DE2402010B2 - Beschichtung fuer einen formstabilen andruckkoerper zur waerme-schmelzfixierung - Google Patents
Beschichtung fuer einen formstabilen andruckkoerper zur waerme-schmelzfixierungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Beschichtung für einen formsiabilen Andruckkörper zur Wärme-Schmelzfixierung
thermoplastischen Pulvers ai-s zwei elastomeren Teilschichten, von denen die eine aus einem Silikonela- <5
sterner besteht.
Die Verwendung thermoplastischen Pulvers (Farbpulvers oder Tonerpulvers) zum Ausbilden von Bildern
auf Papier in Kopiermascihinen od. dgl. hat zur Entwicklung verschiedener Vorrichtungen geführt, mit
denen das thermoplastische Pulver an den, insbesondere in Form von Blattmaterialien vorliegenden, Aufnahmeflächen
haftend angebracht werden kann. Es ist erforderlich, daß das thermoplastische Pulver zu einem
klebrigen Zustand geschmolzen 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 Fixieren des Pulvers auf der
Aufnahmefläche ist wichtig, daß das Pulver hinsichtlich seiner Lage auf der Aufnahmefläche nicht gestört und
nicht versetzt wird, um das zu erzeugende Bild nicht zu verzerren.
Die Wärme-Schmelzfixiereiinrichtungen, die man für
diese Bildfixierung eingesetzt hat, wiesen in allgemeinen ein Paar Haltewalzen auf, von denen eine beheizt wurde
und eine Umfangsfläche hatte, deren Affinität für das geschmolzene oder erweichte Farbpulver gering ist, und
von den:n die andere eine Andruckwalze war. Das Aufnahmeelement, im allgemeinen ein Bogen Papier,
trägt hierbei das Farbpulver; es durchläuft den Klemmspalt zwischen den Walzen, wobei das Farbpulver
schmelzen und mit der Aufnahmefläche verbunden werden soll. Die Umfangsfläche der Schmelzwalze muß
dabei eine ausreichend niedrige Affinität für das erweichte Farbpulver aufweisen, damit die klebrigen h-s
Farbieilchen vorzugsweise an der Aufnahmefläche, nicht aber an der Oberfläche der Schmelzwalze haften.
Wenn diese Teilchen dennoch an der Walze haftenbleiben, spalten sich die Bilder auf, so daß auf dem nächsten
Blatt Teil- bzw. Geisterbilder erscheinen und zu dem führen, was σ. an allgemein als ein »versetztes« Bild
bezeichnet.
Ein Verfahren, der Schmelzwalze eine Oberfläche mit geringer Affinität für das erweichte Farbpulver zu
verleihen, ist die Verwendung von Haltewalzen, die mit einem Tetrafluoräthylenharz beschichtet sind, und die
Anwendung eines Systems zur Ausgabe eines Silikonöls (Dimethylsiloxanpolymerisat) auf die erwärmte
Schmeizwalze (US-Patentschriften 32 91 466. 33 31 592,
34 49 548 und 34 52 181).
Eine weitere Lösung, die ihrerseits die mit Flüssigkeitsausgabesystemen
verbundenen Mangel umgehen soll, ist, die erwärmte Schmelzwalze mit einer Silikonelastomeroberfläche zu versehen (US-Patentschrift
36 69 707). Eine Silikonelastomeroberfläche ist jedoch einem Abrieb ausgesetzt und tritt in chemische
Reaktion mit dem Farbpulver, was auf lange Sicht zu einem Verlust an Wirksamkeit führt.
