粒子低減のためのコーティング
粒子抑制用のコーティングを提供する。このようなコーティングは、フルオロケミカル部分および反応性ペンダント基を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度装置、例えば、磁気ハードディスクドライブ、そしてより詳細には、このような装置中の粒子低減のためのコーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスクドライブおよび他の高純度用途において、粒子汚染は、多数の故障メカニズムを生じさせ得る。これらの用途において、製造中および適用の間に存在する粒子を最小限にすることは、非常に望ましい。磁気ディスクドライブは、典型的に、多数の精密に寸法化された作動部品、例えば、スペーサ、ディスククランプ、ｅ−ブロック、カバープレート、ベースプレート、アクチュエータ、ボイスコイル、ボイスコイルプレート等を備えている。これらのコンポーネントは、全て、粒子の潜在的供給源であり得る。ドライブ作動の間、ヘッドは、典型的に、約１００Åの間隔で前記媒体上を飛ぶ。この間隔は、面密度が増加するにつれて減少し、粒子生成の低減および防止を一層より重大とする。ヘッドディスクインターフェースでの粒子は、サーマルアスペリティ、ハイフライライト、およびヘッドクラッシュを生じさせ得；これらのいずれもが、ディスクドライブの性能に対して有害である。
【０００３】
米国公開公報第２００３／０２２３１５４ Ａ１号明細書（Ｙａｏ）は、「金、白金、エポキシ樹脂等の軟性および粘性材料から作製された」コーティングでのカプセル化による粒子生成の防止を開示している。米国公開公報第２００２／００９３７６６ Ａ１号明細書（Ｗａｃｈｔｌｅｒ）は、粒子生成に対して保護するための、接着剤付き熱収縮性コンフォーマルフィルムの使用を開示している。米国特許第６，６７１，１３２号明細書（Ｃｒａｎｅら）は、金属またはポリマーコーティングの使用を開示している。米国公開公報第２００４／００７０８８５ Ａ１号明細書（Ｋｉｋｋａｗａら）は、樹脂コーティングの使用を開示している。米国特許第６，９０３，８６１号明細書（Ｈｕｈａら）は、マイクロアクチュエータコンポーネント用のカプセル材料としての特定のポリマーコーティングの使用を開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁気ディスクドライブ等のデバイスにおける粒子抑制のための改善されたコーティングが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、例えば、アルミニウム、銅等の基材からの、粒子抑制のための改善されたコーティングを提供する。本発明のコーティングは、簡単な技術（例えば、ディップコーティングおよび熱硬化）で適用され得、約１７５℃に対する熱的安定性を示し、複雑な基材形状上に実質的に均一な薄い（例えば、約０．１〜約５．０ミクロン）層の状態で形成され得る。本発明のコーティングは、クリーン（即ち、低ガス放出、抽出性イオンの低放出）であり、典型的な洗浄プロセス（例えば、超音波処理を伴うまたは伴わない水および溶媒ベースの洗浄溶液）に耐性であり、環境に優しく（即ち、分別されたヒドロフルオロエーテルまたは水等の溶媒と共に送達され）、良好な安全性プロフィールを有し、そしてニッケルコーティングという現在の工業法と比較した場合、比較的優れたコスト対利益パフォーマンスを提供する。本発明のコーティングはまた、防食性を提供し得る。
【０００６】
本発明のコーティングは、架橋官能性と基材表面へ固定する優れた能力とを有する反応性ペンダント基を有する薄いポリマーコーティングを含み、基材表面から落ちる粒子を抑制する。これらの粒子は、前記基材材料あるいはプロセッシングおよび／または不完全な洗浄から残された材料由来であり得る。このコーティングは、本質的に、基材の表面上に網を形成し、そうでなければ基材から落ち得る粒子を保持する。本明細書中で使用される場合、「ペンダント」は、末端基および側鎖基を指すように意図される。
【０００７】
要約すると、本発明のコーティングは、フルオロケミカル部分および反応性ペンダント基を含む化合物の反応生成物を含み、ここで、コーティングは、基材上においてインサイチュで少なくとも部分的に硬化される。所定の位置において少なくとも部分的に硬化される場合、このようなコーティングは、基材上における粒子低減コーティングとして意外なほど良好な性能を提供することが判った。
【０００８】
本発明のコーティングは、種々の高純度用途において、例えば、スペーサ、ディスククランプ、ｅ−ブロック、カバープレート、ベースプレート、マイクロアクチュエータ、スライダー、ボイスコイル、ボイスコイルプレート等のコンポーネントを含む、ハードディスクドライブアセンブリにおいて、有用であり得る。これらのコンポーネントは、全て、完成したディスクドライブシステムにおいて粒子の潜在的供給源である。本発明のコーティングはまた、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ））、高純度プロセッシング（潜在的汚染を低減するコーティングプロセス設備）、および半導体プロセシング用途、例えば、プリント回路カードアセンブリ上の表面実装コンポーネントについて、粒子落下を低減するために使用され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
要約すると、本発明のコーティングは、フルオロケミカル部分、即ち、骨格としてまたは側鎖基として、および反応性ペンダント基を含む。
【００１０】
ある実施形態において、本発明のコーティングは、ペルフルオロ化ポリエーテルおよびフルオロ化アクリレートコポリマーからなる群から選択されるフルオロケミカル部分を含む。
【００１１】
ある実施形態において、反応性ペンダント基部分は、反応性シラン基、反応性エポキシ基、および反応性メラミン基からなる群から選択される。
【００１２】
例えば、本発明者は、シラン末端基を有するペルフルオロエーテルから作製されたコーティングが、例えば、アルミニウムおよび銅から落とされる粒子を低減する点で有効であることを発見した。該材料の一般構造は、以下であり：
（ＲＯ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）b−ＮＨＣ（Ｏ）ＣＸＦ−（Ｏ（ＣＦＲ1）a）p（Ｏ（ＣＦＲ1ＣＦ2）a）q−ＯＣＦＸＣ（Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ2）b−Ｓｉ（ＯＲ）3
式中、Ｒはメチルまたはエチル基であり得、Ｒ1はＦまたはＣＦ3であり、ＸはＦまたはＣＦ3であり、ａは１〜４の整数であり、ｂは１〜１０の整数であり、ｐは１〜１４５の整数であり、そしてｑは０〜１４５の整数であり、そして該ポリマーの数平均分子量は、約５００〜約１０，０００の範囲であり得る。下付き文字ｐおよびｑの基は、前記鎖においてランダムに分布され得る。
【００１３】
ある他の実施形態において、前記材料の一般構造は、以下であり：
（ＲＯ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）b−ＮＨＣ（Ｏ）ＣＸＦ（ＯＣ3Ｆ6）yＯ（ＣＦ2）zＯ（Ｃ3Ｆ6Ｏ）xＣＦＸＣ（Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ2）b−Ｓｉ（ＯＲ）3
式中、Ｒはメチルまたはエチル基であり得、ＸはＦまたはＣＦ3であり、ｘおよびｙは同一であっても異なっていてもよく、そして各々、０〜１０の整数であり、但し、少なくとも１つは０ではなく、そしてｚは２〜１０の整数である。
【００１４】
完成したコーティングの分子量が低すぎる場合、得られるコーティングは、過度に脆い傾向にあり得る。一般的に好ましいのは、コーティングがある程度の可撓性を示し、その結果、コーティングされたデバイスが屈曲、膨張、およびまたは収縮する際、コーティングが固定を維持し、かつ、アセンブリの作動の間の脆性破壊を回避することである。
【００１５】
本発明のある他の実施形態において、コーティング材料の一般構造は、以下であり：
（ＲＯ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）3−ＮＨＣ（Ｏ）ＣＸ1Ｆ−（Ｏ（ＣＦＲ1）a）p（Ｏ（ＣＦＲ2ＣＦ2）a）q-ＯＣＦＸ2Ｃ（Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ2）3−Ｓｉ（ＯＲ）3
式中、Ｒはメチルまたはエチル基であり得、Ｒ1およびＲ2は、同一であっても異なっていてもよく、ＦまたはＣＦ3であり、Ｘ1およびＸ2は、同一であっても異なっていてもよく、ＦまたはＣＦ3であり、ａは１〜４の整数であり、ｂは１〜１０の整数であり、ｐは１〜１４５の整数であり、ｑは０〜１４５の整数であり、そして該ポリマーの数平均分子量は、約５００〜約１０，０００の範囲であり得る。下付き文字ｐおよびｑの基は、前記鎖においてランダムに分布され得る。
