книги из ГПНТБ / Авилов Г.В. Изготовление магнитных лент для кинематографии

Г.В. Авилов

Изготовление

магнитных лент для кинематографии

Москва

«Искусство»

1973

6Ф2.7 А 20

Предисловие

Книга предназначена для инженеров, техников и специа­ листов, работающих над созданием и применением* в ки­ нематографии магнитных лент и кинофильмов с магнит­ ными дорожками.

В книге приводятся данные об изготовлении ферро­ магнитного порошка и суспензии, а также о технологиче­ ских особенностях и аппаратуре для производства носи­ телей магнитной записи, предназначенных для использо­ вания в кинематографии. Требования, предъявляемые к ферромагнитным дорожкам фильма, очень большие, по­ этому ученые ищут и предлагают различные способы для удовлетворения этих требований. В книге кратко дается описание способов, известных автору, хотя они и не яв­ ляются общепризнанными.

В последней главе книги описаны способы испытания ферромагнитного порошка и магнитных лент и приведе­

библиографического материала, а также опыта работы и исследований, проведенных автором в этой области. Ав­ тор выражает глубокую признательность Д. М. Южной,

рошковых носителей, результаты исследования которых использованы в книге, а также И. И. Элиасберг за ценные замечания, сделанные при рецензировании рукописи.

Единицы измерений приведены в соответствии с си­ стемой СИ, а технические термины даны в соответствии с требованиями ГОСТа 13699—68.

3

Глава I

Способы изготовления ферромагнитного порошка

Основным и решающим фактором для получения порош­ кового носителя магнитной записи с требуемыми электро­ акустическими свойствами является качество ферромаг­ нитного порошка, входящего в состав ферромагнитной суспензии (магнитноголака).

Электромагнитные свойства порошковых носителей магнитной записи во многом зависят от магнитных пока­ зателей порошка, т. е. от его остаточной индукции, коэр­ цитивной силы и коэффициента прямоугольное™ петли гистерезиса, определяемого отношением остаточной ин­ дукции к индукции насыщения.

Увеличение чувствительности носителя магнитной за­ писи может быть достигнуто за счет повышения остаточ­ ной индукции порошка, а передача высоких частот при работе носителя магнитной записи на сравнительно низ­ ких скоростях требует применения ферромагнитного по­ рошка с большой коэрцитивной силой. Этих двух показа­ телей магнитных свойств порошка недостаточно для пол­ ной оценки его качества, так как электроакустические свойства носителя магнитной записи не всегда соответст­ вуют магнитным свойствам порошка.

Рецептура суспензии и отдельные параметры техноло­ гии изготовления носителя магнитной записи также в той или иной степени влияют на электроакустические свойст­ ва получаемой магнитной дорожки или ленты. Поэтому окончательное суждение о качестве ферромагнитного по­ рошка можно сделать лишь после измерения электро­ акустических параметров порошкового носителя магнит­ ной записи.

Обычно магнитные ленты или магнитные дорожки на кинофильме содержат в качестве магнитно-активного ма-

4

териала порошкообразную ферромагнитную окись же­ леза. В большинстве случаев это гамма-окиси железа (YFe2 03 ) с кубической или игольчатой формой частиц, иногда используется также черный окисел железа с куби­ ческой формой частиц — магнетит (Fe3C>4).

1.История развития производства порошкового носителя магнитной записи

Впервые идея о возможности использования явления ос­ таточной намагниченности для магнитной записи была высказана в 1880 г. Смитом [159].

Начало практического осуществления магнитной за­ писи связано с работами датского физика В. Паульсена 1898—1900 гг. [117, 119]. В 1921 г. А. Назаришвили [104] был предложен магнитный носитель звука в виде ленты из бумаги, на которую наносился магнитный слой в виде лака или краски.

В 1927 г. Ф. Пфлеймером [102] была разработана тех­ нология получения магнитной ленты. Первые попытки Пфлеймера в 1928 г. [128] нанести тонкий слой порошка карбонильного железа на бумагу или пластмассу были продолжены фирмой «ИГ Фарбен» и привели к серийно­ му производству магнитных лент типов L и С. Применял­ ся порошок окиси железа. Суспензия содержала частицы ферромагнитного порошка, изолированные друг от друга. Величина частиц ферропорошка колебалась от 0,5 до 5 мкм [170].

В 1932 г. в Людвигсгафене делаются первые опыты промышленного изготовления магнитных лент, а в 1934 г. фирмой «Басф» уже поставляются первые магнитные ленты для радиовыставки в Берлине [61]. В 1939 г. в Люд­ вигсгафене начался выпуск магнитной ленты и ферромаг­

водства магнетита, а с 1946 г. начался его производствен­ ный выпуск.

Фирма «Пираль» (Франция) производством магнит­ ных лент начала заниматься с 1946 г. Пигмент для изго­ товления магнитного порошка фирма приобретала у дру-

5

гих фирм Франции и США, а переработку пигмента ь магнитный порошок производила сама.

Лаборатория магнитных лент на фирме «Кодак — Па ­ те» (Франция) организована в 1946 г. Первые промыш­ ленные образцы магнитной ленты фирма изготовила в 1948 г. Фирмой разработан ферромагнитный порошок ку­ бической формы и на этом порошке ленты изготовляли до 1952 г., а затем перешли на порошок игольчатой формы.

В Англии фирма «MSS — Recording* начала выпус­ кать магнитную ленту с 1952 г.