Die Wärme-Schmelzfixiereinrichtung nach der US-Patentschrift 37 16 221 verwendet einen Andruckkörperaus
einer dünnen flexiblen wärmeleitenden Unterlage wie z. B. aus rostfreiem Stahl mit einer darauf
befestigten Silikonelastomerbeschichtung; dieser Andruckkürper läßt sich abnehmbar auf eine erwärmte
Schmelzwalze aufbringen. Während des Arbeitens wird auf die Silikonelastomeroberfläche der Beschichtung
eine FlüssigKeit wie z. B. ein Silikonöl aufgebracht, um einen Versatz zu verhindern. Diese Flüssigkeit dringt
jedoch in die Silikonelastomeroberfläche ein, und es hat sich herausgestellt, daß dieses Eindringen nach einiger
Zeit die Verbindung zwischen der wärmeleitenden Unterlage und der Silikonelastomerbeschichtung löst
und die beiden Bestandteile sich im Ergebnis voneinander abheben.
Es sind außerdem Wärme-Schmelzfixiereinrichtungen bekannt, die auf einem formstabilen Trager zwei
Schichten aus elastomerem Material aufweisen (deutsche Offenlegungsschrift 20 64 559).
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 53 167 ist ferner eine Fixierfläche bekannt, die aus einer auf einem
formstabilen Körper angebrachten Silikonelastomerschicht besteht. Dieses Silikonelastomer enthält als
Füllstoff ein Fluorkohlenstoffharz.
Aber auch diese Wärme-Schmelzfixiereinrichtung bzw. Fixierflächen stellen nicht eine Undurchlässigkeit
für Materialien wie Silikonöl sicher, die üblicherweise bei Kopierverfahren verwendet werden, bei denen
Tonerpulver Anwendung finden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für einer, formstabilden Andruckkörper zur Wärme-Schmelzfixierung
thermoplastischen Pulvers geeignete Beschichtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die
günstigen Eigenschaften einer Silikonelastomerschicht zur Verhinderung eines Bildversatzes erhalten bleiben,
die aber für eine Flüssigkeit wie Silikonöl undurchlässig ist und eine Anwendung einer solchen Flüssigkeit ohne
die Schwierigkeit des Abhebens der Beschichtung von der Unterlage ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Beschichtung für einen formstabilen Andruckkörper
zur Wärme-Schmelzfixierung thermoplastischen Pulvers aus zwei elastomeren Teilschichten, von denen
die eine aus einem Silikonelastomer besteht, aus und schlägt vor, daß unmittelbar auf dem Andruckkörper
eine Schicht aus einem fluorierten Elastomer aufgebracht ist, die als äußere Schicht die Silikonelastomer-
schicht trägt.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Silikonelastomerschicht
von versatzverhindernden Flüssigkeilen wie Silikonöl durchdringbar ist, die Schicht aus
fluoriertem Elastomer jedoch für diese Flüssigkeiten praktisch undurchdringlich ist, die Verbindung zwischen
der Silikonelastomerschicht und der Schicht aus einem fluoriertem Elastomer nicht beeinträchtigt und dadurch
ein Abschälen der Beschichtung vermieden wird, wodurch diese eine lange Standzeit erhält
Die Beschichtung gemäß der Erfindung läßt sich in Schnellkopieranlagen einsetzen, in denen eine versatzverhinderte
Flüssigkeit wie Silikonöl auf den beschichteten Andruckkörper aufgebracht wird, da die Flüssigkeit
auch für eine lange Benutzungsdauer für die Beschichtung nicht schädlich ist, d. h„ nicht zu einem
Abschälen der Beschichtung während des Betriebs führt
In handelsüblichen Schnellkopiersystemen muß eine Beschichtung für einen formstabilen Andruckkörper zur
Wärme-Schmelzfixierung thermoplastischen Pulvers bestimmte Eigenschaften außer den oben angegebenen
aufweisen. Erstens muß die Beschichtung 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. Drücken von mehr als etwa 7 kg/cm2 bei Betriebstemperaturen von
