Magnetbänder
Stark eingeschränkte Auswahl der bedeutendsten Entwicklungen im Bereich der Magnetaufzeichnung.
1898
Valdemar Poulson macht erste magnetische Schallaufzeichnung auf Stahldraht und erfindet damit das erste Magnetton-Verfahren.
1928
Einführung der Stahlband-Technologie in der Magnettonaufzeichnung mit zwei Spulen und einem dünnen Stahlband.
1928
Fritz Pfleumer stellt erstmals ein magnetisierbares Papierband sowie einen passenden Rekorder vor. 1932 verkauft er dieses Patent an die Allgemeine Elektrizitäts- Gesellschaft. Aufgrund ihrer rauen Oberfläche und hygroskopischen Eigenschaften ist die Produktion von Papiermagnetbändern ungünstig.
1935
Das erste Kunststoffmagnetband von AEG aus Celluloseacetat kommt auf den Markt. Zunächst wurden sog. Massebänder hergestellt, bald erfolgte Aufbau in
Schichten.
1950
Ab Mitte der 1950er kurzzeitiger Einsatz von PVC als Trägerfilm
1951
Erste Versuche zur Videoaufzeichnung von 3M und Ampex
1956
Erster Videorekorder von Ampex (VR-1000)
1959
Erster Schrägspur-Videorekorder von Loewe Opta (Optacord)
1960
Polyethylenterephthalat (PET, Polyester) kommt als Trägerfilm für Magnetbänder (z.B. Ampex 2-Zoll Formate) auf den Markt.
1964
Die Einführung der Audio-Compact-Cassette durch Philips führt zum Tonband-Boom.
1969
Erste 1-Zoll Videorekorder für den Konsumermarkt u.a. von Philips
1972
Einführung von U-matic
1976
Einführung von VHS
1980
Einführung Digital Audio Tape (DAT)
1984
Video Hi8
1987
Betacam SP löst U-matic ab
1993
Einführung Digital Betacam
2000
Einführung IMX (Interoperability Material Exchange) von Sony
Magnetbänder sind seit Beginn der kommerziellen Produktion fast immer schichtförmig aufgebaut. Die Schichten werden bei der Produktion auf den Trägerfilm gegossen, bzw. bei jüngeren Bandtypen bedampft, geglättet (kalandriert) und das Band schließlich geschnitten (konfektioniert). Als erste Träger für Audioaufnahmen wurden Stahldraht oder magnetisierbare Papierbänder genutzt, die jedoch bald durch Kunststoffbänder aus Celluloseacetat CA abgelöst wurden. Insbesondere für Audiobänder wurde bis in die 1960er Jahre CA als Träger verwendet, danach hauptsächlich Polyethylenterephtalat (Polyester, PET) für Audio- und Videoaufnahmen. Sehr selten und nur im Audiobereich sind Polyvinylchlorid-(PVC)-Bänder anzutreffen. Für Videobänder wird bis heute hauptsächlich ein Träger aus PET oder PEN verwendet.
Bild: Schichtaufbau von Magnetbändern [1]
Die generelle Schichtfolge ist Magnetschicht, Träger, Rückseitenbeschichtung.
Die Magnetschicht enthält neben den Magnetpartikeln (z.B. Fe2O3, CrO2) das Bindemittel, z. B. Polyester-Polyurethan, ein Gleitmittel z.B. Perfluorpolyether und weitere Bestandteile, wie Fungizide, Anti-Statik-Mittel, Schleifmittel, Weichmacher und Inhibitoren, die die Abspieleigenschaften verbessern und Abbauprozesse verlangsamen sollen.
[1] Quelle: Bogart, 1995, S.4
Magnetbänder mit einem Trägerfilm aus CA kamen von 1935 an bis ca. Mitte der 1960er Jahre ausschließlich für Audioaufnahmen zum Einsatz. Erkennbar sind CA-Bänder an einer meistens braunen bis rötlichen Einfärbung, selten schwarz. Der Bandwickel ist im Gegenlicht durchscheinend, bei Zugbelastung reißt das Band unter Bildung einer klaren Risskante. Die unterschiedlichen Dehnungseigenschaften zwischen Trägerfilm und Bindemittel führen zu Verwellungen des gesamten Bandes. CA-Bänder sind stark hygroskopisch, also wasseranziehend und sind, aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung, wie Kinefilme vom sog. Essigsyndrom betroffen (s. hierzu Kapitel Filmmaterialien Celluloseacetat). Die Verflüchtigung des Weichmachers führt zudem zu einer Versprödung und Verformung des Bandes.
Bild: Deformiertes Acetatband als Folge der Hydrolyse und unterschiedlichen Spannungen im Bandwickel. Abgebildet ist der Blick auf den Bandwickel durch ein Fenster der Spule. (Quelle: Digitisation workflow for analogue open reel tapes; ©Phonogrammarchiv, Wien)
Ab Mitte der 1950er Jahre kommen PVC-Bänder ausschließlich für Audioaufnahmen zu Einsatz. Obwohl diese, gegenüber den CA-Bändern, recht unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit sind und eine hohe Reißfestigkeit aufweisen, werden sie bald von den PET-Bändern abgelöst und sind sehr selten anzutreffen. Ausschlaggebend war wohl auch ihre geringe Hitzebeständigkeit.
