Cs. Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 328. A magnószalag boszorkánykonyhája - első főzet

A magnószalag előállítása roppant összetett folyamat, pedig nagyon egyszerűnek látszik. Mégis sokszor pofára lehetett esni, mire kialakult az igazán használható szalagok sorozatgyártásának gyakorlata. S addigra lényegében el is avult az analóg mágneses hangrögzítés.

Az a kérdés már korábban felmerülhetett benned, hogy miért szalagot, és miért nem valamilyen lemezt borítottak be mágnesezhető anyaggal, hiszen a lemezen az egyes felvételi részek megtalálásához nem kell percekig tekergetni? Volt ilyen kísérlet is, de ez nagyon hamar megbukott, mert nem sikerült nagysűrűségű mágnesezhető réteget előállítani, emiatt rövid volt a műsoridő. Az első használható digitális lemezrendszer is csak 1956-ban készült el. Az IBM 350 RAMAC nevű vinyója mindössze 3,75 MB-nyi adatot tudott tárolni, 52 db, egyenként 61 cm átmérőjű lemezen. A tömege kb. 1 tonna volt.

mbe02

A hangtechnikában tehát hosszú időre felejtős lett a mágneslemez. A jobban elterjedt hangszalag réteges felépítésű.

mbe03

A kötőanyag molekulái és a mágneses részecskék, amelyeket a festés- és bevonattechnológiából kölcsönzött kifejezéssel pigmenteknek hívnak, nem különülnek el egymástól a magnófejek felőli rétegben, pontosabban, ebben a felső rétegben egyszerre vannak jelen. A hordozóra azért van szükség, mert a mágnesezhető réteg túl vékony és gyenge ahhoz, hogy a saját lábán megálljon. Egyes gyártók és termékek hátoldalára is visznek föl bevonatot.

mbe04

Stúdiószalagok esetén ennek oka a már említett tapadás növelése. Más esetben a tekercselés közbeni elektrosztatikus feltöltődés csökkentése a cél éppen a súrlódás mérséklésével, ugyanis ha a szalag kevésbé dörzsölődik, nem tud annyira feltöltődni. A torzítás is csökkenhet, mert a hátsó bevonat egyenletesebb szalagot eredményezhet. Az otthoni használatra készült szalagok hátsó bevonata azonban előre nem várt és súlyos problémához vezetett: idővel e szalagok ragadni kezdtek; de erről majd később lesz szó, miként a kötőanyag okozta problémákról is.

A boszorkánykonyha első üstjébe az alapréteg, a hordozó összetevői kerülnek. Olyan vegyületet kell kotyvasztani, ami bírja a strapát, és a lehető legkevésbé bántja a többi réteget – illetve, a többi réteg a lehető legkevésbé bántja őt. Mint tudod, a szalagkészítés őskorában papírt használtak erre a célra, aztán mintegy 40 éven keresztül, a múlt század hetvenes éveinek végéig cellulóz-acetátot vagy acetát-cellulózt. Az elnevezés attól függ, hogy melyik cégé a dicsőség, Talán ismerősebb, ha a műselyemre gondolsz, sőt, sokáig a Legot is ebből állították elő.

mbe05

A cellulóz-acetát olyan szerves, szintetikus vegyület, amelyet a növényi cellulóz acetilezésével készítenek. Ezzel nem lettél okosabb, azzal se lennél, ha idetenném a kémiai szerkezetét. Elegendő annyi, hogy a cellulóz-acetát magnószalagot arról ismerheted föl, hogy ha a szalagtekercset fény felé tartod, átlátszónak tűnik. Legalábbis, eredetileg erről ismerhetted föl. Mostanában inkább erről:

mbe06

Az ennyire megrongálódott szalagok csak igen nagy nehézségek árán játszhatók le. A rohadás egyik oka a hidrolízis, a másik a szalag előállításakor az alapréteghez adott lágyító anyag (ettől hajlékony a szalag) elpárolgása, a szalag kiszáradása, ami miatt törékennyé válik. A lágyító anyag például ftálsav-észter lehet. Egykor gyerekjátékok készítéséhez is használták, de már tilos, mert ha a kicsi a szájába veszi, megmérgezheti magát.

mbe07

Az élet kegyetlen, mert a másik lágyító anyag a foszforsav-észter, amit meg rovarirtáshoz használnak, szóval, semmilyen magnószalagból ne rágcsálj el egyszerre egy tekercsnyit, mert izomrángás, hasi görcsök, hígfosás fog kínozni úgy két hétig.

