JPH048543A - フッ素系樹脂製チューブ被覆円柱状物品及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は表面にフッ素系樹脂製チューブが強固に融着さ
れてなる円柱状物品及びその製造法に関する。

（従来の技術） フッ素系樹脂は非粘着性、耐蝕性、耐薬品性、耐熱性等
に優れるという特色を有するところから近年電子複写機
用の加熱定着ロールを始め各種ロールの被覆部材等とし
て多用されている。

ところで、フッ素系樹脂による物品の被覆法としてはフ
ッ素系樹脂粉体塗料又はディスバージョン塗料を塗布し
、次いで焼成する所謂コーティング方法と、フッ素系樹
脂フィルムやシートを張りつけるシートライニング法が
知られているが、前者の方法では均一で平滑な厚い被覆
層を得ることが困難であり、例えば５０μ程度の層を得
る場合でもディスバージョン塗料の塗装方法だと、３回
程度以上の重ね塗りを必要とするなどの問題があり、粉
体塗料を使用した場合でも、数百ミクロンの塗装厚は１
回で得にくく、その皮膜は平滑になりにくいし、その加
工賃は高価となる。

更に、シートライニング方式では、接着の手段も考えら
れているが、現状では金属ナトリウム等の溶融アルカリ
金属分散液を使用したり、コロナ放電によりフッ素系樹
脂表面を処理加工して接着剤との接着を可能にし、エポ
キシ樹脂等信の一般用樹脂系接着剤を用いて基材との接
着を行なっている。

この方法は、処理薬品の取扱いが困難であったり、危険
が伴ったり、設備等に費用がかかるとの問題があるばか
りでなく、本質的にフッ素系樹脂の特徴である耐熱性、
耐薬品性、耐寒性、耐候性等を接着剤の持つ特性まで下
げてしまう。即ち、折角のフッ素系樹脂の長所を損なっ
てしまうという基本的な問題を有している。

また、フッ素系樹脂被覆の他の方法としてはフッ素系樹
脂製熱収縮性チューブを物品に被せてから加熱してチュ
ーブを収縮させ、単に収縮力のみで物品に固定させる方
法も知られているが、この方法は被覆層と物品間が密着
しているだけであるため、チューブに力が加わったりし
た場合はチューブがねじれたり、しわがよったり、さら
にはチューブを使用した場合には、破れたりするという
問題がある。

これらの問題を解決しうる方法として、予じめプライマ
ー処理の施された円柱状物品の表面にフッ素系樹脂製熱
収縮性チューブを収縮固定させた後、フッ素系樹脂の融
点以上の温度に加熱して融着させる方法も提案されてい
る（特開昭６４−１５３４号公報）。この方法は前述の
ような問題を生ずる事なく、フッ素系樹脂膜層を有する
ロール等の円柱状物品を簡便に得ることが可能である点
で優れた方法と言える。

（発明が解決しようとする課題） しかし乍ら前述した特開昭６４−１５３４号に開示され
ているプライマー処理剤としては、主にテトラフルオロ
（アルキルビニルエーテル）コポリマーコロイド粒子と
ポリアミド酸とを含む水性分散液を用いる態様のものが
例示されているが、ここに例示された態様のものは前述
のとおり水性分散液を用いるので、塗布が不均一になり
易く厚さ斑を起こし易い傾向があり、こうした点を改良
するには処理原液の厳密な粘度管理や塗布工程の厳格な
管理が必要であった。又、単なる分散液であるため分散
された粒子が凝集して塗装時に表面突起となることがあ
るなどのため、工業的に大量生産するのはどちらかとい
うと不向きであった。

例えば電子複写機等における定着用のヒートロール等は
、極めて優れた表面精度が要求されるので、厚さ斑の許
容範囲を狭くする必要があり、また小さな凸状の表面突
起も画像に影響が出るため許されないなど、前記した特
開昭６４−１５３４号に係る方法ではもう一つ不十分な
ところがあった。

