CN1642713A - 硬盘装置用垫圈的制造方法及垫圈 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种硬盘装置用垫圈的制造方法，所述制造方法从三维自动涂布控制装置的挤出口将垫圈材料挤出在盖体上，使该被挤出的垫圈材料固化，从而将盖体与垫圈形成为一体，制成硬盘装置用垫圈，其特征为，在垫圈的80％或80％以上的部分，垫圈的高度(h)与垫圈在盖体上的粘合面的线宽(w)之比(h/w)在0.8～3.0的范围内。

Description

硬盘装置用垫圈的制造方法及垫圈
技术领域
本发明涉及一种硬盘装置用垫圈(gasket)的制造方法及垫圈，更具体而言，本发明涉及一种在不使用模具、无需冲裁或粘合薄片步骤的前提下制造用于密封计算机硬盘装置中的盖板与主体之间的接合面的硬盘装置用垫圈的方法，以及一种小型的硬盘装置用垫圈。
背景技术
近年来，随着计算机硬盘装置向高性能化、小型化发展，电路构成变得复杂，细微的灰尘也将引发故障，因此在实用上防尘的必要性增加，通常使用垫圈来防止灰尘的入侵。
目前，硬盘装置用垫圈(以下有时称为HDD垫圈)采用下述方法进行制造，①将聚氨酯泡沫片或固体胶片的冲裁物粘贴于盖板上的方法，②通过传递模塑法或注射成型法将固体胶桥接于盖板两面，使之与盖板一体化的方法，③使用分配器挤出熔融树脂或液体状树脂，在盖板表面通过一次性加工挤出垫圈形状，实现一体化的分配法，④将配合有粘合性树脂的热塑性高弹体在盖板的表面注射成形而实现一体化的方法等。
在上述制造方法中，分配法具有以下优点，①不需要到开始制造为止的前置时间长、并且增加初期成本的模具，②由于该方法可以在盖板上直接加工出垫圈形状，因此不需要粘贴等步骤。该分配法在工业中被广泛使用，在制造HDD垫圈方面，分配法也已经可以适用于制造3.5英寸(88.9mm)HDD等大型装置用垫圈，半数以上的3.5英寸HDD垫圈都是通过该方法制造的。
另一方面，随着HDD小型化技术的进步，现在2.5英寸(63.5mm)的HDD开始成为主流，而且1.8英寸(45.7mm)、1英寸(25.4mm)的小型HDD也已经被制成产品。对于在上述小型HDD中使用的HDD垫圈而言，必须采用线宽更窄、且高度高的墙壁样垫片。
但是，分配法由于将从分配器中挤出的垫圈材料一次性加工形成垫圈形状，因此垫圈的截面形状因垫圈材料的自重而形成类似被压扁的半圆形状。因此，难以形成线宽窄、且高度高的垫圈，另外，因为不能达到所要求的垫圈高度或宽度的精度，因此作为3.5英寸HDD垫圈制造方法主流的分配法并不适用于制造2.5英寸HDD及较之更小的HDD垫圈，事实上，上述产品还未在市场中出现。
发明内容
本发明的目的是针对上述情况，提供一种能够在盖体上形成线宽窄、且高度高的垫圈的硬盘装置用垫圈的制造方法，以及利用该制造方法制造的小型硬盘装置用垫圈。
本发明人等为实现上述目的，通过深入研究，结果发现，在从三维自动涂布控制装置的挤出口中将垫圈材料挤出至盖板上，通过该被挤出的垫圈材料的固化，使盖体与垫圈一体化的硬盘装置用垫圈的制造方法中，通过在挤出上述垫圈材料形成第一层垫圈后，再在该第一层垫圈上挤出上述垫圈材料以形成多层结构的垫圈，由此可以得到具有线宽窄、且高度高的形状的垫圈。
另外，在盖体上沿该盖体的边缘连续移动三维自动涂布控制装置的挤出口，从该挤出口中挤出垫圈材料，通过该被挤出的垫圈材料的固化，使盖体与垫圈一体化的硬盘装置用垫圈制造方法中，通过使前述挤出口的截面形状为椭圆形、沿短轴的平行线切去椭圆的一部分得到的半椭圆形、菱形、方形或三角形，该挤出口对应移动方向进行旋转，使椭圆形的短轴部分、半椭圆形的直线部分、菱形的短对角线、方形的短边、或三角形的底边相对该挤出口的移动方向始终保持大致为直角，由此可以得到具有线宽窄、且高度高的形状的垫圈。
而且，本发明人等还发现在垫圈因自重无法获得足够高度的情况下，可通过在非接触状态下使从喷嘴的挤出口中挤出的垫圈材料尽可能快速地进行固化来有效解决这一问题。具体而言，于挤出口的附近设置用于固化垫圈材料的活性能量射线照射装置，边在盖板上一次性加工成垫圈形状，边通过活性能量射线的照射使其立刻固化，成功地形成了具有足够高度的垫圈材料。并且，还发现可以通过使垫圈的挤出压力为50kPa～1Mpa，及使用具有特定粘度特性的垫圈材料，进一步实现上述效果。
本发明是如上所述完成的。
附图说明
图1、图2以及图5为本发明的具有多层结构的垫圈的示意图。图3及图4为将本发明的具有多层结构的垫圈用于HDD时的模式图。图6为表示本发明的挤出口的形状的示意图。图7为表示使用本发明的异形挤出口时垫圈的截面形状之一例的示意图。图8为表示本发明的异形挤出口之一例，及使用该挤出口时垫圈截面形状的示意图。图9为将具有图8所示的截面形状的垫圈用于HDD时的模式图。图10～图12为表示在盖板上挤出垫圈的方案的示意图。图13为表示本发明的喷嘴形状为椭圆时挤出口的移动方向及喷嘴朝向的示意图。
1：挤出口的移动方向，2：挤出口的截面形状，3：挤出口的侧面形状，4：垫圈，5：垫圈的顶点，6：中心点，7：挤出口，8：旋转轴，9：挤出口的倾斜度(θ度)，10：HDD盖板，11：分配器喷嘴，12：UV照射装置，13：分配器喷嘴与UV照射装置的结合部
具体实施方式
本发明的特征为通过将垫圈材料从三维自动涂布控制装置的挤出口中挤出形成第一层垫圈之后，再在该第一层垫圈上挤出垫圈材料形成多层构造的垫圈。具体而言，在第一层垫圈上形成第二层垫圈，根据需要可在其上进一步形成第三层垫圈。由此，通过形成垫圈的多层构造，可以得到线宽窄、且高度高的垫圈。
