DE69024471T2 - Wässeriges Reinigungsmittel - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein wässeriges Reinigungsmittel. Das wässerige Reinigungsmittel ist insbesondere geeignet zur Reinigung von Bandlaufwerken.
• Magnetbänder werden zur Speicherung von Daten für die Ton- und/oder Bildaufzeichnung oder für Datenverarbeitungsanwendungen eingesetzt. Das Band besteht im typischen Fall aus einem Substrat, beispielsweise Polyethylen-Terephthalat, das mit Gamma-Eisenoxid, Chromdioxid oder anderen magnetischen Partikeln beschichtet ist. Die magnetischen Partikel enthalten mikroskopische Zonen, "Domänen" genannt, die in einer bestimmten Richtung magnetisch orientiert sind. Die Daten werden auf dem Band aufgezeichnet, indem man absichtlich die Domänen in einem präzisen Muster ausrichtet. Zur Bestimmung der Muster wird ein Aufzeichnungskode verwendet. In der digitalen Datenverarbeitung, bei der nur logische Nullen und logische Einsen eingesetzt werden, könnte die Orientierung einer Domäne in einer bestimmten Richtung zum Beispiel eine logische Null, und die Orientierung einer Domäne in der entgegengesetzten Richtung eine logische Eins darstellen. Es sind zahlreiche Aufzeichnungskodes bekannt. Der Abruf der Daten von dem Band erfolgt mit demselben Aufzeichnungskode, der auch für das Aufzeichnen verwendet wurde.
• Die Orientierung von Domänen auf einem Magnetband erfolgt mit einem Lese-/Schreib-"Kopf". Der Kopf umfaßt ein oder mehrere Wandler, die so angeordnet sind, daß sie auf einem einzigen Magnetband in parallelen Spuren lesen und schreiben können, wodurch die Speicherdichte der Daten erhöht wird. Ein Wandler umfaßt einen kleinen Kernspalt, der aus zwei Kernteilen gebildet wird, wobei auf einem Kernteil eine Spule montiert ist. An die Spule angelegte Erregerströme erzeugen magnetische Feldlinien, die sich von dem Spalt ausbreiten, das Band in dessen Nähe durchdringen und die Domänen orientieren. Das Band ist auf ein oder mehrere Wickelspulen aufgewickelt, die oft in tragbaren Kartuschen oder Kassetten untergebracht sind. Zum Lesen und Schreiben von Daten muß das Band nahe an den Kopf herangeführt werden. Der Teil des Bandlaufwerks, in dem das Band von den Wickelspulen weg und in die Nähe des Kopfes läuft, wird als "Bandpfad" bezeichnet.
• Ein typischer Bandpfad, wie er zum Beispiel in dem Bandlaufwerk IBM 3480 verwendet wird, ist in Fig. 1 zu sehen. Eine Kassette 11 mit einem darin befindlichen Magnetband ist an einer Ecke eines Bandlaufwerks 10 herausnehmbar eingebaut. Das Magnetband 15 ist auf eine Bandwickelspule 12 aufgewickelt und hat ein freies Ende, das aus der Kassette 11 herausgeführt werden kann. Das freie Ende des Bands 15 wird automatisch zu einer Maschinenspule 13 transportiert. Eine Gruppe von elektronischen Schaltungen 21 steuert die Drehung der Spulen 12 und 13 über die beiden Anschlüsse 26 und 27. Zwei Tachometerräder 30 und 32 senden über die beiden Anschlüsse 31 und 32 Signale an die elektronischen Schaltungen 21, welche die Umdrehungsgeschwindigkeit anzeigen.
• Der Bandpfad zwischen der Wickelspule 12 und der Wickelspule 13 umfaßt einen Controller 16, zwei Präzisionsführungen 17 und 18, einen magnetischen Wandlerkopf 14 und ein Spannrad 19. Der Controller 16 reguliert das Band 15 auf seinem Transport zwischen der Wickelspule 12 und dem Kopf 14. Eine Luftversorgungseinheit 37 entlüftet den Controller 16 über eine Leitung 41, um eine in Verbindung mit diesem verwendete Vakuumkammer herzustellen. Die Präzisionsführungen 17 und 18 sind luftkissengelagert, so daß ein positiver Druck von dem Band 15 auf die zum Band zeigende Fläche des Kopfes 14 ausgeübt wird, um einen adäquaten Austausch von Signalen zwischen der magnetischen Beschichtung des Bands 15 und dem Kopf 14 zu gewährleisten. Über eine Luftversorgungseinheit 37 und eine Leitung 40 gelangt Druckluft zu den Präzisionsführungen 17 und 18. Die elektronischen Schaltungen 21 steuern außerdem die Funktion der Luftversorgungseinheit 37 über die Steuerleitungen 38. Das Spannrad 19 wird von einem Zugmeßwandler 20 unterstützt, der die erfaßte Spannung des Bands 15 während seines Transports oder wenn es angehalten wird, über einen Anschluß 22 den elektronischen Schaltungen 21 anzeigt. Die elektronischen Schaltungen 21 steuern also die Bewegung des Bandes 15 zwischen den Wickelspulen 12 und 13. Außerdem steuern die elektronischen Schaltungen 21 die Übertragung von Daten zwischen dem Kopf 14 und dem Band 15. Ein Bus 25 überträgt Signale zwischen dem Kopf 14 und dem Band 15.
• In den Bandpfaden sammeln sich häufig Verschmutzungen, wodurch sich die Leistung verschlechtert. Zu einer Leistungsverschlechterung kommt es aus verschiedenen Gründen. Das Vorhandensein von Verschmutzungen zwischen dem Band und dem Kopf kann die Fähigkeit des Kopfes, Daten magnetisch zu lesen und zu schreiben, beeinträchtigen. Die Verschmutzungen können auch wie ein Schleifmittel wirken und die Oberflächengualität des Bands oder des Kopfes während der Bandbewegung physisch verschlechtern. Außerdem können die Verschmutzungen auch zur Beeinträchtigung anderer Komponenten im Bandpfad führen, beispielsweise die Komponenten, die zur korrekten Führung des Bands benötigt werden, und deren Funktion verschlechtern.
