用於電子照相設備的分離指的製作方法

2023-05-30 12:18:46 1

專利名稱：用於電子照相設備的分離指的製作方法
背景技術：
先前的發展實現了一個分離指，它將會防止由於，例如，調色劑的粘結而引起的紙張粘連。
有些分離指由聚醯亞胺樹脂模塑而成，其至少在與複印紙接觸的指尖部分有一層四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物塗層(見未審查申請號平1-72182)，還有一種分離指由聚醯胺醯亞胺樹脂或聚苯硫醚樹脂模塑而成，其上有一層多層結構的塗層，該多層結構由一層底層和一層氟樹脂頂層組成。
除了在分離指表面塗布氟樹脂的技術外，還發展了適用於電子照相設備的、通過壓塑和燒結由40～90重量％聚醯亞胺樹脂和60～10重量％氟樹脂如聚四氟乙烯(PTFE)組成的共混物所製成的分離指(發表在未審查申請號平4-102883)，以及通過壓塑由30～90重量％聚醯亞胺樹脂和70～10重量％四氟乙烯-全氟烷基-乙烯基醚共聚物組成的共混物以獲得一種適用於指尖內接圓直徑等於或小於70μm的分離指所用的壓縮粉末產品，然後燒結該粉末產品而製成的分離指(發表在未審查申請平6-19360)。
但是，由於複印設備和其它電子照相設備質量與壽命的提高，以及最近更廣泛地利用回收紙的趨勢，已有必要提高分離指在由調色劑與紙塵引起的摩擦條件下與調色劑的無粘著力和耐磨性，並儘量減小分離指尖的直徑。因此，本發明的目的是解決這類問題並為電子照相設備提供指尖更尖、更耐磨、與調色劑不粘、耐久、無需氟樹脂塗層的分離指。而且，本發明的分離指具有出色的耐久性，甚至在其表面已磨損的情況下仍能保持與調色劑無粘著力。
發明概述在為解決上述問題而積極開展的研究之後，本發明者發現，利用重均分子量和平均顆粒尺寸落在一定範圍內的聚四氟乙烯樹脂(PTFE)粉末和聚醯亞胺樹脂粉末，有可能提供耐磨性和與調色劑的不粘性提高的分離指。
本發明為解決上述問題而開發的用於電子照相設備的分離指，是通過壓塑並接著燒結由聚醯亞胺樹脂粉末和聚四氟乙烯樹脂(PTFE)粉末以重量比為70∶30～95∶5的共混物而獲得的，所述PTFE的重均分子量為500,000～1,000,000，平均顆粒尺寸為5～20μm。
本發明的另一些分離指是前面提到的以其指尖直徑為50μm或更小為特徵的分離指。
本發明的另外一些分離指，是上述兩類分離指之一，它們的特徵在於分離指表面的疏水角為100℃或更大，而且即使分離指表面已磨損到50μm，其表面的疏水角仍至少為90℃。
發明詳述本發明所用的聚醯亞胺樹脂粉末是一種由一種或多種酸與一種或多種二胺的縮聚物、共聚物等，所述酸選自下列一組苯均四酸二酐、3,3』,4,4』-二苯基四羧酸二酐和3,3』,4,4』-二苯甲酮四羧酸二酐，所述二胺選自下列一組4,4』-二氨基二苯基醚、1,3-苯二胺和1,4苯二胺。優選一種3,3』,4,4』-二苯基四羧酸二酐與1,3』-苯二胺和1,4』-苯二胺的共聚物的縮聚，因為其熱變形溫度相當高，達340℃，以及其強度和伸長率都不錯。特別優選4,4』-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的縮聚聚醯亞胺。
本發明中所用的聚四氟乙烯樹脂(PTFE)粉末的重均分子量為500,000～1,000,000以及平均顆粒尺寸為5～20μm。聚四氟乙烯樹脂(PTFE)很容易地耐上述任何一種聚醯亞胺樹脂粉末的燒結溫度，因為它有一個高熔點，而其它已知的氟樹脂在聚醯亞胺樹脂粉末燒結時會分解。
