KR920008416B1 - 박막타입의 다층 자기기록매체 및 매체의 제조방법 - Google Patents

박막타입의 다층 자기기록매체 및 매체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

박막타입의 다층 자기기록매체 및 매체의 제조방법
제1도는 본 발명의 박막 타입의 다층 자기기록매체의 단면을 30,000배로 확대한 현미경 촬영의 트레이싱도.
제2도, 제3도, 제4도, 제5도 및 제6도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 자기디스크용 장치를 나타낸 개략 단면도.
제7도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 자기테이프용 장치를 나타낸 단면도.
제8도, 제9도, 제10도, 제11도 및 제12도는 본 발명의 박막타입 다층 자기기록매체의 특선을 나타낸 도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판(base film) 4 : 박막표면
5 : 박막성형재료 11 : 디스크기판
본 발명은 자기기록매체, 특히 디지털기록, 아날로그기록 또는 PCM(Pulse Code Modulation)등 고밀도 자기기록에 우수한 기록능력 또는 재생능력을 갖는 박막타입 다층 자기기록매체에 관한 것이다.
자기기록매체의 성능은 단위면적에 대한 정보 기록량 즉, 기록밀도로 나타낸다.
지금까지 실험 및 이론 양면으로부터 보면 기록밀도를 증대시키기 위해서는 높은 항자력(抗磁力) 및 매체의 보다 얇은 두께가 요한다. 이는 자기매체의 길이방향 성분을 자화, 즉 수평자화 모우드를 효과적으로 적용함으로서 자기기록현상의 이용을 고려함에 기초를 두고 있다.
따라서, 통상의 피막된 자기기록매체는 아날로그 기록, 예를들면 기판상의 수평으로 배열된 자성분말위에 수직으로 자성분말을 배열하므로서 산출된 매체에 적합하고 디지털기록, 예를들면 되는대로 자성분말을 수평으로 배열하므로서 산출된 매체에 적합하다. 이러한 자기기록매체가 고밀도 기록에 응용될 때 잔류자극은 서로 마주보게 된다. 이는 자극이 서로 강하게 반발하는 상태를 야기하며 최대치가 매체의 자기층내의 감자계(demagnetizing field)의 전이 중심 주위에 있게 된다.
따라서 자화분포는 경사치(gradual gradient)를 갖는 자화분포로 수정되어 이 전이영역이 근소하게 변화하여 늘어선 고밀도 자기밀도기록에서 진폭 즉 자화도는 기록밀도가 증가함에 따라 감소하게 된다. 이러한 조건하에서 고밀도 기록을 이룩하기 위하여 매체의 항자력의 증대 또는 박막을 얇게 하는 것이 감자화 작용을 감소하도록 행해진다. 그러나, 박막을 얇게하는 것은 생산성, 기계적 강도 또는 출력의 저하와 같은 제문제를 야기시킨다. 특히 피막된 박막의 경우 0.8㎛ 또는 그 이하로 박막을 얇게하는 것은 기계적 강도를 약화시킨다. 게다가 항자력의 증가와 박먁을 얇게하는 것은 기록하고 읽어내는 때에 자기매체와 자기 헤드사이 기자력의 관계, 재생신호의 SN비(比), AC 또는 DC 노이스(noise) 및 자기매체 표면의 거칠기등의 제문제가 있다.
게다가 그러한 자기 도막재료(塗膜材料)는 통상 성형한후 건조나 경화가 박막표면을 거칠게 하는 단점을 갖고 있다. 이는 도막재료내에 함유된 용제(solvent)가 증발할 때 소용돌이를 갖는 자성분말(magnetic grains)을 뒤섞이게 하기 때문이라고 생각된다. 따라서 통상의 방법으로서 전술한 과정이 끝난후에 표면의 품질은 폴리싱(polishing) 또는 칼렌더링(calendering)등과 같은 방법으로 개량된다.
어떤 경우에라도 통상의 자기기록매체는 매체의 수평 또는 수직성분중 한쪽을 강조하므로서 특징지워지나 수평 및 수직성분 양자의 자기기록특성 즉, 각각의 각형비(角形比; Br/Bs)의 증대는 결코 얻을 수 없다(Br은 자속밀도, Bs는 최대자속밀도, 각형비 Br/Bs=1는 이상적인 상태임).
