(57)【要約】  本開示は、非熱可塑性ポリイミドを含むスピンドルカバー（２）に関し、このスピンドルカバーは、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の壁厚を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の壁厚を有する、非熱可塑性ポリイミドを含むスピンドルカバー。
【請求項２】
前記スピンドルカバーは、約１５ｍｍ〜約７８ｍｍの範囲の内径、約２５ｍｍ〜約８０ｍｍの範囲の外径、及び約１０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の長さを有する、請求項１に記載のスピンドルカバー。
【請求項３】
前記スピンドルカバーは、少なくとも１種のジアミン及び少なくとも１種の無水物から調製される前記非熱可塑性ポリイミドを含む、請求項１に記載のスピンドルカバー。
【請求項４】
前記ジアミンは、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤ）、ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）、オキシジアニリン（ＯＤＡ）、メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、トルエンジアミン（ＴＤＡ）、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３に記載のスピンドルカバー。
【請求項５】
前記ジアミンは、４，４’−オキシジアニリン（ＯＤＡ）である、請求項３に記載のスピンドルカバー。
【請求項６】
前記無水物は、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ビフェニル二無水物（ＢＰＤＡ）、トリメリト酸無水物（ＴＭＡ）、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）、無水マレイン酸（ＭＡ）、ナド酸無水物（ＮＡ）、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３に記載のスピンドルカバー。
【請求項７】
前記無水物は、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）である、請求項３に記載のスピンドルカバー。
【請求項８】
前記スピンドルカバーの容積に基づいて、約５〜約７５容積パーセント（％）のグラファイトを更に含む、請求項１に記載のスピンドルカバー。
【請求項９】
前記グラファイトは、硫化鉄、硫化バリウム、硫化カルシウム、硫化銅、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化銅、及びこれらの混合物からなる群から選択される、約０．１５重量パーセント（重量％）未満の少なくとも１種の反応性不純物を含む、請求項８に記載のスピンドルカバー。
【請求項１０】
前記スピンドルカバーは、約２０ｍｍの範囲の内径、約３０ｍｍの外径、及び約３０ｍｍの長さを有する、請求項１に記載のスピンドルカバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、スピンドルカバー、より詳しくは、非熱可塑性ポリイミドスピンドルカバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料などの缶の印刷システム及びアセンブリは、スピンドル、スピンドルディスク、スピンドルディスクアセンブリなどの要素、並びに、印刷される飲料缶との関連において高速で移動するその他の要素を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
飲料缶印刷プロセスの間、磨耗表面の、スピンドル、スピンドルディスク、スピンドルディスクアセンブリ、並びに、飲料缶印刷システムのその他の要素との接触により、飲料缶は、缶表面を磨耗させその他の形態の劣化を受ける場合がある高摩擦に曝される場合がある表面を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の態様は、非熱可塑性ポリイミドを含むスピンドルカバーに関し、この場合に、スピンドルカバーは、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の壁厚を有する。
【０００５】
本発明の例示的な態様は、記載された前述の課題を解決し、飲料印刷缶システムのその他の態様を改善するように設計される。
【０００６】
本発明のこれらの及びその他の特徴は、本発明の様々な実施形態を説明する添付の図面とともに本発明の様々な態様の以下の詳細な記載から、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による、非熱可塑性ポリイミドスピンドルカバーの実施形態を表す。
【図２】本発明による、非熱可塑性ポリイミドスピンドルカバーを形成する方法の実施形態を表す。
【図３】本発明による、スピンドルとの使用における非熱可塑性ポリイミドスピンドルカバーの断面の実施形態を表す。
【図４】本発明による、スピンドルとの使用における非熱可塑性ポリイミドスピンドルカバーの部分断面の実施形態を表す。
【図５】スピンドルディスクとの使用における非熱可塑性ポリイミドスピンドルカバーの実施形態を表す。
【図６】実施例１、２及び比較例１において使用されたスピンドルカバーの磨耗容積の測定の方法を表す。
【図７】実施例１、２及び比較例１において使用されたスピンドルカバーの磨耗容積の測定の方法を表す。
【図８】実施例１、２及び比較例１において使用されたスピンドルカバーの測定された磨耗容積を表す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
飲料などの缶の印刷アセンブリ及びシステムは、スピンドル、スピンドルディスク、スピンドルディスクアセンブリなどの機械的要素、並びに、印刷される飲料缶との関連において高速で移動するその他の要素を含む。典型的には、缶は、大きな連続的に回転するディスク状キャリア、スピンドルディスクの外縁に沿って配置されるスピンドルに載置される。次いで、飲料缶は、印刷プロセスを受け、その後、スピンドルから取り外される。典型的な飲料缶印刷システムは、１分当たり約１，０００の飲料缶から１分当たり約３，０００の缶を処理することができ、換言すれば、スピンドルにおいて単一の缶を載置し、パターンを缶に印刷し、スピンドルから印刷された缶を取り外すことができる。
【０００９】
パーツの磨耗、並びに、その保守、修理、及び交換の関連する費用を防ぐために、飲料缶印刷システム要素と、飲料缶と、システム内のその他の要素との間に、正確な協調が存在することが望ましい。その後、不具合のあるスピンドル（複数可）が交換されなければならない場合、マシンダウン時間の間、欠陥のある缶の不注意な製造、及び生産の著しい減少のため、スピンドル（複数可）が満足に機能しない場合、製造のかなりの損失がある場合がある。
【００１０】
飲料缶印刷システム又はアセンブリにおける一特定要素、スピンドルは、印刷プロセスの間、著しい磨耗を受ける。その上に非熱可塑性ポリイミドスピンドルカバーを載置することによって、スピンドルの磨耗は、著しく低減されることができる。
【００１１】
従って、飲料（など）缶印刷又はその他のプロセスにおいて、所望の磨耗性能をもたらし、その後、ダウン時間を減少させる材料から作製されたスピンドルカバーを提供することが、本発明の目的である。また、機械的用途に使用する低磨耗円筒状カバー、及び、金属又はその他の高い磨耗要素を置き換える生産プロセスを提供することが、本発明の目的である。
