(57)【要約】【課題】配向した針状粉末を含む塗膜層の表面の配向性及び凝集性を簡易な方法により評価可能とする。【解決手段】本発明の塗膜層の評価方法は、配向した針状粉末を含む塗膜層の評価方法であって、前記塗膜層の表面に直線偏光又は円偏光を照射して、前記針状粉末の配向方向の吸収係数ｋmdと、前記配向方向から９０度回転した方向の吸収係数ｋtdとの差Δｋを測定することにより、前記塗膜層表面の前記針状粉末の配向性を評価することを特徴とする。また、前記Δｋを測定することにより、さらに前記塗膜層表面の前記針状粉末の凝集性を評価することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向した針状粉末を含む塗膜層の評価方法であって、
前記塗膜層の表面に直線偏光又は円偏光を照射して、前記針状粉末の配向方向の吸収係数ｋmdと、前記配向方向から９０度回転した方向の吸収係数ｋtdとの差Δｋを測定することにより、前記塗膜層表面の前記針状粉末の配向性を評価することを特徴とする塗膜層の評価方法。
【請求項２】
前記Δｋを測定することにより、さらに前記塗膜層の表面の前記針状粉末の凝集性を評価する請求項１に記載の塗膜層の評価方法。
【請求項３】
前記針状粉末のアスペクト比が、２．０以上である請求項１又は２に記載の塗膜層の評価方法。
【請求項４】
前記針状粉末は、針状磁性粉末である請求項１〜３のいずれかに記載の塗膜層の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配向した針状粉末を含む塗膜層表面の針状粉末の配向性及び凝集性を回転検光子法による光学的評価で得られる線二色性（Δｋ）を用いて評価するもので、特に針状磁性粉末を用いた磁気テープの表面における磁性粉末の配向性と凝集性とを評価する評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
針状粉末を塗膜層に含ませ、その形状異方性を利用して、種々の機能（例えば、物理特性の向上、温湿度膨張係数の低減、磁気特性の向上等）を塗膜に付与することが行われている。中でも、針状の磁性粉末を用いた磁気テープが様々な用途に用いられている。
【０００３】
磁気テープには、オーディオテープ、ビデオテープ、コンピューターテープ等の様々な用途があるが、特にデータバックアップ用テープの分野ではバックアップ対象となるハードディスクの大容量化に伴い、テープ１巻当たり数百ＧＢの記憶容量のものが商品化されており、今後ハードディスクのさらなる大容量化に対応するためバックアップテープの高容量化は不可欠である。
【０００４】
このような高容量化に伴い、磁性粉末の配向性及び凝集性を正確に評価することが、高性能な磁気テープの開発に不可欠である。特に、高容量化に必須の短波長記録方式を採用した磁気テープでは、記録精度の向上のため磁性塗膜層（以下、磁性層ともいう。）の厚さを薄くしていることから、磁性層の表面における磁性粉末の配向性、凝集性が磁気テープのＳ／Ｎ比（信号対ノイズ比）に大きく影響するため、磁性層の表面における磁性粉末の配向性及び凝集性を正確に知ることが重要となっている。
【０００５】
従来、磁性粉末の配向性の評価方法としては、振動試料型磁力計を用いた一般的な磁気的測定方法や、振動試料型磁力計で得られる磁気テープの長手方向及び幅方向の角型比から得られるパラメータを配向性の指標とする評価方法（例えば、特許文献１参照。）、又は塗膜の表面画像から粒子の分散状態を評価する方法（例えば、特許文献２参照。）等が提案されている。
【特許文献１】特開平１−１２２０２９号公報
【特許文献２】特開２００６−３８５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述の従来の評価方法では、塗膜全体の配向性の評価であったり、評価工程が煩雑であったりする問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記の状況に対して、針状粉末が有する光学的な性質である形状異方性の線二色性に着目し、線二色性の大きさにより、針状粉末を含む塗膜層の表面の針状粉末の配向性及び凝集性を光学的に評価する評価方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、配向した針状粉末を含む塗膜層の評価方法であって、前記塗膜層の表面に直線偏光又は円偏光を照射して、前記針状粉末の配向方向の吸収係数ｋmdと、前記配向方向から９０度回転した方向の吸収係数ｋtdとの差Δｋを測定することにより、前記塗膜層表面の前記針状粉末の配向性を評価することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、配向した針状粉末を含む塗膜層の表面の配向性及び凝集性を簡易な方法により測定可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明者らは、配向した針状粉末を含む塗膜層表面の針状粉末の配向性及び凝集性の評価方法について鋭意検討した結果、光学的測定法により針状粉末の配向性及び凝集性を評価できることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１１】
即ち、本発明の塗膜層の評価方法は、配向した針状粉末を含む塗膜層の評価方法であって、前記塗膜層の表面に直線偏光又は円偏光を照射して、前記針状粉末の配向方向の吸収係数ｋmdと、前記配向方向から９０度回転した方向の吸収係数ｋtdとの差Δｋ（線二色性）を測定することにより、前記塗膜層の表面の前記針状粉末の配向性を評価することを特徴とするものである。また、本発明の塗膜層の評価方法によれば、さらに前記塗膜層の表面の前記針状粉末の凝集性を評価することもできる。
