KR101547357B1

KR101547357B1 - 자기-이형성 퓨저 멤버 및 무오일 이미지 형성 장치

Info

Publication number: KR101547357B1
Application number: KR1020090111227A
Authority: KR
Inventors: 캐롤린 무어래그; 난-싱 후
Original assignee: 제록스 코포레이션
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2015-08-25
Also published as: US8231972B2; US20100124661A1; CN101738916A; KR20100056976A; EP2189852B1; CA2685628C; EP2189852A1; JP2010122680A; CA2685628A1; JP5601652B2; CN101738916B

Abstract

본 발명은 자기-이형성 퓨저 멤버 및 그 퓨저 멤버를 갖는 이미지 장치를 제공하며, 퓨저 멤버는, 기재, 및 그 위에 위치하며 표면을 갖는 외층 중합체 매트릭스를 포함하고, 외층 중합체 매트릭스는 플루오로중합체 재료 및 플루오로카본 사슬을 포함하며, 플루오로카본 사슬은 상기 플루오로중합체 재료에 결합되고, 퓨저 멤버는 자기-이형성이므로 퓨징 오일의 필요성을 감소시키거나 제거한다.

자기-이형성, 퓨저 멤버.

Description

자기-이형성 퓨저 멤버 및 무오일 이미지 형성 장치{SELF-RELEASING FUSER MEMBER AND OIL-LESS IMAGE FORMING APPARATUS}

개시되는 실시형태는 일반적으로 정전기록 (electrostatographic) 장치에 유용한 퓨저 멤버 (fuser member) 에 관한 것이다. 실시형태에서, 퓨저 멤버의 외층은, 아래에 놓인 플루오로중합체 층에 결합된 플루오로카본 체인을 갖는 플루오로중합체를 함유하는 중합체 매트릭스를 포함한다. 실시형태에서, 플루오로중합체 층은 실록산 경화 시스템을 통해 경화되는 플루오로엘라스토머를 포함한다. 또한, 실시형태에서, 중합체 매트릭스 층은 실록산-말단 (siloxane-terminated) 플루오로카본 사슬을 포함하고, 여기서 실록산-말단 플루오로카본 사슬은 실록산 관능기류 (siloxane functionalities) 를 통해 플루오로엘라스토머 또는 플루오로중합체 층 내에 결합된다. 외층은 롤러 또는 벨트 용도에 이용될 수 있다. 또한, 외층을 형성하는 프로세스를 본원에 기재한다. 실시형태에서, 외층은 자기-이형성 (self-releasing), 감소성 (reducing) 이거나 또는 퓨징 오일 (fusing oil) 의 사용이 필요없다.

일반적인 정전기록 인쇄 장치에서, 복사되는 원형 (original) 의 광 이미지 는 정전 잠상 (electrostatic latent image) 의 형태로 감광 부재에 기록되고, 잠상은, 통상적으로 토너로 불리우는 검전기의 (electroscopic) 열가소성 수지 입자의 적용에 의해, 볼 수 있게 된다. 그리고, 볼 수 있는 토너 이미지는 느슨한 분말 형태이며, 용이하게 교란 또는 파괴될 수 있다. 통상적으로, 토너 이미지는 감광 부재 자체이거나 보통 용지 (plain paper) 와 같은 다른 지지 시트일 수 있는 지지체에 고정 또는 융해된다.

토너 이미지를 지지 부재에 고정하기 위한 열에너지의 사용은 잘 알려져 있다. 열로써 검전기의 토너 재료를 지지 표면에 영구적으로 융해하기 위해서는, 토너 재료의 온도를, 토너 재료의 구성물이 유착하여 점착성으로 되는 점까지 올리는 것이 필요하다. 이러한 가열에 의해, 토너는 지지 부재의 섬유 또는 기공 내로 어느 정도 유입되게 된다. 그 다음에, 토너 재료가 냉각됨에 따라, 토너 재료의 응고로 인해, 토너 재료가 지지체에 단단히 결합되게 된다.

일반적으로, 열가소성 수지 입자는, 토너에 사용되는 특정 수지의 연화 범위에 따라 약 90 ℃ ∼ 약 160 ℃ 또는 더 높은 온도로의 가열에 의해, 기재 (substrate) 에 융해된다. 그렇지만, 기재의 온도를 약 200 ℃ 보다 실질적으로 더 높이 올리는 것은 바람직하지 않은데, 특히 기재가 종이인 경우 그러한 높은 온도에서 기재가 변색되는 경향이 있기 때문이다.

검전기의 토너 이미지의 열적 융해에 대한 여러 접근이 종래 기술에 기재되어 있다. 이들 방법은 다양한 수단, 즉 압력 접촉으로 유지되는 롤 페어 (roll pair), 롤과 압력 접촉되는 벨트 부재 등에 의해 열과 압력을 실질적으로 동시에 가하는 것을 포함한다. 열은 롤, 플레이트 부재 또는 벨트 부재 중 일방 또는 쌍방을 가열함으로써 가해질 수 있다. 열, 압력 및 접촉 시간의 적절한 조합이 제공되는 때, 토너 입자의 융해가 이루어진다. 토너 입자의 융해를 야기하는 이들 파라미터의 밸런싱 (balancing) 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고, 이들 파라미터는 특정 기계 또는 프로세스 조건에 맞게 조정될 수 있다.

지지체에의 토너 입자의 열적 융해를 야기하기 위해 열이 가해지는 융해 시스템 (fusing system) 의 작동 동안, 토너 이미지와 지지체 쌍방은 롤 페어, 또는 플레이트나 벨트 부재 사이에 형성되는 닙 (nip) 을 통과하게 된다. 닙에서의 열의 동시 전달과 압력의 적용이 지지체에의 토너 이미지의 융해에 영향을 미친다. 융해 과정에 있어서, 정상 작동 (normal operations) 동안 지지체로부터 퓨저 멤버로의 토너 입자의 오프셋이 발생하지 않는 것이 중요하다. 퓨저 멤버에서 오프셋된 토너 입자는 이후에 기계의 다른 부품이나 이후의 복사 사이클 중 지지체에 전달될 수 있으므로, 배경을 증가시키거나 그곳에서 복사되는 물질을 방해할 수 있다. 토너의 온도가 토너 입자가 액화되는 온도까지 증가되어, 퓨저 멤버에 남아 있는 부분을 이용한 융해 작업 동안, 용융 토너의 분리 (splitting) 가 발생하는 때, 이른바 "핫 오프셋 (hot offset)"이 일어난다. 핫 오프셋 온도 또는 핫 오프셋 온도로의 퇴화는 퓨저 롤의 이형 특성의 척도이고, 따라서 융해 표면을 제공하는 것이 바람직하며, 이 융해 표면은 필요한 이형을 제공하기 위한 낮은 표면 에너지를 갖는다. 퓨저 롤의 양호한 이형 특성을 보장하고 유지하기 위해, 융해 작업 동안 퓨저 롤에 이형제 (release agent) 를 가하는 것이 관례로 되었다. 일반적으로, 이러한 재료는 박막, 예컨대 토너 오프셋을 방지하기 위한 실리콘 오일로 이루어진 박막으로서 적용된다.

