專利名稱:在基層上形成多孔覆蓋層的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及在基層上形成多孔覆蓋層的方法。
迄今,可根據(jù)各種理由在各種基層上形成涂布層。
例如,在復(fù)印機和激光打印機等顯像滾筒上,為了防止由于來自導(dǎo)電膠層的轉(zhuǎn)移物質(zhì)對感光鼓表面的污染,在輥筒上所形成的導(dǎo)電膠層上設(shè)置聚氨酯覆蓋層。
此外,在照相機或透鏡筒內(nèi)面,設(shè)置有無反射覆蓋層。
然而,已有的覆蓋層隨著其磨損無法維持其原有的性能而不能得到令人滿意的結(jié)果。
因此,本發(fā)明的主要目的在于,提供一種在基層上形成即使受到磨損也能實際維持原有性能的覆蓋層。
為了達到上述目的,本發(fā)明人進行了銳意研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在有揮發(fā)性硅油的存在下,將多元醇和異氰酸酯化合物以及根據(jù)情況將含反應(yīng)性硅油的混合物適用于基層表面,通過反應(yīng)可達到預(yù)期的目的而完成本發(fā)明。揮發(fā)性硅油在上述反應(yīng)中揮發(fā),并將聚氨酯膜作為多孔體的氣孔形成劑作用。本發(fā)明基于這種見解。
即是說,根據(jù)本發(fā)明提供一種在基層上形成多孔覆蓋層的方法,其特征是,包括將含有多元醇、異氰酸酯化合物及含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物適用于基層表面的工藝,以及將該反應(yīng)混合物提供給該多元醇與該異氰酸酯化合物的反應(yīng)條件的工藝。
還有,根據(jù)本發(fā)明提供一種在基層上形成多孔覆蓋層的方法,其特征是,包括將含有多元醇、含活性氫的反應(yīng)性硅油、異氰酸酯化合物及含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物適用于基層表面的工藝,以及將該反應(yīng)混合物提供給該多元醇與該反應(yīng)性硅油及該異氰酸酯化合物的反應(yīng)條件的工藝。
在本發(fā)明中,多元醇為含氟多元醇是理想的,含有以四氟乙烯單體為主要成分的多元醇共聚物更為理想。
反應(yīng)性硅油以下列通式(1)、(2)所表示的,是理想的
在上述通式(1)及(2)中,各R表示為-C3H6OC2H4OH或-C3H6OCH2-C(CH2OH)2C2H5,n表示為約20以下的整數(shù)。
本發(fā)明的其他目的與特征通過如后所述便可了解并通過具體實施例得以實現(xiàn)。
以下對附圖作簡單說明。
圖1為說明本發(fā)明多孔覆蓋層形成方法的剖視圖。
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
圖1為說明本發(fā)明多孔覆蓋層形成方法的剖視略圖。
在本發(fā)明中,覆蓋層14是將含有多元醇、異氰酸酯化合物及含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物適用于基層12的表面并通過將該反應(yīng)混合物提供給多元醇與異氰酸酯化合物的反應(yīng)條件而生成的。更具體地說,上述反應(yīng)混合物是使多元醇與異氰酸酯化合物反應(yīng)生成聚氨酯(通過異氰酸酯化合物使多元醇固化),這是在充分溫度條件下進行的(在該反應(yīng)中揮發(fā)性硅油揮發(fā))。揮發(fā)性硅油在該反應(yīng)中揮發(fā),由此將反應(yīng)生成物聚氨酯作成微孔物質(zhì)。
