DE3007995A1

DE3007995A1 - Aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE3007995A1
Application number: DE19803007995
Authority: DE
Inventors: Lincoln Ekstrom; Chih Chun Wang; Henry Wielicki
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1979-03-05
Filing date: 1980-03-01
Publication date: 1980-09-18
Also published as: GB2050416B; GB2050416A; IT1147327B; IT8020086A0; JPS55117746A; US4216970A; FR2451085A1; CA1135843A

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufzeichnungsträger, zum Beispiel eine Platte, mit in der Oberfläche vorgesehener, Informationen als geometrische Formunterschiede der Oberfläche enthaltender Informationsspur und mit einer gleichmässigen Schmiermittelschicht auf der Oberfläche. Sie betrifft ferner einen Informationsträger für die Wiedergabe gespeicherter Signale mit Hilfe einer mit einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit zum Träger zu bewegenden Abspielnadel und mit einer in einem als Oberflächen-Reliefmuster gespeicherte sowie durch Abspielen wieder zu gewinnende Informationen enthaltenden Informationsspur, wobei der Träger mit einer Schmiermittelschicht bedeckt ist. Schließlich betrifft sie. einen Video-Informationsträger mit einer Platte au is leitendem Material zum Wiedergeben von in einer Bandbreite von mindestens mehreren Megahertz in Form einer Informationsspur mit darin gebildetem Oberflächen-Reliefmuster gespeicherten Informationen mit Hilfe einer Abspielnadel durch Einstellen einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit zwischen Platte und Nadel, wobei auf den Träger eine Siloxan-Schmiermittelschicht aufgebracht ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein neues Schmiermittel für Videoplatten.

In den US-PS ■ en 38 42 194, 38 42 217 und 39 09 517 wird eine leitende Video-Platte beschrieben, die in gepreßtem Kunststoffmaterial Ton-Bild- und Farbinformationen in Form von geometrischen Änderungen in einer in der Plattenoberfläche vorgesehenen Spiralrille enthält. Nach dem Pressen entsprechender, die Spiralrille enthaltender Kunststoffplatten erfolgt zunächst ein Beschichten mit einem als eine erste Elektrode wirkenden, leitenden Material, zum Beispiel mit Metall, und dann mit einem Isolierstoff, zum Beispiel einem inerten Polymer. Als zweite Elektrode eines Kondensators wirkt eine Nadel mit Metallspitze. Die gespeicherten

030038/0717

Signale werden mit Hilfe der Nadel abgefühlt. Es werden dabei Kapazitätsänderungen zwischen Nadel und Plattenoberfläche als Information wahrgenommen. Die Oberflächenänderungen können in Form von Vertiefungen ausgebildet sein, die bei Relativbewegung zwischen Platte und Nadel unter der Nadel hinweggleiten.

Um einen übermäßigen Verschleiß durch die Reibung zwischen Nadel und Platte zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, auf die Oberfläche der Platte eine Schmiermittelschicht aufzudampfen. Als geeignetes Schmiermittel sind Verbindungen der Formel

- CH₃

SiO-

^L R

herausgefunden worden; darin bedeuten R eine Alkylgruppe mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen und η eine ganze Zahl (vgl. US-PS 38 33 408).

Bei der weiteren Entwicklung sind Video-Platten aus einem leitenden Kunststoffmaterial geschaffen worden. Es handelt sich dabei zum Beispiel um ein ausreichende Mengen leitender Teilchen, wie leitende Kohlenstoffteilchen, enthaltendes Polyvinylchlorid-Polymer-Harz. Auch eine solche Platte ist für kapazitive Abnahme geeignet. Die Kohlenstoffteilchen sind in dem Material der Platte von organischen Materialien, zum Beispiel Kunstharz und verschiedenen Additiven, so umhüllt, daß sich auf den leitenden Teilchen eine dielektrische bzw. isolierende Oberflächenschicht ergibt.

