JP5297823B2

JP5297823B2 - 吸着固定用シートおよびその製造方法

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Publication number: JP5297823B2
Application number: JP2009014853A
Authority: JP
Inventors: 鉄兵手塚; 淳一中園; 順一森山; 哲志佐久間
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-01-27
Also published as: JP2010172967A

Description

本発明は、吸引ユニットを用いた搬送対象物品の吸着に使用されるシートに関する。

金属箔、プラスチックフィルム、ディスプレイ用ガラス基板、セラミックグリーンシート、半導体ウェーハといった、板状またはシート状の物品を搬送するための手法の一つに、吸着搬送がある。吸着搬送は、真空引き機能を有する吸引ユニットを使用し、当該吸引ユニットに装着した吸着固定用シートを介して、搬送対象物品を吸引ユニットに吸着させた状態で実施される。

吸着固定用シートとして、平均分子量５０万以上の超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）粉末の焼結体からなるシートに代表される、多孔質膜が知られている（特許文献１）。吸引ユニットによる物品の吸着は、多孔質膜に形成された空孔を利用して、より具体的には、物品に向けて配置される主面（作業面）から、吸引ユニットから吸引作用を受ける反対側の主面（吸引面）へと空気を吸引することによって実施される。

特開２００２−１７３２５０号公報

特許文献１に開示されているような従来型の多孔質膜は、膜の側面から吸引面へと空気が抜ける状態にある。このため、こうした従来型の多孔質膜では、吸引ユニットによる吸引力の一部が、物品の吸着に使用されず、無駄になる。特に、強度を保つために多孔質膜を厚くすると、膜の側面からの空気抜けが顕著となる。

本発明の目的は、吸引ユニットによる吸引力を物品の吸着のためにより確実に適用できる吸着固定用シートの提供にある。

本発明は、一方の主面が吸引ユニットから吸引作用を受ける吸引面であり、もう一方の主面が吸着されるべき物品に向けて配置される作業面である多孔質膜からなる吸着固定用シートであって、前記多孔質膜の端部の少なくとも一部において前記多孔質膜の空孔に樹脂が充填され、前記吸引ユニットから吸引作用を受けたときに、前記樹脂によって前記多孔質膜の側面から前記吸引面への空気抜けが抑制される、吸着固定用シートを提供する。

また、本発明は、別の側面から、上記の吸着固定用シートの製造方法であって、樹脂を含有する充填剤液に多孔質膜の端部の少なくとも一部を浸積し、当該端部において前記多孔質膜の空孔に前記充填剤液を浸透させる工程と、浸透した前記充填剤液を乾燥させ、前記空孔に前記樹脂を充填する工程と、を含む吸着固定用シートの製造方法を提供する。

本発明では、多孔質膜の端部に樹脂を充填することとした。これにより、吸引ユニットから吸引作用を受けたときに吸着固定用シートの側面から吸引面へと空気が抜けにくくなるため、吸引ユニットによる吸引力を物品の吸着固定のためにより確実に適用できる。

本発明の吸着固定用シートの一例の断面図である。本発明の吸着固定用シートの別例の断面図である。図２に示したシートの製造方法を説明するための工程図である。実施例で作製したシートの平面図である。吸着固定用シートの使用状態を説明するための図である。

図１は、本発明の吸着固定用シートの一例の断面図であり、図５は本発明の吸着固定用シートの使用状態を説明するための図である。吸着固定用シート１００は、多孔質膜１０によって構成されている。吸着固定用シート１００は、図５に示す搬送装置の吸引ユニット２０に装着して使用される。多孔質膜１０の上面１１は、吸引ユニット２０から吸引作用を受ける吸引面１１である。多孔質膜１０の下面１２は、吸引面１１とは反対側に位置し、吸着されるべき物品２１に向けて配置される作業面１２である。吸引ユニット２０は、真空引き機能を有している。搬送される物品２１は、吸着固定用シート１００を介して、吸引ユニット２０に吸着される。

