DE2402010A1

DE2402010A1 - Schmelzdecke

Info

Publication number: DE2402010A1
Application number: DE2402010A
Authority: DE
Inventors: Harold Bruce Laskin; Robert Harry Valentine
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1973-01-12
Filing date: 1974-01-11
Publication date: 1974-07-18
Also published as: JPS5520583B2; DE2402010B2; JPS49109474A; GB1453355A; US3967042A

Description

■- M 3352 ;

PATENTANWÄLTE I

Dr. -Ing. HANG RUSCHKE Dip!.-Ing. OLAF RU3CHKE Dipi.-lng. HANS E. RUSCHKE .

1 BERLIN 33

Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul, Minnesota 55101, V.St.τ.Α.

Sohnelzdecke !

Die vorliegende Erfindung betrifft das Oebiet der Vervielfachung, j In den Warnefixiereysterne zuaa Fixleren von Bildern aus pulver!- I sierten thermoplastischen Markiermedien auf Aufnaheefläohen verwendet werden - bspw. In automatischen Sohnellkopieranlagen. Insbesondere betrifft sie ein· verbesserte Schmelzdeckenkonstruktion für derartige Fixiersysteme. j

Die Verwendung thermoplastischer Harzmaterialien in Teilchenform zum Ausbilden von Bildern auf Papier in Kopiermaschinen oder dergl. hat zur Entwicklung verschiedener Vorrichtungen geführt, mit denen das teilchenförmige Material an den - insbesondere in Form von Blattmaterial vorliegenden - Aufnahmeflächen haftend angebracht werden kann. Es ist erforderlich, daß das teilohenförraige Harzmaterial, das in folgenden als Farbe oder Tonerpulver bezeichnet werden soll, zu einem klebrigen Zustand ge-

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schmolzen bzw. erweicht wird, damit es an der Aufnahmefläche haftet und nach dem Kühlen fest mit dieser verbunden ist, um auf ihr die Bilder darzustellen. Beim Fixleren der Farbe auf der Aufnahneflache ist wichtig, dal die Farbe hinsichtlich ihrer Lage auf der Aufnahmefläche nicht gestört und nicht versetzt wird, um das zu erzeugende Bild nicht zu verzerren.

Die Schmelzvorrichtungen, die «an für diese Bildfixierung eingesetzt hat, wiesen im allgemeinen ein Paar Haltwalzen auf, von denen eine beheizt wurde und eine Umfangsflache aufwies, deren Affinität für die geschmolzene oder erweichte Farbe gering ist, und von denen die andere eine Andruckwalze war. Das Aufnahme- j element - im allgemeinen ein Bogen Papier - trügt hierbei j die Farbe; es durchläuft den Klemnspalt zwischen den Walzen, wobei die Farbe schmelzen und mit der Aufnaheefläche verbunden ; werden soll. Dl« Umfangsflache der Schmelzwalze muß dabei eine ausreichend niedrige Affinität für die erweichte Farbe aufweisen, damit di· klebrigen FärbteHohen vorzugsweise an der Aufnahmeflache, nicht aber an der Oberfläche der Sehnelzwalze haften. Wenn diese Teilchen dennoch an der Walze haftenbleiben, spalten sioh die Bilder auf, so daß auf dem nächsten Blatt Teil- bzw. Geisterbilder erscheinen und zu de« führen, was man allgemein

als ein "versetztes" Bild bezeichnet. i

Ein Yerfahren, der Schmelzrolle eine Oberfläche mit geringer | Affinität für die erweicht· Farbe zu erteilen, 1st die Verwendung j von Haltewalzen, die mit einem Tetrafluoräthylenharz wie Teflon ! beschichtet sind, und die Anwendung eines Systems zur Ausgabe eines Silikonöls (Dimethylsiloxanpolyn*risat) auf die erwärmte Schaelxwalze; vergl. US-PSn 3 291 466, 3 331 592, 5 449 548 und 3 452 181. :

Eine weitere Lösung, die ihrerseits die mit Flüssigkeitsausgabesystemen verbundenen Mangel umgehen soll, ist, die erwärmte ; Sohmelzwalze mit einer Silikonelastomer-Oberfläche zu versehen; ^: vergl. US-PS 3 669 707. Eine Silikonelastomeroberfläche ist Jedoch einem Abrieb ausgesetzt und tritt in chemische Reaktion

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mit den Farbteilchen, was auf lange Sicht zu einem Verlust an Wirksamkeit führt.

