DE60002702T2 - Magnetisches aufzeichnungsmedium mit schmiermittel - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • 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.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zusätzliche Aspekte der Erfindung werden hierin beschrieben. Vorteile und Aufgaben der Erfindung sind aus der folgendem Beschreibung deutlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A ist eine schematische Darstellung, die die Draufsicht eines typischen Computerplattenlaufwerksystems darstellt.
  • 1B ist eine schematische Darstellung, die eine Seitenansicht des Computerplattenlaufwerksystems von 1A darstellt.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht einer Datenspeicher/-abfragevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 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.
  • 4 ist ein Diagramm des Reibungskoeffizienten als einer Funktion der Anzahl von Zyklen für Pennzane® Synthesized Hydrocarbon Fluid X-2000 (0,11 Gew.-%).
  • 5 ist ein Diagramm des Reibungskoeffizienten als einer Funktion der Anzahl von Zyklen für Pennzane® Synthesized Hydrocarbon Fluid X-2000 (0,22 Gew.-%).
  • 6 ist ein Diagramm, das die Filmhaltbarkeit verschiedener Schmiermittel vergleicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Schmiermittel
  • 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.
  • Geeignete Kohlenwasserstoff-substituierte Cyclopentane haben im allgemeinen die Formel:
    Figure 00100001
    worin R1 und R2 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 R1 und R2 weiter derivatisiert sein können, um irgendwelche polaren Gruppen einzuschließen.
  • Geeignete Kohlenwasserstoff-substituierte Cyclopentene haben im allgemeinen die Formel:
    Figure 00100002
    worin R1 und R2 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 R1 und R2 weiter derivatisiert sein, um irgendwelche polaren Gruppen einzuschließen.
  • Geeignete Kohlenwasserstoff-substituierte Cyclopentadiene haben die folgende Formel:
    Figure 00110001
    worin R1 und R2 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 R1 und R2 können weiter derivatisiert sein, um irgendwelche polaren Gruppen einzuschließen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Derivatisierte Cyclopentane, Cyclopentene und Cyclopentadiene können dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
  • 1. Derivatisierte Cyclopentane
    Figure 00130001
  • 2. Derivatisierte Cyclopentene
    Figure 00140001
  • 3. Derivatisierte Cyclopentadiene
    Figure 00140002
  • 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.
  • Zum Beispiel kann ein Cyclopentan, Cyclopenten oder Cyclopentadien, das eine Polyether- oder eine Hydroxylgruppe einschließt, dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
    Figure 00140003
    Figure 00150001
    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. R1, R2, R3 und R4 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe, die eine polare Gruppe einschließen kann oder nicht.
  • Ein Cyclopentan, Cyclopenten oder Cyclopentadien, das ein Phosphat- oder Thiophosphatgruppe einschließt, kann dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
    Figure 00150002
    Figure 00160001
    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. R1, R2, R3 und R4 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe, die eine polare Gruppe einschließen kann oder nicht; X ist entweder Sauerstoff oder Schwefel.
  • Ein Cyclopentan, Cyclopenten oder Cyclopentadien, das eine Carbonsäure-, eine Ester-, eine Phenolester- oder eine Amidgruppe einschließt, kann dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
    Figure 00160002
    Figure 00170001
    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. R1, R2, R3 und R4 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe, die eine polare Gruppe einschließen kann oder nicht; Y kann
    Figure 00170002
    -OH; -NH2; und -(CF2)b-F (in der b 1, 2, 3, ..., oder 20 ist) sein.
  • Ein Cyclopentan, Cyclopenten oder Cyclopentadien, das eine Amingruppe einschließt, kann dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
    Figure 00180001
    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. R1, R2, R3, R4 und R5 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe, die eine polare Gruppe enthalten kann oder nicht; R4 und R5 können auch jeweils Wasserstoff sein.
  • Ein Cyclopentan, Cyclopenten oder Cyclopentadien, das eine Sulfonamidgruppe einschließt, kann dargestellt werden durch die folgenden Formeln:
    Figure 00190001
    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. R1, R2, R3 und R5 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe, die eine polare Gruppe einschließen kann oder nicht; R5 kann auch Wasserstoff sein; Z kann eine Kohlenwasserstoffgruppe oder -(CF2)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:
    Figure 00200001
    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. R1, R2, R3 und R5 sind jede für sich eine Kohlenwasserstoffgruppe, die eine polare Gruppe enschließen kann oder nicht; R5 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:
    Figure 00210001
    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. R1 und R2 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:
    Figure 00220001
    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. R1 und R2 sind jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe, die eine polare Gruppe einschließen kann oder nicht; R3 und R4 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
  • 1. Darstellung von 3-[Tris(2-octyldodecyl)cyclopentadienyl]propionitril
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Tabelle I
    Figure 00340001
  • 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®.
  • BEISPIEL 2
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Tabelle II
    Figure 00370001
  • 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.
  • 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.

Claims (19)

  1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium, welches umfaßt: einen nicht-magnetischen Träger; eine auf dem Träger ausgebildete Magnetschicht; und eine 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.
  2. Magnetisches Aufzeichnunsmedium nach Anspruch 1, 14, 17 oder 18, das weiter umfaßt: eine Schutzschicht zwischen der Magnetschicht und der Schmiermittelschicht.
