KR930000443B1 - 자기기록매체 - Google Patents

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KR930000443B1
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하지메 다께우찌
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가부시끼가이샤 도시바
아오이 죠이찌
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Abstract

내용 없음.

Description

자기기록매체
제1도 및 제2도는 본 발명은 설명하기위해 자기헤드가 자기기록매체상을 주행하는 상태를 설명하는 도면.
제3도는 본 발명의 동작을 설명하기위한 그래프.
제4도는 본 발명의 한 실시예를 설명하기위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 지지체 12 : 도막
13 : 자기기록매체 14 : 자기헤드
본 발명은 자기기록매체에 관한 것으로서, 특히 고밀도 기록이 가능하며 또한 양호한 주행성, 내구성을 가진 자기기록매체에 관한 것이다.
일반적으로 자기기록매체는 폴리에스텔과 같은 비자성 지지체위에 강자성 분말과 수지결합제를 함유한 자성도료의 도포에 의해 자성층을 형성시켜서 구성되어 있어서 기록-재생헤드의 접촉이나 미끌어져 움직이는 기간중에 기록-재생이 실행되는 방식이 채택되고 있다.
기록-재생중의 자성층과 기록-재생헤드의 접촉이나 미끌어져 움직이는 상태는 주행계에 따라 다른데, 플로피 디스크 드라이브, 오디오 데크, 비디오 데크등에서는, 동(動) 마찰계수에 대하여 약 0.04-0.4 정도의 접촉이나 미끌어져 움직이는 상태로 기록-재생이 되고있다.
최근 OA화나 FA화가 추진되어 이에따라 자기기록매체, 특히 고밀도 기록이 가능한 자기기록매체의 요구가 높아지고 있다.
이와 같은 고밀도 기록화를 자기기록매체면에서 실현하기위해서는 정자기 특성의 개선, 자성층 표며정밀도의 향상이 유효한 방법으로 생각된다.
그리고 이 방법에 따라 양호한 출력 주파수 특성을 얻기 위해서는 특히 자성층의 표면 정밀도를 향상시키는 것이 필수조건이 된다.
한편, 이와 같은 고밀도 기록화를 주행계의 설치면에서 실현하려고 하는 경우에는 헤드형상이나 헤드자기 특성에 대하여 고려함과 동시에 안정된 헤드-매체간의 접촉상태를 고려할 필요가 있다.
예를들어 플로피디스크 드라이브의 경우 슬라이더 형상은 물론, 짐발(gimbal), 페네트레이션, 헤드 하중등의 검토도 필요해지게 된다.
그리고 이와 같이 헤드-매체간의 접촉상태를 개선하면 필연적으로 접촉면 압력이 상승하여 그결과 자기기록매체면으로서는 정자기 특성, 표면성의 향상에 따라 한층 안정된 주행성, 내구성의 향상이 요구되어지므로, 특히 플로피디스크 매체에 있어서는 동일 트랙을 연속으로 미끌어져 움직여서 1000만 패스 이상의 내구성이 보장되지 않으면 상품가치가 없다고 할 정도로 높은 신뢰성이 요구되고 있다.
그런데 종래의 자기기록매체의 면 정밀도를 개선하여 고밀도 기록화를 도모한 자기기록매체를 사용하여 상기 드라이브에 대하여 내구성, 주행성을 조사하였던 바, 동일 트랙에서의 주행시간과 함께 불안정하게 되어 내구성이 없어진다는 것을 명백하게 알수 있었다.
즉 기록-재생헤드를 자기기록매체의 자성층위에 소정시간 주행시키면, 헤드-매체간의 동마찰계수가 급격히 증가하여 짐발쪽 헤드의 자세 악화등의 원인으로 재생출력을 취할수 없게 된다는 현상이 발생하는 것이다.
그리고 동마찰계수가 급격히 증가한 시점에서 자기기록매체의 표면 상태를 관찰하면 미끌어져 움직인 흔적이 시험 트랙위에 관찰되었다.
이 문제에 대해서는 각종 윤활제를 사용하여 동마찰계수의 급상승을 억제하는 방법이 검토되었지만 단지 윤활제의 종류나 양등을 바꾼것만으로는 주행시간에 대한 동마찰계수를 완전히 해결할 수 없었다.
