KR100438345B1 - 자기기록매체 - Google Patents

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KR100438345B1
KR100438345B1 KR1019960044105A KR19960044105A KR100438345B1 KR 100438345 B1 KR100438345 B1 KR 100438345B1 KR 1019960044105 A KR1019960044105 A KR 1019960044105A KR 19960044105 A KR19960044105 A KR 19960044105A KR 100438345 B1 KR100438345 B1 KR 100438345B1
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다까오 구또
유이찌 사사끼
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Abstract

본 발명에 따르면, 고밀도 대량 저장 기록을 가능하게 하기 위해서는, 상부 자성층에 대해 금속 자성 분말의 장축 길이, 결합제의 종류, 연마 분말의 경도 및 입도, 혼련 조건, 표면 조도 및 두께를 조절하고, 하부 비자성층에 대해 비자성 분말의 주축 길이, 단축 길이에 대한 장축 길이의 비율 및 결합제의 종류를 조절하고, 또한 상부 자성층 및 하부 비자성층의 형성 방법, 비자성 지지체의 두께 및 영률(Young's Modulus)을 조절한다.

Description

자기 기록 매체{Magnetic Recording Medium}
본 발명은 적층 도포형 (laminated coat-type) 자기 기록 매체, 특히 그의 전자 변환 특성 및 고밀도 대량 저장 기록 영역에서 주행하는 데 있어서의 그의 내구성이 개선된 상기 자기 기록 매체에 관한 것이다.
자기 기록 매체로는 강자성 분말, 결합제 및 각종 첨가제를 유기 용매에 분산시켜 제조한 자성 도료를 비자성 지지체에 도포하고 건조시켜 형성하는 소위 도포형 자기 기록 매체가 알려져있으며, 상기 강자성 분말로는 고밀도 기록화를 얻기 위하여 금속 미립자가 사용된다.
이러한 금속 미립자를 사용하는 도포형 자기 기록 매체는 오디오 또는 비디오 자기 테입 이외에 고밀도 플로피 디스크 및 백업용 데이타 카트리지와 같은 컴퓨터용 기록 매체로서 사용되어, 현재까지 자기 기록 매체의 주류를 형성하며, 이 특성은 또한 현저히 향상되어 왔다.
도포형 자기 기록 매체의 고밀도화를 위해서는, 강자성 분말로서 금속 미립자를 사용하면서 공간 손실을 최소화하고 기록 탈자기화로 인한 출력 손실을 감소시키기 위해 가능한 한 자기 기록 매체의 표면을 평활하게 하는 것이 중요하다.
이들 목적을 달성하기 위한 방법으로는, (1) 강자성 분말의 보자력 또는 포화 자화를 향상시키는 방법, (2) 강자성 분말의 보자력 분포를 균일화하는 방법, (3) 수직 자기 이방성을 부여하는 방법 및 (4) 자성층 박막화의 방법을 들 수 있다.
이들 중 (1) 및 (2)의 방법은 자기 기록 매체의 출력을 직접 향상시키는 방법이다. 자기 기록 매체의 보자력과 포화 자화를 이와 같이 개선시키기 위해, 강자성 분말의 원소 조성에 관한 연구를 행하여, 보자력이 160 kA/m를 초과하는 금속 미립자 및 포화 자화가 140 Am2/kg을 초과하는 금속 미립자를 개발한다. 보자력의 분포는 강자성 분말의 입도 분포와 관련이 있으며, 또한 입도를 균일화시키므로써 현저히 개선된다.
수직 이방성을 부여하는 방법 (3)은 수직 자기 기록을 고밀도화시키기 위한 방법이다. 도포형 자기 기록 매체에 있어서 수직 이방성은 강자성 분말의 자기 배향을 제어하므로써 주로 제공된다. 예를 들어, 침상 입자를 사용하는 경우, 도막을 위해 수직 배향 처리 또는 사방 배향 처리가 시도되어 왔다. 그러나, 이러한 배향 처리는 배향 제어가 어렵고, 배향에 의한 도막 표면의 비균일과 같은 문제점으로 인하여 아직 실용화되지 않고 있다.
또한, 자성층의 박막화 방법 (4)는 자가 탈자기에 의한 손실을 감소시키는 데 매우 효과적인 것으로 생각된다.
자성층의 두께가 예를 들어 1 μm 이하가 될 때까지 자성층을 단순히 박막화시키는 경우에는, 비자성 지지체의 표면의 형상이 자성층의 표면상으로 용이하게 나타나고 자성층의 표면은 평활화될 수 없다. 따라서, 자성층이 박막화되는 경우에는, 비자성 도포층이 종종 비자성 지지체와 자성층의 사이에 삽입된다. 비자성 지지체의 표면과 자성층의 표면 사이의 두께는 상술한 바와 같이 비자성층을 삽입하므로써 증가되고, 비자성 지지체의 표면 형상은 자성층의 표면상에 좀체로 나타나지 않는다. 따라서, 평활면을 가지는 박막 자성층이 형성된다.
이러한 적층 도포형 자기 기록 매체의 경우, 각종 개선책이 제안되고 있으며, 예를 들면 하부 비자성층의 도포층을 두께 0.5 내지 3.5 μm로 형성하는 방법이 일본 특개소 제63-187418호에 개시되어 있고, 하부 비자성층에 적절한 양의 카본 블랙을 첨가하는 방법이 일본 특개평 제4-238111호에 개시되어 있으며, 하부 비자성층의 비자성 산화물 표면을 무기물로 도포하는 방법이 일본 특개평 제5-182177호에 개시되어 있고, 하부 비자성층용 입자의 입도가 상이한 2종 이상의 비자성 분말을 사용하는 방법이 일본 특개평 제5-274651호에 개시되어 있으며, 상부 자성층의 두께의 표준 편차를 특정 범위내로 제한하는 방법이 일본 특개평 제5-298653호에 개시되어 있고, 상부 자성층을 2층 이상의 자성층으로 이루는 방법이 일본 특개평 제6-162485호 및 동 제6-162489호에 개시되어 있다.
하부 비자성층 및 상부 자성층을 형성하는 방법도 연구되고 있으며, 비자성 도료와 자성 도료가 각각 압출되는 2개의 슬릿이 제공된 다이 헤드를 사용하여 비자성 도료와 자성 도료를 비자성 지지체상에 동시에 도포하는 동시 적층 도포법(습윤 중층 도포법 (wet-on-wet coating system))이 제안되고 있다. 이러한 동시 적층 도포법에 따르면, 결함 또는 얼룩이 거의 없는 균일 두께의 도막이 형성될 수 있다. 따라서, 전자 변환 특성이 탁월하고 잡음이 거의 없는 매체를 얻을 수 있다. 형성된 상층과 하층 사이의 결합력이 높고 탁월한 내구성을 달성할 수 있다.
이러한 동시 적층 도포법의 경우, 상부 도료와 하부 도료의 특성을 조정하는것이 중요하다. 이러한 관점에서, 상층 및 하층의 도료를 제조하기 위해 사용되는 용매로서 결합제 보다 열등한 용매를 사용하는 방법이 일본 특개소 제63-31028호에 개시되어 있고, 상층 및 하층용 도료의 용해도의 변수를 균등하게 하는 방법이 일본 특개평 제3-119518호에 개시되어 있으며, 상층 및 하층용 도료의 레이놀즈 수를 균등하게 하는 방법이 일본 특개평 제4-271016호에 개시되어 있고, 상층 및 하층용 도료에 동일하거나 또는 사실상 동일한 정도의 틱소트로피를 제공하는 방법이 일본 특개평 제4-325917호에 개시되어 있으며, 도료의 유동 곡선을 특정한 방식으로 조정하는 방법이 일본 특개평 제5-128496호에 개시되어 있고, 도료가 전개될 때 유동 지수를 특정하게 하는 방법이 일본 특개평 제5-208165호에 개시되어 있으며, 도료의 크리프 변형 양을 특정하게 하는 방법이 일본 특개평 제6-195690호에 개시되어 있고, 도포의 손실 탄성의 최대값과 최소값의 비율을 조정하는 방법이 일본 특개평 제5-266463호에 개시되어 있다.
적층 도포형 자기 기록 매체의 표면이 매우 평활하게 형성됨에 따라, 기록 매체가 기록 재생기상에서 주행될 때 각종 습동 (sliding) 부재와 접촉하게 되는 영역은 크며, 이들 습동 부재와의 마찰 계수도 크다. 따라서, 주행시 높은 내구성을 얻기는 곤란하다. 게다가, 최근에는 자기 테입은 카세트내에 수납될 수 있는 테입의 길이를 늘리고 카세트 1개 당 기록 용량을 증가시키기 위해 박막화되는 경향을 가지고 있다. 따라서, 높은 내구성을 얻기란 더욱 곤란하다.
따라서, 상층에 사용되는 윤활제의 양을 조정하는 방법이 일본 특개평 제1-224919호 및 동 제5-183178호에 개시되어 있고, 윤활제로서 플루오르계 윤활제를사용하는 방법이 일본 특개평 제2-192018호 및 동 제5-298679호에 개시되어 있다.
상술한 바와 같이, 적층 도포형 자기 기록 매체에 대한 각종 개선책이 제안되고 있지만, 특히 고밀도 기록 영역에서의 전자 변환 특성 및 이러한 기록 매체가 박막화되는 경우에 주행시의 내구성과 관련된 정보는 불충분하며, 그에 관한 조사도 요청되지 않고 있다.
본 발명은 이러한 통상의 현황의 관점에서 행하여졌다.
따라서, 본 발명자들은 만족할만한 전자 변환 특성을 고밀도 기록 영역에서 달성할 수 있고, 주행시 만족할만한 내구성이 매체가 박막화되는 경우에도 달성될 수 있으며, 고밀도 대량 저장 기록이 가능한 자기 기록 매체를 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자기 기록 매체의 구성예를 나타내는 개략 단면도.
도 2는 상층 및 하층용 도료를 도포하기 위한 도포기를 나타내는 개략도.