本發(fā)明中所使用的多元醇,在常溫(20-30℃)下為液體的,是理想的,可使用各種多元醇。作為在本發(fā)明中可使用的多元醇,可舉出如聚乙二醇、聚丙二醇、1、4-丁二醇、它們的共聚物等聚亞烷基二醇這樣的聚醚型多元醇,是理想的。
然而,在本發(fā)明中所使用的多元醇,特別理想的是含氟多元醇。作為這樣的含氟多元醇可舉出以三氟乙烯單體為主要原料的共聚物(含有以三氟乙烯單體為主要成分的多元醇共聚物)、以四氟乙烯單體為主要原料的共聚物(含有以四氟乙烯單體為主要成分的多元醇共聚物)為例是理想的。這些含氟多元醇是以商品名“杰氟隆”(含有從四氟乙烯單體為主要成分的多元醇共聚物)由Daikin工業(yè)株式會社發(fā)售的,以商品名“魯米普隆”(含有以三氟鹵代乙烯為主要成分的多元醇共聚物)由旭玻璃工業(yè)株式會社發(fā)售的。也可以使用以商品名“蒂菲沙”由日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會社發(fā)售的含氟多元醇。這樣的含氟多元醇為以四氟乙烯單體為主要原料的,其中,共計至少含有兩個摩爾的共聚的丙烯酸的羥基羧酸酯及/或丙烯酸的乙二醇酯。這些含氟多元醇共聚物均賦與OH成分(在丙烯酸的羥基羧酸酯時,為羧基的OH;在丙烯酸的乙二醇酯時,為未酯化的乙二醇OH)。在本發(fā)明中,含有以四氟乙烯單體作主要成分的多元醇共聚物為特別理想。
在本發(fā)明中所使用的異氰酸酯共聚物最好使用二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)等二異氰酸酯,以及其縮二脲改性物、異氰脲酸酯改性物、氨基甲酸乙酯改性物等。特別理想的異氰酸酯化合物為HDI及其縮二脲改性物、異氰脲酸酯改性物、氨基甲酸乙酯改性物等。異氰酸酯化合物,其分子鏈愈長,愈可得到具有更大柔軟性的聚氨酯覆蓋層。
本發(fā)明中所使用的揮發(fā)性硅油是多元醇與異氰酸酯化合物反應(yīng)而生成聚氨酯覆蓋層的溫度條件下,在聚氨酯生成反應(yīng)(多元醇的異氰酸酯化合物的固化)結(jié)束之前,實際上可完全揮發(fā)的硅油。若在多元醇與異氰酸酯化合物的聚氨酯生成反應(yīng)實質(zhì)結(jié)束之前,揮發(fā)性硅油未完全揮發(fā)完了,則在已生成的聚氨酯覆蓋層14上殘留有硅油,就有可能污染與聚氨酯覆蓋層14接觸的部件表面。最好是,揮發(fā)性硅油具有在150℃加熱時30分鐘之內(nèi)完全揮發(fā)的揮發(fā)性。特別理想的揮發(fā)性硅油是與所使用的多元醇及異氰酸酯化合物不反應(yīng)的非反應(yīng)性硅油。作為揮發(fā)性硅油除二甲基硅油和環(huán)狀硅油之外,可最適宜應(yīng)用的還有其烷基改性物、聚醚改性物等衍生物。其中,具有10個以下的硅氧烷鍵(-SiO-)的硅油是特別理想的。由于是非反應(yīng)性的,所以,各-SiO-鍵中的Si的殘余的兩個原子價分別為由不具有烷基、芳烷基、芳基等活性氫的有機基團所占滿,有直鏈硅油時,在基兩端上還具有上述非反應(yīng)性有機基團。
多元醇與異氰酸酯化合物以多元醇的羥基當(dāng)量與異氰酸酯化合物的異氰酸酯基當(dāng)量大體為1∶1的比例含于所述反應(yīng)混合物中,也有含異氰酸酯化合物稍過量的情況。還有,揮發(fā)性的硅油以所使用的多元醇重量的1-30%的比例含量是理想的,以所使用的多元醇重量的5-20%的比例含量是更為理想的。
