JPH09310085A - 潤滑剤及びこれを用いた磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気記録媒体媒体表面に優れた潤滑性能を付
与するとともに、その潤滑性能が長期間に亘り維持でき
るようにし、走行性、耐摩耗性、耐久性に優れた磁気記
録媒体を獲得する。 【解決手段】 極性基が導入された長鎖炭化水素基を３
つ有する長鎖炭化水素系チオ亜リン酸を磁気記録媒体の
磁性層上あるいはカーボン保護膜表面に保持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑剤及びそれを
用いた磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気テープや、磁気ディスク等の磁気記
録媒体としては、高密度記録化への要求に応えるべく、
強磁性金属材料を蒸着等の手法により非磁性支持体上に
被着することで磁性層を形成する、いわゆる金属磁性薄
膜型の磁気記録媒体や、非常に微細な磁性粒子と樹脂結
合剤とを含む磁性塗料を非磁性支持体上に塗布すること
で磁性層を形成する、いわゆる塗布型の磁気記録媒体が
使用されるようになっている。しかし、このような磁気
記録媒体は、磁性層表面の平滑性が極めて高いため、磁
気ヘッドやガイドローラー等の摺動部材に対する実質的
な接触面積が大きく、したがって摩擦係数が大きくな
り、凝着現象（いわゆる貼り付き）が起き易い。このた
め、走行性、耐久性に欠ける等の問題がある。

【０００３】そこで、これら問題点を改善するために、
各種潤滑剤を使用することが検討されており、従来より
高級脂肪酸やそのエステル等を磁性層に内添したり、あ
るいはトップコートすることにより、摩擦係数を抑えよ
うとする試みがなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気記録媒
体に使用される潤滑剤にはその使用条件上、以下のよう
な非常に厳しい特性が求められる。すなわち、（１）寒
冷地での使用に際して所定の潤滑効果が確保されるよう
に低温特性に優れること、（２）磁気ヘッドとのスペー
シングが問題となるので、極めて薄く塗布できること
と、その場合にも十分潤滑特性が発揮されること、
（３）長時間、あるいは長期間の使用に耐え、潤滑効果
が持続すること、等である。

【０００５】しかしながら、これまでに知られている潤
滑剤は、このような要件を十分に満たしているものとは
言えず、例えば磁気記録媒体に保持させて、摩擦走行試
験を行うと摩擦係数の上昇が見られ、またシャトル走行
試験やスチル走行試験においても再生出力のレベルダウ
ン等が生じ、実用特性に不満を残している。

【０００６】そこで、本発明は、このような従来の実情
に鑑みて提案されたものであり、磁気記録媒体に保持さ
せたときに、常温常湿下あるいは高温多湿下や低温下の
ような厳しい環境下においても良好な潤滑性能を発揮
し、その潤滑性能が長期間に亘り維持される潤滑剤を提
供することを目的とする。また、そのような潤滑剤を用
いることで走行性、耐摩耗性、耐久性に優れた磁気記録
媒体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者が、上述の目的
を達成せんものと鋭意検討を重ねた結果、磁気記録媒体
に用いる潤滑剤としては、極性基が導入された長鎖炭化
水素基を３つ有する長鎖炭化水素系チオ亜リン酸が好適
であるとの知見を得るに至った。

【０００８】本発明はこのような知見に基づいて完成さ
れたものである。

【０００９】すなわち、本発明の潤滑剤は、極性基が導
入された長鎖炭化水素基を３つ有する長鎖炭化水素系チ
オ亜リン酸であることを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明の磁気記録媒体は、非磁性支
持体上に、少なくとも磁性層が形成されてなり、上記磁
性層に、極性基が導入された長鎖炭化水素基を３つ有す
る長鎖炭化水素系チオ亜リン酸が保持されていることを
特徴とするものである。

【００１１】さらに、非磁性支持体上に、少なくとも磁
性層及びカーボン保護膜が形成されてなり、上記カーボ
ン保護膜上に、極性基が導入された長鎖炭化水素基を３
つ有する長鎖炭化水素系チオ亜リン酸が保持されている
ことを特徴とするものである。

