JP5047820B2 - トナーシール材 - Google Patents
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Description
本発明のトナーシール材は、湿熱接着性繊維と熱収縮率の異なる複数の樹脂が相分離構造を形成した複合繊維とを含む不織繊維集合体で構成されている。この不織繊維集合体は、湿熱接着性繊維と、熱収縮率(又は熱膨張率)の異なる複数の樹脂が相分離構造を形成した複合繊維(潜在捲縮性複合繊維)とを含み、集合体内部において、前記湿熱接着性繊維が略均一に融着し、かつ前記複合繊維が平均曲率半径20〜200μmで略均一に捲縮して、各繊維が充分に交絡している。この不織繊維集合体は、詳細は後述するように、前記湿熱接着性繊維と複合繊維とを含むウェブに高温(過熱又は加熱)水蒸気を作用させて、湿熱接着性繊維の融点以下の温度で接着作用を発現し、繊維同士を部分的に接着させるとともに、前記複合繊維に捲縮を発現し、繊維同士を機械的に絡み合わせることにより得られる。その結果、本発明のトナーシール材は、湿熱接着性繊維の点接着又は部分接着によって、適度に小さな空隙を保持しながら、少量の接着点で接着するともに、複合繊維の捲縮によっても繊維同士が交絡している。さらに、本発明のトナーシール材は、この交絡により内部における緻密性を発現するだけでなく、内部も均一な不織布構造を有しているため、トナーに対する保持性も高く、トナーの保持量を向上できる。
本発明では、湿熱により軟化した湿熱接着性繊維が交差する繊維との間で点接着するため、小さい接着面積であるにも拘わらず、捲縮した複合繊維を効率よく固定することにより、柔軟性と形態安定性とを両立できる。
潜在捲縮性複合繊維は、複数の樹脂の熱収縮率(又は熱膨張率)の違いに起因して、加熱により捲縮を生じる非対称又は層状(いわゆるバイメタル)構造を有する繊維(潜在捲縮繊維)である。複数の樹脂は、通常、軟化点又は融点が異なる。複数の樹脂は、例えば、ポリオレフィン系樹脂(低密度、中密度又は高密度ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリC2-4オレフィン系樹脂など)、アクリル系樹脂(アクリロニトリル−塩化ビニル共重合体などのアクリロニトリル単位を有するアクリロニトリル系樹脂など)、ポリビニルアセタール系樹脂(ポリビニルアセタール樹脂など)、ポリ塩化ビニル系樹脂(ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体など)、ポリ塩化ビニリデン系樹脂(塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体など)、スチレン系樹脂(耐熱ポリスチレンなど)、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂などのポリC2-4アルキレンアリレート系樹脂など)、ポリアミド系樹脂(ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド610、ポリアミド612などの脂肪族ポリアミド系樹脂、半芳香族ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンイソフタルアミド、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド、ポリp−フェニレンテレフタルアミドなどの芳香族ポリアミド系樹脂など)、ポリカーボネート系樹脂(ビスフェノールA型ポリカーボネートなど)、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリウレタン系樹脂、セルロース系樹脂(セルロースエステルなど)などの熱可塑性樹脂から選択してもよい。さらに、これらの各熱可塑性樹脂には、共重合可能な他の単位が含まれていてもよい。
本発明のトナーシール材は、前記繊維で構成されたウェブから得られる不織繊維構造を有しており、その形状は、特に限定されず、シールする隙間の形状に応じて適宜選択できるが、通常、シート状又は板状である。
本発明のトナーシール材の製造方法は、前記湿熱接着性繊維及び前記潜在捲縮性複合繊維を含む繊維をウェブ化する工程と、生成した繊維ウェブを高温水蒸気で加熱処理して融着及び捲縮する工程とを含む。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて測定した。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて厚さを測定し、この値と目付の値とから見掛け密度を算出した。
