JPH0755830B2

JPH0755830B2 - 磁性粒子粉末及びその製造法

Info

Publication number: JPH0755830B2
Application number: JP62332469A
Authority: JP
Inventors: 一之林; 典生杉田; 敬介岩崎; 泰幸田中
Original assignee: Toda Kogyo Corp
Current assignee: Toda Kogyo Corp
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH01176229A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、高密度記録用磁性粒子粉末として好適な分散
性に優れた磁性粒子粉末及びその製造法に係るものであ
る。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録再生用機器等の小型軽量化が進むにつれ
て磁気テープ、磁気ディスク等の磁気記録媒体に対する
高性能化、高密度記録化の要求が高まってきている。

磁気記録媒体の高性能化、高記録密度化の為には、残留
磁束密度Brの向上が必要である。磁気記録媒体の残留磁
束密度Brは、磁性粒子粉末のビークル中での分散性、塗
膜中での配向性及び充填性に依存している。

磁性粒子粉末の分散性の改良は、従来から種々試みられ
ており、例えば、特開昭55-83207号公報、特開昭55-832
08号公報、特開昭55-83209号公報、特開昭57-56904号公
報、特開昭58-161708号公報、特開昭59-167002号公報、
特開昭60-7015号公報、特開昭60-216510号公報、特開昭
56-130838号公報及び特開昭61-63921号公報等に記載さ
れている通り、磁性粒子粉末の粒子表面をSi化合物で被
覆することにより粒子表面を改質する方法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

分散性に優れた磁性粒子粉末は、現在最も要求されてい
るところであるが、前述した公知方法による場合には未
だ分散性に優れた粒子とは言い難いものである。公知方
法において未だ分散性に優れた粒子が得られていない理
由は、例えば「磁気記録材料研究者の立場からみた磁性
ペイント」（粉体粉末冶金「第７回フェライト夏季セミ
ナー講演概要集」（昭和52年）第14〜16頁）の第16頁の
「一般に高度の分散を得ることは通常の非磁性顔料の場
合でもかなり難しい問題である。まして、磁性粉の場合
は粒子間の磁気的相互作用のために現象をさらに複雑な
ものにしている。」なる記載の通り、磁性粒子粉末は、
磁性による相互作用により凝集体を形成している為、凝
集体のままで表面被覆されていることに起因している。

特に、板面に対し垂直方向に磁化容易軸を有する六法晶
系フェライト粒子粉末の場合には、磁性による相互作用
により粒子相互が強固に凝集し、単に機械的処理のみに
よっては凝集粒子を個々の粒子に分散させることは困難
である。

そこで、より分散性に優れた磁性粒子粉末を得るべく、
磁性粒子粉末の粒子表面を被覆処理する為の技術手段の
確立が強く要望されている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、より分散性に優れた磁性粒子粉末を得るべ
く、磁性粒子粉末の粒子表面を被覆処理する方法につい
て種々検討を重ねた結果、本発明に到達したのである。

即ち、本発明は、磁性粒子表面と当該粒子表面を被覆し
ているCa、Mg、Ba、Fe、Co及びZnから選ばれる金属の一
種又は二種以上を含むケイ酸塩層との間に、ベーマイト
構造を有する水和アルミナ粒子が存在している磁性粒子
からなる磁性粒子粉末及び磁性粒子とベーマイト構造を
有する水和アルミナ粒子とを含むpH9以上又は４以下の
混合懸濁液に酸又はアルカリ水溶液を添加してpH6.5〜
8.5に調整することにより、前記磁性粒子の粒子表面に
前記水和アルミナ粒子を沈着させ、次いで、該水和アル
ミナ粒子が沈着している磁性粒子を含む懸濁液とCa、M
g、Ba、Fe、Co、及びZnから選ばれる金属の一種からな
るケイ酸塩若しくはこれら金属のケイ酸塩の二種以上を
含む懸濁液とを混合することにより、前記水和アルミナ
粒子が沈着している磁性粒子の粒子表面にCa、Mg、Ba、
Fe、Co、及びZnから選ばれる金属の一種又は二種以上を
含むケイ酸塩層を生成させることを特徴とする磁性粒子
粉末の製造法である。

〔作用〕

先ず、本発明において最も重要な点は、磁性粒子の粒子
表面をCa、Mg、Ba、Fe、Co、及びZnから選ばれる金属の
一種又は二種以上を含むケイ酸塩層で被覆するに先立っ
て予め磁性粒子表面にベーマイト構造を有する水和アル
ミナ粒子を沈着させておいた場合には、より分散性に優
れた磁性粒子粉末が得られるという事実である。