【００１２】極性基が導入された長鎖炭化水素基を３つ
有する長鎖炭化水素系チオ亜リン酸を磁気記録媒体の磁
性層上あるいはカーボン保護膜上に保持させると、常温
常湿下では勿論のこと、高温多湿下や低温下のような厳
しい環境下においても、この磁性層表面あるいはカーボ
ン保護膜表面で優れた潤滑性能が得られるようになり、
またその潤滑性能が長期間に亘り維持される。このよう
に潤滑性能が付与された磁気記録媒体は、良好な走行
性、耐摩耗性、耐久性を発揮する。

【００１３】特に、上記長鎖炭化水素系チオ亜リン酸の
極性基がエステルとなされていると、低温環境下におけ
る潤滑性能がより向上する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１５】本発明の潤滑剤は、極性基が導入された長
鎖炭化水素基を３つ有する長鎖炭化水素系チオ亜リン酸
である。

【００１６】この長鎖炭化水素系チオ亜リン酸として
は、例えば化７で表されるものが挙げられる。

【００１７】

【化７】

【００１８】この化７において、Ｒ¹としてはＣＨ₃（Ｃ
Ｈ₂）_m−等が導入され、Ｒ²としては−（ＣＨ²）_n−等
が導入される。

【００１９】また、極性基Ａとしては、−ＯＣＯ−，−
ＣＯＯ−ＣＯ−，−ＮＨ−ＣＯ−等が導入される。

【００２０】このような長鎖炭化水素系チオ亜リン酸
を、磁性層表面あるいはカーボン保護膜表面に塗布する
と、以下の作用によってこれらの表面に潤滑性能が付与
され、摩擦係数が低減し、シャトル耐久性及びスチル耐
久性が改善される。

【００２１】すなわち、極性基が導入された長鎖炭化水
素系チオ亜リン酸を磁性層表面あるいはカーボン保護膜
表面に塗布すると、極性基がこれらの表面に吸着する。
これにより、当該長鎖炭化水素系チオ亜リン酸が保持さ
れ、これらの表面の摩擦係数を下げるように作用する。
一方、極性基を有さない長鎖炭化水素系チオ亜リン酸の
場合、これらの表面に対する吸着性が弱く、摩擦を十分
に低減することができない。

【００２２】しかし、カルボン酸のような強い酸性化合
物であると、特にカーボン保護膜に対しては吸着性が弱
い。これは、スパッタリング法で形成されたカーボン保
護膜の場合、成膜雰囲気の酸素に由来して−ＯＨ、−Ｃ
ＯＯＨ等の極性基が表面に露出しており、表面のｐＨが
２程度と、かなり酸性側に傾いているからである。

【００２３】これに対して、上記長鎖炭化水素系チオ亜
リン酸に導入される−ＯＣＯ−，−ＣＯＯ−ＣＯ−ある
いは−ＮＨ−ＣＯ−等の極性基は、カルボキシル基より
も酸性度が低いため、磁性層表面や酸性を呈しているカ
ーボン保護膜表面にも強く吸着することができる。した
がって、これら表面の摩擦係数を効果的に低減すること
ができる。

【００２４】また、このように表面に吸着した長鎖炭化
水素系チオ亜リン酸の分子同士は、疎水基部位の炭化水
素基の相互作用によって凝集し、潤滑剤の膜を形成す
る。炭化水素基の相互作用は非常に強固であるため、ド
ラムやヘッドとの摩擦によって潤滑剤膜に大きな剪断力
が生じても、当該潤滑膜が破壊されることなく、優れた
摩耗耐久性が得られる。

【００２５】そして、特に、長鎖炭化水素基に導入され
る極性基が−ＯＣＯ−であると、分子内での分極が小さ
くなり、結晶化し難くなるため、低温（−５℃）下での
潤滑特性が改善される。

