Sinds de jaren vijftig zijn magneetbanden in gebruik voor dataopslag. Sindsdien hebben diverse ontwikkelingen zowel de opslagcapaciteit als de duurzaamheid enorm verbeterd. Hoewel het basisprincipe van de magneetband eenvoudig is, zijn geavanceerde technologieën en gecompliceerde productieprocessen nodig voor de productie van de huidige hoogwaardige tapes.
|
Zo eenvoudig als het basisprincipe is, zulke geavanceerde technologieën en gecompliceerde productieprocessen zijn nodig om de huidige hoogwaardige tapes te produceren. Wat zijn de eerste beginselen die bij de productie van tapemedia komen kijken en wat komt een leverancier van dataopslag tegen bij het streven om de hoogwaardigste producten te blijven ontwikkelen?
Ongevoeligheid
Voor het opslaan van gegevens wordt een elektrisch signaal naar een schrijfkop geleid. Deze schrijft het als een magnetisch patroon op de passerende band. Wanneer een beschreven band een leeskop passeert, genereert hij een elektrisch signaal waaruit de opgeslagen gegevens af te leiden zijn.
De magnetische laag op de band bestaat voor 40 (volume) procent tot de helft uit magnetische metaaldeeltjes en voor het overige uit een polymeer die fungeert als bindmiddel, met daarin hulpstoffen voor het vernetten van de polymeren, dispergeermiddelen voor de fijne oplossing van de magneetdeeltjes en glijmiddelen. De kwaliteit van de magneetlaag blijkt uit de fijne verdeling van de magneetdeeltjes en de gladheid van het oppervlak. Voor de band in zijn geheel komen daar de duurzaamheid en de ongevoeligheid voor omgevingsinvloeden bij. Voor de volgende generaties tapemedia, met een grotere opslagcapaciteit en -snelheid, streven de producenten naar een dunnere magnetische laag, wat resulteert in een hogere lineaire gegevensdichtheid (in bits per inch).
De eerste magneetband die werd geïntroduceerd in de jaren vijftig van de vorige eeuw was 0,5 inch breed. Voor de benodigde magnetisch deeltjes werd ijzeroxide gebruikt. Midden jaren tachtig werd dit vervangen door het niet oxiderende chroomdioxide. Tegenwoordig wordt voor de betere tapes gebruik gemaakt van een metaaldeeltjesmengsel, metal particulate (mp) genaamd.
Grondstoffen
Mp demagnetiseert veel langzamer, wat blijkt uit het hogere coërciviteitsgetal (oe, naar Oersted, de Scandinavische wetenschapper die bekend staat als de ontdekker van het elektromagnetisme). Hoe hoger het coërciviteitsgetal, des te minder de demagnetisering en des te duurzamer de tapemedia.
Daarnaast zijn de mp-metaaldeeltjes kleiner, wat resulteert in de betere signaal-ruisverhouding die nodig is voor het schrijven en lezen van een hogere gegevensdichtheid. Deze vooruitgang in de metaaldeeltjestechnologie heeft geresulteerd in een toegenomen opslagcapaciteit tot 200 megabyte per tapecassette. De mp-technologie maakt steeds kleinere metaaldeeltjes mogelijk, waardoor de beschrijvingsdichtheid en daarmee de opslagcapaciteit verder kan toenemen. Deze technologie volstaat voor het verder opvoeren van de gegevenscapaciteit van tapemedia tot een terabyte aan het eind van dit decennium.
De ingekochte grondstoffen ondergaan eerst een ingangscontrole, waarbij ze getoetst worden aan interne eisen. Wanneer de grondstoffen worden vrijgegeven voor de productie, gaan ze eerst naar de maalderij. Daar worden de magnetische metaaldeeltjes in een hoogwaardig maal- en zeefproces tot een homogeen mengsel met de overige stoffen gemengd. Zo ontstaat de ‘magnetische inkt’. Deze wordt laagje voor laagje op de drager opgedampt.
Dubbellaag
In tapemedia op basis van mp-magneetdeeltjes wordt gebruik gemaakt van een elektrisch geleidende drager, waardoor de statische elektriciteit van de niet geleidende magnetische bovenlaag kan afvloeien. Daarnaast is het dragermateriaal indrukbaar, waardoor meegespoeld vuil de band niet beschadigt en rekspanning tussen de windingen wordt voorkomen. Dat laatste zorgt voor gelijkmatig opspoelen van de band.
