JPS60143428A - 磁気記録媒体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気記録材料、さらに具体的にいえば集塊を
含まない非常に薄いコーティングを形成することができ
、かつ耐摩耗性をもたらし、低温で硬化するため磁性粒
子の磁気的性質の劣化を招かない、改良された結合剤系
に関するものである。

〔背景技術〕

磁気記録密度が次第に増大し、トラック幅がそれに応じ
て狭くなると、磁気ビット・セルの寸法は、磁気ディス
ク・コーティングの耐摩耗性を改良するために通常利用
されてきた硬質非磁性粒子の使用を最小限に抑えなけれ
ばならないほどの大きさになる。その上密度要件に応じ
るため、コバルトを表面に分散した、またはコバルトを
加えて改良した酸化鉄磁性粒子などの新しい磁性粒子が
開発されたので、基板の硬化温度が高いと磁性粒子の特
性を損うことがわかってきた。この劣化は、コバルトの
分散および磁性特性の低下の結果として起こる。また、
コーテイング材は、変換器を載荷するスライダー・アセ
ンブリーが表面かられずか１万分の１ｍｍ位上方を飛行
することが可能な、平滑な表面をもった非常に薄いコー
ティングを形成することができなければならない。技術
の現状では、コーティングが薄いほど磁気性能がよくな
ることがわかっている。高性能剛性磁気媒体では一般に
１ミクロン程度未満のコーティング厚さが必要である。

上記の特性を実現するには、安定な磁気粒子を樹脂ゲル
（不溶性樹脂）を含まない結合剤中に均一に分散して、
コーテイング材を形成しなければならない。１ミクロン
を越えるゲル粒子は、最小限に抑えなければならない。

通常のコーティング技術が使用できること、繰返される
ヘッド負荷に耐えられること、高い配向比を実現できる
こと、優肛た耐摩耗、性、耐衝撃性、耐食刻性をもつこ
となど一般に要求される磁気ディスク用コーティングの
特性に加えて、これらの特性が要求される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

先行技術には、各種の磁気記録コーティング用組成物を
示す多数の特許が含まれている。米国特許第３０５８８
４４号には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、酸無水物
触媒、ポリビニルメチルエーテル、および強磁性粒子を
含む磁気コーティング組成物が開示されている。この特
許では酸触媒を使用しているため、硬化温度は低くなる
が、コーティングは不安定となり、触媒とエポキシ樹脂
が室温で不安定に相互作用する結果、樹脂ゲル粒子が形
成される。この結果は、薄い高性能磁気コーティング用
には、受は入れられない。米国特許第３８４３４０４号
には、コーティングの耐久性を増すため、アルミナ粒子
を中に分散させたエポキシ／フェノール樹脂をベースと
する磁気コーティングが開示されている。コーティング
の耐久性を改善するのに、硬質の非磁性アルミナ粒子を
使用するため、磁気欠陥が増大し、その上磁気記憶密度
が制限される。米国特許第４０７６８９０号には、樹脂
、強磁性粒子およびシラン結合剤を用いた磁気コーティ
ング組成物が示されている。米国特許第４３９７５１号
には、分散剤としてチタン酸塩結合剤を含む、エポキシ
／フェノール樹脂をベースとする磁気コーティングが開
示されている。どちらの特許でも、磁性粒子の分散の改
良が記載されているが、＠１れたコーティング特性を実
現するには、高い硬化温度が必要である。この高温硬化
条件は、コバルトを加えて改善された高級な磁性粒子と
は相いれない。

〔問題点を解決するための手段〕

磁気記録コーティングは、熱硬化性樹脂結合剤中に均一
に分散された高密度の磁性粒子を含み、この分散液が薄
いコーティングとして剛性基板に塗布される。この熱硬
化性樹脂結合剤は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およ
びスチレンアリルアルコール樹脂からなっている。この
コーティングの硬化は、ブロック化酸触媒によって開始
される。

