JP5623721B2 - 吸着用シート - Google Patents

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Description

本発明は、対象物を真空吸着する吸着装置に装着される吸着用シートに関する。
従来から、金属箔、プラスチックフィルム、グリーンシート等の薄く軽量なシートやフィルムを加工する工程等では、対象物を真空吸着する吸着装置が用いられ、この吸着装置によってシートやフィルムが固定されたり搬送されたりしている。このような吸着装置では、対象物の保護等のために、吸着面に通気性を有する多孔質シートが貼着される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３５３７８８号公報
ところで、対象物が薄く軽量なシートやフィルムである場合は、真空吸着した時に多孔質シートの表面形状が対象物に転写されてしまい、その転写跡が最終的な製品の性能や外観に悪影響を及ぼすことがある。転写跡を防止するには、吸引量を小さくして、真空引きによりできる圧力差を小さくすることが考えられる。しかしながら、このようにすると、従来の多孔質シートは比較的に厚いために（例えば、特許文献１の実施例では２ｍｍ）、多孔質シートの側面からも空気が吸い込まれてしまい、その横方向のリークの影響で十分な吸着力が得られなくなる。
この問題を解決する方法としては、厚みの薄い多孔質シートを使用して横方向のリーク量を低減させることが考えられる。このようにすれば、吸引量を小さくしても十分な吸着力を得ることが可能になる。しかしながら、吸着装置の吸着面には通常吸引用の窪みが設けられているので、厚みの薄い多孔質シートを使用すると、その剛性が小さいために多孔質シートが吸引により窪み内に引き込まれるように大きく変形する。これにより、吸着面の窪みの縁が多孔質シートを介して対象物に強く押し付けられるようになり、対象物に吸着痕が付くようになる。
本発明は、このような事情に鑑み、横方向のリークを抑制することができ、しかも対象物に吸着痕が付き難くすることが可能な吸着用シートを提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は、対象物を真空吸着する吸着装置の吸着面に取り付けられる吸着用シートであって、前記吸着面に接触させられる一方面を有し、複数の貫通孔が設けられた基板と、前記基板の他方面に前記複数の貫通孔を塞ぐように貼着された、厚さ１．４ｍｍ以下の多孔質体と、を備えた吸着用シートを提供する。
上記の構成によれば、多孔質体の厚さが１．４ｍｍ以下と薄くなっているので、多孔質体の側面からの空気の吸い込み、いわゆる横方向のリークを抑制することができる。しかも、この多孔質体は、貫通孔が設けられた基板に貼着されているので、貫通孔の大きさを小さくしておけば、吸引によって多孔質体が貫通孔内に引き込まれるように変形する変形量を小さく抑えることができ、貫通孔の縁が対象物に押し付けられ難くすることができる。従って、本発明によれば、横方向のリークを抑制することができ、しかも対象物に吸着痕が付き難くすることが可能になる。
本発明の一実施形態に係る吸着用シートが吸着装置の吸着面に取り付けられた状態を示す断面図である。 （ａ）は図１のIIA−IIA線断面図、（ｂ）は基板の平面図である。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に、本発明の一実施形態に係る吸着用シート１が吸着装置４の吸着面４ａに取り付けられた状態を示す。吸着装置４は、対象物を真空吸着して搬送するものであり、図１に示す吸着ヘッド４０と、吸着ヘッド４０を昇降させる昇降機構（図示せず）と、吸着ヘッド４０を水平方向に移動させる移動機構（図示せず）と、吸着ヘッド４０と吸引路４１で接続された真空ポンプ（図示せず）とを備えている。そして、吸着ヘッド４０における水平面に平行な下面が、対象物を吸着させる吸着面４ａとなっている。なお、吸着用シート１は、対象物を搬送する吸着装置４に限らず、真空吸着する機能を有する他の吸着装置（例えば、研磨装置やダイシング装置等の加工装置）にも広く装着可能である。
