KR100390688B1 - 이송나사 및 이송나사의 윤활막형성방법 - Google Patents
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Abstract
나사축(1)과, 그것에 나사결합되는 너트(2)와, 나사축(1)과 너트(2)와의 나사결합 부위에 삽입 장착되는 복수의 전동체(3)를 구비하고, 이들 중 적어도 어느하나의 전동, 미끄럼 부위에, 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)이 형성되어 있다. 이 고체막(5)은 그 분자 사이가 우레탄 결합으로 되어 있어서 3차원의 그물형 구조로 되어 있기 때문에, 박리나 결손 외에, 마모가 억제된다.
이것에 의해 이송 나사에 있어서, 발진의 억제 및 윤활성의 향상을 도모하여 긴 수명을 달성하는 것이다.
Description
전술한 환경으로서, 예컨대 반도체 제조 장치 내부에 설치되는 반송계등을 들 수 있으며, 이러한 환경에서는 이송 나사의 윤활제로서 그리스를 사용하고 있지만, 그리스의 유분이 증발함으로써, 윤활 기능의 열화나 사용 환경의 오염이라는 부적합함이 발생한다.
이런 경우, 종래에서는 나사축 및 너트의 궤도면이나 볼의 표면 중 적어도 어느 하나에, 금, 은, 납, 구리 등의 연질 금속, 카본이나 2황화몰리브덴 등의 고체 윤활제를 막형으로 코팅하는 것이 행해지고 있다.
그런데, 전술한 고체 윤활제로 이루어진 코팅막에서는, 이 코팅막이 볼의 전동, 미끄럼 동작에 따라 조금씩 박리되는 등, 마모 등에 의한 분진 발생 등의 발진(發塵)상황이 그리스 사용시에 비하면 저레벨이 되고, 특히 청정 환경에서 부적합한 수준으로 된다.
특히, 고하중 조건에 있어서는 발진량이 증대한다.
또한, 본원 출원인은 바인더에 불소계 수지를 혼합한 고체 윤활제를 나사축및 너트의 궤도면이나 볼의 표면 중 적어도 어느 하나에 코팅하는 것을 행하고 있으며, 이 경우에는 앞의 종래예보다도 발진이 현격히 감소하게 된다.
그러나, 이 코팅막에서도 비교적 큰 축하중이 걸리는 상황에 있어서, 박리나 결손 외, 마모에 의한 발진이 현저히 증가하여 발진 수명이 짧아진다. 또한, 전술과 같은 코팅막의 박리, 결손이 발생하면, 전동, 미끄럼 부위에서의 윤활 작용이 저하하고, 금속끼리의 접촉이 이루어지는등 응착하기 쉬워지는 것 외에, 각 구성요소의 마모가 촉진되는 등, 수명 측면에서 문제가 있다. 또한 부식성 가스가 있는 환경에서는 전술과 같이 코팅막의 박리, 결손 부위의 각 구성 요소가 부식되게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 이송 나사에 있어서, 발진의 억제 및 윤활성의 향상을 도모하고, 오랜 수명을 달성할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 이송 나사 및 이송 나사의 윤활막 형성 방법에 관한 것으로, 특히 통상의 그리스나 오일의 사용이 불가능한 진공 환경, 청정 환경 및 부식 환경등에서 사용하는데 가장 적합한 이송 나사에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 이송 나사의 개략 구성을 나타내는 종단면도.
도 2는 도 1의 B부를 확대한 단면도.
도 3은 볼 전동홈의 다른 예를 나타내는 부분 단면도.
도 4는 도 1의 이송 나사에 피복 형성한 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막의 구조를 모식적으로 나타낸 구조도.
도 5는 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막의 경화전의 상태에서의 성질과 형태 분석 결과를 나타내는 그래프.
도 6은 불소 함유 폴리우체탄 고분자 화합물의 고체막의 경화후의 상태에서의 성질과 형태 분석 결과를 나타내는 그래프.
