JPWO2016157681A1 - 磁気記録媒体 - Google Patents

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Abstract

磁気記録媒体は、支持体と、記録層と、支持体の少なくとも一方の面に設けられた、板状粒子粉を含む保護層とを備える。板状粒子粉は、板状粒子の主面が支持体の面に対向するように保護層の厚さ方向に重なり合っており、板状粒子の平均板状比は、60以上である。【選択図】図1

Description

本技術は、磁気記録媒体に関する。詳しくは、支持体と記録層とを備える磁気記録媒体に関する。
近年、IT(情報技術)社会の発展、図書館および公文書館などの電子化、ならびにビジネス文書の長期保管により、データストレージ用メディアとしての磁気記録媒体の高記録密度化の要求が高まっている。
高記録密度の磁気記録媒体では、湿度変化や張力に対する寸法安定性を向上することが特に望まれる。例えば特許文献1、2では、湿度変化に対する寸法安定性を向上するために、非磁性支持体の少なくとも一主面に、金属、半金属およびこれらの合金、これらの酸化物、複合物より選定される材料よりなる強化層を形成することが記載されている。
特開2002−304720号公報
特開2002−304721号公報
本技術の目的は、湿度変化や張力に対する寸法安定性を向上できる磁気記録媒体を提供することにある。
上述の課題を解決するために、本技術は、支持体と、記録層と、支持体の少なくとも一方の面に設けられた、板状粒子粉を含む保護層とを備え、板状粒子粉は、板状粒子の主面が支持体の面に対向するように保護層の厚さ方向に重なり合っており、板状粒子の平均板状比は、60以上である磁気記録媒体である。
以上説明したように、本技術によれば、湿度変化や張力に対する磁気記録媒体の寸法安定性を向上できる。
図1は、本技術の一実施形態に係る磁気記録媒体の構成の一例を示す概略断面図である。 図2Aは、板状粒子の板径を説明するための概略図である。図2Bは、板状粒子の板厚を説明するための概略図である。
本技術の実施形態について以下の順序で説明する。
1 磁気記録媒体の構成
2 磁気記録媒体の製造方法
3 効果
4 変形例
[1 磁気記録媒体の構成]
図1に示すように、本技術の一実施形態に係る磁気記録媒体は、いわゆる塗布型の垂直磁気記録媒体であり、非磁性支持体11と、非磁性支持体11の一方の主面上に設けられた保護層12aと、保護層12a上に設けられた下地層13と、下地層13上に設けられた記録層14と、非磁性支持体11の他方の主面上に設けられた保護層12bと、保護層12b上に設けられたバックコート層15とを備える。磁気記録媒体が、必要に応じて、記録層14上に設けられた表面保護層および潤滑剤層などをさらに備えるようにしてもよい。
本技術は、記録層14の平均厚さが100nm以下であり、媒体全体の厚さが6μm以下である磁気記録媒体に適用して好適なものである。このような磁気記録媒体において、湿度変化や張力に対する寸法安定性の向上が特に望まれるからである。
本技術の一実施形態に係る磁気記録媒体は、帯状の形状を有する。本明細書中では、磁気記録媒体の長手方向をMD(Machine Direction)方向といい、磁気記録媒体の幅方向をTD(Transverse Direction)方向ということがある。
(非磁性支持体)
非磁性支持体11は、例えば、可撓性を有する帯状のフィルムである。非磁性支持体11の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテート、セルロースブチレートなどのセルロース誘導体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのプラスチック、アルミニウム合金、チタン合金などの軽金属、アルミナガラスなどのセラミックなどを用いることができる。さらには、機械的強度を高めるために、AlまたはCuの酸化物を含む薄膜を、ビニル系樹脂などを含む非磁性支持体11の主面のうち少なくとも一方に設けてもよい。
(保護層)
保護層12a、12bは、非磁性支持体11に水分を透過しにくいように水蒸気透過率の低く、かつ、張力に対する磁気記録媒体の変形量を少なくすることか可能な膜である。保護層12a、12bは、板状粒子粉および結着剤を含んでいる。保護層12a、12bは、必要に応じて板状粒子以外の形状の粒子粉、顔料、導電性粒子、硬化剤、防錆剤などの各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
板状粒子の形状は、特に限定されるものではなく、ほぼ多角板状(例えば、ほぼ三角板状、ほぼ四角板状、ほぼ六角板状など)、ほぼ楕円板状、ほぼ円板状、不定形板状などであってもよい。ここで、板状には鱗片状も含まれるものとする。板状粒子の構造は特に限定されるものではなく、板状粒子の表面の少なくとも一部に被覆層が設けられていてもよい。
保護層12aに含まれる板状粒子粉は、板状粒子の主面が非磁性支持体11の一方の主面に対向するように保護層12aの厚さ方向に重なり合っている。すなわち、保護層12aに含まれる板状粒子粉の短軸が保護層12aの厚さ方向とほぼ平行になるように、板状粒子粉は配向されている。また、保護層12bに含まれる板状粒子粉は、板状粒子の主面が非磁性支持体11の他方の主面に対向するように保護層12bの厚さ方向に重なり合っている。すなわち、保護層12bに含まれる板状粒子粉の短軸が保護層12bの厚さ方向とほぼ平行になるように、板状粒子粉が配向されている。湿度変化や張力に対する磁気記録媒体の寸法安定性の向上の観点からすると、板状粒子粉が保護層12a、12bの一方の主面から他方の主面までのほぼ全範囲に渡って重なり合っていることが好ましい。但し、板状粒子粉が保護層12a、12bの一方の主面から他方の主面までのうちの一部の範囲で重なり合っている場合でも、寸法安定性の効果を得ることができる。
