DE102011088947A1

DE102011088947A1 - Aufschmelzelement und Zusammensetzung für dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102011088947A1
Application number: DE102011088947A
Authority: DE
Inventors: Carolyn Moorlag; Yu Qi; Qi Zhang; Nan-Xing Hu; Kurt I. Halfyard; Nicoleta Mihai; Gordon Sisler; Guiqin Song; Edward G. Zwartz; T. Brian McAneney
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2012-06-21
Also published as: JP2012133355A; US20120156481A1; RU2011150892A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aufschmelzelement. Das Aufschmelzelement umfasst eine Schicht aus einem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Aufschmelzelement, das in elektrofotografischen Apparaturen zum Erzeugen eines Bildes, wie zum Beispiel digitalen Apparaturen, Bild-auf-Bild-Apparaturen und dergleichen, verwendet werden kann. Das Aufschmelzelement, das hier beschrieben wird, kann auch in einer Vorrichtung zum Übertragen und Aufschmelzen (Fixieren) einer festen Tinte in einem Tintenstrahldrucker verwendet werden.
In einem elektrofotografischen Druckprozess wird ein Tonerbild auf einem Träger, wie beispielsweise einem Blatt Papier, fixiert (aufgeschmolzen), wobei zum Beispiel eine Aufschmelzwalze verwendet wird. Bei herkömmlichen Aufschmelztechnologien werden während des Aufschmelzens Trennmittel/Öle auf der Aufschmelzwalze aufgebracht, so dass sich die Aufschmelzwalze gut vom Toner trennt und somit gute Trenneigenschaften hat. Aufschmelztechnologien, bei denen ein Öl verwendet wird, wurden bisher in allen Hochgeschwindigkeitsdruckern angewandt, sowohl bei der Entwicklung neuer Drucker als auch bei handelsüblich erhältlichen Farbdruckern.
Es wäre wünschenswert, wenn Aufschmelztechnologien, bei denen kein Öl verwendet wird, auf Hochgeschwindigkeitsdrucker, die 100 Seiten pro Minute oder mehr drucken können, übertragen werden könnten, ohne dass die Bildqualität, die Druckzuverlässigkeit, die Lebensdauer der Druckerbestandteile und dergleichen nachteilig beeinträchtigt werden und ohne dass teurere Druckerteile verwendet werden müssen.
Derzeit werden Perfluoralkoxy(PFA)-Polymerharze in der äußersten Schicht vieler Aufschmelzwalzen und -bänder verwendet, um hervorragende Trenneigenschaften zu gewährleisten; Defekte, wie zum Beispiel oberflächliche Risse und Unebenheiten, oder ein Ablösen der äußersten Schicht verringern jedoch die Lebensdauer der PFA-Walzen und -Bänder. Es besteht deshalb ein Bedarf an einer Materialkombination für Aufschmelzwalzen und -bänder, bei der keine oberflächliche Risse und Unebenheiten sowie kein Ablösen auftreten und die trotzdem hervorragende Trenneigenschaften hat. Wenn eine äußere Schicht aus einem PFA-Polymerharz verwendet wird, kann die Haftung zwischen den Zwischenschichten und der äußeren Schicht unzureichend sein. Es besteht deshalb weiterhin ein Bedarf an einer Materialkombination, welche die Verwendung von Haft- oder Primerschichten überflüssig macht.
Die vorliegende Erfindung stellt bereit:

(1) Ein Aufschmelzelement, umfassend eine Schicht mit einem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer.
(2) Ein Aufschmelzelement gemäß Punkt (1), wobei das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer aus Siloxyfluorkohlenstoffmonomeren hergestellt wurde, die durch die folgende Formel dargestellt werden:
worin C_f eine aliphatische oder aromatische Fluorkohlenstoffkette ist; L ist die Verbindungsgruppe C_nH_2n, worin n eine Zahl von 0 bis etwa 10 ist; und X₁, X₂ und X₃ sind ausgewählt aus reaktiven funktionellen Hydroxygruppen, reaktiven funktionellen Alkoxygruppen, nicht-reaktiven aliphatischen Gruppen mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und nicht-reaktiven aromatischen Gruppen mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen.
(3) Ein Aufschmelzelement gemäß Punkt (2), wobei die Siloxyfluorkohlenstoffmonomere etwa 5 Kohlenstoffatome bis etwa 70 Kohlenstoffatome enthalten.
(4) Ein Aufschmelzelement gemäß einem der Punkte (1) bis (3), wobei das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer einen Fluorgehalt von etwa 30 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent hat.
(5) Ein Aufschmelzelement gemäß Punkt (2), wobei die Siloxyfluorkohlenstoffmonomere ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus:
worin n eine Zahl von etwa 1 bis etwa 20 ist, und m ist eine Zahl von etwa 1 bis etwa 5.
(6) Ein Aufschmelzelement gemäß Punkt (2), wobei das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer aus einem Monomergemisch hergestellt wurde, das die Siloxyfluorkohlenstoffmonomere und weiterhin Monomere umfasst, die durch die folgende Formel dargestellt werden:
worin C_f eine Fluorkohlenstoffkette ist, die aliphatisch oder aromatisch sein kann oder die ein Gemisch von aliphatischen und/oder aromatischen Fluorkohlenstoffketten umfassen kann; L ist die Verbindungsgruppe C_nH_2n, worin n eine Zahl von 0 bis etwa 10 ist; und X₁, X₂ und X₃ sind ausgewählt aus reaktiven funktionellen Hydroxygruppen, reaktiven funktionellen Alkoxygruppen, nicht-reaktiven aliphatischen Gruppen und nicht-reaktiven aromatischen Gruppen.
(7) Ein Aufschmelzelement gemäß einem der Punkte (2) bis (6), wobei das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer aus einem Monomergemisch hergestellt wurde, das die Siloxyfluorkohlenstoffmonomere und weiterhin nicht-fluorierte Silanmonomere umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Siliciumtetraalkoxid und einem verzweigten Pentasilylchlorid.
(8) Ein Aufschmelzelement gemäß Punkt (7), wobei das Siliciumtetraalkoxid und das verzweigte Pentasilylchlorid jeweils durch die folgenden Formeln dargestellt werden:
worin R eine aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffkette mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen ist.
(9) Ein Polymer, umfassend ein vernetztes Siloxyfluorkohlenstoffpolymer mit einem Fluorgehalt von etwa 30 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent.