Pie Schmelzeinrichtung, auf die kürzlich das US-Patent 3 716 erteilt wurde, verwendet eine Schmelzdecke aus einer dünnen flexiblen wärmeleitenden-Unterlage wie z.B. aus rostfreiem Stahl mit einer darauf befestigten Silxkonelastomerauflage; diese Decke lässt sich abnehmbar auf eine erwärmte Schmelzwalze aufbringen. Während des Arbeitens wird auf die Silikonelastomer-Oberflache der Schmelzdecke eine Flüssigkeit - bspw. ein SiIikonöl - aufgebracht, um einen Versatz zu verhindern. Diese Flüssigkeit dringt jedoch in die Silikonelastomer-Oberfläche ein, und es hat sich herausgestellt, daß dieses Eindringen nach einiger Zeit die Verbindung zwischen der wärmeleitenden Unterlage und der Silikonelastomer-Beschichtung löst und die beiden Bestandteile sich im Ergebnis voneinander abheben.

Die vorliegende Erfindung schafft nun eine Schmelzdecke, die die günstige Silikonelastomer-Oberfläche zur Verhinderung eines Bildversatzes beibehält und eine Anwendung einer Flüssigkeit wie Silikonöl ohne die Schwierigkeit eines Abhebens der Beschichtung von der Unterlage ermöglicht. Dies wird erreicht durch eine Schmelzdecke in Form eines Verbundaufbaus aus einer wärmeleitenden Unterlage, auf die von unten nach oben ein fluoriertes elastomeres Polymerisat sowie ein Silikonelastomer aufgebracht sind. Während das Silikonelastomer von versatzverhindernden Flüssigkeiten wie Silikonöl durchdringbar ist, ist das fluorierte Elastomer im wesentlichen undurchdringlich. Weiterhin wird auch die Verbindung zwischen dem Silikon- und dem fluorierten Elastomer durch die eindringende Flüssigkeit nicht beeinträchtigt.

Ein Abschälen der Schmelzdecke wird daher wirksam vermiden, wodurch diese eine lange Standzeit erhält.

Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verbundgegenstand geschaffen, da? sich als Schmelzdecke einsetzen lässt und aus' einer wärmeleitenden Unterlage mit stabilen Abmessungen besteht, auf deren mindestens eine Oberfläche eine dünne, federnd zusammen-

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druckbare Schicht eines fluorierten elastomeren Polymerisats und .eine Auisenschicht eines dünnen, federnd zusammendrückbaren Silikonelastomers aufgebracht sind.

Die Verbunddecke lassen sich in Schnellkopieranlagen einsetzen, in denen eine versatzverhindernde Flüssigkeit, wie z.B. Silikonöl auf die Schmelzwalze aufgebracht wird, da.die Flüssigkeit auf lange Sicht für den Schichtaufbau nicht schädlich ist, d.h. nicht zu einem Abschälen der Decke während des Betriebs führt.

Um die Erfindung zu erläutern, ist eine Zeichnung beigefügt, in der die Figur 1 eine einfache schematische Darstellung einer Schmelzvorrichtung mit der Schmelzdecke und die Figur 2 einen Schnitt durch die vorzugsweise eingesetzte Schmelzdecke algen.

Typischerweise weist die in der Figur 1 gezeigte Schmelzvorrichtung eine Schmelzwalze 9s eine Andruckrolle 13, eine Vorrichtung 16 zum Aufbringen der versatzverhindernden Flüssigkeit und eine Einrichtung 19 zum Reinigen der Andruckwalze auf.

Die Schmelzwalze 9 besteht aus einer Hohltrommel 10 aus wärmeleitendem Material wie z.B. Aluminium, in deren Inneremeine nicht gezeigte Wärmequelle angeordnet ist, die ausreichend Wärme erzeugt, um die Umfangsflachen der Schmeldecke 11, die die Trommel bedeckt, zu erwärmen, damit die Farbe 27 auf dem Aufnahmeblatt 26 festgeschmolzen wird. Die geschmdzene Farbe ist mit 28 bezeichnet. Vorzugsweise ist die Schmelzdecke um die Trommel herumgewickelt und an dieser befestigt. Die äussere Mantelfläche der Schmelzdecke hat im allgemeinen einen Umfang von etwa 38,1 cm (15 inch) der Entwickeier bei einer einzigen Umdrehung der Walze auf ein 36 cm langes Aufnahmeblatt aufgeschmolzen werden kann. An der Walze ist eine Welle 12 angebracht, mittels der die Walze angetrieben werden kann.

Die Andruckwalze 13 besteht aus einer Hohltrommel, die vorzugsweise aus Aluminium gefertigt ist und einen Außenüberzug 14 aus Polytetrafluoräthylen aufweist, der für eine steife Aussenflache

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sorgt. An der Andruckwalze Ist eine Welle 15 befestigt, mittels der sie angetrieben werden kann. Der Schmelzdruck, d.h. derjenige Druck, der erforderlich Ist, um das Aufnahmeblatt 26 in innige Berührung mit der Schmelzdecke 11 zu bringen, wird im allgemeinen durch herkömmliche Mittel auf die Andruckwalze aufgebracht bspw. durch Druckfedern.

