KR100217858B1 - 자성분말의 밀도 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비디오, 오디오, 테이프등의 자기기록매체의 출발원료인 자성 분말의 밀도를 측정하는 방법에 관한 것으로써, 자성분말의 겉보기 밀도와 충진밀도를 측정함에 있어서 자기적 원리를 이용하여 무게, 부피 측정없이 바로 자성분말의 밀도를 측정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 충진부, 측정코일센서, 발진기 및 주파수 연산기를 구비하고 있는 밀도 측정 장치를 사용하여 분말의 밀도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 분말로서 자성분말을 상기 충진부에 충진한 후 충진정도에 따른 분말의 밀도를 통상의 방법으로 측정하는 단계; 상기와 같이 밀도가 측정된 충진자성분말을 상기 측정 코일센서에 장입하고 발진기에 의해 발진된 주파수를 측정하는 단계; 상기와 같이 측정된 발진 주파수와 기준주파수와의 차이를 주파수 연산기에서 연산하는 단계; 상기에서 측정된 자성분말의 충진밀도와 주파수 차이와의 상관관계를 구하는 단계; 및 밀도를 측정하고자 하는 자성분말의 주파수 차이를 측정하여 상기 충진밀도와 주파수 차이와의 상관관계에 대입하여 자성분말의 충진밀도를 측정하는 단계를 포함하여 구성되는 자성 분말의 밀도 측정방법을 그 요지로 한다.

Description

자성분말의 밀도 측정방법

제1도는 코일이 감겨있고 자성분말시료가 장입되어 있는 용기의 일부 단면도.

제2도는 본 발명이 적용될 수 있는 분말 밀도 측정장치의 개요도.

제3도는 본 발명이 적용될 수 있는 분말 밀도 측정장치의 충진부의 일례를 나타내는 충진부 구성도.

제4도는 본 발명이 적용될수 있는 분말 밀도 측정장치의 측정 코일 센서의 일례를 나타내는 측정 코일 센서 구성도.

제5도는 자성분말의 밀도와 주파수 차이와의 상관관계를 나타내는 그래프.

본 발명은 비디오, 오디오 테이프등의 자기기록매체의 출발원료인 자성 분말의 밀도를 측정하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 투자율이라는 자기적 성질을 이용하여 자성분말의 밀도를 측정하는 방법에 관한 것이다.

자기기록매체는 비디오, 오디오 테이프의 원료가 되는 물질로서 현재 가장 광범위하게 사용되는 것은 γ-Fe₂O₃분말이다.

γ-Fe₂O₃분말을 자성체 제조공장에서 제조한 후 테이프에 도료화하여 코팅함으로서 자기 테이프는 제조된다. 자성 테이프의 원료가 되는 γ-Fe₂O₃와 같은 자기기록매체는 자성체 자체의 특성이 중요하지만 이를 테이프에 도료화하기 때문에 분말 자체의 물리적 특성은 매우 중요한 의미를 가진다. 분말의 물리적 특성을 결정하는 비표면적, 입자크기가 매우 중요한 제조인자가 된다.

분말의 특성중 비표면적은 BET법으로 측정하고 있으며 분말의 입자크기는 투과전자현미경(TEM)을 사용하여 측정한다. 그러나 비표면적 측정법은 시료 1개 측정에 통상 4시간 정도가 소요되고 투과현미경 작업도 장시간 소요되므로 분말의 비표면적 입도와 상관있는 겉보기 밀도, 충진밀도 등을 측정하여 이를 대신한다. 분말의 통상적인 충진밀도, 비표면적, 입자크기 등의 관계와 측정법은 Randall M. German, Powder Metallurgy Science, p41-52(1984)등에 제시되어 있다.

분말의 밀도의 측정은 시료를 일정한 한 부피의 용기에 담고 충진함에 따른 부피를 측정하고 시료의 무게를 평량함으로써 구해진다. 겉보기 밀도란 분말을 일정높이에서 용기에 채울 때의 부피를 시료의 무게로 나눈 값을 의미하며 충진밀도란 일정시간 분말을 충진하여 충진되는 무게를 부피로 나눈 값이다. 그러나 이와같은 통상적인 밀도측정방법도 부피 측정 장치 및 무게 측정장치(저울)등이 필요하므로 번거로운 단점이 있었다. (Intruction Manual of Hosokawa/Powder Tester Model PT-N)