본 발명의 목적은 고밀도 자기기록을 실현하도록 수평 성분과 수직성분 양자의 각형비(Br/Bs)가 각각 0.6 또는 그 이상을 갖고 있으며 아날로그 기록 및 디지탈기록 모두에 있어 우수한 성질을 갖는 바막타입 자기기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 매체의 제방법을 제공하는 것이다. 침상자기분말이 다층상태에서 박막표면에 수직인 길이방향 축으로 향한 기판과 분말 평균길이의 1.1 내지 2.0배의 박막두께를 갖는 도막으로 구성된 박막타입 다층 자기기록매체는 상기 목적을 달성할 수 있다. 즉 수평 및 수직성분 각각의 각형비(Br/Bs)가 0.6이상에서 우수한 성질을 갖는다. 그결과 고밀도 자기기록이 실현될 수 있는 것이다.
상기 박막타입 다층 자기기록매체는 침상 자기분말이 기판위에 자기분말 평균길이의 1.1 내지 2.0배의 두께를 갖는 도막을 형성하도록 분포되는 유막성형재료를 응용하여 제조되며 이때 자기장에서 도막성형재료를 건조하거나 경화하는 것은 도막표면에 수직으로 향하게 된다.
제1발명은 도막침상 자기분말이 다층상태의 도막표면에 수직인 길이방향 축으로 향한 기판위에 분말 평균길이의 1.1 내지 2.0배의 박막두께를 갖는 도막으로 구성되는 도막타입 다층 자기기록매체에 관한 것이다.
여기에서 ＂다층(multi-layered)＂은 자기 분말이 도막표면에 수직으로 단일층에 배열된 상태가 아니라 자기분말이 서로 겹쳐 몇몇은 다른 범위내로 혼입된 상태를 가리킨다.
제1도는 본 발명 박막타입 다층자기기록매체의 수직단면을(30,000배로 확대함) 현미경 촬영의 트레이싱도이다. 부재번호(1)은 기판(베이스필름)을 표시하고; (2)는 도막층을 표시한다. 이 도막층에서 박막표면(4)에 수직인 길이방향층을 갖는 침상 자기분말(3)이 서로 겹쳐지고 몇몇도 다른 범위에 혼입된다는 것을 알 수 있을 것이다. 이 상태는 본 발명에서 ＂다층＂이라 언급된다. (5)는 박막재료이다.
이해를 용이하게 하기 위하여 제2발명을 설명하겠다.
본 발명의 원리는 침상 자기분말이 분포된 유막형성재료가 자기분말의 평균길이의 1.1 내지 2.0배의 두께를 갖는 도막을 이루도록 하는 것이고 이때 박막 형성재료는 박막표면에 수직인 자기장에서 즉 박막표면에 수직인 수직자속을 응용하여 가열유니트(예를들어 네사그라스등)를 고정시켜 건조되거나 경화된다.
박막 표면에 수직인 자기장에 있어서 유막성형재료에서 침상자기분말의 길이방향축은 도막표면에 수직으로 배열된다. 따라서 유막성형재료를 건조하거나 경화시키므로서 침상 자기입자가 박막표면에 수직인 길이방향으로 배열된 박막타입 다층 자기기록매체를 얻는 것이 가능하다.
이 과정에서 응용 자기장의 세기가 자기입자의 항자력(Hc)의 2.5 내지 10배, 이상적으로는 4 내지 10배이어야 한다.
예를들어 Hc가 400Oe인 자기입자가 사용될 때 적용될 자기장의 세기는 1000Oe 내지 4000Oe인데, 가장 바람직하기는 1600Oe 내지 3200Oe이다. 이러한 자기장을 제공하기 위하여 영구자석이나 전자석이 사용될 수 있다.
본 발명은 상업적인 자기입자가 본 발명에 사용될 수 있으며 높은 항자력의 입자를 사용하지 않고도 우수한 특성을 갖는 자기기록매체를 얻는 것이 가능한 장점을 갖고 있다.
게다가 다양한 종류의 박막재료가 사용될 수 있을지라도, 특히 폴리비닐 부티랄(poly vinyl buteyral)를 사용하여 본 발명의 다층 자기기록매체를 용이하게 제작할 수 있다. 후술된 실시예 1 및 실시예 2에서 보다 상세히 설명하겠다.
본 발명은 자기필름의 성형에 관계없이 디스크 및 테이프 형태 모두에 있어서 우수한 효과를 갖는다.
이제 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치는 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하겠다.
제2도에서 부재번호(11)은 설치대(10)에 부착된 디스크 기판을 표시하고, (12)는 디스크기판에 자기도막재료(자기입자와 유막성형재료의 혼합물)을 응용하므로서 얻어진 박막을 표시한다.