<도면의주요부분에대한부호의설명>
1: 지지체
2: 상층
3: 도포층
4: 하층
11 : 슬릿
12 : 슬릿
13 : 하층 도료 저장소
14 : 상층 도료 저장소
15: 지지체
16 : 하층
17 : 상층
18 : 다이 헤드
본 발명의 목적은 만족할만한 전자 변환 특성을 고밀도 기록 영역에서 달성할 수 있고, 주행시 만족할만한 내구성이 매체가 박막화되는 경우에도 달성될 수 있으며, 고밀도 대량 저장 기록이 가능한 자기 기록 매체에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 비자성 분말을 결합제에 분산시켜 형성되는 하부 비자성층을 비자성 지지체상에 형성시키고, 강자성 분말을 결합제에 분산시켜 형성되는 상부 자성층을 이 하부 비자성층상에 형성시키는 본 발명에 따른 자기 기록 매체는, 상기 상부 자성층에 포함되는 강자성 분말이 금속 자성 분말이고, 장축의 평균 길이 L 및 장축 길이의 표준 편차 σ가 하기 수학식 (1)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
0.01 μm L ±2σ < 0.33 μm
또한, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 상부 자성층에 포함되는 결합제 중 50 중량% 이상의 결합제가 평균 중합도가 180 이하이고 극성기로서 술폰산금속염을 포함하는 염화비닐 공중합체인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 강자성 분말 및 결합제를 용매와 혼련 및 분산시켜 제조되는 자성 도료를 하부 비자성층상에 도포하므로써 상부 자성층을 형성하고, 상기 자성 도료 중 비휘발성 성분의 양이 혼련시에 80 내지 90 중량%인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 상부 자성층의 비접촉식 광학면 조도 측정기로 측정한 표면 조도 Ra가 4 nm 이하이고, 이 표면 조도 Ra가 또다른 표면의 조도 보다 작은 비자성 지지체 표면 조도 Ra 보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 연마 분말을 결합제와 함께 용매에 분산시켜 형성되는 연마 분말 슬러리를 강자성 분말 및 결합제를 용매와 혼련시켜 형성되는 혼련물에 첨가하여 제조되는 자성 도료를 하부 비자성층상에 도포하여 상기 상부 자성층을 형성시키고, 연마 분말 슬러리중에 포함된 연마 분말이 모오스 경도가 6 이상이고 평균 1차 입도가 0.10 μm 보다 작으며 그의 중심 입도가 혼련물에 첨가되기 직전에 0.20 μm 보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 상기 상부 자성층의 두께가 0.05 내지 0.2 μm이고, 하부 비자성층 및 상부 자성층의 총 두께의 1/5 이하이며, 자기기록 매체의 두께의 1/20 이하이고, 비자성 지지체의 두께가 5 μm 이하이며, 비자성 지지체의 영률이 1000 kg/mm2이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 상기 하부 비자성층에 포함된 비자성 분말의 장축 길이가 0.2 μm 보다 짧고, 단축 길이에 대한 장축 길이의 비율이 상부 자성층에 포함된 강자성 분말의 단축 길이에 대한 장축 길이의 비율 보다 긴 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 하부 비자성층에 포함된 비자성 분말이 표면이 알루미늄 화합물 또는 실리콘 화합물 중 적어도 한 화합물에 의해 도포된 적철광인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 하부 비자성층에 포함된 결합제 중 50 중량% 이상의 결합제가 평균 중합도가 180 이하이고 극성기로서 술폰산금속염을 포함하는 염화비닐 공중합체인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 상부 자성층에 포함된 결합제 중 50 중량% 이상에 해당하는 결합제와 하부 비자성층에 포함된 결합제 중 50 중량% 이상에 해당하는 결합제가 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자기 기록 매체는 비자성 도료를 비자성 지지체상에 도포하여 비자성 도막을 형성한 후 비자성 도막이 습윤 상태일 때 자성 도료를 비자성 도막상에 도포하여 하부 비자성층 및 상부 자성층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구체적인 실시태양을 이후에 설명할 것이다.
본 발명에 따른 자기 기록 매체는 비자성 지지체 상에 결합제 중에 비자성 분말을 분산시켜 형성한 하부 비자성층을 형성하고 하부 비자성층 상에 결합제 중에 강자성 분말을 분산시켜 형성한 상부 자성층을 형성하여 구성한 적층 도포형 자기 기록 매체이다.
이러한 적층 도포형 자기 기록 매체의 상부 자성층 및 하부 비자성층은 각각 강자성 분말과 결합제를 유기 용매와 함께 혼련하고 분산시켜 제조한 상층을 위한 자성 도료 및 비자성 분말과 결합제를 유기 용매와 함께 혼련하고 분산시켜 제조한 하층을 위한 비자성 도료를 도포하고 건조시킴으로써 형성된다.
그러한 적층 도포형 자기 기록 매체 상의 고밀도 매스 저장 기록을 가능하게 하기 위해서는, 다음 조건들, 즉, (a) 자성 분말로서 미립자로 이루어진 금속 분말을 사용하고 상부 자성층에 그러한 미립자로 이루어진 금속 분말을 충분히 분산시켜 그 층이 금속 분말로 충전되도록 하고, (b) 하부 비자성층을 표면이 평활하도록 설계하고, (c) 상부 자성층, 하부 비자성층 및 매체 그 자체를 박막화하는 조건들이 충족되어야 한다.
그러한 점에서 볼 때, 본 발명에서는 상부 자성층의 경우에는, 금속 자성 분말이 자성 분말로서 사용되고, 결합제의 유형, 연마 분말의 경도 및 입도, 혼련 도포 조건, 표면 조도 Ra 및 장축의 두께 및 길이가 조절된다. 하부 비자성층의 경우에는, 장축 길이, 장축과 단축의 길이의 비, 포함된 비자성 분말의 유형 및 결합제의 유형이 조절된다. 또한, 이들 상부 자성층 및 하부 비자성층의 형성 방법, 비자성 지지체의 두께 및 영률이 조절된다.
이들을 이하에 상세히 설명할 것이다.
먼저, 상부 자성층은 상기한 바와 같이 강자성 분말을 자성층에 균일하게 분산시키고 그 층을 강자성 분말로 충전시킴으로써 형성될 것이다.
먼저, 강자성 분말에 대해서는, Fe, Co 및 Ni와 같은 금속, Fe-Co, Fe-Ni, Fe-Al, Fe-Ni-Al, Fe-Al-P, Fe-Ni-Si-Al, Fe-Ni-Si-Al-Mn, Fe-Mn-Zn, Fe-Ni-Zn, Co-Ni, Co-P, Fe-Co-Ni, Fe-Co-Ni-Cr, Fe-Co-Ni-P, Fe-Co-B, Fe-Co-Cr-B, Mn-Bi, Mn-Al 및 Fe-Co-V와 같은 합금 및 철 니트리드 및 철 카바이드로 이루어진 분말 또는 상기한 물질 중 두 종류 이상의 혼합물이 사용된다. 적당량의 Al, Si, P 및 B 와 같은 경금속 원소가 그러한 강자성 분말에 포함되어 형태를 축소시키는 소결을 방지하거나 또는 형태를 유지한다. 이를 위해서는 금속 자성 분말이 바람직하고 일반적으로 Al 또는 Si 중의 적어도 하나는 Fe 또는 Fe-Co, Fe-Ni 및 Fe-Co-Ni와 같은 합금에 첨가되어 소결을 방지한다.
그러한 강자성 분말의 비표면적은 20 내지 90 m2/g, 바람직하게는 25 내지 70 m2/g이 바람직하다. 비표면적이 이 범위내에 있으면, 강자성 분말이 대부분 미립상이고, 잡음 특성이 개선되고 고밀도 기록이 가능해지기 때문이다.
그러나, 금속 분말의 경우에 비표면적이 입자의 크기에 직접 영향을 미친다고 말하기는 어렵다. 그 이유는 다음과 같다.
즉, 금속 분말의 미세 구조는 그 구조가 실린더형이라면 내부로부터 순수한금속으로 제조된 실린더, 산화철로 제조된 코어 및 경금속으로 제조된 코어의 3개의 층으로 구성된다. 금속 분말의 경우, 총 밀도 (평균 밀도)는 이들 3층의 비율을 약간 변화시킴으로써 쉽게 변화된다. 그러므로, 단위 중량 당 표면적으로서 나타낸 비표면적은 실제 표면적과 무관하게 이들 3개의 층의 비율에 따라 변화될 것이다.
또한, 금속 입자는 표면 상에 탈산화시에 형성된 불규칙성을 갖는다. 그러므로, 이러한 불규칙성은 입자 자체의 크기에 무관하게 표면적을 증가시킨다. 금속 미립자의 경우에 표면 상의 그러한 밀도와 불규칙성의 영향으로 인해, 비표면적이 큰 입자를 미립자라고 하는 것은 불가능하다.
그러므로, 금속 입자의 크기를 평가하는 경우, 그러한 입자의 크기를 직접 측정하는 것이 현실적이다.
본 발명에서, 상기 시험을 기준으로 투과형 전자 현미경으로 찍은 사진에서 측정된 금속 입자의 장축의 길이 l의 평균 값 L 및 표준 편차 σ를 하기 수학식 (1)을 만족시키도록 조절한다.
<수학식 1>
0.01 μm < L ± 2σ < 0.33 μm
우수한 전자 변환 특성 및 잡음 특성을 갖춘 자기 기록 매체는 상부 자성층에 대한 그러한 조건을 만족시키는 금속 입자를 사용함으로써 얻을 수 있다. 금속 입자의 "L ± 2σ"가 0.01 μm 이하인 경우, 자성 도포층을 제조할 때의 분산은 극히 어렵고 초상자성이 발현될 수 있다. 금속 입자의 "L ± 2σ"가 0.33 μm 이상인 경우, 기록의 재생에 도움이 되지 않는 소위 입경 미달인 입자가 증가하고 잡음 특성이 열화될 수도 있다.
또한, 금속 입자가 단축에 대한 장축의 길이의 비가 정식 이방성을 유지하는 범위의 금속 입자가 작은 것이 바람직하다. 통상적으로, 그 비는 2 내지 15로 선택되고 그 비가 3 내지 10인 것이 바람직하다. 그 비가 2 미만인 경우, 강자성 분말의 배향은 불량해지고 출력은 감소된다. 그 비가 15를 넘는 경우, 단파 신호의 출력은 불량해질 수 있다.
한 유형의 강자성 분말이 이용될 수 있고 2가지 이상이 이용될 수도 있다.
다음에, 상부 자성층에 사용되는 결합제에 대해 설명할 것이다.
일반적으로, 결합제에 분산된 입자는 소형화되고, 기하학적 배치에 변화가 없는 경우 입자 사이의 공간도 또한 소형화된다. 그러한 입자 사이의 최소 공간을 습윤화하고, 입자를 결합제로 균일하게 도포하고 그것을 분산시키기 위해, 결합제에 강자성 분말과의 강한 친화성 및 우수한 유동성을 부여할 필요가 있다.
