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低摩耗デブリポリオキシメチレン組成物及び種々のHDD設計に適した当該ポリオキシメチレン組成物から構成されるランプ

阅读:654发布:2024-01-25

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ポリオキシメチレン樹脂組成物であって: 3.3重量%の1,3−ジオキソランコモノマーを含む、85重量%〜95重量%のポリオキシメチレンコポリマーと; 無機耐摩耗剤と有機耐摩耗剤との組み合わせ3.0重量%であって、前記無機耐摩耗剤は100nm以下の平均粒子サイズを有し、且つ、前記無機耐摩耗剤と前記有機耐摩耗剤との重量に基づく配合比は2.0:1.0である、組み合わせと; 0.1重量%〜3.0重量%の核形成剤と; 0.5重量%〜5.0重量%の帯電防止剤と; を含む、ポリオキシメチレン樹脂組成物。前記無機耐摩耗剤は、100nm以下の平均粒子サイズを有するナノグレードの酸化亜鉛粒子を含む、 請求項1に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物。前記有機耐摩耗剤は、エトキシル化アミン、エトキシル化アミンの誘導体、トリエタノールアミンモノラウレート、トリエタノールアミンモノラウレートの誘導体、パラフィン系アルカンスルホネート、脂肪酸エステル、又は脂肪酸エステルの誘導体を含む、 請求項1に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物。前記有機耐摩耗剤が1,000未満の分子量を有するポリエチレングリコール(PEG)を含む、 請求項1に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物。前記帯電防止剤は、グリセロールモノステアレートを含む、請求項1に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物。請求項1に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプ。請求項6に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプであって、 前記ランプが、1μm未満の最大摩耗深さ及び10μm2未満の摩耗面積のマイクロ摩耗損失の少なくとも一方、又は、8インチ/秒の速度で2,000,000回往復した後、2.5gの荷重の条件下でテストした摩耗デブリ付着レベルLevel 0を有する、ランプ。前記ランプは、高湿度及び高温度下でテストされる、 請求項7に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプ。前記高湿度は85%±5%の相対湿度を含み、且つ、前記高温度は55℃±2℃の温度を含む、 請求項8に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプ。前記ランプは、低湿度及び高温度下でテストされる、 請求項7に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプ。前記低湿度は15%±5%の相対湿度を含み、且つ、前記高温度は55℃±2℃の温度を含む、 請求項10に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプ。前記ランプは、低湿度及び低温度下でテストされる、 請求項7に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプ。前記低湿度は15%±5%の相対湿度を含み、且つ、前記低温度は5℃±2℃の温度を含む、 請求項12に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプ。前記ランプは、室内湿度及び室内温度下でテストされる、 請求項7に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプ。前記室内湿度は50%±10%の相対湿度を含み、且つ、前記室内温度は25℃±10℃の温度を含む、 請求項14に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプ。前記ハードディスクは、PMR+TDMA、SMR、HAMR+、BPMR+、及びヘリウムを充填したハードディスクを含む、 請求項6に記載のポリオキシメチレン樹脂組成物をモールド成形することにより製造されたハードディスク用ランプ。

说明书全文

1.発明の分野 本発明は、一般に、耐久性ポリオキシメチレン組成物、及び耐久性ポリオキシメチレン組成物をモールド成形する(molding)ことによって製造されたランプ(ramp)に関する。特に、本発明は、耐久性ポリオキシメチレン組成物、並びに、高湿度・高温度条件、低湿度・高温度条件、高湿度・高温度もしくは室内温度条件、又は低湿度・低温度条件下で優れたマイクロ耐摩耗特性及び非常に少量の摩耗デブリ(wear debris)を有する耐久性ポリオキシメチレン組成物を包含するランプ、に向けられる。従って、本発明は、様々なデザインのハードディスク、例えばPMR(垂直記録)+TDMR(二次元磁気記録)、SMR(シングル磁気記録shingled magnetic recording)、HAMR+(HAMR(熱アシスト磁気記録)+SMR+TDMR)、BPMR+(BPMR(ビットパターンメディア記録)+SMR+TDMR)、及びヘリウム充填ハードディスク、のためのランプに適用可能である。

