WO2015098902A1 - トナークリーニング用シートおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2015098902A1
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fiber
cleaning sheet
toner cleaning
thermoplastic
fibers
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聡 成子
木村 孝
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東レ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a toner cleaning sheet for removing toner remaining on a fixing belt or the like of a copying machine and a method for manufacturing the same.
  • an electric latent image is formed on a photosensitive drum, the obtained latent image is used as a toner image, the toner image is transferred to a transfer material such as paper, and then paper or the like.
  • a transfer material such as paper, and then paper or the like.
  • Such a copying machine transfers a toner image on a photosensitive drum obtained by development onto a transfer material, and then transfers the toner image between a fixing roller and a pressure roller that are pressed and rotated with each other. The material is passed and the toner image is fused to the transfer material by the heat and pressure of the fixing roller.
  • the fixing roller includes a fixing belt, and residual toner that has not been fixed to the transfer material or paper powder as the transfer material adheres to the fixing belt, which may hinder the fixing of a new toner image. There is. Therefore, it is necessary to continuously clean the toner and paper dust adhering to the fixing belt. Further, even in a fixing roller that does not include a fixing belt, it is necessary to continuously clean the adhered toner and paper dust as described above.
  • a toner cleaning sheet such as a nonwoven fabric wound around a roll is supplied, and the sheet and the fixing belt are placed between the toner cleaning heating roll and the pressure roller.
  • the toner or paper dust adhered on the fixing belt is transferred to the sheet by passing through heat and pressure and the toner on the fixing belt is removed.
  • toner cleaning sheet woven fabrics, knitted fabrics, and nonwoven fabrics using polyester fibers, nylon fibers, cellulose fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, rayon fibers, vinylon fibers, pulp fibers, and the like are used (see Patent Document 1).
  • the toner cleaning heating roller normally operates at a temperature of about 180 to 200 ° C.
  • the toner cleaning sheet needs to have heat resistance at a temperature of about 180 to 200 ° C.
  • the temperature of the heating roller for toner cleaning is rapidly increased to a predetermined temperature, and thus the predetermined temperature is instantaneously exceeded (ie, overshooted) at 230 ° C. Reach temperatures around. Therefore, the toner cleaning sheet is required to maintain strength against instantaneous heating at a temperature of about 230 ° C.
  • the cleaning property is excellent in this application, the length of the toner cleaning sheet to be put in the copying machine can be shortened, and the space can be saved (that is, the copying machine can be downsized). Is also required to be excellent.
  • An aramid fiber is a synthetic fiber in which an amide bond (—NHOC—) combines an aromatic ring such as a benzene ring to form a polymer polyamide, and is also called an aromatic polyamide.
  • —NHOC— an amide bond
  • meta-aramid fibers are excellent in heat resistance.
  • the toner cleaning sheet using the meta-aramid fiber as described in Patent Document 3 has a problem that the cost is high and it is difficult to obtain the raw material.
  • the object of the present invention is to improve the above-mentioned problems of the prior art, have excellent heat resistance, and have excellent durability with little reduction in heat tensile breaking strength even when there is a temperature overshoot of the heating roller for toner cleaning.
  • Another object is to provide an inexpensive toner cleaning sheet that is excellent in cleaning properties.
  • the present invention is to solve the above problems, and the method for producing a toner cleaning sheet according to the present invention is at least selected from thermoplastic fibers composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher.
  • a method for producing a toner cleaning sheet comprising one type of fiber and at least one type of fiber selected from cellulose fibers, wherein at least a part of the thermoplastic fiber is fused, and adjacent thermoplastic fiber
  • thermoplastic fibers composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher and at least selected from cellulose fibers.
  • the above-described bonding step is performed after the fiber web forming step in which one type of fibers is arranged in a thin film to form a fiber web.
  • the production of the toner cleaning sheet for performing the fiber web forming step and the bonding step is performed by a wet papermaking method.
  • the wet papermaking method performs the step of creating a wet nonwoven fabric
  • the step of heat-pressing the created wet nonwoven fabric is performed.
  • the step of producing the wet nonwoven fabric includes at least one kind selected from thermoplastic fibers composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher.
  • a step of producing a thermoplastic fiber slurry in which fibers are dispersed in water a step of producing a cellulose fiber slurry in which at least one type of fiber selected from cellulose fibers is dispersed in water, and mixing both the above-mentioned slurries
  • the heat and pressure treatment is to heat and pressure the wet nonwoven fabric with a calendering machine and / or a heat press.
  • the toner cleaning sheet of the present invention comprises at least one type of fiber selected from thermoplastic fibers composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher and at least one type of fiber selected from cellulose fibers. And a toner cleaning sheet in which at least a part of the thermoplastic fiber is fused and bonded to an adjacent thermoplastic fiber.
  • the cellulose fiber is a wood pulp fiber.
  • the thermoplastic fiber includes both a drawn yarn and an undrawn yarn.
  • the drawn yarn is a polyphenylene sulfide drawn yarn
  • the undrawn yarn is a polyphenylene sulfide undrawn yarn
  • the use ratio of at least one kind of fiber selected from the thermoplastic fibers and at least one kind of fiber selected from cellulose fibers is 8 by mass ratio. : 2 to 2: 8.
  • the use ratio of the polyphenylene sulfide stretched yarn and the polyphenylene sulfide unstretched yarn is 7: 3 to 3: 7 by mass ratio. .
  • the present invention has long-term heat resistance against the use environment temperature (180 to 200 ° C.) and heat resistance against instantaneous high-temperature heating (230 ° C.) due to the temperature overshoot of the heating roller for toner cleaning.
  • a toner cleaning sheet that is excellent in cleaning properties, inexpensive, and can be stably supplied can be obtained.
  • FIG. 1 is a drawing-substituting photograph illustrating a toner cleaning sheet of the present invention.
  • the toner cleaning sheet according to the present invention is characterized by at least one fiber selected from thermoplastic fibers composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher, and at least one fiber selected from cellulose fibers. And at least a part of the thermoplastic fiber is fused and bonded to the adjacent fiber.
  • thermoplastic fiber composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher has a sufficiently high melting point with respect to the use temperature of the toner cleaning sheet of 180 to 200 ° C. Sufficient use strength is maintained even when exposed to.
  • fusing point should just be 265 degreeC or more, there exists a tendency for a raw material and manufacturing cost to become high, so that melting
  • the melting point refers to the melting point in the second temperature rising process as measured by a differential scanning calorimeter.
  • a fiber sample is sealed in a differential scanning calorimeter (for example, DSC-60 manufactured by Shimadzu Corporation), heated at a rate of 10 ° C./min from 20 ° C. to 320 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then liquid. Rapid cooling is performed using nitrogen, and the temperature is increased again from 20 ° C. to 320 ° C. at a rate of 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere.
  • the temperature indicated by the main endothermic peak observed in the second temperature raising process is measured and defined as the melting point.
  • thermoplastic fiber composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher
  • thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher
  • examples of the thermoplastic fiber composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher include, for example, polyphenylene sulfide fiber (hereinafter sometimes referred to as PPS fiber, melting point 285 ° C.), polytetrafluoroethylene fiber (hereinafter referred to as “polytetrafluoroethylene fiber”).
  • PPS fiber polyphenylene sulfide fiber
  • polytetrafluoroethylene fiber hereinafter referred to as “polytetrafluoroethylene fiber”.
  • PTFE fiber melting point 327 ° C.
  • ETFE fiber ethylene / tetrafluoroethylene copolymer fiber
  • LCP fiber liquid crystal polyester fiber
  • PEN fiber Polyethylene naphthalate fiber
  • PEEK fiber polyether ether ketone fiber
  • TFT fiber melting point 334 ° C.
  • triacetate fiber Preferably the fibers are selected from the group, these are 1 It can be used in more.
  • PPS fibers particularly excellent in strength and heat resistance can be preferably used.
