JP6262592B2 - 定着器部材組成物 - Google Patents
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Description
CnH2n+1−O−P(=O)(OH)2
および
CnH2n−1−O−P(=O)(OH)2
を有するアルコールホスフェートの組成物の混合物を含み、式中、nは、炭素原子および水素原子およびこれらの混合物の数をあらわし、ポリイミドとアルコールホスフェートの混合物は、層の形態で、その上に場合により、ケイ素ゴム、フルオロポリマー、またはこれらの混合物のコーティングを有する、ゼログラフィー用定着器ベルトが示されている。
C6H13−O−P(=O)(OH)2、
C6H11−O−P(=O)(OH)2、
C12H25−O−P(=O)(OH)2、
C12H23−O−P(=O)(OH)2、
C16H33−O−P(=O)(OH)2、
C16H31−O−P(=O)(OH)2、
C13H27−O−P(=O)(OH)2、
C18H35−O−P(=O)(OH)2、
C8−10H17−21−O−P(=O)(OH)2、
C8H17−O−P(=O)(OH)2とC10H21−O−P(=O)(OH)2の混合物、
の少なくとも1つによってあらわされる、ゼログラフィー画像を作成するシステムとともに使用するのに適した定着器ベルトを作成する方法が開示される。
開示されている定着器部材は、ポリイミドとアルコールホスフェートの混合物で構成されていてもよく、組成物が、金属基材、例えばステンレス鋼から自己剥離し、金属基材の上の外側剥離層を省くことができる。したがって、開示されている組成物は、例えば、1層のコーティング層のみが必要なため、費用対効果がよい。
本明細書に示す定着器部材のために選択されるポリイミドの例は、ピロメリット酸二無水物/4,4’−オキシジアニリンのポリアミド酸、ピロメリット酸二無水物/フェニレンジアミンのポリアミド酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物/4,4’−オキシジアニリンのポリアミド酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物/フェニレンジアミンのポリアミド酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物/4,4’−オキシジアニリンのポリアミド酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物/4,4’−オキシジアニリン/フェニレンジアミンのポリアミド酸など、およびこれらの混合物のいずれかを含むポリアミド酸のポリイミド前駆体から作ることができる。硬化させた後、得られたポリイミドとしては、ピロメリット酸二無水物/4,4’−オキシジアニリンのポリイミド、ピロメリット酸二無水物/フェニレンジアミンのポリイミド、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物/4,4’−オキシジアニリンのポリイミド、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物/フェニレンジアミンのポリイミド、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物/4,4’−オキシジアニリンのポリイミド、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物/4,4’−オキシジアニリン/フェニレンジアミンのポリイミド、およびこれらの混合物が挙げられる。
開示されている定着器部材混合物のために選択され、ホスフェートをStepan Companyから得ることができるアルコールホスフェートの例は、以下の式/構造
CnH2n+1−O−P(=O)(OH)2
および
CnH2n−1−O−P(=O)(OH)2
およびこれらの混合物の少なくとも1つによってあらわされ、式中、nは、炭素および水素の数をあらわし、この数は、例えば、約6〜約24、約7〜約20、約10〜約18、または約8〜約16である。さらに具体的には、開示されている定着器部材混合物のために選択され、Stepan Companyから得ることができるアルコールホスフェートの例は、本明細書に示す式/構造、例えば、以下の式/構造
C6H13−O−P(=O)(OH)2、
C6H11−O−P(=O)(OH)2、
C12H25−O−P(=O)(OH)2、
C12H23−O−P(=O)(OH)2、
C16H33−O−P(=O)(OH)2、
C16H31−O−P(=O)(OH)2、
C13H27−O−P(=O)(OH)2、
C18H35−O−P(=O)(OH)2、
C8−10H17−21−O−P(=O)(OH)2、
C8H17−O−P(=O)(OH)2/C10H21−O−P(=O)(OH)2の混合物、
およびこれらの混合物によってあらわされる。
ポリイミドとアルコールホスフェートの混合物を含むコーティング混合物と接するように配置され、定着器部材と、1つ以上の層の材料に弾性を付与することができ、この材料を無機粒子(例えば、SiCまたはAl2O3)と混合することができる1つ以上の機能性中間層(緩衝層または中間層とも呼ばれる)のために選択される材料の例としては、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)732 RTV(いずれもDow Corning製)、106 RTV Silicone Rubberおよび90 RTV Silicone Rubber(いずれもGeneral Electric製)、JCR6115CLEAR HTVおよびSE4705U HTVシリコーンゴム(Dow Corning Toray Silicones製)、Toray silicone類、Dow CorningからQ3−6395、Q3−6396として得ることができる市販のLSRゴム、SILASTIC(登録商標)590 LSR、SILASTIC(登録商標)591 LSR、SILASTIC(登録商標)595 LSR、SILASTIC(登録商標)596 LSR、SILASTIC(登録商標)598 LSR、およびシロキサン(例えば、ポリジメチルシロキサン)、フルオロシリコーン(例えば、Silicone Rubber 552(Sampson Coating、リッチモンド、バージニアから入手可能))、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が挙げられる。
