JP7444355B2 - Molded object and method for manufacturing the molded object - Google Patents
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Description
本発明は、成形体及び成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a molded article and a method for manufacturing the molded article.
複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置では、印刷及び複写の最終段階では一般に熱定着方式が採用されている。この熱定着方式は、加熱源を内部に設けた定着ローラと加圧ローラとの間にトナー画像が転写された印刷用紙等の被転写物を通過させることで、未定着のトナーを加熱溶融し、被転写物にトナーを定着させて画像を形成する方式である。 Image forming apparatuses such as copying machines and laser beam printers generally employ a heat fixing method in the final stage of printing and copying. This thermal fixing method heats and melts the unfixed toner by passing the transferred material, such as printing paper, on which the toner image has been transferred, between a fixing roller that has a heat source inside and a pressure roller. This is a method in which an image is formed by fixing toner on an object to be transferred.
上記定着ローラとしては、合成樹脂や金属等からなる筒状の芯体の外周面に直接又は他の層を介して最外層を形成した構造のものが一般に使用されている。近年、画像形成装置の印刷機能又は複写機能の高速化に伴い、定着ローラに求められるトナーに対する離型性等の品質基準が高くなってきている。そのため、これに対応すべく、高価ではあるが分子量が小さくPTFEよりも離型性に優れるPFAをPTFEに混合した塗膜を備える定着ローラが考案されている(特開平10-142990号公報参照)。 The fixing roller generally has a structure in which the outermost layer is formed on the outer peripheral surface of a cylindrical core made of synthetic resin, metal, or the like, either directly or through another layer. In recent years, as the printing or copying functions of image forming apparatuses have become faster, quality standards such as toner releasability required for fixing rollers have become higher. Therefore, in order to cope with this, a fixing roller has been devised that has a coating film made by mixing PTFE with PFA, which is expensive but has a small molecular weight and superior mold release properties than PTFE (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-142990). .
しかしながら、フッ素樹脂は表面エネルギーの低さに起因して内側層との剥離強度(密着力)が低いため、高速印刷における耐性に改善の余地がある。また、フッ素樹脂は、耐摩耗性及び熱伝導率が比較的低いため、フッ素樹脂のみを摺動部材に用いた場合、表面が摩耗し易く、特に連続運転による摺動面の温度上昇により摩耗が促進される。 However, fluororesin has low peel strength (adhesion) with the inner layer due to its low surface energy, so there is room for improvement in durability in high-speed printing. In addition, fluororesin has relatively low wear resistance and thermal conductivity, so if only fluororesin is used for sliding members, the surface is likely to wear, especially when the temperature of the sliding surface increases due to continuous operation. promoted.
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、耐摩耗性が高く、摺動特性に優れる成形体及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a molded article having high wear resistance and excellent sliding properties, and a method for manufacturing the same.
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る成形体は、金属を主成分とする円筒状の基材層と、上記基材層の内周面に積層され、ポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを主成分とする摺動層と、上記基材層の外周面側に積層され、フッ素樹脂を主成分とする最外層とを備える。 A molded article according to an embodiment of the present invention made to solve the above problems includes a cylindrical base material layer mainly made of metal, and a polyether ether ketone layer laminated on the inner peripheral surface of the base material layer. Alternatively, it includes a sliding layer whose main component is filler-containing polyimide, and an outermost layer which is laminated on the outer peripheral surface side of the base layer and whose main component is a fluororesin.
また、上記課題を解決するためになされた本発明の別の一態様に係る成形体の製造方法は、金属を主成分とする円筒状の基材層の内周面に、ポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを主成分とする摺動層を積層する工程を備える。 Further, in a method for manufacturing a molded article according to another aspect of the present invention, which has been made to solve the above problems, polyether ether ketone or The method includes a step of laminating a sliding layer mainly composed of filler-containing polyimide.
ここで、「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば含有量が50質量%以上の成分を指す。 Here, the "main component" refers to a component with the highest content, for example, a component with a content of 50% by mass or more.
本発明の一態様に係る成形体は、耐摩耗性が高く、摺動特性に優れる成形体を提供できる。本発明の別の態様に係る成形体の製造方法は、摺動特性に優れる成形体を製造できる。 The molded article according to one embodiment of the present invention can provide a molded article that has high wear resistance and excellent sliding properties. A method for producing a molded article according to another aspect of the present invention can produce a molded article with excellent sliding properties.
[本発明の実施形態の説明]
本発明の一態様に係る成形体は、金属を主成分とする円筒状の基材層と、上記基材層の内周面に積層され、ポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを主成分とする摺動層と、上記基材層の外周面側に積層され、フッ素樹脂を主成分とする最外層とを備える。
[Description of embodiments of the present invention]
A molded article according to one embodiment of the present invention includes a cylindrical base layer containing metal as a main component, and a cylindrical base layer laminated on the inner circumferential surface of the base layer, and containing polyether ether ketone or filler-containing polyimide as the main component. It includes a sliding layer and an outermost layer that is laminated on the outer peripheral surface side of the base material layer and mainly contains a fluororesin.
