KR0164669B1 - 자기기록매체용 도포장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도포 장치의 선단부가 지지체의 주행 방향 순으로 백에지(back edge), 미들에지(middle edge), 프론트에지(front edge)로 구성되면서 미들에지와 프론트에지의 형상이 도포액을 스무징(smoothing)할 수 있도록 되고 이동중인 비자성 지지체의 표면을 향해 각 에지의 사이인 두 슬릿을 통해 연속적으로 압출된 자성 도포액을 미들에지와 프론에지에 각각 개입시켜 동시에 지지체 표면에 균일한 두께로 도포하는 압출형 이중층 동시 도포 장치에 관한 것이다.

Description

자기기록매체용 도포장치

제1도는 본발명에 따르는 자기기록매체 제조용 도포 장치의 적용상태도.

제2도는 제1도 도포 장치의 구조를 보여주는 도면.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따르는 도포 장치의 선단부 각에지의 형상을 보여주는 도면.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 도포 장치의 선단부 각에지의 형상을 보여주는 도면.

제5도는 일본특개소63-88080호 기재의 도포 장치의 선단부 각에지의 형상을 보여주는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 도포 장치 20 : 구동 롤

30 : 지지체 40 : 기이드 롤

11,11' : 캐비티 12,12' : 도포액 공급구

13,13' : 슬릿부 14 : 선단부

b : 백에지 m : 미들에지

f : 프론트 에지 W₁: 백에지 두께

W₂: 미들에지 두께 W₃: 프론트에지 두께

d₁: 백에지와 미들에지 사이의 슬릿간격

d₂: 미들에지와 프론트에지 사이의 슬릿 간격

본 발명은 가소성 비자성 지지체상에 자성 도포액을 도포하는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 도포 장치의 선단부가 지지체의 주행 방향 순으로 백에지(back edge), 미들에지(middle edge), 프론트에지(front edge)로 구성되면서 미들에지와 프론트에지의 형상이 도포액을 스무징(smoothing)할 수 있도록 되고 이동중인 비자성 지지체의 표면을 향해 각 에지의 사이인 두 슬릿을 통해 연속적으로 압출된 자성 도포액을 미들에지와 프론에지에 각각 개입시켜 동시에 지지체 표면에 균일한 두께로 도포하는 압출형 이중층 동시 도포 장치에 관한 것이다.

이러한 도포 장치는 도포형 자기 기록 매체 뿐만 아니라 사진 필름, 엑스선 필름, 인화지, 접착테이프, 광차폐용 필름, 드라이 필름 레지스트(dry film, resist)등, 그리고 도포를 이용한 각종 기능성 필름의 제조등에 있어 다층 도포를 하는 경우에도 적용 가능하다.

종래 가소성 지지체에 도포액을 도포하는 도포 장치로는 글라비아롤코터(gravure roll coater), 리버스롤코터(Reverse roll coater), 바코터(ber coater), 나이프코터(knife coater), 압출코터(extrusion coater), 슬라이드코터(slide coater), 커튼코터(curtain coater)등의 여러 가지 장치등이 제안 사용되고 있다. 이들 도포 장치들중에서 압출형 도포 장치는 최근 많이 사용되고 있는데, 기존에 가장 보편적으로 사용되던 롤 방식의 코터와 비교할 때 여러 가지 장점을 가지고 있다. 그러나 이들은 대부분 단일 도포층을 형성하는 도포 장치들이며 복수층의 도포층을 형성하는 경우에는 동일 장치로 여러번 도포를 하거나 여러 개의 도포 헤드를 가진 한 도포기에서 순차적으로 도포를 하는 방법과 하나의 도포헤드에서 동시에 복수층을 도포하는 방법이 있다.

복수의 도포층을 동시에 형성하는 도포 장치로는 다층 압출코터(multilayer-extrusion coater)와 슬라이드 코터가 있는 데, 슬라이드 코터의 경우에는 주로 사진필름의 도포에 사용되는 데 자기기록매체용의 자성도포액과 같이 점도의 변화가 심하고 고점도액인 경우에는 부적합한 도포 장치이다.

주로 자기 기록 매체용으로 이용되는 다층 압출형의 도포 장치에 관해서는 일본 특개소 63-88080호(미국 특허 4854252호)에 언급된 바가 있으나 여기서는 백에지부의 형상으로 인해 도포 영역이 좁아지고 장시간 도포시 스크래치가 발생하는 원인으로 작용하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 자기 기록 매체에 있어 자성층을 각 신호의 주파수 특성에 맞게 2개의 자성층을 적충한 형태로 형성하여 전체적으로 제반 신호 특성이 우수한 자기 기록 매체를 제조하기 위하여 자기적 성질이 다른 두 개의 자성 도포액을 동시에 도포할 수 있도록 설계된 다층(여기서는 이층)압출형 도포 장치에 관한 것이다.