2.従来技術の説明 ポリアセタールとしても知られるポリオキシメチレン(POM)は、高剛性、低摩擦及び優れた寸法安定性を有するエンジニアリング熱可塑性樹脂である。ポリオキシメチレンの典型的なモールド成形用途は、小型ギア、ファスナー、ハンドル、及びロック装置などを包含する。この材料は、自動車及び家電業界で広く使用される。

近年、このようなポリオキシメチレンをハードディスクドライブ(HDD)のランプ用材料として使用する試みがなされている。ハードディスクドライブの読取り/書込みヘッドが読取り及び書込み動作にないとき、読取り/書込みヘッドは記録媒体から離間して保持され、ランプに退避する。例えば、特開平10−064205号公報及び特開平10−125014号公報には、ポリオキシメチレンがランプ用として好適な材料であることが開示されている。特開平11−339411号公報には、コポリエステル、ポリオキシメチレン及びポリ(エーテル−エーテル−ケトン)(PEEK)のようなランプに適用されるいくつかの材料が列挙されている。特開2001−23325号公報には、ポリイミド、ポリオキシメチレン、PEEK、4−ヒドロキシ安息香酸及び6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸(HAHN)、液晶ポリマー(LCP)及びPTFE充填プラスチックのようなランプのいくつかの材料が開示されている。米国特許出願公開第2008/0037175号は、ポリオキシメチレン樹脂と、ハードディスクドライブ用の着色剤とを包含するランプを開示している。ランプは、20μg/g以下のアウトガスレベルを有する。

往復運動する読み取り/書き込みヘッドの先端がスライドしてランプを出たり入ったりするので、読み取り/書き込みヘッドの先端がランプ表面にこするときにデブリ(debris)が生じる。このデブリは、読み取り/書き込みヘッドの先端に付着し、それによってディスクの表面を傷つけ、且つ、記録されたデータが損傷を受ける可能性がある。従って、ポリオキシメチレンのマイクロ耐摩耗特性を改善することは、この分野において重要な課題となっている。

ポリオキシメチレンの耐摩耗特性を高めるために、フッ素樹脂やポリオレフィン樹脂を添加してもよい。さらに、表面の摩擦係数を減少させるため、固体潤滑剤又は液体潤滑剤を添加することができる。

さらに、無機充填剤が表面硬度を増加させ、それによってポリオキシメチレン樹脂の耐摩耗特性を増加させることが見出されている。例えば、特開2002−197820号公報は、無機フィラーを添加することを提案した。米国特許第7,088,555号は、モールド成形パラメータを調整することによって表面硬度を増加させる技術を開示している。

しかしながら、特定の作業環境において、上記従来技術におけるポリオキシメチレン樹脂の摺動性及び耐摩耗特性は、依然としてユーザの要求を達成するには不十分である。米国特許第8,759,431号には、無機充填剤、潤滑剤、核形成剤、安定剤、高湿度・高温条件下又は低湿度・低温条件下での帯電防止剤の添加により、ポリオキシメチレン樹脂の耐摩耗特性が強化されることが開示されている。

ハードディスクドライブ業界の動向は、パーソナルコンピュータから、クラウドデバイスの大容量データサーバ、及びコンパクトサイズの大容量ポータブル外付けハードディスクドライブへと徐々に移行している。従って、いくつかの新しい信頼性要求が満たされなければならない。例えば、外部からの衝撃や振動による誤った読み書きを減らすこと、高速で動作する読み書きヘッドの安定性を維持すること、大量のデータの正確性を保存すること。

新規格では、往復運動する読取り/書込みヘッドの先端が、600,000回から2,000,000回まで増加させる必要があるため、ランプ用樹脂のマイクロ耐摩耗特性は、読取り/書込みヘッドの先端が傾斜面にこするときに生じた、摩耗損失(wear loss)及びデブリ量をもっと低減すべきである。さらに、チタン(Ti)及び酸化チタンは、このようなデブリ(debris)が媒体の表面を引っかくことを防止し、それによって記録されたデータを損傷することを防止するために、樹脂に添加することが禁止されている。Tiを含有した材料は着色剤における普通の(common)成分である。

