JPS63258992A - 薄膜潤滑用合成潤滑剤及び磁気記録媒体 - Google Patents

薄膜潤滑用合成潤滑剤及び磁気記録媒体

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JPS63258992A
JPS63258992A JP62094121A JP9412187A JPS63258992A JP S63258992 A JPS63258992 A JP S63258992A JP 62094121 A JP62094121 A JP 62094121A JP 9412187 A JP9412187 A JP 9412187A JP S63258992 A JPS63258992 A JP S63258992A
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synthetic lubricant
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thin film
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Takateru Idekura
出藏 隆輝
Shigeo Endo
遠藤 重郎
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Proterial Ltd
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Maruwa Bussan KK
Hitachi Metals Ltd
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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] 本発明は薄膜潤滑用合成潤滑剤及び磁気記録媒体に係り
、特に金属表面、ガラス、セラミックス、炭素などの基
板表面に薄膜状態で強固に付着して、これに良好な潤滑
性を与える合成潤滑剤及びそれを用いて潤滑層を形成し
た磁気記録媒体に関する。
[従来の技術] 磁気記録媒体は、磁気ヘッドと接触するため、両者間の
潤滑が必要とされることから、その表面に潤滑剤が塗布
される。
ところで、高記録密度を持った薄膜磁気記録媒体の場合
には、磁気ヘッドとしてフライングヘッドが用いられ、
次のように作動する。即ち、フライングヘッドは、媒体
が停止している時にはロードアーム及びジンバルのスプ
リング力で媒体上に約10gfの力で押し付けられてい
る。記録媒体の回転が始まると、フライングヘッドのス
ライダ一部分(MnZnフェライト、A1zO3−Ti
C,ZrO2あるいはCaTi0+で作られている)で
媒体上を滑り、媒体の回転が定常状態(例えば360O
rpm)になれば、フライングヘッドは媒体の回転と共
に動く空気の流れによって、媒体から0.15〜0.5
μmの高さに浮く。この際、外部から加わる振動や、媒
体の表面の凹凸によりて時々フライングヘッドは媒体表
面と接触することがある。また、媒体の回転を停止する
とき、フライングヘッドは次第に媒体に近づき、媒体上
をひきずられるように動き、あるいは媒体上をはずみな
がら停止する。
磁気記録媒体とフライングヘッド間の電磁変換特性を上
げるためには、媒体表面に塗布された潤滑剤膜はできる
だけ薄いことが望ましい。また、この潤滑剤膜が数百人
の厚さになると、フライングヘッドの媒体表面への吸着
、即ちスティッキングが起こり、媒体の回転を開始する
ことができない。このようなことから、媒体表面の潤滑
剤の厚さを1〜数分子にする必要がある。
しかして、このように、1〜数分子の潤滑剤層によって
、上述のフライングヘッドによる衝撃、摩擦等に耐える
ためには、潤滑剤は潤滑性に優れるだけでなく、媒体基
材の金属や炭素の上に強固に吸着することが必要とされ
る。
従来、潤滑剤としてはパーフルオロポリエーテル類があ
り、イタリアのモンテジソン社からはFomb I L
