专利名称：抗油剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及抗油剂，更加具体地说涉及例如用于在动压力装置如流体动压力轴承装置上形成抗油膜的抗油剂，上述动压力装置安装在硬盘驱动器的主轴电动机上。
背景技术：
近年来，硬盘驱动器(常称为“HDD”)已经安装到家用器具上，如个人录像机(常称为“PVR”)。在一般PVR中的硬盘驱动器具有足够的存储容量来存储几百小时的数字记录。这种高存储容量来自很高的存储密度，通过制造技术的改进，这已经变得可能。由于这种高密度存储单元，要求复杂的数据读取和数据写入技术，用于正确地处理从硬盘驱动器得到的数据并写入到例如PVR中的硬盘驱动器上。硬盘驱动器的质量直接影响到这种复杂的数据读取和数据写入技术能否正确地进行。这又影响到硬盘驱动器的可靠性及其所产生的噪音。所述硬盘驱动器的可靠性及其所产生的噪音是使现代PVR能吸引消费者的因素。
典型的硬盘驱动器包括主轴电动机。所述主轴电动机包括，例如流体动压力轴承装置。所述流体动压力轴承装置包括轴、容纳该轴的轴套以及动压力流体层如存在于轴和轴套之间的油。
为了使流体动压力装置获得最佳的性能，所述动压力流体的流体动压力应最大。为了使流体动压力轴承装置中动压力流体的流体动压力最大，必须防止所述动压力流体湿扩散。
湿扩散可由于以下几点而出现A)轴外表面和轴套内表面之间动压力流体的毛细管作用；B)当例如轴承装置开动、停止加速或者受到冲击时，动压力流体分散；和/或C)当所述轴承装置的温度上升时，动压力流体可能出现外溢。
为了防止湿扩散，已知在所述压力轴承装置和/或硬盘驱动器的某些部位上形成抗油膜。为了形成抗油膜，可以首先将抗油剂施涂到所需的区域，并烘烤形成抗油膜。
为了确保抗油膜的质量，必须检查抗油剂涂层的质量和/或抗油膜本身的质量。一种已知的检测方法是目视检测。
一种已知的抗油剂是无色透明的氟系树脂。由这种树脂形成的抗油膜很难通过肉眼来检测。因此，很难控制动压力轴承装置如流体动压力轴承装置上抗油膜的质量。若不进行目视检测，则由于湿扩散会损害具有由这种抗油剂形成的抗油膜的主轴电动机的可靠性。
特许公开(Toku kai)2001-27242的官方公报提出了改进所述目视检测所述抗油剂涂层质量和由所述抗油剂形成的抗油膜的质量的方法。所述方法要求使用着色剂，便于进行目视检测。
虽然所述公报提出的方法可以改进目视检测抗油膜质量，但是已经发现，在所述抗油剂中的着色剂会产生大量的排出气，其体积量明显大于由其它常规抗油剂产生的排出气。例如，由于硬盘驱动器操作过程中受热并蒸发会产生排出气。排出气量增大对硬盘驱动器的可靠性不利。而且，所述排出气会降低磁盘的有效区域，以及磁头存储表面的密度。因此，要求制造所产生排出气的量降低的动压力装置，如流体动压力轴承装置。
也要求在无需为常规制造工艺增加任何重要步骤的条件下制造这种动压力装置，适于进行批量生产。
发明内容
本发明一方面是从产生少量排出气的抗油剂制造抗油膜。
本发明另一方面是动压力装置，如流体动压力轴承装置，它具有防止湿扩散的抗油膜。
本发明另一方面是用于制造动压力装置，如流体动压力轴承装置的方法，它们可以进行批量生产。
本发明另一方面是用于制造动压力装置，如流体动压力轴承装置的方法，它可以容易地目视检查抗油剂涂层的质量。
本发明另一方面是用于制造动压力装置，如流体动压力轴承装置的方法，它不会产生显著量的排出气。