가장 초기의 성공적인 융해 시스템 중 하나는, 실리콘 엘라스토머 도너 (donor) 롤에 의해 퓨저 롤에 운반될 수 있는 실리콘 오일 이형제를 갖는 롤과 같은 실리콘 엘라스토머 융해 표면의 사용을 포함한다. 그러한 시스템에서 사용되는 실리콘 엘라스토머 및 실리콘 오일 이형제는 많은 특허문헌에 기재되어 있다.

이들 시스템은, 융해 작업 동안 토너가 퓨저 롤로부터 완전히 이형되는 것을 보장하기 위해 우수한 이형성을 제공하는 매우 낮은 표면 에너지를 융해 표면에 제공함에 있어 크게 성공적이지만, 융해 환경에서 시간의 경과에 따른 물리적 특성의 심각한 열화가 문제된다. 특히 실리콘 오일 이형제는 실리콘 엘라스토머 퓨저 멤버의 표면에 침투하는 경향이 있어서, 그 결과, 엘라스토머와 기재 사이의 결합 끊김을 포함하는 주된 물리적 파괴를 야기하는 엘라스토머의 보디의 팽윤 (swelling), 엘라스토머가 덩어리로 잘라지고 부서지게 하는 엘라스토머의 연화와 감소된 인성, 기계의 오염 및 이형제의 불균일한 운반이 발생한다. 더욱이, 특히 높은 온도에서 퓨저 롤의 산화성 가교결합으로 인해, 실리콘 엘라스토머의 물리적 특성의 추가적인 열화가 발생한다.

적절한 기재에 1 이상의 층을 가함으로써, 퓨저 및 고정용 롤 또는 벨트가 제조될 수 있다. 예컨대, 알루미늄 실린더에 엘라스토머 또는 플루오로엘라스토머를 가함으로써, 실린더형 퓨저 및 고정용 롤이 제조될 수 있다. 엘라스토머를 경화시키기 위해, 피복 롤을 가열한다.

퓨저 톱코트 (fuser topcoat) 는 일반적으로 낮은 표면에너지 플루오로중합체, 예컨대 퍼플루오로알콕시, 또는 다른 TEFLON

형 플루오로중합체, 또는 플루오로엘라스토머, 예컨대 DuPont 사의 상표 VITON

을 갖는 플루오로엘라스토머로 이루어진다. 이들 재료는 융해 닙에서 열과 마모 저항, 순응성 (conformability) 및 향상된 이형성을 제공할 것으로 예상된다. DuPont 사의 VITON

과 같은 기존의 융해 재료의 현재 이슈는 토너 및 다른 오염물질의 이형을 위한 PDMS (폴리디메틸실록산)-계 퓨징 오일의 요구이다. 이러한 퓨징 오일의 경우, 인쇄 재료의 최종 사용, 예컨대 바인딩, 라미네이션 또는 표면 접촉에 요구되는 다른 과정에 문제가 있다. 고성능 융해 용도에 사용되는 적은 오일 또는 무오일 (oil-less) 기계 (이형제나 퓨저 오일이 필요하지 않은 기계) 를 위해, 신규 톱코트 재료가 요구된다.

플루오로중합체 재료 및 화학적으로 부착된 세미-불소화 또는 불소화 카본 사슬을 포함하는 톱코트 중합체 매트릭스는, 융해 표면에 높은 정도의 불소화를 부여하고, 실시형태에서, 적은 퓨징 오일의 사용의 경우 이형을 촉진하거나 또는 퓨징 오일의 사용을 필요없게 한다.

실시형태는, 기재, 및 그 위에 위치하며 표면을 갖는 외층 중합체 매트릭스를 포함하는 자기-이형성 퓨저 멤버를 포함하고, 외층 중합체 매트릭스는 플루오로중합체 재료 및 플루오로카본 사슬을 포함하며, 플루오로카본 사슬은 플루오로중합체 재료에 결합된다.

또한, 실시형태는, 기재, 및 그 위에 위치하며 서로 결합된 플루오로중합체와 플루오로카본 사슬을 포함하고 하기 구조를 갖는 외층 중합체 매트릭스를 포함하는 자기-이형성 퓨저 멤버를 포함하고,

여기서, X 는 불소와 수소로 이루어진 군에서 선택되고, R' 은 약 1 ∼ 약 20 개의 탄소를 갖는 지방족 사슬이며, n 은 약 1 ∼ 약 10 의 수이다.

그리고, 실시형태는 기록 매체에 이미지를 형성하기 위한 무오일 이미지 형성 장치를 포함하는데, 이 무오일 이미지 형성 장치는, 정전 잠상을 수용하기 위한 용량보존성 (charge-retentive) 표면; 정전 잠상을 현상하기 위해 용량보존성 표면에 토너를 가하여, 용량 보존성 표면에 현상된 이미지 (developed image) 를 형성하는 현상 성분 (development component); 현상된 이미지를 용량보존성 표면으로부 터 복사 기재로 전달하는 전달 성분; 및 상기 현상된 이미지를 복사 기재에 융해하기 위한 자기-이형성 퓨저 멤버를 포함하고, 상기 자기-이형성 퓨저 멤버는, 기재, 및 그 위에 위치하며 표면을 갖는 외층 중합체 매트릭스를 포함하며, 상기 외층 중합체 매트릭스는 플루오로중합체 재료 및 플루오로카본 사슬을 포함하고, 플루오로카본 사슬은 플루오로중합체 재료에 결합된다.

본원의 실시형태는 플루오로카본 사슬을 갖는 플루오로중합체 재료를 함유하는 불소화 중합체 매트릭스 층을 포함하는 퓨저 멤버 코팅에 관한 것으로, 플루오로카본 사슬의 일부 또는 전부는 플루오로중합체 재료에 화학적으로 결합된다. 플루오로카본 사슬은 절반 (semi-) 또는 완전히 불소화된다. 외층 중합체 매트릭스의 플루오로카본 사슬은 반응성 관능기류 (reactive functionalities) 에 의해 플루오로중합체 재료에 결합된다. 실시형태에서, 플루오로카본 사슬은 실록산-말단이고, 부가적인 실록산 관능기류와의 반응을 통해 플루오로중합체 매트릭스 내에서 반응한다. 실시형태에서, 조성은 융해 표면에 높은 정도의 불소화를 부여하여, 소량의 퓨징 오일을 사용하는 경우 또는 퓨징 오일을 사용하지 않은 경우 이형을 촉진한다. 이는 인쇄 기재에서의 퓨저 오일의 전달을 감소시키거나 제거한다. 인쇄 기재에 전달된 퓨저 오일은, 라미네이션 또는 제본과 같이 표면에 접착을 요하는 이후 용도와 관련하여 바람직하지 않은 문제를 발생시킨다. 퓨저 오일 섬프 (sump) 및 부품이 필요없기 때문에, 무오일 기계의 경우에 본원에서 설명하는 외층을 갖는 퓨저 멤버를 포함하는 기계의 제조 비용이 또한 감소된다.