본 발명은 도포 영역이 넓고 도포 불량이 발생하지 않아 안정되게 이중층이 형성되는 이중층 도포용 압출형 도포 장치를 고안하기 위하여 시뮬레이션과 다수의 실험을 거듭한 결과, 각 에지들간의 치수와 단차등에 의해 도포성이 결정되는 것을 확인할 후 있었으며, 이 조건들을 만족하는 도포 장치만이 길이 방향의 스크래치, 층간 혼합, 횡방향의 단, 기포 유입등의 도포 불량이 없이 두 개의 도포층이 연속적으로 균일하게 형성될 수 있음을 실험적으로 확인하였다. 시뮬레이션 기법은 임의의 도포계를 선정하고 이 계에서의 물질 수지식과 운동량 수지식, 그리고 지지체의 운동량 수지식등을 유한 요소법을 사용하여 동시에 계산하여 각 부분에서의 압력과 유속분포등을 구하는 방법으로 이루어 졌다. 도포 장치의 각 치수들을 바꾸어 가면서 시뮬레이션 해봄으로써 각 변수에 따를 경향을 분석하였고 이를 실험적으로 확인하는 순으로 하여 적정한 도포 장치를 고안하기에 이르렀다.

그러므로 본 발명에 의하면, 바자성 가소성 지지체의 주행방향 순으로 백에지와 미들에지, 프론트에지로 된 선단부의 각 에지들 사이에 형성된 일정 간격의 두개의 슬릿을 통해 연속적으로 각각 압출되는 두종류의 도포액이 소정의 주행 경로를 따라 주행하는 가소성 지지체의 표면에 밀착되어 도포되도록 구성된 자기기록 매체용 이중충동시 도포 장치에 있어서, 각 에지의 형상은 쐐기 모양이나 함몰된 부분이 없는 평탄면의 조합이나 돌출된 둥근 모양의 형상 또는 돌출된 둥근 면과 평탄면의 조합으로 구성된 형상을 가지며, 백에지의 최정점을 지나는 수직선과 백에지측 슬릿의 연장선간의 최단거리 (L₁)가 0.05~0.5mm이고, 미들에지의 최정점을 통과하는 수직선과 미들에지측의 백에지측 슬릿 벽면의 연장선 간의 최단 거리(L₂)가 0.1~3mm이고, 백에지와 미들에지의 각 최정점을 지나는 수평선 간의 최단거리(H₁)이 0.5~0.5mm이고, 미들에지와 프론트에지의 각 최정점을 지나는 수평선 간의 최단거리 (H₂)가 H₁의 0.1배 이하임을 특징으로 하는 자기기록 매체용 도포 장치가 제공된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

제1도 및 제2도에 자세하게 도시되는 바와 같이, 본 발명의 도포장치(10)는 비자성 가소성 지지체(30)의 주행방향 순으로 백에지(b)와 미들에지(m), 프론트에지(f)로 된 선단부(14)의 각 에지들 사이에 형성된 일정 간격의 두개의 슬릿(13,13')을 통해 연소적으로 각각 압출되는 두종류의 도포액이 소정의 주행 경로를 따라 주행하는 가소성 지지체(30)의 표면에 밀착되어 도포되도록 구성된다.

본 발명의 자기기록 매체용 이중층동시 도포 장치에 있어서, 선단부(14)의 각 에지의 형상은 쐐기 모양이나 함몰된 부분이 없는 평탄면의 조합이나 돌출된 둥근 모양의 형상 또는 돌출된 둥근 면과 평탄면의 조합으로 구성된 형상을 가진다.

캐비티(11,11')의 구조는 도포 장치(10)의 선단부에서 도포액의 토출이 폭방향 균일성을 가질 수 있도록 설계되며 그 형상은 도포액의 흐름이 난류나 정체 영역을 가지지 않도록 하여야 한다. 그 형태와 크기는 도포액의 유동 특성에 따라 좌우되며 본 발명에서는 반달형 단면의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 도포액의 공급 위치는 캐비티(11,11')의 폭방향으로 가운데나 양쪽끝, 혹은 한쪽끝으로 하며 도포액의 공급 구조는 공급된 도포액이 전부 도포되도록 하거나 공급된 도료의 일부가 도포되로 일부는 순환되도록 하는 방식등이 있는 데, 본 장치(10)는 캐비티(11,11')의 폭방향 중간 위치에서 도포액을 공급하는 공급된 도포액이 전량 도포되는 방식이다.

