JPS6124016A - 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】 ［技術分野〕 この発明は磁性層の摩擦係数が低くしかも電磁変換特性
が良好でかつ磁性層の表面電気抵抗の低い磁気テープな
どの磁気記録媒体に関する。

〔背景技術］ 磁気記録媒体における磁性層の摩擦係数を低下させるた
めに磁性層に潤滑剤を含ませることが一般に行われてい
る。この潤滑剤としては、従来、ステアリン酸、ミリス
チン酸などの脂肪酸あるいはこれら脂肪酸のエステル類
が液状ないしは半固形状の潤滑剤として用いられ、また
グラファイト粉末、二硫化モリブデン粉末などのいわゆ
る層状結晶鉱物が固形潤滑剤として用いられてきた。

上記の液状なレルは半固形状あ潤滑剤および固形ｉ滑剤
は、それぞれヘッド汚れ、磁性層の表面平滑性の低下お
よび磁性粉密度の低下などの問題があった。そこで、こ
の発明者らは、先に上述の如き問題のない優れた固形潤
滑剤として粒子表面がグラファイト化されたつまり粒子
表面に同心円状のグラファイト層を有するグラファイト
化カーボンブラックを提案した。このものは、従来の塊
状物を粉砕して製造される固形潤滑剤と比較して、特に
磁性層の摩擦係数を低減させる効果が大きく、また原料
カーボンブラックが石油あるいは天然ガスから気相反応
で製造されるものであるため粒子径がかなり小さく粒度
分布もシャープであるために、磁性層表面を荒らして感
度を低下させることも少ないという利点を有している。

しかしながら、このグラファイト化カーボンブラックは
これを磁性層に配合した場合導電性が不充分で、一般の
ガーボンブラックのように磁性層に導電性を付与して磁
仕層の表面電気抵抗を低下させて帯電を防止する効果が
小さい。

一般に、磁性層に導電性を付与する方法としては、吸湿
性の界面活性剤を添加したり、導電性カーボンブラック
を添加するなどの方法が知られているが、前者の方法で
は磁性層が軟化しヘッド汚れを生じさせやすいという欠
点があり、また後者の方法では磁性層の表面平滑性の低
下を伴うなどの欠点がある。このため、グラファイト化
カーボンブラックの帯電防止効果を補うためにこれら方
法を用いたのでは、グラファイト化カーボンブラックの
特徴としている効果を損なうことになり目的とする磁気
記録媒体が得られない。

〔発明の目的〕

この発明は磁性層の摩擦係数が低くしかも電磁変換特性
が良好でかつ磁性層の表面電気抵抗の低い磁気記録媒体
を提供することを目的としている。

〔発明の概要］ この発明者らは上記−目的を達成するために鋭意検討し
た結果、磁性層にグラファイト化カーボンブラックとと
もに特定の導電性カーボンブラックを含ませると、この
導電性カーボンブラックは従来の導電性カーボンブラッ
クと異なり磁性層の表面平滑性を損なわないため、上記
のグラファイト化カーボンブラックの特徴とする効果つ
まり磁性層の表面平滑性を低下させることなくしかも磁
性体の種類にかかわらず磁性層の摩擦係数を好適範囲ま
で下げることができるという効果を生かしたまま磁性層
の表面電気抵抗を大きく低下させることができることを
見い出し、この発明をなすに至った。

すなわち、この発明は磁性層中に粒子表面がグラファイ
ト化されたグラファイト化カーボンブラックと窒素吸着
法Ｃ以下、ＢＥＴ法という）による比表面積が５００ｍ
２／ｇ以下でジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量カ月
００〜２００ｍ１？／１００ｙでかつ揮発成分含有量が
３重量％以下である導電性カーボンブラックとを含むこ
とを特徴とする磁気記録媒体に係るものである。