いくつかの先行技術は、ポリオキシメチレン樹脂の耐摩耗特性を高めるために、固体潤滑剤をポリオキシメチレン樹脂に添加することを提案している。しかし、層間剥離やモールドデポジットがしばしば発生し、低適合性(low compatibility)のせいで耐摩耗特性が低下する。さらに、ポリオキシメチレン樹脂の耐摩耗特性を高めるために液体潤滑剤を添加すると、射出成形のためにはあまりにも潤滑過ぎる。さらに、上記の従来技術は、往復2,000,000回の新たな基準を満たすことができず、且つ、Tiを含有した材料の添加が禁止されている。

発明の概要 本発明は、上記従来技術の問題点を解決するため、マイクロ耐摩耗性、低摩耗デブリ(debris)、高機械的安定性、及び高射出成形性を有するポリオキシメチレン組成物を提供し、且つ、高湿度・高温度条件、低湿度・高温度条件、高湿度・高温度もしくは室内温度条件、又は低湿度・低温度条件下で優れたマイクロ耐摩耗特性及び非常に少量の摩耗デブリ(wear debris)を備える。

耐摩耗性の機能は、ロード/アンロードに必要なエネルギー量を減少させることであり、サスペンションアームのリフトフィーチャ(lift feature)がランプ面にこすれたときに生じる摩耗損失及びデブリ量も低減させる。

本発明は、一態様において、ポリオキシメチレン組成物を提供する。本発明のポリオキシメチレン組成物は、作業中の摩耗損失(wear loss)による摩耗デブリ(wear debris)を低減するため、優れたマイクロ耐摩耗特性を有する。本発明は、別の態様において、ポリオキシメチレン組成物をモールド成形することによって製造されるハードディスク用ランプを提供する。本発明のポリオキシメチレン組成物は、1μmの最大摩耗深さのマイクロ摩耗損失を示し、又は10μm2未満の摩耗面積のマイクロ摩耗損失を示し、又は8インチ/秒の速度、及び高湿度・高温度、もしくは低湿度・高温度、高湿度・高温度、もしくは室内温度・室内湿度において、2,000,000回往復した、2.5gの荷重の条件下で、Level 0のデブリ(debris)付着レベルを示す。

本発明の一実施形態において、高湿度の条件は、80%〜90%の範囲の相対湿度を有する。

本発明の別の実施形態では、低湿度の条件は、10%〜20%の範囲の相対湿度を有する。

本発明の別の実施形態では、室内湿度の条件は、40%〜60%の範囲の相対湿度を有する。

本発明の一実施形態において、高温度の条件は、54℃〜56℃の範囲の温度を有する。

本発明の別の実施形態において、低温度の条件は、4℃〜6℃の範囲の温度を有する。

本発明の別の実施形態において、室温条件は、15℃〜35℃の範囲の温度を有する。

本発明の一実施形態において、ポリオキシメチレン組成物は: (A)コモノマーとして1,3−ジオキソラン1.0〜3.3重量%を含む85重量%〜95重量%のポリオキシメチレンコポリマーと; (B)0.5重量%〜3.0重量%の無機耐摩耗剤と; (C)0.5重量%〜5.0重量%の有機耐摩耗剤と; (D)0.1重量%〜3.0重量%の核形成剤と; (E)0.5〜5.0重量%の帯電防止剤と; を包含する。

本発明の別の実施形態において、ポリオキシメチレン組成物は: (A)コモノマーとして1,3−ジオキソラン1.0〜3.3重量%を含む85重量%〜95重量%のポリオキシメチレンコポリマーと; (C)0.5重量%〜5.0重量%の有機耐摩耗剤と; (D)0.1重量%〜3.0重量%の核形成剤と; (E)0.5〜5.0重量%の帯電防止剤と; を包含する。

