KR100646150B1 - 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이 - Google Patents

Abstract

섬유직경이 100㎚ 이하이며, 섬유길이와 섬유직경의 비가 5 이상인 탄소 파이브릴을 열가소성 수지재료 100중량부에 대하여 0.1~8중량부 배합한 수지조성물을 성형하여 이루어지는 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이는 10⁴~10¹²Ω/□에 있어서 안정된 표면저항값을 가지며, 또한 표면성상도 균질하여 긁힘이나 마찰, 세척에 의한 파티클의 발생이 극히 적다.

Description

자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이{TRAY FOR TRANSPORTING MAGNETORESISTANCE EFFECT HEAD FOR MAGNETIC DISK}

본 발명은 자기디스크용 자기저항효과 헤드 (이하, MR 헤드라 하는 경우가 있음) 를 반송하기 위한 트레이에 관한 것이다.

웨이퍼, IC 칩, 기타 전자부품을 반송하기 위한 트레이에는 대전방지성능이 요구된다. 이로 인하여, 종래에는 성형재료로서, 예를 들면 ABS 수지 등의 수지에 대전방지제, 카본블랙 등의 도전성 부여성분을 배합분산시킨 수지조성물을 이용함으로써, 트레이에 대전방지성능을 부여하였다. 그러나, 대전방지제나 카본블랙 등의 도전성 부여성분을 배합한 수지조성물을 성형하여 이루어지는 트레이에는 다음과 같은 문제점이 있었다. 즉, 대전방지제를 이용한 것에서는, 도전기구가 이온전도에 의함에 기인하여 환경습도의 영향을 받기 쉽고, 세척이나 장시간의 사용에 의하여 대전방지제가 유출되어 대전방지성이 저하되며, 대전방지제를 대량으로 배합하면 내열성을 해치는 등의 문제점이 있다. 또한 카본블랙을 이용한 것에서는, 카본블랙은 습도, 세척 등의 영향은 받지 않으나, 도전성을 발현시키려면 다량으로 첨가할 필요가 있으며, 그 결과, 얻어지는 성형품의 표면이 긁힘이나 마모에 대하여 약해져 마모분이나 카본입자의 탈락이 발생하기 쉽다는 문제점이 있다.

이들 문제를 해결하기 위하여, 하드디스크용 자기헤드의 트레이에 있어서는, 예를 들면 폴리카보네이트에 카본섬유를 첨가한 재료가 사용되고 있다.

그런데, 최근의 헤드의 고밀도화에 수반하여 종래의 박막헤드 대신 MR 헤드가 주류를 이루고 있다. MR 헤드는 아암부품과, 이 아암부품의 선단에 장착된 MR 소자와, 이 MR 소자에 결선된 리드선을 구비하여 이루어지는 것이다.

이 MR 소자는 종래의 박막소자가, 신호자계가 코일에 접근할 때에 발생하는 전류에 의하여 신호를 검지하는 기구인데 반해, MR 소자에 미약한 센스전류를 흘려 신호자계를 전류의 저항값에 의하여 검출하는 것이다. 이 기구에 의하여, MR 헤드에서는 검출감도가 비약적으로 향상되어, 미디어의 협트랙화 즉 대용량화가 가능하게 된다. 최근에는 더욱 대용량화를 겨냥한 GMR 헤드도 출현하고 있다.

이렇게 MR 헤드의 검출은 MR 소자의 미소전류 (센스전류) 의 저항변화에 의하여 자기를 감지하는 구성으로 되어 있기 때문에, 미약한 노이즈전류에서도 MR 소자를 손상시켜버릴 위험성이 크다. 따라서, 트레이와의 전위차에 기인하는 정전기방전이나, 헤드와 트레이와의 접촉에 있어서 발생하는 접촉전류에 대하여, 종래의 집적형 자기헤드나 IC 에 비하여 훨씬 민감(delicate)하다.

또한, MR 헤드의 조립공정에 있어서, MR 소자에 리드선이 결선되고 이 리드선이 부착된 MR 소자가 아암부품의 선단에 장착된다. 이 리드선은 금속선에 폴리이미드가 피복된 것인데, 폴리이미드와 금속선과의 접촉전위차에 기인하여 접촉부는 항상 전하분리된 상태에 있으며, 전기적으로 불안정한 상태가 되어 있다. 이 결과, 리드선 선단이 트레이에 접촉하였을 때, 접촉부에 있어서의 전하의 수수 (授受) 가 발생하기 쉬워, 손상의 위험성이 더 한층 높은 것이 된다.

상기 이유로, MR 헤드를 반송하기 위한 트레이에는 트레이의 표면저항이 너무 낮은 것에 기인한, 디바이스와 트레이간, 또는 주변부품과 트레이간의 정전기방전이나 과도한 접촉전류에 의한 MR 소자의 손상이 큰 문제가 되고 있다.