【００１２】
飲料缶印刷システム又はアセンブリは、多くの場合に、缶装飾物、缶装飾機、高速連続被覆機などとして、当技術分野において称される場合がある。例えば、アルミニウム又はスチールなどの、金属缶体の高速連続被覆、装飾、及び／又は印刷において、缶体は、複数の円周方向に配置された及び間隔を置いたスピンドルにおいてそれぞれ支えられることができる。スピンドルは、装飾機の回転ブランケットホイールにおけるインク移送ブランケットセグメントで、又は、被覆機の被覆アプリケーターで、外側周囲缶表面を係合するように、スピンドルディスクの連続回転によって運ばれる。スピンドル及びスピンドルディスクは、多くの場合に、それぞれマンドレル及びマンドレルホイールとして当技術分野において称されることができる。
【００１３】
一般的には、こうした塗工機及び装飾機のスピンドルディスク及びスピンドルは、類似の構造及び設計からなる。以下の米国特許に記載され、且つ、示される、当技術分野において周知のこのタイプの、飲料缶印刷機、システム、及びアセンブリは、参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれる：Ｓｉｒｖｅｔの米国特許第４，０３７，５３０号明細書、ＭｃＭｉｌｌｉｎらの米国特許第４，１３８，９４１号明細書、Ｄｕｇａｎらの米国特許第４，２２２，４７９号明細書、Ｓｔｉｒｂｉｓの米国特許第４，２６７，７７１号明細書、Ｈａｎの米国特許第４，４４１，４１８号明細書、Ｓｔｒｉｂｉｓの米国特許第４，４４５，４３１号明細書、Ｓｔｉｒｂｉｓの米国特許第４，４９１，０６８号明細書、Ｓｔｉｒｂｉｓの米国特許第４，４９８，３８７号明細書、Ｓｔｉｒｂｉｓの米国特許第４，５０９，５５５号明細書、及びＡｉｃｈｅｌｅの米国特許第６，４９０，９６９号明細書。こうした飲料缶印刷システムは、同調して回転する様々なホイール手段を有するモーター手段及び駆動手段によって連続的に作動される。構造及び配置は、ブランケットセグメントと接触している場合、スピンドルディスク手段のそれぞれの３６０度の回転の間、それぞれの飲料缶が予め選択された範囲に沿って修飾されるものである。このタイプの飲料缶印刷システムは、１分当たり約５００の缶の比較的低い速度と、１分当たり１，２００〜２，０００以上の缶の比較的高い速度との間で作動することができる。
【００１４】
一般的には、それぞれのスピンドルは、回転可能なスピンドルディスクによって周囲経路に取り付けられて運び込まれる中心支持スピンドル軸手段を含むことができる。スピンドル手段は、適切なベアリング手段によって、それぞれのスピンドルシャフト手段において回転可能に載置される。このタイプのスピンドルは、米国特許に記載され、且つ、示され、参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれる：Ｓｔｉｒｂｉｓの米国特許第４，２６７７，７７１号明細書、Ｓｉｒｖｅｔの米国特許第４，０３７，５３０号明細書、Ｄｅｍｉｅｒｒｅの米国特許第３，７１０，７１２号明細書、Ｃｏｈａｎの米国特許第３，３８８，６８６号明細書、及びＺｕｒｉｃｋの米国特許第３，３５６，０１９号明細書、及びＭｅｔｃａｌｆの米国特許第４，９２６，７８８号明細書。
【００１５】
飲料缶印刷システムの例としては、これらに限定されるものではないが、Ｃｅｎｔｅｎｎｉａｌ  Ｃｏｌｏｒａｄｏ，ＵＳＡのＳｔｏｌｌｅ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ，ＬＬＣから入手可能であるＣｏｎｃｏｒｄ／Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ修飾機（Ｄｅｃｏｒａｔｏｒ）及びベース塗工機（Ｂａｓｅ  Ｃｏａｔｅｒ）、並びに、Ａｌｃｏａから入手可能であるＲａｇｓｄａｌｅ修飾機（Ｄｅｃｏｒａｔｏｒ）及びベース塗工機（Ｂａｓｅ  Ｃｏａｔｅｒ）が挙げられる。
【００１６】
飲料缶印刷システムにおけるスピンドルでの又は要素としての使用に適する非熱可塑性ポリイミドスピンドルカバーが、本明細書において記載される。図１を参照すると、スピンドルカバー２が示される。
【００１７】
スピンドルカバー２は、中空円筒体であることができる、又は、形状において中空及び一般的に円筒状であることができる。
【００１８】
スピンドルカバー２は、約１５ｍｍ〜約７８ｍｍの範囲の内径（ＩＤ）４を有することができる。その他の実施態様においては、スピンドルカバー２は、約１８ｍｍ〜約７０ｍｍ、約１７ｍｍ〜約６４ｍｍ、約１６ｍｍ〜約２５ｍｍ、約１９ｍｍ〜約２２ｍｍ、約３０ｍｍ〜約６９ｍｍ、約３５ｍｍ〜約６７ｍｍ、約４０ｍｍ〜約６５ｍｍ、約４５ｍｍ〜約５５ｍｍ、約４９ｍｍ〜約５３ｍｍ、約５５ｍｍ〜約６８ｍｍ、又は約６０ｍｍ〜約６６ｍｍの範囲のＩＤ４を有することができる。一実施形態においては、スピンドルカバー２は、約２０ｍｍのＩＤ４を有することができる。
【００１９】
スピンドルカバー２は、約２５ｍｍ〜約８０ｍｍの範囲の外径（ＯＤ）６を有することができる。その他の実施態様においては、スピンドルカバー２は、約２８ｍｍ〜約７０ｍｍ、約２８ｍｍ〜約６６ｍｍ、約２６ｍｍ〜約３５ｍｍ、約２９ｍｍ〜約３１ｍｍ、約４０ｍｍ〜約７５ｍｍ、約４５ｍｍ〜約７１ｍｍ、約４９ｍｍ〜約６９ｍｍ、約５１ｍｍ〜約６７ｍｍ、約６０ｍｍ〜約６７ｍｍ、又は約４８ｍｍ〜約５３ｍｍの範囲のＯＤ６を有することができる。一実施形態においては、スピンドルカバー２は、約３０ｍｍのＯＤ６を有することができる。
【００２０】
スピンドルカバー２は、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の壁厚（Ｔ）３を有する。その他の実施態様においては、スピンドルカバー２は、約２ｍｍ〜約８ｍｍ、４ｍｍ〜約６ｍｍ、１ｍｍ〜約７ｍｍ、２ｍｍ〜約５ｍｍ、５ｍｍ〜約１０ｍｍ、又は７ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲のＴ３を有する。一実施形態においては、スピンドルカバー２は、約５ｍｍのＴ３を有する。こうした厚さにおいては、スピンドルカバーは、摩擦力からのスピンドルの保護として十分に機能する。壁厚（Ｔ）３は、スピンドルカバー２のＯＤ６とＩＤ４との間の差の半分をとることによって定義される又は決定されることができる；Ｔ３＝（ＯＤ６−ＩＤ４）／２。
【００２１】
スピンドルカバー２は、約１０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の長さ（Ｌ）８を有することができる。その他の実施態様においては、スピンドルカバー２は、約２０ｍｍ〜約１９０ｍｍ、２５ｍｍ〜約１８０ｍｍ、８０ｍｍ〜約１９５ｍｍ、８５ｍｍ〜約１８５ｍｍ、９０ｍｍ〜約１７５ｍｍ、１０ｍｍ〜約１００ｍｍ、２５ｍｍ〜約８０ｍｍ、２８ｍｍ〜約５０ｍｍ、３０ｍｍ〜約１１０ｍｍ、４０ｍｍ〜約９０ｍｍ、又は４５ｍｍ〜約８０ｍｍの範囲のＬ８を有することができる。一実施形態においては、スピンドルカバー２は、約３０ｍｍのＬ８を有することができる。
【００２２】
その他の実施形態においては、スピンドルカバー２は、約：１１ｍｍ、１３ｍｍ、１５ｍｍ、１７ｍｍ、１９ｍｍ、２１ｍｍ、２３ｍｍ、２５ｍｍ、２７ｍｍ、２９ｍｍ、３１ｍｍ、３３ｍｍ、３５ｍｍ、３７ｍｍ、３９ｍｍ、４１ｍｍ、４３ｍｍ、４５ｍｍ、４７ｍｍ、４９ｍｍ、５１ｍｍ、５３ｍｍ、５５ｍｍ、５７ｍｍ、５９ｍｍ、６１ｍｍ、６３ｍｍ、６５ｍｍ、６７ｍｍ、６９ｍｍ、７１ｍｍ、７３ｍｍ、７５ｍｍ、７７ｍｍ、７９ｍｍ、８１ｍｍ、８３ｍｍ、８５ｍｍ、８７ｍｍ、８９ｍｍ、９１ｍｍ、９３ｍｍ、９５ｍｍ、９７ｍｍ、９９ｍｍ、１０１ｍｍ、１０３ｍｍ、１０５ｍｍ、１０７ｍｍ、１０９ｍｍ、１１１ｍｍ、１１３ｍｍ、１１５ｍｍ、１１７ｍｍ、１１９ｍｍ、１２１ｍｍ、１２３ｍｍ、１２５ｍｍ、１２７ｍｍ、１２９ｍｍ、１３０ｍｍ、１３１ｍｍ、１３２ｍｍ、１３３ｍｍ、１３５ｍｍ、１３７ｍｍ、１３９ｍｍ、１４１ｍｍ、１４３ｍｍ、１４５ｍｍ、１４７ｍｍ、１４９ｍｍ、１５１ｍｍ、１５３ｍｍ、１５５ｍｍ、１５７ｍｍ、１５９ｍｍ、１６１ｍｍ、１６３ｍｍ、１６５ｍｍ、１６７ｍｍ、１６９ｍｍ、１７１ｍｍ、１７３ｍｍ、１７５ｍｍ、１７７ｍｍ、１７９ｍｍ、１８１ｍｍ、１８３ｍｍ、１８５ｍｍ、１８７ｍｍ、１８９ｍｍ、１９１ｍｍ、１９３ｍｍ、１９５ｍｍ、１９７ｍｍ、又は１９９ｍｍのＬ８を有する。
