CN100432859C - 辊包覆物以及含该辊包覆物的辊的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的辊包覆物的特征在于，至少具有第1层以及第2层，第1层由不含羟基的热塑性含氟聚合物形成，第2层由含羟基的热塑性含氟聚合物形成，因此辊包覆物的外周面(第1层)具有非粘着性，同时辊包覆物的内周面(第2层)不经过危险且复杂的化学的内面处理也能够以充分的粘合强度粘合辊本体，而且还可以形成经时粘合稳定性优良的辊包覆物。结果，在辊包覆物的制造工序中不需要化学的内面处理即可使辊包覆物的生产性显著提高。

Description

辊包覆物以及含该辊包覆物的辊的制造方法

技术领域

本发明涉及复印机或打印机中，例如构成作为热定影辊或加压辊等使用的辊的一部分的辊包覆物(roll cover)，以及含该辊包覆物的辊的制造方法。

背景技术

在复印机或打印机中设置有进行墨粉的加热定影的热辊型定影装置，在该装置中配置有例如热定影辊或向该热定影辊施压的加压辊(以下称为“辊”)。该辊是由圆棒状的辊本体以及覆盖其外周面的管状的辊包覆物构成，该辊包覆物被粘合在辊本体的外周面。

由于要求该辊(辊包覆物)的外周面具有对墨粉或者纸等记录媒体的非粘着性，因此具有耐热性、非粘着性等特性的含氟聚合物适宜作为该辊包覆物的原料，一般将由含氟聚合物形成的管体作为辊包覆物来利用。另一方面，由于含氟聚合物作为其特性具有非粘合性，因此在将由含氟聚合物形成的管体(辊包覆物)粘合在辊本体时，首先需要在对管状的辊包覆物的内周面(管体的内面)进行表面处理之后，使用粘合剂将其粘合在辊本体上。

由该含氟聚合物形成的管体的内面处理以往是如下进行的，例如在日本专利特开平10-60139号中记载了这样的十分复杂处理：将使钠(碱金属)和萘的络合物溶解于有机溶剂中而得的溶液，或者使钠(碱金属)溶解于液体氨而得的液体氨溶液封闭在管体内部进行化学的内面处理之后，再使用醇、水以及丙酮将管体内部清洗。

在以往的由含氟聚合物形成的辊包覆物中，如上述为了将辊包覆物粘合在辊本体上，对辊包覆物的内面处理是必要的。该内面处理由于使用了金属钠，因此具有危险，而且还需要经过醇、水以及丙酮的清洗工序，由于这样十分复杂的内面处理工序，使辊包覆物的生产性显著降低。

另外在日本专利特开平10-60139号中记载了可以连续处理、生产性和作业性优良、不出现处理液的劣化或处理斑、而且处理效果显著的，可以使用由于其挥发性大因而在以往的连续处理法中无法使用的碱金属的液体氨溶液，来进行处理的氟树脂管体的连续内面处理方法。但是由于使用液体氨溶液的该连续内面处理方法需要在低温状态下进行内面处理，因此需要价格昂贵的设备。

另外，使用使碱金属和萘的络合物溶解于有机溶液而得溶液的方法与使用碱金属的液体氨溶液的方法相比，可以容易实施，但是在该方法中，例如由于热或紫外线等处理面的活性经时劣化，结果造成具有与辊本体的粘合性低下的缺点。

另外，在热定影辊等高温(约200℃)状态下使用时，与辊本体的粘合强度经时下降，从辊本体剥离，在粘合稳定性上存在难点。

另外，在化学的内面处理之后，需要用醇、水以及丙酮依次清洗管体内部的处理，这样不仅使辊包覆物的生产性显著降低，而且在进行化学的内面处理时，例如由于将管体夹在夹送辊中，会在管体的表面产生损伤、出现折痕或者产生皱纹，因此作为辊包覆物存在使印刷品质下降的危险。

发明的揭示

本发明是由上述情况而得的，本发明的第1目的是提供辊包覆物的生产性优良、不需要危险且复杂的辊包覆物的化学的内面处理即可与辊本体具有充分粘合强度地粘合、同时经时粘合稳定性优良的由含氟聚合物形成的辊包覆物。