この材料は、低温で硬化して、磁性粒子の特性を損わず
に、改善された配向比をもつ平滑で硬いコーティングを
生成することができる。

本発明は、磁性粒子がエポキシ樹脂、フェノール樹脂お
よびスチレンアリルアルコール樹脂という３種の樹脂の
溶液中に分散されている、現在利用されているコーティ
ング方法を用いて剛性基板に塗布することのできる、磁
気記録コーティング組成物に関するものである。この結
合剤は、結合剤の特性と結合剤構成材料または中間化合
物の反応性を高め、結合剤がより高い磁性粒子濃度で機
能できるようにするための、ブロック化触媒、界面活性
剤および分散剤をも含んでいる。

この結合剤により、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およ
びスチレンアリルアルコール樹脂からなる３成分系結合
剤組成をもつ磁気コーティングを使用することによって
、磁気記録媒体の耐摩耗性も改善される。

高度な磁性粒子に適合する新しい磁気記録結合剤を提供
することが本発明の一目的である。本発明の第２の目的
は硬質非磁性粒子の代りに硬質ポリマーを使用して、耐
摩耗性が改善された磁気記録材料を提供することである
。第３の目的は、触媒を用いてコーティングが低温で硬
化される磁気記録材料を提供することである。第４の目
的は、表面の平滑度が優れてコーティングの厚さが１ミ
クロン未満で均一な磁気記録材料を提供することである
。第５の目的は、磁性粒子が均一に分散されだ、磁気記
録材料を提供することである。第６の目的は、結合剤間
および磁性粒子間に集塊のない、磁気記録材料を提供す
ることであや。本発明の以上の目的およびその他の目的
は、有機金属触媒またはブロック化酸触媒を含む、エポ
キシ樹脂、スチレンアリルアルコール樹脂およびフェノ
ール樹脂の溶液からなる、本発明の磁気記録材料によっ
て実現された。

〔実施例〕

本発明は、磁気コーテイング材中の結合剤組成が、５５
〜９０％の熱硬化性フェノール−エポキシ結合剤と１０
〜４５％の硬質／剛性フェノール＝スチレンアリルアル
コール結合剤からなることを特徴とする、磁気コーテイ
ング材でコートされた基材からなる磁気記録媒体を提供
するものである。フェノール＝エポキシ結合剤は、フェ
ノール樹脂とエポキシ樹脂の反応によって形成されると
指摘することができる。この型式の反応生成物は、丈夫
な機能的特性をもっている。フェノールエスチレンアリ
ルアルコール結合剤はフェノール樹脂とスチレンアリル
アルコール樹脂の反応によって形成され、高度の硬さを
もつ生成物が生成される。

この２種の結合剤を組み合せると、コーティングの摩耗
を起さずに、繰返されるヘッド負荷に耐えることができ
る硬さとじん性のバランスのとれた磁気コーティングが
できる。これらのアルミナ材料を含まない構成は、充填
剤粒子ではなく結合剤に頼らねばならない。未硬化コー
ティングの主要成分は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂
およびスチレンアリルアルコール樹脂である。使用され
るフェノール樹脂には、メチロン樹脂（ジェネラル・エ
レクトリック社商標）として市販されているフェノール
ホルムアルデヒド樹脂、またはレジノックス（モンサン
ド社商標）などの置換フェノールホルムアルデヒド樹脂
がある。フェノール樹脂とエポキシ樹脂の反応を第１図
に示し、フェノール樹脂とスチレンアルコール樹脂の反
応を第２図に示す。

分子量が２０００〜５０００のビスフェノールＡ型のエ
ポキシ樹脂を選択した。その場合本発明の結合剤に使用
するスチレンアリルアルコールは分子量１０００〜２０
００である。また、スチレンアリルアルコール樹脂は少
くとも鎖１本当り５個の反応性水酸（−〇Ｈ）基をもっ
ている。スチレンアリルアルコール樹脂は官能性が高い
ので、フェノール樹脂と一緒に硬化すると、硬くて耐摩
耗性の大きい重合体ネットワークができる。