当該成形体は、基材層の内周面に積層された摺動層を備え、上記摺動層がポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを主成分とするので、成形体の耐摩耗性が高く、摺動特性に優れる。また、フッ素樹脂を主成分とする最外層を備えるので、離型性を向上できる。 The molded article has a sliding layer laminated on the inner peripheral surface of the base material layer, and since the sliding layer is mainly composed of polyether ether ketone or filler-containing polyimide, the molded article has high wear resistance. , excellent sliding properties. Furthermore, since the outermost layer is mainly composed of a fluororesin, mold releasability can be improved.
上記摺動層が、ポリエーテルエーテルケトンを主成分とするとともに、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ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)又はこれらの組合せをさらに含有することが好ましい。摺動層がポリエーテルエーテルケトンを主成分とするとともに、上記樹脂成分をさらに含有することで、耐摩耗性及び耐熱性をより向上できる。 The sliding layer is mainly composed of polyether ether ketone, polytetrafluoroethylene (PTFE), polytetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), or tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer. It is preferable to further contain a polymer (FEP), a tetrafluoroethylene/ethylene copolymer (ETFE), or a combination thereof. When the sliding layer contains polyether ether ketone as a main component and further contains the above resin component, wear resistance and heat resistance can be further improved.
上記摺動層の平均厚さが5μm以上100μm以下であることが好ましい。上記摺動層の平均厚さが上記範囲であることで、当該成形体の耐摩耗性をより向上できる。ここで「平均厚さ」とは、任意の十点において測定した厚さの平均値をいう。 It is preferable that the average thickness of the sliding layer is 5 μm or more and 100 μm or less. When the average thickness of the sliding layer is within the above range, the wear resistance of the molded article can be further improved. Here, the term "average thickness" refers to the average value of thicknesses measured at arbitrary ten points.
当該成形体は、上記基材層の外周面に積層され、ゴムを主成分とする弾性層をさらに備えることが好ましい。フッ素樹脂を主成分とする最外層の弾性が比較的低くなり易いが、当該成形体においては、ゴムを主成分とする弾性層が、フッ素樹脂を主成分とする最外層の内周面に直接積層されることで、最外層の弾性が向上する。 Preferably, the molded article further includes an elastic layer that is laminated on the outer circumferential surface of the base layer and that contains rubber as a main component. The elasticity of the outermost layer mainly composed of fluororesin tends to be relatively low, but in this molded article, the elastic layer mainly composed of rubber is directly attached to the inner peripheral surface of the outermost layer mainly composed of fluororesin. Lamination improves the elasticity of the outermost layer.
また、本発明の別の態様に係る成形体の製造方法は、金属を主成分とする円筒状の基材層の内周面に、ポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを主成分とする摺動層を積層する工程を備えることが好ましい。 In addition, in a method for producing a molded article according to another aspect of the present invention, a sliding material mainly composed of polyetheretherketone or filler-containing polyimide is coated on the inner circumferential surface of a cylindrical base material layer mainly composed of metal. It is preferable to include a step of laminating layers.
当該成形体の製造方法は、上記工程を備えることで、摺動特性に優れる成形体を製造できる。 The method for producing a molded article includes the above steps, and thereby can produce a molded article with excellent sliding properties.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施形態に係る成形体及びその製造方法について図面を参照しつつ詳説する。
[Details of embodiments of the present invention]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A molded article and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
<成形体>
図1は、第1実施形態に係る成形体1を示す模式的断面図である。成形体1は、円筒状の基材層2と、基材層2の内周面に積層される摺動層3と、基材層2の外周面側に積層され、フッ素樹脂を主成分とする最外層4とを備える。成形体1は、円筒形状を有することで、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の定着ユニットにおける定着ローラ、加熱ローラ、現像ユニットにおける現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、他の部分におけるエンドレスベルトを支持するためのローラ、排紙用ローラ、ゴミ取りローラ、搬送ローラ等、種々の回転体(ローラ)に好適に用いることができる。
[First embodiment]
<Molded object>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a molded
成形体1の平均厚さの下限としては、特に限定されないが、例えば30μmが好ましく、上記平均厚さの上限としては、例えば150μmが好ましい。
The lower limit of the average thickness of the
[基材層]
基材層2は、金属を主成分とする。また、基材層2の形状は、円筒状であり、画像形成装置の種々の回転体(ローラ)に好適に用いることができる。
[Base material layer]
The
上記基材層は、金属を主成分とする。上記金属としては、例えばステンレス等の鉄合金、ニッケル、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などが挙げられる。上記金属としては、展延性及び耐熱性に優れることから、これらの中でもステンレス又はニッケルが好ましい。 The base material layer has metal as a main component. Examples of the metal include iron alloys such as stainless steel, nickel, aluminum, aluminum alloys, copper, and copper alloys. Among these, stainless steel or nickel is preferable as the metal because it has excellent malleability and heat resistance.