【００２３】
その他の実施形態においては、スピンドルカバー２は、約：１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２２ｍｍ、２４ｍｍ、２６ｍｍ、２８ｍｍ、３０ｍｍ、３２ｍｍ、３４ｍｍ、３６ｍｍ、３８ｍｍ、４０ｍｍ、４２ｍｍ、４４ｍｍ、４６ｍｍ、４８ｍｍ、５０ｍｍ、５２ｍｍ、５４ｍｍ、５６ｍｍ、５８ｍｍ、６０ｍｍ、６２ｍｍ、６４ｍｍ、６６ｍｍ、６８ｍｍ、７０ｍｍ、７２ｍｍ、７４ｍｍ、７６ｍｍ、７８ｍｍ、８０ｍｍ、８２ｍｍ、８４ｍｍ、８６ｍｍ、８８ｍｍ、９０ｍｍ、９２ｍｍ、９４ｍｍ、９６ｍｍ、９８ｍｍ、１００ｍｍ、１０２ｍｍ、１０４ｍｍ、１０６ｍｍ、１０８ｍｍ、１１０ｍｍ、１１２ｍｍ、１１４ｍｍ、１１６ｍｍ、１１８ｍｍ、１２０ｍｍ、１２２ｍｍ、１２４ｍｍ、１２６ｍｍ、１２８ｍｍ、１３０ｍｍ、１３２ｍｍ、１３４ｍｍ、１３６ｍｍ、１３８ｍｍ、１４０ｍｍ、１４２ｍｍ、１４４ｍｍ、１４６ｍｍ、１４８ｍｍ、１５０ｍｍ、１５２ｍｍ、１５４ｍｍ、１５６ｍｍ、１５８ｍｍ、１６０ｍｍ、１６２ｍｍ、１６４ｍｍ、１６６ｍｍ、１６８ｍｍ、１７０ｍｍ、１７２ｍｍ、１７４ｍｍ、１７６ｍｍ、１７８ｍｍ、１８０ｍｍ、１８２ｍｍ、１８４ｍｍ、１８６ｍｍ、１８８ｍｍ、１９０ｍｍ、１９２ｍｍ、１９４ｍｍ、１９６ｍｍ、１９８ｍｍ、又は２００ｍｍのＬ８を有する。
【００２４】
一実施形態においては、スピンドルカバー２は、約１５ｍｍ〜約７８ｍｍの範囲のＩＤ４、２５ｍｍ〜約８０ｍｍの範囲のＯＤ６、及び約１０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲のＬ８を有することができる。その他の実施態様においては、スピンドルカバー２は、約１５ｍｍ〜約２０ｍｍの範囲のＩＤ４、約２５ｍｍ〜約２０ｍｍの範囲のＯＤ６、約２０ｍｍ〜約３０ｍｍのＬ８、約１５ｍｍ〜約６４ｍｍの範囲のＩＤ４、約２５ｍｍ〜約６７ｍｍの範囲のＯＤ６、約２０ｍｍ〜約１９０ｍｍのＬ８、又は、約４５ｍｍ〜約７８ｍｍの範囲のＩＤ４、約５５ｍｍ〜約８０ｍｍの範囲のＯＤ６、約８８ｍｍ〜約１９０ｍｍの範囲のＬ８を有することができる。
【００２５】
別の実施形態においては、スピンドルカバー２は、約２０ｍｍのＩＤ４、約３０ｍｍのＯＤ６、及び約３０ｍｍのＬ８を有することができる。
【００２６】
スピンドルカバー２の表面（Ｓ）は、平滑であると記載されることができ、シーム５を有することができる。肉眼に必ずしも見えないが、スピンドルカバー２を製造する方法の結果として、シーム５が存在することができる。シーム５は、仕上げ表面粗さによって特徴づけられることができる。一実施形態においては、Ｓは、約１．６ミクロン未満の仕上げ表面粗さ（Ｒａ、粗さプロファイルの算術平均偏差）を有することができる。
【００２７】
グラファイト充填された非熱可塑性ポリイミド組成物
本明細書において記載されるスピンドルカバーは、非熱可塑性ポリイミドを含むことができる。一実施形態においては、スピンドルカバーにおいて使用されることができる非熱可塑性ポリイミド組成物は、米国特許第３，１７９，６１４号明細書、米国特許第３，１７９，６３１号明細書、及び米国特許第４，３６０，６２６号明細書に記載されており、参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれる。一実施形態においては、本明細書で開示されるスピンドルカバーでの使用に適する非熱可塑性ポリイミド組成物は、グラファイトを含むことができる。グラファイトは、微細な粉末として幅広い種類の形態で市販されており、典型的には、溶液からポリイミドの沈殿の前に、ポリマー溶液と混ぜられることができる。グラファイトの粒径は、広く変動することができるが、一般的には、約５ミクロン（μｍ）〜約７５μｍの範囲にある。一実施形態においては、平均粒径は、約５μｍ〜約２５μｍであることができる。ポリイミド樹脂に導入されるグラファイトの総濃度は、スピンドルカバーに望まれる最終的な摩耗特性によって変動することができる。スピンドルカバーは、別の実施形態においては、スピンドルカバーの容積に基づいて、約５〜約７５容積％のグラファイトを更に含むことができる。
【００２８】
非熱可塑性ポリイミド組成物は、約０．１５重量パーセント（重量％）未満の反応性不純物を有するグラファイトを用いることによって、物性を著しく向上させることができる（本明細書における使用に好ましい）。一実施形態においては、非熱可塑性ポリイミド組成物は、約０．０１重量％未満の有害な反応性不純物を有するグラファイトを含むことができる。有害な反応性不純物の例としては、硫化鉄、並びに、バリウム、カルシウム、及び銅の酸化物及び硫化物を含むことができる。
【００２９】
グラファイトは、一実施形態においては、硫化鉄、硫化バリウム、硫化カルシウム、硫化銅、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化銅、及びこれらの混合物からなる群から選択される、約０．１５重量％未満の少なくとも１種の反応性不純物を含むことができる。
【００３０】
使用されるグラファイトは、天然に存在するグラファイト又は合成グラファイトであることができる。一般的には、天然グラファイトは、広範囲の不純物濃度を有することができ、一方、低い反応性不純物濃度を有する合成により生成されたグラファイトが、市販されている。高濃度の不純物を含むグラファイトは、鉱酸での化学的処理によって精製されることができる。例えば、高温度又は還流温度で硫酸、硝酸、又は塩酸での不純物グラファイトの処理を使用して、不純物を許容可能なレベルまで減少させることができる。或いは、典型的には、Ｔｈｅ  Ｊｏｓｅｐｈ  Ｄｉｘｏｎ  Ｃｒｕｃｉｂｌｅ  Ｃｏ．，Ｈｅａｔｈｒｏｗ，  Ｆｌｏｒｉｄａ，Ｕ．Ｓ．Ａから市販されている「Ｄｉｘｏｎ  Ａｉｒｓｐｕｎ  ＫＳ−５」などの、スピンドルカバーにおいて使用されることができる非熱可塑性ポリイミド組成物に必要とされる純度レベルを満たす市販のグラファイト組成物が、利用可能であり得る。
【００３１】
本明細書において開示されるスピンドルカバーを作製するための非熱可塑性ポリイミド組成物は、当技術分野において周知であり、且つ、米国特許第３，１７９，６１４号明細書に記載される手順に従って、一実施形態においてはピロメリト酸二無水物及び４，４’−オキシジアニリンから調製されることができ、参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれる。
【００３２】
グラファイトは、一実施形態においては、沈殿の前にポリマー溶液に組み込まれることができグラファイトを含む非熱可塑性ポリイミド樹脂をもたらす。
【００３３】
グラファイトを含む非熱可塑性ポリイミド樹脂は、ＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）ブランド、Ｓグレードの材料（Ｓ  ｇｒａｄｅ  ｏｆ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）で、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ，Ｕ．Ｓ．Ａ．から市販されている。ＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）ブランド、Ｓグレードの材料の例としては、ＳＰ−１、ＳＰ−３、ＳＰ−２１、ＳＰ−２２、ＳＰ−２１１、ＳＰ−２１４、ＳＰ−２２４、及びＳＰ−２５１５が挙げられ、そのすべては、本明細書において開示され記載されるスピンドルカバーに適している。
