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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums mit einem
darauf ausgebildeten Schmiermittelfilm. Weiterhin betrifft die Erfindung
auch eine Datenaufzeichnungs/-abfragevorrichtung und einen Computer,
die (der) solche magnetische Aufzeichnungsmedien enthält.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Magnetische Dünnschichtaufzeichnungsplatten
und Plattenlaufwerke werden üblicherweise
zur Speicherung einer großen
Datenmenge in magnetisierbarer Form verwendet. Über das letzte Jahrzehnt ist
magnetische Aufzeichnung die vorherrschende Technologie für die Speicherung
digitaler Informationen in modernen Computersystemen geworden.
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Magnetische Aufzeichnung wird im
allgemeinen durch die Relativbewegung zwischen einem magnetischen
Medium und einem Magnetaufzeichnungskopf erreicht. Ein Magnetaufzeichnungskopf
besteht aus einem kleinen Elektromagneten mit einem Spalt, der dem
magnetischen Medium gegenüber
liegt. Während
des Schreibens wird ein Strom an die Wicklungen des Elektromagneten
angelegt, wodurch ein Streufeld am Kopfspalt erzeugt und das magnetische
Medium entsprechend der Richtung des an den Kopf angelegten Stromes magnetisiert
wird. Während
des Lesens wird der Fluß vom
magnetischen Medium vom Kopfkern erfaßt, wodurch ein Spannungsimpuls
in der Wicklung des Lesekopfes induziert wird.
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Die 1A und 1B veranschaulichen ein typischens
Plattenlaufwerk. 1A ist
eine Draufsicht des Plattenlaufwerks und 1B ist
eine Seitenansicht des Plattenlaufwerks. Das Plattenlaufwerk 10 schließt allgemein
eine magnetische Platte 11 und einen Plattenkopf 16 zum
Schreiben und Lesen von Informationen auf die und von der magnetischen
Platte 11 ein. Der Plattenkopf 16 kann ein Lese/Schreibelement 12 und
einen Gleiter 13 einschließen. Der Plattenkopf 16 ist
mit einem Aufhängungsarm 14 verbunden,
der seinerseits mit einem Drehstellglied 15 verbunden ist.
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Ein übliches Verfahren, um Daten
zu speichern oder abzufragen, wird Kontakt-Start/-Stop (auch bekannt
als „CSS") genannt. Bei einem
typischen CSS-Vorgang werden der Plattenkopf und die Oberfläche der magnetischen
Platte so eingestellt, daß sie
zu Beginn des Vorganges miteinander in Kontakt stehen. Danach wird
ein Spalt aus einer Luftschicht zwischen dem Kopf und der Oberfläche der
magnetischen Platte gebildet, indem der magnetischen Platte eine
vorbestimmte Rotation verliehen wird. In diesem Zustand wird die
Aufzeichnung oder Reproduktion von Daten durchgeführt. Am
Ende des Vorganges wird die Rotation der magnetischen Platte gestoppt.
An diesem Punkt befinden sich der Kopf und die Oberfläche der
magnetischen Platte in einem Reibkontaktzustand, wie wenn der Vorgang
gestartet wird. Die Reibkraft, die zwischen dem Kopf und der magnetischen
Platte in diesem Reibkontaktzustand erzeugt wird, nutzt den Kopf
und die magnetische Platte ab. Letztendlich kann diese Reibkraft
den Kopf und die magnetische Disk beschädigen. Überdies macht eine, im Reibkontaktzustand,
kleine Veränderung
in der Höhe
des Kopfes manchmal die Belastung auf dem Kopf nicht-gleichförmig, wodurch
eine Beschädigung
des Kopfes und der Oberfläche
der magnetischen Platte resultiert.
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Um die Abnutzung der magnetischen
Platte zu verhindern, die durch den Kontakt mit und dem Gleiten auf
dem Kopf verursacht wird, wird auf der Oberfläche der magnetischen Platte
eine Schmiermittelschicht vorgesehen. Ein übliches Schmiermittel, das
bei magnetischen Platten verwendet wird, ist Perfluorpolyether („PFPE"). Um die Abnutzungsbeständigkeit
der magnetischen Platte zu erhöhen
und das magnetische Material vor der korrosiven Wirkung des PFPE-Schmiermittels
zu schützen,
wird manchmal zwischen dem magnetischen Medium und der Schmiermittelschicht
eine Schutzschicht vorgesehen. Die Schutzschicht kann amorphen Kohlenstoff,
diamantähnlichen
Kohlenstoff und andere Materialien einschließen.
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Aufgrund der vorherrschenden Verwendung
von Computern haben Anstiege in der Datenspeicherflächendichte
einer magnetischen Platte sich seit fast vierzig Jahren schnell
und unvermindert fortgesetzt. Es wird erwartet, daß sich der
Trend nach hohen Aufzeichnungsdichten weiter fortsetzt. Die gegenwärtige Flächendichte
beträgt
zum Beispiel etwa 0,077 Gigabyte pro Quadratzentimeter (0,50 Gigabyte
pro Quadratinch). Die Platten der nächsten Generation werden eine
Flächendichte
von etwa 1,55 Gigabyte pro Quadratzentimeter (10 Gigabyte pro Quadratinch)
besitzen. Es wird erwartet, daß die
Flächendichte
in ein paar Jahren 6,2 Gigabyte pro Quadratzentimeter (40 Gigabyte
pro Quadratinch) übersteigt.
Um eine hohe Aufzeichnungsdichte zu erreichen, sollte der Magnetkopf
so dicht wie möglich
an der Oberfläche
des magnetischen Mediums positioniert sein. Der Abstand zwischen
der Spitze des Magnetkopfes und der Oberfläche des magnetischen Mediums
wird als „Flughöhe" bezeichnet. Um zum
Beispiel eine Flächendichte
von etwa 0,077 Gigabyte pro Quadratzentimeter (0,5 Gigabyte pro
Quadratinch) zu erreichen, ist eine Flughöhe im Bereich von etwa 25–30 nm erforderlich.
Um eine Flächendichte
von 1,55 Gigabyte pro Zentimeter (10 Gigabyte pro Quadratinch) zu
erreichen, sollte die Flughöhe
auf etwa 10–15
nm gesenkt werden. Wenn eine Flächendichte
von 6,2 Gigabyte pro Zentimeter (40 Gigabyte pro Quadratinch) erwünscht ist,
sollte die Flughöhe
weiter auf etwa 3,5 nm gesenkt werden. Dies bedeutet, daß die Dicke
der Schmiermittelschicht (oder des Schmiermittelfilms) und die Dicke der
Schutzschicht sich auf etwa 3 nm oder weniger aufsummieren sollten.
Folglich wird die Verletzlichkeit der Kopf-Platten-Grenzfläche abhängiger von
der Lebensdauer und der Leistung des Schmiermittelfilms, wenn der Kampf
um Platten mit höherer
Dichte sich fortsetzt. Mit anderen Worten haben die Eigenschaften
des Schmiermittelfilms, wie etwa seine physikalischen, chemischen
und tribologischen Eigenschaften, einen kritischen Einfluß auf die
Leistung solcher Platten mit hoher Dichte.
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Erstens sollte der Schmiermittelfilm
oder die Schmiermittelschicht die Lebensdauer des Laufwerks überleben.
Wenn die Schmiermittelschicht sich frühzeitig abnutzt, wird das Plattenlaufwerk
entsprechend versagen. Überdies
sollte die Schmiermittelschicht beständig gegenüber chemischem Abbau sein.
Chemischer Abbau der Schmiermittelschicht kann induziert werden
durch thermische Zersetzung, katalytische Reaktion mit festen Oberflächen und
mechanische Scherung aufgrund Hochgeschwindigkeitskontakt mit dem
Plattenkopf.
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Zusätzlich zu chemischer Stabilität ist eine
wesentliche Herausforderung bei der Entwicklung von Plattenschmiermittelsystemen,
angemessene Haltbarkeit bereitzustellen, ohne die Haftreibung auf
unannehmbare Niveaus zu erhöhen.
Während
der Lebensdauer einer magnetischen Platte durchläuft der Plattenkopf Tausende
von Stop/Start-Zyklen. Wenn die statischen Reibungskräfte zwischen
dem Plattenkopf und dem magnetischen Medium zu groß werden,
kann der Antriebsmotor nicht genügend
Drehmoment entwickeln, um die Plattenrotation erneut zu starten.
Dies kann zu einem Versagen des Plattenlaufwerks führen.
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Wie oben erwähnt, sind PFPEs umfänglich verwendet
worden, um in einem magnetischen Aufzeichnugsmedium einen Schmiermittelfilm
zu bilden. PFPEs sind relativ teuer. Daher sind preiswertere Alternativen wünschenswerter.
Obgleich PFPEs gute thermische Stabilität besitzen, zersetzen sie sich
leicht, wenn sie mit Lewissäuren
in Kontakt stehen. Dies ist eine wichtige Erwägung, weil der Kopf oft aus
einem Al2O3/TiC-Verbundwerkstoff
hergestellt wird und Al2O3 sich
zu AlF3, einer starken Lewissäure, umwandeln
kann. Diese Bildung von AlF3 führt zu chemischen
Abbau von PFPE-Schmiermitteln. Überdies
ist die Verwendung von Chlorfluorkohlenwasserstoffen („CFCs") als Lösungsmittel
im allgemeinen involviert, wenn PFPEs auf ein magnetisches Medium
aufgebracht werden. CFCs haben schädigende Wirkungen auf die Ozonschicht
und die Verwendung derselben sollte wenn möglich vermieden werden.
