JP2004335019A - Magnetic recording medium - Google Patents
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- Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高記録密度特性にすぐれた磁気記録媒体、とくに塗布型の磁気記録テープ（以下、単に「磁気テープ」または「テープ」ともいう）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気テープは、オーディオテープ、ビデオテープ、コンピューターテープなど種々の用途があるが、とくにデータバックアップ用テープの分野では、バックアップの対象となるハードディスクの大容量化に伴い、１巻当たり数１０〜１００ＧＢの記録容量のものが商品化されている。また、今後１ＴＢを超える大容量バックアップテープが提案されており、その高記録密度化は不可欠である。
【０００３】
このような高記録密度化に対応した磁気テープを製造するにあたっては、磁性粉末の微粒子化とそれらの塗膜中への高密度充填、塗膜の平滑化、磁性層の薄層化に関する高度な技術が用いられている。
また、記録密度を大きくするために、記録信号の短波長化とともに、トラックピッチの狭幅化も行われており、再生ヘッドがトラックを正確にトレースできるようにサーボトラックも併用されるシステムが登場している。
【０００４】
磁性粉末の改良に関しては、主に、短波長記録に対応するため、年々、微粒子化とともに、磁気特性の改善がはかられている。従来は、高記録密度磁気テープでも、オーデイオ用や家庭用ビデオテープに用いられていた強磁性酸化鉄、Ｃｏ変性強磁性酸化鉄などの磁性粉末が主に使用されていたが、現在は、長軸方向の粒子サイズが１００ｎｍ程度の針状の金属磁性粉末が主流となっている。また、短波長記録時の減磁による出力低下を防止するため、年々、高保磁力化がはかられ、針状磁性粉末を鉄−コバルト合金として、１９８． ９ｋＡ／ｍ程度の保磁力が実現されている（たとえば、特開平３−４９０２６号、特開平５−２３４０６４号、特開平６−２５７０２号、特開平６−１３９５５３号などの各公報）。
【０００５】
また、媒体製造技術の改良に関しては、結合剤として各種官能基を有するバインダ樹脂や、上記磁性粉末を使用した場合の分散技術の改善、さらには塗布工程後に行われるカレンダ技術の向上により、磁性層の表面平滑性が著しく向上し、短波長出力の向上に大きく寄与している（たとえば、特公昭６４−１２９７号、特公平７−６０５０４号、特開平４−１９８１５号などの各公報）。
【０００６】
しかしながら、近年の高密度化に伴い、記録波長が短縮化されているため、磁性層の厚さが厚いと、最短記録波長領域においては、従来の磁性粉末の飽和磁化や保磁力のレベルでは出力が数分の１程度しか得られず、また極めて短い記録波長を使用するため、従来それほど問題とならなかった記録再生時の自己減磁損失や磁性層の厚さに起因する厚み損失の影響が大きくなり、十分な分解能が得られないという問題があった。このような問題に対しては、上記したような磁性粉末による磁気特性の改善や媒体製造技術による表面性向上だけでは克服できないため、磁性層の厚さを低減することが提案されている。
【０００７】
一方、大容量化を実現するためにはトラック密度を高めることが必須になる。高トラック密度を実現するには、サーボ技術が重要になる。サーボ技術の中で、磁気サーボ方式では、磁性層に磁気的な手段でサーボ信号を記録するが、磁性層の厚さが薄くなると、信号記録用の波長に比べて波長の長いサーボ信号の出力が低下する。このサーボ信号は、通常、磁性層にテープ長手方向に沿ってトラックサーボ用のサーボバンドデータとして、記録用のデータトラックとともに設けられる。サーボトラック用のＭＲヘッドが、このサーボ信号を読み取り、この信号に基づいて、記録・再生用ヘッドがテープ幅方向に移動してデータトラックに到達することにより、トラッキングを行う。したがって、このサーボ信号の出力が低くなると、トラッキングエラーが起こりやすくなる問題が生じる。
このように、磁性層の厚さを薄くすると、上述したように再生出力が低下し、とくにトラックサーボ方式として磁気サーボ方式を使う場合には、この再生出力の低下は、エラーレートの増加を引き起こす深刻な問題となる。
【０００８】
この再生出力の低下を防止する効果的な方法として、比較的厚い磁性層厚さにおいても、それほど記録減磁が大きくない垂直記録方式が提案されており、既にハードデイスク媒体において実用化されようとしている。
垂直記録方式では、長手記録方式とは反対に、原理的には記録密度が高くなるほど反磁界は小さくなるため、長手記録方式のように極端に磁性層厚さを薄くすることなく短波長記録領域において高出力が得られるメリットがある。したがって、短波長記録領域での高い再生出力を維持した状態で、上述したように比較的長波長のサーボ信号の再生出力の低下を防止できる。
【０００９】
このような垂直記録を行うための媒体には、従来からスパッタ膜や蒸着膜などの金属薄膜が盛んに研究されてきた。一方、塗布型の磁気記録媒体においても、針状の磁性粉末を垂直配向した媒体が知られている。
たとえば、特開昭５７−１８３６２６号公報には長軸長さが０．１〜０．５μｍの針状のγ−Ｆｅ２ Ｏ３ を垂直配向した塗布媒体が、特開昭５９−１６７８５４号公報には針状の金属磁性粉末を垂直配向した塗布媒体が、また特開昭６３−６６７２４号公報には針状磁性粉末を長手配向した磁性層上に、針状磁性粉末を面内方向から垂直方向に傾斜配向させて磁性層を形成した塗布媒体が、特開平２−２５４６２１号公報には下層としてカーボンブラック主体の非磁性層を設け、この下層上に強磁性金属粉末または平板状磁性体を用い、磁化容易軸を垂直方向にした塗布媒体が、それぞれ、開示されている。
【００１０】
また、垂直配向媒体の媒体表面からの漏れ磁束を効率的に発生させるために、下層に低保磁力層を形成することも公知である。たとえば、低保磁力層上にγ−Ｆｅ２ Ｏ３ を垂直配向した例（特許文献１参照）、高透磁率の金属磁性膜上に六方晶系フェライト微粒子を用いた垂直方向に異方性を有する磁性層を形成した例（特許文献２参照）、低保磁力、高透磁率、高飽和磁束密度の磁性層上にバリウムフェライトなどの高保磁力の磁性粉末を用いた磁性層を形成し、垂直方向に磁化して使用した例（特許文献３参照）などが公知である。
また、キュリー温度が１８０℃以下で保磁力が２０エルステッド以下の磁性粉末を主体とする磁性層上に、針状の金属磁性粉末を垂直配向した磁性層を形成した塗布媒体の例（特許文献４参照）も知られている。
【００１１】
このように、磁性粉末を用いて垂直方向に磁化容易軸を有するように配向処理した塗布媒体は公知であるが、これらの媒体に使用されている磁性粉末は、針状の金属または酸化物からなる磁性粉末か、またはバリウムフェライトやストロンチウムフェライトなどの平板状の磁性粉末である。
このうち、針状の磁性粉末は、これを垂直配向させると、磁性粉末が磁性層面から突き出し、媒体の表面平滑性が低下する。とくに高密度記録媒体に不可欠な薄い磁性層においては、この傾向が顕著になる。したがって、針状磁性粉末の長さと磁性層厚さが同レベルとなるような磁性層厚さの領域では、針状磁性粉末を垂直配向させることは、本質的に適さない。
【００１２】
一方、バリウムフェライトやストロンチウムフェライトなどの平板状の磁性粉末は、平板に垂直な方向が磁化容易軸であるため、本質的に垂直配向塗布媒体に適している。しかし、この平板状粒子は、垂直配向させるために磁界を印加すると、本質的に平板同士が積層凝集しやすく、その結果、粒子は微粒子であるにもかかわらず、磁性層中では大きな柱状粒子のような挙動を示し、ノイズが増加するという欠点がある。また、この平板状粒子は、酸化物であり、飽和磁化が小さく、磁気記録媒体としたときに磁束密度が小さくなり、その結果、とくに長波長領域での再生出力が小さくなるという欠点もある。したがって、この平板状粒子も、垂直配向塗布媒体用として満足できるものではない。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭５２−７８４０３号公報（第２〜３頁）
【特許文献２】
特開昭５６−９８７１８号公報（第２〜３頁）
【特許文献３】
特開昭５３−６０２０４号公報（第２〜３頁）
【特許文献４】
特開平５−３２５１７４号公報（第４〜５頁）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に照らし、従来の針状や平板状のものとは異なる磁性粉末を使用し、これを垂直配向塗布することにより、磁性層厚さの薄い領域でもすぐれた表面平滑性を維持し、長波長記録領域および短波長記録領域での再生出力にすぐれる磁気記録媒体を得ることを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
磁気記録媒体において、磁性粉末を垂直配向するためには、磁性粉末として、粒子形状に異方性のない球状のものを用いるのが理想的である。しかしながら、粒子形状を球状にして、高密度記録に適した高い保磁力を得ることは、本質的に極めて困難であり、これまでは実現できなかった。
【００１６】
これに対し、本発明者らは、鋭意検討した結果、鉄または鉄を主体とする遷移元素と窒素からなる窒化鉄系磁性粉末によると、従来不可能と考えられていた、平均粒子径が５〜５０ｎｍの球状ないし楕円状の形状として、高い保磁力が得られることを見い出した。ここで、「球状ないし楕円状」とは、平均軸比、つまり軸比〔長軸長（長径）と短軸長（短径）との比〕の平均値が１〜２、好ましくは１〜１．５の範囲にあるものを指し、この球状ないし楕円状の形状には、表面に凹凸のあるものや若干の変形を有するものも含まれる。
【００１７】
この球状ないし楕円状の磁性粉末は、粒子の形状に異方性がないため、これを垂直配向しても、磁化容易軸が垂直方向に揃うだけで、磁性層表面が劣化せず、高密度記録に適したすぐれた表面平滑性が得られ、とくに３００ｎｍ以下の薄い磁性層厚さとしても、良好な表面平滑性を維持できることがわかった。つまり、針状の磁性粉末のように形状に異方性がある磁性粉末を垂直配向すると、磁性層厚さを薄くするほど、粒子が磁性層表面から突出しやすく、磁性層表面が荒れやすくなるのに対し、上記球状ないし楕円状の磁性粉末では、かかる支障がなく、表面平滑性の良好な磁性層を形成できることがわかった。
【００１８】
また、このような球状ないし楕円状の窒化鉄系磁性粉末の中でも、磁性粉末中の鉄に対する窒素の含有量が１〜２０原子％であり、また少なくともＦｅ１６Ｎ２ で表される窒化鉄相を含有しているのが好ましいことがわかった。さらにまた、鉄または鉄を主体とする遷移元素と窒素を必須元素とし、これ以外に、希土類元素、とくにイットリウム、サマリウム、ネオジウムの中から選ばれた少なくともひとつの元素を含有しているのが望ましく、この希土類元素の含有量が鉄に対して０．０５〜２０原子％であるのが望ましいことがわかった。また、上記の希土類元素のほか、ホウ素、シリコン、アルミニウム、リンの中から選ばれる少なくともひとつの元素を含有しているのが好ましく、これら元素の総含有量が鉄に対して０．１〜２０原子％であるのが好ましいこともわかった。
【００１９】
つぎに、このような特定形状および特定元素の窒化鉄系磁性粉末を使用して、垂直方向した磁性層を形成するにあたり、この磁性層を低保磁力層上に形成すると、高密度記録特性がより発揮されることがわかった。これは、磁性層を垂直方向に記録した場合、磁性層底部からの磁束は低保磁力層により閉ループを形成するため、磁性層から漏れ出す磁束は、磁性層表面からのみとなり、磁気ヘッドにより効率良く検出されるためである。このような低保磁力層としては、長手方向に測定した保磁力が１５．９ｋＡ／ｍ（２００エルステッド）以下となるようにするのが好ましく、このように設定することにより、磁束が通りやすくなり、効率良く磁束の閉ループを形成できることがわかった。
【００２０】
本発明は、以上の知見をもとにして、完成されたものてある。
本発明は、非磁性支持体上に、磁性粉末および結合剤を含む長手方向に測定した保磁力が１５．９ｋＡ／ｍ（２００エルステッド）以下の低保磁力層と、磁性粉末および結合剤を含む信号記録用の磁性層とが、この順に形成されてなり、上記の磁性層は、磁性粉末として、鉄または鉄を主体とする遷移元素と窒素を必須の構成元素とした、５〜５０ｎｍの平均粒子径および１〜２の平均軸比を有する本質的に球状ないし楕円状の窒化鉄系磁性粉末を含み、かつ実質的に垂直配向されており、磁性層面に垂直方向に測定した保磁力が７９．６〜３１８．４ｋＡ／ｍ（１，０００〜４，０００エルステッド）、垂直方向に測定した角型が反磁界補正後で０．６〜０．９の範囲にあり、磁性層厚さが３００ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体に係るものである。
【００２１】
とくに、本発明は、窒化鉄系磁性粉末における鉄に対する窒素の含有量が１〜２０原子％である、また窒化鉄系磁性粉末がＦｅ１６Ｎ２ で表される窒化鉄相を少なくとも含有する上記構成の磁気記録媒体を提供できる。
また、本発明は、窒化鉄系磁性粉末が希土類元素を含有し、この希土類元素がイットリウム、サマリウム、ネオジウムの中から選ばれた少なくともひとつの元素であり、また鉄に対する希土類元素の含有量が０．０５〜２０原子％である上記構成の磁気記録媒体を提供できる。
さらに、本発明は、窒化鉄系磁性粉末がホウ素、シリコン、アルミニウム、リンの中から選ばれる少なくともひとつの元素を含有し、またこれらのホウ素、シリコン、アルミニウム、リンの総含有量が鉄に対して０．１〜２０原子％である上記構成の磁気記録媒体を提供できる。
【００２２】
また、本発明は、上記各構成の磁気記録媒体において、必要に応じて、非磁性支持体の他方の面にバックコート層を形成したものや、非磁性支持体と低保磁力層との間、あるいは低保磁力層と磁性層との間に、非磁性粉末およびバインダ樹脂を含む下塗り層を形成した磁気記録媒体を提供できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明においては、球状ないし楕円状の窒化鉄系磁性粉末を使用し、とくに、Ｆｅ１６Ｎ２ 相を主相として含む高密度記録に適した窒化鉄系磁性粉末を使用することで、垂直記録用として最適の特性を得るに至ったものである。
【００２４】
Ｆｅ１６Ｎ２ 相を主相としたＢＥＴ比表面積が１０ｍ２ ／ｇ以上の球状の窒化鉄系磁性粉末は公知である（特開２０００−２７７３１１号公報）。
本発明は、この窒化鉄系磁性粉末にさらに改良を加え、たとえば、焼結防止効果、高保磁力化効果、安定性（耐食性）向上化効果の高い希土類元素を磁性粉末の外層部分に主体的に存在させることにより、保磁力を２００ｋＡ／ｍ以上と高くするとともに、高密度記録に適したＢＥＴ比表面積が４０〜１００ｍ２ ／ｇの化学的に安定な微粒子磁性粉末としたものである。
また、本発明においては、上記の希土類元素を磁性粉末の外層部分に主体的に存在させたり、酸化安定化処理を行うことにより、磁性粉末の飽和磁化を１０〜２０μＷｂ／ｇに制御し、塗料分散性や酸化安定性にすぐれた窒化鉄系磁性粉末を得るに至ったものである。このような改良により、垂直配向塗布用の磁性粉末として最適な特性を発揮させ得たものである。
【００２５】