【００３４】
酸化的に安定であり剛性のある芳香族非熱可塑性ポリイミド組成物
別の実施形態においては、本明細書において記載されるスピンドルカバーへの使用に適切である非熱可塑性ポリイミドは、酸化的に安定であり剛性のある芳香族ポリイミドを含む組成物を含むことができる。前述の芳香族ポリイミド組成物の調製は、当技術分野において周知であり、且つ、米国特許第３，２４９，５８８号明細書及び米国特許第５，８８６，１２９号明細書に記載され、参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれる。溶液イミド化プロセスを使用する場合、芳香族テトラカルボン酸二無水物成分は、ジアミン成分としてｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）とｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤ）の混合物と反応して反応溶液を形成することができ、これは、次いで、その後に溶液においてイミド化され沈殿することができ、その結果、得られたポリイミド組成物は、予想外に向上した酸化安定性及び優れた引張り強度特性を示す。
【００３５】
剛性ポリイミドという用語は、ポリイミドユニットにおいて柔軟な結合が存在しないことを含意することを意味する。
【００３６】
酸化的に安定であり剛性のある芳香族ポリイミドの調製に使用されることができる芳香族テトラカルボン酸二無水物成分としては、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、及び任意のその他の剛性芳香族二無水物が挙げられる。一実施形態においては、ＢＰＤＡは、二無水物成分として使用されることができる。
【００３７】
溶液イミド化プロセスを使用して、繰り返し単位
【００３８】
【化１】
2017533120.tif 000003
【００３９】
を有する剛性のある芳香族ポリイミド組成物を得ることができ、式中、Ｒは、約６０モル％超〜約８５モル％のＰＰＤユニット、及び、約１５モル％〜約４０モル％未満のＭＰＤユニットであることができる。一実施形態においては、ポリイミド成分は、約７０モル％のＰＰＤ及び約３０モル％のＭＰＤを有することができる。
【００４０】
酸化的に安定であり剛性のある芳香族ポリイミド組成物の調製において、溶液イミド化プロセスは、以下に従って利用されることができる。一般的には、初めにジアミン（ＰＰＤ及びＭＰＤ）を溶媒に溶解して、溶媒の必要な濃度におけるジアミン成分を形成し、二無水物を、実質的に等モル量で反応溶液に加えて、ポリアミド酸（ＰＡＡ）ポリマー溶液を形成することができる。二無水物又はジアミン成分の僅かなモル過剰が、可能であることができる。ジアミン成分の約０．５％〜約１．０％のモル過剰を、使用することができる。
【００４１】
得られたＰＡＡポリマー溶液を、経時に渡り溶媒の加熱された溶液に移送することができる。移送したＰＡＡポリマー溶液を、連続的に加熱し撹拌し、可溶性ＰＡＡの反応を完了して、不溶性ポリイミドのスラリーにすることができる。
【００４２】
得られたポリイミドスラリーを、溶媒で洗浄し、約１００℃〜約２３０℃、約１４０℃〜約１９０℃、又は約１８０℃で乾燥して、ポリイミドスラリーを高い表面積を有する粉末の形態におけるポリイミド樹脂に変換することができる。反応溶液からのポリアミド酸の沈殿から得られる粒径に応じて、ポリイミドの粒子は、例えば、適切な粉砕技術によって、更に改質されて、取扱い及びその後の成形のための望ましい粒径を得ることができる。
【００４３】
ＰＡＡポリマー溶液を合成するための溶液重合プロセスに有用であることができる溶媒は、その官能基は任意の感知され得る範囲で反応物（ＢＰＤＡ又はジアミン）のどちらとも反応しない有機溶剤であることができる。溶媒は、約８〜約１０のｐＨを示すことができ、これは、溶媒と少量の水を混合し、次いでｐＨ紙又はプローブで測定することによって測定されることができる。こうした溶媒としては、例えば、ピリジン及びβ−ピコリンが挙げられる。米国特許第３，２４９，５８８号明細書及び米国特許第３，１７９，６１４号明細書に開示された溶媒の中で、ピリジン（ＫB＝１．４×１０-9）が、触媒として機能するとともに重合反応におけるこれらの反応物のための有用な溶媒であることができる。二無水物及びジアミンが反応してＰＡＡポリマー溶液を形成するために、塩基性触媒が必要である場合がある。ピリジンが塩基性化合物であることから、これは触媒及び溶媒の両方として本明細書において機能することができる。
【００４４】
溶媒は、ＰＡＡポリマー溶液の濃度が約１重量％〜約１５重量％であることができる量で存在することができる。一実施形態においては、量は、約８重量％〜約１２重量％であることができる。
【００４５】
ポリイミド組成物から得られるポリイミド樹脂の表面積は、少なくとも約２０ｍ2／ｇであることができる。一実施形態においては、表面積は、許容可能な物理的特性を実現し加工性の容易さのために少なくとも約７５ｍ2／ｇであることができる。
【００４６】
ＰＡＡの調製においては、分子量は、ＰＡＡポリマー溶液の固有粘度（ＩＶ）が少なくとも約０．２ｄｌ／ｇであることができるものであることが必要である場合がある。一実施形態においては、ＩＶは、約２．０ｄｌ／ｇであることができる。
【００４７】
ポリイミドの優れた引張り及び酸化安定性を保持しながら、本明細書において記載されるスピンドルカバーを作製するための酸化的に安定であり剛性のある芳香族非熱可塑性ポリイミド組成物は、磨耗及び摩擦特性を向上させるために、充填剤、特にグラファイトなどの炭素質の充填剤を更に含むことができる。その他の適切なものは、二硫化モリブデン、カオリナイト粘土、及びポリテトラフルオロエチレンポリマー、コポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。充填剤は、約０．１重量％〜約８０重量％の範囲の量で存在することができる。特定の充填剤又は選択される充填剤、並びに使用される量は、当業者に明らかであるように、最終組成物において望まれる効果に依ることができる。
【００４８】
典型的には、これらの充填剤は、次いでそれに組み込まれることができる充填剤の存在下でポリイミドが沈殿することができるように、ＰＡＡポリマー溶液の移送の前に加熱された溶媒に組み込まれることができる。充填剤の形態は、スピンドルカバーにおける充填剤の機能に依ることができる。例えば、充填剤は、微粒子又は繊維の形態であることができる。
【００４９】
スピンドルカバーに使用する酸化的に安定であり剛性のある芳香族ポリイミドは、幅広い種類の構成に高い圧力の下で成形されることができる。一実施形態においては、ポリイミド組成物は、環境温度で約５０，０００ｐｓｉ〜約１００，０００ｐｓｉ（約３４５Ｍｐａ〜約６９０Ｍｐａ）の圧力で成形されることができる。
【００５０】
酸化的に安定であり剛性のある芳香族ポリイミド組成物を含む非熱可塑性ポリイミド樹脂は、ＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）ブランド、Ｓグレードの材料で、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ，Ｕ．Ｓ．Ａから市販されている。ＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）ブランド、Ｓグレードの材料の例としては、ＳＣＰ−５０００、ＳＣＰ−５００９、ＳＣＰ−５００９４、及びＳＣＰ−５０５０が挙げられ、そのすべてが、本明細書において記載されるスピンドルカバーに適している。
