DE2247821C3

DE2247821C3 - Verfahren zum Überziehen einer Schmelzfixierwalze mit einer Polytetrafluoräthylenschicht

Info

Publication number: DE2247821C3
Application number: DE2247821A
Authority: DE
Inventors: John R. Webster Baker; Edward G. Macedon Williams
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-10-06
Filing date: 1972-09-29
Publication date: 1978-03-16
Also published as: AU4746972A; BE789728A; JPS4846340A; US3776760A; ATA855072A; DE2247821B2; JPS5317062B2; DE2247821A1; GB1410025A; CA990149A; CH597633A5; ZA727133B; AT335842B; AU465141B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum 6c Überziehen einer Schmelzfixierwalze mit einer Polytetrafluoräthylenschicht, wobei das auf die Schmelzfixierwalze in mehreren Beschichtungsschriuen mit jeweils sehr dünnen Überzügen in Form einer flüssigen Dispersion aufgebrachte Polytetrafluoräthylen auf eine " Temperatur von etwa 400⁰C erhitzt wird, bis der Polytetrafluoräthylenüberzug vollständig geschmolzen ist.

Bei einem solchen aus der US-PS 34 37 032 bekannten Verfahren zum Herstellen einer Schmetzfixierwalze mit einem Überzug au« Polytetrafluoräthylen wird eine in geeigneter Weise oberflächenbearbeitete Kupferwalze zuerst mit einem Polytetrafluoräthylen-Grundierüberzug beschichtet, um eine Schichtdicke von etwa 0,007 mm zu erreichen, wonach die auf diese Weise grundierte Walze auf eine Temperatur von etwa 370° C erhitzt wird, um den Grundieriiberzug zu schmelzen. Danach wird die grundierte Walze in mehreren Beschichtungsschritten mit einer flüssigen Polytetrafluoräthylen-Dispersion beschichtet, wobei die Walze nach jedem einzelnen Beschichtungsschritt auf eine Temperatur von etwa 400° C erhitzt wird, um die Dispersionsschicht vollständig zu schmelzen. Nach jedem Beschichtungsschritt muß die Walze auf Raumtemperatur abgekühlt werden, wonach ein neuer Beschichtungsschritt mit nachfolgendem Erhitzen der Walze auf etwa 400⁰C ausgeführt werden kann. Die einzelnen Beschichtungsschritte werden so lange wiederholt, bis eine Gesamtdicke der Beschichtung von etwa 0,076 mm erreicht ist. Danach wird die beschichtete Walze z. B. durch Polieren endbearbeitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es schneller und einfacher durchzuführen und gleichzeitig eine noch höhere und gleichmäßigere Beschichtungsqualität der Walze zu erreichen ist.

Bei einem Verfahren der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß nach jedem Beschichtungsschritt mit Ausnahme des letzten Beschichtungsschrittes die Walze zum Abdampfen des Dispersionsmittels auf eine Temperatur von nicht mehr als 82° C erhitzt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also die Walze nach jedem einzelnen Beschichtungsschritt nur auf eine Temperatur von etwa 82⁰C erhitzt, so daß lediglich das als Dispersionsmittel benutzte Wasser und sonstige flüchtige Substanzen der zuvor aufgebrachten Beschichtung abdampfen können. Diese Beschichtungsschritte werden wieder so lange wiederholt, bis die gewünschte Gesamtdicke des Überzugs erreicht ist, wonach erst dann die mehrmals hintereinander beschichtete Walze auf eine Temperatur von etwa 400°C erhitzt wird, um den Polytetrafluoräthylenüberzug vollständig zu schmelzen. Da die zu beschichtende Walze also nur einmal, und zwar am Ende des Beschichtungsprozesses auf eine relativ hohe Schmelztemperatur für den Polytetrafluoräthylenüberzug gebracht werden muß, ist das Verfahren sowohl hinsichtlich des erforderlichen Energieaufwandes als au^h besonders der erforderlichen Prozeßzeiten sehr viel einfacher und sparsamer als das bisher benutzte Verfahren. Außerdem wurde nachgewiesen, daß der mit dem nur einmaligen Schmelzvorgang erhaltene Überzug eine homogene Schicht darstellt, bei der keine Blasenbildung auftritt. Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens ist der, daB der Polytetrafluoräthylen-Grundierüberzug, der vor dem Aufbringen der Polytetrafluoräthylen-Dispersion auf die Walze aufgetragen werden muß, bei Temperaturen gehärtet werden kann, die erheblich niedriger als die bei dem bisher bekannten Verfahren benutzte liegt.

Es ist wichtig, daß die Oberfläche der Walze vor dem Aufbringen des Polytetrafluoräthylen-Giundierüberzugs in geeigneter Weise präpariert wird. Die Oberfläche soll sauber und frei von Fettstoffen sein. Außerdem wird die Haftung des Grundierüberzugs

verbessert, wenn die Oberfläche gleichförmig etwas aufgerauht worden ist. Verfahren für die richtige Präparierung der Oberfläche, beispielsweise durch Lösungsmittelreinigung, Behandlung mit einem Sandstrahlgebläse, chemisches Ätzen, Schleifen mit Sandpapier usw, sind an sich bekannt.