Die Vorrichtung zum Aufbringen der versatzverhindernden Flüssigkeit weist einen Behälter lö auf, der die versatzverhindernde _t Flüssigkeit YJ enthält. Ein Docht 18 verläuft vom Behälter 16 zur Andruckwalze 13 und über deren gesamte Länge , um die Flüssigkeit auf sie aufzubringen.

Die Einrichtung 25 zum Reinigen der Andruckwalze besteht aus einer Vorratsrolle 21 einer Reinigungsbahn 20, einer Aufwickelrolle und einem Antrieb, der die Reinigungsbahn 20 von der Vorratsrolle 21 zur Aufwickelrolle 19 treibt. Die Aufwickelrolle 19 wird auf geeignete Weise - bspw. Federn - ' in Berührung mit der Andruckwalze 13 gehalten. Beim Betrieb wird an die Andruckwalze 13 fortwährend ein sauberes Stück Reinigungsmaterial angedrückt, um überschüssige Flüssigkeit 17 sowie Tonerpulver oder andere Rückstände, die sich auf ihr angesammelt haben, zu entfernen.

Im Betrieb wird die Schmelzwalze 9 betätigt, wenn ein Aufnahmeblatt mit darauf befindlichem, verteiltem Tonerpulver in den Spaltbereich zwischen Schmelzwalze 9 und Andruckwalze 13 einläuft. Der Schmelzdruck wird im Spaltbereich durch die Andruckwalze 13 und Wärme auf die Schmelzdecke typischerweise durch eine Wärmequelle innerhalb der Schmelztrommel 10 aufgebracht, wodurch das Tonerpulver auf das Aufnahmeblatt aufgeschmolzen wird. Die versatzverhindernde Flüssigkeit lässt sich von der Andruckrolle 13 auf den Umfang der Schmelzdecke 11 übertragen, indem man die Walze 9 und die Andruckrolle 13 sich gelegentlich ohne dazwischen befindlichen Aufnahmebogen durchdrehen lässt. ,

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Die Figur 2 ist ein'Schnitt durch eine vorzugsweise eingesetzte Schmelzdecke 11 nach der vorliegenden Erfindung und zeigt eine Unterlage 24 aus einem abmessungsstabilen wärmeleitenden Mate^ rial, auf die eine dünne fluorierte elastomere Schicht 23 aufgebracht ist, die ihrerseits eine dünne Silikonelastomerschicht 22 trägt, bei der es sich um die Fläche der Schmelzdecke handelt, die in Berührung mit der versatzverhindernden Flüssigkeit und dem schmelzbaren Tonerpulver auf dem Aufnahmeblatt gerät. Vorzugsweise handelt es sich bei der abmessungsstabilen wärmeleitenden Unterlage um ein dünnes flexibles metallisches Blattmaterial. Es kann sich alternativ jedoch auch um die Oberfläche der Schmelzwalze 10 handeln» *

In handelsüblichen Schnellkopiersystemen muß eine Schmelzdecke bestimmte Eigenschaften aufweisen. Erstens muß- sie federnd zusammendrückbar sein, damit ein inniger Kontakt mit dem Aufnahmeblatt entsteht, wenn im Spaltbereich mittels der Andruckrolle Druck aufgebracht wird. Zweitens muß die Decke in der Lage sein,

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Drücken von mehr als etwa 7 kg/cm bei Betriebstemperaturen von mehr als etwa 200° C zu widerstehen, aber, dennoch keinen Schaden zu nehmen und ihre Eigenschaften langfristig beizubehalten. Drittens muß die Schmelzdecke. eine geringe Affinität für das geschmolzene Tonerpulver haben. Viertens muß die Decke einem fortwährenden Kontakt mit einer versatzverhindernden Flüssigkeit wie Silikonöl auch bei den während des Schmelzvorganges auftretenden Temperaturen über lange Zeit widerstehen können.

Bei Sehnellkopiersystemen, für die eine lange Standzeit der Decke sehr erwünscht ist, sind Silikonelastomere evtl. nicht in der Lage, für die gewünschte Dauer eine Berührung mit einer versatzverhindernden Flüssigkeit wie Silikonöl auszuhalten. Fluorierte Elastomere hingegen halten einen langandauernden Kontakt mit derartigen Flüssigkeiten aus, da sie für sie im wesentlichen undurchlässig sind. Fluorierte Elastomere haben jedoch unter den beim Schmelzen auftretenden Bedingungen im

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allgemeinen nicht eine ausreichend niedrige Affinität für Tonerpulver. Durch eine Kombination von Silikon- und fluorierten Elastomeren erhält man einen Verbundaufbau, bei dem das Silikonöl oder eine andere versatzverhindernde Flüssigkeit im wesentlichen nur die Silikonelastomerschicht durchdringt und der damit .der Schmelzdecke erlaubt,' unter den Bedingungen des Schmelzvorganges ihreikörperlichen Zusammenhang und die Stabilität der Abmessungen nicht zu verlieren. Die Verbindung zwischen den Silikon- und fluorierten Lastomeren wird von der eindringenden Flüssigkeit, nicht schädlich beeinflußt, und die Freigabefläche bleibt daher unter Kopierbedingungen auch über die längeren Zeiträume Irtakt, die für Schnellkopiersysteme erforderlich sind.