  • PPS fibers include “Torcon” (registered trademark) manufactured by Toray, “Toyoflon” (registered trademark) manufactured by Toray as PTFE fiber, Kureha synthetic fiber as ETFE fiber, and “Zexion” manufactured by KB Seiren as LCP fiber.
  • PTFE fiber registered trademark
  • PEN fiber include “Teonex” (registered trademark) manufactured by Teijin, and all of them are available as commercial products.
  • thermoplastic fiber is fused and bonded to the adjacent thermoplastic fiber, so that the strength of the sheet can be increased and the fused thermoplastic fiber has a gap between the fibers.
  • the surface of the sheet becomes smooth, so that the area in contact with the fixing belt at the time of cleaning is widened, and a sheet having excellent cleaning properties can be obtained.
  • FIG. 1 is a drawing-substituting photograph illustrating the toner cleaning sheet of the present invention, and shows that at least a part of the thermoplastic fiber is fused and bonded to the adjacent thermoplastic fiber.
  • thermoplastic fiber composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher as described above
  • thermoplastic fiber composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher as described above
  • the toner cleaning sheet of the present invention contains cellulose fibers, which are non-melting and have excellent instantaneous heat resistance and dimensional stability. Therefore, when used in combination with the above thermoplastic fibers, Sufficient strength is maintained even when the ambient temperature exceeds the operating temperature due to overshoot of the heating roller.
  • the use ratio of the thermoplastic fiber and cellulose fiber is preferably in the range of 9: 1 to 1: 9, more preferably in the range of 8: 2 to 2: 8, and even more preferably 7 :
  • the range is from 3 to 3: 7.
  • the cellulose fibers used in the present invention are roughly classified into natural fibers and regenerated fibers, and any of them can be used in the present invention. These cellulose fibers are generally non-melting, are not softened by heating, are excellent in dimensional stability, and the combined use of cellulose fibers with thermoplastic fibers improves the heat resistance of the resulting sheet.
  • wood pulp such as kraft pulp, mechanical pulp, and waste paper pulp
  • non-wood pulp such as sisal hemp, manila hemp, sugar cane, cotton, silk, bamboo, and kenaf.
  • wood pulp it is preferable to use wood pulp because it has physical properties such as paper strength and dimensional stability, and is easily available and inexpensive.
  • bleached kraft pulp such as softwood bleached kraft pulp, hardwood bleached kraft pulp, unbleached kraft pulp such as softwood unbleached kraft pulp, hardwood unbleached kraft pulp, softwood half bleached Semi-bleached kraft pulp such as kraft pulp, hardwood semi-bleached kraft pulp, coniferous sulfite kraft pulp, and sulfite kraft pulp such as hardwood sulfite kraft pulp
  • mechanical pulp for example, stone ground pulp, pressurized stone ground pulp, refiner ground pulp, chemi ground pulp, thermo ground pulp, ground pulp, thermo mechanical pulp, chemi thermo mechanical pulp, refiner mechanical pulp, etc. are used. can do.
  • waste paper pulp for example, waste paper produced from newspaper waste paper, magazine waste paper, cardboard waste paper, tea waste paper, craft envelope waste paper, flyer waste paper, office waste paper, upper white waste paper, Kent waste paper, structured waste paper, waste paper waste paper, etc.
  • Waste paper pulp, deinked waste paper pulp, disaggregation / deinked waste paper pulp, deinked / bleached waste paper pulp, and the like can be used.
  • various wood pulps can be used, but it is preferable that the fibers are flexible because kraft pulp does not contain a hard resin such as lignin.
  • kraft pulp When kraft pulp is used, only one of softwood kraft pulp and hardwood kraft pulp can be used, or both can be mixed and used.
  • Softwood kraft pulp has a softer and longer fiber than hardwood kraft pulp, and therefore is easily entangled with other fibers, and is suitable for improving paper strength.
  • hardwood kraft pulp has a shorter fiber length than softwood kraft pulp, so it is inferior in entanglement with other fibers, but has the effect of filling gaps between fibers and improving the yield of fine fibers, improving cleaning properties It is suitable for aiming at.
  • examples of the regenerated fiber include fibers such as rayon, polynosic, cupra, and lyocell.
  • Commercially available recycled fibers include Daiwabo Rayon Rayon and Asahi Kasei Cupra Fiber “Bemberg” (registered trademark).
  • the thermoplastic fiber preferably includes both drawn yarn and undrawn yarn.
  • the drawn yarn has a high degree of crystallinity and is not easily softened by heat and pressure treatment, but has excellent heat resistance and generally excellent strength.
  • the tensile strength of the drawn yarn is preferably as high as possible, but is preferably 2 to 10 N / dtex, and more preferably 3 to 10 N / dtex, for example.
  • the mass ratio of the drawn yarn to the undrawn yarn is preferably 9: 1 to 1: 9, more preferably 8: 2 to 2: 8, and 3: 7 to 7: 3. Is more preferable.
  • undrawn yarns are softened at a lower temperature than drawn yarns. Therefore, a mixture of drawn yarns and undrawn yarns is used, and heat and pressure treatment is performed at a temperature at which the undrawn yarns can be fused and the drawn yarns are not softened. By doing so, only the undrawn yarn can be softened and bonded to adjacent fibers, and a sheet excellent in both heat resistance and cleaning properties can be obtained.
  • the drawn yarn and the undrawn yarn may be obtained from different thermoplastic resins, but it is preferable that both have a common skeleton from the viewpoint of fusibility.
  • the thermoplastic fiber is preferably a PPS fiber from the viewpoint of heat resistance.
  • the drawn yarn is a polyphenylene sulfide drawn yarn
  • the undrawn yarn is polyphenylene sulfide.
  • An undrawn yarn is preferred.
  • the PPS fiber is a synthetic fiber made of a polymer having (—C 6 H 4 —S—) as a main polymer structural unit, and has excellent heat resistance.
  • Typical examples of PPS polymers include polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfide ketone, random copolymers thereof, block copolymers, and mixtures thereof.
  • the method for producing a toner cleaning sheet according to the present invention basically includes a step of forming a fiber web by arranging fibers in a thin film and a step of bonding the formed fiber web.
  • Examples of the method for forming the fibrous web include a carding method that is formed by mechanically combing, an airlaid method that is randomly formed using an air stream, and a molten thermoplastic polymer compound that is formed while continuously discharged.
  • Examples of the spun bond method and the spun bond method include a melt blow method in which fine fibers are formed while applying high-temperature air, and a wet paper making method in which very short fibers are mixed with water to form the paper.
  • a wet papermaking method is suitable. According to the wet papermaking method, there is little variation in the basis weight of the sheet, and the surface of the sheet is smooth, so that the sheet is stably excellent in cleaning properties.
  • the bonding method of the formed fiber web includes a thermal bond method (heat bond method) in which fibers are bonded by heat, a resin bond method (chemical bond method) in which fibers are bonded with an impregnated or sprayed adhesive, Examples thereof include a needle punch method in which a certain needle is pierced and the fibers are mechanically bonded, and a water jet method (spun lace method) in which fibers are entangled using a high-pressure water stream.
  • the preparation of a toner cleaning sheet by a wet papermaking method that is preferably used involves dispersing at least one fiber selected from thermoplastic fibers composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or higher in water.
  • a step of preparing a thermoplastic fiber slurry a step of preparing a cellulose fiber slurry in which at least one type of fiber selected from non-meltable cellulose fibers is dispersed in water, and mixing both the above-mentioned slurries and A process of making a paper with a paper machine using the obtained mixed slurry, then drying to form a wet nonwoven fabric, and a process of heating and pressurizing the prepared wet nonwoven fabric with a calendering machine or a heat press machine. It can be divided roughly.
  • thermoplastic fiber slurry used in the wet papermaking method is a mixture of thermoplastic fibers composed of a thermoplastic resin having a melting point of 265 ° C. or more and water.