为了获得上述特征，例如可以用包含UV着色剂、氟基聚合物和溶剂的抗油剂涂覆流体动压力轴承装置的轴套和轴。然后，在室温下干燥所述轴套和轴，并在约90-150℃下烘烤所述涂层，形成抗油膜。因此，所述轴套和轴可以通过任何已知的方法进行目视检测，如操作工在紫外(UV)光下通过肉眼进行观察。或者，操作工可以在放大镜或者显微镜帮助下目视检测，或者通过在紫外光下用CCD照相机扫描所需区域并在监视器上观察所扫描的区域来进行目视检测。若需要的话，所述CCD照相机允许用电子方法自动检测所扫描的区域，从而无需使用操作工。这可以通过任何已知的方法来完成。本发明形成的包括轴套和轴的流体动压力轴承装置可以安装到例如硬盘驱动器中，作为主轴。
在本发明示例性实例中，所述UV着色剂的密度应约为100PPM-400PPM。
在本发明另一个示例性实例中，所述氟基聚合物的密度应约为0.1-0.6重量％。
在本发明另一个示例性实例中，所述UV着色剂的密度应约为150-300PPM，且所述氟基聚合物的密度应约为0.2-0.5重量％。
通过以下参考附图的发明描述，本发明的其它特征和优点会变得显而易见。
图1是用于具有本发明示例性流体动压力轴承装置的硬盘驱动器的主轴电动机的部分截面透视图。
图2是用于本发明硬盘驱动器的示例性主轴电动机的部分截面的放大透视图。
图3是用于本发明硬盘驱动器的示例性主轴电动机的部分截面的放大透视图。
图4是显示本发明示例性流体动压力轴承装置的轴套和轴的示意图。
图5显示了在烘烤所述抗油剂之前，由本发明抗油剂和市售抗油剂产生的排出气的图。
图6显示了由抗油膜产生的排出气的图，所述抗油膜通过烘烤本发明的抗油剂和市售抗油剂形成。
具体实施例方式
图1和2显示了用于具有示例性流体动压力轴承装置的硬盘驱动器的示例性主轴电动机的部分截面。所述主轴电动机包括毂3、轴2、轴套1和法兰(基盘)4。毂3支承着磁盘进行旋转，并固定在轴2上。轴套1的外表面由法兰4的内径支承。
图3是图1所示流体动压力轴承装置的截面图。图3显示了置于轴套1内径和轴2外径之间的动压力油5。动压力油5可以是任意已知的动压力油。
图3也显示了在流体动压力轴承装置上形成本发明抗油膜的例子。在本发明示例性实例中，本发明的抗油膜形成在所述流体动压力轴承装置接触大气的一面上。例如，所述抗油膜形成在流体动压力油5和大气之间的界面上，所述动压力油5置于轴套1内径和轴2外径之间。见图3和4，这些表面例如是轴套1的端面6以及轴2的外径部分7。但是，本领域的那些技术人员应理解，本发明并不要求用抗油膜覆盖仅是本文所述的部分。可以用抗油膜和/或抗油剂覆盖轴承装置任意所需的部分或表面等。
现在参见图4，在本发明示例性实例中，在覆盖所述抗油膜之后，轴承组件轴套1和轴2可以通过任何已知的方法进行组装，来形成流体动压力轴承装置。例如，在轴套1和轴2上形成所述抗油膜之后，在室温下，在轴套1内径和轴2外径之间放置，例如填充动压力油5。可以在通过任何已知方法制造所述流体动压力轴承装置的任何时候填充动压力油5。例如，可以在组装所述流体动压力轴承装置之后或者安装毂3之前填充动压力油5。
本发明示例性实例中，所述抗油剂由UV着色剂、氟基聚合物和溶剂制得。本发明合适溶剂的例子是PFPE(全氟聚醚)和HFC(氟烃)。在本发明示例性实例中，所述UV着色剂的密度应约为100PPM-400PPM，且所述氟基聚合物的密度应约为0.1-0.6重量％。
在本发明示例性实例中，所述抗油膜通过涂覆所需区域的表面如上述具有抗油剂的轴套1和轴2所选的表面，之后进行干燥和烘烤来形成。考虑到所涂覆表面和部件的大小和形状，可以使用任何合适的涂覆方法。例如，合适的涂覆方法包括刷涂、喷涂、浸涂、旋涂、转移涂布和灌封涂布(potting coating)等。
用所述抗油剂涂覆轴套1的端面6和轴2的外径部件7之后，将轴套1和轴2置于紫外线下，并目视检查确定所述抗油剂涂层的质量。通过肉眼可以容易检查轴套1和/或轴2，若需要的话，可以通过任何已知的方法进行检查。例如，当施加紫外光时，会产生或紫或蓝的可见光，由此可以目视检查所述抗油剂涂层的质量。例如，目视检查轴套1和轴2，确定所述抗油剂是否完全覆盖所述需要涂布的区域。