전술한 것처럼 자기기록매체의 고기록밀도화를 도모하기위하여 자기기록매체의 면 정밀도를 개선하며 내구성이나 주행성이 나빠진다는 문제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 되어진 것으로서, 고밀도 기록이 가능할뿐만 아니라 양호한 주행성, 내구성을 가진 자기기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 강자성체 분말과 수지결합제를 함유한 자성도료가 지지체 위에 도포된 자기기록매체에 있어서, 자성도료에 의해 형성된 최종 도막의 변형률(자성체층쪽에서 막면 수직방향으로 하중을 걸어서 얻어진다)이 1×10-2μm/mgf/μm2이하, 바람직하게는 1×10-2μm/mgf/μm2-10×10-6μm/mfg/μm2인 것을 특징으로 하고 있다.
최근 자기기록매체에는 고밀도 기록의 요구가 높아지고 있다.
자기기록매체의 기록밀도를 향상시키기 위해서는 제1도 상태에서 제2도의 상태로 함으로써 자기헤드의 도막 표면간의 간격을 감소시킬 수 있다.
즉, 기록밀도의 향상을 도막의 자화된 결과로써 얻어지는 단위면적당 재생출력을 높임으로써 달성된다.
재생출력을 높임으로써 소면적의 자화에 의해 소정의 기록이 행해짐을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 지지체(11)위에 도막(12)의 도포된 자기기록매체(13)상을 자기헤드(14)가 주행하는 상태가 고찰된다.
제1도에 있어서 도막(12)의 표면 거칠기를 요철의 높이(Ral)로 나타내고 있다.
제2도는 제1도와 비교해서 도막(12)의 표면 거칠기의 요철 높이가 (Ral)보다 작은 (Ra2)를 나타내고있다.
따라서 제2도의 예에 있어서는 자기헤드(14)와 도막(12)간의 간격이 제1도의 예와 비교해서 작아진다.
그결과 제2도의 예에서 기록밀도 즉, 단위면적당 재생출력이 향상되게 된다.
따라서, 기록밀도의 향상만을 목적으로 하면 도막(12) 표면의 거칠기, 즉 요철의 높이(Ra2)를 작게 할수록 유리하게 된다.
도막(12)의 표면을 한없이 작게하는 것은 도막의 표면이 매끄럽게 되는 것이므로 자기헤드(14)와 도막표면의 밀착성이 좋아진다.
그러나, 제2도의 예에 있어서는 자기헤드(14)와 도막(12)의 표면과의 접촉면적이 제1도와 비교해서 크게됨을 의미하고 있다.
이결과 자기헤드(14)와 도막(12)과의 동마찰이 크게되어 내구성이 약화되어 수명이 단축되게 된다.
이 관계에 대해서는 제3도에 나타나 있다.
제3도는 횡축에 도막의 표면 요철높이(Ra)가 나타나 있으며 종축의 우측에는 내구성, 좌측에는 출력을 나타내는 그래프이다.
내구성은 자기헤드를 정상으로 주행시키는 횟수로서 표시되며, 출력은 도막의 단위 면적당 재생출력(dB)을 나타낸다.
제3도에서 나타나있듯이 도막의 표면요철높이(Ra)를 크게하면 내구성은 곡선( A)와 같이 향상되지만 재생출력은 곡선(B)와 같이 저하하게 된다.
이와 같은 도막의 구조로는 단순히 표면이 평활도를 향상시키는 것만으로는 내구성이 저하하기 때문에 충분한 실용성을 발휘할수 없게 된다.
본 발명에서 사용되는 용어로서 변형율, 즉 변형율이 크다는 말은 도막의 점탄성이 크다는 것을 의마한다.
그결과 자기헤드(14)를 주행시킬때에 제1도 혹은 제2도와 같이 도막의 끌리는 상태가 형성된다.
다시말하면 동마찰이 크게되어 도막의 내구성이 저하하게 된다.