또한, MR 헤드의 조립공정에 있어서, 대다수의 경우 MR 헤드는 트레이와 함께 세척 및 가열건조된다. 이로 인하여, 트레이에는 이 세척, 가열건조시에 헤드를 오염, 손상시키는 일이 없을 것이 요구된다. 특히, 이 건조에 있어서는 120℃ 를 초과하는 건조온도에 노출되므로, 트레이에는 이 건조온도에 충분히 견딜 수 있는 내열성이 요구된다.

또한, 종래의 대전방지성 또는 정전기 분산소실성(散逸性)재료로서의 요구성능의 첫째는 마찰이나 촉매에 의하여 발생한 정전기를 재빨리 소실시키는 것이었다. 따라서, 저항값의 하한에 대해서는 거의 언급되어 있지 않다 (예를 들면, 일본 공개특허공보 평8-288266 호, 일본 특허공표공보 평8-508534 호 등). 또한, IC 트레이 등의 고도의 정전기 분산소실성이 요구되는 경우에는, 표면저항값으로서 10³Ω/□이상이 바람직한 것으로 여겨지고 있다 (예를 들면, 일본 공개특허공보 평8-283584 호).

전술한 바와 같이, 종래 MR 자기헤드의 반송용 트레이에는 폴리카보네이트/카본섬유계 재료가 사용되어 왔는데, 이 재료는 다음과 같은 결점을 가지며, 특히 정전기에 대하여 민감한 MR 헤드의 반송트레이로서의 사용은 어려웠다.

① 카본섬유는 카본블랙에 비하여 소량의 첨가로 우수한 도전성을 얻을 수 있는 반면, 성형체의 표면저항값이 낮은 경향이 있다. 이로 인하여 MR 헤드의 반송트레이에 요구되는 높은 표면저항값을 실현할 수 없다. 첨가량을 줄임으로써 저항값을 증대시키려 하면, 성형체 내부에 있어서의 카본섬유끼리의 접촉상태가 불안정하게 되어 균일한 저항값을 얻기 어렵다.

② 수지중에 분산된 카본섬유는 일반적으로 섬유직경 7~12㎛, 섬유길이 50~300㎛ 정도로 비교적 크며, 따라서 얻어지는 성형체 표면에는 카본섬유가 노출된다. 그 결과, 성형체 표면에는 카본섬유의 노출로 인하여 저항값이 매우 낮은 부분과, 수지부인 전기절연성 부분이 10㎛~1㎜ 정도의 단위로 분산하여 존재하는 상태가 된다. 따라서, MR 헤드에 결선된 리드선의 예리한 선단이 표면의 카본섬유의 노출부분에 직접 접촉함으로써, 과전류로 인한 손상의 위험성이 높다. 한편, 수지부분에 있어서 발생한 전하는 누설되기 어려우므로, 미시적(微視的)으로는 대전이 발생한다.

③ 디바이스인 MR 헤드를 정제수에 의하여 초음파 세척하는 공정 등에 있어서, 트레이 표면에서 카본섬유 자체가 탈락되거나, 카본섬유간의 수지성분이 벗겨지거나 한다. 이러한 파티클의 탈락은 헤드를 오염, 손상시킬 뿐만 아니라, 하드디스크 드라이브의 사용시에 헤드와 하드디스크간의 이물질로서 헤드 크래쉬(crash)를 일으킬 위험성이 있다.

④ 수지에 카본섬유를 분산배합하는 경우, 일반적으로 카본섬유를 수속(收 束)시키기 위한 수속제나, 카본섬유와 수지의 분산성이나 계면강도를 향상시키기 위한 표면처리제가 사용된다. 이들 처리제에 기인하여, 정제수 세척시의 세척액중으로의 이온용출 (이온 컨태미네이션) 이나, 가열시에 비교적 저분자량의 유기화합물이 디바이스에 적층 (deposit) 하는 (불휘발성 유기물 컨태미네이션) 문제가 생길 우려도 있다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하고, 10⁴~10¹²Ω/□에 있어서 안정된 표면저항값을 가지며, 또한 표면성상도 균질하여 긁힘이나 마찰, 세척에 의한 파티클의 발생이 극히 적은 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 개시

본 발명의 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이는 열가소성 수지재료에 탄소 파이브릴 (carbon fibril) 을 배합한 수지조성물을 형성하여 이루어지며, 이 탄소 파이브릴은 섬유직경이 100㎚ 이하이며, 섬유길이와 섬유직경의 비가 5 이상이고, 이 탄소 파이브릴의 배합량이 상기 열가소성 수지재료 100중량부에 대하여 0.1~8중량부인 것을 특징으로 한다.

도 1 은 실시예 1 에 있어서의 표면저항값의 측정방법의 설명도이다.

도 2 는 실시예 1 및 비교예 1~5 의 표면저항값의 측정결과를 나타내는 그래프이다.

