JP2013061638A

JP2013061638A - コア−シェル粒子およびこの粒子から作られる定着器部材

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Publication number: JP2013061638A
Application number: JP2012180307A
Authority: JP
Inventors: J Gervasi David; デイヴィッド・ジェイ・ジェルヴァシ; M Kelly Matthew; マシュー・エム・ケリー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2032-08-16
Also published as: CA2788947C; JP5869445B2; US20130065045A1; US8431217B2; DE102012214874A1; DE102012214874B4; CA2788947A1

Abstract

【課題】熱導電性が向上した定着器部材を提供する。
【解決手段】定着器部材１００の熱導電性を向上させるため、コア−シェル粒子を定着器部材１００の層に分散させる。コア−シェル粒子は、シェル層に囲まれたグラフェンコアを含む。シェル層は、ポリペンタフルオロスチレン、ポリスチレンおよびポリジビニルベンゼンからなる群から選択されるポリマーを含む。コア−シェル粒子は、定着器部材１００の中間層１２０または剥離層１３０に分散させることができる。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般的に、デジタル、多重画像型などを含む電子写真式画像形成装置で有用な熱導電性粒子および定着器部材での使用に関する。それに加え、熱導電性粒子およびこの粒子から作られる定着器部材も、固体インクジェット印刷機の転写固定装置で使用することができる。

電子写真式印刷プロセスにおいて、トナー画像は、定着器ローラーまたは定着器ベルトを用いて支持板（例えば、紙シート）に固定されてもよく、定着されてもよい。定着器部材の表面は、熱導電性が許容範囲にあることが必要である。定着器部材の材料として使用される多くのポリマーは、それ自体が熱導電性ではなく、ポリマーマトリックスにフィラーを加え、適切な熱導電性を付与することが必要である。

ポリマーマトリックスの熱導電性を向上させることができる材料に依然として関心がある。

一実施形態によれば、基材と剥離層とを備える定着器部材が提供される。剥離層は、基材の上に配置されている。剥離層は、フルオロポリマーに分散した複数のコア−シェル粒子を含んでおり、コア粒子は、シェル層に囲まれたグラフェンを含んでいる。シェル層は、以下の式を有するモノマーから作られるポリマーを含み、
式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５は、水素、フッ素またはＣＨ＝ＣＨ_２基である。

別の実施形態によれば、シェル層に囲まれたグラフェンコアを含むコア粒子が提供される。シェル層は、以下の式を有するモノマーから作られるポリマーを含み、
式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５は、水素、フッ素またはＣＨ＝ＣＨ_２基である。

別の実施形態によれば、基材と中間層とを含む定着器部材が提供される。中間層は、シリコーンゴム、シロキサン、フルオロエラストマーからなる群から選択される材料に分散した複数のコア−シェル粒子を含む。コア粒子は、ポリマーシェル層に囲まれたグラフェンを含み、このポリマーは、ポリペンタフルオロスチレン、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼンからなる群から選択される。中間層は、基材の上に配置されている。剥離層は、中間層の上に配置されている。

図１は、本教示による円柱状基板を備える例示的な定着部材を示す図である。図２は、本教示によるベルト基板を備える例示的な定着部材を示す図である。図３Ａは、本発明の教示による、図１に示した定着器ローラーを用いた例示的な定着構造を示す図である。図３Ｂは、本発明の教示による、図１に示した定着器ローラーを用いた例示的な定着構造を示す図である。図４Ａは、本発明の教示による、図２に示した定着器ベルトを用いた例示的な定着構造を示す図である。図４Ｂは、本発明の教示による、図２に示した定着器ベルトを用いた例示的な定着構造を示す図である。図５は、転写固定装置を用いる例示的な定着器構造を示す図である。図６は、カプセル化プロセスの模式図である。図７は、カプセル化されたグラフェン粒子とカプセル化されていないグラフェン粒子の熱拡散性対フィラー保持量を比較する図である。図８は、カプセル化されたグラフェン粒子とカプセル化されていないグラフェン粒子の熱導電性対フィラー保持量を比較する図である。

固定部材は、１つ以上の機能性層が形成された基板を備えていてもよい。基材は、例えば、円柱またはベルトを含んでいてもよい。画像支持材料（例えば、紙のシート）の上にある定着したトナー画像からのトナー剥離性が良好であり、この性質を維持し、さらに、紙をはがしやすくするために、このような固定部材を、高速高品質の電子写真印刷のための油を用いない定着部材として用いてもよい。