【００５１】
層状ケイ酸塩、非熱可塑性ポリイミド組成物
別の実施形態においては、本明細書において記載されるスピンドルカバーにおいて使用されることができる非熱可塑性ポリイミドは、無機の、低い硬度の、熱的に安定な層状ケイ酸塩を含むポリイミド組成物であることができる。層状ケイ酸塩添加物を含まない同一の組成物と比較して、層状ケイ酸塩を含むポリイミド組成物は、低濃度でさえ、スチールなどの金属相方表面に対して、磨耗及び摩擦を大きく減少させることができる。前述のポリイミド組成物の例及び調製は、当技術分野において周知であり、且つ、米国特許第５，７８９，５２３号明細書に記載され、参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれる。
【００５２】
前述のポリイミド組成物は、（ａ）約７０重量％〜約９９．９重量％であるが、一般的には、約９０重量％〜約９９重量％の少なくとも１種のポリイミド、及び、（ｂ）約０．１重量％〜約３０重量％の少なくとも１種の無機の、低い硬度の、熱的に安定な層状ケイ酸塩を含むことができ、重量パーセントは、成分（ａ）及び（ｂ）の重量に基づく。ポリイミドは、約２０重量％〜約３０重量％の少なくとも１種のポリイミド、約４００℃未満の温度で溶融加工可能であり、ポリアミド樹脂及び／又はポリエステル樹脂から選択されることができる、約４５重量％〜約７９．９重量％の少なくとも１種のポリマー、並びに、約０．１重量％〜約３０重量％の少なくとも１種の無機の、低い硬度の、熱的に安定な層状ケイ酸塩、のブレンドであることができるポリイミド組成物を含むことができる。
【００５３】
幅広い種類のポリイミドは、当技術分野において周知であり、且つ、米国特許第３，１７９，６１４号明細書に記載されるものを含み、使用に適切であることができ、参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれる。本明細書において記載されるポリイミドは、少なくとも１種のジアミン及び少なくとも１種の無水物から調製されることができる。
【００５４】
ジアミンは、一実施形態においては、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤ）、ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）、オキシジアニリン（ＯＤＡ）、メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、トルエンジアミン（ＴＤＡ）、及びこれらの混合物からなる群から選択されることができる。ジアミンは、別の実施形態においては、４，４’−オキシジアニリン（ＯＤＡ）であることができる。
【００５５】
無水物は、一実施形態においては、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ビフェニル二無水物（ＢＰＤＡ）、トリメリト酸無水物（ＴＭＡ）、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）、無水マレイン酸（ＭＡ）、ナド酸無水物（ＮＡ）、及びこれらの混合物からなる群から選択されることができる。無水物は、別の実施形態においては、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）であることができる。
【００５６】
使用されることができるポリイミドは、無水物及びジアミンの以下の組合せから調製されるものを含む：ＢＴＤＡ−ＭＰＤ、ＭＡ−ＭＤＡ、ＢＴＤＡ−ＴＤＡ−ＭＰＤ、ＢＴＤＡ−ＭＤＡ−ＮＡ、ＴＭＡ−ＭＰＤ及びＴＭＡ−ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＭＰＤ、ＢＰＤＡ−ＰＰＤ、ＢＴＤＡ−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、並びに、ＢＴＤＡ−ビス（ｐ−フェノキシ）−ｐ，ｐ’−ビフェニル。ポリイミドは、ピロメリト酸二無水物及び４，４’−オキシジアニリン（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）から調製されることができる。
【００５７】
ポリイミド組成物は、白雲母［ＫＡｌ3Ｓｉ3Ｏ10］、タルク［Ｍｇ3Ｓｉ4Ｏ10（ＯＨ）2］、及びカオリナイト［Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4］、並びにこれらの混合物などの、約０．１重量％〜約３０重量％の無機の、低い硬度の、熱的に安定な層状ケイ酸塩を含むことができる。この種類の層状ケイ酸塩は、ケイ酸塩層内の強い二次元の結合であるが、弱い層間結合を有することができ、これは、グラファイトなどの板状化合物の潤滑特性をもたらすことができる。無機という用語は、研究室において合成されることができるものとともに、自然に発生する層状ケイ酸塩を含むことができる。低い硬度は、相方表面への摩損性を排除するために望ましい場合がある。硬度は、平滑表面のひっかきに耐える鉱物の能力である。硬度のモーススケール（Ｍｏｈｓ  Ｓｃａｌｅ）は、タルクが１（最も硬くない）の硬さを有し、ダイヤモンドが１０（最も硬い）の硬さを有するスケールであるものと当業者に周知である。
【００５８】
層状ケイ酸塩ポリイミド組成物の調製においては、成分の添加の順序は、重要でない場合がある。２つの基本成分、ポリイミド及び無機の層状ケイ酸塩は、従来の粉砕技術を使用して必要とされる量でブレンドされることができる。また、層状ケイ酸塩は、ポリイミドとしての沈殿の前にポリイミド前駆体のポリマー溶液にブレンドすることによって粉砕の代替としてポリイミドに都合よく組み込まれることができる。
【００５９】
本明細書において記載されるポリイミド組成物の場合、低い硬度は、モーススケールの硬度において５未満であると理解される。更に、熱重量分析（ＴＧＡ）で示される通り、４５０℃までの温度で層状ケイ酸塩の構造水の熱的安定性を維持するように、層状ケイ酸塩の結晶構造の相安定性を維持することは重要である場合ある。ポリイミド組成物の処理の間の構造水の熱的損失は、ポリイミドの完全性に対して害になる場合があり、おそらく、層状ケイ酸塩の結晶構造を変え、より硬いより摩耗性の化合物を与える。本ポリイミド組成物に含まれるのに十分安定でない場合がある層状ケイ酸塩の例は、モンモリロナイト［（１／２Ｃａ．Ｎａ）０．３５（Ａｌ．Ｍｇ）2（Ｓｉ．Ａｌ）4Ｏ10（ＯＨ）2．ｎＨ2Ｏ］、バーミキュライト［（Ｍｇ．ＣＡ）０．３５（Ｍｇ．Ｆｅ．Ａｌ）3（Ａｌ．Ｓｉ）4）Ｏ10（ＯＨ）2４Ｈ2Ｏ］、及びパイロフィライト［Ａｌ2Ｓｉ4Ｏ10（ＯＨ）2］である。また、シリカ（ＳｉＯ）2、バライト（ＢａＳＯ4）、及びカルサイト（ＣａＣＯ3）などの、シート構造ではなく三次元構造を有する無機化合物は、ポリイミド組成物に含まれる化合物の有益な効果を有さない場合がある。
【００６０】
ポリイミド組成物の磨耗及び摩擦特性の劇的な向上は、約１重量％の層状ケイ酸塩の１つによって示されることができる。一実施形態においては、ポリイミド組成物は、約０．１重量％〜約２０重量％の層状ケイ酸塩を含むことができる。別の実施形態においては、ポリイミド組成物は、約１重量％〜約１０重量％の層状ケイ酸塩を含むことができる。
【００６１】
