KR840001220B1 - 캐패스턴스형 정보신호 기록매체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

캐패시턴스형 정보신호 기록매체

본 발명은 캐패시턴스 정보신호 기록매체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기록매체의 표면부위가 적어도 전기도체물질로 구성된 물질과, 이물질과 좋은 상용성을 가지는 특수 수지로 이루어지고, 정보신호가 그 표면부위의 기하학적 형태의 변화로 기록되고 우수한 안정성을 가지며, 그 표면과 주사 재생 스타일러스(scanning reproducing stylus)의 전극 사이의 캐패시턴스 중의 변화를 이용함으로써 재현되는 우수한 안정성을 가진 캐패시턴스형의 정보신호 기록매체에 관한 것이다.

소위, 캐패시턴스형 재생방법은 공지이며, 이것은 그 평평한 표면에 기록되거나 또는 기하학적 형태의 변화로 홈에 기록된 정보신호를 가지는 정보신호 기록매체의 기록트랙을 재현 스타일러스가 주사함으로써 재현 스타일러스 전극과 기록매체간의 캐패시턴스를 기하학적 형태의 변화에 의하여 변화시켜주는 구조를 가지고 있다. 이러한 현태의 캐패시턴스 재생방법에 사용된 통상의 캐패시턴스형의 정보신호 기록매체는 그 전극과 재현 스타일러스의 전극 사이에 캐패시턴스를 부여하는 전극으로서 수백 Å의 두께를 가지는 얇은 금속필름을 여러 기하학적 형태로 기록매체 기질을 가압 성형시킨 표면에 부착시키고, 또한 여기에 얇은 금속필름을 보호하고, 전극 사이의 단락을 방지하며, 전극사이의 유전율을 증가시키기 위하여 얇은 유전체막을 부착시켜서 제조한다.

통상의 캐패시턴스형 정보신호 기록매체의 제조는 기질을 가압성형하는 공정, 얇은 금속필름을 부착시키는 공정 및 유전체막을 부착시키는 공정등 많은 제조공정을 필요로 하기 때문에 제조공정이 복잡하고 대규모의 제조시설을 필요로 하며, 따라서 제조 코스트가 필연적으로 대단히 높아지게되었다.

이러한 결점을 보완한 캐패시턴스형의 개량된 정보신호 기록매체가 일본 공개특허공고 제119017/78호에 제안되어 있다. 이 기록매체는 염화비닐/초산비닐 공중합체와 도전성물질소서 소량의 카본블랙으로 이루어진 전기적으로 도전성이 플라스틱 물질을 압축-성형하여 제조하며, 여기에서 정보신호는 기하학적 형태의 변화로서 기록된다. 캐패시턴스가 기록매체와 재현 스타일러스사이에 발생하기 때문에, 공지기술에서 필수적인 얇은 금속필름을 부착시키는 공정은 생략될 수 있다. 더구나, 카본블랙자체의 미세한 입자가 수지로 코팅되기 때문에, 공지기술에서 필수적인 유전체막의 부착공정도 생략될 수 있다. 이리하여 캐패시턴스형의 정보신호 기록매체는 아주 낮은 코스트로 아주쉽게 제조할 수 있다.

그러나, 이 기록매체의 제조는, 염화비닐/초산비닐 공중합체를 카본블랙과 혼합시킬때에, 수지분자가 높은 내부열을 발생하기 때문에 카본블랙과 수지분자 사이에 균열이 생기고, 공정중에 공중합체가 열분해하는 결점을 지니고 있다. 또한, 카본블랙과 수지분자 사이에 친화성이 나쁘기 때문에 물질의 용융점도가 높아서 통상의 성형기계로는 물질을 잘 성형할 수 없다.

