WO2019065228A1 - 磁気記録媒体用硬化剤、磁気記録媒体用組成物、磁気記録媒体および磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a curing agent for a magnetic recording medium, a composition for a magnetic recording medium, a magnetic recording medium, and a method of manufacturing the magnetic recording medium.
- Each layer of the coating type magnetic recording medium can be formed through a process of applying a composition containing a powder component (ferromagnetic powder and / or nonmagnetic powder) and a binder on a nonmagnetic support.
- a composition contains a curing agent (see, for example, Patent Document 1).
- a curing agent widely used for the production of a coating type magnetic recording medium is a compound having an isocyanate group (isocyanate compound).
- isocyanate compound a crosslink structure can be formed by subjecting the isocyanate group to a curing reaction, whereby the strength of each layer contained in the magnetic recording medium can be increased. If the strength of the layer contained in the magnetic recording medium can be increased, it is possible to improve the running durability of the magnetic recording medium.
- Patent Document 1 discloses a blocked isocyanate compound in which an isocyanate group is protected by a blocking agent.
- the isocyanate group contained in the isocyanate compound is relatively reactive, and may react unintentionally to be deactivated. Deactivation here means that an isocyanate compound loses the function to form a crosslinked structure by an isocyanate group.
- the isocyanate group is highly reactive with water and is deactivated by reacting with water.
- adsorbed water exists on the surface of the particles constituting the powder component (for example, ferromagnetic powder contained in the magnetic layer, nonmagnetic powder contained in the nonmagnetic layer, etc.) contained in each layer of the magnetic recording medium. It is done.
- the blocking agent protecting the isocyanate group from the blocked isocyanate compound is dissociated to form a crosslinked structure by the isocyanate group. You have to regenerate the group.
- blocked isocyanate compounds conventionally proposed as a curing agent for magnetic recording media tend to have poor reactivity for the dissociation reaction.
- the oxime compound used in the example of Patent Document 1 requires heat treatment at a relatively high temperature and the use of a catalyst for dissociation of the blocking agent. In this regard, if the reactivity of the dissociation reaction of the blocking agent is good, it becomes possible to dissociate the blocking agent under milder conditions (eg, heat treatment at lower temperatures).
- an object of the present invention is to provide a curing agent for a magnetic recording medium containing a blocked isocyanate compound capable of dissociating the blocking agent under milder conditions.
- One aspect of the present invention relates to a curing agent for a magnetic recording medium, which comprises a compound represented by the following general formula 1.
- X represents a monovalent heterocyclic group or a monovalent group represented by the following General Formula 2
- Z represents an m-valent organic group
- m represents an integer of 2 or more.
- R 1 represents an alkyl group
- R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group
- * represents a bonding position to an adjacent carbon atom
- the "curing agent” includes those containing a compound in which a curable functional group capable of forming a crosslinked structure is generated by dissociation of the blocking agent.
- heterocyclic group refers to a cyclic group in which one or more of the atoms constituting the ring structure is an atom other than a carbon atom, and the “organic group” constitutes this group. Refers to a group containing a carbon atom as the atom to be substituted. Details of specific examples and the like of the heterocyclic group and the organic group will be described later.
- m can represent an integer ranging from 2-8.
- X can represent a monovalent nitrogen-containing heterocyclic group.
- a further aspect of the present invention relates to a composition for a magnetic recording medium, which comprises a ferromagnetic powder, a binder, and the above-mentioned hardener for a magnetic recording medium.
- the binder comprises a binder having an active hydrogen-containing group.
- active hydrogen-containing group means a functional group capable of forming a crosslinked structure by the curing reaction of this group with the curable functional group and the elimination of hydrogen atoms contained in this group. The details of the example will be described later.
- the active hydrogen-containing group can be a hydroxy group, an amino group, a mercapto group, and the like.
- the average particle size of the ferromagnetic powder can be 10 nm or more and 50 nm or less.
- the ferromagnetic powder can be ferromagnetic hexagonal ferrite powder.
- a further aspect of the present invention relates to a magnetic recording medium having a magnetic layer on a nonmagnetic support, wherein the magnetic layer is a cured layer obtained by curing the composition for a magnetic recording medium.
- the “cured cured layer” is a layer in which the isocyanate group generated from the compound represented by the general formula 1 is subjected to a curing reaction to form a crosslinked structure.
- a further aspect of the invention is Forming a magnetic layer on the nonmagnetic support, Forming the above magnetic layer is Applying the composition for a magnetic recording medium on a nonmagnetic support to form a coated layer; Subjecting the coating layer to a heat treatment, A method of manufacturing a magnetic recording medium having a magnetic layer on a nonmagnetic support, About.
- the heat treatment can be performed in an atmosphere with an ambient temperature of 50 to 90.degree.
- a curing agent for a magnetic recording medium comprising a blocked isocyanate compound capable of dissociating the blocking agent under milder conditions.
- the groups described may be substituted or unsubstituted.
- substituents include an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), a hydroxy group, an alkoxy group (for example, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms), and a halogen atom (for example, fluorine) Atoms, chlorine atoms, bromine atoms, etc.), cyano groups, amino groups, nitro groups, acyl groups, carboxy groups, salts of carboxy groups, sulfonic acid groups, salts of sulfonic acid groups, etc. can be mentioned.
- carbon number means carbon number including the carbon number of the substituent unless otherwise specified.
- ferromagnetic powder means an assembly of a plurality of ferromagnetic particles.
- the aggregation is not limited to the aspect in which the particles constituting this are in direct contact, but also includes the aspect in which the binder, the additive, etc. are interposed between the particles.
- the above points also apply to other powders such as nonmagnetic powders.
- One aspect of the present invention relates to a hardener for a magnetic recording medium comprising the compound represented by the general formula 1.
- General formula 1 is as follows.
- the above-mentioned curing agent for magnetic recording media can be only one kind of the compound represented by the general formula 1, and a mixture containing two or more kinds of compounds represented by the general formula 1 which are derived from the same synthetic raw materials and have different structures. It is also possible.
- the general formula 1 will be described below.
- X represents a monovalent heterocyclic group or a monovalent group represented by General Formula 2.
- heterocyclic group As a monovalent heterocyclic group (hereinafter, also simply described as a "heterocyclic group”), as a hetero atom constituting a ring structure, one atom other than carbon atom such as nitrogen atom, oxygen atom and sulfur atom
- a nitrogen-containing heterocyclic group having at least one nitrogen atom as a hetero atom constituting the ring structure is preferable.
- the heterocyclic ring contained in the heterocyclic group may be a single ring or a condensed ring, or may be an aromatic ring or a non-aromatic ring.
- the heterocyclic group is preferably a 5- to 10-membered heterocyclic group, and more preferably a 5- to 7-membered heterocyclic group.
- Specific examples of the monovalent heterocyclic group include, for example, substituted or unsubstituted imidazolyl group, substituted or unsubstituted pyrazolyl group, substituted or unsubstituted triazolyl group, substituted or unsubstituted benzimidazolyl group, substituted or absent A substituted pyridyl group, a substituted or unsubstituted pyrimidino group, a substituted or unsubstituted quinolino group etc.
- substituted or unsubstituted imidazolyl group, a substituted or unsubstituted pyrazolyl group, a substituted or unsubstituted benzimidazolyl Group, substituted or unsubstituted triazolyl group is preferable, and from the viewpoint of reactivity of the dissociation reaction of the blocking agent, substituted or unsubstituted imidazolyl group and substituted or unsubstituted pyrazolyl group are more preferable, and substituted or unsubstituted pyrazolyl group is more preferable Groups are more preferred.
- the various heterocyclic groups such as the heterocyclic group of the above specific example may have a substituent or may be unsubstituted.
- the substituted position of the substituent is not particularly limited for the heterocyclic group having a substituent.
- Examples of the substituent include the substituents exemplified above, and an alkyl group is preferable, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is further preferable.
- X can be a monovalent group represented by General Formula 2 in one aspect.
- General formula 2 is as follows.
- R 1 represents an alkyl group.
- the "alkyl group” includes a linear alkyl group, a branched alkyl group and a cycloalkyl group, and includes a substituted alkyl group and a non-substituted alkyl group.
- the substituted alkyl group examples of the substituent include the substituents exemplified above.
- the alkyl group represented by R 1 may also be an alkyl group of any of a linear alkyl group, a branched alkyl group and a cycloalkyl group, preferably a linear alkyl group or a branched alkyl group, It is more preferable that it is an alkyl group.
- the alkyl group represented by R 1 can be a substituted alkyl group or an unsubstituted alkyl group, and is preferably an unsubstituted alkyl group.
- the carbon number of the alkyl group represented by R 1 is preferably in the range of 1 to 20, more preferably in the range of 1 to 18, still more preferably in the range of 1 to 13, The range of 6 is more preferable, and the range of 1 to 3 is even more preferable.
- R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group.
- the alkyl group represented by R 2 can be a linear alkyl group, a branched alkyl group or a cycloalkyl group alkyl group, preferably a linear alkyl group or a branched alkyl group, It is more preferable that it is an alkyl group.
- the alkyl group represented by R 2 can be a substituted alkyl group or an unsubstituted alkyl group, and is preferably an unsubstituted alkyl group.
- the carbon number of the alkyl group represented by R 2 is preferably in the range of 1 to 10, more preferably in the range of 1 to 6, and still more preferably in the range of 1 to 3. Still more preferably, the alkyl group represented by R 2 is a methyl group.
- the aryl group represented by R 2 can be a substituted or unsubstituted aryl group, and is preferably an unsubstituted aryl group.
- the aryl group is a monovalent aromatic carbocyclic group, and the ring structure contained in the aryl group may be a single ring or a fused ring.
- the aryl group represented by R 2 is preferably a 5- to 20-membered ring aryl group, more preferably a phenyl group or a naphthyl group, and still more preferably a phenyl group.
- * represents a bonding position to an adjacent carbon atom.
- the plurality of partial structures may be identical in one aspect and may be different in another aspect.
- the plurality of partial structures are preferably identical from the viewpoint of easiness of synthesis of the compound represented by General Formula 1.
- the compound in which m is 1 in the general formula 1 can lead to a monofunctional isocyanate compound having one isocyanate group in one molecule by dissociation of the blocking agent.
- a compound in which m in the general formula 1 represents an integer of 2 or more can give a polyfunctional isocyanate compound having two or more isocyanate groups in one molecule by dissociation of the blocking agent.
- m preferably represents an integer of 2 or more.
- m can be, for example, an integer in the range of 2 to 8, preferably an integer in the range of 2 to 6, more preferably an integer in the range of 2 to 4, and 2 or 3 Is more preferred.
- Z represents an m-valent organic group (hereinafter, also simply described as "organic group").
- An arylene group eg, phenylene group
- a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 30 carbon atoms including a cycloalkylene group
- It can represent an organic group composed of a combination of groups.
- Z can also include a ring structure in a structure composed of two or more combinations selected from the above group.
- the organic group represented by Z can contain one or more arylene groups, preferably contains two or more (for example, two to four), and more preferably contains three or more.
- the arylene group is preferably a 5- to 20-membered arylene group, more preferably a 5- to 12-membered arylene group, and still more preferably a phenylene group.
- the arylene group may be a substituted or unsubstituted arylene group.
- the substituted arylene group is preferably an alkyl-substituted arylene group, more preferably an alkyl-substituted arylene group substituted by an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
- the organic group represented by Z can contain one or more cycloalkylene groups, preferably contains two or more (for example, two to four), and more preferably contains three or more.
- the cycloalkylene group is preferably a 5- to 20-membered ring cycloalkylene group, more preferably a 5- to 12-membered ring cycloalkylene group, and still more preferably a cyclohexylene group.
- the cycloalkylene group can be a substituted or unsubstituted cycloalkylene group.
- the substituted cycloalkylene group an alkyl-substituted cycloalkylene group is preferable, and an alkyl-substituted cycloalkylene group substituted by an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable.
- the organic group represented by Z is a nitrogen atom adjacent to the arylene group or the cycloalkylene group contained in this organic group. Or an adjacent nitrogen atom and an alkylene group (except for a cycloalkylene group), and it is more preferable that an arylene group be directly bonded to an adjacent nitrogen atom.
- organic group represented by Z the following organic groups can be exemplified.
- * represents a bonding position to an adjacent nitrogen atom.
- n represents an integer of 1 or more, for example, an integer in the range of 1 to 6.
- m represents an integer of 2 or more, and therefore the organic group represented by Z contains two or more bonding positions to adjacent nitrogen atoms.
- the organic group exemplified above contains two or more * representing the bonding position to the adjacent nitrogen atom.
- the compound represented by the general formula 1 in which Z represents a divalent organic group is a bond to an adduct in which one of the bonding positions to the adjacent nitrogen atom in Z in the general formula 1 is generated by hydrolysis of an isocyanate group It may also be obtained as a mixture with by-products representing the position.
- generates is shown below. In the following, longitudinal wavy lines are used to indicate that the structure shown below is part of the compound.
- R represents a substituent
- the compound represented by R-NCO is, for example, an isocyanate compound used for the synthesis of the compound represented by the general formula 1 or an isocyanate group contained in the isocyanate compound Part is a reaction product produced by being protected by a blocking agent.
- Such by-products can also be produced for compounds represented by the general formula 1 in which Z represents a trivalent or higher organic group.
- Z represents a trivalent or higher organic group.
- the organic group represented by Z in the structures of the specific examples of Z described above, at least two of the bonding positions to the adjacent nitrogen atom for those containing three or more * And the remaining * represents the bonding position to the adduct formed by hydrolysis of the isocyanate group.
- the compound represented by the general formula 1 wherein Z represents a trivalent or higher organic group is thus a mixture of compounds having different numbers of bonding positions with adjacent nitrogen atoms (ie different valence m) It may be obtained.
- the compound represented by the general formula 1 should be a compound having a lower molecular weight than a resin generally used as a binder of the magnetic recording medium. preferable. It is because it is thought that the lower molecular weight compound may contribute to the increase of the crosslinking density.
- the compound represented by the general formula 1 may be isolated and used as a compound of a single structure as a curing agent for a magnetic recording medium, or as a mixture of two or more compounds of different structures derived from the same synthetic raw material You may use it.
- the molecular weight of the compound represented by the general formula 1 is described as the weight average molecular weight as the molecular weight of the form used as a curing agent for magnetic recording media.
- the "weight average molecular weight” is a weight average molecular weight determined by standard polystyrene conversion of a value measured by gel permeation chromatography (GPC).
- the weight average molecular weight of the compound represented by the general formula 1 is preferably in the range of 500 to 10,000, more preferably in the range of 500 to 7,000, and in the range of 500 to 5,000. More preferably, the range of 500 to 3,000 is more preferred, and the range of 500 to 2,000 is even more preferred.
- the weight average molecular weight as described in the following examples is a value measured under the following measurement conditions.