本発明において、このような球状ないし楕円状の窒化鉄系磁性粉末は、磁性層の厚さが３００ｎｍ以下の薄層領域の塗布型磁気記録媒体において、とくに威力を発揮する。薄層領域では、針状粒子を実質的に垂直配向して用いることはほぼ不可能である。針状粒子の長さが磁性層厚さと同レベルになり、垂直配向すると相当な割合の針状粒子が磁性層表面から突き出し、著しい表面荒れを生じることになるためである。また、バリウムフェライト磁性粉末のような平板状粒子は、磁界配向時に板状粒子同士が積層凝集し、実質的に大きな柱状粒子が垂直方向に並んだような状態になり、ノイズの増大を引き起こす。
【００２６】
これらは、針状や板状のように形状に異方性を有することによる本質的な問題である。また、バリウムフェライト磁性粉末は酸化物であるため、飽和磁化が小さく、磁気記録媒体としたときに高い磁束密度が得られず、長波長域で出力が低下する問題がある。形状に異方性がなく高保磁力が得られる本発明の窒化鉄系磁性粉末により、はじめて、長波長域での出力を低下させずに、短波長域で高い出力を示す垂直配向した塗布型の磁気記録媒体を実現できる。
【００２７】
本発明の窒化鉄系磁性粉末は、コアー部分に窒化鉄相を主体的に含有し、かつ希土類元素にて磁性粉末の外層部分を被覆するのが好ましい。
このように希土類元素で磁性粉末の外層部分を被覆することで、ＢＥＴ比表面積が４０〜１００ｍ２ ／ｇの化学的に安定な微粒子磁性粉末が得られる。また、希土類元素で磁性粉末を被覆することと、酸化安定化処理を行うこととにより、磁性粉末の飽和磁化を、１０〜２０μＷｂ／ｇ〔７９．６〜１５９．２Ａｍ２ ／ｋｇ（７９．６〜１５９．２ｅｍｕ／ｇ）〕に制御でき、塗料分散性や酸化安定性にすぐれた窒化鉄系磁性粉末を得ることができる。
この飽和磁化の制御は重要であり、低すぎると、とくに長波長領域での出力が低くなり、高すぎると、垂直記録であっても磁化容易軸の磁性層内での分散に起因する反磁界による減磁が生じ、却って出力が低下しやすい。
【００２８】
このような窒化鉄系磁性粉末において、コアー部分は主にＦｅ１６Ｎ２ 相またはＦｅ１６Ｎ２ 相とα−Ｆｅ相とからなり、窒素の含有量は、鉄に対し１．０〜２０原子％であるのがよい。また、鉄の一部を他の遷移金属元素で置換してもよい。他の遷移金属元素には、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏなどがある。これらの中でも、Ｃｏ、Ｎｉが好ましく、とくにＣｏは飽和磁化を最も向上できるので、好ましい。ただし、Ｃｏ量は１０原子％以下とするのがよい。Ｃｏ含有量が多くなりすぎると、窒化に長時間を要するため、好ましくない。
【００２９】
本発明の窒化鉄系磁性粉末において、希土類元素としては、イットリウム、イッテルビウム、セシウム、プラセオジウム、ランタン、ユーロピウム、ネオジウムなどが挙げられる。これらのうち、イットリウム、サマリウムまたはネオジウムは、とくに還元時の粒子形状の維持効果が大きいため、これら元素の中から、その少なくとも１種を選択使用するのが望ましい。
希土類元素の含有量は、鉄に対し、０．０５〜２０原子％、好ましくは０．１〜１５原子％、より好ましくは０．５〜１０原子％とする。希土類元素が少なすぎると、分散性の向上効果が少なくなり、また還元時の粒子形状維持効果が小さくなり、多すぎると、未反応の希土類元素部分が多くなり、分散、塗布工程での障害となったり、保磁力や飽和磁化の過度な低下を引き起こしやすい。
【００３０】
また、本発明の窒化鉄系磁性粉末においては、上記の希土類元素のみならず、ホウ素、シリコン、アルミニウム、リンを添加しても、分散性の向上をはかれることがわかった。これらの元素は、希土類元素に比べて安価であるため、コスト的にも有利である。これらの元素を組み合わせて使用することにより、より最適な磁性粉末の表面状態を設計することができる。
これらの元素は、鉄に対し、ホウ素、シリコン、アルミニウムおよびリンの総含有量が０．１〜２０原子％となるようにする。少なすぎると、形状維持効果が少なく、また多すぎると、飽和磁化が低下しやすい。
なお、ホウ素、シリコン、アルミニウム、リン以外にも、必要により、炭素、カルシウム、マグネシウム、ジルコニウム、バリウム、ストロンチウムなども有効な元素として含ませてもよい。これらと希土類元素とを併用することにより、より高い形状維持性と分散性能を得ることができる。
【００３１】
このように、鉄および窒素を少なくとも構成元素とし、とくにＦｅ１６Ｎ２ 相を少なくとも含み、鉄に対する窒素の含有量を前記範囲に規定した特定粒子サイズの粒状ないし楕円状の窒化鉄系磁性粉末は、従来に比べて、より微粒子で、かつより高保磁力を有し、しかも適度な飽和磁化を示すこと、また、希土類元素や、ホウ素、シリコン、アルミニウム、リンなどを加えることにより、高い分散性が得られて、すぐれた薄層化を実現できることがわかった。
【００３２】
このような窒化鉄系磁性粉末は、保存安定性にもすぐれており、これをそのままあるいは磁気記録媒体にしたものを高温多湿環境下に保存したとき、飽和磁束密度などの磁気特性の劣化が少なく、上記の特性と相まって、デジタルビデオテープ、コンピュータ用バックアップテープなどの高密度記録用の磁気記録媒体に非常に適した性能を発揮することが見い出された。
【００３３】
本発明において、上記の窒化鉄系磁性粉末は、平均粒子径が５〜５０ｎｍであるときに、垂直記録媒体としてすぐれた特性を発揮する。
なお、本明細書において、磁性粉末の平均粒子径とは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて倍率２０万倍で撮影した写真の粒子サイズを実測して、３００個の粒子サイズを平均して求めたものである。
【００３４】
本発明の窒化鉄系磁性粉末は、主に結晶異方性に保磁力の起源を有するため、平均粒子サイズが５ｎｍまでの極めて微細な粒子とすることができ、このような微粒子としてもすぐれた磁気特性を発揮できる。とくに好ましい平均粒子サイズは８ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上である。
また、平均粒子径が大きすぎると、磁性層中での磁性粉末の充填性が低下するとともに、磁気記録媒体とした際に粒子の大きさに起因する粒子ノイズが大きくなる。したがって、平均粒子サイズは５０ｎｍ以下とする必要があり、好ましくは４０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下である。このように設定すると、極めて高い充填性が得られて、すぐれた飽和磁束密度を達成できる。平均粒子サイズを５０ｎｍ以下、とくに好ましくは３０ｎｍ以下であることは、磁性層厚さが３００ｎｍ以下の場合にとくに重要である。
【００３５】
本発明の窒化鉄系磁性粉末は、以下のように、製造できる。
出発原料としては、鉄系酸化物または水酸化物が用いられる。たとえば、ヘマタイト、マグネタイト、ゲータイトなどが挙げられる。平均粒子サイズは、とくに限定されないが、通常は５〜８０ｎｍ、好ましくは５〜５０ｎｍ、より好ましくは５〜３０ｎｍであるのがよい。粒子サイズが小さすぎると、還元処理時に粒子間焼結が生じやすい。また、粒子サイズが大きすぎると、還元処理が不均質となりやすく、粒子径や磁気特性の制御が困難となる。
【００３６】
この出発原料に、希土類元素を被着させることができる。この場合、通常は、アルカリまたは酸の水溶液中に出発原料を分散させ、これに希土類元素の塩を溶解させたのち、中和反応などにより出発原料粉末に希土類元素を含む水酸化物や水和物を沈殿析出させるようにすればよい。
また、シリコン、ホウ素、アルミニウム、リンなどの元素で構成された化合物を溶解させ、これに出発原料を浸漬して、出発原料粉末に対して、ホウ素、シリコン、アルミニウム、リンを被着させてもよい。これらの被着処理を効率良く行うために、還元剤、ｐＨ緩衝剤、粒径制御剤などの添加剤を混入させてもよい。これらの被着処理として、希土類元素とホウ素、シリコン、アルミニウム、リンを同時にあるいは交互に被着させるようにしてもよい。
【００３７】
このような原料を水素気流中で加熱還元する。還元ガスはとくに限定されず、水素ガス以外に、一酸化炭素ガスなどの還元性ガスを使用してもよい。
還元温度としては、３００〜６００℃とするのが望ましい。還元温度が３００℃より低くなると、還元反応が十分進まなくなり、また、６００℃を超えると、粉末粒子の焼結が起こりやすくなり、いずれも好ましくない。
【００３８】
このような加熱還元処理後、窒化処理を施すことにより、本発明の鉄と窒素を構成元素とする磁性粉末が得られる。窒化処理としては、アンモニアを含むガスを用いて行うのが望ましい。アンモニアガス単体のほかに、水素ガス、ヘリウムガス、窒素ガス、アルゴンガスなどをキャリアーガスとした混合ガスを使用してもよい。窒素ガスは安価なため、とくに好ましい。
窒化処理温度は１００〜３００℃とするのがよい。窒化処理温度が低すぎると窒化が十分進まず、保磁力増加の効果が少ない。高すぎると窒化が過剰に促進され、Ｆｅ４ ＮやＦｅ３ Ｎ相などの割合が増加し、保磁力がむしろ低下し、さらに飽和磁化の過度な低下を引き起こしやすい。
【００３９】
このような窒化処理に際し、鉄に対する窒素の含有量が１〜２０原子％となるように、窒化処理の条件を選択することが望ましい。窒素の量が少なすぎると、Ｆｅ１６Ｎ２ の生成量が少ないため、保磁力向上の効果が少なくなる。また窒素の量が多すぎると、Ｆｅ４ ＮやＦｅ３ Ｎ相などが形成されやすくなり、保磁力がむしろ低下し、さらに飽和磁化の過度な低下を引き起こしやすい。
【００４０】
このように製造される窒化鉄系磁性粉末は、従来の形状磁気異方性のみに基づく針状磁性粉末とは異なり、大きな結晶磁気異方性を有し、粒状形状とした場合でも一方向に大きな保磁力を発現するものと思われる。
この磁性粉末を平均粒子サイズ５〜５０ｎｍの微粒子とすると、磁気ヘッドでの記録消去が可能な範囲内で高い保磁力と適度な飽和磁化を示し、垂直配向した塗布型磁気記録媒体としたときすぐれた電磁変換特性を発揮する。
【００４１】
本発明の磁気記録媒体は、上記の窒化鉄系磁性粉末と結合剤を溶剤中に分散混合した磁性塗料を、非磁性支持体上に塗布し乾燥し、また磁性層に垂直方向の磁界を印加して、磁性粉末の磁化容易軸が実質的に垂直方向になるように磁性層を形成する。この磁性層の垂直方向に測定した保磁力は７９．６〜３１８．４ｋＡ／ｍ（１，０００〜４，０００エルステッド）であるのが好ましく、保磁力が上記範囲より小さいと、とくに短波長において高出力を得にくくなり、また上記範囲より大きいと、磁気ヘッドで飽和記録するのが難しくなる。
【００４２】
本発明の磁気記録媒体においては、このような磁性層の形成に先立ち、非磁性支持体上に磁性粉末と結合剤を含む低保磁力層を形成する。
低保磁力層としては、保磁力が長手方向に測定して１５．９ｋＡ／ｍ（２００エルステッド）以下とするのが好ましい。低保磁力層の保磁力をこの範囲とすることにより、磁性層を垂直方向に記録した場合に、磁性層底部からの磁束が効率良く低保磁力層内で閉ループを形成し、磁性層から効率良く磁束が漏れ出して、高感度で磁気ヘッドで再生できるようになる。
【００４３】
低保磁力層に使用する磁性粉末は、とくに限定されないが、たとえば、マグネタイト、γ−酸化鉄、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライトなどの磁性粉末が好ましく用いられる。また、これらの磁性粉末の形状や粒子径に関してもとくに限定されないが、形状としては球状ないし楕円状が好ましく、また粒子径としては１００ｎｍ以下であるのが好ましい。
このような形状、粒子径の磁性粉末を使用することで、磁性層を形成する前の低保磁力層として良好な表面性を維持できると同時に、磁性層からの磁束が通りやすくなり、磁束の閉ループを効率良く形成できる。
【００４４】
このように作製される本発明の磁気記録媒体においては、上記した低保磁力層と磁性層のほか、非磁性支持体と低保磁力層の間、あるいは低保磁力層と磁性層との間に、酸化鉄、酸化チタン、酸化アルミニウムなどの非磁性粉末と結合剤を含有する下塗り層を形成するようにしてもよい。
【００４５】
以下、本発明の磁気記録媒体の構成要素として、（イ）非磁性支持体、（ロ）磁性層、（ハ）低保磁力層、必要により設けられる（ニ）下塗り層について、説明する。また、上記の磁性層や低保磁力層、必要により設けられる下塗り層に用いる（ホ）結合剤、（ヘ）潤滑剤について、説明する。
さらに、磁気記録媒体が磁気テープである場合、非磁性支持体の磁性層形成面とは反対側にバックコート塗料を塗布し乾燥して、（ト）バックコート層を形成するのが望ましく、この層についても、説明する。
また、磁性層や低保磁力層、必要により設けられる下塗り層や上記のバックコート層の形成に用いる各塗料に関して、（チ）塗料の溶剤、（リ）塗料の分散、塗布方法についても、説明する。
【００４６】
（イ）非磁性支持体
非磁性支持体としては、従来から使用されている磁気記録媒体用の非磁性支持体をいずれも使用できる。たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル類、ポリオレフィン類、セルローストリアセテート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルフオン、アラミド、芳香族ポリアミドなどからなる厚さが通常２〜１５μｍ、とくに２〜７μｍのプラスチツクフイルムが用いられる。厚さが２μｍ未満では、製膜が難しく、またテープ強度が小さくなり、７μｍを超えると、テープ全厚が厚くなり、テープ１巻当りの記憶容量が小さくなる。
【００４７】
磁気テープでは、ヤング率に異方性を有する非磁性支持体が使用される。非磁性支持体の長手方向のヤング率は、非磁性支持体の厚さによって異なるが、通常４．９ＧＰａ（５００ｋｇ／ｍｍ２ ）以上のものが使用される。また、非磁性支持体の厚さが５μｍ以下の場合は、９．８ＧＰａ（１，０００ｋｇ／ｍｍ２ ）以上のヤング率のものが好ましく使用される。ヤング率が小さすぎると、磁気テープの強度が弱くなったり、磁気テープの走行が不安定になる。
【００４８】
非磁性支持体の長手方向のヤング率をＭＤ、幅方向のヤング率をＴＤとしたとき、両者の比（ＭＤ／ＴＤ）は、ヘリキャルスキャン方式では、０．６０〜０．８０の範囲が好ましい。この範囲が好ましいのは、メカニズムは現在のところ不明であるが、磁気ヘッドのトラックの入り側から出側間の出力のばらつき（フラットネス）が大きくなるためである。リニアトラック方式では、１．０〜１．８が好ましく、１．１〜１．７がより好ましい。この範囲が好ましいのは、ヘッドタッチが良くなるためである。このような非磁性支持体には、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、芳香族ポリアミドフィルム、芳香族ポリイミドフィルムなどがある。
【００４９】
（ロ）磁性層
磁性層の厚さは、３００ｎｍ以下、とくに１０〜３００ｎｍが好ましく、２０〜３００ｎｍがより好ましく、３０〜２５０ｎｍが最も好ましい。垂直記録の場合、長手記録の場合に比べ、磁性層厚さに起因する記録減磁の影響は少ないが、磁化容易軸は実質的に垂直方向でも、面内にもある程度磁化容易軸は分散しているため、３００ｎｍを超えると記録減磁の影響を受けやすくなる。１０ｎｍ未満では均一な磁性層が得られにくく、また再生出力が小さくなる。
本発明においては、上述したような特異な形状と相まって、磁性粉末の平均粒子サイズが５〜５０ｎｍと極めて微粒子であるため、このような薄層領域で垂直配向しても、良好な磁性層の表面平滑性が得られる。
【００５０】