基材層2における金属の含有割合の下限としては、90質量%が好ましく、95質量%がより好ましく、99質量%がさらに好ましく、99.5質量%が特に好ましい。また、上記含有割合は100質量%であってもよい。すなわち、基材層2は、金属のみからなり、バインダー等を含有しない金属板又は金属箔であってもよい。上記含有割合が上記下限より小さい場合、成形体1の柔軟性及び耐熱性が不十分となるおそれや貼着した後に最外層4が剥離し易くなるおそれがある。
The lower limit of the metal content in the
基材層2の平均厚さとしては、十分な強度を維持できれば特に限定されず、例えば5μm以上300μm以下が好ましい。
The average thickness of the
[摺動層]
摺動層3は、基材層2の内周面に積層される。摺動層3は、ポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを主成分とする。摺動層3が、ポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを主成分とすることで、成形体1の耐摩耗性が高く、摺動特性に優れる。
[Sliding layer]
The sliding
摺動層3の平均厚さの下限としては、5μmが好ましく、10μmがより好ましく、20μmがさらに好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、100μmが好ましく、50μmが好ましく、30μmがさらに好ましい。上記平均厚さが上記下限より小さい場合、成形体1の耐摩耗性が低下するおそれがある。逆に、上記平均厚さが上記上限を超える場合、成形体1が不要に厚くなるおそれがある。
The lower limit of the average thickness of the sliding
(ポリエーテルエーテルケトン)
ポリエーテルエーテルケトンは、耐摩耗性に優れる。
(Polyetheretherketone)
Polyetheretherketone has excellent wear resistance.
摺動層3がポリエーテルエーテルケトンを含有する場合、摺動層3におけるポリエーテルエーテルケトンの含有量の下限としては、51質量%が好ましく、70質量%がより好ましい。また、摺動層3におけるポリエーテルエーテルケトンの含有量は、100質量%であってもよい。摺動層3におけるポリエーテルエーテルケトンの含有量が上記下限より小さい場合、摺動層3の耐摩耗性が低下し、成形体1の耐摩耗性が不十分となるおそれがある。
When the sliding
摺動層3がポリエーテルエーテルケトンを主成分とする場合、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ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)又はこれらの組合せをさらに含有することが好ましく、ポリテトラフルオロエチレンをさらに含有することがより好ましい。摺動層がポリエーテルエーテルケトンを主成分とするとともに、上記樹脂成分をさらに含有することで、耐摩耗性及び耐熱性をより向上できる。
When the sliding
(フィラー含有ポリイミド)
フィラー含有ポリイミドは、ポリイミドにフィラーが含有された樹脂成分である。
(Filler-containing polyimide)
Filler-containing polyimide is a resin component in which filler is contained in polyimide.
〈ポリイミド〉
ポリイミドは、比較的軽量であり、かつ耐熱性及び柔軟性に優れる。ポリイミドとは、分子内にイミド結合を有する樹脂である。ポリイミドは、例えば酸成分としてのテトラカルボン酸又はその無水物と、アミン成分としてのジアミン化合物とを反応溶媒中で重縮合反応させ、得られたポリイミド前駆体を加熱等により脱水閉環させることにより得ることができる。
<Polyimide>
Polyimide is relatively lightweight and has excellent heat resistance and flexibility. Polyimide is a resin that has imide bonds in its molecules. Polyimide can be obtained by, for example, subjecting a tetracarboxylic acid or its anhydride as an acid component to a polycondensation reaction with a diamine compound as an amine component in a reaction solvent, and dehydrating and ring-closing the resulting polyimide precursor by heating or the like. be able to.
上記テトラカルボン酸又はその無水物としては、例えばピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ベンゼン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン-2,3,6,7-テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’’,3,3’’-p-テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)-プロパン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ペリレン-3,4,9,10-テトラカルボン酸二無水物、フェナンスレン-1,2,7,8-テトラカルボン酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物、
シクロペンタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物等の脂環式酸無水物、
ピラジン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物等の複素環誘導体などが挙げられる。上記テトラカルボン酸又はその無水物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the above-mentioned tetracarboxylic acid or anhydride thereof include pyromellitic dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, benzene-1,2,3,4-tetracarboxylic acid Dianhydride, naphthalene-2,3,6,7-tetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-diphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2'',3,3'' -p-terphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis(2,3-dicarboxyphenyl)-propane dianhydride, bis(2,3-dicarboxyphenyl)ether dianhydride, bis(2 ,3-dicarboxyphenyl)methane dianhydride, 3,3',4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, bis(2,3-dicarboxyphenyl)sulfone dianhydride, 1,1- Bis(2,3-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride, phenanthrene-1,2,7,8-tetracarboxylic dianhydride, etc. aromatic tetracarboxylic dianhydride,
Alicyclic acid anhydrides such as cyclopentane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride,
Examples include heterocyclic derivatives such as pyrazine-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride. The above tetracarboxylic acids or anhydrides thereof can be used alone or in combination of two or more.