030038/0717

Diese Weiterentwicklung hat das Erfordernis separater Metall- und Isolierschichten auf Kunststoff-Platten erübrigt und damit die Wirtschaftlichkeit des Systems an sich stark erhöht. Bei anderen Weiterentwicklungen der Bild-Platte wird versucht, ohne eine gerillte Oberfläche auszukommen. Die Nadel wird dabei nicht durch direkten Kontakt mit den Wänden der Rille sondern durch elektrische Signale an den Seiten der Informationsspur mit dem Informationsmuster synchronisiert.

Die früher aus metallisiertem Saphir hergestellte Nadel ist ebenfalls verbessert worden, so daß jetzt metallisierter Diamant zu verwenden ist. Der Diamant ist härter und zeigt einen geringeren Verschleiß als Saphir und wird daher bevorzugt. Die Verwendung einer Diamantnadel macht aber auch ein gutes Schmieren der Plattenoberfläche erforderlich.

Die vorstehenden Änderungen haben das Erfordernis einer Modifizierung bisher verwendeter Schmiermittel zur Folge. Es konnten zwar die von der oben genannten allgemeinen Formel umfaßten Schmiermittel verwendet werden, jedoch war eine Beschränkung betreffend das Molekulargewicht und die Reinheit nötig. In der älteren Patentanmeldung P 29 34 282 derselben Anmelderin wird als verbessertes Schmiermittel für leitenden Kohlenstoff enthaltende Video-Platten die Verwendung von Methylalkylsiloxanen der Formel

(CH₃)₃ SiO-

io-

-R.

-CH₃-,

-SiO-

-Si (CH₃)

vorgeschlagen, worin R₁ und R_? Alkylgruppen mit 4 bis 20 Kohlenstoff-Atomen, χ eine ganze Zahl von 2 bis 4, y eine ganze Zahl von 0 bis 2 und die Summe von χ und y = 4 oder

030038/0717

weniger ist. Die modifizierten Methylalkylsiloxane können, zum Beispiel durch das bevorzugte Aufsprühen, leicht auf die jeweilige Video-Platte aufgebracht werden und ergeben dann eine verbesserte Schmierwirkung. Diese Materialien besitzen den Nachteil, daß sie schwierig herzustellen sind, da zahlreiche Verfahrensstufen, unter Einschluß von Molekular-Destillationen unter Hochvakuum-Bedingungen auszuführen sind und dazu sehr teure Apparaturen benötigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmiermittel zu schaffen, das ebenfalls den strengen Anforderungen bei der Anwendung auf Video-Platten genügt aber einfacher und mit weniger Aufwand herzustellen ist. Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einer Flüssigkeit der Formel

R₃(CH₃)₂Si-

•0 Si(CH₀)

3'2

-0 Si(CH₃)₂R₃'

als Schmiermittel, wobei R_Q und R ' jeweils unabhängig von-

O O

einander langkettige Alkylgruppen sind und m 0 oder 1 ist. Ein solches erfindungsgemäßes Polysiloxan-Schmiermittel kann für die Schmiermittelschicht sowohl bei dem eingangs genannten Aufzeichnungsträger als auch dem Video-Informationsträger verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei den langkettigen Alkylgruppen um solche mit 10 bis 14 Kohlenstoffatomen.

Ein Schmiermittel für Video-Platten muß natürlich zunächst eine gute Schmierung zwischen Platten- und Nadel-Oberfläche gewährleisten. Es muß aber auch eine geeignete Oberflächenspannung haben, ein ausreichendes Haften auf der Plattenoberfläche sicherstellen und auch sonst solche Kohäsions- und elasto-hydrodynamischen Eigenschaften besitzen, daß

030038/0717

es das Bilden eines gleichmäßigen, dünnen Films zuläßt, von dem die Nadel beim Abspielen in konstantem Abstand zu den Signal-Elementen getragen wird. Das Schmiermittel muß ferner eine auch bei wiederholtem Abspielen gegen Abnutzung unverändert stabile Qualität besitzen, es muß gegen Verdampfen und Oxidieren resistent sein und muß sowohl gegenüber der Video-Platte selbst als auch gegenüber der Atmosphäre chemisch inert sein. Schließlich muß das Schmiermittel auf einfache Weise, durch Sprühen aus einer flüssigen Lösung, durch Verdampfen oder dergleichen auf die jeweilige Platte aufzubringen sein.