この発明の方法において用いる上記グラファイト化カー
ボンブラックは、カーボンブラックを通常２．７００〜
ａ、　ｏ　’ｏ　ｏｏＣの高温で熱処理することにより
得られるもので、原料となるカーボンブラックは天然ガ
ス、石油などの不完全燃焼または熱分解によって得られ
る微粒子炭素である。この原料カーボンブラック粒子は
、通常、約９０個程度の炭素原子が六角網状に配列して
なる炭素層平面が数層相互に約３．５λの間隙を保って
ほぼ平行に積み重なってできた結晶子の集合体である。

このカーボンブラック粒子の微細構造としては、粒子の
表面付近では結晶子が表面に平行にあるいはほぼ平行に
配列しており、粒子の内部では結晶子の方向が不規則と
なっていると考えられている。結晶子内の各炭素層平面
の間の炭素原子の配列は規則的でなくいわゆる乱層構造
をとっている。

この原料カーボンブラックを上記温度で熱処理すると各
炭素層平面間の距離が減少するとともに結晶子が成長し
てもとのカーボンブラックの粒子表面は炭素層面が平行
にならんだ殻のようなグラファイト層構造に変化する。

このようにグラファイト化カーボンブラックは粒子表面
がグラファイトの結晶構造に類似したグラファイト層構
造となっているため潤滑作用を有し摩擦係数の低減効果
を有する。

ところで特開昭５２−８８３０７号公報には、表面積７
００ｒｒｌ／ｙ以上、ＤＢＰ吸油量３００ｄ／１００ｙ
以上のカーボンブラックに一部グラファイト結晶らしい
ものが認められるとの記載がある。

しかし、ここでいうグラファイト結晶らしいものとは単
にカーボンブラック粒子表面付近で結晶子が配向性よく
粒子表面に平行に配列しているものであって結晶子の大
きさは通常のカーボンブラックにおける結晶子と同等の
ものであると考えられ、この発明において用いるグラフ
ァイト化カーボンブラック、すなわちカーボンブラック
を加熱処理して結晶子における各炭素層平面間距離を減
少させるとともに結晶子を成長させて得られるものとは
全く異なる。

どの発明において用いるグラファイト化カーボンブラッ
クの平均粒子径は通常２０〜’２００ｍ、ｇ程度、好適
には５０〜１００ｍμ程度であるのがよく１、この平均
粒子径が小さすぎると摩擦係数の低減効果が小さいため
好ましくなく、また大きすぎると磁性層表面の平滑性を
低下させるため好ましくない。また、このグラファイト
化カーボンブラックとしては、粒子表面に粒子径の通常
５〜５０％程度の厚みのグラファイト層構造を有するも
のが好ましい。

このようなグラファイト化カーボンを得るには、原料と
なるカーボンブラックとして平均粒子径が通常２５〜２
２０ｍ１１程度で比較的ロースドラクチャ−でかつ比表
面積とＤＢＰ吸油量が適当な範囲、例えば平均粒子径が
２０ｍμ程度では通常ＢＥＴ法による比表面積が１５０
ｒｒｆ／ｙ以下でＤＢＰ吸油量が１３０ｄ／１００ｙ以
下、平均粒子径が５０ｍｐ程度では通常ＢＥＴ法による
比表面積が７０ｔｒｌ／ｙ以下でＤＢＰ吸油量が１００
Ｗｄ！／１００ｙ以下、平均粒子径が１０　Ｑ　ｍｐ以
上では通常ＢＥＴ法による比表面積が３０ｒｒｌ／ｇ以
下でＤＢＰ吸油量が７０ｍ１？／１００ｙ以下であるも
のを使用するとよい。

上記のグラファイト化カーボンブラックの具体例として
は、三菱化成社製商品名＃４０１０、同社゛製商品名＃
４０４０．ＣＡＢＯＴ社製商品名５ｐｈｅｒｏｎ　６、
同社製商品名Ｓ１ｅｒｉｎｇＲ，同社製商品名Ｓ　Ｉ　
ｅｒ　ｉｎｇＦＴなどがあげられる。