• Verschmutzungen des Bandpfads sind auf verschiedene Weise möglich. Zunächst kann es durch den Kontakt zwischen dem Band und den verschiedenen Führungsteilen des Bandpfads, einschließlich des Kopfes, zu einem Reiben des Bands kommen. Ein Reiben kann auch durch Kontakt zwischen dem Band und den Verschmutzungen entstehen. Dieses Reiben führt zu einem Bandabrieb, der typischerweise organisch ist, und der die Tendenz hat, sich in bestimmten Bereichen des Bandpfads anzusammeln. Eine andere Verschmutzungsquelle ist die Umgebung. Durch die Luft transportierte Teilchen, beispielsweise Staub, können sich auf den verschiedenen Komponenten des Bandpfads absetzen. Obwohl man dies früher nicht erkannt hat, können schließlich auch die Reinigungsmittel selbst, die eigentlich zur Reinigung der Bandlaufwerke eingesetzt werden, Rückstände hinterlassen.
• Die momentan anerkannte Reinigungsmethodologie erfordert den Einsatz von Flüssigkeiten auf Lösungsmittelbasis zur Naßreinigung der Bandlaufwerkskomponenten. Reiniger auf Lösungsmittelbasis, die in der ganzen Welt erhältlich sind, werden aus Mischungen organischer Lösungsmittel aufgebaut. Typischerweise werden polare Fettlöser, wie Alkohol, verwendet, die jedoch leicht entflammbar sind. Die Alkohole werden deswegen häufig mit einem fluorierten Lösungsmittel gemischt&sub1; um die Entflammbarkeit des Reinigers zu verringern. Fluorierte Lösungsmittel, die auch unter dem Namen Chlorfluorkohlenwasserstoffe (CFCS) bekannt sind, werden mit der abnehmenden Dicke der Ozonschicht der Erde in Verbindung gebracht, was zu einer globalen Erwärmung führt.
• Ein Beispiel eines Bandlaufwerk-Reinigers, der die obengenannten organischen Lösungsmittel enthält, ist der Reiniger, der für die gesamte Familie der von IBM Corporation (IBM) auf den Markt gebrachten Bandlaufwerke verwendet wird. Der im Augenblick von IBM eingesetzte und empfohlene Bandreiniger besteht zu etwa 64,7 Gewichts-% aus 1,1,2-Trichlor,1,2,2- Trifluorethan, etwa 35 Gewichts-% Isopropyl-Alkohol und etwa 0,3 Gewichts-% Nitromethan. In den letzten Jahren waren solche organischen Lösungsmittel weltweit das Ziel einer Kontrolle durch den Gesetzgeber. Der Einsatz von Lösungsmitteln wurde aufgrund der damit verbundenen Gefahren für Gesundheit und Umwelt allmählich immer stärker eingeschränkt.
• Bei wässerigen Reinigungsmitteln werden die beim Einsatz organischer Lösungsmittel anzutreffenden Gesundheits- und Umweltrisiken von vornherein ausgeschaltet. Jedoch ist die Wirksamkeit von Wasser allein als Reiniger für organische Rückstände sehr gering. Wässerige Reinigungsmittel benötigen daher Zusätze, um das Reinigungsvermögen zu verbessern und dennoch die Löslichkeit von Salzen aufrechtzuerhalten. Diese Reinigungsmittel wurden zur Reinigung glatter, harter, reflektierender Oberflächen, beispielsweise Glas, Kacheln, Porzellan und anderer keramischer Stoffe, Stahl, Chrom, Messing und anderer Metalle sowie Kunststoff konzipiert. Leider ist keines der wässerigen Reinigungsmittel zur Reinigung von Bandlaufwerken geeignet, wie in den folgenden Abschnitten beschrieben wird.
• Die U.S. Patentschrift 3,173,876 beschreibt eine wässerige Reinigungslösung, die aus weniger als 12 Gewichts-% Ethylendiamin in Wasser besteht. Wegen der Toxizität von Ethylendiamin gilt diese Zusammensetzung heute als ungeeignet. Außerdem ist Ethylendiamin durch seine korrodierenden Eigenschaften für Bandlaufwerke, in denen auch Spuren von Korrosion die Leistung stark beeinträchtigen könnten, nicht geeignet. Die winzigen Maße des Schaltungsaufbaus im Magnetkopf machen diesen besonders empfänglich für Störungen durch Korrosion. Weitere Zusätze, die in relativ hohen Dosierungen empfohlen werden, beispielsweise Natriumphosphate und Natriumtetraborate, können die korrodierenden Eigenschaften dieses Mittels noch verstärken. Diese Zusatzstoffe sind nicht flüchtig und können daher Rückstände bilden, die man als Verschmutzungen betrachten kann.
• In der U.S. Patentschrift 3,463,735 wird ein wässeriges Reinigungsmittel mit einem Tensid, beispielsweise ein Polyethylenoxidether oder Fettalkohol, beschrieben. Das Mittel enthält außerdem 0,5 bis 5,0 Gewichts-% organischen Alkohol und 0,5 bis 5,0 Gewichts-% Glykol. Die Verbindung dieser Komponenten erhöht die Schmierfähigkeit, wodurch die Wischbewegung, die zum Auftragen und zur Entfernung des Mittels erforderlich ist, relativ leicht gemacht wird. Diese Schmierfähigkeit erreicht man jedoch auf Kosten eines Rückstands, der beim Trocknen zurückbleibt, und der eine Verunreinigungsquelle darstellt, die bei Bandlaufwerken vermieden werden muß. Obwohl die organischen Lösungsmittel nicht die Hauptbestandteile des Reinigungsmittels sind, unterliegen sie dennoch einer potentiellen gesetzlichen Kontrolle. Die bevorzugten Zusammensetzungen enthalten außerdem Sulfate und/oder Phosphate, die wiederum für den Einsatz in Bandlaufwerken zu korrosiv sind. Demnach ist keine der genannten Verbindungen für den Einsatz in Bandlaufwerken geeignet.