Die erfindüngsgemäßen, endständige lange Ketten von Alkylgruppen aufweisenden Polysiloxane erfüllen alle vorgenannten Forderungen. Wenn bei diesen Verbindungen die endständige Alkylgruppe zu kurz ist, also zum Beispiel kleiner als ungefähr C₁₀ ist, zeigen die daraus hergestellten Schmiermittel verminderte Schmierqualitäten und/oder Instabilitäten gegenüber Umgebungseinflüssen. Ist dagegen die endständige Alkylgruppe zu groß, zum Beispiel größer als ungefähr C₁ ., werden die Schmiermittel semifeste oder wachsartige Materialien, die auf der Plattenoberfläche keinen kontinuierlichen Film bilden. Verbindungen mit höherem Molekulargewicht, insbesondere solche mit einem m der vorgenannten Formel von mehr als 1, sind keine Flüssigkeiten und daher für die erfindungsgemäße Anwendung nicht geeignet. Es können jedoch Mischungen obiger Verbindungen angewendet werden. Mit "flüssig" ist im vorliegenden Zusammenhang gemeint, daß das fragliche Schmiermittel bei Temperaturen von etwa 15 C" nicht fest wird.

Die erfindungsgemäß anzuwendenden Siloxane gehören zu einer Gruppe bekannter Materialien und können nach Verfahren hergestellt werden, die in C. Eaborn, Organosilicon Compounds, Butterworths Scientific Publications, London, 1960, beschrieben sind. Bei einem Verfahren wird ein C_1n- bis C₁ .-

030038/0717

Alken zunächst in Gegenwart eines Chlorplatinsäure-Katalysators mit salzsaurem Dirne thylsilan in Reaktion gebracht, so daß ein alkyliertes Dimethylsiliconchlorid entsteht, das dann zu dem entsprechenden Siloxan hydrolysiert wird. Die Reaktionen können durch die folgenden Gleichungen zusammengefaßt werden:

H₂PtCl₆
D C₁₂H₂₄ + (CH₃)₂SiHCL ► C₁₂H₂₅(CH₃)₂SiCl

2) 2 C₁₂H₂₅(CH₃)₂SiCl + H₂O

C₁₂H₂₅(CH₃)₂Si - O - Si(CH₃)₂C₁₂H₂₅ + 2HCl J

Die oben beschriebenen Siloxane können in einem geeigneten Lösungsmittel, zum Beispiel Heptan oder einem anderen in bezug auf die Plattenoberfläche inerten Lösungsmittel, gelöst werden. In typischen Fällen enthält die Lösung zwischen etwa 0,2 und 2,0 Gew. % des Siloxans. Die Lösung kann dann auf die Plattenoberfläche so gesprüht werden, daß sich ein Siloxan-Film von etwa 20 bis 30 Nanometer (nm) Dicke ergibt. Es kann jedes zum Aufbringen eines Films mit einer Schichtdicke von etwa 15 bis 50 nm geeignetes Verfahren angewendet werden. .

Die erfindungsgemäßen Siloxane sind insbesondere zur Anwendung auf die leitenden Kohlenstoff enthaltenden Video-Platten gemäß den älteren Anmeldungen P 28 10 367 und P 30 00447

derselben Anmelderin geeignet.

