阻害を起こさせるものであってはならない。

磁性体層とヘッドとの間の摩擦係数を減少、かつその層の滑べり性能を向上する ためにするために磁性体層に潤滑剤を導入することが公知である。

液状の潤滑剤は適当ではない。それは、液状の潤滑剤は温度の上昇時、特に磁性 支持体の最終処理時に高温度を要求する時に磁性媒体にのしみだしが起こり易い からである。公知の固体の潤滑剤、例えば、（ＰＴＰＢ）ポリテトラフルオルエ チレンを含有する潤滑剤では、現在使用している磁性バインダの組成と共存する ことができず、磁性媒体の結合力を弱める。

加えて、分散が容易ではなく、組成が均一とはならず、そのため磁性媒体の使用 時に潤滑剤粒子が逃れ易くなる。

このことより好ましい潤滑剤はポリエチレンを含有した粉体状のＰＴＰＥであり 、ここで粒子のうち９０パーセント、好ましくは９９パーセントは３μｌより小 さく、磁性体粒子の重量割合は２％より少ない。

例えば、上述の粒子寸法の要求を満たすものであればＤｕ　Ｐｏｎｔ　ｄｅ　Ｎ ｕｍｅｒａｓ社によるＶｙｄａｘ■の商標名のＰＴＦＢを使用することができる 。

他の添加剤としては磁性記録媒体として一般的に使用されているものである。

湿潤性、分散性及び分散されたものの拡開性を保障するための−°つもしく、は それ以上の表面活性剤を使用することができる。磁性粒子の表面に化学的に固定 される表面活性剤を使用することが有利である。例えば、ポリカーホキシリツク 酸のエステル、又は燐酸、レチシン（１ｅｔｈ　ｉｃ　ｉｎ）、バルミチン酸の ような脂肪の複合有機エステル等を使用することができる。

ビニ・−ルクＵライド及び水酸基グループより成るビニールコーポリマーを分散 剤として使用することができる。そのようなコーポリ７−は一般的にいってｌ０ ％から９０％のビニールクロライドを包含しており、他のモノマーはビニールア セテート、ポリビニールアルコール、及びヒドルキシール基ヲオそらくは包含す るアクリルエステルもしくはメタアクリルエステルから選定される。この後者の 場合はインシアネート群に含有されるフンバウンドの量はビニールコーポリマー （このビニールコポリマーも三次元的なポリウレタ：／格子中で完全に架橋され ている）の水酸基グループを考慮に入れて設定する必要がある３、好まし７い実 施例では燐酸の”ｒルキルフエノキジボリ了ツキシールエステルが１００ｇの磁 性体粒子に３ｇないし８ｇ存在し、ビニールコーポリ“７−が全バインダに対し １０　（Ｗ／Ｗ）％存在するように使用された。

加えＣ、バインダ組成には研磨粉（例えばＡｌ２０ｍもしくはＣｃ２０ｓ）、粉 体もし２くは二１０イド状の顔料（例えば層を着色す乙カーボ〕／ブラック）、 及び分散の性能及び安定性を改善するシリカのような通常の添加剤も含まれてい る。

最後にバインダ組成としては、使用されるバインダ及び要求特性に応じた架橋剤 が含有される。

コーティングの分散は磁性粒子に各種のバインダ要素及び溶媒中の添加剤を混合 させることによって形成される。磁性分散技術の分野で知られている溶媒混合物 を使用することができる。

有益な溶媒としては、メチルアセテート、エチルアセテート、イソプロピルアセ テートテトラハイドロフランなどのエステル、メチルエチルケトン、メチルイソ ブチールケトン、シロキサンなどのケトン、ニトロメタン、ニトロエタン、ジク ローロエタンなどである。溶媒の最適量は所望の結果が得られるように分散すべ きコンパウンド及び使用される装置に応じて決定されることである。

バインダコンパウンドはフィルム支持体に加えられる。磁性カードの場合はフィ ルム支持体はカードを構成する他のプラスチックシートと共存可能である必要が ある。特に、これらのシートと熱接合可能である必要がある。カードの最終的な 性能に関与することから、寸法的な安定性、熱抵抗性を持ち、フレキシブルでな ければならない。これらの要求に合致するものであればどのようなプラスチック 支持体をも採用することができる。また、付加的な添加剤を使用するしないに係 わらずカードを構成するプラスチックシート上において熱接着可能でなければな らない。

コーティングの後に、磁性粒子はいかなるものでもよいが公知の方法で長手方向 へ配向され、次いで乾燥を受ける。得られた層は乾燥状態での厚みは１０μ−よ り薄く、好ましくは６μｍより薄くなっている。

この発明のプロセスにて使用されるガラスは有する３から４ナノメーターの計算 粗度を有し、特定の性質を具備している。即ち、熱ショック（特に高周波数加熱 を使用した場合）に抵抗性があり、かつ圧力に対する抵抗性も必要である。この 目的のため、Ｃｏｒｎｉｎｇ社からのＶｉｓｉｏｎＯ型のクエンチガラスもしく はガラスセラミックを使用することができる。ガラスプレートの厚みは例えば１ から５ミリメートルの範囲とすることができる。