도 1 을 참조하여 보면, 일반적인 정전기록 재생 장치에서, 복사되는 원형의 광 이미지는 정전 잠상의 형태로 감광 부재에 기록되고, 잠상은, 통상적으로 토너로 불리우는 검전기의 열가소성 수지 입자의 적용에 의해, 볼 수 있게 된다. 구체적으로, 전원 (11) 으로부터 전압이 공급되는 충전기 (12) 에 의해, 광수용체 (10) 는 그 표면에서 충전된다. 그리고 나서, 광수용체는 레이저 및 발광 다이오드와 같은 광학 시스템 또는 이미지 입력 장치 (13) 로부터 나오는 빛에 이미지단위로 (imagewise) 노출되어, 표면에 정전 잠상 이미지가 형성된다. 일반적으로, 정전 잠상은 현상액 스테이션 (14) 으로부터 나온 현상액 (developer) 혼합물과 접촉됨으로써 현상된다. 현상은 자기 브러시 (magnetic brush), 파우더 클라우드 (powder cloud) 또는 다른 공지된 현상 프로세스의 사용에 의해 이루어질 수 있다. 건식 현상액 혼합물은, 마찰전기적으로 부착하는 토너 입자를 갖는 담체 과립 (carrier granule) 을 통상적으로 포함한다. 토너 입자는 담체 과립으로부터 잠상으로 끌려, 잠상 위에 토너 분말 이미지를 형성한다. 대안적으로는, 내부에 토너 입자가 분산되어 있는 액체 담체를 포함하는 액체 현상액 재료가 채용될 수 있다. 액체 현상액 재료는 전진되어, 정전 잠상과 접촉하게 되고, 토너 입자가 이미지 형태로 표면에 퇴적된다.

토너 입자는 광전도성 표면에 이미지 형태로 퇴적된 후, 압력 전달 또는 정전 전달일 수 있는 전달 수단 (15) 에 의해 복사 시트 (16) 로 전달되며, 대안적으로, 현상된 이미지는 중간 전달 부재에 전달된 후, 복사 시트에 전달될 수 있다.

현상된 이미지의 전달이 완료된 후, 복사 시트 (16) 는 도 1 에 융해 및 압 력 롤로 도시된 융해 스테이션 (19) 으로 전진하고, 복사 시트 (16) 가 퓨저 멤버 (5) 와 압력 부재 (6) 사이를 통과함으로써, 현상된 이미지가 복사 시트 (16) 에 융해되고, 이로써 영구적인 이미지가 형성된다. 광수용체 (10)는, 전달 후에, 세척 스테이션 (17) 으로 전진하고, 여기서 광수용체 (10) 에 남아있는 임의의 토너가 블레이드 (도 1 에 도시되어 있음), 브러시, 또는 다른 세척 장치의 사용에 의해 광수용체로부터 세척된다.

도 2 에서, 퓨저 롤러 (5) 는 임의의 적절한 금속, 예컨대 알루미늄, 양극산화 알루미늄, 강, 니켈, 구리 등으로 제조된 중공 실린더 또는 코어로서, 중공부 내에 실린더와 동축으로 배치된 적절한 가열 요소 (8) 를 가질 수 있다.

백업 또는 압력 롤 (6) 은 퓨저 롤 (5) 과 상호작동하여, 닙 또는 접촉 아크 (contact arc, 9) 를 형성하며, 토너 이미지 (21) 가 퓨저 롤 (5) 의 표면 (2) 에 접촉하도록, 복사지 또는 다른 기재 (16) 가 닙 또는 접촉 아크를 통과한다. 도 2 에 나타낸 것처럼, 백업 롤 (6) 은 겉에 표면이나 층 (18) 을 갖는 단단한 강 코어 (7) 를 갖는다.

퓨징 부품은 적어도 3 개의 다른 구성을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 퓨징 부품은 도 2 에 나타낸 것처럼 2층 구성으로 되어 있다. 가열 요소 (8) 를 갖는 퓨저 멤버 (5) 는 기재 (4) 를 포함한다. 기재 (4) 위에는, 외층 (2) 이 위치해 있다.

도 3 은 3층 구성을 보여주는데, 여기서 퓨저 롤 (5) 은 내부에 있는 가열 요소 (8) 및 그 위에 있는 기재 (4) 를 가지며, 기재 위에 위치된 중간 층 (26) 및 중간 층 (26) 위에 위치된 외층 (2) 을 갖는다. 도 3 은 동일하거나 상이할 수 있는 선택적인 충전재 (3, 28) 를 보여주는데, 이 충전재는 중간 층 (26) 및/또는 선택적으로는 외층 (2) 에 선택적으로 분산될 수 있다. 층(들) 내에 1종 이상의 충전재가 제공될 수도 있으며 제공되지 않을 수도 있다.

도 4 는, 내부의 플루오로중합체 재료 (30) 에 화학적으로 연결되고 분산된 플루오로카본 사슬 (29) 을 갖는 톱코트 또는 외측 중합체 매트릭스 (2) 를 표면에 갖는 중간 층 (4) 의 개략 측면도이다. 외측 퓨징 표면 (1) 은, a) 융해 표면 (1) 을 향해 퓨징 오버코트의 상부에 배향된, b) 융해 표면 (1) 의 상부 외에 배향된, 그리고 c) 플루오로중합체 재료 (30) 내에 배향된 플루오로카본 사슬 (29) 을 포함한다.

실시형태에서, 퓨저 멤버는 이형제를 약간 필요로 하거나 전혀 필요로 하지 않는 자기-이형성이거나 또는 부분적으로 자기-이형성이다. 이형제가 전혀 요구되지 않는다면, 이형제 섬프 및 이형제 도너 부재가 사용되지 않는다. 플루오로카본 사슬은 플루오로중합체 재료에 화학적으로 결합되고, 중합체 매트릭스 층의 표면을 향해 배향되므로, 퓨저 층의 외부는 주로 불소화 카본 사슬로 이루어진다. 불소화 카본 사슬은 융해 표면에 높은 정도의 불소화를 부여하고, 퓨징 오일 또는 이형제의 필요없이 이형을 촉진한다. 퓨저 이형 오일 (fuser release oil) 의 사용없이 표면이 융해 표면과 접촉하고 있는 토너, 토너 첨가제, 및 다른 오염물질의 이형을 촉진한다면, 톱코트는 그 자체로 "자기-이형성"이다. 퓨저 이형 오일은 통상적으로 폴리디메틸실록산, 또는 폴리디메틸실록산 유도체를 포함 한다. 실시형태는, 부분적으로 자기-이형성이면서 융해 표면에서 요구되는 성능 상세를 충족시키기 위한 최소량의 퓨저 오일의 사용을 요구하는 퓨저 멤버를 또한 포함한다. 실시형태에서, 플루오로카본 사슬의 반응성 관능기류는 서로 결합됨으로써 또한 자기-가교결합된다.