層状ケイ酸塩が組み込まれる場合、ポリアミド及びポリエステル樹脂とのポリイミドのブレンドは、大きく減少した磨耗及び摩擦特性を示すことができる。本明細書において記載される層状ケイ酸塩ポリイミド組成物は、約４００℃未満の温度で溶融加工可能であることができ、且つ、ポリアミド及びポリエステル樹脂から選択されることができ、且つ、約４５重量％〜約７９．９重量％の濃度で存在することができる少なくとも１種のその他のポリマーとの、約２０重量％〜約３０重量％の範囲での、少なくとも１種のポリイミドのブレンドであることができる。ポリマーが、ポリマーの実質的な劣化がない示された温度で押し出し成形装置において加工されることができるというその従来の意味において、溶融加工可能は使用される。こうしたポリマーは、ポリアミド又はポリエステルを含むことができる。
【００６２】
幅広い種類のポリアミド及び／又はポリエステルを、ポリイミドとブレンドすることができる。例えば、使用されることができるポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６，１０、及びナイロン６，１２が挙げられる。使用されることができるポリエステルとしては、ポリブチレンテレフタラート及びポリエチレンテレフタラートが挙げられる。可融性の又は溶融加工可能なポリアミド又はポリエステルは、液晶ポリマー（ＬＣＤ）の形態であることができる。一般的には、ＬＣＰは、これらに限定されるものではないが、ポリエステルアミド及びポリエステルイミドを含むポリエステルである。適切なＬＣＰは、米国特許第４，１６９，９３３号明細書、米国特許第４，２４２，４９６号明細書、及び米国特許第４，２３８，６００号明細書、並びに、「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ：ＶＩ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ  ｏｆ  Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  Ｈｙｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅｓ」に記載されている。
【００６３】
ポリアミド又はポリエステル樹脂を更に含むポリイミド組成物の調製においては、成分の添加の順序は、依然として重要ではない場合がある。３つの基本成分、ポリイミド、無機の層状ケイ酸塩、ポリアミド又はポリエステル樹脂は、従来の粉砕技術を使用して必要とされる量でブレンドされることができる。また、層状ケイ酸塩は、ポリイミドとしての沈殿の前にポリイミド前駆体のポリマー溶液にブレンドすることによって粉砕の代替としてポリイミドに都合よく組み込まれることができる。
【００６４】
本明細書において記載される層状ケイ酸塩ポリイミド組成物は、本明細書において記載される最終のスピンドルカバーの全体の特性を低下させることのない、その他の添加剤、充填剤、及び乾燥潤滑剤を更に含むことができる。添加剤は、ポリイミド、ケイ酸塩層、及び更なる成分の総重量に基づいて、０重量％〜約２９．９重量％の量で存在することができる。一実施形態においては、グラファイトのポリイミド組成物への組み込みは、耐磨耗性材料としてその有用性の範囲を拡大することができる。別の実施形態においては、ポリイミド組成物は、ポリイミド、ケイ酸塩層、及び添加成分の総重量に基づいて、０重量％〜約５重量％の範囲における炭素繊維添加剤を含むことができる。
【００６５】
無機の、低い硬度の、熱的に安定な層状ケイ酸塩を含む、非熱可塑性ポリイミド樹脂は、ＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）ブランド、Ｓグレードの材料で、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ，Ｕ．Ｓ．Ａから市販されている。ＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）ブランド、Ｓグレードの材料の例としては、ＳＣＰ−５００９４が挙げられ、これは、本明細書において記載されるスピンドルカバーに適している。
【００６６】
グラファイトを含む非熱可塑性ポリイミド、酸化的に安定であり剛性のある芳香族ポリイミド、無機の、低い硬度の、熱的に安定な層状ケイ酸塩を含む非熱可塑性ポリイミド、又は、本明細書において記載されるポリイミド組成物のいずれかを含む本明細書において記載されるスピンドルカバーの実施形態は、本明細書において記載される方法の実施形態によって形成されることができる。
【００６７】
図２は、本発明によるスピンドルカバー２の実施形態を示す。図３は、スピンドル３０での使用におけるスピンドルカバー２の断面の実施形態を示す。図１、２、及び３を参照すると、本明細書に記載される非熱可塑性ポリイミド組成物の樹脂を、約１００，０００ｐｓｉの圧力で組成物を直接形成することによって加工して、リング１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、及び１６ｅを形成することができる。得られた成形されたリング１６ａ〜ｅは、大気圧で窒素下にて約４００℃の温度で３時間、焼結されることができる。リング１６ａ〜ｅは、予め選択された内径（ＩＤ）４及び予め選択された長さ（Ｌ）１８を有するために直接形成されることができ、次いでこれを使用してスピンドルカバー２を形成することができる。リング１６ａ〜ｅのＩＤ４は、スピンドルカバー２のＩＤ４に対応し、且つ、図３を参照し、個々のリング１６ａ〜ｅの長さ１８の合計は、図１を参照し、スピンドルカバー２のＬ８に対応する。前述のリングは、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ，ＤＥ，Ｕ．Ｓ．Ａから購入可能である。
【００６８】
リング１６ａ〜ｅの直接形成の後、リングは加熱されてリング１６ａ〜ｅのＩＤ４を拡大することができ、次いで、スピンドル３０は、加熱されたリング１６ａ〜ｅを介して挿入されることができる。典型的には、スピンドル３０は、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などの、ポリマー材料３２を含むことができる。典型的には、ポリマー材料３２は、その中にボール又はニードル軸受けユニット３６を有する中空の金属体３４を覆う。加熱されたリング１６ａ〜ｅを介するスピンドル３０の挿入の前に、加熱されたリング１６ａ〜ｅ及びその後に形成されたスピンドルカバー２を支持することができるポリマー材料３２の領域は、スピンドル３０の機械加工された領域のＯＤ３８が、スピンドルカバー２のＩＤ４とほぼ又は実質的に同一であるように、予め選択された量のポリマー材料３２を除去するために機械加工されることができる。
【００６９】
次いで、リング１６ａ〜ｅが、互いにフラッシュでき、シーム２４（リング１６ａ〜ｅ間の接点）を有することができるように、リング１６ａ〜ｅは、正しい位置に置かれることができる。室温まで冷却後、次いで、リング１６ａ〜ｅは、圧入又はネジの使用によってスピンドル３０に固定されることができる。一実施形態においては、すべてのリング１６ａ〜ｅは、スピンドル３０に圧入されることができる。別の実施形態においては、すべてのリング１６ａ〜ｅは、ネジを用いてスピンドル３０に固定されることができる。別の実施形態においては、リング１６ａ〜ｅのいずれかは、圧入とネジの使用の組合せによって、又はその他の適切な固定手段によって、スピンドル３０に固定されることができる。
【００７０】