本発明のポリオキシメチレン組成物において、ポリオキシメチレンコポリマーは、引張強さ60〜70MPa(ISO 527)、曲げ強さ70〜80MPa(ISO 178)、及びメルトフローレート8〜12g/10分(ISO 1133)を有し得る。

本発明のポリオキシメチレン組成物において、(B)無機耐摩耗剤は、100nm以下の平均粒子サイズを有するナノグレードの酸化亜鉛粒子であってもよい。

本発明のポリオキシメチレン組成物において、(C)有機耐摩耗剤は、エトキシル化アミン、エトキシル化アミンの誘導体、トリエタノールアミンモノラウレート、トリエタノールアミンモノラウレートの誘導体、パラフィン系アルカン(aklane)スルホネート、脂肪酸エステル、又は脂肪酸エステルの誘導体を包含する(C−1)グループを包含し得る。例えば、有機耐摩耗剤は、ClariantのHostastat FA、FE、HSシリーズ又はSandin EUシリーズであってもよい。さらに、(C)有機耐磨耗剤は、1,000未満の分子量を有するポリエチレングリコール(PEG)(ポリエチレンオキシド(PEO)又はポリオキシエチレン(POE)とも呼ばれる)を包含し得る。

本発明のポリオキシメチレン組成物において、(D)核形成剤は、モンタン酸の、及び長鎖のナトリウム塩又はカルシウム塩の少なくとも1つであってもよい。例えば、核形成剤は、BrueggemannのBruggolen P250であってもよい。

本発明のポリオキシメチレン組成物において、(E)帯電防止剤はグリセロールモノステアレートであってもよい。

本発明のポリオキシメチレン組成物は、寸法が2mm×3mmのペレット状であってもよく、又は中空の柱状であってもよい。ペレットは、必要に応じて輸送又は貯蔵に適しており、且つ、その後、ペレットをモールド成形によりランプを形成する。

本発明のこれらの目的及び他の目的は、様々な図及び図面に示されている好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読めば、当業者にはおそらく明らかになるであろう。

FIG.1〜FIG.5は、摩耗デブリの量に応じてデブリ付着レベルを5段階に規定した図である。

FIG.1はLevel 0である: 極めて少量の摩耗デブリが付着している。

FIG.2はLevel 1である: 少量の摩耗デブリが付着している。

FIG.3はLevel 2である: 読取り/書込みヘッドの1/3の領域に少量の摩耗デブリが付着している。

FIG.4はLevel 3である: 読取り/書込みヘッドの1/2の領域に少量の摩耗デブリが付着している。

FIG.5はLevel 4である: 読取り/書込みヘッドの1/2以上の領域に摩耗デブリが付着している。

詳細な説明 本発明は、一般に、優れたマイクロ耐摩耗特性を有する、ポリオキシメチレン組成物、並びに、前記ポリオキシメチレン組成物をモールド成形する(molding)ことによって製造されたハードディスク用のロード/アンロードランプ構造に関する。サスペンションアームは、ハードディスクドライブ内の高速回転する情報記録媒体に対して情報の読み書きを行うための読取り/書込みヘッドを保持する。ハードディスクドライブの読取り/書込みヘッドが読み書き動作していないときには、読取り/書込みヘッドが記録媒体から離間して保持される退避位置としてのロード/アンロードランプ構造が設けられ、それにより、摩擦を低減し、且つ、外部衝撃による異常衝突を防止する。

最近、ハードディスクドライブ業界は、容量制限を打ち破るために新しい技術を開発し続けている。しかし、PMR技術には大きな可能性はない。逆に、SMR技術の登場が始まった。現在、1.5TBの単一ディスク(single disk)が達成されている。次に、2TBの単一ディスクの達成は、2018年に発表されるであろうHAMR技術に依存せざるをえない。

PMR技術は、ハードディスクドライブの主流である。SMR技術は、PMR技術に基づいて、25%の記憶密度を0.95Tb/平方インチまで向上させることができる。現在、10TBのハードディスクドライブは、通常、PMR+SMR技術によって実現されている。PMRハードディスクドライブにおける単一ディスクの容量は最大1.5TBである。