【００２６】なお、炭化水素基Ｒ¹の炭素数ｍは、２〜
２８であるのが好ましく、６〜２２であるのがより好ま
しく、炭化水素基Ｒ²の炭素数ｎは、１〜２８であるの
が好ましく、１〜１０であるのがより好ましい。また、
炭化水素基Ｒ¹と炭化水素基Ｒ²を合わせた全炭素数ｍ＋
ｎは７〜２２であるのが好ましい。炭素数ｍ，ｎや全炭
素数ｍ＋ｎがこの範囲を下回る場合には、潤滑剤分子同
士の凝集力が弱くなり、摩擦低減効果、摩耗耐久性が不
足する。また、炭素数ｍ，ｎや全炭素数ｍ＋ｎがこの範
囲を超えると、潤滑剤の塗料化に用いられる汎用溶媒
（トルエン、ヘキサン等）に対して溶解性が低くなり、
潤滑剤膜の形成が困難になる。

【００２７】なお、この潤滑剤は次のような反応によっ
て合成される。

【００２８】３Ｒ¹−Ａ−Ｒ²−ＳＨ＋ＰＣｌ₃＝（Ｒ¹−
Ａ−Ｒ²−Ｓ）₃Ｐ＋３ＨＣｌ すなわち、脱水したアニリン溶媒に三塩化リンを溶解さ
せ、三塩化リンに対して３倍モル量のチオール化合物を
滴下する。その後、２〜３時間攪拌後、エーテルにて抽
出を行う。そして、このエーテル抽出液を、ヘキサンを
展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーにかけること
によって、目的物（Ｒ¹−Ａ−Ｒ²−Ｓ）₃Ｐを分離精製
する。

【００２９】以上のような潤滑剤が適用される磁気記録
媒体において、潤滑剤以外の材料、すなわち非磁性支持
体、磁性層、カーボン保護膜等の材料としては、磁気記
録媒体で通常用いられているものがいずれも使用可能で
ある。

【００３０】まず、非磁性支持体としては ポリエチレ
ンテレフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン，
ポリプロピレン等のポリオレフィン類、セルローストリ
アセテート，セルロースダイアセテート，セルロースブ
チレート等のセルロース誘導体、ポリ塩化ビニル，ポリ
塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、ポリカーボネート、
ポリイミド、ポリアミド等の高分子材料の他、アルミニ
ウム合金，チタン合金等の軽金属、アルミナガラス等の
セラミック等が挙げられる。非磁性支持体にＡｌ合金板
やガラス板等の剛性を有する基板を使用した場合には、
基板表面にアルマイト処理等の酸化被膜やＮｉ−Ｐ被膜
等を形成してその表面を硬くするようにしてもよい。

【００３１】また磁性層としては、例えば強磁性金属材
料をメッキ、あるいはスパッタリング、真空蒸着等のＰ
ＶＤの手法によって、非磁性支持体上に直接被着するこ
とで成膜される金属磁性薄膜が形成される。

【００３２】この強磁性金属材料には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ等の金属やＣｏ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ−Ｐｔ系合金、Ｃ
ｏ−Ｐｔ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ
系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ系合
金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｂ系合
金等からなる面内磁化記録用の金属磁性薄膜やＣｏ−Ｃ
ｒ等の垂直磁化記録用の金属磁性薄膜が挙げられる。

【００３３】なお、面内磁化記録用の金属磁性薄膜を形
成する場合には、非磁性支持体上に、予めＢｉ、Ｓｂ、
Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｌ等の低融点
非磁性材料の下地層を形成しておき、この下地層の上か
ら金属磁性材料を垂直方向から蒸着あるいはスパッタす
るようにしても良い。これにより、金属磁性薄膜中にこ
れら低融点非磁性材料が拡散し、配向性が解消して面内
等方性が確保されるとともに、抗磁性が向上する。

【００３４】カーボン保護膜は、媒体に摺動耐久性を付
与するために設けられるものであり、スパッタリング法
あるいはＣＶＤ法等によって磁性層上に形成される。こ
のカーボン保護膜の膜厚は、保護膜による効果を十分に
得ながら磁性層とヘッドとのスペーシングを抑える点か
ら２〜１００ｎｍであるのが望ましく、５〜３０ｎｍで
あるのがより望ましい。