mehr als etwa 200°C zu widerstehen, aber dennoch keinen Schaden zu nehmen und ihre Eigenschaften
langfristig beizubehalten. Drittens muß die Beschichtung eine geringe Affinität für das geschmolzene
Tonerpulver haben. Außerdem muß. wie oben angegeben ist. die Beschichtung einem fortwährenden Kontakt
mit einer versatzverhindernden Flüssigkeit wie Silikonöl auch bei den während des Schmelzvorganges
auftretenden Temperaturen über lange Zeit widerstehen können. Bei Schnellkopiersystemen, für die eine
lange Standzeit der Decke sehr erwünscht ist. sind Silikonelastomere eventuell 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 Elstomere haben jedoch unter den beim Schmelzen
auftretenden Bedingungen im allgemeinen nicht eine ausreichend niedrige Affinität für Tonerpulver. Durch
die Kombination von Schichten aus Silikonelastomeren und fluorierten Elastomeren erhält man eine Beschichtung,
bei der das Silikonöl oder eine andere versatzverhindernde Flüssigkeit im wesentlichen nur die Silikonelastomerschicht
durchdringt und damit der Beschichtung erlaubt, unter den Bedingungen des Schmelzvorganges
ihren körperlichen Zusammenhang und die Stabilität der Abmessungen nicht zu verlieren. Die
Verbindung zwischen den Schichten aus einem Silikonelastomer und einem fluorierten Elastomer wird von der
eindringenden Flüssigkeit nicht schädlich beeinflußt, und die Freigabefläche bleibt daher unter Kopierbedingungen
auch über die längeren Zeiträume intakt, die für Schnellkopiersysteme erforderlich sind.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das fluorierte Elastomer ein Fluorsilikonelastomer.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das fluorierte Elastomer ein gehärtetes lineares
gesättigtes Mischpolymerisat aus Vinylidenfluorid und mindestens einen Fluormonoolefin. Ein solches fluorier-
4?
60 tes Elastomer kann nach der US-Patentschrift 36 55 727 hergestellt werdea Vorzugsweise angewandte gesättigte
fluorierte Elastomere sind die in den US-Patentschriften 30 51 677 und 33 18 854 beschriebenen, die durch
Mischpolymerisation von Perfluorpropen und Vinylidenfluorid
entstehen. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn das Fluormonoolefin Perfluorpropen ist
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist eine
Zeichnung beigefügt, in der die F i g. 1 eine einfache schematische Darstellung einer Wärme-Schmelzfixiereinrichtung
mit der Beschichtung der Erfindung und die F i g. 2 einen Schnitt durch die vorzugsweise eingesetzte
Beschichtung auf dem Andruckkörper zeigen.
Die in der F i g. 1 dargestellte Wärme-Schmelzfixiereinrichtung
weist eine Schmelzwalze 9, eine Andruckwalze 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 als formstabiler Andruckkörper aus wärmeleitendem
Material wie z. B. Aluminium, in deren Innenraum eine nicht gezeigte Wärmequelle angeordnet ist die
ausreichend Wärme erzeugt, um die Umfangsflächen der Beschichtung 11, die die Trommel bedeckt, zu
erwärmen, damit das Farbpulver 27 auf dem Aufnahmeblatt 26 festgeschmolzen wird. Das geschmolzene
Farbpulver ist mit 28 bezeichnet. Vorzugsweise ist die Beschickung um die Trommel herumgewickelt und an
dieser befestigt. Die äußere Mantelfläche der Beschichtung auf der Trommel hat im allgemeinen einen Umfang
von etwa 38,1 cm, so daß der Entwickler 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 Außenfläche 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 Beschichtung 11 zu
bringen, wird im allgemeinen durch herkömmliche Mittel auf die Andruckwalze aufgebracht, z. B. durch
Druckfedern.