板状粒子は、例えば、有機粒子、無機粒子または有機−無機ハイブリッド粒子を含んでいる。板状粒子は、具体的には例えば、粘土およびフェライトのうちの少なくとも一方である。保護層12a、12bに含まれる板状粒子の種類は1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。また、保護層12aに含まれる板状粒子と、保護層12bに含まれる板状粒子との種類が異なっていてもよい。
粘土は、例えば、カオリナイト、ディッカイト、ハロイサイト、クリソタイル、リザーダイド、アメサイト、パイロフィライト、タルク、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、スチーブンサイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、2八面体型バーミキュライト、3八面体型バーミキュライト、白雲母、パラゴナイト、イライト、セリサイト、金雲母、黒雲母、レピドライト、マガディアイト、アイラライトおよびカネマイトからなる群より選ばれる1種以上を含んでいる。
フェライトは、例えば、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト、鉛フェライト、カルシウムフェライトおよびα−酸化鉄からなる群より選ばれる1種以上を含んでいる。
保護層12a、12bの平均厚さDmは、好ましくは30nm以上500nm以下、より好ましく100nm以上500nm以下、さらにより好ましくは150nm以上500nm以下、特に好ましくは200nm以上500nm以下である。平均厚さDmが30nm以上であると、湿度変化や張力に対する磁気記録媒体の寸法安定性をさらに向上できる。一方、平均厚さDmが500nm以下であると、磁気記録媒体全厚を薄くできる。
保護層12aの平均厚さDmは以下のようにして求められる。まず、磁気記録媒体をその主面に対して垂直に切り出し、その断面を透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)により観察する。次に、観察したTEM像から無作為に10点を選び出し、それらの各点において保護層12aの厚さDを測定する。次に、これらの測定値Dを単純に平均(算術平均)して保護層12aの平均厚さDmを求める。
以下に、TEMの測定条件を示す。
装置:TEM(日立製作所製、H9000NAR)
加速電圧:300kV
倍率:100000倍
なお、保護層12bの平均厚さも、上述の保護層12aの平均厚さDmの求め方と同様にして求められる。
板状粒子は、例えば板状ナノ粒子である。ここで、板状ナノ粒子とは、平均板厚Tmが1nm以上100nm以下のものをいう。板状粒子の平均板厚Tmは、好ましくは1nm以上50nm以下、より好ましくは1nm以上10nm以下、さらにより好ましくは1nm以上8nm以下、特に好ましくは1nm以上5nm以下である。
板状粒子の平均板状比(Rm/Tm)は、60以上、好ましくは60以上1000以下、より好ましくは200以上1000以下である。平均板状比(Rm/Tm)が60以上であると、湿度変化や張力に対する磁気記録媒体の寸法安定性を向上できる。一方、平均板状比(Rm/Tm)が1000以下であると、板状粒子粉の取り扱いが容易である。
板状粒子の板径Rとは、図2Aに示すように、板状粒子が有する主面の最小の差し渡し長さ(最小径)を意味する。一方、板状粒子の板厚Tとは、図2Bに示すように、板状粒子が有する側面の最大厚を意味する。板状粒子の板厚比とは、板状粒子の板厚Tに対する板状粒子の板径Rの比率(R/T)である。
板状粒子の平均板厚Tmは、以下のようにして求められる。まず、磁気記録媒体をその主面に対して垂直に切り出し、その断面をTEMにより観察する。次に、観察したTEM像から、側面(TEM像で観察される板状粒子の面のうち最も薄い面)を観察可能な数百個の板状粒子を無作為に選び出し、それらの板状粒子それぞれの板厚Tを求める。次に、求めた数百個の板状粒子の板厚Tを単純に平均(算術平均)して、平均板厚Tmを求める。
以下に、TEMの測定条件を示す。
装置:TEM(日立製作所製、H9000NAR)
加速電圧:300kV
倍率:100000倍
板状粒子の平均板径Rmは、以下のようにして求められる。まず、磁気記録媒体をその主面に対して垂直に切り出し、その断面をTEMにより観察する。次に、観察したTEM像から、主面(TEM像で観察される板状粒子の面のうち最も大きい面)を観察可能な数百個の板状粒子を無作為に選び出し、それらの板状粒子それぞれの板径Rを求める。次に、求めた数百個の板状粒子の板径Rを単純に平均(算術平均)して、平均板径Rmを求める。
以下に、TEMの測定条件を示す。
装置:TEM(日立製作所製、H9000NAR)
加速電圧:300kV
倍率:100000倍
板状粒子の平均板厚Tmに対する板状粒子の平均板径Rmの比率(Rm/Tm)は、上述のように求めた板状粒子の平均板厚Tmおよび平均板径Rmを用いて求められる。
板状粒子の平均板厚Tmに対する保護層12aの平均厚みDmの割合(Dm/Tm)は、好ましくは30以上500以下、より好ましくは60以上500以下、さらにより好ましくは100以上500以下、特に好ましくは200以上500以下である。割合(Dm/Tm)が30以上であると、湿度変化や張力に対する磁気記録媒体の寸法安定性をさらに向上できる。一方、割合(Dm/Tm)が500以下であると、磁気記録媒体全厚を薄くできる。
結着剤としては、ポリウレタン系樹脂、塩化ビニル系樹脂などに架橋反応を付与した構造の樹脂が好ましい。しかしながら結着剤はこれらに限定されるものではなく、磁気記録媒体に対して要求される物性などに応じて、その他の樹脂を適宜配合してもよい。配合する樹脂としては、通常、塗布型の磁気記録媒体において一般的に用いられる樹脂であれば、特に限定されない。
例えば、塩化ビニル、酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニル共重合体、メタクリル酸エステル−エチレン共重合体、ポリ弗化ビニル、塩化ビニリデン−アルリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体(セルロースアセテートブチレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースプロピオネート、ニトロセルロース)、スチレンブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、合成ゴムなどが挙げられる。
