KR0157476B1 - 자기 기록 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기기록매체에 관한 것으로서, 자성층 중에 평균입경(R) 및 최소입경(R_min), 그리고 최대입경(R_max)이 하기 (1)식과 (2)식 및 (3)식을 동시에 만족하는 알파-알루미나(α-Alumina)를 사용하는 것을 특징으로 하는 자기기록매체를 제공한다.

0.4㎛R1.0㎛……(1)

R_min≥0.2㎛……(2)

R_max0.9T……(3)

(단, 식에서 T는 자성층의 도포 두께이고, R은 알루미나 입자의 평균입경)

Description

자기 기록 매체

본 발명은 자기 기록 매체에 관한 것으로서, 상세하게는 자성매체에 포함되는 연마제로서 α-알루미나(alumina)를 사용하여 전자 변환 특성과 주행 내구성이 우수하고 드롭아웃트가 적은 우수한 특성을 갖는 자기 기록 매체에 관한 것이다.

일반적으로, 컴퓨터용, 비디오용, 오디오용 등의 도포형 자기 기록 매체는 이축배향 폴리에스테르 필름과 같은 비자성 지지체위에 강자성 분말을 연마제, 대전 방지제 및 그 밖의 첨가제, 윤활제 등과 함께 혼합, 분산시킨 자성도료를 도포한 다음 배향, 건조, 카렌다링, 경화 슬럿팅 등의 공정을 거쳐 제조되어 진다. 이들 자기 기록 매체에 있어서, 기록 밀도의 향상 및 고주파 영역에서의 출력 향상을 위하여서는 자기 기록 매체의 표면이 더욱 평활할 것이 요구된다.

그러나, 자성층 표면을 평활하게 하면 할수록 헤드와 자기 기록 매체간의 실제 접촉 면적이 증가하게 되고, 그 결과 마찰 계수가 높아져 자기 기록 매체의 주행성이 불량해지게됨은 물론, 표면의 마모등이 일어나기 쉽다.

또한 권취 상태가 불량해짐으로써 자기 기록 테이프의 변부의 변형을 초래하여 출력 변동이나 스큐, 지터 등의 불량 요인이 되고, 변부로부터 입자 탈락을 일으켜 출력 저하 및 드롭 아웃의 발생 원인이 된다.

이러한 문제점은 고온 다습 등의 열악한 환경하에서 더욱 심해지게 되며, 특히 고속 복제 등에 사용되어지는 산업용 자기 기록 매체인 경우 더욱 우수한 내구성이 요구되어 진다.

종래 이러한 문제점들을 해결하기 위하여, α-Al₂O₃, α-Fe₂O₃, Cr₂O₃, SiC 등의 연마제들을 함유시키는 방법들이 제안되어 왔다. 그러나 첨가하는 연마제들의 종류, 평균입자경, 또는 첨가량에 대한 세심한 고려가 행하여지지 않으면, 자성층중에서의 연마제의 첨가에 따른 상기한 효과가 충분하게 이루어지지 않으며, 오히려 전자 변환 특성의 저하나 드롭아웃트의 증대 등의 문제를 야기할 수도 있고, 사용중에 자기 헤드를 손상시키거나 헤드의 마모를 증대시키는 등의 문제점이 발생하게 되는 역효과 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 자성층내에 연마제를 첨가함에 있어서, 발생하는 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자성층내에 연마제를 첨가할 때, 연마제로서의 기능은 최대한 발휘하면서 전자 변환 특성의 저하가 없고, 드롭아웃트의 발생이 최대한 방지되어지는 우수한 특성의 자기 기록 매체를 제공하려는데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자들은 α-Al₂O₃, α-Fe₂O₃, Cr₂O₃, SiC 등의 여러 연마제들의 자성층 함유에 따른 효과들을 예의 연구한 결과, α-알루미나가 연마제로서 기능이 가장 우수하며, 입자의 크기와, 자성체에 대한 첨가량이 다음과 같은 본 발명의 조건에 있을 때, 본 발명의 목적을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명에 다다르게 되었다.