(10) Ein Polymer gemäß Punkt (9), erhalten durch Umsetzen eines Fluorkohlenstoffes mit endständigen Siloxangruppen in einem Lösungsmittel, um das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer zu erhalten, wobei der Fluorkohlenstoff mit endständigen Siloxangruppen durch die folgende Formel dargestellt wird:
worin C_f eine aliphatische oder aromatische Fluorkohlenstoffkette ist; L ist die Verbindungsgruppe C_nH_2n, worin n eine Zahl von 0 bis etwa 10 ist; und X₁, X₂ und X₃ sind ausgewählt aus reaktiven funktionellen Hydroxygruppen, reaktiven funktionellen Alkoxygruppen, nicht-reaktiven aliphatischen Gruppen mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und nicht-reaktiven aromatischen Gruppen mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen.
(11) Ein Polymer gemäß Punkt (10), wobei die Umsetzung etwa 15 Minuten bis etwa 20 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 100°C bis etwa 250°C durchgeführt wird, bis kein Gewichtsverlust mehr auftritt und eine vollständige Aushärtung stattgefunden hat.
(12) Ein Polymer gemäß Punkt (10) oder (11), wobei das Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkoholen, Ketonen, Wasser und Gemischen davon.
(13) Ein Polymer gemäß Punkt (12), wobei die Menge an Wasser etwa 1 Moläquivalent bis etwa 10 Moläquivalente beträgt, bezogen auf den Fluorkohlenstoff mit endständigen Siloxangruppen.
(14) Ein Aufschmelzelement, umfassend: ein Substrat; eine elastische Schicht, die auf dem Substrat aufgebracht ist; eine Haftschicht (Klebstoffschicht) mit einem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer, die auf der elastischen Schicht aufgebracht ist; und eine Trennschicht mit einem Fluorpolymer, die auf der Haftschicht aufgebracht ist.
(15) Ein Aufschmelzelement gemäß Punkt (14), das die Form einer Walze hat.
(16) Ein Aufschmelzelement gemäß Punkt (14), das die Form eines Bandes hat.
(17) Ein Aufschmelzelement gemäß einem der Punkte (14) bis (16), wobei die elastische Schicht ein Silikon enthält.
(18) Ein Aufschmelzelement gemäß Punkt (17), wobei die elastische Schicht weiterhin ein vernetztes Siloxyfluorkohlenstoffpolymer umfasst.
(19) Ein Aufschmelzelement gemäß einem der Punkte (14) bis (18), wobei die Trennschicht weiterhin ein vernetztes Siloxyfluorkohlenstoffpolymer umfasst.
(20) Ein Aufschmelzelement gemäß einem der Punkte (14) bis (19), wobei die Haftschicht eine Dicke von weniger als etwa 10 μm hat.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Aufschmelzelement. Das Aufschmelzelement umfasst eine Schicht aus einem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Polymers, umfassend das Umsetzen eines Fluorkohlenstoffes mit endständigen Siloxangruppen in einem Lösungsmittel, um ein vernetztes Siloxyfluorkohlenstoffpolymer zu erhalten. Das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer hat bevorzugt einen Fluorgehalt von etwa 30 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Aufschmelzelement. Das Aufschmelzelement umfasst ein Substrat und eine elastische Schicht, die auf dem Substrat aufgebracht ist. Eine Haftschicht mit einem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer ist auf der elastischen Schicht aufgebracht. Eine Trennschicht mit einem Fluorpolymer ist auf der Haftschicht aufgebracht.
Die 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufschmelzelementes mit einem zylindrischen Substrat.
Die 2 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufschmelzelementes mit einem bandförmigen Substrat.
Die 3A und 3B zeigen Beispiele für Aufschmelzvorrichtungen, in denen die erfindungsgemäße Aufschmelzwalze verwendet wird, die in der 1 gezeigt ist.
Die 4A und 4B zeigen andere Beispiele für Aufschmelzvorrichtungen, in denen das erfindungsgemäße Aufschmelzband verwendet wird, das in der 2 gezeigt ist.
Die 5 zeigt ein Beispiel für eine Übertragungs-Fixier-Apparatur.
Das Aufschmelzelement kann ein Substrat umfassen, auf dem mindestens eine funktionelle Schicht aufgebracht ist. Das Substrat kann zum Beispiel ein Zylinder oder ein Band sein. Die funktionellen Schichten können eine äußerste, Silicium-enthaltende Oberfläche mit einer Textur umfassen, die oberflächlich benetzt werden kann, das heißt die Oberfläche wird hydrophob und/oder oleophob; ultrahydrophob und/oder ultraoleophob; oder superhydrophob und/oder superoleophob gemacht, indem die Silicium-enthaltende Oberfläche mit einer Textur versehen wird. Solch ein Aufschmelzelement kann als ölfreies Aufschmelzelement für das elektrofotografische Hochgeschwindigkeitsdrucken zum Herstellen qualitativ hochwertiger Ausdrucke verwendet werden und löst sich gut von einem Tonerbild ab, das auf einem Bildträgermaterial (wie beispielsweise einem Blatt Papier) aufgeschmolzen wurde, und es unterstützt weiterhin das Ablösen des Papiers. Die texturierte, Silicium-enthaltende Oberfläche ermöglicht die Verwendung ölfreier, wie zum Beispiel wachsfreier Toner für das ölfreie Fixieren.
Das Fixierelement kann zum Beispiel ein Substrat umfassen, auf dem mindestens eine funktionelle Schicht aufgebracht ist. Das Substrat kann verschiedenste Formen haben, wie beispielsweise die Form eines Zylinders (einer zylindrischen Röhre), einer zylindrischen Trommel, eines Bandes oder eines Films, wobei verschiedenste geeignete nicht-leitfähige oder leitfähige Materialien verwendet werden können. Beispiele für mögliche Formen des Fixier- beziehungsweise Aufschmelzelementes sind in den 1 und 2 gezeigt.
Die 1 zeigt ein Beispiel für ein Fixier- oder Aufschmelzelement 100 mit einem zylindrischen Substrat 110, und die 2 zeigt ein Beispiel für ein Fixier- oder Aufschmelzelement 200 mit einem bandförmigen Substrat 210. Dem Fachmann ist klar, dass das Fixier- oder Aufschmelzelement 100 der 1 und das Fixier- oder Aufschmelzelement 200 der 2 modifiziert werden können, zum Beispiel durch Zufügen von anderen Schichten/Substraten oder durch Weglassen oder Modifizieren von Schichten/Substraten.
