JP4613537B2 - 磁気記録媒体用潤滑剤溶液 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータ等の外部メモリとして使用される磁気ディスク装置に搭載される磁気記録媒体の表面に塗布する潤滑剤溶液に関し、より詳しくは潤滑性能に優れた磁気記録媒体用潤滑溶液に関する。

コンピュータ等の情報処理装置において、磁気ディスク装置が外部記録装置として広く用いられている。磁気ディスク装置を使用すると、磁気ディスク上で磁気ヘッドを走査して、磁気ディスクにおいて情報の記録や読出しを行うことができる。

磁気ディスクの高密度記録化等が進むにつれて、そのディスク表面の汚染が問題となっている。例えば、ディスク表面に汚染物質が付着していた場合、磁気ディスク装置の運転中にその汚染物質が周囲に飛散し、磁気ヘッドの腐食等の不具合を引き起こすことがある。上記汚染物質の付着の原因は様々であると考えられるが、大きな原因の一つとして、磁気ディスク表面に潤滑目的で形成される潤滑剤層に由来すると考察される。すなわち、潤滑剤層が厚く、不均一である場合は、ハードディスクの磁気ヘッドと潤滑剤層の厚い部分が接触し、潤滑剤層が飛散するおそれがあると考えられる。

従来、潤滑剤層は、例えば、フッ素樹脂系潤滑剤を、１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエタン（以下、Ｒ１１３という。）、１，１，１，２，３，４，４，５，５，５−デカフルオロペンタン等のハイドロフルオロカーボン（以下、ＨＦＣという。）、テトラデカフルオロヘキサン、ヘキサデカフルオロヘプタンなどのパーフルオロカーボン（以下、ＰＦＣという。）等のフッ素系溶媒に溶解した組成物をディスク表面に塗布することにより形成されている。

Ｒ１１３は不燃性かつ低毒性であって、可溶力があり、化学的安定性にも優れていることから、広く利用されてきたが、オゾン層破壊の可能性が高い塩化フッ化炭化水素として規制対象になっている。

また、ＰＦＣやＨＦＣも、１９９７年の第３回気候変動枠組条約締約国会議において採択された京都議定書において、二酸化炭素（ＣＯ_２）、一酸化二窒素、メタン、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）とともに削減対象となった化合物であるため、その使用も制限される方向にある。

一方、磁気ディスク表面に塗布する潤滑剤の溶媒として、含フッ素エーテルであるＨＦＥ７１００（３Ｍ社製品名）を使用する方法が記載されている（特許文献１参照）。しかし、上記含フッ素エーテルは、潤滑剤の種類によっては必ずしも十分な溶解性を示すものではなく、さらに異性体の組成比が変化することで、安定した乾燥性を示さないものであった。

特開２００１−１８７７９６号公報（実施例２）

本発明は、各種の潤滑剤に対して適度な溶解力を有し、取扱いが容易で乾燥特性に優れ、かつオゾン層の破壊に影響を及ぼさない磁気記録媒体用の潤滑剤溶液の提供を目的とする。

本発明は、主として潤滑剤と含フッ素アルキルエーテルとからなる磁気記録媒体用潤滑剤溶液であって、潤滑剤がパーフルオロポリエーテルまたはフォスファゼン系化合物からなり、含フッ素アルキルエーテルが、１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテルであることを特徴とする磁気記録媒体用潤滑剤溶液を提供する。

本発明におけるフッ素含有エーテルは、オゾン層へ影響を及ぼさない化合物であるとともに、潤滑剤に対して適度な溶解力を有し、乾燥特性に優れる。よって、極めて薄い均一な潤滑剤層を形成することができ、汚染物質の発生を防ぐことができる。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明においては、潤滑剤を希釈するための溶剤が重要である。本発明における含フッ素アルキルエーテルは式１で示される化合物である。Ｒ^１とＲ^２の両方に電気陰性度の大きなフッ素原子を持つことで、安定性に優れた構造となる。

Ｒ^１およびＲ^２の炭素数の合計が上記範囲を超える場合は、含フッ素アルキルエーテルの沸点が高くなり、乾燥に長時間を要す。逆にこの炭素数の合計が上記範囲に満たない場合は、沸点が低くなり、潤滑剤溶剤の調製のような取扱いが困難となる。