本发明的第2目的为提供辊包覆物的生产性优良、不需要危险且复杂的辊包覆物的化学的内面处理即可使辊本体与辊包覆物具有充分粘合强度地粘合、同时经时粘合稳定性优良的辊的制造方法。

为了完成上述第1目的，本发明的辊包覆物是覆盖圆棒状的辊本体、由热塑性含氟聚合物形成的管状的辊包覆物，其特征在于，该辊包覆物至少具有第1层和第2层，上述第1层由不含羟基的热塑性含氟聚合物形成，构成了上述辊包覆物的外周面，上述第2层由含羟基的热塑性含氟聚合物形成，构成了上述辊包覆物的内周面。

这样，由于构成外周面的第1层是由不含羟基的热塑性含氟聚合物形成，因此该辊包覆物的外周面具有非粘着性，另一方面，由于构成与辊本体接触的内周面的第2层是由含有羟基的热塑性含氟聚合物形成，因此不需要用熔融了碱金属的络合物的有机溶剂或者碱金属的液体氨溶液进行化学的内面处理，就可以与辊本体粘合。结果，在辊的制造工序中，不需要用熔融了碱金属的络合物的有机溶剂或者碱金属的液体氨溶液进行的危险且复杂的化学的内面处理的工序，可以使辊包覆物的生产性显著提高并且可以使辊的生产成本降低。

另外，由于没有化学的内面处理，在高温下的粘合稳定性不会经时下降，可以解决辊包覆物从辊本体剥离的问题。

另外，本发明的辊包覆物的特征在于，上述第1层由不含羟基的全氟烷氧基链烷聚合物(PFA)形成，上述第2层由具有羟基的含氟单体、四氟乙烯以及全氟烷基乙烯基醚的共聚物形成。例如通过挤出成形2层使该第1层和第2层熔融一体化，因此上述第1层和第2层被牢固粘合，可以提供耐久性、耐热性更加优良的辊包覆物。

另外，本发明的辊包覆物的特征在于，上述第1层由经美国试验与材料学会(American society for testing and materials)(ASTM)D3307中规定的方法测得的熔体流动速率(MFR)在10以下的热塑性含氟聚合物形成。

这样，可以提供耐久性更加优良的辊包覆物。

另外，为了完成上述第2目的，本发明的辊的制造方法是含有辊本体和辊包覆物的辊的制造方法，其特征在于，在辊本体上覆盖本发明1～3中的辊包覆物，在形成上述辊包覆物的第2层的热塑性含氟聚合物的玻璃化温度以上且在其熔点以下的温度下进行热处理。

这样，由于辊包覆物与辊本体可以充分粘合，因此在辊的制造工序中不需要用熔融了碱金属的络合物的有机溶剂或者碱金属的液体氨溶液的危险且复杂的化学的内面处理的工序，可以使辊的生产性显著提高。结果，可以使辊的生产成本降低，还可以提供优良应对环境对策的的制造设备。

通过本发明可以提供含氟聚合物形成的辊包覆物，其特征在于，辊包覆物的生产性优良，可以不需要危险且复杂的辊包覆物的化学的内面处理即可与辊本体以充分的粘合强度粘合，经时粘合稳定性优良。由于在辊的制造工序中不需要化学的内面处理的工序，因此可以使辊的生产性显著提高，还可以使辊的生产成本下降。

另外，通过本发明，由于即使没有化学的内面处理也可以辊包覆物与辊本体以充分的粘合强度粘合，因此在辊的制造工序中不需要化学的内面处理，可以显著提高辊的生产性，同时也可以使经时粘合稳定性提高。这样，可以使辊的生产成本下降的同时，在高温下使用时辊包覆物不会从辊本体剥离，可以实现长寿命化，另外，也可以提供优良应对环境对策的制造设备。

附图的简单说明

图1是显示本发明的一实施方式中涉及的辊100的一部分的立体图。

图2是图1中X-X线向视图，是显示辊100的一截面的截面图。

实施发明的最佳方式

以下，对本发明涉及的辊包覆物以及含该辊包覆物的辊的一实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式不限定权利要求的范围，另外实施方式中说明的所有特征的组合不一定是发明的解决方法所必须的。

