專利名稱：用于電子照相設(shè)備的分離指的制作方法
背景技術(shù)：
先前的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了一個(gè)分離指，它將會(huì)防止由于，例如，調(diào)色劑的粘結(jié)而引起的紙張粘連。
有些分離指由聚酰亞胺樹(shù)脂模塑而成，其至少在與復(fù)印紙接觸的指尖部分有一層四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物涂層(見(jiàn)未審查申請(qǐng)?zhí)柶?-72182)，還有一種分離指由聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂或聚苯硫醚樹(shù)脂模塑而成，其上有一層多層結(jié)構(gòu)的涂層，該多層結(jié)構(gòu)由一層底層和一層氟樹(shù)脂頂層組成。
除了在分離指表面涂布氟樹(shù)脂的技術(shù)外，還發(fā)展了適用于電子照相設(shè)備的、通過(guò)壓塑和燒結(jié)由40～90重量％聚酰亞胺樹(shù)脂和60～10重量％氟樹(shù)脂如聚四氟乙烯(PTFE)組成的共混物所制成的分離指(發(fā)表在未審查申請(qǐng)?zhí)柶?-102883)，以及通過(guò)壓塑由30～90重量％聚酰亞胺樹(shù)脂和70～10重量％四氟乙烯-全氟烷基-乙烯基醚共聚物組成的共混物以獲得一種適用于指尖內(nèi)接圓直徑等于或小于70μm的分離指所用的壓縮粉末產(chǎn)品，然后燒結(jié)該粉末產(chǎn)品而制成的分離指(發(fā)表在未審查申請(qǐng)平6-19360)。
但是，由于復(fù)印設(shè)備和其它電子照相設(shè)備質(zhì)量與壽命的提高，以及最近更廣泛地利用回收紙的趨勢(shì)，已有必要提高分離指在由調(diào)色劑與紙塵引起的摩擦條件下與調(diào)色劑的無(wú)粘著力和耐磨性，并盡量減小分離指尖的直徑。因此，本發(fā)明的目的是解決這類問(wèn)題并為電子照相設(shè)備提供指尖更尖、更耐磨、與調(diào)色劑不粘、耐久、無(wú)需氟樹(shù)脂涂層的分離指。而且，本發(fā)明的分離指具有出色的耐久性，甚至在其表面已磨損的情況下仍能保持與調(diào)色劑無(wú)粘著力。
發(fā)明概述在為解決上述問(wèn)題而積極開(kāi)展的研究之后，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，利用重均分子量和平均顆粒尺寸落在一定范圍內(nèi)的聚四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE)粉末和聚酰亞胺樹(shù)脂粉末，有可能提供耐磨性和與調(diào)色劑的不粘性提高的分離指。
本發(fā)明為解決上述問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的用于電子照相設(shè)備的分離指，是通過(guò)壓塑并接著燒結(jié)由聚酰亞胺樹(shù)脂粉末和聚四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE)粉末以重量比為70∶30～95∶5的共混物而獲得的，所述PTFE的重均分子量為500,000～1,000,000，平均顆粒尺寸為5～20μm。
本發(fā)明的另一些分離指是前面提到的以其指尖直徑為50μm或更小為特征的分離指。
本發(fā)明的另外一些分離指，是上述兩類分離指之一，它們的特征在于分離指表面的疏水角為100℃或更大，而且即使分離指表面已磨損到50μm，其表面的疏水角仍至少為90℃。
發(fā)明詳述本發(fā)明所用的聚酰亞胺樹(shù)脂粉末是一種由一種或多種酸與一種或多種二胺的縮聚物、共聚物等，所述酸選自下列一組苯均四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基四羧酸二酐和3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐，所述二胺選自下列一組4,4’-二氨基二苯基醚、1,3-苯二胺和1,4苯二胺。優(yōu)選一種3,3’,4,4’-二苯基四羧酸二酐與1,3’-苯二胺和1,4’-苯二胺的共聚物的縮聚，因?yàn)槠錈嶙冃螠囟认喈?dāng)高，達(dá)340℃，以及其強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都不錯(cuò)。特別優(yōu)選4,4’-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的縮聚聚酰亞胺。
本發(fā)明中所用的聚四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE)粉末的重均分子量為500,000～1,000,000以及平均顆粒尺寸為5～20μm。聚四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE)很容易地耐上述任何一種聚酰亞胺樹(shù)脂粉末的燒結(jié)溫度，因?yàn)樗幸粋€(gè)高熔點(diǎn)，而其它已知的氟樹(shù)脂在聚酰亞胺樹(shù)脂粉末燒結(jié)時(shí)會(huì)分解。
