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JPS63258993A - 薄膜潤滑用合成潤滑剤及び磁気記録媒体 - Google Patents

薄膜潤滑用合成潤滑剤及び磁気記録媒体

Info

Publication number
JPS63258993A
JPS63258993A JP62094122A JP9412287A JPS63258993A JP S63258993 A JPS63258993 A JP S63258993A JP 62094122 A JP62094122 A JP 62094122A JP 9412287 A JP9412287 A JP 9412287A JP S63258993 A JPS63258993 A JP S63258993A
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JP
Japan
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lubricant
magnetic recording
formula
recording medium
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62094122A
Other languages
English (en)
Inventor
Takateru Idekura
出藏 隆輝
Shigeo Endo
遠藤 重郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maruwa Bussan KK
Proterial Ltd
Original Assignee
Maruwa Bussan KK
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maruwa Bussan KK, Hitachi Metals Ltd filed Critical Maruwa Bussan KK
Priority to JP62094122A priority Critical patent/JPS63258993A/ja
Priority to US07/174,410 priority patent/US4871625A/en
Priority to EP88105473A priority patent/EP0287892A3/en
Publication of JPS63258993A publication Critical patent/JPS63258993A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は薄膜潤滑用合成潤滑剤及び磁気記録媒体に係り
、特に金属表面、ガラス、セラミックス、炭素などの基
板表面に薄膜状態で強固に付着して、これに良好な潤滑
性を与える合成潤滑剤及びそれを用いて潤滑層を形成し
た磁気記録媒体に関する。
[従来の技術] 磁気記録媒体は、磁気ヘッドと接触するため、両者間の
潤滑が必要とされることから、その表面に潤滑剤が塗布
される。
ところで、高記録密度を持った薄膜磁気記録媒体の場合
には、磁気ヘッドとしてフライングヘッドが用いられ、
次のように作動する。即ち、フライングヘッドは、媒体
が停止している時にはロードアーム及びジンバルのスプ
リング力で媒体上に約10gfの力で押し付けられてい
る。記録媒体の回転が始まると、フライングヘッドのス
ライダ一部分(M n Z nフェライト、Al120
3−TiCやZrO2あるいはCa T i Osで作
られている)で媒体上を滑り、媒体の回転が定常状態(
例えば3600rpm)になれば、フライングヘッドは
媒体の回転と共に動く空気の流れによって、媒体から0
.15〜0.5μmの高さに浮く。この際、外部から加
わる振動や、媒体の表面の凹凸によって時々フライング
ヘッドは媒体表面と接触することがある。また、媒体の
回転を停止するとき、フライングヘッドは次第に媒体に
近づき、媒体上をひきずられるように動き、あるいは媒
体上をはずみながら停止する。
磁気記録媒体とフライングヘッド間の電磁変換特性を上
げるためには、媒体表面に塗布された潤滑剤膜はできる
だけ薄いことが望ましい。また、この潤滑剤膜が数百人
の厚さになると、フライングヘッドの媒体表面への吸着
、即ちスティッキングが起こり、媒体の回転を開始する
ことができない。このようなことから、媒体表面の潤滑
剤の厚さを1〜数分子にする必要がある。