優選聚四氟乙烯樹脂(PTFE)粉末的重均分子量為600,000～800,000，更優選600,000～700,000。優選其平均顆粒尺寸為5～15μm，更優選7～12μm。如果它的重均分子量小於500,000，則這種粉末在聚醯亞胺樹脂燒結溫度下會發生熱分解，因而分離指的性能就變得不均勻。相反，如果重均分子量大於1,000,000，高分子量PTFE在327℃熔化，以及聚醯亞胺的燒結溫度為380℃～500℃，則熔體粘度會非常高，熔體流率非常低，因而變得不足以在分離指的表面鋪展。平均顆粒尺寸小於5μm或大於20μm時，還會導致分散不良，因而無法獲得良好的表面。
聚醯亞胺樹脂粉末和聚四氟乙烯樹脂粉末的重量共混比為70∶30～95∶5。優選80∶20～90∶10，更優選85∶15。如果聚四氟乙烯樹脂粉末以小於5的比例進行共混，則粉末與調色劑的無粘著力就不夠好，而如果它以大於30的比例共混，則分離指的指尖強度將會降低過多。
在本發明中，可以將石墨與聚四氟乙烯樹脂粉末一起共混進聚醯亞胺樹脂粉末，以不影響分離指性能為度。本發明的分離指是通過聚醯亞胺樹脂粉末和重均分子量為500,000～1,000,000、平均顆粒尺寸為5～20μm的聚四氟乙烯樹脂粉末以70∶30～95∶5的重量比進行共混，然後燒結該組合物而得到的。將聚醯亞胺樹脂與聚四氟乙烯樹脂(PTFE)粉末進行幹混。共混必須在不致造成聚醯亞胺樹脂粉末受過度處理的一組條件下進行。壓塑一般在至少40,000磅/英寸2的壓縮表面壓力下進行，以及燒結一般在380℃～500℃進行4小時或更長時間，以使聚醯亞胺完全轉化。優選在燒結後用研磨介質洗滌和滾筒研磨(拋光)該材料，從而使分離指具有一個更光滑的表面。
優選本發明的分離指的指尖直徑不超過50μm，更優選不超過30μm。當用一種氟樹脂塗布在由聚醯亞胺樹脂製成的分離指表面時，要獲得小於50μm的指尖直徑是非常困難的；而在本發明中，很容易保證模塑製品的精度，因為不需要塗層。
在本發明中，用分離指表面的疏水角來表徵調色劑與指表面的不粘性。疏水角的測量方法如下用一根皮下注射針頭，將約0.4μl蒸餾水滴在分離指表面上，然後用一個成像型接觸角測量儀(CA-X 150型，Kyowa Interface Science公司製造)測量接觸角。
從一種由聚醯亞胺樹脂粉末與重均分子量為500,000～1,000,000和平均顆粒尺寸為5～20μm的聚四氟乙烯樹脂粉末以70∶30～95∶5的重量比共混而獲得的共混物，以壓塑和燒結所獲得的分離指，其表面的疏水角至少為100℃，而且即使分離指的表面已磨損到50μm，仍有一個至少90℃的疏水角。當分離指表面塗布氟樹脂時，塗層厚度為30～50μm。相比之下，在本發明的分離指的情況下，分離指表面不僅不需要塗層就與調色劑不粘，而且即使表面層已遭磨損，仍然與調色劑保持不粘，因此比帶塗層的分離指更加耐久。
本發明還要在下面以列舉的應用實施例作進一步解釋；但是，本發明的適用性不限於下述應用實施例。
實施例1-2和對比實施例1-4將聚醯亞胺樹脂粉末(Vespel(註冊商標)Si』-1，杜邦公司制)和聚四氟乙烯樹脂粉末按90∶10的重量比進行幹混，裝進壓制分離指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的壓力下進行壓塑，並在380℃～500℃的溫度下燒結4小時或更長時間，所述聚醯亞胺樹脂粉末是一種4,4』-二氨基二苯基醚和苯均四酸酐的縮聚物，所述聚四氟乙烯樹脂粉末的重均分子量和平均顆粒尺寸如表1所示。將該材料在燒結後進行洗滌和滾筒研磨(以研磨介質拋光)，使分離指的指尖直徑達到約30μm。在同樣製造條件下但僅用同種聚醯亞胺樹脂粉末製成一個分離指，作為對比樣品。