また、熱硬化性樹脂、または反応型樹脂の例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂などが挙げられる。
また、上述した各結着剤には、磁性粉の分散性を向上させる目的で、−SO3M、−OSO3M、−COOM、P=O(OM)2などの極性官能基が導入されていてもよい。ここで、式中Mは、水素原子、あるいはリチウム、カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属である。
更に、極性官能基としては、−NR1R2、−NR1R2R3+X−の末端基を有する側鎖型のもの、>NR1R2+X−の主鎖型のものが挙げられる。ここで、式中R1、R2、R3は、水素原子、または炭化水素基であり、X−は弗素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン元素イオン、または無機もしくは有機イオンである。また、極性官能基としては、−OH、−SH、−CN、エポキシ基なども挙げられる。
また、樹脂にポリイソシアネートを併用して、これを架橋硬化させるようにしてもよい。ポリイソシアネートとしては、例えば、トルエンジイソシアネート、およびこれらの付加体、アルキレンジイソシアネート、およびこれらの付加体などが挙げられる。
保護層12a、12bが、板状粒子粉以外の形状の粒子粉や顔料などの添加剤をさらに含む場合には、湿度変化や張力に対する磁気記録媒体の寸法安定性向上の観点からすると、板状粒子粉および添加剤の合計量に対する板状粒子粉の割合が90Vol%以上であることが好ましい。
(下地層)
下地層13は、非磁性粉および結着剤を含む非磁性層である。下地層13が、必要に応じて、導電性粒子、潤滑剤、研磨剤、硬化剤および防錆剤などの各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
非磁性粉は、無機物質でも有機物質でもよい。また、カーボンブラックなども使用できる。無機物質としては、例えば、金属、金属酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物などが挙げられる。非磁性粉の形状としては、例えば、針状、球状、板状などの各種形状が挙げられるが、これに限定されるものではない。
結着剤は、上述の保護層12a、12bと同様である。
導電性粒子としては、炭素を主成分とする微粒子、例えば、カーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックとしては、例えば、旭カーボン社の旭#15、#15HSなどを用いることができる。また、シリカ粒子表面にカーボンを付着させたハイブリッドカーボンを用いてもよい。
潤滑剤としては、例えば、炭素数10〜24の一塩基性脂肪酸と、炭素数2〜12の1価〜6価アルコールのいずれかとのエステル、これらの混合エステル、またはジ脂肪酸エステル、トリ脂肪酸エステルを適宜用いることができる。潤滑剤の具体例としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エライジン酸、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸ペンチル、ステアリン酸ヘプチル、ステアリン酸オクチル、ステアリン酸イソオクチル、ミリスチン酸オクチルなどが挙げられる。
研磨剤としては、例えば、α化率90%以上のα−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ、炭化ケイ素、酸化クロム、酸化セリウム、α−酸化鉄、コランダム、窒化珪素、チタンカーバイト、酸化チタン、二酸化珪素、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、2硫化モリブデン、磁性酸化鉄の原料を脱水、アニール処理した針状α酸化鉄、および必要によりそれらをアルミおよび/またはシリカで表面処理したものなどが、単独または組み合せで使用される。
(記録層)
記録層14は、例えば、短波長記録または超短波超記録が可能な垂直記録層である。記録層14は、記録層14の厚さ方向に磁気異方性を有する磁性層である。すなわち、記録層14の磁化容易軸は、記録層14の厚さ方向に向いている。記録層14の平均厚さは、好ましくは30nm以上100nm以下、より好ましくは50nm以上70nm以下である。なお、記録層14の平均厚さは、上述の保護層12a、12bの平均厚さDmと同様にして求められる。
記録層14は、例えば、磁性粉および結着剤を含む磁性層である。記録層14が、必要に応じて、導電性粒子、潤滑剤、研磨剤、硬化剤および防錆剤などの各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
磁性粉は、立方晶フェライト磁性粉である。本明細書では、立方晶フェライト磁性粒子からなる磁性粉を立方晶フェライト磁性粉という。磁気記録媒体の記録密度向上のためには、磁気記録媒体が高いS/N比を有していることが望ましい。一般に記録減磁や短波長記録した際の自己減磁を抑制するために保磁力Hcを増大させ、ノイズを抑制することを考慮すると、磁性粉の粒子サイズをできるだけ小さく設計することが望ましい。特に垂直配向膜では、反磁界の影響のため保磁力Hcが高い場合の方が、高出力が得られる傾向がある。さらに高保磁力化は微粒子化した際の熱的安定性にも優れる。したがって、次世代の磁気記録媒体としては、高い保磁力Hcを有するものが好ましい。この点を考慮して、この一実施形態では、六方晶バリウムフェライト磁性粉よりも高い保磁力Hcを発現する可能性の高い立方晶フェライト磁性粉を用いる。