垫圈的挤出装置只要是可以形成上述多层构造的装置即可，并无特别限定，可以举出螺旋式挤出机、空压式挤出机、柱塞式挤出机等。其中，例如在使用螺旋式挤出机时，由于垫圈材料经过练合，因此破坏了构造粘性，即使在垫圈材料被挤出后的静止状态下，有时粘度也较低。因此，每一层的高度降低导致的结果是垫圈高度(h)和垫圈与盖体粘合面的线宽(w)之比(h/w)降低。而且在下层未经固化就进行重叠挤出，最后集中固化的情况下，下层垫圈无法保持形状，重叠上层垫圈时，垫圈有时无法维持足够的高度。
另一方面，使用空压式或柱塞式挤出机的情况下，由于具有不易破坏结构粘性、即使在第一层垫圈上重叠第二层乃至第三层垫圈也可容易地维持第一层垫圈的形状等优点，所以优选使用。
另外，对于本发明的硬盘装置用垫圈的制造方法而言，更优选在挤出上层的垫圈之前使下层的垫圈固化。具体而言，优选在形成第一层的垫圈后，在形成第二层垫圈之前使第一层垫圈固化，并在形成第三层垫圈之前使第二层垫圈固化。通过固化第一层垫圈，在挤出第二层垫圈时，可以避免破坏第一层垫圈，保持垫圈的高度，同样通过固化第二层垫圈，在挤出第三层垫圈时，可以保持第二层垫圈的高度。
特别是在使用上述螺旋式挤出机时，优选使第一层垫圈固化，由此可以保持垫圈的高度。需要说明的是与螺旋式挤出机相比，使用空压式挤出机及柱塞式挤出机的情况下，虽然使第一层垫圈固化的必要性低，但是利用垫圈材料的粘度，有利于使第一层垫圈材料固化。
另外，对于本发明的垫圈而言，在垫圈的80％或80％以上的部分，形成多层结构的第n层(n为2或2以上的整数)垫圈与盖体平行的轴的长度(Wn)和第n-1层垫圈与盖体相平行的轴的长度(Wn-1)优选满足Wn-1≥Wn的关系。例如在n为2或3时，在垫圈的80％或80％以上的部分，优选在所有部分，使第一层垫圈与盖体粘合面的线宽(w1)，与第二层垫圈的截面为圆形、半圆形、椭圆形及半椭圆形时与盖体表面平行的半径或轴的长度(w2)，及同样情况下第三层垫圈轴的长度(w3)满足w1≥w2≥w3的关系。图1示出垫圈重叠的示意图。以该方式进行垫圈重叠时，如果最上层垫圈的宽度窄，则在压缩时不易歪斜，所以是优选的。用于HDD时，从增大记忆用盘片的必要性考虑，因为承受垫圈的框架的厚度非常薄，因此如果垫圈发生歪斜，则垫圈从该框架上偏离，导致密封不严等问题。从以上的观点考虑，更优选使Wn-1/Wn＞1.1。
需要说明的是用于HDD时，因为中央部设置有1～数枚盘片，所以通过使垫圈的宽度满足上述关系，可阻止由垫圈引起的盘片旋转、或阻碍读取或写入不畅的发生，制得运行性良好的HDD，因此是优选的。
另外，上述第n层(n为2或2以上的整数)的垫圈的截面形状可以为圆形、半圆形、椭圆形或半椭圆形中的任意一种，该第n层垫圈截面的中心点与第n-1层的垫圈截面的中心点相比，优选处于相对盖体的中心更靠近外侧的位置。图2～图4示出具有n为3时的多层结构的垫圈示意图。此处，图2示出具有使垫圈截面的中心点在每次垫圈重叠时都向盖体外侧偏移的多层结构的情况。另外，图3示出将此垫圈用于实际的HDD时的模式图；另一方面，图4示出各层垫圈的中心点与盖体垂直方向一致时的模式图。通过采用如图2及图3所示的构造，具有可以防止由垫圈引起的盘片旋转、阻止读取错误及写入错误等不良情况发生的优点。
而且，在改变分配器的喷嘴形状进行挤出的情况下，设第一层垫圈的截面积为S1，第n层上挤出的垫圈的截面积为Sn时，满足S1≥Sn≥Sn+1的关系可以有效地实现w1≥wn≥wn+1，并得到稳定的垫圈。更具体而言，如图5所示，设在第二层上挤出的垫圈的截面积为S2，在第三层上挤出的垫圈的截面积为S3时，优选满足S1≥S2≥S3的关系。
其次，本发明的特征为三维自动涂布控制装置的挤出口的截面形状为非圆形的并具有长轴与短轴的异形形状，该短轴相对于该挤出口的移动方向始终大致保持为直角。此处，作为具有长轴和短轴的形状，如图6所示，有椭圆形、沿短轴的平行线切去椭圆形的一部分得到的半椭圆形、菱形、长方形、梯形等方形、三角形、其他的多边形等，短轴是指椭圆形的短轴部分、半椭圆形的直线部分、菱形的短对角线、长方形的短边、梯形的底边、三角形的底边、多边形的底边等。使上述椭圆形的短轴部分、半椭圆形的直线部分、方形的短边或三角形的底边等短轴相对于该挤出口的移动方向始终大致保持为直角的方法有很多种，例如在该挤出口的喷嘴为可自由旋转、一次性加工成形垫圈时，在拐角或弯曲部等非直线部分，对应于挤出口移动方向的变化，可以使该喷嘴以盖体的垂直轴为中心进行旋转，从而实现上述目的。通过采用上述的构造，可以得到线宽窄、且高度高的垫圈。
挤出口的截面形状为椭圆形、半椭圆形时，其长轴(c)与短轴(d)之比(c/d)优选大于1.1；为菱形时，其长对角线(e)与短对角线(f)之比(e/f)优选大于1.1；为长方形时，其长边(g)与短边(i)之比(g/i)优选大于1.1；为梯形时，其高(j)与平行的两条边中的长边(k)之比(j/k)优选大于1.1。需要说明的是作为三角形，优选顶角不足90度的等腰三角形。使该挤出口对应于移动方向进行旋转，使椭圆形的短轴部分、半椭圆形的直线部分、菱形的短对角线、方形的短边、或三角形的底边等短轴相对于该挤出口的移动方向始终大致保持为直角，从而可以得到即使线宽窄也具有一定高度的形状的垫圈。另外，优选使挤出口前端的半椭圆形直线部分、方形的短边或三角形的底边处于朝向移动方向前方的位置，由此使椭圆形的端部、半椭圆形的直线部分、方形的短边或三角形的底边与盖体接触、粘附或粘合。特别是在椭圆的情况下，通过使(c/d)超过1.1，可以容易地形成h/w超过0.8的垫圈。