Die Unterlage der Schmelzdecke muß bei erhöhten Temperaturen abmessungsstabil bleiben. Werden die Schmelztemperaturen durch Heizeinriohtungen in der Schmelzwalze erzeugt, jnuß die Decke zusätzlich wärmeleitend sein. Während die Oberfläche der Schmelzwalze selbst als Unterlage verwendet werden kann, wird man· vorzugsweise eine getrennte Unterlage verwenden, da sie das Auswechseln der Schmelzdecken erheblich vereinfacht. Wird die Decke unmittelbar auf der Oberfläche der Schmelzwalze ausgebildet, muß jeweils die gesamte Walze ausgewechselt werden, während bei der Verwendung einer getrennten Unterlage diese sich abnehmbar an der Schmelzwalze befestigen und somit leichter auswechseln läßt. Bspw. ist metallisches Blattmaterial geeignet; es weist die oben erwähnten Eigenschaften auf. Vorzugsweise wird man rostfreien Stahl anwenden, obgleich auch Aluminium, Kupfer und-Messing zufriedenstellend arbeiten. Die Dicke der Unterlage sollte ausreichen, um Festigkeit und Stabilität der Abmessungen zu gewährleisten, aber gering genug, um ihr die zur Anpassung an die Schmelzwalze erforderliche Flexibilität zu erteilen. Im allgemeinen reichen Dicken von etwa 50 bis etwa 375 Mikrometern, vorzugsweise etwa 125 Mikrometern, aus. Eine geringere Dicke führt zu besserer Flexibilität und damit zu einer besseren Anpassung der Verbunddecke an die,Schmelzwalze, senkt aber auch die Festigkeit und Stabilität der Abmessungen. Umgekehrt ergibt

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eine größere Dicke eine größere Festigkeit, aber eine geringere Biegbarkeit.

Die für die vorliegende Erfindung einsetzbaren fluorierten härtbaren Polymerisate sind solche, die, wenn zu einem Elastomer gehärtet, im wesentlichen undurchlässig für versatzverhindernde Flüssigkeiten wie Silikonöl und federnd zusammendrückbar sind, um eine innige Berührung der Schmelzdecke mit einer Aufnahmefläche herzustellen, Zusätzlich sollte das fluorierte Elastomere, wenn die Schmelztemperaturen durch in der Schmelztrommel angeordnete Heizeinrichtungen erzeugt werden, wärmeleitend sein. Werden außerhalb der Walze liegende Heizeinrichtungen eingesetzt, ist dieser Punkt natürlich unerheblich. Vorzugsweise angewandte fluorierte Polymerisate enthalten mindestens etwa 37 Gew.->o kohlegebundenes Fluor, und vorzugsweise mehr, wobei mindestens etwa 50 % der Valenzbindungen außerhalb des Gerüsts mit Fluor sind. Beispiele derartiger Polymerisate sind Fluorsilikonpolymerisate, die allgemein als Perfluoralkylalkylensiloxane zu bezeichnen sind. Diese Polymerisate enthalten eine endständige Perfluoralkylgruppe, die nicht näher als zwei Kohleatome vom Siliziumatom angeordnet ist, sowie zusätzlich geringe Mengen von Substituentengruppen, die ein Härten oder Vernetzen erlauben. Bei diesen Substituentengruppen kann es sich bspw. um siliziumgebundene Wasserstoffatome, Vinylgruppen oder peroxy-aktivierbare Gruppen handeln. Ein vorzugsweise eingesetztes härtbares Fluorsilikonpolymerisat ist ein Trifluorp^pylmethylvinylpolysiloxan, das im Handel unter der Bezeichnung LS-53 von der Fa. Dow Corning Co. erhältlich ist.

Weitere Beispiele für geeignete härtbare fluorierte Polymerisate sind die linearen gesättigten fluorierten Mischpolymerisate von Vinylidenfluorid und Fluoromonoolefine nach der US-PS 3 655 7^7· Vorzugsweise angewandte gesättigte fluorierte Polymerisate sind die in den US-PSn 3 051 677 und 3 318 854 beschriebenen, die durch Mischpolymerisation von Perfluorpropen und Vinylidenfluorid entstehen.

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Die fluorierte elastomere Schicht sollte im allgemeinen eine ausreichende Dicke haben, um eine federnd zusammendrückbare und ggffo wärmeübertragende Schicht zu erzeugen - von etwa 250 bis etwa 25OO Mikrometern und vorzugsweise etwa 750 Mikrometern..