  • the thermoplastic fibers and water composed of the thermoplastic resin are mixed with water. Is preferably in the range of 1: 100 to 10: 100, more preferably in the range of 1: 100 to 5: 100, and particularly preferably in the range of 1: 100 to 2: 100. It is.
  • a dispersing agent, a viscosity modifier, an antifoamer, etc. can also be added to this thermoplastic fiber slurry as needed.
  • thermoplastic fiber used in the thermoplastic fiber slurry preferably has a fiber length in the range of 2 to 38 mm, and more preferably 2 to 20 mm. When the fiber length is within the above range, it is possible to uniformly disperse with the stock solution for papermaking, and the wet nonwoven fabric after papermaking has sufficient tensile strength.
  • the thickness of the thermoplastic fiber is preferably in the range of 0.1 to 10.0 dtex because the fiber can be uniformly dispersed in the stock solution for papermaking without agglomeration.
  • the single fiber fineness is more preferably 0.5 to 10.0 dtex, still more preferably 1.0 to 6.0 dtex.
  • the cellulose fiber slurry used in the present invention is a mixture of non-meltable cellulose fibers in water, and the ratio of cellulose fibers to water used is in the range of 1: 100 to 10: 100 by mass ratio. Is preferable, more preferably in the range of 1: 100 to 5: 100, and particularly preferably in the range of 2: 100 to 4: 100.
  • a dispersing agent, a viscosity modifier, an antifoaming agent, etc. can also be added to this cellulose fiber slurry as needed.
  • the fiber length of the cellulose fiber used in the cellulose fiber slurry is preferably in the range of 1 to 38 mm. If the fiber length is in the range of 1 to 38 mm, it can be uniformly dispersed in the stock solution for papermaking, and the wet nonwoven fabric after papermaking has sufficient tensile strength.
  • the fiber thickness is preferably in the range of 0.1 to 10.0 dtex since the fibers can be uniformly dispersed in the stock solution for papermaking without agglomeration.
  • the fiber length is preferably 4 to 20 mm, more preferably 5 to 10 mm.
  • the natural fibers are generally beaten with a beating equipment such as SDR (single disc refiner), DDR (double disc refiner) and Niagara beater, and then made into a slurry.
  • a beating equipment such as SDR (single disc refiner), DDR (double disc refiner) and Niagara beater
  • the degree of beating is preferably carried out until the Canadian Standard Freeness (CSF) measured according to JIS P 811-2 (2012 edition) reaches 50 to 600 cc.
  • CSF Canadian Standard Freeness
  • a mixed slurry can be obtained by mixing and stirring the thermoplastic fiber slurry and the cellulose fiber slurry.
  • the mixing ratio of the thermoplastic fiber slurry and the cellulose fiber slurry can be appropriately set in consideration of the characteristics of the target sheet.
  • Paper is made from a mixed slurry containing a thermoplastic fiber slurry and a cellulose fiber slurry to obtain a wet paper.
  • Any paper machine having a general structure can be employed without any problem.
  • a circular paper machine, a long paper machine, a short paper machine, or a paper machine that is a combination of any of these paper machines can be used.
  • a dryer part attached to the paper machine can be used, for example, a step of drying by a rotating drum such as a Yankee dryer or a multi-cylinder dryer can be used.
  • the drying temperature of the rotating drum is preferably 90 ° C. to 130 ° C., whereby moisture can be efficiently removed.
  • a preferred method for producing the toner cleaning sheet of the present invention is to perform heat and pressure treatment with a calendar device after moisture is removed by drying.
  • the calendar device is formed of two or more pairs of rolls and has heating and pressurizing means.
  • the material of the roll metal, paper, rubber and the like can be appropriately selected and used.
  • a roll of metal such as iron is preferably used. .
  • the heat and pressure treatment is performed under the condition that at least a part of the thermoplastic fiber can be fused and bonded to the adjacent fiber.
  • the roll temperature is set high, fusion is possible even when the pressure is low, but when the roll temperature is set low, the roll can be fused by increasing the pressure.
  • the preferable surface temperature of the roll is preferably in the range of 120 to 275 ° C.
  • the surface temperature is less than 120 ° C.
  • thermoplastic fibers having a melting point of 265 ° C. or more are hardly fused.
  • the surface temperature is higher than 275 ° C.
  • the thermoplastic fiber having a melting point of 265 ° C. or more may be greatly shrunk to impair the surface quality of the sheet.
  • a linear pressure range of 100 to 8,000 N / cm is preferably employed.
  • the thermoplastic fiber having a melting point of 265 ° C. or more constituting the surface of the sheet is fused, the gap between the fibers on the surface of the sheet is filled and smoothed, and excellent cleaning is performed.
  • the use of the toner cleaning sheet of the present invention includes the use described in [Background Art].
  • thermoplastic fiber PPS fiber having a melting point of 285 ° C. was used as the thermoplastic fiber having a melting point of 265 ° C. or higher.
  • Cellulose fiber As the non-melting cellulose fiber, larch chip wood pulp fiber having a fiber length of about 3.0 to 5.0 mm and a width of about 50 ⁇ m was used.
  • a Niagara beater manufactured by Kumagaya Riki Kogyo Co., Ltd. was used as a device for beating the wood pulp fibers.
  • Dryer A rotary dryer (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.) was used in the process of drying the wet paper obtained with a hand-made paper machine to obtain dried paper.
  • the PPS fiber was mixed with water so that the PPS fiber concentration was 0.5% by mass, and then stirred for 10 seconds with a domestic juicer mixer to prepare a PPS fiber slurry.
  • Three types of PPS fiber slurries having a mass ratio of the stretched PPS fiber to the unstretched PPS fiber of 7: 3, 5: 5, and 3: 7 were prepared.
  • the above-mentioned wood pulp fibers were mixed with water so that the wood pulp concentration was 0.5% by mass, and then beaten until the CSF became 350 cc to prepare a cellulose fiber slurry.
  • Example 1 to 10 Comparative Examples 1 to 5
  • Example 1 to 9 Comparative Examples 1 to 5
  • the dried paper obtained as described above was peeled off from the filter paper, temperature 200 ° C., linear pressure 2,000 N / cm, and roll rotation speed.
  • the sheet shown in Table 1 was obtained by heating and pressing through a calendering machine under conditions of 10 m / min.
  • Example 10 the dried paper obtained as described above was peeled from the filter paper and calendered under conditions of a temperature of 275 ° C., a linear pressure of 2,000 N / cm, and a roll rotation speed of 10 m / min.
  • the sheet shown in Table 1 was obtained by heating and pressing through a machine.
  • CF represents cellulose fiber
  • PPS1 represents stretched PPS fiber
  • PPS2 represents unstretched PPS fiber
  • CF: PPS1: PPS2 represents the mass ratio of each fiber constituting the sheet
  • CF: (PPS1 + PPS2) represents cellulose fiber and PPS fiber (stretched PPS fiber and sheet) constituting the sheet.
  • PPS1: PPS2 represents the mass ratio of the stretched PPS fiber and the unstretched PPS stretched fiber contained in the sheet.
  • Weight per unit In accordance with JIS L 1906: 2000, one 25 cm ⁇ 25 cm test piece was sampled, and each mass (g) in a standard state was measured and expressed as a mass per 1 m 2 (g / m 2 ).
  • Thickness According to JIS L 1096: 1999 applied mutatis mutandis according to JIS L 1906: 2000, using 10 mm thickness measuring machine to reduce the thickness under a pressure of 2 kPa with a 22 mm diameter pressurizer. After waiting for 10 seconds, the thickness was measured and the average value was calculated.
  • Tensile strength In accordance with JIS P 8113 (2006 edition), the tensile strength (a) was measured using a tensile tester (AGS-J5kN manufactured by Shimadzu Corporation) at a test piece width of 15 mm, a test piece length of 180 mm, and a tensile speed of 200 mm / min. did. The test piece was collected so that the longitudinal direction of the test piece was the vertical direction of the sheet.
