JP2014189600A - 樹脂材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐傷性及び破断に対する強靭性を備えた樹脂材料。
【解決手段】ヒドロキシル基及びフッ素原子を側鎖に有するアクリル樹脂と、分子量300以上5000以下且つ一般式(A)で表されるポリオールと、イソシアネートと、が重合されてなる樹脂材料。一般式(A)HO−R1−X−R1−OH
【選択図】なし
【解決手段】ヒドロキシル基及びフッ素原子を側鎖に有するアクリル樹脂と、分子量300以上5000以下且つ一般式(A)で表されるポリオールと、イソシアネートと、が重合されてなる樹脂材料。一般式(A)HO−R1−X−R1−OH
【選択図】なし
Description
本発明は、樹脂材料に関する。
従来から、様々な分野において、表面での傷付きを抑制する観点から表面に保護膜等として樹脂材料を用いることが行われている。樹脂材料の用途としては、例えば、携帯電話やポータブルゲーム機等の画面を有するポータブル機器、窓ガラス、眼鏡のレンズ、車の窓ガラスやボディ、CD,DVD,BD等の光ディスクの記録面、太陽電池パネル、画像形成装置における定着部材、中間転写部材、記録媒体搬送部材等に用いられる画像形成装置用の無端ベルトやロール、画像形成装置やスキャナ等において画像を光学的に読み取るための原稿が設置されるプラテン用透明板(プラテンガラス等)、ファクシミリの原稿読取装置などの保護膜、床、鏡、ミラー等が挙げられる。
傷付きを抑制する材料としては、例えば特許文献1において、ポリカーボネート系ジオール化合物(A)、水酸基含有アクリル樹脂(B)、分岐数3から5で水酸基当量170から1600のポリカプロラクトンポリオール(C)および硬化剤(D)を含むクリヤー塗料組成物が開示されている。
本発明の目的は、耐傷性および破断に対する強靭性を備えた樹脂材料を提供することにある。
請求項1に係る発明は、
ヒドロキシル基およびフッ素原子を側鎖に有するアクリル樹脂と、
重量平均分子量が300以上5000以下であり且つ下記一般式(A)で表される化合物から選択される少なくとも一種のポリオールと、
イソシアネートと、
が重合されてなる樹脂材料である。
一般式(A) HO−R1−X−R1−OH
(一般式(A)において、前記Xは下記一般式(B1)乃至一般式(B4)から選択される何れかの基を、前記R1は炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上8以下のフッ化アルキル基、または単結合を、表す。但し、前記R1が単結合である場合、前記Xは下記一般式(B2)および一般式(B4)から選択される何れかの基を表す。)
ヒドロキシル基およびフッ素原子を側鎖に有するアクリル樹脂と、
重量平均分子量が300以上5000以下であり且つ下記一般式(A)で表される化合物から選択される少なくとも一種のポリオールと、
イソシアネートと、
が重合されてなる樹脂材料である。
一般式(A) HO−R1−X−R1−OH
(一般式(A)において、前記Xは下記一般式(B1)乃至一般式(B4)から選択される何れかの基を、前記R1は炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上8以下のフッ化アルキル基、または単結合を、表す。但し、前記R1が単結合である場合、前記Xは下記一般式(B2)および一般式(B4)から選択される何れかの基を表す。)
(一般式(B1)乃至一般式(B4)において、前記Y1は前記一般式(A)におけるR1と同一の基、または−Si(R2)2−を、前記Y2は−Si(R2)2−を、前記Zは−OC(=O)O−、−C(=O)O−、または−O−を、前記R2は−H、−CH3、または−CF3を、前記R3はm+2価の結合手を有する、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のフッ化アルキル基を、前記mは1以上3以下の整数を、前記nは1以上の整数を、表す。但し、一般式(B3)および一般式(B4)中に存在する複数のnは同一でも異なっていてもよい。また一般式(B3)および一般式(B4)におけるR1は前記一般式(A)におけるR1と同一の基を表す。)
請求項2に係る発明は、
前記ポリオールの水酸基価が100mgKOH/g以上250mgKOH/g以下である請求項1に記載の樹脂材料である。
前記ポリオールの水酸基価が100mgKOH/g以上250mgKOH/g以下である請求項1に記載の樹脂材料である。
請求項1に係る発明によれば、ヒドロキシル基およびフッ素原子を側鎖に有するアクリル樹脂と、重量平均分子量が前記範囲であり且つ前記一般式(A)で表される化合物から選択される少なくとも一種のポリオールと、イソシアネートと、が重合されてなるものでない場合に比べ、耐傷性および破断に対する強靭性を備えた樹脂材料が提供される。
請求項2に係る発明によれば、前記ポリオールの水酸基価が前記範囲でない場合に比べ、耐傷性および破断に対する強靭性を備えた樹脂材料が提供される。
本発明の実施の形態について以下説明する。
<樹脂材料>
本実施形態に係る樹脂材料は、ヒドロキシル基を側鎖に有するアクリル樹脂と、ポリオールと、イソシアネートと、が重合されてなる。尚、アクリル樹脂はフッ素原子を側鎖に有する。また、ポリオールは、重量平均分子量が300以上5000以下であり且つ下記一般式(A)で表される化合物から選択される少なくとも一種が用いられる。
<樹脂材料>
本実施形態に係る樹脂材料は、ヒドロキシル基を側鎖に有するアクリル樹脂と、ポリオールと、イソシアネートと、が重合されてなる。尚、アクリル樹脂はフッ素原子を側鎖に有する。また、ポリオールは、重量平均分子量が300以上5000以下であり且つ下記一般式(A)で表される化合物から選択される少なくとも一種が用いられる。
一般式(A) HO−R1−X−R1−OH
(一般式(A)において、前記Xは下記一般式(B1)乃至一般式(B4)から選択される何れかの基を、前記R1は炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上8以下のフッ化アルキル基、または単結合を、表す。但し、前記R1が単結合である場合、前記Xは下記一般式(B2)および一般式(B4)から選択される何れかの基を表す。)
(一般式(A)において、前記Xは下記一般式(B1)乃至一般式(B4)から選択される何れかの基を、前記R1は炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上8以下のフッ化アルキル基、または単結合を、表す。但し、前記R1が単結合である場合、前記Xは下記一般式(B2)および一般式(B4)から選択される何れかの基を表す。)
(一般式(B1)乃至一般式(B4)において、前記Y1は前記一般式(A)におけるR1と同一の基、または−Si(R2)2−を、前記Y2は−Si(R2)2−を、前記Zは−OC(=O)O−、−C(=O)O−、または−O−を、前記R2は−H、−CH3、または−CF3を、前記R3はm+2価の結合手を有する、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上8以下のフッ化アルキル基を、前記mは1以上3以下の整数を、前記nは1以上の整数を、表す。但し、一般式(B3)および一般式(B4)中に存在する複数のnは同一でも異なっていてもよい。また一般式(B3)および一般式(B4)におけるR1は前記一般式(A)におけるR1と同一の基を表す。)
ヒドロキシル基を側鎖に有するアクリル樹脂とイソシアネートとが重合されてなる自己修復機能を有する樹脂材料では、架橋密度が高いために可撓性に劣ることがあった。そのため、表面に傷が付けられる程度の力が加えられた際には自己修復機能によって傷が修復されて傷付きが抑制されるものの、より大きな力が加えられた際に樹脂材料自体が容易に破断してしまうことがあった。
これに対し本実施形態に係る樹脂材料では、アクリル樹脂とイソシアネートに加え更に前記一般式(A)で表されるポリオールを重合してなる。アクリル樹脂とイソシアネートとの架橋間に一般式(A)で表されるポリオールを介させることで、樹脂材料における自己修復機能を維持させながらも、更に可撓性が付与されるものと考えられ、これによって本実施形態では切れにくく強靭な樹脂材料が得られる。更に、上記構成によって耐熱性も向上される。
但し、樹脂材料に離型性を付与する観点から、前記アクリル樹脂として更に側鎖にフッ素原子を有するアクリル樹脂を用いた場合、前記一般式(A)で表されるポリオールがアクリル樹脂やイソシアネートと分離し、破断に対する強靭さが得られないことがあった。また、分離したポリオールが凝集し樹脂材料が白濁することもあった。