【００１６】
好適な材料の例示的な例は、以下であり：
【化１】
これは、３Ｍ（登録商標）Ｅａｓｙ Ｃｌｅａｎ Ｃｏａｔｉｎｇ ＥＣＣ−１０００として３Ｍ社から入手可能である。下付き文字ｘおよびｙの基は、前記鎖においてランダムに分布され得る。これらの材料は、米国特許第６，６１３，８６０号明細書（Ｄａｍｓら）において開示されており、これは、その全体が、参照により本明細書中に援用される。
【００１７】
好ましくは、基材およびコーティングは、コーティングが共有結合を介して基材表面へ固定されるように、選択される。分子上の反応性ペンダント基、即ち、この例においてはシラン基が、この所望の結合パフォーマンスに寄与する。さらに、本発明者はこの理論に拘束されることを望まないが、シラン基が本来なら腐食反応に弱い基材上の結合部位と反応するため、前記コーティングは優れた防食性を提供し得ると考えられる。
【００１８】
コーティング厚は、基材上に保持されている粒子のサイズとほぼ同じであってもまたはこれよりも実質的に小さくてもよく、例えば、約０．１〜５ミクロンを超える範囲の平均粒度と比較した場合、コーティング厚は０．０１〜１．０ミクロンの範囲である。
【００１９】
水の存在下において、ＯＲ基が反応して、ポリマー上にシラノール基を形成する。シラノール基は他のシラノール基と反応し、こうしてポリマーを架橋し、そして酸化物表面（例えば、アルミニウム、銅、シリコン、およびセラミック材料）の場合、表面へポリマーを共有結合する。
【００２０】
コーティング材料の硬化速度は、反応基の選択、基材のパラメータ、所望のプロセッシング条件等に依存して有効量の好適な触媒を添加することによって、望まれる通りに促進され得る。例えば、ペルフルオロポリエーテルを使用して作製されたコーティングについて、シランは、デュポン製のＫＲＹＴＯＸ（登録商標）１５７ ＦＳＬ等の薬剤を使用して触媒され得る。
【００２１】
前記ポリマーが反応性ペンダントヒドロキシルまたはカルボン酸基を有しかつメラミンで架橋される、他の実施形態において、酸触媒（例えば、ＮＡＣＵＲＥ（登録商標）２５５８ ブロック化酸触媒）が添加されてもよい。
【００２２】
ある実施形態において、２段階硬化プロセスを使用することが好ましい。第１段階において、コーティング組成物は、第１状態へと部分的に硬化され、この状態で、それはもはや粘着性ではないが、依然として該組成物中に反応性ペンダント基（例えば、フリーのシラン基）が存在する。この状態において、コーティングされた物品は、好都合なことに、連動する（ｗｏｒｋｅｄ ｗｉｔｈ）。「フォーム−イン−プレイスガスケット（ｆｏｒｍ−ｉｎ−ｐｌａｃｅ ｇａｓｋｅｔ）」のような引き続いての物品（例えば、硬化性エポキシベースの組成物）のポジショニグに続いて、コーティングおよび物品を接触状態で硬化し、そして十分な接着が達成される。
【００２３】
高温で短時間加熱することによって硬化される場合よりも相対的に低い温度で（例えば、１５０℃よりも１２０℃で）より長い時間加熱することによってコーティングが硬化される場合、優れた結果が典型的に達成されることも観察された。
【００２４】
本発明のコーティングの別の利点は、それらが、短時間の接触の間に有機材料（例えば、洗浄の間に汚染物質および他の薬剤）を吸収するかまたは「ピックアップする」低い傾向を示すことであり、したがって、本発明のコーティングは、多くの代替材料よりも少なくガス排出する傾向がある。
【００２５】
本発明のコーティングを有する物品への引き続いての接着は、結合直前にフルオロケミカル溶媒で拭くことによって改善され得る。
【実施例】
【００２６】
本発明を下記の非限定的な実施例で説明する。試験のために使用した基材は、記載の材料から作製した試料片である。試料片をストック材料からせん断し、そして角付近に穴を開け、検査の間試料片を吊した。
【００２７】
洗浄法１
コーティング前に、３Ｍ（登録商標）ＮＯＶＥＣ（登録商標）ＨＦＥ−７２ＤＡ（ミネソタ州セントポールの３Ｍ社製）で蒸気脱脂することによって、基材を洗浄した。コネチカット州ダンベリーのＢｒａｎｓｏｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから得た、ツーサンプベーパーディグリーザ（ｔｗｏ ｓｕｍｐ ｖａｐｏｒ ｄｅｇｒｅａｓｅｒ）、モデル番号Ｂ４５２Ｒにおいて、下記の作動パラメータを使用して、洗浄を行った：
３０秒初期蒸気リンス、
該リンスサンプにおいて３分（超音波無し）、そして
３０秒最終蒸気リンス。
【００２８】
洗浄法２
コーティング前に、１０分間アセトン中に浸漬することによって、基材を洗浄した。次いで、基材をフラットに置き、そして２−プロパノールをスプレーした（約１００ｍｌを２０の基材について使用した）。次いで、残存する２−プロパノールを拭くことによって除去し、そして基材を一晩乾燥させた。
【００２９】
洗浄法３
コーティング前に、ＣＭＯＳグレード２−プロパノール（ニュージャージー州フィリップスバーグのＪＴ Ｂａｋｅｒ製）およびＶＷＲ Ｓｐｅｃ−Ｗｉｐｅ４ワイパー（ペンシルベニア州ウエストチェスターのＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ製）を使用して拭き取り洗浄することによって、基材を洗浄した。次いで、０．２ミクロン（絶対（ａｂｓｏｌｕｔｅ））フィルターで濾過した１８．２ＭΩ水中に試料片を浸漬し、そして１ガロン当たり４０ワットのパワーを使用して、６８ｋＨＺ超音波を用いて９０秒間超音波処理した。ＶＷＲ Ｓｐｅｃ−Ｗｉｐｅ４ワイパーで拭くことによって、試料片を乾燥した。
【００３０】
コーティング法
全てのコーティングを、ディップコーティングにより塗布した。これらの研究のために使用した引張速度は、１．７〜３．６ｍｍ／秒（４〜８．５ｉｎ／分）の範囲であった。ペーパークリップを使用して基材中の穴によって、基材を吊るし、そしてディップコーティングプロセスの間、完全に浸漬した。硬化はポリマーに依存して変化し；各ポリマーについての詳細を以下に記載する。
【００３１】
クロスハッチ接着
クロスハッチ接着（ｃｒｏｓｓｈａｔｃｈ ａｄｈｅｓｉｏｎ）または碁盤目テープ接着（ｃｒｏｓｓ−ｃｕｔ ｔａｐｅ ａｄｈｅｓｉｏｎ）を、２つの改変を伴う、ＡＳＴＭ Ｄ３３５９−９５ａ、試験法Ｂを使用して測定した。先ず、２ミル未満のコーティングについて推奨される１１×１１カットとは対照的に、４×４クロスカットを使用した。次に、目視に加えて、前記コーティングの存在を示すために、シャーピーマーカーを使用した。フルオロケミカルコーティングは、該マーカーを追い払う。コーティングが除去されれば、基材は容易にマークされた。
【００３２】
抽出
ＬＰＣ抽出を、ＩＤＥＭＡマイクロコンタミネーションスタンダードＭ９−９８に基づく方法を使用して行った。基材を、１８．３ＭΩ水中に完全に浸漬し、そして３０秒間超音波（４０ワット／ガロン、４０または６８ｋＨｚ）へ曝した。水中の粒子レベルを、液体粒子カウンターで分析した。
【００３３】
ＬＰＣ抽出を、クラス１０００クリーンルーム環境中で行った。０．１ミクロンまで濾過された１８．３ＭΩ水を、この試験の全ての部分について使用した。試験装置は、超音波槽中に取付けられた１０００−ｍｌ ＫＩＭＡＸ（登録商標）ビーカー（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ製）から構成された。２８ゲージのはんだ付け可能なポリウレタンステータワイヤ（カリフォルニア州ウエストレイクビレッジのＭＷＳ Ｗｉｒｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製；パーツ番号２８ ＳＳＰＮ）を使用して、試験する部品をビーカー中に浸漬した。流体中の粒子濃度を、ＨＩＡＣ ＲＯＹＣＯ（登録商標），Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｕｎｔ １００（オレゴン州グランツパスのＨａｃｈ Ｕｌｔｒａ Ａｎａｌｙｔｉｃｓ製）を使用して測定した。
【００３４】
各試験サンプルの前に、ブランクを実行し、ビーカーおよび水の清浄度を評価した。ビーカーを水でリンスし、次いで１０００ｍｌの水で充填した。
【００３５】
十分なブランクが構築されたら、試験サンプルを水中に浸漬した。完全に沈みかつビーカーの壁に接触しないように、試験サンプルを吊るした。超音波を３０秒間適用した。該流体の５０ｍｌサンプルをＬＰＣ分析のために採取した。試験サンプルの表面積当たりの粒子カウントを下記によって算出した。
【数１】
３つの別個の試験サンプルを、各コーティング条件について実行した。平均化した結果を表に示す。大抵の場合、複数回（通常３回）の抽出を各試験サンプルについて実行した。
【００３６】
コーティング材料
実施例１および２を、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社から得たＥＣＣ−１０００、シロキサン末端基を有するペルフルオロポリエーテル、でコーティングした。ＦＣＩの一般構造は以下である。