【００３５】このような磁気記録媒体に潤滑剤を保持さ
せるには、上記潤滑剤をトルエンあるいはヘキサン等の
有機溶媒に溶解して潤滑剤塗料を調製する。そして、カ
ーボン保護膜を有さないタイプの媒体の場合にはこの潤
滑剤塗料を磁性層上に直接塗布し、カーボン保護膜を有
するタイプの媒体の場合には潤滑剤塗料をカーボン保護
膜上に塗布する。このとき、潤滑剤の塗布量は０．５〜
１００ｍｇ／ｍ²であることが望ましく、１〜２０ｍｇ
／ｍ²であることがより好ましい。潤滑剤の塗布量がこ
の範囲を下回る場合には、潤滑剤によってテープ表面を
十分に被覆することができず、テープ表面が直接ヘッド
やドラム等に接触してしまう。その結果、これらヘッド
やドラムに対する摩擦が上昇する。また、潤滑剤の塗布
量がこの範囲を超えると、潤滑剤がテープ表面に厚く吸
着してしまい、テープとヘッドあるいはドラム等との接
触面積が増大し、貼り付き等の現象が生じる。これによ
り、十分な潤滑効果が発揮できなくなる。

【００３６】以上が磁気記録媒体の基本的な構成である
が、この磁気記録媒体媒体には通常行われているような
付加的の構成を持たせるようにしても構わない。

【００３７】例えば、必要に応じて、潤滑剤と防錆剤を
併用してもよい。

【００３８】防錆剤としては、この種の磁気記録媒体で
使用されているものがいずれも使用できる。具体的に
は、フェノール類、ナフトール類、キノン類、窒素原子
を含む複素環化合物、酸素原子を含む複素環化合物、硫
黄原子を含む複素環化合物等が挙げられる。

【００３９】これら防錆剤は、潤滑剤と複合して塗布す
るようにしてもよいが、防錆剤層を形成した後、この上
から潤滑剤層を形成するといったように、別々の層に分
けて形成するようにすると効果が高い。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
するが、本発明はこの実施例に限定されるものでないこ
とは言うまでもない。

【００４１】以下の実施例１〜実施例３０で用いた極性
基が導入された長鎖炭化水素系チオ亜リン酸の一般式を
化８に、化８における炭化水素基ＣＨ₃（ＣＨ₂）_m−の
炭素数ｍ及び−（ＣＨ₂）_n−の炭素数ｎを表１，表２に
示す。

【００４２】

【化８】

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】実施例１〜実施例３０ １０μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルムに斜
方蒸着法によりＣｏを被着させ、膜厚１００ｎｍの強磁
性金属薄膜を形成した。

【００４６】この金属磁性薄膜表面に、スパッタリング
により膜厚１０ｎｍのカーボン保護膜を成膜し、８ｍｍ
幅に裁断した。

【００４７】このカーボン保護膜表面に、表１あるいは
表２に示す長鎖炭化水素系チオ亜リン酸のトルエン溶液
を５ｍｇ／ｍ²なる塗布量で塗布することによって潤滑
剤層を形成し、磁気テープを作成した。（溶解させた溶
媒、塗布量は？）次に、これら実施例に対する比較とし
て、極性基が導入されていない長鎖炭化水素系チオ亜リ
ン酸を潤滑剤に用いて磁気テープを作成した。

【００４８】以下の比較例１〜比較例７において用いた
長鎖炭化水素系チオ亜リン酸の一般式を化９に、化９に
おける長鎖炭化水素基ＣＨ₃（ＣＨ₂）_q−の炭素数ｑを
表３に示す。

【００４９】

【化９】

【００５０】

【表３】

【００５１】比較例１〜比較例７ カーボン保護膜表面に、極性基が導入された長鎖炭化水
素系チオ亜リン酸を塗布する代わりに、表３に示す極性
基が導入されていない長鎖炭化水素系チオ亜リン酸を塗
布することで潤滑剤層を形成したこと以外は実施例１と
同様にして磁気テープを作成した。