実際上は磁性体層の研磨及び緊密化はサンドイッチ構造に対する圧力増大及び温 度増大の組み合せによって得られる。

このプロセスは熱プレスによって実施される。磁性カードの場合は、磁性体層の 表面処理と同時に高周波プレスによってカードを構成する層の接合も可能であり 、そのような接合処理については”Ａ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｗｅｌｄｉｎ ｇ　ｐｉｙｃａｒｂｏｎａｔｅ　５ｈｅｅｔ″と題したフランス国特許第８８１ ４２２２に開示されている。このプロセスによって磁性体層のツヤ出し及びカー ドを構成する各種のシートの溶着と同時に磁気カードのバインダの架橋を行うこ とができる。

サンドイッチ構造はプレスのジョーの間に導入される。所定の圧力及び温度が加 えられ、（高周波プレスの場合は、高周波を加えている間に温度上昇が惹起され 、これは支持体（例えばｐｖｃ　、ポリカーボネート支持体）もしくは磁性層の 分子振動を惹起せしめる。磁性層のバインダのガラス転移温度より高い温度は一 般的には８０から２００°Ｃであり、３次元ポリウレタンのようなバインダの場 合は１３０°Ｃから１９０°Ｃの間である。圧力は熱プレスが使用されているか 、高周波プレスが使用されているかで変化し、１００から２００ＯＮ／ｃａｎ” の間である。熱プレスの後に、圧力下で磁性層のバインダのガラス転移温度より 有意に低い温度に到達するまで冷却が実施され、即ち、もしバインダが３次元ポ リウレタンの場合は、冷却は約９０″Ｃの温度が得られるまで圧力下で実施され る。そのようなプロセスによって５から１０ナノメーターの算術粗度を有する磁 性層を得ることができる。

この発明の好ましい実施例では高周波に鈍感なフレキシブル材料シートがガラス プレートとプレスジョーとの間に配置され、ジョー表面及びジョーと接触するガ ラスプレートの表面の平面度の不良に基づく欠陥を吸収することができる。実際 上、圧力下にあるときガラスプレートのたわみを惹起せしめるような力はガラス プレートには加わらない。−例としてボール紙もしくはＴｅｆ　Ｓｏｎ＠を使用 することができる。

他の実施例では研かれたガラス表面は少なくとも一つもしくはそれ以上の位置で 、研かれたガラスプレートを磁性層に付加する際に、情報トラックを受け取るよ うには意図されていない領域における磁性支持体に転写される一つもしくは複数 の浮き彫りもしくは刻印を有する。従って、得られた支持体の磁性層は支持体の 所定領域に浮き彫りもしくは刻印を有する。−例として、この刻印は磁気カード の出所証明表示等に関するものである。厚みの薄い磁性層はどのようなマーキン グでもはっきりとしている。

以下第１図を参照して磁気カードを製造するのに適したこの発明の方法の実施例 を説明する。

所望の磁気カードは高密度磁気カードで半ばリジッドな寸法安定な支持体を具備 し、その支持体の少なくとも一つの表面の大半の部分に磁性体粒子より成る磁気 記録媒体が具備される。カード支持体及び磁気媒体はある程度の弾性は必須であ り、それは繰り返し的な曲げを加えたときにもその本来の形態に復帰する必要が あるからである。カードは熱的にも安定であり周囲の温度によっても変形するこ となくその状態に留まることができる。この理由でカードはポリカーボネートシ ートを複数枚重ねたものとして実現することができる。従って、カードは２から １０枚のポリカーボネートシートより構成することができ、厚みが４００から１ ０００μｍのサンドイッチ構造として得られ、一枚のシートは少なくとも磁性層 を担持している。これらのシートはＬＢＸＡＮ　＠等の名でＧｅｎｅｒａｌＢｌ ｅｃｔｒｉｃ社により製造されている）等のポリカーボネートよ磁性層自体は２ ５から７５μｌの厚みのポリカーボネート支持体上にコーティングされている。

磁性層の厚みは約５から１０μｍである。

第１図の例ではカードは、磁性層を上面に形成した層を有した４枚のポリカーボ ネート層（７）、（８）、（９）、（１０）から作られる。

トラックの搬送、案内、芯だし供給ローラを使用することによりトラックは相互 に重ねられる。適当な手段（１１）によって第１の切断が実行され、３枚（プレ ス寸法によってはそれ以上の数）のカードを作るのに充分なサンドイッチ構造が 得られる。各層を完全な重ね合わせ状態に維持しつつ、第１の第１の接合（１２ ）がサンドイッチ構造各コーナーで実行される。

この接合（ｗｅｌｄｉｎｇ）は超音波によって実施することができる。

次いで、サンドイッチ構造は高周波を印加せしめるプレス（１３）より主に構成 されるマルチステーション装置に導入される。プレスは冷却回路（１４）と個々 のカード（１５）に切断するための装置を具備する。