Die Vorrichtung zum Aufbringen der versatzverhindernden Flüssigkeit weist einen Behälter 16 auf, der
die versatzverhindernde Flüssigkeit 17 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 19 und einem Antrieb, der die Reinigungsbahn 20 von der Vorratsrolle 21 zur
Aufwickelrolle 19 treibt. Die Aufwickelrolle 19 wird auf geeignete Weise, z. B. mit 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
KJ Ca \j l
Wärme auf die Beschichtung 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 Beschichtung 11 übertragen, indem man die
Walze 9 und die Andruckrolle 13 sich gelegentlich ohne dazwischen befindlichen Aufnahmebogen durchdrehen
läßt
Die F i g. 2 ist ein Schnitt durch eine Beschichtung 11
der Erfindung und zeigt einen Andruckkörper 24 aus einem abmessungsstabüen wärmeleitenden Material,
auf die eine dünne Schicht 23 aus einem fluorierten Elastomer aufgebracht ist, die ihrerseits eine dünne
Silikonelastomerschicht 22 trägt, bei der es sich um die Oberfläche der Beschichtung handelt, die in Berührung
mit der versatzverhindernden Flüssigkeit und dem schmelzbaren Tonerpulver auf dem Aufnahmeblatt
gerät Vorzugsweise handelt es sich bei dem abmessungsstabüen wärmeleitenden Andruckkörper um ein
dünnes flexibles metallisches Blattmaterial. Es kann sich alternativ jedoch auch um die Oberfläche der Schmelzwalze
10 handeln.
Die Unterlage der Beschichtung muß bei erhöhten Temperaturen abmessungsstabil bleiben. Werden die
Schmelztemperaturen durch Heizeinrichtungen in der Schmelzwalze erzeugt, muß die Beschichtung zusätzlich
wärmeleitend sein. Obwohl die Oberfläche der Schmelzwalze selbst als Unterlage für die Beschichtung
verwendet werden kann, wird man vorzugsweise eine gesonderte Unterlage verwenden, da sie das Auswechseln
der Beschichtung erheblich vereinfacht. Wird die Beschichtung 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 befestigten und somit leichter
auswechseln läßt Zum Beispiel sind Metallfolien geeignet; sie weisen die obenerwähnten 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 eine größere Dicke
eine größere Festigkeit aber eine geringere Biegbarkeit.
Die für die vorliegende Erfindung einsetzbaren fluorierten Elastomeren sind solche, die nach dem
Härten 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 Elastomer, 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 Elastomere enthalten mindestens etwa 37 Gew.-°/o an Kohlenstoff
gebundenes Fluor, und vorzugsweise mehr, wobei mindestens etwa 50% der Valenzbindungen außerhalb
des Gerüstes solche mit Fluor sind. Ein geeignetes fluoriertes Elastomer ist, wie oben angegeben ist, ein
Fluorsilikonelastomer, das allgemein als Perfluoralkylalkylensiloxan
bezeichnet werden kann. Diese Polymerisate enthalten eine enclständige Perfluoralkylgruppe, die
nicht näher als zwei Kohleatome vom Siliziumatom angeordnet ist, sowie zuzätzliche geringe Mengen von
ic Substituentengruppen, die ein Härten oder Vernetzen
erlauben. Bei diesen Supstituemengruppen kann es sich bspw. um siliziumgebundene Wasserstoffatome, Vinylgruppen
oder peroxyaktivierbare Gruppen handeln. Ein vorzugsweise eingesetztes härtbares Fluorsilikonelastomer
ist ein Trifluorpropylmethylvinylpolysiloxan.
Die Schicht aus einem fluorisierten Elstomer sollte im allgemeinen eine ausreichende Dicke haben, um eine
federnd zusammendrückbare und gegebenfalls wärmeübertragende Schicht zu erzeugien, und zwar von etwa
250 bis etwa 2500 Mikrometern und vorzugsweise etwa 750 Mikrometern.
Die Weichheit dieser Elastomerschicht sollte genügen, um während des Schmelzvorganges im Spalt eine
ausreichend große Berührungsfläche zu erzeugen, ohne dabei den körperlichen Zusammenhang zu verlieren. Im
allgemeinen ist ein Elstomer mit einer Shore-A-Durometer-Härte
von 20 bis 80, vorzugsweise 50, ausreichend.
