JP4379674B2

JP4379674B2 - ポリウレタンシートの成形方法並びにクリーニングブレードの製造方法

Info

Publication number: JP4379674B2
Application number: JP2002303855A
Authority: JP
Inventors: 剛紀笹川
Original assignee: Synztec Co Ltd
Current assignee: Synztec Co Ltd
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: JP2003231142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリウレタンシートの成形方法並びにクリーニングブレードの製造方法に関し、印刷用のスキージー、特に、電子写真複写機等の感光ドラム表面に残存するトナーを除去清掃するのに好適に用いられる、電子写真複写機等のゴム部材、いわゆるクリーニングブレードの成形に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真複写機等においては、感光体表面に残存するトナーを除去清掃する手段として、ポリウレタンゴム等の弾性ゴム素材を金属ホルダーに固着したいわゆるクリーニングブレードを回転する感光体に摺接する方式が一般的に採用されている。
【０００３】
この方式は回転する感光体にクリーニングブレードを物理的に接触させ、超微粒（３μｍ）のカーボンブラック等の顔料を含むトナーを完全に除去するために、感光体に接触するクリーニングブレードの端面は表面粗さ精度（エッジ精度）が１０μｍ以下と規定されており、１０μｍ以上であると記録紙上に糸線等が現れコピー不良が生ずる。
【０００４】
この表面粗さ精度を満たす方法として、一般的に、平板成形、遠心成形が用いられる。例えば、遠心成形においては、回転中の円筒型ゴムシート成形装置内に液状のゴムを注入し、流動性がなくなるまで遠心成形し、脱型して得られた円筒状ゴム成型体を切断し平板状にして硬化を完了させた後、所要寸法にカミソリ等で切断してシート状のクリーニングブレード素材を製造している。然るに、この方法で製造されたシート状のクリーニングブレード素材は自然硬化面、いわゆる鏡面側は表面粗さ精度が１０μｍ以下で十分クリーニング精度を満足することができる。このような遠心成形においては、脱型時にゴム成型体が円筒型ゴムシート成形装置内面に付着することを防ぐために円筒型ゴムシート成形装置内面に離型剤を塗布することが常套手段となっている（特許文献１等参照）。これは、脱型時にゴムシートに伸び、変形が生じないようにするためである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−８４４７９号公報（段落［０００９］）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、円筒型ゴムシート成形装置内面に塗布する離型剤としては一般に、不活性で低エネルギーな表面を持つ飽和炭化水素系、シリコーン系、フッ素系、樹脂系のワックスが多く用いられている。具体的には、旭ガラス製Ｋ６６０等のワックス状の離型剤を使用している。しかしながら、このような離型剤はゴム成型体に付着してしまい、ゴム成型体の金型面に離型剤が付着したままであるとクリーニングブレード素材をホルダーに接着固定する場合、接着強度が極端に落ちてしまい、長期間の使用に耐えられないという欠点がある。
【０００７】
そこで、従来、ゴム成型体の金型面を代替フロン、有機溶剤等で洗浄し、その上で平面研磨機で表面粗しを行うことによりゴム成型体に残存する離型剤を除去する方法を採用している。
【０００８】