本発明において分散性に優れた磁性粒子粉末が得られる
理由については未だ明らかではないが、本発明者は、次
のように考えている。

即ち、pH9以上の混合懸濁液中では磁性粒子及び水和ア
ルミナ粒子のいずれもが負電荷に帯電しており、pH4以
上の混合懸濁液中では磁性粒子及び水和アルミナ粒子の
いずれもが正電荷に帯電しており、pH9以上又はpH4以下
のいずれの懸濁液中においても両粒子間に電気的な反発
力が生じ、この反発力が磁性粒子相互の磁性による凝集
力よりも大きい為、磁性粒子相互の凝集が解きほぐされ
る。そして、その後pHを6.5〜8.5に調整することによ
り、pH9以上の懸濁液を用いた場合には磁性粒子が負電
荷に帯電したままであるのに対し、水和アルミナ粒子は
正電荷に帯電し、一方pH4以下の懸濁液を用いた場合に
は水和アルミナ粒子が正電荷に帯電したままであるのに
対し、磁性粒子は負電荷に帯電し、両粒子は相互に反対
の電荷に帯電する為、磁性粒子の粒子表面に水和アルミ
ナ粒子が沈着してその後の再凝集が防止される。その結
果、後のCa、Mg、Ba、Fe、Co、及びZnから選ばれる金属
の一種又は二種以上を含むケイ酸塩層を被覆する工程に
おいて、磁性粒子の凝集体ではなく個々の粒子を被覆す
ることが出来ることになる。

次に、本発明実施にあたっての諸条件について述べる。

本発明における磁性粒子粉末としては、マグヘマイト粒
子粉末、マグネタイト粒子粉末、ベルトライド化合物
（FeOx・Fe₂O₃、０＜ｘ＜１）等の磁性酸化鉄粒子粉末、
これらの磁性酸化鉄粒子粉末にFe以外のCo等の異種金属
を含有させた粒子若しくはこれら磁性酸化鉄粒子にCoを
被着させた粒子、鉄を主成分とする金属磁性粒子及び六
方晶系フェライト粒子等のいずれをも用いることができ
る。

本発明における水和アルミナは、ベーマイト構造を有す
るものであればいかなる粒子形態を有するものでもよ
く、市販されているものはもちろん、Al塩を含むアルカ
リ水溶液を水熱処理する等により製造したものでもよ
い。

水和アルミナの添加量は、磁性粒子粉末に対しAl₂O₃換
算で0.01〜5.0重量％である。0.01重量％未満の場合に
は、本発明の目的とする効果が得られない。5.0重量％
を越える場合にも本発明の目的とする効果が得られる
が、磁性に関与しない水和アルミナが増加することによ
り飽和磁化が低下する為好ましくない。磁性粒子粉末の
分散性及び飽和磁化を考慮した場合、0.05〜3.0重量％
が好ましい。

本発明における磁性粒子とベーマイト構造を有する水和
アルミナ粒子との混合懸濁液のpHは９以上又は４以下で
ある。pHが４〜９の間にある時は、磁性粒子と水和アル
ミナ粒子とが反対の電荷に帯電しているか又は反発の電
荷が弱い為電気的な反発が不十分となり、磁性粒子を個
々の粒子に分離することができない。pH9以上又はpH4以
下の混合懸濁液作成時にせん断力を有する機器例えば、
ホモミクサー、ラインミル、サンドグラインドミル等を
用いて機械的処理を行うことによって、一段と優れた分
散効果を得ることが出来る。

本発明における磁性粒子の粒子表面への水和アルミナの
沈着は、pH9以上又はpH4以下の混合懸濁液に酸又はアル
カリ水溶液を添加してpH6.5〜8.5に調整することによっ
て行う。pHの調整により、添加した水和アルミナ粒子は
略全量が沈着する。このpH付近では、水和アルミナは正
電荷を有し、磁性粒子粉末は負電荷を有する為、電気的
な結合が生起し磁性粒子の粒子表面に水和アルミナ粒子
が沈着するのである。pHを調整する為の酸としては、硫
酸、塩酸、酢酸、硝酸等を、アルカリとしては水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等を使用する
ことができる。

本発明におけるCa、Mg、Ba、Fe、Co、及びZnから選ばれ
る金属の一種又は二種以上を含むケイ酸塩層による被覆
は、水和アルミナ粒子が沈着している磁性粒子を含む懸
濁液とCa、Mg、Ba、Fe、Co、及びZnから選ばれる金属の
一種からなるケイ酸塩若しくはこれら金属のケイ酸塩の
二種以上を含む懸濁液とを混合する。

本発明におけるケイ酸塩としては、ケイ酸カルシウム、
ケイ酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウムカルシウム、
ケイ酸バリウム、ケイ酸鉄、ケイ酸コバルト、ケイ酸亜
鉛等の一種又は二種以上を使用することができる。