フェノール樹脂とエポキシ樹脂およびスチレンアリルア
ルコール樹脂の重量比は、コーティングの特性を決める
１つの要因である。この比の物理的および／または化学
的効果は、３種の結合剤成分の分子構造の型式と分子量
に関係づけることができる。一般に、このコーティング
は、フェノール／エポキシ／スチレンアリルアルコール
の比が３：３：４〜３：６：　１重量部である。最良の
結果を得るための望ましい比は３：４：３である。

このコーティングはさらに、ブロック化触媒分散剤およ
び／または界面剤、非反応性溶媒の働きをする１種また
は数種の添加物を含む。ブロック化触媒は、フェノール
樹脂とエポキシ樹脂およびフェノール樹脂とスチレンア
リルアルコール樹脂の反応を促進して、硬化温度を下げ
硬化時間を短縮するために使用される。硬化温度の低下
および硬化時間の短縮は、磁気的には、先駆者より優れ
ているが、高温に長時間さらすと分解する傾向がより大
きい、コバルトで改善した鉄酸化物などの最近の磁性粒
子の磁気特性の損傷を抑制するために重要である。

触媒を使用しないフェノール松脂改良コーティング系の
場合では、良好な硬化反応を実現するために高い温度と
長い時間（約２２０〜２４０℃、２〜３時間）が必要で
ある。従って、低い硬化サイクルを実現するには、系に
触媒を添加することが必要である。一般に、リン酸、Ｐ
−トルエンスルホン酸または重合性トルエンスルホン酸
などの酸型触媒を使用することが知らＩｃでいる。酸触
媒を添加すると、しばしば溶液が濁り、不溶性粒子が徐
々に分離することがわかっている。これは、酸触媒とエ
ポキシドの相互作用によるものである。

不溶性粒子の寸法は、１ミクロンよりも大きいことかし
ばしばある。そのように大きな寸法の樹脂ゲル粒子は通
常のコーティング系では受け入れられるが、コーティン
グの厚さが１ミクロン未満の場合には、受は入れられな
い。寸法が大体同じなので、不溶性粒子は、不規則性や
不連続性に対する許容性が小さくなり、そのような欠陥
があると、ミッシング・ピッ１〜を生じ、セクターやト
ラック全体が使用できなくなる。現在の媒体を改善し、
将来更に薄いコーティングで使用できるようにするには
、不溶性粒子を最小限に抑えなければならない。

酸触媒とエポキシドの相互作用も、触媒活性を消耗させ
、その上反応速度を下げることを指摘しておく。

上記の相互作用を最小限に抑えるには、２つの方法があ
る。本コーティング系は、触媒を用いて得られる。ブロ
ック化触媒は、ｐ−トルエンスルホン酸と、イソプロパ
ツール、フェノール、メタノール、４−クロマノンなど
、添加生成物が小さな熱安定性しかもたないある種の活
性水素化合物との反応生成物である。典型的な例は、第
３図に示したイソプロパツールのブロック化Ｐ−トルエ
ンスルホン酸触媒である。

第３図の方程式の右辺に示したようなブロック化触媒は
、１２０℃以上の温度では解離して方程式左辺に示した
ような酸触媒を再生することがある。すなわち酸触媒は
イソプロパツールと反応して、室温で安定な酸触媒を与
える。

このブロック化酸触媒は、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂またはスチレンアルコール樹脂溶液に溶方Ｔして、溶
液を濁らせたり分離させたりすることなく、混合物を与
えることができる。しかし１２０〜１５０℃に加熱する
と、ブロック化触媒は、ｒ脱ブロック化」されて反応性
酸触媒を再生し、それが次にフェノール樹脂・ボキシ樹
脂およびフェノールエスチレンアリルアルコール樹脂の
反応を触媒することになる。