種々の実施形態では、固定部材は、例えば、１つ以上の機能性層が形成された基板を備えていてもよい。基板は、例えば、図１および図２に示されるように、特定の構造に依存して、非導電性または導電性の適切な材料を用い、円柱（例えば、円筒管）、円柱状のドラム、ベルト、ドレルト（ドラムとベルトの中間）または膜のような種々の形状で作成されてもよい。

特に、図１は、本教示による円柱状基板１１０を備える固定部材または定着部材１００の例示的な実施形態を示し、図２は、本教示によるベルト基板２１０を備える、別の例示的な固定部材または定着部材２００を示す。図１に示されている固定部材または定着部材１００および図２に示されている固定部材または定着部材２００は、一般化された概略をあらわしており、他の層／基板を加えてもよく、存在する層／基板を除去するか、または変えてもよいことは、当業者には容易に明らかになるはずである。

図１において、例示的な固定部材１００は、１つ以上の機能性層１２０と外側層１３０（剥離層とも呼ばれる）とが形成された円柱状基板１１０を備える定着器ローラーであってもよい。外側層１３０は、厚みが約５μｍ〜約２５０μｍ、または約１０μｍ〜約１５０μｍ、または約１５μｍ〜約５０μｍである。種々の実施形態では、円柱状基板１１０は、円筒管の形（例えば、内部に加熱ランプを備える中空構造を有するもの、または中身が詰まった円筒状のシャフト）をしていてもよい。図２において、例示的な固定部材２００は、１つ以上の機能性層（例えば、２２０）と外側表面２３０とが形成されたベルト基板２１０を備えていてもよい。外側層２３０（剥離層とも呼ばれる）は、厚みが約５μｍ〜約２５０μｍ、または約１０μｍ〜約１５０μｍ、または約１５μｍ〜約５０μｍである。

（基材層）
ベルト基板２１０および円柱状基板１１０は、当業者には知られているように、剛性および構造の完全性を維持するために、例えば、ポリマー材料（例えば、ポリイミド、ポリアラミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフタルアミド、ポリアミド−イミド、ポリケトン、ポリフェニレンスルフィド、フルオロポリイミドまたはフルオロポリウレタン）または金属材料（例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼）から作られていてもよい。

（中間層）
中間層１２０および２２０（機能性層とも呼ばれる）の例としては、フルオロシリコーン、シリコーンゴム、例えば、室温加硫（ＲＴＶ）シリコーンゴム、高温加硫（ＨＴＶ）シリコーンゴム、低温加硫（ＬＴＶ）シリコーンゴムが挙げられる。これらのゴムは既知であり、商業的に簡単に入手可能であり、例えば、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）７３５ブラックＲＴＶおよびＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）７３２ＲＴＶ（いずれもＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ製）、１０６ＲＴＶＳｉｌｉｃｏｎｅＲｕｂｂｅｒおよび９０ＲＴＶＳｉｌｉｃｏｎｅＲｕｂｂｅｒ（いずれもＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ製）、ＪＣＲ６１１５ＣＬＥＡＲＨＴＶおよびＳＥ４７０５ＵＨＴＶシリコーンゴム（ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇＴｏｒａｙＳｉｌｉｃｏｎｅｓ製）である。他の適切なシリコーン材料としては、シロキサン（例えば、ポリジメチルシロキサン）、フルオロシリコーン（フルオロエラストマー）（例えば、ＳａｍｐｓｏｎＣｏａｔｉｎｇ（リッチモンド、バージニア）から入手可能なＳｉｌｉｃｏｎｅＲｕｂｂｅｒ５５２）、液体シリコーンゴム、例えば、ビニル架橋した熱硬化性ゴム、またはシラノールを室温で架橋した材料などが挙げられる。別の特定の例は、ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇＳｙｌｇａｒｄ１８２である。市販のＬＳＲゴムとしては、ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ製のＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇＱ３−６３９５、Ｑ３−６３９６、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９０ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９１ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９５ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９６ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９８ＬＳＲが挙げられる。中間層は、弾力性を付与し、必要な場合には、例えば、ＳｉＣまたはＡｌ_２Ｏ_３のような無機粒子と混合してもよい。

