JPS61162549A - ポリエ−テルケトン樹脂組成物 - 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〕 この発明は摺動する相手材を損傷することなく優れた摺
動特性を発揮することのできるポリエーテルケトン樹脂
組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

社会の情報化に伴って急速な進歩発展をした乾式電子複
写機（静電方式でトナーを振り掛けて陽画を得るエレク
トロファクス法またはゼログラフィー法に基づく複写機
）は、原稿の文字や図形等に対応して感光ドラムの表面
に形成された静電荷潜像をトナー像に変換した後、この
トナー像を給紙カセットから供給されて来る紙面に転写
し、ざらに転写されたトナー像を紙面に定着させるため
に、加熱された定着ローラによって表面を加熱加圧し、
トナー像と紙繊維とを融着させて両者が容易に離れない
ようにする機構を有するものであるが、たとえば最終の
定着工程において、定着ローラによって加熱加圧された
紙が定着ローラの表・面に密着したまま回転し、紙詰り
の原因となる危険がきわめて多いので、分離爪を使って
、定着ローラ表面に密着している紙の縁を持ち上げて滑
らかに剥離させることが必要である。このような分離爪
はその先端を定着ローラの表面にかなり強く押し付けな
ければならないので、当然のことながら耐熱性、潤滑性
、非粘着性等の性質が要求され、従来、ポリエーテルサ
ルホン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、
ポリフェニレンサルファイド、ポリオ牛ジベンゾイルコ
ポリエステル等の樹脂またはこれら樹脂表面にフッ素含
有重合体を被覆して非粘着性の向上を図った材料が使用
されている。

しかし、ポリエーテルサルホンは耐熱温度が使用条件よ
りも低いため、分離爪の先端に変形が起こり、役立たな
くなる。ポリイミド、ポリアミドまたポリアミドイミド
は吸湿性のある樹脂であって、吸水が原因となる発泡現
象を起こし剥離能を低下させ、ポリフェニレンサルファ
イド、ポリオキシベンゾイルコポリマーは熱老化性に難
点があり、機械的強度が弱い−ために先端が欠けて剥離
能を失ってしまうので、いずれの素材も満足できるもの
とは言えない。さらに樹脂本来の熱的、機械的性質以外
に、定着ローラの表面温度（１７０〜２７０℃）に影響
されて、紙に付着したトナーが分離爪の先端に融着して
機能を低下させたり、紙に付着したトナーをかき取って
白い筋（爪跡）をつけたりしない性質（すなわち、トナ
ーに対する非粘着性）も重要であるが、上記の樹脂はす
べて充分なものではなく、また、非粘着性向上のために
フッ素含有重合体を被覆するとしても、その加工は容易
でなく、コスト高となって好ましくない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

したがって、この発明は耐熱性、機械的強度、摺動特性
および非粘着性を兼備した素材を開発して従来の素材の
有する欠点を解消することを技術的課題とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、この発明は芳香族ポリ
エーテルケトン２０〜７０重量％と、モース硬度６以下
の繊維状充填材２０〜６５重量％と、非粘着性付与材１
０〜４０重量％とを混合したことを特徴とするポリエー
テルケトン樹脂組成物を提供するものであり、以下その
詳細を述べる。

まず、この発明における芳香族ポリエーテルケトンは、
たとえば英国アイ・シー・アイ社の登録商標名であるＵ
ｄｅｌ　−ＰＥＥＫとして市販されていポリエーテルエ
ーテルケトンのように、耐熱性、強靭性、耐炎性、耐薬
品性等の特性を持ったポリマー（以下ＰＥＥＫ　　と略
記）である。