また、オクタン酸第】スズ、オクタン酸鉛、オクタン酸
ニッケルなどの有機金属化合物は、副反応を起こさずに
、フェノール＝エポキシ樹脂およびフェノール−スチレ
ンアリルアルコール樹脂の反応を促進する。オクタン酸
第１スズなどの有機金属化合物は、非常に活性な触媒で
あり、通常の硬化条件を２４０℃から１５０℃へ、また
硬化時間を２〜３時間から１時間へと著しく低減させる
。

本発明に使用できる他の触媒としては、オクタン酸鉛、
オクタン酸カリウム、ジラウリン酸ジブチルチンまたは
その他の有機金属、ならびにブロック化酸触媒と有機金
属の併用が含まれる。

添加分散剤は、磁性粒子をキレート化して、未硬化結合
剤中にばらばらに懸濁させ、磁性粒子を１１！ｉ！！濁
させたインキまたはコーティング混合物を塗布した後に
、ディスク表面に沿って望みの接線方向に最大の配向が
できるようにする働きをする。

コーティング混合物の貯蔵寿命を決定するのは、自然に
互いに引き合う力をもつ磁性粒子を分離させておく点で
の、分散剤の有効性である。フェノール樹脂とエポキシ
樹脂およびスチレンアリルアルコール樹脂の間の化学反
応は、コーティング材料に加える温度を制限することに
よって容易に防止できるので、貯蔵寿命の真の決定要素
は、コーティング混合物がもつ最終的にコートされたデ
ィスク中で高い配向比を生じる能力である。

リン酸基や亜リン酸基を含む有機化合物および無機化合
物も、分散剤として有効である。例としては、ＫＲ−１
１２Ｓ、ＫＲ−２１２、ＫＲ−３８５、ＫＲ−５５とし
て市販されているチタン酸塩結合剤（ケンリヒ・ペトロ
ケミカルズ社）や、エポキシ樹脂とリン酸の反応生成物
であるエポキシリン酸エステルがある。

界面活性剤は、界面張力を減らすことによって。

湿潤、平準化および流動調節機能をもたらし、平滑で欠
陥のないコーティングを可能にし、結合剤混合物中での
磁性粒子の濃度を高めることができるようにする。

最適の磁気コーティングを実現するには、磁気粒子が結
合剤中でマイクロスケール型分散を達成することが必要
である。理想的には、各粒子が独立して結合剤に保持さ
れるように分散すべきである。そうすれば、粒子を望み
の方向に最大に配向することが可能になるはずである。

上記に示した触媒と添加物を使用すると、少くとも６〜
８週間維持でき、コーティング過程中分散を有効に維持
できる超安定インキが実現される。

固体含量を減らし、非常に薄いコーティングを基板に塗
布できるようにするため、本発明の組成物を作る際に、
数種の揮発性非反応溶媒を使用することができる。樹脂
および粒子分散液に添加できる各種の溶媒の例としては
、芳香族溶媒−トルエン、キシレン、エチルベンゼン、
ケトン類−メチルエチルケトン、インフオロン、メチル
アミルケトン、エチルアミルケトン、メチルイソブチル
ケトン、酢酸エステル−酢酸エチル、酢酸セロソルブ、
酢酸カルピトール、酢酸ブチル、酢酸ブチルセロソルブ
がある。

組成物中に使用される溶媒は、インフカロン６０重量部
、キシレン２０重量部、メチルアミルケトン２０重量部
が望ましい。上記の物質例は限定的なものではなく、そ
の他の非反応性溶媒も使用できることを指摘しておく。