- GPC apparatus HLC-8220 (made by Tosoh Corporation) Guard column: TSKguardcolumn Super HZM-H Column: TSKgel Super HZ 2000, TSKgel Super HZ 4000, TSKgel Super HZ-M (Tosoh Corp., 4.6 mm (inner diameter) x 15.0 cm, three columns are connected in series)
- Eluent Tetrahydrofuran (THF), containing a stabilizer (2,6-di-t-butyl-4-methylphenol)
- Eluent flow rate 0.35 mL / min
- Inlet temperature 40 ° C
- Sample injection volume 10 ⁇ L
- the compound represented by General formula 1 can be obtained by protecting the isocyanate group contained in an isocyanate compound by making an isocyanate compound react with a blocking agent.
- Isocyanate compounds used as synthetic raw materials are commercially available and can be synthesized by known methods. The same applies to the blocking agent.
- the isocyanate compound used as a synthetic raw material provides the organic group represented by Z in General Formula 1, and the blocking agent provides X in General Formula 1.
- Known techniques can be applied to the reaction of the isocyanate compound with the blocking agent.
- the reaction of the isocyanate compound and the blocking agent can be carried out by adding the isocyanate compound and the blocking agent to a reaction solvent to prepare a reaction solution, and stirring the reaction solution under heating.
- the reaction is preferably carried out under an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere, for example.
- the reaction conditions such as the type of reaction solvent, heating temperature, reaction time and the like are not particularly limited, and may be set according to the type of isocyanate compound and blocking agent to be used.
- the structure of the reaction product can be identified by known methods. For example, the structure of the reaction product can be identified from the amount of synthetic raw material used and the weight average molecular weight determined for the reaction product.
- the curing agent for magnetic recording media described above can be used as a component of a composition for magnetic recording media.
- a composition for a magnetic recording medium can be preferably a thermosetting composition, and is preferably used to promote a curing reaction by heat treatment to form a cured layer.
- compositions for magnetic recording media that can be used to form the magnetic layer of the magnetic recording media are described.
- the above-mentioned curing agent for magnetic recording media is used as a component of a composition for magnetic recording media containing nonmagnetic powder and a binder.
- the magnetic recording medium hardener is a magnetic recording medium containing nonmagnetic powder and a binder in order to form a backcoat layer provided on the surface of the nonmagnetic support opposite to the surface having the magnetic layer. It can also be used as a component of the composition.
- composition for a magnetic recording medium is a composition for a magnetic recording medium, which comprises a ferromagnetic powder, a binder, and the above-mentioned curing agent for a magnetic recording medium.
- a composition for a magnetic recording medium (hereinafter, also simply referred to as a “composition”) is a composition containing a ferromagnetic powder, and can be used to form a magnetic layer of a magnetic recording medium.
- the composition contains the curing agent for a magnetic recording medium in an amount of 1.0 parts by mass or more based on 100.0 parts by mass of the ferromagnetic powder from the viewpoint of improving the strength of the magnetic layer formed using the composition. It is preferable to contain, and it is more preferable to contain 2.0 mass parts or more. In addition, it is preferable from the viewpoint of improving the recording density that the content of the ferromagnetic powder (referred to as the filling ratio) in the magnetic layer is high. Therefore, from the viewpoint of improving the recording density, it is preferable that the content of components other than the ferromagnetic powder in the magnetic layer be low.
- the composition preferably contains the curing agent for the magnetic recording medium in an amount of 8.0 parts by mass or less, more preferably 5.0 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the ferromagnetic powder.
- the above-mentioned composition may be a so-called one-component type composition or a two-component type or more multi-component type composition.
- a composition (first agent) containing a ferromagnetic powder and a binder and the above-described hardener for a magnetic recording medium or a composition (second agent) containing the hardener are used for forming a magnetic layer.
- the embodiment to be mixed is also included in the above composition.
- the contents of the various components described above and below refer to the contents of the multi-component composition in the state in which all the components constituting the composition are mixed.
- composition for a magnetic recording medium various components contained in (or may be contained in) the composition for a magnetic recording medium will be described.
- the ferromagnetic powder preferably has an average particle size of 50 nm or less. This is because ferromagnetic powders having an average particle size of 50 nm or less are ferromagnetic powders that can cope with the high density recording required in recent years. However, the smaller the average particle size of the ferromagnetic powder, the larger the specific surface area of the particles constituting the ferromagnetic powder, so the amount of adsorbed water increases, and the water content of the ferromagnetic powder tends to increase.
- the isocyanate compound tends to be more easily deactivated as the average particle size of the ferromagnetic powder becomes smaller.
- the above-mentioned curing agent for a magnetic recording medium has an isocyanate group protected by a blocking agent, even if it is included in the above composition together with a ferromagnetic powder having a small average particle size, the isocyanate group and the ferromagnetic powder Reaction with adsorbed water can be suppressed.
- the average particle size of the ferromagnetic powder is preferably 10 nm or more, and more preferably 20 nm or more, from the viewpoint of the stability of the magnetization.
- the average particle size of various powders such as ferromagnetic powders is a value measured by the following method using a transmission electron microscope.
- the powder is photographed using a transmission electron microscope at a photographing magnification of 100,000 and printed on a printing paper so as to have a total magnification of 500,000 to obtain a photograph of particles constituting the powder.
- the particle of interest is selected from the photograph of the obtained particle, and the contour of the particle is traced with a digitizer to measure the size of the particle (primary particle).
- Primary particles refer to independent particles without aggregation.
- the above measurements are performed on 500 randomly extracted particles. The arithmetic mean of the particle sizes of the 500 particles thus obtained is taken as the average particle size of the powder.
- a transmission electron microscope H-9000 type manufactured by Hitachi can be used as the transmission electron microscope.
- the particle size can be measured using known image analysis software, such as Carl Zeiss image analysis software KS-400.
- the average particle size shown in Examples described later is a value measured using a Hitachi transmission electron microscope H-9000 type as a transmission electron microscope and an image analysis software KS-400 manufactured by Carl Zeiss as an image analysis software.
- the size of the particles constituting the powder is the shape of the particles observed in the above-mentioned particle photograph, (1) In the case of needle-like, spindle-like, columnar (where the height is larger than the maximum major axis of the bottom surface), etc., it is represented by the length of the major axis constituting the particle, ie, the major axis length, (2) In the case of plate-like or columnar (but the thickness or height is smaller than the largest major axis of the plate surface or the bottom), it is represented by the largest major diameter of the plate surface or the bottom (3) When it is spherical, polyhedron-like, nonspecific, etc., and the major axis that constitutes the particle can not be specified from the shape, it is represented by the equivalent circle diameter.
- the equivalent circle diameter means the one determined by the circle projection method.
- the average acicular ratio of the powder is determined by measuring the length of the minor axis of the particles, that is, the minor axis length, and determining the value of (major axis length / minor axis length) of each particle. Points to the arithmetic mean of the values obtained for the particles.
- the minor axis length means the length of the minor axis constituting the particle in the case of (1) in the definition of the particle size, and the thickness or height in the case of (2) as well.
- (major axis length / minor axis length) is regarded as 1 for convenience.
- the average particle size is the average major axis length, and in the case of the same definition (2), the average particle size is It is an average plate diameter. In the case of the same definition (3), the average particle size is an average diameter (also referred to as an average particle diameter or an average particle diameter).
- ferromagnetic hexagonal ferrite powder As a preferable specific example of the ferromagnetic powder, ferromagnetic hexagonal ferrite powder can be mentioned.
- ferromagnetic hexagonal ferrite powder For details of the ferromagnetic hexagonal ferrite powder, reference can be made to, for example, paragraphs 0134 to 0136 of JP-A-2011-216149.
- Ferromagnetic metal powder can also be mentioned as a preferable specific example of ferromagnetic powder.
- ferromagnetic metal powder it is possible to refer to, for example, paragraphs 0137 to 0141 of JP-A-2011-216149.
- the content (filling ratio) of the ferromagnetic powder in the magnetic layer is preferably in the range of 50 to 90% by mass, and more preferably in the range of 60 to 90% by mass.
- the high filling rate is preferable from the viewpoint of improving the recording density.
- the binder is one or more resins.
- various resins that are usually used as binders for magnetic recording media can be used.
- a binder polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin, vinyl chloride resin, acrylic resin obtained by copolymerizing styrene, acrylonitrile, methyl methacrylate or the like, cellulose resin such as nitrocellulose, epoxy resin, phenoxy resin, polyvinyl acetal,
- a resin selected from polyvinyl alkylal resins and the like such as polyvinyl butyral may be used alone, or a plurality of resins may be mixed and used.
- polyurethane resins acrylic resins, cellulose resins and vinyl chloride resins are preferred. These resins may be homopolymers or copolymers (copolymers). These resins can also be used as binders in the nonmagnetic layer and / or backcoat layer described later.
- a blocking agent dissociates from the compound represented by General formula 1
- an isocyanate group will generate
- An active hydrogen-containing group can be mentioned as a functional group capable of curing reaction with an isocyanate group.
- the active hydrogen-containing group examples include a hydroxy group, an amino group (preferably a primary amino group or a secondary amino group), a mercapto group and a carboxy group, and a hydroxy group, an amino group and a mercapto group are preferable, and a hydroxy group is preferable. Is more preferred.
- the active hydrogen-containing group concentration is preferably in the range of 0.10 meq / g to 2.00 meq / g.
- eq is equivalent (equivalent) and is a unit which can not be converted into SI unit.
- the active hydrogen-containing group concentration can also be indicated by the unit "mg KOH / g".
- the active hydrogen-containing group concentration is preferably in the range of 1 to 20 mg KOH / g.
- the weight average molecular weight of the resin used as the binder can be, for example, 10,000 or more and 200,000 or less, and preferably 20,000 or more and 200,000 or less.
- the content of the binder can be, for example, 5.0 to 50.0 parts by mass, in the range of 10.0 to 30.0 parts by mass, with respect to 100.0 parts by mass of the ferromagnetic powder. Is preferred.
- certain components may be used alone or in combination of two or more. When two or more are used, in the present invention and in the present specification, the content of a certain component means the total content of the two or more.
- the magnetic layer can optionally contain an additive.
- the composition can also include one or more additives.
- the additive include an abrasive, a lubricant, a protrusion forming agent, a dispersant, a dispersion aid, a mildew agent, an antistatic agent, an antioxidant, carbon black and the like.
- the additives can be used in any amount, suitably selected from commercially available products according to the desired properties, or manufactured by known methods. For example, regarding the abrasive, paragraph 0069 of JP-A-2012-133837 can be referred to.
- composition used for forming the nonmagnetic layer may contain a lubricant.
- a lubricant that can be contained in the composition for forming a nonmagnetic layer it is possible to refer to paragraphs 0030 to 0031, 0034, 0035 and 0036 of JP-A 2016-126817.
- paragraph 0055 of JP-A-2016-126817 can be referred to.
- the dispersing agent may be contained in the composition for forming the nonmagnetic layer.
- the dispersant that may be contained in the composition for forming a nonmagnetic layer reference can be made to paragraph 0061 of JP-A-2012-133837.
- carbon black reference can be made to paragraph 0072 of JP-A-2012-133837.
- a compound containing a polyalkyleneimine chain and a polyester chain described in JP-A-2015-28830 can be mentioned.
- one or more of the additives can include an active hydrogen containing group.
- the composition can include a solvent.
- the solvent one or two or more solvents can be mixed and used in any ratio.
- paragraphs 0093 to 0094 of JP-A-2015-28830 can be referred to.
- the solvent content of the above composition may be, for example, 100.0 to 1500.0 parts by mass, and 200.0 to 1000.0 parts by mass with respect to 100.0 parts by mass of the ferromagnetic powder. preferable.
- the composition can be prepared by mixing the various components simultaneously or in any order.
- a further aspect of the invention is A magnetic recording medium having a magnetic layer on a nonmagnetic support, wherein the magnetic layer is a cured layer obtained by curing the composition for a magnetic recording medium; Forming a magnetic layer on the nonmagnetic support, Forming the above magnetic layer is Applying the composition for a magnetic recording medium on a nonmagnetic support to form a coated layer; Subjecting the coating layer to a heat treatment, A method of manufacturing a magnetic recording medium having a magnetic layer on a nonmagnetic support, About.
- the magnetic layer is obtained by applying the above composition for a magnetic recording medium directly to the surface of a nonmagnetic support, or onto the surface of another layer such as a nonmagnetic layer provided on a nonmagnetic support and drying it.
- the coating layer can be formed by processing such as heat treatment.
- the blocking agent can be dissociated in the compound represented by the general formula 1 to generate an isocyanate group, and the curing reaction (formation of a crosslinked structure) of the isocyanate group proceeds further It can be done.
- the details of the heat treatment will be described later.
- the various components contained in the magnetic layer and the composition used to form the magnetic layer are as described above.
- the magnetic recording medium may have a magnetic layer directly on a nonmagnetic support, or may have a nonmagnetic layer containing a nonmagnetic powder and a binder between the nonmagnetic support and the magnetic layer.
- the nonmagnetic powder contained in the nonmagnetic layer may be an inorganic powder or an organic powder.
- carbon black and the like can also be used.
- the inorganic powder include powders of metals, metal oxides, metal carbonates, metal sulfates, metal nitrides, metal carbides, metal sulfides and the like. These nonmagnetic powders are commercially available and can be produced by known methods.
- paragraphs 0146 to 0150 of JP-A-2011-216149 can be referred to.
- carbon black usable for the nonmagnetic layer it is also possible to refer to paragraphs 0040 to 0041 of JP-A-2010-24113.
- the content (filling ratio) of the nonmagnetic powder in the nonmagnetic layer is preferably in the range of 50 to 90% by mass, and more preferably in the range of 60 to 90% by mass.
- the nonmagnetic layer can be formed using the above-mentioned hardener for magnetic recording media.
- the description relating to the composition for a magnetic recording medium described above should read the portion described as ferromagnetic powder in the description above as the nonmagnetic layer. It can apply. This point is the same for the back coat layer described later.
- the nonmagnetic layer and / or the backcoat layer can be formed using a known curing agent.
- the nonmagnetic layer is also intended to encompass a substantially nonmagnetic layer comprising a small amount of ferromagnetic powder together with the nonmagnetic powder, for example as an impurity or purposely.
- a substantially nonmagnetic layer means that the residual magnetic flux density of this layer is 10 mT or less, the coercive force is 7.96 kA / m (100 Oe) or lower, or the residual magnetic flux density is 10 mT or less And a layer having a coercive force of 7.96 kA / m (100 Oe) or less.
- the nonmagnetic layer preferably has no residual magnetic flux density and no coercivity.
- Non-magnetic support (hereinafter, also simply referred to as “support”) will be described.
- the nonmagnetic support include publicly known polyethylene terephthalate subjected to biaxial stretching, polyethylene naphthalate, polyamide, polyamide imide, aromatic polyamide and the like. Among these, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate and polyamide are preferable. These supports may be subjected in advance to corona discharge, plasma treatment, easy adhesion treatment, heat treatment and the like.
- the magnetic recording medium may have a backcoat layer containing nonmagnetic powder and a binder on the surface side opposite to the surface side having the magnetic layer of the nonmagnetic support.
- the backcoat layer preferably contains either one or both of carbon black and inorganic powder.
- known techniques relating to the backcoat layer can be applied. For example, the description of paragraphs 0018 to 0020 of JP-A-2006-331625 and column 4, line 65 to column 5, line 38 of US Pat. No. 7,029,774 can be referred to for the backcoat layer.