立方晶フェライト磁性粉が立方体状またはほぼ立方体状を有している。ここで、“立方晶フェライト磁性粉がほぼ立方体状”とは、立方晶フェライト磁性粉の平均板状比(平均アスペクト比(平均板径LAM/平均板厚LBM))が0.75以上1.25以下である直方体状のことをいう。立方晶フェライト磁性粉は、単位格子サイズが小さいので、将来の超微粒子化の観点で有利である。
立方晶フェライト磁性粉は、記録層14内に分散されている。立方晶フェライト磁性粉の磁化容易軸は、記録層14の厚さ方向を向いているか、もしくはほぼ記録層14の厚さ方向を向いている。すなわち、立方晶フェライト磁性粉は、その正方形状面が記録層14の厚さ方向と垂直またはほぼ垂直となるように、記録層14内に分散されている。立方体状またはほぼ立方体状の立方晶フェライト磁性粉では、六角板状のバリウムフェライト磁性粉に比べて、媒体の厚さ方向における粒子同士の接触面積を低減し、粒子同士の凝集を抑制できる。すなわち、磁性粉の分散性を高めることができる。
立方晶フェライト磁性粉の正方形状面が、記録層14の表面から露出していることが好ましい。この正方形状面に磁気ヘッドにより短波長記録を行うことは、同一体積を有する六角板状のバリウムフェライト磁性粉の六角形状面に短波長記録を行う場合に比べて、高密度記録の観点で有利である。記録層14の表面には、高密度記録の観点からすると、立方晶フェライト磁性粉の正方形状面が敷き詰められていることが好ましい。
立方晶フェライト磁性粒子は、いわゆるスピネルフェリ磁性粒子である。立方晶フェライト磁性粒子は、立方晶フェライトを主相とする鉄酸化物の粒子である。立方晶フェライトは、Co、Ni、Mn、Al、CuおよびZnからなる群より選ばれる1種以上を含んでいる。好ましくは、立方晶フェライトは、Coを少なくとも含み、Co以外にNi、Mn、Al、CuおよびZnからなる群より選ばれる1種以上をさらに含んでいる。より具体的には例えば、立方晶フェライトは、一般式MFe24で表される平均組成を有する。但し、Mは、Co、Ni、Mn、Al、CuおよびZnからなる群より選ばれる1種以上の金属である。好ましくは、Mは、Coと、Ni、Mn、Al、CuおよびZnからなる群より選ばれる1種以上の金属との組み合わせである。
立方晶フェライト磁性粉の平均板径(平均粒子サイズ)は、好ましくは14nm以下、より好ましくは10nm以上14nm以下である。平均板径が14nmを超えると、媒体表面における粒子の露出面積が大きくなり、S/N比が低下する虞がある。一方、平均板径が10nm未満であると、立方晶フェライト磁性粉の作製が困難となる虞がある。
立方晶フェライト磁性粉の平均板状比(平均アスペクト比(平均板径LAM/平均板厚LBM))が、0.75以上1.25以下であることが好ましい。平均板状比がこの数値範囲から外れると、立方晶フェライト磁性粉の形状が立方体状またはほぼ立方体状ではなくなるため、凝集が発生し、短波長記録が困難になる虞がある。
結着剤は、上述の保護層12a、12bと同様である。
導電性粒子、潤滑剤および研磨剤は、上述の下地層13と同様である。
記録層14は、非磁性補強粒子として、酸化アルミニウム(α、βまたはγアルミナ)、酸化クロム、酸化珪素、ダイヤモンド、ガーネット、エメリー、窒化ホウ素、チタンカーバイト、炭化珪素、炭化チタン、酸化チタン(ルチル型またはアナターゼ型の酸化チタン)などをさらに含んでいてもよい。
(バックコート層)
バックコート層15は、結着剤、無機粒子および潤滑剤を含んでいる。バックコート層15が、必要に応じて硬化剤および帯電防止剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。結着剤、無機粒子および潤滑剤は、上述の下地層13と同様である。
[2 磁気記録媒体の製造方法]
次に、上述の構成を有する磁気記録媒体の製造方法の一例について説明する。
(塗料の調整工程)
まず、板状粒子粉および結着剤などを溶剤に混練、分散させることにより、保護層形成用塗料を調製する。次に、非磁性粉および結着剤などを溶剤に混練、分散させることにより、下地層形成用塗料を調製する。次に、磁性粉および結着剤などを溶剤に混練、分散させることにより、記録層形成用塗料を調製する。次に、結着剤、無機粒子および潤滑剤などを溶剤に混練、分散させることにより、バックコート層形成用塗料を調製する。保護層形成用塗料、下地層形成用塗料、記録層形成用塗料およびバックコート層形成用塗料の調製には、例えば、以下の溶剤、分散装置および混練装置を適用することができる。
上述の塗料調製に用いられる溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、乳酸エチル、エチレングリコールアセテートなどのエステル系溶媒、ジエチレングリコールジメチルエーテル、2−エトキシエタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、メチレンクロライド、エチレンクロライド、四塩化炭素、クロロホルム、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、適宜混合して用いてもよい。
上述の塗料調製に用いられる混練装置としては、例えば、連続二軸混練機、多段階で希釈可能な連続二軸混練機、ニーダー、加圧ニーダー、ロールニーダーなどの混練装置を用いることができるが、特にこれらの装置に限定されるものではない。また、上述の塗料調製に用いられる分散装置としては、例えば、ロールミル、ボールミル、横型サンドミル、縦型サンドミル、スパイクミル、ピンミル、タワーミル、パールミル(例えばアイリッヒ社製「DCPミル」など)、ホモジナイザー、超音波分散機などの分散装置を用いることができるが、特にこれらの装置に限定されるものではない。
(保護層の形成工程)
次に、保護層形成用塗料を帯状の非磁性支持体11の一方の主面に塗布して、塗膜を形成する。保護層形成用塗料を非磁性支持体11の一方の主面に塗布すると、塗膜に含まれる板状粒子粉は、板状粒子の主面が非磁性支持体11の一方の主面に対向するとともに、保護層12aの厚さ方向に重なり合うように自然に配向する。すなわち、保護層12aに含まれる板状粒子粉の短軸が保護層12aの厚さ方向にほぼ平行になるように、板状粒子粉は配向する。但し、必要に応じて、塗膜に含まれる板状粒子粉を磁場配向させるようにしてもよい。次に、塗膜を乾燥させることにより、非磁性支持体11の一方の主面に保護層12aを形成する。