외부 이형 층을 형성하는 불소화 카본 사슬은 완전히 불소화되거나 또는 절반 불소화될 수 있다. 완전히 불소화된 사슬은 1 이상의 부착된 반응성 관능기류를 제외하고 전체가 불소화 카본 사슬이다. 불소화 카본 사슬은 직접적으로 1 이상의 반응성 관능기류를 통해 플루오로중합체 재료의 중합체 사슬에 부착하거나, 간접적으로 연결기 (linker group) 와의 반응성 말단 관능기류의 반응을 통해 결합한다. 반응성 관능기류는, 실시형태에서, 플루오로엘라스토머 재료에 가교결합된 대응 실록시 관능기류에 결합하는 실록시 관능기류일 수 있다. 플루오로카본 사슬의 낮은 표면 에너지로 인해, 외부 퓨징 층 표면은 높은 불소화 표면을 형성한다. 융해 표면에서의 높은 정도의 불소화는 자기-이형성에 있어 바람직하며, 이는 TEFLON

(PFA), 또는 높은 정도의 불소화 (F/C 비가 2 에 달함) 를 갖는 다른 TEFLON

형 플루오로중합체와 같은 재료를 포함하는 플루오로중합체 외층의 경우 관찰된다. 설명하는 신규 재료 시스템은, 융해를 위해 바람직한 기계적 특성을 제공하고 또 외층으로서 공지된 플루오로중합체, 예컨대 TEFLON

(PFA) 을 사용할 때의 프로세싱 및 로버스트성 (robustness) 문제를 제거하는 플루오로 엘라스토머, 예컨대 상표명 VITON

으로 판매되는 것의 혼입을 포함한다.

실시형태에서, 플루오로카본 사슬은 전체 사슬을 따라 불소화되거나, 또는 존재하는 반응성 관능기류를 제외하고 사슬을 따라 부분적으로 불소화된다. 그러므로, 플루오로카본 사슬은 완전히 불소화되거나 (전체 사슬을 따라 불소화되거나) 또는 절반 불소화된다 (사슬 중 일부를 따라 불소화된다). 플루오로카본 사슬은, 플루오로엘라스토머 코팅과 직접 반응하거나 또는 가교결합제와 같은 플루오로엘라스토머에 연결된 세그먼트 (segment) 를 통해 간접 작용하는 관능기 (functional groups) 로 말단처리된다. 플루오로카본 사슬에 부착되는 반응성 관능기의 예에는, 실록시, 아미노, 히드록실, 페닐히드록시, 알콕시 또는 산성 기가 포함된다. 그리고, 이 반응성 관능기를 통해 형성되는 연결 관능기에는, 실록산 (-Si-O-Si-), 아민 (-NH-), 에테르 (C-O-C), 또는 에스테르 (-COO-) 가 포함되고, 더욱 구체적으로, 반응성 관능기는,

으로 이루어진 군에서 선택되며, 여기서 R 및 R' 은 약 1 ∼ 약 20 개의 탄소, 또는 약 1 ∼ 약 6 개의 탄소를 갖는 동일하거나 상이한 지방족 사슬이다. 실시형태에서, R 및 R' 은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 이소프로필 또는 이소부틸로 이루어진 군에서 선택된다.

실시형태에서, 외층은 플루오로중합체에 결합된 반응성 플루오로카본 사슬을 포함하는 중합체 매트릭스를 포함한다. 플루오로카본과 플루오로 중합체 사이의 결합은, 하기 일반식 Ⅰ 로 기술할 수 있는데,

A-(C)_r-Q-B (I)

여기서, A 는 플루오로중합체, C 는 가교결합제, Q 는 B 에 부착된 반응성 관능기류이며, B 는 플루오로카본 사슬을 포함하고, r 은 0 또는 1 이다.

완전히 불소화된 플루오로카본 사슬 (B) 의 예에는, 반응성 관능기류 (Q) 에 부착되는 임의의 지방족 또는 방향족 플루오로카본이 포함되고, 하기 식 (Ⅱ) 또는 식 (Ⅲ) 의 구조를 갖는 플루오로카본 사슬이 포함되며,

CF₃(CF₂)_n-Q (Ⅱ)

(Ⅲ)

여기서, n 은 불소화된 지방족 반복 유닛의 수를 나타내며, 약 0 또는 1 ∼ 약 40, 또는 약 0 또는 1 ∼ 약 20, 또는 약 0 또는 1 ∼ 약 10 이고; m 은 불소화된 방향족 반복 유닛의 수를 나타내며, 약 0 또는 1 ∼ 약 20, 약 0 또는 1 ∼ 약 10, 또는 약 0 또는 1 ∼ 약 5 이고; Q 는 반응성 관능기류를 나타낸다.

절반 불소화된 플루오로카본 사슬 (B) 의 예에는, 반응성 관능기류 (Q) 에 부착된 부분적으로 불소화된 지방족 또는 방향족 카본이 포함되고, 하기 식 (Ⅳ) 또는 식 (Ⅴ) 의 구조를 갖는 절반 불소화된 사슬이 포함되며,

CF₃(CF₂)_n-(CH₂)_pQ (Ⅳ)

(Ⅴ)

여기서, n 은 불소화된 지방족 반복 유닛의 수를 나타내며, 약 0 또는 1 ∼ 약 40, 또는 약 0 또는 1 ∼ 약 20, 또는 약 0 또는 1 ∼ 약 10 이고; m 은 불소화된 방향족 반복 유닛의 수를 나타내며, 약 0 또는 1 ∼ 약 20, 약 0 또는 1 ∼ 약 10, 또는 약 0 또는 1 ∼ 약 5 이고; p 는 탄화수소 반복 유닛의 수를 나타내며, 약 1 ∼ 약 10, 또는 약 2 ∼ 약 5 이고; Q 는 반응성 관능기류를 나타낸다.

지방족 완전히 불소화된 또는 절반 불소화된 플루오로카본 사슬의 예에는, 사슬의 불소화된 또는 불소화되지 않은 부분을 따라, 2중 또는 3중 결합과 같은 불포화 결합 또는 분지 사슬 (branched chain) 을 포함하는 것이 포함된다.

실시형태에서, 플루오로카본 사슬은 상기한 식 (Ⅰ) 의 반응성 관능기류 (Q) 를 갖는다. 실시형태에서, 플루오로카본 사슬은 플루오로카본-함유 세그먼트 및 반응성 관능기를 포함하고, 이로써 플루오로카본-함유 세그먼트는 1 이상의 반응성 관능기에 부착한다. 적절한 반응성 관능기류의 예에는, 아미노 관능기 및 실록시 관능기가 포함된다. 반응성 관능기류의 특정 예에는, 하기 식 (Ⅵ), 식 (Ⅶ) 및 식 (Ⅷ) 의 구조를 갖는 것을 포함하고,

H₂N-CH₂-CH₂- (Ⅵ)

(Ⅶ)

(Ⅷ)

여기서, R 및 R' 은 약 1 ∼ 약 20 개의 탄소, 또는 약 1 ∼ 6 개의 탄소를 갖는 동일하거나 상이한 지방족 사슬이다. 실시형태에서, R 및 R' 은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 이소프로필 또는 이소부틸로 이루어진 군에서 선택된다.