また、中間層１２０および２２０の例としては、フルオロエラストマーも挙げられる。フルオロエラストマーは、（１）フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンのうち、２つのコポリマー、（２）フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンのターポリマー、（３）フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、キュアサイトモノマーのテトラポリマーといった種類に由来する。これらのフルオロエラストマーは、種々の名称、例えば、ＶＩＴＯＮＡ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＢ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＥ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＥ６０Ｃ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＥ４３０（登録商標）、ＶＩＴＯＮ９１０（登録商標）、ＶＩＴＯＮＧＨ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＧＦ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＥＴＰ（登録商標）で商業的に知られている。ＶＩＴＯＮ（登録商標）という名称は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃの商標である。キュアサイトモノマーは、４−ブロモペルフルオロブテン−１、１，１−ジヒドロ−４−ブロモペルフルオロブテン−１、３−ブロモペルフルオロプロペン−１、１，１−ジヒドロ−３−ブロモペルフルオロプロペン−１、または任意の他の適切な既知のキュアサイトモノマー、例えば、ＤｕＰｏｎｔから市販されているものであってもよい。他の市販されているフルオロポリマーとしては、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７０（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７４（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７６（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７７（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬＬＶＳ７６（登録商標）が挙げられ、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）は、３ＭＣｏｍｐａｎｙの登録商標である。さらなる市販材料としては、ＡＦＬＡＳ^ＴＭというポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン）、ＦＬＵＯＲＥＬＩＩ（登録商標）（ＬＩＩ９００）というポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレンビニリデンフルオリド）（これらも、３ＭＣｏｍｐａｎｙから入手可能）、ＦＯＲ−６０ＫＩＲ（登録商標）、ＦＯＲ−ＬＨＦ（登録商標）、ＮＭ（登録商標）ＦＯＲ−ＴＨＦ（登録商標）、ＦＯＲ−ＴＦＳ（登録商標）、ＴＨ（登録商標）、ＮＨ（登録商標）、Ｐ７５７（登録商標）ＴＮＳ（登録商標）Ｔ４３９（登録商標）、ＰＬ９５８（登録商標）、ＢＲ９１５１（登録商標）、ＴＮ５０５（登録商標）として特定されるＴｅｃｎｏｆｌｏｎ（Ａｕｓｉｍｏｎｔから入手可能）が挙げられる。

３種類の既知のフルオロエラストマーの例は、（１）フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンのうち、２つのコポリマー類、例えば、ＶＩＴＯＮＡ（登録商標）として商業的に知られているもの、（２）ＶＩＴＯＮＢ（登録商標）として商業的に知られている、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンのターポリマー類、（３）ＶＩＴＯＮＧＨ（登録商標）またはＶＩＴＯＮＧＦ（登録商標）として商業的に知られている、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、キュアサイトモノマーのテトラポリマー類である。

フルオロエラストマーであるＶＩＴＯＮＧＨ（登録商標）およびＶＩＴＯＮＧＦ（登録商標）は、フッ化ビニリデンの量が比較的少ない。ＶＩＴＯＮＧＦ（登録商標）およびＶＩＴＯＮＧＨ（登録商標）は、約３５重量％のフッ化ビニリデンと、約３４重量％のヘキサフルオロプロピレンと、約２９重量％のテトラフルオロエチレンと、約２重量％のキュアサイトモノマーとを有している。

ローラー構造の場合、機能性層１２０の厚みは、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍ、または約１ｍｍ〜約８ｍｍ、または約２ｍｍ〜約７ｍｍであってもよい。ベルト構造の場合、機能性層２２０は、約２５μｍ〜約２ｍｍ、または約４０μｍ〜約１．５ｍｍ、または約５０μｍ〜約１ｍｍであってもよい。いくつかの実施形態では、機能性層１２０の硬度は、約２０ＳｈｏｒｅＡＤｕｒｏｍｅｔｅｒ〜約８０ＳｈｏｒｅＡＤｕｒｏｍｅｔｅｒ、または約４０ＳｈｏｒｅＡＤｕｒｏｍｅｔｅｒ〜約６０ＳｈｏｒｅＡＤｕｒｏｍｅｔｅｒ、または約５０ＳｈｏｒｅＡＤｕｒｏｍｅｔｅｒ〜約６０ＳｈｏｒｅＡＤｕｒｏｍｅｔｅｒである。いくつかの実施形態では、機能性層１２０の導電性は、約０．１Ｗ／ｍＫ〜約３．０Ｗ／ｍＫ、または約１．０Ｗ／ｍＫ〜約３．０Ｗ／ｍＫ、または約２．５Ｗ／ｍＫ〜約３．０Ｗ／ｍＫである。