도 7은 시험 장치의 개략 구성을 나타내는 종단면도.
도 8은 본 발명의 다른 이송 나사를 나타내는 종단면도.
[구성]
본 발명의 제 1 이송 나사는 나사측과, 그것에 나사결합되는 너트와, 나사축과 너트와의 나사결합 부위에 삽입 장착되는 복수의 전동체를 구비하고, 이들의 적어도 어느 하나의 전동, 미끄럼 부위에, 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막이 형성되어 있다.
본 발명의 제 2 이송 나사는, 나사축과, 그것에 나사결합되는 너트와, 나사축과 너트와의 나사결합 부위에 삽입 장착되는 복수의 전동체를 구비하고, 이들이금속재로 형성되며, 이들의 적어도 어느 하나의 전동, 미끄럼 부위에, 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막이 형성되어 있다.
본 발명의 제 3 이송 나사는, 나사축과, 그것에 나사결합되는 너트를 구비하고, 이들의 적어도 어느 하나의 미끄럼 부위에, 불소 함유 폴리우체탄 고분자 화합물의 고체막이 형성되어 있다.
또한, 전술한 고체막은 3차원의 그물형 구조를 갖는 것으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 고체막에 유동가능한 불소 함유 중합체를 분산첨가하는 것이 바람직하다. 또, 이 유동가능한 불소 함유 중합체로서 작용기를 갖고 있지 않는 것으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 이송 나사의 윤활막 형성 방법은 작용기로서 이소시아네이트기를 갖는 불소 함유 중합체를 용매 속에 희석하여 이루어진 용액을 이용하여, 이송 나사의 구성 요소 중 적어도 하나에 액상막을 부착시키는 공정과, 상기 부착한 액상막을 경화시킴으로써, 그물형 구조의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막을 형성하는 공정을 포함한다.
본 발명의 제 2 이송 나사의 윤활막 형성 방법은 작용기로서 이소시아네이트기를 갖는 불소 함유 중합체와 수산기, 아미노기, 카르복실기 중 적어도 한종류의 기를 포함하는 불소 함유 중합체와의 혼합물을 용액 속에 희석하여 이루어진 용액을 이용하여, 이송 나사의 구성 요소 중 적어도 하나에 액상막을 부착시키는 공정과, 상기 부착한 액상막을 경화시킴으로써, 그물형 구조의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막을 형성하는 공정을 포함한다.
본 발명의 제 3 이송 나사의 윤활막 형성 방법은, 작용기로서 이소시아네이트기를 갖는 불소 함유 중합체를 단독 또는 수산기, 아미노기, 카르복실기 중 적어도 한종류의 기를 포함하는 불소 함유 중합체와의 혼합물을 용액 속에 희석하여 이루어진 용액에, 작용기를 갖지 않는 불소 함유 중합체를 첨가한 용액을 이용하여, 이송 나사의 구성 요소 중 적어도 하나에 액상막을 부착시키는 공정과, 상기 부착한 액상막을 부분적으로 경화시킴으로써, 작용기를 갖지 않는 불소 함유 중합체를 유동성을 가진 채 분산시킨 그물형 구조의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막을 형성하는 공정을 포함한다.
전술한 불소 함유 중합체로서는, 예컨대 작용기가 없는 퍼플루오로(perfluoro) 폴리에테르등의 불소 함유 중합체로 할 수 있다.
[작용]
상기 본 발명의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물은 분자 사이가 밀접하게 채워져 결합된 고체막이다. 그 때문에, 이송 나사의 각 구성 요소 사이에서의 미끄럼시에 있어서, 박리나 마모가 발생하기 어렵게 되는 동시에, 미끄럼 저항이 경감하게 된다.
특히, 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막에 불소 함유 중합체를 유동가능한 상태로 분산첨가하고 있는 경우에서는 이 유동가능한 불소 함유 중합체가 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막으로부터 스며나와 윤활 적용에 기여한다.