目視檢查由此獲得的分離指表面。結果示於表1。PTFE PTFE目視分離指重均分子量 平均顆粒尺寸(μm)表面質量等級實施例1600,000～700,0007～12 A實施例21,000,000 20B對比實施例1 80,000～90,000 2.5～4.5 C對比實施例2 400,000～500,0008～15 C對比實施例3 110,000 4～12 C對比實施例4 150,000～200,0008～15 CA表面光潔度實際上與對比樣品1相同。
B與對比樣品1相比，有一些表面缺陷(溶脹、孔洞等)C與對比樣品1相比，有嚴重缺陷。
當將實施例1和2與對比實施例1比較時，發現如果聚四氟乙烯粉末的重均分子量和平均顆粒尺寸偏離本發明的範圍，無論如何也得不到具有光滑表面的分離指。
同時，當將實施例1和2與對比實施例2-4比較時，發現如果聚四氟乙烯粉末的重均分子量偏離本發明的範圍時，即使粉末的平均顆粒尺寸就在本發明範圍內，也因聚四氟乙烯樹脂粉末分散不良而得不到具有光滑表面的分離指。
實施例3-6將聚醯亞胺樹脂粉末(Vespel(註冊商標)SP-1，杜邦公司制)和聚四氟乙烯樹脂粉末按表2所示的重量比進行幹混，裝進壓制分離指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的壓力下壓塑，並在380℃～500℃的溫度下燒結4小時或更長時間，所述聚醯亞胺樹脂粉末是一種4,4』-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的縮聚物，所述聚四氟乙烯樹脂粉末的重均分子量為600,000～700,000，平均顆粒尺寸為7～12μm。將該材料在燒結後進行洗滌和用一種研磨介質(轉鼓研磨)拋光，使分離指的指尖直徑達到約30μm。測定由此獲得的分離指的指尖強度和對比樣品1的分離指的指尖強度。具體地說，分離指的指尖強度按下述方法測定將分離指固定在壓縮試驗機的底板上，使其走紙面垂直於底板，從垂直方向對分離指施加載荷，測量指尖斷裂時的載荷。試驗結果示於表2。室溫下 200℃(環境溫度下)PI∶PTFE 指尖強度(kgf)指尖強度(kgf)實施例370∶300.5(-74％) 0.4(-69％)實施例480∶200.8(-58％) 0.6(-54％)實施例585∶151.1(-42％) 0.9(-31％)實施例695∶5 1.2(-37％) 1.0(-23％)對比樣品1 100∶01.91.3括號中的數字代表在各應用實施例中的指尖強度與對比樣品1指尖強度相比時的差值。
當將實施例3-6與對比樣品1相比時，發現共混的聚四氟乙烯樹脂粉末越多，則不論在室溫和升高的溫度下測試時，指尖強度的下降得越多。
實施例7和對比實施例5-6將聚醯亞胺樹脂粉末(VespelSP-1，杜邦公司制)和聚四氟乙烯樹脂粉末按重量比85∶15進行幹混，裝進壓制分離指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的壓力下壓塑，並在380℃～500℃的溫度下燒結4小時或更長時間，所述聚醯亞胺樹脂是一種4,4』-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的縮聚物，所述聚四氟乙烯樹脂粉末的重均分子量為600,000～700,000，平均顆粒尺寸為7～12μm。將該材料在燒結後進行洗滌和滾筒研磨(以研磨介質拋光)，使分離指的指尖直徑達到約30μm。這是用下述方法測量的用一根皮下注射針頭將約0.4μl蒸餾水滴在所獲得的分離指的表面上，然後用一臺成像型接觸角測定儀(CA-X 150型，Kyowa Interface Science公司製造)測量接觸角。另外，用1,000目防水砂紙把表面磨損到50μm，以相同的方法測量它與水的接觸角，以獲得疏水角。