（剥離層）
本明細書に記載する表面層１３０または２３０（剥離層とも呼ばれる）として使用するのに適したフルオロポリマーとしては、フッ素含有ポリマーが挙げられる。これらのポリマーとしては、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、およびこれらの混合物からなる群から選択されるモノマー繰り返し単位を含むフルオロポリマーが挙げられる。フルオロポリマーは、直鎖または分枝鎖のポリマー、架橋したフルオロエラストマーを含んでいてもよい。フルオロポリマーの例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とのコポリマー、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦ（登録商標）またはＶＦ２）とのコポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ（登録商標））、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＦ２）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のテトラポリマー、およびこれらの混合物が挙げられる。フルオロポリマー粒子は、化学薬品および熱に安定であり、表面エネルギーが低い。

（接着層）
場合により、任意の既知の接着層および入手可能な適切な接着層が、外側層、機能性層、基板の間に配置されていてもよい。適切な接着剤の例としては、アミノシランのようなシラン類（例えば、ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ製のＨＶＰｒｉｍｅｒ１０）、チタネート、ジルコネート、アルミネートなど、およびこれらの混合物が挙げられる。一実施形態では、接着剤は、約０．００１％溶液〜約１０％溶液の形態で基板にのせられてもよい。接着層は、約２ｎｍ〜約２，０００ｎｍ、または約２ｎｍ〜約５００ｎｍの厚みで基板または外側層にコーティングされてもよい。接着剤を、スプレーコーティングまたはワイピングを含む既知の任意の適切な技術によってコーティングしてもよい。

図３Ａ〜４Ｂおよび図４Ａ〜４Ｂは、本発明の教示による融合プロセスのための例示的な定着構造を示す。図３Ａ〜３Ｂに示されている定着構造３００Ａ〜Ｂ、および図４Ａ〜４Ｂに示されている定着構造４００Ａ〜Ｂが、一般化された概略図を示しており、他の部材／層／基板／構造を追加してもよく、または、既存の部材／層／基板／構造を取り除くか、または変えてもよいことが当業者には容易に明らかになるはずである。本明細書では電子写真式プリンターを記載しているが、開示されている装置および方法を、他の印刷技術に応用してもよい。実施例としては、オフセット印刷およびインクジェット機および固体転写固定機が挙げられる。

図３Ａ〜３Ｂは、本教示による、図１に示される定着器ローラーを用いた定着構造３００Ａ〜Ｂを示す。構造３００Ａ〜Ｂは、定着器ローラー１００（すなわち、図１の１００）を備えていてもよく、このローラーは、加圧機構３３５（例えば、図３Ａの加圧ローラーまたは図３Ｂの加圧ベルト）とともに、画像支持材料３１５のための定着器用爪を形成する。種々の実施形態では、加圧機構３３５を、加熱ランプ３３７と組み合わせて用い、トナー粒子を画像支持材料３１５の上で融合させるプロセスのために圧力と熱を両方加えてもよい。それに加え、構造３００Ａ〜Ｂは、図３Ａおよび図３Ｂに示されているように、１つ以上の外部熱ローラー３５０を、例えば、クリーニングウェブ３６０とともに備えていてもよい。

図４Ａ〜４Ｂは、本教示による、図２に示される定着器ベルトを用いた定着構造４００Ａ〜Ｂを示す。構造４００Ａ〜Ｂは、定着器ベルト２００（すなわち、図２の２００）を備えていてもよく、このベルトは、加圧機構４３５、例えば、図４Ａの加圧ローラーまたは図４Ｂの加圧ベルトとともに、媒体基板４１５のための定着器用爪を形成する。種々の実施形態では、加圧機構４３５を、加熱ランプと組み合わせて用い、トナー粒子を媒体基板４１５の上で融合させるプロセスのために圧力と熱を両方加えてもよい。それに加え、構造４００Ａ〜Ｂは、定着器ベルト２００を動かし、媒体基板４１５の上でトナー粒子を融合させ、画像を作成するような機械システム４４５を備えていてもよい。機械システム４４５は、１つ以上のローラー４４５ａ〜ｃを備えていてもよく、必要な場合には、これらを加熱ローラーとして用いてもよい。