슬릿부(13,13')의 경우에는 간격과 길이를 적당하게 하여야 도포액의 토출압과 토출압의 폭방향 균일성을 줄 수 있다. 슬릿부(13,13')의 간격을 1mm 이상으로 하게 될 경우 잘 발달된 층류 형성이 어려워져 난류나 국부적인 와류가 생길 수 있으므로 1mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 슬릿부(13,13')의 길이는 길수록 토출압의 균일화에 유리하나 토출에 소요되는 압력이 증가하게 되므로 적정하게 정하여야 하며 대략 100mm 이내로 한다.

선단부(14)는 프론트에지(f)와 미들에지(m), 그리고 백에지(b)로 구성이 되며 그 형상은 제3도에 도시되는 바와 같이 평탄면의 조합으로 되거나, 제4도에 자세하게 도시되는 바와 같이 돌출된 둥근 형상으로 되거나 또는 이들의 조합 형태를 이루는 것이 바람직하며 그 재질은 초경 합금과 같은 로크웰 경도 80이상의 강한 재질인 것이 바람직하다. 로크웰 경도 80이하의 재질을 사용할 경우 스크래치의 발생으로 쉽게 손상을 입게되어 도포 불량을 야기시키게 되는 문제점이 있다. 그리고 도포액과 접하는 선단부(14)의 각에지의 표면 가공 상태가 불량할 경우 도포 불량이 생기는 데 각 에지 표면의 중심선 평균 표면 조도가 5㎛보다 클 경우에 도포불량의 문제를 일으킬 수 있다.

선단부(14)의 세부 구조에 있어서는 각 에지의 형상은 쐐기 모양이나 함몰된 부분이 없는 평탄면의 조합이나 돌출된 둥근 모양의 형상 또는 돌출된 둥근 면과 평탄면의 조합으로 구성된 형상을 가지며 각 에지의 두께는 1에서 10mm의 범위내이어야 한다. 각 에지의 두께가 이 범위를 벗어날 경우에는 가공이나 실용상의 문제가 생기가 된다. 백에지(b)의 최정점을 지나는 수직선과 백에지(b)측 슬릿(13)의 연장선간의 최단 거리 L1은 0.05에서 0.5mm사이의 범위이고 백에지(b)의 두께 W₁의 0.5배이하인 것이 바람직하다. 미들에지(m)의 최정점을 통과하는 수직선과 미들에지(m)측의 백에지측 슬릿 벽면의 연장선간의 최단 거리인 L₂는 0.1에서 3mm의 범위로 하여야 하는 데 미들에지(m)의 두께 W₂가 L₂가 동일해도 무방하다. 그리고 본 도포 장치(10)에 있어 무엇보다도 중요한 부분은 백에지(b)와 미들에지(m)의 최정점을 지나는 수평선간의 최단 거리 H₁이 0.1에서 0.5mm의 범위이고 미들에지(m)와 프론트에지(f)의 각 최정점을 지나는 수평선간의 최단 거리인 H₂가 H₁의 0.1배 이하이며 미들에지의 최정점이 가장 높아야 한다는 것이다. 미들에지(m)의 정점이 백에지(b)와 프론트에지(f)의 정점보다 높은 위치를 가지도록 해야한다. 백에지(b)의 정점이 가장 높을 때에는 주행하는 지지체가 백에지(b)의 정점에 닿게 되어 스크래치와 함께 도포가 되지 않은 상태가 되기 쉽다. 그리고 프론트에지(f)의 정점이 더 높을 경우 주행 방향으로 형성되는 각 에지상 도포액이 압력 분포가 불균일해져 캐비테이션(국부적 기화현상)에 의한 기포 발생이나 와류가 생길 가능성이 높아지고 도포성이 불안한 상태가 된다.

상기한 바와 같은 제반 조건들을 만족할 경우 도포 불량이 없는 양호한 도포 결과를 얻을 수 있음을 수많은 실험을 통해 확인하였다.

본 발명의 도포 장치를 이용하여 도포한 결과를 다음의 실시예에 나타내었다.

[실시예]

다음의 조성으로 상하층의 자성 도료를 분산 제조하였다.

하층 자성층 조성

(1차 분산)

코발트 변성 자성체 100 중량부

(보자력:650Oe, 자성체의 장축장 0.3㎛)

카본 블랙 10

염화비닐-초산비닐-무수말레인산 공중합체 수지 9

사이클로헥사논 80

메틸에틸케톤 60

톨루엔 50

(2차 분산)

폴리에스테르 폴리우레탄 수지 12

노말부틸스테아레이트 1.5

미리스틴산 1.5

사이클로헥사논 40

메틸에틸케톤 60

톨루엔 50

폴리이소시아네이트 3

상층 자성층 조성

(1차 분산)

코발트 변성 자성체 100 중량부

(보자력:700 Oe 자성체의 장축장 0.2㎛

디비피 흡착량 75g/자성체 100g)

카본 블랙 2

알파알루미나 4

염화비닐-초산비닐-무수말레인산 공중합체 수지 11

사이클로헥사논 80

메틸에틸케톤 60

톨루엔 60

(2차 분산)

