JPH08221738A - 磁気記録媒体 - Google Patents

磁気記録媒体

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Publication number
JPH08221738A
JPH08221738A JP5031095A JP5031095A JPH08221738A JP H08221738 A JPH08221738 A JP H08221738A JP 5031095 A JP5031095 A JP 5031095A JP 5031095 A JP5031095 A JP 5031095A JP H08221738 A JPH08221738 A JP H08221738A
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JP
Japan
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magnetic
recording medium
magnetic recording
polyurethane
binder
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Application number
JP5031095A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Hashimoto
博司 橋本
Yuichiro Murayama
裕一郎 村山
Tsutomu Okita
務 沖田
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】分散性、平滑性、電磁変換特性に優れた、
耐久性の優れた、長期保存安定性の優れた、繰り返
し走行によるテープエッジダメージが少なく、ドロップ
アウト(DO)増加が少ない磁気記録媒体を提供する。 【構成】非磁性支持体上に強磁性粉末と結合剤からなる
磁性層を有する磁気記0媒体において、前記強磁性粉末
が結晶子サイズ120Å〜180ÅでCo含有量が5〜
40原子%でFeを主成分とする強磁性金属粉末であ
り、前記結合剤としてポリエーテルポリオールとポリエ
ステルポリオールから誘導されたポリウレタン及び、極
性基とエポキシ基を含み且つ酢酸ビニルを1〜15重量
%含む塩化ビニル/酢酸ビニル系共重合体樹脂を含むこ
とを特徴とする磁気記録媒体により達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強磁性粉末を結合剤中
に分散した磁性塗液を支持体上に設けた磁気記録媒体に
関し、特に、走行耐久性、電磁変換特性等の優れた磁気
記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、磁気記録、再生には強磁性粉末を
結合剤中に分散した磁性層を非磁性支持体上に設けた磁
気記録媒体が広く用いられている。一般に、上記の如き
磁気記録媒体を、例えば、ビデオテープ等に用いた場合
にドロップアウトの発生が見られ、その原因として磁気
記録媒体自体から発生する走行中の磁性層の削れや、す
り傷の発生によるものや、磁気記録媒体外から発生する
例えば、塵埃等の磁性層への付着等が挙げられる。
【0003】前者の対策として、磁性層に研磨剤を加え
てテープの走行安定性をはかったり、磁性層の結合剤の
ガラス転移温度(Tg)を上げて磁性層の膜強度を上げ
る等の手段がとられている。一方、後者は主として磁気
記録媒体の帯電性に起因し、テープの走行中等にテープ
同志又はテープと他の物質との摩擦によって帯電し、発
生した静電荷が空気中の塵埃等を誘引するものと考えら
れている。これを防ぐために磁性層にカーボンブラック
や導電性ポリマーを加えて磁気記録媒体の表面電気抵抗
Rsを下げる等の手段がとられている。
【0004】しかしながら、従来の上記した如き磁気記
録媒体の削れ等を防ぐ手段は未だ不十分であって、走行
中のすり傷の発生等に起因するドロップアウトが依然と
して発生し、また従来の上記した如き磁気記録媒体の塵
埃等の付着を防ぐ手段は、カーボンブラック等の導電性
物質を磁性層に加え、磁気記録媒体の導電性を上げて帯
電した電荷を逃がすことによって行われていたが、この
ような手段のみによっては帯電防止が十分ではなく、ま
た導電性を更に増すためにカーボンブラック等のフィラ
ーの量を増すと、テープの走行性を悪くするばかりでな
く、強磁性粉末の充填率を下げ記録・再生特性を損なう
等の問題がある。また、後者の問題は前記した走行安定
性をはかるために研磨剤を加える場合にも生じる。
【0005】また、磁気ヘッド特に業務用のメタルテ−
プ等では磁気ヘッドと摺動して摩擦熱が発生し短時間で
あるが100℃以上の高温になる。業務用は特にこの摺
動速度が早いので問題である。この場合、結合剤の耐熱
性が低いと磁性層表面で融け、流動化し耐久性が劣化す
るという問題があった。特に業務用のメタル使用製品で
は前述の如く、回転数が大きくテ−プ面積が大きく、テ
−プが長く、摺動面積も大きいため付着物も多くなりや
すく、一方ドロップアウトは通常の民生用の製品よりも
要求レベルが高く、少しでもドロップアウトがあると合
格とならないという問題がある。
【0006】そこで、強磁性粉末を分散させる結合剤の
特性を改善して上記課題に対処しようとする種々の試み
がなされてきた。例えば、特公昭55−5170号公報
(以下、A号公報という)には、エポキシ基含有塩化ビ
ニル/酢酸ビニル共重合体とポリウレタンの組み合わせ
を開示し、分散性、保存安定性を改善するとしている。
【0007】特開昭57−44227号公報(以下、B
号公報という)には、−SO3 M、−COOM、−P
(=O)(OM′)等の親水性基団含有塩化ビニル酢酸
ビニルビニルアルコール共重合体(酢酸ビニルはなくと
もよい)を開示し、分散性、耐久性を改善するとしてい
る。特開昭61−123017号公報(以下、C号公報
という)には、エポキシ基を0.1〜3重量%、および
スルホン酸金属塩を含有する塩化ビニルを開示し、分散
性および塗膜物性を改善するとしている。
【0008】また、特開昭62−121922号公報
(以下、D号公報)には、芳香族ポリエーテル/ポリエ
ステルポリオールのポリウレタンとエポキシ及びSO3