- known techniques relating to the formulation of the magnetic layer and / or the nonmagnetic layer can also be applied.
- the thickness of the nonmagnetic support is preferably 3.0 to 20.0 ⁇ m, more preferably 3.0 to 10.0 ⁇ m, and still more preferably 3.0 to 6.0 ⁇ m.
- the thickness of the magnetic layer can be optimized in accordance with the saturation magnetization amount of the magnetic head used, the head gap length, the band of the recording signal, and the like.
- the thickness of the magnetic layer is preferably 10 nm to 150 nm, more preferably 20 nm to 120 nm, and still more preferably 30 nm to 100 nm from the viewpoint of high density recording.
- the magnetic layer may be at least one layer, and the magnetic layer may be separated into two or more layers having different magnetic properties, and the configuration concerning a known double magnetic layer can be applied.
- the thickness of the magnetic layer in the case of separation into two or more layers is the total thickness of these layers.
- the thickness of the nonmagnetic layer is, for example, 0.1 to 1.5 ⁇ m, and preferably 0.1 to 1.0 ⁇ m.
- the thickness of the backcoat layer is preferably 0.9 ⁇ m or less, and more preferably 0.1 to 0.7 ⁇ m.
- the thickness of each layer of the magnetic recording medium and the nonmagnetic support can be determined by a known film thickness measurement method. For example, after a cross section in the thickness direction of the magnetic recording medium is exposed by a known method such as an ion beam or a microtome, cross-sectional observation is performed on the exposed cross section by a scanning electron microscope. Various thicknesses can be determined as an arithmetic mean of the thicknesses determined at one location in the thickness direction in cross-sectional observation or at two or more locations, for example, two locations randomly extracted. Alternatively, the thickness of each layer may be determined as a designed thickness calculated from manufacturing conditions.
- the steps of preparing the composition for forming the magnetic layer and the optional nonmagnetic layer and backcoat layer are usually provided at least at the kneading step, the dispersing step, and before and / or after these steps. Including a mixing step.
- Each process may be divided into two or more stages. All the raw materials used in the present invention may be added at the beginning or in the middle of any process. In addition, each raw material may be divided and added in two or more steps.
- Known techniques can be used to prepare the composition for forming each layer.
- a kneader having a strong kneading power such as an open kneader, a continuous kneader, a pressure kneader, or an extruder.
- a strong kneading power such as an open kneader, a continuous kneader, a pressure kneader, or an extruder.
- the details of these kneading processes are described in JP-A-1-106338 and JP-A-1-79274.
- one or more dispersion beads selected from the group consisting of glass beads and other dispersion beads can be used as a dispersion medium.
- dispersion beads zirconia beads, titania beads and steel beads, which are high specific gravity dispersion beads, are suitable.
- the particle size (bead diameter) and packing ratio of these dispersion beads can be optimized and used.
- a known disperser can be used.
- the composition for forming each layer may be filtered by a known method before being subjected to the coating step.
- the filtration can be performed, for example, by filter filtration.
- a filter used for filtration for example, a filter with a pore diameter of 0.01 to 3 ⁇ m (for example, a glass fiber filter, a polypropylene filter, etc.) can be used.
- a step of directly applying the composition for forming the magnetic layer (the composition for the above magnetic recording medium) onto the surface of the nonmagnetic support or applying the composition for forming the nonmagnetic layer sequentially or simultaneously with the composition for forming the nonmagnetic layer It can be formed through.
- the backcoat layer can be formed through the step of applying a backcoat layer-forming composition on the surface opposite to the surface provided with (or to be provided with) the magnetic layer of the nonmagnetic support.
- various treatments such as drying treatment, orientation treatment of the magnetic layer, surface smoothing treatment (calendering treatment) and the like can be performed.
- Known techniques can be applied to the coating step and the various treatments, and, for example, paragraphs 0051 to 0057 of JP-A-2010-24113 can be referred to.
- the heat treatment of the application layer formed by applying the composition for forming a magnetic layer is performed at any stage after the application process of the composition for forming a magnetic layer.
- This heat treatment can be performed before and / or after calendering, as an example.
- the heat treatment can be carried out, for example, by placing the support on which the coating layer of the composition for forming a magnetic layer is formed under a heating atmosphere.
- the heating atmosphere may be an atmosphere having an atmosphere temperature of 50 to 90 ° C., and more preferably an atmosphere having an atmosphere temperature of 50 to 80 ° C.
- This atmosphere can be, for example, an air atmosphere.
- the heat treatment under a heating atmosphere can be carried out, for example, for 12 to 72 hours, preferably for 24 to 48 hours.
- the blocking agent can be dissociated from the compound represented by the general formula 1 to generate an isocyanate group, and furthermore, the curing reaction of the isocyanate group can be advanced.
- a blocked isocyanate compound in which an isocyanate group is protected using an oxime compound as a blocking agent is disclosed in Examples of JP-A-4-3313 (Patent Document 1).
- This blocked isocyanate compound requires heat treatment at a temperature of about 100 ° C. or more for dissociation of the blocking agent, and further requires a catalyst.
- dibutyltin dilaurate is used as a catalyst, and heat treatment at 100 ° C. is performed.
- the curing agent for a magnetic recording medium according to one aspect of the present invention described above is a blocking agent by heat treatment at a temperature below 100 ° C., for example, heat treatment at an atmosphere temperature of 50 to 90 ° C. Can be dissociated to generate an isocyanate group. It is also possible to dissociate the blocking agent by such heat treatment without using a catalyst which catalyzes a reaction for dissociating the blocking agent. Therefore, the composition for a magnetic recording medium according to one aspect of the present invention described above can be, in one aspect, a composition that does not contain a catalyst that catalyzes a reaction that dissociates the blocking agent.
- the magnetic recording medium may be a tape-shaped magnetic recording medium (magnetic tape) in one aspect, and may be a disk-shaped magnetic recording medium (magnetic disc) in another aspect.
- the polyisocyanate compounds in Table 1 are all commercial products, Coronate 3041 is manufactured by Tosoh Corporation, and the other polyisocyanate compounds are manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. Each commercial item is the following polyisocyanate compound. Coronate 3041: trimethylolpropane adduct of 2,4-tolylene diisocyanate Takenate D-110N: xylylene diisocyanate 2.
- composition for magnetic recording medium composition for magnetic recording medium
- butyl stearate 1.5 parts stearic acid: 0.5 parts stearic acid amide: 0.2 parts methyl ethyl ketone: 50.0 parts cyclohexanone: 50.0 parts toluene: 3.0 parts blocked isocyanate compound: 2.5 parts ( Used 5.0 parts as a reaction product BL-1 (a solution having a reaction product concentration of 50% by mass) obtained in the above synthesis example
- Carbon black 100.0 parts DBP (Dibutyl Phthalate) oil absorption: 100 ml / 100 g pH: 8 BET specific surface area: 250 m 2 / g Volatile matter: 1.5% by mass Polyurethane resin (Toyobo Co., Ltd.
- the following components were added to the dispersion obtained above and stirred, followed by filtration using a filter with a pore diameter of 1 ⁇ m to obtain a composition for forming a nonmagnetic layer.