[효과]
본 발명의 이송 나사에서는 종래의 코팅막에 비하여 박리, 결손, 마모를 억제할 수 있는 동시에, 전동, 미끄럼 저항을 경감할 수 있는 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막을 이용하고 있기 때문에, 발진 수명과 윤활성을 향상시킬 수 있어, 동작 안정성 및 수명의 향상에 공헌할 수 있다.
따라서, 예컨대 반도체 제조 과정과 같이 고정밀도의 가공이 요구되는 곳에 본 발명의 이송 나사를 이용하면, 청정 분위기를 저해하기 어려워지기 때문에, 반도체 제조품의 수율 향상에 공헌할 수 있다.
이하, 본 발명의 상세한 설명을 도 1 내지 도 8에 도시한 실시예에 기초하여 설명한다. 도 1 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 관한 것으로, 도 1은 이송 나사의 개략 구성을 나타내는 종단면도, 도 2는 도 1의 B부 확대도, 도 3은 볼 전동홈의 다른 예를 나타내는 부분 단면도, 도 4는 도 1의 이송 나사에 피복형성한 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막의 구조를 모식적으로 나타낸 구조도, 도 5는 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막의 경화전의 상태에서의 성질과 형태 분석 결과를 나타내는 그래프, 도 6은 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막의 경화 후의 상태에서의 성질과 형태 분석 결과를 나타내는 그래프, 도 7은 시험 장치의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도면 중, A는 이송 나사, 1은 나사축, 2는 너트, 3은 볼, 4는 서큐레이터튜브, 5는 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막이다.
나사축(1)은 그 외주면에 나선홈(11)이 형성되어 있다. 너트(2)는 나사축(1)에 삽입되어 있고, 그 내주면에 나사축(1)의 나선홈(11)에 대응하는 나선홈(21)이 형성되어 있다. 복수의 볼(3)은 나사축(1)의 나선홈(11)과, 너트(2)의 나선홈(21)과의 사이에 삽입 장착되어 있다. 서류레이터튜브(4)는 나사축(1) 또는 너트(2) 중 어느 한쪽의 회전에 의해 양나선홈(11,21) 사이에 삽입 장착되는 볼(3)을 전동 순환시키기 위한 것으로, 너트(2)에 장착되어 있다.
나사축(1)의 나선홈(11) 및 너트(2)의 나선홈(21)의 단면 형상은, 고딕아치형, 즉 2개의 곡율 중심이 다른 원호의 조합에 의해 거의 V자형으로 형성되어 있다. 또한, 양나선홈(11,21)의 단면 형상은, 도 3에 나타내는 원호로 할 수도 있다.
이들 나사축(1), 너트(2), 볼(3) 및 서큐레이터튜브(4)는 내식성 재료에 의해 형성되어 있다. 구체적으로 나사축(1) 및 너트(2)의 소재로서는 예컨대 JIS 규격 SUS440C등의 마르텐사이트계 스테인레스강에 적당한 경화열처리를 실시한 것이나, JIS 규격 SKH4, AISI 규격 M-50재등의 내열강으로 할 수 있다. 또한 볼(3)은 전술한 바와 동일한 강재 외, 세라믹스재로 할 수 있다. 또한 서큐레이터튜브(4)는 예컨대 SUS304등의 스테인레스강으로 형성된다. 또한 전술한 세라믹스재로서는 소결 보조 작용제로서 이트리아(Y2O3) 및 알루미나(Al2O3), 그 외, 적당히 질화 알루미늄(AlN), 산화티탄(TiO2), 스피넬(MgAl2O4)를 이용한 질화규소(Si3N4)를 주체로 하는 것 외에, 알루미나(Al2O3)나 탄화규소(SiC), 질코니아(ZrO2), 질화알루미늄(AlN)등이 바람직하다.
이러한 재료로 이송 나사(A)의 각 구성 요소를 형성하면, 예컨대 반도체 제조 장치 등에 있어서 사용되는 할로겐계 부식성 가스에 대해서도 부식하지 않고 공정이 마무리된다.
