JPS613318A - 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
の良好な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、従来第一の方法として、液体
膜の潤滑性を期待してステアリン酸、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、また第二の方法
として、層状結晶鉱物の層間の滑り、剥離による潤滑性
能を期待してグラファイト粉末、二硫化モリブデン粉末
などが用いられるなど従来２つの潤滑付与方法がとられ
てきた。

このうち第一の液状ないしは半固形状の潤滑剤を用いる
場合には摩擦係数を好適に低減させようとすると、過剰
の潤滑成分が磁性層の表面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ため、うまく摩擦係数を低下
させることは非常に難しかった。

一方、第二の方法としての固形潤滑剤によると、上記第
一の方法におけるがごとき問題は生ぜずある程度摩擦係
数を低減することはできるが、第一に、このような固形
潤滑剤はせっかく層状結晶構造を有する材料でありなが
ら通常その製造過程に粉砕工程を含むため（力粉体−粒
子に着目した場合単に一方向にしか潤滑性能をもたない
ので好適な摩擦係数低減効果をもたせるには、統計的に
みた場合、微細なものを多量に得ることが難しく、かつ
（イ）粉砕工程による粒度分布の拡がりをさけることが
できずもっばら大粒径の粒子のみによって潤滑がつかさ
どられるためその潤滑性能が低下するという二つの理由
からあまり潤滑性はよ（なかった。

第二に、潤滑剤は固体であるために、その多量の存在が
磁性層中の磁性粒子を排斥するので、磁性層中の磁性粉
末の体積的密度が低下し、磁気記録媒体の感度などの電
磁変換特性が低下するという欠点がある。

［発明の目的１ この発明は、磁性層の摩擦係数が低くしかも電磁変換特
性の良好な磁気テープなどの磁気記録媒体を提供するこ
よを目的とする。

〔発明の概要１ 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、前記の如き固形潤滑剤のせっかくの層状物質
の潤滑性能を最大限まで発揮させるべく、粉体−粒子に
着目した場合に全方向に滑り方向が存するような材料を
磁性層中に混入させることを試みた。そしてそのための
好適な材料として粒子表面に沿ってグラファイト化され
た層を有するカーボンブラックが使用できるということ
がわかった。

粒子表面に沿ってクラファイト化された層を有するカー
ボンブラックは後述する特殊の製法により、前記（乃お
よび（イ）の問題点を完全に解決し、しかも固体だから
液状の潤滑成分が磁性層の表面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ということもない。

さらに驚くべきことに、この粒子表面に沿ってグラファ
イト化された層を有するカーホンブラックは、粉砕工程
を経ていないためにたとえば生成雰囲気の調整により、
その粒度およびその分布を適宜調整することができるた
め、例えば、近年のメタルテープの高密度記録化に伴い
きわめて平滑な表面を要求される場合などにおいても、
うまく微細な粒子径のものが得られる。しかも、平滑化
により当然予想される摩擦係数の上昇に対してグラファ
イト化層部分の本来の潤滑能がこれにうち勝つことによ
り平滑さと潤滑性を兼ね備えた磁性層を得ることができ
、さらに少量で充分な潤滑性能を発揮するので、感度な
どの電磁変換特性を低下させることはまれである。

すなわち、この発明は、磁性層中に粒子表面に沿ってグ
ラファイト化された層を有するカーボンブラック（以下
、単にグラファイト化カーボンブラックという）を含ま
せたことを特徴とする磁気記録媒体に関するものである
。

この発明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２，７００〜３．Ｏ
ＯＯ’Ｃ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。このカーボンブラック粒子は、通常、約９０細根
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３５Ａ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。

このカーボンブラックを」二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
カーボンブラックの粒子表面は炭素層平面が平行になら
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
が同心円状に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一粒子があらゆる方向に
対して潤滑作用を有し摩擦係数の非常に大きな低減効果
を有する。

ところで特開昭５２−８８３０７号公報には、表面積７
００　ｎｒ’／　９以上、ＤＢＰ吸油Ｊｉ　３００ｍｅ
／　Ｉ　ＯＯｆ／以上のカーボンブラックに一部クラフ
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
高温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この結晶子を粒子表面全体をおおう
ように（全方向に層を有するべく）成長させて得られる
ものとは全く異なる。

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
クの平均粒子径は通常２０〜２００ｍｐ程度、好適には
５０〜１００ｍ、ｐ程度であるのがよく、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、また大きすきると磁性層表面が荒れ平滑性を
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
２０　ｍｐ程度で比較的ロースドラクチャ−でかつ比表
面積とＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量が適当な範
囲、例えは平均粒子径が２０ｍμ程度では通常窒素吸着
法（以下、ＢＥＴ法という）による比表面積が１５０　
ｎｆｌ　ｙ以下でＤＢＰ吸油量が１３０ｍｅ／　１００
ｙ以下、平均粒子径が５０　ｍｐ程度では通常ＢＥＴ法
による比表面積が７０　ｔｒｌ／　９以下でＤＢＰ吸油
量が１００ｍｅ／１００ｙ以下、平均粒子径が］００ｍ
、ｘ以上では通常ＢＥＴ法による比表面積が３０ｄ／９
以下でＤＢＰ吸油量が７０ｍｅ／］　００ｙ以下である
ものを使用するとよい。

