JP2004310943A

JP2004310943A - 摺動部材

Info

Publication number: JP2004310943A
Application number: JP2003105196A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Iida; 博之飯田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04
Also published as: CN1538443B; CN1538443A; US20040201922A1; TW200428369A; KR20040087943A; TWI352981B; US8488274B2

Abstract

【課題】摺動性基材の片側に粘着層を有する摺動部材であって、摺動性が良好であり、かつ長時間にわたって荷重が掛かった場合にも、粘着剤の染み出しを抑えることができる摺動部材を提供すること。
【解決手段】摺動性基材の片側に粘着層を有する摺動部材であって、前記摺動性基材は、プラスチックを主体とする多孔質体であり、かつ、前記摺動性基材と前記粘着層の間には、バリア層を有することを特徴とする摺動部材。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は摺動部材に関する。本発明の摺動部材はディスクやテープ等の回転体を有する記録メディアおよびその駆動装置、記録装置等に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、ＶＴＲ、ＦＤ、ＭＯ等の回転体を有する記録メディアやそれらを駆動しデータの読み書きを行なう記録装置等においては、前記回転体とその支持部分との間に摺動性に優れたプラスチック材料を配置することが以前から行なわれている。前記摺動性材料としては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）が用いられている。さらには、摺動性材料としては、その多孔質シートが摩擦係数に優れるため好適であることが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また前記摺動性材料には粘着層が積層されて用いられる。しかしながら、ＰＴＦＥやＵＨＭＷＰＥの多孔質シートに粘着層を設けた摺動部材に、長時間にわたって荷重が掛かると多孔質シートの孔から粘着剤が染み出す現象が発生する。このような状態では、回転等の運動をしている部品（回転体）との間で滑りが起こらず、摺動部材としての性能を発揮することができない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４８１７５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、摺動性基材の片側に粘着層を有する摺動部材であって、摺動性が良好であり、かつ長時間にわたって荷重が掛かった場合にも、粘着剤の染み出しを抑えることができる摺動部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す摺動部材により前記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。すなわち本発明は以下の通りである。
【０００７】
１．摺動性基材の片側に粘着層を有する摺動部材であって、
前記摺動性基材は、プラスチックを主体とする多孔質体であり、かつ、
前記摺動性基材と前記粘着層の間には、バリア層を有することを特徴とする摺動部材。
【０００８】
２．前記摺動性基材が、超高分子量ポリエチレンを主体とする多孔質体であることを特徴とする上記１の摺動部材。
【０００９】
３．バリア層が、熱可塑性樹脂層を有することを特徴とする上記１または２記載の摺動部材。
【００１０】
４．熱可塑性樹脂が架橋ポリエチレンであることを特徴とする上記３記載の摺動部材。
【００１１】
５．バリア層の厚みが、０．０１〜０．５ｍｍであることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載の摺動部材。