• In der U.S. Patentschrift 4,213,873 wird ein wässeriges Reinigungsmittel mit 0,3 Gewichts-% Ammoniumhydroxid und etwa 0,1 Gewichts-% Polyethylenglykol beschrieben. Durch das Ammoniumhydroxid wird das Mittel für Bandlaufwerke zu basisch und zu korrosiv. Es werden noch weitere Zusammensetzungen beschrieben, die jedoch organische alkoholische Lo-.sungsmittel enthalten, die, wie bereits oben erwähnt, vermieden werden sollten. Einige der zusätzlichen Verbindungen enthalten außerdem Ammoniumkarbonat oder Ammoniumbikarbonat als Schmiermittel. Obwohl der Anteil dieser Verbindungen in Gewichts-% nur etwa 0,025 bis 0,3 beträgt, werden sie nur in Verbindung mit beträchtlichen Mengen von Tensiden und alkoholischen Lösungsmitteln verwendet. Die erfolgreiche Beseitigung einer organischen Verschmutzung ohne den Einsatz alkoholischer Lösungsmittel und/oder anderer problematischer Zusätze wird nicht gelehrt.
• Da die Weiterentwicklung der Bandlaufwerke immer mehr voranschreitet, besteht auch ein erhöhter Bedarf an Reinigungsmitteln, mit denen die Nachteile der obengenannten Reiniger vermieden werden. Da die Dichte der auf einem Magnetband gespeicherten Daten immer mehr zunimmt, werden auch kleinere Schaltungsaufbauten erforderlich sein. Die Speicherspuren, die momentan etwa 400 Mikrometer breit sind, werden möglicherweise um eine Größenordnung kleiner. Die Auswirkungen von Verschmutzungen oder Korrosion sind bei solchen Abmessungen mit Sicherheit katastrophal. Rückstände müssen verringert werden. Schließlich muß auch die statische Elektrizität beseitigt werden, um zu verhindern, daß sich Verschmutzungen wieder in dem Bandlaufwerk festsetzen, nachdem die Wischvorrichtung nach der Reinigung entfernt ist. Die statische Elektrizität wird durch die bisherigen Reinigungsmittel nicht ausreichend verhindert. Ein Reinigungsmittel für Bandlaufwerke, mit dem die obengenannten Probleme gelöst werden können, wäre sicherlich auch für allgemeine Zwecke ebenso vorteilhaft.
• Die vorliegende Erfindung stellt demnach ein Reinigungsmittel bereit, das zwischen 99,7 und 99,9985 Gewichts-% Wasser enthält; zwischen 0,0005 und 0,2 Gewichts-% eines Tridecylethers aus Polyoxyethylen oder eines Tridecylesters aus Polyethylenglykol als Tensid; und zwischen 0,001 und 0,1 Gewichts-% eines Ammoniaksalzes.
• Außerdem stellt die Erfindung ein Reinigungsmittel bereit, das keine Stoffe enthält, die Ziel gesetzlicher Beschränkungen sind.
• Das Reinigungsmittel besitzt ein besseres Reinigungsvermögen und ist nicht korrosiv.
• Vorzugsweise stellt die vorliegende Erfindung ein Reinigungsmittel bereit, bei dem die nach Verwendung zurückbleibenden Rückstände gering sind und mit dem die statische Elektrizität gesteuert werden kann.
• Die verbesserten Reinigungsmittel der vorliegenden Erfindung sind besonders zum Einsatz in Bandlaufwerken geeignet.
• Die oben erwähnten Aufgaben werden erreicht durch ein wässeriges Reinigungsmittel, das sehr kleine Mengen eines Tridekanolethers aus Polyoxyethylen oder eines Tridekanolesters aus Polyethylenglykol als Tensid und ein ionisches Ammoniaksalz enthält. Keiner dieser Zusätze gilt als bedrohlich für die Gesundheit oder Umwelt, insbesondere in den erforderlichen sehr kleinen Konzentrationen (unter 0,3 Gewichts-%) Die Tridekanolether aus Polyoxyethylen oder Tridekanolester aus Pclyethylenglykol, die mehr als 6 Mole Ethylenoxid beziehungsweise Ethylenglykol enthalten, sind wasserlöslich, wobei diese Löslichkeit mit steigender Anzahl der Ethylenoxid-Mole zunimmt. Der Schmelzpunkt nimmt jedoch mit steigender Molzahl von Ethylenoxid oder Ethylenglykol ebenfalls zu, was zu wachsartigen Rückständen bei Mol-Zahlen über 15 führt. Ein Tensid-Anteil von 11-12 Molen Ethylenoxid oder Ethylenglykol gilt als akzeptabel, um die gewünschte Wasserlöslichkeit mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften des Rückstands auszugleichen. Der bei Verdampfung des Wassers zurückbleibende Rückstand ist eine zähe Flüssigkeit mit ausgezeichneten Schmiereigenschaften, die aufgrund ihres hohen Siedepunkts nicht verdampft und nicht umweltschädlich ist.
• Der Zusatz eines ionisierbaren anorganischen Salzes zu der Tensid-Wassermischung verbessert das Reinigungsvermögen der Mischung und die Leitfähigkeit des Mediums, so daß eine verbesserte Ableitung der statischen Ladung möglich ist. Die Verwendung eines schwach basischen Salzes hebt die schwache Azidität des Tensids auf und es entsteht eine neutrale Lösung, wodurch das Risiko einer Säure-/Base-Korrosion der empfindlichen Metalloberflächen in Magnetaufzeichnungsgeräten geringer wird. Weil die meisten ionischen Gattungen harte kristalline Feststoffe sind, die ein unerwünschtes Schleifmittel bilden könnten, wenn sie in den Zwischenraum zwischen Band und Magnetkopf gelangen, wie er in der magnetischen Aufzeichnungstechnik anzutreffen ist, werden ionische Salze von Gasen wie Ammoniumkarbonat und Ammoniumbikarbonat bevorzugt. Diese Salze haben in Wasser gelöst die gewünschte ionische Eigenschaft, zersetzen sich jedoch beim Trocknen in flüchtige Gase. Die Wirksamkeit des Reinigungsmittels wird also verbessert, ohne die Flächen des Aufzeichnungsgeräts bei nachfolgendem Betrieb des Bandpfads zusätzlich zu verschmutzen.