이러한 불편을 극복하기 위하여 수지에 조합할 윤활제나 가소제의 양을 증가시킬수도 있다. 그러나, 이 경우에는 새로운 문제가 발생한다. 예를들면, 대기온도가 조금만 상승하여도 기록매체가 변형(즉, 자기매체의 환경안정도가 나쁘다)되고, 기록매체의 동작특성은 가소제등의 분리 때문에 감소된다(즉, 기록매체의 경시 안정성이 나쁘다). 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결한 캐패시턴스형의 새로운 정보신호 기록매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 도전성 물질과, 염화비닐 98~65중량%, 알킬기가 탄소수 4~18인 알킬비닐에테르 또는 탄소수 4~18의 지방산잔기를 가진 지방산의 비닐에스테르 2~20중량% 및 이들 화합물과 공중합체를 형성할 수 있는 다른단량체 0~15중량%로 이루어진 공중합체(이후 비닐형 PVC라 한다)를 사용하여 적어도 캐패시턴스형정보신호 기록매체를 형성함으로써 달성된다. 본 발명에서 사용된 도전성물질중, 알킬비닐에테르 및 지방산의 비닐에스테르의 지방산잔기(포화 또는 불포화의)는 직쇄 또는 측쇄 일수 있으며, 탄소수 4~18을 가진다. 탄소수가 3이하이면 결과로 얻어진 물질의 성형성이 나쁘며, 그로부터 제조된 성형제품은 부서진다. 일반적으로 탄소수가 증가함에 따라서 더 우수한 성형성, 열안정성 및 요변성을 얻을 수 있다. 그러나 탄소수가 19이상이면 알킬비닐에테르와 지방산의 비닐에스테르 및 염화비닐 또는 기타 공중합성 단량체와의 공중합도가 감소된다.

알킬비닐에테르의 예로는 n-부틸비닐에테르, 이소부틸비닐에테르, 옥틸비닐에테르, 라우릴비닐에테르, 및 세틸비닐에테르 등이 있으며, 지방산의 비닐에스테르의 예로는 비닐캐프로에이트, 닐캐프릴비레이트, 비닐라우레이트, 비닐스테아레이트 및 비닐올레에이트 등이 있다. 염화비닐, 알킬비닐에테르 또는 지방산의 비닐에스테르와 공중합할 수 있는 기타성분의 예로는 에틸렌 및 르로필렌과 같은 올레핀, 초산비닐과 같은 탄소수 3이하인 지방산의 비닐에스테르, 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산 및 후말산과 같은 불포화카복실산, 메틸메타크릴레이트와 같은 불포화카복실산에스테르, 말레인산무수물과 같은 불포화카르복실무수물, 아크릴니트릴과 같은 니트릴화합물, 메틸비닐에테르와 같은 탄소수 3이하의 알킬비닐에테르 및 염화비닐리덴과 같은 비닐리덴화합물이 있다.

전술한 비닐형 PVC대신에, 구성단량체의 비율이 전술한 비닐형 PVC에서와 같은 2이상의 중합체를 혼합하여 제조한 중합체혼합물을 사용할 수도 있다. 더상세히 설명하면, 이 중합체혼합물(이하 비닐형 PVC 혼합물이라 한다)은 최종혼합물이 염화비닐 98~65중량%, 알킬기의 탄소수가 4~18인 알킬비닐에테르 또는 지방산잔기의 탄소수가 4~18인 지방산의 비닐에테르 2~20중량% 및 이들 1이상의 화합물과 공중합할 수 있는 기타 단량체 0~15중량%를 함유하는 2이상의 중합체를 혼합하여 제조한다. 비닐형 PVC혼합물이란 예를 들면, 염화비닐의 호모폴리머 또는 염화비닐과 이와 공중합할 수 있는 단량체(예를들면, 비닐형 PVC의 공중합성 단량체와 같이 전술한 단량체)와의 공중합체, 및 알킬비닐에테르 또는 지방산의 비닐에스테르와 이와 공중합할 수 있는 단량체(예를들면, 염화비닐, 올레핀, 비닐에스테르, 불포화카복실산 또는 그 유도체, 아크릴로니트릴 염화비닐리덴 등)로 이루어지는 혼합물을 뜻한다. 간단히 말하여, 중합체혼합물을 구성하는 단량체성분의 비율이 전술한 바와같은 2이상의 중합체를 혼합하여 제조할 수 있다.