실시형태에서, 플루오로카본 사슬은 절반 불소화되고, 하기 식 (Ⅸ) 과 같이 반응성 실록시 관능기를 가지며,

(Ⅸ)

여기서, n 은 약 0 또는 1 ∼ 약 40, 또는 약 0 또는 1 ∼ 약 20, 또는 약 0 또는 1 ∼ 약 10 의 수이고; R 은 약 1 ∼ 약 20 개, 또는 약 1 ∼ 약 6 개의 탄소를 갖는 지방족 사슬이다. 실시형태에서, R 은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 이소프로필 또는 이소부틸로 이루어진 군에서 선택된다.

실시형태에서, 상기한 식 (Ⅰ) 의 플루오로카본 사슬 (B) 은, 직접, 반응성 관능기류 (Q) 를 통해 중합체 매트릭스의 플루오로카본 사슬에 결합된다. 플루오로중합체 또는 플루오로엘라스토머와 직접 결합하는 반응성 관능기류 (Q) 의 예로는, 식 (Ⅵ) 로 표현되는 아미노 관능기가 있다.

실시형태에서, 상기한 식 (Ⅰ) 의 플루오로카본 사슬 (B) 은 가교결합제 (C) 와의 관능기류 (Q) 의 반응을 통해 중합체 매트릭스의 플루오로중합체 사슬에 결합된다. 적절한 가교결합제 (C) 는 쌍방을 플루오로중합체 사슬에, 그리고 플루오로카본 사슬에 부착된 말단 관능기류 (Q) 에 결합시킬 수 있는 이관능성 (bifunctional) 가교결합제이다. 적절한 가교결합제의 예에는, 실록산 가교결합제, 예컨대 비스페놀 A (BPA) 실록산 가교결합제 및 아미노실록산 가교결합제, 예컨대 AO700 (Gelest 사의 아미노에틸 아미노프로필 트리메톡시실란 가교결합제) 이 포함된다. BPA 실록산 가교결합제의 예에는, 하기 식 (Ⅹ) 의 구조를 갖는 것이 포함되고, 아미노실록산 가교결합제의 예에는, 하기 식 (ⅩⅠ) 의 구조를 갖는 것이 포함되며,

(Ⅹ)

(ⅩⅠ)

여기서, X 는 수소 또는 염소이고, R 및 R' 은 약 1 ∼ 약 20 개의 탄소, 또는 약 1 ∼ 약 6 개의 탄소를 갖는 동일하거나 상이한 지방족 사슬이며, n 은 약 1 ∼ 약 10, 또는 약 1 ∼ 약 5, 또는 약 3 ∼ 약 4 의 수이다. 실시형태에서, R 및 R' 은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 이소프로필 또는 이소부틸로 이루어진 군에서 선택된다.

실론산-함유 가교결합제는 플루오로중합체와 반응하는 비스페놀-A 또는 아민과 같은 관능기류를 통해 플루오로중합체 층 재료 내에서 그래프트 (graft) 될 수 있다. 실록시 관능기류로 개질된 (modified) 플루오로카본 사슬은 응축을 통해 실록산-함유 가교결합제에 결합하여, 실록산-실록산 (Si-O-Si) 연결을 생성하고, 플루오로카본 사슬을 플루오로중합체 매트릭스 재료에 화학적으로 결합시킬 수 있다. 중합체 매트릭스 내에서는, 플루오로중합체 사슬 사이에서, 플루오로중합체와 플루오로카본 사슬 사이에서, 그리고 선택적으로 플루오로카본 사슬 사이에서 실록산-실록산 연결이 형성된다.

실시형태에서, 플루오로중합체와 플루오로카본 사슬의 가교결합 및 경화는 동시에 또는 단계적으로 행해질 수 있다. BPA-실록산 가교결합제를 플루오로중합체 층에 혼입하고 실록시플루오로카본 사슬을 부착하는 제안된 예를 이하에서 개략적으로 나타낸다. BPA-실록산은 실록시플루오로카본 사슬과의 조합 및 침전 전에 플루오로중합체 (플루오로엘라스토머 등) 사슬로 그래프트되어, 복합재 층을 형성한다. 그 후에, 응축, 가교결합 및 경화를 통해 실록산-실록산 연결이 형성되어, 경화된 복합재 코팅이 얻어진다.

상기 식에서, X 는 불소 또는 수소이고, R 및 R' 은 약 1 ∼ 약 20 개의 탄소, 또는 약 1 ∼ 약 6 개의 탄소를 갖는 동일하거나 상이한 지방족 사슬이다. 실시형태에서, R 및 R' 은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 이소프로필 또는 이소부틸로 이루어진 군에서 선택되고; n 은 약 1 ∼ 약 10, 또는 약 1 ∼ 약 5, 또는 약 3 ∼ 약 4 의 수이다.

적절한 불소화된 중합체 층 재료 (식 (Ⅰ) 의 A) 의 예에는, 플루오로중합체 및 플루오로엘라스토머, 예컨대 1) 비닐리덴플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 공중합체 (상업적으로 VITON

A 로 알려져 있음), 또는 비닐리덴플루오라이드, 헥사플루오로프로필렌과 테트라플루오로에틸렌 중 2 가지의 공중합체; 2) 비닐리덴플루오라이드, 헥사플루오로프로필렌과 테트라플루오로에틸렌의 삼원공중합체 (상 업적으로 VITON

B 로 알려져 있음); 및 3) 비닐리덴플루오라이드, 헥사플루오로프로필렌, 테트라플루오로에틸렌과 경화 지점 (cure site) 단량체의 사원공중합체 (tetrapolymer) (상업적으로 VITON

GH 및 VITON

GF 로 알려져 있음) 가 포함된다. 상업적으로 입수가능한 플루오로엘라스토머의 예에는, 다양한 표기, 예컨대 VITON

A, VITON

B, VITON

E, VITON

E60C, VITON

E430, VITON

910, VITON

GH; VITON

GF; 및 VITON

ETP 로 표시되어 판매되는 것이 포함된다. VITON

표기는 E.I. DuPont de Nemours, Inc 의 상표이다. 경화 지점 단량체는, 4-브로머퍼플루오로부텐-1, 1,1-디히드로-4-브로모퍼클루오로부텐-1, 3-브로모퍼플루오로프로펜-1, 1,1-디히드로-3-브로모퍼플루오로프로펜-1, 또는 임의의 다른 적절한, 공지된 경화 지점 단량체일 수 있다. 이 나열된 것은 Dupont 사로부터 상업적으로 입수가능하다. 플루오로엘라스토머 VITON GH

및 VITON GF

는 비교적 적은 양의 비닐리덴플루오라이드를 갖는다. VITON GF

및 VITON GH

는, 약 2 중량% 경화 지점 단량체와 함께, 약 35 중량% 의 비닐리덴플루오라이드, 약 34 중량% 의 헥사플루오로프로필렌 및 약 29 중량% 의 테트라플루오로에틸렌을 갖는다.