本発明における含フッ素アルキルエーテルは、テトラフルオロエチレンと含フッ素アルキルアルコールを触媒存在下で反応することにより合成できるが、なかでも容易に合成できる点で１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル（ＣＦ_３ＣＨ_２−Ｏ−ＣＦ_２ＣＨＦ_２、以下、ＨＦＥ３４７という）が好ましい。

本発明における潤滑剤としては、一般的に利用されている種々のものが使用できるが、特には、パーフルオロポリエーテル、フォスファゼン系化合物が好ましい。

パーフルオロポリエーテルとしては、主鎖の一般式が下記のとおりであるものが挙げられる。
−（ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｍ−ＣＦ_２ＣＦ_２− （ｍは１以上の整数。）：ダイキン工業社製のデムナム、
−［ＣＦ_２ＣＦＯ（ＣＦ_３）］_ｎ−ＣＦ_２−、 （ｎは１以上の整数。）：デュポン社製のクライトックス、
−［ＯＣＦ（ＣＦ_３）−ＣＦ_２］_ｐ−（ＯＣＦ_２）_ｑ− （ｐおよびｑは各々１以上の整数。）：モンテフルオス社のフォンブリン。

上記パーフルオロポリエーテルとしては、一方または両方の末端基が、ヒドロキシル基、−ＣＨ_２ＯＨ、カルボキシル基、アルキル基（炭素数１〜２０）、アルケニル基、アリール基、エーテル基またはエステル基であるもの、または、ヒドロキシル基、スルホン酸基、カルボキシル基もしくはピペロニル基の塩となっているものが挙げられる。

特には、両末端が−ＯＨであるものが一般的に多く使用され、例えば、Ｆ−（ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｍ−ＣＦ_２ＣＦ_２−ＣＨ_２ＯＨ（ダイキン工業社製のデムナム、ｍは１以上の整数。）、Ｆ−［ＣＦ_２ＣＦＯ（ＣＦ_３）］_ｎ−ＣＦ_２−ＣＨ_２ＯＨ（デュポン社製のクライトックス、ｎは１以上の整数。）、ＨＯＣＨ_２ＣＦ_２Ｏ（ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｐ（ＣＦ_２Ｏ）_ｑ−ＣＦ_２ＣＨ_２ＯＨ（モンテフルオス社製のフォンブリンＺ−ＤＯＬ、ｐおよびｑは各々１以上の整数。）が挙げられる。

フォスファゼン系化合物としては、下記のようなフォスファゼン環を有するものが挙げられる。

本発明の潤滑剤溶液における潤滑剤の含有割合は、従来、一般的に使用されている割合とすることができるが、０．０１〜０．３質量％程度とするのが好ましい。この範囲を超える場合も使用できるが、基材に塗布後の潤滑剤としての効果は特に増加するものではなく、経済的でない。

本発明における含フッ素アルキルエーテルには、各種の目的に応じてその他の各種成分を含有させることができる。例えば、溶解力を高めるために、または揮発速度を調節するために、上記以外の有機溶剤（以下、他の有機溶剤という。）をさらに含有させることができる。

他の有機溶剤の好ましい例としては、炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エーテル類（ただし、式１で示される含フッ素エーテルを除く。）、エステル類、およびハロゲン化炭化水素類からなる群より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。本発明の溶剤は、上記含フッ素アルキルエーテル化合物のみからなることが好ましいが、他の有機溶剤を含む場合、溶剤全量に対する他の有機溶剤の含有割合は、４０質量％以下、好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下である。他の有機溶剤の含有量の下限は、該他の有機溶剤を添加する目的を達成し得る最低限の量である。本発明の溶剤に共沸組成が存在する場合には、その共沸組成での使用が好ましい。

炭化水素類としては、炭素数５〜１５の鎖状または環状の飽和または不飽和炭化水素類が好ましく、具体的にはｎ−ペンタン、２−メチルブタン、ｎ−ヘキサン、２−メチルペンタン、２，２−ジメチルブタン、２，３−ジメチルブタン、ｎ−ヘプタン、２−メチルヘキサン、３−メチルヘキサン、２，４−ジメチルペンタン、ｎ−オクタン、２−メチルヘプタン、３−メチルヘプタン、４−メチルヘプタン、２，２−ジメチルヘキサン、２，５−ジメチルヘキサン、３，３−ジメチルヘキサン、２−メチル−３−エチルペンタン、３−メチル−３−エチルペンタン、２，３，３−トリメチルペンタン、２，３，４−トリメチルペンタン、２，２，３−トリメチルペンタン、２−メチルヘプタン、２，２，４−トリメチルペンタン、ｎ−ノナン、２，２，５−トリメチルヘキサン、ｎ−デカン、ｎ−ドデカン、１−ペンテン、２−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ビシクロヘキサン、シクロヘキセン、α−ピネン、ジペンテン、デカリン、テトラリン、アミルナフタレン等が挙げられる。より好ましくは、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタンが挙げられる。