しかしながら、洗浄や表面粗しをしてゴム成型体の金型面に残存する離型剤を除去する作業は時間と手間がかかると共に環境へ悪影響を与え、量産性が著しく低下するという問題がある。また、離型剤は成形の都度円筒型ゴムシート成形装置内面に塗布する必要があるので、その作業に手間を要している。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、円筒型ゴムシート成形装置で遠心成形した結果得られたゴム成型体を脱型した際に、ゴム成型体の金型面を洗浄や表面粗しをする必要のないポリウレタンシートの製造方法を提供し、特に、クリーニングブレード素材を金属又は樹脂等のホルダーに接着固定する場合に接着強度が落ちることなく、長期間の使用に耐えることのできるクリーニングブレードの製造方法を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、円筒状ポリウレタンシート成形用の遠心成形用ドラムである金型内面に、ポリシロキサン−ポリシラザン共重合体の離型剤を塗布して熱処理することにより、硬度がＪＩＳＡタイプで５５〜８５°である離型層を形成し、ポリウレタンシートを成形することを特徴とするポリウレタンシートの成形方法にある。
【００１９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記ポリウレタンシートがクリーニングブレード用ポリウレタンシートであることを特徴とするポリウレタンシートの成形方法にある。
【００２０】
本発明の第３の態様は、円筒状ポリウレタンシート成形用の遠心成形用ドラムである金型内面に、ポリシロキサン−ポリシラザン共重合体の離型剤を塗布して熱処理することにより、硬度がＪＩＳＡタイプで５５〜８５°である離型層を形成し、ポリウレタンシートを成形し、当該ポリウレタンシートを切断してブレード用素材とし、当該ブレード用素材の離型面にホルダーを接着することを特徴とするクリーニングブレードの製造方法にある。
【００２１】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記ブレード用素材とホルダーとの接着をウレタン系の接着剤又は反応性ホットメルトで行うことを特徴とするクリーニングブレードの製造方法にある。
【００２２】
本発明は、ポリシロキサン−ポリシラザン共重合体の離型剤を塗布して熱処理することにより、硬度がＪＩＳＡタイプで５５〜８５°である離型層を形成することにより、離型剤がゴム層に移行することがなく、シート変形等の問題もなく、ゴム層の接着面から離型剤を除去する工程を省略しても接着強度を確保することができる。
【００２３】
このようなポリシラザン系又はポリシロキサン系の離型剤は、主鎖に、Ｓｉ−ＯＨ、Ｓｉ−Ｈ、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ₂Ｈ₅、Ｓｉ−Ｏ−ＣＨ₃、ＳｉＯＯＣＣＨ₃、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ＝Ｃ（ＣＨ₃）（Ｃ₂Ｈ₅）、Ｓｉ−ＮＨ−Ｃ₆Ｈ₅、又はＳｉ−Ｏ−Ｃ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂の官能基を含むものである。また、側鎖の全部又は一部が、−ＣＦ₃、−Ｃ₂Ｆ₅、−ＣＨＦ₂、−ＣＨ₂Ｆ、又は、−Ｃ_nＨ_aＦ_b（ａ＋ｂ＝２ｎ＋１：ｎは２以上の整数）である、又はアルキル基の一部に−ＣＦ₃、−Ｃ₂Ｆ₅、−ＣＨＦ₂、−ＣＨ₂Ｆ、又は、−Ｃ_nＨ_aＦ_b（ａ＋ｂ＝２ｎ＋１：ｎは２以上の整数）を含むエトキシシラン、ジエトキシシラン、トリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、メトキシシラン、ジメトキシシラン、トリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、及びジシラザンなどのシランシラン化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種であるのが好ましい。
【００２４】
ここで、離型剤における水素のフッ素置換は、例えば、トリフルオロメチル、トリフルオロプロピル等のフッ素置換されたアルキル基を持つポリジメチルシロキサン、メトキシシラン、その他の反応性ポリシロキサン、シランを配合する方法が採用できる。又、フッ素の置換率は３〜３０％、好ましくは５〜２５％、さらに１０〜２０％が最も好ましい。
【００２５】
このような離型剤は、金型内面に塗布して熱処理することにより、硬化して、硬度がＪＩＳＡタイプで５５〜８５°の硬化皮膜を形成する。