ところで、従来、磁性層に帯電防止効果を付与するため
に用いられてきた導電性カーボンブラックは、通常、Ｂ
ＥＴ法による比表面積が７００〜１．０００扉／ｙでＤ
ＢＰ吸油量が３００ｍｌ／１００１？以上のものであっ
た。

これに対してこの発明において使用する導電性カーボン
ブラックは、ＢＥＴ法による比表面積が５００ｍ２／ｇ
以下、好ましくは５０〜２０Ｏｎ！／？で、ＤＢＰ吸油
量が１００〜２００ｒｎｌ／１００５’、好ましくは１
２０〜１５０ｒｎｌ／１０ｏｙで、揮発成分含有量が３
重量％以下、好ましくは１〜２重量％程度のものである
。

この導電性カーボンブラックのＢＥＴ法による比表面積
が５００ｒｒｆ／？を超えるといわゆるストラフチャ配
列構造をとりやすくなって磁性層の表面電気抵抗が小さ
くなるが、反面磁性塗料中での分散性が悪くなり磁性層
の表面平滑性が低下して゛良好な電磁変換特性が得られ
ない。また、ＤＢＰ吸油量り月００ｍ１’／１００ｙ未
満では分散は容易になるが、ストラフチャ配列構造をと
りにくくなるため磁性層の表面電気抵抗が大きくなり、
２００ｒｎＩ！／１００Ｐを超えるとストラフチャ配列
構造を−とりやすくなる反面磁性塗料中での分散性が悪
くなり磁性層の表面平滑性が低下する。また、揮発成分
は導電性カーボンブラック表面のカルボキシル基、キノ
ン基、フェノール基、ラクトン基などの含酸素基に起因
するもので、多いほど結合剤樹脂との相互作用が強くな
って結合剤樹脂によくなじみ分散性も良好になるが、磁
性層の表面電気抵抗を下げるにはこのような表面に付着
した含酸素基が少ない方がよく、従って揮発成分含有量
は３重量％以下とする。

このような導電性カーボンブラックの具体例としては三
菱化成社製商品名＃３３００Ｂ％　Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ
Ｃａ　ｒｂｏｎ社製商品名Ｃ０ＮＤＵＣＴＥＸ　９５０
　ＢＥＡＤ。

ＣＡＢＯＴ社製商品名ＶＵＬＣＡＮ　ＸＣ−７２などが
ある。

この発明においては上記グラファイト化カーボンブラッ
クと上記導電性カーボンブラックとを磁性層に含ませる
が、これらの配合量としては、通常磁性粉１００重量部
に対して上記グラファイト化カーボンブラックを０．０
５重量部以上、上記導電性カーボンブラックを０．５重
量部以上でかつこれらの合計量が１０重量部以下となる
ようにするのがよい。グラファイト化カーボンブラック
と導電性カーボンブラックとの配合割合を変えることに
よって磁性層の表面平滑性と表面電気抵抗のいずれをよ
り向上させるかを調整することができるためこの配合割
合は用途目的に応じて決定すればよい。

なお、磁性粉１００重量部に対するグラファイト化カー
ボンブラックの配合量が少なすぎると磁柱層の摩擦係数
を好適な範囲にまで下げることができないため好ましく
なく、導電性カーボンブラックの配合量が少なすぎると
磁性層の表面電気抵抗を下げる効果が小さく好ましくな
い。さらにこれら両者の合計量が多すぎると、磁性層の
表面平滑性が低下するとともに、磁性層中の磁性粉の密
度が低下するために電磁変換特性が悪くなるため好まし
くない。

この発明の磁気記録媒体を製造するには常法に準じて行
えばよく、たとえば結合剤樹脂、磁性粉、上記グラファ
イト化カーボンブラック、上記導電性カーボンブラック
および有機溶媒を含む組成物をボールミルなどにより充
分に分散させて磁性塗料を調製し、これをポリエステル
フィルムなどのベース上に塗布乾燥すればよい。

