JP3668748B2 - 摺動部品用非付着性成形材料、分離爪及び排紙コロ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＡ機器用として好適な摺動部品用非付着性成形材料並びにこれを成形してなるＯＡ機器用分離爪及び排紙コロに関する。
【０００２】
【従来の技術】
摺動部品は、例えば、電子複写装置等のＯＡ機器において、分離爪、排紙コロ等として使用されている。電子複写装置の分離爪は、加熱ローラーを通過した複写紙が加熱ローラーに巻きつくことを防止し確実に排出させるため加熱ローラーと対接するように配置されている。また排紙コロは、加熱ローラーにより静電潜像に従ってトナーを転写された複写紙が、電子複写装置の外部に順調に排紙されるように隣接配置された排紙ローラー上で、的確に複写紙を誘導するように設置されている。
【０００３】
これらの摺動部品は、現在、形状の複雑化と生産性の向上に伴い、射出成形により製造されていく傾向になり、これらの摺動部品用に使用される成形材料には、まず、寸法安定性、形状安定性等の射出成形品としての基礎的性能が要求されている。
また、摺動部品としての基本的性能として、低摩擦性、耐摩耗性、低相手材攻撃性等が要求される。更に、加熱ローラーに隣接して使用されるため、耐熱性、耐熱形状安定性等が要求される。
【０００４】
特開昭６１−５５６７４号公報には、フッ素樹脂、ポリエーテルケトン、及び、炭素繊維を特定の割合で混合した組成物を成形してなり、摺動部品として適切な複写機器用分離爪が開示されている。この技術は、低トナー付着性が充分ではなく、繰り返し使用による複写紙の汚れの原因である分離爪へのトナーの付着とその後の複写紙への付着、隣接しているローラーを傷つけやすい等の低相手材攻撃性等の点で、充分に満足のゆくものではなかった。
【０００５】
特開昭６０−４７０４８号公報には、熱可塑性フッ素樹脂にチタン酸カリウムウィスカーを特定量含有させた組成物が複写機器用分離爪に好適であることが開示されている。このものは、耐熱性や低トナー付着性に優れたものであるが、硬度及びクリープ特性がなお低いため、形状安定性に欠けているので、充分に満足のゆくものではなかった。
【０００６】
特開昭５７−１１１５６９号公報には、分離爪の少なくとも先端部表面をフッ素樹脂で皮覆する技術が開示されている。しかしながら、このものでは、表面処理工程が必須であり経済性が低いうえ、当該皮覆の剥離及び摩耗を回避することができないので、充分に満足のゆくものではなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記現状に鑑み、本発明は、摺動部品としての基本性能を充分に有するほか、硬度、荷重たわみ、耐クリープ性、摺動性、成形性及び低トナー付着性のいずれの面においても全体としてバランスがとれており既存技術を凌駕することができる摺動部品用非付着性成形材料を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の摺動部品用非付着性成形材料は、フッ素樹脂及びフッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂からなる混合物に、繊維状フィラーを加えてなり、前記フッ素樹脂及びフッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂からなる混合物７０〜９５重量％に、繊維状フィラーが５〜３０重量％であり、前記フッ素樹脂１００重量部に対して、前記フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂が６０重量部以上、８６重量部未満であり、前記フッ素樹脂は、溶融粘度が３８０℃において１０ ^７ ｐｏｉｓｅ以下であるポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とするものである。以下に本発明を詳述する。
【０００９】
本発明の摺動部品用非付着性成形材料の第一の成分は、フッ素樹脂である。上記フッ素樹脂としては、分子中にフッ素原子を含有する合成高分子であれば特に限定されず、公知のものを使用することができる。このようなものとして、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が好ましい。更に好ましくは、ＰＴＦＥである。
【００１０】
上記ＰＦＡは、テトラフルオロエチレンと式：ＣＦ₂ ＝ＣＦ−Ｏ−Ｒｆ（式中、Ｒｆは炭素数１〜１０のフルオロアルキル基を表す。）で示されるフルオロアルキルビニルの少なくとも１種との共重合体である。フルオロアルキルビニルエーテルとしては、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）が好ましい。ＰＦＡは、好ましくは、テトラフルオロエチレン９９〜９２重量％とフルオロアルキルビニルエーテル１〜８重量％とからなる。
