JPS63161522A - 磁性粉末およびそれを用いた磁気記録媒体 - 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〕 この発明は磁性粉末およびこの磁性粉末を用いた磁気記
録媒体に関し、さらに詳しくは、耐久性および分散性に
優れた磁性粉末、およびこの磁性粉末を用いて得られる
耐久性および出力特性に優れた磁気記録媒体に関する。

〔従来の技術〕

従来から磁気記録媒体に用いられる磁性粉末は、たとえ
ば金属鉄磁性粉末の場合、オキシ水酸化鉄または酸化鉄
を加熱還元して製造する際、粒子相互間で焼結が生じた
りして粒子の均一性や形状が損なわれやすく、充分に磁
気特性および耐久性に優れたものが得られにくい。

このため、特に金属鉄磁性粉末を中心として、粒子の焼
結防止のため、また耐久性向上のためにケイ素化合物や
アルミニウム化合物の被膜を粒子表面に形成することが
行われているが、これらの被膜を単独で形成したもので
は、未だ、充分に耐久性を向上することができず、また
分散性もいまひとつ不充分で、出力特性が充分に満足で
きるものは未だ得られない。　　　　゛ そこで、この発明者らは種々検討を行った結果、既に、
磁性粉末の粒子表面にケイ素化合物の被膜を形成し、そ
の上にやアルミニウム化合物の被膜を形成すると、この
磁性粉末は硬さにおいて優れ、充分な耐摩耗性を発揮す
ることを究明した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、磁性粉末の粒子表面最上層にアルミニウ
ム化合物が存在すると磁気記録媒体とした時の充填率を
いまひとつ充分に向上することができず、飽和磁束密度
が低いという難点があり、さらに、磁気ヘッドの摩耗量
が多いとう難点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明はかかる現状に鑑み種々検討を行った結果なさ
れたもので、磁性粉末の粒子表面にケイ素化合物からな
る被膜を形成し、その上にアルミニウム化合物からなる
被膜を形成し、さらにその上にケイ素化合物からなる被
膜を形成することによって、磁気記録媒体とした時の充
填率を充分に向上させ、また磁気ヘッドの摩耗を充分に
抑制し、この磁性粉末を使用して得られる磁気記録媒体
の耐久性および出力特性を充分に向上させたものである
。

この発明において、磁性粉末の粒子表面にまず形成され
るケイ素化合物からなる被膜は、磁性粉末に対する接着
性に優れるとともに、この上に形成されるアルミニウム
化合物からなる被膜とも良好に結着する。そしてこのア
ルミニウム化合物から成る被膜上にさらに形成されるケ
イ素化合物からなる被膜は、アルミニウム化合物からな
る被膜に良好に結着するとともに、結合剤成分とのなじ
みがよく、結合剤成分中に良好に分散される。

しかして、磁性粉末の粒子表面には、ケイ素化合物から
なる被膜を介して、硬さに優れるアルミニウム化合物か
ら成る被膜が強固に結着され、さらにこの上に結合剤成
分中での分散性に優れたケ　　、イ素化合物からなる被
膜が強固に結着されているため、アルミニウム化合物か
ら成る被膜の作用により磁性粉末の表面の硬度が高くな
って磁性粉末の耐久性が充分に向上されるとともに、最
上層のケイ素化合物からなる被膜によりアルミニウム化
合物から成る被膜の硬度が緩和されて、この磁性粉末を
磁気記録媒体に使用したときの磁気ヘッドの摩耗が抑制
され、かつ結合剤成分中に良好に分散されて、充填率が
向上し、飽和磁束密度が充分に高くなって出力特性が充
分に向上される。特に比較的柔らか（て結合剤成分中に
分散されにくい金属磁性粉末は、硬度が高くなり、また
結合剤成分中での分散性も改善されて、これらの効果が
著しい。

このような磁性粉末粒子表面の下層のケイ素化合物から
なる被膜およびアルミニウム化合物からなる被膜の形成
は、磁性粉末をまずケイ素化合物を含む溶液に浸漬させ
るか、またはケイ素化合物を含むガスに接触させるなど
の方法でケイ素化合物からなる被膜を形成し、次いで、
これをアルミニウム化合物を含む溶液に浸漬させるか、
またはアルミニウム化合物を含むガスに接触させるなど
の方法で、ケイ素化合物からなる被膜上にアルミニウム
化合物からなる被膜を形成するなどの方法で行われる。