본 발명에서, 평균 중합도가 180 이하이고 극성기로서 술폰산금속염을 포함하는 염화비닐 공중합체가 상층을 위한 결합제로서 사용된다. 염화 비닐 공중합체는 상기 요건을 만족시키며 강자성 분말을 균일하게 분산시킬 수 있다. 평균 중합도는 주로 결합제의 유동성 면에서 최적화된다. 평균 중합도가 180 이상이면, 결합제의 유동성이 불량해지고 미립자의 분산능이 불량해진다. 술폰산금속염을 도핑시켜 강자성 분말과의 친화성을 개선시킨다. 이들 술폰산금속염으로서는 알칼리 금속염, 예를 들면 리튬, 칼륨 및 나트륨이 선택될 수 있다.
자성층을 위한 결합제가 반드시 염화비닐 공중합체로만 구성될 필요는 없다.이러한 염화비닐 공중합체가 50 중량% 이상 포함되는 경우, 다른 유형의 결합제가 함께 사용되어 자기 기록 매체의 주행성 및 내구성, 헤드와의 접촉성, 도막의 강도 및 강성 및 지지체의 접착성과 같은 실질적인 특성을 개선시킬 수 있다.
결합제로서는, 공지된 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 지금까지 자기 기록 매체를 위한 결합제로서 사용되어온 반응계 수지가 사용되며 5,000 내지 100,000의 평균 분자량을 갖는 결합제가 특히 바람직하다.
열가소성 수지로서는, 염화비닐, 비닐 아세테이트, 염화비닐과 비닐 아세테이트의 공중합체, 염화비닐과 비닐리덴 클로라이드의 공중합체, 염화비닐과 아크릴로니트릴의 공중합체, 아크릴산 에스테르와 아크릴로니트릴의 공중합체, 아크릴산 에스테르, 염화비닐과 비닐리덴 클로라이드의 공중합체, 염화비닐과 아크릴로니트릴의 공중합체, 아크릴산 에스테르와 아크릴로니트릴의 공중합체, 아크릴산 에스테르와 비닐리덴 클로라이드의 공중합체, 메타크릴산 에스테르와 비닐리덴 클로라이드의 공중합체, 메타크릴산 에스테르와 염화비닐의 공중합체, 메타크릴산 에스테르와 에틸렌의 공중합체, 폴리비닐 플루오라이드, 비닐리덴 클로라이드와 아크릴로니트릴의 공중합체, 아크릴로니트릴과 부타디엔의 공중합체, 폴리아미드 수지, 폴리비닐 부티랄, 셀룰로오스계 (셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 니트로셀룰로오스), 스티렌과 부타디엔의 공중합체, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 아미노 수지 및 합성 고무가 사용될 수 있다.
열경화성 수지로는, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 폴리아민 수지 및 우레아 포름알데히드 수지가 사용될 수 있다.
상기 모든 결합제에서, -SO3M, -OSO3M, -COOM, P=O(OM)2로 표시되는 측쇄 아민 (그러나, 상기 M은 수소 원자 또는 알칼리 금속, 예를 들면 리튬, 칼륨 및 나트륨을 나타냄), -NR1R2및 -NR1R2R3 +X-, >NR1R2 +X-로 표시되는 주쇄 아민 (그러나, 상기 R1, R2및 R3은 수소 원자 또는 탄화수소 라디칼을 나타내고, X-는 할로겐 원소 이온, 예를 들면 불소, 염소, 브롬 및 요오드, 무기 이온 및 유기 이온을 나타냄) 및 극성 관능기, 예를 들면 -OH, -SH, -CN 및 에폭시 라디칼을 도핑하여 비자성 안료의 분산성을 향상시킬 수 있다. 그러한 극성 관능기의 결합제에서 도핑된 양은 10-1내지 10-8몰/g이 바람직하며, 10-2내지 10-6몰/g이 더욱 바람직하다.
강자성 분말의 분산을 균일화하기 위하여, 결합제의 유형 및 자성 도료의 혼련 조건을 조절하는 것이 중요하다.
혼련 공정 중의 자성 도료의 비휘발성 성분은 80 내지 90 중량%인 것이 바람직하다. 혼련 공정 중의 비휘발성 성분 (고상 분말 성분)의 중량비가 80% 미만이면, 충분한 압력이 페이스트에 가해질 수 없고 강자성 분말의 표면을 결합제로 충분히 도포하기가 어렵다. 한편, 비휘발성 성분의 중량비가 90%를 넘으면, 결합제의 유동성이 상실되어 강자성 분말의 표면이 균일하게 도포될 수가 없다.
도포에 사용되는 용매로서는, 케톤 용매, 예를 들면 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 및 시클로헥사논, 알코올성 용매, 예를 들면 메탄올, 에탄올 및 프로판올, 에스테르 용매, 예를 들면 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 에틸 아세테이트 및 에틸렌 글리콜 아세테이트, 에테르 용매, 예를 들면 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에톡시 에탄올, 테트라히드로푸란 및 디옥산, 방향족 탄화수소 용매, 예를 들면 벤젠, 톨루엔 및 크실렌 및 탄화수소 할라이드 용매, 예를 들면 메틸렌 클로라이드, 에틸렌 클로라이드, 사염화탄소, 클로로포름 및 클로로벤젠이 사용될 수 있으며, 이들을 적당히 혼합하여 사용할 수도 있다.
혼련기로서는, 공지된 연속 이축 혼련기, 많은 단계에서 희석될 수 있는 연속 이축 혼련기, 혼련기, 가압 혼련기 및 롤 혼련기가 사용될 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
분산기로서는, 롤 밀, 볼 밀, 수평형 샌드 밀, 수직형 샌드 밀, 스파이크 밀, 핀 밀, 타워 밀, DCP, 교반기, 균질화기 및 초음파 분산기가 사용될 수 있다.
강자성 분말 및 결합제 이외에 자기 기록 매체에 통상적으로 사용되는 각종 첨가제가 자성층에 첨가될 수 있지만, 첨가제의 연마 분말의 입도는 상부 자성층의 표면 조도 Ra에 중요한 효과를 갖는다. 그럼에도 불구하고, 매체의 표면 조도 Ra는 더욱 미세한 입자가 사용될수록 더욱 향상된다. 그러므로, 이들 연마 분말로서는 모오스 경도가 6 이상이고 평균 1차 입도가 0.10 μm 미만인 무기 분말이 사용되는 것이 바람직하다. 이들 평균 1차 입도는 투과형 전자 현미경으로 찍은 사진에서 측정될 수 있다.
연마 분말이 첨가되는 경우, 그것은 자성 도료의 혼련 단계에서 분말로서 첨가될 수 있지만, 연마 분말을 용매중의 결합제와 함께 분산시켜 연마 분말 슬러리를 제조하고 자성 도료의 혼련 단계에서 그것을 첨가하는 방법이 바람직한데, 그 이유는 분산성이 향상되기 때문이다. 그러나, 연마 분말 슬러리 중의 연마 분말의 중심 입도는 그것이 첨가되기 직전에 0.2 μm 보다 작은 것이 바람직하다. 슬러리 중의 연마 분말의 중심 입도는 레이저 빔 입도 측정 장치에 의해 측정될 수 있다.
상기 상부 자성층 아래에, 결합제 중에 비자성 분말을 분산시켜 하부 비자성층을 형성시킨다. 적층 도포형 자기 기록 매체에서 이들 하층 및 상층의 표면 사이, 즉 하층과 상층의 표면 조도 사이에 강한 상호 관계가 있어 상층의 평활 표면을 형성하는 것은 알려진 사실이며, 하층의 평활 표면을 형성하는 것이 필수적이다. 그러므로, 하부 비자성층의 재료는 그러한 표면의 평활성 면에서 선택된다.
먼저, 비자성 분말의 경우에, 알루미늄 화합물 또는 실리콘 화합물 (예를 들면, 산화물) 중의 적어도 하나로 도포된 침상 적철광이 사용된다. 적철광의 분산성은 알루미늄 화합물 및(또는) 실리콘 화합물로 도포됨으로써 개선되고 첨가제로서 첨가된 윤활제로의 흡수가 방지된다.
적철광은 알루미늄 화합물 또는 실리콘 화합물 중의 하나로 도포될 수 있거나 또는 둘다로 도포될 수 있다.
도포된 적철광의 철에 대한 도포 원소의 비율 (즉, Al/Fe, Si/Fe 또는 al + Si/Fe)은 0.5 내지 10 원자%가 바람직하다. 그 비가 0.5 원자% 미만이면, 도포에의한 효과는 불량해진다. 그 비가 10 원자%를 넘더라도 그 효과는 첨가량에 비례해서 더 증가되지 않으며 오히려 입자의 표면적이 증가하기 때문에 바람직하지 않다. 적철광은 알루미늄 화합물 및(또는) 실리콘 화합물로 도포될 수 있고, 미량의 금속 산화물 또는 경금속 산화물, 예를 들면 인 및 붕소로 도포될 수도 있다.
표면이 평활한 하부 비자성층을 형성하기 위하여, 상기한 바와 같이 적철광을 도포할 필요가 있으며, 장축의 길이는 0.2 μm 미만이고, 단축에 대한 장축의 길이의 비는 상부 자성층을 위한 강자성 분말의 것 보다 더 클 필요가 있다.
침상 적철광의 장축의 길이가 0.2 μm 이상이면, 단파장을 사용하여 고기록 밀도에 적합한 평활 표면을 얻을 수가 없다. 적철광이 비자성일 때, 비자계 배향 처리를 행할 수가 없지만, 적철광이 상기 비를 갖는 경우, 그것은 도포시에 전단력에 의해 자연적으로 배향되고 평활 표면을 얻을 수가 있다.
하부 비자성층에서 그러한 도포된 침상 적철광은 비자성 분말의 주요 성분으로서 포함되지만, 다른 비자성 안료가 함께 사용되어 분산성을 개선시키고, 층을 도전성으로 만들고 색조를 개선시킬 수도 있다.
침상 적철광과 함께 사용될 수 있는 비자성 안료로서는, 산화 금홍석 티탄, 산화 예추석 티탄, 카본 블랙, 산화 주석, 산화 텅스텐, 산화 규소, 산화 아연, 산화 크롬, 산화 세륨, 티탄 카바이드, BN, α-알루미나, β-알루미나, γ-알루미나, 황산 칼슘, 황산 바륨, 이황화 몰리브덴, 탄산 마그네슘, 탄산 바륨, 탄산 스트론튬 및 티탄산 바륨이 사용될 수 있다. 목적에 따라 각 자성 안료에 적당량의 불순물을 도핑시킬 수 있다.