このような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５ｐｂｅｒｏｎ　　
６、同社製商品名Ｓｔｅｒｉｎｇ　Ｒ１同社製商品名Ｓ
Ｌｅｒｉｎｇ　ＦＴなどがあげられる。

この発明においては上記のグラファイト化カーボンブラ
ックを磁性粉１００重量部に対して通常０．０５〜５重
量部、とくに好ましくは０〕〜２重量部となる配合量で
磁性層に含ませる。この配合量が少なすきると磁性層の
摩擦係数が好適範囲にまで低下せず、またこの配合量が
多すぎるとせっかくの少量できく効果を没却し、磁性層
中の磁性粉密度の低下に伴う感度の低下の原因になるの
で好ましくない。

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、ゴム系樹脂、インシアネ
ート、化合物などがあげられる。

上記磁性粉としてはＴ　−Ｆｅ２０３　、Ｆ　ｅ３０．
あるいはこれらにＧＯなどの金属を含有させたもの、Ｃ
ｒ、、Ｏ，。

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、Ｃｏ１Ｎｉ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０．０５〜１７Ｊ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
とするのかよく、通常は上記磁性粉１００重量部に対し
て０５〜５重量部程度とするのがよい。

また、上記磁性塗料には、上記グラファイト化カーボン
ブラックとともにグラファイト化されていない他のカー
ボンブラックを配合してもよい。

このカーボンブラックとしては種々のものが使用可能で
あるが、特に分散性を高める作用を持つカーホンブラッ
クつまり、分散補助カーボンブラツりを配合するのが好
ましい。この分散補助カーボンブラックとしては、通常
、その平均粒子径が２０〜１００ｍμ程度、より好まし
くはこの範囲内でかつ上記グラファイト化カーボンブラ
ックの平均粒子径以下、ＤＢＰ吸油量り月００ｍｅ７１
００９以下通常５（ｈ＋＋（！／１００５’まで、かつ
揮発分が３重量％以上のカーボンブラックが用いられる
。

通常、カーボンブラックはその表面にカルボキシル基、
キノン基、フェノール基、ラクトン基などの官能基を有
しているが、上記グラファイト化カーボンは粒子表面が
高温加熱処理によりグラファイト化されているため上記
官能基がほとんど失われている。

そこで、粒子表面に上記官能基を有する分散補助カーボ
ンブラックを配合すると、上記グラファイト化カーボン
ブラックの周囲にこの分散補助カーボンブラックが存在
してグラファイト化カーボンブラック表面にあたかも」
二記官能基が存在するかのような形となり上記グラファ
イト化カーボンブラックの分散性を高めることができる
。

なお、上記分散補助カーボンブラックの粒子径が小さす
ぎるとこれ自体の分散性が悪くなるため好ましくなく、
一方これがグラファイト化カーボンブラックの粒径より
もあまり大きすきると前記　　　　　　。

グラファイト化カーボンブラックの粒子をうまく取り囲
むことができないためその表面性を改質できす分散補助
効果が小さいため好ましくない。また、この分散補助カ
ーボンブラックのＤＢＰ吸油量が大きすきるとストラフ
チャーを形成して実質的な粒子径が大きくなり上記グラ
ファイト化カーボンブラック表面を覆いにくく分散補助
効果が小さいため好ましくない。また、揮発分が少なす
きでも分散補助効果が小さいため好ましくない。

上記分散補助カーボンブラックの効果を適当に奏させる
ためには、通常上記クラファイト化カーボンブラックに
対して少なくとも６０重量％以上２００重量％以下配合
し、磁性粉に対するグラファイト化カーボンブラックの
配合量が前記の条件を満たすように調整すればたりる。

この分散補助カーボンブラックの配合量が少なすぎると
充分な分散補助効果が得られないため好ましくなく、ま
た多すきるとグラファイト化カーボンブラックの場合と
同様に磁性層中の磁性粉の配合量が相対的に低下して電
磁変換特性が低下するため好ましくない。

なお、上記分散補助カーボンブラックの具体例としては
、ＣＡＢＯＴ社製商品名ＢＬＡＣＫ　ＰＥＡＲＬＳ　Ｌ
。

Ｃｏｌｕｍｌ）ｉａｎ　Ｃａｒｂｏｎ社製商品名ＲＡＶ
ＥＮＩ２５５、三菱化成社製商品名ＭＡ７などがある。

［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に比し格段に良好な潤滑作用
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、しかもこのグラファイト化カーボッブラックが
上記のグラファイトと異なり少量の添加量ですむため磁
性層中の磁性粉の体積密度の低下をきたすこともなく良
好な電磁変換特性が得られるものである。

