2.7.2. Магнитная лента dat
По своим рабочим характеристикам DAT-лента близка к ленте, используемой в форматах видеозаписи Video-8 и Hi-8. Как правило, это металлопорошковая лента на полиэфирной основе, обладающая коэрцитивной силой Нс = 1400…1500 Э и остаточной магнитной индукцией Br = 2200…2500 Гс [28-34].
DAT-лента имеет трехслойную структуру (рис. 2.27). Толщина регистрирующего магнитного слоя – около 3 мкм. Основу его составляет магнитный порошок с иглообразными частицами длиной 0,15…0,3 мкм. Кроме него, в состав магнитного слоя включают различные добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики ленты – диспергирующие агенты, смазку, вещества, упрочняющие покрытие, антистатики и пр.
Производство металлического порошка для магнитного слоя ленты требует довольно сложной технологии. Частицы оксида (α-Fe2O3) или гидрида (α-FeOOH) железа, имеющие игольчатую форму, нагревают в потоке водорода до температуры 400-500ºС. Железо при этом восстанавливается. Для того, чтобы в процессе восстановления не происходило спекания частиц и не нарушалась их иглообразная форма, поверхность частиц покрывают тонким слоем двуокиси кремния SiO2 или окиси алюминия Al2O3 толщиной в несколько десятков ангстрем.
Очень важным моментом является технология обработки порошка для придания ему антикоррозийных свойств. Обычный металлический порошок обладает одним недостатком: чем меньше размер его частиц, тем больше они подвержены коррозии. Это приводит к уменьшению со временем уровня выходного сигнала, считываемого с магнитной ленты.
Для защиты от коррозии металлический порошок помещают в толуол и, продувая через него воздух, перемешивают. При этом на поверхности металлических частиц образуется пленка из магнетита, защищающая их от окисления.
Кроме электромагнитных характеристик, регистрирующий слой должен обладать и целым рядом других свойств, обеспечивающих высокие эксплуатационные характеристики ленты. Это хорошая дисперсность металлического порошка в покрытии (равномерность распределения), ориентируемость частиц, малая абразивность, хорошая адгезия (сцепляемость) к основе. Эти свойства обеспечиваются применением специального термоотверждаемого связующего вещества. Такое вещество обычно состоит из трех компонент – основного, вспомогательного и отвердителя.
В качестве основного связующего вещества используют макромолекулы полимера с молекулярной массой до нескольких десятков тысяч единиц, обладающие хорошей дисперсностью, в молекулярную цепь которых включаются так называемые якорные сегменты, которые хорошо адсорбируются на поверхности частиц магнитного порошка.
В результате, взаимодействие между магнитными частицами усиливается, и покрытие становится чрезвычайно прочным.
С другой стороны, для того чтобы получить высокую износоустойчивость, используют молекулы полиуретана, в структуру которых введены одновременно и твердые, и мягкие компоненты. Покрытие с высокой износоустойчивостью формируется за счет особой структуры связующего вещества, сочетающего в себе такие противоположные свойства, как твердость и мягкость [35-36].
В качестве средства для укрепления покрытия ленты, а также для очистки головок используются специальные абразивные вещества. Если во время протяжки ленты к поверхности головок или к их зазорам прилипают частицы магнитного слоя, то выходной сигнал головок уменьшается. Чтобы предотвратить такое явление, на поверхности ленты размещают твердые частицы, имеющие размеры большие, чем размеры частиц металлического порошка – 0,3…1,0 мкм. В качестве абразивных веществ используются окись хрома (Cr2O3), окись алюминия (Al2O3), оксид железа (α-Fe2O3) и другие вещества. Количество добавки составляет примерно 5-10% от массы металлического порошка.
Результатом введения такой добавки является повышение износоустойчивости магнитного слоя ленты и снижение коэффициента кинематического трения. Однако при этом возникают и отрицательные эффекты, выражающиеся в уменьшении плотности металлического порошка, ухудшении электромагнитных характеристик ленты и увеличении износа головок. Поэтому очень важно правильно выбрать тип вводимого вещества, форму его частиц, количество добавки и другие факторы [15, 37].
Для того чтобы снизить коэффициент трения и уменьшить дрожание ленты из-за прилипания, в состав магнитного слоя включают еще и смазывающие вещества.
В качестве материала для смазки используются высшие жирные кислоты, сложные эфиры, силиконовые и фторовые масла и т.п. В качестве твердой смазки, как правило, применяется газовая сажа.
В зависимости от требований к ленте используются смеси из нескольких видов смазывающих веществ, отличающихся друг от друга своими физическими свойствами [36-38].
Что касается основы ленты, то она, как правило, изготавливается из полиэтилентерефталата (лавсана). В случае 13-микронной ленты ее толщина равняется 9 мкм, в случае 10-микронной – 6 мкм (рис. 2.27).
Для предотвращения накопления электрических зарядов на поверхности ленты с обратной стороны ее покрывают защитным слоем из материала с относительно низким поверхностным сопротивлением. Толщина такого слоя около 1 мкм (рис. 2.27). Кроме того, защитный слой должен обладать малым коэффициентом трения, чтобы облегчить скольжение ленты в режимах перемотки и высокоскоростного поиска [39].
Следует отметить, что требования к магнитной ленте, используемой для изготовления DAT-кассет с предварительной записью путем высокоскоростного контактного копирования, несколько отличаются от требований, предъявляемых к обычной DAT-ленте, предназначенной для наклонно-строчной записи. Здесь удобнее применять перпендикулярный способ записи. Потребность в такого рода носителях привела в свое время к активизации исследований в этой области. Была разработана лента на основе феррита бария с частицами порошка, ориентированными перпендикулярно поверхности основы [40-43].