JIS L1015「化学繊維ステープル試験方法」(8.12.1)に準じて評価した。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、不織繊維集合体の断面を100倍に拡大した写真を撮影した。撮影した不織繊維集合体の断面写真に写っている繊維の中で、1周以上の螺旋(コイル)を形成している繊維について、その螺旋に沿って円を描いたときの円の半径(コイル軸方向から捲縮繊維を観察したときの円の半径)を求め、これを曲率半径とした。なお、繊維が楕円状に螺旋を描いている場合は、楕円の長径と短径との和の1/2を曲率半径とした。ただし、捲縮繊維が充分なコイル捲縮を発現していない場合や、繊維の螺旋形状が斜めから観察されることにより楕円として写っている場合を排除するために、楕円の長径と短径との比が0.8〜1.2の範囲に入る楕円だけを測定対象とした。なお、測定は、任意の断面について撮影したSEM画像について測定し、n数=100の平均値として示した。
不織繊維集合体の断面における電子顕微鏡写真(倍率100倍)を撮影し、撮影された繊維の映し出された部分において、厚み方向において、表層、内層、裏層の3つの領域に三等分し、各層の中心付近において、長さ方向2mm以上で、かつ測定可能な繊維片が500本以上含むように測定領域を設定した。これらの領域について、その繊維の一方の端部ともう一方の端部との端部間距離(最短距離)を測定し、さらにその繊維の繊維長(写真上の繊維長)を測定した。すなわち、繊維の端部が不織繊維集合体の表面に露出している場合は、その端部をそのまま端部間距離を測定するための端部とし、端部が不織繊維集合体内部に埋没している場合は、不織繊維集合体内部に埋没する境界部分(写真上の端部)を端部間距離を測定するための端部とした。このとき、撮影された繊維のうち、100μm以上に亘って連続していることが確認できない繊維像に関しては測定の対象外とした。そして、端部間距離(L1)に対するその繊維の繊維長(L2)の比(L2/L1)から、繊維湾曲率を算出した。なお、繊維湾曲率の測定は、厚み方向に三等分した表層、内層、裏層ごとに平均値を算出した。さらに、各層の最大値と最小値の割合から繊維湾曲率の厚み方向における均一性を算出した。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、繊維集合体断面を100倍に拡大した写真を撮影した。撮影した繊維集合体の厚み方向における断面写真を厚み方向に三等分し、三等分した各領域(表面、内部(中央)、裏面)において、そこに見出せる繊維切断面(繊維端面)の数に対して繊維同士が接着している切断面の数の割合を求めた。各領域に見出せる全繊維断面数のうち、2本以上の繊維が接着した状態の断面の数の占める割合を以下の式に基づいて百分率で表わした。なお、繊維同士が接触する部分には、融着することなく単に接触している部分と、融着により接着している部分とがある。但し、顕微鏡撮影のために繊維集合体を切断することにより、繊維集合体の切断面においては、各繊維が有する応力によって、単に接触している繊維同士は分離する。従って、断面写真において、接触している繊維同士は、接着していると判断できる。
但し、各写真について、断面の見える繊維は全て計数し、繊維断面数100以下の場合は、観察する写真を追加して全繊維断面数が100を超えるようにした。なお、三等分した各領域についてそれぞれ繊維接着率を求め、その最大値と最小値との割合から厚み方向における均一性を算出した。
圧縮機を使用し、繊維集合体に0.5g/m2の荷重をかけたときの厚さ(A1)を測定する。次に、35g/m2の荷重をかけたときの厚さ(A2)を測定し、下記式により算出した。
(8)25%及び50%圧縮応力
JIS K6400−2「7.3圧縮たわみ測定 B法」に準じて、40mmφの円形加圧板を100mm/分の速度で動かし、30mmφの円柱状のサンプルの最初の厚さの50%まで押し込んだ後、すぐに同じ速度で戻したとき(同じ速度で負荷を取り除いたとき)の力−たわみ曲線から、25%圧縮時の応力、50%圧縮時の応力の値を読み取った。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて測定した。なお、破断伸度は不織布の流れ(MD)方向及び幅(CD)方向について測定した。
JIS L1096「一般織物試験方法 8.13伸長弾性率」に準じて、5cm幅×20cm長のサンプルを準備し、これを掴み間隔10cm、1cm/分の引張速度で30%伸長させた後、すぐに同じ速度で戻した場合(同じ速度で負荷を取り除いた場合)に、応力が0となったときの伸度を30%伸長後戻り歪みとした。