【００１２】
上記針状粉末の種類は特に限定されないが、そのアスペクト比（長軸の長さ／短軸の長さ）は、例えば、２．０以上が測定対象にでき、その材質は、例えば、磁性粉末とすることができる。針状粉末は、２．０以上であればどのようなアスペクト比であっても本発明の評価方法を適応できるが、塗膜表面に含まれる針状粉末のアスペクト比は通常１０以下である。
【００１３】
以下、本発明の評価方法の原理を図面に基づき説明する。本発明では、配向した針状粉末を含む塗膜層の表面の光の吸収係数を測定することにより、針状粉末の配向性及び凝集性を評価する。一般に針状粉末は線二色性を有し、長軸方向と短軸方向とで光の吸収係数が異なる。図１Ａは、針状粉末に入射する直線偏光を示す概念図であり、図１Ｂは、針状粉末から反射する楕円偏光を示す概念図である。
【００１４】
図１Ａに示すように、針状粉末１の長軸に対して４５°の方位角をなして直線偏光２が入射する場合、直線偏光２は、直線偏光の長軸方向成分からなる偏光４（以下、ｐ偏光ともいう。）と短軸方向成分からなる偏光３（以下、ｓ偏光ともいう。）に分解することができる。また、図１Ｂに示すように、針状粉末１で反射した反射光は、長軸方向成分が短軸方向成分よりも大きく吸収される。さらに、長軸方向成分と短軸方向成分とに位相差が生じるので、それぞれ偏光４’及び偏光３’に変化し、その合成成分は楕円偏光２’に変化する。また、図示は省略したが、入射光が円偏光であっても、針状粉末で反射した反射光は同様に楕円偏光となる。この反射光を偏光解析することにより吸収係数が測定できる。
【００１５】
吸収係数ｋは、針状粉末を含む塗膜層の複素屈折率をＮ、屈折率をｎとすると、下記式で表される。
Ｎ＝ｎ＋ｉｋ
【００１６】
ここで、前述したように、塗膜層の針状粉末の配向方向における吸収係数ｋmdと、配向方向から９０度回転した方向の吸収係数ｋtdとを求めることにより、線二色性（Δｋ＝ｋmd−ｋtd）を求めることができる。
【００１７】
上記Δｋは、回転検光子法により求めることができる。具体的には、偏光解析装置（エリプソメータ）により代表される、図２Ａに示したような、回転検光子法を適用できる光学測定装置を用いることによりΔｋを求めることができる。図２の偏光解析装置は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ発光源１１、出射光を円偏光に変換するλ／４板１２、回転式検光子１５、光検出器１６から構成されている。図２Ａにおいて、Ｙは配向方向（Ｙ軸方向）、Ｘは測定試料の幅方向（Ｘ軸方向）、Ｚは鉛直方向（Ｚ軸方向）をそれぞれ示す。また、図２Ｂは、塗膜層１７の表面の部分拡大図である。
【００１８】
Ｈｅ−Ｎｅレーザ発光源１１から出射された光は、λ／４板１２により円偏光１３に変換されて測定試料である針状粉末を含む塗膜層１７に入射する。λ／４板１２は、方位が針状粉末１の配向方向であるＹ軸方向に対して４５度をなすように設置されている。測定試料に入射した円偏光１３は楕円偏光１４となって反射し回転式検光子１５を経て光検出器１６に到達し、その強度が測定される。偏光解析装置では、回転式検光子１５を回転させながら光検出器１６により反射光の強度を測定する。これにより求められるｐ偏光とｓ偏光との位相差Δと振幅比を角度で表したΨとから定法により吸収係数ｋが求められる。
【００１９】
一般に、針状粉末にあっては長軸方向の吸収係数が短軸方向のそれよりも大きく、配向した針状粉末を含む塗膜層にあっては、針状粉末の配向性が良好なほど配向方向の吸収係数ｋmdとその９０度回転した非配向方向の吸収係数ｋtdとの差（Δｋ）が大きくなるので配向性の指標とすることができる。
【００２０】
また、同じ針状粉末を含む塗膜で、配向性が同等であれば、針状粉末の凝集が大きいほど（分散が悪いほど）Δｋは大きくなるので、別の手法で配向性を評価した上で、凝集性の評価を行うこともできる。
【００２１】
本発明の評価方法を用いることにより、例えば、配向した針状磁性粉末を含む磁性層の角型比（Ｂｒ／Ｂｍ）を、従来の振動試料型磁力計を用いることなく、Δｋ（線二色性）から間接的に求めることができる。これは、磁性塗膜の針状磁性粉末の配向性と角型比には相関関係があるからである。具体的には、例えば、特定のアスペクト比を有する針状磁性粉末が配向した磁性層のサンプルを数種類作製し、上記方法にてΔｋをそれぞれ測定する。また、同一のサンプルについて、従来の振動試料型磁力計を用いて角型比（Ｂｒ／Ｂｍ）を測定する。次に、横軸をΔｋ、縦軸をＢｒ／Ｂｍとしたグラフに、上記測定結果をプロットして検量線を作成する。この検量線を用いることにより、検量線の作成に用いた針状磁性粉末を含む他の磁性層のΔｋを測定することにより、その磁性層の角型比を求めることができる。本発明の評価方法を用いることにより、予め検量線を作成しておけば、その後は振動試料型磁力計等の大掛かりな装置を用いることなく、簡易な装置で磁性層の角型比を求めることができる。また、本発明の評価方法では、短波長記録方式を採用した磁気テープにおいて重要な磁性層の表面における磁気特性（例えば、角型比）を簡易に測定することができる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、下記実施例における平均粒子径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて撮影した写真から１００個の粒子の最大径（針状粉末では長軸径、板状粉末では板径）をそれぞれ実測し、これらの値を平均した値（数平均粒子径）である。