즉 본 발명은, 비자성지지체의 한쪽면에 강자성 분말, 연마제, 대전 방지제 등을 결합제중에 혼합, 분산하여 도포하여 자성층을 형성시킨 자기 기록 매체에 있어서, 상기의 자성층중에 사용하는 연마제로서 α-알루미나를 사용하고, α-알루미나의 평균입경(R), 최소 입경(R_min), 최대입경(R_max)이 하기의 식(1), (2) 및 (3)을 동시에 만족하여 하기한 (4), (5), (6)의 특성을 동시에 만족하는 것을 특징으로 한다.

0.4㎛R1.0㎛……(1)

R_min≥0.2㎛……(2)

R_max0.9T……(3)

(4) RF-출력: 1.1 이상

(5) 동마찰계수: 0.271 이하

(6) 드롭아웃트: 3.8 이하

(단, 식에서 T는 자성층의 도포 두께이고, R은 알루미나 입자의 평균입경)

본 발명에 따른 자기 기록 매체에 있어서, 상기한 자성층은 1.5㎛ 내지 5.0㎛ 두께로 도포함이 바람직하다. 자성층의 두께가 1.5㎛보다 얇게 되면 균일한 자성층의 형성이 어려질 뿐 만 아니라 사용가능한 연마제 입자의 선택의 폭이 매우 좁아져 바람직하지 않다.

또한, 자성층의 두께가 너무 얇을 경우 자성층의 물성을 확보하지 못하여 내구성을 비롯한 자기 기록 매체로서의 성능을 발휘할 수 없게 된다.

한편, 자성츠의 두께를 5.0㎛보다 두껍게 하면 자성층으로서의 기능상 필요 없이 두껍게 될 뿐만 아니라 자성층 면쪽으로 자기 기록 매체의 양변부가 수축을 일으킨 것과 같은 커얼링(curling)불량을 일으켜 바람직하지 않게 된다. 뿐만 아니라, 미립자의 연마제를 첨가할 경우 연마제가 가지고 있는 고유의 성능을 발휘할 수 없게 되어 좋지 않게 된다. 본 발명에 있어서, 보다 바람직한 자성층의 두께는 2.0㎛ 내지 4.0㎛이다. 4.0㎛를 초과한 경우 도포량이 많아 비경제적이고 입자의 표면 돌출량이 적어져서 헤드 연마 효과가 미비하여 헤드가 오염이 쉽게 되고 이로 인하여 RF-출력이 저하된다.

본 발명에서 사용하는 α-알루미나의 평균입경(R)은 전술한 (1)식에서와 같이 0.4㎛이상 1.0㎛이하가 되어야 하고 최소 입경(R_min)은 0.2㎛보다 커야 한다. 또한 최대 입경(R_max)은 자성층 두께(T)에 대하여 0.9(T)보다 작아야 하며 이들 3가지 조건을 동시에 만족하여야만 상기 (4), (5), (6)의 특성을 필수적으로 만족시킬 수 있다.

만액 사용하는 연마제의 평균입경 0.4㎛보다 작으면 연마제 입자가 자성층 내부에 존재하게 되고, 자성층 표면에 돌출하여 나타나게 될 확율이 매우 낮아져 연마제로서의 성능을 발휘할 수 없게 되어 본 발명은 달성할 수 없게 되어 바람직하지 않다. 또한, 1.0㎛보다 큰 것을 사용하게 되면 자성층의 표면이 너무 거칠어져 전자 변환 특성이 나빠질 뿐만 아니라 심한 경우 드롭아웃트가 급증하는 요인이 되어 바람직하지 않다. 또한 헤드의 마모 및 손상을 야기하게 된다. 따라서 본 발명의 입자를 사용함으로써 RF출력이 1.1이상이 되는 특성을 갖게 할 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용하는 연마제의 특징적인 요소는 최소 입경이 0.2㎛보다 커야 한다는 것이다. 만약 0.2㎛이하의 입자가 존재하게 되면 이 연마제 입자를 분산시키기가 매우 어려워 질 뿐 아니라, 일단 분산시킨 후에도 재 응집을 일으키기 쉬워 결국 연마제로서 기능을 하지 못하게 되고 전자 변환 특성을 악화시키거나 심한 경우 드롭아웃트를 발생하게 된다.

