管狀物體製造方法和管狀物體的製作方法

2023-10-24 14:38:12

專利名稱：管狀物體製造方法和管狀物體的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種管狀物體製造方法，更具體地說，涉及一種管狀物體製造方法，在此方法中，將耐熱的液體樹指塗施於諸如柱形模、圓筒形模等的芯體表面，然後使所塗施的液體耐熱樹脂固化或硬化。另外，本發明還涉及用這樣的方法得到的管狀物體。
耐熱薄膜用於各種用途，諸如柔性印刷基體、電氣設備的絕緣體、磁帶等。在這些耐熱薄膜中，管狀模製的耐熱薄膜用於電子照片複製機、傳真機、印表機等設備中固定帶等。就電子照片複製機等來說，是將調色劑加熱熔合在記錄紙上，並將調色影像固定在記錄紙上。有一個方法是用一加熱器通過薄膜樣的連續固定帶(管狀物體)將調色劑直接在記錄紙上加熱。就這種固定帶來說，由於要求具有優秀的耐熱性、強度、揚氏彈性模量等，所以通常使用具有優秀耐熱性能和機械強度的聚醯亞胺薄膜。
已經提出一種包括聚醯亞胺薄膜的管狀物體製造方法(未審查的日本專利公開Hei-7-164456和SHo-62-19437)，在此方法中，將聚醯亞胺溶液前體通過浸漬法塗施於諸如筒形模的芯體的圓周的外表面或圓筒模的圓周內表面；接著，通過凹形物體(在塗施於圓周外表面情況下)或子彈形物體(在塗施於圓周內表面的情況下)從塗施區的高處的自重降落刮去過量的樹脂；在獲得予定的薄膜厚度後，將塗層加熱，生成聚醯亞胺的硬化塗層。
在傳統的管狀物體製造方法中，特別在下列兩點希望有所改進。第一點是，由於塗層生成後加熱而使得尚未硬化的耐熱樹脂的粘度下降，根據耐熱樹脂的粘度和加熱條件，會出現塗層呈現下陷的情況，從而造成塗層的厚度的不均勻。第二點是，在塗層上端有幾釐米不能用於產品，因為浸漬時塗層上端變得頃斜，或因為在凹形或子彈形物體開始降落時，這些降落物體的圓周位置是不穩定的。而且，為了有利於模的除去，在通過浸漬將下端塗復後，需要在模的下端部分除去約1釐米的樹脂。也就是說，在對立兩端有些部分不能使用，從而造成樹脂損失。此外，用傳統的管狀物體製造方法，不能製造諸如皇冠形或鼓形管狀物體，這些物體在軸向的厚度不同，也不能製造切線強度高於軸向強度的管狀物體。
上述的管狀物體製造方法不僅適用於聚醯亞胺，而且也適用於任何其它的液體耐熱樹脂，如未硬化的液體熱固性樹脂，未硬化的熱固性樹脂的溶液或熱塑性樹脂的溶液。然而，使用其它的液體耐熱樹脂製造管狀物體時，也會出現在使用聚醯亞胺時出現同樣的厚度不規律和樹脂損失問題。同樣，也不能製造在軸向厚度不同或切線強度高於軸向強度的管狀物體。
本發明的目的是提供一種管狀物體製造方法，此方法製成的產品厚度精度高，樹脂損失少，並能夠製造如所要求的軸向的厚度分布的管狀物體，本發明還提供這樣的管狀物體。
本發明人發現，將分配器的供料部件沿芯體的轉動軸方向移動，同時將分配器的液體耐熱樹脂供給切線方向轉動的芯體外表面或內表面，通過成螺旋狀卷繞所供應的耐熱樹脂而生成塗層時，就能夠得到厚度高度精確和樹脂損失少的管狀物體。
根據此方法，通過調節由分配器提供的液體耐熱樹脂的量，分配器供料部件沿轉動軸方向的移動速度等，可得到軸向厚度不同的管狀物體。另外，根據此方法，通過使用含針形或鱗形無機填料的液體耐熱樹脂，可以得到切線強度高於軸向強度的管狀物體。基於這些發現，完成了本發明。