これに対し本実施形態に係る樹脂材料では、前記一般式(A)で表されるポリオールとして重量平均分子量が上記範囲であるポリオールが重合されてなる。上記ポリオールはアクリル樹脂やイソシアネートと良好に混ざり合って、アクリル樹脂とイソシアネートとの架橋間にポリオールが効率的に介在した樹脂材料が得られるものと考えられる。その結果、本実施形態では自己修復機能を維持しつつ且つ可撓性が付与されて、切れにくく強靭な樹脂材料が得られる。また、樹脂材料の白濁も抑制される。
ついで、本実施形態に係る樹脂材料の組成について説明する。
・アクリル樹脂
本実施形態におけるアクリル樹脂は、ヒドロキシル基およびフッ素原子を側鎖に有する。上記アクリル樹脂の製造には、ヒドロキシル基を有するモノマーと、フッ素原子を有するモノマーと、が用いられ、その他にヒドロキシル基およびフッ素原子を有さないモノマーを併用してもよい。
本実施形態におけるアクリル樹脂は、ヒドロキシル基およびフッ素原子を側鎖に有する。上記アクリル樹脂の製造には、ヒドロキシル基を有するモノマーと、フッ素原子を有するモノマーと、が用いられ、その他にヒドロキシル基およびフッ素原子を有さないモノマーを併用してもよい。
ヒドロキシル基を有するモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、N−メチロールアクリルアミン等のヒドロキシ基を有するエチレン性モノマー等が挙げられる。
また、本実施形態のアクリル樹脂におけるヒドロキシル基はカルボキシ基であってもよい。従って、ヒドロキシル基を有するモノマーとしてカルボキシ基を有するモノマーを用いてもよく、具体例としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸等のカルボキシ基を有するエチレン性モノマーが挙げられる。
また、本実施形態のアクリル樹脂におけるヒドロキシル基はカルボキシ基であってもよい。従って、ヒドロキシル基を有するモノマーとしてカルボキシ基を有するモノマーを用いてもよく、具体例としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸等のカルボキシ基を有するエチレン性モノマーが挙げられる。
フッ素原子を有するモノマーは、フッ素原子を含むものであれば特に限定されない。フッ素原子を有するモノマーに由来する構成単位としては、例えば側鎖の炭素数が2以上20以下のものが挙げられる。またフッ素原子を有するモノマーに由来する構成単位の側鎖における炭素鎖は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。
フッ素原子を有するモノマー1分子に含まれるフッ素原子数は特に限定されないが、例えば1以上25以下が好ましく、3以上17以下がより好ましい。
フッ素原子を有するモノマー1分子に含まれるフッ素原子数は特に限定されないが、例えば1以上25以下が好ましく、3以上17以下がより好ましい。
フッ素原子を有するモノマーの具体例としては、例えば、2−(パーフルオロブチル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート、パーフルオロヘキシルエチレン、ヘキサフルオロプロペン、ヘキサフルオロプロペンエポキサイド、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)等が挙げられる。
アクリル樹脂に対する、フッ素原子の添加割合としては、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、1質量%以上20質量%以下が更に好ましい。
アクリル樹脂に対する、フッ素原子の添加割合としては、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、1質量%以上20質量%以下が更に好ましい。
ヒドロキシル基およびフッ素原子を有さないモノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル等のエチレン性モノマーが挙げられる。
上記アクリル樹脂の合成方法としては、前述のヒドロキシル基を有するモノマーやフッ素原子を有するモノマー等のモノマーを混合し、ラジカル重合やイオン重合等を行った後、精製する方法が挙げられる。
上記アクリル樹脂の水酸基価としては、50mgKOH/g以上400mgKOH/g以下であることが好ましく、更には70mgKOH/g以上250mgKOH/g以下がより好ましく、100mgKOH/g以上250mgKOH/g以下が更に好ましい。
本実施形態に係る樹脂材料において、アクリル樹脂は1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
・ポリオール
本実施形態におけるポリオールは、下記一般式(A)で表される。
一般式(A) HO−R1−X−R1−OH
(一般式(A)において、前記Xは下記一般式(B1)乃至一般式(B4)から選択される何れかの基を、前記R1は炭素数1以上6以下のアルキレン基、炭素数1以上8以下のフッ化アルキレン基、または単結合を、表す。但し、前記R1が単結合である場合、前記Xは下記一般式(B2)および一般式(B4)から選択される何れかの基を表す。)
本実施形態におけるポリオールは、下記一般式(A)で表される。
一般式(A) HO−R1−X−R1−OH
(一般式(A)において、前記Xは下記一般式(B1)乃至一般式(B4)から選択される何れかの基を、前記R1は炭素数1以上6以下のアルキレン基、炭素数1以上8以下のフッ化アルキレン基、または単結合を、表す。但し、前記R1が単結合である場合、前記Xは下記一般式(B2)および一般式(B4)から選択される何れかの基を表す。)
(一般式(B1)乃至一般式(B4)において、前記Y1は前記一般式(A)におけるR1と同一の基、または−Si(R2)2−を、前記Y2は−Si(R2)2−を、前記Zは−OC(=O)O−、−C(=O)O−、または−O−を、前記R2は−H、−CH3、または−CF3を、前記R3はm+2価の結合手を有する、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のフッ化アルキル基を、前記mは1以上3以下の整数を、前記nは1以上の整数を、表す。但し、一般式(B3)および一般式(B4)中に存在する複数のnは同一でも異なっていてもよい。また一般式(B3)および一般式(B4)におけるR1は前記一般式(A)におけるR1と同一の基を表す。)
即ち上記一般式(A)で表されるポリオールは、末端がヒドロキシアルキル、ヒドロキシフッ化アルキル、またはヒドロキシルで変性され、且つその間に−OC(=O)O−基、−C(=O)O−基、または−O−基を少なくとも備えた繰り返し単位を有する。また、一般式(A)におけるXが上記一般式(B1)または(B2)である場合2官能のポリオールを表し、一方Xが上記一般式(B3)または(B4)である場合3官能以上のポリオールを表す。
前記R1で表されるアルキレン基としては、例えばC2H4、CH2、CH(CH3)CH2、C6H6、−C(CH3)2−、CH2C6H10CH2等が挙げられる。
前記R1で表されるフッ化アルキレン基としては、例えばCF2−CH2、CF2、CF2CF2CF2等が挙げられる。
前記R1で表されるフッ化アルキレン基としては、例えばCF2−CH2、CF2、CF2CF2CF2等が挙げられる。
前記Si(R2)2におけるR2は、前記の通り−H、−CH3、または−CF3を表し、これらの中でも−CH3がより好ましい。
前記R3はm+2価の結合手を有する。
R3で表されるアルキル基としては、例えばCH、C4H7、C6H6等が挙げられる。
前記R3で表されるフッ素化アルキルとしては、例えばCF2CFCF2CF2等が挙げられる。
R3で表されるアルキル基としては、例えばCH、C4H7、C6H6等が挙げられる。
前記R3で表されるフッ素化アルキルとしては、例えばCF2CFCF2CF2等が挙げられる。
上記一般式(A)で表されるポリオールとしては、例えば以下に示すポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アルコール変性ポリシリコーンや、その他以下に示すポリオールが挙げられる。
(1)ポリカーボネートポリオール
ポリカーボネートポリオールとしては、下記式(A1−1)で表される2官能のポリオールや、下記式(A1−2)で表される3官能以上のポリオールが挙げられる。下記式(A1−1)(A1−2)に示すごとく、上記ポリカーボネートポリオールとしてはR1がアルキレン基であるものの他にも、フッ化アルキレン基であるフッ素系ポリカーボネートポリオールも挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、下記式(A1−1)で表される2官能のポリオールや、下記式(A1−2)で表される3官能以上のポリオールが挙げられる。下記式(A1−1)(A1−2)に示すごとく、上記ポリカーボネートポリオールとしてはR1がアルキレン基であるものの他にも、フッ化アルキレン基であるフッ素系ポリカーボネートポリオールも挙げられる。