【化２】
【００３７】
前記ポリマーは、３Ｍ（登録商標）ＮＯＶＥＣ（登録商標）ヒドロフルオロエーテルＨＦＥ−７１００で供給された（ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ ｏｕｔ ｏｆ）。ＫＲＹＴＯＸ（登録商標）１５７ ＦＳＬ、デラウェア州ウィルミントンのデュポン製のペルフルオロポリアルキルエーテルカルボン酸混合物を、全ポリマー固形分の２％として添加した（即ち、９０ｇのＨＦＥ−７１００中０．２ｇのＫＲＹＴＯＸ（登録商標）１５７ ＦＳＬおよび９．８ｇのＥＣＣ−１０００）。
【００３８】
反応性フルオロケミカルコポリマー（合成は以下に記載される）、ＵＤ３５０Ｗ（コネチカット州ノーウォークのＫｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製のポリウレタンジオール）、ＲＥＳＩＭＥＮＥ（登録商標）７４７（ミズーリ州セントルイスのＳｏｌｕｔｉａ，Ｉｎｃ．製のメチル化メラミン）、ＮＡＣＵＲＥ（登録商標）２５５８（コネチカット州ノーウォークのＫｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製のブロック化酸触媒）およびＳＩＬＷＥＴＴ（登録商標）Ｌ−７７（カリフォルニア州フレズノのＨｅｌｅｎａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製のシリコーンポリエーテルコポリマー）を含む水溶液で、実施例３〜５をコーティングした。
【化３】
【００３９】
前記反応性フルオロケミカルコポリマー、ＦＣＩＩを、下記の成分を使用して合成した：
６０ｇ ＨＦＰＯＭＡ（ヘキサフルオロプロピレン・オキサイド・メタクリレート）
２７ｇ ＨＥＭＡ（ヒドロキシエチルメタクリレート）
１０ｇ ＭＡＡ（メタクリル酸）
３ｇ ＭＥ（アクリル酸メチル）
３００ｇ ＩＰＡ（２−プロパノール）
１ｇ ＶＡＺＯ（登録商標）６７（デュポン製のフリーラジカル開始剤）
１０．３ｇ ＤＭＥＡ（ジメチルアミノエタノール）
２３３ｇ ＤＩ水。
【００４０】
ＨＦＰＯＭＡ、ＨＥＭＡ、ＭＡＡ、ＭＥ、およびＩＰＡをフラスコに入れ、続いてＶＡＺＯ（登録商標）６７を入れた。材料を撹拌し、溶液を形成した。溶液を窒素で７分間パージした。溶液を６５℃へ１８時間加熱した。この期間の後に、ＤＭＥＡを添加した。得られた溶液を３分間撹拌し、そしてＤＩ水を添加した。反応混合物は泡沫状になり、そして約２分後に溶液を形成した。減圧下で溶液からＩＰＡを蒸留し、水溶液が得られた。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１に列挙する組成物を、以下のように調製した。撹拌しながら、ＵＤ３５０Ｗを、ＤＩ水を含有するビーカーへ入れた。ＵＤ３５０Ｗの溶解に続いて、ＲＥＳＩＭＥＮＥ（登録商標）７４７を添加した。ＮＡＣＵＲＥ（登録商標）２５５８を得られた溶液へ添加し、そして２分後、反応性ＦＣ ＩＩを添加し、続いてＳｉｌｗｅｔ（登録商標）Ｌ−７７を添加した。
【００４３】
実施例６は存在しない。
【００４４】
実施例７を、シロキサン末端基を有するヘキサフルオロプロピレンオキサイドポリマーでコーティングした。
【００４５】
実施例７のために、シラン
（Ｃ2Ｈ5Ｏ）3ＳｉＣ3Ｈ6ＮＨＣＯＣＦ（ＣＦ3）［ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］nＣ4Ｆ8Ｏ［ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］mＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3のコーティングを、以下のように調製した。
【００４６】
前記シラン生成物へのメチルエステル前駆体を、−２０℃で、フッ化セシウム（１５．５ｇ）の存在下において、テトラエチレングリコールジメチルエーテル溶媒（３４１ｇ；約４０時間添加した）中、ペルフルオロスクシニルフルオライド（ＦＣＯＣ2Ｆ4ＣＯＦ；２４ｇ、５１％純度；０．０６４モル）およびヘキサフルオロプロピレンオキサイド（１０９ｇ、０．６５モル）を反応させることによって調製した。反応が完了した後、得られたジアシッドフルオライド混合物を、周囲温度にて大過剰のメタノールで処理し、該アシッドフルオライドを下記に示す名目構造（ｍ＋ｎは約５〜７である）のジメチルエステルへ変換し、下の生成物層を上のメタノール／テトラグリム層から分離し、そして該下層を水で洗浄し、１１１ｇのエステル生成物：
ＭｅＯ2ＣＣＦ（ＣＦ3）［ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］nＣ4Ｆ8Ｏ［ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］mＣＦ（ＣＦ3）ＣＯ2Ｍｅ（１２２ｇ）を得た。
【００４７】
前記エステルを、類似の様式で作製した材料と混合し、そして、蒸留範囲３８℃〜１９８℃／０．７ｍｍＨｇのフラクションを除去しながら、２回蒸留し、そして残りの蒸留残渣をシラン合成のために使用した。最終生成物についてのｍ＋ｎの平均総計は、ｇｌｃにより７．６であった。
【００４８】
この材料（１４．９ｇ）を、溶媒無しで、アミノプロピルトリエトキシシラン（４．５ｇ、０．０２モル）で処理した。
【化４】
少量のシランを、約２４時間後に添加し、残存するエステル官能基を生成物シランへ変換した。アミドシランについてのＩＲバンドが１７０９ｃｍ-1で現れた。
【００４９】
実施例８を、水性フルオロケミカルウレタンシラノール、ＦＣ ＩＶ、分散体でコーティングした。ＦＣ ＩＶを以下のように調製した：
【化５】
【００５０】
３０ｇのＯＤＡ（アクリル酸オクチルデシル）、３０ｇのＵＭＡ、２０ｇのＡ−１７４（コネチカット州ダンベリーのＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．製のシランアクリレート）、１０ｇのＫＦ−２００１（メルカプトシリコーン）、１０ｇのＭＰＴＳ（メルカプトプロピルトリメトキシシラン）、ならびに９．５ｇのメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）および０．５ｇのＶＡＺＯ（登録商標）６７のプレ混合物（ホットタップウォーターバス中に配置される場合、透明な溶液）を、テフロン（登録商標）で裏打ちしたキャップを備えたガラス瓶中で混合した。混合物を、窒素でパージし（ｓｐａｒｇｅｄ）、密封し、そして６５℃で２４時間ランデロメータ（ｌａｕｎｄｅｒｏｍｅｔｅｒ）中で転がした。得られたＭＩＢＫ溶液を、ＤＩ水／ＴＷＥＥＮ２０（総固形分の５％）溶液も６０℃で添加しつつ、超音波処理しながら６０℃で撹拌した。得られた乳濁液を３分間超音波処理した。ＭＩＢＫを減圧で蒸留により除去し、安定な水性乳濁液を得た。フィルム形成性を改善するために、ＳＩＬＷＥＴＴ（登録商標）Ｌ−７７を添加した。
【００５１】
実施例９を、ＨＦＥ ７２００（ミネソタ州セントポールの３Ｍ社製）で供給された、以下の一般式：
【化６】
のフルオロケミカルアクリレートコポリマーでコーティングした。４７．６ｇのオリゴマーヘキサフルオロプロピレンオキサイドアミドエチルメタクリレート（式Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ）nＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＮＨＣ2Ｈ4ＯＣＯＣ（ＣＨ3）＝ＣＨ2のものであって、式中、ｎは３以上であった）、０．９５ｇのＡ１７４（３−トリメトキシシランプロピルメタクリレート）、１．４ｇのＭＰＴＳ（３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）および２２０ｇのＨＦＥ ７２００を１リットルフラスコへ入れることによって、前記コポリマーを合成した。該フラスコにメカニカルスターラーを備え、そして撹拌しながら１０分間Ｎ2パージ下に配置した。この期間の後に、ＬＵＰＥＲＯＸ（登録商標）２６Ｍ５０開始剤（ペンシルベニア州フィラデルフィアのＡｒｋｅｍａ，Ｉｎｃ．製）の溶液２ｇ（１ｇの固形分）を添加し、そして反応混合物を１８時間７０℃へ加熱した。
【００５２】
実施例１０を、ＨＦＥ ７２００で供給された、以下の一般式：
【化７】