アルコール類としては、炭素数１〜１６の鎖状または環状の飽和または不飽和アルコール類が好ましく、具体的にはメタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、１−エチル−１−プロパノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール、３−メチル−２−ブタノール、ネオペンチルアルコール、１−ヘキサノール、２−メチル−１−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−エチル−１−ブタノール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノール、２−オクタノール、２−エチル−１−ヘキサノール、１−ノナノール、３，５，５−トリメチル−１−ヘキサノール、１−デカノール、１−ウンデカノール、１−ドデカノール、アリルアルコール、プロパルギルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール、１−メチルシクロヘキサノール、２−メチルシクロヘキサノール、３−メチルシクロヘキサノール、４−メチルシクロヘキサノール、α−テルピネオール、２，６−ジメチル−４−ヘプタノール、ノニルアルコール、テトラデシルアルコールが挙げられる。なかでもメタノール、エタノール、イソプロピルアルコールが好ましい。

ケトン類としては、炭素数３〜９の鎖状または環状の飽和または不飽和ケトン類が好ましく、具体的にはアセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、ジイソブチルケトン、メシチルオキシド、ホロン、２−オクタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、イソホロン、２，４−ペンタンジオン、２，５−ヘキサンジオン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン等が挙げられる。なかでもアセトン、メチルエチルケトンが好ましい。

エーテル類としては、炭素数２〜８の鎖状または環状の飽和または不飽和エーテル類が好ましく、具体的にはジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、アニソール、フェネトール、メチルアニソール、ジオキサン、フラン、メチルフラン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。より好ましくは、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランが挙げられる。

エステル類としては、炭素数２〜１９の鎖状または環状の飽和または不飽和エステル類が好ましく、具体的にはギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ｓｅｃ−ブチル、酢酸ペンチル、酢酸メトキシブチル、酢酸ｓｅｃ−ヘキシル、酢酸２−エチルブチル、酢酸２−エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ベンジル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸ブチル、イソ酪酸イソブチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸ベンジル、γ−ブチロラクトン、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジブチル、シュウ酸ジペンチル、マロン酸ジエチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、酒石酸ジブチル、クエン酸トリブチル、セバシン酸ジブチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル等が挙げられる。なかでも酢酸メチル、酢酸エチルが好ましい。

ハロゲン化炭化水素類としては、炭素数１〜６の飽和または不飽和の塩素化または塩素化フッ素化炭化水素類が好ましく、具体的には塩化メチレン、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，１，２−テトラクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、１，２−ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，２−ジクロロプロパン、ジクロロペンタフルオロプロパン、ジクロロフルオロエタン、デカフルオロペンタンが挙げられる。

本発明の、磁気記録媒体用潤滑剤の塗布方法において、潤滑剤溶液は、塗布後の潤滑剤層の厚さが１ｎｍ以上４ｎｍ以下、特には１ｎｍ〜２．５ｎｍとなるように塗布するのが好ましい。上記潤滑剤層の厚さが上記範囲である場合は、潤滑性が十分であり、スティック現象が発生するおそれがない。

一般的な磁気記録媒体である磁気ディスクの層構成（基本構成）は、下から順に、非磁性の基板、下地層、磁気記録層（磁性層ともいう）、保護膜、および潤滑剤層を有している。このような磁気ディスクにおいて、非磁性の基板は、例えばアルミニウム基板からなり、その表面にメッキにより付着させたＮｉＰ膜を有しており、さらにその表面が超仕上げされている。超仕上げとは、非磁性の基板の表面を平滑化するためのものである。下地層は、通常、非磁性の金属であるＣｒ系合金からなる。Ｃｒ系合金は、例えば、ＣｒＭｏ合金である。磁気記録層は、通常、強磁性の金属であるＣｏＣｒ系合金からなる。ＣｏＣｒ系合金は、例えば、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｂ等である。