Das Fixierelement 100, das in der 1 gezeigt ist, ist eine Aufschmelzwalze, die ein zylindrisches Substrat 110 umfasst, auf dem mindestens eine funktionelle Schicht 120 und eine äußere Schicht 130 aufgebracht sind. Das zylindrische Substrat 110 kann eine zylindrische Röhre mit einem Hohlraum sein, in dem sich eine Heizvorrichtung (wie zum Beispiel eine Heizlampe) befindet, oder es kann ein massiver Zylinder sein. Das Fixierelement 200, das in der 2 gezeigt ist, umfasst ein bandförmiges Substrat 210, auf dem mindestens eine funktionelle Schicht 220 und eine äußere Schicht 230 aufgebracht sind. Das bandförmige Substrat 210 und das zylindrische Substrat 110 können aus polymeren Materialien (wie beispielsweise Polyimid, Polyaramid, Polyetheretherketon, Polyetherimid, Polyphthalamid, Polyamidimid, Polyketon, Polyphenylensulfid, Fluorpolyimiden oder Fluorpolyurethanen) oder aus metallischen Materialien (wie beispielsweise Aluminium oder Edelstahl), die starr sind und die sich durch eine gute Formbeständigkeit auszeichnen, bestehen.
Beispiele für die Materialien, die für die Herstellung der funktionellen Schichten 120 und 220 verwendet werden können, umfassen Fluorsilikone sowie Kautschukpolymere auf Silikon-Basis, wie zum Beispiel bei Raumtemperatur vulkanisierbare (RTV) Kautschukpolymere auf Silikon-Basis, bei hoher Temperatur vulkanisierbare (HTV) Kautschukpolymere auf Silikon-Basis oder bei niedriger Temperatur vulkanisierbare (LTV) Kautschukpolymere auf Silikon-Basis. Diese Kautschukpolymere sind bekannt und zum Beispiel handelsüblich erhältlich unter den Namen SILASTIC^®735 black RTV und SILASTIC^®732 RTV, beide erhältlich von Dow Corning; 106 RTV Silicone Rubber und 90 RTV Silicone Rubber, beide erhältlich von General Electric; und JCR6115CLEAR HTV Silicone Rubber und SE4705U HTV Silicone Rubber, erhältlich von Dow Corning Toray Silicones. Beispiele für andere geeignete Silikonmaterialien umfassen Siloxane (wie zum Beispiel Polydimethylsiloxane); Fluorsilikone, wie zum Beispiel Silicone Rubber 552, erhältlich von Sampson Coatings, Richmond, Virginia; flüssige Kautschukpolymere auf Silikon-Basis, wie zum Beispiel Vinyl-vernetzte wärmehärtbare Kautschukpolymere oder bei Raumtemperatur vernetzte Materialien vom Silanol-Typ; und dergleichen. Ein anderes spezifisches Beispiel ist Dow Corning Sylgard 182. Beispiele für handelsüblich erhältliche LSR-Kautschukpolymere umfassen Dow Corning Q3-6395, Q3-6396, SILASTIC^®590 LSR, SILASTIC^®591 LSR, SILASTIC^®595 LSR, SILASTIC^®596 LSR und SILASTIC^®598 LSR von Dow Corning. Die funktionelle Schicht verleiht Elastizität und kann, falls erforderlich, anorganische Teilchen wie zum Beispiel SiC oder Al₂O₃ enthalten.
Die funktionellen Schichten 120 und 220 können ebenfalls Fluorelastomere umfassen. Beispiele für die Fluorelastomere umfassen (1) Copolymere aus zwei Monomeren, ausgewählt aus Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen; (2) Terpolymere aus Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen; und (3) Tetrapolymere aus Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen, Tetrafluorethylen und einem vernetzenden Monomer (Härtungsmonomer). Diese Fluorelastomere sind zum Beispiel unter den Handelsnamen VITON A^®, VITON B^®, VITON E^®, VITON E 60C^®, VITON E430^®, VITON 910^®, VITON GH^®, VITON GF^® und VITON ETP^® erhältlich. VITON^® ist ein Handelsname von E. I. DuPont de Nemours, Inc. Beispiele für geeignete Härtungsmonomere umfassen 4-Bromperfluorbuten-1, 1,1-Dihydro-4-bromperfluorbuten-1, 3-Bromperfluorpropen-1 und 1,1-Dihydro-3-bromperfluorpropen-1, sowie andere geeignete und bekannte Härtungsmonomere, wie zum Beispiel die Härtungsmonomere, die von DuPont bezogen werden können.
Beispiele für andere handelsüblich erhältliche Fluorpolymere umfassen FLUOREL 2170^®, FLUOREL 2174^®, FLUOREL 2176^®, FLUOREL 2177^® und FLUOREL LVS 76^®; FLUOREL® ist ein registrierter Handelsname von 3M Company. Zusätzliche Beispiele für handelsüblich erhältliche Materialien umfassen AFLAS^TM, ein Poly(propylen-tetrafluorethylen), und FLUOREL II^® (LII900), ein Poly(propylen-tetrafluorethylen-vinylidenfluorid), beide ebenfalls erhältlich von 3M Company, sowie die Tecnoflon-Produkte FOR-60KIR^®, FOR-LHF^®, NM^® FOR-THF^®, FOR-TFS^®, TH^®, NH^®, P757^®, TNS^®, T439^®, PL958^®, BR9151^® und TN505^®, erhältlich von Ausimont.
Beispiele für drei bekannte Klassen von Fluorelastomeren sind (1) Copolymere aus zwei Monomeren, ausgewählt aus Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen, handelsüblich erhältlich unter dem Namen VITON A^®; (2) Terpolymere aus Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen, handelsüblich erhältlich unter dem Namen VITON B^®; und (3) Tetrapolymere aus Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen, Tetrafluorethylen und einem Härtungsmonomer, wie zum Beispiel VITON GH^® oder VITON GF^®.
Die Fluorelastomere VITON GH^® und VITON GF^® enthalten relativ geringe Mengen an Vinylidenfluorid. Die Produkte VITON GF^® und VITON GH^® enthalten etwa 35 Gewichtsprozent Vinylidenfluorid, etwa 34 Gewichtsprozent Hexafluorpropylen und etwa 29 Gewichtsprozent Tetrafluorethylen, sowie etwa 2 Gewichtsprozent eines Härtungsmonomers.