また、アルミニウム化合物からなる被膜上にさらに形成
される最上層のケイ素化合物からなる被膜は、アルコキ
シケイ素のような有機シリコン化合物を減圧下または常
圧下で、アルミニウム化合物からな被膜を形成した磁性
粉末の表面に吸着させ、加温下で分解させるか、水蒸気
または水と接触させて加水分解する方法で行われ、この
加水分解時に熱処理してもよく、熱処理は加水分解後で
あっても、また加水分解時と加水分解後の両工程で行っ
てもよい。これらの工程における加温下での熱分解温度
および熱処理温度は、５０℃より低くすると反応時間が
長くなり、６００℃より高くすると磁性粉末の磁気特性
が損なわれるおそれがあるため、５０〜６００℃の範囲
内で行うのが好ましく、５０〜４００℃の範囲内とし、
さらに５０〜２００℃の範囲内で行うのがより好ましい
。

この他、最上層のケイ素化合物からなる被膜は、アルミ
ニウム化合物からなる被膜を形成した磁性粉末を水ガラ
スのようなケイ素化合物のアルカリ性水溶液中に分散し
、ＣＯ２ガスなどで中和してケイ素化合物の微粒子を磁
性粉末粒子表面のアルミニウム化合物からな被膜上に被
着させるが、あるいはアルミニウム化合物がらな被膜を
形成した磁性粉末をアルコキシケイ素のアルコール溶液
中に分散し、水を添加して加水分解するなどの方法でも
形成される。このような方法でケイ素化合物を被着させ
た後、熱処理すると、被着が良好に行われるため熱処理
するのが好末しく、この熱処理は、前記の気相中で行う
場合と同様の理由で、５０〜６００℃の範囲内で行うの
が好ましく、５０〜４００℃の範囲内とし、さらに５０
〜２００°Ｃの範囲内で行うのがより好ましい。

このような磁性粉末粒子表面および最上層のケイ素化合
物からなる被膜およびアルミニウム化合物からなる被膜
の形成は、磁性粉末が金泥磁性粉末の場合、原料のゲー
サイトの段階でこれらの粒子表面と最上層のケイ素化合
物からなる被膜およびアルミニウム化合物からなる被膜
を形成し、その後、これを還元する方法でも形成される
。

このような、磁性粉末の粒子表面および最上層に形成さ
れるケイ素化合物からなる被膜、およびアルミニウム化
合物からなる被膜は、耐久性および分散性の効果を最も
発揮することができる、ケイ素またはアルミニウムの酸
化物もしくは含水酸化物であることが好ましく、粒子表
面の下層のケイ素化合物からなる被膜は、被膜中のケイ
素が磁性粉末に対する重量比で０．００２より少ないと
アルミニウム化合物からなる被膜および磁性粉末に対す
る密着性向上効果が小さく　、０．０３より多いと磁性
粉末の飽和磁化が低くなるため、磁性粉末、に対する重
量比で０．００２〜０．０３の範囲内となるようにする
のが好ましく、０．００２〜０．０２の範囲内とし、さ
らに０．００３〜０．０１の範囲内にするのがより好ま
しい。

マタ、アルミニウム化合物からなる被膜は、被膜中のア
ルミニウムが磁性粉末に対する重量比で０．０２より少
ないと磁性粉末に充分な強度を付与して、磁気記録媒体
とした時の耐久性を充分に向上することができず、０．
１５より多いと飽和磁化が低くなり磁気記録媒体とした
ときの飽和磁束密度が低くなるため、磁性粉末に対する
重量比で０．０２〜０．１５の範囲内となるようにする
のが好ましく、０．０５〜０．１２（７）範囲内とし、
さらニｏ、ｏｓ　〜０．１０（７）範囲内にするのがよ
り好ましい。

さらに、最上層のケイ素化合物からなる被膜は、被膜中
のケイ素が磁性粉末に対するｆｉｌ比で０．００２より
少ないと飽和磁束密度向上効果ががえって低下するとと
もに、磁気ヘッドの摩耗抑制効果も低下し、０．０２よ
り多いと磁性粉末の飽和磁化の向上効果がかえって少な
くなるため、磁性粉末に対する重量比で０．００２〜０
．０２の範囲内となるようにするのが好ましく、０．０
０２〜０．０１の範囲内とし、さらに０．ＯＱ３〜０．
００８の範囲内にするのがより好ましい。