이 디스크기판은 비금속 용기(13)에 위치한다. 용기(13)의 양 끝에 배치된 네사그라스(14),(14')는 네사그라스표면(15),(15')이 디스크의 각표면에 위치하도록 전도성금속 지지대(16)에 부착되어 있다. 지지대(16)는 전도성 금속 고정대(17)에 부착되어 있다. 게다가 도막을 향한 수직 자기장은 전자석(19),(19')을 이용하여 양 네사글라스를 통한 자극(18),(18')의 양끝으로부터 발생된다. 이러한 도막성형재료의 경화는 다음과 같이 이루어진다. 네사그라스의 상부에서 네사전극(20),(20')은 리이드선(21)을 통한 전원(23)에 연결되고 이때 리이드선(22)을 통하여 접지된다. 네사그라스의 하부가 전도성 급속 지지대(16)와 전도성 금속 고정대(17)를 통하여 접지가 되므로 전기회로가 이루어진다. 도면성형재료의 적절한 응고온도로 분포되도록 전원(23)(A,C 100V, 약 1.6A의 전류, 네사도막의 저항이 100Ω)에 의하여 가열된다.
제3도는 경화로(30)에 의하여 본 발명을 수행하기 위한 한 실시예를 보여준다. 한쪽 또는 양쪽에 자기도막(12)을 갖는 디스크기판(11)은 비자성용기(13)내의 설치대(10)에 부착된다. 영구자석(33),(33')은 도막표면에 수직인 자기장을 제공하도록 비자성용기(13)의 상, 하부에 각각 위치한다. 전술한 모든 구성은 경화로내 지지대(16)에 지지된다. 히이터(31)는 히이터의 온도를 고정하여 도막을 경화할 경화로의 아래에 설치된다.
제4도는 전자석(19),(19')이 제3도의 장치에서 영구자석의 위치에 사용된 한 실시예를 보여준다. 전자석의 양 자극(18),(18')이 디스크기판(11)에 피막된 자기도막(12)에 가능한한 밀접히 접근되도록 양전극은 연장된다. 도막(12)을 갖는 기판(11)은 설치대에 위치되고 양 자극사이에 끼워넣어진다. 양측벽에 설치된 히이터(31)의 온도를 고정하여 경화는 이루어진다.
제5도는 연속적으로 복수개의 디스크를 취급하기 위한 제조장치를 보여주는 개략단면도이다. 자기도막(12)이 회전 도막방법에 의하여 피막되는 디스크기판(1)은 용기(13)내 설치대(10)위에 설치되며 복수개의 용기는 여러단의 영구자석(3)의 사이에 삽입된다. 전술한 모든 구성은 지지구(34)에 위치하고 히이터(31)를 설치한 경화로(30)의 지지대(16)를 경유하여 이루어진다. 이 히이터는 자기도막을 즉시 경화시키게 된다.
제6도는 제5도의 장치에서 영구자석 대신에 전자석을 사용한 제조장치를 보여주는 단면도이다. 즉, 다단의 전자석이 배치된 형태로 이루어진 장치이다. (41)은 자심을, (42)는 코일을 나타내며 코일은 자심주위를 각각 감게된다. 효과적인 수직 자기장을 제공하도록 양표면에 자극(43)을 제공하는 자심의 끝부분과 복수개의 이러한 구성은 제5도의 것과 유사하게 이루어진다. 보조자심(44)은 이러한 구성이 외측으로 자장이 누출되는 것을 방지하도록 각각 제공되며; 즉 자기적으로 밀폐된 회로가 구성된다. 자극은 도면에서와 같이 배치되어야 한다. 이 자극의 고정은 코일을 통한 전류방향으로 한정되며 수직 자기장의 세기는 전류의 폭에 의하여 고정된다.
제7도는 본 발명이 자기테이프의 제작에 특히 적합하게 배열된 한 실시예를 보여준다. 즉, 제7도의 부재번호(71)는 선결된 속도에서 테이프 이송로울러(73),(74)를 경유하여 테이프 로울(72)로부터 공급된 테이프재료(폴리에스터, 등)를 나타낸다. 자기도막재료(75)는 도막두께 조절로울러(76)에 의하여 테이프에 선결된 두께의 도막을 이룬다. 건조 및 경화가 아직 안된 자기도막(12)은 한쌍의 수직 자기장 발생기(33),(33')(전자석 또는 영구자석)의 사이를 통과한다. 이 과정에서 전원으로부터의 전류는 네사그라스 사이를 지나는 도막(12)을 가열하기 위하여 수직 자기장 발생기에 배치된 네사그라스(14),(14')에 제공된 양 네사전극에 제공된다. 가스송출관(78)으로부터 도막표면으로 공기 또는 N2가스드을 일정한 유속으로 항시 송출하는 것과 자기도막재료를 경화시키도록 가스 또는 공기의 송출과 함께 네사그라스의 약 60℃ 내지 180℃ 열방사를 하도록 도막의 온도를 제어하는 것이 바람직하다.