ここで、リング１６ａ〜ｅは、例えば、旋盤を用いて、シーム２４の上に又はその付近に、予め選択されたＯＤまでのスピンドルカバー２のＯＤを実現するために、且つ、リング１６ａ〜ｅの表面を滑らかにするために、機械加工されることができ、平滑な及び／又は均一な表面、統一された外観、並びに、機械加工の前にシーム２４より著しく小さい深さ及び幅を有することができるシーム５を有するスピンドルカバー２の形成をもたらし、且つ、表面Ｓは、機械加工の前に表面粗さを著しくより平滑にすることができる。一実施形態においては、Ｓは、約１．６ミクロン未満の最終のＲａを有することができる。
【００７１】
いかなる適切でない実験もなく、スピンドルカバー２のＩＤ４に合うように、スピンドルカバー２を形成するために使用されるリング１６ａ〜ｅのＩＤ４は、いかなる直径でもあるように予め選択されることができる。同様に、スピンドルカバー２を形成するために使用されるリング１６の個々のＬ１８は、いかなる適切でない実験もなく、リング１６のＬ１８の合計が最終的なスピンドルカバー２の物品のＬ８に合うように、いかなる長さでもあるように予め選択されることができ、リング１６ａ〜ｅのＯＤは、印刷を受ける缶の内径又はそれより小さいものに対応することができるスピンドルカバー２の予め選択されたＯＤ６に合うように、機械加工されることができる。
【００７２】
本発明によるスピンドルカバー２を形成する実施形態の例が、本明細書において記載される。図１、２、及び３を参照すると、本明細書に記載される非熱可塑性ポリイミド組成物の樹脂は、約１００，０００ｐｓｉの圧力で組成物を直接形成することによって、リング１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、及び１６ｅを形成するよう、加工されることができる。得られた成形されたリング１６ａ〜ｅは、大気圧で窒素下にて約４００℃の温度で３時間、焼結されることができる。リング１６ａ〜ｅは、約５０ｍｍのＩＤ４及び約４０ｍｍのＬ１８を有するように直接形成されることができる。
【００７３】
リング１６ａ〜ｅの直接形成の後、リングは加熱されてリング１６ａ〜ｅのＩＤ４を拡大することができ、次いで、約５０ｍｍのＩＤを有するスピンドル３０は、加熱されたリング１６ａ〜ｅを介して挿入されることができる。スピンドル３０は、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などのポリマー材料３２を含むことができる。典型的には、ポリマー材料３２は、その中にボール又はニードル軸受けユニット３６を有する中空の金属体３４を覆う。加熱されたリング１６ａ〜ｅを介するスピンドル３０の挿入の前に、加熱されたリング１６ａ〜ｅ及びその後形成されたスピンドルカバー２を支持することができるポリマー材料３２の領域は、スピンドル３０の機械加工された領域のＯＤ３８が約５０ｍｍであることができるように、予め選択された量のポリマー材料３２を除去するために機械加工されることができる。
【００７４】
次いで、リング１６ａ〜ｅが互いにフラッシュされ、シーム２４（リング１６ａ〜ｅ間の接点）を有することができるように、リング１６ａ〜ｅは正しい位置に置かれることができる。室温まで冷却した後、次いで、リング１６ａ〜ｄは、圧入によってスピンドル２０に固定されることができ、リング１６ｅは、ネジ（図示せず）を使用して固定されることができる。
【００７５】
ここで、リング１６ａ〜ｅは、例えば、旋盤を用いて、シーム２４の上に又はその付近に、約６７ｍｍのスピンドルカバー２のＯＤを実現するために、且つ、リング１６ａ〜ｅの表面を滑らかにするために、機械加工されることができ、平滑な及び／又は均一な表面、統一された外観、約２００ｍｍ（リング１６ａ〜ｅの長さの合計）のＬ８、並びに、機械加工の前にシーム２４より著しく小さい深さ及び幅を有することができるシーム５を有するスピンドルカバー２の形成をもたらし、且つ、表面Ｓは、機械加工の前に表面粗さを著しくより平滑にすることができる。一実施形態においては、Ｓは、約１．６ミクロン未満の最終のＲａを有することができる。
【００７６】
図４を参照すると、その上に積載されたスピンドルカバー２を有するスピンドル３０の部分断面の実施形態が示される。非熱可塑性ポリイミドを含むスピンドルカバー２の実施形態が、本明細書において開示されている。スピンドル３０は、飲料缶印刷システム（図示せず）の要素であることができる。典型的には、スピンドル３０は、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などのポリマー材料３２を含むことができる。典型的には、ポリマー材料３０は、その中にボール又はニードル軸受けユニット３６を有する中空の金属体３４を覆う。典型的には、スピンドル３０は、精密機械加工されることができる。
【００７７】
本明細書において開示される非熱可塑性ポリイミドを含むスピンドルカバー２は、スピンドル３０とともに使用して、飲料缶印刷システムの操作の間、スピンドル３０に関連した摩耗を減少及び／又は排除することができ、こうして、スピンドル（複数可）３０の交換を減少及び／又は排除することができ、不完全な缶の製造を減少及び／又は排除することができ、望ましくない量の摩耗がスピンドルカバー２に生じる場合、スピンドルカバー２が、着脱可能で別のものと交換されることができることから、マシンダウン時間を著しく減少させることができる。別の実施形態においては、スピンドルカバー２は、スピンドルから、又は、缶印刷アセンブリから、着脱可能であることができる。例えば、スピンドルカバー２が、ネジによってスピンドル３０に固定される場合、ネジを単に取り外して、スピンドルカバー２をスピンドル３０から離すことができる。更に、本明細書において開示される非熱可塑性ポリイミドを含むスピンドルカバー２は、スピンドル３０とともに使用して、飲料缶印刷プロセスにおいて使用される柔らかい飲料缶への不必要な損傷を減少及び／又は排除することができる。
【００７８】
図５を参照すると、その上に積載されたスピンドルカバー２を有するスピンドル３０の実施形態が、スピンドルディスク４０との使用において示される。スピンドルディスク４０は、飲料缶印刷システムの要素であることができ、参照４５は、例えば、スピンドルディスク４０と典型的な飲料缶印刷システムとの間のシャフトなどの、取付けの典型的な位置を示す。スピンドルディスク４０及び飲料缶印刷システムの実施形態が、本明細書において記載される。非熱可塑性ポリイミドを含むスピンドルカバー２は、本明細書において記載されるスピンドル３０とともに使用されることができる。スピンドルカバー２の実施形態が、本明細書において記載される。
【００７９】
一実施形態においては、スピンドル３０は、スピンドルディスク４０とともに使用されることができる。別の実施形態においては、スピンドル３０は、缶印刷システム／機械の要素であることができる。
【００８０】
本明細書における「第１」、「第２」などの用語は、順序、量、又は重要性を示すものではなく、１つの要素を別の要素と区別するために使用され、且つ、本明細書における「１つ（ａ）」及び「１つ（ａｎ）」という用語は、量の限定を意味せず、むしろ、参照された品目の少なくとも１種の存在を意味する。量に関連して使用される「約」という修飾語句は、状態値を含み、前後関係（例えば、特定の量の測定と関連したエラーの度合いを含む）によって決定される意味を有する。本明細書において使用される場合、接尾辞「（複数可）（ｓ）」は、それが修飾する用語の単数及び複数の両方を包含することを意図し、これによって、その用語の１つ以上を含む（例えば、金属（複数可）は１つ以上の金属を含む）。本明細書において開示される範囲は、包括的であり、且つ、独立して組み合わせ可能である（例えば、「約２５重量％まで、又は、より詳しくは、約５重量％〜約２０重量％」の範囲は、終点、及び、「約５重量％〜約２５重量％」などの範囲のすべての中間値を含む。）。
【００８１】