【００１２】
（作用効果）
上記本発明では、摺動性基材はプラスチックを主体とする多孔質体を用いており優れた摺動性を有する。また、摺動性基材と粘着層との間にはバリア層を有しており、荷重条件下においても粘着層からの粘着剤の移動を抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の摺動部材の一例を示す断面図であり、摺動性基材１の片側にバリア層３を介して粘着層２を有する。粘着層２には、セパレータ４を設けることができる。なお、図２は、従来の摺動部材の一例を示す断面図であり、摺動性基材１の片側に、直接、粘着層２が設けられている。
【００１４】
摺動性基材は、プラスチックを主体とする多孔質体が用いられる。摺動性基材は、他の部品との摺動性を有する必要があるため、摩擦係数が低い材料が用いられる。たとえば、摩擦係数が０．２以下、さらには０．１以下のものが好ましい。摺動性を有するプラスチックとしては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）が好適である。特に、摩擦係数が低く、耐摩耗性に優れるＵＨＭＷＰＥが好ましい。ＵＨＭＷＰＥには低価格であるという利点もある。これら摺動性を有するプラスチックを多孔質のシート状に成形して、摺動性基材として用いる。
【００１５】
以下、ＵＨＭＷＰＥを用いた多孔質シートについて説明する。ＵＨＭＷＰＥの分子量は５０万を超えるものであり、１００万を超えるものがさらに好ましい。このようなＵＨＭＷＰＥとしては、たとえば、ハイゼックスミリオン（三井化学社製）、ホスタレンＧＵＲ（タイコナ社製）等が市販されている。なお、本発明における分子量は、粘度法による測定値を言う。
【００１６】
ＵＨＭＷＰＥの多孔質シートを作製する方法としては、例えば、抽出法や焼結法があげられる。これらの方法のなかでも、作製された多孔質シートの摩擦係数の低下や孔径の均一性等の観点から、特公平５−６６８５５号公報に記載の焼結法によるところが好ましい。
【００１７】
該公報記載の焼結法について以下に説明する。まず、ＵＨＭＷＰＥ粉末を金型に充填し、このＵＨＭＷＰＥの融点より低い温度で加熱、加圧して予備成形物を作製する。次いで、この予備成形物を減圧雰囲気中に放置して、空気の除去を行う。次いで、上記ＵＨＭＷＰＥの融点以上に加熱された水蒸気雰囲気中で焼結した後冷却してＵＨＭＷＰＥの多孔質体を作製する。
【００１８】
上記焼結法を詳細に説明する。まず、ＵＨＭＷＰＥ粉末を金型に充填し、加熱する。加熱温度は、ＵＨＭＷＰＥ粉末の融点よりも低い温度で行う必要がある。通常、融点より２０℃低い温度範囲以内であるのが好ましい。加熱時間は、加熱温度により適宜決定されるが、通常、金型内で形成される予備成形物の肉厚１ｃｍ当たり３０〜６０分間の範囲とするのが好ましい。
【００１９】
上記加熱後、金型内に充填されているＵＨＭＷＰＥ粉末を加圧して、予備成形物を作製する。この加圧は、通常、約０．３×１０^５〜４０×１０^５Ｐａの圧力で、金型内におけるＵＨＭＷＰＥ粉末の充填高さを調整する方法によって行うことができる。金型内で形成される予備成形物の重量（金型に充填したＵＨＭＷＰＥ粉末の重量）、予備成形物の底面積（通常、金型の底面積と同じ）および予備成形物の比重（見かけ密度）の間には、下記の関係式が成立する。重量＝底面積×高さ×比重（見かけ密度）。したがって、上記加圧により金型へのＵＨＭＷＰＥ粉末の充填高さを所定値にすることにより、予備成形物の比重（見かけ密度）を決定することができる。すなわち、同一の金型を用い、ＵＨＭＷＰＥ粉末の充填重量を同量とした場合には、充填高さが高い程、比重の小さな予備成形物が得られる。なお、本発明において、比重（見かけ密度）を、約０．２３〜０．７８（気孔率約１５〜７５％）の範囲となるように充填高さを調整するとことが、作業性の点から好ましい。
【００２０】