尚、上記式(A1−1)および(A1−2)におけるR1、R3、n、mは、前記一般式(A)および一般式(B1)乃至一般式(B4)の場合と同義である。
上記式(A1−1)または(A1−2)で表されるポリカーボネートポリオールの例としては、例えば、ETERNACOLL−UH、ETERNACOLL−UC(宇部興産社製)等が挙げられる。
(2)ポリエステルポリオール
ポリエステルポリオールとしては、下記式(A2−1)で表される2官能のポリオールや、下記式(A2−2)で表される3官能以上のポリオールが挙げられる。下記式(A2−1)(A2−2)に示すごとく、上記ポリエステルポリオールとしてはR1がアルキル基であるものの他にも、フッ化アルキル基であるフッ素系ポリエステルポリオールも挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、下記式(A2−1)で表される2官能のポリオールや、下記式(A2−2)で表される3官能以上のポリオールが挙げられる。下記式(A2−1)(A2−2)に示すごとく、上記ポリエステルポリオールとしてはR1がアルキル基であるものの他にも、フッ化アルキル基であるフッ素系ポリエステルポリオールも挙げられる。
尚、上記式(A2−1)および(A2−2)におけるR1、R3、n、mは、前記一般式(A)および一般式(B1)乃至一般式(B4)の場合と同義である。
上記式(A2−1)または(A2−2)で表されるポリエステルポリオールの例としては、例えば、プラクセル208、プラクセル312(ダイセル社製)、ポリライトODX−286、ポリライトODX−2586(DIC社製)等が挙げられる。
(3)ポリエーテルポリオール
ポリエーテルポリオールとしては、下記式(A3−1)で表される2官能のポリオールや、下記式(A3−2)で表される3官能以上のポリオールが挙げられる。下記式(A3−1)(A3−2)に示すごとく、上記ポリエーテルポリオールとしてはR1がアルキル基であるものの他にも、フッ化アルキル基であるフッ素系ポリエーテルポリオールも挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、下記式(A3−1)で表される2官能のポリオールや、下記式(A3−2)で表される3官能以上のポリオールが挙げられる。下記式(A3−1)(A3−2)に示すごとく、上記ポリエーテルポリオールとしてはR1がアルキル基であるものの他にも、フッ化アルキル基であるフッ素系ポリエーテルポリオールも挙げられる。
尚、上記式(A3−1)および(A3−2)におけるR1、R3、n、mは、前記一般式(A)および一般式(B1)乃至一般式(B4)の場合と同義である。
上記式(A3−1)または(A3−2)で表されるポリエーテルポリオールの例としては、例えば、エクセノール、プレミノ―ル(旭硝子社製)、PEG#1000(ライオン社製)等が挙げられる。
(4)アルコール変性ポリシリコーン
アルコール変性ポリシリコーンとしては、下記式(A4−1)で表される2官能のポリオールや、下記式(A4−2)で表される3官能以上のポリオールが挙げられる。また、アルコール変性ポリシリコーンは、更に下記式(A5−1)や式(A5−2)で表される態様であってもよい。
下記式(A4−1)(A4−2)および式(A5−1)(A5−2)に示すごとく、上記アルコール変性ポリシリコーンとしてはR1がアルキル基であるアルキルアルコール変性ポリシリコーンの他にも、フッ化アルキル基であるフッ化アルキルアルコール変性ポリシリコーンも挙げられる。また、下記式(A4−1)(A4−2)の場合には、R1が単結合であるアルコール変性ポリシリコーンも挙げられる。
アルコール変性ポリシリコーンとしては、下記式(A4−1)で表される2官能のポリオールや、下記式(A4−2)で表される3官能以上のポリオールが挙げられる。また、アルコール変性ポリシリコーンは、更に下記式(A5−1)や式(A5−2)で表される態様であってもよい。
下記式(A4−1)(A4−2)および式(A5−1)(A5−2)に示すごとく、上記アルコール変性ポリシリコーンとしてはR1がアルキル基であるアルキルアルコール変性ポリシリコーンの他にも、フッ化アルキル基であるフッ化アルキルアルコール変性ポリシリコーンも挙げられる。また、下記式(A4−1)(A4−2)の場合には、R1が単結合であるアルコール変性ポリシリコーンも挙げられる。
尚、上記式(A4−1)(A4−2)(A5−1)および(A5−2)におけるR1、R2、R3、n、mは、前記一般式(A)および一般式(B1)乃至一般式(B4)の場合と同義である。
上記式(A4−1)または(A4−2)で表されるアルキルアルコール変性ポリシリコーンの例としては、例えば、SF8427、BY16−201(東レ・ダウコーニング社製)等が挙げられる。
前記一般式(A)で表されるポリオールの中でも、前記式(A1−1)または式(A1−2)で表される(1)ポリカーボネートポリオール、前記式(A2−1)または式(A2−2)で表される(2)ポリエステルポリオール、前記式(A3−1)または式(A3−2)で表される(3)ポリエーテルポリオール、前記式(A4−1)または式(A4−2)で表される(4)アルコール変性ポリシリコーンが好ましい。
また、一般式(A)で表されるポリオールとしては、官能基数が2以上4以下であることが好ましい。
また、前記一般式(A)で表されるポリオールは、重量平均分子量が300以上5000以下であり、更には500以上2000以下の範囲が好ましい。
一般式(A)で表されるポリオールの重量平均分子量が上記上限値を超える場合には、ポリオールがアクリル樹脂やイソシアネートと分離し、破断に対する強靭さが得られない。一方上記下限値を下回る場合には、アクリル樹脂とイソシアネートとの架橋間に介在するポリオールによる可撓性が得られないものと考えられ、その結果破断に対する強靭さが得られない。
一般式(A)で表されるポリオールの重量平均分子量が上記上限値を超える場合には、ポリオールがアクリル樹脂やイソシアネートと分離し、破断に対する強靭さが得られない。一方上記下限値を下回る場合には、アクリル樹脂とイソシアネートとの架橋間に介在するポリオールによる可撓性が得られないものと考えられ、その結果破断に対する強靭さが得られない。
尚、ポリオールの重量平均分子量は、以下の方法により測定される。
熱分解ガスクロマトグラフ−質量分析計(Py−GC/MS)を用いて合成したポリマーを温度を数点変えて分析する。高温でポリオールの最小単位モノマーを見つけたら、その整数倍のMSのピークを低温分解のスペクトルで確認し、もっとも分子量の大きいスペクトルから重量平均分子量を求める。
熱分解ガスクロマトグラフ−質量分析計(Py−GC/MS)を用いて合成したポリマーを温度を数点変えて分析する。高温でポリオールの最小単位モノマーを見つけたら、その整数倍のMSのピークを低温分解のスペクトルで確認し、もっとも分子量の大きいスペクトルから重量平均分子量を求める。
一般式(A)で表されるポリオールの水酸基価としては、30mgKOH/g以上400mgKOH/g以下であることが好ましく、更には50mgKOH/g以上150mgKOH/g以下が更に好ましい。
一般式(A)で表されるポリオールの水酸基価が上記範囲内であることにより、ポリオールのアクリル樹脂やイソシアネートとの分離が抑制され、破断に対する好適な強靭さが得られる。
一般式(A)で表されるポリオールの水酸基価が上記範囲内であることにより、ポリオールのアクリル樹脂やイソシアネートとの分離が抑制され、破断に対する好適な強靭さが得られる。
尚、上記水酸基価とは、試料1g中の水酸基をアセチル化するために要する水酸化カリウムのmg数を表す。本実施形態における上記水酸基価の測定は、JIS K0070−1992に定められた方法(電位差滴定法)に準じて測定される。ただしサンプルが溶解しない場合は溶媒にジオキサン、THF等の溶媒が用いられる。
重合に用いられる全ての前記アクリル樹脂に含有されるヒドロキシル基の総モル量(a)と、重合に用いられる全ての前記ポリオールに含有されるヒドロキシル基の総モル量(b)との比率(b)/(a)は、0.1以上10以下が好ましく、より好ましくは0.5以上3以下である。
・イソシアネート
前記イソシアネートは、前記アクリル樹脂と前記ポリオール、またはアクリル樹脂同士、ポリオール同士を架橋する架橋剤として機能する。イソシアネートとしては、特に制限されるものではないが、例えば、メチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。またイソシアネートは1種のみであってもよいし2種以上であってもよい。