  • Strength retention (%) b / a ⁇ 100 (4b)
  • Strength retention rate-2 (strength retention rate at overshoot temperature): A sheet was sandwiched between a metal roll heated to 230 ° C. and a silicon rubber roll, and the metal roll was pressed at a pressure of 0.1 kgf / cm 2 for 1 minute, and then the tensile strength (c) was measured in the pressed state. The strength retention was determined from the following formula.
  • the tensile strength was measured using a tensile tester (AGS-J5kN manufactured by Shimadzu Corporation) with a test piece width of 15 mm, a test piece length of 180 mm, and a tensile speed of 200 mm / min, in accordance with JIS P 8113 (2006 edition). Measured. The test piece was collected so that the longitudinal direction of the test piece was the vertical direction of the sheet.
  • Dry heat shrinkage The dimensions of the weft dimension (d) after taking out the sheet from the dryer by heat-treating the sheet cut into dimensions of 200mm and 200mm in the hot air circulation dryer at 200 ° C for 15 minutes. It measured by mm and calculated
  • Dry heat shrinkage (%) (200 ⁇ d) / 200 ⁇ 100 (6) Cleanability: After 5 g / m 2 of silicone oil (KF-965-10000cs, manufactured by Shin-Etsu Silicone) was applied to the sheet, it was mounted as a toner cleaning sheet on a commercially available copying machine (manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd.), and a solid black image was copied 50 times. . Next, the sheet was taken out, the density of the toner adhesion surface was visually observed, and the grades from grade 1 to grade 5 were judged on a contamination gray scale according to JIS L 0805 (2005 edition). The lower the rating number, the better the cleaning performance. All grades with a concentration of grade 1 or higher were classified as grade 1. As a toner, CT200244 manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd. was used.
  • Presence or absence of sheet surface fusion Fibers present within 0.14 mm 2 corresponding to the area of the test piece that can be displayed on one screen when the test piece is observed at a magnification of 300 times using a scanning electron microscope S-3500N manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation Among them, “Yes” is indicated if there is one unclear part where the boundary line between adjacent fibers disappears, and “No” if not. What was observed was the surface that was in contact with the metal roll during the heat and pressure treatment.
  • the toner cleaning sheets obtained in the examples of the present invention have superior toner cleaning performance and heat resistance compared to the sheets obtained in the comparative examples. Excellent performance.
  • by including easily available and inexpensive cellulose fibers, low-cost and stable supply ability could be realized.
  • the sheets obtained in Comparative Examples 3 to 5 were inferior in cleaning property because the fusion of the thermoplastic fibers could not be confirmed and the contact area with the fixing roll as the wiping partner was small. .

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Abstract

 本発明は、優れた耐熱性を備え、トナークリーニング用加熱ローラーの温度オーバーシュートがあっても十分な引張強度を保持し、また、クリーニング性がよくかつ安価であり安定した供給可能なトナークリーニング用シートを提供する。 本発明のトナークリーニング用シートは、融点が265℃以上の熱可塑性樹脂で構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とを含み、前記の熱可塑性繊維の少なくとも一部が融着し、隣接する熱可塑性繊維と結合しているトナークリーニング用シートである。本発明のトナークリーニング用シートは、融点が265℃以上の熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とを含むトナークリーニング用シートの製造方法であって、前記の熱可塑性繊維の少なくとも一部を融着させて、隣接する熱可塑性繊維と結合させる結合工程を行うことにより製造することができる。

Description

トナークリーニング用シートおよびその製造方法
 本発明は、複写機の定着ベルト等に残留するトナーを除去するためのトナークリーニング用シートおよびその製造方法に関するものである。
 従来から、電子写真法による複写機等では、感光体ドラム上に電気的潜像を形成し、得られた潜像をトナー像とし、紙等の転写材にトナー像を転写した後、紙等を加熱や加圧等により定着させて、複写あるいは記録画像を得る方法がある。
 このような複写機等は、現像により得られた感光体ドラム上のトナー像を転写材に転写させた後、互いに押圧回転する定着ローラーと加圧ローラーとの間に前記のトナー像を有する転写材を通過させ、前記の定着ローラーの熱と圧力によりトナー像を転写材に融着させるものである。
 前記の定着ローラーは定着ベルトを備えるが、この定着ベルトには、転写材に定着しなかった残存トナーや転写材である紙の粉などが付着し、新たなトナー像の定着に支障が生ずることがある。そこで、定着ベルト上に付着したトナーや紙粉を連続的にクリーニングする必要がある。また、定着ベルトを備えない定着ローラーにあっても、上記と同様に、付着したトナーや紙粉を連続的にクリーニングする必要がある。