次に、磁気記録層の上には、磁気記録層を磁気ヘッドの衝撃による破損等から保護するため、保護膜が設けられている。保護膜は、通常、各種のカーボン材料、例えばアモルファスカーボン等から形成されているため、カーボン保護膜と呼ばれている。また、カーボン保護膜の上には、磁気ディスクにおけるヘッドの円滑な浮上等を図る目的で、液体の潤滑剤溶液が塗布され、潤滑剤層が形成される。なお、上述した磁気ディスクの層構成は基本構成であり、実際の層構成としては、より複雑な構成をとっているものが多い。

本発明の潤滑剤溶液の塗布方法としては、例えば、ラングミュアーブロジェット膜形成法、浸漬法、またはスピンナーによる回転塗布等の方法を適宜用いることができる。例えば浸漬法では、潤滑剤溶液に、炭素系保護膜によって被覆された磁気ディスクを適度な速度で浸漬し、適度な浸漬時間を保った後、適度な速度で引き上げる。これにより炭素系保護膜上に潤滑剤を吸着させ、含フッ素アルキルエーテルを乾燥させることにより、潤滑剤の膜を保護膜上に形成することができる。潤滑剤の塗布膜厚は、塗布条件、溶液濃度、洗浄条件によって調節することができる。

本発明を、実施例（例１）を参照して説明する。

［例１］
次の手順で磁気ディスクを作製する。まず、アルミニウム基板の上にＮｉＰメッキ層を形成した後、その表面をよく洗浄し、テクスチャ処理を施して十分に平滑にした。これに、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、ＣｒＭｏ１０（ａｔ％）下地層、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｂ系磁気記録層、窒素ドープのカーボン保護膜、および上記のＦｏｍｂｌｉｎ ＡＭ３００１からなる潤滑剤層を下記の手順に従い、この順序で順次積層する。

まず、下地層の成膜前にスパッタ室内を３×１０^−７Ｔｏｒｒ以下に排気し、基板温度を２８０℃に高め、Ａｒガスを導入してスパッタ室内を５×１０^−３Ｔｏｒｒに保持し、−２００Ｖのバイアスを印加しながら、下地層としてのＣｒＭｏを厚さ３０ｎｍに成膜する。次いで、この下地層の表面にＣｏＣｒＰｔＴａＮｂ膜をそのＢｒｔが１００Ｇμｍ（厚さ２７ｎｍ）となるように成膜する。成膜に使用するターゲットは、ＣｏＣｒターゲットにＰｔ、Ｔａ、Ｎｂチップを配置した複合ターゲットとする。次に、ＦＣＡ成膜装置を使用して、アーク電流８０Ａ、カソードコイル電流１０Ａ、フィルタコイル電流１０Ａ，６Ａ、ラスタコイル電流Ｘ：０Ａ，Ｙ：１０Ａの成膜条件で、窒素を含むカーボン保護膜を膜厚５ｎｍで形成する。

一方、潤滑剤であるアウジモント社製のパーフルオロポリエーテル樹脂、Ｆｏｍｂｌｉｎ ＡＭ３００１（商品名、Ｍｗ＝３２００）を、その含有割合が０．０２質量％となるように、ＨＦＥ３４７に溶解し、潤滑剤溶液を作製する。これを上記カーボン保護膜の形成後、その表面に潤滑剤溶液をディップコート法により室温で塗布、乾燥し、膜厚２．５ｎｍの潤滑剤層を形成する。

上記のようにして作製した磁気ディスクについて、薄膜ＭＲヘッドを装備した磁気ディスク装置、ＭＰＦ３１０２ＡＴ（富士通社製品名）に搭載し、回転数５，４００ｒｐｍで１５秒稼働後１５秒停止するサイクル試験を行い、耐コンタクト・スタート・ストップ（ＣＳＳ）特性をディスク摩耗試験機で摩擦係数として測定する。サイクル試験を１万回にわたって繰り返しても、認めうる程度の摩耗は磁気ディスク表面で発生せず、ＭＲヘッドの状態も良好である。

本発明は、磁気記録媒体用の潤滑剤溶液として有効である。

Claims (1)

1. 主として潤滑剤と含フッ素アルキルエーテルとからなる磁気記録媒体用潤滑剤溶液であって、潤滑剤がパーフルオロポリエーテルまたはフォスファゼン系化合物からなり、含フッ素アルキルエーテルが、１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテルであることを特徴とする磁気記録媒体用潤滑剤溶液。