도 3 은 실시예 1 및 비교예 2 의 미소부분의 표면저항값의 측정결과를 나타내는 그래프이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

탄소 파이브릴은 실질적으로 동심적으로 상기 파이브릴의 원주형상 축을 따라 침착되어 있는 흑연 외층을 가지며, 그 섬유중심 축은 직선형상이 아니라 구불구불 휘어진 관형상의 형태를 갖는다. 본 발명에 있어서는 도전성 부여성분으로서, 이러한 탄소 파이브릴로서 섬유직경이 100㎚ 이하이며 섬유길이와 섬유직경의 비 (이하, 「애스펙트비」라 함) 가 5 이상인 탄소 파이브릴을 이용하므로, 다음과 같은 작용효과가 나타난다.

① 매트릭스수지중에 분산된 탄소 파이브릴이 매우 미세한 도전성 네트워크를 형성하므로, 성형체표면은 균일하고 매끄러우며, 이에 대응하여 표면저항값도 소정의 범위로 안정되고, 미소부에서의 저항값의 재현성도 우수하다.

② 탄소 파이브릴의 형상이 직선형상이 아니라 구불구불 휘어진 형상이므로, 매트릭스수지로의 앵커효과가 커, 긁힘이나 마찰, 세척에 있어서 파이브릴 자체의 누락이 극히 적다. 또한, 섬유에서 수지가 벗겨지는 일도 거의 없다. 이로 인하여, 마모나 세척 등에 있어서의 파티클의 탈락이 극히 적다.

③ 탄소 파이브릴은 이온 컨태미네이션이나 불휘발성 유기물에 의한 컨태미네이션도 적다.

본 발명의 트레이는 프로브 직경을 2㎜, 프로브간 거리를 20㎜ 로 계측한 경우의 표면저항값이 10⁴~10¹²Ω/□, 특히 10⁶~10¹²Ω/□인 것이 바람직하다.

또한 전술한 바와 같이, 헤드의 세척, 건조에 있어서 트레이는 100~120℃ 의 건조온도에 노출되므로, 본 발명의 트레이는 이 건조시의 내열성면에서 열변형온도 (ASTM D684 4.6Kg 하중) 가 110℃ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 매트릭스수지로서의 열가소성 수지재료로는, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌 중 적어도 1 종을 이용하는 것이 적합하다.

이하, 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서 이용하는 탄소 파이브릴은 섬유직경 100㎚ 이하에서 애스펙트비 5 이상인 것으로, 예를 들면 일본 특허공표공보 평8-508534 호에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있다.

탄소 파이브릴의 섬유직경이 100㎚ 를 초과하면 매트릭스수지 중에서의 탄소 파이브릴끼리의 접촉이 불충분하게 되어, 안정된 저항값을 얻을 수 없다. 탄소 파이브릴의 섬유직경은 특히 20㎚ 이하인 것이 바람직하다. 즉, 이렇게 가는 탄소 파이브릴이면, 만일 탄소 파이브릴이 탈락한 경우라도, 일반적으로 MR 소자와 하드디스크와의 클리어런스가 50㎚ 이므로, 탈락한 탄소 파이브릴이 디스크 크래쉬를 일으킬 위험성은 낮다. 단, 과도하게 섬유직경이 작은 탄소 파이브릴은 제조가 어려우므로, 탄소 파이브릴의 섬유직경은 0.1㎚ 이상, 특히 0.5㎚ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 탄소 파이브릴의 애스펙트비가 5 미만이면 매트릭스수지에 대한 앵커효과를 충분히 얻을 수 없고, 마모분이나 파티클 발생의 문제가 있다. 이로 인하여, 탄소 파이브릴로는 애스펙트비 5 이상, 바람직하게는 100 이상, 더욱 바람직하게는 1000 이상인 것을 이용한다.

또한 전술한 바와 같이, 탄소 파이브릴은 관형상의 형태를 갖는데, 그 바람직한 벽두께 (두께) 는 통상 3.5~75㎚ 의 범위가 되는 탄소 파이브릴 외경의 약 0.1~0.4배이다.

이러한 탄소 파이브릴로는 시판품을 이용할 수 있으며, 예를 들면 하이페리온카타리시스인터내셔널사 제조 「BN」(섬유직경 10~20㎚, 애스펙트비 500~2000) 등을 사용할 수 있다.