開示されているポリイミド/アルコールホスフェート定着器部材組成物は、場合により、コーティングとして塗布されたとき、組成物の質を高めるか、または平滑にするために、ポリシロキサンポリマーを含んでいてもよい。ポリシロキサンコポリマーの濃度は、約1重量%以下、または約0.2重量%以下、さらに具体的には、約0.1〜約1重量%である。任意要素のポリシロキサンポリマーとしては、例えば、BYK Chemicalから市販されており、商標名がBYK(登録商標)310(キシレン中、約25重量%)およびBYK(登録商標)370(キシレン/アルキルベンゼン/シクロヘキサノン/モノフェニルグリコール=75/11/7/7中、約25重量%)のポリエステル改質されたポリジメチルシロキサン、BYK Chemicalから入手可能であり、商標名がBYK(登録商標)330(メトキシプロピルアセテート中、約51重量%)およびBYK(登録商標)344(キシレン/イソブタノール=80/20中、約52.3重量%)、BYK(登録商標)−SILCLEAN 3710および3720(メトキシプロパノール中、約25重量%)であるポリエーテル改質されたポリジメチルシロキサン、BYK Chemicalから市販されており、商標名がBYK(登録商標)−SILCLEAN 3700(メトキシプロピルアセテート中、約25重量%)であるポリアクリレート改質されたポリジメチルシロキサン、またはBYK Chemicalから市販されており、商標名がBYK(登録商標)375(ジ−プロピレングリコールモノメチルエーテル中、約25重量%)であるポリエステルポリエーテル改質されたポリジメチルシロキサンが挙げられる。ポリイミド/アルコールホスフェート/ポリシロキサンポリマーは、例えば、約99.9/0.09/0.01〜約95/4/1の重量比で存在する。
選択される定着器部材の任意要素のコーティング剥離層の例としては、フルオロポリマー、例えば、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含有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分岐したポリマー、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)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またはVF2)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)、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。フルオロポリマーは、化学安定性および熱安定性を提供し、表面エネルギーが低く、溶融温度が例えば、約255℃〜約360℃または約280℃〜約330℃の粒子の形態である。これらの粒子を溶融させ、剥離層を作成する。
開示されている定着器部材は、本明細書に示すように、例えば、ポリイミドとアルコールホスフェートの組成物を、支持する基材にフローコーティングすることによって調製することができる。したがって、ポリイミド/アルコールホスフェート組成物、および存在してもよい任意要素を、所望の生成物の周囲で、つなぎ目のないか、または溶接したステンレス鋼円柱形、ガラス円柱形または電鋳つなぎ目のないニッケル円柱形にフローコーティングしてもよい。本明細書に示すように、ポリイミド/アルコールホスフェートベルトを部分的に硬化させるか、または前硬化させ、次いで、完全に硬化させる。
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物/フェニレンジアミンのポリアミド酸から調製され、ポリアミド酸がKaneka Corporationから得られるポリイミドと、Stepan Companyから得られるC8H17−O−P(=O)(OH)2およびC10H21−O−P(=O)(OH)2の混合物であるアルコールホスフェートZELEC(登録商標)−UNを99.95対0.05の重量比で含む組成物を、固形分で約16.5重量%になるようにN−メチルピロリドン(NMP)中で調製した。Kaneka Corporationから得られたポリアミド酸は、約125℃〜約250℃の温度で前硬化し、その後に約250℃〜約370℃の温度で最終的に硬化した後に、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物/フェニレンジアミンのポリイミドに変換される。
実施例1のプロセスを繰り返すが、但し、組成物にアルコールホスフェートを含まずにコーティング組成物を調製し、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のフッ素含有剥離層、またはSILASTIC(登録商標)735ブラックRTVのシリコーン剥離層を、剛性円柱形マンドレルの内側表面に塗布し、ポリイミドコーティングを、剥離層を備えるマンドレルの内側表面に塗布し、ポリイミドを硬化させ、次いで、マンドレルから剥離する。得られたポリイミド定着器ベルトは、コーティング基材から剥離しなかった。水に3ヶ月の長期間浸した後、上の比較例1で得られた定着器部材の膜は、最終的には基材から自己剥離した。