磁気テープとした場合、磁性層の垂直方向の保磁力は７９．６〜３１８．４ｋＡ／ｍ（１，０００〜４，０００エルステッド）であり、好ましくは１１９．４〜３１８．４ｋＡ／ｍ（１，５００〜４，０００エルステッド）である。７９．６ｋＡ／ｍ未満となると、垂直記録であっても、磁化容易軸の磁性層内での分散に起因する反磁界による記録減磁の影響を受けやすくなり、また３１８．４ｋＡ／ｍを超えると、磁気ヘッドによる記録が困難になる。
また、この磁性層の垂直方向の角形（Ｂｒ／Ｂｍ）としては、反磁界補正後で０．６〜０．９であり、とくに好ましくは０．６５〜０．９であり、実質的に垂直方向に磁化容易軸を有している。
【００５１】
さらに、垂直方向の飽和磁束密度と厚さの積は、０．００１〜０．１μＴｍ、好ましくは０．００１５〜０．０８μＴｍである。０．００１μＴｍ未満では、再生出力が小さく、０．１μＴｍを超えると、垂直記録であっても、目的とする短波長域で高い出力を得にくくなる傾向がある。
磁性層の平均面粗さＲａは１．０〜３．２ｎｍであって、磁性層の凹凸の中心値をＰ０、最大の凸量をＰ１としたとき、（Ｐ１−Ｐ０）が１０〜３０ｎｍで、第２０番目の凸量をＰ２０としたとき、（Ｐ１ −Ｐ２０）が５ｎｍ以下であれば、磁気ヘッドとのコンタクトが良くなり、高い再生出力が得られる。
【００５２】
磁性層には、導電性と表面潤滑性の向上を目的に、従来公知のカーボンブラックを含ませるのが望ましい。このカーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラックなどを使用できる。平均粒子径が５〜２００ｎｍのものが好ましく、１０〜１００ｎｍのものがより好ましい。５ｎｍ未満となると、カーボンブラックの分散が難しくなり、２００ｎｍを超えると、多量のカーボンブラックを含ませることが必要になり、いずれの場合も表面が粗くなり、出力低下の原因になりやすい。
カーボンブラックの含有量は、磁性粉末に対して、０．２〜５重量％が好ましく、０．５〜４重量％がより好ましい。０．２重量％未満では、効果が小さくなり、５重量％を超えると、磁性層の表面が粗くなりやすい。
【００５３】
（ハ）低保磁力層
低保磁力層は、磁性層底部からの磁束を低保磁力層内で閉ループを形成させ、磁性層の表面から効率良く磁束を漏れ出させる目的で形成する。保磁力は、長手方向に測定して、１５．９ｋＡ／ｍ（２００エルステッド）以下であるのが好ましい。保磁力がこの値より大きいと、磁性層底部からの磁束が低保磁力層内を通りにくくなり、効率良く磁束の閉ループを形成しにくい。
厚さとしては、０．１〜３μｍが好ましく、０．１５〜２．５μｍがより好ましい。０．１μｍ未満では、磁束の閉ループを形成させる効果が少なく、３μｍを超えても、電磁変換特性の面からはとくに弊害はないが、上記効果が飽和し、かつ磁気テープの全体厚さが増してしまう。
【００５４】
低保磁力層に使用する磁性粉末は、とくに限定されないが、マグネタイト、γ−酸化鉄、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、鉄やパーマロイ、センダストなどの各種の金属、合金、化合物の磁性粉末を使用できる。これらの中でも、Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁性粉末は、透磁率が高く、かつ酸化物で化学的に安定なため、好ましく使用される。これら磁性粉末の形状、粒子径に関しても、とくに限定されないが、形状としては球状ないし楕円状が好ましく、粒子径としては１００ｎｍ以下であるのが好ましい。このような形状や粒子径の磁性粉末を使用すると、磁性層を形成する前の低保磁力層として良好な表面性と効率的な磁束の閉ループ形成を実現できる。この低保磁力層には、帯電防止、塗料粘度やテープ剛性の制御を目的として、カーボンブラックや酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウムなどの非磁性粉末を含ませてもよい。
【００５５】
（ニ）下塗り層
非磁性支持体と低保磁力層の間、あるいは低保磁力層と磁性層の間に、耐久性の向上を目的として、さらに下塗り層を形成することもできる。
下塗り層には、塗料粘度やテープ剛性の制御を目的で、酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウムなどの非磁性粉末を含ませることができる。
非磁性酸化鉄の含有量は、３５〜８３重量％が好ましく、４０〜８０重量％がより好ましい。３５重量％未満では、塗膜強度の向上効果が小さく、８３重量％を超えると、塗膜強度がかえって低下する。酸化アルミニウムの含有量は、通常０〜２０重量％、好ましくは２〜１０重量％である。また、この下塗り層には、導電性改良の目的で、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラックを含ませることもできる。
【００５６】
（ホ）結合剤
磁性層、低保磁力層、下塗り層に使用する結合剤には、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、塩化ビニル−ビニルアルコール共重合樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合樹脂、塩化ビニル−水酸基含有アルキルアクリレート共重合樹脂などの塩化ビニル系樹脂、ニトロセルロース、エポキシ樹脂などの中から選ばれる少なくとも１種と、ポリウレタン樹脂との組み合わせがある。
【００５７】
とくに、塩化ビニル系樹脂とポリウレタン樹脂とを併用するのが好ましい。その中でも、塩化ビニル−水酸基含有アルキルアクリレート共重合樹脂とポリウレタン樹脂を併用するのが最も好ましい。
ポリウレタン樹脂には、ポリエステルポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリエーテルポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエステルポリカーボネートポリウレタンなどがある。
【００５８】
これらの結合剤は、磁性粉末などの分散性を向上し、充填性を上げるために、官能基を有するものが好ましい。官能基には、ＣＯＯＭ、ＳＯ３ Ｍ、ＯＳＯ３ Ｍ、Ｐ＝Ｏ（ＯＭ）３ 、Ｏ−Ｐ＝Ｏ（ＯＭ）２ （Ｍは水素原子、アルカリ金属塩またはアミン塩）、ＯＨ、ＮＲ１ Ｒ２ 、ＮＲ３ Ｒ４ Ｒ５ （Ｒ１ ，Ｒ２ ，Ｒ３ ，Ｒ４ ，Ｒ５ は水素または炭化水素基、通常その炭素数が１〜１０である）、エポキシ基などがある。２種以上の樹脂を併用する場合、官能基の極性を一致させるのが好ましく、中でも、−ＳＯ３ Ｍ基同士の組み合わせが好ましい。
【００５９】
これらの結合剤は、磁性粉末や非磁性粉末などの固体粉末１００重量部に対して、７〜５０重量部、好ましくは１０〜３５重量部の範囲で用いられる。とくに結合剤として、塩化ビニル系樹脂５〜３０重量部と、ポリウレタン樹脂２〜２０重量部とを、複合して用いるのが好ましい。
【００６０】
これらの結合剤とともに、結合剤中に含まれる官能基などと結合させて架橋する熱硬化性の架橋剤を併用するのが望ましい。この架橋剤としては、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどや、これらのイソシアネート類とトリメチロールプロパンなどの水酸基を複数個有するものとの反応生成物、上記イソシアネート類の縮合生成物などの各種のポリイソシアネートが好ましく用いられる。これらの架橋剤の使用量は、結合剤１００重量部に対して、通常１０〜５０重量部の割合とするのが好ましく、より好ましくは１０〜３５重量部の割合とするのがよい。
【００６１】
なお、磁性層に使用する架橋剤の量を、低保磁力層や下塗り層に使用する架橋剤との合計量の３０〜６０重量％（とくに、低保磁力層や下塗り層に使用する架橋剤の量の１／２程度）にすれば、磁気ヘッドのスライダに対する摩擦係数が小さくなるので、好ましい。この範囲が好ましいのは、３０重量％未満となると、磁性層の塗膜強度が弱くなりやすく、また６０重量％を超えると、スライダに対する摩擦係数が高くなりすぎるためである。
【００６２】
（ヘ）潤滑剤
磁性層、低保磁力層、下塗り層に含ませる潤滑剤には、従来公知の脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸アミドなどがいずれも用いられる。その中でも、炭素数１０以上、好ましくは１２〜３０の脂肪酸と、融点３５℃以下、好ましくは１０℃以下の脂肪酸エステルとを併用するのが、とくに好ましい。
【００６３】
炭素数１０以上の脂肪酸としては、直鎖、分岐、シス・トランスなどの異性体のいずれでもよいが、潤滑性能にすぐれる直鎖型が好ましい。このような脂肪酸としては、たとえば、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸などが挙げられる。これらの中でも、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸などが好ましい。
【００６４】
融点３５℃以下の脂肪酸エステルには、オレイン酸ｎ−ブチル、オレイン酸ヘキシル、オレイン酸ｎ−オクチル、オレイン酸２−エチルヘキシル、オレイン酸オレイル、ラウリン酸ｎ−ブチル、ラウリン酸ヘプチル、ミリスチン酸ｎ−ブチル、オレイン酸ｎ−ブトキシエチル、トリメチロールプロパントリオレエート、ステアリン酸ｎ−ブチル、ステアリン酸ｓ−ブチル、ステアリン酸イソアミル、ステアリン酸ブチルセロソルブなどがある。これらの脂肪酸エステルは、分子量や構造の違い、融点の違いにより、油膜強度や油出量を制御できるので、組み合わせによる最適化を行ってもよい。上記融点を有することにより、低温低湿下にさらされても、磁性層と磁気ヘツドとの高速摺接時に磁性層表面に容易に滲出移行し、そのすぐれた潤滑作用を効果的に発揮させることができる。
【００６５】
（ト）バックコート層
バックコート層は、必須の構成要素ではないが、磁気テープの場合、非磁性支持体の磁性層形成面の反対面にバックコート層を形成するのが望ましい。バックコート層の厚さは、０．２〜０．８μｍが好ましく、０．３〜０．８μｍがより好ましく、０．３〜０．６μｍがさらに好ましい。０．２μｍ未満では、走行性の向上効果が不十分であり、０．８μｍを超えると、テープ全厚が厚くなり、１巻当たりの記憶容量が小さくなる。
また、バックコート層の中心線表面粗さＲａは、３〜１５ｎｍであるのが好ましく、４〜１０ｎｍであるのがより好ましい。
【００６６】
（チ）塗料の溶剤
磁性塗料、低保磁力塗料、下塗り塗料、バックコート塗料の調製にあたり、溶剤としては、従来から使用されている有機溶剤をすべて使用することができる。たとえば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの炭酸エステル系溶剤、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール系溶剤などを使用できる。その他、ヘキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミドなどの各種の有機溶剤が用いられる。
【００６７】
（リ）塗料の分散、塗布方法
磁性塗料、低保磁力塗料、下塗り塗料、バックコート塗料の調製に際し、従来から公知の塗料製造工程を使用でき、とくにニーダなどによる混練工程や一次分散工程を併用するのが好ましい。一次分散工程では、サンドミルを用いると、磁性粉末などの分散性の改善とともに、表面性状を制御できるので、望ましい。
【００６８】
また、非磁性支持体上に、磁性塗料、低保磁力塗料、下塗り塗料、バックコート塗料を塗布する際には、グラビア塗布、ロール塗布、ブレード塗布、エクストルージヨン塗布などの従来から公知の塗布方法が用いられる。
低保磁力塗料および磁性塗料の塗布方法は、たとえば、非磁性支持体上に低保磁力塗料を塗布し乾燥したのちに磁性塗料を塗布する逐次重層塗布方法か、低保磁力塗料と磁性塗料とを同時に塗布する、同時重層塗布方法（ウェットオンウェット）かのいずれを採用してもよい。下塗り塗料の塗布方法についても、上記と同様の逐次重層塗布方法や同時重層塗布方法を採用できる。
【００６９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を記載して、より具体的に説明する。なお、以下において、部とあるのは重量部を意味するものとする。
【００７０】
実施例１
（Ａ）窒化鉄系磁性粉末の製造
０．４１９モルの硫酸鉄（ＩＩ）七水塩と０．９７４モルの硝酸鉄（ＩＩＩ ）九水塩を１，５００ｇの水に溶解した。つぎに、３．７６モルの水酸化ナトリウムを１，５００ｇの水に溶解した。この２種類の鉄塩の水溶液に水酸化ナトリウムの水溶液を添加し、２０分間撹拌し、マグネタイト粒子を生成させた。
このマグネタイト粒子をオートクレーブに入れ、２００℃で４時間加熱した。水熱処理後、水洗した。このマグネタイト粒子は、粒子サイズが２５ｎｍの球状ないし楕円状であった。
【００７１】
このマグネタイト粒子１０ｇを５００ｃｃの水に、超音波分散機を用いて、３０分間分散させた。この分散液に２．５ｇの硝酸イットリウムを加えて溶解し、３０分間撹拌した。これとは別に、０．８ｇの水酸化ナトリウムを１００ｃｃの水に溶解した。この水酸化ナトリウム水溶液を上記の分散液に約３０分間かけて滴下し、滴下終了後、さらに１時間撹拌した。この処理により、マグネタイト粒子表面にイットリウムの水酸化物を被着析出させた。これを水洗し、ろ過後、９０℃で乾燥して、マグネタイト粒子の表面にイットリウムの水酸化物を被着形成した粉末を得た。
【００７２】
このようにマグネタイト粒子の表面にイットリウムの水酸化物を被着形成した粉末を、水素気流中、４５０℃で２時間加熱還元して、イットリウムを含有する磁性粉末を得た。つぎに、水素ガスを流した状態で、約１時間かけて、１５０℃まで降温した。１５０℃に到達した状態で、ガスをアンモニアガスに切り替え、温度を１５０℃に保った状態で、３０時間窒化処理を行った。その後、アンモニアガスを流した状態で、１５０℃から９０℃まで降温し、９０℃で、アンモニアガスから酸素と窒素の混合ガスに切り替え、２時間安定化処理を行った。
ついで、混合ガスを流した状態で、９０℃から４０℃まで降温し、４０℃で約１０時間保持したのち、空気中に取り出した。
【００７３】
このようにして得られた窒化鉄系磁性粉末は、そのイットリウムと窒素の含有量を蛍光Ｘ線により測定したところ、それぞれ５．３原子％と１０．８原子％であった。また、Ｘ線回折パターンよりＦｅ１６Ｎ２ 相を示すプロファイルを得た。図１は、この窒化鉄系磁性粉末のＸ線回折パターンを示したもので、Ｆｅ１６Ｎ２ に基づく回折ピークとα−Ｆｅに基づく回折ピークが観察され、Ｆｅ１６Ｎ２ 相とα−Ｆｅ相との混合相から成り立っていることがわかった。
【００７４】
さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが２０ｎｍであることがわかった。図２は、この磁性粉末の透過型電子顕微鏡写真（倍率：２０万倍）を示したものである。また、ＢＥＴ法により求めた比表面積は、５３．２ｍ２ ／ｇであった。
この磁性粉末につき、１，２７０ｋＡ／ｍ（１６キロエルステッド）の磁界を印加して測定した飽和磁化は１３５．２Ａｍ２ ／ｋｇ（１３５．２ｅｍｕ／ｇ）、保磁力は２２６．９ｋＡ／ｍ（２，８５０エルステッド）であった。
なお、後述する磁性塗料の調製に際し、この窒化鉄系磁性粉末は、本実施例の製造方法を１００倍にスケールアップして製造したものを用いた。
【００７５】
（Ｂ）磁気テープの作製