De magneetlaag bestaat niet meer uit één laag. Tegenwoordig wordt het magnetische materiaal opgedampt op een op de drager aangebrachte niet-magnetische onderlaag. Deze uit twee dunne laagjes opgebouwde dubbellaag levert een gladde, duurzame bovenlaag op met een zeer dun magneetlaagje.
De drager of het substraat is het lint waarop de (dubbele) magneetlaag is aangebracht. De eisen waar het substraat aan moet voldoen nemen toe met de groeiende gegevensdichtheid op de magneetlaag, bijvoorbeeld de elasticiteit (die moet laag zijn) en de breukspanning (die moet hoog zijn). Dragermateriaal met deze eigenschappen, kan dunner zijn en slingert niet bij het spoelen. Daarnaast moet het substraat zo ongevoelig mogelijk zijn voor temperatuur- en luchtvochtigheidschommelingen, en verwering, en zo min mogelijk slijten onder de belasting. Verder moet het snijden van tape van de moederrol een scherpe snede opleveren. Tot slot mag het allemaal niet te veel kosten.
Kilometers
De keuze van het substraat is afhankelijk van de cassette waarin deze wordt toegepast. Meestal betreft het polyethyleentereftalaat (pet) of polyethyleennaftalaat (pen). De moederrol, bestaande uit het substraat en de opgedampte magnetische inkt, is ongeveer 60 centimeter breed en kilometers lang. Tegen de tijd van het snijden zijn we honderden proefnemingen en procescontroles verder, om te kunnen garanderen dat de tape aan de stringente eisen voldoet die maken dat een gegevensmedium verantwoord valt toe te passen voor bijvoorbeeld archiveringsdoeleinden.
Onderdeel van het zeef-, maal- en opdampproces is het afvangen en hergebruiken van oplosmiddelen. De hiertoe gebruikte srp (solvent recovery plant) voorkomt dat oplosmiddelen in het milieu terechtkomen en is zo hoogwaardig dat hij oplosmiddelen oplevert die zuiverder zijn dan wat ingekocht kan worden.
Voor het snijden van de moederrol tot band wordt deze eerst aan een laserinspectie onderworpen. Precisiesnijders maken vervolgens gebruik van speciale kniptechnologieën om de moederrol in banden met gladde randen en een breedte van een halve inch te snijden. De nieuwste tapemedia schrijven data- en servosporen steeds dichter bij de randen van de band. Accuratesse bij het snijden wordt dus van steeds groter belang. Een uiterst vlakke rand is ook van belang omdat een rafelrand (zo ziet dat er onder een vergrootglas uit) vuil van de randen in de richting van het midden van de band transporteert, naar de gegevens- en servosporen. Gladde randen zijn ook noodzakelijke voor een goede geleiding en een juiste overdracht van kop naar band en vice versa.
Alle tapes worden voorzien van een tapebehuizing. Deze tapebehuizing kan één of twee spoelen bevatten. Cassettes met een dubbele spoel bevatten een lege en een volle spoel. Enkelvoudige cassettes bevatten een volle spoel. De tape wordt eerst langs de lees- en schrijfkoppen van het station geleid en ingelegd op de lege spoel. De behuizing moet aan diverse eisen voldoen, zoals vrij zijn van vuil en stof, altijd dezelfde maat hebben en ongevoelig zijn voor omgevingsinvloeden.
Controle
Bij nieuwe mp-formaten wordt een servospoor op de band geschreven voor deze in de behuizing gaat. Deze servosporen zijn er in vele formaten, al naar gelang het producttype. Ze zorgen voor de geleiding van de lees- en schrijfkoppen, zodat die de gegevenssporen nauwkeurig kunnen wegschrijven en teruglezen.
Snelle spoelmachines zorgen ervoor dat de band in de behuizingen wordt gespoeld. Dat is een precisieklus, omdat het snel, goed en schoon moet gebeuren. Goed wil zeggen dat de band gelijkmatig op de spoel moet worden gewonden. Spoelmachines zorgen ervoor dat de tapespanning steeds gelijk is en de spoel niet slingert, om de vrije tapeloop te garanderen. Op deze machines wordt ook een laatste kwaliteitscontrole van de band uitgevoerd, wat steekproeven achteraf overbodig maakt. Tot slot wordt iedere cassette voorzien van een uniek nummer om de herkomst van een eventuele fout te kunnen traceren en beschermend verpakt.< BR>
Bert Duisenberg, product- en marktstrategie magnetische tapeproducten Imation in Benelux, Scandinavi� en Oost-Europa