그러한 비자성 안료의 비표면적은 5 내지 100 m2/g이 바람직하며, 20 내지 70 m2/g이 더욱 바람직하다. 비자성 안료의 비표면적이 상기 범위내에 있으면, 비자성 안료의 입자는 미립자이며 하부 비자성층이 평활하게 된다. 그 결과, 그 위에 형성된 상부 자성층은 평활하게 되고, 자기 기록 매체의 변조 잡음 특성이 개선되고 공간 손실도 감소된다. 비자성 안료의 비표면적이 이 범위보다 크면, 도포 분산이 어렵고, 반대로 비표면적이 너무 작으면, 하부 비자성층 및 상부 자성층의 표면 평활성이 불량하게 되고 고밀도 기록면의 특성이 열화된다.
그러나 하부 비자성층 표면은 적층 도포형 자기 기록 매체 내에 이러한 비자성 분말을 이용하여 매끄럽게 형성시키며 또한 상층 및 하층 간 계면의 균일성도 중요하다. 상층과 하층 사이의 계면 상태를 조절하는 인자 중에서 중요한 것은 상층용 자성 도료 특성 및 하층용 자성 도료 특성, 특히 구체적으로, 각각의 도료의 점도 특성이 특히 중요하다. 즉, 상층의 자성 도료 및 하층의 비자성 도료의 점도 특성들의 친화성에 특히 주의할 필요가 있다.
따라서, 상층과 관련하여 제시된 결합제, 즉 평균 중합도가 180 이하이고, 극성기로서 술폰산금속염을 포함하는 염화비닐 공중합체가 하층의 비자성 도료에 이용되어 결합제의 50 중량% 이상을 차지하는 것이 바람직하다. 상층내에 포함된 결합제의 50 중량% 이상을 차지하는 염화비닐 공중합체 유형이 하층의 결합제에 이용된 유형과 동일한 경우, 상층의 자성 도료와 하층의 비자성 도료 사이의 친화성이 증가하고 균일한 계면이 상층 및 하층 사이에 얻어진다. 색상 분균일, 도료의분균일, 도료 상의 흠집, 부분적으로 도포되지 않는 현상 및 채터(chatter) 현상과 같은 도포의 결점이 일소될 수 있다.
이러한 하부 비자성층에 있어서, 결합제는 반드시 평균 중합도가 180 이하이고, 극성기로서 술폰산금속염을 포함하는 염화비닐 공중합체 만으로 제조될 필요는 없으며, 다른 유형의 결합제가 함께 이용될 수 있다. 염화비닐 공중합체와 함께 이용되는 결합제로서는 상부 자성층과 관련하여 제시된 임의의 결합제도 이용될 수 있다.
하층의 비자성 도료에 이용되며 상층과 관련하여 제시된 임의의 용매도 이용될 수 있다.
또한, 하층의 비자성 도료를 제조하는 장치로서는, 롤 밀, 볼 밀, 샌드 밀, 교반기, 혼련기, 및 압출기, 수평형 샌드 밀, 수직형 샌드 밀, 스파이크 밀, 핀 밀, 타워 밀, DCP, 균질화기 및 초음파 분산기와 같은 공지된 장치가 이용될 수 있다.
상기 물질로부터 제조된 상부 자성 도료 및 하부 비자성 도료를 비자성 지지체에 도포시킨 후, 건조시켜 각각 상부 자성층 및 하부 비자성층을 제조할 수 있다.
비자성 지지체 상에 제조된 2가지 유형의 도료를 도포시키는 방법에는, 일본 특개평 제6-236543호에 기재된 소위 건식상 습식 도포법 (wet-on-dry system) (하층 도료가 도포되어 건조된 후, 상층 도료가 건조된 도막 상에 도포되어 건조됨) 및 소위 습윤 중층 도포법 (습윤 적층 도포법) (상층 도료를 습윤된 하층 도막 상에 도포시킴)가 있다.
도막의 균일성, 상층 및 하층간 계면의 접착성 및 생산성 면에서, 습윤 중층 도포법을 이용하는 것이 바람직하다. 도 2는 이 습윤 중층 도포법에 따라 도료를 도포하는 도포기의 예를 보여준다.
본 도포기에는 도료가 분사되는 말단부에 2개의 슬릿 (하층의 경우 슬릿(11), 상층의 경우 슬릿 (12))을 가지는 다이 헤드 (18) (4립(four-lip) 다이 헤드)가 있다. 즉, 이 다이 헤드에서, 각각 하층 도료 및 상층 도료가 공급되는 하층 도료 저장소 (13) 및 상층 도료 저장소 (14)가 두개의 슬릿 (11 및 12)의 이면 상에 형성되어, 이들 도료 저장소 (13 및 14)에 공급된 상층 및 하층 도료가 슬릿 (11 및 12)를 통해 다이 말단부로 분사된다. 한편, 하층 도포를 위한 슬릿 (11)로부터 상층 도포를 위한 슬릿 (12) 쪽으로 도 2의 화살표 A에 도시한 바와 같은 방향으로 다이 말단을 따라서, 도료가 도포될 지지체 (15)를 이동시킨다.
우선, 하층 도포를 위해 지지체 (15)가 슬릿 (11)을 통과할 때, 슬릿 (11)로부터 분사된 하층 도료가 상기한 바와 같이 이동된 비자성 지지체 (15)의 표면 상에 도포되고, 그 결과 하도막 (16)이 형성된다. 상층 도포를 위해 지지체가 슬릿 (12)를 통과할 때, 슬릿 (12)로부터 분사된 상층 도료가 습윤한 하도막 (16)상에 도포되어 그 결과, 이층의 도막 (16 및 17)이 형성된다. 이들 습윤한 이층 도막을 건조시키고 필요한 경우, 캘린더링과 같은 표면 평활화 공정을 실시하여 적층 도포형 자기 기록 매체를 제조한다.
4립 형 다이 헤드 이외에 3립 형 및 2립 형 다이 헤드가 있다.
상기한 바와 같이 습윤 중층 도포법에 따라 제조된 하층 및 상층이 습윤한 하도막상에 상층 도료를 도포하여 형성되므로, 하층 표면, 즉, 하층 및 상층 사이의 경계면은 매끄럽다. 따라서, 상층 표면도 매우 만족스럽고 드롭아웃(dropout)이 형성되지 않고 높은 출력 및 낮은 잡음이 요구되는 고밀도 기록에 적당하다. 하층 및 상층이 접착성이므로, 막 박리가 거의 일어나지 않아 우수한 내구성을 얻을 수 있다.
습윤 중층 도포법에 따라 형성된 하층 및 상층 사이에, 별도의 경계가 실질적으로 존재하여, 이 두 층의 구성성분이 일정한 두께로 공존하는 경계 영역이 존재할 수 있다. 본 발명에서는, 이러한 경계 영역이 존재할 경우, 경계 영역의 이 경계 영역을 제외한 아래쪽 층을 하층, 위쪽 층을 상층으로 칭한다.
한편, 상층 및 하층이 건식상 습식 도포법에 의해 형성되었을 경우, 다이 헤드 도포법, 그라비아 롤 도포법 및 역상 롤 도포법과 같은 통상의 도포법이 상층 및 하층 도료를 도포하는 방법에 이용된다. 그러나, 이 경우, 하층이 상층 도료 중의 용매에 대해 충분한 내성을 가지도록, 하층에 이용되는 물질을 선택할 필요가 있다.
상기한 바와 같이 하부 비자성층 표면이 평활하도록 형성된 하층 및 상층 재료를 선택한 것과 같이, 상부 자성층 표면도 이것이 평활하도록 형성된다. 즉, 상부 자성층은 비-접촉 광학 표면 조도 측정기로 측정한 표면 조도 Ra가 4nm이거나 비자성 지지체의 양쪽 표면 조도 중에서 보다 값이 작은 조도치 Ra보다 더 작도록 형성된다. 따라서, 드롭아웃이 형성되지 않아 상부 자성층은 고출력 및 저-잡음이극히 요구되는 고밀도 기록화에 적합하다. 상부 자성층에 강자성 분말을 균일하게 분산시켜 이 층을 분말로 충전시키고 하부 비자성층을 평활하게 형성시키기 위한 조건은 상기되었으나, 고밀도 대량 저장 기록화를 위해서는, 비자성 지지체의 두께 및 특성을 조절할 필요가 있다. 목표는 카세트 내에 들어가는 테입의 길이를 증가시키기 위해 매체를 얇게 하고 매체가 얇아졌어도 충분한 내구성을 가지도록 하는 것이다.
우선, 상부 자성층의 두께가 0.05 내지 0.2 μm이고 하부 비자성층 및 상부 자성층의 총두께의 1/5 이하이고, 매체 총 두께의 1/20 이상인 것이 바람직하다. 비자성 지지체의 두께는 5 μm 이하인 것이 바람직하다. 이러한 두께는 각층의 두께와 매체 자체의 얇아진 정도의 균형을 고려하여 결정된다.
즉, 각 층을 가능한 한 최대로 얇게 하여 매체를 가늘게 하는 것이 이득이 되지만, 하부 비자성층이 상기 범위보다 가늘어질 경우, 비자성 지지체의 조도가 하층에 의해 충분히 차폐될 수 없어 차폐 효과가 열화되는 문제가 발생한다. 상부 자성층이 너무 얇을 경우, 전자 변환 특성도 악화된다. 따라서, 상층 및 하층을 과도하게 박막화시키는 것은 피해야 하며, 따라서 차폐 효과 및 전자 변환 특성에 대한 영향을 최소화하면서 매체의 총두께를 감소시킬 수 있기 때문에, 오히려 상층 및 하층 대신 비자성 지지체를 박막화하는 것이 유리하다. 상기 두께는 상기한 바를 고려하여 결정된다.
그러나, 비자성 지지체가 단순히 박막화된 경우, 테입의 강성이 감소되고 헤드와의 접촉이 열악해질 뿐 아니라 테입 연부의 손상, 리벨링(rivelling) 및 코일화된 형태를 이루지 못하는 현상과 같은 문제도 발생한다. 이러한 문제를 피하기 위해서는, 비자성 지지체의 영률이 1,000 kg/mm2이상일 필요가 있다. 영률이 1,000 kg/mm2이상이면, 비자성 지지체의 두께가 5μm 미만이어도, 충분한 실용적 특성이 보장되는데, 그 이유는 상층 및 하층의 강도가 상술한 바와 같이 증가될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 자기 기록 매체의 기본 구성은 상기한 바와 같으나, 자기 기록 매체의 구성은 이에만 국한되는 것이 아니다. 일반적으로 자기 기록 매체에 이용되는 구성 성분이 첨가되어 특성들을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 윤활제 및 표면 활성제와 같은 첨가제가 상부 자성층 및 필요한 경우, 하부 비자성층에 첨가될 수 있다.
