KR940003386B1

KR940003386B1 - 자기 디스크

Info

Publication number: KR940003386B1
Application number: KR1019860003873A
Authority: KR
Inventors: 아기라 미야게; 히도시 나가다니; 쯔기히로 도이; 구니오 미즈시마; 아기도 시게모도
Original assignee: 히다찌마구세루 가부시기가이샤; 나가이 아쯔시
Priority date: 1985-06-20
Filing date: 1986-05-19
Publication date: 1994-04-21
Also published as: KR870000684A; EP0206244A3; EP0206244A2; JPS61294637A; DE3681510D1; EP0206244B1; US4828925A; JPH0673174B2

Abstract

내용 없음.

Description

자기 디스크

본 발명은 비자성 지지체상에 강자성 미분말과 결합제를 주체로 한 자성 도포막으로 이루어지는 자성층을 대부분의 경우 지지체의 양면에 마련한 자기 디스크의 개량에 관한 것으로서, 특히 이러한 자성층 그 자체의 강도를 약화시키는 일없이 그 윤활성능을 높이는 기술에 관한 것이다.

오디오 테이프, 비디오 테이프에 있어서도 자성 도포막 표면과 자기 헤드와의 슬라이딩 접촉에 의한 마찰을 감소시키기 위해 종래부터 액상의 윤활제를 혼입시키는 일이 많이 실행되어 왔다. 특히, 비디오 테이프 등에서는 자성 도포막의 동일 부분을 몇번이고 반복해서 자기 헤드와 슬라이딩 접촉시키는, 소위 스틸 특성과의 관계에서 자성층의 윤활성과 강도를 모두 만족시키기 위해, 액상의 윤활제 중에서도 윤활성능이 우수한 지방산 에스테르를 자성 도포막중에 혼입하는 것이 실행되어 왔다.

예를들면, 일본국 특허공보 소화 43-23899, 일본국 특허공보 소화 47-12950, 일본국 특허공보 소화 47-14648호, 일본국 특허공보 소화 47-26882, 일본국 특허공보 소화 48-13042, 일본국 특허공보 소화 48-15002, 일본국 특허공보 소화 58-2414, 일본국 특허공보 소화 59-23008, 일본국 특허공개공보 소화 55-117735, 일본국 특허공개공보 소화 55-117739, 일본국 특허공개공보 소화 55-17385, 일본국 특허공개공보 소화 55-130435 및 USP4,465,737등을 들 수 있다.

이들의 지방산 에스테르를 자성 도포막중에 혼입시키는 것에 의해서, 비디오 테이프 등의 자성 도포막의 윤활성, 강도 내구성 등은 일단 만족한 것을 얻을 수 있게 되었다.

그러나, 근래 특히 자기 기록 매체중의, 소위 플로피 디스크의 분야에서 자성 도포막의 윤활성 및 자성층의 내구성, 강도가 강하게 요구되기에 이르렀다.

이것은 다음과 같은 이유 때문이다. 즉, ① 플로피 디스크에 있어서는 기록 재생을 위한 주변 기기의 발달에 따라서 데이타의 서치 전송기간의 단축화가 실행되고, 이것에 따라 종래보다 고속으로 플로피 디스크를 회전시키는 것이 필요하게 된 것, ② 또, 플로피 디스크는 통상 표면 이면에서 기록 재생장치의 자기 헤드 또는 지지부재에 의해 끼워진 상태에서 슬라이딩 접촉면을 받는 것, ③선 기록밀도를 향상시키기 위해서는 강자성 도포 막두께를 더욱 얇게 할 필요가 있는 것, ④ 또, 특히 강자성 미분말로서 금속철 분말 등을 이용한, 소위 금속 플로피 디스크에 있어서는 산화물을 자성 분말로서 이용한 것보다도 도포막이 부드럽고 또한 자기 헤드와의 슬라이딩 접촉에 있어서의 마찰 계수가 더욱 높게 되는 것 등에 의해, 윤활성능이 종래의 비디오 테이프나 플로피 디스크에 비해서 매우 엄격하고 차이가 있는 것이 요구되기에 이르렀다.

그리고, 이 때문에 자기 헤드와 자성 도포막 표면과의 상대 슬라이딩 접촉속도가 크게 된 결과, 양자의 접촉 부분에서 소위 슬라이딩 발열 현상이 발생하고, 이로 인해 강자성 미분말과 서로 결합되어 자성 도포막을 구성하고 있는 결합제 수지가 열에 의한 저하를 받고, 이것에 또 슬라이딩 접촉력이 가해지므로 자성 도포막의 저하도 현저하게 되는 것이다.