本発明は、上記の課題に鑑み表面精度が極めて良好なフ
ッ素系樹脂製チューブ被覆円柱状物品と、その製造法を
擾供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するための手段として、物と
し７は、ポリパラバン酸樹脂を含むプライマー層を有す
る円柱状物品に、フッ素系樹脂製チューブが融着被覆さ
れてなる構成を採用し、製造法としては、円柱状物品に
ポリパラバン酸樹脂を含むプライマー処理剤を用いてプ
ライマー層を形成する工程と、前記処理された円柱状物
品に熱収縮性を有するフッ素系樹脂製チューブを被覆す
る工程と、前記チューブを前記処理された円柱状物品に
融着する工程を採用したものである。

（実施例） 以下課題を解決すべき手段を詳述することにする。

本発明に係るプライマー層とはポリパラバン酸樹脂を含
むプライマー処理剤を用いて円柱状物品表面に形成され
た下塗り層のことであり、この際プライマー層はポリパ
ラバン酸樹脂を主成分とし、必要ならば適宜の第三成分
が混合されていてもよいし、ポリパラバン酸樹脂のみで
あってもよい。

プライマー層を形成せしむる具体例としては、ポリパラ
バン酸樹脂を有機溶剤に溶解せしめると共に、必要なら
ば第三成分を添加してブライマー則を作成し、円柱状物
品表面に塗布・乾燥すればよい。前記有機溶剤としては
、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−
メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラ
ン、β−ブチロラクトン、シクロペンタノン、イソホロ
ン、炭酸プロピレン、シクロヘキサノン・アセトン混合
物、シクロヘキサノン・ジオキサン・メチルエチルケト
ン混合物等を例示でき、その濃度も０．１〜２０重量％
、好ましくは０．５〜５重量％程度を例示できるが、こ
れらのことは特に制限はない。また、円柱状物品表面に
塗布するにはスプレー塗布方式、デイツプ方式等を例示
でき、乾燥を行ない、必要ならば熱処理すればよいが、
これらのことも特に制限はない。この際、前記デイツプ
方式で行なう場合の浸せき時間は、特に制限はないが、
例えば瞬間的（はぼ０秒）であっても効果が期待できる
ので、瞬間的以上であればよい。またブライマー処理剤
としてはその池水性分散液等の分散液でもよいし、どの
ような状態であろうと使用可能ならば特に制限はない。

ポリパラバン酸樹脂とはジイソシアネートと青酸を反応
させて得られる樹脂である。ジイソシアネートとしては
２．４−１−リレンジイソシアネート、２．６−１−リ
レンジイソシアネート、４．４゛−ジフェニルメタンジ
イソシアネート、ナフタレン−１，５−ジイソシアネー
ト、キシリレンジイソシアネート、インホロンジイソシ
アネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、４．４°
−メチレンビスシクロへキシルジイソシアふ一トなどを
例示できる。この際、２．４−　）リレンジイソシアネ
ートを使用した場合には、次のような反応式が示される
。

このようなポリマーは非品性であり、ガラス転移温度が
高く（例えば２８０〜４００°Ｃ程度）耐熱性に優れ、
また自己消火性である。勿論本発明は上記記載に制限を
受けることなくポリパラバン酸樹脂と通称されるものは
全て包含される。このようなポリパラバン酸樹脂を含む
プライマー処理剤（処理原液）は、円柱状物品表面への
塗布が容易で塗布厚精度の優れたプライマー層の形成が
可能であると共に、フッ素系樹脂製チューブとの接着性
に優れるという利点もあり、従来のものに比して極めて
有利である。

前述したように、プライマー層はポリパラバン酸樹脂を
主成分とし、必要に応して適宜の第三成分を混合して形
成させることができる。かかる第三成分としては、ポリ
イミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルフォン、
ポリフェニレンサルファイド、ボリアリレート、ポリス
ルフィド、ボリアリールスルホン、ポリスルホン、ポリ
エーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフ
ェニレンエーテルなどの耐熱性樹脂を例示できる。

第三成分としての上記のような耐熱性樹脂の使用量は、
プライマー層を形成する全樹脂成分に対して０〜４５重
量％、から選択される。

以上はポリパラバン酸樹脂を含むプライマー処理剤を用
いてプライマー層を形成する手段の具体例を纏々述べた
が、勿論ポリパラバン酸樹脂を用いる限りその他いかな
る方法によりプライマー層を形成しようとも自由である
。

