(function(m,e,t,r,i,k,a){m[i]=m[i]||function(){(m[i].a=m[i].a||[]).push(arguments)}; m[i].l=1*new Date(); for (var j = 0; j < document.scripts.length; j++) {if (document.scripts[j].src === r) { return; }} k=e.createElement(t),a=e.getElementsByTagName(t)[0],k.async=1,k.src=r,a.parentNode.insertBefore(k,a)}) (window, document, "script", "https://mc.yandex.ru/metrika/tag.js", "ym"); ym(93908592, "init", { defer: true, clickmap:true, trackLinks:true, accurateTrackBounce:true }); ym(93908592, 'hit', window.location.href);

С немецким акцентом: краткая история создания магнитной ленты

Магнитофон современного типа компании Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft (AEG) был представлен на радиовыставке в Берлине еще в 1935 году, и к началу Второй мировой войны магнитофон был уже хоть и редкий, но вполне обычный девайс, как сказали бы сейчас. Что же касается его использования в IT-области, то обычно говорят, что основной недостаток магнитной ленты как носителя — исключительно последовательный доступ к данным. Это действительно так. Как раз чтобы решить эту проблему, группа инженеров из IBM под руководством Алана Шугарта на рубеже 60-х и 70-х годов прошлого века и создала первую дискету в виде гибкого диска из майлара с напылением на его поверхности ферромагнетика, а также дисковод для нее, то есть «патефон» с такой головкой «звукоснимателя», которая моментально выбирала на диске то, что требовалось, вне зависимости от порядка записи на нем.

Ключевые слова здесь «ферромагнетик» и «майлар» (лавсан — по-нашему). В первых ЭВМ с магнитным носителем, например UNIVAC-I образца 1951 года, использовали сплошную металлическую ленту из ферромагнитного сплава из семейства Vicalloy (52% кобальта, 11% ванадия и 37% железа) без подложки. На бобине такой ленты для UNIVAC-I длиной почти в полкилометра (450 м) и весом 11 кг можно было уместить порядка 1 Мбайта данных, то есть она заменяла примерно 10 тысяч перфокарт. Но опять-таки это означало последовательный доступ к данным, да и стоило дорого. К тому же магнитофонные ленты на заре компьютерной эры оставляли желать лучшего и в плане коэрцитивности, то есть способности выдерживать, не размагничиваясь, внешнее электромагнитное поле, каковое у работающей ЭВМ было отнюдь не слабое, и физические свойства их подложки не были рассчитаны на непрерывные быстрые рывки перемотки туда-сюда.

Решать тогда эту проблему IT-инженеры не спешили, это была не их епархия, у них своих дел хватало. Пока они вполне успешно обходились перфокартами и, как показало время, пользовались ими еще долго. Они просто подождали, когда появились магнитные ленты с подложкой из полиэтилентерефталата (торговые марки: британская — терилен, американские — дакрон и майлар, советская — лавсан, японская — тое-рэён и еще с десяток других) с высоким модулем упругости и строго контролируемой степенью микрошероховатости поверхности. Ждать им пришлось сравнительно недолго, если вспомнить, что их коллегам, работавшим с магнитофонными носителями, начиная от датского изобретателя Вальдемара Поульсена, на это потребовалось более полувека.

У Поульсена носителем магнитной записи и воспроизводства звуков были стальная проволока, стальная лента и даже стальные диски (патенты Дании и Германии от 1 и 9 декабря 1898 года соответственно; патенты 1899 года Австрии и Венгрии (здесь с 1867 года патентные заявки принимались, а «патентные грамоты» выдавались сразу в двух экземплярах: одна для королевства Венгрии с Трансильванией, а другая для прочих коронных владений), Франции, Бельгии, Италии, Испании, Португалии, Швейцарии, России, Норвегии, Швеции и США. Но обычно в работах историков науки и техники цитируется только американский патент Поульсена №661619 от 13 ноября 1900 года (с приоритетом от 8 июля 1899 г.) на «Способ записи и воспроизведения звуков или сигналов» со стальной проволоки, намотанной на валик.