이와 같은 상황하에서 본 발명자들은 자성 도포막의 윤활성과 강도, 즉 내구성을 동시에 만족할 수 있는 신규의 자기 디스크를 제공하기 위해 여러가지로 검토한 결과, ① 자성 도포막의 윤활성을 향상시키고자 하는 경우, 액상의 윤활제를 다량으로 이용하는 것이 특히 효과가 크지만, 액상의 것은 일반적으로 자성 도포막을 구성하고 있는 결합제 수지와의 상용성이 양호하고, 이 때문에 자성층중에 다량으로 녹아들어가 윤활성이 우수한 것을 얻을 수 있지만, 그 반면에 결합제 수지는 대부분의 윤활제 분자를 끌어당기는 것에 의해서, 소위 팽윤상태로 되고 본래의 강자성 미분말의 결합력이 약화되어 자성층의 저하가 현저하지 않았다.

② 따라서, 윤활제의 양을 증가시키더라도 결합제 수지중에 다량으로 함유시키는 것은 자성층의 내구성의 저하를 초래하기 때문에, 윤활제는 자성 도포막중에 균일하게 존재시키는 것이 아니고, 가능한 한 자기 헤드와의 슬라이딩 접촉을 받는 자성 도포막 표면부에 국소적으로 존재시키도록 하는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다.

③ 그리고, 이러한 견지에 따라서 더욱 검토를 거듭한 결과, 지방산 에스테르이더라도 고체형상인 것을 이용하는 것으로 한 경우에는 자성 도료중에 이것을 균일하게 분산시킨 경우에 있어서도 본래 결합제 수지로의 사용성이 액상인 것보다 부족한 점 및 자체 무게의 관계에서, 이 자성 도료를 기체상에 도포한 경우에 고체형상의 지방산 에스테르는 선택적으로 자성 도포막 표면 근방으로 부상해 온다는 사실을 발견하였다.

④ 그래서, 이 사실을 기초로 고체형상의 지방산 에스테르를 윤활제로서 이용한 자기 디스크를 제작하여 검토한 결과, 양호한 윤활제와 내구성을 나타내는 것을 얻을 수 있었다.

⑤ 또, 이러한 자기 디스크를 장기간 보존한 후에 다시 윤활성, 내구성을 조사한 결과, 뜻밖에도 내구성을 검토하기 이전에 종래에도 역시 윤활성능이 저하하고 있는 것을 판명한 것이다.

⑥ 이 원인을 규명하기 위해 상기 자기 디스크의 표면을 자세히 관찰한 결과, 자성 도포막 표면에 백색의 분말이 부착하고 있는 것이 확인되었다.

그리고, 백색 분말을 분석한 결과, 그것은 도포막 표면에 국소적으로 존재하고 있던 고체형상의 지방산 에스테르의 석출물이었다.

⑦ 그래서, 본 발명자들은 이 점에 대해 재차 연구하고, 윤활제로서의 고체형상의 지방산 에스테르가 자성층 표면에 국소적으로 존재한 채 시간이 경과함에 따라 백색 분말화하는 석출 현상을 미연에 방지하는 것을 여러가지로 검토하였다.

⑧ 그 결과, 단지 결합제 수지와 자성 도포막의 표면부에 국소적으로 존재하는 고체의 지방산 에스테르 뿐만 아니라, 양자를 항상 안정하게 결합시키기 위해서 별도의 안정화 재료를 혼입하지 않으면 안된다는 결론에 도달하였다.

⑨ 이러한, 안정화제로서 여러가지의 것을 검토한 결과, 자성 도포막중의 결합제 수지와의 상용성이 양호한 액상의 윤활제가 결합제 수지와 안정하게 친화하는 것, 도포막 표면부에 국소적으로 존재하는 고체형상의 지방산 에스테르와의 화학적 친화력의 점에 감안해서 이러한 안정화제로서 액상의 지방산 에스테르를 병용하면 자성 도포막의 윤활성 및 강도 내구성에도 우수한 자기 기록 매체를 제공할 수 있는 것을 발견한 것이다.

본 발명의 목적은 자성 도포막, 특히 근래의 플로피 디스크와 같은 가혹한 조건하에서 자기 헤드 등과 슬라이딩 접촉하는 자성 도포막에 강도 저하를 수반하지 않고 종래에 없는 우수한 윤활성을 부여하는 것이다.

본 발명에 있어서의 액체 형상의 지방산 에스테르라고 하는 것은 융점이 10℃ 이하인 저융점 지방산 에스테르(A)를 의미하고, 또 고체형상의 지방산 에스테르라고 하는 것은 융점이 15℃~60℃인 고융점 지방산 에스테르(B)를 의미한다.