しかして、このように、1〜数分子の潤滑剤層によって
、上述のフライングヘッドによる衝撃、摩擦等に耐える
ためには、潤滑剤は潤滑性に優れるだけでなく、媒体基
材の金属や炭素の上に強固に吸着することが必要とされ
る。
従来、潤滑剤としてはパーフルオロポリエーテル類があ
り、イタリアのモンテジソン社からはFomb 1 i
 n、米国デュポン社からはKrytoxとして市販さ
れている。これらは、USP3,242,218、US
P3,665゜041、USP3,715,378など
に記載されている。
パーフルオロポリエーテル類は優れた潤滑性、熱安定性
、耐熱性、耐化学薬品性1、低蒸発性等の物性を有する
高品質の潤滑油であるが、吸着力が極めて悪く、これを
薄膜潤滑などに用いるために、金属、ガラス、セラミッ
クス、炭素などの表面に1分子〜数分子の厚さに塗布し
た場合、潤滑剤が金属などの表面に強固に吸着すること
ができない。このため、前述の磁気記録媒体の潤滑に用
いる潤滑剤としては不適であった。
そこで、潤滑剤の吸着性を良くするために、パーフルオ
ロポリオキシアルキレン基の末端に極性基を付け、この
極性基の双極子能率をある値以上にすることによってパ
ーフルオロポリエーテル潤滑剤を強固に磁気記録媒体に
付着させる試みがなされ、例えばUSP4,267.2
38、USP4,268,556に示されている。
パーフルオロポリオキシアルキレン基の末端に極性基を
付けた潤滑剤では、この極性基によって金属や炭素に吸
着させ、そこから延びたパーフルオロポリオキシアルキ
レン基によって、潤滑性を持たせている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、薄膜磁気記録媒体の潤滑剤として用いる
場合、下記のような理由から、極性基による吸着力だけ
では不十分であり、要求特性を満足し得ない。
■ 薄膜磁気記録媒体は、磁気ヘッドの衝撃や摺動を受
け、極めて過酷な状況で使用される。
■ 薄膜磁気記録媒体の表面はスパッターあるいはメッ
キによって付けられた薄膜金属媒体層(例えばCo−N
1)等であり、あるいはこの上に炭素やセラミックスな
どの保護膜が付いているものである。これら、金属、炭
素、セラミックスなどの無機材料膜に対しては、極性基
による結合は十分な強度を保ち得ない。
このため、潤滑剤膜剥離の問題や磁気記録媒体の表面に
形成した潤滑膜が、磁気記録媒体の回転による遠心力を
加えられることにより飛び敗ったり、媒体の外周部に偏
在してしまい、(本明細書において、この現象を起こす
ことを「飛散性」という。)、均一な潤滑剤薄膜状態を
維持し得ないという問題がある。
[問題点を解決するための手段] 本発明は金属、炭素、セラミックス、ガラスなど無機材
料等の表面にも薄膜状態で強固に付着して、これに良好
な潤滑性を与える下記の合成潤滑剤を提供するものであ
る。
下記一般式(I) で示される環状又は開環重合したホスホニトリルエステ
ルを含むことを特徴とする薄膜潤滑用合成潤滑剤。
また、本発明はこの潤滑剤を塗布した磁気記録媒体を提
供するものである。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明の薄膜潤滑用合成潤滑剤に含まれる化合物は、上
記(I)式に示される如く、フォスフオニトリル話導体
であり、式中、Rf、R,f’はポリフルオロアルコキ
シ基あるいはポリフルオロオキシアルキレンアルコキシ
基である。(1)式の化合物において、Rf、Rf’の
部分は潤滑剤の潤滑性をになう部分であり、その分子量
(molecular  weight)が300未満
であると、耐衝撃性が低下し、潤滑性能も悪くなる。F
tf、Rf’の分子量が大きくなると潤滑性は良好にな
ってくる。しかし、その分子量が過度に大きくなり50
,000を超えると、潤滑剤を塗布する時に溶媒中に溶
解してもエマルジョンとなり、均一に塗布することが難
しくなる。
また、磁気記録媒体に塗布した場合、磁気ヘッドとの間
にスティッキングが起こるようになる。従って、Ftf
、Ftf’の分子量は300〜50.000であること
が好ましい。
なお、l’tf及びRf’は同じものでも異なるもので
も良い。
前記(1)式中、nは3〜5の整数である。
即ち、前記(I)式で示される化合物に含まれるフォス
フオニトリル基環状又は開環重合したもので3.4又は
5個である。
フォスフオニトリル基が6個以上の化合物は高分子ゴム
状の化合物に近く溶媒中に溶解することも困難であるた
め、実用的ではない。
前記(I)式で示される化合物は、例えば以下のように
して製造することができる。