様々な実施形態が本明細書において記載される一方、その要素、変形、又は改良の様々な施形態が、当業者によってなされることができ、本発明の範囲の中にあることが、明細書から認識されるであろう。更に、多くの変更態様は、その基本的範囲を逸脱せずに、特定の状況又は材料を本発明の教示に適応させるためになされることができる。従って、本発明は、本発明を実行するために考えられる最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されないが、本発明が、添付の特許請求の範囲の範囲の中にあるすべての実施形態を包含することが意図される。
【実施例】
【００８２】
本発明は、以下の実施例によって例示されるが、限定されるものではない。
【００８３】
実施例１
非熱可塑性ポリイミドの中空円筒体（Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）ＳＰ−２１、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ，Ｕ．Ｓ．Ａ）を直接形成し、次いで、機械加工により後加工して、スピンドルカバーを作製した。スピンドルカバーは、２０ｍｍの内径（ＩＤ）、３０ｍｍの外径（ＯＤ）、５ｍｍの厚さ（Ｔ）、及び３０ｍｍの長さ（Ｌ）を有する。実施例１のスピンドルカバーは、単一片である。
【００８４】
図６を参照すると、２０ｍｍの直径を有するＰＥＴから作製されたスピンドル６１を調製した。スピンドルカバー６２を、圧入によってスピンドル６１に固定した。
【００８５】
その上にスピンドルカバー６２を有するスピンドル６１を、往復式摺動機械のアルミニウム板６３の上に配置した。アルミニウム板６３とスピンドルカバー６２との間の摩擦の結果として、アルミニウム板６３は、垂直方向６６において０．６５Ｎの荷重下で水平方向６５において前後に摺動して、スピンドルカバー６２における磨耗を与える。摺動のストローク距離は、３０ｍｍであった。摩擦による磨耗容積がより少ないほど、スピンドルカバー６２は、より長く使用することができる。
【００８６】
図７を参照すると、３，０００回、２４，０００回、及び１２０，０００回の摺動ストロークの後のスピンドルカバー６２の磨耗容積７１を、それぞれ測定した。磨耗容積７１を、以下の方程式によって算出し、式中、スピンドルカバー６２の外側の半径（ｒ）は１５ｍｍであり、スピンドルカバー６２の中心７２及び磨耗した外周の中間点７５を接続する線Ａと、中心７２及び磨耗した外周の一端７６を接続する線Ｂとの間の磨耗した高さ（ｈ）及び角度（θ）。角度（θ）を［ｃｏｓ-1（（ｒ−ｈ）／ｒ）］として算出した。
磨耗容積（ｍｍ3）＝磨耗領域（ｍｍ2）×３０ｍｍ（スピンドルカバー長さ）
磨耗領域（ｍｍ2）＝πｒ2／２−ｒ×（ｒ−ｈ）×ｓｉｎθ−２×πｒ2×（９０°−θ）／３６０°
【００８７】
実施例２
それぞれ１５ｍｍの長さを有する２つの非熱可塑性ポリイミド（Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）ＳＰ−２１、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ，Ｕ．Ｓ．Ａ）リングを含むスピンドルカバーを作製した。
【００８８】
リングを使用して、本明細書において記載される方法によってスピンドルカバーを形成した。実施例１と同様に、往復扇動試験における磨耗容積を測定し、結果を図８及び表１に示す。磨耗容積は、摺動ストロークの１２０，０００回後に０．１ｍｍ3であり、また、これは十分に小さかった。
【００８９】
比較例１
３０ｍｍの直径を有するＰＥＴから作製したスピンドルカバーを、往復扇動試験にかけ、実施例１と同一の方式で磨耗容積を測定した。実施例１と同様に、磨耗容積を測定し図７に示した。磨耗容積は、摺動ストロークの３，０００回後にすでに０．１ｍｍ3、摺動ストロークの２４，０００回後に０．１７ｍｍ3、摺動ストロークの１２０，０００回後に０．２５ｍｍ3であり、これは、図８及び表１に示すように実施例１及び２の磨耗容積の倍を超えていた。
【００９０】
磨耗容積は、図８及び表１で示すように摺動ストロークの１２０，０００回後に０．１２ｍｍ3であり、これは十分に小さかった。非熱可塑性ポリイミドを含むスピンドルカバーは、缶印刷システムに採用される場合、より長い期間、使用されるであろう。
【００９１】
実施例２
【００９２】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月25日(2017.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の壁厚を有する、非熱可塑性ポリイミドを含むスピンドルカバー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
【表１】
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本発明は以下の実施の態様を含む。
１．約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の壁厚を有する、非熱可塑性ポリイミドを含むスピンドルカバー。
２．前記スピンドルカバーは、約１５ｍｍ〜約７８ｍｍの範囲の内径、約２５ｍｍ〜約８０ｍｍの範囲の外径、及び約１０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲の長さを有する、前記１に記載のスピンドルカバー。
３．前記スピンドルカバーは、少なくとも１種のジアミン及び少なくとも１種の無水物から調製される前記非熱可塑性ポリイミドを含む、前記１に記載のスピンドルカバー。
４．前記ジアミンは、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤ）、ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）、オキシジアニリン（ＯＤＡ）、メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、トルエンジアミン（ＴＤＡ）、及びこれらの混合物からなる群から選択される、前記３に記載のスピンドルカバー。
５．前記ジアミンは、４，４’−オキシジアニリン（ＯＤＡ）である、前記３に記載のスピンドルカバー。
６．前記無水物は、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ビフェニル二無水物（ＢＰＤＡ）、トリメリト酸無水物（ＴＭＡ）、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）、無水マレイン酸（ＭＡ）、ナド酸無水物（ＮＡ）、及びこれらの混合物からなる群から選択される、前記３に記載のスピンドルカバー。
７．前記無水物は、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）である、前記３に記載のスピンドルカバー。
８．前記スピンドルカバーの容積に基づいて、約５〜約７５容積パーセント（％）のグラファイトを更に含む、前記１に記載のスピンドルカバー。
９．前記グラファイトは、硫化鉄、硫化バリウム、硫化カルシウム、硫化銅、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化銅、及びこれらの混合物からなる群から選択される、約０．１５重量パーセント（重量％）未満の少なくとも１種の反応性不純物を含む、前記８に記載のスピンドルカバー。
１０．前記スピンドルカバーは、約２０ｍｍの範囲の内径、約３０ｍｍの外径、及び約３０ｍｍの長さを有する、前記１に記載のスピンドルカバー。
【国際調査報告】
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