한편, 본 발명에 사용하는 연마제의 최대 입경(R_max)이 0.9T보다 큰 것이 존재하게 되면 자성층 표면에서 조대돌기를 형성하여 출력 저하난 드롭아웃트 발생 요인이 되어 좋지 못하다. 따라서 최대입경(R_max)이 0.9T보다 적은 입자를 사용함으로써 드롭아웃트가 3.8이하의 특성을 갖게 할 수 있다.

본 발명에 사용하는 특정 범위의 알파-알루미나의 사용량은 자성체를 기준으로 하여 1.0중량부 내지 4.0중량부의 범위가 좋다. 1.0중량부 보다 적은 양을 사용하면 전체 자성층 표면에 나타나게 되는 연마제의 수가 부족하여 연마제를 첨가한 효과를 발휘할 수 없게 되어 좋지 못하며, 4.0중량부 보다 많이 첨가하게 되면 자성층 표면에 존재하게 되는 연마제의 수가 너무 많아져 헤드 마모 및 손상을 일으키기 쉽게 되고, 전자변환특성 저하 및 드롭아웃트 증가의 요인이 되어 좋지 않다.

이와 같은 본 발명에서와 특정 범위의 크기 및 분포를 가진 알파-알루미나를 자성층 두께인자와 관련지어 본 발명의 범위로 첨가하게 되면 우수한 주행 내구성을 확보할 수 있게 됨은 물론 전자변환특성이 우수하고 드롭아웃트 발생이 적은 우수한 자기 기록 매체를 제조할 수 있게 되었다. 즉, 분산성 및 분산 안정성이 매우 불량한 0.2㎛이하의 미세입자와 너무 입자의 크기가 커서 자성층 표면에 조대돌기를 형성할 수 있는 자성층 기준으로 하여 0.9T 이상의 조대 돌기가 제거된 알루미나 입자를 연마제로 사용함으로서 종래 연마제가 가졌던 문제점을 완전히 제거하게 됨은 물론, 특히 적은량의 연마제를 첨가하더라도 종래의 5중량부 이상의 다량을 첨가한 경우보다 우수한 효과를 발휘할 수 있게 되었다.

본 발명의 자기기록매체에 사용하는 자성체로서는 γFe₂O, Fe₃O₄, Co-γ-Fe₃O₃, Co-Fe₃PO₄, CrO₂변성 바륨페라이트 등을 포함한 공지의 강자성체 분말을 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 결합제로서는 니트로셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스, 아세틸부틸셀룰로오스 등의 섬유소계수지, 염화비닐-초산비닐-비닐알콜 공중합체, 염화비닐-초산비닐-말레인산공중합체, 염화비닐-초산비닐-프로피안산공중합체 등의 염화비닐계공중합체, 폴리에스테르계 폴리우레탄 공중합체, 폴리에테르계 폴리우레탄 공중합체, 폴리우레아계 폴리우레탄 공중합체, 폴리카프로락톤계폴리우레탄 공중합체, 폴리카보네이트계 폴리우레탄 공중합체 등의 폴리우렌탄 수지, 페녹시수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 등을 사용할 수 있다. 이러한 결합제는 단독 또는 2종이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 그밖에 첨가제로서 대전방지제, 분산제, 윤활제, 경화제 등을 적당량 사용할 수 있다.