윤활제의 경우, 흑연, 몰리브덴 디술피드 및 텅스텐 디술피드, 실리콘유, 탄소 원자수 10 내지 22개의 지방산, 탄소 원자수 10 내지 22개의 지방산 및 탄소 원자수 2 내지 26개의 알콜을 기재로 하여 합성된 지방산 에스테르, 테르펜성 화합물 및 이들 올리고머와 같은 고상 윤활제 및 플루오르계 윤활제가 이용될 수 있다. 이러한 윤활제는 상층에만 또는 두개의 층에 첨가될 수도 있다. 그러나, 상층에만 첨가될 경우, 필요한 윤활제의 절대량이 불충분하기 때문에, 이러한 윤활제는 두개의 층 모두에 첨가하는 것이 바람직하다.
표면 활성제의 경우, 비이온성 표면 활성제, 음이온성 표면 활성제, 양이온성 표면 활성제 및 양성 표면 활성제가 이용될 수 있다. 이들 표면 활성제는 상층또는 하층에만 첨가되거나 또는 두개의 층에 첨가될 수 있다. 표면 활성제가 두개의 층에 첨가된 경우, 동일한 유형이 이용될 수도 있고 상이한 유형이 이용될 수도 있다. 첨가량에 있어서는, 동일한 양이 첨가되거나 또는 상이한 양이 첨가될 수도 있다.
추가로, 결합제와 가교되어 경화되는 폴리이소시아네이트도 함께 이용될 수 있다. 폴리이소시아네이트의 경우, 톨루엔 디이소시아네이트 및 그의 부가 생성물, 알킬렌 디이소시아네이트 및 그의 부가 생성물이 이용될 수 있다. 폴리이소시아네이트 첨가량에 있어서, 결합제 100 중량부 당 5 내지 80 중량부가 적당하며 10 내지 50 중량부가 바람직하다. 이 폴리이소시아네이트는 두개의 층에 첨가될 수도 있고 상층에만 첨가될 수도 있다. 폴리이소시아네이트가 두개의 층에 첨가될 경우, 동일한 양이 첨가될 수도 있고 임의의 비율로 상이한 양이 각 층에 첨가될 수도 있다.
데이타 저장을 위한 컴퓨터의 자기 테입이 도시된 도 1에 도시된 바와 같이 상층 (2) 및 하층 (4)가 비자성 지지체 (1)상에 형성되어 자기 기록 매체를 이루는 면의 반대편 면에 이면 도포층 (3)이 제공되어 주행 성능을 향상시키고 대전 및 전기 전달을 방지한다. 하층과 비자성 지지체 사이에 하도가 제공되어 하층과 지지체 사이의 접착성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 대량 저장을 달성하기 위해서는, 각층의 두께는 매체의 총 두께가 너무 두꺼워지지 않도록 설정할 필요가 있다.
실시태양
본 발명의 바람직한 실시태양을 실험 결과에 근거하여 하기한다.
상층에 사용되는 강자성 분말의 장축 길이의 조사
표 1에 제시된 조성, 자성, 평균 장축 길이 및 장축 길이의 표준 편차를 가지는 철 강자성 분말 시료 A-1, B-1, C-1, D-1, A-2, B-2, C-2, C-3, D-2을 준비하였다. 강자성 분말의 합금 조성비는 X-선 형광 분석에 의해 구하였다. 포화 자화 σs및 보자력 Hc를 도에이 인더스트리즈사 (Toei Industries)에 의해 제조된 자기 측정기를 이용하여 측정하였다. 측정된 외부 자기장은 1.2 MA/m (15 kOe)이다. 장축의 평균치 L (평균 길이) 및 장축 길이의 표준 편차는 무작위로 추출된 200 개의 시료에 대한 투과형 전자 현미경을 이용한 화상 측정 결과에 기초하여 계산하였다.
상층의 도료는 하기 조성비에 따라 이러한 강자성 분말을 이용하여 제조하였다: 강자성 분말, 결합제, 첨가제 및 용매를 혼련기를 이용하여 혼련하고 상기 혼련물을 통상의 방법에 의해 혼합하고 이들을 5 시간 동안 샌드 밀로 분산시켜 휘발성 성분이 85 중량%이도록 함으로써 도료를 제조하였다. 그러나, Al2O3이 슬러리화되고 분산 단계에서 기타 성분들이 혼합될 수 있다.
상층 도료의 조성
철 강자성 분말: 100 중량부
염화비닐 공중합체: 14 중량부
(중합도: 150, 극성 관능기로서 술폰산나트륨염을 5×10-5mol/g 함유)
폴리에스테르 폴리우레탄 수지: 6 중량부
(극성 관능기로서 술폰산나트륨염을 1×10-4mol/g 함유)
첨가제: 탄소: 2 중량부, Al2O3: 5 중량부
(1차 입도: 0.09 μm, 슬러리중 중심 입도: 0.17 μm)
스테아린산: 1 중량부
헵틸 스테아레이트: 1 중량부
메틸 에틸 케톤: 150 중량부
시클로헥사논: 150 중량부
이어서, 비자성 분말, 결합제 및 용매를 혼련기를 이용하여 혼련하고, 상기 혼련물을 혼합하고 이들을 3 시간 동안 샌드 밀로 분산시켜 비휘발성 성분이 85 중량 %이도록 함으로써 하층 도료를 제조하였다.
하층 도료의 조성
알파 철산화물: 100 중량부
(3 원자%의 Si를 포함하도록 가공, 단축 길이에 대한 장축 길이의 비율 : 8, 장축 길이: 0.18 μm)
염화비닐 공중합체: 14 중량부
(중합도: 150, 극성 관능기로서 술폰산나트륨염을 5×10-5mol/g 함유)
폴리에스테르 폴리우레탄 수지: 6 중량부
(극성 관능기로서 술폰산나트륨염을 1×10-4mol/g 함유)
스테아린산: 1 중량부
헵틸 스테아레이트: 1 중량부
메틸 에틸 케톤: 105 중량부
시클로헥사논: 105 중량부
폴리이소시아네이트를 각각 제조된 상층 도료 및 하층 도료에 4 중량부 및 2 중량부로 가한 후, 이들 도료를 동시에 두께 4.5 μm의 아라미드 (방향족 폴리아미드)막 (표면 조도 Ra: 만족할 만한 수치의 조도를 가지는 표면 상에서는, 5.5 nm; 열악한 조도를 가지는 표면 상에서는 7.0 nm)에 4립형 다이 도포기를 이용하여 도포하였다. 상층 도료가 습윤한 동안에 솔레노이드 코일을 이용하여 상도막에 대해 배향화 공정을 수행한 후, 상부 자성층 및 하부 비자성층이 건조, 캘린더링 및 경화 과정에 의해 형성된다. 건조된 후의 각 도포층의 두께는 상층이 0.15μm이고 하층의 두께가 2.0 μm이도록 정하였다.
한편, 이면 도료를 하기 조성에 따라 제조하였다:
이면 도포의 조성
카본 블랙 (상표명: Asahi No. 50): 100 중량부
폴리에스테르 폴리우레탄: 100 중량부
(니포란사 제조. 상표명 N-2304)
메틸 에틸 케톤: 500 중량부
톨루엔: 500 중량부
상층 및 하층이 형성된 지지체의 면의 반대편 면에 이 이면 도료를 도포하여 두께가 0.5 μm인 이면 도포층을 형성시켰다.
상층 및 하층 및 이면 도포층이 형성된 최초의 테입을 각각의 테입의 폭이 8mm이도록 세로로 절단하였다.
자기 테입의 자성, 표면 조도 Ra, 전자 변환 특성 및 C/N 비율을 상기한 바와 같이 측정하였다.
자성의 측정을 위해, 포화 자성 플럭스 (flux) 밀도 Bm, 보자력 Hc 및 포화 자성 플럭스 밀도에 대한 잔류 자성 플럭스 밀도의 비율을 외부 자기장 0.8 MA/m (10kOe)의 조건하에서 자기측정기를 이용하여 측정하였다.
표면 조도 Ra는 비접촉식 광학면 조도 측정기 (레이저 간섭을 측정하는 현미경, ZYGO사 제조)를 이용하여 제조하였다.
전자 변환 특성은 소니사에 의해 제조된 Hi-8 덱을 개조한 측정 장치를 이용하여 파장 λ = 0.5 μm 및 λ = 0.33 μm 지점에서의 출력을 측정함으로써 쟀다. C/N 비율은 중심 진동수로부터 1 MHz 떨어진 진동수에서의 잡음을 측정함으로써 쟀다. 출력 및 C/N 비율은 0 dB로 규정된 실시예 5의 값에 기초하였다.
표 1a 및 1b에 상부 자성층에 이용된 강자성 분말의 특성들과 함께 상기 측정의 결과를 제시한다.
[표 1a]
[표 1b]
실험 1 및 5, 실험 2 및 6, 실험 3, 7 및 8 및 실험 4 및 9의 조합에서, 상층 자성층에 이용되는 강자성 분말의 평균 장축 길이 L은 실질적으로 동일하다. 그러나, 실험 1 내지 4에서 보다 실험 5 내지 9의 표준 편차 σ가 더 크며 실험 5 내지 9의 결과는 수학식 (1)을 만족시키지 않는다.
<수학식 1>
0.01 μm < L ± 2σ < 0.33 μm
이들 조합들에 대하여 비교할 경우, 실험 5 내지 9에 이용된 자기 테입의 출력 및 C/N 비율은 실험 1 내지 4에 이용된 자기 테입의 출력 및 C/N 비율 보다 낮다. 그러나 자성 및 표면 조도 Ra에 있어서는, 이들 조합들 간의 극심한 차이는 없다. 따라서, 실험 5 내지 9에 이용된 자기 테입 특성의 열화는 강자성 분말의 입도 분포의 열화, 즉 최대 입자 수의 증가에 의한 입자 길이 손실 증가에 의해 야기되는 것으로 생각된다.