Wenn das Aufschmelzelement eine Aufschmelzwalze ist, kann die Dicke der funktionellen Schicht im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 10 mm, im Bereich von etwa 1 mm bis etwa 8 mm oder in Bereich von etwa 2 mm bis etwa 7 mm liegen. Wenn das Aufschmelzelement ein Aufschmelzband ist, kann die Dicke der funktionellen Schicht im Bereich von etwa 25 μm bis etwa 2 mm, im Bereich von etwa 40 μm bis etwa 1,5 mm oder im Bereich von etwa 50 μm bis etwa 1 mm liegen.
Die Trennschicht 130 oder 230 kann Fluorpolymerteilchen umfassen. Die Fluorpolymerteilchen, die in der erfindungsgemäß verwendeten Zusammensetzung verwendet werden können, umfassen Fluor-enthaltende Polymere. Beispiele für diese Polymere umfassen Fluorpolymere, die sich wiederholende Monomereinheiten umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen, Tetrafluorethylen, Perfluoralkylvinylether und Gemischen davon. Die Fluorpolymere können geradkettige oder verzweigte Polymere, oder vernetzte Fluorelastomere sein. Beispiele für die Fluorpolymere umfassen Polytetrafluorethylen (PTFE); Perfluoralkoxypolymerharze (PFA-Harze); Copolymere von Tetrafluorethylen (TFE) und Hexafluorpropylen (HFP); Copolymere von Hexafluorpropylen (HFP) und Vinylidenfluorid (VDF oder VF2); Terpolymere von Tetrafluorethylen (TFE), Vinylidenfluorid (VDF) und Hexafluorpropylen (HFP); und Tetrapolymere von Tetrafluorethylen (TFE), Vinylidenfluorid (VF2) und Hexafluorpropylen (HFP); und Gemische davon. Die Fluorpolymerteilchen verleihen eine gute chemische und thermische Beständigkeit und haben eine niedrige Oberflächenenergie. Die Fluorpolymerteilchen haben eine Schmelztemperatur im Bereich von etwa 255°C bis etwa 360°C oder im Bereich von etwa 280°C bis etwa 330°C. Diese Teilchen werden geschmolzen, so dass die Trennschicht entsteht.
Beim Aufschmelzelement 200 kann die Dicke der äußeren Schicht oder Trennschicht 230 im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 100 μm, im Bereich von etwa 20 μm bis etwa 80 μm oder im Bereich von etwa 40 μm bis etwa 60 μm liegen.
Die Substrate 110 und 210, die Zwischenschichten 120 und 220 und die Trennschichten 130 und 230 können verschiedene Additive und zusätzliche leitfähige oder nicht-leitfähige Füllstoffe enthalten. Die Füllstoffe und Additive, wie beispielsweise anorganische Teilchen, können zum Beispiel zu der Beschichtungszusammensetzung gegeben werden, welche die Oberflächenschicht bildet. Beispiele für leitfähige Füllstoffe, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen Kohlenstoffmaterialien, wie zum Beispiel Ruß, Graphit, Fullerene, Acetylenruß, fluorierten Ruß, und dergleichen; Kohlenstoff-Nanoröhrchen; Metalloxide und dotierte Metalloxide, wie zum Beispiel Zinnoxid, Antimondioxid, mit Antimon dotiertes Zinnoxid, Titandioxid, Indiumoxid, Zinkoxid, Indiumoxid, mit Indium dotiertes Zinntrioxid, und dergleichen; und Gemische davon. Beispiele für andere leitfähige Füllstoffe umfassen bestimmte Polymere, wie zum Beispiel Polyaniline, Polythiophene, Polyacetylen, Poly(p-phenylen-vinylen), Poly(p-phenylensulfid), Pyrrole, Polyindol, Polypyren, Polycarbazol, Polyazulen, Polyazepin, Poly(fluor), Polynaphthalin, Salze von organischen Sulfonsäuren, Ester von Phosphorsäure, Ester von Fettsäuren, Ammonium- oder Phosphoniumsalze, und Gemische davon. Die Substrate und Schichten können auch andere bekannte Additive enthalten.
Zwischen der äußeren Schicht beziehungsweise der äußeren Oberfläche, der funktionellen Schicht und dem Substrat können bekannte und geeignete Haftschichten angeordnet werden. Die Haftschicht kann auf dem Substrat oder auf einer Schicht in einer Dicke im Bereich von etwa 2 nm bis etwa 10000 nm, in einer Dicke im Bereich von etwa 2 nm bis etwa 1000 nm oder in einer Dicke im Bereich von etwa 2 nm bis etwa 5000 nm aufgebracht werden. Die Haftschicht kann unter Anwendung eines geeigneten Verfahrens aufgebracht werden, beispielsweise durch Sprühbeschichten oder durch Wischen.
Die 3A und 3B und die 4A und 4B zeigen Beispiele für Aufschmelzvorrichtungen, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Dem Fachmann ist klar, dass die Aufschmelzvorrichtungen 300A/B in den 3A/B und die Aufschmelzvorrichtungen 400A/B in den 4A/B nur Beispiele für Aufschmelzvorrichtungen sind, die durch Zufügen oder Weglassen von Bestandteilen modifiziert werden können. Im Folgenden wird ein elektrofotografischer Drucker beschrieben; die hier beschriebene Drucktechnologie kann jedoch auch auf andere Druckvorrichtungen übertragen werden. Beispiele dafür umfassen einen Offset-Drucker, einen Tintenstrahldrucker und Übertragungs-Fixier-Maschinen, in denen feste Tinten beziehungsweise Farbstoffe verwendet werden.
Die 3A und 3B zeigen Aufschmelzvorrichtungen 300A und 300B, in denen die erfindungsgemäße Aufschmelzwalze verwendet wird, die in der 1 gezeigt ist. Die Aufschmelzvorrichtungen 300A und 300B können eine Aufschmelzwalze 100 (beispielsweise das Element 100 der 1) umfassen, die zusammen mit einem Gegendruckmechanismus 335, wie zum Beispiel einer Gegendruckwalze in der 3A oder einem Gegendruckband in der 3B, eine Schmelzzone bildet, durch die das Bildträgermaterial 315 transportiert wird. Der Gegendruckmechanismus 335 kann in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung in Kombination mit einer Heizlampe 337 verwendet werden, so dass sowohl der Druck als auch die Wärme zur Verfügung gestellt werden, die zum Aufschmelzen der Tonerteilchen auf dem Bildträgermaterial 315 erforderlich sind. Die Aufschmelzvorrichtungen 300A/B können eine oder mehrere externe Heizwalzen 350 und ein Reinigungsgewebe 360 umfassen, wie in den 3A und 3B gezeigt.