Die Schicht aus einem fluorierten Elastomer 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. Zum Beispiel lehrt die US-Patentschrift 36 55 727 Härtungs-
3s systeme für elastomere Mischpolymerisate aus Vinylidenfluorid/Fluormonoolefin.
Hiirtungs- oder Vernetzungsmittel, die für härtbare Fluorsilikonelastomere geeignet sind, sind z. B. Dicumylperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid,
Benzoylperoxid, Ditertiärbutylperoxid, Tertiärbutylperbenzoat und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-Butylperoxy)hexan.
Die Härtebedingungen hängen von dem härtbaren fluorierten Elastomer und dem Härter ab,
wobei man eine Härtung bei Temperaturen von bis zu etwa 232°C über etwa 1 Minute bis etwa 15 Stunden,
vorzugsweise von etwa 5 Minuten bis etwa 30 Minuten erhält.
Für die Beschichtung geeignete Silikonelastomere sind in der US-Patentschrift 35 54 836 beschrieben.
Beispiele für Silikonelastomere sind das gehärtete oder weiterpolymerisierte Erzeugnis eines Silikongummis
wie z.B. Dimethylvinylpolysiloxan. Das vorzugsweise eingesetzte Silikonelastomer besteht aus einsr Mischung
des oben angegebenen Gummis mit einem Silikonharz, wobei gleiche Gewichtsteile Gummi und
Harz eingesetzt werden. Es sind jedoch auch andere Mengenverhältnisse brauchbar. Beispielsweise ergeben
auch 30 bis 100 Gew.-Teile Gummi mit entsprechend 70 bis 0 Gew.-Teilen Harz eine geeignete Silikonelastomerschicht Eine gehärtete Oberfläche aus dem
Silikonelastomer mit weniger als 30 Gew.-°/o Silikongummi kann jedoch zu hart sein, um für die vorliegende
Erfindung eingesetzt werden zu können.
Für die Herstellung der Silikonelastomerschicht sind Härtungsmittel wie Benzoylperoxid, 2,4-Dichlorben
zoylperoxid, Tertiärbutylperbenzoat, Dicumylperoxid
od. OgL geeignet Vorzugsweise handelt es sich bei dem Härtungsmittel um eine Mischung aus niedrigmolekularem Polydimethylsiloxan mit Silangruppen und einem
Initiativkatalysator. Die erforderlichen Härtungsbedin gungen hängen von dem Härtungsmittel selbst und den
Silikongummis oder Harzen ab, wobei man wirksame Härtungen bei Temperaturen bis zu 204° C erhält.
Die Silikonelastomerschichtdicke sollte ausreichen, um einen angemessenen Abriebwiderstand ohne übermäßiges
Anschwellen infolge der Berührung mit der versatzverhindernden Flüssigkeit wie Silikonöl zu
erlauben. Typischenveise sind etwa 8 bis etwa 250 Mikrometer zufriedenstellend, wobei eine Dicke von
1OO Mikrometern 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
typischenveise eine Shore-A-Durometer-Härte von 20 bis 30, eine Zugfestigkeit von 26 kg/cm2, eine
Reißdehnung von 24% und eine Reißfestigkeit von 4 kg/cm2.
Bei der Herstellung der Beschichtung nach der Erfindung muß die Stahl- oder sonstige Unterlage, d. h.