一製造管狀物的方法包括以下步驟將液體耐熱樹脂塗施於芯體的外表面或內表面，芯體是生成塗層的成形模。這一步又包括以下步驟轉動芯體，用一分配器連續地將在25℃粘度為10-15000泊的液體耐熱樹脂供給於芯體的內表面或外表面，沿芯體轉動軸的方向移動分配器的供料器部件，通過成螺旋地卷繞供給的液體耐熱樹脂以生成塗層；使所塗施的液體耐熱樹脂固化或硬化，直到塗層成為足夠強以至少足以維持管狀物體的結構；從芯體取出管狀物體。
此外，本發明製造方法得到的是管狀物體。
另外，根據本發明，管狀物體含有加有針形或鱗形無機填料的液體耐熱樹脂，此管狀物體的切線強度高於軸向強度。
因此，本發明可顯著改進管狀物體的厚度精度，減少樹脂損失，還能根據需要在管狀物體的軸向得到所希望的厚度分布。而且，使用含針形或鱗形無機填料，可製造切線強度高於軸向強度的管狀物體。
在附圖中

圖1說明用本發明的分配器塗施方法；圖2說明在本發明的塗施方法中噴咀頭的形狀以及噴咀和芯體之間接觸位置。
藉助附圖可以詳細討論本發明。在本發明的製造方法中，將粘度為10-15000泊的液體耐熱樹脂成螺旋地卷繞和塗施在圓筒狀芯體的外表面或內表面，圓筒芯體沿切線方向轉動，同時，液體耐熱樹脂由一分配器連續地提供，分配器的供料部件沿芯體的轉動軸方向移動。
如圖1所示，當液體耐熱樹脂由分配器1的供料部件2連續供料時，供料部件2沿芯體的轉動軸方向移動，同時，以切線方向轉動圓筒形芯體，所提供的液體耐熱樹脂3成螺旋地卷繞形成塗層。就成螺旋地卷繞的液體耐熱樹脂來說，其相鄰部分相互接合形成均勻塗層。分配器的供料部件一般做成噴咀。如圖2所示，最好使噴咀2的頭部傾斜，設置噴咀位置使噴咀頭的中央部分(液體排出口)沿芯體轉動軸方向移動，同時使其同芯體4的外表面接觸。噴咀(液體排放口)的內徑一般為約0.5-5毫米，優選為約1-3毫米。
分配器的移動速度和芯體的轉動速度可以調節，將液體耐熱樹脂無縫隙地塗施在芯體的外或內表面，以便成螺旋地塗施的液體耐熱樹脂的各部分相互形成均勻的塗層。塗施步驟後，用一般方法使所塗施的液體耐熱樹脂固化或硬化，直到塗層的強度足以至少可維持管狀物體的結構。然後，從芯體取出管狀物體。
液體耐熱樹脂在25℃的粘度應為10-15000泊。如果此粘度超過15000泊，成螺旋地塗施的相互接觸的液體耐熱樹脂的各部分相互連接將比其它部分要薄，從而在耐熱樹脂層(塗層)的表面將呈現不均勻。如果液體耐熱樹脂的粘度低於10泊，則在塗施時或乾燥時會出現液體下陷或收縮，從而難以形成管狀物體。如果將液體耐熱樹脂的粘度選在10-15000泊範圍內，則不會出現液體下陷或收縮。由於在塗施後的重力作用下或離心力液體的流動或使得液體的表面光滑，可以形成耐熱樹脂層。為了確實防止液體下陷和收縮，以及形成不均勻，最好將所用的液體耐熱樹脂粘度選在100-300泊。
用於本發明的液體耐熱樹脂指的是這樣的樹脂在生成管狀物體時，這些管狀物體能在100℃以上的溫度下連續使用，並且此樹脂可在液體狀態下模製。即指的是未硬化的液體熱固性樹脂或未硬化的熱固性樹脂溶於溶劑中所形成的溶液，或熱塑性樹脂溶於溶劑中形成的溶液。此外，用於本發明的液體耐熱樹脂還包括加到上述樹脂中的無機填料。