尚、上記イソシアネートの添加量としては、添加されるイソシアネート基のモル数(c)が、前記アクリル樹脂のヒドロキシル基のモル数(d)と前記ポリオールのヒドロキシル基のモル数(e)との合計モル数((b)+(e))に対し、0.5倍量以上3倍量以下の範囲が好ましい。
前記イソシアネートは、前記アクリル樹脂と前記ポリオール、またはアクリル樹脂同士、ポリオール同士を架橋する架橋剤として機能する。イソシアネートとしては、特に制限されるものではないが、例えば、メチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。またイソシアネートは1種のみであってもよいし2種以上であってもよい。
尚、上記イソシアネートの添加量としては、添加されるイソシアネート基のモル数(c)が、前記アクリル樹脂のヒドロキシル基のモル数(d)と前記ポリオールのヒドロキシル基のモル数(e)との合計モル数((b)+(e))に対し、0.5倍量以上3倍量以下の範囲が好ましい。
・重合方法
ついで、本実施形態に係る樹脂材料の形成方法(樹脂の重合方法)について説明する。
例えばサンプルを形成する方法を一例として説明すると、アクリル樹脂とポリオールとイソシアネートとを混合し、減圧下で脱泡したのちポリイミドのフィルム上にキャストして樹脂層のサンプルを形成し、加熱硬化(例えば85℃で60分、130℃で30分)させることで、樹脂材料が形成される。尚、実用には保護したい表面に塗布したのち、同様に加熱し硬化する。
ついで、本実施形態に係る樹脂材料の形成方法(樹脂の重合方法)について説明する。
例えばサンプルを形成する方法を一例として説明すると、アクリル樹脂とポリオールとイソシアネートとを混合し、減圧下で脱泡したのちポリイミドのフィルム上にキャストして樹脂層のサンプルを形成し、加熱硬化(例えば85℃で60分、130℃で30分)させることで、樹脂材料が形成される。尚、実用には保護したい表面に塗布したのち、同様に加熱し硬化する。
[用途]
上記のようにして得られる、本実施形態に係る樹脂材料は、異物との接触により表面に擦り傷が発生し得る物に対してであれば、特に限定されることなく用い得る。表面に異物が接触し該異物との接触により擦り傷が発生し得る物の例としては、例えば、携帯電話やポータブルゲーム機等のポータブル機器の画面、窓ガラス、眼鏡のレンズ、車の窓ガラスやボディ、CD,DVD,BD等の光ディスクの記録面、太陽電池パネル、画像形成装置における定着部材、中間転写部材、記録媒体搬送部材等に用いられる画像形成装置用の無端ベルトやロール、床、鏡、ミラー等が挙げられる。
上記のようにして得られる、本実施形態に係る樹脂材料は、異物との接触により表面に擦り傷が発生し得る物に対してであれば、特に限定されることなく用い得る。表面に異物が接触し該異物との接触により擦り傷が発生し得る物の例としては、例えば、携帯電話やポータブルゲーム機等のポータブル機器の画面、窓ガラス、眼鏡のレンズ、車の窓ガラスやボディ、CD,DVD,BD等の光ディスクの記録面、太陽電池パネル、画像形成装置における定着部材、中間転写部材、記録媒体搬送部材等に用いられる画像形成装置用の無端ベルトやロール、床、鏡、ミラー等が挙げられる。
携帯電話やポータブルゲーム機等のポータブル機器の画面においては、指の先(爪)や操作用のスティックの先端が接触して擦れることにより擦り傷がつくことがあった。
また、窓ガラス、車の窓ガラスやボディ等は、野外環境に曝されるため風によって運ばれる砂、葉、木の枝等との接触や、虫等との接触など、様々な要因により擦り傷がつくことがあった。
また、眼鏡のレンズ等には、表面に細かい粒子(汚れ)が付着していることがあり、その上から乾拭きを行うことで擦り傷がつくことがあった。
また、CD,DVD,BD等の光ディスクの記録面等には、ケースからの出し入れの際に該ケースの角に接触したり、再生装置,記録装置等からの出し入れの際に該装置の角に接触したり、また指の先(爪)が接触することがあり、これらとの擦れにより擦り傷がつくことがあった。
また、太陽電池パネルやカーブミラーなどは、野外環境に曝されるため風によって運ばれる砂、葉、木の枝等との接触や、虫等との接触など、様々な要因により擦り傷がつくことがあった。
また、画像形成装置における定着部材、中間転写部材、記録媒体搬送部材等に用いられる画像形成装置用の無端ベルトやロールは、画像形成装置内において紙等の記録媒体と接触したり、その他部材と接触するため、これらとの擦れにより擦り傷がつくことがあった。
また、上記の態様に限らず、表面に異物が接触する物であれば、該異物との擦れによって、表面に擦り傷がつくことがあった。
また、窓ガラス、車の窓ガラスやボディ等は、野外環境に曝されるため風によって運ばれる砂、葉、木の枝等との接触や、虫等との接触など、様々な要因により擦り傷がつくことがあった。
また、眼鏡のレンズ等には、表面に細かい粒子(汚れ)が付着していることがあり、その上から乾拭きを行うことで擦り傷がつくことがあった。
また、CD,DVD,BD等の光ディスクの記録面等には、ケースからの出し入れの際に該ケースの角に接触したり、再生装置,記録装置等からの出し入れの際に該装置の角に接触したり、また指の先(爪)が接触することがあり、これらとの擦れにより擦り傷がつくことがあった。
また、太陽電池パネルやカーブミラーなどは、野外環境に曝されるため風によって運ばれる砂、葉、木の枝等との接触や、虫等との接触など、様々な要因により擦り傷がつくことがあった。
また、画像形成装置における定着部材、中間転写部材、記録媒体搬送部材等に用いられる画像形成装置用の無端ベルトやロールは、画像形成装置内において紙等の記録媒体と接触したり、その他部材と接触するため、これらとの擦れにより擦り傷がつくことがあった。
また、上記の態様に限らず、表面に異物が接触する物であれば、該異物との擦れによって、表面に擦り傷がつくことがあった。
これらの異物と接触する物の表面に、本実施形態に係る樹脂材料を保護膜として設けることにより、異物との接触により生じた傷が効率的に修復される。
[無端ベルト]
本実施形態に係る画像形成装置用無端ベルトは、ベルト状の基材と、前記ベルト状の基材上に設けられた、前述の本実施形態に係る樹脂材料と、を有する。
本実施形態に係る画像形成装置用無端ベルトは、ベルト状の基材と、前記ベルト状の基材上に設けられた、前述の本実施形態に係る樹脂材料と、を有する。
図1は、本実施形態に係る無端ベルトを示す斜視図(一部、断面で表わしている)であり、図2は、図1において矢印Aの方向から見た、無端ベルトの端面図である。
図1および図2に示すように、本実施形態の無端ベルト1は、基材2と、基材2の表面に積層された表面層3と、を有する無端状のベルトである。
尚、上記表面層3としては、前述の本実施形態に係る樹脂材料が適用される。
図1および図2に示すように、本実施形態の無端ベルト1は、基材2と、基材2の表面に積層された表面層3と、を有する無端状のベルトである。
尚、上記表面層3としては、前述の本実施形態に係る樹脂材料が適用される。
無端ベルト1の用途としては、例えば、画像形成装置内における定着ベルト、中間転写ベルト、記録媒体搬送ベルト等が挙げられる。
以下、無端ベルト1を定着ベルトとして用いる場合について説明する。
基材2に用いられる材質としては、耐熱性の材料が好ましく、具体的には、公知の各種プラスチック材料および金属材料のものの中から選択して使用される。
基材2に用いられる材質としては、耐熱性の材料が好ましく、具体的には、公知の各種プラスチック材料および金属材料のものの中から選択して使用される。
プラスチック材料のなかでは一般にエンジニアリングプラスチックと呼ばれるものが適しており、例えばフッソ樹脂、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルフォン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルイミド(PEI)、全芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)などが好ましい。また、この中でも機械的強度、耐熱性、耐摩耗性、耐薬品性等に優れる熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂などが好ましい。
また、基材2に用いられる金属材料としては、特に制限は無く、各種金属や合金材料が使用され、例えばSUS、ニッケル、銅、アルミ、鉄などが好適に使用される。また、前記耐熱性樹脂や前記金属材料を複数積層してもよい。
以下、無端ベルト1を中間転写ベルトまたは記録媒体搬送ベルトとして用いる場合について説明する。
基材2に用いる素材としては、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらの中でもポリイミド系樹脂およびポリアミドイミド系樹脂を用いることがより好ましい。なお、基材は環状(無端状)であればつなぎ目があってもなくてもよく、また基材2の厚さは、通常0.02から0.2mmが好ましい。