優(yōu)選聚四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE)粉末的重均分子量為600,000～800,000，更優(yōu)選600,000～700,000。優(yōu)選其平均顆粒尺寸為5～15μm，更優(yōu)選7～12μm。如果它的重均分子量小于500,000，則這種粉末在聚酰亞胺樹(shù)脂燒結(jié)溫度下會(huì)發(fā)生熱分解，因而分離指的性能就變得不均勻。相反，如果重均分子量大于1,000,000，高分子量PTFE在327℃熔化，以及聚酰亞胺的燒結(jié)溫度為380℃～500℃，則熔體粘度會(huì)非常高，熔體流率非常低，因而變得不足以在分離指的表面鋪展。平均顆粒尺寸小于5μm或大于20μm時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致分散不良，因而無(wú)法獲得良好的表面。
聚酰亞胺樹(shù)脂粉末和聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末的重量共混比為70∶30～95∶5。優(yōu)選80∶20～90∶10，更優(yōu)選85∶15。如果聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末以小于5的比例進(jìn)行共混，則粉末與調(diào)色劑的無(wú)粘著力就不夠好，而如果它以大于30的比例共混，則分離指的指尖強(qiáng)度將會(huì)降低過(guò)多。
在本發(fā)明中，可以將石墨與聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末一起共混進(jìn)聚酰亞胺樹(shù)脂粉末，以不影響分離指性能為度。本發(fā)明的分離指是通過(guò)聚酰亞胺樹(shù)脂粉末和重均分子量為500,000～1,000,000、平均顆粒尺寸為5～20μm的聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末以70∶30～95∶5的重量比進(jìn)行共混，然后燒結(jié)該組合物而得到的。將聚酰亞胺樹(shù)脂與聚四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE)粉末進(jìn)行干混。共混必須在不致造成聚酰亞胺樹(shù)脂粉末受過(guò)度處理的一組條件下進(jìn)行。壓塑一般在至少40,000磅/英寸2的壓縮表面壓力下進(jìn)行，以及燒結(jié)一般在380℃～500℃進(jìn)行4小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，以使聚酰亞胺完全轉(zhuǎn)化。優(yōu)選在燒結(jié)后用研磨介質(zhì)洗滌和滾筒研磨(拋光)該材料，從而使分離指具有一個(gè)更光滑的表面。
優(yōu)選本發(fā)明的分離指的指尖直徑不超過(guò)50μm，更優(yōu)選不超過(guò)30μm。當(dāng)用一種氟樹(shù)脂涂布在由聚酰亞胺樹(shù)脂制成的分離指表面時(shí)，要獲得小于50μm的指尖直徑是非常困難的；而在本發(fā)明中，很容易保證模塑制品的精度，因?yàn)椴恍枰繉印?br> 在本發(fā)明中，用分離指表面的疏水角來(lái)表征調(diào)色劑與指表面的不粘性。疏水角的測(cè)量方法如下用一根皮下注射針頭，將約0.4μl蒸餾水滴在分離指表面上，然后用一個(gè)成像型接觸角測(cè)量?jī)x(CA-X 150型，Kyowa Interface Science公司制造)測(cè)量接觸角。
從一種由聚酰亞胺樹(shù)脂粉末與重均分子量為500,000～1,000,000和平均顆粒尺寸為5～20μm的聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末以70∶30～95∶5的重量比共混而獲得的共混物，以壓塑和燒結(jié)所獲得的分離指，其表面的疏水角至少為100℃，而且即使分離指的表面已磨損到50μm，仍有一個(gè)至少90℃的疏水角。當(dāng)分離指表面涂布氟樹(shù)脂時(shí)，涂層厚度為30～50μm。相比之下，在本發(fā)明的分離指的情況下，分離指表面不僅不需要涂層就與調(diào)色劑不粘，而且即使表面層已遭磨損，仍然與調(diào)色劑保持不粘，因此比帶涂層的分離指更加耐久。
本發(fā)明還要在下面以列舉的應(yīng)用實(shí)施例作進(jìn)一步解釋；但是，本發(fā)明的適用性不限于下述應(yīng)用實(shí)施例。
實(shí)施例1-2和對(duì)比實(shí)施例1-4將聚酰亞胺樹(shù)脂粉末(Vespel(注冊(cè)商標(biāo))Si’-1，杜邦公司制)和聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末按90∶10的重量比進(jìn)行干混，裝進(jìn)壓制分離指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的壓力下進(jìn)行壓塑，并在380℃～500℃的溫度下燒結(jié)4小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，所述聚酰亞胺樹(shù)脂粉末是一種4,4’-二氨基二苯基醚和苯均四酸酐的縮聚物，所述聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末的重均分子量和平均顆粒尺寸如表1所示。將該材料在燒結(jié)后進(jìn)行洗滌和滾筒研磨(以研磨介質(zhì)拋光)，使分離指的指尖直徑達(dá)到約30μm。在同樣制造條件下但僅用同種聚酰亞胺樹(shù)脂粉末制成一個(gè)分離指，作為對(duì)比樣品。