上記結合剤樹脂としては従来より磁気記録媒体用として
知られている種々のものが使用でき、たとえば塩化ビニ
ル樹脂、繊維素系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエス
テル系樹脂、アクリル系樹脂、合成ゴム系樹脂、塩化ビ
ニル−醋酸ビニル系共重合体、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、アミノ樹脂、ポリオール類、インシアネート化
合物などの１種または２種以上の混合物があげられる。

上記磁性粉としてはＴ−Ｆｅ２０Ｂ、Ｆｅ３Ｏ４あるい
はこれらにＧｏなどの金属を含有させたもの、Ｃｒ２Ｏ
３あるいはこれにｓｂなどの金属を含有させたものなど
の酸化物系磁性粉、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉあるいはこれらの
合金などの金属磁性粉があげられる。これら磁性粉の平
均粒子径（長径）としては通常０．０５〜１ｐｎ程度が
よい。

なお、上記磁性塗料にはステアリン酸、ミリスチン酸な
どの脂肪酸あるいはこれら脂肪酸のエステル類を配合し
てもよい。この配合量としては、磁性層に粘着性を生じ
させたりヘッド汚れを生じさせたりすることのない範囲
とするのがよく、通常は上記磁性粉末１００重量部に対
して０．５〜５重量部程度とするのがよい。また、上記
磁性塗料にはその他必要に応じて研摩材、粘度調整剤な
ど公知の添加剤を配合してもよい。

〔発明の効果〕

この発明の磁気記録媒体は、従来の固形潤滑剤として用
いられていたグラファイトよりもさらに良好な潤滑作用
を示すグラファイト化カーボンブラックを磁性層に含む
ため磁性体の種類にかかわらず磁性層は低い摩擦係数を
有している。しかも、このグラファイト化カーボンブラ
ックは上記グラファイトと比較して少量の添加で効果が
あるため磁性層の平滑性、電磁変換特性を損なわない。

また、この磁気記録媒体は、磁性層に特定の導電性カー
ボンブラックを含むため磁性層の表面電気抵抗の低いも
のである。しかも、この導電性カーボンブラックは従来
の導、電性カーボンブラックと異なり磁性層の平滑性を
損なわない。

つまり、この発明の磁気記録媒体は磁性層の摩擦係数が
低くしかも磁性層の表面平滑性が損なわれないので電磁
変換特性が良好でかつ磁性層の表面電気抵抗の低いもの
である。

〔実施例〕

以下にこの発明の実施例を記載する。なお、以下におい
て部とあるのは重量部を意味する。また、以下において
比表面積とあるのはＢＥＴ法による比表面積で、吸油量
とあるのはＤＢＰ吸油量である。

実施例Ｉ Ｃｏ含有Ｔ−Ｆｅ２０３粉　　　　　　１００部α−Ｆ
ｅ２０３粉　　　　　　　　　　　５部屋１３０ｍＰ１
００ｙ、揮発成分１．７重量％）ステアリン酸　　　　
　　　　　　２部上記組成物をボールミルに入れて５０
時間混練し均一に分散させたのち、これにイソシアネー
ト化合物（バイエル社製商品名デスモジュールし）５部
を配合してさらに１時間混練して取り出し磁性塗料を得
た。

この磁性塗料を厚さ１５１部ｍのポリエチレンテレフタ
レートからなるベース上に乾燥厚みが５１１ｊｎと−な
るように塗布し乾燥したのち、％インチ幅にスリットし
て磁気テープを作製した。

比較例１ 実施例１における磁性塗料から導電性カーボンブラック
を除いた以外は実施例１と同様にして磁気テープを作製
した。

比較例２ 実施例１における磁性塗料の導電性カーボンブラックと
してＡＫＺＯ社製商品名ケッチェンブラックＥＣ（比表
面積１，０５０ｒｒｆ／ｇ！、ＤＢＰ吸油量３５０ｍｆ
ｆ／１００９１揮発成分０．８重量％）３部を用いた以
外は実施例１と同様にして磁気テープを得た。