另外，還將一種4,4』-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的縮聚物，聚醯亞胺樹脂粉末(VespelSP-1，杜邦公司制)裝進成型分離指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的壓力下壓塑，並在380℃～500℃的溫度下燒結4小時或更長時間。將該材料在燒結後進行洗滌和滾筒研磨(以研磨介質拋光)。同樣測定刮紙板(paper scrapper)的疏水角以獲得對比實施例5。
用下述步驟，在按照與實施例5相同的方法獲得的分離指表面，形成一層由平均厚度為10μm的底層和一層平均厚度為20μm的頂層組成的塗層塗布並烘乾一層四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物底層，然後在其上噴塗並接著燒結一層分散的(平均顆粒尺寸0.2～0.4μm)四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物頂塗層。用該產品作為對比實施例6。
用同樣的方法測量由此獲得的分離指表面的疏水角。然後，象實施例7那樣，在用1,000目防水砂紙研磨到50μm後測量其表面的疏水角。對每個試樣測量3次疏水角，求平均值。結果示於表3中。疏水角 研磨到50μm後的(與水的接觸角)(°)表面疏水角(°)實施例7107.4 100.9對比實施例5 81.7 -對比實施例6 107.3 74.7當實施例7和對比實施例5比較時，發現聚四氟乙烯樹脂粉末的共混使分離指表面有較高的防水性。相信這一點表明與調色劑的不粘性提高了。
當實施例7和對比實施例6比較時，發現本發明的分離指表面與調色劑的不粘性，與有氟樹脂塗層時的相同。還發現本發明的分離指即使在其表面已被磨損到50μm時仍保持有出色的調色劑不粘性，而帶氟樹脂塗層的分離指就失去了它的不粘性，因為這種分離指最大可能的塗層厚度約為50μm。
實施例8將實施例1的分離指安裝在市購的中速光複印設備上，並以每分鐘30張A4複印紙的速率進行走紙試驗。即使已走了100,000張紙也沒有出現調色劑粘結或指尖磨損等故障，指尖也沒有對其直接接觸的固定輥造成任何劃傷。
權利要求
1．一種用於電子照相設備的分離指，它通過壓塑聚醯亞胺與聚四氟乙烯樹脂粉末的共混物然後燒結該共混物而成型，其特徵在於所述聚醯亞胺樹脂粉末與聚四氟乙烯樹脂粉末的重量共混比為70∶30～95∶5，以及所述聚四氟乙烯樹脂粉末的重均分子量為500,000～1,000,000和平均顆粒尺寸為5～20μm。
2．權利要求1的分離指，其中指尖直徑為50μm或更小。
3．權利要求1或2的分離指，其中分離指表面的疏水角為100℃或更大，而且即使分離指的表面已磨損到50μm，這種表面的疏水角仍至少為90°。
全文摘要
本發明涉及一種電子照相設備如光複印設備和雷射印表機中所用的分離指。更具體地說,本發明涉及一種耐久性大大提高了的分離指,它有一個尖銳的指尖,並能在很長時期內防止由於,例如,調色劑的粘結而引起的紙張粘連。
文檔編號G03G15/14GK1311874SQ99809061
公開日2001年9月5日 申請日期1999年7月29日 優先權日1998年7月30日
發明者D·E·喬治, S·納卡加瓦, A·約科雅馬 申請人:納幕爾杜邦公司