그리고, 나사축(1), 너트(2), 볼(3) 및 서큐레이터튜브(4)의 전동, 미끄럼부위에는 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)이 형성되어 있다. 단, 도면에는 고체막(5)을 나사축(1)의 나선홈(11), 너트(2)의 나선홈(21), 볼(3)의 표면, 서큐레이터튜브(4)의 내면에만 형성하도록 예시하고 있지만, 이들의 외표면에도 형성된다.
불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)은, -CXF2X-O-라는 일반식(X는 1∼4의 정수)에서 나타내는 단위를 주요 구성 단위로 하고, 어느 것이나 평균분자량이 수백만 이상이고 경화 반응에 의해 분자 사이가 우레탄 결합된 3차원의 그물형 구조를 갖고 있다. 3차원 그물형 구조란, 화학 구조상의 표현으로서, 막의 단면이 그물형으로 되어 있을 뿐만 아니라, 분자 사이가 그물형과 같이 연속하여 연결되어 밀접하게 채워진 균질한 구조로 되어 있는 것을 의미하고 있다. 이러한 중합체로서는 하기 화학식에 나타내는 말단이 이소시아네이트의 작용기 부착 불소함유 중합체를 이용하여, 화학 구조를 변화시킨 것으로 할 수 있다.
전술한 말단이 이소시아네이트의 작용기 부착 불소 함유 중합체로서는 퍼플 루오로폴리에테르(PEPE)의 유도체, 구체적으로 예컨대 몬테카디니사의 상품명 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC등)가 가장 적합하게 사용된다.
다음에, 전술한 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)의 형성 방법의 일예를 설명한다.
(a) 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)을 수득하기 위한 용액을 준비하고, 이 용액 속에 나사축(1), 너트(2), 볼(3) 및 서큐레이터튜브(4)를 각각 개별로 침지하거나, 또는 이들을 조립한 완성 상태의 이송 나사A를 윤활유 속에 침지하여 수회 회전시킴으로써, 나사축(1), 너트(2), 볼(3) 및 서큐레이터튜브(4)의 표면 전면에 액상막을 부착시킨다(부착 처리). 여기서 준비하는 용액은 말단이이소시아네이트의 작용기 부착 불소 함유 중합체[폴블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)]를 희석 용액(불소계 용액 SV90D)으로 불소 함유 중합체의 농도를 1mass%로까지 희석한 것으로 한다.
(b) 상기 액상막을 부착한 이송 나사A의 전체를 40∼50℃에서 약 1분간 가열하고, 액상막에 함유하는 용매를 제거한다(건조 처리). 이 시점에서는 액상막 그대로이고, 유동성을 갖고 있다.
(c) 이 후, 예컨대 100∼200℃에서 20시간 가열한다(경화 처리). 이것에 의해, 액상막의 화학 구조가 변화함으로써 경화 반응하여 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)이 수득된다. 즉, 이 경화 처리에서는 액상막에 존재하고 있는 작용기 부착 불소 함유 중합체의 개개에 관해서, 하기 화학식2 내지 5에 나타내는 4종의 경화 반응으로서 말단의 이소시아네이트(NCO)가 소실되고, 각 작용기 부착 불소 함유 중합체가 서로 우레탄 결합함으로써 보다 3차원의 그물형 구조가 된다.
우레탄 결합은 화학식2,3에 나타내는 경화 반응에서, 도 4(a)에 모식적으로 나타내는 바와 같이 직선적으로 가교하는 동시에, 화학식4,5에 나타내는 경화 반응에서, 도 4(b)에 모식적으로 나타내는 바와 같이 3차원 방향으로 가교한다.
또, 도 4에 있어서,
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
이와 같이 하면, 이송 나사A의 구성 요소에 있어서 적어도 서로 접촉하는 부위에 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)을 가장 적합한 막두께로 형성할 수 있다, 또한 (a),(b)는 필요에 따라서 수회 반복하도록 하여도 좋다. 최종적으로는 용도에 따라서 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)의 막 두께를 예컨대 0.1∼3μm의 범위에서 적당히 설정할 수 있다.