M含有塩化ビニルからなる結合剤を開示し、塩化ビニル
との相溶性を改善し、耐熱、耐湿、耐加水分解、耐久性
に優れる磁気記録媒体を提供するとしている。また、特
開平3−201211号公報(以下、E号公報)には、
ポリエーテルポリウレタンとポリエステルポリウレタン
とのブロック性を有するポリウレタンを開示し、分散
性、耐加水分解性、密着性を改善するとしている。
【0009】一方、ハイビジョンデジタルなど次世代の
高密度記録媒体では極めて微粒子で高σSの磁性体を極
めて高度に分散し、超平滑な磁性層を実現しなければな
らない。さらにこのような超平滑な磁性層を繰り返し走
行させても特性が劣化しない高度な耐久性を付与しなけ
れば実用に供する事ができない。分散性を上げるために
バインダーとしては前記A〜C号公報のようなエポキシ
基や極性基を有する塩酢ビ樹脂が開発され、近年では極
性基とエポキシ基を合わせ持つ塩ビ系樹脂が最も分散性
の高いバインダーとして知られているものである。また
磁性層の耐久性を付与するためにポリウレタンバインダ
ーが塩ビ系樹脂と併用されていた。ポリウレタンバイン
ダーは柔らかいポリエステルポリオールのようなセグメ
ントを比較的硬い芳香族ジイソシアネートで重付加して
えられる樹脂で柔軟でありながらウレタン基の水素結合
による強靱さをもつ樹脂である。しかしながらA〜C号
公報のようなポリエステルウレタンは耐加水分解性が劣
る。この点を改良しようとしたものが引例D,Eのポリ
エーテルウレタンである。
【0010】ポリエーテルポリウレタンはPEG(ポリ
エチレングリコール)、PPG(ポリプロピレングリコ
ール)、PTMG(ポリテトラメチレングリコール)な
どを長鎖ポリオール原料として用い、耐加水分解性に優
れる。しかし熱変形温度(Tg)が低く、力学強度が低いと
いう欠点があった。E号公報ではポリウレタンの耐加水
分解性の改良だけを目的としており、このままでは磁気
記録媒体としての総合特性を満足するものではなく、使
用に耐えるものではなかった。
【0011】引例Dはポリエ−テルウレタンの耐熱性、
Tgを改良するためにポリエ−テルポリオールを芳香族
のジカルボン酸でエステル化した長鎖ジオールを用いた
ポリウレタンである。ポリエーテル部はブロック性を有
するが、ポリエステル部はブロック性を有しない。この
方法では耐熱性・Tgは改良されるものの、破断伸びは
小さくなり、脆いという欠点が生じ磁気記録媒体の耐久
性を発揮するものではなく実用上不十分なものであっ
た。即ち磁性層が脆くなるため、VTR走行中にテ−プ
のエッジ部分から磁性層がモロケ(剥離、脱落)、粉落
ちが生じてDO(ドロップアウト)が発生しやすくなっ
たり、テ−プのスリット工程で磁性層のテ−プエッジ部
分にクラックが発生し、粉落ち、DOが起きやすのであ
る。
【0012】即ち、これら課題を解消するための結合剤
が望まれている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、以下
の通りである。 分散性、平滑性、電磁変換特性に優れた磁気記録媒体
を提供する。 耐久性の優れた磁気記録媒体を提供する。 長期保存安定性の優れた磁気記録媒体を提供する。 繰り返し走行によるテープエッジダメージが少なく、
ドロップアウト(DO)増加が少ない磁気記録媒体を提
供する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、非磁
性支持体上に強磁性粉末と結合剤からなる磁性層を有す
る磁気記録媒体において、前記強磁性粉末が結晶子サイ
ズ120Å〜180ÅでCo含有量が5〜40原子%で
Feを主成分とする強磁性金属粉末であり、前記結合剤
としてポリエーテルポリオールとポリエステルポリオー
ルから誘導されたポリウレタン及び、極性基とエポキシ
基を含み且つ酢酸ビニルを1〜15重量%含む塩化ビニ
ル/酢酸ビニル系共重合体樹脂を含むことを特徴とする
磁気記録媒体により達成できる。
【0015】本発明は、ポリウレタン及び塩化ビニル/
酢酸ビニル系共重合体樹脂と強磁性金属粉末の各要素を
特定の構造に限定し、かつこれらを併用することによ
り、分散性、平滑性が高く、高い磁気特性が得られるこ
とを見いだしたものである。従来、強磁性金属粉末の持
つ高い静磁気特性(σs、Hc)のため分散が困難でしかも
磁性塗液が凝集し分散安定性が保てずこのため折角の高
い磁気能力を発揮することができなかった。しかしこれ
は本発明の組み合わせにより磁性体へのポリウレタンの
吸着能が高く分散性が良好であると共に凝集防止がはか
られ磁性体の持つ高い磁気特性を引き出した結果と、高
速剪断速度下の塗料粘度が低く磁性層の塗布適性に優れ
極めて平滑な塗布面が得られる。
【0016】また本発明は同時に高い耐久性が得られ
る。これは吸着によって磁性体と結合剤との界面力が強
まると共に結合剤の力学強度が大きくこのため耐久性が
飛躍的に高まったためと考えられる。特に結合剤の力学
強度を高くするためには高Tgの樹脂を用いることが通
常考えられるが、高Tg結合剤を用いるとカレンダーに
よる磁性層平滑化処理を施しにくく、高い電磁変換特性
が得られない。本発明のポリウレタンは高いTgにも拘
らずポリエーテル部がブロック的に存在するので流動性
に優れ平滑化処理で流動しやすく平滑な磁性層表面が得
られ高い電磁変換特性が得られる。結局、強磁性金属粉
末の有する高い磁気特性を十分に発揮できる高密度磁気
記録媒体を提供できるのである。本発明により電磁変換
特性に優れ、しかも繰り返し走行性に優れ、ドロップア
ウトの少ない、テ−プの保存性も良好な磁気記録媒体が
得られた。
【0017】更に予期せぬ効果として、本発明のポリウ
レタンと塩化ビニル/酢酸ビニル系共重合体樹脂(以
下、「塩化ビニル/酢酸ビニル系共重合体樹脂」を単に
「塩酢ビ系樹脂」とも略していう)を組み合わせると潤
滑剤、特にエステル系の潤滑剤に対する相溶性が低く、
添加した潤滑剤が有効に磁性層表面に出るためスチル耐
久性が優れるだけでなく。60℃程度の高温環境に保存
した後のテープの磁性層面とバック面のブロッキングが
起きにくいことがわかった。
【0018】本願のポリウレタンは従来技術の欠点を改
良するものであり、ポリエーテルウレタンの耐熱性、T
gを改良し、なおかつ大きな破断伸びを維持でき、前述
の耐久性を大きく向上させポリエーテルポリウレタンの