無端ベルト1を画像形成装置の中間転写ベルトや記録媒体搬送ベルトとして用いる場合、1×109Ω/□から1×1014Ω/□の範囲に表面抵抗率を、1×108から1×1013Ωcmの範囲に体積抵抗率を制御することが好ましい。そのため前記のように必要に応じて、基材2や表面層3に、導電剤として、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、ニッケル、銅合金などの金属または合金、酸化スズ、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、酸化スズ−酸化インジウムまたは酸化スズ−酸化アンチモン複合酸化物などの金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリサルフォン、ポリアセチレンなどの導電性ポリマーなどを添加することが好ましい(ここで、前記ポリマーにおける「導電性」とは体積抵抗率が107Ω・cm未満を意味する)。これら導電剤は、単独または2種以上が併用して使用される。
ここで、上記表面抵抗率および体積抵抗率は、(株)ダイヤインスツルメント製ハイレスタUPMCP−450型URプローブを用いて、22℃、55%RHの環境下で、JIS−K6911に従い測定される。
定着用途の場合において、無端ベルト1は、基材2と表面層3との間に弾性層を含んでもよい。弾性層の材料としては、例えば、各種ゴム材料が用いられる。各種ゴム材料としては、例えば、ウレタンゴム、エチレン・プロピレンゴム(EPM)、シリコーンゴム、フッ素ゴム(FKM)などが挙げられ、特に耐熱性、加工性に優れたシリコーンゴムが好ましい。該シリコーンゴムとしては、例えば、RTVシリコーンゴム、HTVシリコーンゴムなどが挙げられ、具体的には、ポリジメチルシリコーンゴム(MQ)、メチルビニルシリコーンゴム(VMQ)、メチルフェニルシリコーンゴム(PMQ)、フルオロシリコーンゴム(FVMQ)などが挙げられる。
電磁誘導方式の定着装置における定着ベルトとして無端ベルト1を用いる場合は、基材2と表面層3との間に、発熱層を設けてもよい。
発熱層に用いられる材料としては、例えば非磁性金属が挙げられ、具体的には、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリュウム、アンチモン、およびこれらの合金(これらを含む合金)等の金属材料が挙げられる。
発熱層の膜厚としては、5から20μmの範囲とすることが好ましく、7から15μmの範囲とすることがより好ましく、8から12μmの範囲とすることが特に好ましい。
発熱層に用いられる材料としては、例えば非磁性金属が挙げられ、具体的には、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリュウム、アンチモン、およびこれらの合金(これらを含む合金)等の金属材料が挙げられる。
発熱層の膜厚としては、5から20μmの範囲とすることが好ましく、7から15μmの範囲とすることがより好ましく、8から12μmの範囲とすることが特に好ましい。
[ロール]
本実施形態に係る画像形成装置用ロールは、円筒状の基材と、前記円筒状の基材上に設けられた、前述の本実施形態に係る樹脂材料と、を有する。
本実施形態に係る画像形成装置用ロールは、円筒状の基材と、前記円筒状の基材上に設けられた、前述の本実施形態に係る樹脂材料と、を有する。
ついで、本実施形態に係るロールについて説明する。本実施形態のロールは、基材と、基材の表面に積層された表面層と、を有する円筒状のロールである。
尚、上記表面層としては、前述の本実施形態に係る樹脂材料が適用される。
尚、上記表面層としては、前述の本実施形態に係る樹脂材料が適用される。
上記円筒状のロールの用途としては、例えば、画像形成装置内における定着ロール、中間転写ロール、記録媒体搬送ロール等が挙げられる。
以下、円筒状ロールを定着ロールとして用いる場合について説明する。
図3に示す定着部材としての定着ロール610としては、その形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、円筒状のコア611上に表面層613を備えてなる。また、図3に示す通り、コア611と表面層613との間に弾性層612を有していてもよい。
図3に示す定着部材としての定着ロール610としては、その形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、円筒状のコア611上に表面層613を備えてなる。また、図3に示す通り、コア611と表面層613との間に弾性層612を有していてもよい。
円筒状のコア611の材質としては、例えば、アルミニウム(例えば、A−5052材)、SUS、鉄、銅等の金属、合金、セラミックス、FRMなどが挙げられる。本実施形態の定着装置72では外径φ25mm、肉厚0.5mm、長さ360mmの円筒体で構成されている。
弾性層612の材質としては、公知の材質の中から選択されるが、耐熱性の高い弾性体であればどの材料を用いてもよい。特に、ゴム硬度が15から45°(JIS−A)程度のゴム、エラストマー等の弾性体を用いるのが好ましく、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。
本実施形態においては、これらの材質の中でも、表面張力が小さく、弾性に優れる点でシリコーンゴムが好ましい。該シリコーンゴムとしては、例えば、RTVシリコーンゴム、HTVシリコーンゴムなどが挙げられ、具体的には、ポリジメチルシリコーンゴム(MQ)、メチルビニルシリコーンゴム(VMQ)、メチルフェニルシリコーンゴム(PMQ)、フルオロシリコーンゴム(FVMQ)などが挙げられる。
なお、弾性層612の厚みとしては、3mm以下であることが好ましく、0.5から1.5mmの範囲であることがより好ましい。第1実施形態の定着装置72では、ゴム硬度が35°(JIS−A)のHTVシリコーンゴムを72μmの厚さでコアに被覆している。
表面層613の厚みとしては、例えば5μm以上50μm以下が挙げられ、10μm以上30μm以下であってもよいる。
定着ロール610を加熱する加熱源としては、上述のように、例えばハロゲンランプ660が用いられ、上記コア611の内部に収容する形状、構造のものであれば特に制限はなく、目的に応じて選択される。ハロゲンランプ660により加熱された定着ロール610の表面温度は、定着ロール610に設けられた感温素子690により計測され、制御手段によりその温度が一定に制御される。感温素子690としては、特に制限はなく、例えば、サーミスタ、温度センサなどが挙げられる。
―定着装置(画像定着装置)―
図3は、画像形成装置内に設けられる定着装置72の概略構成図である。図3に示す定着装置72は、回転駆動する回転体としての定着ロール610と、無端ベルト620(加圧ベルト)と、無端ベルト620を介して定着ロール610を加圧する圧力部材である圧力パッド640とを備えて構成されている。なお、圧力パッド640は、無端ベルト620と定着ロール610とが相対的に加圧されていればよい。従って、無端ベルト620側が定着ロール610に加圧されても良く、定着ロール610側が無端ベルト620に加圧されても良い。
図3は、画像形成装置内に設けられる定着装置72の概略構成図である。図3に示す定着装置72は、回転駆動する回転体としての定着ロール610と、無端ベルト620(加圧ベルト)と、無端ベルト620を介して定着ロール610を加圧する圧力部材である圧力パッド640とを備えて構成されている。なお、圧力パッド640は、無端ベルト620と定着ロール610とが相対的に加圧されていればよい。従って、無端ベルト620側が定着ロール610に加圧されても良く、定着ロール610側が無端ベルト620に加圧されても良い。
定着ロール610の内部には、挟込領域において未定着トナー像を加熱する加熱手段の一例としてのハロゲンランプ660が配設されている。加熱手段としては、ハロゲンランプに限られず、発熱する他の発熱部材を用いてもよい。
一方、定着ロール610の表面には感温素子690が接触して配置されている。この感温素子690による温度計測値に基づいて、ハロゲンランプ660の点灯が制御され、定着ロール610の表面温度が設定温度(例えば、150℃)に維持される。
無端ベルト620は、内部に配置された圧力パッド640とベルト走行ガイド630と、図示しないエッジガイドによって回転自在に支持されている。そして、挟込領域Nにおいて定着ロール610に対して加圧された状態で接触して配置されている。