次に、保護層形成用塗料を帯状の非磁性支持体11の他方の主面に塗布する以外は、上述の保護層12aの形成工程と同様にして、非磁性支持体11の他方の主面に保護層12bを形成する。
(下地層の形成工程)
次に、非磁性支持体11の一方の主面に形成された保護層12a上に下地層形成用塗料を塗布して乾燥させることにより、下地層13を保護層12a上に形成する。
(記録層の形成工程)
次に、下地層13上に記録層形成用塗料を塗布して乾燥させることにより、記録層14を下地層13上に形成する。なお、乾燥の際に、磁性粉に含まれる立方晶フェライト磁性粉を磁場配向させることにより、立方晶フェライト磁性粉の磁化容易軸を記録層14の厚さ方向に向けるか、もしくはほぼ記録層14の厚さ方向に向けることが好ましい。
(バックコート層の形成工程)
次に、非磁性支持体11の他方の主面に形成された保護層12b上にバックコート層形成用塗料を塗布して乾燥させることにより、バックコート層15を形成する。これにより、幅広の磁気記録媒体が得られる。
(カレンダー処理および裁断の工程)
次に、得られた幅広の磁気記録媒体を大径コアに巻き直し、硬化処理を行う。次に、幅広の磁気記録媒体に対してカレンダー処理を行った後、所定の幅に裁断する。これにより、目的とする磁気記録媒体が得られる。なお、バックコート層15を形成する工程は、カレンダー処理後であってもよい。
[3 効果]
本技術の一実施形態に係る磁気記録媒体では、非磁性支持体11の両面に板状粒子粉を含む保護層12a、12bが設けられている。この板状粒子粉は、板状粒子の主面が非磁性支持体11の主面に対向するように保護層12a、12bの厚さ方向に重なり合っており、また板状粒子の平均板状比は60以上である。これにより、非磁性支持体11に水分が到達しにくくなるので、湿度変化に対する寸法安定性を向上できる。また、長手方向および幅方向の両方向において、引っ張りおよび圧縮に対して変形しにくく、ポアソン比も小さくできるため、張力変形を小さくできる。
非磁性支持体11の両面に保護層12a、12bを設けることで、高性能が要求される磁気記録媒体においても、非磁性支持体11の材料としてポリエチレン(PE)などの一般的な高分子樹脂材料を使用することが可能になる。したがって、磁気記録媒体の生産コストを低減することができる。
[4 変形例]
上述の一実施形態では、非磁性支持体11の両面に保護層12a、12bが設けられている構成を例として説明したが、非磁性支持体11の少なくも一方の主面、または非磁性支持体11のいずれか一方の主面に保護層が設けられている構成を採用してもよい。非磁性支持体11のいずれか一方の主面に保護層を設ける場合、湿度変化や張力に対する寸法安定性向上の観点からすると、非磁性支持体11の両主面のうち、記録層14とは反対側の主面に保護層を設けることが好ましい。
非磁性支持体11のいずれか一方の主面に上述の一実施形態における保護層を設け、他方の主面に一般的な保護層を設けるようにしてもよい。また、上述の一実施形態における保護層と一般的な保護層とを積層して用いてもよい。ここで、一般的な保護層とは、磁気記録媒体の技術分野において、寸法安定性を目的として用いられる保護層を意味する。一般的な保護膜としては、例えば、蒸着やスパッタ膜などの真空薄膜の作製技術により形成される薄膜が挙げられる。具体的には例えば特許文献1、2の強化層が挙げられる。
上述の一実施形態では、磁気記録媒体が垂直磁気記録媒体である場合を例として説明したが、磁気記録媒体が水平磁気記録媒体であってもよい。
上述の一実施形態では、記録層に含まれる磁性粉として立方晶フェライト磁性粉を用いる例について説明したが、磁性粉はこの例に限定されるものではなく、垂直磁気記録媒体または水平磁気記録媒体にて一般的に用いられているものを使用可能である。具体的には例えば、磁性粉としては、Fe系、およびFe−Co系の金属粉末、バリウムフェライト、炭化鉄、酸化鉄などが挙げられる。なお、副元素として、Co、Ni、Cr、Mn、Mg、Ca、Ba、Sr、Zn、Ti、Mo、Ag、Cu、Na、K、Li、Al、Si、Ge、Ga、Y、Nd、La、Ce、Zrなどの金属化合物が共存していてもよい。
上述の一実施形態では、下地層13および記録層14が塗布工程(ウエットプロセス)により作製される薄膜である例について説明したが、下地層13および記録層14は、スパッタリングなどの真空薄膜の作製技術(ドライプロセス)により作製される薄膜であってもよい。
保護層12aおよび下地層13の形成工程は、上述の例に限定されるものではない。例えば、保護層形成用塗料を非磁性支持体11の一方の主面に塗布して塗膜を形成し、この湿潤状態にある塗膜上に下地層形成用塗料を重ねて塗布して塗膜を形成した後、両塗膜を乾燥させることにより、保護層12aおよび下地層13を非磁性支持体11の一主面上に形成するようにしてもよい。
下地層13および記録層14の形成工程は、上述の例に限定されるものではない。例えば、下地層形成用塗料を保護層12aの一方の主面に塗布して塗膜を形成し、この湿潤状態にある塗膜上に記録層形成用塗料を重ねて塗布して塗膜を形成した後、両塗膜を乾燥させることにより、下地層13および記録層14を保護層12aの一主面上に形成するようにしてもよい。なお、この下地層13および記録層14の形成工程を、上述の保護層12aおよび下地層13の形成工程の変形例と組み合わせてもよい。
上述の一実施形態では、保護層12aと記録層14との間に下地層13が設けられた構成を例として説明したが、下地層13は必要に応じて設けられるものであって、下地層13を設けない構成を採用してもよい。また、保護層12b上にバックコート層15が設けられた構成を例として説明したが、バックコート層15は必要に応じて設けられるものであって、バックコート層15を設けない構成を採用してもよい。
以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(保護層の平均厚さDm)