持つ上記欠点を克服し磁気記録媒体の結合剤として実用
に耐えるものを提供するものである。構造上の差異を更
に詳しく言えばE号公報はポリエールウレタンとポリエ
ステルウレタンをジイソシアネートでつないでポリウレ
タンとしたものであるが、本願はポリエーテル部とポリ
エステル部のいずれもブロック性を有するポリウレタン
である。即ち本願のポリウレタンは低Tgのポリエーテ
ルポリオール成分と高Tgのポリエステルポリオール成
分を用いてポリウレタンにする。このとき低Tgのポリ
エーテルポリオールと高Tgのポリエステルポリオール
は相溶性が低く、ポリウレタン化した後も塗膜中で低T
gで柔らかくのびやすい相と高Tgで硬い相にミクロ相
分離する。これは動的粘弾性の温度依存性を調べると、
ガラス転移を反映する損失弾性率(E”)やtanδのピ
−クが2箇所に現れることからわかる。このために硬い
相で耐熱性、強度を保持しつつ、軟らかい相で大きな伸
びを出す事ができる。D号公報のように長鎖ポリオール
のなかに軟らかいポリエーテルセグメントと硬いセグメ
ントが混ざった状態でポリウレタン化するとほぼ均一な
相になりその物理的性質は硬さ、Tg、伸びは中間の性
質になってしまう。即ち高Tgにすればその分だけ脆く
なり、硬さ、高Tgと大きな伸びを両立させることは不
可能となるのである。従ってこの樹脂を結合剤として用
いたときD号公報は耐久性が不十分であるが、本発明は
画期的に耐久性が向上するのである。
【0019】さらに本発明の塩酢ビ系樹脂を組み合わせ
ると極めて高い分散性が得られ、超平滑な磁性層が得ら
れる。強磁性金属粉末との親和性の高い極性基とエポキ
シ基をもつ塩化ビニル系樹脂(以下、「塩化ビニル系樹
脂」を「塩ビ系樹脂」ともいう)に酢酸ビニルを共重合
させた塩酢ビ系樹脂において酢酸ビニル(以下、「酢酸
ビニル」を「酢ビ」ともいう)を1〜15重量%に規定
すると酢ビを共重合しないものよりも本発明のポリウレ
タン樹脂との相溶性が高く、且つ塗布液の高剪断速度に
おける粘度が低くなり極めて平滑な磁性層が得られるこ
とを見いだした。この結果耐久性はもとより、極めて高
い電磁変換特性の磁気記録媒体(以下、「磁気記録媒
体」を単に「媒体」ともいう)を得ることができた。
【0020】このような特徴的な性質から耐熱性、耐保
存粘着性、走行耐久性、(特に磁気記録密度向上のため
VHS、8mmVTR(これらは1800回転/分)よりも回
転ビデオヘッドを更に高速回転(3600、5400、7200、9000回
転/分さらにこれ以上)したハイビジョンVTRやデジタ
ルVTRの次期記録システムでの走行耐久性)が改良で
きた。
【0021】一方、磁気記録密度向上のため強磁性金属
粉末にも前述の通り改良が加えられた。即ち粒子サイズ
を微粒子化するにあたり結晶子サイズを120〜180
Åに規定したり、強磁性金属粉末の抗磁力、磁束密度を
高めるため微量の強磁性金属であるCoをFeに加え、
Co含有量を強磁性金属粉末に対し5〜40原子%に規
定した。このような強磁性金属粉末は一般的に結合剤と
の親和性が低く媒体の耐久性を悪化させ易い傾向が強い
ため、媒体の耐久性を確保できる良好な結合剤の出現が
待ち望まれていたのであった。本発明の結合剤(該ポリ
エステルと塩酢ビ系樹脂との組み合わせ)と上記の強磁
性金属粉末を組み合わせた時、初めて磁気記録密度の高
い、しかも耐久性の大幅に向上した磁気記録媒体を実現
できたのである。特に強磁性金属粉末はCoを所定量含
むことによって本発明のポリウレタンの強磁性金属粉末
への吸着力が、特に飛躍的に高まるためと推定される。
【0022】また一般的にポリウレタンのTgをあげる
とカレンダーでの平滑化が困難になったり、硬化性
が悪化したりするが、本発明では、ポリウレタンのポリ
エーテルブロック部分の流動できる相があるためカレン
ダ−成形性は低下することが無いしまた硬化性が不良に
なったりしない。これによっても電磁変換特性が高くし
かも耐久性が良好な磁気記録媒体が得られた。結合剤の
硬化性は、分岐OH基を増やすことによって更に向上さ
せることができる。
【0023】強磁性金属粉末の分散性はCoが5原子%
以上含まれるので結合剤の吸着性が高く非常に良好であ
るが、ポリウレタンに-SO3M、-COOM、-PO3M2(Mはアルカリ金属
またはアンモニウム)等の極性基から選ばれたいずれか1種を
導入することで更に向上できるので好ましい。本発明の
ポリウレタン、及び塩酢ビ系樹脂とCo含有強磁性金属
粉末の組み合わせで耐久性が向上するとともに、脆さを
改良できたことにより、スリット時のエッジ部のクラッ
クも改良され、DOが減少し、走行中のDO増加も改良で
きたのである。
【0024】以下、上記3要素について詳述する。ま
ず、ポリウレタンについて説明する。本発明に使用され
るポリウレタンは、ポリエーテルポリオールとポリエス
テルポリオールから誘導されたものである。ポリエーテ
ルポリオール構造としては、PPG(ポリプロピレング
リコール)、PTMG(ポリテトラメチレングリコー
ル)、PEG(ポリエチレングリコール)、BPA(ビ
スフェノールA)にPO(プロピレンオキサイド)及び
/またはEO(エチレンオキサイド)を付加したもの、
およびこれらの混合物を基本組成するものが挙げられ、
中でもPPG、PTMGが好ましい。
【0025】ポリエーテルポリオールのTgは、0℃以
下、好ましくは、−10〜−60℃であり、その分子量
は、通常、400〜10000、好ましくは、500〜
5000、さらに好ましくは800〜3000である。
ポリウレタン中のポリエーテルポリオールの比率は、通
常、3〜80重量%、好ましくは、5〜70重量%、更
に好ましくは10〜50重量%である。該比率が少なす
ぎると効果が小さくなる。多すぎると力学強度が低下し
耐久性が低下する。
【0026】次にポリエステルポリオール構造として
は、環状構造(芳香族、脂環族)をもつモノマ−及び分
岐構造をもつものを含む事が好ましい。具体的には酸成
分としては、イソフタル酸(iPA)、テレフタル酸等
が挙げられ、アルコール成分としてはネオペンチルグリ
コール(NPG)、シクロヘキサンジメタノール(CH
M)、シクロヘキサンジオール、ビスフェノールA、水
素添加ビスフェノールAなどが好ましい。該ポリエステ
ルポリオールの分子量は、通常、400〜10000、