しかしながら、ハードディスクドライブの容量を向上させるためには、TDMR技術に頼ることができない。というのは、1平方インチ当たり1.5Tbの記憶密度を突破するには、超磁気限界が存在し、それにより、維持された十分な磁場の状態ではデータを記録できないからである。従って、上記の問題を克服するためのHAMR技術の必要性が存在する。HAMR技術は、レーザを介して磁気ディスクを加熱し、それによってより小さな磁気ユニット領域を生成する。温度の向上(enhancement)は、超常磁性臨界サイズを生成するための磁性粒子のサイズを低減することができ、それにより、単位面積当たりのディスクの読み取り/書き込み密度が向上する。2TB/inch2のストレージ密度は2018年には達成されるはずであり、今後、5TB/inch2にまでになるはずである。従って、記憶密度は、40〜50TB(6ディスク)の容量を有するエンタープライズハードディスクドライブと、25〜32TBの容量を有するコンシューマーグレードのハードディスクドライブとを産み出すはずである。ハードディスクドライブの磁気密度の高容量化が必要なため、関連部品の信頼性や清浄度が厳しくなってきている。そのため、マイクロ耐摩耗特性、及び極めて少量の摩耗デブリを有するハードディスクドライブのランプ用材料の開発が必要である。

第1の態様において本発明は、ポリオキシメチレン組成物を提供する。本発明のポリオキシメチレン組成物は、作業中の摩耗損失による摩耗デブリを低減するため、優れたマイクロ耐摩耗特性を有する。本発明は、別の態様において、ポリオキシメチレン組成物をモールド成形することによって製造されるハードディスク用ランプを提供する。本発明のポリオキシメチレン組成物は、1μmの最大摩耗深さのマイクロ摩耗損失を示し、又は10μm2未満の摩耗面積のマイクロ摩耗損失を示し、又は8インチ/秒の速度、及び高温度・高湿度において、2,000,000回往復した、2.5gの荷重の条件下で、Level 0のデブリ(debris)付着レベルを示す。

本発明の一実施形態において、高温度の条件は、53℃〜57℃の範囲の温度を有し、高湿度の条件は、80%〜90%の範囲の相対湿度を有する。

第2の態様における本発明は、ポリオキシメチレン組成物を提供する。本発明のポリオキシメチレン組成物は、作業中の摩耗損失による摩耗デブリを低減するため、優れたマイクロ耐摩耗特性を有する。本発明は、別の態様において、ポリオキシメチレン組成物をモールド成形することによって製造されるハードディスク用ランプを提供する。本発明のポリオキシメチレン組成物は、1μmの最大摩耗深さのマイクロ摩耗損失を示し、又は10μm2未満の摩耗面積のマイクロ摩耗損失を示し、又は8インチ/秒の速度、及び高温度・低湿度において、2,000,000回往復した、2.5gの荷重の条件下で、Level 0のデブリ(debris)付着レベルを示す。

本発明の一実施形態において、高温度の条件は、53℃〜57℃の範囲の温度を有し、低湿度の条件は、10%〜20%の範囲の相対湿度を有する。

第3の態様における本発明は、ポリオキシメチレン組成物を提供する。本発明のポリオキシメチレン組成物は、作業中の摩耗損失による摩耗デブリを低減するため、優れたマイクロ耐摩耗特性を有する。本発明は、別の態様において、ポリオキシメチレン組成物をモールド成形することによって製造されるハードディスク用ランプを提供する。本発明のポリオキシメチレン組成物は、1μmの最大摩耗深さのマイクロ摩耗損失を示し、又は10μm2未満の摩耗面積のマイクロ摩耗損失を示し、又は8インチ/秒の速度、及び低温度・低湿度において、2,000,000回往復した、2.5gの荷重の条件下で、Level 0のデブリ(debris)付着レベルを示す。

