熱交換層壓板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在熱交換單元中用作熱交換部件的熱交換層壓板。本發(fā)明還涉及熱交 換層壓板的使用以及涉及包括這種熱交換層壓板的熱交換單元和打印系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由US7, 819, 516已知用于打印系統(tǒng)的熱交換部件。該打印系統(tǒng)包括其中使用熱交 換層壓板的熱交換單元，該熱交換層壓板包括大致平面延伸的基層，前述基層雙側(cè)涂有石 墨箱。穿過(guò)熱交換單元沿?zé)峤粨Q層壓板供應(yīng)接收介質(zhì)，并且由此與石墨箱的外表面移動(dòng)地 接觸。已發(fā)現(xiàn)石墨箱的外表面在熱交換單元使用期間被移動(dòng)的接觸介質(zhì)緩慢磨損。因此熱 交換單元的耐久性受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是進(jìn)一步增加熱交換部件的耐久性。為此，已提供一種在熱交換單 元中用作熱交換部件的熱交換層壓板，包括大致平面延伸的基層，前述基層雙側(cè)涂有導(dǎo)電 接觸層，其包括高分子量聚乙烯聚合物和碳黑。
[0004] 平面基層作為熱交換層壓板的一部分導(dǎo)致與熱能給予或接收介質(zhì)的有效接觸。特 別是例如打印介質(zhì)紙張的平面介質(zhì)在操作中通常在沿?zé)峤粨Q層壓板的平面輸送通路中輸 送。基層被構(gòu)造成使得其包括足夠的強(qiáng)度和理想的剛度以在熱交換單元中有效作用。這些 性質(zhì)的選擇可依賴(lài)于所用的熱能給予和接收介質(zhì)，包括在基層平面內(nèi)的性質(zhì)以及平面外的 性質(zhì)兩者。
[0005] 能量給予和接收介質(zhì)的表面不受熱交換層壓板的摩擦或表面粗糙度的損傷。選擇 帶有接觸層的基層的雙側(cè)涂層使得熱交換層壓板表面的摩擦和粗糙度極小，使得不損壞能 量接收和給予介質(zhì)。相靠介質(zhì)并沿著介質(zhì)滑動(dòng)以交換熱能的介質(zhì)可包括相對(duì)高溫的標(biāo)記材 料。這意味著標(biāo)記材料在其沿著熱交換層壓板通過(guò)時(shí)可能十分易受損壞。因此，熱交換層 壓板的帶有非常小的摩擦的光滑表面是用于這種系統(tǒng)中的應(yīng)用的重要特性。
[0006] 在基層的兩側(cè)上具有接觸層的基層的熱交換層壓板是導(dǎo)電的。這減小在應(yīng)用這樣 的層壓板的系統(tǒng)中阻塞的危險(xiǎn)。阻塞是出現(xiàn)由輸送通道中沿?zé)峤粨Q層壓板由能量接收或給 予介質(zhì)形成的障礙物。熱交換層壓板的電絕緣頂表面可導(dǎo)致熱能接收和給予介質(zhì)的靜電充 電和接觸層的靜電充電。靜電充電的介質(zhì)可表現(xiàn)出粘附到例如熱交換層壓板、輸送輥或其 它能量接收或給予介質(zhì)。
[0007] 基層兩側(cè)上的每個(gè)接觸層包括高分子量聚乙烯。聚乙烯提供具有相對(duì)低表面能量 的惰性表面。如本文中所使用的，高分子量聚乙烯具有至少為5X105g/mol的平均分子量 Mw。高分子量聚乙烯存在于接觸層的外表面，由此減少外表面的磨損。
[0008] 此外，基層兩側(cè)上的每個(gè)接觸層包括碳黑。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用碳黑以對(duì)接觸層提供導(dǎo)電 性。碳黑存在于接觸層的外表面。因此接觸層外表面的摩擦充電被減少和/或摩擦電荷被 從外表面移除。另外，熱交換單元中熱能給予或接收介質(zhì)的摩擦充電被減少和/或摩擦電 荷被從熱能給予或接收介質(zhì)的接觸表面移除。優(yōu)選地，碳黑是包括具有至少100平方米每 克的比表面積的顆粒的高導(dǎo)性碳黑。
[0009] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的實(shí)施例中，以基于接觸層的總重量的至少3wt% 的量提供所述碳黑，更優(yōu)選地以基于接觸層的總重量的至少4wt %的量提供所述碳黑，其中 碳黑包圍聚乙稀域（domain)。已發(fā)現(xiàn)至少3wt%的碳黑在減少接觸層的摩擦充電上是有效 的。當(dāng)使用至少3wt%的碳黑時(shí)，會(huì)形成由碳黑包圍的聚乙烯域。碳黑在接觸層內(nèi)形成導(dǎo)電 通路以用于從接觸層外表面移除摩擦電荷。
[0010] 此外，當(dāng)在接觸層內(nèi)使用至少4wt%的碳黑時(shí)，已發(fā)現(xiàn)更容易制造接觸層，這減少 接觸層的摩擦充電。
[0011] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的實(shí)施例中，聚乙烯域具有最多50微米的數(shù)量平 均域尺寸。聚乙烯域的數(shù)量平均域尺寸是基于至少I(mǎi)mm2的接觸層外表面統(tǒng)計(jì)確定并在所 測(cè)量的聚乙烯域數(shù)量上平均。已發(fā)現(xiàn)最多50微米的數(shù)量平均域尺寸改善接觸層的摩擦充 電中的減少。
[0012] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的實(shí)施例中，接觸層的聚乙烯域由具有體平均顆粒 尺寸為大約60微米或更小的聚乙烯粉末提供。為制備接觸層，制作聚乙烯粉末和碳黑粉末 的混合物。已發(fā)現(xiàn)采用具有體平均顆粒尺寸為大約60微米或更小的聚乙烯粉末可容易地 形成具有小的聚乙烯域（即具有最多50微米的數(shù)量平均域尺寸）的接觸層。