• Die obengenannten und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden ausführlicheren Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wie es in der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist, deutlich.
• Figur 1 ist eine Draufsicht auf einen typischen Bandpfad.
• Figur 2 ist eine Tabelle, aus der die Lösungseigenschaften wässeriger Tenside hervorgehen.
• Figur 3 ist eine Tabelle, aus der die Bandbenetzungseigenschaften wässeriger Tenside hervorgehen.
• Figur 4 ist eine Tabelle, in der die Eigenschaften einiger in den Figuren 2-3 gezeigter Tenside zusammengefaßt sind.
• Figur 5 ist eine Tabelle, die den Einfluß der Kettenlänge des Tensids auf die Bandbenetzungseigenschaften zeigt.
• Figur 6 ist eine Tabelle, die den Einfluß der Verdünnung des Tensids auf die Bandbenetzungseigenschaften zeigt.
• Figur 7 ist eine Tabelle, die zeigt, wie durch den Zusatz eines ionischen Ammoniaksalzes zu einem Tensid bestimmte Bandreinigungseigenschaften beeinflußt werden.
• Figur 8 ist eine Tabelle, welche die Korrosionseigenschaften eines Reinigungsmittels gemäß der Erfindung in einem Bandlaufwerk zeigt.
• Es wird ein wässeriges Reinigungsmittel mit 0,0005 bis 0,2 Gewichts-% Tridekanolether aus Polyoxyethylen oder aus einem Tridekanolester aus Polyethylenglykol und 0,001 bis 0,1 Gewichts-% eines ionischen Ammoniaksalzes beschrieben. Die Zusatzstoffe sind ganz in Wasser (destilliertes Wasser) gelöst. Durch den Wegfall der freien organischen Lösungsmittel und der Chlorfluorkohlenwasserstoffe werden die Bedenken hinsichtlich der Entflammbarkeit und der Ozonschicht ausgeräumt. Die Bestandteile sind kostengünstig und in handelsüblichen Mengen erhältlich. Das Reinigungsvermögen, das ohne die obengenannten Bedenken bei den bisherigen Reinigern, auch bei Reinigern, die in Bandlaufwerken verwendet wurden, erreicht wird, erfüllt einen seit langem bestehenden und ständig steigenden Bedarf.
• Tenside, die in einem wässerigen Reinigungsmittel für Bandlaufwerke eingesetzt werden können, müssen gut wasserlöslich, nicht korrodierend, nicht toxisch, nicht entflammbar und entweder flüchtig sein, so daß sich kein Rückstand bildet, oder es müssen flüssige Stoffe mit einem niedrigen Schmelzpunkt sein, die auch als Bandschmiermittel geeignet sind, wenn möglicherweise Rückstände zurückbleiben. Die Gruppe der von Polyoxyethylenethern von Kohlenwasserstoffalkoholen abgeleiteten Tenside erfüllen diese Bedingungen am besten. Da diese Stoffe nicht flüchtig sind, wurde eine zusätzliche Auswahl, basierend auf der Schmierfähigkeit der potentiellen Rückstände, getroffen.
• Wie in der U.S. Patentschrift 4,303,738 gelehrt wird, wurde festgestellt, daß Tridecylstearat für sehr glatte Medien ein besonders gutes Schmiermittel ist. Das eingesetzte Material bestand aus einer Mischung von Isomeren aus Tridekanolestern der Stearinsäure, Palmitinsäure und Myristinsäure. Die Mischung ergab eine Flüssigkeit mit niedrigem Schmelzpunkt, deren gereinigte Bestandteile wachsartige Feststoffe sind. Diese Schmierstoffe sind weder wasserlöslich noch als Tenside zu gebrauchen. Durch Austauschen des Fettsäureanteils dieser Schmierstoffe gegen Polyoxyethylen wurde jedoch der langkettige Kohlenwasserstoffalkohol wasserlöslich. Man hat festgestellt, daß diese aliphatischen Alkoholether aus Polyoxyethylen ausgezeichnete Benetzungsmittel für die Oberflächen sind, die man typischerweise in magnetischen Aufzeichnungsgeräten antrifft.
• Von den verschiedenen Tensiden, die Polyoxyethylen als Hauptbestandteil enthalten, waren nur diejenigen zur Verwendung als Reiniger in magnetischen Aufzeichnungsgeräten zufriedenstellend, bei denen ein entsprechendes Gleichgewicht zwischen dem Kohlenwasserstoffcharakter und der Wassermischbarkeit anzutreffen war. Diese Tenside werden aus Gründen der Vereinfachung als Derivate von Polyoxyethylen bezeichnet. In der Nomenklatur für Industrieprodukte ist es üblich, das Material so zu benennen, daß die Art seiner Synthese bezeichnet wird. Die Bezeichnungen Polyoxyethylen und Polyethylenglykol sind also Synonyme für dieselbe chemische Struktur. Jede Bezeichnung beschreibt jedoch den Aufbauweg, wobei entweder Ethylenoxid beziehungsweise Ethylenglykol als Ausgangsmaterial verwendet wird. Die erhaltenen Stoffe unterscheiden sich nur in der Zusammensetzung der Kontaminanten und der Verteilung der Isomere. In der weiteren Beschreibung liegt der Schwerpunkt allgemein auf Polyoxyethylen, wobei jedoch davon auszugehen ist, daß ähnliche Informationen auch für Polyethylenglykol vorhanden sind.