Патент Поульсена №661619

Голос престарелого императора Австро-Венгерской империи Франца-Иосифа, прозвучавший в 1900 году на Всемирной выставке в Париже в записи на проволочный магнитофон Поульсена казался тогда чудом. Но симфонию Моцарта записать на него было нельзя. Точнее записать-то было можно, но слушать ее воспроизведение в виде какофонии звуков было невозможно. Для записи симфоний, от которой профессиональные музыканты морщились, но простой народ слушал, потребовалось еще тридцать лет. Причем инженерное решение, позволявшее это делать, лишний раз подтвердило истину о том, что все гениальное просто.

13 марта 1926 года изобретатель Джозеф О’Нил из Нью-Йорка подписал свою патентную заявку на «Запись звуковых сигналов и действий», а его патентный поверенный, заверив подпись своего клиента, 22 марта того же года зарегистрировал ее в патентном ведомстве США, и 20 декабря следующего 1927 года Джозеф О’Нил получил патент США №1653467, в котором был описан «явно недорогая конструкция звукозаписывающего устройства, адаптированная к требованиям записи и воспроизведения песен, музыки, лекций и других развлечений вместе с движениями рта, жестами и другими действиями». То есть видеомагнитофон, не более и не менее.

Патент США №1653467

Правда, в записи «действий» ничего принципиально нового не было, они записывались на пленку, которую «извлекают из темной коробки в темном помещении и проявляют», после чего ее и ленту магнитной звукозаписи «плотно прикрепляют по их краям одна к другой». А вот лента звукозаписи у него была бумажная «или из другого дешевого материала, на которую нанесен след или линия из магнитного материала, такого как частицы металла, пыль или мелкая стружка, удерживаемые вместе подходящим проводящим связующим, который при необходимости высушивают, а затем пропускают под магнитной иглой в цепи передатчика записи, так что, когда готовая запись перематывается на свою катушку и снова снимается и пропускается под магнитной стрелкой, содержащейся в цепи микрофона».

«Результатом будет абсолютно идеальное воспроизведение оригинальных звуковых оттенков, что обеспечит чрезвычайно дешевую запись, требующую мало места при хранении и исключающую возможность поломки, как у пластинок, — писал в заявке далее Джозеф О’Нил. — Важная особенность моего усовершенствования в изготовлении записей заключается не только в простых и недорогих средствах, используемых при их изготовлении, но и в том факте, что дубликаты записи могут быть изготовлены из другого дубликата, при этом оригинал, или мастер-запись для этой цели не требуются».

К сожалению, не сохранилось никаких сведений о том, был ли проверен изобретателем Джозеф О’Нилом его метод на практике или был чистой теорией. Скорее последнее, изобретение такого масштаба, будь оно осуществимым так же легко, как это описал О’Нил, непременно привлекло бы внимание инвесторов. А вот более скромное изобретение просто магнитной ленты Фрицем Пфлюмером в Германии в 1927 году очень даже заинтересовало таких гигантов местной индустрии, как IG Farben и AEG и имело вполне реальный результат — первый в мире магнитофон современного типа.

Фриц Пфлюмер работал инженером-консультантом в дрезденской компании Universelle-Zigarettenmaschinenfabrik JC Muller по производству сигарет и занимался там рецептурой бронзового покрытия для бумажной ленты, которую наклеивали на мундштук сигареты. Фирма собиралась продавать свои сигареты в торговых автоматах, и для успеха их вендорного стартапа, как сказали бы сейчас, сигареты в автоматах должны были выглядеть богато и, главное, не пачкать губы курильщиков. Обычно пишут, что именно это его занятие натолкнуло Фрица Пфлюмера на мысль о простой в изготовлении магнитной ленты из бумаги. Может быть, было и так, а может быть, Пфлюмер уже знал о работах О‘Нила или других изобретателей, не оставивших заметного следа в истории магнитных носителей. Не одни же Пфлюмер с О‘Нилом задумывались над этой проблемой в те годы.

Но в отличие, наверное, от многих из них Фриц Пфлюмер имел большой опыт создания композитных материалов. Он вообще с самого начала своей инженерной деятельности специализировался на них. В 1915 году вместе с братом Германом он получил патент на прессованную древесину, пропитанную синтетическими смолами, которую потом назвали «лингностоном» и до сих пор используют в разных отраслях промышленности — от мебельной до судостроительной. Братья Пфлюмеры учредили компанию по производству своего «ДСП», но впрок им их изобретение не пошло, после капитуляции кайзеровской Германии, все немецкие патенты свободно выдавались по запросу странам-победительницам.