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Die Veröffentlichung JP58222441-A beschreibt
ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das ein nicht-magnetisches
Substrat, eine auf dem Träger
ausgebildete Magnetschicht und eine Rostschutzschicht über der
Magnetschicht, die die Verbindung Cyclopentadien einschließt, umfaßt. Die
Veröffentlichung JP10140169-A
offenbart das Niederdampfdruck-Schmiermittel Tris(2-octyldodecyl)cyclopentan
und seine Verwendung in der Raumfahrttechnologie.
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Angesichts der vorstehenden Diskussion
besteht, um die Herausforderung des Informationszeitalters zu erfüllen, ein
Bedürfnis,
magnetische Aufzeichnungsmedien mit einer Schmiermittelschicht zu
entwickeln, die chemisch und mechanisch robuster ist, um hohe Scherraten
und aggressive Umgebungen zu überstehen. Die
Schmiermittelschicht sollte verringerte Flughöhe ermöglichen, so daß höhere Flächendichten
erreicht werden können. Überdies
ist es wünschenswert
daß ein
solches Schmiermittel relativ preiswert ist und daß keine CFCs
bei der Bildung der Schmiermittelschicht verwendet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Das obige Bedürfnis wird erfüllt durch
eine Klasse von Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentenen,
Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentanen, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadienen und
Mischungen oder Derivaten derselben, die verwendet werden können, um
eine Schmiermittelschicht über einer
Magnetschicht in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium zu bilden.
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In einem Aspekt betrifft die Erfindung
ein magnetisches Aufzeichnungsmedium. Das magnetische Aufzeichnungsmedium
schließt
ein: (1) ein nicht-magnetisches Substrat; (2) eine auf dem Substrat
ausgebildere Magnetschicht; (3) eine Schmiermittelschicht über der
Magnetschicht, wobei die Schmiermittelschicht eine Verbindung einschließt, die
ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentanen,
Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentenen, Kohlenwasserstoff-substituierten
Cyclopentadienen und Mischungen oder Derivaten derselben besteht.
In einigen Ausführungsformen
kann das magnetische Aufzeichnungsmedium weiter eine Schutzschicht,
wie etwa einen Kohlenstoffüberzug,
zwischen der Magnetschicht und der Schmiermittelschicht einschließen. In
anderen Ausführungsformen
kann der Kohlenwasserstoff-Substituent am Cyclopentan, Cyclopenten
und Cyclopentadien eine oder mehrere funktionelle Gruppen einschließen, wie
Hydroxy, Carbonsäure,
Amin, Carbonsäureester,
Carbonsäureamid,
Phosphat oder schwefelhaltige Verbindungen, etc.
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In einem weiteren Aspekt betrifft
die Erfindung eine Datenspeicher/-abfragevorrichtung, welche umfaßt: ein
magnetisches Aufzeichnungsmedium, das eine Magnetschicht über einem
Träger
und eine Schmiermittelschicht über
der Magnetschicht einschließt,
wobei die Schmiermittelschicht eine Verbindung einschließt, die
ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopentan,
Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopenten, Kohlenwasserstoff-substituiertem
Cyclopentadien und Mischungen oder Derivaten derselben besteht;
und einen Magnetkopf benachbart zum magnetischen Aufzeichnungsmedium,
wobei der Magnetkopf auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gleitet,
um Informationen auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium zu lesen
und zu schreiben.
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In einem weiteren Aspekt betrifft
die Erfindung einen Computer, welcher umfaßt: eine CPU; ein Plattenlaufwerk,
das mit der CPU verbunden ist, so daß das Plattenlaufwerk mit der
CPU kommunizieren kann wobei das Plattenlaufwerk einschließt: ein
magnetisches Aufzeichungsmedium mit einer Magnetschicht über einem
Träger
und einer Schmiermittelschicht über
der Magnetschicht, wobei die Schmiermittelschicht eine Verbindung
aufweist, die ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopenten, Kohlenwasserstoff-substituiertem
Cyclopenten, Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopentadien und
Mischungen oder Derivaten derselben besteht; und einen Magnetkopf
benachbart zum magnetischen Aufzeichnungsmedium, wobei der Magnetkopf
auf dem magnetischen Aufzeichungsmedium gleitet, um Information
auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium zu lesen und zu schreiben.
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In einem weiteren Aspekt betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums,
welches umfaßt:
Bereitstellen eines nicht- magnetischen
Trägers;
Ausbilden einer Magnetschicht auf dem Träger; und Ausbilden einer Schmiermittelschicht über der
Magnetschicht, wobei die Schmiermittelschicht eine Verbindung einschließt, die
ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopentan, Kohlenwasserstoff-substituiertem
Cyclopenten, Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopentadien und
Mischungen oder Derivaten derselben besteht.
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Zusätzliche Aspekte der Erfindung
werden hierin beschrieben. Vorteile und Aufgaben der Erfindung sind
aus der folgendem Beschreibung deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine schematische Darstellung, die die Draufsicht eines typischen
Computerplattenlaufwerksystems darstellt.
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1B ist
eine schematische Darstellung, die eine Seitenansicht des Computerplattenlaufwerksystems
von 1A darstellt.
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2 ist
eine Querschnittsansicht einer Datenspeicher/-abfragevorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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3 ist
eine schematische Darstellung, die die Draufsicht des High-Velocity-Ball-on-Inclined-Plane-Testgerätes darstellt,
das in einer Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird.
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4 ist
ein Diagramm des Reibungskoeffizienten als einer Funktion der Anzahl
von Zyklen für
Pennzane® Synthesized
Hydrocarbon Fluid X-2000 (0,11 Gew.-%).
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5 ist
ein Diagramm des Reibungskoeffizienten als einer Funktion der Anzahl
von Zyklen für
Pennzane® Synthesized
Hydrocarbon Fluid X-2000 (0,22 Gew.-%).
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6 ist
ein Diagramm, das die Filmhaltbarkeit verschiedener Schmiermittel
vergleicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen der Erfindung
stellen ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem Schmiermittelfilm
oder einer Schmiermittelschicht zur Verfügung, der (die) aus einer Klasse
von Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadienen, Kohlenwasserstoff-substituierten
Cyclopentenen, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentanen und
Mischungen oder Derivaten derselben gebildet ist. Diese Klasse von Verbindungen
kann auch als eine Schmiermittelschicht auf einem Magnetkopf zum
Lesen und Schreiben auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium verwendet
werden. Das magnetische Aufzeichnungsmedium, der Magnetkopf oder
beide sind nützlich
beider Herstellung von Datenaufzeichnungs/-abfragevorrichtungen,
wie etwa eines Computerlaufwerks.
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Obgleich „Kohlenwasserstoff" im allgemeinen so
verstanden wird, daß es
eine organische Gruppe bedeutet, die nur Kohlenstoff und Wasserstoff
einschließt,
wird der Begriff hierin so verwendet, daß er sowohl funktionalisierten
Kohlenwasserstoff als auch nicht-funktionalisierten
Kohlenwasserstoff bezeichnet. Funktionalisierter Kohlenwasserstoff
bezeichnet eine organische Gruppe, die Kohlenstoff, Wasserstoff
und eine funktionelle Gruppe (z. B. eine polare Gruppe) einschließt, wohingegen
nicht-funktionalisierter Kohlenwasserstoff eine organische Gruppe
bezeichnet, die nur Kohlenstoff und Wasserstoff einschließt. Ein
Derivat eines Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentans bezeichnet
hierin jede Verbindung, die vom Kohlenwasserstoff-substituierten
Cyclopentan abgeleitet ist. Die Ableitung kann an der Koohlenwasserstoff-
oder an der Cyclopentangruppe erfolgen. Vorzugsweise sollte die
Ableitung an einer oder mehreren Kohlenwasserstoffgruppen durch
Einführung
einer oder mehrerer polarer Gruppen auftreten. Die Ableitung kann
erreicht werden, entweder bevor oder nachdem das Kohlenwasserstoff-substituierte
Cyclopentan hergestellt ist. Ein Derivat von Kohlenwasserstoff-substituierten
Cyclopentadienen oder Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentenen
ist in ähnlicher
Weise hierin definiert.
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Da ein Schmierfilm auf einem magnetischen
Aufzeichnungsmedium atmosphärischen
Bedingungen ausgesetzt ist und nur einmal während des Herstellungsverfahrens
aufgebracht wird, sollte das Schmiermittel in der Form eines Films über einem
magnetischen Aufzeichnungsmedium vorzugsweise niedrigen Dampfdruck,
hohe chemische Stabilität
und gute Belastungseigenschaften und wünschenswerte tribologische
Eigenschaften besitzen. Substituierte Cyclopentane, Cyclopentene
und Cyclopentadiene besitzen die erforderlichen Eigenschaften zur
Verwendung als ein Schmiermittelfilm oder einer Schmiermittelschicht
in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium. Einige Ausführungsformen
verwenden polymere Cyclopentan-, Cyclopenten- und Cyclopentadien-Derivate,
die hergestellt sind durch Umsetzen von Cyclopentadienen oder Alkyl-substituierten
Cyclopentadienen mit mehrwertigen Alkoholen, gefolgt von Hydrierung,
wenn angemessen.
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Schmiermittel
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Wie oben erwähnt, schließen geeignete Verbindungen
zur Ausbildung einer Schmiermittelschicht oder eines Schmiermittelfilms über einer
Schicht aus magnetischem Material Kohlenwasserstoff-substituierte
Cyclopentane, Kohlenwasserstoff-substituierte Cyclopentene, Kohlenwasserstoff-substituierte
Cyclopentadiene und Mischungen oder Derivate derselben ein. Diese
Verbindungen sind ausgewählt,
weil sie niedrigen Dampfdruck und gewünschte tribologische Eigenschaften
besitzen. Tris-(2-octyldodecyl)cyclopentan hat zum Beispiel einen
Dampfdruck von etwa 1 × 10–12 mm
Hg (Torr) bei etwa 20°C.