【００１１】
ＦＥＰは、好ましくは、テトラフルオロエチレン９９〜８０重量％とヘキサフルオロプロピレン１〜２０重量％とからなる。
ＥＴＦＥは、好ましくは、テトラフルオロエチレン９０〜７４重量％と、エチレン１０〜２６重量％とからなる。
【００１２】
これら含フッ素溶融樹脂は、この樹脂の本質的な性質を損なわない範囲で他のモノマーを含んでいてもよい。上記他のモノマーとしては、テトラフルオロエチレン（ただし、ＰＦＡ、ＦＥＰ及びＥＴＦＥを除く。）、ヘキサフルオロプロピレン（ただし、ＦＥＰを除く。）、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ただし、ＰＦＡを除く。）、パーフルオロアルキルエチレン（アルキル基の炭素数１〜１０）、パーフルオロアルキルアリルエーテル（アルキル基の炭素数１〜１０）、及び、式：
ＣＦ₂ ＝ＣＦ［ＯＣＦ₂ ＣＦ（ＣＦ₃ ）］_n ＯＣＦ₂ （ＣＦ₂ ）_p Ｙ
（式中、Ｙはハロゲン、ｎは０〜５の整数、ｐは０〜２の整数を表す。）で示される化合物が挙げられる。他のモノマーの量は、重合体の５０重量％以下、好ましくは、０．０１〜４５重量％である。
【００１３】
上記フッ素樹脂の分子量は特に限定されないが、特にＰＴＦＥの場合には、溶融粘度が３８０℃において１０⁷ ｐｏｉｓｅ以下のものが好ましい。これらのフッ素樹脂は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００１４】
本発明の摺動部品用非付着性成形材料の第二の成分は、フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂である。上記熱可塑性樹脂としては特に限定されず、公知のものを使用することができるが、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリエステル、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド等が好ましい。更に好ましくは、ＰＰＳである。
【００１５】
上記熱可塑性樹脂の分子量は特に限定されない。また、これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００１６】
本発明の摺動部品用非付着性成形材料の第三の成分は、繊維状フィラーである。上記繊維状フィラーとしては、特に限定されず、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、セラミック繊維、ロックウール、スラグウール、チタン酸カリウムウィスカー、シリコーンカーバイドウィスカー、サファイアウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、ウォラストナイト、銅線、鋼線、ステンレス鋼線、炭化ケイ素繊維、芳香族ポリアミド繊維等の公知のものを使用することができるが、炭素繊維を使用した場合には、その導電効果により、更に静電気の発生を未然に防止し、低トナー付着性が更に良好になる。
【００１７】
上記炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、セルロース系等のいずれでもよい。上記炭素繊維の繊維径は、本発明の目的に適合させるためには５〜３０μｍが好ましく、形状は、良好な硬度を付与する目的のためには、アスペクト比が１０〜３００のものが好ましい。
【００１８】
本発明においては、上記フッ素樹脂と上記フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂を混合したもの７０〜９５重量％に、上記繊維状フィラーを５〜３０重量％含有させる。上記繊維状フィラーが５重量％未満では強度の点で良好な形状安定性を保持することができず、３０重量％を超えると混合物の流動性が低くなり、成形時に鋭利な先端部を形成することが困難となるので、上記範囲に限定される。好ましくは、上記フッ素樹脂と上記フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂を混合したもの８０〜９５重量％に、上記繊維状フィラーを５〜２０重量％である。
【００１９】
本発明においては、上記フッ素樹脂１００重量部に対して、上記フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂を６０〜１００重量部混合する。即ち、上記フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂は、上記フッ素樹脂に比較して必ず同量か又は少量配合され、しかも６０重量％を下回ることがない。ここに本発明の要旨がある。