合成例1 攪拌機、温度計、環流冷却器および滴下ロートを備えた
500ml1.の四ツロフラスコに無水硫酸ナトリウム
で乾燥したトリクロロトリフルオロエタン200mJZ
を入れ、水酸化ナトリウム5.0g(0,125モル)
を滴下しスラリー状にした状態で、ポリフルオロオキシ
アルキレンアルコール[式F (C,F、O←−C2F
4 CH20H。
平均分子量2500 (核磁気共鳴分析で測定)]を2
250g(0,1モル)を加え1時間攪拌した。均一に
攪拌されたスラリー液を環流下で22時間マントルヒー
ターで加熱して、水酸化ナトリウムを溶解させた。トリ
クロロトリフルオロエタンを漏失し、溶媒をパークロロ
ジメチルシクロヘキサン200ml1に置換した。この
溶液に、キシレン100mJ2にホスホニトリルクロリ
ドトリマー[式(PCJ22N、) 3] 5− 8 
g(0,016モル)を溶解した溶液を30分間で滴下
し、攪拌しながら加熱して、環流下で96時間反応させ
た。反応後冷却し塩化ナトリウムを濾過分離し、水洗後
脱水し、溶剤を漏失した後、油状の物質が得られた。
この油状物質のIRスペクトル分析の結果、3500c
m−’のアルコールのピークがわずかになり、c−o−
pの結合とみられる1424゜1091.971,88
5cm””の付近にピークが現われトリホスホニトリル
エステルの構造を示した。このものは (ここで平均のnは14〜15)と認められる。
合成例2 合成例1と同様に500mj2の四ツロフラスコに水酸
化ナトリウムl1g(0,275モル)を、無水硫酸ナ
トリウムで乾燥したトリクロロトリフルオロエタン25
0mj2でスラリー状にした中に、ポリフルオロオキシ
アルキレンアルコール[式F (C,F、O←−C2F
4 CH20H,平均分子量4500 (核磁気共鳴分
析で測定)]を1180g(o、040モル)とパーフ
ルオロアルキルエタノール(式Ca F 13C2H4
0H)80g (0,219モル)を加えて22時間遠
流下で攪拌し、冷却後トリクロロトリフルオロエタンを
パーフルオロジメチルシクロヘキサン200mAにW換
した。この溶液に、キシレン100mJZにホスホニト
リルクロリドトリマー(PCIL2N)315g (0
,043モル)を溶解した溶液を30分間で滴下し、マ
ントルヒーターを用い環流下で96時間攪拌反応を行っ
た。
冷却後、固形物を濾過、水洗し、塩化ナトリウムを除去
、脱水し溶剤を漏失、油状の物質を得た。
IRスペクトル分析では3500cm−’のアルコール
のピークがなくなり、C−0−Pの結合である1424
.1091,971.885cm−’のピークが現われ
、トリホスホニトリルエステルの構造を示した。
このものは、 (ここで平均のnは26〜27)と認められる。
合成例3 合成例1.2と同様に500mJZの四ツロフラスコに
水酸化ナトリウム26.0g (0,65モル)を、無
水硫酸ナトリウムで乾燥したジエチルエーテル200m
ILでスラリー状にした中に、ポリフルオロアルコール
F (CF2 )II C2H4OH165g(0,3
55モル)とH(CF2 )4 C820H65g (
0,280モル)を加え、22時間環流下のもとで攪拌
し、ジエチルエーテルを漏失し、溶剤をキシレン200
mJZに置換した。この溶液に、キシレン100mJZ
にホスホニトリルクロリドトリマー[式(PC12N)
 3] 37g (0,106モル)を溶解した溶液を
30分間で滴下し、環流下で96時間攪拌を行った。冷
却後、固形物を濾過、水洗、脱水して溶剤を漏失、ペー
スト状の物質を得た。
IRスペクトル分析では3500cm−’のアルコール
のピークがなくなり、c−o−pの結合である1424
,1091,971,885cm”’のピークが現われ
、トリホスホニトリルエステルの構造を示した。
このものは と認められる。
以上の合成例はいずれもアルカリ・フュージョン法(a
lkali  fusion method)で示した
が、金属ナトリウムを用いて、アルコールをポリフルオ
ロアルコキシナトリウム、ポリフルオロオキシアルキレ
ンアルコキシナトリウムにした上で、ホスホニトリルク
ロリドと反応させてもよい。
このような本発明の薄膜潤滑用合成潤滑剤は、高記録密
度の薄膜磁気記録媒体等に塗布して1〜数分子の潤滑剤
層を形成させるための潤滑剤として極めて有効である。
この場合、塗布方法としては、例えば、本発明の潤滑剤
をトリクロロトリフルオロエタン等の溶媒に、前記N)
式の化合物の濃度が0.01〜0.02体積%程度とな
るように溶解させて塗布する方法が好ましい。
本発明の合成潤滑剤が塗布される磁気記録媒体は、硬質