首先，参见图1以及图2说明本发明的一实施方式。图1是显示本发明的一实施方式涉及的辊100的一部分的立体图。图2是图1所示X-X线向视图，是显示辊100的一截面的截面图。

在图1中显示了其大致情况的辊100是例如作为复印机或打印机等(以下，称为“记录装置”)的热定影辊或向该热定影辊施压的加压辊而被利用的辊，如图1所示，由辊芯(日文：芯金)10、辊本体20、辊包覆物40构成。

辊芯10是由金属等材料形成的中空或者实心的圆棒，较好是由铝形成，但只要是能够成为可支撑辊100的芯部的材料，可以是任意的材料。

辊本体20是在辊芯10的外周面固着形成的圆筒状的弹性体，较好是由硅树脂形成。但是，辊本体20不限于弹性体，也可以由金属等形成。另外，图1、图2中所示的实施方式中，辊本体20以及辊芯10分别形成，但是也可以是后述的将辊芯10作为辊本体20利用的辊100的方式。

辊包覆物40如图1、图2所示，是在辊本体20(在将辊芯10作为辊本体20利用的辊100的情况时，辊芯10成为辊本体20，以下同样)的外周形成的管体，由构成辊包覆物40的外层的第1层41以及构成辊包覆物40的内层的第2层42形成。第2层42通过粘合剂层30或者底胶被粘合在辊本体20的外周面。另外，该第2层42也可以不隔着粘合剂层30或底胶，而直接粘合在辊本体20的外周面。这样，辊芯10、辊本体20以及辊包覆物40被结合在一起，如果辊芯10围绕其轴方向旋转，则辊包覆物40也与辊芯10、辊本体20成为一体进行旋转。

如上所述，本实施方式的辊包覆物40由形成外层的第1层41以及形成内层的第2层42形成，第1层41由不含羟基的热塑性含氟聚合物形成，第2层42由含羟基的热塑性含氟聚合物形成，因此对于制造辊100的工序可以省略以往的辊包覆物的内面处理。以下，对本发明涉及的辊包覆物40的特征部分进行说明。

本发明的发明人对以含羟基的热塑性含氟聚合物作为原料的辊包覆物进行了认真的研究和开发，结果发现由含羟基的热塑性含氟聚合物形成的辊包覆物可以不经过上述的表面处理，在规定的状态下，通过粘合剂层30或底胶或者直接与辊本体20粘合。

本发明人利用不含羟基的热塑性含氟聚合物形成了与记录媒体接触的辊包覆物40的外周面侧的第1层41，利用含羟基的热塑性含氟聚合物形成通过粘合剂层30或底胶与辊本体20粘合的，或者不通过粘合剂层30或底胶与辊本体20直接粘合的第2层42。另外，不含羟基的热塑性聚合物保持非粘着性的特性。

另外，本发明人发现，采用通常的2层挤出法，可以生产由不含羟基的热塑性含氟聚合物所形成的第1层41以及含羟基的热塑性含氟聚合物所形成的第2层42形成的辊包覆物40，另外，第1层41以及第2层42可以熔接结合成一体。

接着，对本发明涉及的辊包覆物40的较好方式的示例进行说明。首先，适用于构成辊包覆物40的外层的第1层41的不含羟基的热塑性含氟聚合物是全氟烷氧基链烷聚合物(PFA)、全氟乙烯丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯等。其中从耐久性的角度来看，较好为全氟烷氧基链烷聚合物(PFA)或者乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)，再考虑到非粘着性、耐热性最好是全氟烷氧基链烷聚合物(PFA)。另外，为了付与导电性，也可以向形成第1层41的不含羟基的热塑性含氟聚合物中混合碳系填料。

另外，如果再考虑辊包覆物40的耐久性，较好的是第1层41的原料以ASTMD3307中规定的方法测得的熔体流动速率(以下，称为“MFR”)在10以下。另外，为了维持由辊包覆物40的挤出加工带来的充分的生产性，MFR较好在0.2以上。