저융점 지방산 에스테르(A)는 상기의 안정화제의 역할을 하는 것으로서, 구체적으로는 n-부틸 올레이트, 헥실 올레이트, n-옥틸 올레이트, 2-에틸헥실 올레이트, 올레일 올레이트, n-부틸 라우레이트, 헵틸 라우레이트, n-부틸 미리스테이트, n-부톡시 에틸 올레이트, 트리메티롤프로판 트리올레이트 등을 들수 있으며, 특히 2-에틸헥실 올레이트가 바람직하다. 고융점 지방산 에스테르(B)는 자성 도포막의 강도를 저하시키는 일없이 윤활성을 발휘시키는 것으로서, 구체적으로는 스테아릴 라우레이트, 세틸 라우레이트, 미리스틸 라우레이트, 스테아릴 미리스테이트, 세틸 미리스테이트, 미리스틸 미리스테이트, 스테아릴 팔미테이트, 세틸 팔미테이트, 미리스틸 팔미테이트, 라우릴 팔미테이트, 세틸 스테아레이트, 미리스틸 스테아레이트, 라우릴 스테아레이트, n-부틸 스테아레이트, 라우릴 미리스테아레이트, 라우릴 라우레이트, n-부톡시에틸 스테아레이트, n-부톡시프로필 스테아레이트, n-펜탁실에틸 스테아레이트 등을 들 수 있지만, 특히 n-부톡시에틸 스테아레이트가 가장 적합하다.

상기와 같은 저융점 지방산 에스테르(A)가 자성 도포막의 표면 부분에 국소적으로 존재하는 고융점 지방산 에스테르(B)와의 상호의 결합을 도모하는 상대방으로 되는 결합제 수지로서는 폴리 염화비닐계 공중합체, 섬유소계 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리 에스테르계 수지, 이소시아네이트 화합물 등 종래 공지의 것을 널리 사용할 수 있고, 분자량은 5,000~50,000 정도가 바람직하다. 이소시아네이트 화합물은 이것보다 저분자량의 것이라도 지장은 없다.

또 종류로서는 상술한 것중에서 특히 폴리우레탄 수지, 그중에서도 주쇄 및 분자쇄의 말단에 일급 수산기가 도입된 분기 폴리우레탄 수지를 이용하는 것이 가장 적합하다.

안정화제로서의 역할을 하는 저융점 지방산 에스테르(A)와 자성 도포막의 윤활성을 주로 발휘하는 고융점 지방산 에스테르(B)는 합계량으로 상기 결합제 수지에 대해서 중량으로 10~100% 함유시키면 좋고, 적으면 소기의 효과가 얻어지기 어렵게 되고, 너무 많으면 백색 분말의 석출에 의한 윤활성능의 저하 및 이것에 따르는 기록 재생시의 헤드 오염을 초래하거나 또는 자성 도포막의 저하에 의한 자성층으로의 손상이 생긴다는 문제가 발생하기 쉽게 된다.

또, 저융점 지방산 에스테르(A)와 고융점 지방산 에스테르(B)의 상호의 배합비율은 중량비로 (A) : (B)가 (10) : (1)~(1) : (10)으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 (10) : (1)~(1) : (1), 더욱 바람직하게는 (10) : (1)~(3) : (1)이다.

만약, 저융점 지방산 에스테르(A)쪽이 너무 많으면 도포막의 저하가 발생하기 쉬워지고, 반대로 고융점 지방산 에스테르(B)쪽이 너무 많으면 상기의 백색 분말의 석출현상이 발생하기 쉬워진다.

또, 사용하는 강자성 미분말은 일반적으로 입자지름이 0.2μ~0.5μ, 축비가 6~10인 침형상의 자성분말이 바람직하다. BET법에 의한 비표면적에서는 15m²/g~60m²/g 정도의 것이 고기록 밀도의 것을 얻기 위해서는 가장 적합하지만, 판형상 또는 6방정계의 것도 사용할 수가 있다.

이러한, 특성을 갖는 강자성 미분말로서는 γ-Fe₂O₃, Fe₃O₄또는 이들 2개의 중간 산화물, 이들에 또 Co를 함유시킨 것, CrO₂등의 금속 산화물, Fe,Ni,Co 등의 자성 금속 또는 이들 금속과 다른 원소의 금속 등과의 합금 또는 FexN으로 표시되는 질화물, 또 판형상, 6방정계의 것으로서는 바륨 페라이트, 스트론튬 페라이트 등을 채용할 수가 있다.