の円盤状の基板上に少なくとも磁気記録層とこれを覆う
保護膜層とが形成されたものである。基板は、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、セラミックス、ガラスなど任
意である。この基板上には、必要に応じ、クロム、N1
−P%N1−Cu−P、アルマイトなどの硬質被膜が形
成される。磁気記録層としては、C01Co−Ni。
Go−Ni−Cr、Co−Ni−Pt、Co−N1−P
、Co−Ptなど各種の磁性層が採用できる。保護膜層
としては炭素が好適であり、グラファイト状もしくはア
モルファス状炭素が好ましい。
[作 用] 本発明の薄膜潤滑用合成潤滑剤に含まれる前記一般式(
I)で示される化合物は、結合鎖のほぼ中央部分で3〜
5個のフォスフオニトリル基を有する。このフォスフオ
ニトリル基の−P=N−は無機材料であり同じ無機物の
金属や炭素の表面に強固に吸着し、しかもこのフォスフ
オニトリル基が複数連鎖していることから、大きな結合
面積を得ることができる。このように中央部分が金属等
の表面に結合され、その両端のR,f、Ftf’の基が
該表面から遠いところに手を出すような形となり、この
R,f、R,!’基によって良好な潤滑効果が得られる
[実施例] 以下、実施例及び比較例について説明する。
実施例1〜3 下記■〜■の方法により51/4″φA1基板デイスク
を作製し、C保護膜を形成した薄膜ディスクの表面に、
後掲の化合物をトリクロロトリフルオロエタンでO,0
1vou%に希釈した液をスプレー法により均一に塗布
して潤滑剤膜を形成し、その特性を試験した。結果を第
1表に示す。
作製方法 ■ アルマイト処理したアルミニウム基板をポリッシュ
・テクスチャー処理して平均面粗さRa=0.02μm
の基板とし、この上に窒素を含むアルゴン雰囲気中でC
oNiCr (Ni13at%、Cr5at%、残部C
o)のスパッター膜を1000人厚に形成した。その上
に炭素保護膜をDCスパッターにて200人の厚さに形
成した。その後340℃にて2時間真空中熱処理をして
磁気ディスクを得た。
■ スパッターにて2000人厚のCr下地を付けたア
ルミニウム基板をポリッシュ・テクスチャー処理して平
均面粗さRa=0.02μmの基板とした。この上にア
ルゴン雰囲気中で、DCスパッタリングでCoN1Cr
(−Ni13at%、Cr  3at%、残部Co)の
膜を800人厚形成成し、その上に炭素保護膜をDCス
パッタリングで200人厚形成成して磁気ディスクを得
た。
■ NiPをメッキで付けたアルミニウム基板をポリッ
シュ・テクスチャー処理して平均面粗さRa=0.02
μmの基板とした。この上にアルゴン雰囲気中でCoN
1Pt(Ni  15at%、Pt  7at%、残部
Co)をDCスパッタリングで800人に形成した。そ
の上にDCスパッタリングで炭素保護膜を200人厚形
成成して磁気ディスクを得た。
■ 上記■と同様にして得た基板上に、CoN ipt
膜(Ni  15at%、Pt  7at%。
残部Co)をメッキにて800人の厚さに形成した媒体
上に、DCスパッタリングで炭素保護膜を200人厚釘
形成して磁気ディスクを得た。
■ 上記■と同様にして得た基板上に、酸素を含むアル
ゴン雰囲気中でRFスパッタリングによってCo含有F
e、04膜を形成し、320℃で2時間大気中で熱処理
して膜厚1500人のγ−Fe2O3膜を形成し、その
上にDCスパッタリングで炭素保護膜を200人厚釘形
成して磁気ディスクを得た。
潤滑剤化合物 実施例1:上記の合成例1で得たトリホスホニトリルエ
ステル。
nは平均で14〜15であり、このポリフルオロオキシ
アルキレンアルコキシ基の平均分子量は2500である
実施例2:上記の合成例2で得たトリホスホニトリルエ
ステル。
nは平均で26〜27であり、このポリフルオロオキシ
アルキレンアルコキシ基の平均分子量は4500、ポリ
フルオロアルコキシ基の分子量は363である。これら
アルコキシ基の平均分子量は、1004である。
実施例3:上記の合成例3で得たトリホスホニトリルエ
ステル。
これらフルオロアルコキシ基の分子量は各々463.2
31で、平均分子量は361である。
特性試験方法は以下に示す通りである。
耐CSS性: MnZnミニウィンチェスタ−ヘッドにより、hf=0
.3μm、3600rpm、15秒0n−offサイク
ル(15秒on−15秒off)により、ヘッドのステ
ィッキング又はヘッドクラッシュを起こすまでのC3S
回数により耐CSS性を調べた。
飛散性: 運転開始前と、3600rpm連続運転1ケ月後のR(