전술한 비닐형 PVC 또는 비닐형 PVC 혼합물에서 알킬비닐에테르 또는 지방산의 비닐에스테르의 비율은 2~20중량%이다. 그 비율이 2%보다 적으면 결과로 얻어진 물질의 성형성과 기계적 특성, 특히, 강인성이 떨어질뿐만 아니라, 기록된 정보 기호의 안정한 재현이 어렵다. 한편, 그 비율이 20중량%를 초과하면 공중합체의 연화온도가 낮아져서 불편하다.

전술한 비닐형 PVC 또는 비닐형 PVC 혼합물에서 다른 단량체의 비율은 0내지 15중량%이다. 만약 15중량%를 초과하면 물질의 성형공정중 기계적 특성과 열안정도중의 하나 또는 둘이 감소된다. 염화비닐은 전술한 성분의 비율에 의하여 98내지 65중량%의 비율로 사용된다. 비닐형 PVC 또는 비닐형 PVC 혼합물과 혼합할 도전성 물질의 예로는 카본블랙과, 은, 등 및 알루미늄과 같은 금속의 미세분말이다. 비닐형 PVC 또는 비닐형 PVC 혼합물 및 도전성 물질로 이루어진 물질을 성형하여 얻어진 정보신호 기록매체가 좋은 캐패시턴형 재현성을 갖기 위하여는 성형된 기록매체가 특이한 같은 방향의 체적 저항률을 가져야 한다(이후 간단히 체적저항률이라 한다).

일반적으로, 도전성 물질의 미세분말을 수지와 충분히 혼합하여, 결과로 얻어진 물질이 어느정도의 도전성을 나타내기 위하여는 이들 미세분말이 어떤 일정한 거리 이하(예를들면, 약 100Å이하)로 상호 간격하고 있든가 또는 상호 접촉하고 있어야 한다. 이것은 전자터널효과, 도전물질의 도전미캐니즘 등을 다루는 문헌에 널리 알려져 있다.

특히, 결과로 얻어진 캐패시턴스형 정보신호 기록매체를 사용하여 좋은 상태로 캐패시턴스형 재현성을 나타내기 위하여는 기록매체가 약 0.5ohm.cm내지 약 1kilo ohm.cm의 체적저항률을 가져야 한다. 혼합할 도전성 물질의 양이 너무 적으면 결과로 얻어진 기록매체의 체적저항률이 너무 높아서 좋은 캐패시턴스 재현성을 얻을 수 없다. 기록매체의 체적 저항률이 도전성 물질의 양을 증가시킴으로 인하여 감소되면, 캐패시턴스형 재현성을 나타내는 능력이 무한으로 증가하지는 않으며, 어느 한계 이하의 체적저항률에서는 재현능이 더 이상 증가하지 않고, 기록물질이 부서지게 된다. 다시말하면, 적도전성 물질의 너무많은 초과량은 실제이 못된다.

따라서, 비닐형 PVC 또는 비닐형 PVC혼합물 100중량부당 도전성물질 10~60중량부를 혼합하여 체적저항률이 전술한 범위내에 들도록 한다. 이것은 기본적으로 도전성 물질이 카본블랙이건 또는 금속분말이든 같다. 비닐형 PVC 또는 비닐형 PVC혼합물과 도전성 물질을 혼합하여 얻어진 물질은 비교적 높은온도(예를들면, 130℃이상의 온도)에서 성형되므로, 일반적으로 안정제나 윤활제와 같은 염화비닐수지에 사용되는 같은 첨가제를 상기 물질에 가하는 것이 바람직하다. 또한, 가소제도 가할 수 있다. 실리콘형 또는 불소-함유 윤활제도 재생스타일러스의 마모를 방지하기 위하여 가할 수 있다.