또한, 탄소 파이브릴이 매트릭스수지중에 있어서, 그 적어도 일부분이 응집체 형태로 되어 있는 경우, 수지조성물중에 면적베이스로 측정하여 약 50㎛, 바람직하게는 10㎛ 보다 큰 직경을 갖는 파이브릴 응집체를 함유하고 있지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 이러한 탄소 파이브릴을 열가소성 수지재료 100중량부에 대하여 0.1~8중량부 배합한다. 이 탄소 파이브릴의 배합량이 0.1중량부 미만이면, 저항값이 너무 높아져 도전성이 발현되지 않고 대전방지성능이 떨어지게 된다. 한편, 탄소 파이브릴의 배합량이 8중량부를 초과하면, 얻어지는 성형체의 표면저항값이 낮아지기 쉬울 뿐만 아니라 분진의 발생이 증대하고, 성형성이 현저히 저하되는 등의 문제가 발생한다. 바람직한 탄소 파이브릴의 배합량은 열가소성 수지재료 100중량부에 대하여 1~4중량부이다.

한편 본 발명에 있어서, 매트릭스수지가 되는 열가소성 수지재료로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐 등의 지방족 폴리올레핀이나 지환족 폴리올레핀, 방향족 폴리카보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌설파이드, 각종 폴리아미드 (나일론 6, 66, 나일론 610, 나일론 MXD6 등), 폴리에테르이미드, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 아크릴계 수지, 스틸렌계 수지, 변성 폴리페닐렌에테르, 액정성 폴리에스테르 등의 비올레핀계 수지를 들 수 있다.

전술한 바와 같이, MR 헤드의 세척, 건조에 있어서, 헤드를 반송하기 위한 트레이는 100~120℃ 의 건조온도에 노출되므로, 본 발명에 있어서는 이 건조시의 내열성면에서 열변형온도 (ASTM D684 4.6Kg 하중) 110℃ 이상을 확보할 수 있는 매트릭스수지를 이용하는 것이 바람직하며, 특히 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 변성 폴리페닐렌에테르가 내열성, 비용면에서 바람직하다. 또한, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 휨 등의 치수정밀도의 점에서도 적합하다.

본 발명과 관련되는 수지조성물에는, 필요에 따라 부가성분을 배합할 수 있다. 이 부가성분으로는, 예를 들면 유리섬유, 실리카섬유, 실리카ㆍ알루미나섬유, 티탄산칼륨섬유, 붕산알루미늄섬유, 알루미늄섬유 등의 무기섬유형 강화재 ; 아라미드섬유, 폴리이미드섬유, 불소수지섬유 등의 유기섬유형상의 강화재 ; 탤크, 탄산칼슘, 마이카, 유리비즈, 유리파우더, 유리벌룬 등의 무기충진제 ; 불소수지파우더, 이황화몰리브덴 등의 고체윤활제 ; 파라핀오일 등의 가소제 ; 산화방지제 ; 열안정제 ; 광안정제 ; 자외선흡수제 ; 중화제 ; 활택제 ; 상용화제 ; 방담제 ; 안티블럭킹제 ; 슬립제 ; 분산제 ; 착색제 ; 방균제 ; 형광증백제 등과 같은 각종 첨가제를 들 수 있다.

또한 본 발명과 관련된 수지조성물에는, 탄소 파이브릴 이외의 도전성을 갖는 충진제 (filler) 를 병용할 수도 있으며, 예를 들면 알루미늄, 은, 구리, 아연, 니켈, 스텐레스, 놋쇠, 티탄 등의 금속계 필러 ; 각종 카본블랙, 흑연 (인공흑연, 천연흑연), 유리형 카본입자, 피치계 탄소섬유, PAN 계 탄소섬유, 흑연 휘스커 등의 탄소계 필러 ; 산화아연, 산화주석, 산화인듐 등의 금속산화물계 필러 등의 도전성 필러 등을 병용할 수 있다. 또한, 금속산화물계 필러중에서도 격자 결함의 존재에 의하여 잉여전자가 생성되어 도전성을 나타내는 것인 경우에는, 도펀트를 첨가하여 도전성을 증가시킨 것을 이용해도 된다. 예를 들면, 산화아연에는 알루미늄, 산화주석에는 안티몬, 산화인듐에는 주석 등이 각각 도펀트로서 이용된다. 또한, 탄소섬유 등에 금속을 코팅하거나, 티탄산칼륨 휘스커의 표면에 도전성 산화주석을 형성한 복합계 도전성 필러를 사용할 수도 있다.

본 발명과 관련된 수지조성물의 제조방법은 이용하는 매트릭스수지에 적합한 제조방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 열가소성 수지재료와 탄소 파이브릴을 사전에 혼합한 후, 밴버리믹서, 롤, 프라밴더, 단축혼련압출기, 이축혼련압출기, 니더 등으로 용융혼련함으로써 제조할 수 있다.