본 발명에 사용할 수 있는 유기용매로는 사이클로헥사논, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용매, 초산메틸, 초산에틸, 초산부틸, 유산에틸, 초산글리콜, 모노에틸에스테르 등과 같은 에스테르계 용매, 에테르, 글리콜디메틸에테르, 글리콜-모노에테르디옥산 등과 같은 글리콜에테르계용매, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등과 같은 방향족 탄화수소계 용매, 메틸렌클로라이드, 에틸렌클로라이드, 사염화탄소, 클로로포름, 에틸렌클로로히드린, 디클로로벤젠 등과 같은 염소화탄화수소계 용매 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 자기 기록 매체에 사용된느 비자성지지체로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 2,6-나프탈레이트 등과 같은 폴리에스테르 필름이 적당하고, 필요에 따라 비자성지지체의 자성층과 반대면에 백코오팅을 도포하여도 무방하다.

본 발명의 자기 기록 매체에 있어서 자성층을 제조하기 위한 자성도료의 제조 방법은 공지의 방법을 그대로 사용해도 무방하다. 즉, 강자성분말, 대전방지제 및 본 발명의 연마제와 결합제를 유기용매에 용해시킨 결합제 용액에 혼합, 분산시킨 다음 도포하기 쉬운 점도 수준으로 조정하여 제조하면 된다. 그런 다음 비자성 지지체위에 전술한 자성도료를 본 발명의 두께를 도포한 다음 유기용매를 건조시켜 자성층을 형성하는 것이다. 이와 같이 형성된 자성층을 공지의 방법으로 카렌다링, 경화처리, 슬릿팅 등의 공정을 거쳐 본 발명의 자기기록매체를 제조한다.

다음에 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

[실시예 1∼8]

다음의 조성으로 자성도료를 제조하여 14㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트필름을 지지체로 하여 도포하였다. 이때 사용한 연마제로서는 표 1에 보인 바와 같이 본 발명의 특정범위를 만족하는 알파-알루미나를 자성체와 함께 훈련시킨 다음 샌드라인더를 이용하여 분산시켜 자성도료를 제조하고 경화제로서 일본폴리우레탄공업(주)의 콜로네이트 3041을 4중량부 첨가하여 도포하였다. 그런 다음 배향, 건조, 카렌다링 및 경화시키고 ½인치로 슬릿팅하여 브이에이치에스(VHS)형 비데오테이프를 제조하였다.

자성체(Co-γ-Fe₃O₃; BET 33㎡/g) 100중량부

폴리비닐계 공중합체 수지 10중량부

폴리우레탄계 공중합체 수지 10중량부

연마재(α-Alumina) 표 1

카아본블랙(평균입경 24㎚) 6중량부

미리스틱에시드 1중량부

노말부틸스테아레이트 1중량부

사이클로헥사논 125중량부

메틸에틸케톤 125중량부

톨루엔 125중량부

[비교예 1∼7]

사용한 연마제 입자의 평균입경 및 최대 입경, 첨가량이 표 1에서와 같이 본 발명의 조건을 만족하지 않는 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 하여 ½인치 비데오테이프를 제조하였다.

상기의 실시예와 비교예에서 제조한 비데오테이프의 전자변환특성, 동마찰계수, 내구성, 드롭아웃트, 헤드오염, 헤드마모 등의 특성을 다음과 같은 방법으로 평가하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

1) RF-출력

비데오 테이프를 일본 빅터사의 비데오테크(BR-7000)에 장착하여 100% 백색 신호를 기록한 다음 재생시의 출력을 측정하고, 비교예의 실험번호 12에서 얻어진 비데오테이프의 RF-출력을 측정하고, 비교예의 실험번호 12에서 얻어진 비데오테이프의 RF-출력을 0dB(데시벨)로 정하고, 이 값을 기준으로 하여 그 차이로서 나타내었다.

2) 동마찰계수

직경이 4인치인 스테인레스 스틸로 된 드럼에 비데오테이프를 180°(π)가 되도록 접촉시키고, 100g의 장력(T₁)을 걸어 1.8m/분의 속도로 드럼을 회전시킬 때 비데오테이프에 걸리는 장력(T₂)를 출력하여, 다음 식에 의해 동마찰 계수를 계산하였다.