Seine tribologischen Eigenschaften sind besser oder vergleichbar
mit einigen der existierenden Schmiermittel für magnetische Aufzeichnungsmedien.
Zusätzlich
besitzt es gute thermische Stabilität, Additivlöslichkeit und Oxidationsbeständigkeit.
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Geeignete Kohlenwasserstoff-substituierte
Cyclopentane haben im allgemeinen die Formel:
worin R
1 und
R
2 jeweils Kohlenwasserstoffgruppen sind,
m und n jeweils Null oder positive ganze Zahlen sind und die Summe
von m und n eine positive ganze Zahl ist. Vorzugsweise sollte die
Summe von m und n niedriger als 6 sein, obgleich Verbindungen mit
m + n über
6 ebenfalls in Ausführungsformen
der Erfindung geeignet sind. Man sollte verstehen, daß eines
oder beide von R
1 und R
2 weiter
derivatisiert sein können,
um irgendwelche polaren Gruppen einzuschließen.
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Geeignete Kohlenwasserstoff-substituierte
Cyclopentene haben im allgemeinen die Formel:
worin R
1 und
R
2 jeweils Kohlenwasserstoffgruppen sind,
m und n jeweils Null oder positive ganze Zahlen sind und die Summe
von m und n eine positive ganze Zahl ist. Vorzugsweise sollte die
Summe von m und n niedriger als 6 sein, obgleich Verbindungen mit
m + n über
6 ebenfalls in Ausführungsformen
der Erfindung geeignet sind. Man sollte verstehen, daß die Doppelbindung
an jeder Stelle im Ring angeordnet sein kann. Überdies können eine oder beide von R
1 und R
2 weiter derivatisiert
sein, um irgendwelche polaren Gruppen einzuschließen.
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Geeignete Kohlenwasserstoff-substituierte
Cyclopentadiene haben die folgende Formel:
worin R
1 und
R
2 jeweils Kohlenwasserstoffgruppen sind,
m und n jeweils Null oder positive ganze Zahlen sind und die Summe
von m und n eine positive ganze Zahl ist. Vorzugsweise sollte die
Summe von m und n niedriger als 6 sein. Jedes oder beide von R
1 und R
2 können weiter
derivatisiert sein, um irgendwelche polaren Gruppen einzuschließen.
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Man sollte verstehen, daß jede der
durch die obigen Formeln dargestellten Verbindungen allein oder in
Kombination mit einer weiteren Verbindung oder einem Additiv verwendet
werden kann. Verfahren zum Synthetisieren dieser Verbindungen sind
in den folgenden Patenten offenbart worden: (1) U.S.-Patent Nr. 4,721,823;
(2) U.S.-Patent Nr. 4,849,566; (3) U.S.-Patent Nr. 4,929,782; (4)
U.S.-Patent Nr. 5,012,022; (5) U.S.-Patent Nr. 5,012,023; und (6)
U.S.-Patent Nr. 5,144,095.
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In bevorzugten Ausführungsformen
ist R1 eine Alkylgruppe mit 1 bis 36 Kohlenstoffatomen.
R2 ist ebenfalls eine Kohlenwasserstoffgruppe,
die von 1 bis etwa 36 Kohlenstoffatome enthält. R1 und
R2 können dieselben
oder unterschiedliche Kohlenwasserstoffgruppen sein. Vorzugsweise
sind sie eine gerade oder verzweigte Alkylgruppe mit 4 bis 36 Kohlenstoffatomen.
R1 und R2 können zum
Beispiel aus den folgenden Kohlenwasserstoffgruppen ausgewählt sein:
Methyl, Ethyl, Propyl, n-Butyl, n-Hexyl, n-Octyl, n-Decyl, n-Dodecyl, n-Tetradecyl,
Isododecyl, Isotridecyl, 2-Ethyl-1-hexyl, 2-Octyl-1-dodecyl, 2-Decyl-1-tetradecyl,
2-Octyl und tert-Butyl. Es soll angemerkt werden, daß der Begriff „Kohlenwasserstoff", der hierin verwendet
wird, die obigen Beispiele einschließt, aber nicht hierauf beschränkt ist.
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Vorzugsweise ist m 0, 1, 2 oder 3,
obgleich es jede andere positive ganze Zahl sein kann. Vorzugsweise
ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 6, obgleich es Null oder
jede andere positive ganze Zahl sein kann. Vorzugsweise soll die
Summe von m und n nicht höher
sein als 6, obgleich Verbindungen mit m + n über 6 ebenfalls in Ausführungsformen
der Erfindung geeignet sind.
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Das Folgende ist eine Liste von bevorzugten
Cyclopentanen, Cyclopentenen und Cyclopentadienen, die zur Verwendung
als ein Schmiermittel in magnetischen Aufzeichnungsmedien geeignet
sind. Man sollte verstehen, daß die
folgenden Verbindungen lediglich beispielhaft sind und nicht dazu
gedacht sind, den Schutzumfang der Erfindung in anderer Weise als
hierin beschrieben zu beschränken.
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Nicht-beschränkende Beispiele von geeigneten
Cyclopentanen schließen
ein: Tri-n-octylcyclopentan; Tetra-n-octylcyclopentan;
Penta-n-octylcyclopentan; Tri-n-nonylcyclopentan;
Tetra-n-nonylcyclopentan; Penta-n-nonylcyclopentan; Tri-n-decylcyclopentan;
Tetra-n-decylcyclopentan; Tri-n-undecylcyclopentan; Tetra-n-undecylcyclopentan;
Penta-n-undecylcyclopentan; Tri-n-dodecylcyclopentan; Tetra-n-dodecylcyclopentan;
Penta-n-dodecylcyclopentan; Tri-2-ethylhexylcyclopentan; Tetra-2-ethylhexylcyclopentan;
Di-n-octyl-n-decylcyclopentan; n-Octyl-di-n-decylcycylopentan; Trioctyl-n-decylcyclopentan;
Di-n-octyl-di-n-decylcylopentan; n-Octyl-tri-n-decylcyclopentan; Tri-n-tridecylcyclopentan;
Tetra-n-tridecylcyclopentan; Penta-n-tridecylcyclopentan; Di-(2-octyl-1-dodecyl)cyclopentan;
Tris-(2-octyl-1-dodecyl)cyclopentan;
und Tetra-(2-octyl-1-dodecyl)cyclopentan.
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Nicht-beschränkende Beispiele für geeignete
Cyclopentene schließen
ein: Tri-n-octylcyclopenten;
Tetra-n-octylcyclopenten; Penta-n-octylcyclopenten; Tri-n-nonylcyclopenten;
Tetra-n-nonylcyclopenten; Penta-n-nonylcyclopenten; Tri-n-decylcyclopenten;
Tetra-n-decylcyclopenten; Tri-n-undecylcyclopenten; Tetra-n-undecylcyclopenten;
Penta-n-undecylcyclopenten; Tri-n-dodecylcyclopenten; Tetra-n- dodecylcyclopenten;
Penta-n-dodecylcyclopenten; Tri-2-ethylhexylcyclopenten; Tetra-2-ethylhexylcyclopenten;
Di-n-octyl-n-decylcyclopenten; n-Octyl-di-n-decylcycylopenten; Trioctyl-n-decylcyclopenten;
Di-n-octyl-di-n-decylcylopenten; n-Octyl-tri-n-decylcyclopenten; Tri-n-tridecylcyclopenten;
Tetra-n-tridecylcyclopenten; Penta-n-tridecylcyclopenten; Di-(2-octyl-1-dodecyl)cyclopenten;
Tris-(2-octyl-1-dodecyl)cyclopenten;
und Tetra-(2-cctyl-1-dodecyl)cyclopenten.
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Nicht-beschränkende Beispiele für Cyclopentadiene
schließen
ein: Tridodecylcyclopentadien; Tetradodecylcyclopentadien; Pentadodecylcyclopentadien;
Penta-n-butylcyclopentadien; Penta-n-octylcyclopentadien; Penta-n-nonylcyclopentadien;
Penta-n-decylcyclopentadien; Di-n-octyl-n-decylcyclopentadien;
n-Octyl-di-n-decylcyclopentadien; Trioctyl-n-decylcyclopentadien; Di-n-octyl-di-n-decylcyclopentadien;
n-Octyl-tri-n-decylcyclopentadien;
Tri-n-tridecylcyclopentadien; Tetra-n-tridecylcyclopentadien; Penta-n-tridecylcyclopentadien;
Di-(2-octyl-1-dodecyl)cyclopentadien; Tris-(2-octyl-1-dodecyl)cyclopentadien;
Tetra-(2-octyl-1-dodecyl)cyclopentadien; Di-n-octyl-tri-n-decylcyclopentadien;
Tri-n-octyl-di-n-decylcyclopentadien; Methyl-n-octyl-n-decylcyclopentadien;
Methyl-di-n-octyl-n-decylcyclopentadien; Methyl-tri-n-octyl-n-decylcyclopentadien;
Methyl-n-octyl-di-n-decylcyclopentadien; Methyl-n-octyl-tri-n-decylcyclopentadien;
Dimethyl-n-octyl-n-decylcyclopentadien; Dimethyl-di-n-octyl-n-decylcyclopentadien;
Dimethyl-n-octyl-di-n-decylcyclopentadien; n-Nonyl-n-decyl-n-undecylcyclopentadien;
Di-n-nonyl-n-decyl-n-undecylcyclopentadien; n-Nonyl-di-n-decyl-n-undecylcyclopentadien;
und n-Nonyl-n-decyl-di-n-undecylcyclopentadien.