 上記のようなトナー等を除去する方法の一つに、ロールに巻いた不織布などのトナークリーニング用シートを供給し、前記のシートと定着ベルトとをトナークリーニング用加熱ロールと押圧ローラーとの間に加熱圧接して通すことにより、定着ベルト上に付着したトナーや紙粉を前記のシートに移行させ、定着ベルト上のトナー等を除去する方法がある。
 トナークリーニング用シートとしては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、セルロース繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、ビニロン繊維およびパルプ繊維等を用いた織物、編物および不織布が用いられる(特許文献1参照。)。
 この場合、トナークリーニング用加熱ローラーは、通常、180~200℃前後の温度で作動するため、トナークリーニング用シートには180~200℃前後の温度での耐熱性が必要である。その上、複写機は待機状態から印刷を開始する際には、トナークリーニング用加熱ローラーの温度を急速に所定温度に上げる関係上、瞬間的に所定温度を超え(すなわち、オーバーシュートし)230℃前後の温度にまで達する。そのため、トナークリーニング用シートは230℃前後の温度の瞬間的加熱に対する強度保持が求められる。また、この用途においてクリーニング性が優れると、複写機に入れるトナークリーニング用シートの長さを短くすることができ、省スペース化(すなわち、複写機の小型化)が可能となることから、クリーニング性が優れていることも求められる。
 一方、耐熱性を高めたシートとして、ポリフェ二レンサルファイド繊維を含むペーパーが提案されている(特許文献2参照。)。
 また、上記シートとは別に、アラミド繊維を含むトナークリーニング用シートも提案されている(特許文献3参照。)。アラミド繊維とは、アミド結合(-NHOC-)がベンゼン環のような芳香環を結合して高分子ポリアミドを形成した合成繊維であり、芳香族ポリアミドとも呼ばれる。中でもメタアラミド繊維は、耐熱性に優れている。
特開平10-116011号公報 特開2012-127018号公報 特開平7-287496号公報
 しかしながら、上記の特許文献1に記載されたような従来のトナークリーニング用シートは耐熱性が十分でなく、未だ十分満足できるものとは言えなかった。
 また、上記の特許文献2に記載されたPPS繊維を用いたシートをトナークリーニング用に用いたとしても、トナークリーニング用加熱ローラーがオーバーシュートにより230℃前後の温度に達すると、シートが軟化して、シートが伸びてしまい実用性の点では十分とはいえなかった。
 さらに、上記の特許文献3に記載されたようなメタアラミド繊維を用いたトナークリーニング用シートは、コストが高く、原料の入手が困難であるという課題があった。
 そこで本発明の目的は、上記従来技術の課題を改善し、優れた耐熱性を備え、トナークリーニング用加熱ローラーの温度オーバーシュートがあっても加熱引張破断強度の低下が少なく優れた耐久性を有するとともに、クリーニング性が優れ、かつ、安価なトナークリーニング用シートを提供することにある。
 本発明は、上記の課題を解決せんとするものであって、本発明のトナークリーニング用シートの製造方法は、融点が265℃以上の熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とを含むトナークリーニング用シートの製造方法であって、前記の熱可塑性繊維の少なくとも一部を融着させて、隣接する熱可塑性繊維と結合させる結合工程を行うことを特徴とするトナークリーニング用シートの製造方法である。
 本発明のトナークリーニング用シートの製造方法の好ましい態様によれば、前記の融点が265℃以上の熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類とセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維を、薄い膜状に配置して繊維ウェブを形成する繊維ウェブ形成工程の後、前記の結合工程を行うことである。
 本発明のトナークリーニング用シートの製造方法の好ましい態様によれば、前記の繊維ウェブ形成工程および前記の結合工程を行なうトナークリーニング用シートの製造が、湿式抄紙法により行われることである。
 本発明のトナークリーニング用シートの製造方法の好ましい態様によれば、前記の湿式抄紙法が湿式不織布を作成する工程を行った後、作成した湿式不織布を加熱加圧処理する工程を行うことである。
 本発明のトナークリーニング用シートの製造方法の好ましい態様によれば、前記の湿式不織布を作成する工程が、融点が265℃以上の熱可塑性樹脂で構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種の繊維を水に分散させた熱可塑性繊維スラリーを作製する工程、セルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維を水に分散させたセルロース繊維スラリーを作製する工程、前記の両スラリーを混合して混合スラリーとする工程、および前記の混合スラリーを用いて抄紙機で抄紙した後、乾燥し湿式不織布とする工程を行うことである。
 本発明のトナークリーニング用シートの製造方法の好ましい態様によれば、前記の加熱加圧処理が、前記の湿式不織布をカレンダー加工機および/または熱プレス機で加熱加圧処理することである。
 また、本発明のトナークリーニング用シートは、融点が265℃以上の熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とを含み、前記の熱可塑性繊維の少なくとも一部が融着し、隣接する熱可塑性繊維と結合しているトナークリーニング用シートである。
 本発明のトナークリーニング用シートの好ましい態様によれば、前記のセルロース繊維は、木材パルプ繊維である。
 本発明のトナークリーニング用シートの好ましい態様によれば、前記の熱可塑性繊維は、延伸糸と未延伸糸の両方を含むことである。
 本発明のトナークリーニング用シートの好ましい態様によれば、前記の延伸糸はポリフェニレンサルファイド延伸糸であり、前記の未延伸糸はポリフェニレンサルファイド未延伸糸である。
 本発明のトナークリーニング用シートの好ましい態様によれば、前記の熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維との使用割合は、質量比率で8:2~2:8である。
 本発明のトナークリーニング用シートの好ましい態様によれば、前記のポリフェ二レンサルファイド延伸糸と前記のポリフェ二レンサルファイド未延伸糸との使用割合は、質量比率で7:3~3:7である。
 本発明によれば、使用環境温度(180~200℃)に対する長期的な耐熱性、およびトナークリーニング用加熱ローラーの温度オーバーシュートによる瞬間的な高温加熱(230℃)に対する耐熱性を備えており、かつ、クリーニング性に優れており、かつ、安価であり、安定した供給が可能なトナークリーニング用シートが得られる。
図1は、本発明のトナークリーニング用シートを例示する図面代用写真である。
 次に、本発明のトナークリーニング用シートとその製造方法について、発明を実施するための最良の形態について説明する。
 本発明に係るトナークリーニング用シートの特徴は、融点が265℃以上の熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維と、セルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とを含み、前記の熱可塑性繊維の少なくとも一部が融着し、隣接する繊維と結合していることにある。
 融点が265℃以上の熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維は、トナークリーニング用シートの使用環境温度の180~200℃に対し、融点が十分に高く、トナークリーニング用シートの長期間使用環境温度に晒された場合でも、十分な使用強力を保持する。融点は265℃以上あればよいが、融点が高い程原料および製造コストが高くなる傾向にあり、350℃までの融点を持つ熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維が実質的に使用できる上限である。
 本発明において融点とは、示差走査熱量計により測定し、2度目の昇温過程での融点を指す。詳しくは、示差走査熱量計(例えば、島津製作所社製 DSC-60)に繊維サンプルを封入し、窒素雰囲気中で20℃から320℃の温度まで10℃/分の速度で昇温した後、液体窒素を用いて急冷し、再び窒素雰囲気中で20℃から320℃の温度まで10℃/分の速度で昇温する。この2度目の昇温過程で観察される主吸熱ピークが示す温度を測定し、融点とする。