のフルオロケミカルアクリレートコポリマーでコーティングした。４０ｇのオリゴマーヘキサフルオロプロピレンオキサイドアミドエチルメタクリレート（式Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ）nＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＮＨＣ2Ｈ4ＯＣＯＣ（ＣＨ3）＝ＣＨ2のものであって、式中、ｎは３以上であった）、５ｇの３−グリシドキシプロピルメタクリレート、５ｇのメチル−３−メルカプトプロピオネート、および２３０ｇのＨＦＥ ７２００を１リットルフラスコに添加することによって、前記コポリマーを合成した。該フラスコにメカニカルスターラーを備え、そして撹拌しながら１０分間Ｎ2パージ下に配置した。この期間の後に、ＬＵＰＥＲＯＸ（登録商標）２６Ｍ５０開始剤の溶液２ｇ（１ｇの固形分）を添加し、そして反応混合物を１８時間７０℃へ加熱した。微量の不溶性沈殿物を、コポリマー溶液から濾別した。
【００５３】
【表２】
【００５４】
実施例１について、全ての試験片を、洗浄法１を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目テープ試験に使用して試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りの３つのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出で試験した。結果を表３に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００５５】
【表３】
【００５６】
実施例２について、全ての試験片を、洗浄法２を使用して洗浄した。２つの銅試験片をコーティングし、そして２つの銅試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。これらの試験片をＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表４に示す。各ポイントは、各条件での２つの試験片の平均値である。
【００５７】
【表４】
【００５８】
【表５】
【００５９】
実施例３について、全ての試験片を、洗浄法１を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目テープ試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りの３つのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表６に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００６０】
【表６】
【００６１】
実施例４について、３つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。全てのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片を、ＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表７に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００６２】
【表７】
【００６３】
実施例５について、全ての試験片を、洗浄法１を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目テープ試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りの３つのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表８に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００６４】
【表８】
【００６５】
【表９】
【００６６】
実施例７について、全ての試験片を、洗浄法１を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目テープ試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りの３つのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出で試験した。結果を表１０に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００６７】
【表１０】
【００６８】
【表１１】
【００６９】
実施例８について、全ての試験片を、洗浄法１を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目テープ試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りの３つのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出で試験した。結果を表１２に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００７０】
【表１２】
【００７１】
【表１３】
【００７２】
実施例９について、全ての試験片を、洗浄法３を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表１４に示す。各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００７３】
【表１４】
【００７４】
【表１５】
【００７５】
実施例１０について、全ての試験片を、洗浄法３を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表１６に示す。各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００７６】
【表１６】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度装置、例えば、磁気ハードディスクドライブ、そしてより詳細には、このような装置中の粒子低減のためのコーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスクドライブおよび他の高純度用途において、粒子汚染は、多数の故障メカニズムを生じさせ得る。これらの用途において、製造中および適用の間に存在する粒子を最小限にすることは、非常に望ましい。磁気ディスクドライブは、典型的に、多数の精密に寸法化された作動部品、例えば、スペーサ、ディスククランプ、ｅ−ブロック、カバープレート、ベースプレート、アクチュエータ、ボイスコイル、ボイスコイルプレート等を備えている。これらのコンポーネントは、全て、粒子の潜在的供給源であり得る。ドライブ作動の間、ヘッドは、典型的に、約１００Åの間隔で前記媒体上を飛ぶ。この間隔は、面密度が増加するにつれて減少し、粒子生成の低減および防止を一層より重大とする。ヘッドディスクインターフェースでの粒子は、サーマルアスペリティ、ハイフライライト、およびヘッドクラッシュを生じさせ得；これらのいずれもが、ディスクドライブの性能に対して有害である。
【０００３】
米国公開公報第２００３／０２２３１５４ Ａ１号明細書（Ｙａｏ）は、「金、白金、エポキシ樹脂等の軟性および粘性材料から作製された」コーティングでのカプセル化による粒子生成の防止を開示している。米国公開公報第２００２／００９３７６６ Ａ１号明細書（Ｗａｃｈｔｌｅｒ）は、粒子生成に対して保護するための、接着剤付き熱収縮性コンフォーマルフィルムの使用を開示している。米国特許第６，６７１，１３２号明細書（Ｃｒａｎｅら）は、金属またはポリマーコーティングの使用を開示している。米国公開公報第２００４／００７０８８５ Ａ１号明細書（Ｋｉｋｋａｗａら）は、樹脂コーティングの使用を開示している。米国特許第６，９０３，８６１号明細書（Ｈｕｈａら）は、マイクロアクチュエータコンポーネント用のカプセル材料としての特定のポリマーコーティングの使用を開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁気ディスクドライブ等のデバイスにおける粒子抑制のための改善されたコーティングが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、例えば、アルミニウム、銅等の基材からの、粒子抑制のための改善されたコーティングを提供する。本発明のコーティングは、簡単な技術（例えば、ディップコーティングおよび熱硬化）で適用され得、約１７５℃に対する熱的安定性を示し、複雑な基材形状上に実質的に均一な薄い（例えば、約０．１〜約５．０ミクロン）層の状態で形成され得る。本発明のコーティングは、クリーン（即ち、低ガス放出、抽出性イオンの低放出）であり、典型的な洗浄プロセス（例えば、超音波処理を伴うまたは伴わない水および溶媒ベースの洗浄溶液）に耐性であり、環境に優しく（即ち、分別されたヒドロフルオロエーテルまたは水等の溶媒と共に送達され）、良好な安全性プロフィールを有し、そしてニッケルコーティングという現在の工業法と比較した場合、比較的優れたコスト対利益パフォーマンスを提供する。本発明のコーティングはまた、防食性を提供し得る。
【０００６】