本发明示例性实例中，在用所述抗油剂涂覆所需表面，如轴承部件轴套1和/或轴2之后，通过在约90-150℃的温度下烘烤或加热所述抗油剂1小时来形成所述抗油膜。较好的是，在用所述抗油剂涂覆所述制件之后，在烘烤所述制件之前将所述涂层进行风干。在烘烤之后，发现已经形成抗油膜，并且在强粘合力作用下固定在所述制件上。
在本发明的示例性实例中，所述膜的厚度应约为0.1-2.0微米。在本发明示例性实例中，所述薄膜的厚度取决于所述氟基聚合物的密度。若所述聚合物的密度在0.1-0.6％范围的高端，那么所述薄膜的厚度将在0.1-2.0微米范围内的高端。类似地，若所述聚合物的密度在0.1-0.6％范围的低端，那么所述薄膜的厚度将在0.1-2.0微米范围的低端。例如，若所述聚合物的密度约为0.5重量％，那么所述薄膜的厚度应约为2.0微米。若所述聚合物的密度约为0.2％，那么所述薄膜的厚度应约为0.1-0.2微米。
在本发明示例性实例，本发明抗油剂可以用于任何已知或常规工艺中，用于在所需制件上形成抗油膜。例如，并不需要改变在用于形成抗油膜的已知工艺中使用的烘烤温度或者烘烤时间。因此，可以用形成已知抗油膜的相同制造设备，用本发明的抗油剂形成抗油膜。
已经发现，当使用本发明的抗油剂时可以显著降低排出气的量。虽然此处不打算结合任何理论，但是认为当使用本发明的抗油剂时，在烘烤工艺中所述UV着色剂会蒸发并扩散到所述氟基聚合物中。因此，降低着色剂和氟基聚合物的残留密度，由此降低由所述抗油膜产生的排出气的量。也发现，通过在例如和轴套1端面部分6相对的毂3表面上形成本发明的抗油膜，也可以防止因分散等导致的湿扩散。
在本发明示例性实例中，所述UV着色剂来自香豆素系，虽然本领域的那些技术人员应意识到可以使用任何着色剂，只要它们和本发明的特征或目的一致即可。在本发明示例性实例中，所述抗油剂可以使用来自香豆素系、蒽醌系、喹吖啶酮系、酞菁系和壬二酸(azelaic)系等的化合物形成的至少一种有机颜料。在本发明示例性实例中，可以使用至少一种蒽醌系和偶氮系的化合物作为染料。
在发明示例性实例中，抗油剂的UV着色剂组分的密度约为100PPM-400PPM，宜约为150PPM-300PPM。
已经发现，当所述抗油剂包含约少于100PPM的UV着色剂时，在室温下干燥之后通过目视检查不能观察到着色现象。这使得难以检查所述抗油剂涂层的质量。
当所述抗油剂包含约大于400PPM的UV着色剂时，已经发现在所述抗油膜中可以观察到着色现象，由此显示出在所述抗油膜中存在残留的UV着色剂。但是也发现，在这种抗油膜中排出气的量明显大于由如下所述抗油剂形成的抗油膜所述抗油剂包含少于400PPM的UV着色剂，尤其是少于300PPM的UV着色剂。
在本发明示例性实例中，所述抗油剂可以包含任何合适的氟基聚合物等。非限制性例子包括至少一种以下所述的氟基聚合物乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FED)等。在本发明示例性实例中，也可以使用来自具有较低表面能的全氟树脂系，结晶或者非结晶等。
在本发明示例性实例中，在抗油剂中氟基聚合物的密度约为0.1-0.6重量％，宜约为0.2-0.5重量％。已经发现，当所述氟基聚合物的密度高于0.6重量％时，在所述烘烤后形成的抗油膜中残留的UV着色剂组分的密度高。因此，所产生的排出气的量和通过常规抗油剂形成的抗油膜的排出量大致相同。
虽然不打算结合任何理论，但是应认为所述氟基聚合物导致本发明抗油膜防湿扩散的性能。已经发现，氟基聚合物含量低于约0.1重量％的抗油剂并不能形成能充分防止湿扩散的抗油膜。