上記ジアミン化合物としては、例えば2,2-ジ(p-アミノフェニル)-6,6’-ビスベンゾオキサゾール、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、ベンジジン、4,4’’-ジアミノ-p-テルフェニル、p-ビス(2-メチル-4-アミノペンチル)ベンゼン、1,5-ジアミノナフタレン、2,4-ジアミノトルエン、m-キシレン-2,5-ジアミン、m-キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン、
ピペラジン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン等の脂肪族ジアミンなどが挙げられる。上記ジアミン化合物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the diamine compound include 2,2-di(p-aminophenyl)-6,6'-bisbenzoxazole, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylpropane, 2,2 -bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenyl ether, benzidine, 4,4''-diamino-p-terphenyl, p-bis Aromatic diamines such as (2-methyl-4-aminopentyl)benzene, 1,5-diaminonaphthalene, 2,4-diaminotoluene, m-xylene-2,5-diamine, m-xylylenediamine,
Examples include aliphatic diamines such as piperazine, methylene diamine, ethylene diamine, and tetramethylene diamine. The above diamine compounds can be used alone or in combination of two or more.
摺動層3がフィラー含有ポリイミドを含有する場合、摺動層3におけるポリイミドの含有量の下限としては、70質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、99質量%がさらに好ましい。また、摺動層3におけるポリイミドの含有量は、100質量%であってもよい。摺動層3におけるポリイミドの含有量が上記下限より小さい場合、摺動層3の耐摩耗性が低下し、成形体1の摺動特性が不十分となるおそれがある。
When the sliding
〈フィラー〉
上記ポリイミドは、フィラーを含有する。上記ポリイミドがフィラーを含有することで、当該成形体の耐摩耗性を向上できる。
<Filler>
The above polyimide contains a filler. When the polyimide contains a filler, the wear resistance of the molded article can be improved.
上記フィラーとしては、公知のものを使用でき、例えばチタン酸カリウム、チタン酸アルミニウム等のチタン酸化合物、酸化チタン、カーボンナノチューブ、天然黒鉛、炭素繊維、ガラス繊維、ワラステナイトなどが挙げられる。上記フィラーは複数の種類を用いることができる。 As the filler, known fillers can be used, and examples thereof include titanic acid compounds such as potassium titanate and aluminum titanate, titanium oxide, carbon nanotubes, natural graphite, carbon fibers, glass fibers, and wollastenite. Plural types of fillers can be used.
フィラーの形状としては、当該成形体の耐摩耗性をより向上できる観点から、針状又は鱗片状が好ましい。ここで、「針状」とは、アスペクト比(フィラーの径と長さの比)が1.5以上、好ましくは2以上である形状を意味する。フィラーの断面形状は円に限らず、フィラーの断面が円でない場合は断面の最大長さを径としてアスペクト比を求める。また、「鱗片状」とは、薄片状、板状も含む。 The shape of the filler is preferably acicular or scaly from the viewpoint of further improving the wear resistance of the molded article. Here, "acicular" means a shape with an aspect ratio (ratio of filler diameter to length) of 1.5 or more, preferably 2 or more. The cross-sectional shape of the filler is not limited to a circle, and if the cross-section of the filler is not circular, the aspect ratio is determined using the maximum length of the cross-section as the diameter. Furthermore, "scaly" includes flaky and plate-like shapes.
(最外層)
最外層4は、フッ素樹脂を主成分とする。最外層4は、フッ素樹脂を主成分とするため、耐摩耗性に優れる。最外層4は、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含有してもよい。
(outermost layer)
The
上記フッ素樹脂としては、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)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン-エチレン共重合(ECTFE)、ポリビニルフルオライド(PVF)、フルオロオレフィン-ビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン-四フッ化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン-六フッ化プロピレン共重合体等が挙げられる。上記フッ素樹脂としては、これらの中で、PTFE、PFA及びFEPが好ましく、PFA及びPTFEがより好ましく、耐摩耗性、耐薬品性及び耐熱性の観点からPTFEがさらに好ましい。上記フッ素樹脂は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and polyvinylidene fluoride (PVDF). ), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride (PVF), fluoroolefin-vinylether copolymer, Examples include vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, and the like. Among these, the fluororesin is preferably PTFE, PFA, and FEP, more preferably PFA and PTFE, and even more preferably PTFE from the viewpoints of wear resistance, chemical resistance, and heat resistance. The above fluororesins can be used alone or in combination of two or more.
なお、上記フッ素樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲において、他の共重合性モノマーに由来する重合単位を含んでいてもよい。例えば、PTFEは、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、ヘキサフルオロプロピレン、(パーフルオロアルキル)エチレン、クロロトリフルオロエチレン等の重合単位を含んでいてもよい。上記他の共重合性モノマーに由来する重合単位の含有割合の上限としては、上記フッ素樹脂を構成する全重合単位に対して、例えば3モル%である。 In addition, the said fluororesin may contain the polymerization unit derived from other copolymerizable monomers in the range which does not impair the effect of this invention. For example, PTFE may include polymerized units such as perfluoro(alkyl vinyl ether), hexafluoropropylene, (perfluoroalkyl)ethylene, chlorotrifluoroethylene, and the like. The upper limit of the content of polymerized units derived from the other copolymerizable monomers is, for example, 3 mol % with respect to all polymerized units constituting the fluororesin.