好ましくは、500〜5000、更に好ましくは、80
0〜3000である。
【0027】本発明のポリウレタンはTgを少なくとも
2つ有し、一方が0℃以下でもう一方が40℃以上であ
ることが好ましい。Tgが2つある場合、低い方(低T
g)は、通常、0℃以下、好ましくは、−5℃以下、更
に好ましくは、−10〜−40℃で、高い方(高Tg)
は、通常、40℃以上、好ましくは、50〜120℃、
更に好ましくは、60〜100℃である。また、Tgが
3以上存在する場合は、2種の異なるポリエステルポリ
オール成分および1種のポリエーテルポリオール成分を
使用するか、1種のポリエステルポリオール成分および
2種の異なるポリエーテルポリオール成分を使用する
か、すればよい。Tgが4以上の場合も上記と同様であ
る。
【0028】また、本発明のポリウレタンのTgは20
μm厚の膜を形成し、バイブロン(オリエンテック社
製)でE”のピーク温度とする。本発明のポリウレタン
は、SO3M、PO3M2 、COOM(Mは金属またはアンモニウム) から選
らばれたいずれか1種以上の極性基を1×10-5〜2×
10-4eq/g 含むことが好ましい。
【0029】本発明のポリウレタンに用いるジイソシア
ネートとしては、TDI、MDI、IPDI、水添MD
Iなどの芳香族または脂環式ジイソシアネートが好まし
いまた、本発明のポリウレタンは、公知の鎖延長剤等の
低分子ジオールを用いることができる。具体的には3官
能以上のアルコールたとえばトリメチロールプロパンな
どを併用して分岐構造を有するポリウレタンにしてもよ
い。
【0030】本発明のポリウレタンの重量平均分子量は
通常、2万〜20万、好ましくは3万から10万であ
る。本発明のポリウレタンは、降伏応力が通常、2Kg/m
m2以上、好ましくは、2.8〜8Kg/mm2で破断伸びが通
常、100%以上、好ましくは、200〜800%であ
る。破断応力は通常、1〜15Kg/cm2 、好ましく
は、2〜10Kg/cm2 である。
【0031】次の塩酢ビ系樹脂について説明する。本発
明の塩酢ビ系樹脂における塩ビと酢ビの重量比は、塩ビ
が50〜90重量%、酢ビが1〜15重量%、好ましく
は2〜12重量%、更に好ましくは、5〜10重量%で
ある。塩ビが少なすぎると強度が低下し、耐久性が低下
する。酢ビが多すぎると力学特性が低下し、耐久性が低
下し、少なすぎると本発明のポリウレタンとの相溶性が
低下し、且つ潤滑剤に可塑化されやすくなり耐久性が低
下する。また、高剪断速度下の塗料粘度が高くなり磁性
層の平滑性が低下し、電磁変換特性が低下する。
【0032】塩酢ビ系樹脂の重合度は、好ましくは20
0〜1000、更に好ましくは250〜500である。
塩酢ビ系樹脂が有する極性基としては、特に制限はない
が好ましくはCOOM、SO3M,OSO3M,PO(OM)2,OPO(OM)2、3級ア
ミン、4級アンモニウム塩が挙げられ、更に好ましくは、SO3M,OSO
3M,PO(OM)2,OPO(OM)2が挙げられる。ここで、Mはアルカ
リ金属またはアンモニウムを示す。
【0033】該極性基の含有量は、1×10-5〜1×1
-3eq/g が好ましい。この範囲より多いと粘度が高く
分散性が低下する。少ないと分散性が低下する。また、
塩酢ビ系樹脂が含有するエポキシ基量は、好ましくは1
×10-4〜1×10-2eq/g、更に好ましくは、5×10
-4〜2×10-3eq/gである。塩酢ビ系樹脂にOH基を導
入するとイソシアネート硬化剤と反応し架橋構造を形成
し、力学強度が向上するので好ましい。OH基の導入法
としては、ビニルアルコールのようにポリマー主鎖に直
結するよりも主鎖から炭化水素鎖、ポリアルキレングリ
コール鎖を介して結合したものの方が硬化性が高く好ま
しい。また、OH基は2級、1級が好ましい。塩酢ビ系
樹脂へのOH基の導入は、2−ヒドロキシプロピル(メ
タ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)ア
クリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレー
ト、4−ヒドロキシブチルアリルエーテルなどのビニル
モノマーの共重合で行うことができる。
【0034】塩酢ビ系樹脂のOH基含量は、好ましくは
1×10-4〜5×10-3eq/g、更に好ましくは、2
×10-4〜2×10-3eq/gである。本発明の塩酢ビ
系樹脂は、0〜15重量%の範囲で他の共重合可能なモ
ノマーを含有することができる。このような共重合可能
なモノマ−としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステ
ル、カルボン酸ビニルエステル、アリルエーテル、スチ
レン、グリシジル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシ
プロピルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタ
クリレート、3−ヒドロキシプロピルアリルエーテル、
その他のビニルモノマ−が挙げられる。
【0035】本発明の結合剤は、上記以外に本発明の目
的を達成する上で有用乃至悪影響を与えない範囲で従来
公知の結合剤樹脂を全結合剤に対し通常、0〜30重量
%の範囲で併用することができる。これら公知の樹脂の
うちでもセルロース系樹脂(ニトロセルロース、セルロ
ースアセテートプロピオネート)、ポリビニルアルキラ
ール樹脂(ポリビニルアセタール、ポビニルブチラー
ル)、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。
【0036】次に本発明に使用される強磁性金属粉末に
ついて説明する。本発明に使用される強磁性金属粉末
は、その結晶子サイズは120〜180Å、好ましくは
130〜175Åであり、比表面積(SBET )は50〜
70m2 /g、好ましくは55〜60m2 /gである。
また、該強磁性金属粉末のCo含有量は5〜40原子
%、好ましくは8〜35原子%,更に好ましくは、12
〜30原子%である。本発明においては、更に所望によ
り微量のCr、Ni、Zn、Sr、Nd等の金属を0〜
10原子%の範囲で含んでもよい。
【0037】強磁性金属粉末の飽和磁化(σS )は、通
常、100〜170emu/g、好ましくは110〜1