作为辊包覆物40使用的管体的直径可以根据辊本体20的大小来任意调整。另外，辊包覆物40的厚度可以根据辊100的种类以及其使用方式来任意选择，一般较好为10～300μm，更好为20～150μm。另外，对于辊包覆物40的厚度从耐久性、耐磨损性的角度来考虑，较好的是第1层41的厚度为辊包覆物40的厚度的三分之一以上。另外，为了确保与辊本体20的充分的粘合强度，第2层42的厚度较好在0.01μm以上。

另外，辊包覆物40可以是遇热在径向或轴向收缩型也可以是不收缩型。可以根据辊100的种类或者其使用方式任意选择辊包覆物40的收缩性方式。

另外，辊包覆物40的第1层41的不含羟基的热塑性含氟聚合物可以通过含羟基的单体和不含羟基的单体的共聚合获得。含羟基的单体的示例如下式1所示，但是含羟基的单体不限于此，也可以是合适的其它的含羟基的单体。

式1

CF₂＝CF-R-CH₂-OH、CH₂＝CH-R-CH₂-OH、

CF₂＝CH-R-CH₂-OH、CF₂＝CF-O-R-CH₂-OH、

CH₂＝CH-O-R-CH₂-OH、

CF₂＝CFCF₂-O-R-CH₂-OH、

CH₂＝CFCF₂-R-CH₂-OH、

CH₂＝CFCF₂-O-R-CH₂-OH、

另外，R为选自a：-(CX₂)₁-、b：-(OCF(CF₃)CF₂)_m-、c：-(OCF₂CF(CF₃))_m-、d：-(OCF(CF₃))_n-、e：-(OCF₂CF₂)_n-中的任一种或者2个以上的组合。另外，X为H(氢)或者F(氟)，l：0～40、m：0～10、n：0～10。

作为不含羟基的单体可以选择乙烯、丙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚、氯三氟乙烯、1，1-二氟乙烯等中的一个使用，或者选择其中的两个以上的组合使用。较适宜的为四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚的组合，其从耐热性的角度考虑优良。

接下来对本发明涉及的辊包覆物40的制造方法进行说明。本发明涉及的辊包覆物40可以通过通常的2层挤出法来制造。例如，按照使来自各挤出机的各自的材料流入至通常使用的2层金属模具中，安装在具备加热器的机筒内装有螺杆(screw)的2台挤出机在2。而后，从各自挤出机将第1层的41材料和第2层的42材料挤出至2层金属模具中，在2层金属模具中分配成2层。使用整形模将分配成2层的被成型体赋形成希望的大小形状。作为赋形成希望的大小形状的方法，可以使用真空整形法、内定径法(inside mandrel)法等方法。

下面，对本发明涉及的辊100的制造方法进行说明。辊100的制造方法是应用了以往实施的辊的制造方法的方法。作为以往的辊的制造方法，例如，一般实施以下的3个制造方法。

第1制造方法是例如在中央部的金属性辊芯10的外周形成一定厚度的由有机硅橡胶、有机硅泡沫、聚氨酯橡胶、含氟橡胶等弹性层形成的辊本体20之后，在其表面设置粘合剂层30，再使辊包覆物40覆盖在辊本体20上的方法。

第2制造方法是例如在中央部的金属性辊芯10上直接设置粘合剂层30，使辊包覆物40覆盖辊芯10的方法。即该方法是不形成辊本体20，将辊芯10作为辊本体利用的方法，是使辊包覆物40直接覆盖辊芯10的方法。

第3制造方法是例如在中央部的金属性辊芯10以具有规定的间隔的方式配置辊包覆物40，在其间隙中流入辊本体20的材料，例如未硫化有机硅橡胶，之后硫化形成辊本体的方法。

另外，在上述第1至第3的制造方法中，在使辊本体20(或者辊芯10)与辊包覆物40粘合时也可以使用底胶。

下面，对本发明涉及的辊100的制造方法的特征部分进行说明。本发明人对可以使本发明涉及的辊包覆物40和辊本体20牢固粘合的方法进行了认真的研究。结果，本发明人发现，要使辊包覆物40和辊本体20牢固粘合，较好在辊包覆物40的第2层42的热塑性含氟聚合物的玻璃化温度以上且熔点以下的温度下进行粘合。即，如果在玻璃化温度以下的温度下使辊包覆物40粘合则不能得到充分的粘合强度，或者需要长时间才能使之粘合。另外，如果在熔点以上的温度下使之粘合则辊包覆物40变形，难以形成具有光滑外周表面的辊100。