Die 4A und 4B zeigen Aufschmelzvorrichtungen 400A und 400B, in denen das erfindungsgemäße Aufschmelzband verwendet wird, das in der 2 gezeigt ist. Die Aufschmelzvorrichtungen 400A und 400B können ein Aufschmelzband 200 (beispielsweise das Element 200 der 2) umfassen, das zusammen mit einem Gegendruckmechanismus 435, wie zum Beispiel einer Gegendruckwalze in der 4A oder einem Gegendruckband in der 4B, eine Schmelzzone bildet, durch die das Bildträgermaterial 415 transportiert wird. Der Gegendruckmechanismus 435 kann in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung in Kombination mit einer Heizlampe verwendet werden, so dass sowohl der Druck als auch die Wärme zur Verfügung gestellt werden, die zum Aufschmelzen der Tonerteilchen auf dem Bildträgermaterial 415 erforderlich sind. Die Aufschmelzvorrichtungen 400A/B können ein mechanisches System 445 umfassen, mit dem das Aufschmelzband 200 transportiert wird, so dass die Tonerteilchen aufgeschmolzen (fixiert) werden und ein Bild auf dem Bildträgermaterial 415 erzeugt wird. Das mechanische System 445 kann eine oder mehrere Walzen 445a–c umfassen, die, falls erforderlich, ebenfalls als Heizwalzen verwendet werden können.
Die 5 zeigt ein Beispiel für ein Übertragungs-Fixier-Element 7, das in Form eines Bandes, eines Blattes, eines Films oder dergleichen vorliegen kann. Das Übertragungs-Fixier-Element 7 ist ähnlich aufgebaut wie das zuvor beschriebene Aufschmelzband 200. Das entwickelte Bild 12 auf dem Zwischenübertragungselement 1 wird mit Hilfe der Walzen 4 und 8 in Kontakt mit dem Übertragungs-Fixier-Element 7 gebracht und auf dieses übertragen. Die Walze 4 und/oder die Walze 8 können beheizt sein. Das Übertragungs-Fixier-Element 7 bewegt sich in Richtung des Pfeils 13. Das entwickelte Bild wird auf das Kopiersubstrat 9 übertragen und darauf aufgeschmolzen, während das Kopiersubstrat 9 mit Hilfe der Walzen 10 und 11 transportiert wird. Die Walze 10 und/oder die Walze 11 können beheizt sein.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Aufschmelzelement (Fixierelement), das ein vernetztes Siloxyfluorkohlenstoffpolymer in irgendeiner der zuvor beschriebenen Schichten umfasst. Das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer wird unter Anwendung eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt. Die Siloxyfluorkohlenstoffmonomere werden in dem Sol-Gel-Prozess unter Hydrolyse und Kondensation von Alkoxy- oder Hydroxygruppen miteinander vernetzt, und beim nachfolgenden Aushärten bei erhöhten Temperaturen wird ein Material erhalten, das in der Oberflächenschicht eines Aufschmelzelementes verwendet werden kann. Das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer kann aber nicht nur in einer äußeren Schicht, sondern auch in einer Zwischenschicht oder in einer Haftschicht (Klebstoffschicht) verwendet werden. Das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer kann hohen Temperaturen widerstehen, ohne dass es schmilzt oder sich zersetzt, ist unter den Aufschmelzbedingungen mechanisch robust und zeichnet sich unter den Aufschmelzbedingungen durch gute Trenneigenschaften aus. Das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer kann in einer Haftschicht für Fixierwalzen oder -bänder verwendet werden. Eine Schicht mit dem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer bindet ein Kautschukpolymer auf Silikon-Basis und die äußere Aufschmelzschicht zusammen. Wenn ein vernetztes Siloxyfluorkohlenstoffpolymer in einer Haftschicht verwendet wird, besteht weniger die Gefahr, dass sich die Schichten voneinander ablösen, und da eine vernetzte, verstärkende Schicht um das Kautschukpolymer auf Silikon-Basis gebildet wird, treten beim Verarbeiten keine Fehler auf.
Es können Monomere mit einwertigen (monofunktionellen), zweiwertigen (bifunktionellen) oder dreiwertigen (trifunktionellen) Silanendgruppen für die Herstellung des vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymers verwendet werden. Bevorzugte Siloxyfluorkohlenstoffmonomere werden durch die folgende Formel dargestellt:
worin C_f eine aliphatische oder aromatische Fluorkohlenstoffkette ist; L ist die Verbindungsgruppe C_nH_2n, worin n eine Zahl von 0 bis etwa 10 ist; und X₁, X₂ und X₃ sind ausgewählt aus reaktiven funktionellen Hydroxygruppen, reaktiven funktionellen Alkoxygruppen, nicht-reaktiven aliphatischen Gruppen mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und nicht-reaktiven aromatischen Gruppen mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen.
Das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer kann auch unter Verwendung eines Monomergemisches hergestellt werden, das die zuvor beschriebenen Monomere und zusätzlich Monomere der folgenden Formel umfasst:
worin C_f eine Fluorkohlenstoffkette ist, die aliphatisch oder aromatisch sein kann oder die ein Gemisch von aliphatischen und/oder aromatischen Fluorkohlenstoffketten umfassen kann; L ist die Verbindungsgruppe C_nH_2n, worin n eine Zahl von 0 bis etwa 10 (bevorzugt eine Zahl von 0 bis 2) ist; und X₁, X₂ und X₃ sind ausgewählt aus reaktiven funktionellen Hydroxygruppen oder Alkoxygruppen, und nicht-reaktiven funktionellen Gruppen (aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen).
Das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer kann auch unter Verwendung eines Monomergemisches hergestellt werden, das die zuvor beschriebenen Monomere und zusätzlich nicht-fluorierte Silanmonomere enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Siliciumtetraalkoxid und einem verzweigten Pentasilylchlorid. Das Siliciumtetraalkoxid und das verzweigte Pentasilylchlorid können Verbindungen sein, die durch die folgenden Formeln dargestellt werden:
Das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer kann einen Fluorgehalt im Bereich von etwa 30 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent, im Bereich von etwa 40 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent oder im Bereich von etwa 50 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent haben. Der Siliciumgehalt des vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymers, bezogen auf das Gewicht, kann im Bereich von etwa 1 Gewichtsprozent Silicium bis etwa 20 Gewichtsprozent Silicium, im Bereich von etwa 1,5 Gewichtsprozent Silicium bis etwa 15 Gewichtsprozent Silicium oder im Bereich von etwa 2 Gewichtsprozent Silicium bis etwa 10 Gewichtsprozent Silicium liegen.