焼結法によって得られる多孔質体の比重（見かけ密度）は、他の条件が同じであれば、予備成形物の比重（見かけ密度）と密接な関係を有し、予備成形物の比重（見かけ密度）が高い程、これを用いて得られる多孔質体の比重（見かけ密度）も高くなる。このことから、加圧は、多孔質体の比重（見かけ密度）決定工程ということができる。そして、加圧工程によって得られる予備成形物の比重（見かけ密度）を、上記特定の範囲に設定した場合には、後の工程の条件によって多少変化するが、比重（見かけ密度）が約０．２８〜０．７４（気孔率約２０〜７０％）の多孔質体が得られる。なお、予備成形物または多孔質体の比重（見かけ密度）から、下記式、
気孔率（％）＝〔１−（見かけ比重／ＵＨＭＷＰＥの真比重）〕×１００
により、その気孔率を算出することができる。
【００２１】
上記加圧工程により得られる予備成形物に対しては、減圧雰囲気下で脱気処理が行われ、予備成形物の気孔内の空気が排除される。脱気処理としては、例えば、予備成形物を金型から取り出し、耐圧容器中に入れ減圧する方法があげられる。上記減圧雰囲気は、通常、約１３．３〜１３３０Ｐａの範囲である。
【００２２】
脱気処理された予備成形物は、ＵＨＭＷＰＥの融点以上に加熱された水蒸気雰囲気中で焼結される。この焼結の際、前述のように予備成形物は脱気状態であり、かつ上記水蒸気は通常加圧されているため、上記予備成形物内に水蒸気が容易に浸入して速やかに熱を伝達し、成形物が焼結されるようになる。このように、予備成形物の脱気状態を維持して水蒸気焼結を行うと、熱が予備成形物全体に均一かつ速やかに伝達されるようになり、この結果、分布および孔径が均一な気孔を備えた多孔質体を得ることが可能となる。したがって、この加熱水蒸気による焼結工程は、前記の耐圧容器に水蒸気導入管およびこの導入管の開閉を行うバルブを配設し、予備成形物の脱気処理を行った後、減圧状態を解除しつつ、あるいは減圧状態を維持し、上記バルブを開放して加熱水蒸気を導入する方法により行うことが望ましい。
【００２３】
焼結に要する時間は、予備成形物の大きさ、焼結温度等の条件により適宜決定されるが、通常、約３〜６時間である。なお、その他の焼結法での焼結時間は、約４８〜７２時間であることから、この焼結法は、製造効率が高い製法であることがわかる。焼結後、冷却することにより目的とする多孔質体を得ることができる。なお、この冷却は、急冷による多孔質体の亀裂等の発生を防止するために、室温放置による冷却が好ましい。
【００２４】
上記多孔質体をシートに成形する方法は、特に制限するものではなく、例えば、旋盤等を用いた切削により行うことができる。加工は用途に応じて行なわれる。たとえば、光ディスク装置に使用する際には、一般に、上記ＵＨＭＷＰＥ多孔質シートは、偏平リング状に加工される。この加工は、打ち抜き加工等により行われる。
【００２５】
ＵＨＭＷＰＥ多孔質シートの気孔率は、２０〜７０％の範囲に設定するのが好ましい。より好ましくは２０〜５０％であり、特に好ましくは３０〜５０％の範囲である。気孔率が２０％未満であると多孔質シートの摩擦係数が高くなる傾向がある。一方、気孔率が７０％を超えると多孔質シートの機械的強度が低下する傾向がある。この気孔率は、前述の予備成形物の比重による調整や、ＵＨＭＷＰＥ粉末の粒径等により調整することができる。なお、本発明において、気孔率とは、見かけの体積に対する空隙の占める割合である。
【００２６】
ＵＨＭＷＰＥ多孔質シートの厚みは、通常、０．０２〜０．５０ｍｍが好ましい。より好ましくは０．０３〜０．３０ｍｍ、特に好ましくは０．０５〜０．２０ｍｍの範囲である。０．０２ｍｍ未満であると機械的強度が低下する傾向がみられ、逆に０．５０ｍｍを超えると摺動部材としての厚みが厚くなりすぎる場合がある。
【００２７】
より一層の摩擦係数低下のために上記ＵＨＭＷＰＥ多孔質体には、シリコーン等の滑り剤を含浸させてもよい。また、帯電防止のために界面活性剤や導電性ポリマー等の帯電防止剤を含浸させてもよい。その他に、カーボンブラックや導電性ポリマーを成型時に混合しておき、帯電防止性を持たせてもよい。
【００２８】
バリア層は、ＵＨＭＷＰＥ等を用いた多孔質シートと適度な接着性を示す材料であれば特に制限は無い。例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂が用いられる。これら熱可塑性樹脂は、通常、シート状で用いられる。またバリア層は、熱可塑性樹脂シートの積層シート、または熱可塑性樹脂シートとポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等の高強度のシートとの積層シート等を用いることができる。