吸着面４ａには、吸引用の窪み４２が設けられており、この窪み４２の底面に吸引路４１が開口している。本実施形態では、窪み４２は、図２（ａ）に示すように、吸引路４１から両側に延びる１本の横溝４２ａと、横溝４２ａからさらに両側に延びる４本の縦溝４２ｂとで構成されている。各溝４２ａ，４２ｂの幅は、例えば１０ｍｍである。ただし、窪み４２の形状は、これに限定されるものではなく適宜選定可能である。例えば、窪み４２は、十字状の溝とこれを取り囲む枠状の溝とで構成されていてもよい。あるいは、窪み４２は、例えば吸着面４ａにマトリクス状に配置された複数の円形状の有底穴で構成されていてもよい。
吸着用シート１は、窪み４２を塞ぐことが可能な大きさ（例えば、吸着面４ａと同程度またはそれよりも一回り小さな大きさ）を有しており、吸着面４ａに例えば両面テープ等で固定される。この吸着用シート１は、一方面（図１では上面）２ａおよび他方面（図１では下面）２ｂを有し、一方面２ａが吸着面４ａに接触させられる基板２と、基板２の他方面２ｂに貼着された多孔質体３とを備えている。
基板２は、適度な剛性（例えば、剛性率（横弾性係数）が１ＭＰａ〜３００ＧＰａ程度）を有するものであればよく、その材質は特に制限されない。例えば、基板２としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等からなるプラスチック板、もしくは、ステンレス、アルミニウム等からなる金属板、または、シリコーンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、天然ゴム等からなるゴム板を用いることができる。また、基板２の厚さは、プラスチック板またはゴム板の場合は例えば０．３〜３０ｍｍ、金属板の場合は例えば０．２〜２０ｍｍである。
基板２には、図２（ｂ）に示すように、窪み４２に対応する位置に、当該基板２を板厚方向に貫通する複数の貫通孔２１が設けられている。本実施形態では、窪み４２に対応する位置にのみ貫通孔２１が設けられているが、貫通孔２１は、基板２の全面に亘って規則的にあるいはランダムに設けられていてもよい。この場合は、窪み４２に対応しない位置の貫通孔は吸着面４ａに塞がれるだけである。ただし、本実施形態のように、窪み４２に対応する位置にのみ貫通孔２１を形成する方が、加工効率や吸引時の吸着力を安定化させる観点でより好ましい。
貫通孔２１は、個々の貫通孔２１とこれに最も近接する貫通孔２１の中心間距離が９０ｍｍ以下となるように配置されていることが好ましい。本実施形態では、これを実現するために、貫通孔２１が、全ての溝４２ａ，４２ｂの中心線上に、上記の９０ｍｍ以下の１０ｍｍのピッチで配列されていて、隣り合う貫通孔２１の中心間距離が全て１０ｍｍとなっている。なお、貫通孔２１をマトリクス状に配置する場合は、その縦横のピッチを上記の９０ｍｍ以下にすればよい。より好ましい個々の貫通孔２１とこれに最も近接する貫通孔２１の中心間距離は、６５ｍｍ以下である。
貫通孔２１は、窪み４２よりも小さな大きさで、すなわち平面視で窪み４２からはみ出さない大きさで設けられていることが好ましい。具体的に、各貫通孔２１は、吸引時における多孔質体３の変形を小さく抑えるという観点から、開口面積（軸方向と直交する方向における断面積）が６４ｍｍ2以下のもの（例えば、貫通孔２１が正方形状である場合には一辺が８ｍｍ以下、貫通孔２１が円形状である場合には直径が約９ｍｍ以下）であることが好ましく、開口面積が３０ｍｍ2以下のものであることがより好ましい。さらに、各貫通孔２１の大きさは、吸着装置４の吸引量を小さくしたときでも貫通孔２１を通じた空気の流通が円滑に行われるように、直径０．５ｍｍの円形以上であることが好ましく、直径１．０ｍｍの円形以上であることがより好ましく、直径１．５ｍｍの円形以上であることが最も好ましい。また、各貫通孔２１の形状は、軸方向から見たときに矩形状や楕円状等であってもよいが、加工性の観点から円形状であることが好ましい。
多孔質体３は、基板２の他方面２ｂに全ての貫通孔２１を塞ぐように貼着されている。この多孔質体３は、多孔性のシート状のものであればよく、その例としては、織布、不織布、穿孔加工を施したフィルム、プラスチック粉体が焼結させられることにより多孔質化された焼結シート体等が挙げられる。中でも、繊維等の脱落による対象物への異物の付着の問題を避ける観点や、全面に均一に孔が存在し、面全体で均一な吸着力が得られやすいという観点から、プラスチック粉体の焼結シート体を使用することが好ましい。さらには、用途上、対象物との間に摩擦が生じるために、耐摩耗性および耐衝撃性に優れるという観点から、平均分子量が５０万以上の超高分子量ポリエチレン粉体を用いて作製された焼結シート体が好ましい。