mbe08

A hidrolízis érdekesebb, ugyanis nemcsak a cellulóz-acetát betegsége, hanem más műanyagok, sőt, még a lágyító anyagoké is, noha nem olyan súlyos mértékben. A hidrolízis kifejezés egyik tagja a görög hidro (víz), a másik a lízis (szakadás). A hidrolízis kémiai reakció, amelyben a bűnös a levegőben mindenhol nedvesség formájában jelen lévő víz. A reakció megváltoztatja az eredeti anyag kémiai és fizikai tulajdonságait, gyakran mellékterméket hozva létre, amely autokatalizátorként működik, és fokozza a pusztító folyamatot. Ilyen autokatalizátor az ecetsav, vagyis a szalag nemcsak használhatatlan, hanem büdös is lesz. A nedvesség ráadásul tágulást is okoz a cellulóz-acetát alaprétegű szalagokban. Nemcsak a cellulóz-acetát birkózik meg nehezen a nedvességgel, hanem még azok a szalagok is, amelyek modern alaprétegre készülnek, ugyanis a vízpárát a penészgombák is szeretik. S most gondolj arra, hogy ha egy régi felvételt felújítva újból ki akarnak adni, külföldiül remasterelik, sokszor milyen kegyetlen és gondos restaurátori munkát kell előzőleg végezni.

Képzeletbeli magnószalag gyárad tehát nem cellulóz-acetát alapú szalagot fog gyártani. Készíthetnél PVC hordozójút is, mint egykor a BASF és az AGFA, de ezekkel az volt a baj, hogy már 70 C°-on meglágyultak, tehát ha pl. a magnó felforrósodott – csövesek voltak e készülékek – dobhatták ki a szalagot.

mbe09

Kizárásos alapon maradt a poliészterek egyike, a polietilén-tereftalát, röviden, a PET, amit először az USA-ban haszált a 3M (Scotch) cég, és amely a mai napig szinte kizárólag a mágnesszalagok alaprétegének anyaga, persze, ma már nem a hangtechnika az elsődleges felhasználási terület. Készítenek belőle kijelzővédő fóliát is. A PET mechanikailag rendkívül stabil, és nem túl érzékeny a hőmérsékletre és a páratartalomra. Ez a „nem túl” persze nem azt jelenti, hogy a nedvesség vagy a magas hőmérséklet a kedvence, hiszen a PET hőre lágyuló műanyag, de jobban bírja a strapát, és egy japán kutató testület szerint az ebből készült alaprétegű szalag minden része előbb rohad el, mint az alapréteg. Hogy ne halj meg hülyén szerves kémiából se, ha nem is túl nagy mélységben, de bemutatom, hogy miről is van szó.

A PET molekulái rendkívül hosszú, akár több ezer atomból álló polimerláncot alkotnak, amelyek egymásba gabalyodva adják az anyag szerkezetét. Rögtön hozzáteszem, hogy az ilyen egyszerű megfogalmazások inkább csak modellek, valójában az alábbi ábrán látható bogyók és mütyűrök nem léteznek, csak így könnyebb elképzelni a kötéseket.

mbe10

A PET képlete (C10H8O4)n, amelyben a C szén, a H hidrogén, az O oxigén, az n pedig azt jelenti, hogy ez a képlet ismétlődik.

mbe11

Az olvadáspontja: 210-270 °C. Nagyon könnyen hőformázható, ellenáll az ütéseknek, kristályainak mérete kisebb, mint a fény hullámhossza, emiatt átlátszó, hidegben se törik. Gyenge savak, lúgok, olajok, zsírok és aromás szénhidrogének nem támadják meg. Vízfelvétele alacsony. Mikroorganizmusoknak, ibolyántúli sugárzásnak ellenáll. Felületi keménysége, kopásállósága nagy, súrlódási tulajdonságai jók. A PET polikondenzációs műanyag. A kondenzáció az a folyamat, amelynek során a szerves molekulák összekapcsolódása valamilyen kis molekulájú anyag kiválásával történik. Ez általában víz vagy metanol. A polikondenzáció több lépcsőben végbemenő kondenzáció. A PET esetében metanol válik ki, és két kiinduló anyag van. Az egyik az etilén-glikol, a másik a tereftálsav-dimetilészter vagy más néven dimetil-tereftalát (DMT). A tereftálsavat főleg a kőolajpárlatból származó p-xilolból nyerik oxidáció és észteresítés során. Az észteresítés az a folyamat, amikor alkoholok és savak bokszolnak egymással. Az etilén-glikol etilénből (ami kőolajból vagy a földgázból nyerhető) készül, s etilén-oxidon vagy etilén-klórhidriden keresztül képződik. Az alapvegyületekből kétlépéses polikondenzácóval alakul ki a polimer. Először a tereftálsav-dimetil-észtert etilénglikollal melegítik, katalizátor segítségével. A szűréses tisztítás után, vákuumban 280 °C-on játszódik le a polikondenzációs polimerképző reakció, antimon-oxid (Sb2O3) katalizátort használva hozzá.