本発明の一実施形態において、低温度の条件は、3℃〜7℃の範囲の温度を有し、低湿度の条件は、10%〜20%の範囲の相対湿度を有する。

第3の態様における本発明は、ポリオキシメチレン組成物を提供する。本発明のポリオキシメチレン組成物は、作業中の摩耗損失による摩耗デブリを低減するため、優れたマイクロ耐摩耗特性を有する。本発明は、別の態様において、ポリオキシメチレン組成物をモールド成形することによって製造されるハードディスク用ランプを提供する。本発明のポリオキシメチレン組成物は、1μmの最大摩耗深さのマイクロ摩耗損失を示し、又は10μm2未満の摩耗面積のマイクロ摩耗損失を示し、又は8インチ/秒の速度、及び室内温度・室内湿度において、2,000,000回往復した、2.5gの荷重の条件下で、Level 0のデブリ(debris)付着レベルを示す。

本発明の一実施形態において、室内温度の条件は、15℃〜35℃の範囲の温度を有し、室内湿度の条件は、40%〜60%の範囲の相対湿度を有する。

本発明のポリオキシメチレン組成物は、いくつかの成分、例えば (A)ポリオキシメチレンコポリマーと、 (B)無機耐摩耗剤と、 (C)有機耐摩耗剤と、 (D)核形成剤と、 (E)帯電防止剤と、又は、 (A)ポリオキシメチレンコポリマーと、 (C)有機耐摩耗剤と、 (D)核形成剤と、 (E)帯電防止剤と、 を包含する。ポリオキシメチレン組成物は、コモノマーとして1,3−ジオキソラン3.3重量%を包含する80重量%〜95重量%のポリオキシメチレンコポリマーを包含する。例えば、ポリオキシメチレンコポリマーは、引張強さ60〜70MPa(ISO 527)、曲げ強さ70〜80MPa(ISO 178)、及びメルトフローレート8〜12g/10分(ISO 1133)を有し得る。

本発明のポリオキシメチレン組成物は、(B)無機耐摩耗剤を包含する。本組成物の無機耐磨耗剤とは、耐摩耗特性を向上させることができる無機材料をいう。例えば、好適な無機耐摩耗剤は、100nm以下の平均粒子サイズを有するナノグレードの酸化亜鉛粒子であってもよい。(B)無機耐摩耗剤の好ましい含有量は、0.5重量%〜3.0重量%の範囲である。

本発明のポリオキシメチレン組成物は、(C)有機耐摩耗剤を包含する。本組成物の有機耐磨耗剤とは、耐摩耗特性を向上させることができる有機材料をいう。例えば、好適な有機耐磨耗剤は、エトキシル化アミン、エトキシル化アミンの誘導体、トリエタノールアミンモノラウレート、トリエタノールアミンモノラウレートの誘導体、パラフィン系アルカン(aklane)スルホネート、脂肪酸エステル、又は脂肪酸エステルの誘導体を包含する(C−1)グループであり得る。例えば、有機耐摩耗剤は、ClariantのHostastat FA、FE、HSシリーズ又はSandin EUシリーズであってもよい。(C−1)グループを包含する有機系耐摩耗剤の好ましい含有量は、0.5重量%〜5.0重量%の範囲である。有機耐磨耗剤は、1,000未満の分子量を有するポリエチレングリコール(PEG)(ポリエチレンオキシド(PEO)又はポリオキシエチレン(POE)とも呼ばれる)を包含する(C−2)グループであり得る。(C−2)グループを包含する有機系耐摩耗剤の好ましい含有量は、0.5重量%〜5.0重量%の範囲である。(C−1)グループの化学構造は、下記の化学式(1)〜(5)により包含されるものであってもよい。 (1) R1−N−(CH2CH2OH)2 (2) R1−N−(CH2CH2OH)2+(R2−COO)−−−−カチオン (3) R1−COO−R2−N−(CH2CH2OH) 2 (4) R1−COO−R3−(OH)2 (5) R1−SO3−−−−カチオン

式(1)〜(5)中、R1、R2及びR3は炭素数1〜20のアルキル基であり、ここで、アルキル基の原子のいずれか1つが、アルコール基、アルデヒド基、酸基、スルホン酸基、芳香族基、又は不飽和結合もしくは環状構造を有する炭化水素基で置換されてよい。