以上述方法制造的垫圈如图7的示意图所示，具有线宽窄、高度高的截面形状，但并不一定要求具有左右对称的形状。即，使用具有如图8所示截面形状的挤出口，制造如该图中所示截面形状的垫圈的方法也是本发明的一种实施方案。即，图8所示的垫圈的截面具有相对于垫圈与盖体接触部分的中心点、垫圈的顶点部分向盖体外侧偏移的形状。另外，图9示出将具有图8所示的截面形状的垫圈用于实际的HDD时的模式图，通过采用上述构造，具有可以阻碍由垫圈引起的盘片旋转、防止读取错误或写入错误等不良情况的优点。
另外，对于上述挤出口的截面形状而言，可以在挤出口的制造过程中制造得到上述截面形状，除此以外，也可以将截面形状为圆形的喷嘴的前端斜向切断，制得相对于盖体实际上为椭圆形或半椭圆形的形状。如果采用该方法，则由于容易得到截面为圆形的挤出口，而且容易将挤出口斜向切断，因此具有可以简便且重现性良好地制造挤出口的优点。
其次，也可以根据需要，使三维自动涂布控制装置的挤出口具有对应于盖体的表面及挤出口的移动方向能够向前后左右倾斜的机构，通过具有该机构，可以对垫圈材料的挤出位置或垫圈的形状等进行精确地控制。图10～图12是示出三维自动涂布控制装置挤出口的示意图。如图10所示，可以相对于盖体使θ为90度地挤出垫圈，喷嘴以盖体的垂直轴为中心进行旋转，可以将垫圈一次性挤出加工为所期望的形状。另外，如图11所示，可以使θ不足90度地朝移动方向倾斜挤出口，并挤出垫圈，此时，仍优选使喷嘴以盖体的垂直轴为中心进行旋转。另外，如图12所示，可以使θ不足90度地朝相对于移动方向呈90度的方向倾斜并挤出垫圈。此时喷嘴的旋转轴仍为垂直于盖体的轴。
对于本发明的HDD垫圈而言，在垫圈的80％或80％以上的部分、优选在所有部分，使垫圈的高度(h)与垫圈在盖体上的粘合面的线宽(w)之比(h/w)在0.8～3.0的范围内，特别优选为超过0.8。如果为0.8或0.8以上，则可以充分实现本发明的效果；另一方面，如果为3.0或3.0以下，则垫圈在被压缩时不易歪斜，不会在密封性方面发生问题。
另外，前述垫圈的挤出压力优选为50kPa～1Mpa。如果在该范围内，则可以高效率地进行垫圈的挤出，同时可以得到无垫圈损坏、线宽足够窄、并且高度高的垫圈。从这方面考虑，垫圈的挤出压力更优选为80kPa～800kPa，进一步优选为100kPa～800kPa，特别优选为200kPa～800kPa。
挤出的垫圈形状由于锐角顶点下垂，而且在底面附近因自重而被压扁，所以均形成类似于沿短轴的平行线切割椭圆得到的形状。正确的形状由挤出口的形状、挤出速度、挤出口的移动速度、垫圈材料的粘弹性特性等决定。
需要说明的是垫圈的挤出装置只要是可以实现上述挤出压力的装置即可，没有特别限定，例如在使用螺旋式挤出机的情况下，如上所述，由于垫圈材料经过练合，因此使结构粘性被破坏，即使在垫圈材料被挤出后的静止状态下，也有时因粘度低而容易流出。因此结果导致h/w降低。另一方面，使用空压式挤出机时，因其具有不易破坏上述的结构粘性、并使垫圈容易维持其形状等优点而优选使用。
使用与空压式同样地施加机械性压力进行挤出的活塞式挤出机或柱塞式挤出机，也具有不易破坏结构粘性等与空压式挤出机同样的效果。
在本发明的硬盘装置用垫圈的制造方法中，有多种固化方法，优选使用在垫圈成型后，以活性能量射线照射装置照射充分固化垫圈材料所需的活性能量射线，从而使其固化的方法。
此处，作为用于固化垫圈材料的活性能量射线有紫外线及电子射线、α射线、β射线、γ射线等电离性放射线。其中，尤其是紫外线，装置简便且易于操作，并且可以使垫圈良好地固化。另外，在使用紫外线的情况下，优选在垫圈材料中添加光聚合引发剂及/或光增敏剂。在使用电子射线或y射线等电离性放射线时，可以在不含有光聚合引发剂或光增敏剂的情况下使其迅速地固化。
作为紫外线源，可以举出作为有电极方式的金属卤化物灯、氙灯、低压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯等，作为无电极方式准分子激光灯(excimer lamp)、金属卤化物灯等。作为照射紫外线的气氛，优选使用氮气、二氧化碳气体等惰性气体气氛或降低了氧气浓度的气氛，在通常的空气气氛中使用紫外线固化性垫圈材料时，也可以使其充分地固化。照射气氛的温度通常可以为10～200℃。
优选以下固化方法：在将垫圈材料从挤出口挤出至盖体上的同时，利用由紫外线照射装置发射的紫外线进行固化，使其与盖体一体化。此时，由于从挤出至固化所需的时间短，因此可以在挤出的形状未发生变形的前提下进行固化。另外，优选进行控制，使紫外线照射装置与三维自动涂布控制装置的挤出口的移动同步运动。此时，因为紫外线如果正对着挤出口，则会使垫圈材料固化，所以优选使紫外线以非正对挤出口的方向追踪挤出口通过的轨迹进行移动。作为该方法之一例，可使用以下方法：如图13所示，使紫外线离开至不与挤出口接触的程度，连接挤出口与紫外线的出口，边以连接两方中心的线与移动方向一致的方式进行旋转，边挤出垫圈材料，进行固化。
在并非如上所述的各种圆形的异形挤出口(扁平挤出口)的情况下，由于必须使挤出口与移动方向一致地进行旋转，因此只要预先固定挤出口与活性能量射线，就可以使紫外线与挤出口的移动一致地移至最适位置。此时，优选在最后停止挤出，仅使用紫外线追踪完成的垫圈部分使其固化。需要说明的是三维自动涂布装置可以将市售的连接于旋转装置的涂布装置进行改造后使用。在狭小弯曲的部位，如果活性能量射线的照射范围小，则会出现照射不到的地方，因此优选使紫外线在与移动方向垂直的方向上保持5～15mm的宽度。另外，为了对固化提供必需的能量，优选使紫外线具有充分的强度和宽度。
只要如此设置，即使采用下述的屈服值低、形状保持性差的垫圈材料，也能够在挤出后立即固化，因此具有形状不易损坏的优点。而且，通过多层式加工，可以容易地制造h/w为0.8或0.8以上的宽度窄、高度高的垫圈。