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Derivatisierte Cyclopentane, Cyclopentene
und Cyclopentadiene können
dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
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1.
Derivatisierte Cyclopentane
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2.
Derivatisierte Cyclopentene
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3.
Derivatisierte Cyclopentadiene
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worin R1 und
R2 Kohlenwasserstoffgruppen sind, die jeweils
derivatisiert sein können
oder nicht; m und n jeweils Null oder positive ganze Zahlen (wie
etwa 1, 2, 3, 4, 5, ...) sind und die Summe von m und n eine positive
ganze Zahl ist. Vorzugsweise sollte die Summe von m und n niedriger
als 6 sein. Wenn R1 oder R2 eine derivatisierte
Kohlenwasserstoffgruppe ist, kann sie die folgenden funktionellen
Gruppen einschließen,
aber nicht hierauf beschränkt:
-OH; -NH2; Carbonsäure; Carbonsäureester;
Phenolester; Polyether; Amid; Amin; Sulfonamid; Thiophosphat; und
Phosphat.
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Zum Beispiel kann ein Cyclopentan,
Cyclopenten oder Cyclopentadien, das eine Polyether- oder eine Hydroxylgruppe
einschließt,
dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
worin a irgendeine ganze
Zahl ist, wie etwa 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10; m und n
Null oder irgendeine ganze Zahl sein können; wobei a, m und n nicht
gleichzeitig Null sind. Vorzugsweise sollte die Summe von m und
n niedriger als 5 sein, obgleich Verbindungen mit m + n über 5 ebenfalls
in Ausführungsformen
der Erfindung geeignet sind. R
1, R
2, R
3 und R
4 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe,
die eine polare Gruppe einschließen kann oder nicht.
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Ein Cyclopentan, Cyclopenten oder
Cyclopentadien, das ein Phosphat- oder Thiophosphatgruppe einschließt, kann
dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
worin a irgendeine ganze
Zahl ist, wie etwa 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10; m und n
Null oder irgendeine ganze Zahl sein kann; wobei a, m und n nicht
gleichzeitig Null sind. Vorzugsweise sollte die Summe von m und n
niedriger als 5 sein, obgleich Verbindungen mit m + n über 5 ebenfalls
in Ausführungsformen
der Erfindung geeignet sind. R
1, R
2, R
3 und R
4 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe,
die eine polare Gruppe einschließen kann oder nicht; X ist
entweder Sauerstoff oder Schwefel.
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Ein Cyclopentan, Cyclopenten oder
Cyclopentadien, das eine Carbonsäure-,
eine Ester-, eine Phenolester- oder eine Amidgruppe einschließt, kann
dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
worin
a irgendeine ganze Zahl ist, wie etwa 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ,7, 8,
9 oder 10; m und n Null oder irgendeine ganze Zahl sein können, wobei
a, m und n nicht gleichzeitig Null sind. Vorzugsweise sollte diese
Summe von m und n niedriger als 5 sein, obgleich Verbindungen mit
m + n über
5 ebenfalls in Ausführungsformen
der Erfindung geeignet sind. R
1, R
2, R
3 und R
4 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe,
die eine polare Gruppe einschließen kann oder nicht; Y kann
-OH; -NH
2;
und -(CF
2)
b-F (in
der b 1, 2, 3, ..., oder 20 ist) sein.
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Ein Cyclopentan, Cyclopenten oder
Cyclopentadien, das eine Amingruppe einschließt, kann dargestellt werden
durch die folgenden Formeln:
worin c irgendeine ganze
Zahl ist, wie etwa 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10; m und n
Null oder irgendeine ganze Zahl sein können; wobei c, m und n nicht
gleichzeitig Null sind. Vorzugsweise sollte die Summe von m und
n niedriger als 5 sein, obgleich Verbindungen mit m + n über 5 ebenfalls
in Ausführungsformen
der Erfindung geeignet sind. R
1, R
2, R
3, R
4 und R
5 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe,
die eine polare Gruppe enthalten kann oder nicht; R
4 und
R
5 können
auch jeweils Wasserstoff sein.
-
Ein Cyclopentan, Cyclopenten oder
Cyclopentadien, das eine Sulfonamidgruppe einschließt, kann dargestellt
werden durch die folgenden Formeln:
worin c irgendeine ganze
Zahl ist, wie etwa 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10; m und n
Null oder irgendeine ganze Zahl sein kann; wobei c, m und n nicht
gleichzeitig Null sind. Vorzugsweise sollte die Summe von m und n
niedriger als 5 sein, obgleich Verbindungen mit m + n über 5 ebenfalls
in Ausführungsformen
der Erfindung geeignet sind. R
1, R
2, R
3 und R
5 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe,
die eine polare Gruppe einschließen kann oder nicht; R
5 kann auch Wasserstoff sein; Z kann eine
Kohlenwasserstoffgruppe oder -(CF
2)
b-F (in der b 1, 2, 3, ... oder 20 ist) sein.
-
Ein Cyclopentan, Cyclopenten oder
Cyclopentadien, das eine dimere Aminverknüpfung einschließt, kann
dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
worin
c irgendeine ganze Zahl ist, wie etwa 0, 1, 2, 3, 4, 5 ,6, 7, 8,
9 oder 10; m und n Null oder irgendeine positive Zahl sein kann,
wobei c, m und n nicht gleichzeitig Null sind. Vorzugsweise sollte
die Summe von m und n niedriger als 5 sein, obgleich Verbindungen
mit m und n über
5 ebenfalls in Ausführungsformen
der Erfindung geeignet sind. R
1, R
2, R
3 und R
5 sind jede für sich eine Kohlenwasserstoffgruppe,
die eine polare Gruppe enschließen
kann oder nicht; R
5 kann auch Wasserstoff
sein.
-
Zusätzlich können auch Oligomere von Cyclopentanen,
Cyclopentenen und Cyclopentadienen in Ausführungsformen der Erfindung
verwendet werden und sie können
dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
worin
p = 1, 2, 3, ... oder 10; q = 1, 2, 3, ... oder 10; m und n Null
oder irgendeine positive Zahl sein können; vorzugsweise die Summe
von m und n niedriger als 5 sein sollte, obgleich Verbindungen mit
m + n über
5 ebenfalls in Ausführungsformen
der Erfindung nützlich
sind. R
1 und R
2 sind
jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe, die eine polare Gruppe einschließen kann
oder nicht.
-
Schließlich können auch Diels-Alder-Derivate
verwendet werden und sie können
dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
worin m und n Null oder
irgendeine positive ganze Zahl sein können; vorzugsweise die Summe
von m und n niedriger als 5 sein sollte, obgleich Verbindungen mit
m + n über
5 ebenfalls in Ausführungsformen
der Erfindung geeignet sind. R
1 und R
2 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe,
die eine polare Gruppe einschließen kann oder nicht; R
3 und R
4 können eine)
Kohlenwasserstoff, Carbonsäure,
Carbonsäureester,
Hydroxy, Nitril oder Carbonsäureamid
sein. Zusätzliche
geeignete Diels-Alder-Derivate, die in Ausführungsformen der Erfindung
verwendet werden können,
sind offenbart durch die Europäischen
Patentanmeldungen Nr. 0 613 886 A1 und Nr. 0 6413 887 A1, die beide
am 25. Februar 1994 eingereicht wurden.
-
Synthese ausgewählter Schmiermittel
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1. Darstellung von 3-[Tris(2-octyldodecyl)cyclopentadienyl]propionitril
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Tris(2-octyldodecyl)cyclopentadien
(18,12 Gramm, 20 mmol) wurde in einen Dreihalsrundkolben gegeben,
der ausgestattet war mit einem Tropftrichter, einem Gaseinlaßadapter
und einem Septum. Nach dem Spülen
mit getrockenetem N2 für 2 Minuten wurden 50 ml getrocknetes
THF (destilliert über
K) zugegeben. Die Lösung
wurde in einem Trockeneis/Aceton-Bad gekühlt, gefolgt vom Einspritzen
einer 8,4 M Lösung
von n-Butyllithium
in Hexan (2,40 ml, 20 mmol). Das Trockeneis/Aceton-Bad wurde entfernt
und die resultierende dunkelrote Lösung wurde bei Raumtemperatur
für 1 Stunde
gerührt,
gefolgt von Kühlen
in einem Trockeneis/Aceton-Bad. Eine Lösung von 3-Brompropionitril
(2,70 Gramm, 20 mmol) in 10 ml getrocknetem THF wurde anschließend tropfenweise
aus dem Tropftrichter zugegeben. Nach der Zugabe wurde die Reaktionslösung bei Raumtemperatur
für weitere
3 Stunden gerührt.
Die Reaktion wurde langsam mit 10 ml Wasser gelöscht. Die organische Phase
wurde abgetrennt und die wäßrige Phase
wurde mit 50 ml Hexan extrahiert. Die organischen Phasen wurden
vereinigt, über
MgSO4 getrocknet, filtriert und rotationsverdampft,
um 19,6 Gramm einer gelben Flüssigkeit
zu ergeben. Das rohe Reaktionsprodukt wurde durch Säulenchromographie
auf SiO2, eluiert mit 5% Ethylacetat/Hexan,
gereinigt. Das nicht-umgesetzte Tris(2-octyldodecyl)cyclopentadien
(3,66 Gramm) wurde rückgewonnen
und die Titelverbindung (12,83 Gramm) wurde isoliert. FTIR: 2248
cm–1 (C≡N); 13C-NMR (4 Isomere): 152,5–129,1 ppm
(C=C), 120,8–119,6
ppm (4 Peaks; C≡N),
59,5 ppm, 56,9 ppm, 51,3 ppm, 41,1 ppm, 39,5–26,4 ppm, 22,7 ppm, 14,1 ppm.