50emu/g、更に好ましくは、120〜140em
u/gであり、保磁力(Hc)は、通常、1300〜3
200Oe、好ましくは1500〜3000Oe、更に
好ましくは、1700〜2500Oeである。強磁性金
属粉末の長軸長は、通常、0.01〜0.3μm、好ま
しくは0.02〜0.1μmである。長軸長/短軸長の
比は通常、2/1〜10/1、好ましくは2/1〜7/
1、更に好ましくは、3/1〜5/1である。この比が
この範囲より大きくなると平滑性は低下し、電磁変換特
性、耐久性が低下する。
【0038】次に本発明の磁気記録媒体の磁性層に添加
されると好ましい潤滑剤について説明する。本発明に使
用される潤滑剤は、磁性層に好ましくは下記式(1)で
表される化合物の群から選ばれた1種以上の化合物を含
むことができる。 R1COOR2 ……(1) ここで、R1は炭素数13〜23の分岐又は直鎖アルキ
ル基、R2は炭素数5〜20の分岐又は直鎖アルキル基
である。R1 は好ましくは炭素数15〜21の直鎖アル
キル基、R2 は好ましくは炭素数6〜16の分岐アルキ
ル基である。
【0039】式(1)の化合物として好ましい化合物
は、イソアミルステアレート、2−エチルヘキシルステ
アレート、2−エチルヘキシルミリステート、2−エチ
ルヘキシルオレエート、イソトリデシルステアレート、
イソトリデシルパルミテート、イソトリデシルラウレー
ト、イソセチルステアレート、イソセチルパルミテー
ト、イソセチルラウレート、イソヘプチルステアレート
などが挙げられる。
【0040】これら化合物の添加量は強磁性金属粉末1
00重量部に対し、好ましくは0.1〜10重量部、更
に好ましくは、1〜5重量部である。また、本発明にお
いては、式(1)以外の潤滑剤を全潤滑剤の0〜50重
量%の範囲で使用できる。即ち、本発明に使用できる潤
滑剤としては、前述の式(1)の脂肪酸エステルに加
え、更に以下の化合物を使用することもできる。即ち、
脂肪酸、脂肪酸エステル、シリコンオイル、グラファイ
ト、二硫化モリブデン、窒化ほう素、弗化黒鉛、フッ素
アルコール、ポリオレフィン、ポリグリコール、アルキ
ル燐酸エステル、二硫化タングステン等である。
【0041】本発明の磁気記録媒体の磁性層に使用する
強磁性金属粉末は、更に特性を改良するために、組成中
にB,C,Al,Si、P,Y等の非金属が添加される
こともある。この中でAl、Si、Yが特に好ましい。
通常、前記金属粉末の粒子表面は、化学的に安定させる
ために酸化物の層が形成されている。また、強磁性金属
粉末の含水率は0.01〜2重量%とするのが好まし
い。結合剤の種類によって最適化するのが好ましい。強
磁性金属粉末のpHは用いる結合剤との組み合わせによ
り最適化するのが好ましい。その範囲は4〜12である
が、好ましくは5〜10である。
【0042】本発明の磁性層は、単層でも複層構造のも
のでもよい。また、磁性層と非磁性支持体の間に少なく
とも非磁性粉末と結合剤からなる非磁性層を設けてもよ
い。
【0043】本発明において、複層構造のうち非磁性支
持体に近い層を下層、遠い層を上層という。下層は、非
磁性層であっても磁性層であってもよいが、上層は磁性
層である。本発明の構成層中には非磁性粉末の導電性粒
子を含有することができる。特に、カーボンブラックを
使用することは、帯電防止の点より望ましい。そのよう
なカーボンブラックとしては、比表面積は5〜500m
2 /g、DBP吸油量は10〜1500ml/100
g、粒子径は5mμ〜300mμ、pHは2〜10、含
水率は0.1〜10%、タップ密度は0.1〜1g/C
C、が望ましい。
【0044】使用できるカーボンブラックは例えばカ−
ボンブラック協会編「カ−ボンブラック便覧」を参考に
することができる。本発明の非磁性層に使用される非磁
性粉末のうち非磁性無機粉末としては、α化率90%以
上のα−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ、炭化
ケイ素、酸化クロム、酸化セリウム、α−酸化鉄、コラ
ンダム、窒化珪素、チタンカ−バイト、酸化チタン、二
酸化珪素、窒化ホウ素、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫
酸カルシウム、硫酸バリウムなどが単独または組合せで
使用される。これら非磁性粉末の粒子サイズは0.01
〜2μが好ましいが、必要に応じて粒子サイズの異なる
非磁性粉末を組み合わせたり、単独の非磁性粉末でも粒
径分布を広くして同様の効果をもたせることもできる。
タップ密度は0.3〜2g/cc、含水率は0.1〜5
%、pHは2〜11、比表面積は1〜30m2/g、が
好ましい。本発明に用いられる非磁性無機粉末の形状は
針状、球状、サイコロ状、のいずれでも良い。
【0045】本発明の磁性層等に用いられる研磨剤とし
ては、一般に使用される材料で溶融アルミナ、炭化珪
素、酸化クロム(Cr23 )、コランダム、人造コラ
ンダム、ダイアモンド、人造ダイアモンド、ザクロ石、
エメリー(主成分:コランダムと磁鉄鉱)等が使用され
る。これらの研磨剤はモース硬度が5〜10であり、平
均粒子径が0.05〜5μmの大きさのものが効果があ
り、好ましくは0.2〜1.0μmである。これら研磨
剤は結合剤樹脂100重量部に対して3〜20重量部の
範囲で添加される。3重量部より少ないと十分な耐久性
が得られず、又20重量部より多すぎると充填度が減少
し、十分な出力が得られない。
【0046】これらは非磁性層に含有する非磁性粉末、
磁性層の研磨剤の種類、量および組合せを変え、目的に
応じて使い分けることはもちろん可能である。例えば、
上層表面の耐久性を向上させる場合は下層の研磨剤量
を、上層端面の耐久性を向上させる場合は上層の研磨剤
量を多くするなどの工夫をおこなうことができる。これ
らの研磨剤はあらかじめ結合剤で分散処理したのち磁性
塗料中に添加してもかまわない。
【0047】本磁気記録媒体の厚み構成は、非磁性支持
体が1〜100μm、好ましくは3〜80μm、磁性層
は、通常、0.05〜5μm、好ましくは、0.1〜3
μmである。また、所望により設けてもよい下層非磁性
層としては、1〜5μmである。また、非磁性支持体と
下層の間に密着性向上のための下塗り層を設けてもかま
わない。この厚みは0.01〜2μm、好ましくは0.