여기서, (a)에서 준비한 용액을 농축건조했을뿐인 상태(유동성이 있는 상태)와, (a)에서 준비한 용액을 스테인레스강판등의 시료에 부착하여 경화한 상태에 관해서, 그 성질과 형태를 분석한 것으로 설명한다.
전자는, FT-IR법(프리에변환-적외분광,액막법)으로 분석하고 있다. 그 결과는 도 5의 그래프에 나타내는 바와 같이, 불소계의 피크 이외에 NH(3300㎝-1),N=C=O(2279㎝-1), N(H)C=O(1712㎝-1,1546㎝-1), 벤젠(1600㎝-1)등의 피크를 볼 수 있으며, 벤젠 고리, 우레탄결합, 이소시아네이트가 작용기로서 존재하고 있는 것을 확인할 수 있다. 여기에서는 박막과 후막의 경우에 관해서 각각 조사하고 있지만, 막두께에 관계없이 분석을 행하였다. 후자는 FT-IR법(프리에변환-적외분광, 고감도 반사법)으로 분석하고 있다. 그 결과는 도 6의 그래프에 나타내는 바와 같이, 벤젠 고리이나 우레탄 결합의 피크를 볼 수 있지만, 이소시아네이트의 피크는 볼수 없다. 즉, 이들의 결과에 기초하여, 상기 화학식2 내지 5에 나타내는 경화 반응에 의한 작용기의 화학 구조 변화가 확인된다.
이상에서 설명한 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)은 그 자체가 3차원의 그물형 구조로서, 피복 대상에 치밀하게 피복되는 동시에 자기 윤활성을 갖기 때문에, 이송 나사A의 구성 요소간의 전동, 미끄럼 동작에 따른 마모, 박리라는 발진을 억제할 수 있도록 되어, 이송 나사A의 구성 요소끼리의 직접적인 접촉을 회피할 수 있게 된다.
그런데, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 실시예에서 설명한 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)에 관해서, 분자 사이가 우레탄 결합한 3차원의 그물형 구조 중에, 플루오로폴리에테르등의 불소 함유 중합체를 유동가능하게 분산첨가한 구조로 할 수도 있다. 이 경우, 구체적으로, 상기 실시예에서의 형성방법의 (a)의 부착 처리에 있어서, 준비한 용액을, 말단이 이소시아네이트의 작용기 부착 불소 함유 중합체[예컨대 상품명 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC등]와, 불소함유 화합물로서 작용기 없는 불소 함유 중합체[예컨대 상품명 폰블린Z유도체(FONBLIN Z-60등)]를 소정의 비율로 혼합한 것으로 하면 좋다. 이 경우에서는 (c)의 경화 처리에 있어서 작용기 없는 불소 함유 중합체가, 작용기 부착 불소 함유 중합체와 결합하지 않기 때문에, 이것이, 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)의 내부에 있어서 유동가능하게 되고, 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)에서 스며나오는등 윤활 작용을 발휘하게 된다. 또한, 불소 함유 중합체로서는 전술한 작용기가 없는 불소 함유 중합제에만 한정되지 않고, 화학식 6,7,8에 나타내는 작용기 부착 불소 함유 중합체로 할 수 있다.
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
그리고, 상술한 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)에 관한 발진 수명, 토크 수명을 조사한 것으로 설명한다. 여기에서는 실시예1 내지 4, 비교예의 합계 5개를 들고 있다.
실시예1 내지 4에서는 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)을 나사축, 너트, 볼 및 서큐레이터튜브의 전표면에 형성하고 있으며, 막두께는 1μm로 설정하고 있다.
실시예1의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막은 말단이 이소시아네이트의 작용기 부착 불소 함유 중합체[폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)]만을 이용하여 수득하고 있다.