-
2. Darstellung von Bis-[tris(2-octyldodecyl)cyclopentyl-3-propyl]amin
-
3-[Tris(2-octyldodecyl)cyclopentadienyl]propionitril
(5,24 Gramm), Palladium, 10 Gew.-% auf Aktivkohle, (0,1 Gramm) und
250 ml Heptan wurden in einen 500 ml-Zipper-Clave-Reaktor gegeben.
Wasserstoff wurde eingeführt.
Die Hydrierung wurde bei 47,63 atm (700 psi) H2,
130°C für 24 Stunden
aufrechterhalten. Nach Abkühlen
bei Raumtemperatur wurde der Katalysator abfiltriert und das Lösungsmittel
wurde rotationsverdampft. Das gelbe flüssige Produkt wurde auf SiO2 unter Elution mit 5% Ethylacetat/Hexan
chromatographiert, um die Titelverbindung als eine blaßgelbe viskose
Flüssigkeit
(4,33 Gramm) mit einer kinematischen Viskosität von 40 mm2/s
(40 cSt) bei 100°C,
380 mm2/s (380 cSt) bei 40°C, einem
Viskositätsindex
von 155 und Rf (TLC auf SiO2, 5%
Ethylacetat/Hexan) von 0,58 zu ergeben. FTIR: 1465 cm–1,
1376 cm–1,
1307 cm–1,
1130 cm–1 721
cm–1.
-
3. Darstellung von 3-[Tris(2-octyldodecyl)cyclopentyl]propylamin
-
Zu einer rührenden Lösung von 3-[Tris(2-octyldodecyl)cyclopentadienyl]propionitril
(8,38 Gramm, 9,23 mmol) in 20 ml getrocknetem THF wurde langsam
1 M Lösung
von Lithiumaluminiumhydrid in THF (9,3 ml) bei 0°C zugegeben. Nach der Zugabe
wurde das Eisbad entfernt. Die Reaktion wurde bei Raumtemperatur
für 2 Stunden
weitergerührt.
Die Reaktion wurde langsam mit 10 ml Wasser gelöscht. Die Reaktionsmischungslösung wurde
mit Hexan (2 × 20
ml) extrahiert. Die organische Phase wurde über MgSO4 getrocknet,
filtriert und rotationsverdampft, um 8,13 Gramm zu liefern, die
mit Säulenchromatographie
auf SiO2 unter Elution mit 40% Ethylacetat/Hexan
weiter gereinigt wurden, um 5,21 Gramm der Titelverbindung zu liefern:
FTIR: 3392 cm–1, 1618
cm–1,
1074 cm–1,
786 cm–1 und
721 cm–1 (kein
C≡N bei
2248 cm–1 war
vorhanden). 1H-NMR: δ 2,66 (2H); δ 1,28; und δ 0,90 (t, 18H).
-
4. Darstellung von 2-[2-Tri(2-octyldodecyl)cyclopentadienylethoxy]ethanol
-
Die Hydroxylgruppe von 2-(2-Chlorethoxy)ethanol
wurde mit 3,4-Dihydro-2H-pyran gemäß einem bekannten Verfahren
geschützt,
um das entsprechende Tetrahydropyranyl-Derivat in 96% Ausbeute zu
bilden. Die Reaktion wurde durchgeführt in Methylenchlorid in Gegenwart
einer katalytischen Menge p-Toluolsulfonsäure.
-
Tris(2-octyldodecyl)cyclopentadien
(18,12 Gramm, 20 mmol) wurde in einen Dreihalsrundkolben gegeben,
der ausgestattet war mit einem Tropftrichter, einem Gaseinlaßadapter
und einem Septum. Nach Spülen mit
getrocknetem N2 für 2 Minuten wurden 50 ml getrocknetes
THF zugegeben. Die Lösung
wurde in einem Trockeneis/Aceton-Bad
gekühlt,
gefolgt vom Einspritzen einer 8,4 M Lösung von n-Buthyllithium in
Hexan (2,40 ml, 20 mmol). Das Trockeneis/Aceton-Bad wurde entfernt
und die resultierende dunklerote Lösung wurde bei Raumtemperatur
für 1 Stunde
gerührt,
gefolgt von Kühlen
in einem Trockeneis/Aceton-Bad. Das obige Tetrahydropyranyl-Derivat
von 2-(2-Chlorethoxy)ethanol
(4,45 Gramm, 20 mmol) in 10 ml getrocknetem THF wurde anschließend tropfenweise
aus dem Tropftrichter zugegeben. Nach der Zugabe wurde die Reaktionslösung über Nacht
bei Raumtemperatur unter N2 gerührt. Die
Reaktion wurde langsam mit 20 ml Wasser gelöscht. Die organische Phase
wurde abgetrennt und die wäßrige Phase
wurde mit 50 ml Hexan extrahiert. Die organischen Phasen wurden
vereinigt, über
MgSO4 getrocknet, filtriert und rotationsverdampft,
um 21,65 Gramm Flüssigkeit
zu ergeben. Zur Flüssigkeit
wurden 20 ml Methylendichlorid und 0,2 ml konzentrierte HCl zugegeben,
um die Schutzgruppe von der Hydroxygruppe abzuspalten. Die Reaktionsmischung
wurde über Nacht
gerührt,
gefolgt von wäßriger Aufarbeitung,
um 19,27 Gramm eines Rohproduktes zu ergeben. Die Titelverbindung
( 16,90 Gramm) wurde nach Reinigung durch Säulenchromatographie
auf SiO2 unter Elution mit 5% Ethylacetat/Hexan
erhalten. FTIR: 3471 cm–1, 3050 cm–1,
1647 cm–1,
1618 cm–1,
1058 cm–1. 13C-NMR (2 Isomere): 150,7 ppm, 148,4 ppm,
145,1 ppm, 142,6 ppm, 139,3 ppm, 126,7 ppm, 122,9 ppm, 121,9 ppm,
71,8 ppm, 68,8 ppm, 61,9 ppm, 47,8–26,5 ppm, 22,7 ppm und 14,1
ppm.
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5. Darstellung von 2-[2-Tris(2-octyldodecyl)cyclopentyl]ethoxyethanol
-
Die Hydrierung von 2-[2-Tris(2-octyldodecyl)cyclopentadienylethoxy]ethanol
wurde in einer ähnlichen Weise
durchgeführt,
wie beschrieben in Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß der verwendete
Katalysator Rhodium auf Aluminiumoxid war.
-
2-[2-Tris(2-octyldodecyl)cyclopentadienylethoxy]ethanol
(20 Gramm), Rhodium (5% Rh) auf Aluminiumoxid (1 Gramm) und 250
ml Heptan wurden in einen 500 ml-Zipper-Clave-Reaktor gegeben. Die Hydrierung wurde
bei 64,6 atm (950 psi) H2 und 280°C für 24 Stunden
aufrechterhalten. Die Titelverbindung wurde weiter durch Säulenchromatographie
SiO2 unter Elution mit 5% Ethylacetat/Hexan
gereinigt, um 18,59 Gramm farblose Flüssigkeit zu ergeben. FTIR:
3471 cm–1,
1120 cm–1,
1058 cm–1,
890 cm–1,
721 cm–1. 1H-NMR: δ 3,70
(1H), δ 3,52
(1H), δ 3,46
(1H), δ 1,25, δ 0,87. 13C-NMR: 71,8 ppm, 70,5 ppm, 61,9 ppm, 52,8–33,7 ppm,
31,9 ppm, 30,3 ppm, 29,8 ppm, 29,5 ppm, 26,7 ppm, 22,7 ppm und 14,1
ppm.
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6. Darstellung von 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzoesäureester
von [2-Tris-(2-octyldodecyl)cyclopentyl]ethoxyethanol
-
2-[2-Tris(2-octydodecyl)cyclopentyl]ethoxyethanol
(8,0 Gramm, 8,35 mmol), 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzoiesäureester
(2,94 Gramm, 12,6 mmol) und eine katalytische Menge p-Toluolsulfonsäure in 60
ml Toluol wurden in einer Dean-Stark-Falle unter Rückfluß gekocht.
Die Reaktion wurde mit TLC überwacht,
bis alles 2-[2-Tris(2-octyldodecyl)cyclopentyl]ethoxyethanol verbraucht
war. Es dauerte 4 Tage bis zum Abschluß der Reaktion. Die Reaktionslösung wurde
mit 1 M wäßrigem K2CO3 (2 × 20 ml)
gewaschen. Nach Trocknung, Filtration und Rotationsverdamfung wurde
das rohe Reaktionsprodukt auf SiO2 unter
Elution mit 3% Ethylacetat/Hexan chromatographiert, um etwa 9,87
Gramm der reinen Titelverbindung zu liefern. Die reine Titelverbindung
wurde wie folgt charakterisiert: FTIR: 3635 cm–1,
1718 cm–1,
1600 cm–1. 1H-NMR: δ 7,92
(s, 2H), δ 5,63 (s,
1H), δ 4,44
(t, 2H), δ 3,74
(t, 2H), δ 3,53
(m, 2H), δ 1,44
(s, 18H), δ 1,22
(br. s.), δ 0,91
(t, 18H). 13C-NMR: 167 ppm, 158,2 ppm, 135,6
ppm, 127,2 ppm, 121,2 ppm, 68,1 ppm, 64,0 ppm, 45,1 ppm, 34,3 ppm,
31,9 ppm, 30,2 ppm, 30,1 ppm, 29,8 ppm, 29,4 ppm, 22,7 ppm, 14,1
ppm.