05〜0.5μmである。また、非磁性支持体の一方の
面にバックコ−ト層を設けてもかまわない。この厚みは
0.1〜2μm、好ましくは0.3〜1.0μmであ
る。これらの下塗り層、バックコ−ト層は公知のものが
使用できる。円盤状磁気記録媒体の場合、片面もしくは
両面に上記層構成を設けることができる。
【0048】本発明に使用する分散剤(顔料湿潤剤)と
しては、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリス
チン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレ
イン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、ステ
アロール酸等の炭素数12〜18個の脂肪酸(R1 CO
OH、R1 は炭素数11〜17個のアルキルまたはアル
ケニル基);前記の脂肪酸のアルカリ金属(Li、N
a、K等)またはアルカリ土類金属(Mg、Ca、B
a)からなる金属石鹸;前記の脂肪酸エステルの弗素を
含有した化合物;前記脂肪酸のアミド;ポリアルキレン
オキサイドアルキルリン酸エステル;レシチン;トリア
ルキルポリオレフィンオキシ第四級アンモニウム塩(ア
ルキルは炭素数1〜5個、オレフィンはエチレン、プロ
ピレンなど);等が使用される。この他に炭素数12以
上の高級アルコール、及びこれらの他に硫酸エステル等
も使用可能である。これらの分散剤は結合剤樹脂100
重量部に対して0.5〜20重量部の範囲で添加され
る。
【0049】また本発明で用いられる添加剤のすべてま
たはその一部は、磁性塗料製造のどの工程で添加しても
かまわない、例えば、混練工程前に強磁性粉末と混合す
る場合、強磁性粉末と結合剤と溶剤による混練工程で添
加する場合、分散工程で添加する場合、分散後に添加す
る場合、塗布直前に添加する場合などがある。
【0050】本発明で使用する非磁性支持体には特に制
限はなく、通常使用されているものを用いることができ
る。非磁性支持体を形成する素材の例としては、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポ
リアラミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリサル
ホン、ポリエーテルサルホン、シンジオタクチックポリ
スチレン等の各種合成樹脂のフィルム、およびアルミニ
ウム箔、ステンレス箔などの金属箔を挙げることができ
る。非磁性支持体は一般には1〜100μm、好ましく
は25〜85μmの厚さのものが使用される。
【0051】本発明で用いられる有機溶媒は任意の比率
でアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケ
トン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホ
ロン、テトラヒドロフラン、等のケトン類、メタノ−
ル、エタノ−ル、プロパノ−ル、ブタノ−ル、イソブチ
ルアルコ−ル、イソプロピルアルコール、メチルシクロ
ヘキサノール、などのアルコ−ル類、酢酸メチル、酢酸
ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、乳酸エチ
ル、酢酸グリコ−ル等のエステル類、グリコ−ルジメチ
ルエーテル、グリコールモノエチルエーテル、ジオキサ
ン、などのグリコールエーテル系、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、クレゾール、クロルベンゼン、などの芳
香族炭化水素類、メチレンクロライド、エチレンクロラ
イド、四塩化炭素、クロロホルム、エチレンクロルヒド
リン、ジクロルベンゼン、等の塩素化炭化水素類、N,
N−ジメチルホルムアミド、ヘキサン等のものが使用で
きる。これら有機溶媒は必ずしも100%純粋ではな
く、主成分以外に異性体、未反応物、副反応物、分解
物、酸化物、水分等の不純分がふくまれてもかまわな
い。これらの不純分は30重量%以下が好ましく、さら
に好ましくは10重量%以下である。本発明で用いる有
機溶媒は必要ならば上層と下層でその種類、量を変えて
もかまわない。上層に揮発性の高い溶媒をもちい表面性
を向上させる、下層に表面張力の高い溶媒(シクロヘキ
サノン、ジオキサンなど)を用い塗布の安定性をあげ
る、上層の溶解性パラメ−タの高い溶媒を用い充填度を
上げるなどがその例としてあげられるがこれらの例に限
られたものではないことは無論である。
【0052】本発明の磁気記録媒体は、前記強磁性粉末
と結合剤樹脂、及び必要ならば他の添加剤と共に有機溶
媒を用いて混練分散し、少なくとも磁性塗料を非磁性支
持体上に塗布し、必要に応じて配向、乾燥して得られ
る。
【0053】本発明の磁気記録媒体の磁性塗料を製造す
る工程は、少なくとも混練工程、分散工程、およびこれ
らの工程の前後に必要に応じて設けた混合工程からな
る。個々の工程はそれぞれ2段階以上にわかれていても
かまわない。本発明に使用する強磁性粉末、結合剤、カ
−ボンブラック、研磨剤、帯電防止剤、潤滑剤、溶剤な
どすべての原料はどの工程の最初または途中で添加して
もかまわない。また、個々の原料を2つ以上の工程で分
割して添加してもかまわない。例えば、ポリウレタンを
混練工程、分散工程、分散後の粘度調整のための混合工
程で分割して投入してもよい。
【0054】磁性塗料の混練分散に当たっては各種の混
練機が使用される。例えば、二本ロールミル、三本ロー
ルミル、ボールミル、ペブルミル、トロンミル、サンド
グラインダー、ゼグバリ(Szegvari)、アトラ