耐熱樹脂的具體實例可包括聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚苯並咪唑、聚苯並噁唑、聚苯硫、聚碸、聚醚乙酮、聚醚碸、聚醚醯亞胺、聚芳基化物、液晶聚合物、環氧樹脂等。在這些耐熱樹脂中，本發明的製造方法可特別優選用於聚醯亞胺。聚醯亞胺一般是使用聚醯胺前體(聚醯亞胺清漆)的溶液，當塗施在模的表面後加熱硬化時，得到堅固的薄膜。
在液體耐熱樹脂中含有的無機填料的實例可包括，如氮化硼、氧化鋁、碳化矽、鈦酸鉀氮化鋁、雲母、二氧化矽、氧化鈦、滑石、碳酸鈣等。
對用於本發明的芯體的形狀沒有特別的限制，但優選使用的是柱狀的或圓筒狀的。用於本發明芯體材料的實例包括諸如鋁、鋁合金、鐵和不鏽鋼等金屬；諸如氧化鋁和碳化矽等陶瓷；諸如聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚苯並咪唑和聚苯並氧吡咯等耐熱樹脂。
為改善芯體的脫模性，優選在芯體上塗以由矽油等組成的模潤滑劑，或塗施陶瓷層。陶瓷的實例可包括溶膠-凝膠法塗的氧化矽、氧化鋁、氧化鋯或氮化矽；或用噴射法塗的氧化鋁或氧化鋯；或用濺射法塗的氮化鋁。在這些陶瓷塗層中，用溶膠-凝膠法塗的陶瓷塗層是優選的，因為它不要求貴重設備，並且塗復操作容易。
用本發明的製造方法，通過有目的的改變從分配器提供的液體耐熱樹脂的量，以及在分配器的供料部件沿轉動軸方向運動時改變分配器的供料部件的移動速度，可得到在管狀物體的軸向的所要求的厚度分布。例如，很容易製得軸向中央部分薄而對立兩端厚的皇冠形管狀物體。
在用作固定帶的管狀物體中，為改進導熱性可以加入無機填料.如氧化鋁、碳化矽、氮化硼和氧化矽。根據無機填料的類型，有時填料同液體耐熱樹脂相容性不足，當用本發明的塗施法塗施這樣的液體耐熱樹脂時，沿螺旋塗施途徑會出現稍暗色的區域，從而產生條形圖案，在極端情況下，在暗色區和淺色區之間厚度會有不同，從而產生不均勻。這種情況被認為是由於無機填料的分散缺乏均勻性。可用下列方法防止這種條形圖案的出現。即通過使分配器供料部件的液體排放口同塗施於芯體的耐熱樹脂層保持接觸，和通過在管狀芯體的移動速度V(毫米/秒)和轉動速度R(轉/秒)位於下列關係式(1)表示的範圍內的條件下進行塗施(V/R)＜1.5(毫米/轉)(1)可以防止由於在液體排放口等附近的液體攪拌效應出現的條紋圖案和不均勻。
在V/R為1.5毫米/轉以上時，常常在液體排放口附近的攪拌效應不足，條紋圖案和不均勻出現。
從降低費用來說，優選是塗施時間要短。在按照關係式(1)進行塗施時，可以提高芯體的轉速來縮短塗施時間，但由於需要防止由離心力產生的液體濺射，所以轉速也有上限。
在這樣情況下，將液體排放口做成特別形狀，能夠防止出現條紋圖案和不均勻，同時降低了塗施時間。即，將分配器供料部件製成管狀，其壁厚t(毫米)位於下述範圍內。0.3毫米＜t＜3.0毫米(2)由於管狀排放口的壁端面接觸到芯體的樹脂，被認為在液體排放口附近出現上述的攪拌效應。經實驗已證實，當這時的壁端面寬度處於上述範圍內時，獲得適當的攪抖效應，但當此管狀液體排放口的壁厚t低於0.3毫米或高於3.0毫米，則得不到適當攪拌效應。就管狀排放口的壁厚t來說，較優選的範圍是0.5-2.0毫米。
關於分配器供料部件的液體排放口，優選使用塑料管、橡膠管、金屬管等。在這些管中，特別優選使用聚四氟乙烯(PTFE)或四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)管，因為它們具有高度的剛性，並不太會對芯體造成擦傷。