• Die chemische Formel für die Alkoholether von Polyoxyethylen ist [CH&sub3;(CH&sub2;)m]-(OCH&sub2;CH&sub2;)NOH, wobei (m+1) die Anzahl der im Alkoholanteil vorhandenen Kohlenstoffe darstellt. Werte von "m" zwischen 9-12 ergeben ein Tensid mit ausreichend organischein Charakter, um die typischen Schmierstoffe, die in einem typischen Bandpfad anzutreffen sind, zu dispergieren. Eine Mischung der Isomere aus Tridekanol (m=12) ist aufgrund ihrer ausreichenden Mischbarkeit mit den herkömmlichen Bandschmierstoffen und ihrer Ähnlichkeit mit den existierenden Schmierstoffen besonders geeignet. Die durchschnittliche Anzahl von Polyethylenoxiden, die in dem Polyoxyethylen-Segment des Moleküls vorhanden sind, wird durch die Werte für "n" angegeben, die typischerweise bei 6-15 liegen. Für n=6 sind die Tenside Flüssigkeiten, ihre Löslichkeit in Wasser ist jedoch begrenzt. Für nis sind die Tenside halbfeste Wachse mit sehr guter Wasserlöslichkeit. Bei Werten von n 8-12 hat man festgestellt, daß man eine optimale Wasserlöslichkeit ohne Verfestigung erreicht.
• Beispiele für Tridekanolether aus Polyoxyethylen sind in flüssiger Form von ICI Americas, Inc. erhältlich (unter den Handelsbezeichnungen RENEX und AHCOWET), the Emery Division of Quantum Chemical Corporation (unter der Handelsbezeichnung TRYCOL TDA), Witco Chemical Company (unter der Handelsbezeichnung WITCONOL SN) , Union Carbide Gorporation (unter der Handelsbezeichnung TERGITOL 15-S-9 und 25-L-5) und PPG Industrial Chemicals Group (unter der Handelsbezeichnung MACOL TD).
• Um ein schwaches Elektrolyt zur Ableitung der statischen Ladung während des Reinigens zu erhalten, ist es zweckdienlich, in die Tensid-Wassermischung sehr kleine Mengen eines ionisierbaren Salzes zu geben. Mit dem zugesetzten Salz soll die Korrosion und die Bildung von Rückständen verringert und trotzdem noch ein verbessertes Reinigungsvermögen erreicht werden. Salze flüchtiger schwacher Basen, wie zum Beispiel Ammoniak, mit schwachen Säuren, wie zum Beispiel Kohlensäure, Essigsäure, Borsäure und Phosphorsäure, sind bei Konzentrationen von weit unter 0,1 % geeignet. Die Salze von Ammoniumkarbonat und Ammoniumbikarbonat sind aufgrund ihrer Zersetzung, bei der nur gasförmige Produkte zurückbleiben, und zwar Ammoniak, Wasser und Kohlendioxid, besonders geeignet.
• Ammoniumkarbonat ist ein farbloser kristalliner Feststoff, der sich bei Raumtemperatur langsam zersetzt, wobei Ammoniak und Ammoniumbikarbonat entstehen. Ammoniumkarbonat ist erhältlich von J. T. Baker Chemical Corporation, BASF Wyndotte Corporation, Harshaw Chemical Company und vielen anderen Chemikalien-Herstellern weltweit. Ammoniumbikarbonat ist ein weißer pulverförmiger Feststoff, der sich bei Raumtemperatur langsam und bei 60ºC schnell zersetzt, und dabei Ammoniak, Wasser und Kohlendioxid freisetzt. Ammoniumbikarbonat kann aus einer ganzen Reihe kommerzieller Quellen bezogen werden, zum Beispiel Allied Chemical Corporation, Kraft Chemical, Sobin Chemicals Incorporated und Intsel Corporation.
• Die Reinigungsmittel werden durch einfaches Mischen hergestellt. Die Reihenfolge ist hierbei unerheblich. Rühren ist nicht erforderlich, da die Bestandteile zur Auflösung destilliertem Wasser zugesetzt werden. Die Tenside aus Polyoxyethylen-Tridecylether sind in verdünnter wässeriger Lösung mit einem pH-Wert von 4,0-5,0 schwach sauer. Der Zusatz einer kleinen Menge schwach basischer ionisierbarer Salze, beispielsweise Ammoniumkarbonat, ergibt eine klare Lösung in Wasser mit einem pH-Bereich zwischen 7,2-7,9. Die so hergestellte verdünnte Pufferlösung verringert das Risiko einer durch Säure oder Base verursachten Korrosion, welches noch erschwert werden könnte, indem man nur mit Wasser oder wässerigen Tensiden reinigt. Das ionische Salz wirkt in Wasser gelöst als Elektrolyt und es ergibt sich somit der zusätzliche Vorteil einer verbesserten Ableitung der statischen Ladung im Verlauf des üblichen Reinigungsverfahrens.
• Die Reinigungsmittel sind mit Keramik kompatibel, beispielsweise mit Ferrit und Aluminiumoxid, wie auch mit Metallen, Gummi und Kunststoffen, wie man sie gewöhnlich in Bandlaufwerken antrifft. Außerdem ist das Mittel unschädlich für die Stoffe! die gewöhnlich zur Herstellung von Magnetbändern verwendet werden. Schließlich sind die Mengen der Additive, die dem Wasser zugesetzt werden, damit eine ausreichende Reinigung des Bandlaufwerks möglich ist, so niedrig, daß die endgültige Zusammensetzung effektiv einen Wassergehalt von 99,9 % hat, wodurch Sicherheits- und Gesundheitsbedenken wirksam ausgeräumt werden können.
• Dem Reinigungsmittel können gegebenenfalls andere relativ reaktionslose Komponenten zugesetzt werden. Zum Beispiel können pH-sensitive Indikatoren wie Bromothymolblau, zugesetzt werden, um die Formulierung zu färben, womit man gleichzeitig intern den pH-Wert der Mischung steuern kann. Der pH-Wert wird visuell durch Überprüfen der Farbe (Blau) der Lösung kontrolliert. Bei zuwenig Ammoniumkarbonat, oder wenn dieses der Formulierung überhaupt nicht zugesetzt wurde, würde sich die Lösung gelb färben. Obwohl eine solche Funktion häufig vorteilhaft sein kann, werden solche Additive besser nicht beigegeben, um das mögliche Absetzen unnötiger Rückstände im Bandpfad zu minimieren.