イター、高速インペラー分散機、高速ストーンミル、高
速衝撃ミル、ディスパー、ニーダー、高速ミキサー、ホ
モジナイザー、超音波分散機などを用いることができ
る。
【0055】本発明に使用する非磁性塗料は、上記磁性
塗料に準じて製造することができる。
【0056】本発明の目的を達成するためには、従来の
公知の製造技術を一部の工程として用いることができる
ことはもちろんであるが、混練工程では連続ニ−ダや加
圧ニ−ダなど強い混練力をもつものを使用することによ
り本発明の磁気記録媒体の高いBrを得ることができ
る。連続ニ−ダまたは加圧ニ−ダを用いる場合は強磁性
粉末と結合剤のすべてまたはその一部(ただし全結合剤
の30重量%以上が好ましい)および強磁性粉末100
部に対し15〜500部の範囲で混練処理される。これ
らの混練処理の詳細については特開平1−10633
8、特開昭64−79274に記載されている。本発明
において重層構成の媒体を製造する場合、特開昭62−
212933に示されるような同時重層塗布方式をもち
いることによりより効率的に生産することが出来る。
【0057】さらに、カレンダ処理ロ−ルとしてエポキ
シ、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等の耐
熱性のあるプラスチックロ−ルを使用する。また、金属
ロ−ル同志で処理することも出来る。処理温度は、好ま
しくは70℃以上、さらに好ましくは80℃以上であ
る。線圧力は好ましくは200Kg/cm以上、さらに
好ましくは300Kg/cm以上である。
【0058】本発明の磁気記録媒体は下層と上層を有し
てもよく、目的に応じ下層と上層でこれらの物理特性を
変えることができるのは容易に推定されることである。
例えば、上層の弾性率を高くし走行耐久性を向上させる
と同時に下層の弾性率を上層より低くして磁気記録媒体
のヘッドへの当りを良くするなどである。
【0059】また、各層用の組成物を溶剤と共に分散し
て、得られた塗布液を非磁性体上に塗布し、配向乾燥し
て、磁性層を非磁性支持体上に形成して磁気記録媒体を
える。又必要により表面平滑化加工を施したり、所望の
形状に裁断したりして、本発明の磁気記録媒体を製造す
る。本発明の磁気記録媒体の用途は特に制限はないが、
特にD2方式等の業務用ビデオテープに好適である。
【0060】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。実施例中の
「部」の表示は「重量部」を示す (実施例1)強磁性合金粉末(組成:Fe 70 原子%,Co 3
0 原子%,Hc 2100 Oe, σs 140emu/g, 結晶子サイズ175
Å)100部をオープンニーダーで10分間粉砕し、次いで 塩酢ビ系樹脂A(表1記載) 8部 ポリウレタンA(表2記載) 6部(固形分) MEK 40部 を加えて60分間混練し、次いで、 研磨剤(Al23 、粒子サイズ0.3μm) 2部 カーボンブラック(粒子サイズ 40nm) 2部 メチルエチルケトン/シクロヘキサノン=1/1 200部 を加えてサンドミルで120分間分散した。これに ポリイソシアネート 4部(固形分) (日本ポリウレタン製コロネート3041) エステル系潤滑剤〔2-エチルヘキシルステアレート(2EHS) 〕(表3記載)2部 ステアリン酸アミド 1部 メチルエチルケトン 50部 を加え、さらに20分間攪拌混合したあと、1μmの平均
孔径を有するフィルターを用いて濾過し、磁性塗料を調製し
た。得られた磁性塗料を乾燥後の厚さが2μmになるよ
うに、厚さ8μmのアラミド支持体の表面にリバースロ
ールを用いて塗布し、下記のバック液を0.5μm厚で
塗布乾燥した。磁性塗料が塗布された非磁性支持体を、
磁性塗料が未乾燥の状態で3000ガウスの磁石で磁場配向
を行ない、さらに乾燥後、金属ロールと金属ロールの組
み合せによる5段のカレンダー処理を(速度100m/
min、線圧300kg/cm、温度90℃)で行なっ
た後、200m/minでスリットし、ビデオテープを作成し
た。 (バック液組成) カーボンブラック(粒径18nm) 100部 ニトロセルロース(ダイセル社製RS1/2H) 60部 ポリウレタン(日本ポリウレタン社製N-2301) 60部 ポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製コロネートL) 20部 メチルエチルケトン 1000部 トルエン 1000部 尚、塩酢ビ系樹脂の詳細は表1に、ポリウレタンの詳細
は表2〜3に示す。
【0061】
【表1】
【0062】
【表2】
【0063】
【表3】
【0064】ただし、表中の略号は、以下の通りであ
る。 Ad:アジピン酸、DEIS:下記構造式で表されるス
ルホイソフタル酸のエチレンオキサイド付加物
【0065】
【化1】
【0066】Tgは、:20μm厚の結合剤樹脂単独の
膜を形成し、バイブロン(オリエンテック社製)でE”
のピーク温度で調べた。 実施例2〜6、比較例1〜8 実施例1に準じて表4、5に従って各種ビデオテープを
作成した。各実施例、比較例の実施例1との相違点は以
下の通りである。
【0067】実施例1 Co含有量30原子%強磁性金属粉末、ポリウレタン
A、塩酢ビ系樹脂A、潤滑剤として2−エチルヘキシル
ステアレート(2EHS)を使用。 実施例2 実施例1の強磁性金属粉末をFe 95原子%、
Co 5 原子%の組成、塩酢ビ系樹脂B、潤滑剤としてイ
ソアミルステアレート(iAS)使用。
【0068】実施例3 ポリウレタンB、塩酢ビ系樹脂
C、潤滑剤としてイソトリデシルステアレート(iTD
S)使用。 比較例1 強磁性金属粉末としてFe96原子%、Co