실시예2의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막은 말단이 이소시아네이트의 작용기 부착 불소 함유 중합체[폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)]에 대하여, 말단이 수산기(-OH)의 작용기 부착 불소 함유 중합체[폰블린Z유도체(FONBLIN Z DOL)]를 첨가하여 수득하고 있다.
실시예3의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막은 말단이 이소시아네이트의 작용기 부착 불소 함유 중합체[폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)]에 대하여, 작용기 없는 불소 함유 중합체[폰블린Z유도체(FONBLIN Z-60)]를 첨가하여 수득하고 있다.
실시예4의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막은 말단이 이소시아네이트의 작용기 부착 불소 함유 중합체[폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)]에 대하여 말단이 수산기의 작용기 부착 불소 함유 중합체[폰블린Z유도체(FONBLIN Z DOL)]와, 작용기가 없는 불소 함유 중합체[폰블린Z유도체(FONBLIN Z-60)]를 첨가하여 수득하고 있다.
비교예는 나사축, 너트, 볼 및 서큐레이터튜브의 전표면에 코팅막을 형성한것으로 한다. 이 코팅막은 열경화성 합성 수지(폴리이미드)로 이루어진 바인더 속에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 분산혼합한 것이고, 후막은 1μm로 하고 있다. 이 코팅막은 비교적 경질이고 치밀한 열경화성 합성 수지가 바다형으로 되고, 불균질한 폴리테트라플루오로에틸렌이 섬형으로 분산된 구조로 되어 있으며, 양자의 결합이 약한 상태로 되어 있다.
시험은, 도 7에 나타내는 장치를 이용하고 있다, 도면 중, 60은 이송 나사A의 나사축, 61은 이송 나사A의 서포트 베어링, 62는 부하용 스프링, 63은 파티클카운터, 64는 이송 나사A의 너트, 65는 지지판, 66은 너트(64)의 하우징, 67은 하우징의 회전 잠금, 68은 모터, 69는 모터(68)와 나사축(60)과의 커플링이다.
시험 조건은 하기대로,
· 회전 속도: 120rpm
· 하중 : 축하중(25N,50N,75N)
· 스트로크 : 50mm
· 분위기 : 대기에서 클린 벤치내(클래스10),
진공(2,6×10-4Pa이하)
· 환경 온도: 실온
· 계측 조건: 입자 지름 0.1μm이상의 발진 입자수
시험에 이용한 이송 나사A는 호출 번호 1404, 7TS3, 5C7이고, 나사축(1)의 축 지름을 14mm, 볼(3)의 지름을 2mm(3.5권, 1열), 리드를 3/16" (4.763mm)로 하고있다.
발진 수명 시험에서는 분위기를 대기, 환경 온도를 실온, 축하중을 75N으로 하고 있다. 발진 수명 시험에서는 총발진량이 1000개/0.1cf이상이 되는 상황을, 연속 10회 측정한 시점까지의 시간을 계측하고 있다. 또한, 측정은 10분 간격으로 한다. 실시예1의 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)의 농도를 1mass%로 하고, 실시예2는 베이스가 되는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)의 농도를 1mass%, 첨가하는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DOL)의 농도를 0.25mass%, 실시예3은 베이스가 되는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)의 농도를 1mass%, 첨가하는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z-60)의 농도를 0.25mass%, 실시예4는 베이스가 되는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)의 농도를 1mass%, 첨가하는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DOL) 및 폰블린Z유도체(FONBLIN Z-60)의 농도를 합쳐서 0.25mass%로 한다.
결과로서는, 비교예에서 200시간, 실시예1에서 300시간, 실시예2에서 500시간, 실시예3에서 1400시간, 실시예4에서 1350시간이 되며, 수명이 긴 순서로 실시예3, 실시예4, 실시예2, 실시예1, 비교예가 된다. 즉, 실시예1과 같이 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)만을 이용하여 수득한 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막에서도 비교예에 비하여 뛰어나지만, 실시예2 내지 4와 같이 베이스가 되는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)에 대하여 측쇄에 작용기를 갖는 폰블린Z유도체나 측쇄에 작용기를 갖지 않는 폰블린Z유도체를 첨가하여 수득한 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5) 쪽이 실시예1보다도 더 뛰어난 것이다.