可以采用多种材料作为本发明中使用的垫圈材料，可以根据垫圈的制造条件进行适当选择。具体而言，就垫圈成形的温度而言，优选在剪切速度为1.0/秒时使粘度在50～1000Pa·s的范围内，特别优选在80～700Pa·s的范围内。该粘度如果在50～1000Pa·s的范围内，则因为具有适当的流动性，因此在能够保持垫圈形状的同时，也可以容易地进行垫圈形状的赋形。
需要说明的是垫圈的成形温度优选在30℃～140℃的范围内，更优选在40℃～120℃的范围内。
另外，用y＝-ax+b(a与b为正数)表示成形温度下的粘度(Pa·s)的常用对数(y)与剪切速度(s-1)的常用对数(x)的关系时，a值优选为0.2或0.2以上，而且a值更优选为0.25或0.25以上，特别优选为0.35或0.35以上。如果a值不足0.2，则由于粘度与剪切速度的依赖性小，因此有时发生因粘度过低而无法保持形状、或粘度过高而无法挤出垫圈材料等不利情况。
而且，改变剪切速度，测定剪切应力，将剪切速度的1/2次幂和剪切应力的1/2次幂标于直线坐标上得到的曲线通常称为Casson曲线(Casson plot)，用于评价粘度的屈服值。使用以最小二乘法对该曲线作近似处理得到的直线，以该直线横截剪切应力的1/2次幂轴得到的截距的二次幂为屈服值，也是衡量涂布后静止的垫圈材料形状保持性的指标。该屈服值如果超过5Pa，则在形成上述多层结构的垫圈时，通过在下层固化后再挤出上层并进行固化的方法，可以制造出h/w＞0.8以上的垫圈。另外，屈服值如果超过30Pa，则可以在挤出第一层后不经固化而直接挤出第二层，再集中进行固化。从上述观点考虑，屈服值更优选为70Pa或70Pa以上。另外，在旋转上述异形挤出口使垫圈成形时，屈服值也优选为30Pa或30Pa以上，更优选为70Pa或70Pa以上。
如上所述的具有高触变性、剪切速度依赖性高的材料由于具有在挤出时的粘度低、在挤出后的静止状态下粘度高的特性，因此不发生垫圈形状损坏，从而是优选的。
此处，在使用螺旋式挤出机的情况下，如上所述，由于垫圈材料经过练合，因此其结构粘性被破坏，静止时的粘度有时降低。从以上情况考虑，更优选使用空压式或柱塞式挤出机。
需要说明的是作为将上述粘度和粘度对应的剪切速度的关系调整至上述范围内的方法，有分散无机类填充物的方法、配合使用有机类增稠剂的方法、控制聚合低聚物分子量的方法、控制极性的方法等。作为此处可以使用的无机类填充剂，可以举出湿法二氧化硅、干法二氧化硅以及将上述物质用硅烷偶联剂、硅油、改性硅油、氟化钠、硅氟化镁、非离子表面活性剂、合成聚乙烯蜡等进行疏水处理得到的物质，膨润土、云母、蒙脱石以及用季铵盐对其进行处理得到的物质；另外，作为有机类增稠剂，可以举出氢化蓖麻油、氨基化蜡(amidewax)、氧化聚乙烯等。
另外，上述垫圈材料经JIS K 6253硬度计A的硬度试验测定的硬度优选为50°或50°以下，更优选为40°或40°以下。如果该硬度为50°或50°以下，则在将带有该垫圈的盖体组装在主体上时，由于垫圈容易变形，因此具有盖体难以弯曲、且不损坏密封性的优点。
另外，假定为车载HDD的情况下，为了确保其密封性，在100℃下压缩25％并放置24小时后的永久变形优选为20％或20％以下，更优选为10％或10％以下。需要说明的是为了减少对硬盘的污染，优选使用加热时产生的总气体量及硅氧烷发生量低的物质。而且为了防止水蒸汽透过，优选使用透湿率低的物质。
在本发明中，通过使用具有上述特定物性的垫圈材料，可以得到线宽窄、并且高度高的垫圈。例如，在线宽为1.0mm时，可以得到0.5～2.0mm的垫圈高度。
本发明中使用的垫圈材料只要具有上述物性即可，并无特别限定，但特别优选以选自下述物质中的至少1种为主成分，所述物质为氨基甲酸乙酯、环氧类聚合物、硅、聚异戊二烯、氢化聚异戊二烯、聚丁二烯、氢化聚丁二烯、聚异丁烯、含氟橡胶、以及上述物质的改性物。
其中，作为本发明的垫圈材料，最优选使用以经丙烯酸改性的氨基甲酸乙酯为主成分的材料。作为经丙烯酸改性的氨基甲酸乙酯，可以举出聚醚型多元醇的丙烯酸氨基甲酸乙酯低聚物、聚酯型多元醇的丙烯酸氨基甲酸乙酯低聚物、或分子中同时含有醚基或酯基的丙烯酸氨基甲酸乙酯低聚物以及含有碳酸酯基的碳酸酯二醇的丙烯酸氨基甲酸乙酯低聚物等。作为聚醚型多元醇，可以使用在下述物质中加成氧化乙烯或氧化丙烯得到的化合物，所述物质例如有聚乙二醇、聚丙二醇、聚1，4-丁二醇、聚1，6-己二醇以及1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、环己烷二甲醇、2，2-二(4-羟基环己基)丙烷、双酚A等。聚酯型多元醇可通过醇成分与酸成分反应而得到，可以使用在下述物质中加成氧化乙烯或氧化丙烯得到的化合物或者加成ε-己内酯得到的化合物等作为醇成分，所述物质例如有聚乙二醇、聚丙二醇、聚1，4-丁二醇以及1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、1，4-环己烷二甲醇、2，2-二(4-羟基环己基)丙烷、双酚A等，并使用己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸等二元酸及其酸酐作为酸成分。通过使用上述醇成分、酸成分及ε-己内酯三者同时反应得到的化合物也可以作为聚酯型多元醇使用。