반대로 도막의 변형율이 작으면 도막이 보다 단단해짐을 의미하며 자기헤드(1 4)를 주행시켜도 제4도에 나타낸 본 발명에 관계된 변형률을 갖는 도막을 이용하는 자기기록매체에 있어서는 도막(12)의 표면상태가 제2도와 비교해서 변형되는 일이 없이 유지될수 있어 자기헤드(14)와 도막(12)과의 접촉면적도 증대되지 않기 때문에 동마찰도 크지 않게된다.
따라서, 도막의 내구성은 향상된다.
제4도는 본 발명의 한 실시예를 나타내는 도면으로서 도막(12) 표면의 요철높이(Ra3)가 제1도 및 2도의 요철높이(Ra1)(Ra2)보다 작기 때문에 재생출력은 크게된다.
제4도에서 나타난 바와 같이 본 발명의 도막의 변형률은 제1도 및 2도의 변형률보다 작게 즉, 도막이 보다 더 단단하게 설정되어 있기 때문에 내구성이 향상된다.
이와 같이 본 발명은 종래에 얻을수 없었던 재생출력의 증대와 내구성의 향상이라고하는 상호간에 양립할수 없었던 문제점을 해결할수 되었다.
본 발명의 발명자는 여러 연구를 거듭한 결과 도막의 표면성, 즉 도막의 표면 거칠기를 충분히 작게하여도 도막의 막면 수직방향의 변형률을 특정범위로 함으로써 도막의 내구성을 손상시키지 않고 재생출력의 향상 즉, 기록밀도의 향상을 가져오게 되었다.
또한 본 발명에서 변형률의 측정은 촉침식의 미소변위 검출기를 사용하여 다음과 같이 하여 행하지만 미소 변위 검출기 대신에 시판되는 표면 거칠기계를 사용할 수도 있다.
즉, 자기기록매체의 최종 도막의 변형률을 측정하려면 우선 측정 샘플을 잘 세정시킨 충분하게 정밀도가 좋은 유리판위에 붙인다.
이어서 측정기의 침압을 가벼운 설정에서 순차적으로 무거운 설정으로 변경하면서 각각의 하중으로 측정 샘플의 표면 거칠기를 측정한다.
이때 측정샘플, 침의 상대위치 설정도는, 측정 샘플의 표면상태가 충분히 균일하다면 변경하더라도 지장없다.
또한 측정샘플의 상대속도는 가능한한 저속인쪽이 바람직하다.
이것은 매체 클리크 현상들의 점탄성적 변형을 정확히 파악할 수 있기 때문이다.
침끝 설정은 침끝 형상과의 관계로 정하지만 매체 변형이 외관상 불규칙적인 영역을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 변형량은 자성층 두께의 1/10이하의 설정으로 측정하는 것이 필요하다.
이 이상의 변형에서는 지지체의 영향 즉 자성층 지지체의 역학적 커플링을 무시할수 없기 때문이다.
이 방법에서는 설정 하중이 커질수록 매체 변형이 커진 상태로 침압과 밸런스를 유지하므로써 설정하중이 큰것일수록 표면성을 나타내는 측정선이 아래에 위치하게 된다.
이 어긋남이 변형량이며 이것을 측정하므로써 변형률을 구할 수 있다.
또한 침끝형상을 알고 있으먼 변형에 따른 매체 침끝 접촉면적을 알 수 있어서 단위면적당 하중에 대한 매체변형을 측정할 수 있게 된다.
본 발명에서의 변형률은 지지체 두께 의존성이 적으며 막두께 테이프에서 디스크 형상까지의 자기기록매체의 자성층 경도에 관계하는 것을 알 수 있다.
본 발명에서 사용되는 지지체로서는 폴리에틸렌 텔레프탈레이트, 폴리올레핀설파이드로 된 필름과 같은 가요성이 있는 기재나 알루미늄과 같은 단단하 기재를 사용할 수 있다.
본 발명에 사용하는 강자성체 분말로서는 예를들어 일반식 Mo·n(Fe2O3)(식중의 M은 Ba, Sr, Pb, Ca 중 어느 한 종류의 원소를 나타내며 n은 5-6수를 나타낸다.