• Das bevorzugte Reinigungsmittel enthält etwa 99,97 Gewichts-% Wasser, etwa 0,01 Gewichts-% Tridekanolether aus Polyoxyethylen und etwa 0,02 Gewichts-% Ammoniumkarbonat. Rückstände fanden sich bei Einsatz von Mitteln, die über 0,2 Gewichts-% Tridekanolether aus Polyoxyethylen enthielten. Unter 0,0005 Gewichts-% Tridekanolether aus Polyoxyethylen war das Reinigungsvermögen des Mittels inadäquat. Rückstände wurden auch bei Mitteln festgestellt, die über 0,1 Gewichts-% Ammoniumkarbonat enthielten. Bei unter 0,001 Gewichts-% Ammoniumkarbonat wurde festgestellt, daß die zu reinigende Oberfläche unzureichend benetzt wurde.
• Die Bewertung von möglicherweise brauchbaren Tensiden wurde durch Herstellen von 0,2 Gewichts-% wässeriger Lösung aus verschiedenen, wasserlöslichen, flüssigen Tensiden durchgeführt, die für einen breiten Bereich von Stoffen repräsentativ waren. Die Lösungen wurden in bezug auf Klarheit, pH-Wert und Benetzungseigenschaften untersucht. Die Fähigkeit der Lösungen, eine Bandoberfläche zu benetzen, wurde anhand von zwei repräsentativen Bandproben untersucht. Bei einer Probe handelte es sich um ein herkömmliches mit Eisenoxid pigmentiertes Band, die andere Probe war ein Band auf Chromdioxid- Basis mit ganz anderen Oberflächeneigenschaften. Die Benetzungsleistung wurde qualitativ bewertet, indem man einen Tropfen der Lösung auf jede Bandoberfläche gab und das Ausbreiten des Tröpfchens auf der Oberfläche beobachtete. Man ließ das Tröpfchen an der Luft trocknen und prüfte dann den Bereich, auf den der Tropfen aufgebracht worden war, mit einem schwach vergrößernden Mikroskop, um etwaige Rückstände festzustellen. Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in den Figuren 2-3 zusammengefaßt.
• Figur 2 ist eine Aufstellung der Lösungseigenschaften der einzelnen eingesetzten Tenside. Die gewünschten Eigenschaften waren eine klare Emulsion, wegen des Reinigungsvermögens, und ein pH-Wert, der so neutral wie möglich ist, um eine Pufferung gegen mögliche Korrosion zu erreichen. Bei kurzkettigen Polyoxyethylenen oder Polyethylenglykolen war das Reinigungsvermögen nicht zufriedenstellend. (Die Länge des Polyoxyethylen- oder Polyethylenglykol-Anteils des Tensid-Moleküls, ausgedrückt als durchschnittliche Mol-Zahl, ist in der Zeichnung für jedes eingesetzte Tensid in Klammern angegeben.) Die Anwesenheit zugesetzter polarer Funktionsgruppen, wie Karboxylsäure, Sulfat, Merkaptan oder Amin, ergab einen unerwünschten pH-Wert in der Lösung. Einfaches Polyoxyethylen oder Polyethylenglykol, ohne Zusatz eines hydrophoben Teils, führte zu neutralen Lösungen ohne jeglichen Nachweis einer Emulsionsbildung (das heißt, es wurde kein Tensid gefunden). Tenside, die an ihrem hydrophoben Teil sowohl aliphatische als auch nicht-aliphatische Strukturen aufwiesen, beispielsweise Octylphenol- und Nonylphenolether aus Polyoxyethylen, führten zu klaren Emulsionen mit einem mäßigen pH-Wert in der Lösung.
• Figur 3 enthält die Benetzungseigenschaften einiger Tenside, einschließlich derjenigen, die als ausgesprochen wünschenswert gekennzeichnet wurden, und die in Figur 1 aufgeführt sind. Die erwünschten Eigenschaften waren eine ausreichende Bandbenetzung bei beiden Bandproben und das Ausbleiben von Rückständen. Die bevorzugte Charakterisierungsreihenfolge der Rückstnde von gut bis schlecht war: kein Rückstand, dünner Film, ölig, wachsartig oder körnig, klebrig und sehr klebrig. Mit den einfachen hydrophilen Strukturen konnte die gewünschte Benetzung der Bandoberflächen nicht erzielt werden. Somit ist klar, daß die Verwendung von Polyoxyethylen oder einem vergleichbaren Material ohne Zusatz eines hydrophoben Teils als Reinigungsmittel ineffektiv ist.
• Figur 4 ist eine Zusammenfassung der möglicherweise brauchbaren Materialien der Figuren 2-3. Mehrere Faktoren deuteten auf eine Bevorzugung von Polyoxyethylen oder Polyethylenglykol-Derivaten von aliphatischen langkettigen Alkoholen hin. Obwohl die Alkyl-substituierten Aromaten, beispielsweise t-Octylphenol und Nonylphenol, ein ähnliches Verhalten zeigten, zeigten diese aromatischen Stoffe stärkere Schwankungen des pH-Werts, als ihre aliphatischen Entsprechungen. Die aromatischen Entsprechungen galten somit als geeignet für Bandreinigerformulierungen, waren jedoch nicht ganz so positiv zu bewerten wie die aliphatischen Derivate von Polyoxyethylen.
• Figur 5 zeigt den Einfluß der Kettenlänge von Polyoxyethylen oder Polyethylenglykol auf die Bandreinigerleistung. Die optimale Kettenlänge des Tensid-Moleküls, ausgedrückt als Durchschnitts-Mol-Werte von Ethylenoxid oder Ethylenglykol, wurde für eine Reihe von aliphatischen Polyoxyethylen- beziehungsweise Polyethylenglykol-Verbindungen ausgewertet. Im allgemeinen waren Kettenlängen von über 6 erforderlich, um bei Polyoxyethylen (POE) eine Löslichkeit zu erreichen. Bei Polyethylenglykol (PEG) waren für eine ausreichende Löslichkeit Kettenlängen über 4 erforderlich. PEG (4) entspricht in etwa POE (4-6), PEG (9) in etwa POE (8-10), etc. Die Benetzung war bei Kettenlängen für POE (6-15) und PEG (4- 14) ausreichend, reduzierte sich jedoch bei Kettenlängen über 12 bei Polyoxyethylen. Das optimale Tensid war ein Tridekanol-Derivat eines Polyoxyethylens mit einer Kettenlänge von 8-12.