本発明における円柱状物品とは金属、例えばアルミニウ
ムもしくはアルミニウム合金製等のパイプ、ロール等を
例示でき特に制限はなく、内部が空洞状態にある筒状体
や内部が空洞でない円柱状のものも例示でき、要するに
外郭が実質円柱状ならば全て本発明の円柱状物品と言え
る。

かかる円柱状物品にプライマー層を形成させる前に、必
要ならば予め円柱状物品の表面に物理的処理、化学的処
理等適宜の処理を施し、表面を粗にするとプライマー層
がより容易に形成され易くなり便利である。なお、こう
した適宜の処理を施さなくても本発明が達成されること
は勿論である。かかる物理的処理とは特に制限はないが
サンドブラスト法、液体ホーニング法、バレル研磨法等
を例示でき、物理的作用でアルミ製筒状体表面を例えば
梨地状、スリガラス状の如く荒らす処理のことであり、
表面粗度（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１）でいうと好ましくは
３〜１５μ、より好ましくは５〜１０μ程度であるが、
勿論この値には特に制限があるわけではない。好ましい
物理的処理としてはサンドブラスト処理を例示でき、こ
れはアルミナ粉末、シリカ、ガラスピーズ等の砂状物を
アルミ製筒状体等の円柱状物品表面に向けて圧縮空気と
共に噴射する方法を例示できる。この際、砂状物の種類
、粒径等は特に制限はなく、所定の表面となるように適
宜に設定すればよいが、通常は平均粒径１００μ以下の
ものが好んで使用される傾向にある。噴射圧力について
も目的に応じ適宜設定すればよい。

また前記した化学的処理とは特に制限はないが、−船釣
には各種のガス、化学薬品等により行なえばよく、アル
マイト処理などの電気化学的処理等も非常に有効である
。

本発明に係るフッ素系樹脂製チューブとは、フッ素系樹
脂によりチューブ状に形成された筒状体のことであり、
また熱収縮性を有するフッ素系樹脂製チューブとは、上
記のものに熱収縮性能を付与したものである。

かかる熱収縮性を有するフッ素系樹脂製チューブは、通
常ではフッ素系樹脂の製膜、延伸等によりチューブ状に
作成されるもので、例えばフッ素系樹脂製チューブを通
常ではその融点より低い温度に加温し、チューブに内圧
をかけて径方向に、更に必要ならば軸方向にも膨張せし
めることにより製造することができるが、本発明に使用
される熱収縮性チューブは上記製法によるものに限定さ
れるものではなく、要するに加熱によって熱収縮するも
のであればよい。勿論、製法により一方方向に多少膨張
性を有し、他方向に熱収縮する熱収縮性チューブの提供
も可能であり、これらも本発明では熱収縮性チューブの
範晴である。この際、熱収縮率は適宜でよく、特に制限
はないが、通常では３００°Ｃで径方向に０〜２５％、
好ましくは５〜１５％程度、軸方向に２５％以下、好ま
しくは０〜５％程度収縮するものを例示できる。

本発明に使用されるチューブの原材料であるフッ素系樹
脂は特に制限はなく、またその成形温度における溶融粘
度も特に制限はないが、好ましくはｌＸｌ０’〜１×１
０ｈポイズのものを例示でき、この中にはフッ化ビニリ
デンのホモポリマー及びコポリマー、クロロトリフルオ
ロエチレンのホモポリマー及びコポリマー、並びにテト
ラフルオロエチレンのコポリマー等が例示され、特に制
限はないが溶融押出可能な熱流動性のものがより好まし
い。

このような好ましいフッ素系樹脂としてはテトラフルオ
ロエチレンとフッ素化されたエチレン性不飽和化合物と
のコポリマーを例示でき、例えば次式により示される、 フルオロ（アルキルエチレン）： Ｘ’　（Ｃｈ）　−ＣＸ”　＝ＣＸ’Ｘ’フルオロ（オ
キシアルキルエチレン）：Ｘ’　（Ｃｈ）ｆｉＯＣＸ”
＝ＣＸ”Ｘ’及び フルオロ（ビニルポリエーテル）： Ｆ３ Ｘ’（ＣＦＺ）、１Ｏ（ＣＦＣＦ２０）ｌＩＣＸ２＝Ｃ
Ｘ”Ｘ’（式中ｘ１、ｘ２、Ｘ３、及びｘ４はＦ又はＨ
，ｎは１〜８、ｍは１〜５） などのようなフッ素化されたエチレン性不飽和化合物と
テトラフルオロエチレンとのコポリマーやエチレン・テ
トラフルオロエチレンコポリマー（必要ならば少量の第
三成分が共重合されていてもよい）等をあげることがで
きる。これらのコポリマーの幾つかはテフロンＦＥＰ　
、　ＰＦＡ　　（いずれも三井・デュポンフロロケミカ
ル■及びデュポン社製フッ素系樹脂の商品名）として市
販されている。