030038/0717

Die erfindungsgemäßen Siloxan-Schmiermittel bauen sich nicht mit der Zeit ab, sind stabil gegenüber atmosphärischen Wirkungen und lassen sich mit hoher Gleichförmigkeit und Reproduzierbarkeit auf die Video-Platte bringen. Die Siloxane bilden ferner, wie sich durch Messung der niedrigen Nadel- und Platten-Abnutzung sowie eine ausgezeichnete Erstabspielbarkeit ergeben hat, ein hervorragendes Schmiermittel .

Anhand des nachfolgenden Beispiels wird die Erfindung noch näher erläutert. Prozentangaben in dem Beispiel beziehen sich, sofern es nicht anders angegeben wird, auf das Gewicht .

Beispiel

Ein Siloxan der Formel

CH_Q CH„
3 ι 3

^C12^H25 f¹- ° - ΐ⁵¹ ^C12^H25

CH₃ CH₃

wurde in Heptan zum Bilden einer 0,3%igen Lösung gelöst und auf mehrere Video-Platten gesprüht. Die Schichtdicke des Schmiermittelfilms betrug nach dem Verdampfen des Lösungsmittels etwa 20 nm, die Wiedergabequalität der Video-Platten wurde durch Bestimmen der Träger-Ausfallzeit gemessen. Die einen Defekt anzeigende Träger-Ausfallzeit wird definiert als Summe der Zeitabschnitte in Sekunden (bei Weglassen von Intervallen mit einer Zeitdauer von weniger als 10 Mikrosekunden), während derer beim Abspielen der

030038/0717

gesamten Platte der Hochfrequenzausgang des Tonabnehmers kleiner als 50 mV von Spitze zu Spitze ist und während derer der Hochspannungsausgang über 8,6 MHz oder unter 3, ΐ',ΜΗζ Frequenz liegt. Derartige Fehler werden vom Beobachter als Bildausfälle registriert. Bei Endkontrollen sind bei einer Bildplatte maximal 3 Sekunden Träger-Ausfallzeit beim Abspielen einer Plattenseite - entsprechend etwa 60 Minuten Spieldauer - zulässig. Von einer guten Bildqualität
spricht man, wenn die Träger-Ausfallzeit unterhalb von 1,0 Sekunden pro Plattenseite beim Abspielen liegt.

Über 90% der wie oben angegeben untersuchten Platten zeigten beim Abspielen einer Plattenseite Ausfallzeiten von weniger als 1,0 Sekunden.

Es wurde dann ein Verschleißtest ausgeführt, indem immer derselbe 20-Minuten-Bereich für eine Zeitdauer von 13 Stunden abgespielt und die Nadelabnutzung gemessen wurde. Die Plattenoberfläche wurde vor und nach den Versuchen auf grobe, sichtbare Abnutzung und erhebliche mit dem Auge und/ oder unter einem Mikroskop sichtbare Oberflächenfehler untersucht .

Die Nadelabnutzung betrug bei den erfindungsgemäßen Platten weniger als 0,01 Mikrometer /Stunde. Das entspricht einer Nadel-Lebensdauer von 200 Stunden oder mehr zum Abspielen. Keine der Platten zeigte grobe Abnutzung oder deutliche Oberflächenbeschädigungen.

Es wurde ferner die Wirkung niedriger Feuchte auf das erfindungsgemäße Schmiermittel untersucht, indem die Träger-Ausfallzeit von 12 Platten zunächst unter Umgebungsbedingungen, d. h. bei etwa 24,4°C und 18% relativer Feuchte, gemessen wurde und die Platten dann bei etwa 21 C und 7% relativer Feuchte für 72 Stunden gelagert wurden. Die Träger-Ausfallzeit wurde vor und nach dem Lagern gemessen.

030038/0717

Alle Platten zeigten eine gute Wiedergabe, Qualitätsverluste ergaben sich durch das Lagern bei niedriger Feuchte nicht.