Die Weichheit dieser Elastomerschicht sollte genügen, um während aes Schmelzvorganges im Spalt eine ausreichend große Berührungsfläche zu erzeugen, ohne dabei den- körperlichen Zusammenhang zu verlieren,. Im allgemeinen ist ein Elastomer mit einer Shore- -A-Durometer-Hörte von 20 bis 80, vorzugsweise 50, ausreichend.

Die fluorierte Elastomerschicht lässt sich in geeigneter Weise herstellen, indem man die -fluorierten Polymerisate in situ bei der Herstellung der Decke aushärtet. Hart- oder Vernetzmittel zum Härten fluorierter Polymerisate sind Stand der Technik. BspWo. lehrt die US-PS 3 655 727 Härtesysteme für Vinylidenfluorid elastomere Mischpolymerisate aus Fluormonoolefin. Hart- oder Vernetzmittel, die für härtbare Fluorsilikonpolyrnerisate geeignet sind, sind bspw. Dicumylperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, Benzoylperoxid, Di-tertiärbutylperoxid, Tertiarbutylperbenzoat und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-Butyl-peroxy)hexan. Die Härtebedingungen hängen von dem härtbaren fluorierten Polymerisat und dem Härter ab, wobei man eine Härtung bei Temperaturen von bis zu etwa 252⁰ c (450° F) über etwa 1 min. bis etwa von etwa 5 min. bis etwa 30 min., erhält.

c (4^0° F) über etwa 1 min. bis etwa I5 Std., vorzugseise-

Für den Einsatz mit der vorliegenden Erfindung geeignete Silikonelastomere sind in der US-PS J 554 8j6 beschrieben. Beispiele für Silikonelastomere sind das gehärtete oder weiterpolymerisierte Erzeugnis eines Silikongummis wie z.B. Dlmethylvinylpolysiloxan, das unter der -Bezeichnung SE-JJ vertrieben wird. Die vorzugsweise eingesetzte Decke besteht aus einem Elastomer aus einer Mischung des oben angegebenen Gummis mit einem Silikonharz, wie es unter der Bezeichnung Sylgard 184 vertrieben wird, wobei gleiche Gewicht,steile des Gummis und des Harzes eingesetzt werden. Es sind jedoch auch andere Mengenverhältnisse brauchbar. Beispielsweise

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ergeben auch 30 bis 100 Gew.-Teile Gummi mit entsprechend 70 bis 0. Gew.-Teilen Harz eine geeignete Deαkenoberfläche.· Eine gehärtete Oberfläche aus dem. Silikonharz mit weniger als 30 Gew.-% Silikongummi kann jedoch zu hart sein, um für die vorliegende Erfindung eingesetzt werden zu können.

Für die Herstellung der Silikonelastomerschicht sind Härtmittel wie Benzoylperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, Tertiärbutylperbenzoat, Dicumylperoxid oder dergl. geeignet. Vorzugsweise han-'delt es sich bei dem Härtmittel um eine Mischung aus niedrigmolekularem Polydimethylsiloxan mit Silangruppen und einem Initiativkatalysator, wie bspw. das Härtmittel, das unter der Bezeichnung "Sylgar 184 Curing Agent" vertrieben wird. Die für diese Mittel erforderlichen Härtebedingungen hängen von dem Härtmittel selbst und den Silikongurnmis oder Harzen ab, wobei man wirksame Härtungen bei Temperaturen bis su 204° C (400° P) erhält.

Die Silikonelastomerdicke sollte ausreichen, um einen angemessenen Abriebwiderstand ohne überrnässiges Anschwellen infolge der Berührung mit der versatzverhindernden Flüssigkeit wie Silikonöl zu erlauben. Typischerweise sind etwa 8 bis etwa 250 Mikrometer zufriedenstellend, wobei eine Dicke von 100 Mikromete'rn vorzugsweise angewandt wird.

Die Härte des Silikonelastomers sollte derart sein, daß sie eine ausreichende Dehnung ohne Reißen zulässt; sie liegt typischerweise im Bereich von etwa 10 bis etwa 70 Einheiten der Shore-A-Durometerskala und vorzugsweise bei 30 Einheiten. Ein Elastomer aus gleichen Teilen des vorerwähnten Silikongummis und -harzes hat typischerweise eine Shore-A-Durometer-Härte von 20 bis JiO, eine Zugfestigkeit von 26 kg/cm , eine Reißdehnung von 24 % und eine Reißfestigkeit von 4 kg/cm .