- butyl stearate 1.5 parts stearic acid: 1.0 parts methyl ethyl ketone: 50.0 parts cyclohexanone: 50.0 parts toluene: 3.0 parts polyisocyanate compound (Corronate 3041 manufactured by Tosoh Corp.): 5.0 parts
- both layers were subjected to a drying treatment after being subjected to vertical orientation treatment by a cobalt magnet having a magnetic force of 0.5 T (5000 G) and a solenoid having a magnetic force of 0.4 T (4000 G).
- the above composition for forming a backcoat layer is applied onto the other surface of the polyethylene naphthalate support so that the thickness after drying of the backcoat layer is 0.5 ⁇ m, and then a metal roll is used.
- the calendering was performed at a speed of 80 m / min at a surface temperature of 100 ° C. of the calender roll with a seven-stage calender.
- heat treatment was performed for 24 hours in an atmosphere at an atmosphere temperature of 70 ° C., and then slit to a width of 1/2 inch (0.0127 meter) to produce a magnetic tape.
- Examples 2 to 13, Comparative Example 2 A magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that 5.0 parts by mass of the reaction product shown in Table 2 was used instead of the reaction product BL-1.
- Comparative Example 1 A magnetic tape was produced in the same manner as in Example 1 except that 5.0 parts by mass of polyisocyanate compound R-1 (Corronate 3041 manufactured by Tosoh Corporation) was used instead of the reaction product BL-1.
- the structure of the polyisocyanate compound R-1 (Coronato 3041 manufactured by Tosoh Corporation) is shown below.
- the smoothness of the surface of the magnetic layer tends to be enhanced.
- the high smoothness of the surface of the magnetic layer leads to the improvement of the electromagnetic conversion characteristics. Therefore, the electromagnetic conversion characteristics of the magnetic tapes of the example and the comparative example were evaluated by the following method.
- LTO-Gen 4 tape manufactured by Fujifilm Corporation was used as a reference tape.
- the SNR of Comparative Example 1 was 0 dB, and the SNRs of the respective magnetic tapes were determined as relative values.
- the unit kfci is a unit of linear recording density (impossible to convert to SI unit system).
- Comparative Example 1 in which the magnetic layer was formed using a polyisocyanate compound not protected by a blocking agent as shown in Table 2 was inferior in running durability and electromagnetic conversion characteristics as compared to the Examples, because We believe that the cause of the deactivation of the compound is the cause. Further, from the results shown in Table 2, in Examples 1 to 13, the running durability and the electromagnetic conversion characteristics are evaluated as compared with Comparative Example 2 in which the magnetic layer is formed using the blocked isocyanate using the oxime compound as the blocking agent. The results were good.
- the blocked isocyanate compound used to form the magnetic layer in Examples 1 to 13 is a curing reaction of the isocyanate group generated by the dissociation and dissociation of the blocking agent by the heat treatment (atmosphere temperature 70 ° C.) during the formation of the magnetic layer. It is considered to indicate that (formation of a crosslinked structure) has progressed well.
- the present invention is useful in the technical field of various magnetic recording media such as magnetic tapes for data storage.
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Abstract
一般式1で表される化合物を含む磁気記録媒体用硬化剤;この磁気記録媒体用硬化剤を含む磁気記録媒体用組成物;この磁気記録媒体用組成物を用いる磁気記録媒体の製造方法;および非磁性支持体上に磁性層を有する磁気記録媒体であって、上記磁性層が上記磁気記録媒体用組成物を硬化した硬化層である磁気記録媒体が提供される。一般式1中、Xは、一価の複素環基または一般式2で表される一価の基を表し、Zはm価の有機基を表し、mは2以上の整数を表す。一般式2中、R1はアルキル基を表し、R2は水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、*は隣接する炭素原子との結合位置を表す。
Description
本発明は、磁気記録媒体用硬化剤、磁気記録媒体用組成物、磁気記録媒体および磁気記録媒体の製造方法に関する。
塗布型磁気記録媒体の各層は、粉末成分(強磁性粉末および/または非磁性粉末)ならびに結合剤を含む組成物を非磁性支持体上に塗布する工程を経て形成することができる。近年、このような組成物に硬化剤を含有させることが行われている(例えば特許文献1参照)。
塗布型磁気記録媒体(以下、単に「磁気記録媒体」と記載する。)の製造に広く用いられている硬化剤は、イソシアネート基を有する化合物(イソシアネート化合物)である。イソシアネート化合物によれば、イソシアネート基が硬化反応に付されることにより架橋構造を形成することができ、これにより磁気記録媒体に含まれる各層の強度を高めることができる。磁気記録媒体に含まれる層の強度を高めることができれば、磁気記録媒体の走行耐久性を高めることが可能となる。かかるイソシアネート化合物に関して、特許文献1には、イソシアネート基がブロック剤により保護されたブロックイソシアネート化合物が開示されている。
イソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基は反応性が比較的高く、意図せず反応して失活してしまう場合がある。ここで失活とは、イソシアネート化合物がイソシアネート基により架橋構造を形成する機能を失うことをいう。例えば、イソシアネート基は水との反応性が高く、水と反応することにより失活してしまう。一方、磁気記録媒体の各層に含まれる粉末成分(例えば磁性層に含まれる強磁性粉末、非磁性層に含まれる非磁性粉末等)を構成する粒子の表面には吸着水が存在することが知られている。これら粉末成分との共存下で、この吸着水とイソシアネート化合物のイソシアネート基が反応して失活してしまうと、イソシアネート基によって架橋構造を形成して磁気記録媒体の走行耐久性を向上させることが困難となってしまう。そこでイソシアネート化合物の失活を抑制するために、例えば特許文献1で行われているようにブロック剤によりイソシアネート基を保護することが考えられる。この保護により、イソシアネート基が意図せず反応して失活することを抑制することができるからである。
しかし他方で、ブロックイソシアネート化合物により磁気記録媒体の走行耐久性を高めるためには、イソシアネート基により架橋構造を形成するために、ブロックイソシアネート化合物からイソシアネート基を保護しているブロック剤を解離させてイソシアネート基を再生させなければならない。このブロック剤の解離に関して、磁気記録媒体用硬化剤として従来提案されていたブロックイソシアネート化合物は、解離反応の反応性に乏しい傾向がある。例えば特許文献1の実施例で使用されているオキシム化合物は、ブロック剤の解離のために、比較的高温での加熱処理および触媒の使用を要する。この点に関して、ブロック剤の解離反応の反応性が良好であれば、より温和な条件(例えば、より低温での加熱処理)でブロック剤を解離させることが可能となる。
しかし他方で、ブロックイソシアネート化合物により磁気記録媒体の走行耐久性を高めるためには、イソシアネート基により架橋構造を形成するために、ブロックイソシアネート化合物からイソシアネート基を保護しているブロック剤を解離させてイソシアネート基を再生させなければならない。このブロック剤の解離に関して、磁気記録媒体用硬化剤として従来提案されていたブロックイソシアネート化合物は、解離反応の反応性に乏しい傾向がある。例えば特許文献1の実施例で使用されているオキシム化合物は、ブロック剤の解離のために、比較的高温での加熱処理および触媒の使用を要する。この点に関して、ブロック剤の解離反応の反応性が良好であれば、より温和な条件(例えば、より低温での加熱処理)でブロック剤を解離させることが可能となる。
かかる状況下、本発明の目的は、従来より温和な条件でブロック剤を解離させ得るブロックイソシアネート化合物を含む磁気記録媒体用硬化剤を提供することにある。
本発明の一態様は、下記一般式1で表される化合物を含む磁気記録媒体用硬化剤に関する。
一般式1中、Xは、一価の複素環基または下記一般式2で表される一価の基を表し、Zはm価の有機基を表し、mは2以上の整数を表す。
一般式2中、R1はアルキル基を表し、R2は水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、*は隣接する炭素原子との結合位置を表す。
本発明および本明細書において、「硬化剤」には、ブロック剤が解離することによって、架橋構造を形成可能な硬化性官能基が発生する化合物を含むものが包含される。一般式1で表される化合物は、一般式1中の部分構造「X-C(=O)NH-」からブロック剤が解離することにより、硬化性官能基であるイソシアネート基「O=C=N-」を発生させることができる。
本発明および本明細書において、「複素環基」とは、環構造を構成する原子の1つ以上が炭素原子以外の原子である環状基をいい、「有機基」とは、この基を構成する原子として炭素原子を含む基をいう。複素環基および有機基について、具体例等の詳細は後述する。
一態様では、一般式1中、mは2~8の範囲の整数を表すことができる。
一態様では、一般式1中、Xは、一価の含窒素複素環基を表すことができる。
本発明の更なる態様は、強磁性粉末と、結合剤と、上記磁気記録媒体用硬化剤と、を含む磁気記録媒体用組成物に関する。
一態様では、上記結合剤は、活性水素含有基を有する結合剤を含む。本発明および本明細書において、「活性水素含有基」とは、この基が硬化性官能基と硬化反応するとともにこの基に含まれる水素原子が脱離することによって架橋構造を形成可能な官能基をいい、具体例等の詳細は後述する。
一態様では、上記活性水素含有基は、ヒドロキシ基、アミノ基、メルカプト基等であることができる。
一態様では、上記強磁性粉末の平均粒子サイズは、10nm以上50nm以下であることができる。
一態様では、上記強磁性粉末は、強磁性六方晶フェライト粉末であることができる。
本発明の更なる態様は、非磁性支持体上に磁性層を有する磁気記録媒体であって、上記磁性層が上記磁気記録媒体用組成物を硬化した硬化層である磁気記録媒体に関する。ここで上記磁気記録媒体用組成物について、「硬化した硬化層」とは、一般式1で表される化合物から発生したイソシアネート基が硬化反応に付されて架橋構造が形成された層であることをいう。
本発明の更なる態様は、
非磁性支持体上に磁性層を形成することを含み、
上記磁性層を形成することは、
非磁性支持体上に上記磁気記録媒体用組成物を塗布して塗布層を形成すること、および、
上記塗布層に加熱処理を施すこと、
を含む、非磁性支持体上に磁性層を有する磁気記録媒体の製造方法、
に関する。
非磁性支持体上に磁性層を形成することを含み、
上記磁性層を形成することは、
非磁性支持体上に上記磁気記録媒体用組成物を塗布して塗布層を形成すること、および、
上記塗布層に加熱処理を施すこと、
を含む、非磁性支持体上に磁性層を有する磁気記録媒体の製造方法、
に関する。
一態様では、上記加熱処理は、雰囲気温度50~90℃の雰囲気下で行うことができる。
本発明の一態様によれば、従来より温和な条件でブロック剤を解離させ得るブロックイソシアネート化合物を含む磁気記録媒体用硬化剤を提供することができる。
本発明および本明細書において、特記しない限り、記載されている基は置換基を有してもよく無置換であってもよい。ある基が置換基を有する場合、置換基としては、アルキル基(例えば炭素数1~6のアルキル基)、ヒドロキシ基、アルコキシ基(例えば炭素数1~6のアルコキシ基)、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、シアノ基、アミノ基、ニトロ基、アシル基、カルボキシ基、カルボキシ基の塩、スルホン酸基、スルホン酸基の塩等を挙げることができる。また、置換基を有する基について「炭素数」とは、特記しない限り、置換基の炭素数を含む炭素数を意味するものとする。
また、本発明および本明細書において、強磁性粉末とは、複数の強磁性粒子の集合を意味する。集合とは、これを構成する粒子が直接接触している態様に限定されず、結合剤、添加剤等が、粒子同士の間に介在している態様も包含される。以上の点は、非磁性粉末等の他の粉末についても同様とする。
[磁気記録媒体用硬化剤]
本発明の一態様は、一般式1で表される化合物を含む磁気記録媒体用硬化剤に関する。一般式1は、以下の通りである。上記磁気記録媒体用硬化剤は、一般式1で表される化合物の一種のみであることができ、同じ合成原料に由来し構造が異なる二種以上の一般式1で表される化合物を含む混合物であることもできる。以下に、一般式1について説明する。
本発明の一態様は、一般式1で表される化合物を含む磁気記録媒体用硬化剤に関する。一般式1は、以下の通りである。上記磁気記録媒体用硬化剤は、一般式1で表される化合物の一種のみであることができ、同じ合成原料に由来し構造が異なる二種以上の一般式1で表される化合物を含む混合物であることもできる。以下に、一般式1について説明する。
一般式1中、Xは、一価の複素環基または一般式2で表される一価の基を表す。
一価の複素環基(以下、単に「複素環基」とも記載する。)としては、環構造を構成するヘテロ原子として、窒素原子、酸素原子、硫黄原子等の炭素原子以外の原子を1つ以上含む複素環基を挙げることができ、環構造を構成するヘテロ原子として少なくとも窒素原子を1つ以上有する含窒素複素環基が好ましい。また、複素環基に含まれる複素環は、単環であってもよく縮合環であってもよく、芳香族環であってもよく非芳香族環であってもよい。複素環基としては、5~10員環の複素環基が好ましく、5~7員環の複素環基がより好ましい。一価の複素環基の具体例としては、例えば、置換または無置換のイミダゾリル基、置換または無置換のピラゾリル基、置換または無置換のトリアゾリル基、置換または無置換のベンズイミダゾリル基、置換または無置換のピリジル基、置換または無置換のピリミジノ基、置換または無置換のキノリノ基等を挙げることができ、置換または無置換のイミダゾリル基、置換または無置換のピラゾリル基、置換または無置換のベンズイミダゾリル基、置換または無置換のトリアゾリル基が好ましく、ブロック剤の解離反応の反応性の観点からは、置換または無置換のイミダゾリル基、置換または無置換のピラゾリル基がより好ましく、置換または無置換のピラゾリル基が更に好ましい。
上記具体例の複素環基等の各種複素環基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基を有する複素環基について、置換基の置換位置は特に限定されない。置換基としては、先に例示した置換基を挙げることができ、アルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、炭素数1~3のアルキル基が更に好ましい。