Etwa seit 1960 setzt sich vermehrt Polyethylenterephthalat PET, auch Polyester, als Trägermaterial für erste magnetische Video- und ab 1970 auch Audioaufnahmen durch.
Das teilkristalline Polymer PET ist sehr zäh, formstabil und resistent gegen Zugbelastung. Das Band mit meist schwarzer Oberfläche überdehnt unter Zugbelastung stark bevor es reißt. PET-Bänder sind bei moderaten Temperatur- und Luftfeuchtigkeitswerten relativ stabil, sie unterliegen jedoch selbst bei kurzer Exposition über 75°C einer deutlichen Schrumpfung. Während der PET-Trägerfilm sehr stabil ist, unterliegt das Bindemittel der Magnetschicht, Polyester-Polyurethan, einer Hydrolysereaktion.
Die Hydrolyse führt zu einer Veränderung der polymeren Struktur der Bindemitteloberfläche und in der Folge zu einer Änderung der Polarität und zum Ansteigen der Säure-Base-Interaktion. Die Ursache liegt in einer produktionsbedingten, minderwertigen Qualität des Ausgangsmaterials und in ungünstigen klimatischen Lagerungsbedingungen. Vor allem hohe rel. Luftfeuchtigkeit, aber auch hohe Temperaturen beschleunigen den Prozess.
Wasser aus der umgebenden Luftfeuchtigkeit lagert sich an der porösen Oberfläche des Bandes an, dringt in die Bindemittelschicht ein und führt hier zur Kettenspaltung und Bildung von hydrophilen Polymerfragmenten mit höherer Polarität.
Dies führt zu erhöhter Wasseraufnahme und in der Folge zum Verlust der räumlichen Stabilität durch die Zerstörung der gitternetzförmigen Struktur des Bindemittels. Kurzkettige Molekülreste dringen an die Bandoberfläche und es kommt zu einer verstärkten Anhaftung an metallischen Gegenständen, d.h. die Abbauprodukte der Magnetschicht haften an Metallteilen der Kassette und der Abspielgeräte.
Dieser erhöhte klebrige Bandabrieb führt zu ungleichmäßigem Bandlauf, zum Stoppen und Festkleben des Bandes in der Maschine, zu verschmierten Ton- und Bildköpfen und somit zu einer erhöhten Drop-Out-Rate. Aufgrund des Schadensbildes (klebriger Abrieb) spricht man vom Sticky-Tape-Syndrom oder Sticky-Shed-Syndrome. In der Regel verkleben nicht die Bandlagen miteinander, es bildet sich jedoch klebriger Abrieb an allen bandführenden und -berührenden Teilen, auch innerhalb der Kassette.
Die Hydrolyse wird weiter begünstigt durch das im Bindemittel enthaltene Gleitmittel und die Metallpartikel der Magnetschicht. Die Fettsäureester des Gleitmittels greifen in die hydrolytische Spaltung ein und verhindern, dass sich die gebrochenen Molekülketten wieder verbinden. Die gleiche Wirkung haben auch Luftschadgase (SO2, NOX) und die Abbauprodukte von Papier. Die Metallionen der Magnetpartikel wirken katalysierend auf die Hydrolyse und beschleunigen so die Polymer-Degradation.
Wie alle chemischen Prozesse laufen auch diese Zersetzungsprozesse bei höheren Temperaturen jeweils schneller ab.
Anders als die „schleichenden“ chemischen Schäden als Folge des Abbauprozesses treten physische Schäden meist plötzlich auf und haben für die mechanische Integrität wesentlich schwerwiegendere Konsequenzen. Sie sind jedoch häufig die Folge einer bereits fortgeschrittenen chemischen Schädigung. Die häufigsten Ursachen für physische Schäden sind Bedienungsfehler, Fehler bei der Lagerung, Vernachlässigung der Abspielgeräte und technische Fehler durch Alterungserscheinungen, wie z.B. Ermüdungsbrüche. Hohe und/oder schwankende Temperatur und rel. Luftfeuchtigkeit und der häufige Transport zwischen Bereichen mit unterschiedlichem Klima führen zu unterschiedlichen Spannungsverhältnissen im Bandwickel, die wiederum zu Dehnungen und Stauchungen des Bandes führen (sog. Fenstern). An diesen Stellen kann die Information nicht mehr ausgelesen werden und ist unwiederbringlich verloren. Hinweise hierauf gibt das als polygonal (vieleckig) bezeichnete Wickelbild (s. Bild).
Durch ungleichmäßiges, zu lockeres oder zu festes Wickeln kommt es ebenfalls zu unterschiedlichen Spannungsverhältnissen und später zu Lesefehlern oder Informationsverlust. Ein unsauberes Wickelbild mit Treppenbildung zwischen den Bandlagen (s. Bild und Kapitel „Konservatorische Maßnahmen Magnetbänder“) führt schnell dazu, dass die Bandkanten beschädigt werden und die hier befindlichen Informationen nicht mehr ausgelesen werden können.
Bild: PET-Band mit Treppenbildung im Bandwickel und typischer Defomationdes Bandwickels durch Feuchtigkeitsaufname und -abgabe (polygonaler Wickel). (Quelle: Autorin)