最外層4の平均厚さの下限としては、5μmが好ましく、20μmがより好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、50μmが好ましく、40μmがより好ましい。上記平均厚さが上記下限より小さい場合、成形体1の耐久性低下のおそれがある。逆に、上記平均厚さが上記上限を超える場合、成形体1の弾性が低下するおそれがある。
The lower limit of the average thickness of the
<成形体の製造方法>
当該成形体の製造方法は、金属を主成分とする円筒状の基材層の内周面に、ポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを主成分とする摺動層を積層する工程を備える。当該成形体の製造方法は、上記工程を備えることで、摺動特性に優れる成形体を製造できる。また、当該成形体の製造方法は、最外層を基材層の外周面側に積層する最外層積層工程をさらに備えることが好ましい。
<Method for manufacturing molded body>
The method for manufacturing the molded article includes the step of laminating a sliding layer mainly composed of polyetheretherketone or filler-containing polyimide on the inner peripheral surface of a cylindrical base material layer mainly composed of metal. The method for producing a molded article includes the above steps, and thereby can produce a molded article with excellent sliding properties. Moreover, it is preferable that the manufacturing method of the said molded object further comprises the outermost layer lamination process of laminating an outermost layer on the outer peripheral surface side of a base material layer.
(摺動層積層工程)
本工程では、金属を主成分とする円筒状の基材層の内周面に摺動層を積層する。始めにポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを主成分とする摺動層用樹脂組成物を調製する。次に、上記摺動層用樹脂組成物を用いて塗工、押出成形、射出成型等を行った後に焼成することにより、摺動層が形成される。塗工手段としては、特に限定されず、スプレーコーター、静電塗布装置、フローコーター、ディップコーター等、種々の方法を用いることができる。また、焼成温度としては、例えば100℃以上500℃以下とすることができる。
(Sliding layer lamination process)
In this step, a sliding layer is laminated on the inner peripheral surface of a cylindrical base material layer whose main component is metal. First, a resin composition for a sliding layer containing polyetheretherketone or filler-containing polyimide as a main component is prepared. Next, a sliding layer is formed by performing coating, extrusion molding, injection molding, etc. using the resin composition for a sliding layer, followed by firing. The coating means is not particularly limited, and various methods such as a spray coater, an electrostatic coating device, a flow coater, and a dip coater can be used. Further, the firing temperature can be, for example, 100° C. or more and 500° C. or less.
(最外層積層工程)
本工程では、上記摺動層積層工程後の基材層の外周面側にフッ素樹脂を主成分とする最外層を積層する。上記フッ素樹脂を主成分とする最外層を積層する方法としては、例えばフッ素樹脂を主成分とする最外層用樹脂組成物の塗工、PFA熱収縮チューブによる被覆等が挙げられる。フッ素樹脂を主成分とする最外層用樹脂組成物の塗工を行う場合、フッ素樹脂を主成分とする最外層用樹脂組成物を溶剤に分散、又は溶解させた塗料を基材層の外周面に塗工する。この溶剤としては、フッ素樹脂を効率よく分散できる水と乳化剤、水とアルコール、水とアセトン、水とアルコールとアセトン等の混合液を用いることができる。次に、この塗料を塗工した基材層を加熱炉に入れ加熱し、上記塗料中の溶剤を飛ばすとともにフッ素樹脂を焼成する。フッ素樹脂の焼成温度としては、例えば300℃以上400℃以下とすることができる。その後、基材層の外周面を冷却することで最外層を基材層の外周面に形成する。
(Outermost layer lamination process)
In this step, an outermost layer containing a fluororesin as a main component is laminated on the outer peripheral surface side of the base material layer after the sliding layer lamination step. Examples of methods for laminating the outermost layer containing a fluororesin as a main component include coating with a resin composition for the outermost layer containing a fluororesin as a main component, covering with a PFA heat-shrinkable tube, and the like. When coating a resin composition for the outermost layer containing a fluororesin as a main component, apply a paint obtained by dispersing or dissolving the resin composition for the outermost layer containing a fluororesin in a solvent to the outer peripheral surface of the base material layer. Coat on. As this solvent, a mixed solution of water and an emulsifier, water and alcohol, water and acetone, water, alcohol, and acetone, etc., which can efficiently disperse the fluororesin, can be used. Next, the base material layer coated with this paint is placed in a heating furnace and heated to evaporate the solvent in the paint and bake the fluororesin. The firing temperature of the fluororesin can be, for example, 300°C or more and 400°C or less. Thereafter, the outermost layer is formed on the outer peripheral surface of the base material layer by cooling the outer peripheral surface of the base material layer.