【００２６】
ここで、硬度が５５°より小さいと、複数の成形の離型に耐えることができず、硬度が８５°より大きいと、離型層と成形されたゴムシートとの密着性がよく、離型性が低く、好ましくない。
【００２７】
なお、本発明の離型層は、何れの場合も、硬化皮膜は純粋なポリジメチルシロキサンであることから、粘着性の大きい、例えば、熱硬化タイプのウレタンゴムの様なゴムシートに対し、離型するのに十分な低い表面エネルギーを持ち、また、前記硬化皮膜は三次元架橋構造を有するためにゴムシートの離型面へ離型剤含有成分が移行することを防ぐことができる。
【００２８】
本発明の離型方法は、特に、クリーニングブレード用ポリウレタンシートを製造する場合に有用である。
【００２９】
クリーニングブレード用ポリウレタンとしては、エステル系ポリウレタン、エーテル系ポリウレタンを挙げることができるが、エステル系ポリウレタンが好ましい。特に、ポリε−カプロラクトン系ジオール、又はジオール成分と二塩基酸との脱水縮合により得られるポリエステルジオールと、ポリイソシアネートとから合成されるものが好ましい。なお、ポリイソシアネートとしては、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを挙げることができる。
【００３０】
このように製造されたクリーニングブレード用ポリウレタンは、離型面に離型剤成分が移行していなく、その接着性が良好であるので、離型面にホルダーを接着した場合に、優れた接着強度を得ることができる。
【００３１】
ここで、ブレード用素材とホルダーとの接着は、ウレタン系の接着剤又はホットメルト剤が好適である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて図面を参照して説明する。
【００３３】
（参考例１）
図１に示す様な円筒型ゴムシート成形装置の円筒型１の内面に、ポリシロキサン系離型剤を塗布し、熱処理し、硬度ＪＩＳＡで６８°の離型層８を形成した。
【００３４】
（実施例１）
図１に示す様な円筒型ゴムシート成形装置の円筒型１の内面に、ポリシロキサン−ポリシラザン共重合体の離型剤を塗布し、熱処理することにより、硬度ＪＩＳＡで７３°の離型層８を形成した。
【００３５】
（比較例１）
ポリシロキサン系離型剤を用い、硬度ＪＩＳＡで９０°の離型層を形成した以外は実施例１と同様に操作した。
【００３６】
（比較例２）
ポリシロキサン−ポリシラザン共重合体の離型剤を用い、硬度がＪＩＳＡで４８°の離型層を形成した以外は実施例１と同様に操作した。
【００３７】
（比較例３）
液状のシリコーンオイルを離型剤として用いた。
【００３８】
（試験例）
先ず、試験に使用した円筒型ゴムシート成形装置の概略を説明する。円筒型ゴムシート成形装置の構造は、最外周を保温層２で覆い内部に加熱用流体の通路３を有し、蓋４で開口を閉じる様にした箱型の加熱ジャケット５内に円筒型１を設け、加熱ジャケット５の底部を貫通してモーター６で回転する様に設けた回転軸７の一端に円筒型１の底部を固定したものであり、円筒型１の内径は５００ｍｍ、長さが２１００ｍｍである。
【００３９】
この円筒型１内に、実施例１又は２に示したように、離型層８を形成した後、１０００回転しつつゴム硬度ＪＩＳＡタイプで７０°になる如く配合したエステル系ポリオールとジイソシアネートの混合物を９００ｇ注入し、円筒型１を回転しつつ、１５０℃で１時間保持した後シート状に硬化したポリウレタンゴムを脱型したところ、容易に脱型できた。このポリウレタンゴム成型体を軸方向に切断して平らに開き、定盤の上において１１０℃で１０時間保持して硬化を完了させた。
【００４０】
上述した成形を参考例１及び実施例１共に２０回繰り返して、その際の離型性を評価した結果を表１に示す。なお、離型性の評価は、容易に離型できるを◎、離型できるを○、離型し難く多少シートが変形するを△、一部離型できないを×とした。
【００４１】
比較のために、比較例１〜３について同様にポリウレタンシートを成形した結果を表１に示す。なお、比較例３のシリコーンオイルは、成形毎に塗布した。
【００４２】