ケイ酸塩の添加量は、磁性粒子粉末に対し、0.01〜5.0
重量％である。0.01重量％未満である場合には、本発明
の効果は得られない。5.0重量％を越える場合にも本発
明の目的とする効果が得られるが磁性に関与しないケイ
酸塩が増加することにより飽和磁化が低下する為好まし
くない。磁性粒子粉末の分散性及び飽和磁化を考慮した
場合、0.05〜3.0重量％が好ましい。

〔実施例〕

次に、実施例及び比較例により本発明を説明する。

尚、本発明における分散性の評価は、針状磁性酸化鉄粒
子粉末の場合には、テープ化した場合の残留磁束密度B
r、角型（Br/Bm）及び配向度のそれぞれの値を示すこと
により、板状Baフェライト微粒子粉末の場合には、テー
プ化した場合の飽和磁束密度Bm、角型（Br/Bm）及び光
沢度のそれぞれの値を示すことにより行い、上記いずれ
の値も大きくなる程分散性が改良されたことを意味す
る。

また、板状Baフェライト微粒子を用いてテープ化した場
合の角型の値は、テープ面に対し、垂直方向に磁場配向
させた磁気テープの垂直方向の角型（Br/Bm）を測定
し、反磁場補正を行った値で示した。

磁性粒子粉末の磁性特性は、「振動試料型磁力計VSM-3S
-15」（東英工業（株）製）を用いて外部磁場10KOeの下
で測定した値であり、磁気テープの諸特性は外部磁場10
KOe（マグヘマイト粒子を用いた場合には5KOe）の下で
測定した結果である。

塗布膜の表面光沢は、日本電色工業（株）製の入射角60
°のグロスメーターで測定した値であり、標準板光沢を
89.0％とした時の値を％表示で示したものである。

〈磁性粒子粉末の表面処理〉実施例１〜９、比較例１〜９、参考例１〜3; 実施例１長軸0.25μｍ、軸比（長軸：短軸）8:1であって保磁力6
70OeであるCo被着型針状γ−Fe₂O₃粒子（Co/全量＝3.35
重量％）を用い、該粒子500gとベーマイト構造を有する
水和アルミナAS-520（日産化学工業（株）製、Al量はAl
₂O₃換算で20.8重量％に該当する。）12g（Co被着型γ−
Fe₂O₃に対しAl₂O₃換算で0.5重量％に相当する。）とを5
lの水に添加、混合した後、水酸化ナトリウムを添加し
てpH10.9の混合懸濁液を得た。

上記混合懸濁液を攪拌、混合した後、硫酸を添加してpH
7.5に調整し、前記Co被着型γ−Fe₂O₃粒子表面に水和ア
ルミナ粒子を沈着させた。

反応溶液の一部を抜き取り、常法により過、水洗、乾
燥して得られた茶褐色粒子粉末は、螢光Ｘ線分析の結
果、前記Co被着型γ−Fe₂O₃粒子表面に存在しているAl
量はAl₂O₃換算で0.50重量％であった。

前記茶褐色沈澱粒子を含む懸濁液とあらかじめ調整した
ケイ酸カルシウム10gを含む懸濁液（濃度10wt％）とを
攪拌、混合して前記茶褐色沈澱粒子の表面にケイ酸カル
シウム被膜を析出した茶褐色沈澱粒子を得た。

上記茶褐色沈澱粒子を含む懸濁液を、常法により過、
水洗、乾燥した。

得られた茶褐色粒子粉末表面に存在しているケイ酸カル
シウム量は、螢光Ｘ線分析の結果、1.99重量％であっ
た。

実施例２実施例１と同一のCo被着型針状γ−Fe₂O₃粒子（Co/全量
＝3.35重量％）を用い、該粒子500gとベーマイト構造を
有する水和アルミナAS-520（日産化学工業（株）製、Al
量はAl₂O₃換算で20.8重量％に該当する。）36.0g（Co被
着型γ−Fe₂O₃に対しAl₂O₃換算で1.5重量％に該当す
る。）とを5lの水に添加、混合した後、水酸化ナトリウ
ムを添加してpH10.6の混合懸濁液を得た。

反応溶液の一部を抜き取り、常法により過、水洗、乾
燥して得られた茶褐色粒子粉末は、螢光Ｘ線分析の結
果、前記Co被着型γ−Fe₂O₃粒子表面に存在しているAl
量はAl₂O₃換算で1.49重量％であった。

前記茶褐色沈澱粒子を含む懸濁液とあらかじめ調整した
ケイ酸マグネシウム15gを含む懸濁液（濃度10wt％）と
を攪拌混合して、前記茶褐色沈澱粒子の表面にケイ酸マ
グネシウム被膜を析出させた茶褐色沈澱粒子を得た。