多孔質膜１０の端部１５における空孔には、樹脂３０が充填されている。これにより、吸引ユニット２０から吸引作用を受けたときに、側面１３から吸引面１１へと空気が抜けにくくなり、その結果、作業面における吸引力の低下が抑制される。他方、多孔質膜１０の端部１５以外の領域には、樹脂が充填されていない。この中央領域では作業面１２において物品２１に対して吸引力が発揮される。

側面１３から吸引面１１への空気抜けの抑制作用は、端部１５の少なくとも一部において多孔質膜１０の空孔に樹脂３０が充填された状態にあれば得られるが、こうした空気抜けをより確実に防止する観点からは、多孔質膜１０の端部１５の全周にわたって空孔に樹脂３０が充填されていることが好ましい。

なお、側面１３からの空気抜けを確実に抑制するためには、多孔質膜１０に樹脂３０を充填する範囲を、多孔質膜１０の側面１３から面に沿った距離Lにより表示して、少なくとも３ｍｍとすることが好ましい。他方、距離Ｌが長すぎると吸引力が得られる作業面１２の面積が制限される。距離Ｌは１０ｍｍ以下が好ましい。

多孔質膜１０の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＵＨＭＷＰＥ、フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステルといった高分子材料を例示できる。膜の通気性と表面平滑性を両立させる観点からは、多孔質膜は、ＵＨＭＷＰＥ粉体の焼結体によって構成することが好ましい。ＵＨＭＷＰＥとは、粘度平均分子量が５０万以上のポリエチレンのことをいう。ＵＨＭＷＰＥの粘度平均分子量は、通常、２００〜１０００万の範囲にある。粘度平均分子量は、ＡＳＴＭＤ４０２０（粘度法）に規定の方法によって測定される。

ＵＨＭＷＰＥ粉末の焼結体は、例えば、特公平５−６６８５５号公報や特開２００６−２６９８１号公報に記載されているように、金型に充填したＵＨＭＷＰＥ粉末（平均粒子径３０〜２００μｍ）をＵＨＭＷＰＥの融点付近の温度で焼結させることによって得られる。得られた焼結体は、通常、ブロック状である。ブロック状の焼結体を切削加工によってシート状とすれば、多孔質膜１０を得ることができる。多孔質膜１０は、帯電防止のために、界面活性剤や導電性ポリマーといった添加剤を含んでいてもよい。

多孔質膜１０に充填する樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸ナトリウムなどの水溶性樹脂が好ましい。

端部１５における多孔質膜１０の空孔への樹脂３０の充填は、例えば次のようにして実施できる。ＵＨＭＷＰＥ粉末の焼結体によって構成した多孔質膜と、ポリビニルアルコールに代表される水溶性樹脂をエタノールなどの低級アルコールや水で希釈した充填剤液とを用意する。多孔質膜の端部の少なくとも一部を充填剤液に浸積し、当該端部において多孔質膜の空孔に充填剤液を浸透させる。その後、浸透した充填剤液を乾燥させることによって、当該空孔に樹脂が充填された状態を得る。

図２は、本発明の吸着固定用シートの別例の断面図である。図２に示す吸着固定用シート１０１は、多孔質膜１０の端部１５において、作業面１２の近傍の領域１６を残した状態で多孔質膜１０の空孔に樹脂３０が充填されている。吸着固定用シート１０１では、吸引ユニット２０から吸引作用を受けたときに、作業面１２の中央領域とともに端部においても多孔質膜１０の吸引面１１への空気の吸引経路が確保される。このため、樹脂３０によって側面１３から吸引面１１への空気抜けが抑制されるとともに作業面１２の全面にわたって吸引作用が得られる。なお、作業面１２の近傍の領域１６の厚さＤは、ごくわずかなものであっても、吸引経路との確保には十分である。厚さＤは、具体的には、０．１μｍ〜１ｍｍ程度が適当である。

上記程度の厚さの領域１６は、例えば、樹脂テープに代表される保護フィルムを配置した状態で、多孔質膜の端部を充填剤液に浸積することにより、簡便に形成できる。保護フィルムは、作業面の近傍の領域１６の空孔への充填剤液の浸透を防止し、空気の吸引経路を確保する。このように、多孔質膜の作業面の端部を覆うように保護フィルムなどの保護部材を配置した状態で多孔質膜の端部を充填剤液に浸積することによって、作業面の端部の近傍の領域において空孔への充填剤液の浸透を防止すると、吸引ユニットから吸引作用を受けたときの作業面の当該端部から多孔質膜の吸引面への空気の吸引経路を確保できる。保護部材は、浸透した充填剤液を乾燥させた後に多孔質膜から取り除く。