<利点>
第1実施形態に係る成形体は、耐摩耗性が高く、摺動特性に優れるので、画像形成装置の定着ユニットにおける定着ローラ、加熱ローラ、現像ユニットにおける現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、他の部分におけるエンドレスベルトを支持するためのローラ、排紙用ローラ、ゴミ取りローラ、搬送ローラ等の種々の回転体(ローラ)に好適に用いることができる。
<Advantages>
The molded article according to the first embodiment has high abrasion resistance and excellent sliding properties, so it can be used in the fixing roller, heating roller, developing roller, charging roller, transfer roller, etc. in the fixing unit of the image forming apparatus, and in the developing unit. It can be suitably used for various rotating bodies (rollers) such as a roller for supporting an endless belt in a section, a paper ejection roller, a dust removal roller, and a conveyance roller.
[第2実施形態]
<成形体>
第2実施形態に係る成形体は、上記基材層の外周面に積層され、ゴムを主成分とする弾性層をさらに備える。
[Second embodiment]
<Molded object>
The molded article according to the second embodiment further includes an elastic layer that is laminated on the outer circumferential surface of the base layer and mainly contains rubber.
図2は、第2実施形態に係る成形体10を示す模式的横断面図である。図2の成形体10は、円筒状の基材層2と、基材層2の内周面に積層される摺動層3と、上記基材層2の外周面に積層される弾性層5と、弾性層5の外周面に積層される最外層4とを備える。なお、基材層2、摺動層3及び最外層4は、第1実施形態と同様であるので同一番号を付して説明を省略する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a molded
(弾性層)
上記弾性層5は、基材層2の外周面に積層される。弾性層5は、ゴムを主成分とする。従って、弾性層5は、十分な弾性を有する。フッ素樹脂を主成分とする最外層4の弾性が比較的低くなり易いが、当該成形体10においては、ゴムを主成分とする弾性層が、フッ素樹脂を主成分とする最外層の内周面に積層されることで、最外層4の弾性を向上できる。また、弾性層5が最外層4の内周面に積層されることで、弾性層5と最外層4との層間接着力をより向上できる。また、上記ゴムは、加硫されていることが好ましい。上記ゴムが加硫されていることで、弾性層5の弾性をより向上でき、その結果、成形体10の弾性がより向上する。
(elastic layer)
The
上記ゴムとしては、特に限定されないが、例えば天然ゴム、合成天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン酢酸ビニルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多流化ゴム等を用いることができる。上記ゴムは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The above-mentioned rubber is not particularly limited, but includes, for example, natural rubber, synthetic natural rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, butyl rubber, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, chloroprene rubber, acrylic rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, urethane rubber, and silicone. Rubber, fluororubber, ethylene vinyl acetate rubber, epichlorohydrin rubber, multiflow rubber, etc. can be used. The above rubbers can be used alone or in combination of two or more.
弾性層5におけるゴムの含有量の下限としては、70質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、99質量%がさらに好ましい。また、弾性層5におけるゴムの含有量は、100質量%であってもよい。弾性層5におけるゴムの含有量が上記下限より小さい場合、弾性層5の弾性が低下し、成形体1の弾性が不十分となるおそれがある。
The lower limit of the rubber content in the
弾性層5は、ゴム以外の成分として添加剤を含有してもよい。上記添加剤としては、例えば可塑剤、安定剤、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、充填材等が挙げられる。このように、弾性層5が上記添加剤を含有することで、弾性層5に所望の特性を付与できる。弾性層5における上記添加剤の含有量の上限としては、特に限定されないが、例えば30質量%が好ましい。
The
弾性層5の平均厚みとしては、特に限定されず用途に応じて適宜変更可能であるが、例えば0.1mm以上50mm以下とすることができる。
The average thickness of the
<第2実施形態の成形体の製造方法>
当該第2実施形態の成形体の製造方法としては、例えば上記第1実施形態の成形体の製造方法の上記摺動層積層工程後の基材層の外周面に弾性層を積層する工程をさらに備える方法が挙げられる。弾性層積層工程では、始めに、ゴムを主成分とする摺動層用樹脂組成物を調製する。次に、上記摺動層用樹脂組成物を用いて塗工、押出成形、射出成型等を行った後に固化することにより、弾性層が形成される。なお、弾性層のゴムの加硫は、成形体の製造における任意の時点に行うことができる。
<Method for manufacturing molded body of second embodiment>
The method for manufacturing the molded body of the second embodiment may further include, for example, the step of laminating an elastic layer on the outer peripheral surface of the base material layer after the sliding layer lamination step of the method for manufacturing the molded body of the first embodiment. One example is how to prepare. In the elastic layer lamination process, first, a resin composition for a sliding layer containing rubber as a main component is prepared. Next, an elastic layer is formed by performing coating, extrusion molding, injection molding, etc. using the resin composition for a sliding layer, and then solidifying the resin composition. Incidentally, the rubber of the elastic layer can be vulcanized at any time during the production of the molded article.