Die Monomere werden miteinander vernetzt, so dass alle Monomere in dem ausgehärteten Überzug über Siliciumoxid(Si-O-Si)-Verbindungsgruppen molekular aneinander gebunden sind. Deshalb kann für das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer kein Molekulargewicht angegeben werden, weil die Beschichtung ein vernetztes System ist.
Beispiele für die Lösungsmittel, die bei der Sol-Gel-Verarbeitung der Siloxyfluorkohlenstoffvorläufer und beim Aufbringen der Schichten verwendet werden können, umfassen organische Kohlenwasserstofflösungsmittel und fluorierte Lösungsmittel. Alkohole, wie beispielsweise Methanol, Ethanol oder Isopropanol, werden gewöhnlich verwendet, um Sol-Gel-Reaktionen in Lösungsmitteln zu unterstützen. Weitere Beispiele für geeignete Lösungsmittel umfassen Ketone, wie zum Beispiel Methylethylketon und Methylisobutylketon. Gemische von Lösungsmitteln können ebenfalls verwendet werden. Das Lösungsmittelsystem enthält einen kleinen Anteil an Wasser, wie zum Beispiel etwa 1 Moläquivalent bis etwa 10 Moläquivalente Wasser, bezogen auf die Siloxyfluorkohlenstoffvorläufer oder die Fluorkohlenstoffe mit endständigen Siloxangruppen, oder etwa 2 Moläquivalente bis etwa 4 Moläquivalente Wasser.
Bei der Zugabe von Wasser zu der Lösung der Sol-Gel-Vorläufer reagieren die Alkoxygruppen mit Wasser und kondensieren, wobei Agglomerate gebildet werden, die teilweise vernetzt sind und die als ”Sol” bezeichnet werden. Beim Aufbringen des teilweise vernetzten Sols auf einem Substrat und anschließendem Trocknen wird ein Gel gebildet, und bei der nachfolgenden Wärmebehandlung wird ein Überzug beziehungsweise eine Beschichtung aus dem vollständig vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer auf der Oberfläche des Substrats (Aufschmelzelementsubstrats) gebildet.
Das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer löst sich nicht in Lösungsmitteln (wie beispielsweise Ketonen, chlorierten Lösungsmitteln, Ethern oder dergleichen), zersetzt sich nicht bei Temperaturen bis zu 350°C und ist bei höheren Temperaturen beständig, abhängig vom System. Das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer hat gute Trenneigenschaften, wenn es in Kontakt mit einem Toner oder Verunreinigungen kommt, so dass ein Toner und andere Materialien, die den Ausdruck beeinflussen, nicht an dem Aufschmelzelement haften bleiben.
Es ist bekannt, dass keramische Materialien eine hohe Festigkeit und eine gute Haltbarkeit haben; keramische Materialien sind jedoch unelastisch und spröde. Deshalb können keramische Materialien als solche nicht in Aufschmelzelementen verwendet werden. Die Verwendung von Metallalkoxid-Sol-Gel-Bestandteilen ermöglicht das chemische Einbringen von keramischen Domänen in ein Hybridsystem. Es ist vorteilhaft, Sol-Gel-Bestandteile mit Fluorkohlenstoffketten zu verbinden, um dem System Flexibilität zu verleihen und um einen hohen Fluorgehalt, der zu guten Trenneigenschaften führt, zu erhalten.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung können funktionelle Metallalkoxide (M = Si, Al, Ti etc.) als vernetzende Bestandteile zwischen Fluorkohlenstoffketten verwendet werden. Es werden zweiwertige (bifunktionelle) Fluorkohlenstoffketten verwendet, damit die Zusammensetzung effizient vernetzt werden kann. Einwertige (monofunktionelle) Fluorkohlenstoffketten können zusätzlich verwendet werden, um den Fluorgehalt zu erhöhen. Die Ketten mit endständigen CF₃-Gruppen richten sich an der Oberfläche des Aufschmelzelementes aus, wodurch die Oberflächenenergie verringert wird und die Trenneigenschaften verbessert werden.
Beispiele für die Vorläufer, die verwendet werden können, um solch ein zusammengesetztes System herzustellen, umfassen die im Folgenden dargestellten Siliciumtetraalkoxide und Fluorkohlenstoffketten mit endständigen Siloxangruppen. Sol-Gel-Vorläufer vom Siloxan-Typ sind handelsüblich erhältlich. Die Zugabe eines Siliciumtetraalkoxids (wie zum Beispiel des Siliciumtetraalkoxids, das im Folgenden angegeben ist) führt zu zusätzlichen Vernetzungen, wodurch das Material noch robuster wird; sie ist jedoch nicht erforderlich, um das zusammengesetzte Sol-Gel/Fluorkohlenstoff-System zu bilden.
Beispiele für Verbindungen mit Fluorkohlenstoffketten umfassen leicht erhältliche Dialkenvorläufer, die dann über eine Hydrosilierung (Reaktion 1) in Silane umgewandelt werden können. Einwertige (monofunktionelle) fluorierte Siloxanverbindungen, wie beispielsweise Methyl- oder Ethylsiloxane, sind handelsüblich erhältlich oder können aus Chlorsilan- oder Dialkenvorläufern hergestellt werden.
Reaktion 1: Herstellung von Vorläufern mit einer Fluorkohlenstoffkette und Siliciumalkoxidgruppen
Im Folgenden sind einige fluorierte Vorläufer und Siloxanvorläufer angegeben, die handelsüblich erhältlich sind. Fluorkohlenstoff- und Siloxanmaterialien können von verschiedenen Anbietern bezogen werden, wie zum Beispiel von Gelest, Synquest, Apollo Scientific, Fluorochem, TCI America, Anachemica, Lancaster Synthesis Inc. und Polysciences Inc.
Die folgende Struktur 1 zeigt ein Beispiel für ein zusammengesetztes vernetztes System mit sowohl einwertigen als auch zweiwertigen fluorierten Siloxanketten. In diesem Beispiel können die mechanischen Eigenschaften und der Fluorgehalt durch Variieren des Verhältnisses von einwertigen Vorläufern zu zweiwertigen Vorläufern modifiziert werden.