また、このような　磁性粉末の粒子表面にケイ素化合物
からなる被膜とアルミニウム化合物からなる被膜、さら
にケイ素化合物からなる被膜とを積層形成した磁性粉末
の形状は、粒状、球状、針状、板状、米粒状等如何なる
ものであっても良いが、針状形や板状形など磁性塗料中
に含ませて支持体上に塗布した場合に、磁性粉末粒子が
塗布時の剪断力の影響を受けて磁性層表面に沿って平行
に揃う性質を有するいわゆる配向性の形状を有するもの
が特に好ましい。というのは、粒子のうち表面積の広い
表面部分が磁気ヘッドと摺接面つまり磁性層表面におけ
る走行方向に一致し、この部分にアルミニウム化合物か
らなる被膜を効率良く配置せしめることができるためで
ある。さらに、このような粒子表面にケイ素化合物から
なる被膜とアルミニウム化合物からなる被膜、さらにケ
イ素化合物からなる被膜とを積層形成した磁性粉末の粒
子径は、長径が１μｍ以下であることが好ましく、長径
が１μｍより大きいものでは磁性層の表面平滑性を損な
ってしまうので好ましくない。

この発明において、粒子表面にケイ素化合物からなる被
膜とアルミニウム化合物からなる被膜、さらにケイ素化
合物からなる被膜とを積層形成する磁性粉末としては、
特に限定されず、ｒ−Ｆｅ２０３　、Ｆ　ｅ３０４ある
いは前二者の中間酸化物、またはこれらにＣｏ原子を粒
子表面または内部に含むもの、窒化鉄、Ｆｅ、Ｇｏ、Ｎ
ｉなどの金属又はこれらを含む合金、バリウムフェライ
トあるいは、これをＴｉ、Ｇｏなどの金属で変性したも
の、Ｃｒ　０２　　（Ｓ　ｂＳＴ　ｅ−、Ｗ％　　Ｉ　
ｒ　−、Ｒｕｓｐｔなどで変性されたものを含む）など
従来一般に使用されているいずれの磁性粉末であっても
よいが、このうち粉質が柔らかく、より耐久性が望まれ
るとともに空気中の水分、酸素等により腐食され易い金
属、合金系のいわゆる金属磁性粉末の場合は、粉末粒子
表面のケイ素化合物からなる被膜およびアルミニウム化
合物からなる被膜が、酸化等の外的因子から金属磁性粉
末を保護し、金属磁性粉末の硬さを補強する機能をもつ
ため特に有効である。また、前記のうちの酸化物系の磁
性粉末を用いた場合は、金属磁性粉末を用いた場合とは
異なり、一般に需要も多く、広範な温度、湿度の雰囲気
下において、種々の苛酷な条件下において使用範囲が広
がる点において酸化物系磁性粉末を用いた磁気記録媒体
の特長点をさらに向上させることができる。

このような、ケイ素化合物からなる被膜とアルミニウム
化合物からなる被膜、さらにケイ素化合物からなる被膜
とを積層形成した磁性粉末を用いる磁気記録媒体は、常
法に準じて製造され、たとえば、この磁性粉末を、結合
剤樹脂、有機溶剤およびその他の必要成分とともに混合
分散して磁性塗料を調製し、これをポリエステルフィル
ムなどの基体上に、ロールコータ−など任意の塗布手段
によって塗布し、乾燥して製造される。

このようにして製造される磁気記録媒体において、磁性
粉末の磁性層中に占める体積を１５容量％以上とすると
磁性粉末の結合剤樹脂中における分散性向上効果、飽和
磁束密度向上効果、耐久性向上効果が特に大きいため、
磁性層中に占める体積は１５容量％以上にするのが好ま
しい。

ここに用いる結合剤樹脂としては、塩化ビニル−酢酸ビ
ニル系共重合体、ポリビニルブチラール樹脂、繊維素系
樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、イソ
シアネート化合物など従来汎用されている結合剤樹脂が
広く用いられる。