為了形成覆蓋層14,最好是,在最佳溶劑中加入上述液體多元醇(特別是液體含氟多元醇)、異氰酸酯化合物及由揮發(fā)性硅油組成的氣孔形成劑,根據(jù)需要在覆蓋層上例如加賦予導(dǎo)電性的導(dǎo)電性賦予劑(例如碳黑和金屬粉等)以及/或填料(二氧化硅等)使之分散并含有的反應(yīng)混合物,根據(jù)需要在涂有底層涂料的基層12的表面上以噴涂等方法作成涂膜,對該涂膜在多元醇與異氰酸酯化合物可反應(yīng)的溫度,即通常為100-200℃的溫度下加熱,即可制成覆蓋層。在這種情況下,所使用的溶劑為具有與揮發(fā)性硅油的揮發(fā)性相同或高于該揮發(fā)性的溶劑,例如為醋酸丁酯等。通常,涂膜經(jīng)過20-60分鐘固化。
在多元醇與異氰酸酯化合物的混合物中,若存在揮發(fā)性硅油,則通過噴涂將該混合物涂布在基層12上之后,由于存在著溶劑,所以揮發(fā)性硅油通過溶劑可存在于多元醇與異氫酯酯化合物的混合物之中。然而,通過加熱可逐漸地使溶劑揮發(fā)時,則多元醇與異氫酸酯化合物的混合物中不揮發(fā)性的硅油即可溶混于多元醇與異氰酸酯化合物的混合物之中。其結(jié)果可認(rèn)為,揮發(fā)性硅油在多元醇與異氰酸酯化合物的混合物中形成相互分離的多數(shù)微小液滴,使多元醇與異氫酸酯化合物成為連續(xù)相(海),揮發(fā)性硅油的微小液滴成為島的所謂海島結(jié)構(gòu)。于是,可認(rèn)為,溶劑揮發(fā)的這個海島結(jié)構(gòu)物進一步加熱,在多元醇與異氫酸酯化合物反應(yīng)而生成聚氨酯時,已成為島的揮發(fā)性硅油的微小液滴揮發(fā)了,其揮發(fā)部分變?yōu)榭?,聚氨酯覆蓋層14變?yōu)槎嗫左w。
由多孔體組成的覆蓋層14的各孔大小為3μm以下是理想的,1-3μm是更理想的。這種孔的大小可由所使用的揮發(fā)性硅油種類決定,由上例所示的揮發(fā)性硅油均可提供該范圍之內(nèi)的尺寸。
還有,由本發(fā)明多孔體組成的覆蓋層14具有30μm以下的厚度是理想的,若其厚度超過30μm,則覆蓋層的表面粗度有變粗的傾向。還有,覆蓋層14的厚度4μm以上是理想的,若其厚度為4μm以下,則該覆蓋層即不能起到防止來自基層12的污染物質(zhì)轉(zhuǎn)移向表面的阻擋層的作用,而且其耐磨性具有降低傾向。覆蓋層14的厚度為10-20μm是最為理想的。
根據(jù)本發(fā)明所形成的覆蓋層14是由多孔體形成的,這樣,其表面由該孔構(gòu)成微粗面。于是,該多孔結(jié)構(gòu)在覆蓋層14的厚度方向上實質(zhì)上是均質(zhì)的,因此,覆蓋層14即使受到磨損,也會時常呈現(xiàn)與最初表面實質(zhì)相同性質(zhì)的表面,具有可長期維持最初性能的優(yōu)點。
加之,本發(fā)明的覆蓋層14適用于顯像滾筒的金屬芯上所形成的導(dǎo)電層時,覆蓋層與形成平滑面的已有的顯像滾筒相比較,對顯像粉作用的鏡像力比較緩和。其結(jié)果,在具有本發(fā)明覆蓋層14的顯像滾筒時,進一步促進了由顯像粉供給部件進行的殘留顯像粉的除去,新的顯像粉很容易附著在該最外層表面。因此,具有本發(fā)明的覆蓋層的顯像滾筒與表面平滑的已有顯像滾筒相比較,很難產(chǎn)生起因于顯像滾筒表面殘留顯像粉的發(fā)生的負(fù)片重影。
此外,本發(fā)明的覆蓋層14是多孔體,因此有彈性,對外力容易變形,從而不能損傷與其接觸的部件。
但是,本發(fā)明人在將本發(fā)明的覆蓋層適用于顯像滾筒時,發(fā)現(xiàn)了這種情況,即異氰酸酯化合物與理想的多元醇的含氟多元醇反應(yīng)而生成的多微孔含氟聚氨酯覆蓋層12,由于氟的存在,其磨擦帶電系列帶負(fù)電性變?yōu)閺娏視r,在聚氨酯生成反應(yīng)之際,由于具有活性氫的反應(yīng)性硅油的共存,在形成覆蓋層的聚氨酯中吸收了具有硅氧烷鍵的成分,可使多微孔含氟聚氨酯覆蓋層磨擦帶電系列變化。與含氟多元醇一起,與異氰酸酯化合物反應(yīng)時,該反應(yīng)性硅油在多元醇與異氫酸酯化合物的反應(yīng)而生成的聚氨酯內(nèi)導(dǎo)入該硅氧烷成分。硅氧烷或硅其自身磨擦帶電系列都是帶正電性的,其含量愈多,所得到的多微孔含氟聚氨酯覆蓋層16的帶正電性可愈增加。即是說,通過改變填加反應(yīng)性硅油量即可控制覆蓋層的磨擦帶電系列。