比較例３ 実施例１における磁性塗料から導電性カーボン。

ブラックを除き、かわりに界面活性剤系帯電防止剤（ラ
ーイオンアーマ７社製商品名アーカード）０２部を加え
た以外は実施例１と同様にして磁気テープを得た。

実施例２ 実施例１における磁性塗料からＣｏ含有Ｔ−Ｆｅ、、０
３を除き、かわりに磁性金属鉄粉１００部を加えるとと
もに有機溶剤量を２６０部にかえた以外は実施例１と同
様にして磁気テープを得た。

比較例４ 実施例２における磁性塗料から導電性カーボンブラック
を除いた以外は実施例２と同様にして磁気テープを得た
。

上記の実施例１〜２および比較例１〜４で得られた磁気
テープについて下記の方法で磁性層の摩擦係数、磁性層
の表面平滑性、感度、磁性層の表面電気抵抗およびヘッ
ド汚れを調べ、これらの結果を下記の表に示した。

〈摩擦係数〉 表面粗度が０．２８に仕上げられた直径４ｗｎの５ＵＳ
３０４円筒を水平に支持し、これに磁気テープを９０に
なるようにかけ、一端に３０ｙの荷重を加えなから他端
を水平に１．４ｃｍ／秒の速さで引張った時の応力（１
）を求め、この応力（１）を下記の式にあてはめて摩擦
係数し）を求めた。

〈表面平滑性〉 触針式粗さ計を使用し、触針速度０．０６σ／秒、カッ
トオフ０．０８ａ＋の条件で磁性層の表面平均粗さく　
Ｃ６Ｌ、Ａ値）を測定し、実施例１の磁気テープを基準
として下記の式にしたがって算出される相対値で表面平
滑性の良否を判断した。

〈感　度〉 実施例１の磁気テープを基準（ＯｄＢ）としたときの各
磁気テープの５ＭＨｚでの出力を求めた。

〈表面電気抵抗〉 １．２５ｃ＋＋＋間隔の電極板に５００ｖの直流電圧を
印加し、この電極板上に磁性層が電極に直接接触するよ
うに磁気テープをかけ、この磁気テープに２０ｙの張力
を加えたときの電流値（Ｉ）を測定し次式にしたがって
表面電気抵抗（８）を求めた。

Ｒ＝　− 〈ヘッド汚れ〉 磁気テープに５ＭＨｚの信号を記録し、これをビデオデ
ツキで走行させてヘッド汚れ、目詰りにより再生信号レ
ベルが３ｄＢｉ下するまでの時間を測定し、１２０分以
上でも出力レベルが低下しない分 ものを○とし、６０分以上１２０未満で出力レベ△ ルが低下するものを△とし、６０分未満で出力レベルが
低下するものを×で評価した。

上表の結果から明らかなように、この発明の磁気テープ
（実施例１，２）は磁性層にグラファイト化カーボンブ
ラックと特定の導電性カーボンブラックを含むため磁性
層の表面平滑性の低下およびこれにともなう感度の低下
を生じることなく磁性層の摩擦係数および表面電気抵抗
の低いものとなっている。これに対して磁性層に上記特
定の導電性カーボンブラックを含ませなかった磁気テー
プ（比較例１，４）では磁性層の表面電気抵抗が高く、
また磁性層に上記特定の導電性カーボンブラックにかえ
て従来の導電性カーボンブラックを含ませた磁気テープ
（比較例２）では磁性層の表面平滑性が低くなりこれに
ともない感度も低く、表面電気抵抗の低減効果も充分に
は得られていない。また、磁性層に上記特定の導電性カ
ーボンブラックにかえて界面活性剤系帯電防止剤を含ま
せた磁気ｊ−プ（比較例３）ではヘッド汚れが著しい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性層中に粒子表面がグラファイト化されたグラ
   ファイト化カーボンブラックと窒素吸着法による比表面
   積が５００ｍ＾２／ｇ以下でジブチルフタレート吸油量
   が１００〜２００ｍｌ／１００ｇでかつ揮発成分含有量
   が３重量％以下である導電性カーボンブラックとを含む
   ことを特徴とする磁気記録媒体。