der formstabilen Andruckkörper, im allgemeinen mit einem für fluorierte Elastomere geeigneten Mittel
grundiert werden, um für diese eine geeignete Bindungsfläche sowie eine zuverlässige Reproduzierbarkeit
der erreichten Bindungsfestigkeit zu gewährleisten. Das erwünschte Resultat ist, daß die Schicht aus
fluoriertem Elastomer in sich vor der Grenzschicht zwischen der Elastomerschicht und der Unterlage
aufreißt, und zwar bei einem herkömmlichen Test wie
z. B. einem 90° - oder 180° - Abstreiftest. Derartige Grundiermittel sind handelsüblich. Das Grundiermittel
kann auf herkömmliche Weise auf die Unterlage aufgebracht werden, bequemerweise aus einer Lösung
mit einem geeigneten flüchtigen Lösungsmittel, wie z. B. Benzin. Geeignete Anwendungsbedingungen werden im
allgemeinen vom Hersteller emphohlen. Das Grundiermittel
muß in einer geeigneten Zeitdauer, etwa in einer Stunde an der Luf'i oder nach 5 Minuten an der Luft,
gefolgt von 5 Minuten bei 149° C, aushärten.
Das katalysierte fluorierte Polymerisat kann dann mit herkömmlichen Mitteln auf die grundierte Unterlage
aufgebracht werden, wie z. B. durch Kalandrieren, Aufbringen als Masse oder vorgeformt, bis sich die
gewünschte Dicke ergibt. D^r Aufbau wird sodann in
eine Form eingebracht und unter einem Druck von etwa 24,61 kg/cm2 bei etwa 93° C bis etwa 2040C gehärtet,
wobei die Härtungsdauer im allgemeinen etwa 5 bis etwa 30 Minuten beträgt.
Seut man für die Unterlage bzw. den formstabilen Andruckkörper ein gesondertes Bogenmaterial (im
Gegensatz zur Schmelzwalze selbst) ein, läßt sich der gehärtete Aufbau bequemerweise vor dem Aufbringen
der Silikonelastomeroberschicht zu jeder gewünschten Gestalt schneiden.
Die härtbare Silikonelastomeroberschicht läßt sich
auf die gehärtete Schicht aus einem fluorierten Elastomer auf irgendeine bequeme Weise aufbringen,
wie z.B. durch Aufsprühen, Aufstreichen mit dem Messer oder Pinsel oder als Tauchüberzug. Vorzugsweise sprüht man eine Lösung der härtbaren katalysierten
Silikonmasse in einem flüchtigen Lösungsmittel wie Heptan, Toluen oder Xylen auf. Die Konzentration der
Silikonmasse in der Lösung kann hn allgemeinen von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% für den Sprühauftrag oder
etwa 50 Gew.-% oder mehr für das Aufstreichen oder
Eintauchen betragen.
Es kann von Vorteil sein, vor dem Aufbringen der
härtbaren Silikonmasse die Schicht aus gehärtetem fluoriertem Elastomer zu grundieren. In solchen Fällen
hat sich im Handel erhältliches Fluorsilikongummigrundiermittel als ausgezeichnet geeignet erwiesen.
Die aus den zwei Teilschichten und gegebenfalls Grundierschichten bestehende Beschichtung läßt sich
dann bei etwa 204° C etwa 4 bis etwa 24 Stunden lang ίο härten und nachhärten. Eine Nachhärtung der Beschichtung
ist erwünscht, damit sich eine hohe Temperaturstabilität und die Bestwerte für die physikalischen
Eigenschaften der Beschichtung entwickeln können.
Bei den Tonerpulvern, die mittels der Beschichtung is der Erfindung auf das Aufnahmeblatt aufgeschmolzen
werden sollen, handelt es sich un thermoplastische Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 7
Mikrometern. Ein geeignetes typisches Tonerpulver hat folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten:
44% Epoxyharz,
52% Magnetit,
4% Ruß.
52% Magnetit,
4% Ruß.
Eün weiteres geeignetes Entwicklerpulver besteht aus
65 Gew.-% Polystyrol und 35 Gew.-% Ruß.
Die Temperatur, bei der die Beschichtung arbeiten muß, kann zwischen etwa 50°C und etwa 200° C liegen
und hängt von der Wahl dew Tonerpulvers und der gewünschten Schmelzgeschwindigkeit ab.