下記の低保磁力塗料成分をニーダで混練したのち、サンドミルにより滞留時間を６０分とした分散処理を行い、これにポリイソシアネート６部を加え、撹拌ろ過して、低保磁力塗料を調製した。
つぎに、このように調製した低保磁力塗料を、非磁性支持体である厚さ６μｍのポリエチレンナフタレートフイルム（１０５℃，３０分の熱収縮率が縦方向で０．８％、横方向で０．６％）に、乾燥およびカレンダ処理後の低保磁力層の厚さが２μｍとなるように塗布した。
【００７６】
＜低保磁力塗料成分＞
Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁性粉末 ８０部
（粒子形状：球状、平均粒径：１２０ｎｍ）
カーボンブラツク（平均粒径：２５ｎｍ） ２０部
塩化ビニル−ヒドロキシプロピルメタクリレート共重合樹脂 １０部
（含有−ＳＯ３ Ｎａ基：０．７×１０−４当量／ｇ）
ポリエステルポリウレタン樹脂 ５部
（含有−ＳＯ３ Ｎａ基：１．０×１０−４当量／ｇ）
メチルエチルケトン／トルエン：１／１混合溶剤 ２００部
ミリスチン酸 １部
ステアリン酸ブチル １．５部
【００７７】
つぎに、下記の磁性塗料成分（１）と（２）を混合し、磁性塗料を調製した。この磁性塗料を、上記した非磁性支持体上に塗布した低保磁力層の上に、乾燥およびカレンダ処理後の厚さが１５０ｎｍとなるように塗布し、３１８．４ｋＡ／ｍ（４，０００エルステッド）の垂直方向の磁界を印加しながら磁界配向処理を行い、乾燥した。なお、上記垂直配向を行うための磁界は、永久磁石のＮ極とＳ極が対抗するように配置し、その中央付近で３１８．４ｋＡ／ｍの磁界を発生するように磁極ギャップを調整した。
【００７８】
＜磁性塗料成分（１）＞
上記窒化鉄系磁性粉末 １００部
（粒子形状：ほぼ球状、平均粒子径：２０ｎｍ、飽和磁化：
１３５．２Ａｍ２ ／ｋｇ、保磁力：２２６．９ｋＡ／ｍ）
塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合樹脂 １０部
（含有−ＳＯ３ Ｎａ基：０．７×１０−４当量／ｇ）
ポリエステルポリウレタン樹脂 ５部
（含有−ＳＯ３ Ｎａ：１．０×１０−４当量／ｇ）
α−アルミナ（平均粒径：８０ｎｍ） １０部
カーボンブラツク（平均粒径：２５ｎｍ） １．５部
ミリスチン酸 １．５部
メチルエチルケトン／トルエン＝１／１混合溶剤 ２３３部
【００７９】
＜磁性塗料成分（２）＞
ステアリン酸 １．５部
ポリイソシアネート ５部
（日本ポリウレタン工業社製の「コロネートＬ」）
シクロヘキサノン １３３部
トルエン ３３部
【００８０】
つぎに、この非磁性支持体の低保磁力層および磁性層の形成面とは反対面側にバツクコート塗料を、乾燥およびカレンダ処理後のバツクコート層の厚さが７００ｎｍとなるように塗布し、乾燥した。バツクコート塗料は、下記のバツクコート塗料成分を、サンドミルで滞留時間４５分で分散したのち、ポリイソシアネート８．５部を加え、撹拌ろ過して調製したものである。
【００８１】
＜バツクコート塗料成分＞
カーボンブラツク（平均粒径：２５ｎｍ） ４０．５部
カーボンブラツク（平均粒径：３７０ｎｍ） ０．５部
硫酸バリウム ４．０５部
ニトロセルロース ２８部
ポリウレタン樹脂（ＳＯ３ Ｎａ基含有） ２０部
シクロヘキサノン １００部
メチルエチルケトン／トルエン混合溶剤 ２００部
【００８２】
このように非磁性支持体の片面に低保磁力層と磁性層を、他面にバックコート層を形成した磁気シートを、５段カレンダ（温度７０℃、線圧１５０Ｋｇ／ｃｍ）で鏡面化処理し、これをシートコアに巻いた状態で、６０℃，４０％ＲＨ下、４８時間エージングした。その後、１／２インチ幅に裁断し、磁気テープとした。
【００８３】
実施例２
磁気テープの作製における磁性塗料の塗布にあたり、垂直磁界配向処理、乾燥およびカレンダ処理後の磁性層の厚さが８０ｎｍとなるように変更した以外は、実施例１と同様にして、磁気テープを作製した。
【００８４】
実施例３
出発原料である平均粒子サイズが２５ｎｍのマグネタイト粒子を、平均粒子サイズが２０ｎｍのマグネタイト粒子に変更した以外は、実施例１と同様にして、窒化鉄系磁性粉末を製造した。このマグネタイト粒子は、実施例１におけるマグネタイト粒子の生成に際し、水熱処理条件を、２００℃，４時間から１８０℃，４時間に変更し、その他の条件は同じにして生成したものである。
【００８５】
この窒化鉄系磁性粉末は、そのイットリウムと窒素の含有量を蛍光Ｘ線により測定したところ、それぞれ５．５原子％と１１．９原子％であった。また、Ｘ線回折パターンより、Ｆｅ１６Ｎ２ 相の存在を示すプロファイルを得た。
さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、平均粒子サイズが１７ｎｍの球状ないし楕円状の粒子であった。また、ＢＥＴ法により求めた比表面積は、６０．１ｍ２ ／ｇであった。
また、１，２７０ｋＡ／ｍ（１６キロエルステッド）の磁界を印加して測定した飽和磁化は１３０．５Ａｍ２ ／ｋｇ（１３０．５ｅｍｕ／ｇ）、保磁力は２１１．０ｋＡ／ｍ（２，６５０エルステッド）であった。
【００８６】
この窒化鉄系磁性粉末を使用して、実施例１と同様にして、磁性塗料を調製した。なお、磁性塗料の調製にあたり、窒化鉄系磁性粉末は、上記方法を１００倍にスケールアップして製造したものを使用した。
つぎに、この磁性塗料を用いて磁性層を形成するようにした以外は、実施例１と同様にして、磁気テープを作製した。
【００８７】
実施例４
実施例１の窒化鉄系磁性粉末に代えて、以下の磁性粉末を使用した。
この磁性粉末は、実施例１と同一のマグネタイト粒子を使用し、イットリウムの代わりに、アルミニウム処理を施したものである。
すなわち、硝酸イットリウム２．５ｇに代えて、塩化アルミニウム５．１ｇを使用し、他の条件は実施例１と同じにして、マグネタイト粒子の表面にアルミニウムの水酸化物を被着形成した粉末を得、これに実施例１と同様の還元および窒化処理を行い、アルミウムを含有する窒化鉄系磁性粉末を得た。
【００８８】
このようにして得られた窒化鉄系磁性粉末は、そのアルミニウムと窒素の含有量を蛍光Ｘ線により測定したところ、それぞれ８．１原子％と８．９原子％であった。また、Ｘ線回折パターンより、Ｆｅ１６Ｎ２ に基づく回折ピークとα−Ｆｅ相に基づく回折ピークが観察され、この窒化鉄系磁性粉末がＦｅ１６Ｎ２ 相とα−Ｆｅ相の混合相から成り立っていることがわかった。
さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが２５ｎｍであることがわかった。
この磁性粉末につき、１，２７４ｋＡ／ｍ（１６キロエルステッド）の磁界を印加して測定した飽和磁化は１３６．７Ａｍ２ ／ｋｇ（１３６．７ｅｍｕ／ｇ）、保磁力は１７１．９ｋＡ／ｍ（２，１６０エルステッド）であった。
【００８９】
上記方法を１００倍スケールに拡大して製造した窒化鉄系磁性粉末を用いて、実施例１と同様にして、磁性塗料を調製した。
つぎに、この磁性塗料を用いて磁性層を形成するようにした以外は、実施例１と同様にして、磁気テープを作製した。
【００９０】
比較例１
窒化鉄系磁性粉末の製造において、出発原料である平均粒子サイズが２５ｎｍのマグネタイト粒子を、平均粒子サイズが８５ｎｍの市販のマグネタイト粒子に変更した以外は、実施例１と同様にして、水素還元、アンモニア中窒化処理および安定化処理を行い、窒化鉄系磁性粉末を製造した。
【００９１】
この窒化鉄系磁性粉末は、そのイットリウムと窒素の含有量を蛍光Ｘ線で測定したところ、それぞれＦｅに対して５．０原子％と１２．５原子％であった。また、Ｘ線回折パターンより、Ｆｅ１６Ｎ２ 相を示すプロファイルを得た。
さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが６０ｎｍであることがわかった。また、ＢＥＴ法により求めた比表面積は、８．３ｍ２ ／ｇであった。
この磁性粉末につき、１，２７０ｋＡ／ｍ（１６キロエルステッド）の磁界を印加して測定した飽和磁化は１９４．２Ａｍ２ ／ｋｇ（１９４．２ｅｍｕ／ｇ）、保磁力は１８３．９ｋＡ／ｍ（２，３１０エルステッド）であった。
【００９２】
この窒化鉄系磁性粉末を使用して、実施例１と同様にして、磁性塗料を調製した。なお、磁性塗料の調製に際し、窒化鉄系磁性粉末は、上記方法を１００倍にスケールアップして製造したものを使用した。
つぎに、この磁性塗料を用いて磁性層を形成するようにした以外は、実施例１と同様にして、磁気テープを作製した。
【００９３】
比較例２
磁性塗料成分（１）における窒化鉄系磁性粉末に代えて、針状のＦｅ−Ｃｏ合金磁性粉末（Ｃｏ／Ｆｅ：２２．１ 重量％、保磁力：１９５．０ｋＡ／ｍ、飽和磁化：１０８．７Ａｍ２ ／ｋｇ、平均長軸径：６０ｎｍ、軸比：５）を同量使用した以外は、実施例１と同様にして、磁性塗料を調製した。
つぎに、この磁性塗料を用いて磁性層を形成するようにした以外は、実施例１と同様にして、針状粉末を垂直配向した磁気テープを作製した。
【００９４】
比較例３
磁性塗料成分（１）における窒化鉄系磁性粉末に代えて、平板状のバリウムフェライト磁性粉末（保磁力：２１２．５ｋＡ／ｍ、飽和磁化：５４．１Ａｍ２ ／ｋｇ、平均長軸径：３０ｎｍ、板状比：４）を同量使用した以外は、実施例１と同様にして、磁性塗料を調製した。
つぎに、この磁性塗料を用いて磁性層を形成するようにした以外は、実施例１と同様にして、板状粉末を垂直配向した磁気テープを作製した。
【００９５】
参考例１
窒化鉄系磁性粉末を用いた磁性塗料を、長手方向に磁界中配向処理するようにした以外は、実施例１と同様にして、磁気テープを作製した。なお、上記の配向磁界強度は３１８．４ｋＡ／ｍとした。
すなわち、実施例１では、球状の窒化鉄系磁性粉末を磁性層面に垂直方向に印加した配向磁界により、実質的に垂直方向に磁化容易軸が存在するように垂直配向処理したものであるが、本参考例では、球状の窒化鉄系磁性粉末を用いて、通常の磁気記録媒体と同様の手法で長手方向に配向処理した。
また、本参考例においては、バックコート層のみを形成し、低保磁力層は形成することなく、非磁性支持体上に直接、乾燥およびカレンダー処理後の磁性層厚さが１５０ｎｍになるように磁性層を形成した。
【００９６】
上記の実施例１〜４、比較例１〜３および参考例１の各磁気テープにつき、用いた磁性粉末の種類（元素構成、形状、サイズ）、磁性層の厚さ、垂直（または長手）方向の保磁力、垂直（または長手）方向の角形比：Ｂｒ／Ｂｍ、垂直（または長手）方向の飽和磁束密度と厚さの積：Ｂｍ・δ、磁性層の表面粗さ：Ｒａおよび５．０μｍと０．１μｍにおける再生出力を調べた。なお、磁気特性、磁性層の表面粗さおよび再生出力は、下記の方法により、評価した。
【００９７】
これらの結果は、表１（実施例１〜４）および表２（比較例１〜３および参考例１）に示されるとおりであった。なお、表１および表２中、磁性粉末の種類における元素構成の符号は、下記のとおりである。
「Ｙ−Ｎ−Ｆｅ」：イットリウム−窒化鉄系磁性粉末
「Ａｌ−Ｎ−Ｆｅ」：アルミニウム−窒化鉄系磁性粉末
「Ｆｅ−Ｃｏ」 ：Ｆｅ−Ｃｏ合金磁性粉末
「Ｂａ−Ｆｅ」 ：バリウムフェライト磁性粉末
【００９８】
＜磁気特性＞
磁性粉末の場合と同様に、試料振動型磁力計を用い、２５℃、外部磁場１，２７３．３ｋＡ／ｍで測定した。垂直方向の角形比：Ｂｒ／Ｂｍは、ヒステリシス曲線上で、反磁界補正を行ったのちの値を示す。
【００９９】
＜磁性層の表面粗さ＞
ＺＹＧＯ社製の汎用三次元表面構造解析装置「ＮｅｗＶｉｅｗ５０００」で、走査型白色光干渉法により、Ｓｃａｎ Ｌｅｎｇｔｈを５μｍで測定した。
なお、測定視野は、３５０μｍ×２６０μｍとした。磁性層の中心線平均表面粗さを、Ｒａとして求めた。
【０１００】
＜再生出力＞
電磁変換特性の測定にドラムテスターを使用した。
ドラムテスターには電磁誘導型ヘッド（トラック幅２５μｍ、ギャップ０．１μｍ）とＭＲヘッド（８μｍ）を装着し、誘導型ヘッドで記録、ＭＲヘッドで再生した。両ヘッドは回転ドラムに対し異なる場所に設置されており、両ヘッドを上下方向に操作することでトラッキングを合わせることができる。約６０ｃｍの磁気テープを回転ドラムの外周に巻き付けて、測定した。
再生出力は、ファンクションジェネレータにより、長波長領域での再生出力として波長５．０μｍの矩形波を、短波長領域の再生出力として波長０．１μｍの矩形波を書き込み、ＭＲヘッドで再生したときの出力をスペクトラムアナライザーに読み込んで測定した。この２種類の記録波長における再生出力から、記録再生特性を評価した。なお、５．０μｍと０．１μｍにおける再生出力は、本発明の窒化鉄系磁性粉末を用いて、通常の処理である長手配向処理を行った参考例１の磁気テープの記録波長５．０μｍおよび０．１μｍにおける再生出力を１００％とし、その相対値として、示したものである。
【０１０１】
上記の表１より、本発明の球状の窒化鉄系磁性粉末を用い、低保磁力層上に垂直配向して、実質的に垂直方向が磁化容易軸になるようにした実施例１〜４の磁気テープは、本発明の球状の窒化鉄系磁性粉末を用い、従来の長手配向した参考例１の磁気テープに比べて、５．０μｍの長波長域での再生出力は若干低いが、０．１μｍの短波長域での再生出力は明らかにすぐれており、この垂直配向テープがとくに短波長の再生出力が重視される用途に最適であることがわかる。
【０１０４】
これに対して、上記の表２より、従来の長手配向テープ用に使用されている針状磁性粉末を垂直配向した比較例２の磁気テープは、短波長域のみならず長波長域の再生出力も、本発明の磁気テープに比べて、著しく劣っていることがわかる。これは、表面粗さが著しく大きいことからもわかるように、針状磁性粉末を垂直配向することによる本質的な問題であり、針状磁性粉末ではこのような目的に適さないことがわかる。また、本発明の球状の窒化鉄系磁性粉末を用い、垂直配向した比較例１の磁気テープにおいても、磁性粉末の粒子径が６０ｎｍと大きい場合には、満足いく短波長出力が得られないことがわかる。
【０１０５】
さらに、板状のバリウムフェライト磁性粉末を用い、垂直配向した比較例３の磁気テープは、垂直配向性はすぐれているが、本発明の球状の窒化鉄系磁性粉末を用いた磁気テープに比べ、表面平滑性に劣り、短波長特性は本発明の磁気テープに比べて低く、さらに磁性粉末が酸化物であることが原因で飽和磁化が低く、その結果、長波長域での再生出力が著しく低くなる。
【０１０６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、球状ないし楕円状の窒化鉄系磁性粉末を用いた磁性塗料を、低保磁力層上に垂直配向塗布することにより、とくに短波長域においてすぐれた記録特性を発揮する磁気記録媒体が得られる。これにより、たとえば１ＴＢ以上の記録容量に対応できるコンピュータ用などの磁気記録媒体および磁気記録カートリッジを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の窒化鉄系磁性粉末のＸ線回折パターンを示す特性図である。
【図２】実施例１の窒化鉄系磁性粉末の透過型電子顕微鏡写真（倍率：２０万倍）である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic recording medium excellent in high recording density characteristics, particularly to a coating type magnetic recording tape (hereinafter, also simply referred to as “magnetic tape” or “tape”).