本発明のコーティングは、架橋官能性と基材表面へ固定する優れた能力とを有する反応性ペンダント基を有する薄いポリマーコーティングを含み、基材表面から落ちる粒子を抑制する。これらの粒子は、前記基材材料あるいはプロセッシングおよび／または不完全な洗浄から残された材料由来であり得る。このコーティングは、本質的に、基材の表面上に網を形成し、そうでなければ基材から落ち得る粒子を保持する。本明細書中で使用される場合、「ペンダント」は、末端基および側鎖基を指すように意図される。
【０００７】
要約すると、本発明のコーティングは、フルオロケミカル部分および反応性ペンダント基を含む化合物の反応生成物を含み、ここで、コーティングは、基材上においてインサイチュで少なくとも部分的に硬化される。所定の位置において少なくとも部分的に硬化される場合、このようなコーティングは、基材上における粒子低減コーティングとして意外なほど良好な性能を提供することが判った。
【０００８】
本発明のコーティングは、種々の高純度用途において、例えば、スペーサ、ディスククランプ、ｅ−ブロック、カバープレート、ベースプレート、マイクロアクチュエータ、スライダー、ボイスコイル、ボイスコイルプレート等のコンポーネントを含む、ハードディスクドライブアセンブリにおいて、有用であり得る。これらのコンポーネントは、全て、完成したディスクドライブシステムにおいて粒子の潜在的供給源である。本発明のコーティングはまた、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ））、高純度プロセッシング（潜在的汚染を低減するコーティングプロセス設備）、および半導体プロセシング用途、例えば、プリント回路カードアセンブリ上の表面実装コンポーネントについて、粒子落下を低減するために使用され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
要約すると、本発明のコーティングは、フルオロケミカル部分、即ち、骨格としてまたは側鎖基として、および反応性ペンダント基を含む。
【００１０】
ある実施形態において、本発明のコーティングは、ペルフルオロ化ポリエーテルおよびフルオロ化アクリレートコポリマーからなる群から選択されるフルオロケミカル部分を含む。
【００１１】
ある実施形態において、反応性ペンダント基部分は、反応性シラン基、反応性エポキシ基、および反応性メラミン基からなる群から選択される。
【００１２】
例えば、本発明者は、シラン末端基を有するペルフルオロエーテルから作製されたコーティングが、例えば、アルミニウムおよび銅から落とされる粒子を低減する点で有効であることを発見した。該材料の一般構造は、以下であり：
（ＲＯ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）b−ＮＨＣ（Ｏ）ＣＸＦ−（Ｏ（ＣＦＲ1）a）p（Ｏ（ＣＦＲ1ＣＦ2）a）q−ＯＣＦＸＣ（Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ2）b−Ｓｉ（ＯＲ）3
式中、Ｒはメチルまたはエチル基であり得、Ｒ1はＦまたはＣＦ3であり、ＸはＦまたはＣＦ3であり、ａは１〜４の整数であり、ｂは１〜１０の整数であり、ｐは１〜１４５の整数であり、そしてｑは０〜１４５の整数であり、そして該ポリマーの数平均分子量は、約５００〜約１０，０００の範囲であり得る。下付き文字ｐおよびｑの基は、前記鎖においてランダムに分布され得る。
【００１３】
ある他の実施形態において、前記材料の一般構造は、以下であり：
（ＲＯ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）b−ＮＨＣ（Ｏ）ＣＸＦ（ＯＣ3Ｆ6）yＯ（ＣＦ2）zＯ（Ｃ3Ｆ6Ｏ）xＣＦＸＣ（Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ2）b−Ｓｉ（ＯＲ）3
式中、Ｒはメチルまたはエチル基であり得、ＸはＦまたはＣＦ3であり、ｘおよびｙは同一であっても異なっていてもよく、そして各々、０〜１０の整数であり、但し、少なくとも１つは０ではなく、そしてｚは２〜１０の整数である。
【００１４】
完成したコーティングの分子量が低すぎる場合、得られるコーティングは、過度に脆い傾向にあり得る。一般的に好ましいのは、コーティングがある程度の可撓性を示し、その結果、コーティングされたデバイスが屈曲、膨張、およびまたは収縮する際、コーティングが固定を維持し、かつ、アセンブリの作動の間の脆性破壊を回避することである。
【００１５】
本発明のある他の実施形態において、コーティング材料の一般構造は、以下であり：
（ＲＯ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）3−ＮＨＣ（Ｏ）ＣＸ1Ｆ−（Ｏ（ＣＦＲ1）a）p（Ｏ（ＣＦＲ2ＣＦ2）a）q-ＯＣＦＸ2Ｃ（Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ2）3−Ｓｉ（ＯＲ）3
式中、Ｒはメチルまたはエチル基であり得、Ｒ1およびＲ2は、同一であっても異なっていてもよく、ＦまたはＣＦ3であり、Ｘ1およびＸ2は、同一であっても異なっていてもよく、ＦまたはＣＦ3であり、ａは１〜４の整数であり、ｂは１〜１０の整数であり、ｐは１〜１４５の整数であり、ｑは０〜１４５の整数であり、そして該ポリマーの数平均分子量は、約５００〜約１０，０００の範囲であり得る。下付き文字ｐおよびｑの基は、前記鎖においてランダムに分布され得る。
【００１６】
好適な材料の例示的な例は、以下であり：
【化１】
これは、３Ｍ（登録商標）Ｅａｓｙ Ｃｌｅａｎ Ｃｏａｔｉｎｇ ＥＣＣ−１０００として３Ｍ社から入手可能である。下付き文字ｘおよびｙの基は、前記鎖においてランダムに分布され得る。これらの材料は、米国特許第６，６１３，８６０号明細書（Ｄａｍｓら）において開示されており、これは、その全体が、参照により本明細書中に援用される。
【００１７】
好ましくは、基材およびコーティングは、コーティングが共有結合を介して基材表面へ固定されるように、選択される。分子上の反応性ペンダント基、即ち、この例においてはシラン基が、この所望の結合パフォーマンスに寄与する。さらに、本発明者はこの理論に拘束されることを望まないが、シラン基が本来なら腐食反応に弱い基材上の結合部位と反応するため、前記コーティングは優れた防食性を提供し得ると考えられる。
【００１８】
コーティング厚は、基材上に保持されている粒子のサイズとほぼ同じであってもまたはこれよりも実質的に小さくてもよく、例えば、約０．１〜５ミクロンを超える範囲の平均粒度と比較した場合、コーティング厚は０．０１〜１．０ミクロンの範囲である。
【００１９】
水の存在下において、ＯＲ基が反応して、ポリマー上にシラノール基を形成する。シラノール基は他のシラノール基と反応し、こうしてポリマーを架橋し、そして酸化物表面（例えば、アルミニウム、銅、シリコン、およびセラミック材料）の場合、表面へポリマーを共有結合する。
【００２０】
コーティング材料の硬化速度は、反応基の選択、基材のパラメータ、所望のプロセッシング条件等に依存して有効量の好適な触媒を添加することによって、望まれる通りに促進され得る。例えば、ペルフルオロポリエーテルを使用して作製されたコーティングについて、シランは、デュポン製のＫＲＹＴＯＸ（登録商標）１５７ ＦＳＬ等の薬剤を使用して触媒され得る。
【００２１】
前記ポリマーが反応性ペンダントヒドロキシルまたはカルボン酸基を有しかつメラミンで架橋される、他の実施形態において、酸触媒（例えば、ＮＡＣＵＲＥ（登録商標）２５５８ ブロック化酸触媒）が添加されてもよい。
【００２２】
ある実施形態において、２段階硬化プロセスを使用することが好ましい。第１段階において、コーティング組成物は、第１状態へと部分的に硬化され、この状態で、それはもはや粘着性ではないが、依然として該組成物中に反応性ペンダント基（例えば、フリーのシラン基）が存在する。この状態において、コーティングされた物品は、好都合なことに、連動する（ｗｏｒｋｅｄ ｗｉｔｈ）。「フォーム−イン−プレイスガスケット（ｆｏｒｍ−ｉｎ−ｐｌａｃｅ ｇａｓｋｅｔ）」のような引き続いての物品（例えば、硬化性エポキシベースの組成物）のポジショニグに続いて、コーティングおよび物品を接触状態で硬化し、そして十分な接着が達成される。
【００２３】
高温で短時間加熱することによって硬化される場合よりも相対的に低い温度で（例えば、１５０℃よりも１２０℃で）より長い時間加熱することによってコーティングが硬化される場合、優れた結果が典型的に達成されることも観察された。
【００２４】
本発明のコーティングの別の利点は、それらが、短時間の接触の間に有機材料（例えば、洗浄の間に汚染物質および他の薬剤）を吸収するかまたは「ピックアップする」低い傾向を示すことであり、したがって、本発明のコーティングは、多くの代替材料よりも少なくガス排出する傾向がある。
【００２５】