圧力パッド640は、無端ベルト620の内側において、無端ベルト620を介して定着ロール610に加圧される状態で配置され、定着ロール610との間で挟込領域Nを形成している。圧力パッド640は、幅の広い挟込領域Nを確保するためのプレ挟込部材641を挟込領域Nの入口側に配置し、定着ロール610に歪みを与えるための剥離挟込部材642を挟込領域Nの出口側に配置している。
さらに、無端ベルト620の内周面と圧力パッド640との摺動抵抗を小さくするために、プレ挟込部材641および剥離挟込部材642の無端ベルト620と接する面に低摩擦シート680が設けられている。そして、圧力パッド640と低摩擦シート680とは、金属製のホルダ650に保持されている。
さらに、ホルダ650にはベルト走行ガイド630が取り付けられ、無端ベルト620がスムーズに回転するように構成されている。すなわち、ベルト走行ガイド630は、無端ベルト620内周面と摺擦するため、静止摩擦係数の小さな材質で形成されている。また、ベルト走行ガイド630は、無端ベルト620から熱を奪い難いように熱伝導率の低い材質で形成されている。
そして定着ロール610は、図示しない駆動モータにより矢印C方向に回転し、この回転に従動して無端ベルト620は、定着ロール610の回転方向と反対の方向へ回転する。すなわち、定着ロール610が図3における時計方向へ回転するのに対して、無端ベルト620は反時計方向へ回転する。
未定着トナー像を有する用紙Kは、定着入口ガイド560によって導かれて、挟込領域Nに搬送される。そして、用紙Kが挟込領域Nを通過する際に、用紙K上のトナー像は挟込領域Nに作用する圧力と、定着ロール610から供給される熱とによって定着される。
上記定着装置72では、定着ロール610の外周面に倣う凹形状のプレ挟込部材641により挟込領域Nが確保される。
また、本実施形態に係る定着装置72では、定着ロール610の外周面に対し突出させて剥離挟込部材642を配置することにより、挟込領域Nの出口領域において定着ロール610の歪みが局所的に大きくなるように構成されている。この構成により、定着後の用紙Kが定着ロール610から剥離する。
また、剥離の補助手段として、定着ロール610の挟込領域Nの下流側に、剥離部材700が配設されている。剥離部材700は、剥離バッフル710が定着ロール610の回転方向と対向する向き(カウンタ方向)に定着ロール610と近接する状態でホルダ720によって保持されている。
なお、本実施形態の画像形成装置101では、定着装置72の無端ベルト620として上記実施形態の無端ベルトを用いているが、中間転写ベルト86として上記実施形態の無端ベルトが用いられてもよい。
<ポータブル機器>
本実施形態に係る樹脂材料は、少なくとも画像を表示する画面を有するポータブル機器において、該画面の保護膜として用い得る。
携帯電話やポータブルゲーム機等のポータブル機器における画面(例えば液晶画面)には、操作の際に指の先(爪)が接触したり、更に操作用のスティックがある場合には該スティックの先端が接触して擦れることにより擦り傷がつくことがあった。これに対し、本実施形態に係る樹脂材料を保護膜として有することで、たとえ擦り傷が発生した場合であっても該擦り傷が修復されるため、表面に永久に残る擦り傷(永久傷)の発生が効率的に抑制される。
本実施形態に係る樹脂材料は、少なくとも画像を表示する画面を有するポータブル機器において、該画面の保護膜として用い得る。
携帯電話やポータブルゲーム機等のポータブル機器における画面(例えば液晶画面)には、操作の際に指の先(爪)が接触したり、更に操作用のスティックがある場合には該スティックの先端が接触して擦れることにより擦り傷がつくことがあった。これに対し、本実施形態に係る樹脂材料を保護膜として有することで、たとえ擦り傷が発生した場合であっても該擦り傷が修復されるため、表面に永久に残る擦り傷(永久傷)の発生が効率的に抑制される。
<窓ガラス、車のボディ>
本実施形態に係る樹脂材料は、建物や車等における窓ガラスの保護膜として用い得る。また、本実施形態に係る樹脂材料は、車のボディの保護膜として用い得る。
建物の窓ガラス、車の窓ガラスやボディ等は、野外環境に曝されるため風によって運ばれる砂、葉、木の枝等との接触や、虫等との接触や洗車時など、様々な要因により擦り傷がつくことがあった。これに対し、本実施形態に係る樹脂材料を保護膜として有することで、たとえ擦り傷が発生した場合であっても該擦り傷が修復されるため、表面に永久に残る擦り傷(永久傷)の発生が効率的に抑制される。
本実施形態に係る樹脂材料は、建物や車等における窓ガラスの保護膜として用い得る。また、本実施形態に係る樹脂材料は、車のボディの保護膜として用い得る。
建物の窓ガラス、車の窓ガラスやボディ等は、野外環境に曝されるため風によって運ばれる砂、葉、木の枝等との接触や、虫等との接触や洗車時など、様々な要因により擦り傷がつくことがあった。これに対し、本実施形態に係る樹脂材料を保護膜として有することで、たとえ擦り傷が発生した場合であっても該擦り傷が修復されるため、表面に永久に残る擦り傷(永久傷)の発生が効率的に抑制される。
<眼鏡のレンズ>
本実施形態に係る樹脂材料は、眼鏡のレンズの保護膜として用い得る。
眼鏡のレンズには、表面に細かい粒子(汚れ)が付着していることがあり、その上から乾拭きを行うことで擦り傷がつくことがあった。これに対し、本実施形態に係る樹脂材料を有することで、たとえ擦り傷が発生した場合であっても該擦り傷が修復されるため、表面に永久に残る擦り傷(永久傷)の発生が効率的に抑制される。
本実施形態に係る樹脂材料は、眼鏡のレンズの保護膜として用い得る。
眼鏡のレンズには、表面に細かい粒子(汚れ)が付着していることがあり、その上から乾拭きを行うことで擦り傷がつくことがあった。これに対し、本実施形態に係る樹脂材料を有することで、たとえ擦り傷が発生した場合であっても該擦り傷が修復されるため、表面に永久に残る擦り傷(永久傷)の発生が効率的に抑制される。
<光ディスク>
本実施形態に係る樹脂材料は、光ディスクの記録面の保護膜として用い得る。
CD,DVD,BD等の光ディスクの記録面等には、ケースからの出し入れの際に該ケースの角に接触したり、再生装置,記録装置等からの出し入れの際に該装置の角に接触したり、また指の先(爪)が接触することがあり、これらとの擦れにより擦り傷がつくことがあった。その結果、記録面についた傷に起因して、読み取りエラーが生じることがあった。これに対し、本実施形態に係る樹脂材料を保護膜として有することで、たとえ擦り傷が発生した場合であっても該擦り傷が修復されるため、表面に永久に残る擦り傷(永久傷)の発生が効率的に抑制される。その結果、読み取りエラーの発生も効率的に抑制される。
本実施形態に係る樹脂材料は、光ディスクの記録面の保護膜として用い得る。
CD,DVD,BD等の光ディスクの記録面等には、ケースからの出し入れの際に該ケースの角に接触したり、再生装置,記録装置等からの出し入れの際に該装置の角に接触したり、また指の先(爪)が接触することがあり、これらとの擦れにより擦り傷がつくことがあった。その結果、記録面についた傷に起因して、読み取りエラーが生じることがあった。これに対し、本実施形態に係る樹脂材料を保護膜として有することで、たとえ擦り傷が発生した場合であっても該擦り傷が修復されるため、表面に永久に残る擦り傷(永久傷)の発生が効率的に抑制される。その結果、読み取りエラーの発生も効率的に抑制される。
<太陽電池パネル>
本実施形態に係る樹脂材料は、太陽電池パネル保護膜として用い得る。
太陽電池パネルや、カーブミラー等は、野外環境に曝されるため風によって運ばれる砂、葉、木の枝等との接触や、虫等との接触など、様々な要因により擦り傷がつくことがあった。これに対し、本実施形態に係る樹脂材料を保護膜として有することで、たとえ擦り傷が発生した場合であっても該擦り傷が修復されるため、表面に永久に残る擦り傷(永久傷)の発生が効率的に抑制される。
本実施形態に係る樹脂材料は、太陽電池パネル保護膜として用い得る。
太陽電池パネルや、カーブミラー等は、野外環境に曝されるため風によって運ばれる砂、葉、木の枝等との接触や、虫等との接触など、様々な要因により擦り傷がつくことがあった。これに対し、本実施形態に係る樹脂材料を保護膜として有することで、たとえ擦り傷が発生した場合であっても該擦り傷が修復されるため、表面に永久に残る擦り傷(永久傷)の発生が効率的に抑制される。
以下、実施例を交えて本発明を詳細に説明するが、以下に示す実施例のみに本発明は限定されるものではない。尚、以下において「部」および「%」は、特に断りのない限り質量基準である。
〔実施例1〕