-
7. Darstellung von Di-(n-decyl)cyclopentan,
vernetzt durch -(CH2)10-Gruppen
-
In einem 1-Liter-Dreihalskolben,
ausgestattet mit einem mechanischen Rührer und einem Soxhlet-Extraktor,
gepackt mit 3 A-Molekularsieben (etwa 15 g) und obendrauf mit einem
Kondensator, wurden 25,1 g Di-(n-decyl)cyclopentadien (73 mmol),
12,6 g 1,10-Decandiol (73 mmol), 5 g KOH und 250 g Triglyme gerührt und
mit einem Stickstoffstrom von Sauerstoff befreit. Die Mischung wurde
anschließend
unter Stickstoff für zwei
Stunden unter Rückfluß erhitzt.
Die Mischung wurde abgekühlt
und mit Wasser gewaschen, um Base und Triglyme zu entfernen. Das
Produkt wurde getrocknet und über
Palladium auf Kohlenstoff hydriert. Das resultierende Produkt wurde
mit Gelpermeationschromatographie charakterisiert, um das Molekulargewicht
zu bestimmen. Das Molekulargewicht im Zahlenmitel betrug 1250, was
darauf hinweist, daß im
Mittel etwa 3 Di(n-decyl)cyclopentadiene
vernetzt worden sind. Das Molekulargewicht im Gewichtsmittel von
2250 deutet darauf hin, daß Moleküle, die
eine hohe Anzahl von vernetzten Di(n-decyl)cyclopentadienen enthalten, gebildet
worden sind. Die gemessene Viskosität bei 100°, 40 mm2/s
(40 cSt), ist konsistent mit diesen hohen Molekulargewichten.
-
Magnetisches
Aufzeichnungsmedium
-
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen
der Erfindung schließt
ein magnetisches Aufzeichnungsmedium: (1) einen nicht-magnetischen
Träger;
(2) eine auf dem Träger
ausgebildete Magnetschicht; und (3) eine Schmiermittelschicht über der
Magnetschicht ein. Die Schmiermittelschicht schließt eine
Verbindung ein, die ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopentan,
Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopenten, Kohlenwasserstoff-substituiertem
Cyclopentadien und Mischungen oder Derivaten derselben besteht.
Fakultativ kann eine Schutzschicht zwischen der Magnetschicht und der Schmiermittelschicht vorliegen. Mit
anderen Worten können
einige Ausführungsformen
eine Schutzschicht einschließen,
während
andere Ausführungsformen
solch eine Schicht nicht einschließen müssen.
-
Ausführungsformen eine Schutzschicht
einschließen,
während
andere Ausführungsformen
solch eine Schicht nicht einschließen müssen.
-
In einigen Ausführungsformen kann der Kohlenwasserstoff-Substituent
am Cyclopentan. Cyclopenten und Cyclopentadien derivatisiert sein,
um eine oder mehrere polare Gruppen einzuschließen, wie etwa Hydroxy, Carbonsäure, Amin,
Carbonsäureester,
Carbonsäureamid.
Phosphat und Schwefelverbindungen. Hydroxyierte, dihydroxyierte
und polyhdroxyierte Derivate sind zum Beispiel bevorzugt. Carbonsäure-Derivate
und deren Salze, Amin-Derivate,
Carbonsäureester-Derivate,
Carbonsäureamid-Derivate,
Phosphat-Derivate und Schwefelverbindungen, abgeleitet von mehrfach
alkylierten Cyclopentadienen, mehrfach alkylierten Cyclopentenen
und mehrfach alkylierten Cyclopentanen, können ebenfalls verwendet werden.
Diese Derivatgruppen, z. B. polare Gruppen, können in ein mehrfach alkyliertes
Cyclopentadien, Cyclopenten oder Cyclopentan mit der bekannten Chemie
von Cyclopentadien, Alken, Dien und Alkan einbezogen werden. Cyclopentadien
kann zum Beispiel hergestellt werden, um Diels-Alder-Reaktionen
und nukleophile Reaktionen zu durchlaufen, um Derivatgruppen einzubeziehen.
Diese Derivatgruppen können
die Bindung zwischen dem Schmiermittelfilm und der Oberfläche darunter
verstärken.
-
2 stellt
eine Querschnittsansicht einer Datenspeicher/-abfragevorrichtung
dar, die in Übereinstimmung
mit einer Ausführungform
der Erfindung hergestellt ist. Man sollte verstehen, daß die Datenspeicher/-abfragevorrichtung
verwendet werden kann, um Computer, Audio/Videoanlagen und dergleichen
herzustellen. Typischerweise schließt ein Computer eine zentrale
Verarbeitungseinheit („CPU"), einen Monitor
und ein mit der CPU verbundenes Plattenlaufwerk ein. Weitere Komponenten,
die zur Konstruktion des Computers geeignet sind, sind in der Technik
bekannt. Zum Beispiel offenbart U.S.-Patent Nr. 4,620,275 einen
Computer und die Offenbarung dieses Patentes ist miteinbezogen.
-
Bezugnehmend auf 2 schließt eine
Datenspeicher/-abfragevorrichtung 20 ein magnetisches Aufzeichnungsmedium 28,
einen Magnetkopf 29 und ein Netzteil 26 ein, das mit
dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 28 und dem Magnetkopf 29 verbunden
ist. Das magnetische Aufzeichnungsmedium 28 ist gebildet
durch Aufbringen einer Schicht aus magnetischem Material 22 auf
einen Substratträger 21.
Vorzugsweise ist die Schicht aus magnetischem Material 22 durch
eine Schutzschicht 23 geschützt. Die Schmiermittelschicht 24 ist
auf der Schutzschicht 23 vorgesehen. Der Magnetkopf 29 schließt einen
Körper 25 für den Kopf und
eine isolierende Schicht 27, die fakultativ ist, ein. In
einigen Ausführungsformen
ist der Magnetkopf 29 mit einer Schmiermittelschicht überzogen.
Um diese Datenspeicher/-abfragevorrichtung zu betreiben, wird vorzugsweise
eine Gleichspannung von einem Netzteil 26 über den
Träger 21 und
den Magnetkopf 29 angelegt: Das magnetische Aufzeichnungsmedium
in Übereinstimmung
mit Ausführungsformen
der Erfindung kann mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden:
(1) Bereitstellen eines nicht-magnetischen Trägers; (2) Ausbilden einer Magnetschicht
auf dem Träger;
und (3) Ausbilden einer Schmiermittel schicht über der Magnetschicht. Die
Schmiermittelschicht schließt
eine Verbindung ein, die ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopentan, Kohlenwasserstoff-substituiertem
Cyclopenten, Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopentadien und
Mischungen oder Derivaten derselben besteht. Fakultativ kann eine
Schutzschicht zwischen der Magnetschicht und der Schmiermittelschicht
ausgebildet sein.
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Im allgemeinen können alle nicht-magnetischen
Materialien als ein Substratträger
verwendet werden. Geeignete Materialien für den Träger schließen, ohne Beschränkung hierauf,
ein Metall, wie etwa eine Aluminiumlegierung, eine Titanlegierung
oder eine Legierung aus rostfreiem Stahl; Kunststoff, wie etwa Polyester, Polyimid,
Polyamidoimid, Polyethersulfon, Polysulfon, aromatischen Polyether,
ein Epoxyharz, ein Harnstoffharz, ein Melaminharz, Polycarbonat,
ein Diallylphthalatharz, ein Acrylharz, ein Phenolharz, Polyphenylensulfid,
Polyphenylenether, ein Polyacetalharz, Polybutyrenterephthalat,
ein Bismaleimidtriazinharz, ein Polyoxybenzylenharz, ein Polyphenylensulfid;
keramische Werkstoffe, wie etwa Glas, Silicium, Germanium, Aluminiumoxid,
Siliciumdioxid, Diamant, amorphen Kohlenstoff oder Graphit; und
ein Metall, wie etwa eine Aluminiumlegierung, beschichtet mit anodisiertem Aluminium,
einem Ni-P-Überzugsfilm,
Cr, FeNi, rostfreiem Stahl, Mo oder W ein. Es sollte anerkannt werden,
daß ein
nicht-magnetischer Träger
nicht immer notwendig ist bei der Herstellung eines magnetischen
Mediums.
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Alle magnetischen Materialien können verwendet
werden, um die Magnetschicht auf dem Träger auszubilden. Geeignete
magnetische Materialien schließen,
ohne Beschränkung
hierauf ein Oxid, wie etwa Fe3O4, γ-Fe2O3, Bariumferrit
oder CrO2; ein Nitrid, wie etwa Fe3N4; ein Carbid wie
etwa Fe5C2; ein
cobalthaltiges Metall, wie etwa Co, CoNi, CoNiP, CoMnP, CoMnNiP,
CoRe, CoPt, CoNiPt, CoCr, CoCrTa, CoNiRe, CoMnReP, CoFeCr, CoV,
CoRu, CoOs, CoPtCr, CoPtV, CoRh, CoCrRh, CoNiMo, CoNiCr, CoNiW oder
CoSm; ein eisenhaltiges Metall, wie etwa FeNd, FeMg, FeNd, FeAg,
FePd oder FeTb; und ein manganhaltiges Metall, wie etwa MnAl oder
MnCuAl, ein. Es ist auch möglich,
ein Harz zu verwenden, das durch Mischen. und Dispergieren von Feinteilchen
der obigen verschiedenen magnetischen Materialien hergestellt ist.