[0002]
[Prior art]
Magnetic tapes have various uses, such as audio tapes, video tapes, and computer tapes. In the field of data backup tapes, in particular, with the increase in the capacity of the hard disk to be backed up, a number of 10 to 100 GB per roll is required. Products with a recording capacity have been commercialized. In the future, large-capacity backup tapes exceeding 1 TB have been proposed, and it is essential to increase the recording density.
[0003]
In manufacturing magnetic tapes that support such high recording densities, advanced techniques related to fine-particle magnetic powder and high-density filling of those coatings, smoothing of coatings, and thinning of magnetic layers are required. Technology is used.
In order to increase the recording density, the track pitch has been narrowed along with the shorter wavelength of the recording signal, and a system that uses a servo track together so that the reproducing head can accurately trace the track has appeared. are doing.
[0004]
Regarding the improvement of the magnetic powder, the improvement of the magnetic characteristics has been made year by year, in order to cope with short wavelength recording. Conventionally, magnetic powders such as ferromagnetic iron oxide and Co-modified ferromagnetic iron oxide used for audio and home video tapes have been mainly used for high recording density magnetic tapes. Acicular metal magnetic powder having an axial particle size of about 100 nm is mainly used. Further, in order to prevent a decrease in output due to demagnetization at the time of short-wavelength recording, a high coercive force has been achieved every year, and the needle-like magnetic powder is made of iron-cobalt alloy. A coercive force of about 9 kA / m is realized (for example, JP-A-3-49026, JP-A-5-234064, JP-A-6-25702, JP-A-6-139553, etc.).
[0005]
Regarding the improvement of the medium manufacturing technology, the improvement of the dispersion technology when using a binder resin having various functional groups as a binder and the above-mentioned magnetic powder, and the improvement of the calendar technology performed after the coating process, Has significantly improved the surface smoothness and greatly contributed to the improvement of short-wavelength output (for example, Japanese Patent Publication Nos. 64-1297, 7-60504, and JP-A-4-19815).
[0006]
However, with the recent increase in density, the recording wavelength has been shortened. Therefore, if the thickness of the magnetic layer is large, the output cannot be obtained at the level of the saturation magnetization or coercive force of the conventional magnetic powder in the shortest recording wavelength region. And a very short recording wavelength is used, so the effects of self-demagnetization loss during recording and reproduction and thickness loss due to the thickness of the magnetic layer, which were not so much a problem in the past, are not significant. However, there is a problem that a sufficient resolution cannot be obtained. Since such problems cannot be overcome only by improving the magnetic properties by the magnetic powder and improving the surface properties by the medium manufacturing technique, it has been proposed to reduce the thickness of the magnetic layer.
[0007]
On the other hand, in order to realize a large capacity, it is essential to increase the track density. Servo technology is important for achieving high track density. Among the servo technologies, in the magnetic servo method, a servo signal is recorded on a magnetic layer by magnetic means. However, when the thickness of the magnetic layer is reduced, a servo signal having a longer wavelength than the signal recording wavelength is output. Decreases. This servo signal is usually provided on the magnetic layer along the longitudinal direction of the tape as servo band data for track servo along with the data track for recording. The servo head MR head reads this servo signal, and based on this signal, the recording / reproducing head moves in the tape width direction to reach the data track, thereby performing tracking. Therefore, when the output of the servo signal is reduced, a problem that a tracking error easily occurs occurs.
As described above, when the thickness of the magnetic layer is reduced, the reproduction output decreases as described above. Particularly, when the magnetic servo system is used as the track servo system, the decrease in the reproduction output causes an increase in the error rate. It becomes a serious problem.
[0008]
As an effective method for preventing the decrease in the reproduction output, a perpendicular recording method in which the recording demagnetization is not so large even at a relatively thick magnetic layer thickness has been proposed, and is already being put to practical use in a hard disk medium. .
In the perpendicular recording method, contrary to the longitudinal recording method, the demagnetizing field decreases in principle as the recording density increases, so that the short-wavelength recording area can be reduced without extremely thinning the magnetic layer thickness unlike the longitudinal recording method. There is an advantage that a high output can be obtained. Therefore, while maintaining a high reproduction output in the short-wavelength recording area, it is possible to prevent a reduction in the reproduction output of the servo signal having a relatively long wavelength as described above.
[0009]
As a medium for performing such perpendicular recording, a metal thin film such as a sputtered film or a deposited film has been actively studied. On the other hand, among coating type magnetic recording media, media in which needle-shaped magnetic powder is vertically oriented are known.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-183626 discloses a needle-like γ-Fe having a major axis length of 0.1 to 0.5 μm. 2 O 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-167854 discloses a coating medium in which needle-like metal magnetic powder is vertically oriented, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-66724 discloses a coating medium in which needle-like magnetic powder is longitudinally aligned. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-254621 discloses a coating medium in which a magnetic layer is formed by tilting needle-like magnetic powder in a vertical direction from an in-plane direction on a magnetic layer facing the substrate. And a coating medium in which a ferromagnetic metal powder or a plate-like magnetic material is provided on the lower layer and the easy axis of magnetization is set in the vertical direction is disclosed.
[0010]
It is also known to form a low-coercivity layer as a lower layer in order to efficiently generate magnetic flux leakage from the medium surface of a vertically oriented medium. For example, γ-Fe on the low coercivity layer 2 O 3 (See Patent Document 1), an example in which a magnetic layer having vertical anisotropy using hexagonal ferrite fine particles is formed on a high magnetic permeability metal magnetic film (see Patent Document 2), Example in which a magnetic layer using a magnetic powder having high coercive force such as barium ferrite is formed on a magnetic layer having low coercive force, high magnetic permeability, and high saturation magnetic flux density, and magnetized in a vertical direction for use (see Patent Document 3) And the like are known.
Further, an example of a coating medium in which a magnetic layer in which needle-shaped metal magnetic powder is vertically oriented is formed on a magnetic layer mainly composed of a magnetic powder having a Curie temperature of 180 ° C. or less and a coercive force of 20 Oe or less (Patent Document 4) See also).
[0011]
As described above, coating media that have been subjected to orientation treatment using a magnetic powder so as to have an easy axis of magnetization in the vertical direction are known, but the magnetic powder used in these media is made of a needle-like metal or oxide. Or a flat magnetic powder such as barium ferrite or strontium ferrite.
Of these, the needle-shaped magnetic powder, when vertically oriented, causes the magnetic powder to protrude from the surface of the magnetic layer, thereby reducing the surface smoothness of the medium. This tendency is remarkable especially in a thin magnetic layer indispensable for a high-density recording medium. Therefore, in a magnetic layer thickness region where the length of the needle-shaped magnetic powder and the thickness of the magnetic layer are at the same level, it is essentially unsuitable to vertically align the needle-shaped magnetic powder.
[0012]
On the other hand, a plate-like magnetic powder such as barium ferrite or strontium ferrite is essentially suitable for a vertically oriented coating medium because the direction perpendicular to the plate is the axis of easy magnetization. However, when a magnetic field is applied in order to vertically align the tabular grains, the tabular grains are liable to be essentially laminated and aggregated. As a result, despite the fact that the grains are fine grains, large grains in the magnetic layer are formed. It has the drawback of exhibiting such behavior and increasing noise. In addition, the tabular grains are oxides, have a small saturation magnetization, and have a low magnetic flux density when used as a magnetic recording medium. As a result, there is a drawback that a reproduction output particularly in a long wavelength region is reduced. Therefore, these tabular grains are also unsatisfactory for use in a vertically oriented coating medium.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-52-78403 (pages 2-3)
[Patent Document 2]
JP-A-56-98718 (pages 2-3)
[Patent Document 3]
JP-A-53-60204 (pages 2-3)
[Patent Document 4]
JP-A-5-325174 (pages 4 to 5)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In view of such circumstances, the present invention uses a magnetic powder different from the conventional needle-shaped or plate-shaped powder, and applies the powder in a vertical orientation to provide an excellent surface smoothness even in a thin region of the magnetic layer. It is an object of the present invention to obtain a magnetic recording medium that maintains good performance and has excellent reproduction output in a long wavelength recording area and a short wavelength recording area.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In a magnetic recording medium, in order to vertically align the magnetic powder, it is ideal to use a spherical magnetic powder having no anisotropic particle shape. However, it is essentially extremely difficult to obtain a high coercive force suitable for high-density recording by making the particle shape spherical, and it has not been possible to date.
[0016]
On the other hand, the present inventors have conducted intensive studies and as a result, according to the iron nitride-based magnetic powder composed of iron or a transition element mainly composed of iron and nitrogen, the average particle diameter, which was conventionally considered impossible, was 5%. It has been found that a high coercive force can be obtained as a spherical or elliptical shape of about 50 nm. Here, “spherical or elliptical” means an average axis ratio, that is, an average value of the axis ratio [ratio of major axis length (major axis) to minor axis length (minor axis)] of 1 to 2, preferably 1 to 2. 1.5, and the spherical or elliptical shape includes those having an uneven surface and those having a slight deformation.
[0017]
Since this spherical or elliptical magnetic powder has no anisotropy in the shape of the particles, even if the particles are vertically oriented, only the easy axis of magnetization is aligned in the vertical direction, and the magnetic layer surface does not deteriorate and the magnetic layer has high density. It was found that excellent surface smoothness suitable for recording was obtained, and good surface smoothness could be maintained even with a thin magnetic layer thickness of 300 nm or less. In other words, when a magnetic powder having an anisotropic shape such as a needle-shaped magnetic powder is vertically oriented, the smaller the magnetic layer thickness, the easier the particles are to protrude from the magnetic layer surface, and the more easily the magnetic layer surface becomes rough. On the other hand, it was found that the spherical or elliptical magnetic powder could form a magnetic layer having good surface smoothness without such a problem.
[0018]
Further, among such spherical or elliptical iron nitride-based magnetic powders, the content of nitrogen with respect to iron in the magnetic powder is 1 to 20 atomic%, and at least Fe 16 N 2 It was found that it was preferable to contain the iron nitride phase represented by Furthermore, iron or a transition element mainly composed of iron and nitrogen as essential elements, in addition to this, it is preferable that the rare earth element, particularly yttrium, samarium, contains at least one element selected from neodymium. It has been found that the content of the rare earth element is desirably 0.05 to 20 atomic% with respect to iron. In addition to the above rare earth elements, it is preferable to contain at least one element selected from boron, silicon, aluminum, and phosphorus, and the total content of these elements is 0.1 to 20 with respect to iron. It has also been found that atomic% is preferred.
[0019]
Next, in forming a vertically oriented magnetic layer using such an iron nitride-based magnetic powder of a specific shape and a specific element, when this magnetic layer is formed on a low coercive force layer, high-density recording characteristics are improved. It turned out to be more effective. This is because when the magnetic layer is recorded in the perpendicular direction, the magnetic flux from the bottom of the magnetic layer forms a closed loop by the low coercive force layer, so the magnetic flux leaking from the magnetic layer is only from the surface of the magnetic layer, and the magnetic head is more efficient. This is because it is well detected. For such a low coercive force layer, it is preferable that the coercive force measured in the longitudinal direction is 15.9 kA / m (200 Oe) or less. By setting as such, the magnetic flux can easily pass. It was found that a closed loop of magnetic flux could be efficiently formed.
[0020]
The present invention has been completed based on the above findings.
The present invention comprises a low coercive force layer having a coercive force of 15.9 kA / m (200 Oe) or less measured in a longitudinal direction containing a magnetic powder and a binder, and a magnetic powder and a binder on a nonmagnetic support. A magnetic layer for signal recording is formed in this order, and the magnetic layer has an average of 5 to 50 nm as a magnetic powder containing iron or a transition element mainly composed of iron and nitrogen as essential constituent elements. It contains an essentially spherical or elliptical iron nitride-based magnetic powder having a particle diameter and an average axis ratio of 1 to 2, is substantially vertically oriented, and has a coercive force measured in a direction perpendicular to the magnetic layer plane of 79. 0.6 to 318.4 kA / m (1,000 to 4,000 Oe), the square shape measured in the vertical direction is in the range of 0.6 to 0.9 after demagnetizing field correction, and the thickness of the magnetic layer is 300 nm. Magnetic recording characterized by the following: It relates to the body.
[0021]
In particular, according to the present invention, the iron nitride-based magnetic powder has a nitrogen content of 1 to 20 atomic% with respect to iron. 16 N 2 And a magnetic recording medium having the above-mentioned structure containing at least the iron nitride phase represented by the formula:
Further, according to the present invention, the iron nitride-based magnetic powder contains a rare earth element, the rare earth element is at least one element selected from yttrium, samarium, and neodymium, and the content of the rare earth element with respect to iron is 0. It is possible to provide a magnetic recording medium having the above-mentioned configuration in which the content is 0.05 to 20 atomic%.
Further, according to the present invention, the iron nitride-based magnetic powder contains at least one element selected from boron, silicon, aluminum and phosphorus, and the total content of these boron, silicon, aluminum and phosphorus is based on iron. And the magnetic recording medium having the above-described configuration having a concentration of 0.1 to 20 atomic%.
[0022]
The present invention also relates to a magnetic recording medium having the above-described configuration, wherein a back coat layer is formed on the other surface of the non-magnetic support, if necessary, or between the non-magnetic support and the low coercive force layer. Alternatively, it is possible to provide a magnetic recording medium in which an undercoat layer containing a nonmagnetic powder and a binder resin is formed between a low coercivity layer and a magnetic layer.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, a spherical or elliptical iron nitride-based magnetic powder is used. 16 N 2 By using an iron nitride-based magnetic powder suitable for high-density recording containing a phase as a main phase, optimal characteristics for perpendicular recording have been obtained.