mbe12

Tudsz még követni? Ne add föl, különben nem fogod megtudni, hogyan lesz a granulátumból, tehát a szemcsékből álló PET-ből magnószalag alapréteg. A tiszta PET amorf, alaktalan polimer, de képes kristályosodni például hőkezelés hatására. A nagymolekulájú anyag 72 °C-ra melegítve a ridegből nagy rugalmasságú, kristáyos fázisú polimerré alakul. A láncmolekulák nyújthatók, egymás mellé rendezhetők egy vagy két irányban. Az egyirányú orientáció alapja a textilipari szálasanyag előállítása, a két irányba rendezett polimerből pedig pl. PET palack vagy a magnószalag gyártáshoz szükséges fólia készülhet.

mbe13

A granulátum megolvasztásához és formázásához extrudert használnak. Ebbe beleöntik a granulátumot és az adalékanyagokat – például a lágyítót, stabilizátorokat, öregedéslassítót –, az extruder pedig jól összekeveri egymással őket.

mbe14

Az extrudálás során a műanyag granulátumból egy felmelegített csigaorsó segítségével képlékeny anyagot képeznek, és azt átsajtolják a matricának nevezett kijáraton, így az anyag felveszi a formázó nyílás alakját. Az extruder etetése a gravitáció segítségével történik, a granulátum és az adalékok belecsurognak az extrudátorba. A granulátum egy nyíláson keresztül érintkezik a csigaorsóval. Az orsó körülbelül 120 fordulat/perc sebességen forog, kényszerítve az anyagot a fűtőrészhez történő továbbhaladásra. A műanyag károsodásának megelőzése érdekében a fűtés hőmérséklete a csavar mentén fokozatosan emelkedő mértékű. A megolvadt granulátum a csavar végén rostán halad keresztül a szennyeződések eltávolítása érdekében. A rosta másodlagos célja a nyomás biztosítása a gépben; akár 34 MPa nyomás is keletkezhet. A rostát követően az olvadék a matricába érkezik. A fenti kép ennél a fázisnál fejeződik be. A matricából kipréselődve, a még vastag anyagot mindkét irányba nyújtják, így érik el a 60 cm szélességet és néhány mikrométer vastagságot. Ezután a fólia hűtési fázisokon megy keresztül. Olyan hőfokra hűtik, hogy a többi réteget rá lehessen dolgozni. Amennyiben a magnószalag gyártásának további lépései máshol zajlanak, akkor a fóliát teljesen lehűtik és föltekerik.

A másik lehetőség a fóliafúvás.

mbe15

A fóliafúvás gépsora szintén extruderrel kezdődik, amelyhez egy olyan fóliafúvó szerszámot szerelnek, amelyből függőlegesen felfelé jön ki a tömlő alakú műanyag ömledék. Ezt a tömlőt felfelé húzzák, miközben belülre kis túlnyomással levegőt fúvatnak be a fóliafúvó szerszámból, aminek hatására a tömlő felfúvódik. A tömlőt a felfelé való elhúzás közben a környező levegő lehűti, így az szilárd halmazállapotúvá válik. A tömlőt egy háztető formájú terelő hengersor összelapítja, és ezután ha kell, feltekercselik.

A teljes lehűtés egyik változatban sem mindig szerencsés megoldás, ugyanis a további lépésekhez újból föl kéne melegíteni az alapréteget. Ezért a nagy vegyiüzemek még meleg állapotban, rögtön folytatták-folytatják a szalag rétegei készítésének műveleteit.