目視檢查由此獲得的分離指表面。結(jié)果示于表1。PTFE PTFE目視分離指重均分子量 平均顆粒尺寸(μm)表面質(zhì)量等級(jí)實(shí)施例1600,000～700,0007～12 A實(shí)施例21,000,000 20B對(duì)比實(shí)施例1 80,000～90,000 2.5～4.5 C對(duì)比實(shí)施例2 400,000～500,0008～15 C對(duì)比實(shí)施例3 110,000 4～12 C對(duì)比實(shí)施例4 150,000～200,0008～15 CA表面光潔度實(shí)際上與對(duì)比樣品1相同。
B與對(duì)比樣品1相比，有一些表面缺陷(溶脹、孔洞等)C與對(duì)比樣品1相比，有嚴(yán)重缺陷。
當(dāng)將實(shí)施例1和2與對(duì)比實(shí)施例1比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)如果聚四氟乙烯粉末的重均分子量和平均顆粒尺寸偏離本發(fā)明的范圍，無(wú)論如何也得不到具有光滑表面的分離指。
同時(shí)，當(dāng)將實(shí)施例1和2與對(duì)比實(shí)施例2-4比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)如果聚四氟乙烯粉末的重均分子量偏離本發(fā)明的范圍時(shí)，即使粉末的平均顆粒尺寸就在本發(fā)明范圍內(nèi)，也因聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末分散不良而得不到具有光滑表面的分離指。
實(shí)施例3-6將聚酰亞胺樹(shù)脂粉末(Vespel(注冊(cè)商標(biāo))SP-1，杜邦公司制)和聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末按表2所示的重量比進(jìn)行干混，裝進(jìn)壓制分離指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的壓力下壓塑，并在380℃～500℃的溫度下燒結(jié)4小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，所述聚酰亞胺樹(shù)脂粉末是一種4,4’-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的縮聚物，所述聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末的重均分子量為600,000～700,000，平均顆粒尺寸為7～12μm。將該材料在燒結(jié)后進(jìn)行洗滌和用一種研磨介質(zhì)(轉(zhuǎn)鼓研磨)拋光，使分離指的指尖直徑達(dá)到約30μm。測(cè)定由此獲得的分離指的指尖強(qiáng)度和對(duì)比樣品1的分離指的指尖強(qiáng)度。具體地說(shuō)，分離指的指尖強(qiáng)度按下述方法測(cè)定將分離指固定在壓縮試驗(yàn)機(jī)的底板上，使其走紙面垂直于底板，從垂直方向?qū)Ψ蛛x指施加載荷，測(cè)量指尖斷裂時(shí)的載荷。試驗(yàn)結(jié)果示于表2。室溫下 200℃(環(huán)境溫度下)PI∶PTFE 指尖強(qiáng)度(kgf)指尖強(qiáng)度(kgf)實(shí)施例370∶300.5(-74％) 0.4(-69％)實(shí)施例480∶200.8(-58％) 0.6(-54％)實(shí)施例585∶151.1(-42％) 0.9(-31％)實(shí)施例695∶5 1.2(-37％) 1.0(-23％)對(duì)比樣品1 100∶01.91.3括號(hào)中的數(shù)字代表在各應(yīng)用實(shí)施例中的指尖強(qiáng)度與對(duì)比樣品1指尖強(qiáng)度相比時(shí)的差值。
當(dāng)將實(shí)施例3-6與對(duì)比樣品1相比時(shí)，發(fā)現(xiàn)共混的聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末越多，則不論在室溫和升高的溫度下測(cè)試時(shí)，指尖強(qiáng)度的下降得越多。
實(shí)施例7和對(duì)比實(shí)施例5-6將聚酰亞胺樹(shù)脂粉末(VespelSP-1，杜邦公司制)和聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末按重量比85∶15進(jìn)行干混，裝進(jìn)壓制分離指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的壓力下壓塑，并在380℃～500℃的溫度下燒結(jié)4小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，所述聚酰亞胺樹(shù)脂是一種4,4’-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的縮聚物，所述聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末的重均分子量為600,000～700,000，平均顆粒尺寸為7～12μm。將該材料在燒結(jié)后進(jìn)行洗滌和滾筒研磨(以研磨介質(zhì)拋光)，使分離指的指尖直徑達(dá)到約30μm。這是用下述方法測(cè)量的用一根皮下注射針頭將約0.4μl蒸餾水滴在所獲得的分離指的表面上，然后用一臺(tái)成像型接觸角測(cè)定儀(CA-X 150型，Kyowa Interface Science公司制造)測(cè)量接觸角。另外，用1,000目防水砂紙把表面磨損到50μm，以相同的方法測(cè)量它與水的接觸角，以獲得疏水角。