こレラのテトラフルオロエチレンコポリマーのうち、特
に比溶融粘度が５Ｘ１０’〜１×１０６ボイズの比較的
高い溶融粘度を有するコポリマーは引き裂き強度が高く
、チューブの製造において、また融着された物品の使用
において有利である。上記範囲を越える比溶融粘度を有
するコポリマーは、熱流動性が不足し易く、チューブ成
形において不利を被る場合もあり、また金属等への融着
特性が不足し易く、被覆膜の製造面においても不利な傾
向もあるが、勿論用途等によっては使用可能で、上記比
溶融粘度の値は特に制限を受けるものではない。

本発明に係るチューブはフィラーを含むものであっても
含まぬものであっても良いが、フィラーの添加によって
チューブの原料組成物の成形性、強度及び融着膜の強度
などが著しく損なわれない限り、融着膜の耐摩耗性、耐
クリープ性、熱及び電気伝導性などの性質を向上せしめ
る目的でカーボンブラック、グラファイトなど適宜のフ
ィラーを添加することが好ましい場合もある。

前記各処理の施された円柱状物品にチューブ、例えば熱
収縮性チューブを被覆するには、先ずチューブに円柱状
物品を挿入（逆でもよい）し、次いで所定の温度で熱処
理すること等により達成される。チューブは円柱状物品
の径より若干太き目に作っておくと挿入が容易であり、
熱処理により収縮せしめると円柱状物品に密着被覆する
が、チューブ径と円柱状物品を同じ程度か、前者をやや
小さくし、無理に円柱状物品を挿入すると、熱処理時に
おけるチューブの収縮応力の作用により一層緊密な被覆
が可能となり便利である。この際熱処理を行なう手段と
しては特に制限はなく、加熱炉等の加熱雰囲気中やヒー
トガン等により行ない得る。

円柱状物品表面に前記の如く被覆されたチューブ、好ま
しくは熱収縮性チューブを融着することにより本発明は
達成される。融着するにはチューブ原料であるフッ素系
樹脂の融点以上の温度で熱処理することにより行なわれ
る。熱処理を行なう手段としては加熱炉が好適であるが
特に制限はない。こうした熱処理により円柱状物品とチ
ューブとが強固に融着することとなる。

チューブの被覆及び融着は、−工程で熱処理の温度条件
を変えて連続して行なうのが有利であるが、勿論バッチ
式に二工程に分けて行なってもよい。−工程で行なう場
合、低温から徐々に融着温度まで昇温せしめる如く連続
昇温して行なってもよく、この場合体々に昇温する過程
で被覆工程が完了するのであり、被覆工程と融着工程の
境界がはっきりしないが、こうしたケースも当然本発明
に包含される。この際熱処理時の温度条件はフン素糸樹
脂の種類によって異なり特に制限はなく、前記したテト
ラフルオロエチレンコポリマーの場合も特に制限はない
が、雰囲気温度で表わすと被覆工程時で５０〜３２０°
Ｃ１融着工程時で３１０〜４００°Ｃ程度を例示でき、
チューブの表面温度で表わすと、被覆工程時で５０°Ｃ
〜樹脂の融点以下、融着工程時で樹脂の融点以上〜４０
０°Ｃ程度を例示できる。以上は熱収縮性を有するチュ
ーブを例にとって説明したが、熱収縮性を有しないチュ
ーブを用いた場合も同様であり、特に制限はない。

本発明に係るフッ素系樹脂製チューブ被覆円柱状物品の
用途としては特に制限はなく、あらゆる方面に広範に用
いられるが、好ましくは電子複写機における定着装置の
ヒートロールや、レーザービームプリンターにおける定
着装置のヒートロール等としての利用に供される。