半径)=50mmの点での潤滑剤膜の厚さをFTIR法
(フーリエトランスフォーメーションインフラレッド吸
光分光分析法)により測定し、運転開始前に対する運転
後の膜厚減少割合(%)で示した。
比較例1〜4 潤滑剤として下記のものを用い、これを0.02voi
%トリクロロトリフルオロエタン希釈液としてスプレー
塗布したこと以外は、実施例1と同様にして潤滑剤膜を
形成し、その特性を調べた、結果を第1表に示す。
比較例1:フォンブリンZ−25 (モンテジソン社製、分子量15000)CF s +
+OCF t −CF 2←−旬CF 2 )−+−O
CF sただし、p/q=50/1 比較例2:フォンブリンYR (モンテジソン社製、分子量6500)CF、−+0C
5F6)−+OCF、トー〇CF3比較例3:クライト
ツクス143AC (デュポン社製、分子量6250) F−+C3F60←−−C2F。
36〜37 比較例4:クライトックス157FS−M(デュポン社
製、分子量4500) F−+C3F60←−C,F4COOH2フ 第1表より、本発明の合成潤滑剤のうち実施例1.2は
いずれのディスクについても、耐C8S性は50〜10
0に回と極めて高く、また飛散性試験後の膜厚減少割合
は10%以下と極めて低く、C保護膜に対する吸着力が
極めて強いことが明らかである。
実施例3の潤滑剤は飛散性試験に対しては問題がないが
アルコキシ基の分子量が500以下なので、耐C3S性
には少し劣っている。
一方、比較例1〜4の従来の潤滑剤は、いずれも飛散性
試験後の膜厚減少割合は30〜60%と著しく大きく、
C保護膜への吸着強度が低いことが明らかである。また
、耐C3S性も10〜20に回と低い。これは分子量が
大きくとも飛散が大きいために耐C3S性が劣っている
と考えられる。
従って、本発明の潤滑剤は従来品に比し、耐CSS性、
飛散性が著しく高く、潤滑性も極めて良好で薄膜磁気デ
ィスクの要求特性を十分に満足することが明らかである
[発明の効果] 以上詳述した通り、本発明の薄膜潤滑用合成潤滑剤は、
前記一般式(I)で示されるフォスフオニトリル誘導体
を含むものであって、優れた潤滑性能を有する上に、耐
久性及び吸着性も著しく高い。
このため、本発明の潤滑剤は、高記録密度磁気記録媒体
等の潤滑膜の形成に極めて有効であり、この潤滑剤を表
面に付着させた磁気記録媒体は著しく優れた耐C3S性
及び飛散性を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼…( I ) [式中nは2〜4であり、Rf、Rf′は次の群から選
    ばれた1種又は2種の基。 Y(C_3F_6O)−_lCFYCH_2O−Y(C
    _3F_6O)−_l(CF_2O)−_mCFYCH
    _2O−Y(C_2F_4O)−_l(CF_2O)−
    _mCFYCH_2O−F(CF_2)−_l_−_1
    C_2H_4O−F(CF_2)−_l_−_1CH_
    2O−H(CF_2)−_l_−_1CH_2O−ここ
    で、lは3〜250、mは1〜250 で、YはF、CF_3、C_2F_5、CF_3O、C
    _2F_5O、C_3F_7Oである。]で示される環
    状又は開環重合したホスホニトリルエステルを含むこと
    を特徴とする薄膜潤滑用合成潤滑剤。
  2. (2)基板上に少なくとも磁気記録層と該磁気記録層を
    覆う保護膜層とを設けた磁気記録媒体において、該保護
    膜層上に、下記一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼…( I ) [式中nは2〜4であり、Rf、Rf′は次の群から選
    ばれた1種又は2種の基。 Y(C_3F_6O)−_lCFYCH_2O−Y(C
    _3F_6O)−_l(CF_2O)−_mCFYCH
    _3O−Y(C_2F_4O)−_l(CF_2O)−
    _mCFYCH_2O−F(CF_2)−_l_−_1
    C_2H_4O−F(CF_2)−_l_−_1CH_
    2O−H(CF_2)−_l_−_1CH_2O−ここ
    で、lは3〜250、mは1〜250 で、YはF、CF_3、C_2F_5、CF_3O、C
    _2F_5O、C_3F_7Oである。]で示される環
    状又は開環重合したホスホニトリルエステルを含む合成
    潤滑剤を付着させて潤滑層を形成したことを特徴とする
    磁気記録媒体。
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