Файл: Авилов Г.В. Изготовление магнитных лент для кинематографии.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 88
Скачиваний: 0
Г.В. Авилов
Изготовление
магнитных лент для кинематографии
Москва
«Искусство»
1973
6Ф2.7 А 20
. |
3212—062 „„„ ,„ |
А |
— 204—73 |
|
025(01)—73 |
( 6 ) |
Издательство «Искусство», 1973 г. |
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
ны качественные характеристики |
некоторых |
зарубеж |
||
ных |
перфорированных |
и неперфорированных |
магнитных |
|
лент, |
составленные на |
основании |
опубликованных дан |
|
ных. |
Материал книги |
составлен |
на основании |
изучения |
библиографического материала, а также опыта работы и исследований, проведенных автором в этой области. Ав тор выражает глубокую признательность Д. М. Южной,
Э. М. Бойтлеру, Н. Й. Федяиновой, |
Г. И. Долговой |
и |
А. Г. Яровому за помощь в разработке |
и испытании |
по |
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
нитного порошка в промышленном |
масштабе. |
Первый производственный полив магнитной ленты на |
|
фабрике в г. Вольфен осуществлен |
11 октября 1943 г. на |
магнитном порошке, поставляемом |
из Людвигсгафена. |
В 1945 г. в г.' Вольфен приступили |
к организации произ |
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
(Fe3 04 ), получаемый осаждением щелочью |
NaOH или |
||
КОН |
сернокислого железа в |
присутствии |
окислителя |
K N 0 |
3 . |
|
|
В 1943 г. во Всесоюзном научно-исследовательском ин |
|||
ституте звукозаписи (ВНАИЗ) |
под руководством проф. |
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.
Элементарная ячейка шпинели представляет |
собой |
куб с ребром a = 8,5Â. Для удобства рассмотрения |
этот |
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
нели два |
рода |
положений: по |
||
ложения |
тетраэдрические |
(или |
||
положения А) и положения |
окта- |
|||
эдрические |
(или положения В). |
|||
Элементарная |
ячейка |
шпинели |
||
содержит |
32 |
иона |
кислорода, |
|
16 ионов железа и 8 ионов |
двух |
|||
валентного |
металла М е + + . |
|
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
шпинели, |
т. е. его струк |
Рис. 3. |
Схематическое |
изображение |
|||||||||
турная |
формула |
имеет |
|||||||||||
тетраэдрического |
(а) и октаэдрическо- |
||||||||||||
вид: |
|
|
|
|
|
|
го (б) |
узлов. |
(Светлыми |
кружками |
|||
Fe+++[Fe++Fe+++]04. |
обозначены ионы кислорода, черными — |
||||||||||||
|
|
ионы |
металлов.) |
|
|||||||||
Ферромагнитные |
|
ме |
|
|
|
|
|
|
|||||
таллы |
имеют |
кристалли |
|
|
|
|
|
|
|||||
ческое строение, которому |
|
|
|
|
|
|
|||||||
присуще |
правильное |
рас |
|
|
|
|
|
|
|||||
положение атомов в каж |
|
|
|
|
|
|
|||||||
дом кристалле, характери |
|
|
|
|
|
|
|||||||
зующееся |
|
периодической |
|
|
|
|
|
|
|||||
повторяемостью в трех на |
|
|
|
|
|
|
|||||||
правлениях. Основой |
пра |
|
|
|
|
|
|
||||||
вильного |
|
расположения |
|
|
|
|
|
|
|||||
служит единичная |
ячейка |
|
|
|
|
|
|
||||||
кристаллической решетки. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
В железе и его сплавах |
|
|
|
|
|
|
|||||||
единичной |
ячейкой |
явля |
|
|
|
|
|
|
|||||
ется куб с атомом в каж |
|
|
|
|
|
|
|||||||
дой |
вершине |
и |
одним |
Рис. |
4. |
Структура кристаллических |
|||||||
атомом |
в |
центре |
куба |
||||||||||
|
|
ячеек железа |
|
|
|||||||||
(рис. 4). Подобная струк |
|
|
|
|
|
|
|||||||
тура кристаллической |
ре |
|
|
|
|
|
|
||||||
шетки |
имеет |
три главных |
оси: |
одна, |
отмеченная |
зна |
|||||||
ком 100, направлена вдоль ребра |
куба, другая — по диа |
||||||||||||
гонали грани куба ПО и третья — по диагонали куба |
111. |
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