KR20000001731A - 자성도료 도포장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 셀룰로즈아세테이트, 셀룰로즈트리아세테이트, 셀룰로즈아세테이트프로피오네이트, 폴리염화비닐 또는 폴리염화비닐리덴 등과 같은 지지체 필름상에 자성도료를 균일하게 도포하여 자기기록 테이프 등을 제조할 수 있도록 하는 장치에 관한 것으로서, 이는 지지체 필름 상단에 코터 선단부 백엣지측의 최정점에 수직하여 일정각도 범위에 막대자석을 설치하므로써 자기장을 형성하여 백 엣지측으로 일정하게 자성체가 분산되도록 하여 지지체 필름 표면에 자성도료를 균일하게 분산시킬 수 있어 이를 이용하여 제조된 자기기록 테이프 등의 물성을 향상시킬 수 있다.

Description

자성도료 도포장치

본 발명은 자성도료 도포장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 테이프 등과 같은 지지체 필름의 표면에 자성도료를 도포하는 공정에서 자성도료를 지지체 필름에 균일하게 도포시킬 수 있도록 한 자성도료 도포장치에 관한 것이다.

일반적으로 테이프 형태의 자기기록 매체는 가소성 지지체 표면에 자성도료를 도포하는 단계, 도포된 필름을 같은 극을 마주보게 설치된 배향자석 사이를 통과하도록 하여 배향처리하는 단계, 이를 건조시키고 자성도막의 표면을 균일하면서 평활하게 처리하는 단계, 이어서 경화공정에서 자성도막을 단단하게 경화시킨 후 소정의 폭으로 절단하는 단계를 거쳐 제조된다.

여기서 가소성 지지체 표면에 도포되는 자성도료는 외부로부터 주어진 신호를 기록보존 및 재생시켜주는 자성체; 상기 자성체를 지지체 필름에 고착시켜주는 바인더; 자성도료에서 자성체가 용이하게 분산되도록 하는 분산제; 기록테이프의 재생기기에서의 주행동작을 원활하게 해주는 윤활제; 재생기기의 자기헤드에 클리닝(cleaning) 효과를 부여하여 주행 및 재생특성을 원활하게 해주는 연마제; 자기기록 테이프 등에서 발생되는 정전기를 최소화시켜 주면서 재생기기의 오동작을 방지하여 주는 카본블랙; 및 상기 원료를 도료화해주는 용제 등으로 이루어진다.

이때, 가소성 지지체란 일반적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 셀룰로즈아세테이트, 셀룰로즈트리아세테이트, 셀룰로즈아세테이트프로피오네이트, 폴리염화비닐 또는 폴리염화비닐리덴으로 이루어진 플라스틱류의 필름을 말하며, 보통 그 두께가 5∼100㎛ 범위이다.

이같이 가소성 지지체 표면에 자성도료를 도포하는 장치로는 그라비아 롤 코터(gravure roll coater), 리버스 롤 코터(reverse roll coater), 바코터(bar coater), 나이프 코터(knife coater), 압출 코터(extrusion coater), 슬릿 코터(slit coater), 커튼 코터(curtain coater), 노즐 도포장치 등과 같은 여러 가지 장치들이 제안되어 사용되고 있다.

이들 도포장치들 중에서 특히 노즐 도포장치가 최근 가장 많이 사용되고 있는 바, 노즐 도포장치는 종래에 가장 보편적으로 사용되던 롤 방식의 코터와 비교할 때 여러 가지 장점을 가지고 있고, 또한 적용범위도 넓다.

일반적인 노즐 도포장치를 통해 지지체 필름 상에 자성도료를 도포하는 공정을 도 1에 나타낸 바, 구체적으로는 구동롤(7)과 가이드 롤(6)의 회전을 통해 지지체 필름(4)이 구동되고, 그 하단에 설치된 코터(1)의 도포액 공급구(solution pool, 10)로부터 캐비티(cavity)를 통해 도포액(3)이 지지체 필름(4)에 도포되며, 과량의 도포액은 닥터 블레이드(8)를 통해 제거된다.