<アクリル樹脂プレポリマーA1の合成> ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA、95部と、プラクセル FM3(ダイセル社製)510部、フッ素原子を有するモノマーであるFAMAC6(NOK社製、モノマー1分子に含まれるフッ素原子数:13)330部(アクリル樹脂プレポリマーに対するフッ素原子の割合13.5質量%)と、ブチルメタクリレート(BMA)210部と、重合開始剤(過酸化ベンゾイル、BPO)27部と、MEK(メチルエチルケトン)300部と、からなるモノマー溶液を滴下ロートに入れ、窒素還流下でMEK300部中に、攪拌下3時間かけて滴下し重合した。さらにMEK80部とBPO4部とからなる液を1時間かけて滴下し、反応を完結させ、アクリル樹脂プレポリマーA1を合成した。
<アクリル樹脂プレポリマーA1の合成> ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA、95部と、プラクセル FM3(ダイセル社製)510部、フッ素原子を有するモノマーであるFAMAC6(NOK社製、モノマー1分子に含まれるフッ素原子数:13)330部(アクリル樹脂プレポリマーに対するフッ素原子の割合13.5質量%)と、ブチルメタクリレート(BMA)210部と、重合開始剤(過酸化ベンゾイル、BPO)27部と、MEK(メチルエチルケトン)300部と、からなるモノマー溶液を滴下ロートに入れ、窒素還流下でMEK300部中に、攪拌下3時間かけて滴下し重合した。さらにMEK80部とBPO4部とからなる液を1時間かけて滴下し、反応を完結させ、アクリル樹脂プレポリマーA1を合成した。
<樹脂材料サンプルA1の形成>
下記A液と下記B液とを、下記の割合で混合したのち、下記C液をさらに加え10分間減圧下で脱泡した。それを75μm厚のポリイミドフィルムにキャストして、85℃で1時間、さらに130℃で30分硬化して40μmの膜厚の樹脂材料サンプルA1を得た。
・A液(上記アクリル樹脂プレポリマーA1液、46.5%、水酸基価115):21.5部
・B液(ポリカーボネートポリオール、構造「HO−[ROCOO]n−ROH/R=(CH2)6」、宇部興産社製、商品名:ETERNACOLL UH−100、官能基数:2、重量平均分子量:1000、水酸基価:112):10.3部
・C液(イソシアネート、旭化成ケミカルズ社製、デュラネートTKA100、化合物名:ヘキサメチレンジイソシアネートのポリイソシアヌレート体):7.5部(A液とB液の総水酸基と当量のイソシアネートを用いた)
尚、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は1であった。
下記A液と下記B液とを、下記の割合で混合したのち、下記C液をさらに加え10分間減圧下で脱泡した。それを75μm厚のポリイミドフィルムにキャストして、85℃で1時間、さらに130℃で30分硬化して40μmの膜厚の樹脂材料サンプルA1を得た。
・A液(上記アクリル樹脂プレポリマーA1液、46.5%、水酸基価115):21.5部
・B液(ポリカーボネートポリオール、構造「HO−[ROCOO]n−ROH/R=(CH2)6」、宇部興産社製、商品名:ETERNACOLL UH−100、官能基数:2、重量平均分子量:1000、水酸基価:112):10.3部
・C液(イソシアネート、旭化成ケミカルズ社製、デュラネートTKA100、化合物名:ヘキサメチレンジイソシアネートのポリイソシアヌレート体):7.5部(A液とB液の総水酸基と当量のイソシアネートを用いた)
尚、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は1であった。
〔実施例2〕
実施例1において、ETERNACOLL UH−100をETERNACOLL UH−50(分子量500)に、C液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に、変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルA2を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は500、水酸基価は224、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は1であった。
実施例1において、ETERNACOLL UH−100をETERNACOLL UH−50(分子量500)に、C液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に、変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルA2を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は500、水酸基価は224、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は1であった。
〔実施例3〕
実施例1において、ETERNACOLL UH−100をETERNACOLL UH−200(分子量2000)に、C液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に、変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルA3を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は2000、水酸基価は56、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は1であった。
実施例1において、ETERNACOLL UH−100をETERNACOLL UH−200(分子量2000)に、C液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に、変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルA3を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は2000、水酸基価は56、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は1であった。
〔実施例4〕
実施例1において、ETERNACOLL UH−100の量を倍量にし、C液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に、変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルA4を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は1000、水酸基価は112、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は2であった。
実施例1において、ETERNACOLL UH−100の量を倍量にし、C液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に、変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルA4を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は1000、水酸基価は112、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は2であった。
〔実施例5〕
実施例1において、ETERNACOLL UH−100をにエクセノールEL−1030(旭硝子社製)に、C液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に、変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルA5を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は1000、水酸基価は160、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は1であった。
実施例1において、ETERNACOLL UH−100をにエクセノールEL−1030(旭硝子社製)に、C液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に、変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルA5を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は1000、水酸基価は160、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は1であった。
〔実施例6〕