超高分子量ポリエチレン粉体を用いて焼結シート体を作製するには、次のような方法等を使用可能である。１つ目は、該粉体を金型に入れた状態で焼結させて焼結ブロックを作製し、この焼結ブロックを旋盤加工によりシート状に加工する方法である。２つ目は、該粉体を所定厚さに並べた状態で焼結する方法である。３つ目は、該粉体を溶媒に分散させたいわゆるスラリーを、表面を離型処理している金属板上に所定厚さに塗布し、超高分子量ポリエチレンの融点以上に加熱して焼結させる方法である。
多孔質体３の厚さは、０．０５ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であることが好ましい。製法等により多孔質体３の曲げ弾性係数が異なり、これにより吸引時の変形の度合いが異なるが、厚さが０．０５ｍｍ未満であれば、多孔質体３の損傷等の弊害が起きやすくなり、厚さが１．４ｍｍを超えれば、多孔質体３の側面からの空気の吸い込み、いわゆる横方向のリークが顕著になるからである。より好ましい多孔質体３の厚さは、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
多孔質体３の通気度は、フラジール数で表示して、０．１ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上３００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以下であることが好ましい。ここで、フラジール数とは、ＪＩＳ Ｌ １０９６に規定されるフラジールテスター法を用いて測定される数値である。より好ましい通気度は、０．５ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以上１００ｃｍ3／ｃｍ2／ｓ以下である。
さらに、基板２の貫通孔２１の大きさと多孔質体３の厚さとの関係は、上述したように多孔質体３の厚さが０．０５〜１．４ｍｍの範囲内となる条件下で、貫通孔２１を軸方向から見たときにその輪郭に外接する最小の矩形枠における辺の長さのうち最大のものをＡ、多孔質体３の厚さをＢとしたときに、Ｂ／Ａ2≧０．０１５を満たすことが好ましい。なお、貫通孔２１を円形状とする場合は、Ａは貫通孔２１の直径と等しくなる。Ｂ／Ａ2が０．０１５未満であると、多孔質体３の材質や構造にもよるが、吸引によって多孔質体３が大きく変形するおそれがあるからである。より好ましいＢ／Ａ2は、多孔質体３の厚さが０．０５〜１．４ｍｍの範囲内となる条件下で０．０２５以上であり、最も好ましくは０．０２５〜０．０４０である。
基板２と多孔質体３の接合方法は、貫通孔２１および多孔質体３の内部の空隙が塞がれず、貫通孔２１を通じた通気が確保されるような方法であれば特に制限されない。例えば、熱による融着、ホットメルトシートによる熱溶着、両面テープまたは粘着剤による接着等を利用することができる。粘着剤を利用する場合は、多孔質体３の全面に粘着剤を塗布しても、粘着剤が多孔質のような状態で、部分的に存在しない場所を形成することにより通気性を確保できる。あるいは、多孔質体３の大きさを基板２から張り出す程度にし、その張り出した部分を基板２の角で折り曲げ、これを基板２の側面に粘着テープや接着剤等で固定してもよい。
以上説明した構成の粘着用シート１では、１．４ｍｍ以下と厚さの薄い多孔質体３を用いれば、多孔質体３の側面からの空気の吸い込み、いわゆる横方向のリークを抑制することができる。しかも、この多孔質体３は、貫通孔２１が設けられた基板２に貼着されているので、貫通孔２１の大きさを小さくしておけば、吸引によって多孔質体３が貫通孔２１内に引き込まれるように変形する変形量を小さく抑えることができ、貫通孔２１の縁が対象物に押し付けられ難くすることができる。このため、対象物に吸着痕が付き難くすることが可能になる。
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に何ら制限されるものではない。
（実施例）
超高分子量ポリエチレン粉末（分子量５００万、嵩密度０．４７ｇ／ｃｍ3、平均粒子径１２０μｍ）を内径５００ｍｍ、高さ５００ｍｍの金型に充填し、これを金属製耐圧容器に入れ、容器内を１０ｈＰａまで減圧した。その後、容器内に加熱された水蒸気を導入することにより、容器内を１６０℃、６０８０ｈＰａとして５時間の加熱を行い、ついで徐冷を行って、円筒状の焼結ブロックを得た。この焼結ブロックを旋盤により種々の厚さにカットして焼結シート体を切り出し、これを１００ｍｍ各にカットした。この焼結シート体をプレス機により１３０℃、３０Ｐａで１時間プレスして、０．０２５〜１．０ｍｍの厚さの多孔質体を作製した。