另外，還將一種4,4’-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的縮聚物，聚酰亞胺樹(shù)脂粉末(VespelSP-1，杜邦公司制)裝進(jìn)成型分離指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的壓力下壓塑，并在380℃～500℃的溫度下燒結(jié)4小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間。將該材料在燒結(jié)后進(jìn)行洗滌和滾筒研磨(以研磨介質(zhì)拋光)。同樣測(cè)定刮紙板(paper scrapper)的疏水角以獲得對(duì)比實(shí)施例5。
用下述步驟，在按照與實(shí)施例5相同的方法獲得的分離指表面，形成一層由平均厚度為10μm的底層和一層平均厚度為20μm的頂層組成的涂層涂布并烘干一層四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物底層，然后在其上噴涂并接著燒結(jié)一層分散的(平均顆粒尺寸0.2～0.4μm)四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物頂涂層。用該產(chǎn)品作為對(duì)比實(shí)施例6。
用同樣的方法測(cè)量由此獲得的分離指表面的疏水角。然后，象實(shí)施例7那樣，在用1,000目防水砂紙研磨到50μm后測(cè)量其表面的疏水角。對(duì)每個(gè)試樣測(cè)量3次疏水角，求平均值。結(jié)果示于表3中。疏水角 研磨到50μm后的(與水的接觸角)(°)表面疏水角(°)實(shí)施例7107.4 100.9對(duì)比實(shí)施例5 81.7 -對(duì)比實(shí)施例6 107.3 74.7當(dāng)實(shí)施例7和對(duì)比實(shí)施例5比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末的共混使分離指表面有較高的防水性。相信這一點(diǎn)表明與調(diào)色劑的不粘性提高了。
當(dāng)實(shí)施例7和對(duì)比實(shí)施例6比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的分離指表面與調(diào)色劑的不粘性，與有氟樹(shù)脂涂層時(shí)的相同。還發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的分離指即使在其表面已被磨損到50μm時(shí)仍保持有出色的調(diào)色劑不粘性，而帶氟樹(shù)脂涂層的分離指就失去了它的不粘性，因?yàn)檫@種分離指最大可能的涂層厚度約為50μm。
實(shí)施例8將實(shí)施例1的分離指安裝在市購(gòu)的中速光復(fù)印設(shè)備上，并以每分鐘30張A4復(fù)印紙的速率進(jìn)行走紙?jiān)囼?yàn)。即使已走了100,000張紙也沒(méi)有出現(xiàn)調(diào)色劑粘結(jié)或指尖磨損等故障，指尖也沒(méi)有對(duì)其直接接觸的固定輥造成任何劃傷。
權(quán)利要求
1．一種用于電子照相設(shè)備的分離指，它通過(guò)壓塑聚酰亞胺與聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末的共混物然后燒結(jié)該共混物而成型，其特征在于所述聚酰亞胺樹(shù)脂粉末與聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末的重量共混比為70∶30～95∶5，以及所述聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末的重均分子量為500,000～1,000,000和平均顆粒尺寸為5～20μm。
2．權(quán)利要求1的分離指，其中指尖直徑為50μm或更小。
3．權(quán)利要求1或2的分離指，其中分離指表面的疏水角為100℃或更大，而且即使分離指的表面已磨損到50μm，這種表面的疏水角仍至少為90°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子照相設(shè)備如光復(fù)印設(shè)備和激光打印機(jī)中所用的分離指。更具體地說(shuō),本發(fā)明涉及一種耐久性大大提高了的分離指,它有一個(gè)尖銳的指尖,并能在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)防止由于,例如,調(diào)色劑的粘結(jié)而引起的紙張粘連。
文檔編號(hào)G03G15/14GK1311874SQ99809061
公開(kāi)日2001年9月5日 申請(qǐng)日期1999年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月30日
發(fā)明者D·E·喬治, S·納卡加瓦, A·約科雅馬 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司