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Geeignete Materialien zur Ausbildung
der Schutzschicht zwischen der Magnetschicht und der Schmiermittelschicht
schließen,
ohne Beschränkung
hierauf, eine Siliciumverbindung, wie etwa SiO2,
Si3N4, SiC oder
ein Kieselsäurepolymer;
ein Metalloxid, wie etwa Al2O3,
CoO, Co3O4, Co2O3, α-Fe2O3, Cr2O3, CrO3, TiO2, ZrO2, ZnO, PbO,
NiO, MoO2 oder SnO2;
ein Metallsulfid, wie etwa MoS2, WS2 oder TaS2; ein
Metallcarbid, wie etwa TiC, ZrC, CrC oder TaC; ein Metallfluorid
oder Graphitfluorid; ein Metall, wie etwa W, Cr, Ir, NiB, NiP, FeCr,
NiCr, Sn, Pb, Zn, Tl, Au, Ag, Cu, Ga, Ru, Rb, Mn, Mo, Os oder Ta,
oder eine Legierung von jedem dieser Metalle; ein Halbleiter, wie
etwa Si, Ge, B oder C (z. B. amorpher hydrierter Kohlenstoff, amorpher
nitrierter Kohlenstoff, amorpher Kohlenstoff, diamantähnlicher
Kohlenstoff oder eine Mischung davon); und Kunststoff, wie etwa
Polytetrafluorethylen, ein Phenolharz oder Polyimid, ein.
-
Verfahren zur Ausbildung dieser Schichten
sind in der Technik bekannt. Diese Filme können zum Beispiel durch chemische
Abscheidung aus der Gasphase, physikalische Abscheidung Geeignete
Materialien zur Herstellung des Körpers des Magnetkopfes schließen, ohne
Beschränkung
hierauf, ein Isolationsmaterial, wie etwa Quarz, Glas, Aluminiumoxid,
Saphir, Rubin, Diamant oder Silicium; Siliciumcarbid mit Leitfähigkeit,
einen gesinterten Körper,
wie etwa Aluminiumoxid-Titancarbid; und einen Leiter auf Basis von
keramischem Werkstoff, wie etwa Manganzinkferrit oder Nickelzinkferrit
ein. Fakultativ kann ein dünner
isolierender Film auf den Körper
des Magnetkopfes aufgebracht werden. Der isolierende Film kann diamantähnlichen
Kohlenstoff, SiO2 oder Aluminiumoxid einschließen. In
einigen Ausführungsformen
wird der Magnetkopf mit einem Schmiermittelfilm überzogen, der aus einer Verbindung
hergestellt ist, die ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopentan,
Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopenten, Kohlenwasserstoff-substituiertem
Cyclopentadien und Mischungen oder Derivaten derselben besteht.
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Obgleich die Cyclopentane, Cyclopentene
und Cyclopentadiene allein in einer Schmiermittelschicht verwendet
werden können,
können
auch weitere Schmiermittel und/oder Additive in Kombination verwendet werden,
sofern die zusätzlichen
Schmiermittel die Leistung der magnetischen Aufzeichnungsmedien
nicht nachteilig beeinflussen. Obgleich alle bekannten Additive
verwendet werden können,
sind cyclische Phosphazene, wie etwa Mischungen aus fluorierten
Phenoxy-substituierten cyclischen Phosphazenen oder Mischungen von
Fluoralkoxy-substituierten cyclischen Phosphazenen, als Additive
bevorzugt. Geeignete zusätzliche Schmiermittel
schließen,
ohne Beschränkung
hierauf, Metallseifen, Fettsäure,
Amid; Fettsäureester;
höhere aliphatische
Alkohole; Monoalkylphosphate; Dialkylphosphate, Trialkylphosphate,
Paraffine, Silikonöle;
tierische oder pflanzliche Öle;
Mineralöle,
höhere
aliphatische Amine, anorganische feine Pulver, wie etwa Graphit, Siliciumdioxid,
Molybdändisulfid
und Wolframdisulfid; feine Harzpulver, wie etwa Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid
und Ethylen-Vinylclorid-Copolymer und Polytetrafluorethylen, alpha-Olefin-Polymere
und ungesättigte
aliphatische Kohlenwasserstoffe, die bei Raumtemperatur flüssig sind,
ein.
-
Verschiedene Verfahren sind in der
Technik zur Ausbildung einer Schmiermittelschicht über einer
Magnetschicht bekannt. Eine Schmiermittelschicht kann zum Beispiel
ausgebildet werden, indem eine Lösung
eines Schmiermittels in einem organischen Lösungsmittel auf ein Substrat
(z. B. einen nicht-magnetischen Träger mit einem Magnetfilm darauf)
aufgebracht oder aufgesprüht
wird und man das Lösungsmittel
verdampfen läßt. Ein
weiteres Verfahren schließt
das Reiben eines Substrats mit einer Magnetschicht mit einem Gegenstand
ein, der mit einem Schmiermittel imprägniert ist, um das Schmiermittel
darauf zu übertragen.
Noch ein weiteres Verfahren schließt das Eintauchen eines Substrat
mit einer Magnetschicht in eine Lösung eines Schmiermittels in
einer organischen Lösung
ein, damit das Lösungsmittel
auf das Substrat adsorbiert wird. Außerdem kann die Schmiermittelschicht
mit dem Verfahren ausgebildet werden, das als das „Langmuir-Blodgett"-Verfahren bezeichnet
wird. Das Langmuir-Blodgett-Verfahren kann verwendet werden, um
eine monomolekulare oder multimolekulare Schicht herzustellen. Dieses
Verfahren ist allgemein beschrieben in U.S.-Patent Nr. 4,907,038.
-
In einigen Ausführungsformen wird eine Schmiermittelschicht
durch Tauchbeschichtung, Coil-bar-Beschichtung oder Gravurbeschichtung,
gefolgt von Trocknen, ausgebildet. Eine Vielzahl von Lösungsmitteln kann
in diesem Verfahren verwendet werden, wie etwa Ethanol, Methanol,
Benzol, Toluol, Aceton, Cyclohexan, Heptan, Ethylether, Dichlormethan,
Isopropanol, Erdölnaphta,
Ethylacetat, Methylethylketon usw. Obgleich CFCs und verwandte Lösungsmittel
ebenfalls verwendet werden können,
sind sie aufgrund ihrer nachteiligen Umweltwirkungen nicht bevorzugt.
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Die folgenden Beispiele werden gegeben,
um Ausführungsformen
der Erfindung zu veranschaulichen, und sind nicht dazu gedacht,
den Schutzumfang der Erfindung in anderer Weise als beschrieben
zu beschränken.
Alle hierin offenbarten Zahlen sind ungefähre Werte.
-
BEISPIEL 1
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Dieses Beispiel zeigt, daß Pennzane® X-2000,
ein Schmiermittel, das aus Tris-(2-octyldodecyl)cyclopentan hergestellt
ist, einen niedrigeren Reibungskoeffizienten und vergleichbare Abnutzungsbeständigkeit gegenüber Z-DOL®, einem existierenden
Schmiermittel, hat. Pennzane® X-2000
ist ein von Pennzoil-Quaker State, Inc., Houston, TX, erhältliches
Produkt. Z-DOL® ist
ein funktionalisierter PFPE, hergestellt von Ausimont Montedison.
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Zum Vergleich wurden Pennzane®-X-2000-
und Z-DOL®-Proben
auf Abnutzungskratzer getestet. Ihre Reibungskoeffizienten wurden
ebenfalls gemessen. Die Tests wurden in Übereinstimmung mit den Methoden
ASTM D5707-95 und DIN 51 834 durchgeführt. Eine Beschreibung der
Methoden ASTM D5707-95 und DIN 51 834 ist zu finden in dem Artikel
mit dem Titel: New ASTM and DIN Methods for Measuring Tribological Properties
Using the SRV® Test
Instrument, abgedruckt in NLGI Spokesman, Vol. 60, No. 12, Seite
17 (März 1997).
Dieser Artikel wird miteinbezogen.
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Die Testergebnisse sind in Tabelle
I zusammengefaßt.
Eine Reihe von Additiven wurde mit Pennzane® X-2000 und Z-DOL® verwendet.
Sie schlossen ein: Tricresylphosphat; Ölsäure; Irgalube 63; Irgalube
232; Glycerolmonooleat; und Sakuralube 100. Irgalube 63 ist ein
aschefreies Dithiophosphat; Irgalube 232 ist ascheloses butyliertes
Triphenylphosphorthionat; und Sakuralube 100 ist Molybdändithiocarbamat.
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Aus Tabelle I kann man sehen, daß die Reibungskoeffizienten
von Pennzane® X-2000
mit verschiedenen Additiven im allgemeinen niedriger sind als diejenigen
von Z-DOL® mit
denselben Additiven. Die Abnutzungsbeständigkeit von Pennzane® X-2000 ist
im allgemeinen vergleichbar zu oder besser als diejenige von Z-DOL®.
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BEISPIEL 2
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Dieses Beispiel zeigt, daß Pennzane®-X-2000-Schmiermittelfilme,
ausgebildet auf einem magnetischen Medium, eine längere Lebensdauer
in Kontakt-Start/Stop-Zyklen haben als Z-DOL®-Schmiermittelfilme.