그러나, 비닐형 PVC나 비닐형 PVC 혼합물의 수지입자는 도전성 물질의 입자와 아주 우수한 친화성을 가지고 있기 때문에 결과로 얻어진 성형제품의 안전성을 해칠만큼의 많은 량의 전술한 윤활제나, 가소제등을 사용할 필요는 없다. 따라서, 인용된 일본 공개특허공고 제119017/78호에 기술된 기록매체에 있던 문제는 본 발명에서는 발생하지 않는다.

결과로 얻어진 물질지, 가공성, 기계적 특성(특히, 취약성) 및 전기적 특성을 개선시키기 위하여, 아크릴토니트릴/부타디엔고무, 열가소성 폴리우레탄, 에틸렌/초산비닐공중합체, 염화비닐이 그라프트된 에틸렌/초산비닐의 그라프트 공중합체, 메틸메타크릴레이트/부타디엔/스티렌형수지 및 염소화 폴리올레핀과 같은 탄성을 부여 하는 중합체, 또는 주요단위가 메틸메타크릴레이트로 이루어진 중합체와 같은 가공성을 개선시키는 중합체를 조합할 수도 있다. 이러한 중합체의 양은, 예를들면, 비닐형 PVC 또는 비닐형 PCV 혼합물 100중량부당 0~30중량부를 가할 수 있다.

전술한 도전성 물질과 여러첨가제는 리본 혼합기, 번버리 믹서(Bunbury mixer), 고속진탕기 등에 의하여 비닐형 PVC 또는 이들을 비닐형 PVC의 제조시에 중합반응기 내에 단량체와 함께 가할수도 있다. 또한, 이들은 건조전에 비닐형 PVC 또는 비닐형 PVC 혼합물의 슬러리에 가할수도 있다. 결과로 얻어진 물질은 성형에 용이한 160℃의 온도 및 10³ _sec ^-1의 전단속도에서 용융점도 3 ×10³내지 3×10³포아즈를 가진다. 다음의 실시예는 캐패시턴스형 정보신호 기록매체의 예로, 비데오 시그날을 가지는 비데오 디스크를 생산하는데 사용되는 물질을 예시한 것이다. 이 실시예에서 모든 부와 퍼센트는 중량을 기준으로 한다. 물질의 여러 물성은 다음 방법으로 측정되었다.

[용융 점도]

각변이 5mm인 정방형의 펠렛트의 용융점도는 노즐길이 10mm 및 직경 1mm의 코카형(koka-type) 유속측정기를 사용하여 160℃의 온도 및 10³ _sec ^-1의 전단 속도로 측정한다.

[동적열 안정도]

브라벤더(Brabender)프라스토그라프를 사용하여 각변이 5mm인 정방형의 펠렛트 68g을 170℃의 온도로 유지하고 주샤프트 회전속도가 60rpm이고, 회전자의 회전비가 2:3인 60cc용량의 크라스토그라프 장치내로 넣는다. 시료를 3분간 예열시킨후 회전시킨다. 이 시점부터 글리세린에 침적시키고 플라스토그라프의 시료실에 시료로부터 31m위에 위치하여 넣은 콩코레드 시험지가 분해에 의하여 생성된 염화수소 기체에 의하여 착색될때까지의 시간을 측정한다. 이 시간은 동적 열안정도의 척도인 분해시간으로 기록된다. 20분 이하의 분해시간을 가진 물질은 성형조건에 따라서 분해할수도 있기 때문에 바람직하지 못하다.

[강도]

강도는 ASTM D-747에 따라서 5in-Lb의 중량 및 1/4인치의 스판(span)을 가진 올센(Olsen) 강도시험기로 측정한다. 사용되는 시료는 75톤 압력의 프레스토 각 변이 5mm인 장방형 펠렛트로 압축성형시켜서 얻어진 판에서 1cm×3cm×0.1cm의 조각으로 절단한 것을 사용한다. 굴곡도는 적어도 10도가 되어야 하며, 20도 이상이 바람직하다. 10도 이하의 굴곡도를 가지는 물질은 성형기에서 꺼낼때에 깨어지기 쉬우며, 또한 성형후 디스크의 바리 제거공정(burr-removing step)에서 깨어지기 쉽다.