즉, 전자 변환 특성이 우수한 자기 테입을 얻기 위해서는, 상부 자성층의 강자성 분말의 입도 분포가 중요하며, 실험 결과로부터 수학식 (1)을 만족시키는 강자성 분말을 이용하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
<수학식 1>
0.01 μm < L ± 2σ < 0.33 μm
강자성 분말이 수학식 (1)을 만족시키는 실험 1 내지 4에서 비교시, 출력 및 C/N 비율은 강자성 분말의 평균 장축 길이가 작아질수록 증가하지만, 실험 3 및 4에서 보여진 바와 같이, 평균 장축 길이가 너무 작으면, 출력의 증가도 감소한다. 이것은 강자성 분말이 너무 미세하기 때문에 이러한 입자들이 결합제 및 분산제의 분산화 능력을 넘어섬으로 인하여 분말이 충분히 분산될 수 없기 때문이다.
상층용 염화비닐 공중합체에 함유된 극성기의 함량 검사
상부 자성층용으로 공중합도가 150이고 표 2에 기재된 양의 술폰산나트륨염을 함유하는 염화비닐 공중합체를 사용하는 것을 제외하고는 자기 테입을 실험 3과동일한 방법으로 제조하였다.
자성 특성, 표면 조도 Ra , 전자 변환 특성 및 제조된 자기 테입의 C/N 비율을 측정하였다. 표 2는 염화비닐 공중합체에 함유된 술폰산나트륨염의 함량과 함께 측정 결과를 나타낸다.
[표 2]
표 2에 기재된 바대로 만족할만한 전자 변환 특성을 술폰산나트륨염을 함유하지 않은 염화비닐 공중합체를 사용한 실험 13과 비교하여, 술폰산나트륨염을 함유하는 상부 자성층용 염화비닐 공중합체를 사용하는 실험 10 내지 12에서 얻었다. 이는 자기 테입의 전자 변환 특성은 상부 자성층용 염화비닐 공중합체 중에 술폰산나트륨염과 같은 극성기를 함유함으로써 개선된다는 것을 나타내었다.
상층용 염화비닐 술폰산염에 함유된 극성기 형태의 조사
상부 자성층용으로 공중합도가 150이고 표 2에 기재된 5×10-5몰/g의 극성 관능기를 함유하는 염화비닐 공중합체를 사용하는 것을 제외하고는 자기 테입을 실험 3과 동일한 방법으로 제조하였다.
자성 특성, 표면 조도 Ra, 전자 변환 특성 및 제조된 자기 테입의 C/N 비율을 측정하였다. 표 3은 염화비닐 공중합체에 도핑된 극성 관능기 형태와 함께 측정 결과를 나타낸다.
[표 3]
표 3에 기재된 바대로 실험 14에서 술폰산칼륨염을 함유하는 염화비닐 공중합체를 사용하여 제조된 자기 테입 및 실험 3에서 술폰산나트륨염을 함유하는 염화비닐 공중합체를 사용하여 제조된 자기 테입은 대체적으로 같은 특성을 보였다. 그러나, 카르복실산 및 3급 아민 또는 4급 암모늄 염을 함유하는 염화비닐 공중합체를 사용한 경우에는 실험 3 및 14에서 생성된 자기 테입과 비교하여 특성이 저하되었다. 이는 금속 술폰산염이 상층용 염화비닐 공중합체에 도핑되는 극성 관능기로서 가장 적합하다는 것을 의미한다.
상층용 염화비닐 공중합체의 중합도의 조사
상부 자성층용으로 5×10-5몰/g의 술폰산나트륨염을 함유하고, 표 4에 기재된 중합도의 염화비닐 공중합체를 사용하는 것을 제외하고는 자기 테입을 실험 3과 동일한 방법으로 제조하였다.
자성 특성, 표면 조도 Ra, 전자 변환 특성 및 제조된 자기 테입의 C/N 비율을 측정하였고, 정지 상태에서 내구성, 셔틀에서 내구성 및 드롭아웃 수를 측정하였다.
정지 상태에서 내구성은 출력이 정지 상태에서 -3 dB로 감쇠되는 시간을 특정하여 평가하였다. 셔틀에서 내구성은 1회당 2분동안 테입을 셔틀링하고, 평가하고, 출력이 3 dB로 감쇠되는 시간을 측정함으로써 평가하였다. 이러한 내구성을 25℃의 온도 및 60%의 상대습도 하에 측정하였다.
드롭아웃의 수를 10 dB 이상의 저하 빈도수를 측정하거나 또는 3분의 출력동안 3 μsec동안 연장하여 평가하였다.
표 4는 염화비닐 공중합체의 중합도와 함께 측정 결과를 나타낸다.
[표 4]
표 4에 기재된 바대로 상층용 염화비닐 공중합체의 중합도가 180 이하(실험 18 내지 20)로 수지의 중합도가 감소함에 따라 정지 상태에서 내구성 및 셔틀에서 내구성은 조금 저하되었으나, 내구성 및 전자 변환 특성은 내성을 가졌다. 이는 염화비닐 공중합체의 중합도가 180 이하인 것이 적절함을 의미한다.
상층에서 염화비닐 공중합체와 폴리에스테르 폴리우레탄 수지의 배합 비율의 조사
상부 자성층에서 사용된 염화비닐 공중합체와 폴리에스테르 폴리우레탄 수지의 배합 비율이 표 5에 기재된 바와 같이 변화하는 것을 제외하고는 자기 테입을 실험 3과 동일한 방법으로 제조하였다.
자성 특성, 표면 조도 Ra, 전자 변환 특성 및 제조된 자기 테입의 C/N 비율을 측정하였고, 정지 상태에서 내구성, 셔틀에서 내구성 및 드롭아웃 수를 측정하였다. 표 5는 결합제의 배합 비율과 함께 측정 결과를 나타낸다.
[표 5]
표 5에 기재된 바대로 상층의 결합제에서 염화비닐 공중합체의 배합 비율이 감소된 경우에, 정지 상태 및 셔틀 상태에서 출력, C/N 비율은 거의 변화되지 않았다. 그러나, 염화비닐 공중합체의 배합 비율이 6 또는 0 중량으로 고정된 실험 25 및 26에서 드롭아웃 수는 현격히 증가하였다. 폴리우레탄 수지의 배합 비율이 큰 실험 25 및 26에서, 상층과 하부층 간의 친화성이 저하되었고, 도포의 불균일성이 적층 도포물에서 발견되었다.
이는 상층용 결합제에서 염화비닐 공중합체의 배합 비율이 총 결합제양의 50중량% 이상으로 요구됨을 의미한다.
상층에서 공중합도가 150인 염화비닐 공중합체와 공중합도가 300인 염화비닐 공중합체의 배합 비율의 조사
상부 자성층에서 사용될 결합제용으로 공중합도가 150이고, 극성 관능기로서 5×10-5몰/g의 술폰산나트륨염을 함유하는 염화비닐 공중합체와 공중합도가 300이고, 극성 관능기로서 5×10-5몰/g의 술폰산나트륨염을 함유하는 염화비닐 공중합체를 표 6에 따른 배합 비율로 혼합한 혼합물을 염화비닐 공중합체와 폴리에스테르 폴리우레탄 수지의 혼합물 대신 사용하는 것을 제외하고는 자기 테입을 실험 3과 동일한 방법으로 제조하였다.
자성 특성, 표면 조도 Ra, 전자 변환 특성 및 제조된 자기 테입의 C/N 비율을 측정하였고, 정지 상태에서 내구성, 셔틀에서 내구성 및 드롭아웃 수를 측정하였다. 표 6은 결합제의 배합 비율과 함께 결과를 나타낸다.
[표 6]
표 6에 기재된 바대로 중합도가 150인 염화비닐 공중합체의 배합 비율이 감소되는 경우 정지 상태 및 셔틀 상태에서 특성인 내구성 및 드롭아웃의 수가 거의 변화되지 않았다. 그러나, 전자 변환 특성은 특히 중합도가 150인 염화비닐 공중합체의 배합 비율이 6 중량% 또는 0 중량%인 실험 31에서 현저히 저하되었다.
이는 각각 상이한 공중합도의 염화비닐 공중합체들을 혼합하는 경우에 적절한 중합도 수지의 배합 비율, 즉 중합도가 180 이하인 염화비닐 공중합체가 총 결합제의 50 중량% 이상이 요구됨을 의미한다.
공중합도가 150인 염화비닐 공중합체, 공중합도가 300인 염화비닐 공중합체 및 폴리우레탄 수지를 10중량:5중량:5중량의 배합 비율로 혼합한 혼합물을 사용하는 자기 테입의 특성 또한 유사하게 측정되었다. 결과적으로 만족할만한 값은 보자력 tHc가 175 kA/m, 포화 자기 플럭스 밀도 Bm이 440 mT, 잔류 자기 플럭스 밀도 대 포화 자기 플럭스 밀도의 비율 Rs가 0.86, 표면 조도 Ra가 2.6 nm, 출력이 +5.9 dB, C/N 비율이 +4.4 dB, 정지 상태에서 내구성이 120분 이상, 셔틀에서 내구성이 150분 이상 및 드롭아웃의 수는 36으로 나타났다. 이는 3가지 형태의 결합제가 함께 사용되는 경우 적절한 중합도의 염화비닐 공중합체의 배합 비율은 총 결합제의 50 중량% 이상이 요구됨을 의미한다.
상부 도포 혼련에서 비휘발성 성분의 함량 검사
표 7 및 8에 기재된 바와 같이 상층용 혼련 도포에서 비휘발성 성분의 함량을 변화시키는 것을 제외하고는 자기 테입을 실험 3과 동일한 방법으로 제조하였다.
제조된 자기 테입의 자성 특성, 표면 조도 Ra, 전자 변환 특성 및 제조된 자기 테입의 C/N 비율 및 드롭아웃 수를 측정하였다. 표 7 및 8은 상층용 혼련 도포에서 비휘발성 성분 함량 측정 결과이다. 표 7은 실험 22에 따라 제조된 자기 테입 측정 결과이고, 표 8은 실험 3에 따라 제조된 자기 테입 측정 결과이다.
[표 7]
[표 8]
표 7에서는 결합제로 중합도가 150인 염화비닐 공중합체만을 사용한 경우이고, 표 8에서는 중합도가 150인 염화비닐 공중합체 및 폴리우레탄 수지의 혼합물을 사용하였으나, 표 7 및 8의 경우에 있어서 자기 변환 특성 및 드롭아웃 특성은 상층용 혼련 도포에서 비휘발성 성분의 함량을 80 내지 90 중량부로 고정시킴으로써 두 경우 모두 개선되었다.
실험 32에서 상부 도포 및 하부 도포가 동시에 도포될 때 낮은 도포 분산도및 도포의 불균일성이 발견되었다. 실험 37에서 고체 물질의 양이 혼련에서 너무 낮으므로 혼련 작용은 거의 나타나지 않았다.