이들 자성분말의 보자력, 포화 자화량 등을 출력 특성과의 관점에서 적절히 설정하는 것이 특히 포화자화가 높은 것을 얻고자 할 경우에는 금속 자화분말을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 금속 자성분말은 일반적으로 산화물계 또는 질화물계 자성분말에 비해서 모스 경도가 낮으며 부드럽기 때문에 자성 도포막으로 한 경우에 자기 헤드와의 마찰계수가 증대하고, 또 도포막 강도의 저하를 초래하는 것이므로 본 발명의 적용에 의한 효과의 확인을 가장 용이하게할 수 있다. 이들의 강자성 미분말의 배합량은 상기의 저융점 지방산 에스테르(A), 저융점 지방산 배합량은 상기의 저융점 지방산 에스테르(A), 저융점 지방산 에스테르(B), 결합제 수지와의 전체 합계량에 대해 중량으로 10~100%로 하는 것이 바람직하다. 너무 적으면 기록신호의 출력이 저하하고, 너무 많으면 분말이 떨어지는 등의 현상이 발생한다.

또, 자성 도포막중에는 또 공지의 연마제, 계면 활성제, 대전 방지제 등을 첨가할 수 있는 것은 물론이다.

연마제로서는 입자의 지름이 0.2~1μm 정도의 BET 비표면적 10m²/g 이하의 알루미나 분말 등이 특히 가장 적합하다. 또, 계면 활성제로서는 지방산 등 공지의 것이 사용되지만, 연마제 등의 표면에 사전에 피착시켜서 자성 도료중에 혼입시켜도 좋다.

대전 방지제로서는 액상의 것, 고체상태의 것중 어느 것이라도 사용할 수 있지만, 예를들면 카본 블랙 등이 가장 적합하다.

이들은 종래 공지의 적당량을 설정하여 자성 도료중에 혼입시킬 수가 있다.

이러한 자성 도료를 제작하기 위해서는 니더(kneader), 볼밀, 샌드밀, 페블밀 등에 상술한 조성재료를 전부 또는 일부를 투입하여 분산시키는 것이 일반적으로 실행된다. 이 경우에, 톨루엔, MEK, MIBK, 시크로 헥사논 등의 적절한 용제를 사용한다.

다음에 본 발명을 실시예와 함께 상세하게 기술한다. 다음의 실시예와 비교예에 있어서 「부」는 모두 「중량부」를 나타낸다.

[실시예 1]

금속철 분말 100부

(BET 비표면적 50m²/g, 보자력 1530 Oe, 입자지름 0.3μ, 축비 8, 포화자화 125emu/g)

염화비닐-초산비닐-비닐 알콜 공중합체 11부

(분자량 40,000 미국 UCC사제 상품명 「VAGH」)

폴리우레탄 수지 7부

(분자량 10,000 주쇄와 분자량의 말단에 1급 수산기가 도입된 분기형 폴리우레탄)

α-Al₂O₃분말 10부

(입자지름 0.7μ)

2-에틸-핵실 올레이트 3부

(저융점 지방산 에스테르(A))

n-부톡시에틸 스테아레이트 4부

(고융점 지방산 에스테르(B))

카본 블랙 15부

(입자지름 75mμ, BET 비표면적 25m²/g 미국 캐보트사제 상품명 「Stering」)

톨루엔 150부

시크로헥사논 150부

상기의 조성물을 볼밀중에서 72시간 혼연 분산시키고, 계속해서 이소시아네이트 화합물을 4부 가하고, 또 1시간 혼연하는 것에 의해 자성 도료를 조정하였다.

이 자성 도료를 두께 32μm의 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 이루어지는 비자성 지지체의 양면에 그라비아 코오터(gravure caater)로 건조후의 두께가 표리 각각 4.0μm로 되도록 도포 건조한 후, 캘린더링 처리를 실시하고, 또한 직경 47mm의 원판 형상으로 편칭가공처리해서 자기디스크를 얻었다. 시료 1라한다.

[실시예 2]

실시예 1에 있어서의 금속철 분말 대신에 BET 비표면적 20m²/g, 입자지름 0.4μm 축비 8의 보자력 650Oe 포화자화 79emu/g의 Co-함유 γ-Fe₂O₃분말을 동량 사용한 것 이외는 모두 실시예 1과 마찬가지로 해서 자기 디스크를 얻었다. 시료 2라 한다.