上記具体例の複素環基等の各種複素環基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基を有する複素環基について、置換基の置換位置は特に限定されない。置換基としては、先に例示した置換基を挙げることができ、アルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、炭素数1~3のアルキル基が更に好ましい。
一般式1中、Xは、一態様では一般式2で表される一価の基であることができる。一般式2は、以下の通りである。
一般式2中、R1はアルキル基を表す。本発明および本明細書において、「アルキル基」には、直鎖アルキル基、分岐を有するアルキル基およびシクロアルキル基が包含され、置換アルキル基および無置換アルキル基が包含される。置換アルキル基について、置換基としては先に例示した置換基が挙げられる。
R1で表されるアルキル基も、直鎖アルキル基、分岐アルキル基およびシクロアルキル基のいずれかのアルキル基であることができ、直鎖アルキル基または分岐アルキル基であることが好ましく、直鎖アルキル基であることがより好ましい。また、R1で表されるアルキル基は、置換アルキル基または無置換アルキル基であることができ、無置換アルキル基であることが好ましい。R1で表されるアルキル基の炭素数は、1~20の範囲であることが好ましく、1~18の範囲であることがより好ましく、1~13の範囲であることが更に好ましく、1~6の範囲であることが一層好ましく、1~3の範囲であることがより一層好ましい。
R1で表されるアルキル基も、直鎖アルキル基、分岐アルキル基およびシクロアルキル基のいずれかのアルキル基であることができ、直鎖アルキル基または分岐アルキル基であることが好ましく、直鎖アルキル基であることがより好ましい。また、R1で表されるアルキル基は、置換アルキル基または無置換アルキル基であることができ、無置換アルキル基であることが好ましい。R1で表されるアルキル基の炭素数は、1~20の範囲であることが好ましく、1~18の範囲であることがより好ましく、1~13の範囲であることが更に好ましく、1~6の範囲であることが一層好ましく、1~3の範囲であることがより一層好ましい。
一般式2中、R2は水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。
R2で表されるアルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基およびシクロアルキル基のいずれかのアルキル基であることができ、直鎖アルキル基または分岐アルキル基であることが好ましく、直鎖アルキル基であることがより好ましい。また、R2で表されるアルキル基は、置換アルキル基または無置換アルキル基であることができ、無置換アルキル基であることが好ましい。R2で表されるアルキル基の炭素数は、1~10の範囲であることが好ましく、1~6の範囲であることがより好ましく、1~3の範囲であることが更に好ましい。R2で表されるアルキル基は、メチル基であることが更に一層好ましい。
R2で表されるアリール基は、置換または無置換のアリール基であることができ、無置換アリール基であることが好ましい。アリール基とは、一価の芳香族炭素環基であり、アリール基に含まれる環構造は、単環であっても縮合環であってもよい。R2で表されるアリール基は、5~20員環のアリール基であることが好ましく、フェニル基またはナフチル基であることがより好ましく、フェニル基であることが更に好ましい。
R2で表されるアルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基およびシクロアルキル基のいずれかのアルキル基であることができ、直鎖アルキル基または分岐アルキル基であることが好ましく、直鎖アルキル基であることがより好ましい。また、R2で表されるアルキル基は、置換アルキル基または無置換アルキル基であることができ、無置換アルキル基であることが好ましい。R2で表されるアルキル基の炭素数は、1~10の範囲であることが好ましく、1~6の範囲であることがより好ましく、1~3の範囲であることが更に好ましい。R2で表されるアルキル基は、メチル基であることが更に一層好ましい。
R2で表されるアリール基は、置換または無置換のアリール基であることができ、無置換アリール基であることが好ましい。アリール基とは、一価の芳香族炭素環基であり、アリール基に含まれる環構造は、単環であっても縮合環であってもよい。R2で表されるアリール基は、5~20員環のアリール基であることが好ましく、フェニル基またはナフチル基であることがより好ましく、フェニル基であることが更に好ましい。
一般式2中、*は隣接する炭素原子との結合位置を表す。隣接する炭素原子とは、一般式1においてXと結合しているカルボニル基(-C(=O)-)中の炭素原子である。
一般式1中、mは2以上の整数を表す。したがって、一般式1で表される化合物には、Zと連結している部分構造「X-C(=O)NH-」が複数(m個)含まれる。これら複数の部分構造は、一態様では同一構造であることができ、他の一態様では異なる構造であることができる。これら複数の部分構造は、一般式1で表される化合物の合成の容易性の観点からは、同一構造であることが好ましい。
一般式1中のmが1の化合物は、ブロック剤が解離することにより、イソシアネート基を1分子中に1つ有する単官能イソシアネート化合物をもたらすことができる。一方、一般式1中のmが2以上の整数を表す化合物は、ブロック剤が解離することにより、イソシアネート基を1分子中に2つ以上有する多官能イソシアネート化合物をもたらすことができる。磁気記録媒体の走行耐久性の更なる向上の観点からは、多官能イソシアネート化合物を使用することが好ましいため、mは2以上の整数を表すことが好ましい。mは、例えば2~8の範囲の整数であることができ、2~6の範囲の整数であることが好ましく、2~4の範囲の整数であることがより好ましく、2または3であることが更に好ましい。
一般式1中、Zはm価の有機基(以下、単に「有機基」とも記載する。)を表す。Zで表される有機基は、例えば、-C(=O)-O-、-O-、-C(=O)-NR-(Rは水素原子または炭素数1~4のアルキル基を表す)、アリーレン基(例えばフェニレン基)および炭素数1~30の置換または無置換のアルキレン基(シクロアルキレン基も包含される。)からなる群から選択される1つまたは2つ以上の二価の基の組み合わせから構成される有機基を表すことができる。Zは、上記群から選択される2つ以上の組み合わせから構成される構造に、環構造を含むこともできる。一態様では、Zで表される有機基は、「-NH-C(=O)―O―」で表される二価の基を1つ以上含むことができ、2つ以上(例えば2~4つ)含むことが好ましく、3つ以上含むことがより好ましい。また、一態様では、Zで表される有機基は、アリーレン基を1つ以上含むことができ、2つ以上(例えば2~4つ)含むことが好ましく、3つ以上含むことがより好ましい。上記アリーレン基は、5~20員環のアリーレン基であることが好ましく、5~12員環のアリーレン基であることがより好ましく、フェニレン基であることが更に好ましい。また、上記アリーレン基は置換または無置換アリーレン基であることができる。置換アリーレン基としてはアルキル置換アリーレン基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基が置換したアルキル置換アリーレン基がより好ましい。また、一態様では、Zで表される有機基は、シクロアルキレン基を1つ以上含むことができ、2つ以上(例えば2~4つ)含むことが好ましく、3つ以上含むことがより好ましい。上記シクロアルキレン基は、5~20員環のシクロアルキレン基であることが好ましく、5~12員環のシクロアルキレン基であることがより好ましく、シクロヘキシレン基であることが更に好ましい。また、上記シクロアルキレン基は置換または無置換シクロアルキレン基であることができる。置換シクロアルキレン基としてはアルキル置換シクロアルキレン基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基が置換したアルキル置換シクロアルキレン基がより好ましい。
また、ブロック剤が解離して生じたイソシアネート基の硬化反応の反応性の観点からは、Zで表される有機基は、この有機基に含まれるアリーレン基またはシクロアルキレン基が、隣接する窒素原子と直接結合するか、もしくは隣接する窒素原子とアルキレン基(シクロアルキレン基を除く)を介して結合することが好ましく、アリーレン基が隣接する窒素原子と直接結合することがより好ましい。
また、ブロック剤が解離して生じたイソシアネート基の硬化反応の反応性の観点からは、Zで表される有機基は、この有機基に含まれるアリーレン基またはシクロアルキレン基が、隣接する窒素原子と直接結合するか、もしくは隣接する窒素原子とアルキレン基(シクロアルキレン基を除く)を介して結合することが好ましく、アリーレン基が隣接する窒素原子と直接結合することがより好ましい。
Zで表される有機基の具体例としては、以下の有機基を例示することができる。以下の有機基の構造中、*は隣接する窒素原子との結合位置を表す。隣接する窒素原子とは、一般式1中の部分構造「X-C(=O)NH-」に含まれる窒素原子である。以下において、nは、1以上の整数を表し、例えば1~6の範囲の整数を表す。
なお一般式1中、mは2以上の整数を表すため、Zで表される有機基は、隣接する窒素原子との結合位置を2つ以上含む。例えば上記に例示した有機基は、隣接する窒素原子との結合位置を表す*を2つ以上含む。
Zが2価の有機基を表す一般式1で表される化合物は、一般式1中のZにおいて隣接する窒素原子との結合位置の1つがイソシアネート基の加水分解により生じた付加体との結合位置を表す副生物との混合物として得られる場合もある。上記付加体が生成する反応のスキームの概略を以下に示す。以下において、縦波線は、以下に示されている構造が化合物の一部分であることを示すために用いられている。また、以下においてRは置換基を表し、R-NCOで表される化合物は、例えば、一般式1で表される化合物の合成に使用されるイソシアネート化合物またはそのイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基の一部がブロック剤により保護されて生じた反応生成物である。このような副生物は、Zが3価以上の有機基を表す一般式1で表される化合物についても生成され得る。
また、Zで表される有機基の具体例としては、上記に示したZの具体例の構造中、*を3つ以上含むものについては、少なくとも2つの*が隣接する窒素原子との結合位置を表し、残りの*がイソシアネート基の加水分解により生じた付加体との結合位置を表すものも挙げることができる。Zが3価以上の有機基を表す一般式1で表される化合物は、このように生じた、隣接する窒素原子との結合位置の数が異なる(即ち価数mが異なる)化合物の混合物として得られる場合もある。
Zが2価の有機基を表す一般式1で表される化合物は、一般式1中のZにおいて隣接する窒素原子との結合位置の1つがイソシアネート基の加水分解により生じた付加体との結合位置を表す副生物との混合物として得られる場合もある。上記付加体が生成する反応のスキームの概略を以下に示す。以下において、縦波線は、以下に示されている構造が化合物の一部分であることを示すために用いられている。また、以下においてRは置換基を表し、R-NCOで表される化合物は、例えば、一般式1で表される化合物の合成に使用されるイソシアネート化合物またはそのイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基の一部がブロック剤により保護されて生じた反応生成物である。このような副生物は、Zが3価以上の有機基を表す一般式1で表される化合物についても生成され得る。
また、Zで表される有機基の具体例としては、上記に示したZの具体例の構造中、*を3つ以上含むものについては、少なくとも2つの*が隣接する窒素原子との結合位置を表し、残りの*がイソシアネート基の加水分解により生じた付加体との結合位置を表すものも挙げることができる。Zが3価以上の有機基を表す一般式1で表される化合物は、このように生じた、隣接する窒素原子との結合位置の数が異なる(即ち価数mが異なる)化合物の混合物として得られる場合もある。
<分子量>
一般式1で表される化合物は、磁気記録媒体の走行耐久性の更なる向上の観点からは、磁気記録媒体の結合剤として一般的に使用されている樹脂より低分子量の化合物であることが好ましい。低分子量の化合物ほど、架橋密度を高めることに寄与し得ると考えられるためである。一般式1で表される化合物は、磁気記録媒体用硬化剤として、単一構造の化合物に単離して使用してもよく、同じ合成原料に由来する異なる構造の二種以上の化合物の混合物として使用してもよい。本発明および本明細書では、一般式1で表される化合物の分子量は、磁気記録媒体用硬化剤として使用される形態の分子量として、重量平均分子量で記載するものとする。本発明および本明細書において、「重量平均分子量」は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC;Gel Permeation Chromatography)により測定された値を標準ポリスチレン換算して求められる重量平均分子量である。一般式1で表される化合物の重量平均分子量は、500~10,000の範囲であることが好ましく、500~7,000の範囲であることがより好ましく、500~5,000の範囲であることが更に好ましく、500~3,000の範囲であることが一層好ましく、500~2,000の範囲であることがより一層好ましい。GPCの測定条件としては、以下の条件を採用することができる。後述の実施例に記載の重量平均分子量は、以下の測定条件により測定された値である。
GPC装置:HLC-8220(東ソー社製)
ガードカラム:TSKguardcolumn Super HZM-H
カラム:TSKgel Super HZ 2000、TSKgel Super HZ 4000、TSKgel Super HZ-M(東ソー社製、4.6mm(内径)×15.0cm、3種カラムを直列連結)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)、安定剤(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール)含有
溶離液流速:0.35mL/分
カラム温度:40℃
インレット温度:40℃
屈折率(Refractive Index:RI)測定温度:40℃
サンプル濃度:0.3質量%
サンプル注入量:10μL
一般式1で表される化合物は、磁気記録媒体の走行耐久性の更なる向上の観点からは、磁気記録媒体の結合剤として一般的に使用されている樹脂より低分子量の化合物であることが好ましい。低分子量の化合物ほど、架橋密度を高めることに寄与し得ると考えられるためである。一般式1で表される化合物は、磁気記録媒体用硬化剤として、単一構造の化合物に単離して使用してもよく、同じ合成原料に由来する異なる構造の二種以上の化合物の混合物として使用してもよい。本発明および本明細書では、一般式1で表される化合物の分子量は、磁気記録媒体用硬化剤として使用される形態の分子量として、重量平均分子量で記載するものとする。本発明および本明細書において、「重量平均分子量」は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC;Gel Permeation Chromatography)により測定された値を標準ポリスチレン換算して求められる重量平均分子量である。一般式1で表される化合物の重量平均分子量は、500~10,000の範囲であることが好ましく、500~7,000の範囲であることがより好ましく、500~5,000の範囲であることが更に好ましく、500~3,000の範囲であることが一層好ましく、500~2,000の範囲であることがより一層好ましい。GPCの測定条件としては、以下の条件を採用することができる。後述の実施例に記載の重量平均分子量は、以下の測定条件により測定された値である。
GPC装置:HLC-8220(東ソー社製)
ガードカラム:TSKguardcolumn Super HZM-H
カラム:TSKgel Super HZ 2000、TSKgel Super HZ 4000、TSKgel Super HZ-M(東ソー社製、4.6mm(内径)×15.0cm、3種カラムを直列連結)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)、安定剤(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール)含有
溶離液流速:0.35mL/分
カラム温度:40℃
インレット温度:40℃
屈折率(Refractive Index:RI)測定温度:40℃
サンプル濃度:0.3質量%
サンプル注入量:10μL
<合成方法>
一般式1で表される化合物は、イソシアネート化合物をブロック剤と反応させることとにより、イソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基を保護することによって得ることができる。イソシアネート基がブロック剤によって保護された構造が、一般式1中の部分構造「X-C(=O)NH-」である。合成原料として使用されるイソシアネート化合物は、市販品として入手可能であり、公知の方法で合成することもできる。この点は、ブロック剤についても同様である。合成原料として使用されるイソシアネート化合物により一般式1中のZで表される有機基がもたらされ、ブロック剤により一般式1中のXがもたらされる。イソシアネート化合物とブロック剤との反応については、公知技術を適用することができる。例えば、イソシアネート化合物とブロック剤との反応は、イソシアネート化合物とブロック剤を反応溶媒に添加して反応溶液を調製し、この反応溶液を加熱下で撹拌することにより行うことができる。反応は、例えば窒素雰囲気下等の不活性雰囲気下で行うことが好ましい。反応溶媒の種類、加熱温度、反応時間等の反応条件は特に限定されるものではなく、使用するイソシアネート化合物およびブロック剤の種類に応じて設定すればよい。反応生成物の構造は、公知の方法で同定することができる。例えば、合成原料の使用量および反応生成物について求められた重量平均分子量から、反応生成物の構造を同定することができる。また、反応溶液を赤外分光法(IR;Infrared Spectroscopy)により分析してイソシアネート基のピークが消失したことをもって、合成原料として使用したイソシアネート化合物のすべてのイソシアネート基がブロック剤により保護された化合物が得られたことを確認することができる。