本実施例において、保護層の平均厚さDmは、上述の一実施形態にて説明したようにして求められた。
(下地層、記録層の平均厚さ)
本実施例において、下地層および記録層の平均厚さは、上述の「保護層の平均厚さDm」と同様にして求められた。
(板状粒子粉の平均板厚Tm)
本実施例において、板状粒子粉の平均板厚Tmは、上述の一実施形態にて説明したようにして求められた。
(板状粒子粉の平均板径Rm)
本実施例において、板状粒子粉の平均板径Rmは、上述の一実施形態にて説明したようにして求められた。
(板状粒子粉の平均板状比Rm/Tm)
本実施例において、板状粒子粉の平均板状比Rm/Tmは、上述の一実施形態にて説明したようにして求められた。
(板状粒子粉の割合Dm/Tm)
本実施例において、板状粒子粉の平均板厚Tmに対する保護層の平均厚さDmの割合(Dm/Tm)は、上述の一実施形態にて説明したようにして求められた。
(針状粒子粉の平均短軸径Tm)
本実施例において、針状粒子の平均短軸径Tmは、断面TEM像から数百個の針状粒子の短軸径Tを求めて、それらを単純に平均(算術平均)する以外は、上述の「板状粒子粉の平均板厚Tm」と同様にして求められた。
(針状粒子粉の平均長軸径Rm)
本実施例において、針状粒子の平均長軸径Rmは、断面TEM像から数百個の針状粒子の長軸径Rを求めて、それらを単純に平均(算術平均)する以外は、上述の「板状粒子粉の平均板径Rm」と同様にして求められた。
(針状粒子粉の平均針状比Rm/Tm)
本実施例において、針状粒子粉の平均針状比Rm/Tmは、上述のように求めた針状粒子の平均短軸径Tmおよび平均長軸径Rmを用いて求められた。
(針状粒子粉の割合Dm/Tm)
本実施例において、針状粒子粉の平均短軸径Tmに対する保護層の平均厚さDmの割合(Dm/Tm)は、上述のように求めた針状粒子の平均短軸径Tmおよび保護層の平均厚さDmを用いて求められた。
(球状粒子粉の平均粒径Tm)
本実施例において、球状粒子の平均直径Tm(=Rm)は、断面TEM像から数百個の球状粒子の直径Tを求めて、それらを単純に平均(算術平均)する以外は、上述の「板状粒子粉の平均板厚Tm」と同様にして求められた。
(球状粒子粉の割合Dm/Tm)
本実施例において、球状粒子粉の平均直径Tmに対する保護層の平均厚さDmの割合(Dm/Tm)は、上述のように求めた球状粒子の平均粒径Tmおよび保護層の平均厚さDmを用いて求められた。
[実施例1]
(記録層形成用塗料の調製工程)
記録層形成用塗料を次のようにして調製した。まず、下記原料をエクストルーダで混練して混練物を得た。
CoNiフェライト結晶磁性粉:100質量部
(形状:ほぼ立方体形状、平均板径:11nm、平均板状比:0.95)
塩化ビニル系樹脂(シクロヘキサノン溶液30質量%):55.6質量部
(重合度300、Mn=10000、極性基としてOSO3K=0.07mmol/g、2級OH=0.3mmol/gを含有する。)
酸化アルミニウム粉末:5質量部
(α−Al23、平均粒径0.2μm)
カーボンブラック:2質量部
(東海カーボン社製、商品名:シーストTA)
次に、ディスパーを備えた攪拌タンクに、混練物と、下記原料とを加えて予備混合を行った。その後、さらにサンドミル混合を行い、フィルター処理を行い、記録層形成用塗料を調製した。
塩化ビニル系樹脂:27.8質量部
(樹脂溶液:樹脂分30質量%、シクロヘキサノン70質量%)
ポリイソシアネート:4質量部
(商品名:コロネートL、日本ポリウレタン社製)
ミリスチン酸:2質量部
n−ブチルステアレート:2質量部
メチルエチルケトン:121.3質量部
トルエン:121.3質量部
シクロヘキサノン:60.7質量部
(下地層形成用塗料の調製工程)
下地層形成用塗料を次のようにして調製した。まず、下記原料をエクストルーダで混練して混練物を得た。
針状酸化鉄粉末:100質量部
(α−Fe23、平均長軸長0.15μm)
塩化ビニル系樹脂:55.6質量部
(樹脂溶液:樹脂分30質量%、シクロヘキサノン70質量%)
カーボンブラック:10質量部
(平均粒径20nm)
次に、ディスパーを備えた攪拌タンクに、混練物と、下記原料とを加えて予備混合を行った。その後、さらにサンドミル混合を行い、フィルター処理を行い、下地層形成用塗料を調製した。
ポリウレタン系樹脂UR8200(東洋紡績製):18.5質量部
ポリイソシアネート:4質量部
(商品名:コロネートL、日本ポリウレタン社製)
ミリスチン酸:2質量部
n−ブチルステアレート:2質量部
メチルエチルケトン:108.2質量部
トルエン:108.2質量部
シクロヘキサノン:18.5質量部
(保護層形成用塗料の調製工程)
保護層形成用塗料を次のようにして調製した。下記原料を、ディスパーを備えた攪拌タンクで混合を行い、フィルター処理を行うことで、保護層形成用塗料を調製した。
バリウムフェライト:100質量部
(形状:板状、平均板状比Rm/Tm:60、平均板厚Tm:4nm、平均板径Rm:240)
ポリウレタン系樹脂UR8200(東洋紡績製): 25質量部
(重合度300、Mn=10000、極性基としてOSO3K=0.07mmol/g、2級OH=0.3mmol/gを含有する。)
メチルエチルケトン:250質量部
トルエン:2000質量部
(バックコート層形成用塗料の調製工程)
バックコート層形成用塗料を次のようにして調製した。下記原料を、ディスパーを備えた攪拌タンクで混合を行い、フィルター処理を行うことで、バックコート層形成用塗料を調製した。
カーボンブラック(旭社製、商品名:#80):100質量部
ポリエステルポリウレタン:100質量部
(日本ポリウレタン社製、商品名:N−2304)
メチルエチルケトン:500質量部
トルエン:400質量部
シクロヘキサノン:100質量部
(保護層、下地層および記録層の形成工程)
次に、保護層、下地層および記録層を次のようにして形成した。まず、非磁性支持体である、厚さ6.2μm、帯状のPENフィルムの一方の主面上に、保護層形成用塗料を塗布、乾燥させることにより、PENフィルムの一方の主面上に平均厚さ150nmの保護層を形成した。次に、保護層上に、下地層形成用塗料を塗布、乾燥させることにより、保護層上に平均厚さ1μmの下地層を形成した。次に、下地層上に、記録層形成用塗料を塗布、乾燥させることにより、下地層上に平均厚さ70nmの記録層を形成した。なお、乾燥の際に、磁性粉を磁場配向させた。