Schließlich wurde die Wirkung von hoher Temperatur, hoher Feuchtigkeit und Feuchtekondensation auf das erfindungsgemäße Schmiermittel untersucht, indem die Träger-Ausfallzeit von 12 mit dem Schmiermittel beschichteten Platten gemessen wurde, die zunächst unter Umgebungsbedingungen (etwa 21 C und 20% relativer Luftfeuchte) gelagert und dann plötzlich für 2 Stunden in einer Kammer bei etwa 35 C und 75% relativer Luftfeuchtigkeit gehalten wurden. Es ergaben sich dabei folgende Träger-Ausfallzeiten:

Träger-Ausfallzeit, Sek./Abspielseite

0,5 Sek. 1,0 Sek. 3,0 Sek.

Abspielen vor der

Belastung 58,3 83,3 83,3

Abspielen nach der

Belastung 66,7 83,3 100

Diese Ergebnisse wurden mit denjenigen von mit bekannten Schmiermitteln behandelten Bildplatten verglichen, für die folgende Werte gelten:

030038/0717

Träger-Ausfallzeit, Sek. Abspielseite 0,5 Sek. 1,0 Sek. 3,0 Sek.

Abspielen vor der

Belastung 50,0 75,0 91,6

Abspielen nach der

Belastung 58,3 66,7 83,3

030038/0717

Claims

Dr.-lng. Reimar König - Dip;.-lng. Klaus

Cecilienallee VB A Düsseldorf 3O Telefon 45ΞΟΟΒ Patentanwälte

2 8. Februar 1980
33 372 B

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza,
New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Aufze ichnungsträger"

Patentansprüche:

/ 1.j Aufzeichnungsträger, zum Beispiel Platte, mit in der Oberfläche vorgesehener, Informationen als geometrische Formunterschiede der Oberfläche enthaltender Informationsspur und mit einer gleichmäßigen Schmiermittelschicht auf der Oberfläche gekennzeichnet durch eine Flüssigkeit der Formel

•0

als Schmiermittel, wobei R₃ und R₃ ¹ jeweils unabhängig voneinander langkettige Alkylgruppen sind und m 0 oder 1 ist.
2. Informationsträger für die Wiedergabe gespeicherter Signale mit Hilfe einer mit einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit zum Träger zu bewegenden Abspielnadel und mit einer in einem als Oberflächen-Reliefmuster gespeicherte sowie durch Abspielen wiederzugewinnende Informationen enthaltenden Informationsspur, wobei der Träger mit einer Schmiermittelschicht bedeckt ist, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeit der Formel

030038/0717

■0

■0

als Schmiermittel, wobei R„ und R ' jeweils unabhängig voneinander langkettige Alkylgruppen sind und m O oder 1 ist.
3. Video-Informationsträger mit einer Platte aus leitendem Material für die Wiedergabe von in einer Bandbreite von mindestens mehreren Megahertz in Form einer Informationsspur mit darin gebildetem Oberflächen-Reliefmuster gespeicherten Informationen mit Hilfe einer Abspielnadel durch Einstellen einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit zwischen Platte und Nadel, wobei auf dem Träger eine Siloxan-Schmiermittelschicht aufgebracht ist, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeit der Formel

R₃(CHg)₂Si-

0 Si(CHg)₂

-0

als Schmiermittel, wobei R₃ und R₃ ¹ jeweils unabhängig voneinander langkettige Alkylgruppen sind und m 0 oder 1 ist.
4. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß R₃ und R₃ ¹ Alkylgruppen mit 10 bis 14 Kohlenstoff-Atomen sind.
5. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelschicht etwa zwischen 15 und 50 Nanometer (nm) dick ist.

030039/0717
6. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine leitende Platte als Träger.
7. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß m = O ist und R„ und R ' einander gleich, insbesondere Alkylgruppen mit 10 bis 14 Kohlenstoff-Atomen sind.
8. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß R„ und R„' Lauryl-Gruppen sind.

030038/0717