【００５２】このようにして作成された磁気テープにつ
いて、温度２５℃相対湿度６０％下、温度−５℃下、温
度４０℃相対湿度８０％下のそれぞれで、摩擦係数、ス
チル耐久性及びシャトル耐久性を測定した。この結果を
表４〜表７に示す。

【００５３】なお、スチル耐久性は、ポーズ状態で出力
が−３ｄＢ減衰するまでの減衰時間を測定することで評
価した。

【００５４】また、シャトル耐久性は、２０分間をシャ
トル１回とするシャトル走行を繰り返し行い、出力が−
３ｄＢ低下するまでのシャトル回数を測定することで評
価した。

【００５５】

【表４】

【００５６】

【表５】

【００５７】

【表６】

【００５８】

【表７】

【００５９】表４〜表６に示すように、極性基が導入さ
れた長鎖炭化水素系チオ亜リン酸を用いた実施例１〜実
施例３０の磁気テープは、いずれの環境下においても摩
擦係数が低く、スチル耐久性及びシャトル耐久性に優れ
ている。

【００６０】これに対して、極性基が導入されていない
長鎖炭化水素系チオ亜リン酸を用いた比較例１〜比較例
７の磁気テープは、表７に示すように、特に高温多湿環
境下、低温環境下において摩擦係数が上昇し、スチル耐
久性及びシャトル耐久性が不足している。とりわけ、低
温下でのスチル耐久性が劣っている。

【００６１】このことから、磁気記録媒体に用いる潤滑
剤としては、長鎖炭化水素系チオ亜リン酸であって、極
性基が導入されているものが好適であることがわかっ
た。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では、極性基が導入された長鎖炭化水素基を３つ有す
る長鎖炭化水素系チオ亜リン酸を磁気記録媒体の磁性層
上あるいはカーボン保護膜上に保持させるので、常温常
湿下では勿論のこと、高温多湿下や低温下のような厳し
い環境下においても、この磁性層表面あるいはカーボン
保護膜表面で優れた潤滑性能を得ることができ、またそ
の潤滑性能を長期間に亘り維持することができる。

【００６３】したがって、発明によれば走行性、耐摩耗
性、耐久性に優れた磁気記録媒体を得ることが可能であ
る。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極性基が導入された長鎖炭化水素基を３
   つ有する長鎖炭化水素系チオ亜リン酸であることを特徴
   とする潤滑剤。
2. 【請求項２】 非磁性支持体上に、少なくとも磁性層が
   形成されてなり、 上記磁性層に、極性基が導入された長鎖炭化水素基を３
   つ有する長鎖炭化水素系チオ亜リン酸が保持されている
   ことを特徴とする磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 非磁性支持体上に、少なくとも磁性層及
   びカーボン保護膜が形成されてなり、 上記カーボン保護膜上に、極性基が導入された長鎖炭化
   水素基を３つ有する長鎖炭化水素系チオ亜リン酸が保持
   されていることを特徴とする請求項２記載の磁気記録媒
   体。
4. 【請求項４】 極性基が導入された長鎖炭化水素基を３
   つ有する長鎖炭化水素系チオ亜リン酸は、化１で表され
   ることを特徴とする請求項３記載の磁気記録媒体。 【化１】
5. 【請求項５】 極性基が導入された長鎖炭化水素基のＲ
   ¹は、化２で表されることを特徴とする請求項４記載の
   磁気記録媒体。 【化２】
6. 【請求項６】 極性基が導入された長鎖炭化水素基のＲ
   ²は、化３で表されることを特徴とする請求項５記載の
   磁気記録媒体。 【化３】
7. 【請求項７】 極性基が導入された長鎖炭化水素基の炭
   素数ｎ＋ｍは、７〜２２であることを特徴とする請求項
   ６記載の磁気記録媒体。
8. 【請求項８】 長鎖炭化水素基に導入される極性基Ａ
   は、化４，化５，化６のいずれかで表されることを特徴
   とする請求項４記載の磁気記録媒体。 【化４】 【化５】 【化６】