已经发现，当所述氟基聚合物的密度大于0.2重量％但小于0.5重量％时，通过本发明的抗油膜可以呈现出更佳的湿扩散性能。而且也发现，所产生的排出气的量可以降低至低于由不含着色剂组分的抗油剂形成的抗油膜所产生的排出气的量。
实施例为了制造试片，在清洁溶液(异丙醇和己烷的混合液)中清洗1平方英寸的不锈钢片如SUS304片，并在100℃下干燥1小时。
然后，根据氟基聚合物的密度为0.5重量％的溶液，制备三块抗油剂实施例。所述抗油剂实施例包含来自香豆素系的UV着色剂、作为氟基树脂的全氟烷基聚合物和作为溶剂的2，3-二氢全氟戊烷。所述实施例1的UV着色剂量设定为200PPM，实施例2设定为300PPM，实施例3设定为400PPM。
包含着色剂组分的常规抗油剂用作对比例1。无色(无着色剂)的抗油剂用作对比例2。
按以下方式制备所述试验样品并进行试验用上述各抗油剂实施例样品涂覆各试片的整个表面，并在室温下进行干燥。实施例1所述抗油剂用于形成试验实施例1。实施例2所述抗油剂用于形成试验实施例样品2。实施例3所述抗油剂用于形成试验实施例样品3。对比例1所述抗油剂用于形成试验对比例样品1。对比例2所述抗油剂用于形成试验对比例样品2。
确定实施例1-3和对比例1的抗油剂涂层的质量。具体是通过将紫外光施加到各试验片的涂覆面上来测量各试片的着色程度和可目视检测性。然后在显微镜下目视检测所述试片，便于更加详细地检测所述试片更加精细的部分。
对比例2样品难以进行检测。虽然不打算结合任何理论，但是应认为，其原因是溶剂中所含的任何着色物质被试片的涂覆表面吸附，使所述涂覆表面基本上无色。按相同方式对实施例1-3和对比例1目视检测所述抗油剂涂层的质量。
实施例1-3显示高度的着色效果和可目视检测性。这表明在实际生产中，通过肉眼可以容易地目视检测所述具有本发明抗油剂的组件。
在目视检测之后，在100℃下加热实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2的样品1小时，由此烘烤抗油剂，在各试片上形成抗油膜。然后，使所述着色试片经受紫外线，并在显微镜下检查，确定各试片的着色程度和可目视检测性。
在实施例1和实施例2的试片中没有任何着色现象。这证实已经降低了抗油膜中UV着色剂组分的密度。在实施例3中，观察到一些着色现象。在对比例1中，观察到着色类似于烘烤前的着色。出于上述原因，很难对涂覆对比例2的样品的试片进行目视检查。
在烘烤前产生的排出气的量按以下方式测量烘烤前各试验样品产生的排出气的量在目视检测之后，收集来自实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2样品的抗油剂涂层(在烘烤前干燥的抗油剂)3小时的量。在105℃下以每分钟50微升的速度收集所述排出气(以氦为标准)。结果，获得每单位重量(1mg)抗油剂涂层所产生的总排出气体积(ng)和含氟聚合物产生的排出气的量(以纳克，ng表示)。
在试验对比例2的抗油剂所产生的排出气的量时，使用没有进行目视检测的试验片。换句话说，在抗油剂中使用的溶剂不含被所述涂覆表面吸附的着色剂。
在图5中显示了实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2的抗油剂在烘烤前的总排出气值以及氟基聚合物排出气的值，并在表1中详细列出。
表1
烘烤之后产生的排出气的量在100℃下加热实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2的各试片约1小时，形成抗油膜。然后，如上所述从各试片收集所述抗油膜。在105℃下以每分钟50微升的速度从各试片的抗油膜上收集(以氦为标准)排出气3小时。结果，获得每单位重量抗油膜所产生的总排出气体积和含氟聚合物产生的排出气的量。