一般式1で表される化合物は、イソシアネート化合物をブロック剤と反応させることとにより、イソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基を保護することによって得ることができる。イソシアネート基がブロック剤によって保護された構造が、一般式1中の部分構造「X-C(=O)NH-」である。合成原料として使用されるイソシアネート化合物は、市販品として入手可能であり、公知の方法で合成することもできる。この点は、ブロック剤についても同様である。合成原料として使用されるイソシアネート化合物により一般式1中のZで表される有機基がもたらされ、ブロック剤により一般式1中のXがもたらされる。イソシアネート化合物とブロック剤との反応については、公知技術を適用することができる。例えば、イソシアネート化合物とブロック剤との反応は、イソシアネート化合物とブロック剤を反応溶媒に添加して反応溶液を調製し、この反応溶液を加熱下で撹拌することにより行うことができる。反応は、例えば窒素雰囲気下等の不活性雰囲気下で行うことが好ましい。反応溶媒の種類、加熱温度、反応時間等の反応条件は特に限定されるものではなく、使用するイソシアネート化合物およびブロック剤の種類に応じて設定すればよい。反応生成物の構造は、公知の方法で同定することができる。例えば、合成原料の使用量および反応生成物について求められた重量平均分子量から、反応生成物の構造を同定することができる。また、反応溶液を赤外分光法(IR;Infrared Spectroscopy)により分析してイソシアネート基のピークが消失したことをもって、合成原料として使用したイソシアネート化合物のすべてのイソシアネート基がブロック剤により保護された化合物が得られたことを確認することができる。
以上説明した磁気記録媒体用硬化剤は、磁気記録媒体用組成物の成分として使用することができる。かかる磁気記録媒体用組成物は、好ましくは熱硬化性組成物であることができ、加熱処理により硬化反応を進行させて硬化層を形成するために使用されることが好ましい。以下では、磁気記録媒体の磁性層を形成するために使用され得る磁気記録媒体用組成物について説明する。ただし上記磁気記録媒体用硬化剤は、非磁性支持体と磁性層との間に設けられる非磁性層を形成するために、非磁性粉末および結合剤を含む磁気記録媒体用組成物の成分として使用することもできる。また、上記磁気記録媒体用硬化剤は、非磁性支持体の磁性層を有する表面とは反対側の表面に設けられるバックコート層を形成するために、非磁性粉末および結合剤を含む磁気記録媒体用組成物の成分として使用することもできる。
[磁気記録媒体用組成物]
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体用組成物は、強磁性粉末と、結合剤と、上記磁気記録媒体用硬化剤と、を含む磁気記録媒体用組成物である。かかる磁気記録媒体用組成物(以下、単に「組成物」とも記載する。)は、強磁性粉末を含む組成物であるため、磁気記録媒体の磁性層を形成するために使用することができる。
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体用組成物は、強磁性粉末と、結合剤と、上記磁気記録媒体用硬化剤と、を含む磁気記録媒体用組成物である。かかる磁気記録媒体用組成物(以下、単に「組成物」とも記載する。)は、強磁性粉末を含む組成物であるため、磁気記録媒体の磁性層を形成するために使用することができる。
上記組成物は、上記磁気記録媒体用硬化剤を、この組成物を用いて形成される磁性層の強度向上の観点から、強磁性粉末100.0質量部に対して、1.0質量部以上含むことが好ましく、2.0質量部以上含むことがより好ましい。また、磁性層において強磁性粉末の含有率(充填率と呼ばれる。)が高いことは記録密度向上の観点から好ましい。したがって、記録密度向上の観点からは、磁性層において強磁性粉末以外の成分の含有率が低いことは好ましい。この観点からは、上記組成物は、上記磁気記録媒体用硬化剤を、強磁性粉末100質量部に対して、8.0質量部以下含むことが好ましく、5.0質量部以下含むことがより好ましい。なお、上記組成物は、いわゆる一剤型の組成物であってもよく、二剤型以上の多剤型の組成物であってもよい。例えば、強磁性粉末および結合剤を含む組成物(第1剤)と、上記磁気記録媒体用硬化剤またはこの硬化剤を含む組成物(第2剤)とが、磁性層形成に用いられる前に混合される態様等も、上記組成物に包含される。上記および下記の各種成分に関する含有率は、多剤型の組成物については、組成物を構成する成分がすべて混合された状態での含有率をいうものとする。
以下に、上記磁気記録媒体用組成物に含まれる(または含まれ得る)各種成分について説明する。
<強磁性粉末>
強磁性粉末は、好ましくは、平均粒子サイズが50nm以下である。平均粒子サイズが50nm以下の強磁性粉末は、近年求められている高密度記録に対応し得る強磁性粉末であるためである。ただし、強磁性粉末の平均粒子サイズが小さくなるほど、強磁性粉末を構成する粒子の比表面積が大きくなるため吸着水の量が増え、強磁性粉末の含水量は高まる傾向がある。先に記載したように、強磁性粉末の吸着水はイソシアネート化合物の失活の原因となり得るため、強磁性粉末の平均粒子サイズが小さくなるほど、イソシアネート化合物は失活し易くなる傾向があると考えられる。これに対し、上記磁気記録媒体用硬化剤は、イソシアネート基がブロック剤により保護されているため、平均粒子サイズが小さい強磁性粉末とともに上記組成物に含まれても、イソシアネート基と強磁性粉末の吸着水との反応を抑制することができる。なお強磁性粉末の平均粒子サイズは、磁化の安定性の観点からは、10nm以上であることが好ましく、20nm以上であることがより好ましい。
強磁性粉末は、好ましくは、平均粒子サイズが50nm以下である。平均粒子サイズが50nm以下の強磁性粉末は、近年求められている高密度記録に対応し得る強磁性粉末であるためである。ただし、強磁性粉末の平均粒子サイズが小さくなるほど、強磁性粉末を構成する粒子の比表面積が大きくなるため吸着水の量が増え、強磁性粉末の含水量は高まる傾向がある。先に記載したように、強磁性粉末の吸着水はイソシアネート化合物の失活の原因となり得るため、強磁性粉末の平均粒子サイズが小さくなるほど、イソシアネート化合物は失活し易くなる傾向があると考えられる。これに対し、上記磁気記録媒体用硬化剤は、イソシアネート基がブロック剤により保護されているため、平均粒子サイズが小さい強磁性粉末とともに上記組成物に含まれても、イソシアネート基と強磁性粉末の吸着水との反応を抑制することができる。なお強磁性粉末の平均粒子サイズは、磁化の安定性の観点からは、10nm以上であることが好ましく、20nm以上であることがより好ましい。
本発明および本明細書において、特記しない限り、強磁性粉末等の各種粉末の平均粒子サイズは、透過型電子顕微鏡を用いて、以下の方法により測定される値とする。
粉末を、透過型電子顕微鏡を用いて撮影倍率100000倍で撮影し、総倍率500000倍になるように印画紙にプリントして粉末を構成する粒子の写真を得る。得られた粒子の写真から目的の粒子を選びデジタイザーで粒子の輪郭をトレースし粒子(一次粒子)のサイズを測定する。一次粒子とは、凝集のない独立した粒子をいう。
以上の測定を、無作為に抽出した500個の粒子について行う。こうして得られた500個の粒子の粒子サイズの算術平均を、粉末の平均粒子サイズとする。上記透過型電子顕微鏡としては、例えば日立製透過型電子顕微鏡H-9000型を用いることができる。また、粒子サイズの測定は、公知の画像解析ソフト、例えばカールツァイス製画像解析ソフトKS-400を用いて行うことができる。後述の実施例に示す平均粒子サイズは、透過型電子顕微鏡として日立製透過型電子顕微鏡H-9000型、画像解析ソフトとしてカールツァイス製画像解析ソフトKS-400を用いて測定された値である。
粉末を、透過型電子顕微鏡を用いて撮影倍率100000倍で撮影し、総倍率500000倍になるように印画紙にプリントして粉末を構成する粒子の写真を得る。得られた粒子の写真から目的の粒子を選びデジタイザーで粒子の輪郭をトレースし粒子(一次粒子)のサイズを測定する。一次粒子とは、凝集のない独立した粒子をいう。
以上の測定を、無作為に抽出した500個の粒子について行う。こうして得られた500個の粒子の粒子サイズの算術平均を、粉末の平均粒子サイズとする。上記透過型電子顕微鏡としては、例えば日立製透過型電子顕微鏡H-9000型を用いることができる。また、粒子サイズの測定は、公知の画像解析ソフト、例えばカールツァイス製画像解析ソフトKS-400を用いて行うことができる。後述の実施例に示す平均粒子サイズは、透過型電子顕微鏡として日立製透過型電子顕微鏡H-9000型、画像解析ソフトとしてカールツァイス製画像解析ソフトKS-400を用いて測定された値である。
粒子サイズ測定のために磁気記録媒体から試料粉末を採取する方法としては、例えば特開2011-048878号公報の段落0015に記載の方法を採用することができる。
本発明および本明細書において、特記しない限り、粉末を構成する粒子のサイズ(粒子サイズ)は、上記の粒子写真において観察される粒子の形状が、
(1)針状、紡錘状、柱状(ただし、高さが底面の最大長径より大きい)等の場合は、粒子を構成する長軸の長さ、即ち長軸長で表され、
(2)板状または柱状(ただし、厚みまたは高さが板面または底面の最大長径より小さい)の場合は、その板面または底面の最大長径で表され、
(3)球形、多面体状、不特定形等であって、かつ形状から粒子を構成する長軸を特定できない場合は、円相当径で表される。円相当径とは、円投影法で求められるものを言う。
(1)針状、紡錘状、柱状(ただし、高さが底面の最大長径より大きい)等の場合は、粒子を構成する長軸の長さ、即ち長軸長で表され、
(2)板状または柱状(ただし、厚みまたは高さが板面または底面の最大長径より小さい)の場合は、その板面または底面の最大長径で表され、
(3)球形、多面体状、不特定形等であって、かつ形状から粒子を構成する長軸を特定できない場合は、円相当径で表される。円相当径とは、円投影法で求められるものを言う。
また、粉末の平均針状比は、上記測定において粒子の短軸の長さ、即ち短軸長を測定し、各粒子の(長軸長/短軸長)の値を求め、上記500個の粒子について得た値の算術平均を指す。ここで、特記しない限り、短軸長とは、上記粒子サイズの定義で(1)の場合は、粒子を構成する短軸の長さを、同じく(2)の場合は、厚みまたは高さを各々指し、(3)の場合は、長軸と短軸の区別がないから、(長軸長/短軸長)は、便宜上1とみなす。
そして、特記しない限り、粒子の形状が特定の場合、例えば、上記粒子サイズの定義(1)の場合、平均粒子サイズは平均長軸長であり、同定義(2)の場合、平均粒子サイズは平均板径である。同定義(3)の場合、平均粒子サイズは、平均直径(平均粒径、平均粒子径ともいう)である。
そして、特記しない限り、粒子の形状が特定の場合、例えば、上記粒子サイズの定義(1)の場合、平均粒子サイズは平均長軸長であり、同定義(2)の場合、平均粒子サイズは平均板径である。同定義(3)の場合、平均粒子サイズは、平均直径(平均粒径、平均粒子径ともいう)である。
強磁性粉末の好ましい具体例としては、強磁性六方晶フェライト粉末を挙げることができる。強磁性六方晶フェライト粉末の詳細については、例えば特開2011-216149号公報の段落0134~0136を参照できる。
強磁性粉末の好ましい具体例としては、強磁性金属粉末を挙げることもできる。強磁性金属粉末の詳細については、例えば特開2011-216149号公報の段落0137~0141を参照できる。
磁性層における強磁性粉末の含有率(充填率)は、好ましくは50~90質量%の範囲であり、より好ましくは60~90質量%の範囲である。上記充填率が高いことは、記録密度向上の観点から好ましい。
<結合剤>
結合剤は、一種以上の樹脂である。結合剤としては、磁気記録媒体の結合剤として通常使用される各種樹脂を用いることができる。例えば、結合剤としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン、アクリロニトリル、メチルメタクリレート等を共重合したアクリル樹脂、ニトロセルロース等のセルロース樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルキラール樹脂等から選ばれる樹脂を単独で用いるか、または複数の樹脂を混合して用いることができる。これらの中で好ましいものはポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂、および塩化ビニル樹脂である。これらの樹脂は、ホモポリマーでもよく、コポリマー(共重合体)でもよい。これらの樹脂は、後述する非磁性層および/またはバックコート層においても結合剤として使用することができる。
結合剤は、一種以上の樹脂である。結合剤としては、磁気記録媒体の結合剤として通常使用される各種樹脂を用いることができる。例えば、結合剤としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン、アクリロニトリル、メチルメタクリレート等を共重合したアクリル樹脂、ニトロセルロース等のセルロース樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルキラール樹脂等から選ばれる樹脂を単独で用いるか、または複数の樹脂を混合して用いることができる。これらの中で好ましいものはポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂、および塩化ビニル樹脂である。これらの樹脂は、ホモポリマーでもよく、コポリマー(共重合体)でもよい。これらの樹脂は、後述する非磁性層および/またはバックコート層においても結合剤として使用することができる。
上記組成物を用いて磁性層を形成する場合、一般式1で表される化合物からブロック剤が解離すると、イソシアネート基が発生する。そのため、このイソシアネート基と硬化反応し得る官能基(架橋構造を形成可能な官能基)を有する成分が上記組成物に含まれることが好ましい。かかる成分が含まれることにより、架橋構造の形成によって磁性層の強度を高めることができるためである。イソシアネート基と硬化反応し得る官能基としては、活性水素含有基を挙げることができる。活性水素含有基としては、ヒドロキシ基、アミノ基(好ましくは一級アミノ基または二級アミノ基)、メルカプト基、カルボキシ基等を挙げることができ、ヒドロキシ基、アミノ基およびメルカプト基が好ましく、ヒドロキシ基がより好ましい。一態様では、結合剤として使用される樹脂の一種以上として、活性水素含有基を含む樹脂を使用することが好ましい。活性水素含有基を含む樹脂において、活性水素含有基濃度は、0.10meq/g~2.00meq/gの範囲であることが好ましい。なおeqは当量( equivalent)であり、SI単位に換算不可の単位である。また、活性水素含有基濃度は単位「mgKOH/g」により表示することもできる。一態様では、活性水素含有基を含む樹脂において、活性水素含有基濃度は、1~20mgKOH/gの範囲であることが好ましい。
結合剤については、例えば、特開2010-24113号公報の段落0028~0031も参照できる。結合剤として使用される樹脂の平均分子量は、重量平均分子量として、例えば10,000以上200,000以下であることができ、20,000以上200,000以下であることが好ましい。上記組成物において、結合剤の含有率は、強磁性粉末100.0質量部に対し、例えば5.0~50.0質量部であることができ、10.0~30.0質量部の範囲であることが好ましい。なお本発明および本明細書において、特記しない限り、ある成分は一種のみ用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。二種以上が用いられる場合、本発明および本明細書において、ある成分に関する含有率とはそれら二種以上の合計含有率をいうものとする。
<その他の成分>
磁性層は、必要に応じて添加剤を含むことができる。したがって、上記組成物は、一種以上の添加剤を含むこともできる。添加剤としては、研磨剤、潤滑剤、突起形成剤、分散剤、分散助剤、防黴剤、帯電防止剤、酸化防止剤、カーボンブラック等を挙げることができる。添加剤は、所望の性質に応じて市販品を適宜選択して、または公知の方法で製造して、任意の量で使用することができる。例えば、研磨剤については、特開2012-133837号公報の段落0069を参照できる。潤滑剤については、特開2016-126817号公報の段落0030~0033、0035および0036を参照できる。非磁性層を形成するために使用される組成物(非磁性層形成用組成物)に潤滑剤が含まれていてもよい。非磁性層形成用組成物に含まれ得る潤滑剤については、特開2016-126817号公報の段落0030~0031、0034、0035および0036を参照できる。また、突起形成剤については、特開2016-126817号公報の段落0055を参照できる。分散剤については、特開2012-133837号公報の段落0061および0071を参照できる。分散剤は、非磁性層形成用組成物に含まれていてもよい。非磁性層形成用組成物に含まれ得る分散剤については、特開2012-133837号公報の段落0061を参照できる。カーボンブラックについては、特開2012-133837号公報の段落0072を参照できる。
また、添加剤の一例としては、特開2015-28830号公報に記載されているポリアルキレンイミン鎖およびポリエステル鎖を含む化合物を挙げることができる。この化合物については、同公報の段落0025~0071および実施例の記載を参照できる。また、一態様では、添加剤の一種以上が活性水素含有基を含むことができる。
また、上記組成物は、溶媒を含むことができる。溶媒としては、一種または二種以上の溶媒を任意の割合で混合して使用することができる。溶媒については、例えば特開2015-28830号公報の段落0093~0094を参照できる。上記組成物の溶媒含有率は、強磁性粉末100.0質量部に対して、例えば100.0~1500.0質量部であることができ、200.0~1000.0質量部であることが好ましい。
磁性層は、必要に応じて添加剤を含むことができる。したがって、上記組成物は、一種以上の添加剤を含むこともできる。添加剤としては、研磨剤、潤滑剤、突起形成剤、分散剤、分散助剤、防黴剤、帯電防止剤、酸化防止剤、カーボンブラック等を挙げることができる。添加剤は、所望の性質に応じて市販品を適宜選択して、または公知の方法で製造して、任意の量で使用することができる。例えば、研磨剤については、特開2012-133837号公報の段落0069を参照できる。潤滑剤については、特開2016-126817号公報の段落0030~0033、0035および0036を参照できる。非磁性層を形成するために使用される組成物(非磁性層形成用組成物)に潤滑剤が含まれていてもよい。非磁性層形成用組成物に含まれ得る潤滑剤については、特開2016-126817号公報の段落0030~0031、0034、0035および0036を参照できる。また、突起形成剤については、特開2016-126817号公報の段落0055を参照できる。分散剤については、特開2012-133837号公報の段落0061および0071を参照できる。分散剤は、非磁性層形成用組成物に含まれていてもよい。非磁性層形成用組成物に含まれ得る分散剤については、特開2012-133837号公報の段落0061を参照できる。カーボンブラックについては、特開2012-133837号公報の段落0072を参照できる。