[0013] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的實(shí)施例中，接觸層中的聚乙烯域由具有體平均顆 粒尺寸為大約30微米或更小的聚乙烯粉末提供。已發(fā)現(xiàn)采用具有體平均顆粒尺寸為大約 30微米或更小的聚乙烯粉末可容易地形成具有非常小的聚乙烯域（即具有最多30微米的 數(shù)量平均域尺寸）的接觸層。
[0014] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的實(shí)施例中，聚乙烯具有的平均分子量Mw至少為 4X 106g/mol，更優(yōu)選地至少為9X 106g/mol。當(dāng)聚乙稀具有的平均分子量Mw至少為4X 106g/ mol時(shí)，接觸層外表面的磨損顯著降低。當(dāng)聚乙烯具有的平均分子量Mw至少為9X106g/mol 時(shí)，在用于移動(dòng)打印介質(zhì)的應(yīng)用中，基本上觀(guān)察不到熱交換層壓板的接觸層的磨損。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的實(shí)施例中，導(dǎo)電非金屬接觸層具有最多200微米 的厚度。接觸層因高分子量聚乙烯而具有相對(duì)低的熱導(dǎo)性。通過(guò)限制接觸層的厚度，改進(jìn) 了熱交換層壓板的熱導(dǎo)性。更優(yōu)選地，接觸層的厚度是大約100微米。將接觸層的厚度限 制到大約100微米提供了熱交換層壓板的熱傳遞效率的極小損耗。
[0016] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的實(shí)施例中，基層是金屬片?；鶎訛榻饘倨峁┫?對(duì)高的熱導(dǎo)性。此外，基層為金屬片提供導(dǎo)電通路以用于從接觸層移除摩擦電荷。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的實(shí)施例中，金屬片包括鐵鎳合金。優(yōu)選地，述鐵鎳 合金包括大致35 %的鎳。鎳含量大約為34-37%，優(yōu)選為35-36 %鎳的鐵鎳合金具有相當(dāng) 低的熱膨脹系數(shù)。這尤其適用于面心立方晶體結(jié)構(gòu)的鐵鎳合金。熱交換層壓板中該金屬合 金作為基層的使用導(dǎo)致熱穩(wěn)定基礎(chǔ)形式。由帶有低的楊氏模量和/或低的熱膨脹系數(shù)的材 料構(gòu)成的基層減小由于熱交換層壓板上高的溫度梯度而褶皺的危險(xiǎn)。特別地，在帶有交叉 流動(dòng)的熱交換原理的應(yīng)用中，層壓板的一端（例如靠近打印機(jī)的打印引擎（print engine) 或熔合站的端）在操作中具有比另一端（例如靠近紙盒和/或遞送站的端）高的溫度。此 外，層壓板的一側(cè)（尤其為熱能接收介質(zhì)的輸送通道側(cè)）比層壓板的相對(duì)側(cè)（尤其為熱能 供體的輸送通道側(cè)）冷。因此，沿層壓板的厚度方向的以及在層壓板平面中的較高的溫度 梯度在操作中可導(dǎo)致層壓板的較大的熱膨脹梯度，從而潛在地導(dǎo)致層壓板褶皺。
[0018] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的實(shí)施例中，基層具有小于2X 10 6m/m ·Κ的線(xiàn)性熱 膨脹系數(shù)α。這導(dǎo)致層壓板在暴露于較大的熱梯度時(shí)低的褶皺危險(xiǎn)，并因此導(dǎo)致熱交換單 元的操作中較高的確定性。
[0019] 在本發(fā)明的另一方面，根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板在熱交換單元中的使用，熱交 換單元被構(gòu)造成用于在能量給予元件與熱交換層壓板的第一接觸層之間提供滑動(dòng)接觸以 及在能量接收元件與熱交換層壓板的第二接觸層之間提供滑動(dòng)接觸。當(dāng)?shù)谝唤佑|層和第二 接觸層因與能量給予元件或能量接收元件滑動(dòng)接觸而可能出現(xiàn)摩擦充電時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的 熱交換層壓板尤其有利。能量給予元件和能量接收元件可為片、可為網(wǎng)、可為打印介質(zhì)或任 何其它移動(dòng)平面元件。
[0020] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的使用的實(shí)施例中，其中熱交換單元是逆流式熱交 換單元。如本文中所使用的，在逆向式熱交換單元中，能量給予元件與熱交換層壓板的第一 接觸層之間的滑動(dòng)接觸具有第一方向，該第一方向與能量接收單元與熱交換層壓板的第二 接觸層之間的滑動(dòng)接觸的第二方向相反。
[0021] 在根據(jù)本發(fā)明的熱交換層壓板的使用的實(shí)施例中，其中熱交換單元設(shè)置在打印系 統(tǒng)中以用于冷卻來(lái)自打印引擎的打印介質(zhì)并加熱朝向打印引擎的打印介質(zhì)，其中每個(gè)打印 介質(zhì)與熱交換層壓板的第一和第二接觸層中的一個(gè)處于移動(dòng)接觸。打印介質(zhì)可具有各種成 分并可在表面上具有各種涂層。尤其是打印介質(zhì)的外表面通常變化以便在打印系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn) 合適的打印質(zhì)量。打印介質(zhì)的接觸表面的成分和粗糙度影響熱交換層壓板的接