図５は、ベルト、シート、膜などの形態であってもよい、転写固定部材７の一実施形態の図を示す。転写固定部材７は、上述の定着器ベルト２００と似た構成である。現像した画像１２が中間転写体１の上にあり、ローラー４およびローラー８を介して転写固定部材７と接触し、転写固定部材７に転写される。ローラー４および／またはローラー８は、これらに関連して熱を帯びていてもよいし、帯びていなくてもよい。転写固定部材７は、矢印１３の方向に進む。複写基板９がローラー１０とローラー１１との間を進むにつれて、現像した画像が複写基板９に転写され、融合する。ローラー１０および／またはローラー１１は、これらに関連して熱を帯びていてもよいし、帯びていなくてもよい。

本明細書には、市販のグラフェン粒子に基づくカプセル化された粒子またはコア−シェル粒子が開示されている。コア−シェル粒子を使用し、定着器部材の上に剥離層を作成する。剥離層は、コア−シェル粒子をフルオロポリマーに分散させることによって作られる。剥離層は、カプセル化されていないグラフェン粒子と比較して、定着器部材に優れた熱導電性を付与する。グラフェン粒子は、フッ素化モノマーの層でコーティングされ、表面で開始される重合によって、グラフェン粒子の表面にコーティングまたはシェル層を製造する。これにより、フルオロポリマー中のコア−シェル粒子の分散性が向上し、得られた層の最終的なコンポジットの熱導電性が向上する。この改良されたコアシェル粒子を、種々の融合サブシステムおよび層の定着器材料として使用してもよい。

いくつかの実施形態では、コア−シェル粒子を中間層として使用してもよい。すでに記載したように、中間層は、シリコーンゴム、低温加硫（ＬＴＶ）シリコーンゴム、シロキサン（例えば、ポリジメチルシロキサン）、フルオロシリコーン、液体シリコーンゴム、例えば、ビニル架橋した熱硬化性ゴムまたはシラノールを室温で架橋した材料などの材料である。中間層は、フルオロエラストマーであってもよい。中間層を、本明細書に記載のコア−シェル粒子と混合してもよい。

本明細書に記載したコアシェル粒子を作るためのカプセル化は、従来のシラン処理または他のナノ粒子の処理よりも効果的である。グラフェン粒子を、コア−シェル粒子の合計重量を基準として、約１重量％〜約２０重量％のポリマーでカプセル化するか、またはコア−シェル粒子の合計重量を基準として、約１重量％〜約１０重量％、または約１重量％〜約５重量％のポリマーでカプセル化する。グラフェン粒子は、厚みが約１ｎｍ〜約２０ｎｍ、またはいくつかの実施形態では、約１ｎｍ〜約１０ｎｍ、または約３ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲である。グラフェン粒子は、面寸法が約２ミクロン〜約２０ミクロン、または約１ミクロン〜約１０ミクロン、または約１ミクロン〜約５ミクロンである。コア−シェルグラフェン粒子は、機能性層または剥離層の配合中および調製中に、フルオロポリマーまたはシリコーンへの分散性が改良されている。フッ素化ビニルモノマー、ポリスチレンおよび／またはポリジビニルベンゼンを用いることによってカプセル化が達成される。グラフェン上のコーティングは、フルオロポリマーと化学的に似ている。また、熱安定性を高め、ポリマーに相溶性の有機コーティングのために、他のカプセル化コーティングを、フルオロ−スチレンおよびペンタフルオロ−スチレンおよび他の市販のモノマーと置き変えることも可能である。