また、有機溶剤としては、トルエン、メチルイソブチル
ケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テト
ラヒドロフラン、酢酸エチルなど従来から汎用されてい
る有機溶剤が、単独または二種以上混合して使用される
。

なお、磁性塗料中には、通常使用されている各種添加剤
、たとえば、分散剤、研磨剤、帯電防止剤などを任意に
添加使用してもよい。

このようにして製造される磁気記録媒体としては、ポリ
エステルフィルムなどのプラスチックフィルムを基体と
し、この基体の片面に磁性層を有する磁気テープ、両面
に磁性層を有する磁気ディスク、さらに円盤やドラムを
基体とする磁気ディスクや磁気ドラムなど、磁気ヘッド
と摺接する種々の形態を包含する。

Ｃ実施例〕 次ぎに、この発明の実施例について説明する。

実施例１〜５ 表面にシリカの被膜を形成し、さらにその上にアルミニ
ウム酸化物被膜を形成した金属鉄磁性粉末（長径０．３
ｔｔｍ、針状比１２／１、Ｓ　ｉ　／　Ｆ　ｅ＝１．０
重量％、Ａ　ｉｔ　／　Ｆ　ｅ　＝　７重量％）５Ｋｇ
を、下記第１表に示す量のＳｉ　　（ＯＣＨ３）４をそ
れぞれ溶解したイソプロピルアルコール溶液１００１に
懸濁した。次いで、この懸濁液をかきまぜながら、下記
第１表に示す量の水をそれぞれ滴下し、５０℃で５時間
加熱した後、濾過して８０℃で真空乾燥した。

下記第２表はこのようにして得られた金属鉄磁性粉末粒
子の最上層に被着されたケイ素の被着量、保磁力、飽和
磁化および角型を示したものである。

第１表 第２表 このようにして得られた金属鉄磁性粉末を使用し、 金属鉄磁性粉末　　　　　　　　１００重量部ＶＡＧＨ
（υ、Ｃ，Ｃ社製、塩化ビ　　１０〃ニル−酢酸ビニル
−ビニルア ルコール共重合体） バンデソクスＴ−５２０１（大　　６　〃日本インキ化
学工業社製、ポ リウレタン、数平均分子量２ 〜３万） ミリスチン酸　　　　　　　　　　　　５　〃Ｈ３−５
００（旭電化社製、力　　１　〃−ポンプラック） メチルイソブチルケトン　　　　８５〃トルエン　　　
　　　　　　　　８５　　ｌｌの組成からなる組成物を
３１容量のスチール製ボールミル中に入れ、これを７２
時間回転させ、よく分散させて磁性ペーストを調製した
。その後、この磁性ペーストに、トルエン４０重量部と
コロネートＬ（武田薬品工業社製、三官能性低分子量イ
ソシアネート化合物）２重量部をさらに加え、磁性塗料
を調製した。この磁性塗料を厚さ１２μｍのポリエステ
ルフィルム上に、乾燥後の塗布厚が４μｍとなるように
塗布、乾燥し、鏡面加工処理を行った後、１／２インチ
幅に裁断して磁気テープをつくった。

比較例ｌ ｌＮ−ＮａＯＨ水溶液３００ｊｌ！中ニ５　Ｋ　ｇ　（
７）ゲータイト粉末（長径的０．４μｍ、軸比１５／１
）を懸濁させ、これニ０．５Ｍ　　Ａ１２　　（３０４
）　３水溶液６１およびＩＭ−ケイ酸ンーダ水溶液２１
を添加した。この懸濁液に炭酸ガスを吹き込み、懸濁液
のｐＨが８以下になるまで中和反応させ、粒子の表面に
アルミナおよびケイ酸のゲルの共沈物をコーティングし
た。次いで、ゲータイト粉末を洗浄し、乾燥させてから
水素気流中にて５００℃で２時間還元し、アルミナおよ
びシリカからなる共沈被膜を形成した金属鉄磁性粉末を
得た。得られた金属鉄磁性粉末は、針状粒子（長径０．
３μｍ、軸比１２／Ｉ）で、保磁力は１５５０エルステ
ツド、飽和磁化は１４５　ｅｍｕ　／ｇであった。

このようにして得られた金属鉄磁性粉末を、実施例１〜
５における磁性塗料の組成において、実施例１〜５で使
用した金属鉄磁性粉末に代えて同量使用した以外は、実
施例１〜５と同様にして磁気テープをつくった。