Bei der Herstellung der Schmelzdecke nach der vorliegenden Erfindung muß die Stahl- oder sonstige Unterlage im allgemeinen mit einem für fluorierte Elastomere geeigneten Mittel grundiert werden, um für diese eine geeignete Bindungsfläche sowie eine

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zuverlässige Reproduzierbarkeit der erreichten Bindungsfestigkeit zu gewährleisten« Das erwünschte Resultat ist, daß die fluorierte Elastomerschieht in sich vor der Grenzschicht zwischen der Elastomer schicht mit der Unterlage aufreißt, und zwar bei einem herkömmlichen Test wie bspw. einem 90 - oder l80 -Abstreiftest. Derartige Grundiermittel -sind handelsüblich - bspw, für Fluorsilikonelastomere unter der Handelsbezeichnung Dow Corning A-4o4o von der Fa. Dow Corning Corporation. Das Grundiermittel kann auf herkömmliche iieise auf die Unterlage aufgebracht werden, bequemerweise aus einer Lösung mit einem geeigneten flüchtigen Lösungsmittel wie z.B. V.M. & P. Naptha. Geeignete Anwendungsbedingungen werden im allgemeinen vom Hersteller empfohlen. Setzt man bspw. Dow Corning A-4o4o ein, bringt man dieses nach der Empfehlung des Herstellers bei 21° C (70° F) und 50 ;,0 rel. Feuchtigkeit auf.' Das Grundiermittel härtet wirksam nach einer Stunde an der Luft oder nach 5 min. an der Luft, gefolgt von 5 min. bei 14-9° C (300° F), aus.

Bei den härtbaren fluorierten Vinylidenfluorid-Fluormonoolefin-Mischpolymerisaten erhält man eine zufriedenstellende Verbindung, wenn man als Grundiermittel einen- Kleber verwendet, der unter dem Namen "Chemlock No. 607" von der Fa. Hugheson Chemical Co. vertrieben wird. Auch ein Grundiermittel aus gleichen Teilen einer 50-gewichtsprozentigen Lösung von Chemlock No. 607 in Methylalkohol und einer 2-gewichtsprozentigen Lösung von Z-6020 (Handelsbezeichnung für einen Kleber der Union Carbide Corporation) in Methylalkohol ergibt eine geeignete Verbindung.

Das katalysierte fluorierte Polymerisat kann dann mit herkömmlichen Mitteln auf die grundierte Unterlage aufgebracht werden bspw. Kalandrieren, Aufbringen in der Masse oder vorgeformt, bis sich die gewünschte Dicke ergibt. Der Aufbau wird sodann in

eine Form eingebracht und unter einem Druck von etwa 24,6l kg/cm bei etwa 93° C (200° F) bis etwa 204° C (400° F) gehärtet, wobei die Härtungsdauer im allgemeinen etwa 5 bis etwa 30 min. beträgt.

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Setzt man für die Unterlage ein getrenntes Bogenmaterial (im Gegensatz zur Schmelzwalze selbst) ein, lässt sich der gehärtete Aufbau bequemerweise vor dem Aufbringen auf die Silikonelastornerunterschicht zu jeder gewünschten Gestalt schneiden.

Die härtbare Silikonschicht lässt sich auf die gehärtete Schicht des fluorierten Elastomers auf irgendeine bequeme Weise aufbringen - bspw. Aufsprühen, Aufstreichen mit dem Messer oder Pinsel oder als Tauchüberzug. Vorzugsweise sprüht man eine Lösung der härtbaren katalysierten Silikon-masse in einem flüchtigen Lösungsmittel wie Heptan, Toluen oder Xylen auf. Die Konzentration der Silikonzusammensetzung in der Lösung kann im allgemeinen von etwa 10 bis etwa 20 Gew_o-/ö. für den Sprühauftrag oder etwa 50 GeVi₀-,' oder mehr für das Aufstreichen oder Eintauchen betragen.

Es kann von Vorteil sein, vor dem Aufbringen der härtbaren Silikonmasse die gehärtete fluorierte Elastomerschicht zu grundieren. ' In solchen Fällen hat sich das bereits erwähnte Fluorsilikongurnmigrundiermittel Dow Corning A-4o4O als ausgezeichnet geeignet erwiesen.

Der härtbare Silikonüberzug und die Verbunddecke lassen sich dann bei etwa 2o4° C (400° F) etwa 4 bis etwa 24 Std. lang härten und nachhärten. Eine Nachhärtung des Verbundaufbaus ist ,erwünscht,, damit sich eine hohe Temperaturstabilität und die Bestwerte für die physikalischen Eigenschaften der Decke entwickeln können.

Bei den Tonerpulvern, die mit der Schmelzdecke nach der vorliegenden Erfindung auf das Aufnahmeblatt aufgeschmolzen werden sollen, handelt es sich im allgemeinen um wärmeschmelzende Materialien, in Teilchenform mit einer mittleren Teilchengrosse von etwa 7 Mikrometern. Ein geeignetes typisches, Tonerpulver hat folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten:

44 % Epon 1004 ( Handelsrechnung für ein Epoxyharz der

-Fa. Shell Chemical Company)

52 % Magnetit

4 ;o Ruß

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Ein weiteres geeignetes Entwicklerpulver besteht aus 65 Gew.-^ Polystyrol und 55 Gew.-^ Ruß.