<利点>
第1実施形態に係る成形体は、円筒形状を有することで、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の定着ユニットにおける定着ローラ、加熱ローラ、現像ユニットにおける現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、他の部分におけるエンドレスベルトを支持するためのローラ、排紙用ローラ、ゴミ取りローラ、搬送ローラ等の種々の回転体(ローラ)に好適に用いることができる。
<Advantages>
The molded body according to the first embodiment has a cylindrical shape, so that it can be used as a fixing roller, a heating roller, a developing roller, a charging roller, a transfer roller in a developing unit, in a fixing unit of an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine. It can be suitably used for various rotating bodies (rollers) such as rollers for supporting endless belts in other parts, paper ejection rollers, dust removal rollers, and conveyance rollers.
[その他の実施形態]
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[Other embodiments]
The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiments, but is indicated by the claims, and is intended to include all changes within the meaning and scope equivalent to the claims. Ru.
当該成形体は、摺動層と基材層との間、最外層と基材層との間、最外層と弾性層との間等に他の層を備えてもよい。上記他の層としては、例えばプライマー層等が挙げられる。 The molded article may include other layers between the sliding layer and the base layer, between the outermost layer and the base layer, between the outermost layer and the elastic layer, and the like. Examples of the other layers include a primer layer and the like.
また、最外層の内周面に対してはその密着性を向上するために、表面処理を行ってもよい。上記表面処理としては、例えばサンドブラスト処理、エッチング処理、電解研磨処理等による粗面化などが挙げられる。 Further, the inner circumferential surface of the outermost layer may be subjected to surface treatment in order to improve its adhesion. Examples of the surface treatment include roughening by sandblasting, etching, electrolytic polishing, and the like.
また、最外層4に電離放射線を照射してフッ素樹脂を架橋することで、最外層4の耐摩耗性を向上させてもよい。
Furthermore, the wear resistance of the
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
<摺動層用樹脂組成物No.1~No.5>
成形体の摺動層を形成するための摺動層用樹脂組成物No.1~No.5を用いて以下の手順でフィルムを作製し、摺動特性を評価した。摺動層用樹脂組成物No.1~No.5の組成及びフィルムの平均厚さを表1に示す。なお、表1中の「-」は、該当する成分を用いなかったことを示す。
<Sliding layer resin composition No. 1~No. 5>
Resin composition No. 1 for a sliding layer for forming a sliding layer of a molded article. 1~No. A film was prepared using No. 5 according to the following procedure, and its sliding properties were evaluated. Resin composition for sliding layer No. 1~No. Table 1 shows the composition of No. 5 and the average thickness of the film. Note that "-" in Table 1 indicates that the corresponding component was not used.
(樹脂成分)
摺動層用樹脂組成物の樹脂成分としては、以下のものを用いた。
ポリエーテルエーテルケトン:VICTREX社の「VICOTE F804、VICOTE F804BLK、VICOTE F810、VICOTE F810BLK、VICOTE F807BLK、VICOTE F816BK」
ポリテトラフルオロエチレン:オキツモ社の「オキツモ」
ポリイミド:宇部興産社の「Uワニス」
(resin component)
The following resin components were used in the resin composition for the sliding layer.
Polyetheretherketone: VICTREX's "VICOTE F804, VICOTE F804BLK, VICOTE F810, VICOTE F810BLK, VICOTE F807BLK, VICOTE F816BK"
Polytetrafluoroethylene: “Okitsumo” from Okitsumo Co., Ltd.
Polyimide: Ube Industries'"UVarnish"
(フィラー)
摺動層用樹脂組成物のフィラーとしては、以下のものを用いた。
針状酸化チタン:石原産業社の「FTL300」
鱗片状黒鉛:中越黒鉛社の「BK-3AK」
カーボンナノチューブ:昭和電工社の「VGCF-H」
(filler)
The following fillers were used in the resin composition for the sliding layer.
Acicular titanium oxide: “FTL300” by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
Flake graphite: Chuetsu Graphite Co., Ltd.'s "BK-3AK"
Carbon nanotube: Showa Denko's "VGCF-H"
<ピンオンディスク型摩耗試験による回転摩耗評価>
ピンオンディスク型摩耗試験とは、例えば鉄製のピンの先端を試験対象部材の摺動面に垂直に押圧しながら摺動面を回転させることにより、公転摺動させる試験を意味する。具体的には、摺動層用樹脂組成物No.1~No.5のフィルムの表面に対し、180℃の加熱下で、回転軸を中心とする1つの円周上に配置された直径17.4mmのステンレス製の2本のピンを押圧荷重107.87kPa、回転速度210rpmで2000秒間摺動させるピンオンディスク型摩耗試験を行い、その摩耗領域の摩耗深さ[μm]を測定した。なお、上記ピンの先端は平面状とした。
表1に、評価結果を示す。
<Rotational wear evaluation using pin-on-disk type wear test>
The pin-on-disk type wear test refers to a test in which, for example, the tip of an iron pin is pressed perpendicularly to the sliding surface of the test target member while rotating the sliding surface to cause the member to rotate in revolution. Specifically, sliding layer resin composition No. 1~No. The surface of the film No. 5 was heated at 180°C and rotated under a pressing load of 107.87 kPa using two stainless steel pins with a diameter of 17.4 mm arranged on one circumference around the rotation axis. A pin-on-disk type wear test was conducted in which the sample was slid at a speed of 210 rpm for 2000 seconds, and the wear depth [μm] of the worn area was measured. Note that the tip of the pin was flat.