그러나, 이같은 도포장치를 사용하여 지지체 필름 표면에 자성도료를 도포하는 경우 자성체가 균일하게 도포되지 못하게 되고, 결과적으로 생산된 자기기록 테이프 등의 전자변환 특성 등 자기적 성질을 저하시키는 문제점이 있었다.

한편, 도포성, 즉 가소성 지지체 표면에 균일하게 자성도료를 분산시키는 것은 그 선단부의 형상과 도포액 토출의 균일성, 그리고 도포공정 조건 등에 의해 결정되는 바, 이와 관련된 선행기술의 일예로 일본특허공개 소 57-84771호, 일본특허공개 소 58-104666호 및 일본특허공개 소 60-238179호에는 선단부의 형상을 변경하여 도포성을 향상시키는 방법에 대하여 개시되어 있고, 일본특허공개 소 62-95174호, 일본특허공개 평 1-236968호 및 미국특허 제4,465,707호에서는 도포액 토출의 균일성을 도모하여 도포성을 향상시키는 방법에 관하여 언급하고 있다. 또한, 일본특허공개 소 62-132566호에서는 도포 조건을 변경하여 도포성을 향상시키고자 하였다.

이중 일본특허공개 소 57-84771호, 일본특허공개 소 58-104666호 및 일본특허공개 소 60-238179호에 개시된 도포장치는 단순히 선단부 각 엣지의 형상과 치수, 특히 프론트엣지(독터 엣지, doctor edge)의 제한된 일부분만을 개선한 것이다.

그러나, 도포성은 단순히 선단부의 형상만으로 규정지을 수 없고, 선단부 각 부분의 상호연관성으로 나타나기 때문에 이같은 도포장치로는 도포성을 향상시키는 데 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 가소성 지지체 표면에 자성도료를 도포하여 자기기록 테이프 등을 제조할 수 있도록 하는 장치에 있어서 코터의 선단부 소정의 위치에 자장을 걸어줄 수 있도록 자석을 설치하므로써 자성도료 중 자성체의 균일한 분산이 이루어지도록 할 수 있는 자성도료 도포장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 자성도료 도포장치를 이용하여 지지체 필름 표면에 자성도료를 도포하는 일련의 공정을 개략적으로 나타낸 것이고,

도 2는 본 발명에 따른 자성도료 도포장치를 이용하여 지지체 필름 표면에 자성도료를 도포하는 일련의 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 11 - 코터(coater) 2, 12 - 슬릿

3, 13 - 도포액 4, 14 - 지지체 필름

15 - 막대자석 6, 16 - 가이드 롤

7, 17 - 구동롤 8 - 닥터 블레이드(doctor blade)

9 - 금속 스무저(smoother) 10, 20 - 도포액 공급구(solution pool)

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자성도료 도포장치는 코터 내 공급노즐을 통해 자성도료를 공급함과 동시에 구동롤과 가이드롤의 회전을 통해 지지체 필름을 통과시켜 지지체 필름에 자성도료가 도포되도록 한 것에 있어서, 자성도료를 도포하기 위해 공급되는 지지체 필름 상단에, 자성도료를 공급하기 위한 공급노즐 선단부의 백엣지측의 최정점을 통과하는 수직선과 45∼90°범위에 자장을 걸어주도록 설치된 자석을 포함하여 구성됨을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명을 일실시예로 도시한 첨부된 도 2를 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 자성도료 도포장치를 이용하여 지지체 필름 표면에 자성도료를 도포하는 일련의 장치를 나타낸 것인 바, 도 1에 나타낸 바와 같은 일반적인 노즐 도포장치를 이용한 것과 유사한 공정을 거친다.

먼저, 가이드 롤(16)과 구동롤(17)의 회전을 통해 지지체 필름(14)이 구동되고, 구동롤(17)의 회전에 따라 도포액 공급부, 즉 코터(11)의 선단부에 필름이 위치하면서 도포액(13)이 지지체 필름(14) 표면에 도포되는 바, 본 발명에서는 지지체 필름(14)의 구동 방향을 기준으로 하여 후단 슬릿(12), 즉 백엣지의 최정점을 통과하는 수직선과 45∼90°범위에 위치하도록 자장을 걸어줄 수 있는 막대자석(15)을 설치한다.