게다가 돌기 제거용 역회전 로울러(79)는 0.1 내지 10g/㎟의 압력을 도막에 가하여 역회전하고 이 로울러의 역할에 의하여 자기도막위의 응고화된 돌기부가 제거된다. 이 로울러로부터 제거된 분말은 흡입기(80)에 의하여 외측에 방출된다. 완성된 자기테이프는 권취로울러(81)에 의하여 감겨진다.
본 발명의 방법은 다음 실시예에 기초를 두고 본 발명에 의하여 얻어진 박막타입 다층 자기기록매체의 특성을 설명하겠다.
[실시예 1]
PVB(폴리비닐 부티랄)분말 70g과 침상 γ-Fe2O3자기분말(평균길이 0.36㎛×평균직경 0.045㎛, 항자력 382Oe) 700g을 니이더(kneader) 또는 분산밀(dispersion mill)속에 넣어 약 15분동안 혼합시켰다. 다음 셀로솔브아세테이트(cellosolve acetate) 250g을 혼합물에 넣고 니이더혼합 또는 분산혼합을 약 4시간동안 수행하였다. 혼합물 480g을 3ι 보올밀(ball mill pot) 또는 3ι 그레인밀(grain mill device)에 넣고 셀로솔브 아세테이트 700g을 첨가하였다. 보올밀로서 7일간 또는 그레인 밀로서 24시간이 자기분말을 분산 혼합시키는데 요한다. 끝으로 페놀레진(phenol resin) 120g, 에폭시레진(epoxy resin) 300g의 40% 부틸 셀로솔브용액과 부틸 셀로솔브 500g을 첨가하고 자기디스크도막재료가 성형되도록 혼합한다.
다음 이 도막재료(실내온도에서 점도가 170cp)를 청정된 알루미늄기판 또는 알루미늄기판위 0.45㎛ 내지 2.40㎛ 범위에서 두께를 갖는 도막을 이루도록 하였으며 상기 기판은 덮힌(레진)의 두께가 1㎛로 되고 또한 스핀 또는 로울방법에 의하여 폴리이미드 도막기판위에 0.45㎛ 내지 15.00㎛ 범위의 두께를 갖는 도막을 이 도막재료는 이루게 된다. 그때 도막재료는 2500Oe의 수직자기장 즉, 제2도의 제조장치로 2시간동안 200℃온도에서 자기분말의 Hc(항자력)의 6.5배인 자기장하에서 경화된다.
전술한 바와 같이 형성된 도막타입 자기기록매체가 도막표면에 수직으로 절단하고 단면도를 현미경 촬영하였을 때 침상의 자기분말의 길이방향축이 제1도에서 보여주는 바와 같이 유사한 다층상태로 도막표면에 수직으로 배열되어 있었다.
수직성분과 수평성분의 각형비(Br/Bs)를 측정한 결과가 표 1, 표 2, 표 3에 수직성분의 각형비의 반자계 보정치(H=4πB)와 함께 표시되어 있다.
[표 1]
Figure kpo00001
[표 2]
Figure kpo00002
[표 3]
Figure kpo00003
제8도는 표1의 폴리이미드 도막에 대한 도막두께와 각형비 사이 관계를 보여준다. 여기에서 X축은 각형비, Y축은 도막두께(㎛)를 나타낸다. 곡선 h, 곡선 v0및 곡선 v는 수평성분, 수직성분 및 항자력을 갖는 수직성분의 보정치를 각각 나타낸다.
제9도 내지 제11도는 수평성분(h)값과 각형비의 수직성분(v) 보정치의 변화상태를 나타내며 여기에서 Y축은 침상 자기분말의 평균길이에 대한 도막두께의 비율을 나타내고 X축은 각형비를 나타낸다. 제9도, 제10도 및 제11도는 각각 알루미늄기판, 청정레진이 피복된 상기 알루미늄기판 및 폴리이미드 도막기판에 관한 것이다. 각각의 경우는 자기분말의 평균길이에 대한 도막두께의 비율이 2.0 이하일 때 각형비의 수직성분 보정치가 0.6 이상임을 보여준다.