Table 1 shows the evaluation results.
表1に示すように、ポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを主成分とする摺動層用樹脂組成物No.1~No.4は、ピンオンディスク型摩耗試験における摩耗量が小さく、摺動中において、摺動層が変形しにくいことがわかる。一方、ポリエーテルエーテルケトン又はフィラー含有ポリイミドを含まず、ポリテトラフルオロエチレンを主成分とする摺動層用樹脂組成物No.5は、摩耗量が大きく、摺動特性が劣っていた。従って、当該成形体は、耐摩耗性が高く、摺動特性に優れることが示された。 As shown in Table 1, resin composition No. 1 for a sliding layer containing polyetheretherketone or filler-containing polyimide as a main component. 1~No. In No. 4, the amount of wear in the pin-on-disk type wear test was small, indicating that the sliding layer was not easily deformed during sliding. On the other hand, resin composition No. 1 for a sliding layer which does not contain polyetheretherketone or filler-containing polyimide and whose main component is polytetrafluoroethylene. No. 5 had a large amount of wear and poor sliding properties. Therefore, the molded article was shown to have high wear resistance and excellent sliding properties.
本発明の一態様に係る成形体及びその製造方法は、耐摩耗性が高く、摺動特性に優れる成形体を提供できる。本発明の一形態に係る成形体は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の定着ユニットにおける種々の回転体(ローラ)に好適に用いることができる。 A molded article and a method for manufacturing the same according to one embodiment of the present invention can provide a molded article that has high wear resistance and excellent sliding properties. The molded article according to one embodiment of the present invention can be suitably used in various rotating bodies (rollers) in fixing units of image forming apparatuses such as copying machines, printers, and facsimile machines.
1、10 成形体
2 基材層
3 摺動層
4 最外層
5 弾性層
1, 10 Molded
Claims (3)
上記基材層の内周面に積層され、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)を主成分とする摺動層と、
上記基材層の外周面に積層され、ゴムを主成分とする弾性層と、
上記弾性層の外周面に積層され、フッ素樹脂を主成分とする最外層と
を備え、
上記摺動層の平均厚さが10μm以上100μm以下であり、
180℃に加熱した上記摺動層において、直径17.4mmのステンレス製の2本のピンを押圧加重107.87kPa、回転速度210rpmで2000秒間摺動させるピンオンディスク型摩耗試験の摩耗量が0.6μm以下である成形体。 A cylindrical base material layer having an average thickness of 5 μm or more and 300 μm or less and mainly composed of stainless steel or nickel ;
A sliding layer laminated on the inner circumferential surface of the base layer and containing polyetheretherketone (PEEK) as a main component;
an elastic layer laminated on the outer peripheral surface of the base material layer and mainly composed of rubber;
an outermost layer laminated on the outer peripheral surface of the elastic layer and containing fluororesin as a main component;
The average thickness of the sliding layer is 10 μm or more and 100 μm or less,
A pin-on-disc type wear test in which two stainless steel pins with a diameter of 17.4 mm are slid on the sliding layer heated to 180°C for 2000 seconds at a pressure load of 107.87 kPa and a rotational speed of 210 rpm shows that the amount of wear is 0. .A molded article having a diameter of 6 μm or less.
上記摺動層積層工程後の基材層の外周面にゴムを主成分とする弾性層を積層する工程と、
上記弾性層積層工程後の弾性層の外周面にフッ素樹脂を主成分とする最外層を積層する工程と
を備え、
上記摺動層の平均厚さが10μm以上100μm以下であり、
180℃に加熱した上記摺動層において、直径17.4mmのステンレス製の2本のピンを押圧加重107.87kPa、回転速度210rpmで2000秒間摺動させるピンオンディスク型摩耗試験の摩耗量が0.6μm以下である成形体の製造方法。 Laminating a sliding layer mainly composed of polyetheretherketone on the inner peripheral surface of a cylindrical base material layer having an average thickness of 5 μm or more and 300 μm or less and mainly composed of stainless steel or nickel ;
a step of laminating an elastic layer mainly composed of rubber on the outer peripheral surface of the base material layer after the sliding layer lamination step;
a step of laminating an outermost layer containing a fluororesin as a main component on the outer peripheral surface of the elastic layer after the elastic layer lamination step,
The average thickness of the sliding layer is 10 μm or more and 100 μm or less,
A pin-on-disk type abrasion test in which two stainless steel pins with a diameter of 17.4 mm are slid on the sliding layer heated to 180°C for 2000 seconds at a pressure load of 107.87 kPa and a rotational speed of 210 rpm shows that the amount of wear is 0. .A method for producing a molded article having a diameter of 6 μm or less.
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