 n、米国デュポン社からはKrytoxとして市販さ
れている。これらは、USP3,242,218、US
P3,665゜041、USP3,715,378など
に記載されている。
パーフルオロポリエーテル類は優れた潤滑性、熱安定性
、耐熱性、耐化学薬品性、低蒸発性等の物性を有する高
品質の潤滑油であるが、吸着力が極めて悪く、これを薄
膜潤滑などに用いるために、金属、ガラス、セラミック
ス、炭素などの表面に1分子〜数分子の厚さに塗布した
場合、潤滑剤が金属などの表面に強固に吸着することが
できない。このため、前述の磁気記録媒体の潤滑に用い
る潤滑剤としては不適であった。
そこで、潤滑剤の吸着性を良くするために、パーフルオ
ロポリオキシアルキレン基の末端に極性基を付け、この
極性基の双極子能率をある値以上にすることによフてパ
ーフルオロポリエーテル潤滑剤を強固に磁気記録媒体に
付着させる試みがなされ、例えばUSP4,267.2
38、USP4,268,556に示されている。
パーフルオロポリオキシアルキレン基の末端に極性基を
付けた潤滑剤では、この極性基によって金属や炭素に吸
着させ、そこから延びたパーフルオロポリオキシアルキ
レン基によって、潤滑性を持たせている。
[発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、薄膜磁気記録媒体の潤滑剤として用いる
場合、下記のような理由から、極性基による吸着力だけ
では不十分であり、要求特性を満足し得ない。
■ 薄膜磁気記録媒体は、磁気ヘッドの衝撃や摺動を受
け、極めて過酷な状況で使用される。
■ 薄膜磁気記録媒体の表面はスパッターあるいはメッ
キによって付けられた薄膜金属媒体層(例えばCo−N
1)等であり、あるいはこの上に炭素やセラミックスな
どの保護膜が付いているものである。これら、金属、炭
素、セラミックスなどの無機材料膜に対しては、極性基
による結合は十分な強度を保ち得ない。
このため、潤滑剤膜剥離の問題や磁気記録媒体の表面に
形成した潤滑膜が、磁気記録媒体の回転による遠心力を
加えられることにより飛び散ったり、媒体の外周部に偏
在してしまい、(本明細書において、この現象を起こす
ことを「飛散性」という。)、均一な潤滑剤薄膜状態を
維持し得ないという問題がある。
[問題点を解決するための手段] 本発明は金属、炭素、セラミックス、ガラスなど無機材
料等の表面にも薄膜状態で強固に付着して、これに良好
な潤滑性を与える下記の合成潤滑剤を提供するものであ
る。
下記一般式(1) %式%() で示される化合物を含むことを特徴とする薄膜潤滑用合
成潤滑剤。
また、本発明はこの潤滑剤を塗布した磁気記録媒体を提
供するものである。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明の薄膜潤滑用合成潤滑剤に含まれる化合物は、上
記(I)式に示される如く、含フツ素アルキルポリエー
テル誘導体であり、2個の含フツ素ポリオキシアルキレ
ン基の間にベンゼン環及び極性基を有するものである。
上記(I)式中、Rf及びRf’の分子量(molec
ular  weight)は1000〜50.000
であることが望ましい。(1)式の化合物において、R
f、Rf’の部分は潤滑剤の潤滑性をになう部分であり
、分子量が1000未満であると、耐i撃性が低下し、
潤滑性能も悪くなる。Rf、Rf’の分子量が大きくな
ると潤滑性は良好になってくる。しかし、その分子量が
過度に大きくなり50,000を超えると、潤滑剤を塗
布する時に溶媒中に溶解してもエマルジョンとなり、均
一に塗布することが難しくなる。また、磁気記録媒体に
塗布した場合、磁気ヘッドとの間にスティッキングが起
こるようになる。
Rf及びRf’は同じものでも異なるものでも良く、例
えば、下記■〜■に示される基のいずれか一種の繰り返
した基あるいは2種以上が交互に又はランダムに結合さ
れてなる基の一端に、フッ素(F−)、パーフルオロア
ルキル基(cnF2n+1−)及びパーフルオロオキシ
アルキル基(cn F2y1+10−)  (但し、n