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Eine Reihe von Proben, die ein magnetisches
Medium mit einem darauf ausgebildeten Schmiermittelfilm einschlossen,
wurden hergestellt. Schmiermittelfilme aus sowohl Pennzane® X-2000 und
Z-DOL® wurden auf
mit Überzug
versehenen Platten aus amorphem hydrierten Kohlenstoff abgeschieden.
Die Schmiermittelfilme wurden ausgebildet durch Eintauchen des magnetischem
Mediums in eine Lösung,
die die entsprechenden Zusammensetzungen in einem spezifizierten
Gewichtsprozentanteil enthielten. 1,1,2-Trichlortrifluorethan wurde als Lösungsmittel
für Z-DOL® verwendet,
wohingegen Cyclohexan als Lösungsmittel
für Pennzane® X-2000 verwendet
wurde. Diese Proben wurden in einer Vorrichtung getestet, dem sogenannten
High-Velocity-Ball-on-Inclined-Plane("HVBOIP")-Testgerät, das tribologische
Bedingungen erzeugt, die ähnlich
sind zu denjenigen der Magnetkopf/Platten-Grenzfläche in einem
Computerplattenlaufwerk.
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3 zeigt
schematisch die Draufsicht des HVBOIP-Testgerätes 30. Bezugnehmend
auf 3 wird eine Rubinkugel 31 mit
einem Radius von etwa 1,59 mm an einem Ende eines Dehnungsmeßgerätes 32 gehalten.
Die Rubinkugel ist unter Verwendung einer Diamantpaste mit einem
mittleren Teilchendurchmesser von 1 Mikron poliert und hat eine
Oberflächenrauheit,
Ra, von etwa 2,1 nm und eine Rmax von
etwa 19,4 nm. Das Dehnungsmeßgerät 32 hat
eine Kraftauflösung
von etwa 0,1 mN (milliNewton). Die Testprobe wird aus einer superglatten
Platte geschnitten (mit einem etwa 75 Å dicken Überzug aus hydriertem Kohlenstoff)
und wird auf einer anderen Platte angebracht. Ein Plattenabschnitt 35 wird
an Substrat 37 geklebt und eine Substratklammer 36 wird
von einem Paar Schrauben 34 untengehalten.
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Ein Drehgestell (nicht dargestellt)
wird verwendet, um die Platte zu drehen. Die Probe wird auf der
Platte unter Verwendung aufeinanderfolgender Aufträge einer
verdünnten
Klebstofflösung
in einer Treppenform angebracht. Der Klebstoff steuert den Neigungswinkel.
Auf diese Weise kann ein Neigungswinkel von 0,001° erreicht
werden. Wenn der Test beginnt, wird die Scheibe mit einer Geschwindigkeit
von etwa 2 m/s gedreht und die Kugel ist stationär. Für jede Umdrehung gleitet die
Kugel auf der geneigten Ebene einmal in dem Winkel, den der Klebstoff
steuert. Dies simuliert Aufprall, Landung und Abheben. Weil der
Neigungswinkel die Testbedingungen verschärft, kann die Gesamtzahl von
Zyklen, die erforderlich sind, um Versagen zu erreichen, verkürzt werden.
Der Test wird in einem Reinraum Größe 10 durchgeführt.
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Der Testvorgang wird in zwei Schritte
unterteilt. Im ersten Schritt wird die Platte auf die Testgeschwindigkeit
von etwa 2 m/s (760 UPM) nach etwa 0,1 Sekunden beschleunigt und
mit der Testgeschwindigkeit für 100
Gleitzyklen gedreht, und dann wird der Test beendet. Der Beschleunigungs-
oder Entschleunigungsschritt auf die gewünschte Geschwindigkeit wird
innerhalb eines Drehzyklus erreicht, so daß der Effekt auf die Testgeschwindigkeit über den
Test vernachlässigbar
ist. Diese 100 Zyklen stellen eine Testzykluseinheit dar. Wegen
der hohen Testgeschwindigkeit ist die Datenaufnahmegeschwindigkeit
für den
Testapparat von 5000 Inputs pro Sekunde unangemessen. Nur wenige
Datenpunkte über
die Reibungskraft konnten gesammelt werden.
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Um diese Unangemessenheit zu korrigieren,
wird, nach jeweils 100 Hochgeschwindigkeitstestzyklen, der zweite
Schritt des Testvorganges angewendet, um die Oberflächenschädigung zu
untersuchen sowie die Reibungskraft genau zu messen. Im zweiten
Schritt wird die Probe mit einer sehr langsamen Geschwindigkeit von
etwa 0,05 m/s (2 UPM) gedreht. Dies ermöglicht die Messung der Reibungskraft
zwischen der Kugel und der Probe mit geneigter Ebene und ermöglicht auch
direkte Beobachtung der Probenoberfläche über eine Videokamera. Diese
zwei Schritte werden für
jede Zykluseinheit wiederholt, bis die Probe versagt. Das Versagen der
Probe wird angezeigt durch einen plötzlichen drastischen Anstieg
der Reibungskraft. Der gesamte Testvorgang wird von einem Computer
gesteuert.
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Schmiermittelfilme wurden hergestellt
aus einer Lösung,
die Pennzane® X-2000
mit 0,055 Gew.-%, 0,11 Gew.-% und 0,2 Gew.-% bzw. und Z-DOL® mit 0,1
Gew.-% enthielt. Diese Filme wurden im HVBOIP-Testgerät getestet.
Sowohl Normalkraft FZ als auch Reibungskraft
Fx wurden für jeden Film gemessen. Der
Reibungskoeffizient ist das Verhältnis
Fx/FZ. 4 und 5 sind Diagramme für die zwei
Schmiermittelfilme aus Pennzane® X-2000.
In beiden Figuren sind die Normalkraft Fz,
die Reibungskraft Fx und der Reibungskoeffizient
Fx/Fz als eine Funktion
der Anzahl der Zyklen aufgetragen. Der Reibungskoeffizient für den Schmiermittelfilm
aus Pennzane® X-2000
mit 0,11 Gew.-% beträgt
etwa 0,4, wohingegen der Reibungskoeffizient für die Schmiermittelfilme aus
Pennzane® X-2000
mit 0,22 Gew.-% auf etwa 0,25 gesenkt ist.
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Zusätzlich zum Reibungskoeffizienten
wurden auch die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen gemessen und
die Daten liegen in Tabelle II und 6 vor.
Es ist bemerkenswert. daß die
Schmiermittelfilme aus Pennzane® X-2000
länger
hielten als der Schmiermittelfilm aus Z-DOL®.
Die Filme, die aus einer Lösung
hergestellt waren, die 0,11 Gew.-% und 0,22 Gew.-% Pennzane® X-2000 enthielt und wenigstens
sechsmal haltbarer als der Schmiermittelfilm aus Z-DOL®. Daher sollten
Plattenlaufwerke, die Pennzane® oder ähnliche Schmiermittel
einbeziehen, längere
Lebensdauer und verbesserte Leistung haben.
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Wie oben gezeigt, liefern Ausführungsformen
der Erfindung einen Schmiermittelfilm für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium,
so daß die
Flächendichte
solch eines magnetischen Aufzeichnungsmediums beträchtlich
erhöht
werden kann. Die geeigneten Schmiermittel sind weniger kostenträchtig als
einige der existierenden Schmiermittel, wie etwa PFPEs. Ein magnetisches
Aufzeichnungsmedium, das solch einen Schmiermittelfilm einbezieht,
macht es möglich,
Computerplatten, Compact-Discs, Audiobänder und Videobänder mit höherer Dichte
herzustellen. Ausbildung der Schmiermittelfilme gemäß Ausführungsformen
der Erfindung erfordert nicht die Verwendung von umweltschädlichen
Lösungsmitteln
wie etwa Chlorfluorkohlenwasserstoffen. Daher sind Ausführungsformen
der Erfindung umweltfreundlicher als einige der existierenden Verfahren.
Außerdem
sind die in Ausführungsformen
der Erfindung verwendeten Schmiermittel beständiger gegen chemischen Abbau,
der im Datenspeicher/abfrageprozeß auftreten kann. Sie haben
auch beträchtlich
höhere
Additivlöslichkeit
als PFPEs. Andere Eigenschaften und Vorteile sind für einen
Fachmann deutlich.
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Obgleich die Erfindung mit einer
begrenzten Anzahl von Ausführungsformen
beschrieben worden ist, existieren Modifikationen und Variationen
davon. Obgleich zum Beispiel geeignete Schmiermittel im Hinblick auf
Kohlenwasserstoff-substituierte Cyclopentane, Cyclopentene und Cyclopentadiene
beschrieben sind, können
auch andere Derivate davon verwendet, um einen Schmiermittelfilm über einem
magnetischen Aufzeichnungsmedium auszubilden. Die Derivate können Phenyl-Substitution,
Amin-Substitution usw. einschließen. Außerdem ist es möglich, eine
polymerisierbare Einheit in das oben beschriebene Schmiermittel
einzubeziehen, um sie polymerisierbar zu machen. Überdies
können
diese Schmiermittel weiter funktionalisiert werden, um die Bindung
zwischen der Schmiermittelschicht und der darunter liegenden Schicht
zu verstärken.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium
beschrieben ist, kann die Erfindung auf ein Informationsspeicher/-abfragesystem
angewendet werden, das einen Schmiermittelfilm oder eine Schmiermittelschicht
erfordert. Spezifisch ist die Erfindung nicht auf ein Kontakt-Stop-Start-Informationsspeicher/-abfragesystem
beschränkt.