在试验对比例2的抗油剂所产生的排出气的量时，使用没有进行目视检测的试片，即用具有未吸附到所述涂覆表面上的溶剂的抗油剂涂覆。所述试片在100℃下加热1小时，由此烘烤所述抗油剂形成抗油膜。然后，如上所述测量所述试片，和其它四个试片进行比较。
在图6中显示了实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2的抗油剂在烘烤之后的总排出气值以及氟基聚合物排出气的值，并在表2中详细列出。
表2
由上可见，在烘烤前获得的排出气值表明所述着色剂的密度影响所述含氟聚合物排出气的量。例如，相比包含着色剂的常规抗油剂(对比例1)，可以调整所述着色剂的密度来有效地降低含氟聚合物排出气的体积。甚至可以将所述含氟聚合物排出气的体积降低至低于所述不含着色剂的常规抗油剂(对比例2)的排出气值。
烘烤后获得排出气值表明含有200PPM(实施例1)、300PPM(实施例2)和400PPM(实施例3)的UV着色剂的抗油剂具有类似的效果。
应注意到，图5(烘烤前)以及图6(烘烤后)中所示排出气体积轴刻度的最大值分别为35,000ng/mg和3,500ng/mg。
总而言之，已经发现基于氟基聚合物的抗油剂中，当所述UV着色剂的密度约为100-400PPM，较佳约为150-300PPM，并且所述氟基聚合物的密度约为0.1-0.6重量％，较佳约为0.2-0.5重量％时，所述抗油剂尤其适于制造需要抗油膜的部件，如流体动压力轴承组件。
虽然已经参考具体的实例说明了本发明，但是对本领域的那些技术人员来说，许多其它的变化和修改以及其它应用都将是显而易见的。因此，优选的是本发明并不受本文具体内容的限制。
权利要求
1.一种抗油剂，所述抗油剂包含约100-400PPM的UV着色剂；和氟基聚合物。
2.权利要求1所述的抗油剂，其特征在于，所述UV着色剂的量约为150-300PPM。
3.权利要求1所述的抗油剂，其特征在于，所述氟基聚合物的重量百分数约为0.1-0.6％。
4.权利要求3所述的抗油剂，其特征在于，所述氟基聚合物的重量百分数约为0.2-0.5％。
5.权利要求1所述的抗油剂，其特征在于，所述UV着色剂是来自香豆素系的化合物。
6.权利要求1所述的抗油剂，所述抗油剂还包含有机颜料。
7.权利要求1所述的抗油剂，所述抗油剂还包含染料。
8.一种形成抗油膜的方法，所述方法包括用抗油剂涂覆工件的表面，在所述表面上形成检查涂层，所述抗油剂包含约100-400PPM的UV着色剂；氟基聚合物；和溶剂；干燥所述涂层，并烘烤所述抗油剂，直到形成抗油膜。
9.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述抗油剂在约90-150℃的温度下烘烤。
10.权利要求9所述的方法，其特征在于，所述抗油剂烘烤约1小时。
11.权利要求8所述的方法，所述方法还包括在烘烤前在紫外光下检查所述涂层的步骤。
12.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述UV着色剂的量约为150-300PPM。
13.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述抗油剂包含约0.1-0.6重量％的氟基聚合物。
14.权利要求13所述的方法，其特征在于，所述氟基聚合物的重量百分数约为0.2-0.5％。
15.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述UV着色剂是来自香豆素系的化合物。
16.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述抗油剂包含有机颜料。