具有活性氫的反應(yīng)性硅是與異氰酸酯化合物反應(yīng)而得到的,例如具有氨基(伯氨基及/或仲氨基)的硅油、具有巰基的硅油、具有羥基的硅油(例如包括;具有羧基的硅油、具有酚羥基的硅油、具有醇性的OH基硅油等)。這些反應(yīng)性硅油,如氨基改性硅油、巰基改性硅油、羧基改性硅油、酚改性硅油、甲醇改性硅油等均有市售。在本發(fā)明中,上述反應(yīng)性有機基團只在一方末端的、在兩端的、及/或在側(cè)鏈上具有的硅油,均可使用。具有與硅骨格中的硅相結(jié)合的氫的硅油,也可理想地使用。
更好的反應(yīng)性硅油是由下列通式(1)或(2)所示的硅油
在通式(1)或(2)中,各R表示為-C3H6OC2H4OH或-C3H6OCH2-C(CH2OH)2C2H5,n表示為約20以下的整數(shù)。特別理想的反應(yīng)性硅油為各R示出-C3H6OC2H4OH的通式(1)的硅油,其中,n約為10是特別理想的。這樣的反應(yīng)性硅油也有市售。
為了形成由導(dǎo)入硅的多微孔含氟聚氨脂組成的覆蓋層,在有關(guān)微孔含氟聚氨酯覆蓋層說明的反應(yīng)混合物中進一步添加具有上述活性氫的反應(yīng)性硅油,如上所述將該混合物涂布在導(dǎo)電層14上,在相同反應(yīng)條件下可使其反應(yīng)。在該反應(yīng)時,揮發(fā)性硅油顯示出如上所述的揮發(fā)行為,反應(yīng)性硅油與含氟多元醇(及異氰酸酯化合物)一起構(gòu)成連續(xù)相。通過這種反應(yīng),雖然導(dǎo)入了硅,但可得到與未導(dǎo)入硅之前的多微孔含氟聚氨酯相同的多微孔含氟聚氨酯覆蓋層。在這種情況下,反應(yīng)混合物中的羥基當(dāng)量加活性氫當(dāng)量與異氫酸酯基當(dāng)量為1∶1,或者異氰酸酯化合物稍以過剩存在。
作為含氟多元醇與反應(yīng)性硅油的混合比率,若反應(yīng)性硅油的量過多,則在所得到的覆蓋層中,強烈地表現(xiàn)出硅化合物的特性,產(chǎn)生了降低覆蓋層耐磨耗性等惡劣影響,因此是不理想的。一般說來,含氟多元醇與反應(yīng)性硅油的重量比為1∶3以下是理想的,在此范圍內(nèi)通過改變反應(yīng)性硅油的比例,可使覆蓋層的磨擦帶電系列由帶負(fù)電性向帶正電性變化。
還有,在市售的反應(yīng)性硅油制品中,含有本發(fā)明可使用的揮發(fā)性硅油10wt%以上。這樣,在使用含有多量揮發(fā)性硅油的反應(yīng)性硅油制品時,由于反應(yīng)性硅油的使用量所限,有時就不需另外添加為形成多孔體而加的揮發(fā)性硅油(即可直接利用所含有的揮發(fā)性硅油),或者有時亦可少量地另加揮發(fā)性硅油,因此,事前需要通過凝膠滲透色譜(GPC)等分析手段掌握反應(yīng)性硅油制品中揮發(fā)性硅油的量。
本發(fā)明的多孔覆蓋層可適用于復(fù)印機、激光打印機等成像單元,例如,顯像滾筒表面(雙成分顯像滾筒表面、磁性單一成分顯像滾筒表面、非磁性單一成分顯像滾筒表面等)、顯像粉供給滾筒的表面、鼓冷卻滾筒的表面、顯像片的表面、或者是復(fù)印機和各種打印機及繪圖機的用紙傳送滾筒的表面,以及光學(xué)儀器的無反射涂層的照相機的內(nèi)面、透鏡筒內(nèi)面、望遠鏡和雙眼鏡鏡筒內(nèi)面、光學(xué)測試儀器(光澤度計、輝度計等)的鏡筒內(nèi)面。此外,還可適用于合成樹脂、橡膠、人造皮革制品的裝飾用涂層。