Struktur 1: Beispiel für ein zusammengesetztes Sol-Gel/Fluorkohienstoff-System
Die Veröffentlichung J. Mater. Chem. 2008, 18, 579–585 beschreibt, dass organisch-anorganische Hybridmaterialien für flexible optische Wellenleiter verwendet werden, wobei die Hybridmaterialien unter Verwendung einer Verbindung mit einer trifunktionellen Siloxangruppe und fluoriertem Bisphenol-A hergestellt wurden. Es wird beschrieben, dass die erhaltenen Materialien hart, etwas flexibel und frei von Rissen sind. Hybridmaterialien dieses Typs werden oft für optische Wellenleiter verwendet, da die fluorierten Materialien den gewünschten Brechungsindex und die keramischen Anteile die erforderliche mechanische Festigkeit verleihen. Diese Materialien sind jedoch nicht für Aufschmelzelemente geeignet, die sich durch eine gute mechanische Festigkeit, eine gute Flexibilität und eine niedrige Oberflächenenergie auszeichnen müssen.
Beispiele
Vernetztes Siloxyfluorkohlenstoffpolymer: eine äußerste Schicht aus Disiloxyperfluorhexan auf einem Silikonsubstrat
Eine Beschichtung aus einem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer wurde direkt und ohne eine Primerschicht auf einem Substrat aus einem Silikonkautschuk aufgebracht. Die Struktur des Disiloxyperfluorhexans ist im Folgenden angegeben:
Eine Beschichtungslösung wurde hergestellt, indem 2 g Disiloxyperfluorhexan in 12 ml Ethanol (Konzentration: 0,268 M) gelöst wurden und zusätzlich 0,174 g H₂O und 7 mg NaOH zugegeben wurden.
Die Beschichtungslösung wurde unter Anwendung eines Fließbeschichtungsprozesses in einem Arbeitsgang auf einer rohen Olympia-Walze aufgebracht und dann an Luft getrocknet. Danach wurde eine Wärmebehandlung bei 218°C durchgeführt, um die äußerste Überzugsschicht zu vernetzen.
Die äußerste Überzugsschicht konnte nicht mit einem Spatel abgekratzt werden und löste sich nicht von der Oberfläche des Silikonkautschuks ab. Wenn andererseits eine äußere Überzugsschicht aus einem PFA-Polymerharz auf einer Olympia-Walze mit einer Primerschicht aufgebracht wird, löst sich die Überzugsschicht vom Silikonsubstrat ab. Wenn ein Spatel oder eine harte Spitze gegen die erfindungsgemäße Schicht gedrückt wurde, um eine Beschädigung der Oberfläche zu simulieren, was bei der Handhabung passieren kann, führte dies nicht zu einem eingedrückten Bereich, wie dies bei einer Überzugsschicht aus einem PFA-Polymerharz der Fall ist. Fixierversuche zeigten weiterhin, dass sich die erfindungsgemäße Beschichtung aus einem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer gut von einem Toner, der ein Wachs enthielt, trennte, ohne dass eine Öltrennschicht zwischen der äußersten Überzugsschicht und dem Toner oder der Papieroberfläche verwendet werden mußte.
Ein Anteil der funktionellen Siloxygruppen ist innerhalb des vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymers gebunden und kann zusätzlich an eine andere Aufschmelzschicht gebunden sein, so dass gute Trenneigenschaften erhalten werden, und die restlichen funktionellen Siloxygruppen liegen nur in einer geringen Menge vor, so dass die Oberfläche nicht verunreinigt wird.
Die Fixiereigenschaften, wie zum Beispiel die Kalt-Offset-Temperatur und die Heiß-Offset-Temperatur, hängen von der Länge der Fluorkohlenstoffkette und dem Fluorgehalt der äußeren Siloxyfluorkohlenstoffschicht ab. Die Heiß-Offset-Temperatur wird erhöht, wenn n in der Formel (CF₂)_n zunimmt, welche die Fluorkohlenstoffketten in dem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer darstellt.
Vernetztes Siloxyfluorkohlenstoffpolymer: eine Primerschicht aus Disiloxyperfluorhexan und eine äußerste Schicht aus PFA Teflon
Eine Beschichtung aus einem Perfluoralkoxy(PFA)-Polymerharz mit 10 Gewichtsprozent vernetztem Siloxyfluorkohlenstoffpolymer wurde auf einer Primerschicht aus einem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer aufgebracht. Die Struktur des Disiloxyperfluorhexans ist im Folgenden angegeben:
Die Beschichtungslösung zur Herstellung der Primerschicht wurde hergestellt, indem 1,17 g Disiloxyperfluorhexan in 7 ml Ethanol (Konzentration: 0,268 M) gelöst wurden und zusätzlich 0,102 g H₂O und 4 mg NaOH zugegeben wurden. Die Dispersion zur Herstellung der äußersten PFA-Schicht wurde hergestellt, indem 2,16 g PFA-Harz und 8,64 g Ethanol intensiv miteinander vermischt wurden und 1,2 ml Primerlösung zugegeben wurden, so dass der Gehalt an Disiloxyperfluorhexan in der Dispersion zur Herstellung der äußersten PFA-Schicht 10 Gewichtsprozent betrug.
Die Beschichtungslösung zur Herstellung der Primerschicht wurde unter Anwendung eines Fließbeschichtungsprozesses in einem Arbeitsgang auf einer rohen Olympia-Walze aufgebracht und dann an Luft getrocknet. Unmittelbar danach wurde die Dispersion zur Herstellung der äußersten PFA-Schicht in vier aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen auf der Oberfläche aufgebracht, wobei die Zeitspanne zwischen den einzelnen Arbeitsgängen 5 Minuten betrug. Dann wurde eine Wärmebehandlung bei 218°C durchgeführt, um die Primerschicht zu vernetzen, und danach wurde die äußerste PFA-Schicht 15 Minuten lang in einem Ofen bei 350°C ausgehärtet.
Die äußere PFA-Schicht konnte nicht mit einem Spatel abgekratzt werden und löste sich nicht von der Oberfläche des Silikonkautschuks ab. Wenn andererseits eine herkömmliche äußerste PFA-Überzugsschicht auf einer Olympia-Walze mit einer herkömmlichen Primerschicht aufgebracht wird, löst sich die Überzugsschicht vom Silikonsubstrat ab. Eine Rissbildung in der erfindungsgemäßen äußersten PFA-Schicht wurde nicht beobachtet.