(バックコート層の形成工程)
次に、PENフィルムの他方の主面上に、バックコート層形成用塗料を塗布、乾燥させることにより、PENフィルムの他方の主面上に平均厚さ0.6μmのバックコート層を形成した。これにより、幅広の磁気テープを得た。
(カレンダー処理および裁断の工程)
次に、得られた幅広の磁気テープに対して、金属ロールによるカレンダー処理を行い、記録層表面を平滑化した。次に、幅広の磁気テープを1/2インチ(12.65mm)幅に裁断して、目的とする磁気テープを得た。
[実施例2]
保護層形成用塗料の調製工程において、バリウムフェライトに代えてα−酸化鉄(形状:板状、平均板状比Rm/Tm:60、平均板厚Tm:10nm、平均板径Rm:600nm)を用いた。また、保護層の形成工程において、保護層の平均厚さを300nmに変更した。これ以外のことは実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[実施例3]
保護層形成用塗料の調製工程において、バリウムフェライトに代えてマイカ(形状:板状、平均板状比Rm/Tm:200、平均板厚Tm:5nm、平均板径Rm:1000nm)を用いた。これ以外のことは実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[実施例4]
保護層形成用塗料の調製工程において、バリウムフェライトに代えてモンモリロナイト(形状:板状、平均板状比Rm/Tm:300、平均板厚Tm:1nm、平均板径Rm:300nm)を用いた。これ以外のことは実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[実施例5]
保護層形成用塗料の調製工程において、モンモリロナイト(形状:板状、平均板状比Rm/Tm:300、平均板厚Tm:2nm、平均板径Rm:600nm)を用いた。また、保護層の形成工程において、保護層の平均厚さを40nmに変更した。これ以外のことは実施例4と同様にして磁気テープを得た。
[実施例6]
保護層の形成工程において、PENフィルムの両面に平均厚さ250nmの保護層を形成した。また、下地層の形成工程において、下地層の平均厚さを0.6μmに変更した。これ以外のことは実施例4と同様にして磁気テープを得た。
[実施例7]
保護層の形成工程において、PENフィルムの両面に平均厚さ100nmの保護層を形成した。これ以外のことは実施例4と同様にして磁気テープを得た。
[比較例1]
PENフィルムの一方の主面上に保護層を形成せずに、下地層を直接形成した。これ以外のことは実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[比較例2]
保護層形成用塗料の調製工程において、バリウムフェライト(形状:板状、平均板状比Rm/Tm:7、平均板厚Tm:4nm、平均板径Rm:28nm)を用いた。また、保護層の形成工程において、保護層の平均厚さを120nmに変更した。これ以外のことは実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[比較例3]
保護層形成用塗料の調製工程において、バリウムフェライトに代えてα−酸化鉄(形状:針状、平均針状比Rm/Tm:10、平均短軸径Tm:8nm、平均長軸径Rm:80)を用いた。また、保護層の形成工程において、保護層の平均厚さを250nmに変更した。これ以外のことは実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[比較例4]
保護層形成用塗料の調製工程において、バリウムフェライトに代えてシリカ(形状:球状、平均粒径Tm:18nm)を用いた。また、保護層の形成工程において、PENフィルムの両面に平均厚さ250nmの保護層を形成した。これ以外のことは実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[比較例5]
保護層形成用塗料の調製工程において、バリウムフェライトに代えてα−酸化鉄(形状:板状、平均板状比Rm/Tm:50、平均板厚Tm:10nm、平均板径Rm:500nm)を用いた。また、保護層の形成工程において、保護層の平均厚さを300nmに変更した。これ以外のことは実施例1と同様にして磁気テープを得た。
(評価)
上述のようにして得られた磁気テープに以下の評価を行った。
(粒子重なりの有無)
まず、磁気テープをその主面に対して垂直に切り出し、その断面をTEMにより観察した。次に、観察したTEM像から、保護層に含まれる板状粒子粉が、板状粒子の主面がPENフィルム(非磁性支持体)の主面に対向するように保護層の厚さ方向に重なり合っているか否かを判断した。その結果を表1に示す。なお、本評価は、保護層の粒子粉として板状粒子粉を用いたサンプルにのみ行われた。
以下に、TEMの測定条件を示す。
装置:TEM(日立製作所製、H9000NAR)
加速電圧:300kV
倍率:100000倍
(ヤング率)
JIS−K7133、ASTM D882に基づき、サンプル幅6.25mm×サンプル実行長100mm、引っ張り速度200mm/minで測定し、1%伸びを与える抗張力を初期フィルム断面積で割った値をE(ヤング率)とした。その結果を表1に示す。
(湿度変形率)
サンプルの長手方向に一定の荷重をかけ、25℃で湿度を変化させたときの幅方向の変形から、以下の式(1)に従って湿度膨張率を算出した。その結果を表1に示す。サンプルは幅1/2インチ、標線間隔200mmのものを用いた。荷重はサンプルの長手方向に20gとした。
湿度膨張率(%)=[(L−L0)/12.65]×100 ・・・(1)
但し、L0は25℃、RH20%で24時間保存したときの標線間隔(mm)を示す。
また、Lは25℃、RH80%で24時間保存したときの標線間隔(mm)を示す。
表1に、実施例1〜7、比較例1〜5の磁気テープの構成および評価結果を示す。