【００２９】
上記樹脂シート（バリアシート）は多孔質シートと貼り合わせてバリア層を形成する。貼り合わせ方法としては、樹脂シートと多孔質シートを、加熱した一対のロール間を通過させ、熱融着する方法があげられる。その場合に、バリア層の材料としては、多孔質シートの多孔部分から染み出してしまうものは好ましくない。例えば気孔率に対しバリア層に用いる樹脂シートの体積が非常に大きい場合には、バリア層の材料が染み出す恐れがある。
【００３０】
そのため、バリア層に用いる樹脂シートとしては、例えば、溶融粘度が高い熱可塑性樹脂から得られたシートを用いることが好ましい。溶融粘度は、５ｋＰａ・ｓ〜５００ｋＰａ・ｓ、さらには１０ｋＰａ・ｓ〜２００ｋＰａ・ｓであるのが好ましい。溶融粘度は、粘弾性測定装置にて測定される。上記溶融粘度は２００℃、周波数１ｒａｄ／ｓｅｃにおいて測定した値である。かかる溶融粘度が高い樹脂としては、たとえば、架橋ポリエチレン等があげられる。架橋ポリエチレンは、通常のポリエチレンに適量の電子線を照射することにより得ることができる。ポリエチレンの分子に電子線が当ると分子同士の結合が起こり、３次元的な結合（架橋構造）を持つ分子構造ができる。このような溶融粘度が高い樹脂を用いた樹脂シートは、当該樹脂の融点に達してもシートの形状はある程度保持される。このようなシートをバリア層として用いると、多孔質シートの孔からバリア層材料の染み出しは起こらない。
【００３１】
バリア層の厚みは、多孔質シートの気孔率や厚みよって異なるが、通常、０．０１〜０．５ｍｍ程度が好ましい。０．０１ｍｍ未満であると多孔質シートの孔が開く等の不具合が生じるおそれがある。また０．５ｍｍを超えると、摺動部材としての厚みが厚すぎることがある。バリア層の厚みは０．０１〜０．５ｍｍ、さらには０．０２〜０．０５ｍｍであるのが好ましい。
【００３２】
粘着層は、各種粘着剤により形成される。粘着剤は特に制限されず、アクリル系、ゴム系、シリコーン系等の一般的な感圧型粘着剤を用いることができる。粘着剤の種類は、被着体やバリア層の種類により適宜に選定すればよい。
【００３３】
粘着層の形成は、たとえば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の基材の両面に粘着層を形成した両面粘着シートを形成し、当該両面粘着シートの片側のみをバリア層に貼り合わせることにより行なうことができる。また粘着層の形成は、バリア層に粘着剤を直接塗工してもよい。また、セパレータに形成した粘着層を転写することにより形成することもできる。なお、粘着剤と接着するバリア層の面には、より強固に接着するように、コロナ放電等の易接着処理を施してもよい。
【００３４】
粘着層の厚みは、特に制限されるものではない。粘着層を両面粘着シートを貼り合わせて形成する場合、粘着剤の塗工、転写等により形成する場合のいずれの場合にも、粘着層の厚みは、０．０１〜０．３ｍｍ程度が好ましい。さらには、０．０３〜０．１ｍｍが好ましい。０．０１ｍｍ未満では、被着体となる記録メディアおよびその駆動装置、記録装置等に対する接着性が十分得られない場合がある。また、０．３ｍｍを超えると摺動部材としての厚みが厚すぎる場合がある。
【００３５】
また、粘着層には取り扱い性の点から、上記粘着層にセパレータを積層しても良い。セパレータとしては、粘着剤の種類に合わせて選択することができ、特に制限するものではない。たとえば、シリコーン樹脂のような離形性を有する材料を塗布したポリエチレンテレフタレートシート等を用いることができる。またポリエチレンやポリプロピレン等の粘着剤と、比較的貼り付きにくいプラスチックフィルムを用いることができる。
【００３６】
【実施例】
以下に、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はそれによって何等限定されるものではない。
【００３７】
実施例１
（摺動性基材の作製）