Die äußerste PFA-Schicht mit 10 Gewichtsprozent Disiloxyperfluorhexan würde nicht so fest am Silikonkautschuk anhaften, wenn keine Primerschicht aus Disiloxyperfluorhexan verwendet worden wäre. Es konnte gezeigt werden, dass eine zusammengesetzte Beschichtung aus 25 Gewichtsprozent Disiloxyperfluorhexan/75 Gewichtsprozent PFA-Harz unter Anwendung von Kraft von einem Silikonsubstrat abgezogen werden kann. Wenn eine Primerschicht aus Disiloxyperfluorhexan verwendet wurde, wurde eine fest anhaftende PFA-Schicht erhalten, selbst wenn die PFA-Schicht nur 10 Gewichtsprozent Disiloxyperfluorhexan enthielt.

Wenn eine kleine Menge des vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymers zu der äußersten Beschichtung gegeben wird, kann die Haftung an der Primerschicht verbessert werden. Der Siloxyfluorkohlenstoff kann in einer Menge im Bereich von etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent, in einer Menge im Bereich von etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 5 Gewichtsprozent oder in einer Menge im Bereich von etwa 2 Gewichtsprozent bis etwa 4 Gewichtsprozent zugegeben werden. Die Oberflächenenergie von Disiloxyperfluorhexan, das unter Anwendung eines Fließbeschichtungsprozesses aufgebracht wurde, ist vergleichbar mit der von Viton, so dass die Toner-Trenneigenschaften in etwa gleich sein sollten (siehe Tabelle 1).

Probe	Oberflächenenergie (mN/m²) (berechnet aus den Kontaktwinkeln von Wasser, Formamid und Diiodmethan)
äußerste Teflonschicht (PFA)	19,75
mittels Fließbeschichten aufgebrachtes Disiloxyperfluorhexan	23,46
Viton	22,93

Tabelle 1: Berechnete Oberflächenenergie von Disiloxyperfluorhexan, verglichen mit der von Teflon und Viton

Die Haftschicht kann unter Anwendung eines Sprühbeschichtungsverfahrens, eines Fließbeschichtungsverfahrens oder eines anderen Verfahrens aufgebracht werden. Gewöhnlich wird eine Lösung des Silo xyfluorkohlenstoffes in Ethanol, einem anderen Alkohol oder einem Lösungsmittelgemisch mit einem Alkohol hergestellt, und dann werden 3 bis 4 Äquivalente Wasser und eine katalytische Menge einer Säure oder Base zugegeben, um das Vernetzen zu initiieren. Nach dem Trocknen an Luft kann eine äußerste Schicht aufgebracht werden. Bei der Wärmebehandlung vernetzt die Primerschicht aus Siloxyfluorkohlenstoff vollständig und haftet sowohl an dem Silikon als auch an der äußersten Schicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

J. Mater. Chem. 2008, 18, 579–585 [0047]

Claims

Aufschmelzelement, umfassend eine Schicht mit einem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer.
Aufschmelzelement nach Anspruch 1, wobei das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer aus Siloxyfluorkohlenstoffmonomeren hergestellt wurde, die durch die folgende Formel dargestellt werden:
worin C_f eine aliphatische oder aromatische Fluorkohlenstoffkette ist; L ist die Verbindungsgruppe C_nH_2n, worin n eine Zahl von 0 bis etwa 10 ist; und X₁, X₂ und X₃ sind ausgewählt aus reaktiven funktionellen Hydroxygruppen, reaktiven funktionellen Alkoxygruppen, nicht-reaktiven aliphatischen Gruppen mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und nicht-reaktiven aromatischen Gruppen mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen.
Aufschmelzelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer einen Fluorgehalt von etwa 30 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent hat.
Aufschmelzelement nach Anspruch 2, wobei die Siloxyfluorkohlenstoffmonomere ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus:
worin n eine Zahl von etwa 1 bis etwa 20 ist, und m ist eine Zahl von etwa 1 bis etwa 5.
Aufschmelzelement nach Anspruch 2, wobei das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer aus einem Monomergemisch hergestellt wurde, das die Siloxyfluorkohlenstoffmonomere und weiterhin Monomere umfasst, die durch die folgende Formel dargestellt werden:
worin C_f eine Fluorkohlenstoffkette ist, die aliphatisch oder aromatisch sein kann oder die ein Gemisch von aliphatischen und/oder aromatischen Fluorkohlenstoffketten umfassen kann; L ist die Verbindungsgruppe C_nH_2n, worin n eine Zahl von 0 bis etwa 10 ist; und X₁, X₂ und X₃ sind ausgewählt aus reaktiven funktionellen Hydroxygruppen, reaktiven funktionellen Alkoxygruppen, nicht-reaktiven aliphatischen Gruppen und nicht-reaktiven aromatischen Gruppen.
Aufschmelzelement nach Anspruch 2, wobei das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer aus einem Monomergemisch hergestellt wurde, das die Siloxyfluorkohlenstoffmonomere und weiterhin nicht-fluorierte Silanmonomere umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Siliciumtetraalkoxid und einem verzweigten Pentasilylchlorid.
Aufschmelzelement nach Anspruch 6, wobei das Siliciumtetraalkoxid und das verzweigte Pentasilylchlorid jeweils durch die folgenden Formeln dargestellt werden:
worin R eine aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffkette mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen ist.
Polymer, umfassend ein vernetztes Siloxyfluorkohlenstoffpolymer mit einem Fluorgehalt von etwa 30 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent.
Polymer nach Anspruch 8, erhalten durch Umsetzen eines Fluorkohlenstoffes mit endständigen Siloxangruppen in einem Lösungsmittel, um das vernetzte Siloxyfluorkohlenstoffpolymer zu erhalten, wobei der Fluorkohlenstoff mit endständigen Siloxangruppen durch die folgende Formel dargestellt wird:
worin C_f eine aliphatische oder aromatische Fluorkohlenstoffkette ist; L ist die Verbindungsgruppe C_nH_2n, worin n eine Zahl von 0 bis etwa 10 ist; und X₁, X₂ und X₃ sind ausgewählt aus reaktiven funktionellen Hydroxygruppen, reaktiven funktionellen Alkoxygruppen, nicht-reaktiven aliphatischen Gruppen mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und nicht-reaktiven aromatischen Gruppen mit etwa 1 Kohlenstoffatom bis etwa 10 Kohlenstoffatomen.
Aufschmelzelement, umfassend: ein Substrat; eine elastische Schicht, die auf dem Substrat aufgebracht ist; eine Haftschicht mit einem vernetzten Siloxyfluorkohlenstoffpolymer, die auf der elastischen Schicht aufgebracht ist; und eine Trennschicht mit einem Fluorpolymer, die auf der Haftschicht aufgebracht ist.