단 Fe의 일부는 Ti, Co, Zn, In, Mn, Cu, Ge, Nb, Zr, V, Al, Sn등의 금속으로 치환되어 있어도 좋다)로 나타내어지는 보자력 200-2000Oe의 육방전계 페라이트가 적합하다.
본 발명에 사용되는 수지결합제로서는 가요성이 있는 필름 형성 재료로서 지지체재료, 자성분과 친화성이 있는 재료라면 어느 것이라도 사용할 수 있다.
이들의 예로는 염화비닐-초산비닐 공중합체 재료, NBR-폴리초산 비닐계 재료, 우레탄 가소화 염화비닐-초산비닐계 공중합체 재료, 우레탄 가소화 염화비닐-초산비닐계 공중합체 재료, 폴리우레탄재료, 폴리에스텔계 수지, 이소시아네이트계 재료등의 공지된 재료를 들 수 있다.
이들 수지결합제는 통산 한 종류이상의 혼합물로 사용할 수 있다.
이러한 수지결합제는 강자성 미립자 100중량부에 대하여 2-30중량부 배합하는 것이 바람직하다.
그 이유는 그 수지결합제를 2중량부 미만으로 하면 강자성 미립자의 분산도가 저하되며 또한 용제 희석이나 자장 배향시의 안정성을 저하시킬 우려가 있기 때문이며 반대로 이 수지결합제가 30중량부를 초과하면 자기기록매체로서 필요한 자기특성을 얻을 수 없게 될 우려가 있기 때문이다.
또한 수지결합제는 최종도막의 변형률을 1×10-2μm/mgf/μm2이하, 바람직하게는 1×10-2-1×10μm/mgf/μm2으로 할수 있는 것이 바람직하다.
그 이유는 변형률이 1×10-2μm/mgf/μm2을 초과하면 경화성이 저하되어 안정된 내구성을 얻을수 없게될 우려가 있기 때문이다.
본 발명에 사용되는 경화제의 배합량은 전술한 수지결합제 100중량부에 대하여 2-20중량부로 하면좋다.
이 범위를 벗어나서 1중량부 미만인 경우 수지결합제를 3차원적 그물모양의 구조로 하는 반응이 불충분해지며 20중량부를 초과하면 수지결합제와의 반응에 관계하지 않는 나머지의 경화제들이 반응을 일으켜서 경화된 것이 수지결합제의 그물모양의 구조중에 침입하여 도막강도를 저하시킨다.
본 발명의 자기기록매체는 예를들어 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
즉 우선 샌드그라인더포트와 같은 분산, 혼합기속에 전술한 육방정계 강자성체 분말과 수직결합제와 적절한 용액을 소정량 첨가시킨뒤, 혼합기를 운전하여 자기도료를 조정한다.
이때 자성분/수지결합제비, 수지결합제의 종류등을 조절하므로서 최종 도막의 변형률이 1×10-2μm/mgf/μm2이하가 되도록 할 수 있다.
일반적으로 변형률과 막조성의 관계는 자성분등의 안료/수지결합제 비율을 변경하므로써 조정할 수가 있으며 또한 수지결합제 비율을 변경하므로써 조정할 수가 있으며 또한 단단한 수지결합제의 크로스링크 정밀도를 높게 하므로서 변형률을 작게 할 수 있다.
여기에서 단단한 수지결합재란 전술한 시험법을 수지결합제막에 대해서 사용한 경우에 그 변형률을 작게 하는 수지결합제이다.
자기도료에는 필요에 따라서 재차 카아본 블랙등의 대전방지용 도전제, 레시틴등의 분재재, 윤활제, 연마제, 안정제등 공지된 첨가제를 첨가할 수 있다.
이어서 얻어진 자기도료를 예를들어 리버스 로울러 코팅기, 닥터 플레이트 코팅기, 그라비아 코팅기등을 사용하는 공지된 방법에 따라 도포하고 건조평활화 처리를 하여 본 발명의 자기기록매체를 얻었다.
자기기록매체의 표면은 0.003-0.1μm의 거칠기(Ra)로 하는 것이 바람직하다.