ＵＨＭＷＰＥ粉体（分子量５００万，融点１３５℃）を金型に充填し、１２５℃で加熱圧縮して予備成型物を作製した。これを、さらに１６０℃の水蒸気雰囲気中で加熱して焼結させた後、冷却して円筒状の多孔質体（気孔率３５％）を得た。この円筒状多孔質体を旋盤を用いて０．１０ｍｍの厚さに切削してシート状にし、ＵＨＭＷＰＥ多孔質シートを得た。これを摺動性基材として用いた。
【００３８】
（バリア層の形成）
低密度ポリエチレンのシート（厚さ０．０３ｍｍ）に電子線を照射し、架橋を行い、バリアシートを得た。バリアシート（架橋低密度ポリエチレン）の溶融粘度は３０ｋＰａ・ｓ（粘弾性測定装置により、２００℃，周波数１ｒａｄ／ｓｅｃの条件で測定）であった。
【００３９】
ＵＨＭＷＰＥ多孔質シートとバリアシートを、１３５℃に加熱した、対になるゴムロール間を０．５ｍ／分の速度で通過させて、貼り合わせ、摺動性基材にバリア層を形成した。
【００４０】
（粘着層の形成）
シリコーン系粘着剤（ＫＲ１０１−１０，信越化学工業製）１００重量部に過酸化ベンゾイル１．２重量部、トルエン１００重量部を加えた塗布液を調製した。この塗布液を、厚み０．０２５ｍｍのポリエチレンテレフタレートフィルムの両面に塗布し、これを１３０℃で１０分間加熱乾燥し、両面粘着テープを作製した。この両面粘着テープの粘着層の厚みはそれぞれ０．０３ｍｍであった。また、このとき一方の粘着層にはセパレータを貼り付けてある。このセパレータは、厚さ０．０５ｍｍのポリプロピレンシートをそのまま用いた。
【００４１】
次いで、上記摺動性基材のバリア層と、両面粘着テープの粘着層（セパレータが貼り付けられていない側）が対面になるように、ゴムロール間を０．５ｍ／分の速度で通過させ、貼り合わせた。ゴムロールの温度は６０℃とした。次いで、これを１０ｍｍφの円形に打抜き加工し、目的とする摺動部材を得た。
【００４２】
比較例１
実施例１において、ＵＨＭＷＰＥ多孔質シートにバリア層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして摺動部材を得た。
【００４３】
比較例２
実施例１において、摺動性基材として、多孔質ではないＵＨＭＷＰＥシートを用いたこと以外は、実施例１と同様にして摺動部材を得た。
【００４４】
得られた摺動部材について、下記評価を行なった。結果を表１に示す。
【００４５】
（摩擦係数）
相手材としてポリエチレンテレフタレートのシートを用い、バウデンレーベン型摩擦試験機により、摺動速度１５０ｍｍ／分、接触面として直径１２ｍｍの球、荷重２００ｇの条件で測定した。
【００４６】
（粘着剤の染み出し）
摺動部材に６０℃の雰囲気下で６００Ｎ／ｃｍ^２の荷重を６０分間かけた。その後、摺動部材を切断し、粘着剤の移動がどれだけあるかを顕微鏡で観察した。粘着剤が摺動性基材の表面まで達しているか否かを評価した。達している場合を染み出し「有り」とし、達していない場合を染み出し「無し」とした。
【００４７】
【表１】

表１に示したように、実施例の摺動部材は、摩擦係数が低く摺動性が良好であることが認められる。また粘着剤の染み出しもない。一方、比較例では、低い摩擦係数による摺動性と、粘着剤の染み出しの防止を両立することができない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の摺動部材の一例の断面図である。
【図２】従来の摺動部材の一例の断面図である。
【符号の説明】
１摺動性基材
２粘着層
３バリア層
４セパレータ

Claims

摺動性基材の片側に粘着層を有する摺動部材であって、
前記摺動性基材は、プラスチックを主体とする多孔質体であり、かつ、
前記摺動性基材と前記粘着層の間には、バリア層を有することを特徴とする摺動部材。
前記摺動性基材が、超高分子量ポリエチレンを主体とする多孔質体であることを特徴とする請求項１の摺動部材。
バリア層が、熱可塑性樹脂層を有することを特徴とする請求項１または２記載の摺動部材。
熱可塑性樹脂が架橋ポリエチレンであることを特徴とする請求項３記載の摺動部材。
バリア層の厚みが、０．０１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の摺動部材。