[재현성 C/N]

재현 비데오신호에서 2MHz에서 동기신호의 신크티프(synchtip) 출력의 잔류잡음에 대한 비율은 재현장치에 의하여 디스크를 재현시킬때에 측정하며, dB로 표시된다.

[체적 저항률]

결과로 얻어진 디스크를 직경방향으로 절단하여 얻어진 1.5cm×8cm의 직사각형시료에 5mm의 폭으로 시료양편에 은(silver)페인트로 코팅하여 전극을 만든다. 전극사이의 전류를 전류계로 측정한다. 체적 저항률은 얻어진 직류저항치를 사용하여 다음의 식에 따라서 계산한다.

[재현성 안정도]

결과로 얻어진 디스크의 신호는 재현장치로 재현되며, 그 안정도는 재현이 재현 스타일러스의 스키핑(skipping)에 의하거나 또는 디스크로부터의 찌끼 폐기물로 인한 기록 스타이러스가 들림(rising)으로서 재현된 신호의 잠깐동안의 차단과 같은 심한 문제점이 있는가, 또는 재현이 정지된 상의 재현 모우드에서 안정하게 행하여질 수 있는 가의 여부를 측정한다. 결과는 다음과 같이 평가 표기한다.

◎ : 양호 △ : 보통 X : 불량

[환경 안정성]

시료를 35℃의 온도와 상대습도 80%의 대기중에 24서시간 정치시킨다. 다음에 그에 기록된 신호를 재현시켜서 재현이 안정하게 행하여지는가의 여부를 관찰한다. 결과로 다음과 같이 평가한다.

◎ : 양호 △ : 보통 X : 불량

[열 안정성]

디스크를 성형후 45℃로 유지한 대기중에 3시간정치시킨다. 다음에 디스크가 어느정도 변경하는가를 관찰하며, 그 결과는 다음과 같이 평가한다.

◎ : 양호 △ : 보통 X : 불량

[실시예 1]

90%의 염화비닐과 10%의 세틸비닐에테르로 이루어진 공중합체 100부, 안정제로 디부틸주석디라우레이트 2.5부, 에폭시화대두유 0.5부, 윤활제로 디메틸폴리실록산 0.5부 및 박리제로 Wax E (서독 획스트사 제품의 상품명) 2부를 헨셀(Henschel) 혼합기 중에서 충분히 교반한다. 다음에, Ketjon Black EC (화란 아크로케미사 제품. 카본블랙의 상품명 : 평균 입자직경 약 30mμ)를 가하고, 혼합물을 충분히 교반한다. 충분히 교반된 것을 8-인치의 무개롤에서 약 10분간 연합한다. 이때에 롤의 표면온도는 150℃이다. 연합후, 쉬-트상의 물질을 절단하여 각각 5mm크기의 펠렛으로 만든다.

이 펠렛의 일부는 용융점도실험, 열안정도실험 및 물질의 강도실험용으로 사용하고, 나머지는 압출기로 보내어 가성형한다. 압출기의 온도는 160℃이다. 가성형된 물질은 압축-성형기로 성형하며, 이 성형기 중에서 140kg/㎠의 압력하에 60초의 성형사이클로 다이중에서 비데오 디스크 스템퍼는 비데오디스크로 성형된다. 얻어진 비데오디스크는 재현장치로 보내져서 재현성(C/N)을 측정한다.

비데오디스크의 체적저항률, 재현성 안정도, 환경 안정도 및 동적열안정도를 측정하며, 그 얻어진 데이타는 표 1에서와 같다.

[실시예 2]

실시예 2의 공정은 다음에 기술한 것을 제외하고는 실시예 1을 반복한다.