【００２３】
（実施例１）
先ず、下記下塗り塗料成分、磁性塗料成分、バックコート層用塗料成分をそれぞれ準備した。
【００２４】
＜下塗り塗料成分＞
（１）第１成分
針状酸化鉄                                                  ６８重量部
カーボンブラック                                            ２０重量部
粒状アルミナ粉末                                            １２重量部
メチルアシッドフォスフェート                                  １重量部
塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体            ９重量部
（含有−ＳＯ3Ｎａ基：０．７×１０-4当量／ｇ）
ポリエステルポリウレタン樹脂                                  ５重量部
（ガラス転移温度：４０℃、含有−ＳＯ3Ｎａ基：１×１０-4当量／ｇ）
テトラヒドロフラン                                          １３重量部
シクロヘキサノン                                            ６３重量部
メチルエチルケトン                                        １３７重量部
（２）第２成分
ステアリン酸ブチル                                            ２重量部
シクロヘキサノン                                            ５０重量部
トルエン                                                    ５０重量部
（３）第３成分
ポリイソシアネート                                            ６重量部
シクロヘキサノン                                              ９重量部
トルエン                                                      ９重量部
【００２５】
＜磁性塗料成分＞
（１）混練工程成分
針状強磁性鉄系金属磁性粉末（Ａｌ−Ｙ−Ｆｅ−Ｃｏ）        １００重量部
〔σｓ：１２０Ａｍ2／ｋｇ（１２０ｅｍｕ／ｇ）、Ｈｃ：１７６．３ｋＡ／ｍ（２２１５Ｏｅ）、平均粒子径：４５ｎｍ、アスペクト比：４．１、真密度ρ：５．７ｇ／ｃｍ3〕
塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体          １７重量部
ポリエステルポリウレタン樹脂                                  ６重量部
アルミナ粉末                                                １０重量部
メチルアシッドフォスフェート                                  ４重量部
メチルエチルケトン                                          ３５重量部
シクロヘキサノン                                          １１０重量部
トルエン                                                  １１０重量部
（２）希釈工程成分
パルミチン酸アミド                                            １重量部
ステアリン酸ブチル                                            １重量部
シクロヘキサノン                                            ３０重量部
トルエン                                                    ３０重量部
（３）配合工程成分
ポリイソシアネート                                            ６重量部
メチルエチルケトン                                            ２重量部
シクロヘキサノン                                              ８重量部
トルエン                                                      ８重量部
【００２６】
＜バックコート層用塗料成分＞
カーボンブラック(平均粒子径：２５ｎｍ)                      ８０重量部
カーボンブラック(平均粒子径：３５０ｎｍ)                    １０重量部
粒状酸化鉄(平均粒子径：５０ｎｍ)                            １０重量部
ニトロセルロース                                            ４５重量部
ポリウレタン樹脂                                            ３０重量部
シクロヘキサノン                                          ２６０重量部