Nachdem die Oberfläche der Walze in geeigneter Weise präpariert worden ist, wird der Polytetrafluoräthylen-Grundierüberzug aufgetragen. Es ist eine Reihe von Grundiermaterialien im Handel erhältlich, besonders geeignet für Schmelzfixierwalzen in elektrofotografischen Reproduktionsgeräten ist Polytetrafluoräthylen. Es wird eine Schicht des Grundiermaterials aufgebracht und ihre Dicke sollte 0,0076 mm und nicht mehr als 0,178 mm betragen. Das Grundiermaterial, das als Flüssigkeit vorliegt, kann entweder manuell oder vorzugsweise automatisch durch Luftzerstäubung aufgebracht werden.

Das flüssige Grundiermaterial enthält in der Rege! 30 bis 50% Wasser und andere flüchtige Materialien. Vor dem Härten des Filmes ist eine Trocknungsstufe erforderlich. Diese muß bei einer Temperatur von 82°C oder darunter durchgeführt werden und erfolgt vorzugsweise durch Lufttrocknung. Die Trocknungsstufe kann auch bei Raumtemperatur durchgeführt werden, indem die beschichteten Walzen 10 bis 15 Minuten lang bei niedrigen Feuchtigkeitsbedingungen stehengelassen werden. Nach Beendigung der Trocknung werden die Walzen gewöhnlich einer Sinterungstemperatur oder Brenntemperatur von 385 bis 427°C ausgesetzt, um den Polytetraäthylen-Grundierüberzug zu schmelzen. Es ist wichtig, diese hohen Temperaturen anzuwenden, wenn beim Aufbringen der Polytetrafluoräthylen-Dispersion ein Mehrfachschmelzprozeß angewendet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird jedoch beim Aufbringen der Polyteirafluoräthylen-Dispersion nur eine Einfachschmelzstufe angewendet. Unter diesen Umständen kann das Sintern oder Brennen des Polytetrafluoräthylen-Grundierüberzugs bei einer beträchtlich niedrigeren Temperatur, nämlich bei etwa 204⁰C über einen Zeitraum von 20 Minuten oder bei etwa 232 bis etwa 260⁰C über einen Zeitraum von 10 Minuten durchgeführt werden. Die Anwendung dieser beträchtlich niedrigeren Temperaturen ist einer der Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens. Außer diesem offensichtlichen Vorteil in bezug auf Kosteinsparungen, der aus der Durchführung des Verfahrens bei niedrigeren Temperaturen resultiert, besteht keine Gefahr, daß der Grundierüberzug übermäßig gebrannt wird und die Haftung des Zwischenüberzugs nach dem Aufbringen der Glasur schlecht ist.

Das Aufbringen der Polytetrafluoräthylen-Dispersion für die einzelnen Beschichtungsschritte wird auf analoge Weise wie das Aufbringen des Grundierüberzugs durchgeführt. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung müssen gut auftragende Polytetrafluoräthylen-Dispersionen verwendet werden. Dabei handelt es sich um Dispersionen, die in Stärken von bis zu etwa 0,0635 bis etwa 0,076 mm aufgetragen werden können, ohne daß die Gefahr der Rißbildung auftritt. Bei der Rißbildung handelt es sich um ein Phänomen, das auftritt, wenn ein feuchter Dispersionsfilm zu dick ist und die Teilchen beim Trocknen ais Folge der Schrumpfung auseinandergenssc". werden. Bei der praktischen Durchführung des neuen Verfahrens sollte jeder Überzug eine Trockenfilmstärke von etwa 0,0152 bis etwa 0,0229 mm aufweisen.

Nach dem Aufbringen jedes Polytetrafluoräthylen-Dispersionsüberzugs wird die Walze einer Temperatur von nicht mehr als 82° C, vorzugsweise von 66 bis 82° C ausgesetzt, um den Hauptanteil dec in dem Überzug

s enthaltenen Wassers und der sonstigen flüchtigen Materialien schnell abzudampfen. Dies erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß die beschichtete Walze in eine Trocknungszone eingeführt wird, welche die erforderliche Temperatur aufweist Nach Beendigung des

το Trocknens sollte die beschichtete Walze vor dem Aufbringen des nächsten Überzugs bis fast auf Raumtemperatur abkühlen. Bei einer Trocknungstemperatur von 82⁰C verstreichen etwa 7 bis 10 Minuten zwischen den aufeinanderfolgenden Beschichtungsvorgangen.

Bei dem bisher durchgeführten Verfahren wurden die mit einem Polytetrafluoräthylenüberzug versehenen Walzen nach jeder Beschichtungs- und Trocknungsstufe in einen Ofen gebracht und auf eine hohe Temperatur

von 385 bis 427⁰C erhitzt, um den Überzug zusammenzuschmelzen. Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind diese wiederholten Sinterungsstufen nicht erforderlich.
Es wurde testgestellt, daß die optimale Stärke des

2-, Polytetrafluoräthylen-Überzugs auf Walzen, wie sie in einer elektrofotografischen Reproduktionsvorrichlung verwendet werden, zwischen etwa 0,0381 und etwa 0,1524 mm liegt. Wenn diese Stärke durch aufeinanderfolgende Beschichtungs- und Trocknungsstufen erreicht

3ü worden ist, wird die beschichtete Walze dann einer Schmelztemperatur von etwa 440 bis etwa 482° C, vorzugsweise von etwa 388 bis etwa 399° C, ausgesetzt.