【００２０】
上記フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂が６０重量部未満であると混合物の流動性が低くなり、成形時に鋭利な先端部を形成することが困難となり、１００重量部を超えると、隣接しているローラーを傷つけるとともに、低トナー付着性の発現が不良となり、本発明の目的を達成することが困難となる。
【００２１】
なお、ここにいう「低トナー付着性」とは、分離爪等として使用した場合において、繰り返し使用によるトナーの付着が少ないことを意味するとともに、いったん付着したトナーを容易に拭き取ることができることをも意味し、付着トナーの堆積が起こらないことを意味するものである。低トナー付着性は、給紙状態において紙上に静電付着したトナーが繰り返し使用により少しずつ分離爪に付着し、しかる後に次に給紙された複写紙上の画像以外の部分にそのトナーが移って当該複写紙を汚すことによる不都合を防止する（防汚する）性能をも意味する。
【００２２】
本発明の摺動部品用非付着性成形材料は、ショアー硬度（Ｈ_S Ｄ）が、７０〜８０であり、クリープ（全変形）が、３％以下であるところに特徴がある。これにより、本発明の摺動部品用非付着性成形材料により成形されたＯＡ機器用摺動部品は、充分の硬度、荷重たわみ及び耐クリープ性を奏することができる。
【００２３】
本発明の摺動部品用非付着性成形材料の製造方法は特に限定されず、公知の混練方法等を採用することができる。例えば、本発明の第一の成分と第二の成分とをミキサー、タンブラー等により予備混合した後、第三の成分を添加して二軸押出機等により溶融混練して製造することができる。その他、本発明のすべての成分の所要量を混合した後、溶融混練することによっても得ることができる。
【００２４】
本発明の摺動部品用非付着性成形材料には、本発明の目的を損なわない範囲内で、上記以外の成分を含有させることができる。このような成分としては、例えば、公知の酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、染料、顔料、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤等の１種又は２種以上を挙げることができる。
【００２５】
本発明の摺動部品用非付着性成形材料は、特に、複写機、プリンタ等のＯＡ機器用分離爪、排紙コロ等に使用した場合に、その特有の効果を充分に発揮することができる。また、複写紙がＯＨＰ等のトナー定着性が低いものである場合にも、特に有効である。しかしながら、本発明の摺動部品用非付着性成形材料は、上記用途に限定されるものではなく、例えば、インクジェット方式プリンタ等のインク吐出口等の耐摩耗性の要求される部品等に良好に適用することができる。
【００２６】
本発明の摺動部品用非付着性成形材料を成形してＯＡ機器用の摺動部品を製造する方法は特に限定されず、例えば、公知の射出成形機等により、シリンダー温度２００〜４００℃、金型温度１００〜２００℃程度の条件下に成形する方法等を好ましく採用することができ、圧縮成形、押出成形等で中間加工品を得た後機械加工する方法を採用することもできる。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２８】
実施例１
ＰＰＳ（トーブレン社製、融点２８５℃）３５重量％と、低分子量ＰＴＦＥ（ダイキン工業社製、Ｌ−５Ｆ、溶融粘度が３８０℃において１０⁵ ｐｏｉｓｅ）４５重量％とを、ミキサーにより予備混合し、炭素繊維（呉羽化学工業社製）２０重量％を加えて二軸押出機（池貝鉄工社製、ＰＣＭ４６）にて２８０〜３２０℃で溶融混練して、ペレット状混合物を得た。このペレットを、射出成形機（住友重機械社製、ＳＧ５０）を用いてシリンダー温度２７０〜３２０℃、金型温度１４０℃で射出成形して試験片を得、以下の評価を行った。別に、上記のペレットを、バーフロー金型を用いて射出成形による流動長の測定を行った。
【００２９】
評価方法
１．硬度
安田精機社製デューロメーター（タイプＤ）を用い、ＡＳＴＭ Ｄ６３６に従って測定した。
２．荷重たわみ温度
安田精機社製ヒートデストーションテスターを用い、ＡＳＴＭ Ｄ６４８に従って、荷重１８．６ｋｇ／ｃｍ² で測定した。
３．圧縮クリープ
東洋精機社製の定荷重測定試験機を用い、ＡＳＴＭ Ｄ６２１−５１に従って、２０００ｐｓｉ、２４℃、２４時間で測定した。
【００３０】
４．限界ＰＶ値
オリエンテック社製、鈴木・松原式摩擦摩耗試験機を用いて、下記の固定条件で摺動距離１ｋｍごとに２．５ｋｇ／ｃｍ² ずつ荷重を増加させて、急激に摩耗が進行する状態の直前の値を測定した。