いくつかの実施形態では、グラフェン粒子表面で、いくつかのスチレン類似体の遊離ラジカル重合を実施してもよい。カプセル化されるグラフェン粒子を反応容器に加え、４−ビニルピリデンまたは機能性シランのようなカップリング剤を図６に模式的に示されるように溶媒に溶解させる。カップリング剤は任意である。許容範囲の有機溶媒としては、ヘキサン、シクロヘキサン鉱物スピリット、トルエン、イソプロピルアルコールが挙げられる。モノマーを加え、容器を約７０℃〜約８０℃に維持し、次いで、開始剤、例えば、過酸化ベンゾイルまたは塩化アルミニウムを加える。反応剤を１６〜２０時間かけて一晩撹拌し、遠心分離し、許容範囲の有機溶媒で洗浄し、減圧乾燥器中、約８０℃で約２４時間乾燥させた。使用したモノマーは、以下の一般式によってあらわされ、
式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５は、水素、フッ素またはＣＨ＝ＣＨ_２基である。この例で使用するモノマーは、ジビニルベンゼン、スチレン、ペンタフルオロスチレンである。

反応を図６に示す。粒子のシェルは、ホモポリマーまたはコポリマーであってもよい。このコポリマーの実施形態では、ジビニルベンゼン：スチレン：ペンタフルオロスチレンの重量比は、約１００：０：０〜約５０：０：５０〜約５０：２５：２５であってもよく、その間のすべての範囲であってもよい。シェル層の厚みは、約１ナノメートル〜約１００ナノメートル、または約５ナノメートル〜約５０ナノメートル、または約１０ナノメートル〜約２５０ナノメートルである。

上に記載したコア−シェルグラフェン粒子を用いて剥離層または中間層を製造するために、選択したポリマーを適切な溶媒に十分に溶解する。ポリマーを溶解するのに適した溶媒としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）およびＮ−メチル２ピロリドン（ＮＭＰ）のようなＷｉｔｔｉｇ反応溶媒とともに、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチル−ｔｅｒｔブチルエーテル（ＭＴＢＢ）、メチルｎ−アミルケトン（ＭＡＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ａｌｋａｌｉｓ、メチルアルコール、エチルアルコール、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、または任意の他の低分子量カルボニル、極性溶媒、難燃性油圧油が挙げられる。次いで、カプセル化されたグラフェン粒子を、所望の性質を達成するのに十分な量で加える。融合用途に適切なポリマーとしては、すでに述べたシリコーン、シロキサン、フルオロシリコーン、フルオロエラストマーおよびフルオロプラスチックが挙げられる。撹拌棒または撹拌ブレードまたは超音波デバイスを用いることによって、混合物を十分に混合した後、さらなる化学硬化剤を加える。コア−シェルまたはカプセル化された粒子の重量比は、約８０：２０〜約９５：５（コア：シェル）である。

いくつかの実施形態では、熱導電性を高めるために、約０．５重量％〜約４０重量％のカプセル化されたグラフェン粒子を剥離層に付与してもよい。いくつかの実施形態では、熱導電性を高めるために、約１重量％〜約２０重量％のカプセル化されたグラフェン粒子、または約２重量％〜約１０重量％のカプセル化されたグラフェン粒子を剥離層または機能性層に付与してもよい。剥離層または中間体を、スプレーコーティング、フローコーティング射出成型または別の適切な方法によって作成してもよい。

本明細書に記載の剥離層に使用するのに適したフルオロポリマーとしては、フッ素含有ポリマーが挙げられる。これらのポリマーとしては、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、およびこれらの混合物からなる群から選択されるモノマー繰り返し単位を含むフッ素系ポリマーが挙げられる。フルオロポリマーは、直鎖または分枝鎖のポリマー、架橋したフルオロエラストマーを含んでいてもよい。フルオロポリマーの例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とのコポリマー、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦ（登録商標）またはＶＦ２）とのコポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ（登録商標））と、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とのターポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と、フッ化ビニリデン（ＶＦ２）と、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とのテトラポリマー、およびこれらの混合物が挙げられる。フルオロポリマー粒子は、化学薬品安定性および熱安定性を付与し、表面エネルギーは低い。フルオロポリマー粒子は、融点が約２００℃〜約４００℃、または約２５５℃〜約３６０℃、または約２８０℃〜約３３０℃である。