폴리에스테르 폴리우레탄 수지 8

노말부틸스테아레이트 0.5

미리스틴산 1.5

사이클로헥사논 40

메틸에틸케톤 60

톨루엔 50

폴리이소시아네이트 5

상기 2종의 상 하층 각 자성 도료는 먼저 자성체, 카본 블랙, 혹은 알루미나등의 분말과 비닐계결합제 수지용액등으로 구성되는 1차 분산 도료를 흔련기와 교반기, 밀분산기등으로 분산 처리한 후, 우레탄 수지 용액과 지방산 및 지방산 에스테르계통의 윤활제, 용매등을 첨가하여 교반기와 밀분산기로 2차 분산을 시키고 최종 여과전경화제인 폴리이소시아네이트를 첨가 교반하여 제조되었다. 제조된 각층 자성 동료를 최종 여과를 거쳐 도포헤드에서 동시에 지지체인 14.5㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름산에 도포하였으며 미건조 상태에서 상층의 도포 두께는 5㎛이며 하층은 15㎛으로 도포하였다. 도료의 유동 특성을 독일 하케(Haake) 점도계 RV-20 기종으로 25 C 하에서 측정해 본 결과, 상층 도포액의 경우 전단응률 1000/초일 때 점도가 61.5센티포이즈, 5000/초일 때 점도가 28.1센티포이즈로 나타났으며 하층 도포액의 경우 전단응률 1000/초일 때 점도가 82.3센티포이즈, 5000/초일 때 점도가 38.5센티포이즈로 나타났다. 도포 장치는 제3도에 나타난 구조로 하여 도포하였으며 도포 조건 및 도포 장치 각 부의 치수는 다음과 같다.

도포 속도 : 200 m/min

도포 폭 : 150mm

상층 도포 두께 : 미건조 상태에서 15㎛

하층 도포 두께 : 미건조 상태에서 5㎛

지지체 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 두께 14.5㎛

건조 온도 : 90℃ (열풍 건조)

주행 장력 : 1.5kg/150mm

상층 슬릿 간격 d₁: 0.25mm

하층 슬릿 간격 d₂: 0.25mm

에지의 재질 : 초경합금 (로크웰 경도 90)

에지의 표면 조도 (Ra) : 4㎛

백에지의 두께 W₁: 3mm

미들에지의 두께 W₂: 2mm

프론트에지의 두께 W₃: 1mm

캐비티 반경 : 8mm(상하층 도포액 동일)

상기 표 1 및 2로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 범위내에 있는 이중층 도포용 압충형 도포 장치를 이용하면 스크래치, 층간 혼합, 횡방향의 단, 길이방향의 줄무늬, 핀홀, 오버 플로등의 도포 결함이 없는 양호한 도포면을 얻을 수 있으며, 목표로 하는 최종 제품의 특성도 매우 우수한 결과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 비자성 가소성 지지체(30)의 주행방향 순으로 백에지(b)와 미들에지(m), 프론트에지(f)로 된 선단부(14)의 각 에지들 사이에 형성된 일정 간격의 두 개의 슬릿(13,13')을 통해 연속적으로 각각 압출되는 두종류의 도포액이 소정의 주행 경로를 따라 주행하는 가소성 지지체의 표면에 밀착되어 도포되도록 구성된 자기기록 매체용 이중층동시 도포 장치(10)에 있어서, 각 에지의 형상은 쐐기 모양이나 함몰된 부분이 없는 평탄면의 조합이나 돌출된 둥근 모양의 형상 또는 돌출된 둥근 면과 평탄면의 조합으로 구성된 형상을 가지며, 백에지의 최정점을 지나는 수직선과 백에지측 슬릿의 연장선간의 최단 거리 (L₁)가 0.05 ~ 0.5mm 이고 미들에지의 최정점을 통과하는 수직선과 미들에지측의 백에지측 슬릿 벽면의 연장선 간의 최단 거리 (L₂)가 0.1 ~ 3mm 이고, 백에지와 미들에지의 각 최정점을 지나는 수평선간의 최단 거리 (H₁)이 0.5 ~ 0.5mm 이고, 미들에지와 프론트에지의 각 최정점을 지나는 수평선 간의 최단 거리 (H₂)가 H₁의 0.1배 이하임을 특징으로 하는 자기기록 매체용 도포 장치.
2. 제1항에 있어서, 미들에지의 최정점이 가장 높은 것임을 특징으로 하는 자기기록매체용 이중층 동시 도포 장치.
3. 제1항에 있어서 도포장치 내에서 도포액과 접하는 면의 표면 조도는 중심선 평균 조도치로 5㎛이하 임을 특징으로 하는 자기기록 매체용 이중층 동시 도포 장치.