[실시예 3]

실시예 1에 있어서의 저융점 지방산 에스테르(A) 및 고융점 지방산 에스테르(B)를 각각 실시예 1과 동량을 표 1과 같이 종류를 변경해서 자기 디스크를 얻었다. (A), (B)를 달리한 것 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하였다. (시료3~7)

[표 1]

[실시예 4]

실시예 1에 있어서의 저융점 지방산 에스테르(A)와 고융점 지방산 에스테르(B)의 각각의 배합량을 달리한 것 이외는 모두 실시예 1과 마찬가지로 해서 자기 디스크를 얻었다. 배합량을 표 2에 나타낸다. (시료8~12)

[표 2]

(표내의 숫자는 중량부를 나타낸다)

[실시예 5]

실시예 1에 있어서의 염화 비닐-초산비닐-비닐 알콜을 제외하고 폴리우레탄 수지를 7부에서 18부로 증가한 것 이외는 모두 실시예1과 마찬가지로 해서 자기 디스크를 얻었다. 시료 13이라 한다.

[실시예 6]

실시예 2에 있어서의 염화 비닐-초산 비닐-비닐 알콜 공중합체 대신에 니트로셀룰로오스(H 1/2초)를 동량 사용한 것 이외는 모두 실시예 1과 마찬가지로 해서 자기 디스크를 얻었다. 시료 14라 한다.

[비교예 1~5]

실시예 1에 있어서의 저융점 지방산 에스테르(A)와 고융점 지방산 에스테르 대신에 하기 표 3에 나타낸 윤활제 물질 및 중량부의 배합으로 변경한 것 이외는 모두 실시예 1과 마찬가지로 해서 자기 디스크를 얻었다. (시료 A~E)

[표 3]

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 각 시료 디스크를 80℃ 60% 상대 습도하에서 16시간 방치한 후 3600 RPM의 회전속도로 Mn-Zn 페라이트 헤드와 슬라이딩 접촉시키고, 1시간간격으로 육안으로 헤드의 오염, 디스크의 도포막면의 손상을 관찰하였다. 또, 각 시료에 대해 5℃에서 1000시간 방치한 후의 슬라이딩 접촉 직전에서의 자성 도포막상의 백색 분말의 석출의 유무를 관찰하였다. 표 4에서는 각 디스크에 대해서 백색 분말의 석출의 유무 및 도포막연의 손상이 처음으로 발생하였을 때의 당초로부터의 슬라이딩 접촉시간(1시간 단위)을 각각 나타내었다.

이상의 결과에 의해 본 발명에 있어서의 시료 1~14의 자기 디스크를 장시간 보존후에 있어서도 백색 분말의 석출이 없고, 또 장시간의 슬라이딩 접촉에 의해서도 헤드의 오염이나 도포막의 손상이 생기기 어렵다는 것을 알 수 있다.

[표 4]

Claims

그의 적어도 하나의 표면에 강자성 미분말, 결합제, n-부틸 올레이트, 헥실 올레이트, n-옥틸 올레이트, 2-에틸헥실 올레이트, 올레일 올레이트, n-부틸 라우레이트, 헵틸라우레이트, n-부틸 미리스테이트, n-부톡시에틸 올레이트, 트리메티롤프로판 트리올레이트로 구성되는 군의 적어도 한 종류에서 선택된 10℃ 이하의 융점을 갖는 지방산 에스테르와 n-부톡시에틸 스테아레이트, n-부톡시프로필 스테아레이트로 구성되는 군의 적어도 한 종류에서 선택된 15℃~60℃의 융점을 갖는 지방산 에스테르를 포함하는 자성 도료로 이루어지는 자성층을 갖는 비자성 지지체를 포함하고, 10℃ 이하의 융점을 갖는 지방산 에스테르와 15℃~60℃의 융점을 갖는 지방산 에스테르의 합계량은 그의 결합제 수지의 중량에 대해 중량으로 10~100%이고, 10℃ 이하의 융점을 갖는 상기 지방산 에스테르와 15℃~60℃의 융점을 갖는 상기 지방산 에스테르의 중량비는 10 : 1~1 : 10인 것을 특징으로 하는 자기 디스크.
제1항에 있어서, 10℃ 이하의 융점을 갖는 상기 지방산 에스테르는 2-에틸헥실 올레이트인 것을 특징으로 하는 자기 디스크.
제1항에 있어서, 15℃~60℃의 융점을 갖는 상기 지방산 에스테르는 n-부톡시에틸 스테아레이트인 것을 특징으로 하는 자기 디스크.
제1항에 있어서, 상기 강자성 미분말은 자기 금속 분말인 것을 특징으로 하는 자기 디스크.
제1항에 있어서, 상기 결합제 수지는 폴리 우레탄 수지인 것을 특징으로 하는 자기 디스크.