즉, 실시예1 내지 4의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)은 3차원의 그물형 구조로 밀접하게 채워진 균질막으로 되어 있기 때문에, 이송 나사A의 각 구성 요소 사이에서의 전동, 미끄럼시에 있어서, 박리나 마모가 발생하기 어려워지는 것이다.
즉, 실시예3,4에 있어서, 축하중을 50N으로 한 경우라면 발진 수명은 각각 5600시간, 5500시간, 또는 20N으로 한 경우라면 발진 수명은 각각 14000시간, 13900시간으로 대폭 향상한다. 실시예2나 1에 대해서도 실시예3,4의 경우와 동일한 비율로 향상한다. 한편, 비교예에 있어서 축하중을 50N으로 한 경우라면 발진수명은 260시간으로 향상하지만, 실시예3,4에 비하면, 꽤 낮은 레벨이 된다. 따라서, 사용 대상에서의 조건에 따라서 실시예1 내지 4 중 어느 하나를 선택하면 좋은 것이다.
이상의 결과로부터, 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)으로서는 말단이 이소시아네이트의 작용기 부착 불소 함유 중합체만을 이용하여 형성하기보다도, 유동성을 갖는 불소 함유 중합체를 첨가하는 것이 바람직함을 알 수 있었다. 첨가하는 불소 함유 중합체에 관해서는 상기 결과로부터 작용기가 없는 불소 함유 중합체가 가장 바람직한 것도 알 수 있었다.
그래서, 첨가량에 관해서 검토한다. 베이스가 되는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)의 농도를 1mass%로 하고 첨가하는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z-60)의 농도를 0.25mass%, 0.5mass%로 하여, 발진 수명(측하증 100N)을 조사하였다. 결과적으로는 0.25mass%로 1400시간, 0.5mass%로 990시간이 되어, 0.25mass%가 적당하다고 생각된다. 단, 첨가량에 관해서는 상한, 하한에 여유를 줘서 베이스가 되는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)의 농도 1mass%에 대하여 첨가하는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z-60)의 농도 0.1∼0.75mass%의 범위로 할 수 있다. 또한 베이스가 되는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)의 농도는 1∼10mass%의 범위로 할 수 있다. 이 경우, 베이스가 되는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z DISOC)의 농도를 예컨대 상한인 5mass%로 할 경우에는 첨가하는 폰블린Z유도체(FONBLIN Z-60)의 농도도 0.5∼2.5mass%의 범위로 하여, 양쪽의 비율을 항상 일정하게 설정하는 것이 좋다. 단, 베이스의 농도는 짙게 함에 따라서 발진 수명이 저하하는 경향이 된다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니라, 다양한 응용이나 변형을 생각할 수 있다.
1) 너트(2)의 축방향 일단 또는 축방향 양단에는 필요에 따라서 나사축(1)의 나선홈(11)에 대하여 근접하는 비접촉 타입의 시일을 설치하여도 좋고, 이 경우에는 저발진성에, 보다 공헌할 수 있다.
이 시일로서는, 합성 고무등의 탄성체에 의해 원통형으로 형성되어 있고, 내주면의 소요 각도 범위에 나사축(1)의 나선홈(11)에 근사한 단면 형상의 볼록부를 갖는 것을 생각할 수 있다.
2) 상기 실시예에서는 이송 나사로서 볼을 구비하는 타입을 인용하고 있지만, 도 8에 도시한 바와 같이, 볼을 구비하지 않는 타입의 이송 나사에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 고체막(5)은 나사축(1)의 나선홈(11)과 너트(2)의 나선홈(21)의 적어도 어느 한쪽에 형성하면 좋다.