[0024]
Fe 16 N 2 BET specific surface area of 10m 2 / G or more spherical iron nitride-based magnetic powder is known (JP-A-2000-27731).
The present invention further improves this iron nitride-based magnetic powder by, for example, mainly adding a rare earth element having a high sintering preventing effect, a high coercive force effect, and a high stability (corrosion resistance) improving effect to an outer layer portion of the magnetic powder. When present, the coercive force is increased to 200 kA / m or more, and the BET specific surface area suitable for high-density recording is 40 to 100 m. 2 / G of chemically stable fine particle magnetic powder.
In the present invention, the rare earth element is mainly present in the outer layer portion of the magnetic powder, or by performing an oxidation stabilization treatment, thereby controlling the saturation magnetization of the magnetic powder to 10 to 20 μWb / g, and Thus, an iron nitride-based magnetic powder having excellent dispersibility and oxidation stability has been obtained. By such improvement, the optimum characteristics can be exhibited as a magnetic powder for vertical alignment coating.
[0025]
In the present invention, such a spherical or elliptical iron nitride-based magnetic powder is particularly effective for a coating type magnetic recording medium in a thin layer region where the thickness of the magnetic layer is 300 nm or less. In the thin layer region, it is almost impossible to use needle-like particles in a substantially vertical orientation. This is because the length of the needle-like particles is at the same level as the thickness of the magnetic layer, and when the particles are vertically oriented, a considerable proportion of the needle-like particles protrude from the surface of the magnetic layer, resulting in significant surface roughness. Further, in the case of tabular particles such as barium ferrite magnetic powder, the plate-like particles are stacked and agglomerated during magnetic field orientation, and substantially large columnar particles are arranged in a vertical direction, causing an increase in noise.
[0026]
These are essential problems due to having anisotropy in shape such as needle shape or plate shape. Further, since the barium ferrite magnetic powder is an oxide, the saturation magnetization is small, a high magnetic flux density cannot be obtained when a magnetic recording medium is used, and the output decreases in a long wavelength region. By the iron nitride-based magnetic powder of the present invention, which has a high coercive force without anisotropy in shape, for the first time, without lowering the output in the long wavelength range, a vertically oriented coating type that shows a high output in the short wavelength range A magnetic recording medium can be realized.
[0027]
It is preferable that the iron nitride-based magnetic powder of the present invention mainly contains an iron nitride phase in a core portion and coats an outer layer portion of the magnetic powder with a rare earth element.
By covering the outer layer portion of the magnetic powder with the rare earth element in this manner, the BET specific surface area is 40 to 100 m. 2 / G of chemically stable fine particle magnetic powder is obtained. Further, by coating the magnetic powder with the rare earth element and performing the oxidation stabilization treatment, the saturation magnetization of the magnetic powder can be reduced to 10 to 20 μWb / g [79.6 to 159.2 Am 2 / Kg (79.6 to 159.2 emu / g)], and an iron nitride-based magnetic powder excellent in paint dispersibility and oxidation stability can be obtained.
It is important to control the saturation magnetization. If it is too low, the output in the long wavelength region will be low, and if it is too high, the demagnetizing field due to the dispersion of the easy axis in the magnetic layer even in perpendicular recording. Demagnetization occurs, and on the contrary, the output tends to decrease.
[0028]
In such an iron nitride-based magnetic powder, the core portion is mainly composed of Fe 16 N 2 Phase or Fe 16 N 2 Phase and an α-Fe phase, and the content of nitrogen is preferably 1.0 to 20 atomic% with respect to iron. Further, part of iron may be replaced by another transition metal element. Other transition metal elements include Mn, Zn, Ni, Cu, Co, and the like. Among these, Co and Ni are preferable, and Co is particularly preferable because it can improve the saturation magnetization most. However, the Co content is preferably set to 10 atomic% or less. An excessively high Co content is not preferable because it takes a long time for nitriding.
[0029]
In the iron nitride-based magnetic powder of the present invention, examples of the rare earth element include yttrium, ytterbium, cesium, praseodymium, lanthanum, europium, and neodymium. Among these, yttrium, samarium, or neodymium has a large effect of maintaining the particle shape particularly during reduction, and therefore it is desirable to select and use at least one of these elements.
The content of the rare earth element is 0.05 to 20 atomic%, preferably 0.1 to 15 atomic%, more preferably 0.5 to 10 atomic% with respect to iron. If the amount of the rare earth element is too small, the effect of improving the dispersibility is reduced, and the effect of maintaining the particle shape during the reduction is reduced.If the amount is too large, the unreacted rare earth element portion is increased, and the dispersion and the obstacles in the coating process are caused. Or an excessive decrease in coercive force or saturation magnetization.
[0030]
Further, it has been found that in the iron nitride-based magnetic powder of the present invention, even if boron, silicon, aluminum, or phosphorus is added in addition to the rare earth elements, the dispersibility can be improved. Since these elements are inexpensive as compared with rare earth elements, they are also advantageous in terms of cost. By using these elements in combination, it is possible to design a more optimal surface state of the magnetic powder.
These elements make the total content of boron, silicon, aluminum and phosphorus relative to iron 0.1 to 20 atomic%. If the amount is too small, the shape maintaining effect is small, and if it is too large, the saturation magnetization tends to decrease.
Note that, in addition to boron, silicon, aluminum, and phosphorus, carbon, calcium, magnesium, zirconium, barium, strontium, and the like may be included as effective elements as necessary. By using these and rare earth elements in combination, higher shape retention and dispersion performance can be obtained.
[0031]
Thus, iron and nitrogen are at least constituent elements, especially Fe 16 N 2 At least a phase, the granular or elliptical iron nitride-based magnetic powder having a specific particle size in which the content of nitrogen with respect to iron falls within the above range is finer than in the past, and has a higher coercive force, In addition, it was found that by exhibiting an appropriate saturation magnetization, and by adding a rare earth element, boron, silicon, aluminum, phosphorus, and the like, high dispersibility was obtained and excellent thinning could be realized.
[0032]
Such an iron nitride-based magnetic powder has excellent storage stability, and when stored as such or as a magnetic recording medium in a high-temperature, high-humidity environment, deterioration of magnetic properties such as saturation magnetic flux density is small. It has been found that, in combination with the above-mentioned characteristics, it exhibits a performance very suitable for a magnetic recording medium for high-density recording such as a digital video tape and a backup tape for a computer.
[0033]
In the present invention, the above-mentioned iron nitride-based magnetic powder exhibits excellent characteristics as a perpendicular recording medium when the average particle diameter is 5 to 50 nm.
In the present specification, the average particle size of the magnetic powder is obtained by actually measuring the particle size of a photograph taken at a magnification of 200,000 with a transmission electron microscope (TEM) and averaging 300 particle sizes. It is what I sought.
[0034]
Since the iron nitride-based magnetic powder of the present invention mainly has a coercive force origin in crystal anisotropy, the average particle size can be extremely fine particles up to 5 nm, and such fine particles are excellent. Can exhibit magnetic properties. Particularly preferred average particle size is 8 nm or more, more preferably 10 nm or more.
On the other hand, if the average particle size is too large, the filling property of the magnetic powder in the magnetic layer decreases, and particle noise due to the size of the particles increases when used as a magnetic recording medium. Therefore, the average particle size must be 50 nm or less, preferably 40 nm or less, and more preferably 30 nm or less. With this setting, an extremely high filling property can be obtained, and an excellent saturation magnetic flux density can be achieved. It is particularly important that the average particle size is 50 nm or less, particularly preferably 30 nm or less, when the thickness of the magnetic layer is 300 nm or less.
[0035]
The iron nitride-based magnetic powder of the present invention can be manufactured as follows.
As a starting material, an iron-based oxide or hydroxide is used. For example, hematite, magnetite, goethite and the like can be mentioned. The average particle size is not particularly limited, but is usually 5 to 80 nm, preferably 5 to 50 nm, and more preferably 5 to 30 nm. If the particle size is too small, sintering between particles is likely to occur during the reduction treatment. On the other hand, if the particle size is too large, the reduction treatment tends to be heterogeneous, and it is difficult to control the particle size and magnetic properties.
[0036]
A rare earth element can be deposited on this starting material. In this case, usually, the starting material is dispersed in an aqueous solution of an alkali or an acid, and the salt of the rare earth element is dissolved therein. What is necessary is just to make a thing precipitate.
Alternatively, a compound composed of elements such as silicon, boron, aluminum, and phosphorus may be dissolved, the starting material may be immersed in the compound, and boron, silicon, aluminum, and phosphorus may be applied to the starting material powder. Good. In order to perform these deposition processes efficiently, additives such as a reducing agent, a pH buffer, and a particle size controlling agent may be mixed. As these deposition processes, a rare earth element and boron, silicon, aluminum, and phosphorus may be simultaneously or alternately deposited.
[0037]
Such a raw material is reduced by heating in a hydrogen stream. The reducing gas is not particularly limited, and a reducing gas such as a carbon monoxide gas may be used in addition to the hydrogen gas.
The reduction temperature is desirably 300 to 600 ° C. When the reduction temperature is lower than 300 ° C., the reduction reaction does not proceed sufficiently. When the reduction temperature is higher than 600 ° C., sintering of the powder particles is liable to occur.
[0038]
By performing a nitriding treatment after such a heat reduction treatment, the magnetic powder of the present invention containing iron and nitrogen as constituent elements can be obtained. The nitriding treatment is desirably performed using a gas containing ammonia. In addition to ammonia gas alone, a mixed gas using hydrogen gas, helium gas, nitrogen gas, argon gas or the like as a carrier gas may be used. Nitrogen gas is particularly preferable because it is inexpensive.
The nitriding temperature is preferably 100 to 300 ° C. If the nitriding temperature is too low, nitriding does not proceed sufficiently, and the effect of increasing the coercive force is small. If it is too high, nitridation will be promoted excessively and Fe 4 N and Fe 3 The proportion of the N phase and the like increases, the coercive force decreases rather, and the saturation magnetization tends to be excessively reduced.
[0039]
In such a nitriding treatment, it is desirable to select the conditions of the nitriding treatment so that the nitrogen content with respect to iron is 1 to 20 atomic%. If the amount of nitrogen is too small, Fe 16 N 2 , The effect of improving the coercive force is reduced. If the amount of nitrogen is too large, 4 N and Fe 3 An N-phase or the like is easily formed, the coercive force is rather reduced, and the saturation magnetization is apt to be excessively reduced.
[0040]
The iron nitride-based magnetic powder produced in this way has a large crystal magnetic anisotropy, unlike a conventional needle-shaped magnetic powder based solely on shape magnetic anisotropy. It seems that a large coercive force is developed.
When this magnetic powder is made into fine particles having an average particle size of 5 to 50 nm, it exhibits a high coercive force and a moderate saturation magnetization within a range where recording and erasing can be performed by a magnetic head, and is excellent in a vertically oriented coating type magnetic recording medium. Demonstrated electromagnetic conversion characteristics.
[0041]
The magnetic recording medium of the present invention is obtained by applying a magnetic paint obtained by dispersing and mixing the above-mentioned iron nitride-based magnetic powder and a binder in a solvent on a non-magnetic support, drying it, and applying a perpendicular magnetic field to the magnetic layer. Then, the magnetic layer is formed such that the axis of easy magnetization of the magnetic powder is substantially perpendicular. The coercive force of the magnetic layer measured in the vertical direction is preferably 79.6 to 318.4 kA / m (1,000 to 4,000 Oe), and when the coercive force is smaller than the above range, particularly at a short wavelength. If it is difficult to obtain high output, and if it is larger than the above range, it will be difficult to perform saturated recording with a magnetic head.
[0042]
In the magnetic recording medium of the present invention, before forming such a magnetic layer, a low coercive force layer containing a magnetic powder and a binder is formed on a nonmagnetic support.
The low coercive force layer preferably has a coercive force of 15.9 kA / m (200 Oe) or less as measured in the longitudinal direction. By setting the coercive force of the low coercivity layer to this range, when recording the magnetic layer in the vertical direction, the magnetic flux from the bottom of the magnetic layer efficiently forms a closed loop in the low coercivity layer, and The magnetic flux leaks well, so that the magnetic head can reproduce with high sensitivity.
[0043]
The magnetic powder used for the low coercive force layer is not particularly limited. For example, magnetic powders such as magnetite, γ-iron oxide, Mn-Zn ferrite, and Ni-Zn ferrite are preferably used. The shape and particle size of these magnetic powders are not particularly limited, but are preferably spherical or elliptical, and the particle size is preferably 100 nm or less.
By using a magnetic powder having such a shape and a particle diameter, it is possible to maintain good surface properties as a low coercive force layer before forming a magnetic layer, and at the same time, a magnetic flux from the magnetic layer can easily pass therethrough. A closed loop can be formed efficiently.
[0044]
In the magnetic recording medium of the present invention thus manufactured, in addition to the low coercive force layer and the magnetic layer, between the nonmagnetic support and the low coercive force layer, or between the low coercive force layer and the magnetic layer. Then, an undercoat layer containing a nonmagnetic powder such as iron oxide, titanium oxide, and aluminum oxide and a binder may be formed.
[0045]
Hereinafter, (a) a non-magnetic support, (b) a magnetic layer, (c) a low coercive force layer, and (d) an undercoat layer provided as necessary will be described as components of the magnetic recording medium of the present invention. The (e) binder and (f) lubricant used in the magnetic layer, the low coercive force layer, and the undercoat layer provided as necessary will be described.
Further, when the magnetic recording medium is a magnetic tape, it is desirable to apply a back coat paint on the side of the non-magnetic support opposite to the surface on which the magnetic layer is formed and to dry it to form a back coat layer. The layers are also described.
In addition, regarding the paints used for forming the magnetic layer, the low coercive force layer, the undercoat layer provided as required, and the above-mentioned back coat layer, (h) the solvent of the paint, (iii) the dispersion of the paint, and the coating method are also described. I do.
[0046]
(B) Non-magnetic support
As the nonmagnetic support, any conventionally used nonmagnetic support for a magnetic recording medium can be used. For example, polyethylene terephthalate, polyesters such as polyethylene naphthalate, polyolefins, cellulose triacetate, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyamide imide, polysulfone, aramid, aromatic polyamide and the like usually have a thickness of 2 to 15 μm, especially 2 to 7 μm Plastic film is used. If the thickness is less than 2 μm, it is difficult to form a film, and the tape strength is reduced. If the thickness is more than 7 μm, the total thickness of the tape is increased and the storage capacity per tape is reduced.
[0047]
For the magnetic tape, a non-magnetic support having anisotropic Young's modulus is used. The Young's modulus of the non-magnetic support in the longitudinal direction varies depending on the thickness of the non-magnetic support, but is usually 4.9 GPa (500 kg / mm). 2 ) The above are used. When the thickness of the nonmagnetic support is 5 μm or less, 9.8 GPa (1,000 kg / mm 2 ) Those having the above Young's modulus are preferably used. If the Young's modulus is too small, the strength of the magnetic tape is weakened, or the running of the magnetic tape becomes unstable.
[0048]
Assuming that the Young's modulus in the longitudinal direction of the non-magnetic support is MD and the Young's modulus in the width direction is TD, the ratio (MD / TD) of the helical scan method is in the range of 0.60 to 0.80. preferable. This range is preferable because the mechanism is unknown at present, but the variation (flatness) of the output from the entry side to the exit side of the track of the magnetic head becomes large. In the linear track system, 1.0 to 1.8 is preferable, and 1.1 to 1.7 is more preferable. This range is preferable because head touch is improved. Such a non-magnetic support includes a polyethylene terephthalate film, a polyethylene naphthalate film, an aromatic polyamide film, an aromatic polyimide film and the like.