各実施例および比較例で得られた磁気テープについて、
保磁力、最大残留磁束密度および角型を測定した。また
各磁気テープをＶＴＲに装愼し、１００時間走行後のフ
ェライトヘッド摩耗量を測定した。

下記第３表はその結果である。

第３表 〔発明の効果〕 前記第２表および第３表から明らかなように、実施例１
ないし５で得られた磁気テープは、比較例１で得られた
磁気テープに比し、飽和磁束密度が高くて、ヘッド摩耗
量が小さく、このことから、この発明の磁性粉末は、分
散性、充填性および耐久性に優れ、その結果、この磁性
粉末を使用して得られる磁気記録媒体の出力特性が一段
と向上され、ヘッド摩耗が良好に抑制されていることが
わかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粒子表面にケイ素化合物からなる被膜を形成し、そ
   の上にアルミニウム化合物からなる被膜を形成し、さら
   にその上にケイ素化合物からなる被膜を形成してなる磁
   性粉末。 ２、磁性粉末の粒子表面のケイ素化合物からなる被膜が
   磁性粉末に対する重量比で０．００２〜０．０３のＳｉ
   を含有し、その上のアルミニウム化合物からなる被膜が
   磁性粉末に対する重量比で０．０２〜０．１５のＡｌを
   含有し、さらにその上のケイ素化合物からなる被膜が磁
   性粉末に対する重量比で０．００２〜０．０２のＳｉを
   含有してなる特許請求の範囲第１項記載の磁性粉末。 ３、磁性粉末の粒子表面最上層のケイ素化合物からなる
   被膜が磁性粉末に対する重量比で０．００２〜０．０１
   のＳｉを含有してなる特許請求の範囲第１項および第２
   項記載の磁性粉末。 ４、磁性粉末の粒子表面のケイ素化合物からなる被膜が
   ケイ素酸化物またはケイ素含水酸化物からなる被膜であ
   り、その上のアルミニウム化合物からなる被膜がアルミ
   ニウム酸化物またはアルミニウム含水酸化物からなる被
   膜であり、さらにその上のケイ素化合物からなる被膜が
   ケイ素酸化物またはケイ素含水酸化物からなる被膜であ
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の磁性粉末。 ５、磁性粉末が金属磁性粉末である特許請求の範囲第１
   項ないし第４項記載の磁性粉末。 ６、粒子表面にケイ素化合物からなる被膜を形成し、そ
   の上にアルミニウム化合物からなる被膜を形成し、さら
   にその上にケイ素化合物からなる被膜を形成した磁性粉
   末を、磁性層中に含有させたことを特徴とする磁気記録
   媒体。 ７、磁性層中に含まれる磁性粉末の粒子表面のケイ素化
   合物からなる被膜が磁性粉末に対する重量比で０．００
   ２〜０．０３のＳｉを含有し、その上のアルミニウム化
   合物からなる被膜が磁性粉末に対する重量比で０．０２
   〜０．１５のＡｌを含有し、さらにその上のケイ素化合
   物からなる被膜が磁性粉末に対する重量比で０．００２
   〜０．０２のＳｉを含有してなる特許請求の範囲第６項
   記載の磁気記録媒体。 ８、磁性層中に含まれる磁性粉末の粒子表面最上層のケ
   イ素化合物からなる被膜が、磁性粉末に対する重量比で
   ０．００２〜０．０１のＳｉを含有してなる特許請求の
   範囲第６項および第７項記載の磁気記録媒体。 ９、磁性層中に含まれる磁性粉末の粒子表面のケイ素化
   合物からなる被膜がケイ素酸化物またはケイ素含水酸化
   物からなる被膜であり、その上のアルミニウム化合物か
   らなる被膜がアルミニウム酸化物またはアルミニウム含
   水酸化物からなる被膜であり、さらにその上のケイ素化
   合物からなる被膜がケイ素酸化物またはケイ素含水酸化
   物からなる被膜である特許請求の範囲第６項ないし第８
   項記載の磁気記録媒体。 １０、磁性層中に含まれる磁性粉末が金属磁性粉末であ
   る特許請求の範囲第６項ないし第９項記載の磁気記録媒
   体。