상층용 연마 분말의 입도 조사
상부 자성층용으로 슬러리에서 1차 입도 및 중심 입도가 표 9에 기재된 바와 같은 연마 분말로 Al2O3를 사용하는 것을제외하고는 자기 테입을 실험 3과 동일한 방법으로 제조하였다. 그러나 실험 45 및 49에서 Al2O3를 혼련 과정에서 분말로 첨가하였다. 슬러리에서 Al2O3의 중심 입도는 분산 시간을 변화시킴으로써 제어되었다.
자성 특성, 표면 조도 Ra, 전자 변환 특성 및 제조된 자기 테입의 C/N 비율을 측정하였고, 정지 상태에서 내구성, 셔틀에서 내구성 및 드롭아웃 수를 측정하였다. 표 9 및 10은 Al2O3의 슬러리에서 1차 입도 및 중심 입도와 함께 측정 결과를 나타낸다.
[표 9]
[표 10]
표 9 및 10에 기재된 바와 같이 Al2O3를 혼련시에 분말로서 첨가하는 실험 45 및 49에서, 표면 조건이 저하될 뿐만 아니라 드롭아웃이 증가하였다. 한편, Al2O3가 슬러리인 경우 Al2O3를 자성층에 분산시키고, 표면 조건 및 자기 변환 특성이 뛰어난 자기 테입을 얻을 수 있었다. 특히 중심 입도가 0.17 μm 이하가 될 때까지 Al2O3가 슬러리에서 분산되는 경우, 자기 변환 특성 및 및 내구성이 매우 뛰어난 자기 테입을 실현할 수 있었다.
자기 테입의 층 두께 조사
상부 및 하부 층, 지지막 및 이면 도포층의 두께가 표 11 및 12에 기재된 바대로 변화되는 것을 제외하고는 실험 3과 동일한 방법으로 제조하였다.
제조된 자기 테입의 자기 변환 특성, C/N 비율 및 오버라이트(overwrite) 특성을 측정하였다.
오버라이트 특성은 1 μm 파장의 신호에 의해 지워진 4 μm 파장의 신호 후남은 원래 신호의 출력을 측정함으로써 평가하였다. 출력을 위해 실험 3에서 값을 0 dB로 하였다.
표 11 및 12는 층 두께의 구성과 함께 측정한 결과를 나타낸다.
[표 11]
[표 12]
(주)
조건 1: 상층의 두께가 총 도포된 층 두께의 1/5 이하이다.
조건 2: 상층의 두께가 총 테입 두께의 1/20 이하이다.
"O"는 조건을 충족시키는 것을 의미한다.
"X"는 조건을 충족시키지 않음을 의미한다.
표 11 및 12에 기재된 바와 같이 상층의 두께가 0.2 μm 이하이고, 상부 및 하부층 총 두께의 1/5 이하, 테입의 총 두께의 1/20 이하이고, 5.5 dB 이상의 출력 조건을 만족시키는 자기 테입을 얻을 수 있었고, 이러한 자기 테입은 또한 뛰어난 오버라이트 특성을 가졌다. 비록 지지막의 두께가 출력 및 오버라이트 특성에 영향을 미치지 않는다해도, 5 μm 이하의 얇은 테입이 바람직하다.
하층용으로 사용되는 비자성 도료 분말의 조사
하부 비자성층용 비자성 분말을 표 13에 나타낸 양의 Si 및 Al로 도포된 적철광 (알파 산화철)을 사용하는 것을 제외하고는 실험 3에서와 동일한 방법으로 자기 테입을 생산한다.
적철광을 Si 및 Al로 도포시키는 방법은 다음과 같다:
적철광 (실험 1에서 사용되며 아직 Si로 도포시키지 않은 적철광)을 물에 충분하게 분산시킨 후, 목적 도포량에 대응하는 양의 Si 및 Al을 포함하는 가용성 염의 용액을 적철광이 분산되어 있는 액체중에 알칼리성 주위 대기하에서 가하고 교반시킨다. 결과, 적철광이 Si 및 Al로 고르게 도포된다. Si 및 Al로 도포시킨 적철광을 경사 분리시킨 후 펠릿화하고, 수분량이 1% 이하로 될 때까지 건조시키고 분쇄한다.
하층이 1개의 층만으로 형성되는 경우와 하층으로서 2개의 층이 형성되는 경우의, 생산된 자기 테입의 표면 조도 Ra와 전자 변환 특성을 측정한다. 하층용 도료만을 도포하고 건조시켜 비자성층이 상부에 형성된 시료 칩을 제조하고 단일층만으로 하층이 형성되는 경우의 표면 조도 Ra를 상기 시료의 것을 측정함으로써 측정한다.
표 13은 적철광상에 도포되는 Si와 Al의 양과 함께 측정 결과를 나타낸다.
[표 13]
표 13에 나타낸 바와 같이, 실리콘 화합물 및 알루미늄 화합물로 도포시킨 적철광을 하부 비자성층용 비자성 분말로 사용하고 적철광의 Si/Fe 및 Al/Fe 또는 Si + Al/Fe의 범위가 0.5 내지 10 원자%인 경우, 하부 비자성층의 표면 상태가 만족스럽고 또한, 상부 자성층의 표면 조건이 또한 만족스럽다. Si 및 Al로 도포시키지 않은 적철광을 사용하는 자기 테입으로부터의 출력 보다는 상부 자성층에 상기 만족스러운 표면 상태를 제공하는 자기 테입으로부터 훨씬 더 높은 출력이 수득될 수 있다.
이는 적철광상에 도포되는 Si 및 Al의 양이 10 원자%를 초과하는 경우 하부 비자성층의 표면 상태가 열화되는 표면에 대한 효과가 분말의 형태를 거대하게 만든 경우 더 크기 때문이다.
하층용으로 사용되는 비자성 분말 형태의 조사
하부 비자성층용으로 사용되는 비자성 분말에 대해 표 14에 나타낸 장축의 길이와 장축 길이 대 단축 길이의 비율을 갖는 비자성 분말 사용하는 것을 제외하고는 실험 2 또는 3에서와 동일한 방법으로 자기 테입을 생산한다.
하층을 단일층만으로 형성시키는 경우와 하층으로서 2개의 층을 형성시키는 경우 생산된 자기 테입의 표면 조도 Ra와 전자 변환 특성을 측정한다. 표 14 및 15는 하층에 대한 비자성 분말의 장축 길이와 장축의 길이 대 단축의 길이의 비율과 함께 측정 결과를 나타낸다. 표 14는 실험 2에 따라서 생산된 자기 테입의 측정 결과를 나타내며 표 15는 실험 3에 따라서 생산된 자기 테입의 측정 결과를 나타낸다.
[표 14]
[[표 15]
표 14 및 15는 비자성 분말로서 장축 길이 대 단축 길이의 비율이 실질적으로 동등한 적철광을 사용하는 실험(예를 들어, 실험 80, 83, 85, 86 또는 실험 90, 93, 95, 96)을 비교할 경우, 비자성분말의 장축 길이가 더 짧을수록 하부 비자성층의 표면 상태가 더욱 만족스럽고, 특히 장축 길이가 0.2 μm 보다 짧을 경우, 특히 만족스러운 표면 상태를 실현시킬 수 있음을 시사하는 것이다.
한편, 상부 자성층의 표면 상태의 경우, 장축 길이 이외에 하층으로 사용되는 안료 분말과 상층으로 사용되는 안료 분말의 장축 길이 대 단축 길이의 비율 및 매치시키는 것이 중요하다. 상층용 안료 (즉, 금속 분말)의 비율 보다 더 큰 비율의 하층용 안료 (즉, 적철광)를 하층으로 사용하지 않는 한, 부드러운 표면의 상층을 수득하기 어렵다. 상기 이유는 완벽하게 해결되지는 않지만, 다음과 같이 추정할 수 있다:
즉, 하층용 적철광의 상기 비율이 상층용 금속 분말의 비율 보다 작은 경우, 상층과 하층 사이의 계면상에서 상층용 금속 분말의 안정성이 열화된다. 그러므로,도료의 변동이 일어나고, 그 결과, 표면 조도가 열화되는 것으로 추정된다.
상기 기술한 바와 같이, 자기 테입의 표면 상태 및 전자 변환 특성은 하층으로 사용되는 비자성 분말을 장축의 길이가 0.2 μm 보다 더 짧고 상부 자성층으로 사용되는 강자기 분말의 비율 보다 더 큰 비율의 적철광을 사용함으로써 향상된다.
하층으로 사용되는 염화비닐 공중합체의 조사
중합도가 표 16에 나타낸 바와 같으며 표 16에 나타낸 종류의 극성 작용기와 양으로 염화비닐 공중합체를 하부 비자성층에 대한 결합제로서 단독으로 사용하는 것을 제외하고는 실험 3에서와 동일한 방법으로 자기 테입을 생산한다.
단일층만으로 하층이 형성되는 경우와 2개의 층이 하층으로 형성되는 경우 생산된 자기 테입의 표면 조도 Ra와 전자 변환 특성을 측정한다. 표 16은 하부 비자성층으로 사용되는 염화비닐 공중합체의 중합도 및 극성기의 종류 및 양과 함께 측정 결과를 나타낸다.
[표 16]
표 16에 나타낸 바와 같이, 술폰산금속염을 제외한 극성기를 포함하는 염화비닐 공중합체를 하층용 결합제로서 사용하는 경우 (실험 101 내지 104), 하층으로서 단일층 또는 2개의 층으로 이루어진 하층의 표면 조도가 높다. 실험 106에서와 같이 중합도가 큰 염화비닐 공중합체를 사용하는 경우, 하층의 분산도가 열화되고 또한 이 경우, 단일층만으로 또는 2개의 층으로 이루어진 하층의 표면 조도가 높다.
이는 하층용 결합제의 경우, 중합도가 180 이하이고 극성기로서 술폰산금속염을 포함하는 염화비닐 공중합체가 적합함을 시사하는 것이다.
하층중 염화비닐 공중합체와 폴리에스테르 폴리우레탄 수지의 배합비의 조사
표 17에서 나타낸 바와 같이 염화비닐 공중합체와 폴리에스테르 폴리우레탄 수지의 배합비를 변화시키는 것을 제외하고는 실험 3에서와 동일한 방법으로 자기 테입을 생산한다.