本発明のコーティングを有する物品への引き続いての接着は、結合直前にフルオロケミカル溶媒で拭くことによって改善され得る。
【実施例】
【００２６】
本発明を下記の非限定的な実施例で説明する。試験のために使用した基材は、記載の材料から作製した試料片である。試料片をストック材料からせん断し、そして角付近に穴を開け、検査の間試料片を吊した。
【００２７】
洗浄法１
コーティング前に、３Ｍ（登録商標）ＮＯＶＥＣ（登録商標）ＨＦＥ−７２ＤＡ（ミネソタ州セントポールの３Ｍ社製）で蒸気脱脂することによって、基材を洗浄した。コネチカット州ダンベリーのＢｒａｎｓｏｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから得た、ツーサンプベーパーディグリーザ（ｔｗｏ ｓｕｍｐ ｖａｐｏｒ ｄｅｇｒｅａｓｅｒ）、モデル番号Ｂ４５２Ｒにおいて、下記の作動パラメータを使用して、洗浄を行った：
３０秒初期蒸気リンス、
該リンスサンプにおいて３分（超音波無し）、そして
３０秒最終蒸気リンス。
【００２８】
洗浄法２
コーティング前に、１０分間アセトン中に浸漬することによって、基材を洗浄した。次いで、基材をフラットに置き、そして２−プロパノールをスプレーした（約１００ｍｌを２０の基材について使用した）。次いで、残存する２−プロパノールを拭くことによって除去し、そして基材を一晩乾燥させた。
【００２９】
洗浄法３
コーティング前に、ＣＭＯＳグレード２−プロパノール（ニュージャージー州フィリップスバーグのＪＴ Ｂａｋｅｒ製）およびＶＷＲ Ｓｐｅｃ−Ｗｉｐｅ４ワイパー（ペンシルベニア州ウエストチェスターのＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ製）を使用して拭き取り洗浄することによって、基材を洗浄した。次いで、０．２ミクロン（絶対（ａｂｓｏｌｕｔｅ））フィルターで濾過した１８．２ＭΩ水中に試料片を浸漬し、そして１ガロン当たり４０ワットのパワーを使用して、６８ｋＨＺ超音波を用いて９０秒間超音波処理した。ＶＷＲ Ｓｐｅｃ−Ｗｉｐｅ４ワイパーで拭くことによって、試料片を乾燥した。
【００３０】
コーティング法
全てのコーティングを、ディップコーティングにより塗布した。これらの研究のために使用した引張速度は、１．７〜３．６ｍｍ／秒（４〜８．５ｉｎ／分）の範囲であった。ペーパークリップを使用して基材中の穴によって、基材を吊るし、そしてディップコーティングプロセスの間、完全に浸漬した。硬化はポリマーに依存して変化し；各ポリマーについての詳細を以下に記載する。
【００３１】
クロスハッチ接着
クロスハッチ接着（ｃｒｏｓｓｈａｔｃｈ ａｄｈｅｓｉｏｎ）または碁盤目テープ接着（ｃｒｏｓｓ−ｃｕｔ ｔａｐｅ ａｄｈｅｓｉｏｎ）を、２つの改変を伴う、ＡＳＴＭ Ｄ３３５９−９５ａ、試験法Ｂを使用して測定した。先ず、２ミル未満のコーティングについて推奨される１１×１１カットとは対照的に、４×４クロスカットを使用した。次に、目視に加えて、前記コーティングの存在を示すために、シャーピーマーカーを使用した。フルオロケミカルコーティングは、該マーカーを追い払う。コーティングが除去されれば、基材は容易にマークされた。
【００３２】
抽出
ＬＰＣ抽出を、ＩＤＥＭＡマイクロコンタミネーションスタンダードＭ９−９８に基づく方法を使用して行った。基材を、１８．３ＭΩ水中に完全に浸漬し、そして３０秒間超音波（４０ワット／ガロン、４０または６８ｋＨｚ）へ曝した。水中の粒子レベルを、液体粒子カウンターで分析した。
【００３３】
ＬＰＣ抽出を、クラス１０００クリーンルーム環境中で行った。０．１ミクロンまで濾過された１８．３ＭΩ水を、この試験の全ての部分について使用した。試験装置は、超音波槽中に取付けられた１０００−ｍｌ ＫＩＭＡＸ（登録商標）ビーカー（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ製）から構成された。２８ゲージのはんだ付け可能なポリウレタンステータワイヤ（カリフォルニア州ウエストレイクビレッジのＭＷＳ Ｗｉｒｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製；パーツ番号２８ ＳＳＰＮ）を使用して、試験する部品をビーカー中に浸漬した。流体中の粒子濃度を、ＨＩＡＣ ＲＯＹＣＯ（登録商標），Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｕｎｔ １００（オレゴン州グランツパスのＨａｃｈ Ｕｌｔｒａ Ａｎａｌｙｔｉｃｓ製）を使用して測定した。
【００３４】
各試験サンプルの前に、ブランクを実行し、ビーカーおよび水の清浄度を評価した。ビーカーを水でリンスし、次いで１０００ｍｌの水で充填した。
【００３５】
十分なブランクが構築されたら、試験サンプルを水中に浸漬した。完全に沈みかつビーカーの壁に接触しないように、試験サンプルを吊るした。超音波を３０秒間適用した。該流体の５０ｍｌサンプルをＬＰＣ分析のために採取した。試験サンプルの表面積当たりの粒子カウントを下記によって算出した。
【数１】
３つの別個の試験サンプルを、各コーティング条件について実行した。平均化した結果を表に示す。大抵の場合、複数回（通常３回）の抽出を各試験サンプルについて実行した。
【００３６】
コーティング材料
実施例１および２を、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社から得たＥＣＣ−１０００、シロキサン末端基を有するペルフルオロポリエーテル、でコーティングした。ＦＣＩの一般構造は以下である。
【化２】
【００３７】
前記ポリマーは、３Ｍ（登録商標）ＮＯＶＥＣ（登録商標）ヒドロフルオロエーテルＨＦＥ−７１００で供給された（ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ ｏｕｔ ｏｆ）。ＫＲＹＴＯＸ（登録商標）１５７ ＦＳＬ、デラウェア州ウィルミントンのデュポン製のペルフルオロポリアルキルエーテルカルボン酸混合物を、全ポリマー固形分の２％として添加した（即ち、９０ｇのＨＦＥ−７１００中０．２ｇのＫＲＹＴＯＸ（登録商標）１５７ ＦＳＬおよび９．８ｇのＥＣＣ−１０００）。
【００３８】
反応性フルオロケミカルコポリマー（合成は以下に記載される）、ＵＤ３５０Ｗ（コネチカット州ノーウォークのＫｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製のポリウレタンジオール）、ＲＥＳＩＭＥＮＥ（登録商標）７４７（ミズーリ州セントルイスのＳｏｌｕｔｉａ，Ｉｎｃ．製のメチル化メラミン）、ＮＡＣＵＲＥ（登録商標）２５５８（コネチカット州ノーウォークのＫｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製のブロック化酸触媒）およびＳＩＬＷＥＴＴ（登録商標）Ｌ−７７（カリフォルニア州フレズノのＨｅｌｅｎａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製のシリコーンポリエーテルコポリマー）を含む水溶液で、実施例３〜５をコーティングした。
【化３】
【００３９】
前記反応性フルオロケミカルコポリマー、ＦＣＩＩを、下記の成分を使用して合成した：
６０ｇ ＨＦＰＯＭＡ（ヘキサフルオロプロピレン・オキサイド・メタクリレート）
２７ｇ ＨＥＭＡ（ヒドロキシエチルメタクリレート）
１０ｇ ＭＡＡ（メタクリル酸）
３ｇ ＭＥ（アクリル酸メチル）
３００ｇ ＩＰＡ（２−プロパノール）
１ｇ ＶＡＺＯ（登録商標）６７（デュポン製のフリーラジカル開始剤）
１０．３ｇ ＤＭＥＡ（ジメチルアミノエタノール）
２３３ｇ ＤＩ水。
【００４０】
ＨＦＰＯＭＡ、ＨＥＭＡ、ＭＡＡ、ＭＥ、およびＩＰＡをフラスコに入れ、続いてＶＡＺＯ（登録商標）６７を入れた。材料を撹拌し、溶液を形成した。溶液を窒素で７分間パージした。溶液を６５℃へ１８時間加熱した。この期間の後に、ＤＭＥＡを添加した。得られた溶液を３分間撹拌し、そしてＤＩ水を添加した。反応混合物は泡沫状になり、そして約２分後に溶液を形成した。減圧下で溶液からＩＰＡを蒸留し、水溶液が得られた。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１に列挙する組成物を、以下のように調製した。撹拌しながら、ＵＤ３５０Ｗを、ＤＩ水を含有するビーカーへ入れた。ＵＤ３５０Ｗの溶解に続いて、ＲＥＳＩＭＥＮＥ（登録商標）７４７を添加した。ＮＡＣＵＲＥ（登録商標）２５５８を得られた溶液へ添加し、そして２分後、反応性ＦＣ ＩＩを添加し、続いてＳｉｌｗｅｔ（登録商標）Ｌ−７７を添加した。
【００４３】
実施例６は存在しない。
【００４４】
実施例７を、シロキサン末端基を有するヘキサフルオロプロピレンオキサイドポリマーでコーティングした。
【００４５】
実施例７のために、シラン