トルエン                                                  ２６０重量部
メチルエチルケトン                                        ５２５重量部
【００２７】
次に、上記下塗り塗料成分において、第１成分を回分式ニーダで混練し、第２成分を加えて撹拌した後、サンドミルで滞留時間を６０分として分散処理を行い、これに第３成分を加えて撹拌、ろ過して下塗り塗料を調製した。
【００２８】
また、上記磁性塗料成分のうち、先ず、混練工程成分を回分式ニーダで混錬し、希釈工程成分を加えて撹拌しながら希釈を行った後、ナノミル（浅田鉄工社製）で滞留時間を９０分として分散処理を行い、これに配合工程成分を加えて撹拌、ろ過して磁性塗料を調製した。
【００２９】
次に、上記下塗り塗料を、厚さ８μｍのポリエチレンナフタレートフィルムからなる非磁性支持体上に、乾燥、カレンダ処理の後の厚さが０．９μｍになるように塗布し、下塗り層が乾燥しないうちに、下塗り層の上に上記磁性塗料をエクストルージョン型コータを用いて、速度１５０ｍ／分にて、乾燥、カレンダ処理の後の厚さが０．０８μｍになるように塗布（ウエット・オン・ウエット方式塗布）し、永久磁石による７ｋＯｅの磁場での配向、ソレノイドコイルによる３ｋＯｅの磁場での配向を行った後、乾燥を行い、磁気シートを作製した。
【００３０】
続いて、上記バックコート層用塗料成分をサンドミルで分散した後、ポリイソシアネート１５重量部を加えてバックコート層用塗料を調製した。次に、バックコート層用塗料をろ過した後、上記で作製した磁気シートの磁性層の反対面に塗布して乾燥させた。
【００３１】
このようにして得られた磁気シートを金属ロールからなる７段カレンダで、温度１００℃、線圧１９６ｋＮ／ｍの条件で鏡面化処理(カレンダ処理)し、磁気シートをコアに巻いた状態で６０℃、４８時間エージングして評価用の磁気シートを作製した。表１に実施例１の磁気シートの配向磁場強度及び分散条件を示す。
【００３２】
（実施例２〜８）
また、表１に示した配向磁場強度及び分散条件に変更した以外は実施例１と同様にして、実施例２〜８の評価用の磁気シートを作製した。
【００３３】
次に、実施例１〜８で得られた評価用磁気シートの磁性層の評価を以下のように行った。
【００３４】
＜線二色性（Δｋ）の測定＞
図２に示す偏光解析装置を用い、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（λ＝６３３ｎｍ）を評価用の磁気シートに照射して、回転式検光子を回転させながら反射光の強度を測定した。これにより求められる位相差Δと振幅比Ψとから定法に従って吸収係数ｋを求め、Δｋを算出した。
【００３５】
＜磁気特性の測定＞
東英工業社製の試料振動型磁束計“ＶＳＭ−Ｐ７”を用いて、外部磁場０．８ＭＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）で常法に基づいて、評価用の磁気シートの角型比（Ｂｒ／Ｂｍ）を測定した。
【００３６】
以上の結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2009053103.tif 000003
【００３８】
表１から、分散条件を同一にした実施例１〜５の比較から、配向磁場強度を変化させて磁性粉末の配向性を変化させると、Δｋの値もそれに対応して変化していることが分かる。これにより、元々針状磁性粉末の配向性とＢｒ／Ｂｍとは相関関係があることから、ΔｋとＢｒ／Ｂｍを用いた検量線を作成することにより、同種類の針状磁性粉末を含む他の磁性層のＢｒ／ＢｍをΔｋを測定することにより求めることができる。
【００３９】
また、表１から、分散時間を変化させて針状磁性粉末の分散度合い（凝集性）を変化させた実施例６〜８の比較から、同じ配向性の磁気シートでも、ナノミルの滞留時間が短く凝集性の大きいものは、同程度のＢｒ／Ｂｍの磁気シートと比較して、Δｋの値が大きくなることが分かる。このことから、Δｋにより針状磁性粉末の凝集性も評価することができることが分かる。
【００４０】
表１の結果を図３として示すが、図３から上記結果が明瞭に読み取れることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように本発明によれば、配向した針状粉末を含む塗膜層の表面の配向性及び凝集性を簡易な方法により測定可能となり、塗膜層の表面の特性評価を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１Ａは、針状粉末に入射する直線偏光を示す概念図であり、図１Ｂは、針状粉末から反射する楕円偏光を示す概念図である。
【図２】図２Ａは、本発明に用いる光学測定装置の一例を示す概略図であり、図２Ｂは、塗膜層の部分拡大図である。
【図３】本発明の実施例におけるΔｋとＢｒ／Ｂｍとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    針状粉末
２    直線偏光
２’  楕円偏光
３    直線偏光の短軸方向成分からなる偏光
４    直線偏光の長軸方向成分からなる偏光
１１  Ｈｅ−Ｎｅレーザ発光源
１２  λ／４板
１３  円偏光
１４  楕円偏光
１５  回転式検光子
１６  光検出器
１７  塗膜層
【図１】
2009053103.tif 000004
【図２】
2009053103.tif 000005
【図３】
2009053103.tif 000006