다른 화학적으로 이용가능한 플루오로중합체는, FLUOREL 2170

, FLUOREL 2174

, FLUOREL 2176

, FLUOREL 2177

및 FLUOREL LVS 76

(FLUOREL

은 3M Company 의 상표임) 을 포함한다. 추가적인 상업적으로 입수가능한 재료는, FOR-60KIR

, FOR-LHF

, NM

FOR-THF

, FOR-TFS

, TH

, 및 TN505

로 구별 되는 Tecnoflons (Montedison Specialty Chemical Company 로부터 입수가능함) 뿐만 아니라, AFLAS^tm 폴리(프로필렌-테트라플루오로에틸렌) 및 FLUOREL II

(LII900) 폴리(프로필렌-테트라플루오로에틸렌비닐리덴플루오라이드) (쌍방 모두 3M Company 로부터 입수가능함) 를 포함한다.

다른 플루오로중합체의 예는, 플루오로플라스틱 또는 플루오로중합체, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌, 불소화된 에틸렌 프로필렌 수지, 퍼플루오로알콕시 (PFA), 및 다른 TEFLON

형 재료, 및 그의 중합체를 포함한다.

외층 용액 내 용액의 플루오로엘라스토머의 양은, 총 고체의 중량% 로, 총 고체의 약 10 ∼ 약 25 중량%, 또는 약 16 ∼ 약 22 중량% 이다. 여기서 사용되는 총 고체는 중합체, 탈불화수소화제 (dehydrofluorinating agent) (존재한다면), 및 선택적인 보조제 (adjuvant), 첨가제 및 충전제의 양을 포함한다. 외층을 형성하는 용액의 플루오로카본 사슬의 양은 약 3 pph ∼ 약 50 pph (용액에 존재하는 플루오로중합체의 중량에 대한 parts per hundred), 또는 10 pph ∼ 약 30 pph 이다.

여기서, 퓨저 멤버의 외측, 복합재, 중합체 표면 층의 두께는 약 10 ∼ 약 100 ㎛, 또는 약 15 ∼ 약 35 ㎛ 이다.

본 발명의 원하는 특성 및 성능 목적을 달성하기 위해, 선택적인 중간 접착 층 및/또는 중간 중합체 또는 엘라스토머 층이 가해질 수 있다. 중간 층은 기재와 외측 중합체 층 사이에 존재할 수 있다. 적절한 중간 층의 예에는, 실리 콘 고무, 예컨대 실온 경화 (RTV) 실리콘 고무; 고온 경화 (HTV) 실리콘 고무 및 저온 경화 (LTV) 실리콘 고무를 포함된다. 이들 고무는 알려져 있으며, SILASTIC

735 블랙 RTV 및 SILASTIC

732 RTV (양자 모두 Dow Corning 사로부터 입수가능함); 및 106 RTV 실리콘 고무 및 90 RTV 실리콘 고무 (양자 모두 General Electric 사로부터 입수가능함) 와 같이 상업적으로 용이하게 입수가능하다. 다른 적절한 실리콘 재료는, 실록산 (폴리디메틸실록산 등); 플루오로실리콘, 예컨대 Sampson Coatings 사 (Richmond, Virginia) 로부터 입수 가능한 실리콘 고무 552; 액상 실리콘 고무, 예컨대 비닐 가교결합형 열경화성 고무 또는 실라놀 실온 가교결합형 재료 등을 포함한다. 다른 특정 예로는, Dow Corning Sylgard 182 이 있다. 접착 중간 층은 예컨대 에폭시 수지와 폴리실록산에서 선택될 수 있다.

기재와 중간 층 사이에 접착 층이 제공될 수 있다. 또한, 중간 층과 외층 사이에 접착 층이 존재할 수도 있다. 중간 층이 부존재하는 경우, 중합체 외층이 접착 층을 통해 기재에 결합될 수 있다.

중간 층의 두께는 약 0.5 ∼ 약 20 ㎜, 또는 약 1 ∼ 약 5 ㎜ 이다.

다른 충전제가 외측 퓨징 층에 존재하고/하거나 중간 층에 포함될 수 있다. 충전제는, 금속 및 금속 합금, 금속 산화물, 중합체 충전제, 카본 충전제 등 및 이들의 혼합물을 포함한다. 금속 산화물의 예에는, 구리 산화물, 알루미나, 실리카, 마그네슘 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 인듐 삼화물, 인듐 주석 산화물 등 및 이들의 혼합물이 포함된다. 중합체 충전제의 예에는, 폴리아닐린, 폴 리아세틸렌, 폴리페닐렌, 폴리피롤, 폴리테트라플루오로에틸렌 등 및 이들의 혼합물이 포함된다. 적절한 카본 충전제의 예에는, 카본 블랙, 카본 나노튜브, 불소화된 카본 블랙, 그래파이트 등 및 이들의 혼합물이 포함된다. 용어 "전기전도성 입자 충전제"는 본래 전기전도성을 갖는 충전제를 가리킨다.

적절한 기재 재료의 예에는, 롤러 기재의 경우, 금속, 예컨대 알루미늄, 스테인리스강, 강, 니켈 등이 포함된다. 필름형 기재의 경우 (기재가 퓨저 벨트, 필름, 델트 (drelt) (드럼과 벨트의 교차형) 등인 경우), 적절한 기재에는, 높은 작업 온도 (즉, 약 80 ℃ 보다 더 높은, 또는 200 ℃ 보다 더 높은 온도) 를 허용하기에 적합한 고온 플라스틱이 포함된다.

외측 재료 조성물은 임의의 적절한 공지된 방식으로 기재에 코팅될 수 잇다. 그러한 재료를 강화 부재에 코팅하기 위한 전형적인 기법은, 액체 및 건식 분말 분무 코팅, 침지 코팅, 와이어 와운드 로드 코팅 (wire wound rod coating), 유동층 코팅, 분말 코팅, 정전 분무, 소닉 분무 (sonic spraying), 블레이드 코팅 등을 포함한다. 일 실시형태에서, 지방족 재료 코팅이 기재에 분무 또는 흐름 코팅 (flow coat) 된다. 흐름 코팅 절차의 세부 내용은 미국특허 5,945,223 에 기재되어 있으며, 그 내용 전체는 참조로 인용된다.

일 실시형태에서, 외층은 임의의 공지된 기법, 예컨대 샌딩 (sanding), 폴리싱, 그라인딩, 블라스팅, 코팅 등에 의해 개질될 수 있다. 실시형태에서, 외측 플루오로중합체 매트릭스 층은 약 0.02 ∼ 약 1.5 ㎛, 또는 약 0.3 ∼ 약 0.8 ㎛ 의 표면 거칠기를 갖는다.

달리 언급하지 않는 한, 모든 부 및 % 는 중량을 기준으로 한다.