본 발명과 관련된 수지조성물은 바람직하게는, 예를 들면 일본 특허공표공보 평8-508534 호에 기재되어 있는 방법으로 제조된다. 즉, 예를 들면 헨쉘 (Henschel) 에 의하여 제작되고 있는 고속믹서를 사용하여, 탄소 파이브릴을 매트릭스수지중에 분산시킨다. 이어서, 예를 들면 베르너-플레이더러 (Werner-Pfleiderer) 에서 입수할 수 있는 공회전식 이축스크류 압출기, 레이스트리츠 (Leistritz) 에 의하여 제작되고 있는 대향회전식 이축스크류 압출기, 또는 버스 (Buss) 에 의하여 생산되고 있는 코니더 (Ko-Kneader) 를 사용하여, 전단력을 가하여, 탄소 파이브릴 응집체의 사이즈를 감소시킨다. 이 전단력은 존재하는 응집체의 실질적 전부가 면적베이스로 측정하여 약 50㎛ 보다 작은 직경으로 감소될 때까지, 바람직하게는 존재하는 응집체의 적어도 90% 가 면적베이스로 측정하여 약 25㎛ 보다 작은 직경으로 감소될 때까지 적용한다. 더욱 바람직하게는, 이 전단력은 존재하는 응집체의 실질적 전부가 면적베이스로 측정하여 약 5㎛ 보다 작은 직경으로 감소될 때까지, 특히 바람직하게는 존재하는 응집체의 98% 가 면적베이스로 측정하여 약 3㎛ 보다 작은 직경으로 감소될 때까지 적용한다.

또한, 탄소 파이브릴을 사전에 고충진한 마스터배치 (master batch) 를 제작하고, 그 후에 이것을 희석해도 된다. 마스터배치법을 채용하는 것은 마스터배치중에 탄소 파이브릴이 보다 고농도로 존재함으로써 분산을 발생시키는 전단력을 높일 수 있으므로, 탄소 파이브릴이 더 용이하게 분산되는 점에서 바람직하다.

본 발명의 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이는 이렇게 하여 제조된 수지조성물의 펠릿 (pellet) 을 소정의 형상으로 성형함으로써 제조된다. 이 경우, 성형방법으로는 압출성형법, 블로우성형법, 사출성형법, 진공성형법 등을 들 수 있다. 그 중에서도 사출성형법은 비용면에서 바람직한데, 금형구조에 따라서는 수지온도, 금형온도, 성형압력에 따라 제품의 표면저항값이 변화하므로, 적절한 조건을 설정할 필요가 있다.

또한, 본 발명의 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이는, 이렇게 하여 제조되는 성형체에서 발생하는 휘발성 가스가 그 사용에 있어서 문제가 되는 경우에는, 성형체에 대하여 재료의 열변형온도 이하에서, 상압 또는 감압중에서 어닐링 처리를 해도 된다.

그런데, 본 발명의 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이는 프로브 직경을 2㎜, 프로브간 거리를 20㎜ 로 한 계측에 있어서의 표면저항값이 10⁴~10¹²Ω/□, 특히 10⁶~10¹²Ω/□의 범위내가 되는, 극히 소면적 레벨에서의 표면저항값의 균일성도 우수한 것이다.

종래의 표면저항값의 계측은 비교적 넓은 면적의 전극을 사용한 계측이 일반적이었다. 예를 들면, ASTM D257 에 의하면 소면적의 것이라도 약 830㎟ 의 외주전극과 약 490㎟ 의 중심전극을 사용한다.

이렇게 비교적 넓은 면적의 전극을 이용하여 계측된 표면저항값은 전극과의 접촉범위에 있어서의 평균적인 접촉저항에 의하여 계측된 것이므로, 따라서 전극면적내에서의 저항값 불균일을 검출할 수는 없다.

한편 사출성형에 의한 성형품에 있어서는, 금형압력이나 농도의 불균일에 의하여 성형체 표면의 스킨층 두께가 불균일하게 되기 쉽다. 또한, 게이트 부근 등의 강한 전단을 수반하는 유동부에서는 섬유나 스트럭처 등의 배향에 의하여 저 항값이 높아지며, 반대로 맨끝 또는 웰드 부근은 저항값이 낮아지는 경향이 강하다. 그 중에서도 카본섬유와 같이 비교적 섬유직경이 큰 충진재의 경우, 스킨의 유무나 배향에 의한 접촉상태의 변화에 기인하는 저항값의 변동이 일어나기 쉽다.

종래의 전자부품 반송용 트레이에서는, 이러한 다소의 저항값 불균일은 문제가 되지 않았으나, MR 헤드 반송용 트레이와 같이 정전기에 대하여 매우 민감한 디바이스의 트레이에 있어서는, 보다 소면적 레벨에서의 저항값의 균일성이 요구된다.

