[发明专利]低磨损碎片聚甲醛组合物及其所制备的硬盘滑轨

说明书

技术领域

本发明大致上是关于一种耐磨耗的聚甲醛组合物及以该耐磨耗的聚甲醛组合物模塑成型所制成的滑轨。本发明特别是关于一种耐磨耗的聚甲醛组合物及包含该耐磨耗的聚甲醛组合物的滑轨，其在高环境湿度与高环境温度、低环境湿度与高环境温度、室内环境温度与湿度、或是低环境湿度与低环境温度的情况下，具有绝佳的微磨损性质与及少量的磨损碎片的性质。因此，本发明可应用于多种不同设计硬盘的滑轨，如：PMR(垂直纪录)+TDMR(二维磁记录)硬盘、SMR(迭瓦式磁纪录)、HAMR⁺＝HAMR(热辅助磁纪录)+TDMR+SMR、BPMR⁺＝BPMR(位元图案介质记录)+SMR+TDMR硬盘、与氦填充硬盘内的硬盘滑轨均可适用。

背景技术

聚甲醛，又称聚缩醛，是一种在工程中使用的热塑性塑料，其具有高刚性、低摩擦和优异的尺寸稳定性的特性。聚甲醛典型的模塑成型应用包括高性能工程部件，例如小齿轮、紧固件、刀柄及锁定器等。这种材料被广泛使用在汽车和消费电子产业。

近年来，硬盘产业开始使用聚甲醛作为硬盘(HDD)中滑轨(以下又称硬盘滑轨)的材料。硬盘滑轨的功能是在硬盘读写头(Read/Write Head)一不处于读/写动作时，读写头自碟片(Media)上退出后，作为停泊的零件。例如，专利文献JP 10-064205与专利文献JP 10-125014揭示聚甲醛是适合用于硬盘滑轨的材料，专利文献JP 11-339411列举应用于硬盘滑轨的材料有共聚酯、聚甲醛、聚醚醚酮(PEEK)，专利文献JP 2001-23325公开一些硬盘滑轨材料，例如聚酰亚胺、聚甲醛、PEEK、4-羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸(HAHN)、液晶聚合物LCP以及PTFE填充的塑胶。专利文献US 2008/0037175揭示一种用于硬盘的滑轨，其材料包含聚甲醛树脂与着色剂，利用此技术的硬盘滑轨具有20微克/公克的脱气程度。

由于读写头的前端反复地滑进、滑出硬盘滑轨，所以当读写头前端摩擦硬盘滑轨表面时会产生碎片。碎片可能沾附于读写头的前端，进而刮伤碟片表面，使其记录的数据损毁。因此，提升聚甲醛的微耐磨耗特性，逐渐成为一个重要的课题。

为了提升聚甲醛的耐磨耗性，可借着添加其他树脂来提高耐磨耗性，例如氟素树脂及聚烯烃树脂，或添加固态或液态润滑剂来降低表面摩擦系数。

另一方面，亦可借着添加无机填充物增加表面硬度，进而提高聚甲醛树脂的耐磨耗性。例如，专利文献JP 2002-197820提出添加无机添料的技术，专利文献US 7,088,555揭示调整成型参数来提高表面硬度的技术。

虽然可藉由上述技术来改善聚甲醛树脂的耐磨耗性，但在特殊的工作环境中，上述现有技术中的聚甲醛树脂的滑动性及耐磨耗性仍不足以达到使用者的需求。近来，专利文献US 8,759,431揭示添加无机填料、润滑剂、成核剂、稳定剂以及抗静电剂应用在高环境温度与高环境湿度、低环境温度与低环境湿度下，可强化其微耐磨耗性质。

硬盘产业发展的趋势逐渐由搭载于个人电脑转向搭载云端装置的巨量资料伺服器与轻薄短小的大容量移动式外接式硬盘等。因此，必须满足一些新的可靠性要求，例如，为了降低因外在冲击和震动所产生的读写错误性、维持读写头高速度操作的稳定性及保存大容量资料的正确性。

针对滑轨零件的树脂的微耐磨耗性新需求，循环磨耗从60万次提高至200万次，用于硬盘滑轨的树脂的微耐磨耗性质必需大幅度提升，使读写头的前端摩擦滑轨表面时，只能产生微量的磨损与碎片数量。另外一方面，树脂禁止添加金属钛(Ti)及其氧化物，主要目的是防止这种碎片刮伤碟片表面，造成资料毁损。含钛物质是着色剂中的常见组分。

一些现有技术提出可加入固体润滑剂至聚甲醛树脂中以提升其耐磨耗性，然而，由于其与聚甲醛材料相容性不佳，进而产生分层(delamination)的现象，或是在模具的表面产生模垢(mold deposits)问题，使耐磨性降低。除此之外，若加入液态润滑剂至聚甲醛树脂中以提升其耐磨耗性，则会引发因太润滑而导致射出成型困难。此外，上述现有技术已无法满足往复摩擦200万次微耐磨耗的要求和禁用含钛物质的规范。

发明内容

本发明提供一种聚甲醛组合物，具备微耐磨耗性、低磨损碎片产生、高机械稳定度与高模塑性等特性。除了可克服上述的瓶颈，并在高环境湿度与高环境温度、低环境湿度与高环境温度、室内环境温度与湿度、或是低环境湿度与低环境温度的情况下，仍保持杰出的微耐磨耗性及低磨损碎片产生的特性。