當根據本發明製造方法製造管狀物體時，使用含針狀的或鱗狀的並在鱗面上水平和垂直長度不同的無機填料的液體耐熱樹脂，能夠製造切線強度高於軸向強度的管狀物體，這是因為無機填料沿切線方向取向。當這種管狀物體用作如固定帶時，因為它具有足夠強抗切線張力和切線疲勞，所以是適用的。針形無機填料的實施例可包括鈦酸鹽須、碳化矽須等，當然，本發明不限於這些。鱗形填料可包括氮化硼、雲母等，當然本發明也不限於這些。
下列實施例和對比實施例用來更專門地解釋本發明。[實施例1]外徑20毫米和其表面塗以陶瓷的鋁柱用作模。當轉動此柱形模時，使置於分配器的樹脂供料部件的噴咀同芯體的表面接觸。作為液體耐熱樹脂，是在Ube Industries，Itd.製造的100份聚醯亞胺清漆中加入Showa Denko.K.K製造的10份氧化鋁粉(AL-45H)後經均勻混合而得的。在這種狀態下由噴咀以固定量供應樹脂時，噴咀以固定速度沿芯體的轉動軸方向移動，並且進行樹脂的塗施。這時的塗施條件示於表1。表1中的樹脂的粘度是在液體溫度25℃和轉子轉速6轉/分鐘下用B-型粘度計測定的。
在分配器的噴咀中，使用了內徑2毫米和外徑4毫米的PTEE管。如圖2所示，管2的頭部以45°切去，噴咀的位置正好使得切掉面的中央部分沿芯體的軸向移動，同時與芯體4的外表面接觸。
噴咀在距離模的右端20毫米處接觸，供料開始。在噴咀到達模的左端20毫米處停止供給樹脂，並且將噴咀和芯體分離。隨後，分步加熱直到400℃，同時轉動芯體。冷卻後，將固化的塗層樹脂作為管狀物體從模取下。
通過上述操作，可以得到幾乎無樹脂損失的規定長度的管狀物體，這是因為為了提供端面，僅切掉對立兩端約2毫米。得到的管狀物體的厚度誤差只有±1.0微米，這是相當小的誤差。管狀物體外表面的形狀用一粗糙度計來測量，完全未發現波紋和不均勻。而且外觀也是優秀的，無條紋圖案。[實施例2]在從分配器塗施液體耐熱樹脂中，用和實施例1中相同的材料和方法，除了表1所示的條件不同外，得到管狀物體。
所得的管狀物體具有預定的長度，幾乎無樹脂損失，這是因為僅從對立兩端切掉2毫米，以便提供端面。在所得到的管狀物體有輕的條紋圖案，但管狀物體的厚度誤差為±1.5微米，這也是很小的誤差。用粗糙度計測量，管狀物體的外表面的形狀，完全未發現波紋或不均勻。[實施例3]在由分配器塗施液體耐熱樹脂中，除了表1中所示的條件不同外，用和實施例1中相同的材料和方法，得到管狀物體。
所得到的管狀物體具有預定的長度，幾乎沒有樹脂損失，這是因從對立兩端僅切掉約2毫米，以便提供端面。管狀物體的厚度誤差僅±1.5微米，這是相當小的誤差。用粗糙度計測量了管狀物體的外表面的形狀，完全未發現波紋或不均勻。而且，外觀也是優秀的，無條紋圖案。[實施例4]在由分配器塗施液體耐熱樹脂中，除了表1中所示的條件不同外，用和實施例1相同的材料和方法，得到管狀物體。
所得到的物體具有預定的長度，幾乎沒有樹脂損失，這是因為從對立兩端僅切掉約2毫米，以便提供端面。管狀物體的厚度誤差為±1.5微米，這是很小的誤差。用粗糙度計測量了管狀物體的外表面的形狀，完全未發現波紋和不均勻。而且，外觀是優秀的，無條紋圖案。[實施例5]在由分配器塗施液體耐熱樹脂中，除了表1中所示的條件不同外，用和實施例1中相同的材料和方法，得到管狀物體。