この結果、参考例１及び実施例１の離型剤を用いた場合、１０〜２０回の成形において、シリコーンオイルの離型剤と同等の離型性を示した。なお、離型性が低下した後には、重ね塗りして離型層を設けることにより、離型性が回復することも確認できた。
【００４３】
これらシート状ポリウレタンゴム成型体の厚さは１．５ｍｍであり、前記シートを切断機に取り付け幅２０ｍｍ、長さ４００ｍｍに切断してクリーニングブレード素材とし、前記各クリーニングブレード素材を金属製ホルダーにそれぞれウレタン系接着剤を用いて固着してクリーニングブレードとした。
【００４４】
各クリーニングブレードについて、ＪＩＳＫ６２５６に基づく接着強度９０°剥離試験で求めた結果を表１に示す。参考例１及び実施例１の各接着強度は３．５〜４．５ｋｇｆ／ｃｍであり十分に長時間の使用に耐え得るものであった。なお、剥離は金具と接着シートとの間でのものであった。一般には、接着強度は１ｋｇｆ／ｃｍ以上あれば十分とされているので、この結果から、参考例１及び実施例１共にクリーニングブレード素材の洗浄や表面粗しをしなくても十分に使用できることが確認された。
【００４５】
一方、比較例１では、離型性はあまりよくなかったが、接着強度は３．９〜５．５ｋｇｆ／ｃｍであった。また、比較例２では、成形５回目から離型性が悪化し、接着強度も２．５〜３．０ｋｇｆ／ｃｍであった。なお、比較例３のものは洗浄を行わないと接着しないので、洗浄後の接着強度を測定した。この結果、接着強度は洗浄後においても１．２〜２．５ｋｇｆ／ｃｍであった。
【００４６】
【表１】

【００４７】
以上、好適な実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、離型剤の塗布方法は特に限定されず、例えば、酢酸エチルなどの有機溶媒に、例えば、３〜１００％、好ましくは５〜１０％の濃度で溶解して塗布すればよい。また、例えば、円筒型ゴムシート成形装置の内面の離型層の厚さは、例えば、１０μｍ〜５０μｍ程度であればよい。なお、本発明方法で製造できるポリウレタンシートは、実施例のようにエステル系に限定されず、エーテル系ポリウレタンであってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、硬度がＪＩＳＡタイプで５５〜８５°である離型層を、成形装置の金型内面にポリシロキサン−ポリシラザン共重合体の離型剤を塗布した後、熱処理をすることにより形成するので、繰り返し成形を行うことができ、遠心成形した結果得られたゴム成型体を脱型した際に、ゴム成型体の金型面を洗浄や表面粗しをする必要がなく、且つ、クリーニングブレード素材をホルダーに接着固定する場合に接着強度が落ちることなく長期間の使用に耐えることのできるクリーニングブレードとすることができるポリウレタンシートの製造が可能であるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る円筒型ゴムシート成形装置の断面図である。
【符号の説明】
１円筒型
２保温層
３加熱用流体の通路
４蓋
５加熱ジャケット
６モーター
７回転軸
８離型層

Claims

円筒状ポリウレタンシート成形用の遠心成形用ドラムである金型内面に、ポリシロキサン−ポリシラザン共重合体の離型剤を塗布して熱処理することにより、硬度がＪＩＳＡタイプで５５〜８５°である離型層を形成し、ポリウレタンシートを成形することを特徴とするポリウレタンシートの成形方法。
請求項１において、前記ポリウレタンシートがクリーニングブレード用ポリウレタンシートであることを特徴とするポリウレタンシートの成形方法。
円筒状ポリウレタンシート成形用の遠心成形用ドラムである金型内面に、ポリシロキサン−ポリシラザン共重合体の離型剤を塗布して熱処理することにより、硬度がＪＩＳＡタイプで５５〜８５°である離型層を形成し、ポリウレタンシートを成形し、当該ポリウレタンシートを切断してブレード用素材とし、当該ブレード用素材の離型面にホルダーを接着することを特徴とするクリーニングブレードの製造方法。
請求項３において、前記ブレード用素材とホルダーとの接着をウレタン系の接着剤又は反応性ホットメルトで行うことを特徴とするクリーニングブレードの製造方法。