3) 내구성

미국 스타인버그사에서 제작한 내구성 측정기를 사용하여 비데오테이프의 자성층을 헤드와 접촉시키고, 자성층이 손상될 때까지의 시간을 측정하고 다음과 같이 A부터 D까지 4단계로 평가하였다. 이때 헤드의 주행속도는 13m/초, 헤드의 팁 돌출 높이는 3.0mil, 장력은 200g의 조건을 측정하였다.

A : 40분 이상

B : 20분 이상 30분 미만

C : 10분 이상 20분 미만

D : 10분 미만

4) 드롭아웃트

비데오테이프에 5단계 단차신호를 최적 전류로 기록한 다음, 재생할 때의 비데오앰프의 감쇄량이 16dB, 지속시간이 15μsec이상인 것을 드롭아웃트로 간주하고, 10분 동안 계속 측정한 후, 1분당 갯수로 평균하여 나타내었다.

5) 헤드오염

제조한 비데오테이프를 VHS형 T-120분 용으로 감은 후, 비데오테이프 레코더를 이용해 비데오테이프 레코더를 이용해 비데오테이프 100개를 재생하면서 헤드가 오염된 상태를 관찰하고 다음과 같이 4단계로 나누어 평가하였다.

A : 비데오테이프 100개중 헤드오염이 발생한 것이 한개도 없을 경우

B : 100개중 3개 이하의 테이프가 경미한 헤드오염을 일으킨 경우

C : 100개중 4개 이상 10개 이하의 테이프가 헤드오염을 일으킨 경우

D : 100개중 11개 이상의 테이프가 헤드오염을 일으킨 경우

6) 헤드마모

제조한 비데오테이프를 VHS형 T-120분 용으로 감은 후, 비데오테이프 레코더를 이용해 100회동안 주행시킨 후 헤드의 상태를 관찰하여 다음과 같이 평가하였다.

A : 헤드의 손상이 발생하지 않은 경우

B : 경미한 손상이 발생한 경우

C : 심한 손상이 발생한 경우

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명의 방법에 의해 제조한 자기기록매체를 비교예의 방법으로 제조한 것과 비교해 볼 때, 분산성이 매우 불량한 0.2㎛이하의 미세 입자와 자성층 표면에서 조대 돌기를 형성시키는 근본적인 요인이 되는 조대 입자가 완전히 제거된 알파-알루미나 입자를 연마제로 사용함으로서, 드롭아웃트 등의 결점 발생이 매우 적고, 전자변환특성은 물론 내구성 및 주행성이 매우 우수할 뿐만 아니라 헤드오염이나 헤드의 손상 등의 치명적인 문제가 발생하지 않는 우수한 자기기록매체를 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 비자성 지지체의 한쪽면에 강자성 분말, 연마제, 대전방지제 등을 결합제 중에 혼합, 분산시켜 도포하여 자성층을 형성시킨 자기기록매체에 있어서, 상기 자성층의 두께를 2.0 내지 4.0㎛로 하고 상기 자성층 중에 사용하는 연마제로서 평균입경(R) 및 최소 입경(R_min), 그리고 최대입경(R_max)이 하기 (1)식과 (2)식 및 (3)식을 동시에 만족하는 알파-알루미나(α-Alumina)를 강자성 분말 100중량부를 기준으로하여 1.0중량부 내지 4.0중량부 범위로 함유하고 하기 (4), (5), (6)의 특성을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.

   0.4㎛R1.0㎛……(1)

   R_min≥0.2㎛……(2)

   R_max0.9T……(3)

   (4) RF-출력: 1.1 이상

   (5) 동마찰계수: 0.271 이하

   (6) 드롭아웃트: 3.8 이하

   (단, 식에서 T는 자성층의 도포 두께이고, R은 알루미나 입자의 평균입경)