In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung weiter erläutert. In den Beispielen beziehen sich die Mengenangaben auf das Gewicht, sofern es nicht anders angegeben ist.
In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung weiter erläutert. In den Beispielen beziehen sich die Mengenangaben auf das Gewicht, sofern es nicht anders angegeben ist.
B e i s ρ i e I 1
Eine Grundierlösung wird wie folgt hergestellt:
50 Teile von einem im Handel erhältlichen Fluorsili-
kongummigrundiermittel,
50 Teile Benzin.
50 Teile Benzin.
Auf eine Oberfläche eines 125 Mikrometer dicken Bleches aus rostreiem Stahl (Typ 302, viertelhart, mit
Oberfläche Nr. 2) wird die Grundierlösung bei etwa 240C und einer relativen Feuchtigkeit von etwa 50%
aufgestrichen. Unter den gleichen Bedingungen wird das Grundiermittel 1 Std. lang trocknen gelassen.
Ein katalysiertes Fluorsilikonpolymerisat wird durch Mischen der folgenden Bestandteile in einer herkömmlichen
Gummimühle hergestellt:
0,72 Teile Dicumylperoxid,
100 Teile Fluorsilikongummi.
Das katalysierte Polymerisat wird auf die grundierte Seite des Stahlbleches aufgebracht und in eine
herkömmliche Druckform mit 143° C eingebracht Das
Fluorsilikonpolymerisat wird bei 25 kg/cm2 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 im Handel erhältliches Harz mit verkapsel-
tem Silikon,
2 Teile Dimethylvinylsilikongummi,
^ 1 Teil im Handel erhältlicher Härtungskatalysator
für das Harz mit verkapselten» Silikon,
45 Teile Heptan.
609529/376
Die Lösung wird in einer Sprühkammer in herkömmlicher Weise auf das gehärtete Fluorsilikonelastomer
aufgesprüht.
Sodann wird die Silikonmasse gehärtet und die Beschichtung vier Stunden lang bei 204° C nachgehärtet.
Die Dicke der gehärteten Silikonelastomerschicht beträgt 100 Mikrometer.
Die fertige Beschichtung wird auf eine Schmelzvorrichtung aufgesetzt, wie sie in der F i g. 1 gezeigt ist,
wonach man 150 000 Kopien des Formats ι ο 21 cm χ 36 cm über einen Zeitraum von 90 Tagen
ziehen kann, ohne daß die Beschichtung ausgewechselt werden muß. Während des Betriebes der Kopiermaschine
steht die Beschichtung in Berührung mit Silikonöl. Die Temperatur der Oberfläche der Silikonelastomerschicht
der Beschichtung beträgt z.B. 1910C, der Erweichungspunkt des Toners ist 7 Γ C.
Eine Oberfläche eines 125 Mikron dicken Bleches aus rostfreiem Stahl (Typ 302, viertelhart, mit Oberfläche
Nr. 2) wird mit einem handelsüblichen Grundiermittel durch Aufstreichen bei etwa 240C und einer relativen
Feuchtigkeit von etwa 50% überzogen und das Grundiermittel bei diesen Bedingungen 30 Minuten lang
trocknen gelassen.
Dann wird eine härtbare fluorierte Polymerisatmasse wie folgt hergestellt:
30 Teile Ruß, 3 Teile Magnesiumoxid.
6 Teile Calciumhydroxid,
100 Teile Vinylidenfluorid/Perfluoropropen-Mischpolymerisat
Die katalysierte Polymerisatmasse wird auf die grundierte Seite des Stahlblechs aufgebracht und die
Anordnung sodann in eine herkömmliche 178°C -Druckform eingebracht. Das Polymerisat wird mindestens
5 Minuten bei 25/cm2 in der Form gehärtet. Die Dicke der gehärteten Fluorelastomerschicht beträgt 750
Mikron.