따라서, 본 발명에 있어서는 프로브 직경 2㎜, 프로브간 거리 20㎜ 와 같은 미소면적의 표면저항의 측정값을 지표로 이용함으로써, 표면저항값의 균일성을 고도로 제어한다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

실시예 1

폴리카보네이트에 탄소 파이브릴 (섬유직경 약 10㎚, 애스펙트비 500~2000) 을 사전에 15중량% 의 첨가량으로 분산시킨 마스터배치 (하이페리온카타리시스인터내셔널사 제조 「BN 타입」) 를 사용하여, 이것을 폴리카보네이트 (미츠비시엔지니어링프라스틱사 제조 「노바렉스 7025A」) 로 희석하여 혼련함으로써, 수지 100중량부에 대하여 탄소 파이브릴 4.5중량부의 첨가량의 수지조성물을 얻었다. 혼련에는 이축혼련압출기를 사용하고, 혼련후 펠릿화하였다.

얻어진 펠릿을 미크로톰에 의하여 두께 1㎛ 으로 잘라내고, 광학현미경으로 절단면을 관찰하였다. 관찰은 임의의 10군데를 잘라내어 실시하였는데, 50㎛ 보다 큰 탄소 파이브릴의 응집은 보여지지 않았다. 또한, 투과형 전자현미경으로 섬유직경 약 10㎚ 의 탄소 파이브릴이 균일하게 분산되어 있으며, 하나 하나의 파이브릴은 직선적이 아닌 구불구불 휘어진 형상임을 확인하였다.

그 후, 펠릿화한 수지를 사출형성기로 성형하고, 100㎜×100㎜×2㎜ 두께의 시트형상 트레이 샘플 (이하, 시트 샘플이라 함) 을 제작하였다.

또한, 본 수지조성물의 ASTM D684 (4.6Kg 하중) 에 의한 열변형온도는 145℃ 였다.

얻어진 시트 샘플에 대하여 하기의 방법으로 특성의 평가를 실시하여, 결과를 표 1 및 도 2, 도 3 에 나타내었다. 또한, 이하의 평가중 파티클 컨태미네이션, 이온 컨태미네이션 및 불휘발성 유기물 컨태미네이션의 평가시에는 평가의 전처리로서, 시트 샘플에 대하여 정제수에 의한 초음파세척을 8 분간 실시한 후에 100℃ 오븐중에서 30분 건조시켰다. 이 작업은 클린룸내에서 실시하였다. 또한, 시트 샘플 침지시에는 모두 유리제 용기를 사용하였다.

<표면성상 관찰>

시트 샘플의 표면을 광학현미경으로 촬영하여 관찰하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

<표면저항값>

시트 샘플의 표면저항값의 하이레스타 IP (다이야인스트루먼트사 제조) 로 2 탐침 (프로브 직경 2㎜, 프로브간 거리 20㎜) 프로브를 이용하여 10V 인가전압으로 측정하였다. 또한, 표면저항값이 10⁴Ω/□미만인 계측은 로레스타 (Loresta) (다이야인스트루먼트사 제조) 로 4 개의 프로브 (프로브 직경 1㎜, 프로브간 거리 10㎜) 를 이용하여 측정하였다.

측정위치는 도 1 에 나타내는 바와 같이, 시트 샘플 1 의 중앙을 걸쳐 잇고, 수지의 흐름방향에 직각인 2 점에 프로브 (2A, 2B) 를 연결하여, 게이트에서 맨끝까지 10㎜ 간격으로 측정하였다. 측정값의 그래프를 도 2 (도 중, ■- ■) 에 나타낸다. 또한, 최대값과 최소값을 표 1 에 나타낸다.

<미소부분의 표면저항값>

선단이 0.5㎜R 형상을 갖는 미소전극을 이용하여, 20g 하중, 2㎜ 간격으로 시트 샘플 표면에 갖다대고, 10V 인가로 전극간 저항값을 계측하였다. 저항값의 계측에는 아도반테스토사 제조, 고저항계 R8340A 를 사용하였다. 결과를 도 3 (도 중, ■- ■) 에 나타낸다.

<긁힘마찰에 대한 마모량>

시트 샘플의 긁힘마찰에 대한 분진의 발생량을 평가하기 위하여, 테이퍼마모시험기로 마모링 H18 을 사용하여 하중 500gf, 회전수 500회전의 조건으로 측정하여 마모중량을 구하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

<파티클 컨태미네이션>

정제수 500㎖ 에 시트 샘플 1 장을 침지하고, 초음파 (40KHz, 0.5W/㎠) 를 60초간 인가하였다. 그 후, 추출한 정제수를 액중 파티클 카운터로 흡인하여 파티클 사이즈 (분진입자 직경) 와 수량을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

<이온 컨태미네이션>

정제수 50㎖ 에 상기 시트 샘플 1 장을 침지하고, 60℃ 에서 60분간 교반한 후에, 정제수중에 용출된 이온을 이온 크로마토그래프로 분석하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

<불휘발성 유기물 컨태미네이션>

「아사히크린 AK-225EC」(스미토모쓰리엠사 제조) 50㎖ 에 상기 시트 샘플 1 장을 침지하고, 초음파 (40KHz, 0.5W/㎠) 를 60초간 인가한 후, 추출액을 알루미늄팬상에서 100℃ 에서 휘발시켜 잔류분의 중량을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