• Der Einfluß der Verdünnung des Tensids wurde untersucht, da er das Benetzungsverhalten für zwei Chromdioxid-Bänder mit ganz anderen Formulierungen und Oberflächeneigenschaften bestimmte. Es wurden mehrere Tenside untersucht. Die Ergebnisse der Studie für POB (12) Tridecylether und PEG (14) Laurat sind in Figur 6 dargestellt. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, daß sich die Benetzungseigenschaften verbessern und die Eigenschaften der Rückstände verschlechtern, wenn die Konzentration des Tensids zunimmt. Der nutzbare Bereich, der eine akzeptable Benetzung der Bandoberflächen ermöglicht und bei dem gleichzeitig ein Minimum an Rückständen abgeschieden wird, liegt zwischen 0,001 bis 0,200 Gewichts-% Tensid.
• Auch der Effekt des Zusatzes von ionischen Salzen zur Verdünnung von Tensid-Lösungen wurde untersucht, da auch hierdurch die beiden unterschiedlichen Chromdioxid-Bänder beeinflußt wurden. Die Ergebnisse der Studie für Ammoniumkarbonat und POE (12) Tridecylether sind in Figur 7 dargestellt. Ähnliche Ergebnisse kann man für Ammoniumbikarbonat erzielen, da es sich zu denselben Subkomponenten reduziert, wie Ammoniumkarbonat in Wasser. Die Ergebnisse zeigen, daß der Zusatz von Ammoniumkarbonat den akzeptablen Bereich der Tensid-Konzentration auf 0,0005 bis 0,200 Gewichts-% erweitert, und daß die Konzentrationen zur Maximierung der Bandbenetzung bei etwa 0,02 Gewichts-% sowohl beim Salz als auch beim Tensid liegen. In der Praxis wird eine etwas geringere Konzentration von 0,01 Gewichts-% Tensid bevorzugt, um die Rückstände noch weiter zu reduzieren.
• Die Korrosionsbeständigkeit des wässerigen Bandreinigers wurde unter aggressiven Bedingungen geprüft, indem man magnetoresistive, magnetische Dünnschicht-Aufzeichnungsköpfe nach dem Stand der Technik mit der Reinigerlösung unter extremen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen in Kontakt brachte. Die Tests umfaßten die Messung des Widerstands der Lese- und Schreibelemente, sowohl vor als auch nach dem Kontakt mit einer konzentrierten Lösung (0,1 Gewichts-% Ammoniumkarbonat und 0,1 Gewichts-% Tridecylether aus Polyoxyethylen) bei einer Temperatur von 45 Grad Celsius. Indem man die Magnetkopfoberfläche auf ein mit der Lösung getränktes Baumwolltuch in einer Petri-Schale legte, wurde der Kontakt längere Zeit erhalten. Der Flüssigkeitspegel wurde durch regelmäßige Zugabe frischer Tensid-Lösung gehalten. Widerstandsmessungen wurden zwischen den Lese- und Schreibelementen des Magnetkopfes durchgeführt.
• Im allgemeinen verändert sich der Widerstand um mehrere Ohm, wenn Magnetköpfe zu korrodieren beginnen. Wie die Testergebnisse der Figur 8 zeigen, zeigten die Prüfmaterialien nach zehn Tagen Kontakt mit der Lösung keinen wesentlichen Anstieg des Widerstandes. Die Reproduzierbarkeit der Widerstandsmessungen, ohne jeglichen Kontakt mit korrosiven Stoffen, liegt typischerweise bei plus oder minus 0,5 %. Die Veränderung des Widerstandes nach zehn Kontakttagen betrug, wie es die Figur 8 zeigt, etwa 0,1-0,4 % und lag somit im Reproduzierbarkeitsbereich der Messungen. Das heißt also, daß die Magnetköpfe offensichtlich bei längerem Kontakt mit dem entsprechenden wässerigen Reinigungsmittel keinen Schaden nehmen.
• Die Reinigungsmittel werden in der üblichen Weise angewendet. Die bevorzugte Verfahrensweise hierbei ist, zunächst ein Tuch zu befeuchten und dann die zu reinigende Fläche damit abzuwischen. Die Reiniger können auch direkt auf die Oberfläche gegossen oder gesprüht und dann abgewischt werden. Zur Vermeidung einer Blasenbildung wird ein direktes Aufgießen bevorzugt. Jedes saubere, chloridfreie Tuch kann verwendet werden, obwohl nichtfasernde Vliesstoffe aus Polypropylen in der staubempfindlichen Umgebung des Bandlaufwerks zu bevorzugen sind. In schwer zugänglichen Bereichen kann auch ein Baumwolltupfer oder etwas ähnliches verwendet werden, solange der darin enthaltende wasseraufsaugende Anteil minimal ist. Die Reiniger wurden wirksam zur Reinigung von Metallen, Gläsern und anderen keramischen Stoffen, Gummi oder Kunststoffen, auch solche, wie sie typischerweise in Bandlaufwerken zu finden sind, eingesetzt. Außerdem können die Reinigungslösungen zum vorsichtigen Entfernen von Rückständen direkt von der Oberfläche des Magnetbands verwendet werden, da sie die magnetische Beschichtung des Bands nicht angreifen oder in anderer Weise beschädigen.
• Zwar wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, jedoch wird dem Fachmann klar sein, daß verschiedene Detailänderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Obwohl die hierin beschriebenen Reinigungslösungen insbesondere im Hinblick auf ihre Verwendung in Bandlaufwerken untersucht wurden, sind beispielsweise noch andere Einsatzmöglichkeiten denkbar. Die Reiniger können bei allen beschriebenen Materialien eingesetzt werden, jedoch auch in einer anderen Umgebung, beispielsweise zum Reinigen von Glasfenstern. Eine solche Reinigung würde durch den Wegfall von Rückständen, die zur Streifenbildung führen, trotz des Verlustes der Schmierfähigkeit verbessert. Dementsprechend ist die hierin beschriebene Erfindung nur entsprechend der Spezifikation in den folgenden Ansprüchen eingeschränkt.