0.1μm를 초과하는 거칠기가 되면 고밀도 기록을 달성하기 곤란해지며 반대로 0.003μm마만이 되면 초기로부터의 주행성이 불안정하게 된다.
또한 평활화를 카렌다로 행할때 이 조건에 따라서도 변형률을 변화시킬 수 있다.
일반적으로 압력, 온도등의 조건을 엄격하게 하면 변형률은 작아진다.
본 발명의 자기기록매체에서의 주행안정성 향상이나 내구성 안정화의 메카니즘은 명확하지 않지만 본 발명의 자기기록매체는 종래의 자기기록매체에 비하여 동일한 마찰력으로 비교하여 변형량이 적고 미끌어져 움직이는 기간중의 미끌어져 움직이는 면의 면적도 변화가 적으므로 이에 따라 초기로 부터의 주행성을 미끌어져 움직이는 패스횟수에 대하여 안정성을 유지하여 주행성, 내구성의 안정화가 되어지는 것으로 생각된다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
[실시예 1]
Ba-페라이트 분말 100중량부
(Co-Ti 치환형, 평균입자지름 0.08μm )
카아본 블랙 3중량부
(대전방지제)
Cr2O33중량부
(연마제)
불화탄소 6중량부
(윤활제)
폴리우레탄수지 25중량부
(수지결합제)
폴리이소시아네이트 10중량부
(니혼우레탄사제 : 콜로네이트 L)
전술한 조성으로 통상의 방법에 의해 자성도료를 제조하고 브레이드 코팅기로 75μm 두께의 폴리에스테르필름(지지체)의 양면을 도포하여 건조시켰다.
이어서 80℃로 칼렌다 처리를 1회 실시하여 자성층표면을 평활화한 뒤 3.5인치의 디스크 형상으로 쳐서 따내기 하여 그 일부는 자켓에 짜넣는다.
이어서 디스크 형상의 샘플에서 일부를 잘라내어 충분히 세정시킨 표면성이 좋은 유리판위에 붙이고 다음의 방법으로 변형 측정을 하였다.
측정장치는 Taylor-Hobson Talystep를 사용하며, 또한 침끝형상은 2.5μRm인 것을 사용하였다.
우선 침압을 2mgf로 설정하여 샘플의 임의의 장소에서 침-샘플의 상대속도를 2.5μm/sec로서 표면성의 프로필을 취하고 이어서 이 상태인 채로 침을 최초의 위치로 되돌려서 침압을 45mgf로 설정하여 이 하중으로 표면의 프로필을 취하였다.
이 측정에서 2mgf, 45mgf인 면의 프로필의 높이의 차, 즉 43mgf 하중의 증가에 의한 자성층의 변형은 0.02μm였다.
덧붙여 콜로네이트 L을 10중량부 첨가한 수지결합제만으로 도막을 형성하고 경화시킨 뒤의 변형률은 3×10-2μm/mgf/μm2이다.
여기서 접촉면적은 대략 2π(r2,r1)=5π·(프로필 높이의 차)이므로 (r2,r1은 각각침의 매설 깊이), 단위 하중당 변형률은 0.02μm/43mgf/5π·0.02μm2=1×10-4μm/mgf/μm2로 구해진다.
또한 2mgf의 프로필로 구한 자성층의 거칠기(Ra)는 0.1μm였다.
[실시예 2]
Ba-페라이트 분말 100중량부
(Co-Ti 치환형, 평균입자지름 0.08μm )
카아본 블랙 6중량부
(대전방지제)
Cr2O33중량부
(연마제)
불화탄소 6중량부
(윤활제)
폴리우레탄수지 25중량부
(수지결합제)
폴리이소시아네이트 2중량부
(니혼우레탄사제 : 콜로네이트 L)
상기의 조성으로 통상의 방법에 의해 자성도료를 제조하여 실시예 1과 동일하게 하여 3.5인치의 디스크 형상의 자기기록매체를 제조하고 그 일부는 자켓에 짜넣는다.
이 자기기록매체의 자성층의 표면 거칠기는 0.1μm , 그 최종 도막의 변형률은 1×10-2μm/mgf/μm2이며, 수지결합제를 콜로나이트 L을 10중량부 첨가한 도료에 의한 도막을 경화시킨 뒤의 변형률은 5×10-2μm/mgf/μm2였다.