:整数)のいずれかが結合されてなるものが挙げられる
■ −〇F (CF3 )−CF2−0−■ −CF2
−CF2−CF2−0− ■ −CF2−0− ■ −CF2−CF2−0− Rf及びRf’としては、特に、下記式で示される基が
好適である。
Z−+C3F80←→CF2O←−CFZ(:O−又は
C0〇−p=3〜100   q=Q〜30 Z−+C*F40←→CF2O←−CFZCO−又はC
00−r=10〜250  s=1〜250 ココで末端基2はF  、CF3+、C2FS +。
CFs O−、C2FS O−、C3F70−のいずれ
か。Rf、Rf’は完全に水素をフッ素で置換したもの
である必要はなく水素が数%残っていても、潤滑性は十
分にある。
前記(I)式中、nはO〜5である。即ち、前記(1)
式で示される化合物に含まれるベンゼン環は1〜6個で
あって、ベンゼン環部分の結合構造はオルト、メタ、パ
ラのいずれの位置に結合していてもよいが下記の如くで
あることが好ましい。
2個有する場合 3個以上有する場合 3個以上のベンゼン環を持っているものが、このように
メタの位置で結合している場合、液体となるので取扱い
が便利である。
ベンゼン環が7個以上の化合物は合成が困難であり、ま
た溶媒中に溶解することも困難であるため、実用的では
ない。
また、前記(I)式中、X及びX′は極性基であるが、
特に−NH−又は−〇〇〇−であることが望ましい。X
及びX′は同一であっても異なっていても良い。
前記(I)式で示される化合物は、例えば以下のように
して製造することができる。
合成例1 還流冷却器、温度計を備えた攪拌機付500m1Lの四
ツロフラスコにパーフルオロアルキルポリエーテル酸ク
ロリド(平均分子量2000 (核磁気共鳴分析で測定
)、式:F(C,F、O←−C2Fa C0Cj2、!
は約11.酸価32.粘度38℃で90センチストロー
クス)を200g(0,10モル)と、溶媒としてパー
フルオロデカリン(沸点142℃)200muを加え均
一に混合した。この溶液を攪拌しながら、分液ロートを
用いてN−メチル−2−ピロリドン100m!!。
に溶解したp−フェニレンジアミン8g(0,07モル
)を上部から静かに10分間で滴下、滴下後マントルヒ
ーターで80℃に加熱5時間攪拌した。冷却後、分液ロ
ートに移し希塩酸水を加え未反応のアミン塩とN−メチ
ル−2−ピロリドンを洗浄水が中性になるまで水洗の繰
り返しにより除去、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥後更
に1時間還流させ溶媒を減圧下で溜去、油状の物質を得
た。IRスペクトル分析の結果1780cm−’のカル
ボン酸の吸収がなくなり1650〜1660cm−’の
2級アミドの吸収が現われた。
このものは 看は約11 で、含フツ素ポリオキシアルキレン基の平均分子量は約
1970である。
合成例2 合成例1と同様に500mIlの四ツロフラスコにパー
フルオロアルキルポリエーテル酸クロリド(平均分子量
2500 (核磁気共鳴分析で測定)、式: F (C
3Fa O←−C2F4 C0CILでは約14.酸価
22.粘度38℃で115センチストロークス)を20
0g (0,08モル)と、溶媒としてパーフルオロデ
カリン200mLLを加え均一な溶液とした。この溶液
を攪拌させながら、分液ロートを用いてN−メチル−2
−ピロリドン100mJ2に溶解した4、4°ジアミノ
ジフエニルオキシサイド(式: H2N−Ca Ha−
C8H4−NH2) 10 g (0,05モル)を1
0分間で滴下し、滴下後マントルヒーターで 180℃
に加熱5時間攪拌した。冷却後、希塩酸水を加え未反応
のアミン塩とN−メチル−2−ピロリドンを洗浄水が中
性になるまで水洗の繰り返しにより除去し、無水硫酸ナ
トリウムで脱水乾燥、更に1時間遠流し、溶媒を溜去、
ペースト状の物質を得た。IRスペクトル分析の結果1
78゜cm−’のカルボン酸の吸収がなくなり1660
〜1650cm−’の2級アミドの吸収が現われた。