サンドイッチ構造は最初に高周波を印加することができるプレス（１３）の　ジ ョー（Ｗ）間　に通過せしめるられる。最終的には、サンドイッチ構造の一つの 面、°即ち磁性層と接触状態にある面（もしシートが各面に磁性層を有し、２枚 のガラスプレートが使用されている場合）は約５ミリメートルの厚みを有するガ ラスプレートによって金属電極から絶縁されている。本発明の実施例では磁性面 の数に関わらず２枚のガラスプレートが使用されている。圧力が加えられ、それ から高周波を引加することにより溶着が実施される。このステップの間、温度は 磁性層に使用されるバインダのガラス転移点温度より高い温度、即ち約１７０″ Ｃまで上昇する。そのような高温は磁性層に約３から４ナノメーターの算術粗度 を持つ研かれたガラスプレートを通して加わる圧力と関わり合うことで、磁性媒 体を無比せしめる。磁性層は磁性層に直接に接触する材料、この場合は研いたガ ラスの状態に非常に接近した表面状態をとる。同様に、この操作が圧力下（１０ ０から２００　Ｎ／ｃｍ２）で行われることによって磁性層の緊密化が達成せし められる。

かくして得られる磁性層は約５ナノメーターの算術粗度を持つことになる。

高周波によってポリカーボネートを溶着するのに必要な条件を与えることによっ て磁性層の表面処理が行われる。かくして、同一の条件によってカードは溶着さ れるとともに磁性表面処理される。

この実施例では作動条件は以下のものである。

溶着されるサンドイッチの表面：　２００　ａ＋ａ＋Ｘ９０　ａｈａブレスパワ ー：６にＷ 高周波の周波数：　２７．１２　ＭＨｚサンドイッチ構造への印加圧力＝１００ 〜２００　Ｎ／ｃｏ＋”ジェネレータ強度：１゜５Ａ １１Ｆ増幅時間＝１５秒 このステップの後、送り出しに先だってサンドイッチを圧力下で冷却しなければ ならない。実際問題として溶着ステップの終了時全体の温度は約１７０°Ｃであ った。この冷却は溶着圧力を引加することにより行われ、その圧力を加え゛るこ とにより要請される表面平坦度を得ることができる。溶着に使用されるプレスに おいて実施することができる。所望の温度（３０−３５°Ｃ）を得るのに約３０ 秒必要であった。他の実施例では高周波プレスからより迅速に解放させるため、 他のプレス（１４）が設けられ、このプレスは冷却回路とサンドイッチを圧力下 でこの冷却プレスに搬送する適当なシステムとを備えている。

所望の温度が得られた後サンドイッチは取り出され、切断ステーション１５に送 られ、ここで一枚一枚のカードにされる。

一連のステーションを備えたこの発明の装置はカードの連続的なかつ自動的な製 造を可能とする。

以上の説明の実施例は研磨及び詰め込み操作がカードを形成する個々のシートの 溶着と同時に行われたが、これらの操作は別々に行うことができる。

このような表面処理によって磁性層のミクロな粗度が改善されるだけでなく、そ の層のマクロな粗度が改善され、ここにミクロな粗度（約５ナノメーター）とは 磁性層レベルで定義されるものであり、マクロな粗度とは支持体レベルで定義さ れるものである。

表面処理のための以上のスタティックな処理は磁性カードの製造に限定されない 。例えば、磁気ディスクの製造等にも使用することができる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平Ｆｆ？、３年４月１７日

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．その側面の少なくとも一方に磁性層を備えた支持体を具備した　磁気シート の表面の処理方法であって、磁気シートは加圧され、かつ磁気シートは、磁性層 より良好な表面状態を有する材料シートを通して加圧されるものにおいて、圧力 は研かれたガラス表面を介して各磁性層に印加されることを特徴とずる磁気シー トの表面処理方法。
2. ２．シートは磁性層に含まれるバインダのガラス転移温度より高い温度で加熱さ れる請求の範囲１に記載の方法。
3. ３．磁性層の支持体はポリカーポネートより製造される請求の範囲２に記載の方 法。
4. ４．磁性層の支持体はＰＶＣより製造される請求の範囲２に記載の方法。
5. ５．加熱は高周波プレスによって行われる請求の範囲１から４のいずれかに記載 の方法。
6. ６．加熱は熱プレスによって行われる請求の範囲１から４のいずれかに記載の方 法。
7. ７．フレキシブル材料のシートがガラスプレートと圧力印加装置との間に配置さ れる請求の範囲１から６のいずれかに記載の方法。
8. ８．磁性層のバインダは３次元的ポリウレタンである請求の範囲１から７のいず れかに記載の方法。
9. ９．ガラスプレートの厚みは１から５ミリメートルである請求の範囲１から８の いずれかに記載の方法。
10. １０．その少なくとも一つの側面に磁性層を有した支持体において、前記磁性層 はその算術粗度が１０ナノメーターより小さいことを特徴とする支持体。
11. １１．磁性粒子がバリウムもしくはストロンチウムヘキサフェライト粒子である 請求の範囲１０に記載の支持体。
12. １２．前記磁性層は支持体の一つもしくはそれ以上の領域において浮き彫りもし くは刻印を具備した請求の範囲１０もしくは１１に記載の支持体。