Die gehärtete Fluorelastomerschicht wird durch Aufstreichen der zu Beginn des Beispiels 1 angegebenen
Grundierlösung bei etwa 24°C und einer relativen Feuchtigkeit von etwa 50%, gefolgt durch einstündiges
Trocknen unter den gleichen Bedingungen, grundiert
Nachdem man das mit dem fluorierten Elastomer überzogene Stahlblech auf die gewünschte Größe
zugeschnitten hat, wird die gleiche härtbare Silikonmas- so
se wie im Beispiel 1 auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 auf die grundierte Oberfläche der Schicht aus
fluoriertem Elastomer aufgebracht und die Silikonmasse gehärtet und die Beschichtung gleichzeitig nachgehärtet
(24Std.bei204°C).
Beim Einsatz in einer elektrophotographischen Bürokopiermaschine, in der die Beschichtung mit
Silikonöl in Berührung steht, erhält man gleiche Ergebnisse wie im Beispiel 1.
Es wurde ein beschleunigtes Testprogramm durchgeführt, um diese Beschichtung mit einer Beschichtung 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 F i g. 1 der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. Die Schmelzwalze und die
Andruckwalze wurden fortlaufend gedreht, während der Spaltdruck aufrechterhalten wurde, und die
Beschichtung durchgehend aus der Schmelzwalze heraus erwärmt. Es wurde kein Aufnahmeblatt eingebracht
und ein Silikonölfilm fortwährend auf der Umfangsfläche der Beschichtung aufrechterhalten. Die
Oberflächentemperatur der Decke wurde dabei bei etwa 19ΓC gehalten.
Eine Oberfläche eines Blechs aus rostfreiem Stahl (Typ 302 mit Oberfläche Nr. 2, viertelhart, Dicke 125
Mikron) wurde durch Aufstreichen von Grundiermittel bei 24°C und 50% relativer Feuchtigkeit, gefolgt von
einem einstündigen Trocknen an der Luft unter den gleichen Bedingungen, grundiert.
Eine härtbare Silikonmasse wurde durch Mischen von
0,4 Teilen Dicumylperoxid,
100 Teilen härtbarem Methylphenylsilikongummi
100 Teilen härtbarem Methylphenylsilikongummi
hergestellt, die katalysierte Silikonmasse auf die grundierte Seite des Stahlblechs aufgebracht und acht
Minuten lang in einer herkömmlichen 149°C -Druckform
gehärtet. Die Dicke der gehärteten Silikonelastomerschicht beträgt 750 Mikron. Die Beschichtung
wird vier Stunden lang bei 2040C nachgehärtet
Diese Beschichtung hat beim Einsatz im beschleunigten Testprogramm eine mittlere Standzeit von 20
Stunden vor dem Abheben der Silikonelastomerschicht von dem Andruckkörper.
Demgegenüber beträgt die Standzeit einer nach diesem Beispiel (und dem Beispiel 1) hergestellten
Beschichtung unter den gleichen beschleunigten Testbedingungen im Mittel mehr als 348 Stunden
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Beschichtung für einen fomistabilen Andruckkörper
zur Wärme-Schmelzfixierung thermoplaste >
sehen Pulvers aus zwei elastomeren Teilschichten, von denen die eine aus einem Silikcnelastomer
besteht, dadurch gekennzeichnet, daß
unmittelbar auf dem Andruckkörper eine Schicht aus einem fluorierten Elastomer aufgebracht ist, die ·°
als äußerste Schicht die Silikonelastomerschicht trägt.
2. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte Elastomer ein
Fluorsilikonelastomer ist ! s
3. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte Elastomer ein
gehärtetes lineares gesättigtes Mischpolymerisat aus Vinyüdenfluovid und mindesten«; einem Fluormonoolenn
ist. -°
4. Beschichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluormonoolefin Perfluorpropen
ist.
5. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte Elastomer min- -5
destens etwa 37 Gew.-% an Kohle gebundenes Fluor enthält.
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