이에 본 발명은 자성분말의 겉보기 밀도와 충진밀도를 측정함에 있어서 자기적 원리를 이용하여 무게, 부피 측정없이 바로 자성분말의 밀도를 측정하므로써 보다 간편하고 보다 정확한 자성분말의 밀도측정 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 충진부, 측정코일센서, 발진기, 및 주파수 연산기를 구비하고 있는 밀도측정장치를 사용하여 분말의 밀도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 분말로서 자성분말을 상기 충진부에 충진한 후 충진정도에 따른 분말의 밀도를 통상의 방법으로 측정하는 단계; 상기와 같이 밀도가 측정된 충진자성분말을 상기 측정 코일센서에 장입하고 발진기에 의해 발진된 주파수를 측정하는 단계; 상기와 같이 측정된 발진 주파수와 기준주파수와의 차이를 주파수 연산기에서 연산하는 단계; 상기에서 측정된 자성분말의 충진밀도와 주파수 차이와의 상관관계를 구하는 단계; 및 밀도를 측정하고자 하는 자성분말의 주파수 차이를 측정하여 상기 충진밀도와 주파수 차이와의 상관관계에 대입하여 자성분말의 충진밀도를 측정하는 단계를 포함하여 구성되는 자성 분말의 밀도 측정방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

자성시료를 일정한 용기에 투입한 다음 그 용기를 코일로 이루어진 전자회로 내에 삽입하면 자성시료의 자기적 특성 때문에 전자회로의 인덕턴스가 변화한다. 이와같은 인덕턴스 변화량은 코일내의 자성시료의 양과 자성시료 고유의 자기적 특성에 의하여 결정된다. 그러나 순수한 시료의 경우 고유의 자기적 특성은 일정하므로 인덕턴스 변화량은 코일내의 자성시료의 양에 의하여 결정된다. 따라서 전자코일내의 인덕턴스 변화는 순수한 자성시료의 코일내의 양에만 의존하게 된다.

제1도는 코일이 감겨져 있는 용기내에 자성분말이 장입되어 있는 상태를 나타낸다.

제1도에서 a는 측정코일의 높이, b는 충진된 시료의 높이, D는 용기의 직경을 나타낸다.

제1도에서 나타난 바와같이, 순수한 물질이 용기에 장입되었을 경우 코일내의 자성 시료의 량이란 코일이 감겨져 자속이 미치는 () 범위만큼 내의 부피에 들어있는 시료의 무게를 의미한다.

따라서 코일내의 자성시료의 량이란 시료의 실제 충진밀도를 의미하며 시료의 충진밀도와 자기코일의 인덕턴스 변화는 직선적인 관계가 있게 된다. 따라서 자기회로의 인덕턴스 변화량을 측정하고 시료의 충진밀도를 측정하여 자기회로의 인덕턴스 변화량과 충진밀도의 상관관계를 구한 다음 이와같은 상관관계로부터 자기회로의 인덕턴스 변화만 측정하면 그 이후에는 시료의 충진밀도를 구할 수 있는 것이다. 먼저 자기회로의 인덕턴스 변화는 LC 발진기로 이루어진 발진회로를 이용하면 쉽게 측정될 수 있다.

본 발명자들은 LC발진기를 이용하여 광석류의 FeO함량을 측정하는 방법을 출원한바 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 분말 밀도 측정장치로는, 제2도에 나타난 바와같이, 충진부(21), 중심부에 코일이 코일링되는 측정코일센서(22), 항온유지부(23), 발진기(24), 주파수 연산기(25)및 컴퓨터 (26)를 포함하여 구성되는 것을 들 수 있으며, 상기 충진부(21)의 일례가 제3도에, 그리고 상기 측정코일센서(22)의 일례가 제4도에 나타나 있다.

상기한 분말밀도 측정장치는 대한민국 특허출원 제95-41925호에 제시되어 있다.

본 발명에 따라 자성분말의 밀도를 측정하기 위해서는 자성분말을 상기 충진부(21)에 충진한후 충진정도에 따라 분말의 밀도를 통상의 밀도 측정방법(장입무게/장입부피)에 의해 측정한다. 여기서, 충진시간이 0(Zero)인 경우에는 겉보기 밀도가 된다.

다음에, 상기와 같이 밀도가 측정된 충진 자성 분말을 상기 측정 코일 센서(22)내에 장입하고 발진기(24)에 의해 발진된 주파수를 측정한다.