이같이 막대자석(15)을 설치하여 자장을 걸어주면 도포액(13)이 자장이 형성된 부위까지 분산되어 도포되는 경향을 보인다. 결과적으로, 지지체 필름 표면에 자성도료가 균일하게 분산된다.

본 발명의 도포장치에 있어서 코터(11)의 구조는 선단부에서 도포액의 토출이 폭방향 균일성을 가질 수 있도록 설계되며, 그 형상은 도포액의 흐름이 난류나 정체 영역을 가지지 않도록 하여야 한다. 그 형태와 크기는 도포액의 유동특성에 따라 좌우된다.

또한, 부수적으로 설치된 막대자석이 토출되는 자성도료에 자력의 영향을 주어 선단부의 백엣지(back edge) 쪽으로 흐르는 자성도료를 지지체 필름에 밀착시켜 코팅 상태를 보다 우수하게 만든다.

도포액의 공급위치는 코터의 폭방향으로 가운데나 양쪽 끝, 또는 한쪽 끝으로 하며, 도포액의 공급구조는 공급된 도포액이 전부 도포되도록 하거나 공급된 도포액의 일부가 도포되고 일부는 순환되도록 하는 방식 등이 있다.

도 2에 예시된 코터는 폭방향 중간 위치에서 도포액을 공급하고 공급된 도포액이 전량 도포되는 방식을 나타낸 것이다.

한편, 슬릿(12)은 간격과 길이를 적당하게 하여야 도포액의 토출압과 토출압의 폭방향 균일성을 줄 수 있다.

슬릿의 간격은 적정 토출압을 고려하여 정해지는 데, 대략 1mm 이내로 하는 것이 좋다.

슬릿의 길이는 길수록 토출압의 균일화에 유리하나 토출에 소요되는 압력이 증가하게 되므로 적정하게 정해야 하며 대략 100 mm 이내로 한다.

슬릿(11)은 프론트 엣지와 백엣지로 구성되고, 그 형상은 평탄면의 조합으로 되거나 돌출된 둥근형상을 가진 것이 바람직하며, 그 재질은 초경합금과 같은 록웰(Rockwell) 경도 80 이상의 강한 재질인 것이 적합하다.

이같이 구동롤(17)과 가이드롤(16)이 회전함에 따라 자성도료(13)가 도포되어 지지체 필름(14)이 이송되고 과량의 도포액(13)은 닥터 블레이드(18)을 통해 제거된다.

결과적으로 지지체 필름의 표면에 자성도료가 코팅되었을 때 최종두께는 자기테이프의 자기특성, 전자변환특성 및 베이스필름 두께 등을 고려하여 경제적인 범위인 것이 바람직한 바, 구체적으로는 2∼3㎛인 것이 바람직하다.

이와같은 본 발명의 자성도료 도포장치와 도 1에 나타낸 바와 같은 종래 자성도료 도포장치를 이용하여 자기기록 매체를 제조하는 구동예는 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

구동예 1

다음과 같은 조성으로 자성체, 카본 블랙, 알루미나 등의 분말과 비닐계 결합제 수지용액 등으로 구성되는 1차 분산도료를 혼련기, 교반기, 밀분산기 등으로 분산처리한 후, 우레탄 수지용액, 지방산 및 지방산 에스테르 계통의 윤활제, 용매 등을 첨가하여 교반기와 밀분산기로 2차 분산시키고 최종 여과전에 경화제인 폴리이소시아네이트를 첨가 교반하여 자기기록매체용 자성도료를 제조하였다.