비교예 1

폴리카보네이트 (미츠비시엔지니어링프라스틱사 제조 「노바렉스 7025A」) 100중량부에 대하여, PAN 계 탄소섬유 (도호레이욘사 제조 「HTA-C6-SR」, 섬유직경 7㎛, 애스펙트비 1000) 15중량부를 배합하고, 실시예 1 과 동일한 수법으로 동일 형상의 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 시트 샘플에 대하여, 실시예 1 과 동일하게 하여 표면형상 관찰, 표면저항값, 각종 컨태미네이션의 평가를 실시하여, 결과를 표 1, 도 2 (도 중, ◇-◇) 에 나타내었다.

비교예 2

폴리카보네이트 (미츠비시엔지니어링프라스틱사 제조 「노바렉스 7025A」) 100중량부에 대하여, PAN 계 탄소섬유 (도호레이욘사 제조 「HTA-C6-SR」30중량부를 배합하고, 실시예 1 과 동일한 수법으로 동일 형상의 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 시트 샘플에 대하여, 실시예 1 과 동일하게 하여 표면저항값, 미소부분의 표면저항값, 각종 컨태미네이션의 평가를 실시하여, 결과를 표 1 및 도 2, 도 3 (각각 도 중, △-△) 에 나타내었다.

비교예 3

실시예 1 에서 이용한 것과 동일한 폴리카보네이트에 탄소 파이브릴을 분산시킨 탄소 파이브릴 마스터배치를 사용하여, 폴리카보네이트 (미츠비시엔지니어링프라스틱사 제조 「노바렉스 7025A」) 로 희석하여, 수지 100중량부에 대하여 탄소 파이브릴 10중량부의 첨가량의 수지조성물을 얻은 것 이외는, 실시예 1 과 동일한 수법으로 동일 형상의 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 시트 샘플에 대하여, 실시예 1 과 동일하게 하여 표면저항값, 긁힘마찰에 대한 마모량, 파티클 컨태미네이션의 평가를 실시하여, 결과를 표 1, 도 2 (도 중, □- □) 에 나타내었다.

비교예 4

폴리카보네이트 (미츠비시엔지니어링프라스틱사 제조 「노바렉스 7025A」) 100중량부에 도전성 카본블랙으로서 아세틸렌블랙 (덴키카가쿠사 제조「덴카블랙」) 16중량부를 배합한 수지조성물을 이용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일한 수법으로 동일 형상의 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 시트 샘플에 대하여, 실시예 1 과 동일하게 하여 표면저항값, 긁힘마찰에 대한 마모량, 파티클 컨태미네이션의 평가를 실시하여, 결과를 표 1, 도 2 (도 중, ▽-▽) 에 나타내었다.

비교예 5

실시예 1 에서 이용한 것과 동일한 폴리카보네이트에 탄소 파이브릴을 분산시킨 탄소 파이브릴 마스터배치를 사용하여, 폴리카보네이트 (미츠비시엔지니어링프라스틱사 제조 「노바렉스 7025A」) 로 희석하여, 수지 100중량부에 대하여 탄소 파이브릴 0.05중량부의 첨가량의 수지조성물을 얻은 것 이외는, 실시예 1 과 동일한 수법으로 동일 형상의 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 시트 샘플에 대하여, 실시예 1 과 동일하게 하여 표면저항값의 평가를 실시하여, 결과를 표 1, 도 2 (도 중, ○-○) 에 나타내었다.

예			실시예1	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5
표면성상 관찰			표면은 매우 균일하고 매끄러움	카본섬유가 노출되고, 노출의 정도가 장소에 따라 불균일
표면저항값* (Ω/□)		최대값	5×109	＞1012	＜104 (8×101)	6×105	5×109	＞1012
		최소값	2×107	＜104 (8×101)	＜104 (1×101)	＜104 (2×102)	1×105
긁힘마찰에 대한 마모량(mg)			95			140	160
파티클 컨태미네이션 (pcs/㎠)	파티클사이즈	0.3㎛	6160	34400	56700	20290	89530
		0.5㎛	1200	13380	26330	8960	37300
		0.7㎛	600	7950	11000	2580	14380
		1.0㎛	310	4110	6820	1020	3430
		2.0㎛	60	1060	1770	750	960
이온 컨태미네이션 (㎍/㎠)	이온 종류	F-	검출되지 않음	0.0055	0.0098
		Cl-	0.0015	0.0158	0.0220
		No3 -	0.0020	0.0026	0.0032
불휘발성 유기물 컨태미네이션 (㎍/㎠)			0.31	0.67	0.82

* ( ) 안은 로레스타 4 프로브에 의한다. 그 밖에는 하이레스타 100V 인가에 의한다.

표 1 에서 다음 사항이 명백하다.