 上記の融点が265℃以上の熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド繊維(以下、PPS繊維と称することがある。融点285℃)、ポリテトラフルオロエチレン繊維(以下、PTFE繊維と称することがある。融点327℃)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体繊維(以下、ETFE繊維と称することがある。融点270℃)、液晶ポリエステル繊維(以下、LCP繊維と称することがある。)、ポリエチレンナフタレート繊維(以下、PEN繊維と称することがある。融点269℃)、ポリエーテルエーテルケトン繊維(以下、PEEK繊維と称することがある。融点334℃)、およびトリアセテート繊維からなる群から選ばれた繊維であることが好ましく、これらは1種以上で用いることができる。本発明においては、特に強度と耐熱性に優れているPPS繊維が好ましく使用することができる。
 PPS繊維の市販品としては東レ製“トルコン“(登録商標)、PTFE繊維としては東レ製”トヨフロン“(登録商標)、ETFE繊維としてはクレハ合繊製の繊維、LCP繊維としてはKBセーレン製”ゼクシオン“(登録商標)、およびPEN繊維としては帝人製”テオネックス“(登録商標)等があり、市販品としていずれも利用可能である。
 また、本発明においては熱可塑性繊維の少なくとも一部が融着し、隣接する熱可塑性繊維と結合することにより、シートの強力を高められる上、融着した熱可塑性繊維が、繊維間の隙間を埋めることにより、シートの表面が平滑となるため、クリーニング時に定着ベルトと接触する面積が広くなり、クリーニング性に優れたシートが得られる。少なくとも一部が融着するとは、融着により繊維の形態が残されている部位があってもよく、繊維全体が融着により変形し、繊維の形態が残されていない態様のものも含まれる。
 図1は、本発明のトナークリーニング用シートを例示する図面代用写真であり、熱可塑性繊維の少なくとも一部が融着し、隣接する熱可塑性繊維と結合していることが示されている。
 このように融点265℃以上の熱可塑性樹脂で構成される熱可塑性繊維を用いつつ、この熱可塑性繊維の少なくとも一部を融着して隣接する熱可塑性繊維と結合させるには、セルロース繊維と熱可塑性繊維とを混合して用いシート状にした後、熱可塑性繊維が融着し得る温度で加熱加圧処理することにより融着させることが可能である。
 さらに、本発明のトナークリーニング用シートはセルロース繊維を含むが、このセルロース繊維は非溶融性であり、瞬間的耐熱性と寸法安定性に優れているため、上記の熱可塑性繊維と併用することにより、加熱ローラーのオーバーシュートにより使用環境温度以上へ達した際にも、十分な強力を保持する。
 上記の熱可塑性繊維とセルロース繊維の使用割合は、質量比で9:1~1:9の範囲とすることが好ましく、より好ましくは8:2~2:8の範囲であり、さらに好ましくは7:3~3:7の範囲である。熱可塑性繊維の比率をこの範囲とすることにより、セルロース繊維による加熱引張破断強度低下抑止効果が十分発揮され、優れた耐熱性を有するトナークリーニング用シートを実用的なコストで提供し得る点で特に好ましい態様である。
 本発明で使用されるセルロース繊維は、天然繊維と再生繊維に大別されるが、本発明にはいずれをも使用することができる。これらのセルロース繊維は、一般に非溶融性であり、加熱によって軟化せず、寸法安定性にも優れており、セルロース繊維を熱可塑性繊維と併用することにより、得られるシートの耐熱性が向上する。
 上記の天然繊維としては、例えば、クラフトパルプ、機械パルプおよび古紙パルプ等の木材パルプのほか、サイザル麻、マニラ麻、サトウキビ、コットン、シルク、竹およびケナフ等の非木材パルプも使用することができる。ただし、紙力強度や寸法安定性のような物性面、および、入手し易く安価であることから、木材パルプを使用することが好ましい態様である。
 木材パルプを使用する場合、クラフトパルプとしては、例えば、針葉樹晒クラフトパルプ、広葉樹晒クラフトパルプ等の晒クラフトパルプ、針葉樹未晒クラフトパルプ、広葉樹未晒クラフトパルプ等の未晒クラフトパルプ、針葉樹半晒クラフトパルプ、広葉樹半晒クラフトパルプ等の半晒クラフトパルプ、針葉樹亜硫酸クラフトパルプ、および広葉樹亜硫酸クラフトパルプ等の亜硫酸クラフトパルプ等を使用することができる。
 また、機械パルプとしては、例えば、ストーングランドパルプ、加圧ストーングランドパルプ、リファイナーグランドパルプ、ケミグランドパルプ、サーモグランドパルプ、グランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ、およびリファイナーメカニカルパルプ等を使用することができる。
 さらに、古紙パルプとしては、例えば、新聞古紙、雑誌古紙、段ボール古紙、茶古紙、クラフト封筒古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、上白古紙、ケント古紙、構造古紙、地券古紙等から製造された離解古紙パルプ、脱墨古紙パルプ、離解・脱墨古紙パルプ、および脱墨・漂白古紙パルプ等を使用することができる。
 このように本発明の実施形態においては、種々の木材パルプを使用することができるが、中でもクラフトパルプがリグニン等の硬質樹脂を含まないため繊維が柔軟であることが好ましい。
 クラフトパルプを使用する場合、針葉樹クラフトパルプおよび広葉樹クラフトパルプの一方のみを使用することもできるが、両方を混合して使用することもできる。
 針葉樹クラフトパルプは、広葉樹クラフトパルプと比べて繊維が柔らかで長いため、他の繊維と絡み合い易く、紙力強度の向上を図る上で好適である。他方、広葉樹クラフトパルプは、針葉樹クラフトパルプと比べて繊維長が短いため他の繊維との絡み合いは劣るものの、繊維間の隙間を埋める作用と微細繊維の歩留り向上作用を有し、クリーニング性の向上を図る上で好適である。
 また、再生繊維としては、例えば、レーヨン、ポリノジック、キュプラおよびリヨセル等の繊維が挙げられる。市販されている再生繊維としては、ダイワボウレーヨン製レーヨンおよび旭化成製キュプラ繊維“ベンベルグ”(登録商標)等が挙げられる。
 本発明において、前記の熱可塑性繊維としては、延伸糸と未延伸糸の両方が含まれていることが好ましい態様である。延伸糸は、結晶化度が高く加熱加圧処理により軟化し難いが、耐熱性に優れており、一般に強度にも優れている。
 延伸糸の引っ張り強度は、高い程好ましいが、例えば、2~10N/dtexが好ましく、より好ましくは3~10N/dtexである。
 また、未延伸糸は、結晶化度が低く、加熱加圧処理により軟化して隣接する繊維と結合し易いため、得られるシートの表面はより平滑となり、クリーニング性に優れたシートが得られる。このような理由から、延伸糸の混率が多いほど耐熱性が向上し、逆に、未延伸糸の混率が多いほどクリーニング性を向上させることができる。そのため、延伸糸と未延伸糸との質量比は9:1~1:9であることが好ましく、8:2~2:8であることがより好ましく、3:7~7:3であることがさらに好ましい。
 一般に、未延伸糸は延伸糸よりも低温で軟化するため、延伸糸と未延伸糸を混合して用い、未延伸糸が融着し得る温度でかつ延伸糸が軟化しない温度で加熱加圧処理することにより、未延伸糸のみを軟化させて、隣接する繊維と結合させることができ、耐熱性とクリーニング性の両方に優れたシートを得ることができる。
 延伸糸と未延伸糸は、異なる熱可塑性樹脂から得られるものであってもよいが、融着性の観点から、両者が共通する骨格を有していることが好ましい。
 本発明において、前記の熱可塑性繊維は、PPS繊維であることが耐熱性の点から好ましく、このような理由から、前記の延伸糸がポリフェニレンサルファイド延伸糸であり、前記の未延伸糸がポリフェニレンサルファイド未延伸糸であることが好ましい。
 PPS繊維は、(-C-S-)を主なポリマー構造単位とする重合体からなる合成繊維であり、優れた耐熱性を有する。PPS重合体の代表例としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンサルファイドスルホン、ポリフェニレンサルファイドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられる。
 次に、本発明のトナークリーニング用シートの製造方法について述べる。
 <シートの製造方法>
 本発明のトナークリーニング用シートの製造方法は、基本的に、繊維を薄い膜状に配置して繊維ウェブを形成する段階と、形成した繊維ウェブを結合する段階とで構成される。
 繊維ウェブの形成方法としては、例えば、機械的にくし削りながら形成するカーディング法、空気流を利用しランダムに形成するエアレイド法、溶融した熱可塑性高分子化合物を連続的に吐出しながら形成するスパンボンド法、スパンボンド法の一種であり、高温の空気を当てながらより細い繊維として形成するメルトブロー法、およびごく短い繊維を水に混ぜ合わせ抄紙法により形成する湿式抄紙法等が挙げられる。
 これらの中でも、2種以上の繊維素材を均一に分散させたシートが生産できること、シートの物性分布や生地目付けの安定性を確保し、優れたクリーニング性を安定的に実現できること等から、本発明には湿式抄紙法が好適である。湿式抄紙法によれば、シートの生地目付けのバラツキが少なく、シートの表面も平滑であるため、クリーニング性が安定的に優れたシートとなる。