在本发明涉及的辊100的制造方法中，其特征在于，使辊包覆物覆盖辊本体20，在形成辊包覆物40的第2层42的热塑性含氟聚合物的玻璃化温度以上且熔点以下的温度下进行热处理。另外也可以是，在通过上述第3制造方法制成辊100之后，在形成辊40的第2层42的热塑性含氟聚合物的玻璃化温度以上且熔点以下的温度下对辊100进行热处理。

实施例

下面对本发明的实施例进行说明。

〔实施例1〕辊包覆物A

第1层的原料选择PFA(旭硝子社制フルオン(注册商标)P-802UP、MFR＝2.0)，第2层原料选择含羟基的热塑制含氟聚合物(ダイキン工业社制ネオフロン(注册商标)RAP(在频率0.25Hz、振幅5g的拉伸动态粘弹性试验中测得的50μm膜的玻璃化温度为60℃))，使用2层挤出机，得到外径为29mm、第1层的厚度为45μm、第2层的厚度为5μm的2层结构的辊包覆物A。

〔实施例2〕辊包覆物B

第1层原料选择PFA(三井デユポンフロロケミカル社制テフロン(注册商标)445HPJ、MFR＝4.8)，第2层原料中选择含羟基的热塑制含氟聚合物(由ダイキン工业社制ネオフロン(注册商标)RAP以及旭硝子社制フルオン(注册商标)P-62X按照重量比1比1混合的材料(在频率0.25Hz、振幅3g的拉伸动态粘弹性试验中测得的30μm膜的玻璃化温度为68℃))，使用2层挤出机，得到外径为50mm、第1层的厚度为50μm、第2层的厚度为20μm的2层结构的辊包覆物B。

〔比较例〕辊包覆物C

使用PFA(旭硝子社制フルオン(注册商标)P-802UP、MFR＝2.0)，得到外径29mm、厚度50μm的1层结构的辊包覆物C。接着，使用含氟聚合物表面处理剂(润工社制テトラエツチ(注册商标)，将钠·萘络合物在溶剂中溶解所得的液体)只对辊包覆物C的内周面进行10秒的表面处理之后，按照甲醇、水、丙酮的顺序清洗使之干燥。

〔辊的制造〕

在圆筒状的金属模具的中央配置铝制的辊芯10，在其周边填充混合有规定的硫化剂和增强剂的未硫化有机硅橡胶之后，进行硫化得到辊本体20。接着，在该辊本体20的表面涂布粘合用硅氧烷(东芝硅氧烷社制TSE3877)，形成粘合剂层30，在其外层覆盖上述辊包覆物A～C，在室温下放置1日之后，在1)于100℃进行1小时的热处理、2)于150℃进行30分钟的热处理、3)不进行热处理的各条件下制造辊。

〔评价试验〕辊本体与辊包覆物之间的粘合强度试验以及耐热试验

将刚制造好的辊和在230℃的恒温槽放置1000小时的辊截成宽10mm、长100mm，剥离辊本体和辊包覆物的一部分之后，将各端用拉伸试验机的夹头夹住，在拉伸强度50mm/分钟的条件下测定粘合强度。

〔试验结果〕

在表1中显示了实施例1的辊包覆物A的试验结果。

表1

辊包覆物A的试验结果

	粘合条件	初始粘合强度	耐热试验
				1	100℃下1小时	10N(内聚破坏)	10N(内聚破坏)
2	150℃下30分钟	10N(内聚破坏)	10N(内聚破坏)
				3	不进行热处理	1N(界面剥离)	由于初期剥离没有实施

如表1所示，辊包覆物A在100℃进行1小时的热处理的情况，以及在150℃进行30分钟的热处理的情况的两方均具有可供作为复印机等的辊中使用的辊包覆物的初始粘合强度(10N)，在耐热试验中也得到了良好的结果。这样，通过进行规定的热处理，实施例1的辊包覆物A显示了良好的粘合结果。