つぎに、この発明において使用する繊維状充填材とは前
記ＰＥＥＫの熱変形温度を改善し、しかも複写機の定着
ローラのような高温下にある平滑面を損傷させないよう
にするための補強材であって、具体的にはモース硬度６
以下の材質であれば金属、金属酸化物もしくは塩からな
る天然または人造の繊維のいずれであってもよく、望ま
しくは平均繊維長１００μｍ以下、アスペクト比１００
以上で耐熱性のある針状結晶であり、たとえばチタン酸
カリウムウィスカー（大球化学社製：商品名テイスモ）
または珪灰石（別名ウオラストナイト、丸和バイオケミ
カル社製：商品名ケモリット）等を例示することができ
る。ここで、モース硬度が６を越える硬さのものは、前
記定着ローラのような接触する平滑面に損傷を与えやす
く好ましくない。また、平均繊維長を１００４ｍ以下、
アスペクト比１００以上のものが望ましいとする理由は
、平均繊維長が１００μｍを越える長繊維ではベース樹
脂との分散不良を起こしやすく、特に肉薄部分（たとえ
ば分離爪の先端）では補強効果が出ない。またアスペク
ト比が１００未満の太い繊維では補強効果が望める繊維
長に満たないため機械的強度が低下するという理由から
である。

ざらに、この発明における非粘着性付与材は、トナーの
融着を防止するために添加されるものであって、平均粒
径５〜３５μｍの四フッ化エチレン樹脂（以下ＰＴＦＥ
　と略記）粉末に平均粒径０．５〜３０　ａｍのグラフ
ァイト粉末を混合したもの、または結晶融点２５０℃以
上、３７２±１℃にお３〜６ ける比溶融粘度ｌＸ１０　　ポイズの溶融可能なフッ素
樹脂である。ここで、前記ＰＴＦＥ　　としては、たと
えば、三井デュポンフロロケミカル社製テフロンＴＬＰ
−１０、旭硝子社製フルオンＧ１６３、喜多村社製ＴＦ
Ｅ−ＫＴ−４００Ｍ　などの銘柄を好ましいものとして
推奨することができ、グラファイト粉末として日本黒鉛
社製ＡＣＰ、同ｃｓｓｐなどを好ましいものとして例示
することができるが、少なくとも１種類のＰＴＦＥ　　
と少なくとも１種のグラファイト粉末との混合比は１：
５から５＝１の範囲内であることが望ましい。なぜなら
ばこの範囲外であると非粘着性効果が得られないからで
ある。またＰＴＦＥ粉末およびグラファイト粉末の平均
粒径を前記したようにそれぞれ限定する理由は、上限値
を越える粒径では良好な非粘着効果が得られず、また下
限値未満の粒径では成形性が悪くなり、また機械的強度
も低下して好ましくないからである。さらに、前記の溶
融可能なフッ素樹脂としては、テトラフルオａ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（ｉ’
ＦＡと略記、たとえば三井デュポンフロロケミカル社製
テフロンＰＦＡ−Ｊ、ヘキスト社製ホスクフロンＴＦＡ
　、ダイキン工業社製ネオフロンＰＦＡなど）、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　と略記、たとえば三井デュポン７０ロケミカ
ル社製テフロンＦＥＰ−Ｊ　。

ダイキン工業社製ネオフロンＦＥＰなど）、エチレン−
テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥと略記、た
とえば三井デュポンフロロケミカル社製テフゼル、旭硝
子社製アフロンＣＯＰなど）、マタはテトラフルオロエ
チレン−フルオロアルキルビニルエーテル−フルオロオ
レフィン共重合体（ＥＰＥと略記、たとえば三井デュポ
ンフロロケミカル社製テフロンＥＰＥ−Ｊなど）などを
例示することができ、これら共重合体の１種または２種
以上の混合物のいずれであっても差し支えない。

以上の芳香族ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）と、補強
材としての繊維状充填材と、非粘着性付与材とを配合す
るにあたっては、ＰＥＥＫを２０〜７０重量％、繊維状
充填材を２０〜６５（好ましくは２０〜４０）重量％、
非粘着性付与材をｉｏ〜４゜（好ましくは１０〜３０）
重量％とすることが望ましい。なぜならば、繊維状充填
材が上記上限よりも多くなると定着ローラのような平滑
面に損傷を与えるようになり、逆に下限値よりも少量に
なると補強効果が期待できず、また非粘着性付与材につ
いても上限を越える多量のときは非粘着性はそれなりに
向上はするものの機械的強度はかなり・低下し、逆に下
限よりも少量では期待する効果が得られないからである
。そして、このような樹脂、繊維状充填材、非粘着性付
与材などを混合する方法は、特に限定するものではなく
、従来公知の方法、たとえばダンブラーミキサー、ヘン
シェルミキサー等の混合機によって乾式混合した後、溶
融混合性の良好な射出成形機または押出成撫を用いて３
００〜４００℃、好ましくは３２０〜３８０℃の温度で
線状、棒状、板状、シート状、その他任意の形状に成形
すればよい。