Die Temperatur, bei der die Schmelzdeoke arbeiten muss, kann zwischen etwa 50° C und etwa 200° C liegen und hängt von der Wahl des Tonerpulvers und der gewünschten Schmelzgeschwindigkeit ab.

Um die Erfindung weiter zu erläutern, wird auf die folgenden nichteinschränkenden Beispiele verwiesen, in denen sämtliche Anteilsangaben Gewichtsanteile sind, sofern nicht anders angegeben.

Beispiel 1

Eine Grundierlösung wird wie folgt hergestellt:

,50 Teile Dow Corning Α-4θ4θ (Handelsbezeichnung eines Fluor-

silikongummigrundierers der Dow Chemical Corp.) 50 Teile V.M. & P. Naphtha

Auf eine Oberfläche eines I25 Mikrometer dicken,Bleches aus rostfreiem' Stahl (Typ 502, viertelhart, mit Oberfläche No. 2) wird die Grundierlösung bei etwa 24° C (75° F) und·einer rel. Feuchtigkeit von etwa 50 % aufgestrichen. Unter den gleichen Bedingungen wird das Grundiermittel 1 Std. lang trocknen gelassen.

Ein katalysiertes Fluorsilikonpolymerisat wird durch Mischen in einer herkömmlichen Gummimühle hergestellt·

0,72 Teile. Dicup R (Handelsbezeichnung für Dioumylperoxid,

Hercules Chemical Company)

100 Teile LS55 Fluorsilikongummi (Dow Corning Corp·, Pluorsili-■ ' ' kon)

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Das katalysierte Polymerisat wird auf die grundierte Seite des Stahlbleches aufgebracht und in eine herkömmliche Druckform mit lA'f C (290⁰ P) eingebracht. Das Fluorsilikonpoly-

merisat wird bei 25 kg/cm sieben Minuten lang in der Form gehärtet. Die Dicke der Fluorsilikonelastomerschicht beträgt 750 Mikrometer.

Eine Aufsprühlösung aus katalysiertem Silikongummi und Harz wird wie folgt hergestellt:

2 Teile Dow Corning No. 184 Sylgard (Handelsbezeichnung für ein silikoneinhüllendes Harz, erhältlich von der Pa. Dow

Corning Corp.)
2 Teile General Electric SE 33 (Handelsbezeichnung für Dimethyl-

vinylsilikongummi der Pa. General Electric Comp.) 1 Teil Dow Corning No. 184 Catalyst (Handelsbezeichnung für einen das silikoneinhüllende Harz härtenden Katalysator

der Pa. Dow Corning Corp.)
4-5 Teile Heptan.

Die Lösung wird in einer Sprühkammer in herkömmlicher Weise auf das gehärtete Pluorsilikonelastomer aufgesprüht·

Sodann wird die Silikoneasse gehärtet und die Schmelzdecke vier Stunden lang bei 204° C (400° P) naohgehärtet. Die Dicke der gehärteten Silikonelastomerschicht beträgt 100 Mikrometer.

Die fertige Sohmelzdecke wird auf eine Schmelzvorrichtung aufgesetzt, wie sie in der Figur 1 gezeigt ist, wonach man I50 000 Kopien des Formats 21 em χ 3§ cm über einen Zeitraum von 90 Tagen ziehen kann, ohne daß die Schmelzdecke ausgewechselt werden muß. Während des Betriebes der Kopiermaschine steht die Schmelzdecke in Berührung mit Silikonöl. Die Temperatur der Silikonelastomeroberfläche der Sohmelzdecke beträgt typisoherweise 191⁰ C der Erweichungspunkt des Toners 7I⁰ C (l60° F).

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Beispiel 2

Kine Oberfläche eines 125 Mikron dicken Bleches aus rostfreiem •Stahl (Typ 302, viertelhart, mit Oberfläche No. 2) wird-mit CIicmlock No. SOJ (Handelsbezeichnung für ein Grundiersystem der Fa. Hugheson Chemical Co.) durch Aufstreichen bei etwa 24° C (75° F) und einer rel. Feuchtigkeit von etwa 50 ρ überzogen und das Grundiermittel bei diesen Bedingungen 3° min. lang trocknen gelassen.

Man stellt eine härtbare fluorierte Polymeiüsatmasse wie folgt

30 Teile- Thermax MT (Handelsname für Ruß der Fa. R.T. Vander-

bilt Co₀)

3 Teile Maglite D (Handelsbezeichnung für Magnesiumoxid der

Faο Merck Company)

6 Teile Calciumhydroxid

100 Teile Fluorel 2170 (Handelsbezeichnung für ein Vinyliden-

fluorid/Perfluoropropen-Mischpolymerisat der Fa. Minnesota Mining and Mfg.Comp.)