자기 기록 및 재생에 적합한 수평 및 수직성분을 양자에 사용할 수 있는 박막타입 자기기록매체, 즉 본 발명의 박막타입 다층 자기기록매체가 침상 자기분말의 평균길이의 2.0배 이하인 도막두께이어야 한다는 것을 의미한다. 이 비율의 하한을 1.1로 고정하는 이유는 도막내의 침상 자기분말의 수직 다층구성을 이루도록 자기분말의 평균길이보다 약간 두꺼운 도막두께가 소요되기 때문이다. 제3도 및 제4도에 도시된 장치는 유사한 효과를 나타낸다. 경화직후에 다층 자기기록에 적합한 수직으로 배열된 디스크(3000Oe, 알루미늄기판 및 도막두께가 0.60㎛인 경우)의 도막표면 거칠기는 Ra=0.024이었다. 이 결과는 유사하게 처리된 통상의 미배열 디스크의 결과치 Ra=0.085㎛ 또는 수평으로 미배열된 디스크의 결과치 Ra=0.4 내지 0.6㎛ 보다 양호하다.
[실시예 2]
자기테이프용 자기도막재료를 만들기 위하여 실시예 1에서 사용되었듯이 PVB(폴리비닐 부티랄)분말 1.97㎏과 자기분말 20㎏을 니이더 또는 혼합밀에 넣고 약 15분가 혼합하였다. 다음 셀로솔브 아세테이트 22.4㎏을 거기에 첨가하여 니이더 또는 혼합밀을 4시간동안 가동하였다. 740g의 혼합물을 3ι 보올밀(8mmø볼, 용량 3㎏) 또는 3ι 혼합밀에 넣고 셀로솔브 아세테이트 405g을 첨가하고 자기분말의 혼합을 보올밀속에서 7일간 계속하거나 혼합밀에서는 24시간동안 혼합하였다. 그 다음 20% PVB 부틸 셀로솔브 용액 545g을 첨가하고 자기테이프 도막재료용으로 혼합하였다. 끝으로, 이 도막재료(점도 1200cp)는 제7도에 도시한 장치에 의하여 1.0㎝/sec의 도막 이송속도에서 청정된 표면상태로 보관하고 도포하는 동안 도포 막두께 조절 로울러(76)는 다양한 종류의 도막두께로 배열되었다. 건조가 안된 상태에서 이 도막은 수직 자기장을 통과하여 통과하는 동안 도막은 분출공기에 의하여 신속하게 건조되며 분출공기의 열(60℃ 내지 180℃범위)은 네사도막에 응용된 전류에 의하여 발생한다. 그 다음 돌기 제거용 역회전로울러(79)를 통과하게 된다. 전술한 과정에 의하여 얻어진 자기 테이프용 자기도막의 특성은 표 4에서 보여준다.
이는 제12도에서 보여주며 표 4와 제12도에서부터 마일라박막(Mylar film ; 폴리에스터박막) 조차도 도막두께가 자기분말 평균길이의 1.1 내지 2.0배일 때 양호한 결과가 얻어진다는 사실은 명백하다.
게다가 본 발명 막막타입 다층매체의 도막강도가 얇은 도막의 경우에도 우수하다는 사실을 또한 관찰하였다.
[표 4]
Figure kpo00004

Claims (13)

  1. 침상 자기분말이 다층상태의 박막표면에 수직인 길이방향축을 향하여 있는 기판상에 있고 박막두께가 분말 평균길이의 1.1 내지 2.0배인 도막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체.
  2. 제1항에 있어서, 박막재료가 폴리비닐 부티랄인 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체.
  3. 제1항에 있어서, 기판이 알루미늄 시트인 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체.
  4. 제1항에 있어서, 기판이 플라스틱 박막인 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체.
  5. 제4항에 있어서, 플라스틱박막이 폴리이미드 박막인 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체.
  6. 제4항에 있어서, 플라스틱박막기판이 폴리에스터박막인 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체.
  7. 침상 자기분말이 기판상의 자기분말 평균길이의 1.1 내지 2.0배 두께를 갖는 도막을 이루도록 분포된 유막 형성재료를 이용하는 단계; 도막표면에 수직으로 향한 자기장에서 도막형성재료를 건조하거나 경화하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 유막성형재료가 주로 폴리비닐 부티릴용액으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막타입 자기기록매체의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 기판이 알루미늄 시트인 것을 특징으로 하는 박막타입 자기기록 매체의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 기판이 플라스틱 박막인 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 플라스틱 박막기판이 폴리이미드박막인 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서, 플라스틱 박막기판이 폴리에스터박막인 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서, 자기장의 세기가 자기입자의 항자력(Hc)의 2.5 내지 10배인 것을 특징으로 하는 박막타입 다층 자기기록매체의 제조방법.
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