本発明のポリオキシメチレン組成物は、(D)核形成剤を包含する。本組成物の核形成剤とは、ポリオキシメチレンの微結晶化速度を高め、且つ、表面硬度を高めることができる材料をいう。例えば、核形成剤は、BrueggemannのBruggolen P250であってもよい。(D)核形成剤の好ましい含有量は、0.1重量%〜3.0重量%の範囲である。

本発明のポリオキシメチレン組成物は、(E)帯電防止剤を包含する。本組成異物の帯電防止剤は、グリセロールモノステアレートであってもよい。(E)帯電防止剤の好ましい含有量は、0.5重量%〜5.0重量%の範囲である。

いくつかの実施例は、本発明の、マイクロ耐摩耗性及び微量の摩耗性デブリポリオキシメチレン組成物を配合及び形成するためのステップを実証するために本明細書に与えられている。

実施例1(コントロール)〜8 材料、 (A)ポリオキシメチレンコポリマー; (B)ナノグレードの酸化亜鉛粒子の無機耐摩耗剤; (C)ClariantのHostastat FA、FE、HSシリーズ又はSandin EUシリーズを包含する(C−1)グループ、及びポリエチレングリコール(PEG)を包含する(C−2)グループの(C)有機耐摩耗剤; (D)Brueggemannからの核形成剤Bruggolen P250;及び (E)帯電防止剤グリセロールモノステアレート; を高速縦型ミキサーで2分間よく混合し、各成分を表1に記載の割合に従って配合した。混合した材料(5kg)を混合後の原料タンク内に置いた。

混合材料を、フィーダーにより二軸押出機(φ=44mm)に供給した。供給は35kg/hrに設定した。押出機バレルを160〜220℃に調整した。真空を10〜30cmHgに調整した。溶融した組成物を冷却し、3mm×3mmのペレット状に切断した後、熱風乾燥機で130℃、4時間乾燥した。各ピース0.13g、11.0×3.0×8.0mmのランプ(ramps)を形成するため、ペレットを注入した。且つ、結果を試験し、表1に示した。ランプを超音波洗浄機で洗浄した(0.5%界面活性剤VALTRON(登録商標)DP97031の第1ステージ、脱イオン水の第2〜第5ステージ、各ステージで10分間)。湿ったランプをサイクロン型オーブンで85℃で10分間乾燥させた後、85℃の乾燥オーブンで1時間乾燥させた。ランプは様々なテストを受けた。結果を表2に列挙する。

比較実施例1及び2 原料であるポリオキシメチレン樹脂ペレット(DuPont−Derlin 500P)を100℃で4時間乾燥させた。各ピース0.13g、11.0×3.0×8.0mmのランプ(ramps)を形成するため、ペレットを注入した。ランプを超音波洗浄機で洗浄した(0.5%界面活性剤VALTRON(登録商標)DP97031の第1ステージ、脱イオン水の第2〜第5ステージ、各ステージで10分間)。湿ったランプをサイクロン型オーブンで85℃で10分間乾燥させた後、85℃の乾燥オーブンで1時間乾燥させた。ランプは様々なテストを受けた。比較実施例2は、米国特許第8,759,431号明細書に開示されているポリオキシメチレン樹脂ペレット(Titan plastics−Titacon DT319C)に従うものであり、ポリオキシメチレン樹脂ペレットは、比較例1と同様の方法で製造される。結果を表2に列挙した。

表1

備考: (1)* (C−1)グループの有機耐磨耗剤は、エトキシル化アミン、エトキシル化アミンの誘導体、トリエタノールアミンモノラウレート、トリエタノールアミンモノラウレートの誘導体、パラフィン系アルカン(aklane)スルホネート、脂肪酸エステル、又は脂肪酸エステルの誘導体であり得る。 (2)* (C−2)グループの有機耐摩耗剤は、1,000未満の分子量を有するポリエチレングリコール(PEG)(ポリエチレンオキシド(PEO)又はポリオキシエチレン(POE)とも呼ばれる)であり得る。