下面，在表2中显示了实施例2的辊包覆物B的试验结果。

表2

辊包覆物B的试验结果

	粘合条件	初始粘合强度	耐热试验
				1	100℃下1小时	10N(内聚破坏)	10N(内聚破坏)
2	150℃下30分钟	10N(内聚破坏)	10N(内聚破坏)
				3	不进行热处理	1N(界面剥离)	由于初期剥离因此没有实施

如表2所示，辊包覆物B与辊包覆物A同样，在100下进行1小时的热处理的情况，以及在150℃进行30分钟热处理的情况的两方，均具有初始粘合强度(10N)，在耐热试验中也得到良好的结果。

下面，在表3中显示了比较例的辊包覆物C的试验结果。

表3

辊包覆物C的试验结果

粘合条件	初始粘合强度	耐热试验
			不进行热处理	10N(内聚破坏)	0N(界面剥离)

如表3所示，辊包覆物C虽然具有可供作为复印机等的辊中使用的辊包覆物的初始粘合强度(10N)，但是在耐热试验中不合格。

以上，对本发明的实施方式以及实施例进行了说明，通过本发明可以提供由含氟聚合物形成的辊包覆物，其特征在于，辊包覆物的生产性优良，可以不需要危险且复杂的辊包覆物的化学的内面处理即可与辊本体以充分的粘合强度粘合。另外，由于不需要化学的内面处理的工序，因此不用担心在高温下的经时粘合稳定性的降低，可以实现长寿命化。由于在辊包覆物40的制造工序中不需要化学的内面处理的工序，因此可以使辊包覆物40的生产性显著提高，另外也可以使辊包覆物40的生产成本降低。另外，也可以提供优良应对环境对策的制造设备。

另外，本发明的范围不限于上述实施方式以及实施例，只要在权利要求的范围之内也可以采用其它各种的实施方式。例如，在本发明的实施方式中，辊包覆物40是由第1层41与第2层42形成的2层结构，但是辊包覆物40不限于2层结构，只要是至少具有第1层和第2层的多层结构，例如，具有第1层为不含羟基的热塑性含氟聚合物、中间层为含碳系填料的热塑性含氟聚合物、第2层为含羟基的热塑性含氟聚合物的3层结构，或者具有在此以上的层结构的均可。

另外，在本实施方式中，辊100分别具有辊本体20以及辊芯10，但是也可以是，将辊芯10作为辊本体20利用的辊100的方式的辊芯10起到辊本体20的功能的结构。

另外，通过使用含羟基的热塑性含氟聚合物以及不含羟基的热塑性含氟聚合物，可以实施本发明，该含羟基的热塑性含氟聚合物以及/或者该不含羟基的热塑性含氟聚合物不限于本发明中示例的热塑性含氟聚合物，只要是可在本发明中采用的热塑性含氟聚合物，可以是任一种。

产业利用的可能性

本发明涉及的辊包覆物以及含有该辊包覆物的辊可以应用在由含氟聚合物形成的辊制品中，除了在复印机或打印机等的加热、加压定影部中使用之外，还可以用于各种领域。另外，在这些辊制品的制造中可以应用本发明涉及的辊的制造方法。

Claims (4)

1.辊包覆物，它是覆盖圆棒状的辊本体、由热塑性含氟聚合物形成的管状的辊包覆物，其特征在于，所述辊包覆物具有第1层以及熔接在该第1层的第2层，所述第1层由不含羟基的热塑性含氟聚合物形成，构成所述辊包覆物的外周面，所述第2层由含羟基的热塑性含氟聚合物形成，构成所述辊包覆物的内周面；所述第1层以及所述第2层通过2层挤出法熔接结合成一体。

2.如权利要求1所述的辊包覆物，其特征在于，所述第1层由不含羟基的全氟烷氧基链烷聚合物PFA)形成，所述第2层由含羟基的氟单体、四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物形成。

3.如权利要求1或2所述的辊包覆物，其特征在于，所述第1层由用ASTMD3307记载的方法测得的熔体流动速率(MFR)在10以下的热塑性含氟聚合物形成。

4.辊的制造方法，它是含有辊本体和辊包覆物的辊的制造方法，其特征在于，使权利要求1至3任一项所述的辊包覆物覆盖辊本体，在形成所述辊包覆物的第2层的热塑性含氟聚合物的玻璃化温度以上且熔点以下的温度下进行热处理。

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