하층이 단일층만으로 형성되는 경우와 하층으로서 2개의 층이 형성되는 경우 생산된 자기 테입의 표면 조도 Ra와 전자 변환 특성을 측정하고 도료의 상태를 평가한다. 도료의 상태는 도포면상의 도료의 불균일도를 육안으로 관찰하여 평가한다. 표 17은 하부 비자성층중 염화비닐 공중합체와 폴리에스테르 폴리우레탄 수지의 배합비와 함께 측정 결과를 나타낸다.
[표 17]
표 17에 나타낸 바와 같이, 중합도가 180 이하이고 극성기로서 술폰산금속염을 포함하는 염화비닐 공중합체를 전체 결합제의 50 중량% 이상의 비율로 하층에 포함시키는 경우, 표면 조도 Ra가 낮고 도료의 불균일이 없는 만족스러운 도포면을 수득할 수 있다. 이는 중합도가 180 이하이고 극성기로서 술폰산금속염을 포함하는 염화비닐 공중합체를 또한 전체 결합제의 50 중량% 이상의 비율로 하층에 사용하는 것이 바람직함으로 시사하는 것이다.
상층 및 하층용 결합제의 배합 방법의 조사
중합도가 표 18에 나타낸 것 중 하나이고 표 18에 나타낸 바와 같은 종류의 극성 작용기와 양을 포함하는 염화비닐 공중합체를 하부 비자성층용으로 사용하는 것을 제외하고는 실험 3에서와 동일한 방법으로 자기 테입을 생산한다.
하층이 단일층만으로 형성되는 경우와 하층으로서 2개의 층이 형성되는 경우 생산된 자기 테입의 표면 조도 Ra와 전자 변환 특성을 측정하고 도료의 상태를 평가한다. 표 18은 염화비닐 공중합체의 중합도 및 하부 비자성층중 극성 작용기의종류 및 양과 함께 측정 결과를 나타낸다.
[표 18]
표 18에 나타낸 바와 같이, 50 중량% 이상의 배합비로 상층에서 사용되는 염화비닐 공중합체와는 상이한 염화비닐 공중합체를 사용하는 실험 113 내지 115에서, 도포면상에서 불균일이 관찰되며 표면 조도 Ra 또한 높다.
이는 50 중량% 이상의 배합비율로 상층에서 사용되는 염화비닐 공중합체 및 50 중량% 이상의 배합비율로 하층에서 사용되는 염화비닐 공중합체가 동일한 종류인 것이 바람직함을 시사하는 것이다.
지지막의 조사
표 19에 나타낸 두께와 영률을 갖는 재료로 이루어진 지지막을 사용하는 것을 제외하고는 실험 3과 동일한 방법으로 자기 테입을 생산한다. 영률은 길이가 더 긴 면의 방향으로의 수치를 의미한다.
생산된 자기 테입의 도료의 상태를 평가한다. 표 19에 결과를 나타낸다.
[표 19]
표 19에 나타낸 바와 같이, 영률이 1,000 kg/mm2보다 작은 지지막을 사용하는 실험 117 및 118에서 생산된 자기 테입상에서 도료의 불균일이 관찰된다. 상기 도료의 불균일은 지지체 강도가 좋지 못한데 기인하여 도료 도포시 공정중 불안정성에 의해 발생한다. 이는 지지막의 영률이 1,000 kg/mm2이상이 요구됨을 시사하는 것이다.
도포 방법의 조사
상층용 도료 및 하층용 도료를 도포할 때, 상층용 도료를 도포하고 건조시킨 다음 하층용 도료를 도포하고 건조시키는 것, 즉, 하층용 도료 및 상층용 도료를 건식상 습식 도포법에 따라서 도포하는 것을 제외하고는 실험 3과 동일한 방법으로 자기 테입을 생산한다.
결과, 상층의 생성 두께가 얇아짐에 따라, 상층용 도료가 하층상에 균일하게 확장되지 않고 자기 테입이 완성되지 않는다.
본 발명에 따르는 자기 기록 매체는 적층된 도료 종류이며, 상부 자성층용의 경우, 자기 금속 분말의 장축 길이, 결합제 종류, 연마 분말의 경도 및 입도, 혼련조건, 표면 조도 Ra 및 두께를 조절하며, 하부 비자성층의 경우, 비자성 분말의 장축 길이, 장축 길이와 단축 길이 비율, 및 결합제의 종류를 조절하고, 또한 상부 자성층 및 하부 비자성층의 형성 방법으로서, 비자성 지지체의 두께와 영률을 조절하고, 전체 매체가 얇다 하더라도 만족스러운 주행 내구성이 수득될 수 있는 고밀도 기록 영역 및 자기 기록 매체에서 만족스러운 전자 변환 특성이 수득될 수 있으며 고밀도 대량 저장 기록이 성취될 수 있다.

Claims (13)

  1. 비자성 분말을 결합제에 분산시켜 형성되는 하부 비자성층을 비자성 지지체상에 형성시키고, 강자성 분말을 결합제에 분산시켜 형성되는 상부 자성층을 이 하부 비자성층상에 형성시키는 자기 기록 매체로서,
    상기 상부 자성층에 포함되는 강자성 분말은 금속 자성 분말이고,
    자성 분말의 장축의 평균 길이 L 및 장축 길이의 표준 편차 σ가 하기 수학식 (1)을 충족시키고,
    [수학식 1]
    0.01 μm < L ± 2σ < 0.33 μ
    비접촉식 광학면 조도 측정기로 측정한 상부 자성층의 표면 조도 Ra가 4 nm 이하이고,
    이 표면 조도 Ra는 반대편 표면에 비해 표면 조도가 작은 비자성 지지체 표면의 표면 조도 보다 작은 것인 자기 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 비자성 지지체상에 하층용 도료를 도포하여 하부 도막을 형성한 후, 이 하부 도막이 습윤 상태일 때 상기 하부 도막상에 상층용 도료를 도포하여 하부 비자성층 및 상부 자성층을 형성하는 것인 자기 기록 매체.
  3. 비자성 분말을 결합제에 분산시켜 형성되는 하부 비자성층을 비자성 지지체상에 형성시키고, 강자성 분말을 결합제에 분산시켜 형성되는 상부 자성층을 이 하부 비자성층상에 형성시키는 자기 기록 매체로서,
    연마 분말 및 결합제를 용매에 분산시켜 제조되는 연마 분말 슬러리를 강자성 분말 및 결합제를 용매와 혼련시켜 제조되는 자성 도료에 첨가하여 제조되는 상층용 도료를 사용하여 상기 상부 자성층을 형성하고,
    연마 분말 슬러리중에 포함된 연마 분말은 모오스 경도가 6 이상이고, 평균 1차 입도가 0.10 μm 보다 작으며, 그의 중심 입도가 연마 분말 슬러리를 자성 도료에 첨가하기 직전에 0.20 μm 보다 작은 무기 분말인 자기 기록 매체.
  4. 제3항에 있어서, 비자성 지지체상에 하층용 도료를 도포하여 하부 도막을 형성한 후, 이 하부 도막이 습윤 상태일 때 상기 하부 도막상에 상층용 도료를 도포하여 하부 비자성층 및 상부 자성층을 형성하는 것인 자기 기록 매체.
  5. 비자성 분말을 결합제에 분산시켜 형성되는 하부 비자성층을 비자성 지지체상에 형성시키고, 강자성 분말을 결합제에 분산시켜 형성되는 상부 자성층을 이 하부 비자성층상에 형성시키는 자기 기록 매체로서,
    상기 상부 자성층의 두께는 0.05 내지 0.2 μm이고, 하부 비자성층 및 상부 자성층의 총 두께의 1/5 이하이며, 상기 자기 기록 매체의 총 두께의 1/20 이하이고,
    비자성 지지체의 두께는 5 μm 이하이며,
    비자성 지지체의 영률(Young's Modulus)은 1000 kg/mm2이상인 자기 기록 매체.
  6. 제5항에 있어서, 비자성 지지체상에 비자성 도료를 도포하여 비자성 도막을 형성한 후, 이 비자성 도막이 습윤 상태일 때 상기 비자성 도막상에 자성 도료를 도포하여 하부 비자성층 및 상부 자성층을 형성하는 것인 자기 기록 매체.
  7. 비자성 분말을 결합제에 분산시켜 형성되는 하부 비자성층을 비자성 지지체상에 형성시키고, 강자성 분말을 결합제에 분산시켜 형성되는 상부 자성층을 이 하부 비자성층상에 형성시키는 자기 기록 매체로서,
    상기 하부 비자성층에 포함된 비자성 분말의 장축 길이는 0.2 μm 보다 짧고,
    상기 비자성 분말의 단축 길이에 대한 장축 길이의 비율은 상부 자성층에 포함된 강자성 분말의 단축 길이에 대한 장축 길이의 비율 보다 크고,
    비접촉식 광학면 조도 측정기로 측정한 상부 자성층의 표면 조도 Ra가 4 nm 이하이고,
    이 표면 조도 Ra는 반대편 표면에 비해 표면 조도가 작은 비자성 지지체 표면의 표면 조도 보다 작은 것인
    자기 기록 매체.
  8. 제7항에 있어서, 하부 비자성층에 포함된 비자성 분말이 알루미늄 화합물 또는 규소 화합물 중 적어도 한 화합물로 도포된 적철광인 자기 기록 매체.
  9. 제7항에 있어서, 하부 비자성층에 포함된 결합제 중 50 중량% 이상의 결합제가 평균 중합도가 180 이하이고 극성기로서 술폰산금속염을 포함하는 염화비닐 공중합체인 자기 기록 매체.
  10. 제7항에 있어서, 상부 자성층에 포함된 결합제 중 50 중량% 이상에 해당하는 결합제와 하부 비자성층에 포함된 결합제 중 50 중량% 이상에 해당하는 결합제가 동일한 것인 자기 기록 매체.
  11. 제7항에 있어서, 비자성 지지체상에 하층용 도료를 도포하여 하부 도막을 형성한 후, 이 하부 도막이 습윤 상태일 때 상기 하부 도막상에 상층용 도료를 도포하여 하부 비자성층 및 상부 자성층을 형성하는 것인 자기 기록 매체.
  12. 제1항에 있어서, 상부 자성층에 포함되는 결합제 중 50 중량% 이상의 결합제가 평균 중합도가 180 이하이고 극성기로서 술폰산금속염을 포함하는 염화비닐 공중합체인 자기 기록 매체.
  13. 제1항에 있어서, 강자성 분말 및 결합제를 용매와 혼련 및 분산시켜 제조되는 상층용 자성 도료를 사용하여 상부 자성층을 형성하고,
    상기 자성 도료 중 비휘발성 성분의 양이 혼련 단계에서 80 내지 90 중량%인 것인 자기 기록 매체.
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