Figure 2016157681
A面:PENフィルム(非磁性支持体)の両面のうち記録層形成側の表面
B面:PENフィルムの両面(非磁性支持体)のうち記録層形成側とは反対側の裏面
MD:Machine Direction
TD:Transverse Direction
Dm:保護層の平均厚み
Tm:粒子形状が板状である場合、Tmは平均板厚を意味する。粒子形状が針状である場合、Tmは平均短軸径を意味する。粒子形状が球状である場合、Tmは平均直径を意味する。
Rm:粒子形状が板状である場合、Rmは平均板径を意味する。粒子形状が針状である場合、Rmは平均長軸径を意味する。
実施例1、比較例1、5の評価結果等から、板状粒子の主面が支持体の主面に対向するように板状粒子粉が保護層の厚さ方向に重なり合っており、かつ、板状粒子粉の平均板状比が60以上であると、湿度変化および張力に対する寸法変形を抑制する効果(以下「寸法変形の抑制効果」という。)が得られることがわかる。
実施例1、3、4、比較例5の評価結果等から、板状粒子の平均板状比が大きいほど、寸法変形の抑制効果が向上することがわかる。
比較例1、3、4の評価結果等から、保護層に含まれる粒子分が針状粒子粉または球状粒子粉である場合には、寸法変形の抑制効果を得ることは困難であることがわかる。
実施例1〜4の評価結果等から、板状粒子の主面が支持体の主面に対向するように板状粒子粉が保護層の厚さ方向に重なり合っており、かつ、板状粒子粉の平均板状比が60以上であれば、板状粒子粉の種類によらず、寸法変形の抑制効果が発現することがわかる。
実施例4、5の評価結果等から、板状粒子の平均板厚Tmに対する保護層の平均厚みDmの割合(Dm/Tm)が大きいほど、寸法変形の抑制効果が向上することがわかる。
実施例4〜7の評価結果等から、非磁性支持体の両面に保護層を設けることで、寸法変形の抑制効果が向上することがわかる。
以上、本技術の実施形態およびその変形例、ならびに実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
また、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
支持体と、
記録層と、
上記支持体の少なくとも一方の面に設けられた、板状粒子粉を含む保護層と
を備え、
上記板状粒子粉は、該板状粒子の主面が上記支持体の面に対向するように上記保護層の厚さ方向に重なり合っており、
上記板状粒子の平均板状比は、60以上である磁気記録媒体。
(2)
上記板状粒子の平均板状比は、200以上である(1)に記載の磁気記録媒体。
(3)
上記板状粒子の平均板厚Tmに対する上記保護層の平均厚みDmの割合(Dm/Tm)は、30以上である(1)または(2)に記載の磁気記録媒体。
(4)
上記保護層は、上記支持体の両面のうち、上記記録層とは反対側の面に設けられている(1)から(3)のいずれかに記載の磁気記録媒体。
(5)
上記保護層は、上記支持体の両面に設けられている(1)から(3)のいずれかに記載の磁気記録媒体。
(6)
上記板状粒子は、粘土である(1)から(5)のいずれかに記載の磁気記録媒体。
(7)
上記粘土は、カオリナイト、ディッカイト、ハロイサイト、クリソタイル、リザーダイド、アメサイト、パイロフィライト、タルク、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、スチーブンサイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、2八面体型バーミキュライト、3八面体型バーミキュライト、白雲母、パラゴナイト、イライト、セリサイト、金雲母、黒雲母、レピドライト、マガディアイト、アイラライトおよびカネマイトからなる群より選ばれる1種以上である(6)に記載の磁気記録媒体。
(8)
上記板状粒子は、フェライトである(1)から(5)のいずれかに記載の磁気記録媒体。
(9)
上記記録層の下に設けられた下地層をさらに備える(1)から(8)のいずれかに記載の磁気記録媒体。
11 非磁性支持体
12a、12b 保護層
13 下地層
14 記録層
15 バックコート層

Claims (9)

  1. 支持体と、
    記録層と、
    上記支持体の少なくとも一方の面に設けられた、板状粒子粉を含む保護層と
    を備え、
    上記板状粒子粉は、該板状粒子の主面が上記支持体の面に対向するように上記保護層の厚さ方向に重なり合っており、
    上記板状粒子の平均板状比は、60以上である磁気記録媒体。
  2. 上記板状粒子の平均板状比は、200以上である請求項1に記載の磁気記録媒体。
  3. 上記板状粒子の平均板厚Tmに対する上記保護層の平均厚みDmの割合(Dm/Tm)は、30以上である請求項1に記載の磁気記録媒体。
  4. 上記保護層は、上記支持体の両面のうち、上記記録層とは反対側の面に設けられている請求項1に記載の磁気記録媒体。
  5. 上記保護層は、上記支持体の両面に設けられている請求項1に記載の磁気記録媒体。
  6. 上記板状粒子は、粘土である請求項1に記載の磁気記録媒体。
  7. 上記粘土は、カオリナイト、ディッカイト、ハロイサイト、クリソタイル、リザーダイド、アメサイト、パイロフィライト、タルク、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、スチーブンサイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、2八面体型バーミキュライト、3八面体型バーミキュライト、白雲母、パラゴナイト、イライト、セリサイト、金雲母、黒雲母、レピドライト、マガディアイト、アイラライトおよびカネマイトからなる群より選ばれる1種以上である請求項6に記載の磁気記録媒体。
  8. 上記板状粒子は、フェライトである請求項1に記載の磁気記録媒体。
  9. 上記記録層の下に設けられた下地層をさらに備える請求項1に記載の磁気記録媒体。
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