另外，碳酸酯二醇可通过下述例如碳酸二苯酯、碳酸二(氯苯基)酯、碳酸二萘酯、苯基甲苯甲酰基碳酸酯、苯基氯苯基碳酸酯、2-甲苯基-4-甲苯基碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等碳酸二芳基酯或者碳酸二烷基酯与下述二醇类，例如1，6-己二醇、新戊二醇、1，4-丁二醇、1，8-辛二醇、1，4-环己烷二甲醇、2-甲基丙二醇、二缩丙二醇、二缩丁二醇或上述二醇化合物和草酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、六氢化邻苯二甲酸等二羧酸反应得到的产物，或作为ε-己内酯的反应产物的聚酯型二醇等通过酯交换反应而制得。以上述方法得到的碳酸酯二醇为分子中含有一个碳酸酯基的单碳酸酯二醇，或分子中含有两个或两个以上碳酸酯基的多聚碳酸酯二醇。本发明中使用的垫圈材料中，特别优选的丙烯酸改性氨基甲酸乙酯为聚醚型多元醇以及聚酯型多元醇的丙烯酸氨基甲酸乙酯低聚物，作为有机二异氰酸酯，没有特别限定，特别优选二异氰酸亚甲基酯、二异氰酸甲苯酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯以及1，6-亚己基二异氰酸酯。
本发明中使用的垫圈材料中，可配合使用公知的光聚合引发剂。作为光聚合引发剂，可以举出例如作为分子内断裂型光聚合引发剂的苯偶姻乙醚、苯偶姻异丁醚、苯偶姻异丙醚等苯偶姻烷基醚类；2，2-二乙氧基苯乙酮、4’-苯氧基-2，2-二氯苯乙酮等苯乙酮类；2-羟基-2-甲基苯基·乙基酮、4’-异丙基-2-羟基-2-甲基苯基·乙基酮、4’-十二烷基-2-羟基-2-甲基苯基·乙基酮等苯基·乙基酮类；苄基二甲基醇缩酮、1-羟基环己基苯甲酮，以及2-乙基蒽醌、2-氯蒽醌等蒽醌类；酰基膦氧化物类；作为其他脱氢型光聚合引发剂的二苯酮/胺类；米蚩酮/二苯酮类；噻吨酮类、胺类光聚合引发剂等。另外，为避免未反应的光聚合引发剂发生迁移，可以使用非萃取型光聚合引发剂。例如，经高分子化处理的苯乙酮类引发剂，或在二苯酮中加成丙烯基的双键得到的产物。
上述光聚合引发剂既可单独使用一种，也可组合两种或两种以上进行使用。使用光聚合引发剂时，相对于100质量份作为主成分的丙烯酸改性氨基甲酸乙酯，其配合量优选为0.5～5质量份，更优选为1～3质量份。
在不影响本发明效果的范围内，在本发明使用的垫圈材料中可以配合使用光增敏剂、热聚合阻断剂、固化促进剂、颜料等。
与挤出垫圈材料后固化而得到的垫圈一体化的盖体可由金属或热塑性树脂等合成树脂形成。作为形成盖体的金属，可以从下述材料中适当选择使用，例如镀镍铝、镀镍钢、冷轧钢、镀锌钢、镀铝/锌合金钢、不锈钢、铝、铝合金、镁、镁合金等。另外，也可以使用将镁注射成形得到的材料。从耐腐蚀性方面考虑，优选经无电解镀镍处理的金属，本发明中，优选使用镀镍铝及镀镍钢。作为无电解镀镍的处理方法，可以采用目前适用于金属材料的公知方法，例如，可以使用将金属板浸渍于无电解镀镍浴中的方法等，所述无电解镀镍浴由含有适当比例的硫酸镍、次磷酸钠、乳酸、丙酸等成分、pH为4.0～5.0左右、温度为85～95℃左右的水溶液构成。
作为形成盖体的热塑性树脂，可以举出例如丙烯腈-苯乙烯树脂(AS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、聚苯乙烯、间规聚苯乙烯等苯乙烯类树脂，聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等聚丙烯复合物等烯烃类树脂，尼龙等聚酰胺类树脂，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯类树脂，改性聚亚苯基醚、丙烯酸类树脂、聚缩醛、聚碳酸酯、液晶聚合物、聚苯硫醚(PPS)等热塑性树脂，只要从上述物质中适当选择即可。作为液晶聚合物，优选使用热致(thermotropic)液晶聚合物，具体而言，可以举出聚碳酸酯类液晶聚合物、聚氨基甲酸乙酯类液晶聚合物、聚酰胺类液晶聚合物，聚酯类液晶聚合物。上述树脂既可以单独使用，也可以组合两种或两种以上进行使用。
为了提高盖体与垫圈的密合性，可以预先对盖体进行表面处理。表面处理可以举出等离子处理、电晕放电处理等。等离子处理可以使用KEYENCE公司制造的等离子照射器等装置。
需要说明的是在制造垫圈时，除了在外周部分形成突起部以外，有时也在内部形成突起部。这种情况下，可以组合使用本发明的垫圈制造方法和其他的成形方法。即，由本发明的挤出方法形成外周部分，使用其它方法制造内部的突起部。在采用挤出方式难以成形的情况下、要求非常高精度的情况下、要求强力粘合的情况下、要求具有挤出用材料不具备的材料特性等情况下，内部的突起部分是有效的。此处所说的其他方法包括将热塑性橡胶或热固性橡胶直接在盖体上注射成形的方法，或使用粘合剂或粘附剂粘贴预先成形的突起部的方法等。在注射成形时，可以预先在盖体上涂布粘合剂，也可以将具有粘合性的橡胶注射成形。
下面，通过实施例对本发明进行详细说明，但是本发明并不限定于下述实施例。
垫圈制造装置
(1)三维自动涂布控制装置
作为三维自动涂布装置，使用NORDSON公司造“CENTURYC720”(以下称为“装置1”)及武藏Engineering公司造“特制SHOTMASTER3”(以下称为“装置2”)。装置1为螺旋式挤出装置，装置2可以作为螺旋式及空压式挤出装置使用。在本实施例及比较例中，将装置2作为空压式挤出装置使用。上述挤出机的挤出口可以交换，并采用圆形的挤出口形状进行挤出。喷嘴的尺寸在表1中以内径表示。
(2)紫外线固化装置
使用Sen Engineering公司制造的“UV1501BA-LT”。
垫圈材料
(1)PU#1；含有丙烯酸改性醚类氨基甲酸乙酯的紫外线固化型氨基甲酸乙酯，加入二氧化硅，赋予了触变性的物质。在50℃、1.0/秒条件下的粘度为251Pa·s，粘度(Pa·s)的常用对数(y)与剪切速度(s-1)的常用对数(x)的关系式为y＝-0.544x+2.399。另外，在50℃下该Casson曲线(Casson Plot)的屈服值为110Pa。