실시예 1

아미노실록산 가교결합제로 가교결합된 퍼플루오로옥틸실록산/플루오로엘라스토머 복합재 코팅

실온에서 18 시간에 걸쳐 메틸 이소부틸케톤 (MIBK) 에 용해된 17 중량% 고체 VITON

-GF 플루오로엘라스토머를 포함하는 플루오로중합체 분산물을 제조하고, 5 pph (VITON

-GF 의 중량에 대한 parts per hundred) AO700 가교결합제 (Gelest 사의 아미노에틸 아미노프로필 트리메톡시실란 가교결합제), 5 ∼ 20 pph 퍼플루오로옥틸실록산 (United Chemical Technolgies 사의 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로-옥틸-1-트리에톡시실란) 및 24 pph 메탄올과 조합하였다. 분산물을 바코터 (bar-coater) 로 알루미늄 기재에 코팅하고, 코팅을 공기 중에 두어 건조시키고, 25 ∼ 30 ㎛ 플루오로엘라스토머 층을 형성하였다. 건조 후에, 49 ℃ ∼ 218 ℃ 의 온도에서 24 시간 동안 단계식 열처리를 통해 코팅을 경화시켰다. 그 결과 얻어지는 코팅은 MIBK 를 가하고 표면이 금속 기구 (metal implement) 에 긁힐 때 흉터가 형성될 정도로 단단하다.

코팅은 Fibrodat 분석기를 이용한 표면 자유 에너지로 특징지워진다. 표면 자유 에너지는 3 가지 액체, 즉 물, 포름아미드 (formamide), 및 디아이도메탄 (diiodomethane) 의 방울 (drop) 의 접촉각에 의해 측정되고, 복합재 코팅의 표면 에너지는, 플루오로카본 사슬을 포함하지 않는 제어 코팅의 경우 23 mN/㎡ 으로부 터, 복합재 코팅의 경우 11 ∼ 23 mN/㎡ 의 표면 에너지로 감소되며, 가장 낮은 표면 에너지인 11 mN/㎡ 은 가장 높은 퍼플루오로옥틸실록산 로딩 (loading) 에서 관찰되었다.

복합재 재료의 두꺼운 코팅 (100 ∼ 200 ㎛) 은 기계적 특성으로 또한 특징지워진다. Instron 분석기를 통한 인장 시험에 따르면, 5 pph 및 10 pph 퍼플루오로실록산 로딩에서 시험된 복합재의 기계적 특성이 퓨징 용도에 적합한 제어 재료의 기계적 특성과 동등하였다. 인장 응력 ∼1000 psi, 인장 변형률 ∼230 %, 인성 ∼800 in*lb/㎤, 모듈러스 ∼750 psi.

실시예 2

BPA-실록산 가교결합제와 가교결합된 플루오로옥틸실록산/플루오로엘라스토머 복합재 코팅

BPA-실록산 가교결합제와 조합된 퍼플루오로옥틸실란 사슬 및 VITON

-GF 로부터 복합재 코팅이 제조될 수 있을 것으로 예상된다. VITON

-GF 2.0 부의 용액이 실온에서 18 시간에 걸친 용해에 의해 메틸이소부틸케톤 (MIBK) 75 부에 용해된다. 그리고 나서, MgO 0.031 부 및 Ca(OH)₂ 0.021　부를 MIBK 25 부에 혼합하고, 초음파 처리 (sonicate) 하여, 산화물을 분산시키고, 이 혼합물을 용액에 첨가하였다. 그리고, 다음으로, 실란 가교결합제, 즉 비스페놀-AF-프로필메틸디이소프로폭시실란 0.362 부 (식 (Ⅹ) 참조, X = F, n = 3, R = CH(CH₃)₂, R' = CH₃ 인 경우), 및 트리페닐벤질포스포늄 클로라이드 0.028 부를 이후에 첨가하고, 현탁 혼 합물을 환류 온도에서 약 20 시간 동안 교반한다. 혼합물을 걸러서, 현탁 산화물 입자를 제거하고, 여과액을 과잉 이소프로판올에 적하 첨가하여, 실란-그래프트된 플루오로중합체를 석출시킨다. 이소프로판올로 연속하여 세척하고 중합체로부터 용액을 디켄팅 (decanting) 하여, 과잉 실란 가교결합제 (비반응 유기 그래프트) 및 부산물을 제거한다. 실록산-그래프트된 플루오로중합체 생성물은 이소프로판올로부터 석출되고, MIBK 에 다시 용해되어, 17.5 % (w/w) 의 예상 고체 로딩으로 저장된다.

실록산-그래프트된 플루오로중합체 생성물에, 5 ∼ 20 pph 퍼플루오로옥틸실록산 (United Chemical Technologies 사의 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로-옥틸-1-트리에톡시실란, 식 (Ⅸ) 참조, n = 5, R = CH₂CH₃ 일 때) 및 24 pph 메탄올을 첨가한다. 바코터, 플로우코터 (flow-coater) 또는 다른 적절한 코팅 방법으로, 기재, 예컨대 규소, 알루미늄, 유리 또는 다른 내열 기재에 분산물을 침전시키고, 코팅을 공기 중에 두어 건조시키고, 25 ∼ 30 ㎛ 플루오로중합체 층을 형성하였다. 건조 후에, 49 ℃ ∼ 218 ℃ 의 온도에서 24 시간 동안 단계식 열처리를 통해 코팅을 경화시켰다. 퍼플루오로옥틸실록산 사슬이 그래프트된 BPA-실록산 사슬에 가교결합되어서, 플루오로중합체 매트릭스에 결합되는 것으로 예상된다.

실시예 3

아미노실록산 가교결합제와 가교결합된 퍼플루오로알킬아민/플루오로엘라스 토머 복합재 코팅

아미노실록산 가교결합제와 조합된 퍼플루오로알킬아민 사슬 및 VITON

-GF 로부터 복합재 코팅이 제조될 수 있을 것으로 예상된다. 실온에서 18 시간에 걸쳐 메틸 이소부틸케톤 (MIBK) 에 용해된 17 중량% 고체 VITON

-GF 의 중량에 대한 parts per hundred) AO700 가교결합제 (Gelest 사의 아미노에틸 아미노프로필 트리메톡시실란 가교결합제, 식 (ⅩⅠ) 참조, n = 3, R = CH₃ 인 경우), 5 ∼ 20 pph 퍼플루오로알킬아민, 예컨대 퍼플루오로옥틸아민 (트리데카플루오로-1-아미노-1,1,2,2-테트라히드로-옥탄) 및 24 pph 메탄올과 조합하였다. 바코터, 플로우코터, 또는 다른 적절한 코팅 기법으로 기재, 예컨대 규소, 알루미늄, 유리 또는 다른 내열 기재에 분산물을 코팅하고, 코팅을 공기 중에 두어 건조시키고, 25 ∼ 30 ㎛ 플루오로중합체 층을 형성하였다. 건조 후에, 49 ℃ ∼ 218 ℃ 의 온도에서 24 시간 동안 단계식 열처리를 통해 코팅을 경화시켰다. AO700 가교결합제는 실록산-실록산 연결의 형성 다음의 응축을 통해 복합재 시스템을 함께 결합시킬 뿐만 아니라 아미노 연결을 통해 직접 플루오로중합체 사슬에 연결되는 반면, 퍼플루오로옥틸아민은 간접적으로 아미노 연결을 통해 플루오로중합체 사슬에 결합될 것으로 예상된다.

