Файл: Брагинский, Г. И. Технология магнитных лент.pdf

где PL — запас энергии маятника, Дж (кгс*см) (Р — вес маятника, кгс; L — расстояние от оси вращения до центра тяжести, м); а — угол падения маятника, °; ß — угол взлета маятника при отсутствии образца, °; б — угол взлета маятника после разрушения образца, °.

Прочность на урар характеризуют ударной вязкостью а (в Дж/м2 или кгс-см/мм2), которую определяют как отношение работы удар­ ного разрушения А р к начальному сечению образца F 0:

Принято считать, что высокая прочность пленки на удар обусло­

Иногда используют способ определения прочности на удар для образцов с надрезом. Этим способом характеризуют материалы, образцы которых имеют местные дефекты или резко изменяют про­ филь. Такие испытания оказываются полезными для определения качества резки магнитных лент, на краях которых возможно обра­ зование микроскопических трещин, надрывов или надколов. Такого рода дефекты могут также возникнуть при перфорировании магнит­ ных лент, применяющихся для записи звука в кинематографии.

Из производственной практики известно, что иногда при сравне­ нии результатов испытания большого числа магнитных лент, име­ ющих эфироцеллюлозную основу, для разрушения отдельных образ­ цов требуется весьма мало энергии. Удлинение таких образцов даже при относительной влажности 50% также незначительно. Создается впечатление, что такие образцы имеют ослабленные края в результате неправильной резки или плохой заточки режущего инструмента. Иная картина наблюдается для магнитных лент на полиэтилентерефталатной основе. Результаты опытов свидетельствуют о том, что такие ленты мало чувствительны к краевым дефектам и даже при наличии последних не показывают отклонения от обычных характеристик прочности и удлинения как при статическом, так и при динамическом нагружении.

Отсюда можно сделать вывод, что столь различная сопротивля­ емость обоих типов лент разрыву обусловлена разной чувствитель­ ностью эфироцеллюлозной и полиэтилентерефталатной основы к мик­ роскопическим повреждениям краев ленты. Эта чувствительность особо выражена у магнитных лент на триацетатцеллюлозной основе, что, в свою очередь, можно объяснить жесткостью макромолекул триацетата целлюлозы и повышенной хрупкостью изготовленных из него пленок.

Следует учитывать, что дефекты краев магнитных лент могут возникать не только в процессе резки лент, но также и при эксплу­ атации лент, если лентопротяжный механизм работает недостаточно четко. Так, при перекосах ленты в различных аппаратах ее края могут задевать металлические детали аппарата, края катушки или кассеты, что, естественно, вызывает их деформацию.

324

Наряду с определением прочности магнитной ленты при динами­ ческом нагружении измеряют остаточное удлинение образца, под­ вергнутого ударной нагрузке в продольном направлении при помощи маятникового копра с запасом энергии 1 Дж. При этом расстояние между зажимами образца составляет 100 мм, начальное натяжение 2 ±0,02 кгс. Угол сброса маятника должен соответствовать нагрузке 0,15 Дж для лент толщиной 37 мкм и более и 0,05 Дж для лент толщиной 27 мкм и менее. Удлинение определяют через 1 мин после нагружения.

Адгезионная прочность рабочего слоя магнитной ленты. Адге­ зионная прочность рабочего слоя определяется как силами адгезии рабочего слоя к основе, так и когезионными силами внутри рабочего слоя, т. е. взаимодействием между макромолекулами связующего полимера, осложненным взаимодействием макромолекул с части­ цами магнитного порошка.

Адгезионную прочность рабочего слоя к основе целесообразно характеризовать его поведением в условиях, близких к условиям работы" магнитной ленты в записывающих и воспроизводящих сиг­ налы аппаратах, определяя нагрузку, при которой начинается обра­ зование на рабочем слое трещин, его разрушение и отставание от основы [328]. Нагрузку создают статическим растяжением образца ленты длиной 100 мм при постоянной скорости растяжения равной 100 мм/мин. Наблюдение за поверхностью рабочего слоя ведут при помощи микроскопа с увеличением X 36. Адгезионную прочность считают достаточной, если на 5—10 образцах не наблюдается нару­ шения поверхности слоя до разрыва магнитной ленты.

Когезионную прочность наиболее целесообразно определять мето­ дом царапания, так как разрушение рабочего слоя в основном проис­ ходит. за счет царапин, возникающих при трении его о магнитные головки в особенности в аппаратах видеозаписи, а также в резуль­ тате действия частиц пыли, попадающих между поверхностью ленты и головок. Испытание проводят на приборе для определения твер­

в точке приложения усилия. Сначала отмечают нагрузку, при кото­ рой образуется еле заметная царапина, а затем нагрузку, при которой рабочий слой процарапывается на всю толщину. Для испытания подбирают образцы с одинаковой толщиной рабочего слоя. При каждом испытании проводят параллельные измерения на эталоне, для того чтобы исключить ошибку, возникающую вследствие зату­ пления царапающего острия. Из отношения нагрузок Р 0, отмеченной при появлении первой царапины, и Рэ, отмеченной на эталоне, определяют коэффициент когезионной прочности при образовании первой царапины, характеризующий прочность поверхности рабо­

325

возникновением царапин ведут при помощи микроскопа с увеличе­ нием X 36.