（Ｃ2Ｈ5Ｏ）3ＳｉＣ3Ｈ6ＮＨＣＯＣＦ（ＣＦ3）［ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］nＣ4Ｆ8Ｏ［ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］mＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＮＨＣ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3のコーティングを、以下のように調製した。
【００４６】
前記シラン生成物へのメチルエステル前駆体を、−２０℃で、フッ化セシウム（１５．５ｇ）の存在下において、テトラエチレングリコールジメチルエーテル溶媒（３４１ｇ；約４０時間添加した）中、ペルフルオロスクシニルフルオライド（ＦＣＯＣ2Ｆ4ＣＯＦ；２４ｇ、５１％純度；０．０６４モル）およびヘキサフルオロプロピレンオキサイド（１０９ｇ、０．６５モル）を反応させることによって調製した。反応が完了した後、得られたジアシッドフルオライド混合物を、周囲温度にて大過剰のメタノールで処理し、該アシッドフルオライドを下記に示す名目構造（ｍ＋ｎは約５〜７である）のジメチルエステルへ変換し、下の生成物層を上のメタノール／テトラグリム層から分離し、そして該下層を水で洗浄し、１１１ｇのエステル生成物：
ＭｅＯ2ＣＣＦ（ＣＦ3）［ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］nＣ4Ｆ8Ｏ［ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ］mＣＦ（ＣＦ3）ＣＯ2Ｍｅ（１２２ｇ）を得た。
【００４７】
前記エステルを、類似の様式で作製した材料と混合し、そして、蒸留範囲３８℃〜１９８℃／０．７ｍｍＨｇのフラクションを除去しながら、２回蒸留し、そして残りの蒸留残渣をシラン合成のために使用した。最終生成物についてのｍ＋ｎの平均総計は、ｇｌｃにより７．６であった。
【００４８】
この材料（１４．９ｇ）を、溶媒無しで、アミノプロピルトリエトキシシラン（４．５ｇ、０．０２モル）で処理した。
【化４】
少量のシランを、約２４時間後に添加し、残存するエステル官能基を生成物シランへ変換した。アミドシランについてのＩＲバンドが１７０９ｃｍ-1で現れた。
【００４９】
実施例８を、水性フルオロケミカルウレタンシラノール、ＦＣ ＩＶ、分散体でコーティングした。ＦＣ ＩＶを以下のように調製した：
【化５】
【００５０】
３０ｇのＯＤＡ（アクリル酸オクチルデシル）、３０ｇのＵＭＡ、２０ｇのＡ−１７４（コネチカット州ダンベリーのＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．製のシランアクリレート）、１０ｇのＫＦ−２００１（メルカプトシリコーン）、１０ｇのＭＰＴＳ（メルカプトプロピルトリメトキシシラン）、ならびに９．５ｇのメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）および０．５ｇのＶＡＺＯ（登録商標）６７のプレ混合物（ホットタップウォーターバス中に配置される場合、透明な溶液）を、テフロン（登録商標）で裏打ちしたキャップを備えたガラス瓶中で混合した。混合物を、窒素でパージし（ｓｐａｒｇｅｄ）、密封し、そして６５℃で２４時間ランデロメータ（ｌａｕｎｄｅｒｏｍｅｔｅｒ）中で転がした。得られたＭＩＢＫ溶液を、ＤＩ水／ＴＷＥＥＮ２０（総固形分の５％）溶液も６０℃で添加しつつ、超音波処理しながら６０℃で撹拌した。得られた乳濁液を３分間超音波処理した。ＭＩＢＫを減圧で蒸留により除去し、安定な水性乳濁液を得た。フィルム形成性を改善するために、ＳＩＬＷＥＴＴ（登録商標）Ｌ−７７を添加した。
【００５１】
実施例９を、ＨＦＥ ７２００（ミネソタ州セントポールの３Ｍ社製）で供給された、以下の一般式：
【化６】
のフルオロケミカルアクリレートコポリマーでコーティングした。４７．６ｇのオリゴマーヘキサフルオロプロピレンオキサイドアミドエチルメタクリレート（式Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ）nＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＮＨＣ2Ｈ4ＯＣＯＣ（ＣＨ3）＝ＣＨ2のものであって、式中、ｎは３以上であった）、０．９５ｇのＡ１７４（３−トリメトキシシランプロピルメタクリレート）、１．４ｇのＭＰＴＳ（３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）および２２０ｇのＨＦＥ ７２００を１リットルフラスコへ入れることによって、前記コポリマーを合成した。該フラスコにメカニカルスターラーを備え、そして撹拌しながら１０分間Ｎ2パージ下に配置した。この期間の後に、ＬＵＰＥＲＯＸ（登録商標）２６Ｍ５０開始剤（ペンシルベニア州フィラデルフィアのＡｒｋｅｍａ，Ｉｎｃ．製）の溶液２ｇ（１ｇの固形分）を添加し、そして反応混合物を１８時間７０℃へ加熱した。
【００５２】
実施例１０を、ＨＦＥ ７２００で供給された、以下の一般式：
【化７】
のフルオロケミカルアクリレートコポリマーでコーティングした。４０ｇのオリゴマーヘキサフルオロプロピレンオキサイドアミドエチルメタクリレート（式Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2Ｏ）nＣＦ（ＣＦ3）ＣＯＮＨＣ2Ｈ4ＯＣＯＣ（ＣＨ3）＝ＣＨ2のものであって、式中、ｎは３以上であった）、５ｇの３−グリシドキシプロピルメタクリレート、５ｇのメチル−３−メルカプトプロピオネート、および２３０ｇのＨＦＥ ７２００を１リットルフラスコに添加することによって、前記コポリマーを合成した。該フラスコにメカニカルスターラーを備え、そして撹拌しながら１０分間Ｎ2パージ下に配置した。この期間の後に、ＬＵＰＥＲＯＸ（登録商標）２６Ｍ５０開始剤の溶液２ｇ（１ｇの固形分）を添加し、そして反応混合物を１８時間７０℃へ加熱した。微量の不溶性沈殿物を、コポリマー溶液から濾別した。
【００５３】
【表２】
【００５４】
実施例１について、全ての試験片を、洗浄法１を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目テープ試験に使用して試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りの３つのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出で試験した。結果を表３に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００５５】
【表３】
【００５６】
実施例２について、全ての試験片を、洗浄法２を使用して洗浄した。２つの銅試験片をコーティングし、そして２つの銅試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。これらの試験片をＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表４に示す。各ポイントは、各条件での２つの試験片の平均値である。
【００５７】
【表４】
【００５８】
【表５】
【００５９】
実施例３について、全ての試験片を、洗浄法１を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目テープ試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りの３つのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表６に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００６０】
【表６】
【００６１】
実施例４について、３つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。全てのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片を、ＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表７に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００６２】
【表７】
【００６３】
実施例５について、全ての試験片を、洗浄法１を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目テープ試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りの３つのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表８に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００６４】