このものは pは約14 で、含フツ素ポリオキシアルキレン基の平均分子量は2
470である。
合成例3 合成例1.2と同様に500mj!の四ツロフラスコに
パーフルオロアルキルポリエーテル酸クロリド(平均分
子量2000 (核磁気共鳴分析で測定)、式’F C
C3Fa O←−C2F4COCj2! pは約11)を200g (0,10モル)と、溶媒と
してパーフルオロデカリン200mJ2を加え均一に混
合した。この溶液を攪拌させながら分液ロートを用いて
N−メチル−2−ピロリドン100mJ2に溶解した1
、3ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン 15g (0,054モル)を10分間で滴下し、滴下
後マントルヒーターで80℃に加熱、5時間攪拌した。
冷却後、分液ロートに移し希塩酸水を加え未反応のアミ
ン塩とN−メチル−2−ピロリドンを洗浄水が中性にな
る迄、水洗の繰り返しにより除去し、無水硫酸ナトリウ
ムで脱水乾燥、更に1時間還流した。溶媒を溜去、粘着
性のある物質を得た。これをIRスペクトル分析の結果
、1780cm−’のカルボン酸付近の吸収がなくなり
1650〜1660cm−’の2級アミドの吸収が現わ
れた。
このものは Rは約11 で、含フツ素ポリオキシアルキレン基の平均分子量は約
1970である。
合成例4 温度計、検水管付ジムロートを備えた500mIlの枝
付フラスコにパーフルオロポリエーテルカルボン酸(平
均分子量2000 (核磁気共鳴分析で測定)、式: 
F (C,F、O←−C2F4COOHnは約11.酸
価32)をパーフルオロジメチルシクロヘキサン150
mftに150g(0,075モル)を加え均一に混合
した溶液に、無水硫酸ナトリウムで乾燥したキシレン1
50muに4,4°−ジヒドロキシジフェニル−2,2
−プロパン を10g (0,037モル)溶解させた溶液とp−ト
ルエンスルホン酸0.5gを加えた。マントルヒータで
加熱、5時間還流した。検水管の水分流水量は理論量1
.39mJLに対し、1.2miであった。溶媒を10
0mfLのみ溜去し、冷却後中性になるまで水洗し、無
水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下で溶媒を溜去した。
残留物を100mJ!のメチルイソブチルケトンで5回
洗浄し、未反応の4,4°−ジヒドロキシジフェニル−
2,2−プロパンを抽出し、粘着性のある物質を得た。
酸価は測定の結果0.11であった。
IRスペクトル分析では3400cm−’の吸収がほと
んど確認されず、3000.1780cm−’のわずか
なカルボン酸のピークと1735cm−’のエステルの
吸収が大きく現われた。
このものは nは約11 で、含フツ素ポリオキシアルキレン基の平均分子量は1
990である。
このような本発明の薄膜潤滑用合成潤滑剤は、高記録密
度の薄膜磁気記録媒体等に塗布して1〜数分子の潤滑剤
層を形成させるための潤滑剤として極めて有効である。
この場合、塗布方法としては、例えば、本発明の潤滑剤
をフレオン等の溶媒に、前記(1)式の化合物の濃度が
0.01〜0.02体積%程度となるように溶解させて
塗布する方法が好ましい。
本発明の合成潤滑剤が塗布される磁気記録媒体は、硬質
の円盤状の基板上に少なくとも磁気記録層とこれを覆う
保護@層とが形成されたものである、基板は、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、セラミックス、ガラスなど任
意である。この基板上には、必要に応じ、クロム、N1
−P%N1−Cu−P、アルマイトなどの硬質被膜が形
成される。磁気記録層としては、C01Co−Ni。
Co−Ni−Cr%Co−Ni−Pt%Co−N1−P
、Co−Ptなと各種の磁性層が採用できる。保護膜層
としては炭素が好適であり、グラファイト状もしくはア
モルファス状炭素が好ましい。
[作 用] 本発明の薄膜潤滑用合成潤滑剤に含まれる前記一般式(
I)で示される化合物は、結合鎖のほぼ中央部分で1な
いし6個のベンゼン環を有する。