3) 상기 실시예에 있어서, (c)의 경화 처리에 관해서는, 가열을 대신하여 자외선, 적외선, γ선, 전자선등의 전자파(광)의 에너지를 이용할 수 있다.
4) 상기 실시예에 있어서 (b)의 건조 처리는 생략하여도 좋다.
5) 상기 실시예에서는 이송 나사A의 구성 요소의 전부에 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)을 형성하고 있지만, 이송 나사A의 적어도 나사축(1) 및 너트(2)만, 또는 볼(3)에만 형성할 수 있다.
6) 상기 실시예에서는 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막(5)을 피복 대상의 외표면에도 형성하고 있지만, 나사축(1), 너트(2)에 대해서는 그 나선 홈(11,12)에만, 또는 서큐레이터튜브(4)에 대해서는 그 내면에만 형성할 수 있다. 이 경우, 필요치 않은 부위를 마스킹하고 이송 나사로서 조립하기 전에 각 단위 부품을 상기 (a)에서 준비하는 용액 속에 침지하여, 적당히 경화시키도록 하면 좋다. 단, 외표면에도 고체막(5)을 형성하면, 내식성 환경에서의 사용에 있어서도 부식방지 효과가 강해지고, 별도로, 부식 방지 처리를 실시하지 않고 공정을 마무리 할 수 있다.
Claims (9)
- 나사축과, 그것에 나사결합되는 너트와, 나사축과 너트와의 나사결합 부위에 삽입 장착되는 복수의 전동체를 구비하고, 이들 중 적어도 어느 하나의 전동, 미끄럼 부위에, 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이송 나사.
- 나사축과, 그것에 나사결합되는 너트와, 나사축과 너트와의 나사결합 부위에 삽입 장착되는 복수의 전동체를 구비하고, 이들이 금속재로 형성되며, 이들 중 적어도 어느 하나의 전동, 미끄럼 부위에, 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이송 나사.
- 나사축과, 그것에 나사결합되는 너트를 구비하고, 이들 중 적어도 어느 하나의 미끄럼 부위에, 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이송 나사.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체막은 3차원의 그물형 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 이송 나사.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체막에 유동가능한 불소함유 중합체가 분산첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 이송 나사.
- 제 5 항에 있어서, 상기 유동가능한 불소 함유 중합체가 작용기를 갖고 있지 않는 것을 특징으로 하는 이송 나사.
- 작용기로서 이소시아네이트기를 갖는 불소 함유 중합체를 용매 속에 희석하여 이루어진 용액을 이용하여, 이송 나사의 구성 요소 중 하나 이상에 액상막을 부착시키는 공정과,상기 부착한 액상막을 경화시킴으로써, 그물형 구조의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 나사의 윤활막 형성 방법.
- 작용기로서 이소시아네이트기를 갖는 불소 함유 중합체와 수산기, 아미노기, 카르복실기 중 한 종류 이상의 기를 포함하는 불소 함유 중합체와의 혼합물을 용매 속에 희석하여 이루어진 용액을 이용하여, 이송 나사의 구성 요소 중 하나 이상에 액상막을 부착시키는 공정과,상기 부착한 액상막을 부분적으로 경화시킴으로써, 그물형 구조의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 나사의 윤활막 형성 방법.
- 작용기로서 이소시아네이트기를 갖는 불소 함유 중합체를 단독 또는 수산기, 아미노기, 카르복실기 중 한 종류 이상의 기를 포함하는 불소 함유 중합체와의 혼합물을 용매 속에 희석하여 이루어진 용액에, 작용기를 갖지 않는 불소 함유 중합체를 첨가한 용액을 이용하여, 이송 나사의 구성 요소 중 하나 이상에 액상막을 부착시키는 공정과,상기 부착한 액상막을 부분적으로 경화시킴으로써, 작용기를 갖지 않는 불소함유 중합체를 유동성을 가진 채 분산시킨 그물형 구조의 불소 함유 폴리우레탄 고분자 화합물의 고체막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 나사의 윤활막 형성 방법.
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