既知のASTM D882−97プロセスにしたがってヤング弾性率を測定した。上のように調製した定着器部材またはベルトのサンプル(0.5インチ×12インチ)をInstron Tensile Tester測定装置内に置き、次いで、このサンプルを破断するまで一定の引っ張り速度で伸ばした。この間に、サンプルの伸長度に対し、得られた負荷を記録した。記録した曲線の初期の線形部分に対して正接の関係にある点を選び、引張り応力を対応する歪みで割ることによって、ヤング弾性率を計算した。引っ張り応力は、各試験片の平均断面積で負荷を割ることによって計算した。弾性率は、比較例1と実施例1で6,000(MPa)対5,800(MPa)と実質的に差はなかった。
Claims (13)
- ポリイミドとアルコールホスフェートの混合物を含む基材層を備えるゼログラフィー用定着器部材であって、
前記ポリイミドは、以下の式/構造の少なくとも1つによってあらわされ、
C n H 2n+1 −O−P(=O)(OH) 2
および
C n H 2n-1 −O−P(=O)(OH) 2
を有し、式中、nは、炭素原子の数をあらわし、2 n+1 および2 n-1 は、水素原子の数をあらわし、
前記ポリイミドとアルコールホスフェートの混合物は、さらに、ポリエステル改質されたポリジメチルシロキサン、ポリエーテル改質されたポリジメチルシロキサン、ポリアクリレート改質されたポリジメチルシロキサン、ポリエステルポリエーテル改質されたポリジメチルシロキサンからなる群から選択されるポリシロキサンポリマーを含む、定着器部材。 - 前記アルコールホスフェートの混合物の少なくとも1つが、
C6H13−O−P(=O)(OH)2、
C6H11−O−P(=O)(OH)2、
C12H25−O−P(=O)(OH)2、
C12H23−O−P(=O)(OH)2、
C16H33−O−P(=O)(OH)2、
C16H31−O−P(=O)(OH)2、
C13H27−O−P(=O)(OH)2、
C18H35−O−P(=O)(OH)2、
C8-10H17-21−O−P(=O)(OH)2、
および
C8-10H17-21−O−P(=O)(OH)2
の少なくとも1つによってあらわされる、請求項1に記載の定着器部材。 - 前記アルコールホスフェートが、
C8H17−O−P(=O)(OH)2とC10H21−O−P(=O)(OH)2の混合物で構成される、請求項1に記載の定着器部材。 - 前記アルコールホスフェートが、約0.01〜約5重量%の量で存在する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の定着器部材。
- 前記アルコールホスフェートが、約0.02〜約0.05重量%の量で存在する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の定着器部材。
- 前記ポリイミドポリマーと前記アルコールホスフェートが、約99.95/0.05〜約95/5の重量比で存在する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の定着器部材。
- 前記基材層が、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、グラファイト、グラフェン、銅フレーク、ナノダイヤモンド、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、金属酸化物、ドープされた金属酸化物、金属フレーク、およびこれらの混合物からなる群から選択されるフィラーをさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の定着器部材。
- 前記基材層の上に配置される機能性中間層と、その上のオーバーコーティング層とをさらに備える、請求項1〜8のいずれか1項に記載の定着器部材。
- 前記オーバーコーティング層が、シリコーンゴムまたはフルオロポリマーを含む、請求項9に記載の定着器部材。
- 前記アルコールホスフェートが、
C8H17−O−P(=O)(OH)2とC10H21−O−P(=O)(OH)2の混合物で構成される、請求項6に記載のゼログラフィー用定着器ベルト。 - 前記アルコールホスフェートが、固形分の約0.02〜約1重量%の量で存在する、請求項6又は11に記載のゼログラフィー用定着器ベルト。
- ポリイミド、アルコールホスフェート、および溶媒を含む組成物を、回転する基材の外側表面にフローコーティングすることと、このコーティング組成物を約125℃〜約250℃の温度で前硬化させることと、その後に、約250℃〜約370℃の温度で最終的に硬化させることとを含み、場合により、溶媒は、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、N,N’−ジメチルホルムアミド、N,N’−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、塩化メチレンからなる群から選択され、場合により、前記アルコールホスフェートは、固形分の約0.03〜約0.5重量%の量で存在し、
前記アルコールホスフェートは、
C6H13−O−P(=O)(OH)2、
C6H11−O−P(=O)(OH)2、
C12H25−O−P(=O)(OH)2、
C12H23−O−P(=O)(OH)2、
C16H33−O−P(=O)(OH)2、
C16H31−O−P(=O)(OH)2、
C13H27−O−P(=O)(OH)2、
C18H35−O−P(=O)(OH)2、
C8-10H17-21−O−P(=O)(OH)2、
C8H17−O−P(=O)(OH)2とC10H21−O−P(=O)(OH)2の混合物の少なくとも1つによってあらわされ、
前記ポリイミドは、以下の式/構造の少なくとも1つによってあらわされ、
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