[0049]
(B) Magnetic layer
The thickness of the magnetic layer is 300 nm or less, particularly preferably 10 to 300 nm, more preferably 20 to 300 nm, and most preferably 30 to 250 nm. In the case of perpendicular recording, the effect of recording demagnetization due to the thickness of the magnetic layer is smaller than in the case of longitudinal recording, but the axis of easy magnetization is substantially perpendicular, and the axis of easy magnetization is dispersed to some extent in the plane. Therefore, when the thickness exceeds 300 nm, the recording becomes susceptible to demagnetization. If it is less than 10 nm, it is difficult to obtain a uniform magnetic layer, and the reproduction output becomes small.
In the present invention, since the average particle size of the magnetic powder is extremely fine as 5 to 50 nm in combination with the above-described unique shape, even if the magnetic layer is vertically oriented in such a thin layer region, a good magnetic layer can be obtained. Surface smoothness is obtained.
[0050]
When a magnetic tape is used, the coercive force in the vertical direction of the magnetic layer is 79.6 to 318.4 kA / m (1,000 to 4,000 Oe), and preferably 119.4 to 318.4 kA / m (1 , 500-4,000 Oersted). When it is less than 79.6 kA / m, even in perpendicular recording, it becomes susceptible to the recording demagnetization due to the demagnetizing field caused by the dispersion of the easy axis in the magnetic layer, and exceeds 318.4 kA / m. This makes recording with a magnetic head difficult.
Further, the perpendicular square (Br / Bm) of the magnetic layer is 0.6 to 0.9 after correction of the demagnetizing field, particularly preferably 0.65 to 0.9, and It has an easy axis of magnetization in the direction.
[0051]
Further, the product of the vertical saturation magnetic flux density and the thickness is 0.001 to 0.1 μTm, preferably 0.0015 to 0.08 μTm. If it is less than 0.001 μTm, the reproduction output is small, and if it exceeds 0.1 μTm, it tends to be difficult to obtain a high output in a target short wavelength region even in perpendicular recording.
The average surface roughness Ra of the magnetic layer is 1.0 to 3.2 nm, and when the center value of the unevenness of the magnetic layer is P0 and the maximum amount of protrusion is P1, (P1−P0) is 10 to 30 nm. When the twentieth convex amount is P20, if (P1-P20) is 5 nm or less, the contact with the magnetic head is improved, and a high reproduction output is obtained.
[0052]
The magnetic layer preferably contains conventionally known carbon black for the purpose of improving conductivity and surface lubricity. As the carbon black, acetylene black, furnace black, thermal black and the like can be used. Those having an average particle diameter of 5 to 200 nm are preferable, and those having an average particle diameter of 10 to 100 nm are more preferable. If it is less than 5 nm, it becomes difficult to disperse the carbon black. If it exceeds 200 nm, it is necessary to incorporate a large amount of carbon black, and in any case, the surface becomes rough and the output is liable to be reduced.
The content of carbon black is preferably from 0.2 to 5% by weight, more preferably from 0.5 to 4% by weight, based on the magnetic powder. If it is less than 0.2% by weight, the effect is small, and if it exceeds 5% by weight, the surface of the magnetic layer tends to be rough.
[0053]
(C) Low coercivity layer
The low coercive force layer is formed for the purpose of forming a closed loop of the magnetic flux from the bottom of the magnetic layer in the low coercive force layer and efficiently leaking the magnetic flux from the surface of the magnetic layer. The coercive force, measured in the longitudinal direction, is preferably no greater than 15.9 kA / m (200 Oe). If the coercive force is larger than this value, it becomes difficult for the magnetic flux from the bottom of the magnetic layer to pass through the low coercive force layer, and it is difficult to efficiently form a closed loop of the magnetic flux.
The thickness is preferably from 0.1 to 3 μm, more preferably from 0.15 to 2.5 μm. If it is less than 0.1 μm, the effect of forming a closed loop of magnetic flux is small, and if it exceeds 3 μm, there is no particular problem in terms of electromagnetic conversion characteristics, but the above effects are saturated and the overall thickness of the magnetic tape increases. Would.
[0054]
The magnetic powder used for the low coercive force layer is not particularly limited, but is a magnetic powder of various metals, alloys, compounds such as magnetite, γ-iron oxide, Mn-Zn ferrite, Ni-Zn ferrite, iron, permalloy, and sendust. Can be used. Among them, Mn-Zn ferrite magnetic powder is preferably used because it has high magnetic permeability and is chemically stable as an oxide. The shape and particle size of these magnetic powders are not particularly limited either, but the shape is preferably spherical or elliptical, and the particle size is preferably 100 nm or less. When a magnetic powder having such a shape and a particle diameter is used, good surface properties and efficient closed-loop formation of magnetic flux can be realized as a low coercive force layer before forming a magnetic layer. The low coercive force layer may contain a non-magnetic powder such as carbon black, titanium oxide, iron oxide, and aluminum oxide for the purpose of preventing static charge, controlling the viscosity of the paint and controlling the rigidity of the tape.
[0055]
(D) Undercoat layer
An undercoat layer may be further formed between the nonmagnetic support and the low coercivity layer or between the low coercivity layer and the magnetic layer for the purpose of improving durability.
The undercoat layer may contain a non-magnetic powder such as titanium oxide, iron oxide, and aluminum oxide for the purpose of controlling the viscosity of the paint and the rigidity of the tape.
The content of the nonmagnetic iron oxide is preferably from 35 to 83% by weight, and more preferably from 40 to 80% by weight. If it is less than 35% by weight, the effect of improving the strength of the coating film is small, and if it exceeds 83% by weight, the strength of the coating film is rather reduced. The content of aluminum oxide is usually 0 to 20% by weight, preferably 2 to 10% by weight. The undercoat layer may contain carbon black such as acetylene black, furnace black, and thermal black for the purpose of improving conductivity.
[0056]
(E) Binder
The binder used for the magnetic layer, the low coercive force layer and the undercoat layer includes vinyl chloride resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin, vinyl chloride-vinyl alcohol copolymer resin, vinyl chloride-vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer. Resin, at least one selected from vinyl chloride resins such as vinyl chloride-vinyl acetate-maleic anhydride copolymer resin, vinyl chloride-hydroxyl group-containing alkyl acrylate copolymer resin, nitrocellulose, epoxy resin, and polyurethane resin There is a combination with.
[0057]
In particular, it is preferable to use a vinyl chloride resin and a polyurethane resin in combination. Among them, it is most preferable to use a vinyl chloride-hydroxyl group-containing alkyl acrylate copolymer resin and a polyurethane resin in combination.
Polyurethane resins include polyester polyurethane, polyether polyurethane, polyether polyester polyurethane, polycarbonate polyurethane, polyester polycarbonate polyurethane, and the like.
[0058]
These binders preferably have a functional group in order to improve the dispersibility of the magnetic powder and the like and increase the filling property. Functional groups include COOM, SO 3 M, OSO 3 M, P = O (OM) 3 , OP = O (OM) 2 (M is a hydrogen atom, an alkali metal salt or an amine salt), OH, NR 1 R 2 , NR 3 R 4 R 5 (R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 Represents a hydrogen or hydrocarbon group, usually having 1 to 10 carbon atoms), and an epoxy group. When two or more resins are used in combination, it is preferable that the polarities of the functional groups are the same. 3 Combinations of M groups are preferred.
[0059]
These binders are used in an amount of 7 to 50 parts by weight, preferably 10 to 35 parts by weight, based on 100 parts by weight of a solid powder such as a magnetic powder or a non-magnetic powder. In particular, it is preferable to use 5 to 30 parts by weight of a vinyl chloride resin and 2 to 20 parts by weight of a polyurethane resin in combination as a binder.
[0060]
It is desirable to use together with these binders a thermosetting crosslinking agent that binds to and crosslinks a functional group or the like contained in the binder. Examples of the crosslinking agent include tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and the like, reaction products of these isocyanates with those having a plurality of hydroxyl groups such as trimethylolpropane, condensation products of the above isocyanates, and the like. Various polyisocyanates are preferably used. The use amount of these crosslinking agents is usually preferably 10 to 50 parts by weight, more preferably 10 to 35 parts by weight, based on 100 parts by weight of the binder.
[0061]
The amount of the crosslinking agent used in the magnetic layer is 30 to 60% by weight of the total amount of the crosslinking agent used in the low coercive force layer and the undercoat layer (particularly, the amount of the crosslinking agent used in the low coercive force layer and the undercoat layer is low). (About の of the amount) is preferable because the coefficient of friction of the magnetic head with respect to the slider is reduced. This range is preferred because if it is less than 30% by weight, the coating strength of the magnetic layer tends to be weak, and if it exceeds 60% by weight, the coefficient of friction on the slider becomes too high.
[0062]
(F) Lubricants
As the lubricant contained in the magnetic layer, the low coercive force layer, and the undercoat layer, any of conventionally known fatty acids, fatty acid esters, fatty acid amides, and the like can be used. Among them, it is particularly preferable to use a fatty acid having 10 or more carbon atoms, preferably 12 to 30 carbon atoms, and a fatty acid ester having a melting point of 35 ° C. or less, preferably 10 ° C. or less.
[0063]
The fatty acid having 10 or more carbon atoms may be any of linear, branched and cis / trans isomers, but a linear type having excellent lubricating performance is preferred. Examples of such fatty acids include lauric acid, myristic acid, stearic acid, palmitic acid, behenic acid, oleic acid, linoleic acid and the like. Among these, myristic acid, stearic acid, palmitic acid and the like are preferable.
[0064]
Fatty acid esters having a melting point of 35 ° C. or lower include n-butyl oleate, hexyl oleate, n-octyl oleate, 2-ethylhexyl oleate, oleyl oleate, n-butyl laurate, heptyl laurate, and n-myristate. Butyl, n-butoxyethyl oleate, trimethylolpropane trioleate, n-butyl stearate, s-butyl stearate, isoamyl stearate, butyl cellosolve stearate and the like. These fatty acid esters can be controlled by a combination because the oil film strength and the oil output can be controlled by the difference in molecular weight, structure and melting point. By having the above melting point, even when exposed to low temperature and low humidity, the magnetic layer easily oozes and migrates to the surface of the magnetic layer at the time of high-speed sliding contact between the magnetic layer and the magnetic head, and effectively exerts its excellent lubricating action. it can.
[0065]
(G) Back coat layer
The backcoat layer is not an essential component, but in the case of a magnetic tape, it is desirable to form a backcoat layer on the surface of the nonmagnetic support opposite to the surface on which the magnetic layer is formed. The thickness of the back coat layer is preferably from 0.2 to 0.8 μm, more preferably from 0.3 to 0.8 μm, and still more preferably from 0.3 to 0.6 μm. If it is less than 0.2 μm, the effect of improving the running properties is insufficient, and if it exceeds 0.8 μm, the total thickness of the tape becomes thick and the storage capacity per roll becomes small.
The center line surface roughness Ra of the back coat layer is preferably 3 to 15 nm, more preferably 4 to 10 nm.
[0066]
(H) Paint solvent
In preparing the magnetic paint, the low coercive force paint, the undercoat paint, and the backcoat paint, any of the organic solvents conventionally used can be used as the solvent. For example, aromatic solvents such as benzene, toluene, and xylene; ketone solvents such as acetone, cyclohexanone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate; and carbonate esters such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate. Solvents, alcohol solvents such as ethanol and isopropanol, and the like can be used. In addition, various organic solvents such as hexane, tetrahydrofuran, and dimethylformamide are used.
[0067]
(I) Dispersion and application method of paint
In preparing the magnetic paint, the low coercive force paint, the undercoat paint, and the backcoat paint, a conventionally known paint production process can be used, and it is particularly preferable to use a kneading process using a kneader or the like and a primary dispersion process in combination. In the primary dispersion step, it is desirable to use a sand mill because the dispersibility of the magnetic powder and the like can be improved and the surface properties can be controlled.
[0068]
When applying a magnetic paint, a low coercive force paint, an undercoat paint, or a backcoat paint on a non-magnetic support, conventionally known coating techniques such as gravure coating, roll coating, blade coating, and extrude coating. A method is used.
The method of applying the low-coercivity paint and the magnetic paint is, for example, a sequential coating method in which the low-coercivity paint is applied on a non-magnetic support and dried, and then the magnetic paint is applied. And a simultaneous multi-layer coating method (wet-on-wet). Regarding the method of applying the undercoat paint, the same sequential coating method or the simultaneous multilayer coating method as described above can be employed.
[0069]
【Example】
Hereinafter, an example of the present invention will be described in more detail. In the following, “parts” means “parts by weight”.
[0070]
Example 1
(A) Production of iron nitride magnetic powder
0.419 mol of iron (II) sulfate heptahydrate and 0.974 mol of iron (III) nitrate decahydrate were dissolved in 1,500 g of water. Next, 3.76 mol of sodium hydroxide was dissolved in 1,500 g of water. An aqueous solution of sodium hydroxide was added to the aqueous solution of the two iron salts, and the mixture was stirred for 20 minutes to generate magnetite particles.
The magnetite particles were placed in an autoclave and heated at 200 ° C. for 4 hours. After the hydrothermal treatment, it was washed with water. The magnetite particles were spherical or oval with a particle size of 25 nm.
[0071]
10 g of the magnetite particles were dispersed in 500 cc of water for 30 minutes using an ultrasonic disperser. 2.5 g of yttrium nitrate was added to the dispersion to dissolve it, and the mixture was stirred for 30 minutes. Separately, 0.8 g of sodium hydroxide was dissolved in 100 cc of water. This aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to the above dispersion over about 30 minutes, and after the addition was completed, the mixture was further stirred for 1 hour. By this treatment, a hydroxide of yttrium was deposited on the surface of the magnetite particles. This was washed with water, filtered, and dried at 90 ° C. to obtain a powder in which yttrium hydroxide was formed on the surface of magnetite particles.
[0072]
The powder obtained by depositing the yttrium hydroxide on the surfaces of the magnetite particles in this manner was reduced by heating at 450 ° C. for 2 hours in a hydrogen stream to obtain a magnetic powder containing yttrium. Next, the temperature was lowered to 150 ° C. over a period of about one hour while flowing hydrogen gas. When the temperature reached 150 ° C., the gas was switched to ammonia gas, and a nitriding treatment was performed for 30 hours while maintaining the temperature at 150 ° C. Thereafter, the temperature was lowered from 150 ° C. to 90 ° C. in a state in which the ammonia gas was flowing, and the gas was switched from the ammonia gas to a mixed gas of oxygen and nitrogen at 90 ° C. to perform a stabilization treatment for 2 hours.
Then, the temperature was lowered from 90 ° C. to 40 ° C. in a state where the mixed gas was flowed, and the temperature was kept at 40 ° C. for about 10 hours, and then taken out into the air.
[0073]
The content of yttrium and nitrogen in the iron nitride-based magnetic powder thus obtained was 5.3 atomic% and 10.8 atomic%, respectively, as measured by fluorescent X-ray. Also, from the X-ray diffraction pattern, Fe 16 N 2 A profile showing the phases was obtained. FIG. 1 shows an X-ray diffraction pattern of the iron nitride-based magnetic powder. 16 N 2 And a diffraction peak based on α-Fe were observed. 16 N 2 It was found that it was composed of a mixed phase of a phase and an α-Fe phase.
[0074]
Further, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was found that the particles were substantially spherical and had an average particle size of 20 nm. FIG. 2 shows a transmission electron micrograph (magnification: 200,000) of this magnetic powder. The specific surface area determined by the BET method was 53.2 m. 2 / G.