Die Schmelzzeit beträgt etwa 10 bis 20 Minuten.

Das folgende spezifische Beispiel erläutert das

is erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Beispiel

Auf einem sich bewegenden Förderband wurden Aufschmelzwalzen für eine elektrofotografische Vervielfältigungsvorrichtung befestigt, die mit einem Polytetrafluoräthylen-Grundierüberzug versehen und bei einer Temperatur von 246°C gesintert worden waren. Sie wurden dann durch eine Sprühanlage vorbei an eine Sprühpistoleneinrichtung geführt, durch welche ein Überzug aus einer Polytetrafiuoräthylen-Dispersion mit einer Trockenfilmstärke von 0,0229 mm aufgebracht wurde. Nach etwa 1 '/2 Minuten wurden die Walzen durch eine Abdampfzone geführt, in der sie warmer, trockener Luft mit einer Temperatur von 82⁰C ausgesetzt wurden. Die flüchtigen Dispersionsmittel und etwa 70% des Wassers in dem Überzug wurden bei dieser Behandlung entfernt. Die Fördergeschwindigkeit wurde so eingestellt, daß die mit dem Überzug besprühten Teile nach etwa

ss 10 Minuten erneut vor die Sprühpistolen gelangten. Der Besprühungs- und Trocknungszyklus wurde noch viermal durchgeführt, bis eine Schicht einer Dicke von etwa 0,137 mm erhalten worden war.

Dann wurden die Walzen herausgenommen, in Körbe

ho gelegt und in einem Sinterofen bei einer Temperatur von etwa 77⁰C luftgetrocknet. Nach Beendigung dieser Lufttrocknung wurden die beschichteten Walzen sofort in einen Schmelzofen eingeführt, in dem die Temperatur bei etwa 393⁰C gehalten wurde. Die Walzen wurden

t>-, 15 Minuten lang dieser Temperatur ausgesetzt. Es wurde festgestellt, daß sie einen dauerhaften, nichtlaminaren Überzug aufweisen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Oberziehen einer Schmelzfixierwalze mit einer Polytetrafluoräthylenschicht, wobei das auf die Schmelzfixierwalze in mehreren Be-Schichtungsschritten mi' jeweils sehr dünnen Überzügen in Form einer flüssigen Dispersion aufgebrachte Polytetrafluorethylen auf eine Temperatur von etwa 400° C erhitzt wird, bis der Polytetrafluoräthylenüberzug vollständig geschmolzen ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Beschichtungsschritt mit Ausnahme des letzten Beschichtungsschrittes die Walze zum Abdampfen des Dispersionsmittels auf eine Temperatur von nicht mehr als 82°C erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der Walze vor der Beschichtung ein Polytetrafluoräthylen-Grundierüberzug aufgebracht wird, daß die mit dem Grundierüberzug versehene Walze erhitzt wird, bis der Grundierüberzug gesintert ist, daß bei jedem Beschichtungsschritt auf die Oberfläche der Walze eine Polytetrafluoräthylen-Dispersion mit einer Dicke von 0,0152 bis 0,0229 mm aufgebracht wird, bis die gewünschte Dicke des Polytetrafluoräthylen-Überzugs auf dex Oberfläche der Walze erreicht ist, und daß dann die beschichtete Walze auf eine Temperatur von 385 bis 427° C erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polytetrafluoräthylen-Grundierüberzug mit einer Dicke von 0,0076 bis 0,0178 mm aufgebracht wird und daß die mit dem Grundierüberzug versehene Walze dann auf eine Temperatur von 232 bis 260⁰C erhitzt wird, daß die Walze nach jedem folgenden Beschichtungsschritt auf eine Temperatur von 66 bis 82°C erhitzt wird, bis die Oberfläche der Walze einen bis zu 0,1524 mm dicken Polytetrafluoräthyler.überzug aufweist und daß dann die beschichtete Walze auf eine Temperatur von 38i! bis 399°C erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der Walze ein Polytetrafluoräthylen-Grundierüberzug mit einer Dicke von 0,0127 mm aufgebracht wird, daß die mit dem Grundierüberzug versehene Walze 10 Minuten lang auf eine Temperatur von 232 bis 260⁰C erhitzt wird, daß die Walze nach jedem folgenden Beschichtungsschritt auf eine Temperatur von 77 bis 82°C in trockener Luft erhitzt wird, bis auf der Oberfläche der Walze ein bis zu 0,1524 mm dicker Polytetrafluoräthylenüberzug erreicht ist, daß die beschichtete Walze in Luft bei einer Temperatur zwischen 74 und 8O⁰C getrocknet wird und daß dann die beschichtete Walze 10 bis 20 Minuten lang auf eine Temperatur von 388 bis 399° C erhitzt wird.

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