また、添加剤の一例としては、特開2015-28830号公報に記載されているポリアルキレンイミン鎖およびポリエステル鎖を含む化合物を挙げることができる。この化合物については、同公報の段落0025~0071および実施例の記載を参照できる。また、一態様では、添加剤の一種以上が活性水素含有基を含むことができる。
また、上記組成物は、溶媒を含むことができる。溶媒としては、一種または二種以上の溶媒を任意の割合で混合して使用することができる。溶媒については、例えば特開2015-28830号公報の段落0093~0094を参照できる。上記組成物の溶媒含有率は、強磁性粉末100.0質量部に対して、例えば100.0~1500.0質量部であることができ、200.0~1000.0質量部であることが好ましい。
上記組成物は、各種成分を同時に、または任意の順序で混合して調製することができる。
[磁気記録媒体および磁気記録媒体の製造方法]
本発明の更なる態様は、
非磁性支持体上に磁性層を有する磁気記録媒体であって、上記磁性層が上記磁気記録媒体用組成物を硬化した硬化層である磁気記録媒体;ならびに、
非磁性支持体上に磁性層を形成することを含み、
上記磁性層を形成することは、
非磁性支持体上に上記磁気記録媒体用組成物を塗布して塗布層を形成すること、および、
上記塗布層に加熱処理を施すこと、
を含む、非磁性支持体上に磁性層を有する磁気記録媒体の製造方法、
に関する。
本発明の更なる態様は、
非磁性支持体上に磁性層を有する磁気記録媒体であって、上記磁性層が上記磁気記録媒体用組成物を硬化した硬化層である磁気記録媒体;ならびに、
非磁性支持体上に磁性層を形成することを含み、
上記磁性層を形成することは、
非磁性支持体上に上記磁気記録媒体用組成物を塗布して塗布層を形成すること、および、
上記塗布層に加熱処理を施すこと、
を含む、非磁性支持体上に磁性層を有する磁気記録媒体の製造方法、
に関する。
以下、上記磁気記録媒体および上記磁気記録媒体の製造方法について、更に詳細に説明する。
<磁性層>
磁性層は、上記磁気記録媒体用組成物を非磁性支持体の表面に直接、または非磁性支持体上に設けられた非磁性層等の他の層の表面に塗布し乾燥させて塗布層を形成し、この塗布層に加熱処理等の処理を施すことにより、形成することができる。この塗布層に加熱処理を施すことにより、一般式1で表される化合物においてブロック剤を解離させてイソシアネート基を発生させることができ、更にこのイソシアネート基の硬化反応(架橋構造の形成)を進行させることができる。加熱処理について、詳細は後述する。また、磁性層に含まれる各種成分および磁性層の形成に使用される組成物については、先に記載した通りである。
磁性層は、上記磁気記録媒体用組成物を非磁性支持体の表面に直接、または非磁性支持体上に設けられた非磁性層等の他の層の表面に塗布し乾燥させて塗布層を形成し、この塗布層に加熱処理等の処理を施すことにより、形成することができる。この塗布層に加熱処理を施すことにより、一般式1で表される化合物においてブロック剤を解離させてイソシアネート基を発生させることができ、更にこのイソシアネート基の硬化反応(架橋構造の形成)を進行させることができる。加熱処理について、詳細は後述する。また、磁性層に含まれる各種成分および磁性層の形成に使用される組成物については、先に記載した通りである。
<非磁性層>
次に非磁性層について説明する。
上記磁気記録媒体は、非磁性支持体上に直接磁性層を有することもでき、非磁性支持体と磁性層との間に非磁性粉末と結合剤を含む非磁性層を有することもできる。非磁性層に含まれる非磁性粉末は、無機粉末でも有機粉末でもよい。また、カーボンブラック等も使用できる。無機粉末としては、例えば金属、金属酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物等の粉末が挙げられる。これらの非磁性粉末は、市販品として入手可能であり、公知の方法で製造することもできる。その詳細については、特開2011-216149号公報の段落0146~0150を参照できる。非磁性層に使用可能なカーボンブラックについては、特開2010-24113号公報の段落0040~0041も参照できる。非磁性層における非磁性粉末の含有率(充填率)は、好ましくは50~90質量%の範囲であり、より好ましくは60~90質量%の範囲である。
次に非磁性層について説明する。
上記磁気記録媒体は、非磁性支持体上に直接磁性層を有することもでき、非磁性支持体と磁性層との間に非磁性粉末と結合剤を含む非磁性層を有することもできる。非磁性層に含まれる非磁性粉末は、無機粉末でも有機粉末でもよい。また、カーボンブラック等も使用できる。無機粉末としては、例えば金属、金属酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物等の粉末が挙げられる。これらの非磁性粉末は、市販品として入手可能であり、公知の方法で製造することもできる。その詳細については、特開2011-216149号公報の段落0146~0150を参照できる。非磁性層に使用可能なカーボンブラックについては、特開2010-24113号公報の段落0040~0041も参照できる。非磁性層における非磁性粉末の含有率(充填率)は、好ましくは50~90質量%の範囲であり、より好ましくは60~90質量%の範囲である。
非磁性層の結合剤、添加剤等のその他詳細は、非磁性層に関する公知技術が適用できる。また、例えば、結合剤の種類および含有率、添加剤の種類および含有率等に関しては、磁性層に関する公知技術も適用できる。一態様では、非磁性層を、上記磁気記録媒体用硬化剤を用いて形成することができる。この場合に非磁性層を形成するために使用される組成物については、上記磁気記録媒体用組成物に関する記載を、上記記載中に強磁性粉末と記載されている部分を非磁性層と読み替えて適用することができる。この点は、後述するバックコート層についても同様である。また他の一態様では、公知の硬化剤を用いて非磁性層および/またはバックコート層を形成することもできる。
本発明および本明細書において、非磁性層には、非磁性粉末とともに、例えば不純物として、または意図的に、少量の強磁性粉末を含む実質的に非磁性な層も包含されるものとする。ここで実質的に非磁性な層とは、この層の残留磁束密度が10mT以下であるか、保磁力が7.96kA/m(100Oe)以下であるか、または、残留磁束密度が10mT以下であり、かつ保磁力が7.96kA/m(100Oe)以下である層をいうものとする。非磁性層は、残留磁束密度および保磁力を持たないことが好ましい。
<非磁性支持体>
次に、非磁性支持体(以下、単に「支持体」とも記載する。)について説明する。非磁性支持体としては、二軸延伸を行った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、ポリアミド、ポリアミドイミド、芳香族ポリアミド等の公知のものが挙げられる。これらの中でも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、およびポリアミドが好ましい。これらの支持体には、あらかじめコロナ放電、プラズマ処理、易接着処理、加熱処理等を行ってもよい。
次に、非磁性支持体(以下、単に「支持体」とも記載する。)について説明する。非磁性支持体としては、二軸延伸を行った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、ポリアミド、ポリアミドイミド、芳香族ポリアミド等の公知のものが挙げられる。これらの中でも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、およびポリアミドが好ましい。これらの支持体には、あらかじめコロナ放電、プラズマ処理、易接着処理、加熱処理等を行ってもよい。
<バックコート層>
上記磁気記録媒体は、非磁性支持体の磁性層を有する表面側とは反対の表面側に、非磁性粉末および結合剤を含むバックコート層を有することもできる。バックコート層には、カーボンブラックおよび無機粉末のいずれか一方または両方が含有されていることが好ましい。バックコート層については、バックコート層に関する公知技術を適用することができる。例えば、特開2006-331625号公報の段落0018~0020および米国特許第7,029,774号明細書の第4欄65行目~第5欄38行目の記載を、バックコート層について参照できる。また、バックコート層に含まれる結合剤および任意に含まれ得る各種添加剤については、磁性層および/または非磁性層の処方に関する公知技術を適用することもできる。
上記磁気記録媒体は、非磁性支持体の磁性層を有する表面側とは反対の表面側に、非磁性粉末および結合剤を含むバックコート層を有することもできる。バックコート層には、カーボンブラックおよび無機粉末のいずれか一方または両方が含有されていることが好ましい。バックコート層については、バックコート層に関する公知技術を適用することができる。例えば、特開2006-331625号公報の段落0018~0020および米国特許第7,029,774号明細書の第4欄65行目~第5欄38行目の記載を、バックコート層について参照できる。また、バックコート層に含まれる結合剤および任意に含まれ得る各種添加剤については、磁性層および/または非磁性層の処方に関する公知技術を適用することもできる。
<各種厚み>
非磁性支持体の厚みは、好ましくは3.0~20.0μm、より好ましくは3.0~10.0μm、更に好ましくは3.0~6.0μmである。
非磁性支持体の厚みは、好ましくは3.0~20.0μm、より好ましくは3.0~10.0μm、更に好ましくは3.0~6.0μmである。
磁性層の厚みは、用いる磁気ヘッドの飽和磁化量、ヘッドギャップ長、記録信号の帯域等に応じて最適化することができる。磁性層の厚みは、高密度記録化の観点から、好ましくは10nm~150nmであり、より好ましくは20nm~120nmであり、更に好ましくは30nm~100nmである。磁性層は少なくとも一層あればよく、磁性層を異なる磁気特性を有する二層以上に分離してもかまわず、公知の重層磁性層に関する構成が適用できる。二層以上に分離する場合の磁性層の厚みとは、これらの層の合計厚みとする。
非磁性層の厚みは、例えば0.1~1.5μmであり、0.1~1.0μmであることが好ましい。
バックコート層の厚みは、0.9μm以下であることが好ましく、0.1~0.7μmの範囲であることが更に好ましい。
磁気記録媒体の各層および非磁性支持体の厚みは、公知の膜厚測定法により求めることができる。一例として、例えば、磁気記録媒体の厚み方向の断面を、イオンビーム、ミクロトーム等の公知の手法により露出させた後、露出した断面において走査型電子顕微鏡によって断面観察を行う。断面観察において厚み方向の1箇所において求められた厚み、または無作為に抽出した2箇所以上の複数箇所、例えば2箇所、において求められた厚みの算術平均として、各種厚みを求めることができる。または、各層の厚みは、製造条件から算出される設計厚みとして求めてもよい。
<製造工程>
磁性層、ならびに任意に設けられる非磁性層およびバックコート層を形成するための組成物を調製する工程は、通常、少なくとも混練工程、分散工程、およびこれらの工程の前後に必要に応じて設けた混合工程を含む。個々の工程はそれぞれ2段階以上に分かれていてもかまわない。本発明で用いられる全ての原料は、どの工程の最初または途中で添加してもよい。また、個々の原料を2つ以上の工程で分割して添加してもよい。各層形成用組成物を調製するためには、公知技術を用いることができる。混練工程では、オープンニーダ、連続ニーダ、加圧ニーダ、エクストルーダ等の強い混練力をもつニーダを使用することが好ましい。これらの混練処理の詳細については、特開平1-106338号公報および特開平1-79274号公報に記載されている。また、各層形成用組成物を分散させるためには、分散メディアとして、ガラスビーズおよびその他の分散ビーズからなる群から選ばれる一種以上の分散ビーズを用いることができる。このような分散ビーズとしては、高比重の分散ビーズであるジルコニアビーズ、チタニアビーズ、およびスチールビーズが好適である。これら分散ビーズの粒径(ビーズ径)および充填率は最適化して用いることができる。分散機は公知のものを使用することができる。各層形成用組成物を、塗布工程に付す前に公知の方法によってろ過してもよい。ろ過は、例えばフィルタろ過によって行うことができる。ろ過に用いるフィルタとしては、例えば孔径0.01~3μmのフィルタ(例えばガラス繊維製フィルタ、ポリプロピレン製フィルタ等)を用いることができる。
磁性層、ならびに任意に設けられる非磁性層およびバックコート層を形成するための組成物を調製する工程は、通常、少なくとも混練工程、分散工程、およびこれらの工程の前後に必要に応じて設けた混合工程を含む。個々の工程はそれぞれ2段階以上に分かれていてもかまわない。本発明で用いられる全ての原料は、どの工程の最初または途中で添加してもよい。また、個々の原料を2つ以上の工程で分割して添加してもよい。各層形成用組成物を調製するためには、公知技術を用いることができる。混練工程では、オープンニーダ、連続ニーダ、加圧ニーダ、エクストルーダ等の強い混練力をもつニーダを使用することが好ましい。これらの混練処理の詳細については、特開平1-106338号公報および特開平1-79274号公報に記載されている。また、各層形成用組成物を分散させるためには、分散メディアとして、ガラスビーズおよびその他の分散ビーズからなる群から選ばれる一種以上の分散ビーズを用いることができる。このような分散ビーズとしては、高比重の分散ビーズであるジルコニアビーズ、チタニアビーズ、およびスチールビーズが好適である。これら分散ビーズの粒径(ビーズ径)および充填率は最適化して用いることができる。分散機は公知のものを使用することができる。各層形成用組成物を、塗布工程に付す前に公知の方法によってろ過してもよい。ろ過は、例えばフィルタろ過によって行うことができる。ろ過に用いるフィルタとしては、例えば孔径0.01~3μmのフィルタ(例えばガラス繊維製フィルタ、ポリプロピレン製フィルタ等)を用いることができる。
磁性層は、磁性層形成用組成物(上記磁気記録媒体用組成物)を、非磁性支持体表面上に直接塗布するか、または非磁性層形成用組成物と逐次もしくは同時に重層塗布する工程を経て形成することができる。バックコート層は、非磁性支持体の磁性層が設けられた(または追って設けられる)表面とは反対側の表面上にバックコート層形成用組成物を塗布する工程を経て形成することができる。
塗布工程後には、乾燥処理、磁性層の配向処理、表面平滑化処理(カレンダ処理)等の各種処理を行うことができる。塗布工程および各種処理については、公知技術を適用することができ、例えば特開2010-24113号公報の段落0051~0057を参照できる。
磁性層形成用組成物の塗布工程後の任意の段階で、磁性層形成用組成物を塗布して形成された塗布層の加熱処理が行われる。この加熱処理は、一例として、カレンダ処理の前および/または後に実施することができる。加熱処理は、例えば、上記磁性層形成用組成物の塗布層が形成された支持体を加熱雰囲気下に置くことにより実施することができる。加熱雰囲気は、雰囲気温度50~90℃の雰囲気であることができ、雰囲気温度50~80℃の雰囲気であることがより好ましい。この雰囲気は、例えば大気雰囲気であることができる。加熱雰囲気下での加熱処理は、例えば12~72時間、好ましくは24~48時間実施することができる。この加熱処理により、一般式1で表される化合物からブロック剤を解離させてイソシアネート基を発生させることができ、更に、イソシアネート基の硬化反応を進行させることができる。一方、特開平4-3313号公報(特許文献1)の実施例には、ブロック剤としてオキシム化合物を用いてイソシアネート基を保護したブロックイソシアネート化合物が開示されている。このブロックイソシアネート化合物は、ブロック剤の解離のために100℃程度またはそれ以上の温度での加熱処理を要し、更には触媒を要する。具体的には、特開平4-3313号公報の実施例では、触媒としてジブチル錫ジラウレートを使用し、100℃の加熱処理を行っている。これに対し、先に説明した本発明の一態様にかかる磁気記録媒体用硬化剤は、100℃を下回る温度での加熱処理、例えば雰囲気温度50~90℃の雰囲気での加熱処理により、ブロック剤を解離させてイソシアネート基を発生させることができる。また、ブロック剤を解離させる反応を触媒する触媒を使用することなく、かかる加熱処理によってブロック剤を解離させることも可能である。したがって、先に記載した本発明の一態様にかかる磁気記録媒体用組成物は、一態様では、ブロック剤を解離させる反応を触媒する触媒を含まない組成物であることができる。
以上の工程により、本発明の一態様にかかる磁気記録媒体用組成物を硬化した硬化層である磁性層を非磁性支持体上に有する磁気記録媒体を得ることができる。上記硬化層は、熱硬化層(加熱処理により硬化反応を進行させて形成された硬化層)であることが好ましい。上記磁気記録媒体は、一態様ではテープ状の磁気記録媒体(磁気テープ)であることができ、他の一態様ではディスク状の磁気記録媒体(磁気ディスク)であることができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。以下に記載の「部」は質量部であり、特記しない限り各種工程は大気中室温下(雰囲気温度20~25℃)で実施した。
[ブロックイソシアネート化合物の合成例]
窒素雰囲気下、200mL三口フラスコに、ポリイソシアネート化合物、ブロック剤および溶媒を導入した。このフラスコの内温(液温)を40℃に加熱し、2時間撹拌した。反応生成物BL-2の合成例以外では、反応溶液を採取し赤外分光法(IR)により分析してイソシアネート基のピークが消失したことを確認した後、フラスコの内温を室温まで冷却し反応生成物(反応生成物濃度50質量%の溶液)を得た。得られた反応生成物の重量平均分子量を先に記載の方法により求めたところ、表1に記載の値であった。
また、反応生成物BL-2の合成例以外については、合成原料の使用量および反応生成物の重量平均分子量から、各合成例により、以下の構造を有するブロックイソシアネート化合物が生成されたことが確認できる。反応生成物BL-2の合成例では、ポリイソシアネート化合物の使用量を、反応生成物BL-1を得るために使用した量より減量したため、反応生成物BL-2の構造は以下のように記載できる。
以下の構造中にnを含む反応生成物については、反応生成物に含まれる主成分の構造において、n=1であると考えられる。