実施例1において、ETERNACOLL UH−100をPF656(北村化学産業、構造「HO−[CH2−C(−CH3)(−CH2−OR)−CH2O]6−H/R=CH2CF2CF3」)に、C液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に、変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルA6を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は1410、水酸基価は79、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は0.2であった。
実施例1において、ETERNACOLL UH−100をPF656(北村化学産業、構造「HO−[CH2−C(−CH3)(−CH2−OR)−CH2O]6−H/R=CH2CF2CF3」)に、C液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に、変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルA6を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は1410、水酸基価は79、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は0.2であった。
〔比較例1〕
実施例1の<樹脂層サンプルA1の形成>において、B液を0部に、C液を3.8部に変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルB1を得た。
実施例1の<樹脂層サンプルA1の形成>において、B液を0部に、C液を3.8部に変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルB1を得た。
・比較例2
実施例1の<樹脂層サンプルA1の形成>において、B液に用いたポリオールをPEG−6000J(ライオン)10.4部に変更し、且つC液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルB2を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は6000、水酸基価は11、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は0.1であった。
実施例1の<樹脂層サンプルA1の形成>において、B液に用いたポリオールをPEG−6000J(ライオン)10.4部に変更し、且つC液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量に変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルB2を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は6000、水酸基価は11、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は0.1であった。
・比較例3
実施例1の<樹脂層サンプルA1の形成>において、B液に用いたポリオールをエチレングリコール0.3部に変更し、且つC液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量にを変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルB3を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は62、水酸基価は1839、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は0.5であった。
実施例1の<樹脂層サンプルA1の形成>において、B液に用いたポリオールをエチレングリコール0.3部に変更し、且つC液の量をA液とB液の総水酸基量と当量のイソシアネ−トを含むC液の量にを変更した以外は、実施例1に記載の方法により、樹脂材料サンプルB3を得た。
尚、B液におけるポリオールの官能基数は2、重量平均分子量は62、水酸基価は1839、A液におけるアクリル樹脂プレポリマーのヒドロキシル基の総モル量(A)とB液におけるポリオールのヒドロキシル基の総モル量(B)との比率(B)/(A)は0.5であった。
[評価]
上記実施例および比較例について、下記の方法により耐傷性、強靭性について試験を行った。
上記実施例および比較例について、下記の方法により耐傷性、強靭性について試験を行った。
・耐傷性試験
下の方法により、前記で得た樹脂層サンプルの永久傷付きやすさを評価した。
上記で得た樹脂層サンプルを、レスカ社製フリクションプレーヤーにセットした。端子に#0000のスチールウールを貼り付け、30g重の荷重を載せて周速30mm/secで5周したあと3分後に表面の傷の状態を評価する。
A:全く傷がない
B:1,2本の薄い傷有り
C:薄い傷が数本
D:深い傷がある
測定結果を、下記表1に示す。
下の方法により、前記で得た樹脂層サンプルの永久傷付きやすさを評価した。
上記で得た樹脂層サンプルを、レスカ社製フリクションプレーヤーにセットした。端子に#0000のスチールウールを貼り付け、30g重の荷重を載せて周速30mm/secで5周したあと3分後に表面の傷の状態を評価する。
A:全く傷がない
B:1,2本の薄い傷有り
C:薄い傷が数本
D:深い傷がある
測定結果を、下記表1に示す。
・強靭性試験
以下の方法により、前記で得た樹脂層サンプルの強靭性を、耐荷重を測ることで評価した。
上記で得た樹脂層サンプルを、ヘイドン社製の摩擦試験機(商品名:TRIBOGEAR)にセットした。樹脂層サンプル上で曲率0.05のサファイア針を一定速度で加重(0から50g重)しながら3cm走らせる。2時間後、樹脂層サンプル表面に残っている傷の長さを測定することで、傷付きはじめの荷重を求めた。
A:50gの端まで傷がない
B:40g以上50g未満の位置で傷ができる
C:20g以上40g未満の位置で傷ができる
D:20g未満で傷ができる
測定結果を、下記表1に示す。
以下の方法により、前記で得た樹脂層サンプルの強靭性を、耐荷重を測ることで評価した。
上記で得た樹脂層サンプルを、ヘイドン社製の摩擦試験機(商品名:TRIBOGEAR)にセットした。樹脂層サンプル上で曲率0.05のサファイア針を一定速度で加重(0から50g重)しながら3cm走らせる。2時間後、樹脂層サンプル表面に残っている傷の長さを測定することで、傷付きはじめの荷重を求めた。
A:50gの端まで傷がない
B:40g以上50g未満の位置で傷ができる
C:20g以上40g未満の位置で傷ができる
D:20g未満で傷ができる
測定結果を、下記表1に示す。
1 無端ベルト
2 基材
3 表面層
72 定着装置
610 定着ロール
620 無端ベルト
K 用紙
2 基材
3 表面層
72 定着装置
610 定着ロール
620 無端ベルト
K 用紙
Claims (2)
- ヒドロキシル基およびフッ素原子を側鎖に有するアクリル樹脂と、
重量平均分子量が300以上5000以下であり且つ下記一般式(A)で表される化合物から選択される少なくとも一種のポリオールと、
イソシアネートと、
が重合されてなる樹脂材料。
一般式(A) HO−R1−X−R1−OH
(一般式(A)において、前記Xは下記一般式(B1)乃至一般式(B4)から選択される何れかの基を、前記R1は炭素数1以上6以下のアルキレン基、炭素数1以上8以下のフッ化アルキレン基、または単結合を、表す。但し、前記R1が単結合である場合、前記Xは下記一般式(B2)および一般式(B4)から選択される何れかの基を表す。)
(一般式(B1)乃至一般式(B4)において、前記Y1は前記一般式(A)におけるR1と同一の基、または−Si(R2)2−を、前記Y2は−Si(R2)2−を、前記Zは−OC(=O)O−、−C(=O)O−、または−O−を、前記R2は−H、−CH3、または−CF3を、前記R3はm+2価の結合手を有する、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のフッ化アルキル基を、前記mは1以上3以下の整数を、前記nは1以上の整数を、表す。但し、一般式(B3)および一般式(B4)中に存在する複数のnは同一でも異なっていてもよい。また一般式(B3)および一般式(B4)におけるR1は前記一般式(A)におけるR1と同一の基を表す。) - 前記ポリオールの水酸基価が100mgKOH/g以上250mgKOH/g以下である請求項1に記載の樹脂材料。
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