  3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelschicht ein Kohlenwasserstoff-substituiertes Cyclopentan, ein Kohlenwasserstoff-substituiertes Cyclopenten oder ein Kohlenwasserstoff-substituiertes Cyclopentadien einschließt, wie dargestellt durch die folgenden entsprechenden Formeln:
    Figure 00400001
    worin R1 und R2 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe sind und die Summe von m und n eine positive ganze Zahl ist.
  4. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelschicht ein Kohlenwasserstoff-substituiertes Cyclopentan, ein Kohlenwasserstoff-substituiertes Cyclopenten oder ein Kohlenwasserstoff-substituiertes Cyclopentadien einschließt, wie dargestellt durch die folgenden entsprechenden Formeln:
    Figure 00410001
    worin R'1 und R'2 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe sind, die eine funktionelle Gruppe einschließt, die ausgewählt ist aus -OH; -NH2; Carbonsäure; Carbonsäureester; Phenolester; Polyether; Amid; Amin; Sulfonamid; Thiophosphat; und Phosphat, und die Summe von m und n eine positive ganze Zahl ist.
  5. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Derivate des Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentans, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentens oder Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadiens wenigstens eine funktionelle Gruppe einschließen, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Hydroxy, Carbonsäure, Amin, Carbonsäureester, Carbonsäureamid, Phosphat und schwefelhaltigen Gruppen besteht.
  6. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Derivate des Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentans, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentens oder Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadiens dargestellt werden durch die folgenden entsprechenden Formeln:
    Figure 00420001
    worin a 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist; m und n Null oder eine positive ganze Zahl sind; R1, R2, R3 und R4 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe sind; und wobei a, m und n nicht gleichzeitig Null sind.
  7. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Derivate des Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentans, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentens oder Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadiens dargestellt werden durch die folgenden entsprechenden Formeln:
    Figure 00430001
    worin a 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist; m und n Null oder eine positive ganze Zahl sind; R1, R2, R3 und R4 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe sind; X entweder Sauerstoff oder Schwefel ist; und wobei a, m und n nicht gleichzeitig Null sind.
  8. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Derivate des Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentans, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentens oder Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadiens dargestellt werden durch die folgenden entsprechenden Formeln:
    Figure 00440001
    worin a 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist; m und n Null oder eine positive ganze Zahl sind; R1, R2, R3 und R4 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe sind; Y -OH; -NH2;
    Figure 00450001
    oder -(CF2)b-F ist, wobei b 1, 2, 3, ... oder 20 ist; und wobei a, m und n nicht gleichzeitig Null sind.
  9. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Derivate des Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentans, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentens oder Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadiens durch die folgenden entsprechenden Formeln dargestellt werden:
    Figure 00450002
    worin c 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist; m und n Null oder eine positive ganze Zahl sind; R1, R2 und R3 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe sind; R4 und R5 jeweils Wasserstoff oder Kohlenwasserstoff sind; und wobei c, m und n nicht gleichzeitig Null sind.
  10. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Derivate des Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentans, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentens oder Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadiens dargestellt werden durch die folgenden entsprechenden Formeln:
    Figure 00460001
    worin c 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist; m und n Null oder eine positive ganze Zahl sind; R1, R2 und R3 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe sind; R5 Wasserstoff oder Kohlenwasserstoff ist; Z Kohlenwasserstoff oder -(CF2)b-F, ist, wobei b 1, 2, 3, ... oder 20 ist; und wobei c, m und n nicht gleichzeitig Null sind.
  11. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Derivate des Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentans, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentens oder Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadiens durch die folgenden entsprechenden Formeln dargestellt werden:
    Figure 00470001
    worin c 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist; m und n Null oder eine positive ganze Zahl sind; R1, R2 und R3 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe sind; R5 Wasserstoff oder Kohlenwasserstoff ist; und wobei c, m und n nicht gleichzeitig Null sind.
  12. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Derivate des Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentans, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentens oder Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadiens dargestellt werden durch die folgenden entsprechenden Formeln:
    Figure 00480001
    Figure 00490001
    worin p 1, 2, 3, ... oder 10 ist; q 1, 2, 3, ... oder 10 ist; m und n Null oder eine positive ganzeZahlsind; R1 und R2 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe sind.
  13. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Derivate des Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentans, Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentens oder Kohlenwasserstoff-substituierten Cyclopentadiens dargestellt werden durch die folgenden entsprechenden Formeln:
    Figure 00490002
    worin m und n Null oder eine positive ganze Zahl sind; R1 und R2 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe sind; R3 und R4 jeweils Kohlenwasserstoff, Carbonsäure oder Carbonsäureester sind.
  14. 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 Information auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium zu lesen und zu schreiben.
  15. Datenspeicher/-abfragevorrichtung nach Anspruch 14, die weiter umfaßt: ein Netzteil zum Anlegen einer Spannung über das magnetische Aufzeichnungsmedium und den Magnetkopf zum Lesen oder Schreiben von Information auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium.
  16. Datenspeicher/-abfragevorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Computerplattenlaufwerk ist.
  17. 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 Aufzeichnungsmedium 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 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 Information auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium zu lesen und zu schreiben.
  18. 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 Cylcopenten, Kohlenwasserstoff-substituiertem Cyclopentadien und Mischungen oder Derivaten derselben besteht.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, das weiter umfaßt: Ausbilden einer Schutzschicht auf der Magnetschicht zwischen der Schmiermittelschicht und der Magnetschicht.
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