(2)PU#2；含有丙烯酸改性醚类氨基甲酸乙酯的紫外线固化型氨基甲酸乙酯。由于不含有填充材料，由此不具有触变性，在50℃、1.0/秒条件下的粘度为80Pa·s，粘度(Pa·s)的常用对数(y)与剪切速度(s-1)的常用对数(x)的关系式为y＝-0.01x+1.64。另外，在50℃下该Casson曲线(Casson Plot)的屈服值非常低，为0.25Pa。
粘度测定方法
使用HAAKE公司制造的“Rheo Stress R150”，在间隔0.2mm的平行圆盘中放入样品，在规定温度下，在剪切应力作用下旋转，由此时的转数求出剪切速度。然后，以该剪切应力除以剪切速度计算粘度。
实施例1
采用PU#1作为垫圈材料，使用上述装置1，在2.5英寸HDD的经过镀镍处理的0.4mm厚铝板上，以表1所示的条件涂布该垫圈材料，并以紫外线固化装置进行固化，形成第一层垫圈。在第一层垫圈上，以相同条件挤出同样的垫圈材料，并以紫外线固化装置进行固化，形成第二层垫圈。需要说明的是表1的涂布次数2表示对第一层垫圈及第二层垫圈进行了涂布，固化次数2表示分别对第一层垫圈与第二层垫圈进行了固化。
得到的垫圈形状如表2所示。通过本发明的方法，可以得到h/w＝1.0的良好垫圈。
实施例2
采用PU#1作为垫圈材料，使用上述装置2，在2.5英寸HDD的经过镀镍处理的0.4mm厚铝板上，以表1所示的条件涂布该垫圈材料，形成第一层垫圈。在第一层垫圈上，以相同条件挤出同样的垫圈材料，在形成第二层垫圈后，以紫外线固化装置进行固化。需要说明的是表1的固化次数1表示在涂布第一层垫圈及第二层垫圈后，进行了一次固化步骤。
得到的垫圈形状如表2所示。使用装置2，以空压方式进行挤出时，在涂布第一层垫圈后，即使不设置固化步骤，也可得到h/w＝1.7的良好垫圈。这是因为第一层垫圈没有被剪断，所以粘度不会降低，第一层垫圈的形状保持力高的缘故。
实施例3
在形成第一层垫圈后，形成第二层垫圈前，以紫外线固化装置对第一层垫圈进行固化，除此以外，与实施例2同样地形成垫圈。得到的垫圈形状如表2所示。与实施例2相比，可得到h/w进一步提高的垫圈。
比较例1
采用PU#2作为垫圈材料，使用装置2，在2.5英寸HDD的经过镀镍处理的0.4mm厚铝板上，以表1所示的条件涂布该垫圈材料，并以紫外线固化装置进行固化。得到的垫圈形状如表2所示。
在常温、330kPa气压的条件下进行空压式挤出，导致垫圈材料扩大，h/w＝0.5，数值较小，未能得到良好的垫圈。
比较例2
采用PU#2作为垫圈材料，使用上述装置2，在2.5英寸HDD的经过镀镍处理的0.4mm厚铝板上，以表1所示的条件涂布该垫圈材料，形成第一层垫圈。在第一层垫圈上，以相同条件挤出同样的垫圈材料，在形成第二层垫圈后，以紫外线固化装置进行固化。得到的垫圈形状如表2所示。
即使对垫圈材料进行两层重叠，在该条件下，h/w＝0.73，数值较小，未能制得到良好的垫圈。
比较例3
采用PU#1作为垫圈材料，使用装置1，在2.5英寸HDD的经过镀镍处理的0.4mm厚铝板上，以表1所示的条件涂布该垫圈材料，并以紫外线固化装置进行固化。得到的垫圈形状如表2所示。
比较例4
采用PU#1作为垫圈材料，使用装置2，在2.5英寸HDD的经过镀镍处理的0.4mm厚铝板上，以表1所示的条件涂布该垫圈材料，并以紫外线固化装置进行固化。得到的垫圈形状如表2所示。
比较例5
采用PU#1作为垫圈材料，使用装置1，在2.5英寸HDD的经过镀镍处理的0.4mm厚铝板上，以表1所示的条件涂布该垫圈材料，并以紫外线固化装置进行固化。得到的垫圈形状如表2所示。
表1-1
垫圈材料 三维自动控制装置 挤出方式   挤出口的形状    挤出口的内径
  实施例1   PU#1   装置1   螺旋式     圆     Φ1.25
  实施例2   PU#1   装置2   空压式     圆     Φ1.1
  实施例3   PU#1   装置2   空压式     圆     Φ1.1
  比较例1   PU#2   装置2   空压式     圆     Φ1.25
  比较例2   PU#2   装置2   空压式     圆     Φ1.25
  比较例3   PU#1   装置1   螺旋式     圆     Φ1.25
  比较例4   PU#1   装置2   空压式     圆     Φ1.25
  比较例5   PU#1   装置1   螺旋式     圆     Φ1.25
表1-2
 挤出压力(kPa)  垫圈材料温度(℃)  涂布次数  固化次数
  实施例1     -     常温     2     2
  实施例2     450     55     2     1
  实施例3     450     55     2     2
  比较例1     330     常温     1     1
  比较例2     330     常温     2     1
  比较例3     -     常温     1     1
  比较例4     380     55     1     1
  比较例5     -     55     2     1
表2
                        垫圈形状
     截面形状    高度(h)(mm)   线宽(w)(nm)    h/w
  实施例1   半圆形+椭圆形     2     2     1
  实施例2   半椭圆形+真圆形     1.5     0.9     1.7