なお、各多孔質体については、体積と重量から嵩密度を求め、超高分子量ポリエチレンの真密度を０．９３５ｇ／ｃｍ3として、｛１−（嵩密度／真密度）｝×１００の式から気孔率を算出した。
厚さ２ｍｍ、１００ｍｍ角のポリエチレン板またはアルミニウム板を用意し、これに１．５〜６．０ｍｍの直径の円形状の貫通孔を図２（ｂ）に示すように穿設して、複数種類の基板を作製した。この基板に、多孔質体を貼着して、吸着用シートを得た（実施例１〜８）。
基板と多孔質体とは、ＰＥＴを基材として使用した両面テープ（Ｎｏ．５６０６：日東電工社製）を用いて接合した。両面テープは、孔加工する前のポリエチレン板またはアルミニウム板の全面に貼っておき、その板に両面テープの上から孔加工を施して、両面テープによる貫通孔の塞ぎを回避した。
（比較例）
焼結ブロックから切り出す焼結シート体の厚さを厚くした以外は実施例と同様にして、１．５ｍｍの多孔質体を作製した。これを、実施例と同様に、直径６．０ｍｍの貫通孔が設けられた基板（ポリエチレン板）に貼着して、吸着用シートを得た。なお、多孔質体については、実施例と同様にして気孔率を算出した。
（評価）
実施例１〜８および比較例の吸着用シートについて、多孔質体の厚さＢと基板の貫通孔の直径ＡからＢ／Ａ2を算出した。
また、搬送機能を有する吸着装置に各吸着用シートを装着し、厚さ１０μｍのアルミニウム箔の吸着試験を行った。吸着試験は、吸引量を１０Ｌ／ｍｉｎとし、２つのテーブル間で、アルミニウム箔の吸着、搬送、脱着の一連のサイクルを１００回行い、そのうちで吸着不良となった回数をカウントした。また、試験後のアルミニウム箔の表面を観察し、吸着痕が残っているか否かを目視で確認した。
各吸着用シートについての諸元ならびにＢ／Ａ2および試験結果を表１に示す。
Figure 0005623721
 なお、表中の吸着痕の状況の欄において、○は良好を示し、△は吸着痕が僅かに残っていたことを示す。
表１より、実施例１〜８では、Ｂ／Ａ2が０．０１５未満である実施例６，７では吸着痕が僅かに残ったものの、アルミニウム箔の搬送が概ね良好に（実施例１〜７では特に良好に）実行できたことが分かる。なお、Ｂ／Ａ2が０．０２５未満の実施例２，３では、吸着痕とまではいかないが、アルミニウム箔の僅かな変形が確認された。これに対し、多孔質体の厚さが１．４ｍｍを超える比較例では、課題の欄で説明したように十分な吸着力が得られず、吸着不良の問題が発生した。
１ 吸着用シート
２ 基板
２ａ 一方面
２ｂ 他方面
２１ 貫通孔
３ 多孔質体
４ 吸着装置
４ａ 吸着面
４２ 窪み
４２ａ 横溝
４２ｂ 縦溝

Claims (4)

  1. シートまたはフィルムである対象物を真空吸着する吸着装置の吸着面に取り付けられる吸着用シートであって、
    前記吸着面に接触させられる一方面を有し、複数の貫通孔が設けられた基板と、
    前記基板の他方面に前記複数の貫通孔を塞ぐように貼着された、厚さ１．４ｍｍ以下の多孔質体と、を備え、
    前記多孔質体は、超高分子量ポリエチレン粉体が焼結させられることにより多孔質化されたものであり、
    前記複数の貫通孔は、個々の貫通孔とこれに最も近接する貫通孔の中心間距離が６５ｍｍ以下となるように配置され、
    前記複数の貫通孔のそれぞれは、開口面積が６４ｍｍ 2 以下のものであり、
    前記貫通孔を軸方向から見たときにその輪郭に外接する最小の矩形枠における辺の長さのうち最大のものをＡｍｍ、前記多孔質体の厚さをＢｍｍとしたときに、Ｂ／Ａ 2 ≧０．０１５を満たす吸着用シート。
  2. 前記基板は、プラスチック板または金属板である、請求項１に記載の吸着用シート。
  3. 前記吸着面には、吸引用の窪みが設けられており、前記複数の貫通孔は、前記窪みに対応する位置に、当該窪みよりも小さな大きさで設けられている、請求項１または２に記載の吸着用シート。
  4. 前記窪みは、複数の溝で構成されている、請求項３に記載の吸着用シート。
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