〔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。

実施例Ｉ Ｃｏ含有Ｔ−Ｆｅ２０３粉　　　　　　　１００部（１
１！　−Ｆ　ｅ２０３粉　　　　　　　　　　　５部平
均粒子径８０ｍ声） ステア　リ　ン酸　　　　　　　２部 上記組成物をホールミルに入れて５０時間混練して均一
に分散させ、次いてインシアネート化合物（バイエル社
製商品名デスモジュールＬ）５部を加えてさらに１時間
混練したのち取り出し磁性塗料を得た。

この磁性塗料を厚さ１５／”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５μとなるように塗
布し乾燥したのち、１部２インチ幅にスリットして磁気
テープを作製した。

実施例２ 実施例１における磁性塗料に分散補助カーボンブラック
（ＣＡＢＯＴ社製商品名ＢＬＡＣＫ　ＰＥＡＲＬＳ　Ｌ
　。

平均粒子径２４ｍｐ、ＤＢＰ吸油量６０＋＋＋（！／１
００ｙ、揮発分５重量％）を０７部加え、有機溶剤の配
合量を１７０部とした以外は実施例１と同様にして磁気
テープを作製した。

実施例３ 実施例１における磁性塗料のグラファイト化カーボンブ
ラックの配合量を１部から３部とした以外は実施例１と
同様にして磁気テープを得た。

比較例１ 実施例１における磁性塗料からグラファイト化カーボン
ブラックを除くとともにステアリン酸の配合量を８部と
した以外は実施例１と同様にして磁気テープを得た。

比較例２ 実施例１における磁性塗料からグラファイト化カーボン
ブラックを除き、かわりにグラファイト粒子（日本黒鉛
社製商品名Ｃ３５Ｐ、平均粒子径１、　ＯＯＯ７７１／
Ｌ）　１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。

比較例３ 実施例１における磁性塗料からクラファイト化カーボン
ブラックを除き、かわりにカーボンブラック（ＡＫＺＯ
社製商品名ケツチェンフラツクＥ、Ｃ，。

平均粒子径３０ｍμ）１部を加えた以外は実施例１と同
隊にして磁気テープを得た。

実施例４ 実施例１における磁性塗料からＣｏ含有Ｔ−Ｆｅ２０３
を除き、かわりに磁性金属鉄粉１００部を加えるととも
に、有機溶剤の配合量を２５０部とした以外は実施例］
と同様にして磁気テープを得た。

実施例５ 実施例１における磁性塗料からＣｏ含有Ｔ−Ｆｅ２０３
を除き、かわりに磁性金属鉄粉を１００部加えるととも
に分散補助カーボンブラック（実施例２と同しもの）０
．７部を加え、さらに有機溶剤の配合量を２６０部とし
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４における磁性塗料からグラファイト化カーボン
ブラックを除くとともにステアリン酸の配合量を８部と
した以外は実施例４と同様にして磁気テープを得た。

上記の実施例１〜５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、感度およびヘッド汚れを調へ、これらの
結果を下記の表に示した。

〈摩擦係数〉 表面粗度が０２８に仕上げられた直径４ｍｍの５ＵＳ３
０４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、この応力作）を下記の式にあてはめて摩擦係数
＠）を求めた。

〈表面平滑性〉 触針式粗さ計を使用し、触針速度０．０６　ａｍ／秒、
カットオフ０．０８　ｍｍの条件で磁性層の表面平均粗
さく　Ｃ，Ｌ、　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５　Ｍ　Ｈｚでの出力を求めた。

〈ヘッド汚れ〉 磁気テープに５ＭＨｚの信号を記録し、これをヒデオデ
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３　ｄＢ低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ものを○とし、６０分
以上１２０分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。

上表から明らかなように、この発明によるものは、たと
えば比較例のものに対して、相当微粒子のものを使用し
、表面の平滑なテープを得ているが、表面の平滑さがヘ
ッドとの接触面積を多くし、高い摩擦係数をもたらすと
いう現象に打ち勝って比較例よりも低い摩擦係数のもの
が得られたのは、グラファイト化カーボンブラックの本
来有しているすぐれた潤滑能によるものと思われる。そ
して、この発明におけるグラファイト化カーホンブラッ
クは実施例に示したようにかなり微細なものが得られる
ために、このように平滑なテープが得られ、これにより
感度においても優れたものか得られるのは当然のことで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性層中に粒子表面に沿ってグラファイト化され
   た層を有するカーボンブラックを含ませたことを特徴と
   する磁気記録媒体。