상기 측정코일센서(22)의 중심부에 코일을 감아 이를 LC발진기의 L성분으로 하면 상기 측정코일센서(22)에 충진 자성분말 시료가 들어감에 따라 인덕턴스의 변화가 유발되고 이는 발진기(24)에서 주파수로 발진된다.

다음에, 상기와 같이 측정된 발진주파수와 기준 주파수와의 차이를 주파수 연산기(25)에서 연산한다.

이때, 기준주파수는 측정코일센서에 시료가 장입되어 있지 않을 경우의 발진주파수를 의미한다.

다음에, 상기와 같이 측정된 자성분말 충진밀도와 주파수 차이와의 상관관계를 컴퓨터에서 구한다.

다음에, 자성분말의 밀도를 측정하고자 하는 경우에는 발진기의 주파수 차이만을 측정하여 상기 상관관계에 대입하므로써 자성분말의 밀도가 측정된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

자기기록 매체인 γ-Fe₂O₃분말을 I형의 용기에 투입하였다. 제3도의 충진장치를 사용하여 충진하였다. 충진기를 작동시키지 않고 단순히 시료를 용기에 장입한 다음 시료가 차지하는 부피를 측정하고 이를 시료의 무게로 나눔으로서 시료의 겉보기 밀도를 구하였다. 또한 충진시의 충진시간을 달리하여 충진정도를 달리함으로써 충진밀도가 다른 시료를 각각 얻었다. 충진밀도가 다른 시료를 측정 코일센서의 용기수용부에 장입하여 발진회로상의 주파수 차이를 주파수 연산기로 연산하였다. 연산된 주파수와 충진밀도의 상관관계를 제5도에 나타내었다. 제5도에 나타난 바와같이, 충진밀도와 자기지수는 상관관계 지수 R=0.995 이상의 완벽한 상관관계를 나타내었다.

[실시예 2]

하기표 1과 같은 분말의 입도와 비표면적을 갖는 γ-Fe₂O₃시료를 측정용 용기에 담고 충진하지 않고 단순히 담았을 때와(겉보기 밀도측정용)5분간 충진(충진밀도 측정용)한 두 가지 조건으로 시료를 준비하였다. 그후 측정용 코일에 주파수 차를 구하였다. 또한 측정된 주파수차를 제5도의 상관관계식에 대입하여 충진밀도를 구한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 본 발명을 통하여 주파수차이로 계산된 분말의 밀도는 통상적인 밀도 측정법으로 측정하였을 경우와 정확하게 일치하였다.

또한 상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 사용한 분말의 입자 크기와 겉보기 밀도 및 충진밀도는 비례관계가 성립하였으며 분말의 비표면적과 겉보기 밀도 및 충진밀도는 반비례관계가 성립되었다. 이와 같은 관계는 통상적인 분말의 특성으로서 자성분석기로 측정되는 자성분말의 밀도는 자기기록 재료의 입자크기와 비표면적을 잘 나타내 줌을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 종래의 부피와 무게 측정과 같은 번거로움 없이 자성체 분말의 밀도를 정확하게 측정해 냄으로서 분석시간의 단축과 작업이 매우 용이하다는 장점을 갖는 것이다.

Claims (2)

1. 충진부, 측정 코일센서, 발진기 및 주파수 연산기를 구비하고 있는 밀도 측정 장치를 사용하여 분말의 밀도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 분말로서 자성분말을 상기 충진부에 충진한 후 충진정도에 따른 분말의 밀도를 통상의 방법으로 측정하는 단계; 상기와 같이 밀도가 측정된 충진자성분말을 상기 측정 코일센서에 장입하고 발진기에 의해 발진된 주파수를 측정하는 단계; 상기와 같이 측정된 발진 주파수와 기준주파수와의 차이를 주파수 연산기에서 연산하는 단계; 상기에서 측정된 자성분말의 충진밀도와 주파수 차이와의 상관관계를 구하는 단계; 및 밀도를 측정하고자 하는 자성분말의 주파수 차이를 측정하여 상기 충진밀도와 주파수 차이와의 상관관계를 대입하여 자성분말의 충진밀도를 측정하는 단계를 포함하여 구성되는 자성 분말의 밀도 측정방법.
2. 제1항에 있어서, γ-Fe₂O₃자성 분말의 충진밀도와 주파수 차이와 상관관계가 하기 식과 같이

   표시되는 것을 특징으로 하는 자성분말의 밀도 측정방법.