  实施例3   半椭圆形+真圆形     1.6     0.9     1.8
  比较例1   半圆形     1     2     0.5
  比较例2   半椭圆形     1.6     2.2     0.73
  比较例3   半圆形     1     2     0.5
  比较例4   半椭圆形     1.1     1.4     0.79
  比较例5   半圆形     1.6     2.5     0.6
实施例4
采用PU#1作为垫圈材料，使用装置2，在2.5英寸HDD的经过镀镍处理的0.4mm厚铝板上涂布该垫圈材料，并以紫外线固化装置进行固化。使用椭圆形状(1.1×1.8mm)的喷嘴，如图6所示，使喷嘴的短轴部分相对于挤出口的移动方向始终大致保持为直角，即，使椭圆的长轴始终与移动方向保持一致地进行旋转，同时以表3所示的条件挤出垫圈材料。得到的垫圈形状如表4所示。
如表4所示，通过使用实施例4的方法，可以在整个圆周上均匀地得到半椭圆形的、h/w＝1.5的垫圈。
实施例5
除使用椭圆形状(1.1×1.5mm)的喷嘴以外，与实施例4同样地制得垫圈。得到的垫圈形状如表4所示。通过变更喷嘴的形状，可以控制垫圈的h/w。
实施例6
使用等腰三角形(1.2×1.7mm)的喷嘴，并以表3中所示的条件设定挤出压力。除此以外，与实施例4同样地制得垫圈。得到的垫圈形状如表4所示。
比较例6
采用PU#2作为垫圈材料，使用上述三维自动涂布控制装置2，在2.5英寸HDD的经过镀镍处理的0.4mm厚铝板上涂布该垫圈材料，并以紫外线固化装置进行固化。采用圆形(φ1.25mm)喷嘴，不使喷嘴旋转，以表3所示的条件挤出垫圈材料。得到的垫圈形状如表4所示。h/w＝0.5，为较小的数值，未能得到良好的垫圈。
比较例7
使用三维自动涂布控制装置1，采用螺旋方式的挤出方法，除此以外，与实施例4同样地制得垫圈。采用圆形(φ1.25mm)喷嘴，不使喷嘴旋转，以表3所示的条件挤出垫圈材料。得到的垫圈形状如表4所示。
垫圈材料受到剪切，粘度降低，从而使h/w＝0.6，为较小的数值，未能制得到良好的垫圈。
比较例8
使用圆形(φ1.25mm)的喷嘴，不使喷嘴旋转，除此之外，与实施例4同样地制得垫圈。得到的垫圈形状如表4所示。
比较例9
除不使喷嘴旋转之外，与实施例4同样地制得垫圈。得到的垫圈形状如表4所示。
喷嘴的长轴与移动方向一致时，得到高度为1.5mm、线宽为1.0mm、h/w＝1.5的良好垫圈；短轴与移动方向一致时，得到高度为0.9mm、线宽为1.8mm、h/w＝0.5的垫圈，并且垫圈的高度变得不均匀。
表3-1
垫圈材料 三维自动控制装置 挤出方式 挤出口形状
实施例4 PU#1 装置2 空气压 椭圆
实施例5 PU#1 装置2 空气压 椭圆
实施例6 PU#1 装置2 空气压 等腰三角形
比较例6 PU#2 装置2 空气压 圆
比较例7 PU#1 装置1 螺旋式 圆
比较例8 PU#1 装置2 空气压 圆
比较例9 PU#1 装置2 空气压 椭圆
表3-2
 挤出口内径  有无旋转  挤出压力(kPa) 挤出材料温度(℃)
  实施例4   1.1×1.8     有     450     55
  实施例5   1.1×1.5     有     450     55
  实施例6   1.2×1.7     有     500     55
  比较例6   Φ1.25     无     330     常温
  比较例7   Φ1.25     无     -     常温
  比较例8   Φ1.25     无     450     55
  比较例9   1.1×1.8     无     450     55
表4
                             垫圈形状
    截面形状 高度(h)(mm) 线宽(w)(nm)     h/w
    实施例4     半椭圆形     1.5     1     1.5
    实施例5     半椭圆形     1.3     1     1.3
    实施例6     等腰三角形     1.5     1     1.5
    比较例6     半圆形     1     2     0.5
    比较例7     半圆形     1     2     0.5
    比较例8     半圆形     1.1     1.4     0.79
    比较例9     半椭圆形     1.5～0.9     1.0～1.8     1.5～0.5
产业上的可利用性
根据本发明，可以在不使用模具、无须冲裁或粘合薄片的步骤的前提下制造高度较高的垫圈与盖体形成为一体、适合用于小型硬盘装置的垫圈。

Claims (21)

1、一种硬盘装置用垫圈的制造方法，所述制造方法将垫圈材料从三维自动涂布控制装置的挤出口挤出，使该被挤出的垫圈材料固化，由此制造盖体与垫圈一体化的硬盘装置用垫圈，其特征为，在垫圈的80％或80％以上的部分，垫圈的高度(h)与垫圈在盖体上的粘合面的线宽(w)之比(h/w)在0.8～3.0的范围内。
2、如权利要求1所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，将垫圈材料从所述三维自动涂布控制装置的挤出口挤出形成第一层垫圈后，在该第一层垫圈上，再挤出所述垫圈材料形成多层结构的垫圈。
3、如权利要求2所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，在形成所述第一层垫圈之后，形成多层结构之前，使第一层垫圈固化。