以下、図３を参照しながら、図２に示したシートの製造方法の一例を説明する。まず、図３（ａ）に示すように、多孔質膜１０の作業面１２の端部に保護部材４０を配置する。次に、多孔質膜１０の端部からそれぞれ充填剤液に浸積した後、浸透した充填剤液を乾燥させる。充填剤液への多孔質膜１０の浸積の程度は、保護部材４０の幅（図３において横方向の長さ）以下の深さとし、多孔質膜１０の作業面１２に充填剤液が直接接触しないようにする。これにより、多孔質膜１０の側面および吸引面１１から端部の空孔に充填剤液が浸透する一方、作業面１２からの端部の空孔への充填剤液の浸透が防止される。しかし、多孔質膜１０の端部の側面付近では、多孔質膜１０の側面から浸透した充填剤液が作業面１２の近傍の領域１６にまで到達する場合がある。このため、浸透した充填剤液を乾燥させると、図３（ｂ）に示すように、作業面１２の近傍の領域１６にまで樹脂３０が充填されることがある。こうした場合、多孔質膜１０の周縁部分１７を図３（ｂ）に破線で示すように切除することによって、作業面１２まで樹脂３０が充填された箇所を除去する。切除する周縁部分１７は、例えば、多孔質膜１０の側面から５ｍｍ程度が適当である。これにより、図３（ｃ）に示す、作業面１２の近傍の領域１６を残した状態で端部１５の空孔に樹脂３０が充填された吸着固定用シートが形成される。なお、保護部材４０は、充填剤液の乾燥後に多孔質膜１０から除去する。

吸着搬送作業を繰り返すと多孔質膜は劣化し、やがて破損に至る。膜の強度を保って劣化を抑制する観点からは、多孔質膜の厚さは１．５ｍｍ以上であることが好ましい。多孔質膜の厚さの上限は特に限定されないが、例えば５ｍｍ、また例えば１０ｍｍであってよい。

多孔質膜が厚くなると、強度が増し耐久性が向上する一方で、側面からの空気抜けも増加する。したがって、本発明は特に、厚さが上記程度に厚い多孔質膜に対して利用価値が高い。

多孔質膜は、ＪＩＳＬ１０９６に規定されるフラジール形法によって得られる通気度が、０．１〜４．０ｃｍ³／ｃｍ²／秒の範囲にあることが好ましく、１．０〜２．５ｃｍ³／ｃｍ²／秒の範囲にあることがより好ましい。膜の通気度と物品に対する吸着力は逆比例する関係にある。多孔質膜の通気度が上記の範囲にあると、物品をしっかりと吸着した状態で搬送できるとともに、搬送先で物品を吸引ユニットから容易に脱着できる。

吸着固定用シートの形状は特に限定されない。搬送対象の物品の形状や吸引ユニットの形状に応じて適宜設計すればよい。

以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。

（実施例１）
ＵＨＭＷＰＥ粉末（ＴＩＣＯＮＡ製ＧＵＲ４０２２：平均分子量５００万、嵩密度０．４７ｇ／ｃｍ³、平均粒子径１８０μｍ）を、金型に充填した状態で、金属製の耐圧容器に入れ、容器内を１０００Ｐａまで減圧した。続いて、加熱した水蒸気を金型内に導入し、６気圧、１６０℃で５時間加熱することによって、ＵＨＭＷＰＥ粉末を焼結し、円筒状の焼結多孔質体を得た。焼結多孔質体を、徐冷した後、旋盤を用いて切削加工することによって、厚さ２．０ｍｍの多孔質膜を得た。この多孔質膜をプレス機に設置し、１．９ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力を与えた状態で１３０℃で１３時間保持した後、１１０ｍｍ×１１０ｍｍの正方形の板状に切り出した。

ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を１０重量％含有する水溶液と、水と、エタノールとを、重量比６０：２０：２０で混合し、充填剤液を調製した。切り出した上記の多孔質膜の１つの端部と、当該端部と反対側の端部とを、充填剤液にそれぞれ１０ｍｍずつ５分間浸漬することによって、各端部の空孔に充填剤液を浸透させた。充填剤液は、毛管現象により、シートの側面から１３ｍｍ程度離れた部分まで浸透した。その後、乾燥炉内において８０℃で１２時間、シートを保持することによって、端部の空孔へのＰＶＡ樹脂の充填を完了させた。そして、シートの周縁部分（幅：５ｍｍ）を切り落とすことによって、１００ｍｍ×１００ｍｍの吸着固定用シートを得た。

図４は、実施例１と後述する実施例２〜４の吸着固定用シートを作業面側からみた平面図である。実施例１の吸着固定用シートは、図４（ａ）に示すように上記の２つの端部１５において、より具体的には、シートの側面から面内方向に８ｍｍ程度離れた部分に至る領域において、空孔に樹脂３０が充填された状態にある。このため、この吸着固定用シートでは、当該２つの端部１５について側面からシートの吸引面への空気抜けが抑制されているとともに、吸引ユニットから吸引作用を受けたときに作業面の中央領域および残りの２つの端部においてシートの吸引面へと空気が吸引される。

（実施例２）
１１０ｍｍ×１１０ｍｍの多孔質膜における片側の主面（作業面）に、１つの端部と、当該端部と反対側の端部とを覆うように粘着テープ（日東電工製ポリイミド粘着テープＮｏ．３６０）を貼り付けた状態で、全ての端部（４つの端部）について充填剤液への浸積を実施したこと以外は、実施例１と同様にして吸着固定用シートを得た。なお、粘着テープは、充填剤液を乾燥させ、シートの周縁部分を切除した後に、シートから引き剥がした。

この吸着固定用シートは、図４（ｂ）に示すように、粘着テープを貼り付けた２つの端部１５について作業面の端部１５の近傍の領域１６を、より具体的には、作業面から１０μｍ程度離れた領域を残した状態で、全ての端部１５の空孔に樹脂３０が充填された状態にある。このため、この吸着固定用シートでは、全ての端部について側面からシートの吸引面への空気抜けが抑制されるとともに、粘着テープを貼り付けた２つの端部１５については吸引ユニットから吸引作用を受けたときに作業面の中央領域に加えて当該端部からもシートの吸引面へと空気が吸引される。

（実施例３）
１１０ｍｍ×１１０ｍｍの多孔質膜の全ての端部について充填剤液への浸積を実施したこと以外は、実施例１と同様にして吸着固定用シートを得た。この吸着固定用シートは、図４（ｃ）に示すように、シートの端部１５の全周にわたって空孔に樹脂３０が充填された状態にある。このため、この吸着固定用シートでは、全ての端部１５について側面からシートの吸引面への空気抜けが抑制される。

（実施例４）
１１０ｍｍ×１１０ｍｍの多孔質膜の作業面における全ての端部を覆うようにポリイミド粘着テープを貼り付けた状態で充填剤液への浸積を実施したこと以外は、実施例２と同様にして吸着固定用シートを得た。この吸着固定用シートは、図４（ｄ）に示すように、全ての端部１５について、作業面の端部１５の近傍の領域１６を、より具体的には、作業面から１０μｍ程度離れた領域を残した状態で空孔に樹脂３０が充填された状態にある。このため、この吸着固定用シートでは、全ての端部１５について側面からシートの吸引面への空気抜けが抑制されるとともに、吸引ユニットから吸引作用を受けたときに作業面の全面にわたってシートの吸引面へと空気を吸引できる。

（比較例１）
１１０ｍｍ×１１０ｍｍの多孔質膜において、端部の封止作業をせずに周縁部分（幅：５ｍｍ）を切除したこと以外は、実施例１と同様にして吸着固定用シートを得た。

実施例１〜４と比較例１の吸着固定用シートにつき、次のようにして通気度、厚さ、所定の試験による到達圧力を調べた。

［通気度］
吸着固定用シートの通気度は、ＪＩＳＬ−１０９６に規定されたフラジール形法に準じ、フラジール試験機（ＴＯＹＯＳＥＩＫＩ製）を用いて、シートの厚さ方向の通気度として測定した。