添加剤およびさらなる導電性フィラーまたは非導電性フィラーが、上述の剥離層中に存在していてもよい。種々の実施形態では、例えば、無機粒子を含む他のフィラー材料または添加剤をコーティング組成物およびその後に形成される表面層に使用してもよい。本明細書で使用する導電性フィラーとしては、カーボンブラック（例えば、カーボンブラック、グラファイト、フラーレン、アセチレンブラック、フッ素化カーボンブラックなど）、カーボンナノチューブ、金属酸化物およびドープされた金属酸化物、例えば、酸化スズ、酸化アンチモン、アンチモンがドープされた酸化スズ、二酸化チタン、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、インジウムがドープされた三酸化スズなど、およびこれらの混合物が挙げられる。特定のポリマー、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、ピロール、ポリインドール、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリアズレン、ポリアゼピン、ポリ（フッ素）、ポリナフタレン、有機スルホン酸塩、リン酸エステル、脂肪酸エステル、アンモニウム塩またはホスホニウム塩、およびこれらの混合物を、導電性フィラーとして用いてもよい。種々の実施形態では、当業者に知られている他の添加剤を入れ、開示されているコンポジット材料を作成することもできる。フィラーを約０重量％〜約３０重量％、または約０重量％〜約５重量％、または約１重量％〜約３重量％加えてもよい。この層の熱導電性は、約０．１Ｗ／ｍＫ〜約３．０Ｗ／ｍＫ、または約１．０Ｗ／ｍＫ〜約３．０Ｗ／ｍＫ、または約２．５Ｗ／ｍＫ〜約３．０Ｗ／ｍＫの範囲であった。

一連のコアシェルグラフェン粒子を上述のように製造した。グラフェン粒子は、ポリジビニルベンゼン（ＰＤＶＢ）、ポリスチレン（ＰＳ）またはポリペンタフルオロスチレン（ＰＰＦＳ）のいずれかのシェル層を有していた。また、シェル層をもたないグラフェン粒子を用いたコントロールも存在していた。

フルオロエラストマー（Ｄｕｐｏｎｔ製ＶｉｔｏｎＧＦ）内に一連のカプセル化されていないグラフェン粒子およびカプセル化されたグラフェン粒子を保持するナノコンポジット膜を調製した。熱拡散性および熱導電性について、この膜を２５℃で評価した。結果を図７および図８にプロットする。コア−シェルグラフェン膜はすべて、フルオロポリマー中に含まれるカプセル化されていないグラフェン粒子よりも高い熱拡散性および熱導電性を有している。それに加え、カプセル化されていないグラフェン粒子ナノコンポジットは、コーティングされていない一連のグラフェンナノコンポジットと比較したとき、拡散性が２倍より高く、導電性が４倍より高い。ＮｅｔｚｓｃｈＮａｎｏｆｌａｓｈＬＦＡ−４４７を用いて平面全体の熱拡散性および熱導電性を測定した。図７および図８は、それぞれ粒子の保持量（重量％）の関数として、それぞれ熱拡散性および熱導電性を示している。

Claims

基材と、
任意要素の中間層と、
前記基材または任意要素の中間層の上に配置されている剥離層と、を備え、前記剥離層が、フルオロポリマーに分散した複数のコア−シェル粒子を含み、前記コアシェル粒子が、ポリマーシェル層に囲まれたグラフェン粒子を含み、ポリマーが、以下の式を有するモノマーから作られ、
式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５は、水素、フッ素またはＣＨ＝ＣＨ_２基である、定着器部材。
前記ポリマーシェル層が、ポリペンタフルオロスチレン、ポリスチレンおよびポリジビニルベンゼンおよびこれらの混合物からなる群から選択されるポリマーを含む、請求項１に記載の定着器部材。
前記シェル層の厚みが、約１ナノメートル〜約１００ナノメートルである、請求項１に記載の定着器部材。
シェル層に囲まれたグラフェンコアを含み、このシェル層が、以下の式を有するモノマーから作られるポリマーを含み、
式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５は、水素、フッ素またはＣＨ＝ＣＨ_２基である、コア−シェル粒子。
基材と、
前記基材の上に配置され、シリコーンゴム、シロキサンおよびフルオロエラストマーからなる群から選択される材料に分散した複数のコア−シェル粒子を含み、コア−シェル粒子が、ポリマーシェル層でカプセル化されたグラフェンを含み、前記ポリマーが、前記基材の上に配置された、ポリペンタフルオロスチレン、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼンおよびこれらの混合物からなる群から選択される中間層と、
前記中間層の上に配置された剥離層と、を備える、定着器部材。
前記剥離層が、約０．１Ｗ／ｍＫ〜約３．０Ｗ／ｍＫの熱導電性を有する、請求項５に記載の定着器部材。