このベンゼン環は、直径が約5人の大きさで、π電子を
持つので、このπ電子により金属や炭素の表面に強固に
吸着し、しかも大きな結合面積を得ることができる。こ
のように中央部分が金属等の表面に電子吸着され、その
両端のFtf、Ftf’の基が該表面から遠いところに
手を出すような形となり、このRf%Rf’基により良
好な潤滑効果が得られる。更に、ベンゼン環の間に酸素
がエーテル結合となっているものは、熱安定性が良い。
[実施例] 以下、実施例及び比較例について説明する。
実施例1〜3 下記■〜■の方法により51/4″φAJZ基板デイス
クを作製し、C保護膜を形成した薄膜ディスクの表面に
、後掲の化合物をトリクロロトリフルオロエタンでO,
01vo1%に希釈した液をスプレー法により均一に塗
布して潤滑剤膜を形成し、その特性を試験した。結果を
第1表に示す。
作成方法 ■ アルマイト処理したアルミニウム基板をポリッシュ
・テクスチャー処理して平均面粗さRa=0.02μm
の基板とし、この上に窒素を含むアルゴン雰囲気中でC
oNiCr (Ni13at%、Cr5at%、残部C
o)のスパッター膜を1000人厚に形成した。その上
に炭素保護膜をDCスパッターにて200人の厚さに形
成した。その後340℃にて2時間真空中熱処理をして
磁気ディスクを得た。
■ スパッターにて2000人厚のCr下地を付けたア
ルミニウム基板をポリッシュ・テクスチャー処理して平
均面粗さRa’=0.02μmの基板とした。この上に
アルゴン雰囲気中で、DCスパッタリングでCoNiC
r (Ni13at%、Cr  3at%、残部Co)
の膜をaOO人厚形成成し、その上に炭素保護膜をDC
スパッタリングで200人厚形成成して磁気ディスクを
得た。
■ NiPをメッキで付けたアルミニウム基板をポリッ
シュ・テクスチャー処理して平均面粗さRa=0.02
μmの基板とした。この上にアルゴン雰囲気中でCoN
1Pt(Ni  15at%、Pt  7at%、残部
Co)をDCスパッタリングで800人に形成した。そ
の上にDCスパッタリングで炭素保護膜を200人厚形
成成して磁気ディスクを得た。
■ 上記■と同様にして得た基板上に、CoN ipt
膜(Ni  15at%、Pt  7at%。
残部Co)をメッキにて800人の厚さに形成した媒体
上に、DCスパッタリングで炭素保護膜を200人厚形
成成して磁気ディスクを得た。
■ 上記■と同様にして得た基板上に、酸素を含むアル
ゴン雰囲気中でRFスパッタリングによってCO含有F
e、04膜を形成し、320℃で2時間大気中で熱処理
して膜厚1500人のγ−Fe20.膜を形成し、その
上にDCスパッタリングで炭素保護膜を200人厚形成
成して磁気ディスクを得た。
潤滑剤化合物 実施例1:上記合成例1で得た ここでlは約11で、パーフルオロポリオキシアルキレ
ン基の平均分子量は約1970゜実施例2:上記合成例
2で得た ここで!は約14で、・パーフルオロポリオキシアルキ
レン基の平均分子量は約2470゜実施例3:上記合成
例3で得た ここで!は約11で、パーフルオロポリオキシアルキレ
ン基の平均分子量は約1970゜特性試験方法は以下に
示す通りである。
耐CSS性; MnZnフェライト製ミニウィンチェスタ−ヘッドによ
り、hf=0.3μm、3600rpm、15秒on−
offサイクル(15秒on−15秒off)により、
ヘッドのスティッキング又はヘッドクラッシュを起こす
までのC5S回数により耐C5S性を調べた。
飛散性: 運転開始前と、3600rpm連続運転1ケ月後のR(
半径)150mmの点での潤滑剤膜の厚さをFTIR法
(フーリエトランスフォーメーションインフラレッド吸
光分光分析法)により測定し、運転開始前に対する運転
後の膜厚減少割合(%)で示した。
比較例1〜4 潤滑剤として下記のものを用い、これを0.02voJ
L%トリクロロトリフルオロエタン希釈液としてスプレ
ー塗布したこと以外は、実施例1と同様にして潤滑剤膜
を形成し、その特性を調べた、結果を第1表に示す。