4、如权利要求2所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，在垫圈的80％或80％以上的部分，形成多层结构的第n层(n为2或2以上的整数)垫圈平行于盖体的轴的长度(wn)，与第n-1层垫圈平行于盖体的轴的长度(wn-1)满足wn-1≥wn的关系。
5、如权利要求4所述的垫圈制造方法，其特征为，形成多层结构的第n层(n为2或2以上的整数)垫圈平行于盖体的轴的长度(wn)，与第n-1层垫圈平行于盖体的轴的长度(wn-1)满足wn-1/wn＞1.1的关系。
6、如权利要求4所述的垫圈制造方法，其特征为，所述第n层(n为2或2以上的整数)垫圈的截面形状为圆形、半圆形、椭圆形或者半椭圆形中的任意一种，并且该第n层垫圈截面的中心点与第n-1层垫圈截面的中心点相比，处于相对于盖体的中心更靠近外侧的位置。
7、如权利要求1所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，边使所述三维自动涂布控制装置的挤出口沿盖体的边缘移动，边使垫圈材料固化，该挤出口的截面形状为具有长轴和短轴的异形形状，同时该挤出口根据移动方向进行旋转，并且该短轴相对于该挤出口的移动方向始终保持大致为直角。
8、如权利要求7所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述挤出口的截面形状为椭圆形、沿短轴的平行线切去椭圆的一部分得到的半椭圆形、菱形、方形或三角形，该挤出口相应于移动方向进行旋转，椭圆形的短轴部分、半椭圆形的直线部分、菱形的短对角线、方形的短边或三角形的底边相对于该挤出口的移动方向始终保持大致为直角。
9、如权利要求1～8任一项中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述三维自动涂布控制装置具有选自空压式挤出装置、机械性冲压挤出装置及柱塞式挤出装置的挤出装置，并且，垫圈的挤出压力为50kPa～1MPa。
10、如权利要求1～9任一项中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述垫圈材料在垫圈成形温度下、剪切速度为1.0/秒时的粘度为50～1000Pa·s。
11、如权利要求1～10任一项中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述垫圈材料在用y＝-ax+b(a与b为正数)表示剪切速度(s-1)的常用对数(x)与粘度(Pa·s)的常用对数(y)的关系时，a值为0.3或0.3以上。
12、如权利要求1～11任一项中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述方法使用下述垫圈材料，该垫圈材料在挤出温度下，以剪切速度(s-1)发生变化时的剪切速度的1/2次幂与剪切应力的1/2次幂作图得到的直线在剪切应力的1/2次幂轴上的截距值为(5Pa)1/2(屈服值为5Pa)或(5Pa)1/2以上。
13、如权利要求1～11任一项中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，使用在所述剪切应力的1/2次幂轴上的截距值为(30Pa)1/2(屈服值为30Pa)或(30Pa)1/2以上的垫圈材料。
14、如权利要求1～11任一项中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，使用在所述剪切应力的1/2次幂轴上的截距值为(70Pa)1/2(屈服值为70Pa)或(70Pa)1/2以上的垫圈材料。
15、如权利要求1～14任一项中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述垫圈材料在JIS K 6253硬度计A的硬度试验中测定的硬度为50°或50°以下。
16、如权利要求1～15任一项中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述垫圈材料以选自氨基甲酸乙酯、环氧类聚合物、硅树脂、聚异丁烯、氢化聚异丁烯、聚丁二烯、氢化聚丁二烯、含氟橡胶以及所述物质的改性物中的至少1种为主成分。
17、如权利要求16中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述垫圈材料为丙烯酸改性氨基甲酸乙酯。
18、如权利要求1～17任一项中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述垫圈材料通过照射从活性能量射线照射装置发出的活性能量射线而固化。
19、如权利要求18中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述活性能量射线照射装置为紫外线照射装置，该紫外线照射装置的照射口与所述三维自动涂布控制装置挤出口的移动连动移动。
20、如权利要求19中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法，其特征为，所述紫外线照射装置的照射口在所述三维自动涂布控制装置的挤出口进行旋转的同时，仅以相同的角度在挤出口的周围进行公转。
21、一种硬盘装置用垫圈，利用权利要求1～20任一项中所述的硬盘装置用垫圈的制造方法制成，用于尺寸不足3.5英寸(88.9mm)的硬盘装置。
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