所得到的物體具有預定的長度，幾乎無樹脂損失，這是因為從對立兩端幾乎只切掉2毫米，以提供端面。管狀物體的厚度誤差為±3.0微米。用粗糙度計測定了管狀物體外表面的形狀，完全未發現波紋或不均勻。而且外觀也是優秀的，無條紋圖案。[實施例6]就從分配器塗施液體耐熱樹脂來說，通過用和實施例1相同材料和方法得到管狀物體，但是樹脂排放量在對立的兩端為0.161毫升/秒，在中部為0.129毫升/秒，並可進行調節，以使樹脂排放量在上述範圍內連續變化。
所得到的管狀物體具有預定長度，並且幾乎無樹脂損失，因為為提供端面僅由對立兩端切去2毫米。管狀物體在對立兩端為50微米厚，中部為40微米厚，並且厚度在上述範圍內連續變化，形成皇冠形物體。在軸向的任一位置切線方向的厚度誤差為±1.0微米，這是相當小的厚度誤差。用粗糙度計測定了管狀物體的外表面形狀，完全未發現波紋和不均勻。而且，外觀也是優秀的，無條紋圖案。[實施例7]用和實施例1相同的方法模製了管狀物體，但是用12份酞酸鉀須(由Otsuka Chemical Co，Ltd.製造)作為無機填料代替10份由Showa Denko K.K.製造的氧化鋁粉。
所得到的管狀物體的切線強度為25公斤/釐米2，軸向強度為18公斤/毫米2；因此，切線強度是優秀的。[對比實施例1]用實施例1相同的樹脂和模，通過浸漬法將樹脂塗施於模表面上。接著，由模的頂部落下衝模刮去過量的樹脂，從而得到預定的塗層厚度。另外，在下端除去1釐米的樹脂，以便促進脫模。最後，在與實施例1相同的條件下進行加熱和脫模，得到管狀物體。
從上端切掉3釐米，因為管的上端部分是傾斜的，厚度誤差大。因此，上端和下端加起來的樹脂損失是4釐米。用粗糙度計測定了管狀物體的外表面的形狀，未發現波紋和不均勻。也無條紋圖案。厚度誤差達±4微米，這是相當大的誤差。[對比實施例2]就由分配器塗施液體耐熱樹脂來說，用和實施例1相同的材料和方法試圖製造管狀物體，但條件不同，參見表1所示。
所得到的管狀物體的厚度誤差為±12微米，這是相當大的誤差。而且有條紋圖案，外觀不佳。
表1
注)(1)通過對管狀物體用肉眼觀測，評價存在或不存在條紋圖案。
(2)總評價包括對管狀物體的厚度誤差，存在或不存在條紋圖案，以及樹脂損失等綜合評價，評價分四等。
A極好，B良好，C良好，但可看到條紋圖案或厚度誤差，D不好在此管狀物體製造方法中，用一塗施方法，在此塗施法中，從分配器連續地將液體耐熱樹脂加到轉動的芯體的外或內表面，同時沿轉動軸方向移動供料部件，從而本發明可明顯改進管狀物體的厚度的精確度，減少樹脂損失，還可根據需要得到沿管狀物體軸向的所希望的厚度分布。而且，通過使用含針形或鱗形無機填料的液體耐熱樹脂，可製造切線強度高於軸向強度的管狀物體。
權利要求
1.一種管狀物體製造方法，此方法包括下列步驟在作為成形模的芯體的外或內表面上塗施液體耐熱樹脂以形成塗層，所說的塗施步驟又包括轉動所說的芯體，用一分配器將在25℃下粘度為10-15000泊的液體耐熱樹脂連續地供給於所說芯體的外或內表面，沿所說芯體的轉動軸的方向移動所說分配器的供料部件，通過成螺旋地卷繞所提供的液體耐熱樹脂形成所說的塗層；固化或硬化所塗的液體耐熱樹脂，直到所說的塗層變得足夠強，以至少維持管狀物體的結構；以及從所說的芯體取出的管狀物體。
2.權利要求1的管狀物體製造方法，其中，從所說的分配器提供的液體耐熱樹脂是聚醯亞胺或聚醯亞胺前體的清漆。