[실시예 3]
카렌다 처리를 2회 실시한 것 이외에는 실시예 1과 동일 조건으로 3.5인치인 디스크 형상의 자기기록매체를 제조하고 그 일부를 자켓에 짜넣는다.
이 자기기록매체의 자성층의 최종도막의 변형률은 4×10-5μm/mgf/μm2, 표면 거칠기는 0.003μm였다.
[실시예 4]
실시예 2의 자성도료를 사용한 것이외에는 실시예 3과 동일 조건으로 3.5인치의 디스크 형상의 자기기록매체를 제조하고 그 일부를 자켓에 짜넣는다.
이 자기기록매체의 자성층의 최종도막의 변형률은 1×10-2μm/mgf/μm2, 표면 거칠기는 0.003μm였다.
[비교예 1]
Ba-페라이트 분말 100중량부
(Co-Ti 치환형, 평균입자 )
카아본 블랙 6중량부
(대전방지제)
Cr2O33중량부
(연마제)
불화탄소 0. 6중량부
(윤활제)
폴리우레탄수지 25중량부
(수지결합제)
폴리이소시아네이트 1중량부
(니혼우레탄사제 : 콜로네이트 L)
전술한 조성으로 통상의 방법에 의해 자성도료를 제조하여 실시예 1과 동일 조건으로 3.5인치의 디스크 형상의 자기기록매체를 제조하고 그 일부를 자켓에 짜넣는다.
[비교예 2]
비교예 1의 자성도료를 사용하여 실시예 3과 동일하게 하여 3.5인치인 디스크 형상의 자기기록매체를 제조하고 그 일부를 자켓에 짜넣는다.
[비교예 3]
비교예 1의 자성도료를 사용하여 실시예 1에서의 카렌다 처리를 3회 반복하여 3.5인치인 디스크 형상의 자기기록매체를 제조하고 그 일부를 자켓에 짜넣는다.
[비교예 4]
비교예 2의 자성도료를 사용하여 실시예 1에서의 카렌다 처리를 3회 반복하여 3.5인치인 디스크 형상의 자기기록매체를 제조하고 그 일부를 자켓에 짜넣는다.
[비교예 5]
비교예 1에서의 표면 평활화를 1/2회 실시한 점을 제외하고 실시예 1과 동일하게 하여 디스크 형상의 자기기록매체를 제조하고 그 일부를 자켓에 짜넣는다.
얻어진 각 실시예 및 각 비교예의 자기기록매체를 특성을 다음표에 나타낸다.
[표]
Figure kpo00001
(*1) : 실시예 1를 기준으로 한 상대각, 측정조건은 40KFRI, 헤드갭은 0.33 μm
(*2) : 헤드하중 20gf, 회전수 300rpm 양면헤드 드라이브에서 모터 부하전류로 구하였다.
(*3) : 헤드하중 20gf, 미끌어져 움직이는 시간 4H 뒤의 값이다 양면헤드 드라이브로 3.5인치 디스크 매체의 외부둘레를 연속 운전하여 재생출력이 초기값에서 1dB 저하되었을때의 패스 횟수를 내구성으로 하였다.
이상의 실시예에서도 명백한 것처럼 본 발명의 자기기록매체를 표면성을 유지한채 주행성 및 내구성을 발휘한다.

Claims (3)

  1. 강자성 분말과 수지결합제를 함유한 자성도료(12)를 비장성 지지체(11)위에 도포시켜서된 자기기록매체(13)에 있어서, 자성도료에 의해 변형된 최종도막의 변형률(자성체측에서 막면 수직방향)이 1×10-2μm/mgf/μm2이하인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
  2. 제1항에 있어서, 최종 도막의 표면 거칠기는 0.003-0.1μm인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 최종도막의 변형률이 1×10-2μm/mgf/μm2이하 1×10-6μm/mgf/μm2이상인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
KR1019880007981A 1987-06-30 1988-06-30 자기기록매체 KR930000443B1 (ko)

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DE3851581T2 (de) 1995-04-20
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