比較例1:フォンプリンz−25 (モ゛ンテジソン社製、分子量15000)CF s 
++OCF x −CF 2 )−+OCF 2←→−
0(:F。
ただし、p / qツ50/1 比較例2:フォンブリンYR (モンテジソン社製、分子16500)CF3−+0C
8F6)−+0CF2←−0CFコ比較例3:クライト
ツクス143AC (デュポン社製、分子量6250) F→Cs F a Q トーーC2F s36〜37 比較例4:クライトツクス157FS−M(デュポン社
製、分子量4500) F−+c3F 6G←べ2F4COO)l第1表より、
本発明の合成潤滑剤はいずれのディスクについても、耐
css性は45〜100に回と極めて高く、また飛散性
試験後の膜厚減少割合は10%以下と極めて低く、C保
護膜に対する吸着力が極めて強いことが明らかである。
一方、比較例1〜4の従来の潤滑剤は、いずれも耐CS
S性は10〜20に回と低く、また飛散性試験後の膜厚
減少割合は20〜50%と著しく大きく、C保護膜への
吸着強度が低いことが明らかである。また、耐C3S性
も10〜20に回と低い、これは分子量が大きくとも飛
散が大きいために耐C5S性が劣フていると考えられる
従って、本発明の潤滑剤は従来品に比し、耐CSS性、
飛散性が著しく高く、潤滑性も極めて良好で薄膜磁気デ
ィスクの要求特性を十分に満足することが明らかである
[発明の効果] 以上詳述した通り、本発明の薄膜潤滑用合成潤滑剤は、
前記一般式(I)で示されるパーフルオロアルキルポリ
エーテル誘導体を含むものであって、優れた潤滑性能を
有する上に、耐久性及び吸着性も著しく高い。
このため、本発明の潤滑剤は、高記録密度磁気記録媒体
等の潤滑膜の形成に極めて有効であり、この潤滑剤を表
面に付着させた磁気記録媒体は著しく優れた耐C3S性
及び飛散性を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼…( I ) [式中、Rf及びRf′は含フッ素ポリオキシアルキレ
    ン基を示し、X及びX′は極性基を示し、Yはメタン、
    エタン、プロパン、酸素、ケトン、硫黄のいずれかを示
    し、nは0〜5の整数である。] で示される化合物を含むことを特徴とする薄膜潤滑用合
    成潤滑剤。
  2. (2)Rf及びRf′の分子量が1000〜50,00
    0であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の薄膜潤滑用合成潤滑剤。
  3. (3)Rf及びRf′は Z−(C_3F_6O)−_p(CF_2O)−_qC
    FZCO−又はCOO−(ただし、p=3〜100、q
    =0〜30)Z−(C_2F_4O)−_r(CF_2
    O)−_sCFZCO−又はCOO−(ただし、r=1
    0〜250、s=1〜250)であり、このZはF−、
    CF_3−、C_2F_5−、CF_3O−、C_2F
    _5O−、C_3F_7O−のいずれかであることを特
    徴とする特許請求の範囲第2項に記載の薄膜潤滑用合成
    潤滑剤。
  4. (4)X及びX′は −NH−又は−COO− であることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
    3項のいずれか1項に記載の薄膜潤滑用合成潤滑剤。
  5. (5)基板上に少なくとも磁気記録層と該磁気記録層を
    覆う保護膜層とを設けた磁気記録媒体において、該保護
    膜層上に、下記一般式( I )▲数式、化学式、表等が
    あります▼…( I ) [式中、Rf及びRf′は含フッ素ポリオキシアルキレ
    ン基を示し、X及びX′は極性基を示し、Yはメタン、
    エタン、プロパン、酸素、ケトン、硫黄のいずれかを示
    し、nは0〜5の整数である。] で示される化合物を含む合成潤滑剤を付着させて潤滑層
    を形成したことを特徴とする磁気記録媒体。
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