 形成された繊維ウェブの結合方法としては、熱で繊維を結合させるサーマルボンド法(ヒートボンド法)、含浸したり吹き付けたりした接着剤で繊維を結合させるレジンボンド法(ケミカルボンド法)、かえしのある針を突き刺し機械的に繊維を結合させるニードルパンチ法、および高圧水流を使用し繊維を絡み合わせるウォータージェット法(スパンレース法)等が挙げられる。
 <湿式抄紙法によるシートの製法>
 本発明において、好適に使用される湿式抄紙法によるトナークリーニング用シートの作製は、融点が265℃以上の熱可塑性樹脂で構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種の繊維を水に分散させた熱可塑性繊維スラリーを作製する工程、非溶融性のセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維を水に分散させたセルロース繊維スラリーを作製する工程、前記の両スラリーを混合して混合スラリーとする工程、得られた混合スラリーを用いて抄紙機で抄紙した後、乾燥し湿式不織布とする工程、および作製した前記の湿式不織布をカレンダー加工機や熱プレス機で加熱加圧処理する工程、に大別することができる。
 <熱可塑性繊維スラリーの作製>
 湿式抄紙法で用いられる熱可塑性繊維スラリーは、融点が265℃以上の熱可塑性樹脂で構成される熱可塑性繊維を水に混合させたものであり、熱可塑性樹脂で構成される熱可塑性繊維と水の使用割合は、質量比で1:100~10:100の範囲とすることが好ましく、より好ましくは1:100~5:100の範囲であり、特に好ましくは1:100~2:100の範囲である。また、この熱可塑性繊維スラリーには、必要に応じて、分散剤や粘度調整剤や消泡剤等を添加することもできる。
 熱可塑性繊維スラリーに使用される熱可塑性繊維は、その繊維長が2~38mmの範囲内であることが好ましく、2~20mmであることがより好ましい態様である。繊維長が上記の範囲内であれば、抄紙用の原液により均一に分散させることが可能となり、抄紙した後の湿式不織布が十分な引張強力を有する。
 また、熱可塑性繊維の太さについても、抄紙用の原液に繊維が凝集せずに均一分散できることから、単繊維繊度は0.1~10.0dtexの範囲内にあるものが好ましい。単繊維繊度は、より好ましくは0.5~10.0dtexであり、さらに好ましくは1.0~6.0dtexである。
 <セルロース繊維スラリー>
 本発明で用いられるセルロース繊維スラリーは、非溶融性のセルロース繊維を水に混合させたものであり、セルロース繊維と水の使用割合は、質量比で1:100~10:100の範囲とすることが好ましく、より好ましくは1:100~5:100の範囲であり、特に好ましくは2:100~4:100の範囲である。このセルロース繊維スラリーには、必要に応じて分散剤や粘度調整剤や消泡剤等を添加することもできる。
 セルロース繊維スラリーに使用されるセルロース繊維の繊維長は1~38mmの範囲内であることが好ましい。繊維長が1~38mmの範囲内であれば、抄紙用の原液に均一に分散が可能となり、抄紙した後の湿式不織布が十分な引張強力を有する。また、繊維の太さについても、抄紙用の原液に繊維が凝集せずに均一分散できることから、単繊維繊度は0.1~10.0dtexの範囲内にあるものが好ましい。繊維長は、好ましくは4~20mmであり、さらに好ましくは5~10mmである。
 セルロース繊維として天然繊維を用いる場合、天然繊維は一般的にSDR(シングルディスクリファイナー)、DDR(ダブルディスクリファイナー)およびナイヤガラビーターのような叩解設備で叩解した後、スラリーとする。
 叩解の程度は、JIS P 8121-2(2012年版)に準拠して測定したカナディアンスタンダードフリーネス(CSF)が、50~600ccとなるまで行うことが好ましい。CSFが50ccよりも低くなると濾水性が低くなるため生産性が悪くなる。また、CSFが600ccよりも高くなると天然繊維のフィブリル化が十分でなく、目付のバラツキが生じ易い。
 <混合スラリー>
 上記の熱可塑性繊維スラリーとセルロース繊維スラリーとを混合し攪拌することにより、混合スラリーを得ることができる。熱可塑性繊維スラリーとセルロース繊維スラリーの混合割合は、目的とするシートの特性を考慮し、適宜、設定することができる。
 <抄紙>
 熱可塑性繊維スラリーとセルロース繊維スラリーとを含む混合スラリーを抄紙して、湿紙を得る。抄紙機は一般的な構造のものであれば問題なく採用することができる。例えば、円網抄紙機、長網抄紙機および短網抄紙機や、これらの抄紙機のいずれかをコンビネーションした抄紙機を用いることができる。
 <乾燥>
 得られた湿紙の水分を乾燥除去する際は、抄紙機に付属するドライヤーパートを用いることができ、例えば、ヤンキードライヤーや多筒式ドライヤーのような回転ドラムによって乾燥する工程を用いることができる。回転ドラムの乾燥温度は、好ましくは90℃~130℃とすることにより水分を効率良く除去することができる。
 <加熱加圧処理>
 本発明のトナークリーニング用シートの好ましい製造方法は、水分を乾燥除去した後にカレンダー装置で加熱加圧処理を行うことである。カレンダー装置は、2本のロールが1対以上で形成され、加熱と加圧手段を有するものである。また、ロールの材質としては、金属、ペーパーおよびゴムなどを適宜選択して用いることができるが、シートの表面の微細な毛羽を減少させるためには、鉄などの金属のロールが好適に用いられる。
 加熱加圧処理は、熱可塑性繊維の少なくとも一部を融着し、隣接する繊維と結合させることが可能な条件で行われる。ロールの温度を高く設定する場合は、圧力が低目でも融着は可能であるが、ロールの温度を低く設定する場合は、圧力を高めにすることにより融着させることができる。
 具体的な条件設定は、用いる熱可塑性繊維の種類によって適宜選択される。例えば、PPSの延伸糸および未延伸糸を用いる場合、ロールの好ましい表面温度は好ましくは120~275℃の範囲内である。表面温度が120℃未満では、融点が265℃以上の熱可塑性繊維が融着し難くなる。一方、表面温度が275℃より高くなると、融点が265℃以上の熱可塑性繊維が大きく収縮し、シートの表面品位を損なう恐れがある。
 ロール圧力については、好ましくは100~8,000N/cmの線圧範囲が好ましく採用できる。この範囲の線圧を採用することにより、シートの表面を構成している融点が265℃以上の熱可塑性繊維を融着させ、シートの表面の繊維間の隙間を埋めて平滑にし、優れたクリーニング性とすることができる。
 本発明のトナークリーニング用シートの用途については、前掲の[背景技術]に記載の用途が挙げられる。
 次に、実施例により、本発明のトナークリーニング用シートとその製造方法を、具体的に説明する。
 (熱可塑性繊維)
 融点が265℃以上の熱可塑性繊維として融点が285℃のPPS繊維を用いた。
 (延伸PPS繊維)
 延伸されたPPS繊維として、単繊維繊度が1.0dtexで、カット長が6mmの東レ社製“トルコン”(登録商標)、品番S301を用いた。
 (未延伸PPS繊維)
 未延伸のPPS繊維として、単繊維繊度が3.0dtexで、カット長が6mmの東レ社製“トルコン”(登録商標)、品番S111を用いた。
 (セルロース繊維)
 非溶融性のセルロース繊維として、繊維長約3.0~5.0mm、幅約50μmのカラマツチップの木材パルプ繊維を用いた。
 (叩解機)
 木材パルプ繊維を叩解する装置として、ナイヤガラビーター(熊谷理機工業社製)を用いた。
 (手漉きの抄紙機)
 底に140メッシュの手漉き抄紙網を設置した大きさが25cm×25cmで、高さが40cmの手漉き抄紙機(熊谷理機工業社製)を用いた。
 (乾燥機)
 手漉き抄紙機で得られた湿紙を乾燥させ、乾燥した紙とする工程で、ロータリー式乾燥機(熊谷理機工業社製)を使用した。
 (カレンダー加工機)
 乾燥した紙を加熱加圧する工程で、金属ロールとペーパーロールとからなるカレンダー加工機(由利ロール社製)を使用した。
 (シートの製造方法)
 前記のPPS繊維を用いて、PPS繊維濃度が0.5質量%となるように水と混合した後、家庭用ジューサーミキサーで10秒間撹拌し、PPS繊維スラリーを作製した。前記の延伸PPS繊維と未伸延PPS繊維の質量比が7:3、5:5、および3:7の3種類のPPS繊維スラリーを準備した。
 前記の木材パルプ繊維を用いて、木材パルプ濃度が0.5質量%となるよう水と混合した後、CSFが350ccとなるまで叩解し、セルロース繊維スラリーを準備した。
 これらの両スラリーを、表1に示される使用割合で適宜混合し、仕上がりが約20g/mとなるように手漉き抄紙機に投入し、さらに水を追加して抄紙分散液の総量を20L(リットル)とし、攪拌器で十分に攪拌した。
 手漉き抄紙機の水を抜き、抄紙網に残った湿紙を濾紙に転写し、前記の湿紙を濾紙ごとロータリー式乾燥機に投入し、温度110℃、工程通過速度0.5m/min、工程長1.25m(処理時間2.5分)で乾燥する処理を2回繰り返して、乾燥処理したペーパーを得た。
 (実施例1~10、比較例1~5)
 実施例1~9および比較例1~5については、前記のようにして得られた乾燥処理したペーパーを、濾紙から剥離して、温度200℃、線圧2,000N/cm、およびロール回転速度10m/分の条件下でカレンダー加工機に通して加熱加圧処理を施し、表1のシートを得た。