本発明にもとづくコーティングの典型的な例を次に示す
が、主要コーティング成分と添加物は、随伴する溶媒を
除いた゛重量比で示しである。

例Ｉ 重量部 フェノール樹脂Ｒ−１０８（ジェネラル　３０．０工レ
クトリツク社） ビスフェノール−八−エポキシ樹脂Ｅｐｏｎ　４０．０
１００７（シェル・ケミカル社） スチレンアリルアルコール樹脂ＲＪＩＯＩ　３０．０（
モンサンド社） 磁性粒子　１．２０．０ 有機金属触媒オクタン酸第１スズＦ９　０．８（Ｍ　＆
　Ｔ　ｃｈｅｍ社） フッ化炭素界面活性剤ＦＣ４３０（スリーエム社）０．
１分散剤ポリカルボン酸ＢＹＫ　Ｐ１０４Ｓ　Ｏ，６（
マリンフロート社） 溶媒イソフオロン　１２０．０ キシレン　４０．０ メチルアミルケトン　４０．０ 例２ 重量部 フェノール樹脂Ｒｅ５ｉｎｏｘ　Ｐ　−９７３０，０（
モンサンド社） エポキシ樹脂ＤＥＲ６６７６０，０ （ダウ・ケミカル社） スチレンアリルアルコール便脂ＲＪ１００　１０．０（
モンサンド社） 磁性粒子コバルト改良鉄酸化物　１８０．０（プファイ
ツアーＥＸ２５６０） ブロック化酸触媒　１．０ インプロパツール・ブロック・ｐ−トルエンスルホン酸 分散剤チタン酸塩結合剤Ｋ１１３８Ｓ　０．６（ケンリ
ヒ社） 流動調節添加剤ＰＡ　−５７０，３ （ダウ・ケミカル社） 溶媒　４２０．０ 上記のコーティングは、通常の媒体プロセスを用いて調
製する。磁性粒子が結合剤中にうまく分散すると、コー
ティングを溶媒で粒度３５〜４５センチポアズ（ＣＰＳ
）にまで希釈し、通常のスピン・コーティング技術を用
いて、アルミニウムのディスク基板に塗布する。次に、
定評ある磁界配向法を用いて、磁性粒子をディスク表面
の円周方向に配向させ、続いてコーティングを約１５０
℃の高温で約１時間硬化する。冷却後に、ディスクを０
．１〜０．４算術平均（ＡＡ）表面仕上げ度にまで研摩
する。次に研摩したディスクを脱イオン（ＤＩ）水とイ
ソプロパツールで洗浄して研き肩を取り除き、フッ化炭
素型潤滑剤を用いて磁気試験前にイム上ったディスク表
面を潤滑する。

〔発明の効果〕

こうして調製したディスクで、回転速度３２０ＯＲＰＭ
、飛行高度０．２３〜０．３３ミクロンのマグネシウム
・フェライト・ヘッドを用いて、２．０００００サイク
ル以上の始動停止を行なった。

再生出力は外周で６００マイクロボルト、内周で５００
マイクロボルトで、劣化の徴候はなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フェノール樹脂とエポキシ樹脂の間の反応を
示したものである。 第２図は、フェノール樹脂とスチレンアリルアルコール
樹脂の間の反応を示したものである。 第３図は、酸触媒とイソプロピルアルコールがブロック
化酸触媒を形成する反応を示したものである。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　山　本　仁　朗 （外１名） ＦＩＧ、３ ブロック化酸勉憾

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 微細磁性粒子がフェノールポリスチレン／フェノールエ
   ポキシ熱硬化樹脂結合剤組成物の混合物中に分散され、
   剛性非磁性基板上に厚さ１ミクロン未満の薄膜コーティ
   ングとして塗布された剛性磁気記録媒体において、 上記コーティングの組成が、磁性粒子５０〜８０重量％
   、結合剤２０〜５０重量％を含み、上記結合剤が、 硬質熱硬化性フェノール＝ポリスチレン樹脂１０〜４５
   重量部、 じん性態硬化性フェノール＝エポキシ樹脂５５〜９０重
   量部、および 添加剤１０重量部以下からなる磁気記録媒体。