Надо сказать, вся семья Пфлюмеров была по-своему уникальной в много видевшей на своем веку истории изобретательства. В ней все были изобретателями. В 1906-07 гг. они подали в разных европейских странах заявки на патент «Вулканизация автомобильных шин и производство пеноматериалов». Заявителями были: Пфлюмеры Фриц, Ганс, Герман, Мими, Мизи, Роберт, то есть отец семейства Роберт Пфлюмер со всеми своими детьми, тремя сыновьями и двумя дочерями, за бортом осталась только его жена, мать семейства. Иными словами, Фриц Пфлюмер был весьма квалифицированным инженером-химиком и опытным изобретателем.

31 января 1928 года он подал патентную заявку и в июне 1930 года получил немецкий патент №500900 на «Фонетический носитель», включающий «один или несколько слоев намагничиваемого материала, гомогенно смешанного со связующим веществом на ленте или любой другой подложке, изготовленной из любого, преимущественно гибкого материала». «В качестве основы можно использовать ленты из плотной бумаги: пергамента, велени, обычной целлюлозной бумаги или любого синтетического материала — ацетилцеллюлозы, целлулоида, вискозы и тому подобных, — писал он. — На эту подложку равномерно наносится, например, стальной порошок, смешанный с нерастворимым в воде связующим для образования пасты…. Но может быть не только порошок обычной или закаленной стали, то есть железа с определенным содержанием углерода, а вообще любой материал, обладающий свойствами постоянных магнитов благодаря определенному сплаву или содержанию других веществ, или определенной кристаллической форме».

В этом патенте Пфлюмера напрочь отсутствует конкретика насчет многих деталей, в нем изложен сам принцип производства современной магнитной ленты. Для конкретики у него были другие патенты, например Deutsches Reichspatent №544302. Хотя Пфлюмер получил его в Германии эпохи Веймарской республики, с 1877 по 1945 год все патенты на изобретения в Германии продолжали официально называться «имперскими патентами», а более легковесные патенты на «полезный модели» — просто «германскими патентами»). В этом рейхспатенте Пфлюмера на «Процесс получения стального порошка» и был им запатентован процесс изготовления собственно «носителей громкой связи».

В том же 1928 году Пфлюмер (в отличие от Джозефа О’Нила) построил лабораторный образец устройства с магнитной лентой для записи звуков и ее воспроизведения. Лента в нем действительно была бумажной, а ферромагнетиком был порошок стальной окалины, то есть окиси железа (III), или Fe304. Самостоятельно продолжать исследования и наладить выпуск коммерчески доступного магнитофона со своей лентой семье Пфлюмеров было не по карману. В 1932 году Фриц Пфлюмер передал права на использование своей магнитной ленты компании AEG, которая взялась выпустить такой магнитофон, а усовершенствованием магнитной ленты для него на субподряде у AEG занялась корпорация BASF, входившая тогда в состав химического гиганта IG Farben. Итогом стал созданный инженерами AEG «магнитофон К», который был продемонстрирован в 1935 году на 12-й Большой радиовыставке в Берлине, и отдельно на ней же в экспозиции IG Farben красовались бобины пленки BASF к нему с ферромагнитным слоем из окиси железа (III), как у Пфлюмера.

Какая у них была основа — бумажная или уже пластиковая, современные историки техники пока окончательно между собой не договорились, а самих пленок не сохранилось. Но скорее всего основа была уже пластиковая — из поливинилхлорида. Во всяком случае такая лента была у второй модели магнитофона AEG — К-2, на ней в 1936 году в рекламных целях была записана 39-й ми-бемоль мажор симфонии Моцарта (25 минут) в исполнении Лондонского филармонического оркестра.

Что касается ферромагнитного слоя, то окись железа (III) давала более сильный сигнал, чем другие соединения железа, но качество звучания оставляло желать лучшего, и при перезаписи было труднее стереть исходную запись. К началу Второй мировой войны черный оксид железа (III) Fe3O4 был заменен на «рыжий» оксид железа (II) Fe2O3, а попросту говоря, железную окалину в ферромагнитном слое заменили на железную ржавчину. Двуокись железа обеспечивала значительно лучшее качество записи и стала самым распространенным ферромагнетиком для носителей вплоть до 1970-х годов, когда появились ленты с диоксидом хрома.