窒素雰囲気下、200mL三口フラスコに、ポリイソシアネート化合物、ブロック剤および溶媒を導入した。このフラスコの内温(液温)を40℃に加熱し、2時間撹拌した。反応生成物BL-2の合成例以外では、反応溶液を採取し赤外分光法(IR)により分析してイソシアネート基のピークが消失したことを確認した後、フラスコの内温を室温まで冷却し反応生成物(反応生成物濃度50質量%の溶液)を得た。得られた反応生成物の重量平均分子量を先に記載の方法により求めたところ、表1に記載の値であった。
また、反応生成物BL-2の合成例以外については、合成原料の使用量および反応生成物の重量平均分子量から、各合成例により、以下の構造を有するブロックイソシアネート化合物が生成されたことが確認できる。反応生成物BL-2の合成例では、ポリイソシアネート化合物の使用量を、反応生成物BL-1を得るために使用した量より減量したため、反応生成物BL-2の構造は以下のように記載できる。
以下の構造中にnを含む反応生成物については、反応生成物に含まれる主成分の構造において、n=1であると考えられる。
以下の表1において、「MEK」はメチルエチルケトンを示し、混合溶媒の混合比は質量基準である。また、表1中のポリイソシアネート化合物は、いずれも市販品であり、コロネート3041は東ソー社製であり、その他のポリイソシアネート化合物は三井化学社製である。各市販品は、下記ポリイソシアネート化合物である。
コロネート3041:2,4-トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体
タケネートD-110N:キシリレンジイソシアネート2,4-トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体
タケネートD-120N:水素化キシリレンジイソシアネート2,4-トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体
タケネートD-140N:イソホロンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体
タケネートD-160N:ヘキサメチレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体
タケネートD-165N:HDI(Hexamethylene diisocyanate)ビウレット
タケネートD-170N:HDIイソシアヌレート
タケネートD-178N:HDIアファロネート
コロネート3041:2,4-トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体
タケネートD-110N:キシリレンジイソシアネート2,4-トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体
タケネートD-120N:水素化キシリレンジイソシアネート2,4-トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体
タケネートD-140N:イソホロンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体
タケネートD-160N:ヘキサメチレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体
タケネートD-165N:HDI(Hexamethylene diisocyanate)ビウレット
タケネートD-170N:HDIイソシアヌレート
タケネートD-178N:HDIアファロネート
[実施例1]
(1)磁性層形成用組成物(磁気記録媒体用組成物)の調製
以下の成分をオープンニーダで混練した後、サンドミルを用いて分散させて分散液を調製した。
以下の成分をオープンニーダで混練した後、サンドミルを用いて分散させて分散液を調製した。
強磁性六方晶フェライト粉末:100.0部
酸素を除く組成(モル比):Ba/Fe/Co/Zn=1/9/0.2/1
保磁力Hc:160kA/m(2000Oe)
平均粒子サイズ(平均板径):20nm
平均板状比:2.7
BET(Brunauer-Emmett- Teller)比表面積:60m2/g
飽和磁化σs:46A・m2/kg(46emu/g)
特開2015-28830号公報に記載のポリエチレンイミン誘導体J-1:10.0部
ポリウレタン樹脂(東洋紡績株式会社製バイロン(登録商標)UR4800、SO3Na濃度:70eq/ton、重量平均分子量70,000、ヒドロキシ基濃度4~6mgKOH/g):4.0部
塩化ビニル樹脂(カネカ社製MR104、重量平均分子量5,5000、ヒドロキシ基濃度0.33meq/g):10.0部
α-Al2O3(平均粒子サイズ0.1μm):8.0部
カーボンブラック(平均粒子サイズ:0.08μm):0.5部
シクロヘキサノン: 600.0部
酸素を除く組成(モル比):Ba/Fe/Co/Zn=1/9/0.2/1
保磁力Hc:160kA/m(2000Oe)
平均粒子サイズ(平均板径):20nm
平均板状比:2.7
BET(Brunauer-Emmett- Teller)比表面積:60m2/g
飽和磁化σs:46A・m2/kg(46emu/g)
特開2015-28830号公報に記載のポリエチレンイミン誘導体J-1:10.0部
ポリウレタン樹脂(東洋紡績株式会社製バイロン(登録商標)UR4800、SO3Na濃度:70eq/ton、重量平均分子量70,000、ヒドロキシ基濃度4~6mgKOH/g):4.0部
塩化ビニル樹脂(カネカ社製MR104、重量平均分子量5,5000、ヒドロキシ基濃度0.33meq/g):10.0部
α-Al2O3(平均粒子サイズ0.1μm):8.0部
カーボンブラック(平均粒子サイズ:0.08μm):0.5部
シクロヘキサノン: 600.0部
上記で得られた分散液に下記の成分を加え撹拌した後、超音波処理し、1μmの孔径を有するフィルタを用いてろ過し、磁性層形成用組成物(磁気記録媒体用組成物)を得た。
ブチルステアレート:1.5部
ステアリン酸:0.5部
ステアリン酸アミド:0.2部
メチルエチルケトン:50.0部
シクロヘキサノン:50.0部
トルエン:3.0部
ブロックイソシアネート化合物:2.5部(上記合成例で得られた反応生成物BL-1(反応生成物濃度50質量%の溶液)として5.0部使用)
ステアリン酸:0.5部
ステアリン酸アミド:0.2部
メチルエチルケトン:50.0部
シクロヘキサノン:50.0部
トルエン:3.0部
ブロックイソシアネート化合物:2.5部(上記合成例で得られた反応生成物BL-1(反応生成物濃度50質量%の溶液)として5.0部使用)
(2)非磁性層形成用組成物の調製
以下の成分をオープンニーダで混練した後、サンドミルを用いて分散させて分散液を得た。
以下の成分をオープンニーダで混練した後、サンドミルを用いて分散させて分散液を得た。
カーボンブラック:100.0部
DBP(Dibutyl Phthalate)吸油量:100ml/100g
pH:8
BET比表面積:250m2/g
揮発分:1.5質量%
ポリウレタン樹脂(東洋紡績株式会社製バイロンUR4800、SO3Na濃度:70eq/ton、重量平均分子量70,000):20.0部
塩化ビニル樹脂(OSO3K濃度:70eq/ton):30.0部
トリオクチルアミン:4.0部
シクロヘキサノン:140.0部
メチルエチルケトン:170.0部
ブチルステアレート:2.0部
ステアリン酸:2.0部
ステアリン酸アミド:0.1部
DBP(Dibutyl Phthalate)吸油量:100ml/100g
pH:8
BET比表面積:250m2/g
揮発分:1.5質量%
ポリウレタン樹脂(東洋紡績株式会社製バイロンUR4800、SO3Na濃度:70eq/ton、重量平均分子量70,000):20.0部
塩化ビニル樹脂(OSO3K濃度:70eq/ton):30.0部
トリオクチルアミン:4.0部
シクロヘキサノン:140.0部
メチルエチルケトン:170.0部
ブチルステアレート:2.0部
ステアリン酸:2.0部
ステアリン酸アミド:0.1部
上記で得られた分散液に下記の成分を加え撹拌した後、1μmの孔径を有するフィルタを用いてろ過し、非磁性層形成用組成物を得た。
ブチルステアレート:1.5部
ステアリン酸:1.0部
メチルエチルケトン:50.0部
シクロヘキサノン:50.0部
トルエン:3.0部
ポリイソシアネート化合物(東ソー社製コロネート3041):5.0部
ステアリン酸:1.0部
メチルエチルケトン:50.0部
シクロヘキサノン:50.0部
トルエン:3.0部
ポリイソシアネート化合物(東ソー社製コロネート3041):5.0部
(3)バックコート層形成用組成物の調製
以下の成分をロールミルで予備混練した後にサンドミルで分散し、ポリエステル樹脂(東洋紡績社製バイロン500)4.0部、ポリイソシアネート化合物(東ソー社製コロネート3041)14.0部、およびα-Al2O3(住友化学社製)5.0部を添加し、攪拌およびろ過してバックコート層形成用組成物を得た。
以下の成分をロールミルで予備混練した後にサンドミルで分散し、ポリエステル樹脂(東洋紡績社製バイロン500)4.0部、ポリイソシアネート化合物(東ソー社製コロネート3041)14.0部、およびα-Al2O3(住友化学社製)5.0部を添加し、攪拌およびろ過してバックコート層形成用組成物を得た。
カーボンブラック(平均粒子サイズ40nm):85.0部
カーボンブラック(平均粒子サイズ100nm):3.0部
ニトロセルロース:28.0部
ポリウレタン樹脂:58.0部
銅フタロシアニン系分散剤:2.5部
ポリウレタン樹脂(東ソー社製ニッポラン2301):0.5部
メチルイソブチルケトン:0.3部
メチルエチルケトン:860.0部
トルエン:240.0部
カーボンブラック(平均粒子サイズ100nm):3.0部
ニトロセルロース:28.0部
ポリウレタン樹脂:58.0部
銅フタロシアニン系分散剤:2.5部
ポリウレタン樹脂(東ソー社製ニッポラン2301):0.5部
メチルイソブチルケトン:0.3部
メチルエチルケトン:860.0部
トルエン:240.0部
(4)磁気テープの作製
厚み5.0μmのポリエチレンナフタレート支持体の両表面にコロナ放電処理を施した。
上記ポリエチレンナフタレート支持体の一方の表面上に、上記の非磁性層形成用組成物を非磁性層の乾燥後の厚みが1.0μmになるように塗布し、更にその直後にその上に磁性層の乾燥後の厚みが100nmになるように磁性層形成用組成物を同時重層塗布した。両層が湿潤状態にあるうちに0.5T(5000G)の磁力をもつコバルト磁石と0.4T(4000G)の磁力をもつソレノイドにより垂直配向処理を施した後に乾燥処理を施した。その後、上記ポリエチレンナフタレート支持体のもう一方の表面上に上記のバックコート層形成用組成物を、バックコート層の乾燥後の厚みが0.5μmとなるように塗布した後、金属ロールから構成される7段のカレンダでカレンダロールの表面温度100℃にて速度80m/minでカレンダ処理を行った。その後、雰囲気温度70℃の雰囲気において24時間の加熱処理を行った後、1/2インチ(0.0127メートル)幅にスリットして磁気テープを作製した。
厚み5.0μmのポリエチレンナフタレート支持体の両表面にコロナ放電処理を施した。
上記ポリエチレンナフタレート支持体の一方の表面上に、上記の非磁性層形成用組成物を非磁性層の乾燥後の厚みが1.0μmになるように塗布し、更にその直後にその上に磁性層の乾燥後の厚みが100nmになるように磁性層形成用組成物を同時重層塗布した。両層が湿潤状態にあるうちに0.5T(5000G)の磁力をもつコバルト磁石と0.4T(4000G)の磁力をもつソレノイドにより垂直配向処理を施した後に乾燥処理を施した。その後、上記ポリエチレンナフタレート支持体のもう一方の表面上に上記のバックコート層形成用組成物を、バックコート層の乾燥後の厚みが0.5μmとなるように塗布した後、金属ロールから構成される7段のカレンダでカレンダロールの表面温度100℃にて速度80m/minでカレンダ処理を行った。その後、雰囲気温度70℃の雰囲気において24時間の加熱処理を行った後、1/2インチ(0.0127メートル)幅にスリットして磁気テープを作製した。
[実施例2~13、比較例2]
反応生成物BL-1に代えて表2に示す反応生成物を5.0質量部使用した点以外、実施例1と同様に磁気テープを作製した。
反応生成物BL-1に代えて表2に示す反応生成物を5.0質量部使用した点以外、実施例1と同様に磁気テープを作製した。
[比較例1]
反応生成物BL-1に代えてポリイソシアネート化合物R-1(東ソー社製コロネート3041)を5.0質量部使用した点以外、実施例1と同様に磁気テープを作製した。ポリイソシアネート化合物R-1(東ソー社製コロネート3041)の構造を以下に示す。
反応生成物BL-1に代えてポリイソシアネート化合物R-1(東ソー社製コロネート3041)を5.0質量部使用した点以外、実施例1と同様に磁気テープを作製した。ポリイソシアネート化合物R-1(東ソー社製コロネート3041)の構造を以下に示す。
[走行耐久性の評価方法]
Al2O3/TiC製の7mm×7mmの断面を有する角柱バーのエッジに磁性層表面を接触させるように150度の角度で磁気テープを渡し、荷重100g、秒速6mの条件で磁気テープの長さ100mの部分を1パス摺動させた。摺動後の角柱バーのエッジを光学顕微鏡にて観察し、付着物(磁性層表面が摺動により削れた削れ物)の付着状態を評価した。評価は官能評価とし、10段階評価した。10は付着物が最も少なく、1は付着物が最も多い。評価結果が5以上であれば、付着物が少なく走行耐久性が良好な磁気テープと判定することができる。
Al2O3/TiC製の7mm×7mmの断面を有する角柱バーのエッジに磁性層表面を接触させるように150度の角度で磁気テープを渡し、荷重100g、秒速6mの条件で磁気テープの長さ100mの部分を1パス摺動させた。摺動後の角柱バーのエッジを光学顕微鏡にて観察し、付着物(磁性層表面が摺動により削れた削れ物)の付着状態を評価した。評価は官能評価とし、10段階評価した。10は付着物が最も少なく、1は付着物が最も多い。評価結果が5以上であれば、付着物が少なく走行耐久性が良好な磁気テープと判定することができる。
磁性層の形成時にイソシアネート基の硬化反応が良好に進行すると磁性層表面の平滑性が高まる傾向がある。そして磁性層表面の平滑性が高いことは、電磁変換特性向上につながる。そこで実施例および比較例の各磁気テープについて、以下の方法により電磁変換特性の評価を行った。
[電磁変換特性:SNR(Signal-to-Noise Ratio)の評価方法]
LTO(Linear-Tape-Open)-Gen4(Generation 4)ドライブを用いて、記録トラック幅11.5μm、再生トラック幅5.3μm、線記録密度172kfciと86kfciで信号の記録および再生を行った。再生信号をスペクトラムアナライザーで周波数分析し、線記録密度172kfciで記録された信号の再生時のキャリア信号の出力と、線記録密度86kfciで記録された信号の再生時のスペクトル全帯域の積分ノイズとの比をSNRとした。レファレンステープとして富士フイルム社製LTO-Gen4テープを用いた。比較例1のSNRを0dBとし、各磁気テープのSNRを相対値として求めた。なお単位kfciとは、線記録密度の単位(SI単位系に換算不可)である。
LTO(Linear-Tape-Open)-Gen4(Generation 4)ドライブを用いて、記録トラック幅11.5μm、再生トラック幅5.3μm、線記録密度172kfciと86kfciで信号の記録および再生を行った。再生信号をスペクトラムアナライザーで周波数分析し、線記録密度172kfciで記録された信号の再生時のキャリア信号の出力と、線記録密度86kfciで記録された信号の再生時のスペクトル全帯域の積分ノイズとの比をSNRとした。レファレンステープとして富士フイルム社製LTO-Gen4テープを用いた。比較例1のSNRを0dBとし、各磁気テープのSNRを相対値として求めた。なお単位kfciとは、線記録密度の単位(SI単位系に換算不可)である。
表2に示すようにブロック剤によって保護されていないポリイソシアネート化合物を用いて磁性層を形成した比較例1が、実施例と比べて走行耐久性および電磁変換特性が劣っていた理由は、ポリイソシアネート化合物の失活が生じたことが原因と本発明者らは考えている。
また、表2に示す結果から、実施例1~13は、ブロック剤としてオキシム化合物を使用したブロックイソシアネートを用いて磁性層を形成した比較例2と比べて、走行耐久性および電磁変換特性の評価結果が良好であった。このことは、実施例1~13で磁性層の形成に用いたブロックイソシアネート化合物が、磁性層形成時の加熱処理(雰囲気温度70℃)によりブロック剤の解離および解離により発生したイソシアネート基の硬化反応(架橋構造の形成)が良好に進行したことを示していると考えられる。
また、表2に示す結果から、実施例1~13は、ブロック剤としてオキシム化合物を使用したブロックイソシアネートを用いて磁性層を形成した比較例2と比べて、走行耐久性および電磁変換特性の評価結果が良好であった。このことは、実施例1~13で磁性層の形成に用いたブロックイソシアネート化合物が、磁性層形成時の加熱処理(雰囲気温度70℃)によりブロック剤の解離および解離により発生したイソシアネート基の硬化反応(架橋構造の形成)が良好に進行したことを示していると考えられる。
本発明は、データストレージ用磁気テープ等の各種磁気記録媒体の技術分野において有用である。
Claims (11)
- 一般式1中、mは2~8の範囲の整数を表す、請求項1に記載の磁気記録媒体用硬化剤。
- 一般式1中、Xは、一価の含窒素複素環基を表す、請求項1または2に記載の磁気記録媒体用硬化剤。
- 強磁性粉末と、
結合剤と、
請求項1~3のいずれか1項に記載の磁気記録媒体用硬化剤と、
を含む磁気記録媒体用組成物。 - 前記結合剤は、活性水素含有基を有する結合剤を含む、請求項4に記載の磁気記録媒体用組成物。
- 前記活性水素含有基はヒドロキシ基である、請求項5に記載の磁気記録媒体用組成物。
- 前記強磁性粉末の平均粒子サイズは10nm以上50nm以下である、請求項4~6のいずれか1項に記載の磁気記録媒体用組成物。
- 前記強磁性粉末は、強磁性六方晶フェライト粉末である、請求項4~7のいずれか1項に記載の磁気記録媒体用組成物。
- 非磁性支持体上に磁性層を有する磁気記録媒体であって、
前記磁性層は、請求項4~8のいずれか1項に記載の磁気記録媒体用組成物を硬化した硬化層である磁気記録媒体。 - 非磁性支持体上に磁性層を形成することを含み、
前記磁性層を形成することは、
非磁性支持体上に請求項4~8のいずれか1項に記載の磁気記録媒体用組成物を塗布して塗布層を形成すること、および、
前記塗布層に加熱処理を施すこと、
を含む、非磁性支持体上に磁性層を有する磁気記録媒体の製造方法。 - 前記加熱処理は、雰囲気温度50~90℃の雰囲気下で行われる、請求項10に記載の磁気記録媒体の製造方法。
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