(1) 1차 분산

코발트 변성 자성체(보자력 : 650 Oe, 비표면적 30㎡/g) 100 중량부

카본 블랙 5 중량부

알파 알루미나 2 중량부

염화비닐-비닐아세테이트-무수말레인산 공중합체 수지 8 중량부

사이클로헥사논 80 중량부

메틸에틸케톤 60 중량부

톨루엔 50 중량부

(2) 2차 분산

폴리우레탄 수지 12 중량부

n-부틸스테아레이트 1.5 중량부

미리스틴산 1.5 중량부

사이클로헥사논 40 중량부

메틸에틸케톤 60 중량부

톨루엔 50 중량부

폴리이소시아네이트 5 중량부

제조된 자성도료를 최종 여과한 다음, 도 2의 장치를 이용하여 다음과 같은 조건으로 지지체인 14.5㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 상에 도포하였다.

도료의 유동특성을 독일 하케(Haake) 점도계 RV-20 기종으로 25℃ 하에서 측정해 본 결과, 전단응률 1000/초일 때 점도가 72.6 센티포이즈, 5000/초일 때 점도가 38.4 센티포이즈로 나타났다.

<도포 조건 및 도포 장치 각 부의 치수>

도포속도 : 200m/min

도포 폭 : 150mm

도포 두께 : 미건조 상태에서 15∼20㎛ 내에서 조절

지지체 : 두께 14.5㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름

건조온도 : 90℃

주행장력 : 0.5kg/150mm

엣지의 재질 : 초경합금(로크웰 경도 90)

슬릿길이 : 70mm

슬릿간격(d):0.2∼0.3mm(슬릿간격은 경우에 따라 스페이서를 삽입하여 조정)

엣지의 표면조도(Ra) : 4㎛

프론트 엣지의 두께(W₁) : 3.5mm

백엣지의 두께(W₂) : 2.5mm

캐비티의 반경 : 8mm

비교구동예 1

상기 구동예와 동일한 조건하에서 지지체 필름 표면에 자성도료 도포를 실시하되, 다만 도포장치로서 도 1에 나타낸 바와 같은 종래의 노즐 도포장치를 사용하였다.

상기 구동예 및 비교구동예에 따라 자성도료를 도포하는 공정에 있어서, 도포성 및 제품의 드롭아웃 특성에 대하여 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

여기서, 도포성은 폭 방향의 두께 편차와, 도포된 필름을 전사등에 비추어 진행방향의 줄무늬 존재 여부로 확인하였다. 그리고, 드롭 아웃은 비데오 테이프에 5단계 단차 신호를 최적전류로 기록한 뒤, 재생시의 비데오 앰프의 감쇄량이 16dB, 지속시간이 15μs 이상인 것을 드롭아웃으로 간주하여 30분 동안 계속 측정한 후 1분당 평균 드롭아웃 개수로 나타내었다.

	실시예 1	비교예 1
도포성	○	×
드롭 아웃	2	5
(주) ○ : 도포상태 양호, × : 도포상태 불량

상기 표의 결과로부터 본 발명의 자석이 설치된 도포장치를 사용하여 자성도료를 도포한 경우 횡방향의 단, 길이 방향의 줄무늬, 스크래치, 핀홀, 오버플로우(overflow) 등의 도포결함이 없는 양호한 도포면을 얻을 수 있으며, 최종 제품의 특성도 매우 우수함을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 지지체 필름 상단에 코터 선단부의 백엣지측 최정점을 통과하는 수직선과 일정 각도 범위 내에 위치하도록 막대자석을 설치한 도포장치를 통해 지지체 필름 표면에 자성도료를 도포하는 경우 자성체의 균일한 분산으로 필름의 감김시에 횡주름이나 종주름이 발생되지 않음은 물론 전자변환 특성이 우수한 자기기록 테이프를 얻을 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 코터 내 공급노즐을 통해 자성도료를 공급함과 동시에 구동롤과 가이드롤의 회전을 통해 지지체 필름을 통과시켜 지지체 필름에 자성도료가 도포되도록 한 것에 있어서, 자성도료를 도포하기 위해 공급되는 지지체 필름 상단에 자성도료를 공급하기 위한 공급노즐 선단부의 백엣지측의 최정점을 통과하는 수직선과 45∼90°범위에 자장을 걸어주도록 설치된 자석을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자성도료 도포장치.