17.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述抗油剂包含染料。
18.权利要求8所述的方法，所述方法还包括将所述工件作为流体动压力轴承装置部件的步骤。
19.权利要求8所述的方法，所述方法还包括将所述工件作为硬盘驱动器部件的步骤。
20.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述工件为压力轴承装置的轴套和轴中的至少一种。
21.一种抗油剂，所述抗油剂包含约100-400PPM的UV着色剂；约0.1-0.6重量％的氟基聚合物；和溶剂。
22.一种抗油剂，所述抗油剂包含约150-300PPM的UV着色剂；约0.2-0.5重量％的氟基聚合物；和溶剂。
23.一种轴承组件，所述组件包括其上具有抗油剂的表面，所述抗油剂包含约100-400PPM的UV着色剂；氟基聚合物；和溶剂。
24.权利要求23所述的轴承组件，其特征在于，所述抗油剂包含约0.1-0.6重量％的氟基聚合物。
25.权利要求23所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承组件为轴承装置的轴套。
26.权利要求23所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承组件为轴承装置的轴。
27.权利要求23所述的轴承组件，其特征在于，使所述抗油剂形成抗油膜。
28.权利要求23所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承组件作为轴承装置的部件。
29.权利要求23所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承组件作为硬盘驱动器的部件。
30.一种流体动压力轴承组件，所述组件包括其上具有抗油剂的表面，所述抗油剂包含约100-400PPM的UV着色剂；氟基聚合物；和溶剂。
31.权利要求30所述的流体动压力轴承组件，其特征在于，所述抗油剂包含约0.1-0.6重量％的氟基聚合物。
32.权利要求30所述的流体动压力轴承组件，其特征在于，所述轴承组件为流体动压力轴承装置的轴套。
33.权利要求30所述的流体动压力轴承组件，其特征在于，所述流体动压力轴承组件为流体动压力轴承装置的轴。
34.权利要求30所述的流体动压力轴承组件，其特征在于，使所述抗油剂形成抗油膜。
35.权利要求30所述的流体动压力轴承组件，其特征在于，所述流体动压力轴承组件作为流体动压力轴承装置的部件。
36.权利要求30所述的流体动压力轴承组件，其特征在于，所述流体动压力轴承组件作为硬盘驱动器的部件。
37.一种抗流体剂，所述抗流体剂包含约100-400PPM的UV着色剂；和氟基聚合物。
38.权利要求37所述的抗流体剂，其特征在于，所述UV着色剂的量约为150-300PPM。
39.权利要求37所述的抗流体剂，其特征在于，所述氟基聚合物的重量百分数约为0.1-0.6％。
40.权利要求37所述的抗流体剂，其特征在于，所述氟基聚合物的重量百分数约为0.2-0.5％。
全文摘要
用于涂覆动压力装置如流体动压力轴承装置的抗油剂包含UV着色剂、氟基聚合物和溶剂。在本发明的示例性实例中，所述UV着色剂组分的密度约为100－400PPM，且所述氟基聚合物的密度约为0.1－0.6重量％。
文档编号B05D3/02GK1537911SQ200310120780
公开日2004年10月20日 申请日期2003年12月4日 优先权日2003年1月7日
发明者冈宫秋雄, 伊藤隆彦, 彦 申请人:美蓓亚株式会社