Критерием оценки когезионной прочности может явиться также значение микротвердости. Метод основан на определении линейной величины диагонали оттиска, получаемого от вдавливания под нагрузкой в рабочий слой алмазной пирамидки специального микро­ твердомера [334].

Абразивность и стойкость к истиранию. Поскольку рабочий слой магнитной ленты содержит значительный процент магнитного по­ рошка, он обладает абразивными свойствами, вызывающими износ

при передвижении. При этом истирается и сам рабочий слой ленты. Судить о стойкости магнитных лент к истиранию целесообразнее всего по изменению их рабочих характеристик при многократных прогонах на специальном стенде. Заключение об износе ленты по уменьшению толщины рабочего слоя или по определению изменения класса чистоты поверхности не позволяет установить критерий износа, вызывающего выход ленты из строя. Существуют способы определения стойкости рабочего слоя к истиранию по уменьшению

его толщины после шлифования.

Один из методов определения абразивности рабочего слоя [328] заключается в истирании алюминиевой пластинки магнитной лентой. Прибор для испытания представляет собой обычный лентопротяжный механизм. На пути движения ленты устанавливают зажим с закре­ пленной на нем пластинкой алюминия толщиной 0,5 мм. Лента при движении огибает пластинку с торца под углом 100°. Скорость движения ленты 19 см/с и натяжение 250 гс постоянны во все время испытания. За результат измерения принимают отношение изменения толщины пластинки Аh (в мкм) к длине I (в м) прошедшей мимо пла­ стинки магнитной ленты:

По другому способу [335] об абразивности рабочего слоя судят по уменьшению веса серебряной пластинки после ее истирания лентой длиной 1000 м. Натяжение ленты 0,04 кгс, ширина контакта ленты с пластинкой 25,4 мм.

Гладкость поверхности рабочего слоя. Гладкость поверхности ра­ бочего слоя является одним из основных факторов, влияющих на плотный и постоянный контакт ленты с магнитными головками, который предупреждает выпадениеюигнала, в особенности при видео­ записи и точной записи. Учитывая различные принципы и способы изготовления пленок из ацетатов целлюлозы и полиэтилентерефталата, естественно предположить, что гладкость поверхности обоих типов пленки будет различной. Вероятность такого предположения оправдана, даже если исключить такие факторы, влияющие на глад­ кость поверхности, как характер поверхности ацетатцеллюлозной пленки, на которую наносят суспензию магнитного порошка, нали­ чие специального зеркального слоя на ленте машины или качество

326

Влияние на свойства магнитных лент термогигрометрических условий. Возможность нормального использования магнитных лент в большой степени зависит от температуры и относительной влаж­ ности окружающей среды.

Ранее уже говорилось, что основным преимуществом полиэтилентерефталатной пленки является ее размероустойчивость. Эта харак­ теристика в основном обусловлена термическим и влажностным коэффициентами удлинения. Термический коэффициент удлинения полиэтилентерефталатной пленки 3,6-ІО-5, а ацетатцеллюлозной 5,4«ІО-5 1/°С. Эти величины настолько близки, что по ним затруд­ нительно судить о целесообразности применения той или иной основы. Хотя температурный коэффициент удлинения полиэтилен­ терефталатной пленки составляет лишь 2/3 от коэффициента для

Рис. 125. Диаграммы профили толщины ацетат­ целлюлозной (а) и полиэтилентерефталатной (б) пленок.

ацетатцеллюлозной пленки, в абсолютных величинах эта разница становится почти незаметной.

Основное же различие в размероустойчивости обеих пленок опре­ деляют их влажностные коэффициенты удлинения. Коэффициент удлинения (или сокращения) полиэтилентерефталатной пленки со­ ставляет 6-10“6 1/% отн. вл., в то время как для ацетатцеллюлозной пленки он равен 50-10~6 1/% отн. вл. Хотя разница в абсолютных величинах также невелика, все же полиэтилентерефталатная пленка почти в 8 раз менее чувствительна к изменению относительной влаж­ ности среды, чем ацетатцеллюлозная, что практически весьма важно.

Рассмотрим влияние изменения относительной влажности (до 60%) на удлинение (в см) магнитной ленты, изготовленной на полиэтилентерефталатной L a и ацетатцеллюлозной La основе и смо­ танной в рулон длиной 2400 м (при этом толщина и ширина лент также будут изменяться, однако абсолютной величиной этих изме­ нений можно пренебречь):

L„ = 6 • ІО"6 • 2400 • 60= 86,5

La= 50 . IO"6 • 2400 • 60 = 7205

При скорости движения ленты в аппаратуре воспроизведения 38 см/с различие во времени для ленты на полиэтилентерефталатной

328