 実施例10については、前記のようにして得られた乾燥処理したペーパーを、濾紙から剥離して、温度275℃、線圧2,000N/cm、ロール回転速度10m/分の条件下でカレンダー加工機に通して加熱加圧処理を施し、表1のシートを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1中、「CF」はセルロース繊維を表し、「PPS1」は延伸PPS繊維を表し、「PPS2」は未延伸PPS繊維を表す。また、表1中の「CF: PPS1:PPS2」は、シートを構成する各繊維の質量比を表し、「CF:(PPS1+PPS2)」は、シートを構成するセルロース繊維とPPS繊維(延伸PPS繊維と未延伸PPS繊維の合計)の質量比を表し、「PPS1:PPS2」は、シートに含まれる延伸PPS繊維と未延PPS伸繊維との質量比を表す。
 次に、上記の実施例で得られたシートについて、評価を行った。
 [測定と評価方法]
 各特性の測定と評価方法は、次のとおりである。
 (1)目付:
 JIS L 1906:2000に準じて、25cm×25cmの試験片を、1枚採取し、標準状態におけるそれぞれの質量(g)を量り、1m当たりの質量(g/m)で表した。
 (2)厚さ:
 JIS L 1906:2000で準用するJIS L 1096:1999に準じて、試料の異なる10か所について、厚さ測定機を用いて、直径22mmの加圧子による2kPaの加圧下、厚さを落ち着かせるために10秒間待った後に厚さを測定し、平均値を算出した。
 (3)引張強度:
 JIS P 8113(2006年版)に準じて、試験片幅15mm、試験片長180mm、引張速度200mm/分で、引張試験機(島津製作所社製AGS-J5kN)を使用して引張強度(a)を測定した。試験片の長手方向が、シートのたて方向となるように試験片を採取した。
 (4a)強度保持率-1(使用環境温度での強度保持率):
 シートを200℃の温度の熱風循環型乾燥機の中で4.5時間静置する方法で熱処理を行い、乾燥機から取り出した後の引張強度(b)を測定し、下記式から強度保持率を求めた。なお、引張強度の測定は、JIS P 8113(2006年版)に準じて、試験片幅15mm、試験片長180mm、引張速度200mm/分で、引張り試験機(島津製作所社製AGS-J5kN)を使用して測定した。試験片の長手方向が、シートのたて方向となるように試験片を採取した。
 強度保持率(%)=b/a×100
 (4b)強度保持率-2(オーバーシュート温度での強度保持率):
 230℃に加熱した金属ロールとシリコンゴムロールの間にシートを挟み、前記金属ロールを圧力0.1kgf/cmで1分間押し当てた後、押し当てた状態のまま引張強度(c)を測定し、下記式から強度保持率を求めた。なお、引張強度の測定は、JIS P 8113(2006年版)に準じて、試験片幅15mm、試験片長180mm、引張速度200mm/分で、引張り試験機(島津製作所社製AGS-J5kN)を使用して測定した。試験片の長手方向が、シートのたて方向となるように試験片を採取した。
  強度保持率(%)=c/a×100
 (5)乾熱収縮率:
 たて200mm、よこ200mmの寸法にカットしたシートを200℃の温度の熱風循環型乾燥機の中で15分間静置する方法で熱処理し、乾燥機から取り出した後のよこ寸法(d)を単位mmで測定し、下記式から乾熱収縮率を求めた。
 乾熱収縮率(%)=(200-d)/200×100
 (6)クリーニング性:
 シートにシリコーンオイル(信越シリコーン社製 KF-965-10000cs)を5g/m塗布した後、市販の複写機(冨士ゼロックス社製)にトナークリーニングシートとして装着し、黒ベタ画像を50回複写した。次いで、シートを取り出し、トナー付着面の濃度を目視観察し、JIS L 0805(2005年版)に準じた汚染用グレースケールで1級~5級までの等級を判定した。等級の数字が低いもの程、クリーニング性が優れることとなる。1級以上の濃度のものは全て1級とした。トナーは冨士ゼロックス社製CT200564を使用した。
 (7)シート表面融着の有無:
 日立ハイテクノロジーズ社製の走査型電子顕微鏡S-3500Nを用いて、試験片を倍率300倍で観察したとき、1画面中に表示できる試験片の面積に相当する0.14mm2内に存在する繊維のうち、隣り合う繊維との境界線が消えて不明瞭である部分が一カ所でもあれば「有」、なければ「無」とした。観察したのは加熱加圧処理で金属ロールに接触していた面である。
 (8)融点:
 繊維サンプルを約2mgを秤量し、アルミニウム製パンとパンカバーを用いて封入し、示差走査熱量計(島津製作所社製 DSC-60)によって測定する。測定においては、窒素雰囲気中で20℃から320℃の温度まで10℃/分の速度で昇温した後、液体窒素を用いて急冷し、再び窒素雰囲気中で20℃から320℃の温度まで10℃/分の速度で昇温した。この2度目の昇温過程で観察される主吸熱ピークが示す温度を測定し、融点とした。
 実施例と比較例で得られた各シートについての評価結果を、次の表2と表3にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 上記の表2と表3の結果から明らかなように、本発明の実施例で得られたトナークリーニング用シートは、比較例で得られたシートに比べて、トナークリーニング性能に優れ、かつ、耐熱性能に優れている。また、入手が容易かつ安価なセルロース繊維を含むことによって、低コストかつ安定した供給性も実現することができた。
 これに対し、比較例1~2で得られたシートは、セルロース繊維を含んでいないため、オーバーシュート時の強度保持率が低い上に、熱収縮が大きくクリーニング範囲が狭くなるため、使用に耐えられない。
 また、比較例3~5で得られたシートは、熱可塑性繊維の融着が確認できず、拭き取り相手材である定着ロールとの接触面積が小さいため、クリーニング性に劣っているものであった。

Claims (12)

  1.  融点が265℃以上の熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とを含むトナークリーニング用シートの製造方法であって、前記熱可塑性繊維の少なくとも一部を融着させて、隣接する熱可塑性繊維と結合させる結合工程を行うことを特徴とするトナークリーニング用シートの製造方法。
  2.  融点が265℃以上の熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維を薄い膜状に配置して繊維ウェブを形成する繊維ウェブ形成工程の後、結合工程を行うことを特徴とする請求項1記載のトナークリーニング用シートの製造方法。
  3.  繊維ウェブ形成工程および結合工程を行なうトナークリーニング用シートの製造が、湿式抄紙法により行われることを特徴とする請求項1記載のトナークリーニング用シートの製造方法。
  4.  湿式抄紙法が湿式不織布を作成する工程を行った後、作成した湿式不織布を加熱加圧処理する工程を行う請求項3記載のトナークリーニング用シートの製造方法。
  5.  湿式不織布を作成する工程が、融点が265℃以上の熱可塑性樹脂で構成される熱可塑性繊維から選ばれる少なくとも一種の繊維を水に分散させた熱可塑性繊維スラリーを作製する工程、セルロース繊維から選ばれる少なくとも一種類の繊維を水に分散させたセルロース繊維スラリーを作製する工程、前記両スラリーを混合して混合スラリーとする工程、前記混合スラリーを用いて抄紙機で抄紙した後、乾燥し湿式不織布とする工程を行うことを特徴とする請求項3記載のトナークリーニング用シートの製造方法。
  6.  加熱加圧処理が、前記湿式不織布をカレンダー加工機および/または熱プレス機で加熱加圧処理することである請求項4または5記載のトナークリーニング用シートの製造方法。
  7.  融点が265℃以上の熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とを含み、前記熱可塑性繊維の少なくとも一部が融着し、隣接する熱可塑性繊維と結合していることを特徴とするトナークリーニング用シート。
  8.  セルロース繊維が木材パルプ繊維であることを特徴とする請求項7記載のトナークリーニング用シート。
  9.  熱可塑性繊維が、延伸糸と未延伸糸の両方を含むことを特徴とする請求項7または8記載のトナークリーニング用シート。
  10.  延伸糸がポリフェニレンサルファイド延伸糸であり、未延伸糸がポリフェニレンサルファイド未延伸糸であることを特徴とする請求項9記載のトナークリーニング用シート。
  11.  熱可塑性繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維とセルロース繊維から選ばれた少なくとも一種類の繊維との使用割合が、質量比率で8:2~2:8であることを特徴とする請求項7~10のいずれかに記載のトナークリーニング用シート。
  12.  ポリフェ二レンサルファイド延伸糸とポリフェ二レンサルファイド未延伸糸との使用割合が、質量比率で7:3~3:7であることを特徴とする請求項11記載のトナークリーニング用シート。
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