［厚さ］
マイクロメータ（最小目盛０．００１ｍｍ）を用い、吸着固定用シートの中央部の厚さと、概ね均等な間隔でシートの周縁部（８箇所）の厚さを測定した。これら９箇所の厚さの平均値を算出し、吸着固定用シートの厚さとして表示した。

［到達圧力］
吸引ユニットを用いて、１００ｍｍ×１００ｍｍであり厚さが５０μｍである樹脂フィルム（東レ・デュポン製Ｆ２００Ｈ）を、吸着固定用シートを介して減圧吸着した際の到達圧力を測定した。吸引ユニットは、吸気力が−７０ｋＰａである減圧ポンプを、気体流量を３８．５ＳＬＭに設定して使用した。なお、到達圧力が−７０ｋＰａに近づくほど、吸着固定用シートは吸引力に優れる（圧力損失が少ない）状態にある。

実施例１〜４と比較例１の吸着固定用シートの通気度、厚さ、到達圧力、および到達圧力から算出される圧力損失を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜４の吸着固定用シートは、比較例１の吸着固定用シートに比べて圧力損失が少なかった。そして、実施例２〜４の吸着固定用シートは圧力損失が特に少なかった。

本発明の吸着固定用シートは、金属箔、プラスチックフィルム、セラミックグリーンシート、ディスプレイ用ガラス基板、半導体ウェーハのような物品を搬送するための装置に好適に適用できる。

１００、１０１吸着固定用シート
１０多孔質膜
１１上面（吸引面）
１２下面（作業面）
１３側面
１５端部
１６作業面の端部の近傍の領域
１７周縁部分
２０吸引ユニット
２１物品
３０樹脂
４０保護部材

Claims

一方の主面が吸引ユニットから吸引作用を受ける吸引面であり、もう一方の主面が吸着されるべき物品に向けて配置される作業面である多孔質膜からなる吸着固定用シートであって、
前記多孔質膜の端部の少なくとも一部において前記多孔質膜の空孔に樹脂が充填され、前記吸引ユニットから吸引作用を受けたときに、前記樹脂によって前記多孔質膜の側面から前記吸引面への空気抜けが抑制される、吸着固定用シートであり、
前記多孔質膜の端部において、前記作業面の近傍の領域を残した状態で前記空孔に前記樹脂が充填され、前記吸引ユニットから吸引作用を受けたときに、前記作業面の端部から前記多孔質膜の前記吸引面への空気の吸引経路が確保され、前記樹脂によって前記側面から前記吸引面への空気抜けが抑制されるとともに前記作業面の全面にわたって吸引作用が得られる吸着固定用シート。
前記多孔質膜が、超高分子量ポリエチレン粉体の焼結体によって構成された、請求項１に記載の吸着固定用シート。
前記樹脂が、水溶性樹脂である、請求項１または２に記載の吸着固定用シート。
前記多孔質膜の端部の全周にわたって前記空孔に前記樹脂が充填された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸着固定用シート。
前記多孔質膜の厚さが、１．５ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸着固定用シート。
ＪＩＳＬ１０９６に規定されるフラジール形法によって得られる、前記多孔質膜の通気度が、０．１〜４．０ｃｍ³／ｃｍ²／秒である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の吸着固定用シート。
請求項１に記載の吸着固定用シートの製造方法であって、樹脂を含有する充填剤液に多孔質膜の端部の少なくとも一部を浸積し、当該端部において前記多孔質膜の空孔に前記充填剤液を浸透させる工程と、浸透した前記充填剤液を乾燥させ、前記空孔に前記樹脂を充填する工程と、を含む吸着固定用シートの製造方法であり、
前記多孔質膜の作業面の端部を覆うように保護部材を配置した状態で前記多孔質膜の端部を前記充填剤液に浸積することによって、前記作業面の端部近傍の領域において空孔への前記充填剤液の浸透を防止し、吸引ユニットから吸引作用を受けたときの前記作業面の前記端部から前記多孔質膜の吸引面への空気の吸引経路を確保する、吸着固定用シートの製造方法。