실시예 4

비스페놀-AF 가교결합제로 가교결합된 퍼플루오로알킬아민/플루오로엘라스토 머 복합재 코팅

비스페놀-AF 가교결합제와 조합된 퍼플루오로알킬아민 사슬 및 VITON

-GF 로 부터 복합재 코팅이 제조될 것으로 예상된다. VITON

-GF 는 메틸에틸케톤과 메틸이소부틸 케톤의 혼합물에 용해되고, 중량으로 VC50 가교결합제 (DuPont사의 비스페놀-AF 가교결합제) 7 pph , 중량으로 마그네슘 산화물 (Rohm and Hass (Andover, Massachusetts) 사로부터 입수가능한 ElastoMag 170 Special) 1.5 pph, 중량으로 칼슘 수산화물 0.75 pph, 중량으로 카본 블랙 (R. T. Vanderbilt Co. 로부터 입수가능한 N990) 0.75 pph, 중량으로 Novec

FC-4430 (3M 사로부터 입수가능함) 0.489 pph 및 중량으로 AKF-290 (Wacker 사로부터 입수가능함) 0.86 pph 와 혼합되었다. 용액 내 총 고체 로딩은 17.5 퍼센트이었다. 이 분산물에, 5-20 pph 퍼플루오로알킬아민, 예컨대 퍼플루오로옥틸아민 (트리데카플루오로-1-아미노-1,1,2,2-테트라히드로-옥탄) 을 첨가하였다. 코팅 제형 (formulation) 은 기재, 예컨대 규소, 알루미늄, 유리 또는 다른 내열 기재에 침전된다. 코팅은 가교결합되고, 4 ∼ 12 시간 동안 149 ℃ ∼ 232 ℃ 의 온도의 공기 중에서 단계식 가열에 의해 경화된다. VC50 가교결합제는 플루오로중합체 사슬을 직접 가교결합시키는 반면, 퍼플루오로옥틸아민은 아미노 결합을 통해 직접적으로 플루오로 중합체 사슬에 결합되는 것으로 예상된다.

도 1 은 일반적인 정전기록 장치를 나타낸다.

도 2 는 본원에서 개시되는 일 실시형태에 따른 퓨징 어셈블리의 단면도이다.

도 3 은 3층 구성을 갖는 퓨저 롤러의 단면도이다.

도 4 는 플루오로중합체 재료 (30) 를 포함하는 중합체 매트릭스 외층 (2) 의 측면도이며, 중합체 매트릭스 외층 (2) 내에 플루오로카본 사슬 (29) 이 배향되어 있다.

Claims

기재, 및 그 위에 위치하며 표면을 갖는 외층 중합체 매트릭스를 포함하는 자기-이형성 퓨저 멤버로서,

상기 외층 중합체 매트릭스는 플루오로중합체 재료 및 플루오로카본 사슬을 포함하고, 상기 플루오로카본 사슬은 상기 플루오로중합체 재료에 결합되고,

상기 외층 중합체 매트릭스는 하기 일반식 Ⅰ 을 가지며,

A-(C)_r-Q-B (I)

여기서, A 는 플루오로중합체, C 는 실록산-함유 가교결합제, Q 는 B 에 부착된 반응성 관능기류이며, B 는 플루오로카본 사슬을 포함하고, r 은 1 인, 자기-이형성 퓨저 멤버.
제 1 항에 있어서,

상기 자기-이형성 퓨저 부재는 이형용 퓨징 오일 (fusing oil) 을 필요로 하지 않는, 자기-이형성 퓨저 멤버.
제 1 항에 있어서,

상기 플루오로카본 사슬은 상기 자기-이형성 퓨저 부재의 표면에서 배향되어, 자기-이형이 가능하도록 상기 자기-이형성 퓨저 부재의 표면에서의 플루오린 내용물을 발생시키는, 자기-이형성 퓨저 멤버.
제 1 항에 있어서,

상기 플루오로카본 사슬은 플루오로카본-함유 세그먼트 및 1 개 이상의 반응성 관능기들을 포함하여, 상기 플루오로카본-함유 세그먼트는 1 개 이상의 반응성 관능기들에 부착되는, 자기-이형성 퓨저 멤버.
제 4 항에 있어서,

상기 반응성 관능기들은 실록시, 아미노, 히드록실, 페닐히드록시, 알콕시 및 산성 기들로 구성된 군으로부터 선택되는, 자기-이형성 퓨저 멤버.
제 5 항에 있어서,

상기 반응성 관능기들은,

으로 이루어진 군에서 선택되며,

여기에서, R 및 R' 은 1 ∼ 20 개의 탄소를 갖는 동일하거나 상이한 지방족 사슬들인, 자기-이형성 퓨저 멤버.
제 1 항에 있어서,

상기 플루오로카본 사슬은 완전히 불소화된, 자기-이형성 퓨저 멤버.
제 7 항에 있어서,

완전히 불소화된 상기 플루오로카본 사슬은 하기 식 (Ⅱ) 또는 식 (Ⅲ) 으로 구성되는 군으로부터 선택되고,

CF₃(CF₂)_n-Q (Ⅱ)

(Ⅲ)

여기서, n 은 불소화된 지방족 반복 유닛의 수를 나타내며 그리고 0 ∼ 40 의 수이고; m 은 불소화된 방향족 반복 유닛의 수를 나타내며 그리고 0 ∼ 20 의 수이고; Q 는 반응성 관능기류를 나타내는, 자기-이형성 퓨저 멤버.
기재, 및 그 위에 위치하며 서로 결합된 플루오로중합체와 플루오로카본 사슬을 포함하고 하기 구조를 갖는 외층 중합체 매트릭스를 포함하는 자기-이형성 퓨저 멤버로서,

상기 식에서, X 는 불소와 수소로 이루어진 군에서 선택되고, R' 은 1 ∼ 20 개의 탄소를 갖는 지방족 사슬이며, n 은 1 ∼ 10 의 수인 자기-이형성 퓨저 멤버.
기록 매체에 이미지를 형성하기 위한 무오일 이미지 형성 장치로서,

정전 잠상을 수용하기 위한 용량보존성 (charge-retentive) 표면;

정전 잠상을 현상하기 위해 상기 용량보존성 표면에 토너를 가하여, 상기 용량 보존성 표면에 현상된 이미지를 형성하는 현상 성분 (development component);

상기 현상된 이미지를 상기 용량보존성 표면으로부터 복사 기재로 전달하는 전달 성분; 및

상기 현상된 이미지를 복사 기재에 융해하기 위한 자기-이형성 퓨저 멤버를 포함하고,

상기 자기-이형성 퓨저 멤버는, 기재, 및 그 위에 위치하며 표면을 갖는 외층 중합체 매트릭스를 포함하며, 상기 외층 중합체 매트릭스는 플루오로중합체 재료 및 플루오로카본 사슬을 포함하고, 플루오로카본 사슬은 플루오로중합체 재료에 결합되고,

상기 외층 중합체 매트릭스는 하기 일반식 Ⅰ 을 가지며,

A-(C)_r-Q-B (I)

여기서, A 는 플루오로중합체, C 는 실록산-함유 가교결합제, Q 는 B 에 부착된 반응성 관능기류이며, B 는 플루오로카본 사슬을 포함하고, r 은 1 인, 무오일 이미지 형성 장치.