〔作用〕

この発明の樹脂組成物において、２０〜６５重量％を占
めるモース硬度６以下の繊維状充填材が、基本材である
樹脂の補強材として、機械的強度の向上は言うに及ばず
、熱変形等の耐熱性を改善し、しかも摺動時の相手材に
損傷を与えず、また共存する非粘着性付与材が高温時に
おいてもトナー等を融着させない等のきわめて好ましい
作用を発揮するのである。

〔実施例〕

まず、つぎの諸原料を準備した。

■ＰＥＥＫ・・・英国アイ・シー・アイ社製：　ＬＪｄ
ｅｌ　−ＰＥＥＫ１５ＱＰ ■チタン酸カリウムウィスカー・・・大塚化学社製：テ
ィスモＤ１０１　〔モース硬度４．０、平均繊維長２０
μｍ、平均繊維径０．１μｍ、（繊維長および繊維径は
電子顕微鏡法による）〕 ■珪灰石・・・丸和バイオケミカル社製：ケモリット〔
モース硬度４．５、平均繊維長２２μｍ１平均繊維径０
．１６μｍ〕 ■炭化珪素ウィスカー・・・タテホ化学社製：炭化珪素
ウィスカー５ＣＷ（モース硬度１４、平均繊維長２５μ
ｍ、平均繊維径０．１２μｍ〕 ■ＰＴＦＥ・・・三井デュポンフロロケミカル社製：テ
フ０７　ＴＬ）’−Ｉ　Ｑ　［平均粒径１０μｍ（コー
ルタ−カウンター法）］ ■ＰＦＡ・・・三井デュポン７０ロケミカル社製：テフ
ロンＰＦＡ−Ｊ ■ＦＥＰ　　・・・三井デュポンフロロケミカル社製：
テフロンＦＥＰ−Ｊ ■ＥＴＦＥ・・・旭硝子社製ニアフロンｃｏｐ■グラフ
ァイト・・・日本黒鉛社製：　ｃｓｓｐ（平均粒径１μ
ｍ（光透過法）〕 以上の諸原料を用いて実施例および比較例を行なった。

実施例１〜６： 第１表に示す配合割合で、各原料をヘンシェルミキサー
を使って充分混合した後、二輪溶融押出機（池具鉄工社
製、ＰＣＭ−３０型）に供給し、第　　１　　表 ３６５℃スクリュー回転数ｔｓｏｒｐｍ、径２ｍｍ孔７
個のストランドダイから押出してペレットに成形した。

このペレットをバレル温［３１０〜３７０℃、金型温度
２００℃、射出圧力１ｓ　ｏ　ｏ　ｋｇ／ｃｍ２の射出
成形機にかけてシートに成形し、得られた試験片につい
て機械的性質、熱的性質、非粘着性、さらに複写機分離
爪材としての実用的機能性を測定し、その結果を第２表
にまとめた。ここで、機第　　２　　表 機械的性質はＡＳＴＭ−Ｄ７９０に基づいて曲げ強さく
　ｋｇ／ｃｍ２）および曲げ弾性率（ｋｇ／ｃｍ２）を
、熱的性質は円柱状試験片（直径８ｍｍ、長さｌＱｍｍ
）を試料とし、ＴＭＡ針八法へ高車製作所製：熱機械的
分析装置ＴＭ−３Ｑを用いて昇温速度毎分５℃、圧力１
８．６　ｋｇ／ｃｔｎ２としたときの針入開始温度を測
定する方法）によって求めた軟化温度℃を、　　。