카본블랙의 양을 15부(실시예 2a) 및 25부(실시예 2b)로 변경시키고, 실시예 2c,2d 및 2e에서는 카본블랙을 불칸 CSX-99(Vulcan CSX-99; 미국 캐보트코포레이숀사 제품의 상품명 : 평균 입자직경 약 13mμ)으로 변경하고 각각 30부(실시예 2c), 40부(실시예 2d) 및 50(부실시예 2e)로 조절한다.

얻어진 결과는 표 1에서와 같다.

표 1에 주어진 데이타로부터, 카본블랙을 어떠한 한계 이상으로 사용하여도 재질의 성형성과 디스크의 재현성이 좋은 특성은 변화하지 않음을 알 수 있다.

[표 1]

[실시예 3]

중합체조성을 표 2에서와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1의 공정을 반복한다.

표 2의 공정 e,g 및 h의 중합체는 실시예 1에서와 같은 압출기를 통하여 성형 하였을 때 높은 토오크(torque)와 높은 열의 발생에 있었으며 공정중 물질이 분해할려고 하였다.

따라서 가소제로서 디옥틸프탈레이트 5부를 다음과 같이 실시예 1의 처방에 가하였다.

그 결과는 표 2에서와 같다.

[표 2]

[실시예 4]

표 3에서와 같이 중합체조성물을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1의 공정을 반복했다.

얻어진 결과는 표 3과 같다.

[표 3]

[실시예 5]

중합체 대신에 운전번호 e의 중합체 40부 및 운전번호 f의 중합체 60부로 이루어진 혼합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3의 공정을 반복한다. 결과는 표 4와 같다.

[표 4]

본 발명의 캐패시턴스형 정보신호 기록매체는 전술한 실시예에 기술한 비데오디스크에만 한정된 것이 아니며, 예를들면, 이에 기록된 PCM음향신호를 가지는 디스크도 본 발명의 범위에 포함된다. 기하학적 형태의 차이로 인하여 캐패시턴스가 변화되고, 기록된 신호가 재현되는 것은 본 발명의 범위가 속한다. 말할 필요도 없이 중합체의 조성, 혼합, 처방등은 전술한 실시예에 보여준 것에만 한정되는 것도 아니다.

본 발명에서 도전성 물질과 비닐형 PVC 또는 전술한 조성을 가지는 비닐형 PVC혼합물로 이루어진 물질은 캐패시턴스형의 정보신호 기록매체를 제조하는데 사용된다. 제조 및 성형공정중에 이 물질에서 내부적으로 발생되는 열은 높지않기 때문에, 수지는 열의 존재하에도 분해하지 않는 것으로 생각된다. 더구나, 도전성물질이 수지분자와 친화성이 우수하기 때문에, 물질의 용융점도가 그리 높지 않으므로, 그 용융점도를 감소시키기 위하여 물질에 많은량의 윤활제, 가소제등을 첨가할 필요가 없다. 따라서, 본 발명에 의하여 통상의 성형장치를 사용하여 쉽게, 우수한 동적 열안정도, 도재현안정, 환경안정도, 열안정도, 경시안정도 및 재현성 C/N을 가진 우수한 캐패시턴스 재현성을 나타내는 정보신호 기록매체를 제조할수있다.

Claims (1)

1. 정보신호가 그 표면 부위의 기하학적 형태의 변화로 기록되고, 그 표면과 표면부위의 기하학적 형태의 변화로 기록된 기록매체의 표면을 주사하는, 재현 스타일러스의 전극 사이의 캐패시턴스의 변화로 인하여 재현되는 정보신호 기록매체에 있어서, 적어도 그 기록매체의 표면부위가 도전성물질과, 염화비닐 98내지 65중량%, 알킬기의 탄소수가 4~18인 알킬비닐에테르 또는 지방산 잔기가 탄소수 4~18인 지방산의 비닐에스테르 2내지 20중량% 및 이들 화합물과 공중합할 수 있는 기타 단량체 0내지 15중량%로 이루어진 공중합체로 구성된 물질로 성형된 정보신호 기록매체.