3.權利要求2的管狀物體製造方法，其中，從所說的分配器提供的液體耐熱樹脂含有無機填料。
4.權利要求1的管狀物體製造方法，其中，由所說的分配器供應的液體耐熱樹脂的數量或所說的分配器供料部件的移動速度按要求改變，同時，所說的分配器供料部件沿所說芯體的轉動軸方向移動，使得所生產的管狀物體在軸向具有所希望的厚度分布。
5.權利要求1的管狀物體製造方法，其中，在所說的塗施步驟，所說的分配器供料部件的液體排放噴咀與塗施到所說芯體的耐熱樹脂層，所說分配器供料部件沿所說芯體的轉動軸方向的移動速度V(毫米/秒)與所說芯體的轉動速度R(轉/秒)之比在由第一個關係式(V/R)＜1.5(毫米/轉)表示的範圍內。
6.權利要求1的管狀物體製造方法，其中，在所說的塗施步驟，所說的分配器供料部件的液體排放噴咀與塗施於芯體的耐熱樹脂層接觸，所說的分配器供料部件的液體排放噴咀是管狀的，其壁厚t在由第二個關係式0.3毫米＜t＜3.0毫米表示的範圍內。
7.由下列步驟組成的製造方法得到的產品在一生成塗層的成形模的芯體的外表面或內表面，塗施液體耐熱樹脂，所說的塗施步驟包括轉動所說的芯體，用一分配器將在25℃下粘度為10-15000泊的液體耐熱樹脂連續供給所說芯體的外表面或內表面，沿所說芯體的轉動軸方向移動所說分配器的供料部件，通過成螺旋地卷繞所供給的液體耐熱樹脂生成所說的塗層；固化或硬化所塗施的液體耐熱樹脂，直到所說的塗層變成足夠強，以至少維持管狀物體的結構；以及從所說的芯體取出管狀物體。
8.權利要求7的管狀物體，其中，由所說分配器提供的液體耐熱樹脂是聚醯亞胺或聚醯亞胺前體的清漆。
9.權利要求8的管狀物體，其中，由所說分配器提供的液體耐熱樹脂含有無機填料。
10.權利要求7的管狀物體，其中，由所說的分配器提供的液體樹脂的量或所說分配器供料部件的移動速度可按要求而變化，同時，所說的分配器供料部件沿所說芯體的轉動軸的方向移動，使得得到的管狀物體沿軸向具有所希望的厚度分布。
11.權利要求7的管狀物體，其中，在塗施步驟，所說的分配器供料部件的液體排放噴咀同塗施於所說芯體的耐熱樹脂層接觸，所說的分配器供料部件沿所說芯體的轉動軸方向的移動速度V(毫米/秒)與所說芯體的轉動速度之比值位於由第一個關係式(V/R)＜1.5(毫米/轉)表示的範圍內。
12.權利要求7的管狀物體，其中，在所說的塗施步驟，所說分配器供料部件的液體排放噴咀同塗施於所說芯體的耐熱樹脂層接觸，所說的分配器供料部件的所說的液體排放噴咀是管形的，其壁厚t位於由第二關係式0.3毫米＜t＜3.0毫米表示的範圍內。
13.由含針形或鱗形無機填料的液體耐熱樹脂組成的管狀物體，所說的液體耐熱樹脂的切線強度高於軸向強度。
全文摘要
管狀物體製造方法，包含將含無機填料的液體耐熱樹脂塗於成型模芯體的外表面或內表面形成塗層，然後固化或硬化所塗施的液體耐熱樹脂，直到塗層足夠強以至少能維持管狀物體的結構，最後從芯體取出管狀物體。此法中用一分配器將25℃粘度為10-15000泊的液體耐熱樹脂連續供給轉動的芯體的外表面或內表面。用此法製造的管狀物體的厚度精度優秀，樹脂損失少，且能在軸向得到所需厚度分布。
文檔編號B29K77/00GK1153101SQ96112718
公開日1997年7月2日 申請日期1996年9月25日 優先權日1995年9月26日
發明者広幡俊郎, 西村昭, 羽森正弘, 加藤千明 申請人:住友電氣工業株式會社