4原子%の組成のものを使用。 比較例2 ポリウレタンCを使用。
【0069】比較例3 ポリウレタンDを使用。 比較例4 強磁性金属粉末の結晶子サイズが200Å、
組成比は実施例1の強磁性金属粉末に同じ。 比較例5 特開昭62ー121922に開示のポリウレタンE使
用。 比較例6 特開平3ー201211に開示のポリウレタンF使
用。
【0070】比較例7 塩酢ビ系樹脂D使用(酢ビ0
%)。 実施例4 ポリウレタンGを使用。 実施例5 ポリウレタンHを使用。 実施例6 潤滑剤としてブチルステアレート(BS)を
使用。 各ビデオテープの評価結果を表4〜5に示す。
【0071】
【表4】
【0072】
【表5】
【0073】〔評価方法〕 電磁変換特性(初期出力CN):試料テープにD2方式
ビデオテープレコーダー(ソニー(株)製:DVR10)を
用いて32MHzの信号を記録し、再生した。基準テープ
(実施例1)に記録した32MHzの再生出力を0dBとし
たときのテープの相対的な再生出力を測定した。
【0074】磁性層表面の表面粗さRa:デジタルオプ
チカルプロフィメーター(WYKO社製)による光干渉法に
より、カットオフ0.25mmの条件で中心線平均粗さRaとして求
めた。 塗料の高剪断速度での粘度:ロトビスコレオメーター
(ハーケ社製)を用いて磁性塗料の23℃、剪断速度40000
sec-1での見かけの粘度η(cPs:センチポアズ) を測定し
た。
【0075】スリットクラック:200m/minでスリットし
エッジ部分を微分干渉顕微鏡で400倍で観察しクラックの発
生が見られたものを×、見られなかったものを○とし
た。 走行後のエッジ観察(繰り返し走行性):上記VTR を用
いて、64分長のテープを100 回連続繰り返し走行させ、
DO増加を測定すると共にビデオヘッドの汚れを観察し、
また走行後のエッジを観察した。
【0076】 ビデオヘッドの汚れ ○・・・・・汚れが全く観察されなかったもの ○△・・・10%以下の面積が汚れていたもの △・・・・・30%以下の面積が汚れていたもの ×・・・・・30%以上の面積が汚れていたもの ドロップアウト:上記VTRを用いて初期値、繰り返し
走行後のテープを走行させ5μsec以上の出力低下数を
ドロップアウトカウンターで測定した。
【0077】保存後のドロップアウト:60℃、90%
RHの保存環境にM64カセットで7日間保管し、23℃
で上記VTRを用いてドロップアウトを測定した。 保存後のブロッキング:60℃、90%RHにM64カ
セットで30日間保存した後、テープを巻きほぐしたと
き、磁性面とバック面が粘着してほぐれなかったものを
×、ほぐれたものを○とした。
【0078】潤滑剤と結合剤の相溶性:実施例、比較例
の組成の結合剤および潤滑剤を抜き出して、MEKの2
0%溶液を作成し、これを乾膜の厚みが50μmになる
ようにキャストした。溶剤乾燥後、膜が白濁したかどう
かを調べた。上表より本発明の結合剤および強磁性金属
粉末を使用した磁気記録媒体は、比較例に比べ、諸特性
が優れていることが分かる。
【0079】
【発明の効果】本発明は、特定構造の塩酢ビ系樹脂、ポ
リウレタンおよび強磁性金属粉末の組み合わせにより、
分散性、平滑性が高く、高い磁気特性が得られる。ま
た、本発明により電磁変換特性に優れ、しかも繰り返し
走行性に優れ、ドロップアウトの少ない、テ−プの保存
性も良好な磁気記録媒体を提供することができる。更
に、潤滑剤、特にエステル系の潤滑剤に対する相溶性が
低く、添加した潤滑剤が有効に磁性層表面に出るためス
チル耐久性が優れるだけでなく、60℃程度の高温環境
に保存した後のテープの磁性層面とバック面のブロッキ
ングが起きにくいという効果がある。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非磁性支持体上に強磁性粉末と結合剤か
    らなる磁性層を有する磁気記録媒体において、前記強磁
    性粉末が結晶子サイズ120Å〜180ÅでCo含有量
    が5〜40原子%でFeを主成分とする強磁性金属粉末
    であり、前記結合剤としてポリエーテルポリオールとポ
    リエステルポリオールから誘導されたポリウレタン及
    び、極性基とエポキシ基を含み且つ酢酸ビニルを1〜1
    5重量%含む塩化ビニル/酢酸ビニル系共重合体樹脂を
    含むことを特徴とする磁気記録媒体。
  2. 【請求項2】 前記ポリウレタンがTgを少なくとも2
    つ有し、一方が0℃以下でもう一方が40℃以上である
    ことを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。
  3. 【請求項3】 前記ポリウレタンが-SO3M、-COOM、-PO3M2
    (Mはアルカリ金属またはアンモニウム)から選ばれたいずれか1種
    以上の極性基を1×10ー5〜1×10ー4eq/g含む樹脂で
    あることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。
  4. 【請求項4】 前記磁性層中に下記式(1)で表される
    化合物の群から選ばれた1種以上の化合物を含むことを
    特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。 R1COOR2 ……(1) (式中、R1は炭素数13〜23の分岐又は直鎖アルキ
    ル基、R2は炭素数5〜20の分岐又は直鎖アルキル基
    である。)
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