Claims (14)

1. Ein Reinigungsmittel, das zwischen 99,7 und 99,9985 Gewichts-% Wasser enthält;

zwischen 0,0005 und 0,2 Gewichts-% eines Tridecylethers von Polyoxyethylen oder eines Tridecylesters von Polyethylenglykol als Tensid; und

zwischen 0,001 und 0,1 Gewichts-% eines Ammnoniaksalzes.

2. Ein Reinigungsmittel für Bandlaufwerke,

zwischen 99,7 und 99,9985 Gewichts-% Wasser enthaltend;

zwischen 0,0005 und 0,2 Gewichts-% eines Tridecylethers von Polyoxyethylen oder eines Tridecylesters von Polyethylenglykol als Tensid enthaltend; und

zwischen 0,001 und 0,1 Gewichts-% eines Ammoniaksalzes enthaltend.

3. Das Reinigungsmittel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Polyoxyethylen-Anteil durchschnittlich zwischen 6 und 15 Mole Ethylenoxid pro Tensid-Molekül enthält.

4. Das Reinigungsmittel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Polyoxyethylen-Anteil durchschnittlich zwischen 8 und 12 Mole Ethylenoxid pro Tensid-Molekül enthält.

5. Das Reinigungsmittel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Polyethylenglykol-Anteil durchschnittlich zwischen 4 und 14 Mole Ethylenglykol pro Tensid-Molekül enthält.

6. Das Reinigungsmittel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Polyoxyethylen-Anteil durchschnittlich 8 Mole Ethylenglykol pro Tensid-Molekül enthält.

7. Das Reinigungsmittel nach jedem vorangehenden Anspruch, bei dem das Ammoniaksalz aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Ammoniumkarbonat und Ammoniumbikarbonat besteht.

8. Das Reinigungsmittel nach jedem vorangehenden Anspruch, bei dem der Gewichtsprozentsatz des Wassers etwa 99,97, der Gewichtsprozentsatz des Tridecylethers von Polyoxyethylen oder des Tridecylesters von Polyethylenglykol 0,01 und der Gewichtsprozentsatz des Ammoniaksalzes 0,02 beträgt.

9. Das Reinigungsmittel nach jedem vorangehenden Anspruch, bei dem der Wassergehalt mindestens 99,7 Gewichts-% ausmacht.

10. Die Verwendung eines wässerigen Reinigungsmittels, folgendes enthaltend:

ein Tensid mit durchschnittlich zwischen 6 und 15 Molen Ethylenoxid, das zum Aufbau eines Polyoxyethylen-Moleküls als einem Ether mit einem hydrophoben Endsubstituenten eingesetzt wird, bei dem das genannte Tensid nicht mehr als 1 Gewichts-% ausmacht; und

wobei der Rest aus reaktionslosen, anorganischen Komponenten besteht, zum Reinigen von Bandlaufwerken.

11. Die Verwendung nach Anspruch 1 0, bei der das Tensid durchschnittlich zwischen 8 und 12 Mole Ethylenoxid enthält, die zum Aufbau des Polyoxyethylen-Moleküls als einem Ether mit einem hydrophoben Endsubstituenten verwendet wird.

12. Die Verwendung eines wässerigen Reinigungsmittels, folgendes umfassend:

ein Tensid mit durchschnittlich zwischen 4 und 14 Molen Ethylenglykol, das zum Aufbau eines Polyethylenglykol- Moleküls als einem Ester mit einem hydrophoben Endsubstituenten verwendet wird, bei dem das genannte Tensid höchstens 1 Gewichts-% ausmacht; und

wobei der Rest aus reaktionslosen, anorganischen Komponenten besteht, zum Reinigen von Bandlaufwerken.

13. Die Verwendung nach Anspruch 12, bei der das Tensid durchschnittlich 8 Mole Ethylenglykol enthält, die zum Aufbau des Polyethylenglykol-Moleküls als einem Ester mit einem hydrophoben Endsubstituenten verwendet werden.

14. Die Verwendung, wie sie in jedem Reinigungsmittel der Ansprüche 10 oder 12 beansprucht wird, bei der eine der reaktionsiosen, anorganischen Komponenten Ammoniaksalz ist.