Die katalysierte Polymerisatmasse wird auf die grundierte Seite des Stahlblechs aufgebracht und die AnJdnung sodann in eine herkömmliche I78⁰ C (350° F)-Druckform eingebracht. Das PoIy-

merisat wird mindestens 5 min. bei 25 kg/cm in der Form gehärtet. Die Dicke der gehärteten Fluorelastomerschicht beträgt 750 Mikron.

Die gehärtete Fluorelastomerschicht wird durch Aufstreiehen einer Grundierlösung aus 50 Gew.-% Dow Corning h-koKo in V-M. & P.-Naphtha bei etwa 24° C (75° F) und einer rel. Feuchtigkeit von etwa 50 J6, gefolgt durch einstündiges Trocknen unter den gleichen Bedingungen, grundiert.

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Nachdem man das mit dem fluorierten Elastomer überzogene Stahlblech auf die gewünschte Größe zugeschnitten hat, wird die gleiche härtbare Silikonmasse wie im Beispiel 1 auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 auf die grundierte Fluorelastomeroberfläche aufgebracht und die Silikonmasse gehärtet und die Decke gleichzeitig nachgehärtet (24 Std. bei 204° C (4-00 ⁰F).

Beim Einsatz einer elektrophotographischen Bürokopiermaschine, in der die Schmelzdecke mit Silikonöl in Berührung steht, erhält man gleiche Ergebnisse wie im Beispiel 1.

Es wurde ein beschleunigtes Testprogramm durchgeführt, um die Schmelzdecke mit einer Deckenkonstruktion zu vergleichen, bei der ein Silikonelastomer mit einem Blech aus rostfreiem Stahl verbunden ist. In diesem Programm wurde eine Schmelzvorrichtung verwendet, die aus einer getrennten Schmelzeinheit bestand, wie sie im wesentlichen in der Figur 1 der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. Die Schmelzwalze und die Andruckwalze wurden fortlaufend gedreht, während der Spaltdruek aufrechterhalten wurde, und die Schmelzdecke durchgehend aus der Schmelzwalze heraus erwärmt. Es wurde kein Aufnahmeblatt eingebracht und ein Silikonölfilm fortwährend auf der Umfangsfläche der Schmelzdecke aufrechterhalten. Die Oberflächentemperatur der Decke wurde dabei auf etwa 191° C (375° F) gehalten.

Eine Oberfläche eines Blechs aus rostfreiem Stahl (Typ 302 mit Oberfläche No. 2, viertelhart, Dicke 125 Mikron) wurde durch Aufstreichen von Grundiermittel (Dow Corning S-226o) bei 24° C (75° F) und 50 % rel. Feuchtigkeit, gefolgt von einem einstündigen Trocknen an der Luft unter den gleichen Bedingungen, grundiert.

Eine härtbare Silikonzusammensetzung wurde durch Mischen von

0,4 Teilen Dicumylperoxid

100 Teilen GE Nr. 24514 (härtbarer Methylphenylsilikongummi

der General Electric Co.)

hergestellt, die katalysierte Silikonmasse auf die grundierte

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Seite des Stahlblechs aufgebracht und acht Minuten lang in einer herkömmlichen 149 C (300 F)-Druckform gehärtet. Die Dicke der gehärteten Silikonelastomerschicht beträgt 750 Mikron. Die Decke wird vier Stunden lang bei 204° C(400° F) nachgehärtet.

Diese Deckenkonstruktion hat beim Einsatz im beschleunigten Testprogramm eine mittlere Standzeit von. 20 Std. vor dem Abheben des Silikonelastomers vonder Unterlage.

Umgekehrt beträgt die Standzeit einer nach den Beispielen hergestellten Schmelzdecke unter den gleichen beschleunigten Testbedingungen im Mittel mehr als 3^8 Stunden.

- Patentansprüche -

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Claims

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Patentansprüche

f 1,1 Verbundgegenstand für die Verwendung als Schmelzdeeke mit einer abmessungsstabilen Unterlage, auf deren eine Oberfläche eine dünne, federnd zusammendrückbare Schicht aus einem fluorierten Elastomer festbindend aufgebracht ist, . wobei das fluorierte Elastomer seinerseits eine dünne, federnd zusammendrückbare und mit ihm verbundene Schicht aus einem Silikonelastomer trägt.
2. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem fluorierten Elastomer um ein Fluorsilikonelastomer handelt.
Gegenstand nach Anspruch 1, bei dem das fluorierte Elastomer eine- gehärtetes lineares gesättigtes Mischpolymerisat aus Vinylidenfluorid und mindestens einem Fluormonoolefin ist.
4. Gegenstand nach Anspruch J, wobei das Fluormonoolefin Perfluorpropen ist.
5. Gegenstand nach Anspruch 1, bei dem das fluorierte Elastomer mindestens etwa 37 Gew.-^ an Kohle gebundenes Fluor enthält.

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