得られた茶褐色粒子粉末のケイ酸マグネシウム量は、螢
光Ｘ線分析の結果、2.88重量％であった。

実施例３〜９被処理粒子粉末の種類、混合懸濁液のpH、水和アルミナ
による処理工程における水和アルミナの種類及び添加量
並びに調整後のpH、ケイ酸塩層の生成工程におけるケイ
酸塩の種類及び量を種々変化させた以外は実施例１と同
様にして茶褐色粒子粉末を得た。

この時の主要製造条件及び得られた茶褐色粒子粉末の諸
特定を表１に示す。

ケイ酸カルシウムの代わりにケイ酸バリウム、ケイ酸鉄
を用いた以外は実施例１と同様にして茶褐色粒子粉末を
得た。

比較例１〜９水和アルミナによる処理工程を省いた以外は、実施例１
〜９のそれぞれと同様にして茶褐色粒子粉末を得た。

参考例１〜３実施例１、４及び５のそれぞれと同様にして水和アルミ
ナのみにより処理を行い、磁性粒子の粒子表面に水和ア
ルミナが沈着されている磁性粒子粉末を得た。

〈磁気テープの製造〉実施例10〜18、比較例10〜18、参考例４〜6; 実施例10 実施例１で得られた粒子表面と該粒子表面に被覆されて
いるケイ酸カルシウム層との間に水和アルミナ粒子が存
在しているCo被着型針状γ−Fe₂O₃粒子粉末を用いて、
適量の分散剤、塩ビ酢ビ共重合体、熱可塑性ポリウレタ
ン樹脂及びトルエン、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトンからなる混合溶剤を一定の組成に配合した
後、ボールミルで８時間混合分散して磁気塗料とした。

得られた磁気塗料に上記混合溶剤に加え適正な塗料粘度
になるように調整し、ポリエステル樹脂フィルム上に通
常の方法で塗布、配向、乾燥させて、磁気テープを製造
した。

この磁気テープの残留磁束密度Brは、1620Gauss、角型
（Br/Bm）は0.86、配向度2.49であった。

実施例11〜13、比較例10〜13、参考例４、５実施例２〜４、比較例１〜４及び参考例１〜２のそれぞ
れで得られた針状磁性酸化鉄粒子粉末を用いた以外は、
実施例10と同様にして磁気テープを製造した。

この磁気テープの諸特性を表２に示す。

実施例１におけるケイ酸カルシウム層の代わりにケイ酸
バリウム層又はケイ酸鉄層で被覆されたCo被着型針状γ
−Fe₂O₃粒子粉末を用いた場合にも実施例10と同様の効
果が得られた。

実施例14〜18、比較例14〜18、参考例６実施例５〜９、比較例５〜９、参考例３のそれぞれで得
られた板状Baフェライト微粒子粉末を用いた以外は、実
施例10と同様にして磁気テープを製造した。

この磁気テープの諸特性を表３に示す。

尚、磁性粉末として六方晶系フェライト粒子粉末を用い
た場合には、塗料粘度を調整した磁気塗料をポリエステ
ル樹脂フィルム上に塗布し、該フィルムに対して垂直方
向に配向させた後乾燥させて磁気テープを製造した。

〔発明の効果〕本発明に係る磁性粒子粉末は、前出実施例に示した通
り、分散性が優れた粒子であるから、高密度記録用磁性
粒子粉末として好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性粒子表面と当該粒子表面を被覆してい
るCa、Mg、Ba、Fe、Co及びZnから選ばれる金属の一種又
は二種以上を含むケイ酸塩層との間に、ベーマイト構造
を有する水和アルミナ粒子が存在している磁性粒子から
なる磁性粒子粉末。
【請求項２】磁性粒子とベーマイト構造を有する水和ア
ルミナ粒子とを含むpH9以上又は４以下の混合懸濁液に
酸又はアルカリ水溶液を添加してpH6.5〜8.5に調整する
ことにより、前記磁性粒子の粒子表面に前記水和アルミ
ナ粒子を沈着させ、次いで、該水和アルミナ粒子が沈着
している磁性粒子を含む懸濁液とCa、Mg、Ba、Fe、Co、
及びZnから選ばれる金属の一種からなるケイ酸塩若しく
はこれら金属のケイ酸塩の二種以上を含む懸濁液とを混
合することにより、前記水和アルミナ粒子が沈着してい
る磁性粒子の粒子表面にCa、Mg、Ba、Fe、Co、及びZnか
ら選ばれる金属の一種又は二種以上を含むケイ酸塩層を
生成させることを特徴とする磁性粒子粉末の製造法。