카본섬유를 배합한 비교예 1, 2 에서는, 그 배합량이 적으면 (비교예 1) 고저항 또는 저저항의 부분이 발생하여 불균일한 성형품밖에 얻을 수 없으며, 한편 배합량이 많으면 (비교예 2) 전면에 걸쳐 너무 낮은 저항값을 나타내며, 10⁴~10¹²Ω/□에 있어서 안정적인 저항값을 얻을 수 없다. 또한, 미소부분에서의 저항값 측정에 있어서는 극단에 고저항의 부분이 발견되어, 예를 들면 MR 헤드에 장착된 리드선의 예리한 선단의 접촉에 있어서는 안전성을 해친다. 또한 비교 예 1, 2 에서는, 파티클의 탈락이 많으며 디바이스로의 손상이나 오염의 위험성이 크다. 특히, 성형품 표면에 카본섬유가 노출되어 있는 점에서도, 이 부분으로의 제품의 접촉이나 카본섬유 그 자체의 탈락의 위험성이 큼을 알 수 있다.

탄소 파이브릴을 배합한 것이라도, 비교예 3 에 나타낸 바와 같이 탄소 파이브릴의 첨가량이 너무 많으면, 저항값이 지나치게 저하될 뿐만 아니라 마모분이나 파티클의 발생이 증대된다. 반대로, 비교예 5 와 같이 탄소 파이브릴의 첨가량이 너무 적으면, 저항값이 지나치게 커져 대전방지성능을 해친다.

카본블랙을 사용한 계에서는, 비교예 4 에 나타낸 바와 같이 저항값의 균일성이 불충분할 뿐만 아니라, 필요한 저항값을 얻기 위하여 대량의 첨가가 필요하게 되어, 그 결과 마모분이나 파티클의 현저한 증대를 초래하고 있다.

이에 대하여, 실시예 1 에 나타나는 바와 같이 열가소성 수지에 탄소 파이브릴을 특정량 배합한 것은 내열성이 우수하며, MR 헤드 트레이에 요구되는 10⁴~10¹²Ω/□의 범위에 있어서 안정적인 저항값을 나타낸다. 또한, 성형체 표면은 균일하고 매끄러우며, 이에 대응하여 미소부에서의 저항값 측정에 있어서도 양호하게 재현되었다. 이것은 수지중에 분산된 탄소 파이브릴이 카본섬유에 비해서는 훨씬 미세한 도전성 네트워크를 형성하고 있는데 기인하는 것으로 여겨진다.

게다가, 마모나 세척 등에 있어서의 파티클의 탈락도 극히 적다. 이것은 탄소 파이브릴의 형상이 직선형상이 아니라, 구불구불 휘어진 형상이기 때문에 매트릭스 수지로의 앵커효과가 큰 것에 기인하는 것으로, 그 결과 긁힘이나 마찰, 세척에 의하여 탄소 파이브릴 자신의 누락이 극히 적고, 또한 섬유에서 수지가 벗겨지는 일도 거의 없다. 또한, 본 발명에서 사용되는 탄소 파이브릴은 이온 컨태미네이션이나 불휘발성 유기물에 의한 컨태미네이션도 적다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 내열성이 우수하고, 표면성상이 균질하며, 또한 10⁴~10¹²Ω/□의 범위내의 안정적인 표면저항값을 나타내며, 또한 긁힘이나 마찰, 세척에 대한 마모분의 발생이 적고, 이온, 불휘발성 유기물 등에 의한 헤드의 오염이나 손상 문제도 거의 없는 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이가 제공된다.

Claims (5)

1. 자기디스크용 자기저항효과 헤드를 반송하기 위한 트레이로서,

   상기 자기디스크용 자기저항효과 헤드는 아암부품, 상기 아암부품에 장착된 MR 소자, 및 상기 MR 소자에 결선된 리드선을 구비하는 트레이에 있어서,

   상기 트레이는 열가소성 수지재료에 탄소 파이브릴을 배합한 수지조성물을 구비하여 주조되고,

   상기 탄소 파이브릴은 섬유직경이 100㎚ 이하이고, 섬유길이와 섬유직경의 비가 5 이상이며,

   상기 탄소 파이브릴의 배합량이 상기 열가소성 수지재료 100중량부에 대하여 0.1~8중량부이고,

   프로브 직경을 2㎜, 프로브간 거리를 20㎜ 로 한 계측한 경우의 표면저항값은 10⁴~10¹²Ω/□인 것을 특징으로 하는, 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 표면저항값은 10⁶~10¹²Ω/□인 것을 특징으로 하는, 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   열변형온도 (ASTM D684 4.6Kg 하중) 는 110℃ 이상인 것을 특징으로 하는, 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 열가소성 수지재료는 폴리카보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상인 것을 특징으로 하는, 자기디스크용 자기저항효과 헤드반송 트레이.

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