一般に電子複写機は静電気の作用により複写紙上にトナ
ーによる像を形成させ、これを互いに圧接して回転して
いるロール間（ヒートロールと加圧ロール）を通過させ
、トナーを加熱溶融することにより複写紙上に定着させ
る。かかる定着方式においては、溶融したトナーがヒー
トロールに付着しその付着した像の一部が新たに複写紙
上に付着する“オフセット″と呼ばれる現像を防止する
必要がある。従って、ヒートロールの表面にはトナーの
付着を防止するためフッ素系樹脂の被覆が行なわれてお
り、このような面からも本発明に係る円柱状物品は特に
有用である。

以上は本発明の好ましい実施態様を例示的に述べたまで
で、本発明はこれら記載内容に制限を受けるものでない
ことは勿論である。

次に本発明の具体的実施例を述べることにする。

〈実施例１〉 直径２０ｍｍのアルミニウム製パイプに平均粒径６０μ
のアルミナｌ’Ｖｚ（ｈ）粉末を５　、５　ｋｇ　／　
Ｃｍ　２の圧力で噴射せしめてサンドブラスト処理を行
ない、表面粗度８μの梨地状表面を有するパイプを得た
。次いでポリパラバン酸樹脂（東燃石油化学■製、商品
名ツルラックＭ、ガラス転移温度２９０°Ｃ）濃度が、
２．５重量％となるようにジメチルホルムアミドに溶解
せしめてなるプライマー処理剤中に前記パイプを３０秒
程デイツプせしめて引き上げ速度２５ｃｍ　／　ｍ　ｉ
　ｎで引き上げ、１００〜１５０°Ｃの乾燥室で乾燥を
行なうことにより、プライマー層を有するパイプを得た
。

しかる後、かかるパイプを厚さ３０μ、直径２０ｍｍ、
３００°Ｃの熱収縮率が径方向に１０％、軸方向２％の
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（融点３０８°Ｃ）装態収縮性チュー
ブに挿入した。（該チューブは若干弾力性があるため挿
入は容易に行なわれる。）次いでオーブン中に放置、徐
々に昇温、３１０°Ｃ雰囲気中（チューブの表面温度は
３０７°Ｃ）で２０分熱処理し、チューブの収縮応力に
より、−層緊密に被覆せしめ、そのままの状態で更に３
５０°Ｃまで昇温、４０分間熱処理し融着処理を行なっ
た。

こうした得られたアルミ製パイプは表面精度がＲＺ＝　
１．２μと極めて良好で、厚さ斑も極めて少ないもので
あった。かかるパイプを加熱ロールとして゛製品化し、
電子複写機用ヒートロール（定着ロール）として用いた
ところ、極めて良好な性能が確保された。またかかるヒ
ートロールは該チューブが強固に融着しており、ドライ
バーを用いて無理に剥離しようとしたらチューブ表面が
破損してしまった。

〈実施例２〉 実施例１において、サンドブラスト処理を行なわなかっ
た以外同様にして、アルミ製パイプを得た。かかるパイ
プも実施例１と同様に該チューブが強固に融着していた
が、融着強度は実施例１に比べてやや劣るように感じら
れた。

（発明の効果） 本発明は、フッ素系樹脂製チューブの融着された円柱状
物品及びかかる円柱状物品を得んがための簡易にして有
用な方法であり、本発明によりプライマー層の形成され
た円柱状物品はその表面精度が極めて良好で、従来の如
く厚さ斑や表面突起の起こる懸念も極めて少なく、今後
の広範な利用が期待できるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリパラバン酸樹脂を含むプライマー層を有する
   円柱状物品に、フッ素系樹脂製チューブが融着被覆され
   てなることを特徴とするフッ素系樹脂製チューブ被覆円
   柱状物品。（２）円柱状物品にポリパラバン酸樹脂を含
   むプライマー処理剤を用いてプライマー層を形成する工
   程と、前記処理された円柱状物品に熱収縮性を有するフ
   ッ素系樹脂製チューブを被覆する工程と、前記チューブ
   を前記処理された円柱状物品に融着する工程とを備えた
   ことを特徴とするフッ素系樹脂製チューブ被覆円柱状物
   品の製造法。