Фирма «Ампекс» (Калифорния, США), основанная в 1946 г., выпускающая записывающую аппаратуру для всех основных видов записи, в последнее время выпуска­ ет и магнитную ленту высокого качества, фактически для любой области применения. Это единственная зарубеж­ ная фирма, выпускающая как магнитную ленту, так и записывающую аппаратуру.

В СССР в 1920 г., за несколько лет до практического появления звукового кинематографа, русский ученый В. И. Коваленков предложил применять магнитную за­ пись для осуществления звукового кино. Однако техника магнитной звукозаписи в то время стояла еще на низком уровне. Первое предложение об изготовлении магнитной ленты путем нанесения на целлулоидную основу рабочего слоя из магнитного порошка было сделано И. И. Крейчманом в 1925 г. [90].

В 1930 г. В. К. Виторским в лаборатории ВЭИ были начаты исследования процессов магнитной записи и вос­ произведения звука, в качестве носителя магнитной запи­ си использовалась тонкая стальная проволока. Первые отечественные конструкции аппаратов магнитной звуко­ записи созданы в 1933 г. [36].

В1941 —1942 гг. под руководством И. С. Рабиновича были разработаны первые образцы отечественных магни­ тофонов для записи на ферромагнитную ленту.

Вэто же время в Научно-исследовательском кинофотоинституте (НИКФИ) была разработана отечественная двухслойная ферромагнитная лента [123]. Для изготовле­ ния основы использовались отходы ацетатной и нитро-

пленки, а в качестве магнитного носителя — магнетит

6

И. Е. Горона был разработан магнитофон МАГ-1. В 1948 г. там же разработана магнитная лента на бумажной осно­ ве, а в 1950 г. — магнитная лента ИЗ на пленочной ос­ нове.

Промышленное производство магнитных лент в Совет­ ском Союзе было-начато в 1954 г. химическим заводом в г. Шостке.

2.Химическое строение ферромагнитных порошков

Химическое строение магнетика (Рез0.і), иначе закисиокиси железа, может быть показано в виде FeOFe2 03 (что указывает на содержание в магнетите ионов двухвалент­ ного и трехвалентного железа) и относится к группе сое­ динений ферритов, имеющих общую формулу Me"OFe203, где Me" — ион двухвалентного металла. Обычно предпо­ лагается, что железо фигурирует здесь в виде трехвалент­ ных ионов, металл — в виде двухвалентных ионов М е + + , а кислород — в виде О—.

Соединения, образующиеся при замещении FeO в FeOFe203 другими окислами металлов, называют ферри­ тами. В технике широко используют ферриты, где Me" — ионы Fe; Mn; Mg; Со; Ni; Си; Cd; Zn; Pb и др. К этой группе относятся и смешанные ферриты, в которые входят одновременно ионы двух металлов из числа указанных. Свойства ферритов в значительной степени определяют­ ся их кристаллической структурой. В настоящее время применяют ферриты, имеющие кристаллическую структу­ ру, подобную структуре природных минералов,— шпи­ нели.

куб можно разделить на восемь более мелких кубиков с ребрами а/2, называемых октантами [127]. Структура за­ штрихованных и оставленных светлыми (рис. 1) октантов различна. Ионы двухвалентного металла Ме++ и трехва­ лентного железа Fe+++ в решетке ферритов МеОРегОз мо­ гут быть расположены различным образом, образуя при этом один из двух типов шпинели: прямую (нормальную) или обращенную (рис. 2).

Как указывает Я. Г. Дорфман [50], элементарный куб содержит 8 молекул, заключающих в себе 8 двухвалент-

7

ных ионов металла и 16 трехвалентных. Ионы кислорода, будучи значительно больше по своим размерам (ионный радиус О— равен 1,32—1,4 Â), чем ионы катионов (ион­ ный радиус Fe+++ равен 0,78 Â, ионные радиусы двухва­ лентных металлов равны 0,5—1,3 À), образуют плотную

шаровую упаковку, в пустотах которых расположены металличе­ ские катионы. Эти последние мо­ гут занимать в решетке типа шпи­

Каждый металлический ион, находясь в тетраэдрическом поло­ жении, окружен 4 ионами кисло­ рода, расположенными в виде тет­ раэдра (рис. 3, a); a находясь в

октаэдрическом положении, он окружен 6 ионами кис­ лорода, расположенными в виде октаэдра (рис. 3, б ) .

Рис. 2. Элементарная ячейка структуры шпинели:

а —нормальной MgAl2 04 I8Mg+ + (16Al+ + + )320— ]; б — обра­ щенной Fe3 04 [8Fe++ + (8Fe++ 8Fe+++ )320" ]

В нормальных (прямых) ферритах ион Me" занимает тетраэдрическое положение, а трехвалентный ион Me'" — октаэдрическое (ZnOFe2 03 ; CdOFe2 03 и др.). Такие соеди­ нения неферромагнитны.

8

В обращенных ферритах ион Me'" занимает как тетраэдрическое положение, так и октаэдрическое (FeOFe2 03 ; MgOFe2 03 ; MnOFe2 03 и др.). В форме обра­ щенной шпинели кристаллизуются ферриты никеля, ме­ ди, кобальта и некоторых других элементов. Такие соеди­ нения ферромагнитны.

Условно два указан­ ных типа шпинелей обоз­ начают следующим обра­ зом Me++[Fe+++]04 —пря­ мая шпинель.

Fe+++[Me++Fe+++]04 — обращенная шпинель.

Магнетит кристаллизу­ ется в форме обращенной

Единичная ячейка никеля и его сплавов имеет кубиче­ скую структуру с теми же кристаллографическими осями, с атомом в каждой вершине и одним атомом, располо­ женным в центре каждой грани куба.

9