速度：１００ｍ／分
相手材：ＡＤＣ１２（アルミダイカスト１２）
雰囲気：ドライ
５．摩耗係数
オリエンテック社製、鈴木・松原式摩擦摩耗試験機を用いて、下記の条件で測定を行った。
荷重：５ｋｇ／ｃｍ²
速度：６０ｍ／ｍｉｎ
摺動距離：１００ｋｍ
相手材：ＡＤＣ１２（アルミダイカスト１２）
雰囲気：ドライ
【００３１】
６．流動長
日本製鋼社製、射出成形機インジェクションＮ−６５を用い、シリンダー温度２８０〜３２０℃、金型温度１４０℃でバーフロー（厚み１ｍｍ）の評価を行った。
７．低トナー付着性
１５０〜２００℃の雰囲気中で、トナー中に試験片を押しつけ、その後試験片を取り出してトナーの付着状況を、以下の基準で肉眼により観察した。
◎：トナーが全く付着していない
○：トナーが比較的少量付着している
△：トナーが少量付着している
×：トナーが多量に付着している
それぞれの結果を表１に示した。
【００３２】
実施例２、比較例１及び２
ＰＰＳ、ＰＴＦＥ、炭素繊維の混合割合を変えたこと以外は実施例１と同様にして試験片を作成し、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示した。
【００３３】
比較例３
一般的に使用されているＰＰＳ系摺動用グレード（フィリップス社製、商品名ライトンＲＪ−４３１５）を試験片として使用した。結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１中、「異常摩耗」とは、摺動試験中に急激に摩耗が進行したことを表す。表１の結果から明らかなように、比較例１ではフッ素樹脂の配合割合が多すぎたため、硬度及び耐クリープ性が低くなり、圧縮クリープが大きくなり、限界ＰＶ値も悪く、また流動長も低く成形性に劣るものとなった。また、比較例２では、フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂の配合割合が多すぎたため、自己及び相手材の摩耗が大きく、低トナー付着性が悪く本発明の目的を達成することができないことが判った。
更に、比較例３の一般的に使用されているＰＰＳ系摺動用グレードでは、フッ素樹脂の配合割合が少なすぎたため、自己及び相手材摩耗及び低トナー付着性がかなり悪くなり、本発明の目的を達成することができないことが判った。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の摺動部品用非付着性成形材料は、上述の構成よりなるので、従来の摺動部品としての基本性能に加えて、成形性がよく鋭利部分の成形に優れ、かつ、低トナー付着性が良く、極めて有用なＯＡ機器摺動部品を得ることができる。

Claims (7)

1. フッ素樹脂及びフッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂からなる混合物に、繊維状フィラーを加えてなる摺動部品用非付着性成形材料であって、
   前記フッ素樹脂及びフッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂からなる混合物７０〜９５重量％に、繊維状フィラーが５〜３０重量％であり、
   前記フッ素樹脂１００重量部に対して、前記フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂が６０重量部以上、８６重量部未満であり、
   前記フッ素樹脂は、溶融粘度が３８０℃において１０^７ ｐｏｉｓｅ以下であるポリテトラフルオロエチレンである
   ことを特徴とする摺動部品用非付着性成形材料。
2. フッ素樹脂及びフッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂からなる混合物８０〜９５重量％に、繊維状フィラーが５〜２０重量％である請求項１記載の摺動部品用非付着性成形材料。
3. フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリエステル、熱可塑性ポリイミド、及び、ポリアミドイミドのうち少なくとも１種である請求項１又は２記載の摺動部品用非付着性成形材料。
4. 繊維状フィラーが、炭素繊維である請求項１、２又は３記載の摺動部品用非付着性成形材料。
5. ショアー硬度（Ｈ_S Ｄ）が、７０〜８０であり、クリープ（全変形）が、３％以下である請求項１、２、３又は４記載の摺動部品用非付着性成形材料。
6. 請求項１、２、３、３、４又は５記載の摺動部品用非付着性成形材料を成形してなることを特徴とするＯＡ機器用分離爪。
7. 請求項１、２、３、３、４又は５記載の摺動部品用非付着性成形材料を成形してなることを特徴とするＯＡ機器用排紙コロ。