非粘着性ニツイテは、厚す３　ｍｍ、２５　ｍｍ　ｘ　
２５ｍｍの板状試験片に対して、エルマ光学社製：ゴニ
オメータ式接触角測定機Ｇ−Ｉ型による水および酢酸の
接触角を求めた。なお、試験片に対する水または酢酸の
接触角はトナーの臨界表面張力に類似　　　゛した性質
を示すために、非粘着性を判定するうえできわめて有効
である。さらに、分離爪材としての実用的機能性につい
ては市販の乾式電子複写機（シャープ社製：Ｚ−６０型
）の分離爪と同一形状の試験片を定位置に取り付け、Ａ
４判の複写用紙５万枚を連続通紙し、５万回の複写を繰
り返えし、定着ローラからの紙の分離不良（紙詰り）発
生時の複写枚数、爪跡によるトナー画像汚染発生時の複
写枚数、分離爪へのトナーの付着量（全く付着しないか
微量付着する程度のものを◎印、比較的少量付着する程
度のものを○印、少量付着する程度のものをΔ印、多量
付着するものをＸ印とした４段階評価）、さらに５万回
の複写完了時における定着ローラ表面の損傷度合（小板
研究所製二表面粗さ計５Ｅ−３Ｅによる粗度）等をもっ
て評価したものである。

第２表から明らかなように、実施例１〜６に示した組成
物に均衡のとれた機械的強度を有し、非粘着性において
もフッ素樹脂単体に近い接触角を示して非常に浸れたも
のであることがわかった。

さらに軟化温度も高く、複写機の実用的機能性も充分満
足できる結果であった。

比較例１〜９： 第３表に示す配合割合とした以外は、原料の種類、取り
扱い方、および得られた組成物の諸性質の測定に至るす
べての点で実施例１〜６と全く同じである比較例１〜９
を実施した。得られた組成物の諸性質を第４表にまとめ
たが、この表から明らかなように、補強材の添加量がこ
の発明の限定範囲よりも少量である比較例１および２に
おいては、機械的強度は低く、連続複写４０枚または３
５０枚程度で紙詰り等の異常が起こって運転を停止しな
ければならなくなり分離爪の機能を果し得なかった。ま
た、非粘着性付与材の添加量が規定量よりも少ない比較
例３〜６は機械的強度と非粘着性とを同時に改善するこ
とができず、実用試験の結果も満足のいくものではなか
った。また、非粘着性付与剤であるグラファイト粉末お
よびＰＴＦＥの混合比が１：５から５：ｌの範囲外であ
る比較例７．８は非粘着性を改善することができなかっ
た。さらにモース硬度がこの発明の限定値よりも高い炭
化珪素ウィスカーを補強材に用いた比較例９においても
、定着ローラ表面の損傷が大きく実用的でないことがわ
かった。

〔効果〕

この発明の芳香族ポリエーテルケトンと補強材と非粘着
性付与剤とからなる組成物は、熱的性質、機械的性質が
ともに優れ、しかも摺動時に相手材を損傷させることな
く、ざらにトナーのような高温で溶融する成分を含有す
る粉末に対しても優れた非粘着性を発揮する成形品の素
材としてきわめて有効なものであり、従来のフッ素樹脂
被覆のよ　　　″うな経済的な不利（たとえば、コスト
高など）を招くばかりでなく、複写機の分離爪のような
使用条件の厳しい部品に採用しても、その寿命を著しく
延長することになる。したがって、この発明の意義はき
わめて大きいといえよう。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）芳香族ポリエーテルケトン２０〜７０重量％と、
   モース硬度６以下の繊維状充填材２０〜６５重量％と、
   非粘着性付与材１０〜４０重量％とを混合したことを特
   徴とするポリエーテルケトン樹脂組成物。
2. （２）非粘着性付与材が、平均粒径５〜３５μｍの四フ
   ッ化エチレン樹脂粉末と平均粒径０．５〜３０μｍのグ
   ラファイト粉末とを１：５から５：１の範囲に配合した
   ものである特許請求の範囲第１項記載のポリエーテルケ
   トン樹脂組成物。
3. （３）非粘着性付与材が、結晶融点２５０℃以上、３７
   ２±１℃における比溶融粘度１×１０＾３＾〜＾６ポイ
   ズのフッ素樹脂（たとえば、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、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
   、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、テトラ
   フルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル−
   フルオロオレフィン共重合体等の１種または２種以上）
   の粉末または粒である特許請求の範囲第１項記載のポリ
   エーテルケトン樹脂組成物。