The saturation magnetization of this magnetic powder measured by applying a magnetic field of 1,270 kA / m (16 kOe) is 135.2 Am 2 / Kg (135.2 emu / g) and coercive force was 226.9 kA / m (2,850 Oe).
In the preparation of the magnetic paint described below, the iron nitride-based magnetic powder used was manufactured by scaling up the manufacturing method of the present example to 100 times.
[0075]
(B) Preparation of magnetic tape
After kneading the following low coercive force coating components with a kneader, a dispersion treatment was performed by a sand mill with a residence time of 60 minutes, 6 parts of polyisocyanate was added, and the mixture was stirred and filtered to prepare a low coercive force coating.
Next, a low-coercivity coating material prepared as described above was applied to a nonmagnetic support of polyethylene naphthalate film having a thickness of 6 μm (105 ° C., heat shrinkage for 30 minutes at 0.8% in the vertical direction and in the horizontal direction). 0.6%) so that the low coercive force layer after drying and calendering had a thickness of 2 μm.
[0076]
<Low coercive force paint component>
Mn-Zn ferrite
(Particle shape: spherical, average particle size: 120 nm)
20 parts of carbon black (average particle size: 25 nm)
Vinyl chloride-hydroxypropyl methacrylate copolymer resin 10 parts
(Contains -SO 3 Na group: 0.7 × 10 -4 Equivalent / g)
5 parts of polyester polyurethane resin
(Contains -SO 3 Na group: 1.0 × 10 -4 Equivalent / g)
Methyl ethyl ketone / toluene: 1/1 mixed solvent 200 parts
Myristic acid 1 part
1.5 parts of butyl stearate
[0077]
Next, the following magnetic paint components (1) and (2) were mixed to prepare a magnetic paint. This magnetic paint is applied on the low coercive force layer applied on the above-mentioned non-magnetic support so that the thickness after drying and calendering treatment becomes 150 nm, and 318.4 kA / m (4,000 Oe) The magnetic field orientation treatment was performed while applying the vertical magnetic field of (2), and drying was performed. The magnetic field for performing the above vertical orientation was arranged such that the N pole and the S pole of the permanent magnet faced each other, and the magnetic pole gap was adjusted so as to generate a magnetic field of 318.4 kA / m near the center.
[0078]
<Magnetic paint component (1)>
100 parts of the above iron nitride-based magnetic powder
(Particle shape: almost spherical, average particle diameter: 20 nm, saturation magnetization:
135.2 Am 2 / Kg, coercive force: 226.9 kA / m)
Vinyl chloride-hydroxypropyl acrylate copolymer resin 10 parts
(Contains -SO 3 Na group: 0.7 × 10 -4 Equivalent / g)
5 parts of polyester polyurethane resin
(Contains -SO 3 Na: 1.0 × 10 -4 Equivalent / g)
α-alumina (average particle size: 80 nm) 10 parts
1.5 parts of carbon black (average particle size: 25 nm)
1.5 parts of myristic acid
Methyl ethyl ketone / toluene = 1/1 mixed solvent 233 parts
[0079]
<Magnetic paint component (2)>
1.5 parts of stearic acid
5 parts of polyisocyanate
(“Coronate L” manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)
133 parts of cyclohexanone
33 parts of toluene
[0080]
Next, a back coat paint is applied to the non-magnetic support on the side opposite to the surface on which the low coercive force layer and the magnetic layer are formed, so that the thickness of the back coat layer after drying and calendering treatment is 700 nm, and then dried. did. The back coat paint is prepared by dispersing the following back coat paint components in a sand mill for a residence time of 45 minutes, adding 8.5 parts of polyisocyanate, and stirring and filtering.
[0081]
<Back coat coating component>
40.5 parts of carbon black (average particle size: 25 nm)
0.5 parts of carbon black (average particle size: 370 nm)
4.05 parts of barium sulfate
Nitrocellulose 28 parts
Polyurethane resin (SO 3 20 parts
Cyclohexanone 100 parts
200 parts of methyl ethyl ketone / toluene mixed solvent
[0082]
The magnetic sheet having the low coercive force layer and the magnetic layer formed on one side of the non-magnetic support and the back coat layer formed on the other side of the non-magnetic support is mirror-finished with a five-stage calendar (
[0083]
Example 2
A magnetic tape was prepared in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the magnetic layer after the perpendicular magnetic field orientation treatment, drying, and calendering treatment was changed to 80 nm in applying the magnetic paint in the production of the magnetic tape. did.
[0084]
Example 3
An iron nitride-based magnetic powder was produced in the same manner as in Example 1, except that magnetite particles having an average particle size of 25 nm, which were the starting materials, were changed to magnetite particles having an average particle size of 20 nm. These magnetite particles were produced by changing the hydrothermal treatment conditions from 200 ° C. for 4 hours to 180 ° C. for 4 hours when generating the magnetite particles in Example 1, and the other conditions were the same.
[0085]
The content of yttrium and nitrogen in the iron nitride-based magnetic powder was measured by fluorescent X-ray, and was 5.5 atomic% and 11.9 atomic%, respectively. Also, from the X-ray diffraction pattern, 16 N 2 A profile indicating the presence of a phase was obtained.
Further, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, the particles were spherical or elliptical with an average particle size of 17 nm. The specific surface area determined by the BET method was 60.1 m 2 / G.
The saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,270 kA / m (16 kOe) is 130.5 Am 2 / Kg (130.5 emu / g), and the coercive force was 211.0 kA / m (2,650 Oersteds).
[0086]
Using this iron nitride-based magnetic powder, a magnetic paint was prepared in the same manner as in Example 1. In preparing the magnetic paint, the iron nitride-based magnetic powder used was manufactured by scaling up the above method 100 times.
Next, a magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that a magnetic layer was formed using this magnetic paint.
[0087]
Example 4
The following magnetic powder was used in place of the iron nitride-based magnetic powder of Example 1.
This magnetic powder uses the same magnetite particles as in Example 1 and is subjected to aluminum treatment instead of yttrium.
That is, powder obtained by forming aluminum hydroxide on the surface of magnetite particles was obtained by using 5.1 g of aluminum chloride in place of 2.5 g of yttrium nitrate and using the other conditions as in Example 1. This was subjected to the same reduction and nitriding treatment as in Example 1 to obtain an iron-containing magnetic powder containing aluminum.
[0088]
The content of aluminum and nitrogen in the iron nitride-based magnetic powder thus obtained was measured by fluorescent X-ray to be 8.1 atomic% and 8.9 atomic%, respectively. Also, from the X-ray diffraction pattern, 16 N 2 And a diffraction peak based on the α-Fe phase were observed. 16 N 2 It was found that the mixture was composed of a mixed phase of a phase and an α-Fe phase.
Further, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was found that the particles were substantially spherical and had an average particle size of 25 nm.
The saturation magnetization of this magnetic powder measured by applying a magnetic field of 1,274 kA / m (16 kOe) is 136.7 Am 2 / Kg (136.7 emu / g), and the coercive force was 171.9 kA / m (2,160 Oe).
[0089]
A magnetic paint was prepared in the same manner as in Example 1 using an iron nitride-based magnetic powder produced by enlarging the above method to a scale of 100 times.
Next, a magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that a magnetic layer was formed using this magnetic paint.
[0090]
Comparative Example 1
In the production of the iron nitride-based magnetic powder, hydrogen reduction and hydrogen reduction were performed in the same manner as in Example 1 except that the starting material, magnetite particles having an average particle size of 25 nm, were changed to commercially available magnetite particles having an average particle size of 85 nm. A nitriding treatment in ammonia and a stabilization treatment were performed to produce iron nitride-based magnetic powder.
[0091]
The content of yttrium and nitrogen in the iron nitride-based magnetic powder was measured by X-ray fluorescence, and was found to be 5.0 atomic% and 12.5 atomic%, respectively, based on Fe. Also, from the X-ray diffraction pattern, 16 N 2 A profile showing the phases was obtained.
Further, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was found that the particles were substantially spherical and had an average particle size of 60 nm. The specific surface area determined by the BET method was 8.3 m 2 / G.
The saturation magnetization of this magnetic powder measured by applying a magnetic field of 1,270 kA / m (16 kOe) was 194.2 Am 2 / Kg (194.2 emu / g), and the coercive force was 183.9 kA / m (2,310 Oe).
[0092]
Using this iron nitride-based magnetic powder, a magnetic paint was prepared in the same manner as in Example 1. In preparing the magnetic paint, an iron nitride-based magnetic powder produced by scaling up the above method 100 times was used.
Next, a magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that a magnetic layer was formed using this magnetic paint.
[0093]
Comparative Example 2
In place of the iron nitride-based magnetic powder in the magnetic paint component (1), an acicular Fe-Co alloy magnetic powder (Co / Fe: 22.1% by weight, coercive force: 195.0 kA / m, saturation magnetization: 108. 7 Am 2 / Kg, average major axis diameter: 60 nm, axial ratio: 5), except that the same amount was used to prepare a magnetic coating material.
Next, a magnetic tape in which needle-shaped powder was vertically oriented was produced in the same manner as in Example 1, except that a magnetic layer was formed using this magnetic paint.
[0094]
Comparative Example 3
Instead of the iron nitride-based magnetic powder in the magnetic paint component (1), a flat barium ferrite magnetic powder (coercive force: 212.5 kA / m, saturation magnetization: 54.1 Am) 2 / Kg, average major axis diameter: 30 nm, plate ratio: 4), except that the same amount was used to prepare a magnetic coating material.
Next, a magnetic tape in which plate-like powder was vertically oriented was produced in the same manner as in Example 1, except that a magnetic layer was formed using this magnetic paint.
[0095]
Reference Example 1
A magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1, except that the magnetic paint using the iron nitride-based magnetic powder was subjected to a longitudinal orientation treatment in a magnetic field. The above-mentioned orientation magnetic field strength was 318.4 kA / m.
That is, in Example 1, the spherical iron nitride-based magnetic powder was subjected to the vertical orientation treatment by an orientation magnetic field applied in the direction perpendicular to the surface of the magnetic layer so that the axis of easy magnetization substantially existed in the perpendicular direction. In the present reference example, a spherical iron nitride-based magnetic powder was used to perform an orientation treatment in the longitudinal direction in the same manner as a normal magnetic recording medium.
Further, in the present reference example, only the back coat layer is formed, and the low coercive force layer is not formed, and the thickness of the magnetic layer after drying and calendering is 150 nm directly on the nonmagnetic support. A magnetic layer was formed.
[0096]
For each of the magnetic tapes of Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 3, and Reference Example 1, the type (element composition, shape, and size) of the magnetic powder used, the thickness of the magnetic layer, and the vertical (or longitudinal) direction Coercive force, squareness ratio in vertical (or longitudinal) direction: Br / Bm, product of saturation magnetic flux density and thickness in vertical (or longitudinal) direction: Bm · δ, surface roughness of magnetic layer: Ra and 5.0 μm And the reproduction output at 0.1 μm were examined. The magnetic properties, the surface roughness of the magnetic layer, and the reproduction output were evaluated by the following methods.
[0097]
These results were as shown in Table 1 (Examples 1 to 4) and Table 2 (Comparative Examples 1 to 3 and Reference Example 1). In Tables 1 and 2, the symbols of the element constitutions in the types of the magnetic powder are as follows.
"YN-Fe": yttrium-iron nitride based magnetic powder
"Al-N-Fe": Aluminum-iron nitride based magnetic powder
"Fe-Co": Fe-Co alloy magnetic powder
"Ba-Fe": Barium ferrite magnetic powder
[0098]
<Magnetic characteristics>
As in the case of the magnetic powder, the measurement was performed using a sample vibration magnetometer at 25 ° C. and an external magnetic field of 1,273.3 kA / m. The squareness ratio in the vertical direction: Br / Bm indicates a value after demagnetization correction is performed on the hysteresis curve.
[0099]
<Surface roughness of magnetic layer>
Using a general-purpose three-dimensional surface structure analyzer “NewView 5000” manufactured by ZYGO, Scan Length was measured at 5 μm by scanning white light interferometry.
The measurement visual field was 350 μm × 260 μm. The center line average surface roughness of the magnetic layer was determined as Ra.
[0100]
<Playback output>
A drum tester was used to measure the electromagnetic conversion characteristics.
The drum tester was equipped with an electromagnetic induction type head (track width 25 μm, gap 0.1 μm) and an MR head (8 μm), and recording was performed using the induction type head and reproduction was performed using the MR head. Both heads are installed at different positions with respect to the rotating drum, and tracking can be adjusted by operating both heads in the vertical direction. The measurement was performed by winding a magnetic tape of about 60 cm around the outer circumference of the rotating drum.
The reproduction output is a function generator that writes a rectangular wave having a wavelength of 5.0 μm as a reproduction output in a long wavelength region and a rectangular wave having a wavelength of 0.1 μm as a reproduction output in a short wavelength region, and outputs the data when reproduced by an MR head. Was read into a spectrum analyzer and measured. The recording / reproducing characteristics were evaluated from the reproduced output at these two recording wavelengths. The reproduction output at 5.0 μm and 0.1 μm was the recording wavelength of 5.0 μm of the magnetic tape of Reference Example 1 which was subjected to the usual longitudinal orientation treatment using the iron nitride-based magnetic powder of the present invention. The reproduction output at 0.1 and 0.1 μm is set to 100%, and is shown as a relative value.
[0101]
From Table 1 above, it was found that the spherical iron nitride-based magnetic powder of the present invention was vertically oriented on the low coercive force layer, so that the perpendicular direction was substantially the easy axis of magnetization. The magnetic tape uses the spherical iron nitride-based magnetic powder of the present invention, and the reproduction output in the long wavelength region of 5.0 μm is slightly lower than that of the conventional magnetic tape of Reference Example 1 which is longitudinally oriented. The reproduction output in the short wavelength range of 0.1 μm is clearly excellent, and it is understood that this vertically oriented tape is most suitable for applications where reproduction output of a short wavelength is particularly important.
[0104]
On the other hand, from Table 2 above, the magnetic tape of Comparative Example 2 in which the needle-shaped magnetic powder used for the conventional longitudinally oriented tape was vertically oriented was reproduced not only in the short wavelength region but also in the long wavelength region. It can be seen that the output is also significantly inferior to the magnetic tape of the present invention. This is an essential problem due to the vertical orientation of the acicular magnetic powder, as can be seen from the extremely large surface roughness, and it is understood that the acicular magnetic powder is not suitable for such purpose. Also, in the magnetic tape of Comparative Example 1 in which the spherical iron nitride-based magnetic powder of the present invention was vertically oriented, if the particle diameter of the magnetic powder was as large as 60 nm, satisfactory short-wavelength output could not be obtained. I understand.
[0105]
Further, the magnetic tape of Comparative Example 3 which is vertically oriented using plate-shaped barium ferrite magnetic powder has excellent perpendicular orientation, but is compared with the magnetic tape using the spherical iron nitride-based magnetic powder of the present invention. Poor surface smoothness, short-wavelength characteristics are lower than magnetic tape of the present invention, and furthermore, saturation magnetization is low due to magnetic powder being oxide, and as a result, reproduction output in long-wavelength region is extremely low. Become.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a magnetic paint using a spherical or elliptical iron nitride-based magnetic powder is vertically oriented coated on a low coercive force layer, thereby providing excellent recording especially in a short wavelength region. A magnetic recording medium exhibiting characteristics can be obtained. This makes it possible to realize a magnetic recording medium and a magnetic recording cartridge for a computer or the like that can cope with a recording capacity of 1 TB or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction pattern of an iron nitride-based magnetic powder of Example 1.
FIG. 2 is a transmission electron micrograph (magnification: 200,000 times) of the iron nitride-based magnetic powder of Example 1.
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