【表８】
【００６５】
【表９】
【００６６】
実施例７について、全ての試験片を、洗浄法１を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目テープ試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りの３つのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出で試験した。結果を表１０に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００６７】
【表１０】
【００６８】
【表１１】
【００６９】
実施例８について、全ての試験片を、洗浄法１を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目テープ試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りの３つのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出で試験した。結果を表１２に示す。表中の各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００７０】
【表１２】
【００７１】
【表１３】
【００７２】
実施例９について、全ての試験片を、洗浄法３を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表１４に示す。各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００７３】
【表１４】
【００７４】
【表１５】
【００７５】
実施例１０について、全ての試験片を、洗浄法３を使用して洗浄した。４つの試験片をコーティングし、そして３つの試験片をコントロールとしてコーティングしないままにした。１つのコーティングされた試験片を、碁盤目試験によって試験した。コーティングの除去は観察されなかった。残りのコーティングされた試験片およびコーティングされていない試験片をＬＰＣ抽出によって試験した。結果を表１６に示す。各データポイントは、各条件での３つの試験片の平均値である。
【００７６】
【表１６】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部にコーティングを含む基材であって、該コーティングが、フルオロケミカル部分および反応性ペンダント基を含む材料の反応生成物を含む、基材。
【請求項２】
前記コーティングが、一般構造：
（ＲＯ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）b−ＮＨＣ（Ｏ）ＣＸ1Ｆ−（Ｏ（ＣＦＲ1）a）p（Ｏ（ＣＦＲ2ＣＦ2）a）q−ＯＣＦＸ2Ｃ（Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ2）b−Ｓｉ（ＯＲ）3
［式中、Ｒはメチルまたはエチル基であり、Ｒ1およびＲ2は、同一であっても異なっていてもよく、ＦまたはＣＦ3であり、Ｘ1およびＸ2は、同一であっても異なっていてもよく、ＦまたはＣＦ3であり、ａは１〜４の整数であり、ｂは１〜１０の整数であり、ｐは１〜１４５の整数であり、ｑは０〜１４５の整数であり、そして数平均分子量が約５００〜約１０，０００である］
で表される材料の反応生成物を含む、請求項１に記載の基材。
【請求項３】
前記コーティングが、一般構造：
【化１】
［式中、ｘは０〜１５０の整数であり、そしてｙは０〜８５の整数であり、但し、ｘおよびｙは、両方とも０ということはない］
で表される材料の反応生成物を含む、請求項１に記載の基材。
【請求項４】
前記コーティングが、一般構造：
（ＲＯ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）b−ＮＨＣ（Ｏ）ＣＸＦ（ＯＣ3Ｆ6）yＯ（ＣＦ2）zＯ（Ｃ3Ｆ6Ｏ）xＣＦＸＣ（Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ2）b−Ｓｉ（ＯＲ）3
［式中、Ｒはメチルまたはエチル基であり得、ＸはＦまたはＣＦ3であり、ｘおよびｙは同一であっても異なっていてもよく、そして各々、０〜１０の整数であり、但し、少なくとも１つは０ではなく、そしてｚは２〜１０の整数である］
で表される材料の反応生成物を含む、請求項１に記載の基材。
【請求項５】
前記コーティングが、一般構造：
【化２】
で表される材料からなる群から選択される材料の反応生成物を含む、請求項１に記載の基材。
【請求項６】
前記反応性ペンダント基が、反応性シラン、反応性エポキシド、反応性カルボン酸、および反応性ヒドロキシルからなる群から選択される、請求項１に記載の基材。
【請求項７】
前記基材が、コンピュータデータを磁気的にディスク上に保存するためのディスク表面と結合された少なくとも１つのヘッドを含むハードディスクドライブアセンブリである、請求項１に記載の基材。
【請求項１】
少なくとも一部にコーティングを含む基材であって、該コーティングが、フルオロケミカル部分および反応性ペンダント基を含む材料の反応生成物を含む、基材。
【請求項２】
前記コーティングが、一般構造：
（ＲＯ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）b−ＮＨＣ（Ｏ）ＣＸ1Ｆ−（Ｏ（ＣＦＲ1）a）p（Ｏ（ＣＦＲ2ＣＦ2）a）q−ＯＣＦＸ2Ｃ（Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ2）b−Ｓｉ（ＯＲ）3
［式中、Ｒはメチルまたはエチル基であり、Ｒ1およびＲ2は、同一であっても異なっていてもよく、ＦまたはＣＦ3であり、Ｘ1およびＸ2は、同一であっても異なっていてもよく、ＦまたはＣＦ3であり、ａは１〜４の整数であり、ｂは１〜１０の整数であり、ｐは１〜１４５の整数であり、ｑは０〜１４５の整数であり、そして数平均分子量が約５００〜約１０，０００である］
で表される材料の反応生成物を含む、請求項１に記載の基材。
【請求項３】
前記コーティングが、一般構造：
【化１】
［式中、ｘは０〜１５０の整数であり、そしてｙは０〜８５の整数であり、但し、ｘおよびｙは、両方とも０ということはない］
で表される材料の反応生成物を含む、請求項１に記載の基材。
【請求項４】
前記コーティングが、一般構造：
（ＲＯ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）b−ＮＨＣ（Ｏ）ＣＸＦ（ＯＣ3Ｆ6）yＯ（ＣＦ2）zＯ（Ｃ3Ｆ6Ｏ）xＣＦＸＣ（Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ2）b−Ｓｉ（ＯＲ）3
［式中、Ｒはメチルまたはエチル基であり得、ＸはＦまたはＣＦ3であり、ｘおよびｙは同一であっても異なっていてもよく、そして各々、０〜１０の整数であり、但し、少なくとも１つは０ではなく、そしてｚは２〜１０の整数である］
で表される材料の反応生成物を含む、請求項１に記載の基材。
【請求項５】
前記コーティングが、一般構造：
【化２】
で表される材料からなる群から選択される材料の反応生成物を含む、請求項１に記載の基材。
【請求項６】
前記反応性ペンダント基が、反応性シラン、反応性エポキシド、反応性カルボン酸、および反応性ヒドロキシルからなる群から選択される、請求項１に記載の基材。
【請求項７】
前記基材が、コンピュータデータを磁気的にディスク上に保存するためのディスク表面と結合された少なくとも１つのヘッドを含むハードディスクドライブアセンブリである、請求項１に記載の基材。
【公表番号】特表２００８−５２６５５０（Ｐ２００８−５２６５５０Ａ）
【公表日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４９６４９（Ｐ２００７−５４９６４９）
【出願日】平成１７年１２月３０日（２００５．１２．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４７４４６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７４０７９
【国際公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月３０日（２００５．１２．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４７４４６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７４０７９
【国際公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
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