サンプルを5mm角の立方体形状にカットし、50cm3の水を入れてある三角フラスコ(100cm3)に投入した。このフラスコを振とう器(ヤマト科学社製、「MK160型」)に装着し、振幅30mmの旋回方式にて60rpmの速度で30分間振とうさせた。振とう後、形態変化及び形態保持状態を目視確認した。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法 6.3厚さC法」を用いて任意の10点について厚さを測定し、平均値に対する最大値と最小値との差の比率を百分率で表した。
JIS L1096に準じてフラジール形法にて測定した。
サンプルを長さ30mm×5mm幅にカットし、レーザープリンター(セイコーエプソン(株)製、LP−800)のトナーカートリッジ(LPA4ETC3)の現像ロールに装着し、A4サイズの紙に「A」の文字を40行×40桁記載した文書を100枚プリントアウトした後、カートリッジを取り出してトナーの漏れ状態を目視で観察した。観察後、カートリッジを元に戻し、同様の試験を10回繰り返した。
湿熱接着性繊維として、芯成分がポリエチレンテレフタレート、鞘成分がエチレン−ビニルアルコール共重合体(エチレン含有量44モル%、鹸化度98.4モル%)である芯鞘型複合ステープル繊維((株)クラレ製、「ソフィスタ」、繊度3dtex、繊維長51mm、芯鞘質量比=50/50、捲縮数21個/25mm、捲縮率13.5%)を準備した。
湿熱接着性繊維と潜在捲縮性複合繊維とを、湿熱接着性繊維/潜在捲縮性複合繊維=20/80の割合(質量比)で混綿する以外は実施例1と同様にして繊維集合体を得た。結果を表1に示す。
湿熱接着性繊維と潜在捲縮性複合繊維とを、湿熱接着性繊維/潜在捲縮性複合繊維=60/40の割合(質量比)で混綿する以外は実施例1と同様にして繊維集合体を得た。結果を表1に示す。
カードウェブを水蒸気処理する代わりに、150℃の熱風乾燥機内で3分間熱処理する以外は実施例1と同様にして、不織繊維集合体を得た。結果を表1に示す。
2:トナー
3:現像ロール
4:現像ブレード
5:トナーシール材
6:感光体
7:印刷用紙
Claims (10)
- 湿熱接着性繊維と熱収縮率の異なる複数の樹脂が相分離構造を形成した複合繊維とを含む不織繊維集合体で構成されたトナーシール材であって、前記不織繊維集合体の内部において、前記湿熱接着性繊維により融着した繊維の接着点が略均一に分布し、かつ前記複合繊維が平均曲率半径20〜200μmで略均一に捲縮して交絡しているトナーシール材。
- 厚み方向の断面において、厚み方向に三等分した各々の領域における繊維接着率がいずれも5〜25%であり、かつ各領域における繊維接着率の最大値に対する最小値の割合が50%以上である請求項1記載のトナーシール材。
- 厚み方向の断面において、厚み方向に三等分した各々の領域における複合繊維の繊維湾曲率がいずれも1.5以上であり、かつ各領域における複合繊維の繊維湾曲率の最大値に対する最小値の割合が75%以上である請求項1又は2記載のトナーシール材。
- 湿熱接着性繊維が、エチレン−ビニルアルコール系共重合体で構成された鞘部と、ポリエステル系樹脂で構成された芯部とで形成された芯鞘型複合繊維である請求項1〜3のいずれかに記載のトナーシール材。
- 複合繊維が、ポリアルキレンアリレート系樹脂と変性ポリアルキレンアリレート系樹脂とで構成され、かつ並列型又は偏芯芯鞘型構造である請求項1〜4のいずれかに記載のトナーシール材。
- 湿熱接着性繊維と複合繊維との割合(質量比)が、前者/後者=20/80〜60/40である請求項1〜5のいずれかに記載のトナーシール材。
- 見掛け密度が0.05〜0.15g/cm3である請求項1〜6のいずれかに記載のトナーシール材。
- フラジール形法による通気度が10〜300cm3/cm2・秒であり、かつ25%圧縮応力が0.1〜30N/30mmφ、50%圧縮応力が30〜150N/30mmφである請求項1〜7のいずれかに記載のトナーシール材。
- 電子写真装置における回転ロールの軸方向の両端部からのトナー漏出を防止するためのシール材である請求項1〜8のいずれかに記載のトナーシール材。
- 湿熱接着性繊維と、熱収縮率の異なる複数の樹脂が相分離構造を形成した複合繊維とを含む繊維をウェブ化する工程と、生成した繊維ウェブを高温水蒸気で加熱処理して融着及び捲縮する工程とを含む請求項1〜9のいずれかに記載のトナーシール材の製造方法。
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