以下の試験結果は、2,000,000回往復運動させた後の状態で実施され、CETRマイクロ摩擦計UMT2(負荷/アンロードモード)により、懸濁(suspension)成分を用いて: (1)2.5gの荷重で; (2)速度8インチ/秒で; (3)高温度・高湿度環境条件で;又は (4)高温度・低湿度環境条件で;又は (5)低温度・低湿度環境条件で;又は (4)室内温度・室内湿度環境条件で; 試験した。

摩耗深さ及び摩耗面積は、Talysurf CCI Lite 3D白色光干渉計によって測定される。デブリ付着レベルは、走査型電子顕微鏡SEMで観察され、そこでは、デブリ付着レベルは摩耗デブリ量に応じて5レベルに規定される。試験結果を表2に列挙した。5つの破片付着レベルを、FIG.1〜FIG.5に示す。

表2−1

表2−2

表2−3

表2—4

備考: 1. 55℃±2℃及び相対湿度85%±5%とは、高温度・高湿度の条件を意味し; 55℃±2℃及び相対湿度15%±5%とは、高温度・低湿度の条件を意味し; 5℃±2℃及び相対湿度15%±5%とは、低温度・低湿度の条件を意味し; 25℃±10℃及び相対湿度50%±10%とは、室温・室内湿度の条件を意味する。 2. データは、Talysurf CCI Lite 3D白色光干渉計によって測定した(異なる機械は、異なる試験結果を有する可能性がある)。 3. 走査型電子顕微鏡SEMは、ZEISS ZIGMA製である。

実施例1(コントロール)は、(B)無機系耐摩耗剤及び(C)有機系耐磨耗剤を含まない本発明のポリオキシメチレン組成物の一次評価を示すものである。実施例2〜8は、実施例1(コントロール)に従ってさらに改変され、改善される。(B)無機耐磨耗剤の添加は、ポリオキシメチレン組成物のマイクロ耐摩耗特性を改善する。(B)無機耐摩耗剤及び(C)有機耐摩耗剤を包含するポリオキシメチレン組成物は、より良好なマイクロ耐摩耗特性を有する。(C)有機耐摩耗剤を包含するが、(B)無機耐磨耗剤を含まないポリオキシメチレン組成物も、良好なマイクロ耐摩耗性を有する。実施例4,7及び8は、高温度・高湿度、高温度・低湿度、低温度・低湿度、又は室内温度・室内湿度の条件下で優れたマイクロ耐摩耗性を示す。また、実施例4,7,8は、高温度・高湿度、高温度・低湿度、低温度・低湿度、又は室内温度・室内湿度の条件下で優れたマイクロ耐摩耗性を示すため、摩耗デブリを殆ど発生させない。表2に示す結果によれば、実施例4,7及び8は、比較実施例と比較して優れたマイクロ耐摩耗性及び極めて少量の摩耗デブリを示す。

当業者であれば、本発明の教示を保持しながら、装置及び方法の多数の改変及び変更を行うことができることを容易に理解するであろう。従って、上記の開示は、添付の請求項の範囲及び範囲によってのみ限定されると解釈されるべきである。

特開2010−064205号公報(公開日 平成22年3月25日(2010.3.25))

特開2010−125014号公報(公開日 平成22年6月10日(2010.6.10))

米国特許出願公開第2008/0037175号

特開2002−197820号公報(公開日 平成14年7月12日(2002.7.12))

米国特許第7,088,555号

米国特許第8,759,431号

特開平11−339411号公報

特開2001−23325号公報

FIG.1 Level0: 極めて少量の摩耗デブリが付着している。 FIG.2 Level1: 少量の摩耗デブリが付着している。 FIG.3 Level2: 読取り/書込みヘッドの1/3の領域に少量の摩耗デブリが付着している。 FIG.4 Level3: 読取り/書込みヘッドの1/2の領域に少量の摩耗デブリが付着している。 FIG.5 Level4: 読取り/書込みヘッドの1/2以上の領域に摩耗デブリが付着している。

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