Далее, по американской версии, идеальный пластик для основы магнитных носителей — полиэтилентерефталат (ПЭТФ) «был впервые синтезирован химиками DuPont в середине 1940-х годов, которые искали полимеры, которые можно было бы использовать для производства новых текстильных волокон в Соединенных Штатах Америки». И ведь все верно, ни к одному слову не придерешься! Это была правда, одна правда и ничего кроме другой правды. А другая правда заключалась в следующем.

В 1941 и 1943 годах английские химики Джон Уинфилд и его сотрудник Джеймс Теннант Диксон из текстильной компании Calico Printers Association Ltd в Манчестере подали две патентные заявки на метод получения нового полимера, потенциально пригодного для текстильных волокон, путем конденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля. Время было военное, и их патенты попал в разряд засекреченных, в Соединенном Королевстве они были опубликованы только в 1946 году.

Однако в сентябре 1945 года американская химическая компания DuPont подает в патентное ведомство США патентную заявку от имени Уинфилда и Теннанта Диксона на «Полимерные линейные эфиры терефталевой кислоты», то есть патентует в США их первый английский патент GB2930345 1941 года, из чего следует, что по меньшей мере лицензия на это изобретение у химиков американской корпорации уже была, и следующий их, дюпоновских химиков, патент США №2524028 (c приоритетом от мая 1948 года) на «Производство полиэтилентерефталата» был получен в 1953 году (с приоритетом от июля 1951 года). А само производство ПЭТФ под торговой маркой «фибра-V», а потом «дакрон» компания начала в 1946 году. В следующем 1947 году этот же пластик под торговым названием «терилен» начинает производить британская фирма «Империал Кемикал Индастриз», куда как раз в этом году перешел на работу Джон Уинфилд. В 1954 году за свои изобретательские заслуги он был награжден «Орденом Британской империи».

В общем, все остались довольны: DuPont мог говорить, что это он изобрел дакрон, а британцы — что они изобрели терилен. В 1949 году отечественный ПЭТФ был создан в Лаборатории высокомолекулярных соединений Академии наук СССР, в честь нее получил название «Лавсан» и с 1960 года начал выпускаться в промышленных масштабах. Тут, правда, есть только одна тонкость. И дакрон, и терилен, и лавсан, и еще не меньше полдюжины ранних вариаций ПЭТФ, запатентованных в разных странах, были полиэтилентерефталатовой нитью. А в виде пленки он появился позже, в 1950-е годы, когда в ПЭТФ начали добавлять диоксид кремния (потом еще и алюминий). Торговая марка такой пленки компании DuPont была «Майлар». Пленка годилась много для чего — от упаковки для продуктов и ныне всем известной пластиковой бутылки из ПЭТФ до подложки кинопленки и паруса виндсерфера. По всем параметрам она прекрасно подходила и для подложки магнитофонных лент, и в итоге вытеснила из этой ниши полихлорвинил.

В 1980-е годы все крупные производители магнитофонной пленки выпускали ее с подложкой ферромагнитного слоя из майлара и его модификаций. Есть даже любопытный патент СССР №568401, выданный в 1977 году Государственным комитетом по делам изобретений и открытий СССР «Миннесота майнинг энд мануфекчуринг компании» («иностранная фирма», как было добавлено в патенте) на «Основу магнитной ленты» из ПЭТФ с дополнительным «немагнитным слоем, состоящий из полиэтилентерефталата, в котором распределены 1-6 вес. % нерастворимых дискретных частиц поликарбоната и 1 - 6 вес. % нерастворимых дискретных частиц полиэтилена, причем весовое соотношение поликарбоната и полиэтилена находится в пределах от 2:1 до 1:2, а шероховатость поверхности дополнительного немагнитного слоя не превышает 0,25 мк (так тогда сокращенно обозначали микрометры - Ред.)» с «конвенционным приоритетом 1971.06.21».

Полезное от Онлайн Патент:

0
Комментарии
-3 комментариев
Раскрывать всегда