以下通過實施例說明本發(fā)明,但本發(fā)明不限于這些實施例。
實施例1在外徑為10mm的鐵制的金屬芯軸上覆蓋體積電阻106Ω·cm,JISA硬度為45°的導(dǎo)電性硅橡膠,制成了外徑為16mm的橡膠覆蓋滾筒。
另一方面,在含氟多元醇(Daikin工業(yè)社制杰普隆)100重量份與導(dǎo)電性碳黑(Kiyaboto社制)5重量份中加入醋酸丁酯300重量份,用分散機分散。在該分散物中加入揮發(fā)性硅油(信越化學(xué)工業(yè)社制KF96F)5重量份,經(jīng)攪拌制成主劑。在這種主劑中作為固化劑加入氨基甲酸乙酯改性的六亞甲基二異氰酸酯(旭化成工業(yè)社制杜拉奈特),主劑中的羥基當(dāng)量與固化劑中的異氰酸酯基當(dāng)量以1∶1配合制成涂層材料A。將這種涂層材料A噴涂在所述橡膠覆蓋滾筒上,使其厚度為10μm,經(jīng)過風(fēng)干之后,在160℃下加熱40分鐘,形成所希望的多微孔覆蓋層,該層周向表面粗度Rz為4μm。
對比例除了不添加揮發(fā)性硅油之外,通過與實施例1相同的方法制作了具有非多孔(密致)的覆蓋層的顯像滾筒。該覆蓋層的周向表面粗度Rz為4μm。
底片重影試驗為了將實施例1所制作的顯像滾筒與對比例的制作的顯像滾筒對比并評價顯像滾筒有否優(yōu)良性能,將實施例與對比例所制作的各顯像滾筒安裝在使用帶正電顯像粉的三田工業(yè)社制的激光束打印機(DP-560)上,印刷了具有黑色部分的給定的試驗圖紙,研究了在多次印刷后的紙的黑色部分是否發(fā)生了文字的重影。所使用的試驗圖紙為A4尺寸的紙,具有分別由印有多數(shù)文字的多行組成的文字區(qū)域,和在文字區(qū)域下側(cè)印刷有多數(shù)黑四角圖形的圖形區(qū)域,印刷了在圖紙的兩側(cè)與文字區(qū)域所有文字行交差并延伸到圖形區(qū)域的縱長帶形黑色部分。圖形區(qū)域存在于兩個黑色部分之間。
其結(jié)果,在實施例1的顯像滾筒上未發(fā)現(xiàn)有底片重影,但在對比例的顯像滾筒發(fā)生了底片重影。因此,證實了覆蓋層的多孔體的覆蓋層具有防止底片重影的效果。
實施例2
在主劑中加入甲醇改性的反應(yīng)性硅油[信越化學(xué)工業(yè)社制X-22-160A;各R為-C3H6OC2H4OH,n約為10的所述通式(1)的硅油]50重量份,而且對揮發(fā)性硅油的含氟多元醇與反應(yīng)性硅油的合計量的比率調(diào)整為與對實施例1的主劑中的揮發(fā)性硅油的含氟多元醇的比率相同,除此之外,與實施例1同樣調(diào)制了涂布材料B。利用這種涂布材料B在實施例1中所調(diào)制的橡膠覆蓋的滾筒上形成了多微孔覆蓋層。
將實施例2與對比例所制作的顯像滾筒裝入三田工業(yè)社制的激光打印機DP-560型用的成像單元并組裝在打印機主體上,打印了3000頁。
其結(jié)果,上述實施例2的制作的顯像滾筒不污染所使用的顯像裝置的感光鼓的表面,而在其自身上或在感光鼓上均不發(fā)生生膜,即使打印了3000頁之后,仍能維持與初期圖像質(zhì)量相同質(zhì)量的圖像。另一方面,對比例所制作的顯像滾筒不僅在其本身上產(chǎn)生生膜,而且在感光鼓上也產(chǎn)生了生膜,并且不能維持最初的質(zhì)量。
如上所述,本發(fā)明所提供的在基層上所形成的覆蓋膜,即使受到了磨損,也可實質(zhì)維持其最初的性能。
本發(fā)明在極其廣泛的范圍內(nèi)不局限于所述各發(fā)明內(nèi)容,凡本領(lǐng)域中的技術(shù)人員對所述發(fā)明稍加修改或變更均可容易實施,但這仍屬本發(fā)明之列。
權(quán)利要求
1.一種在基層上形成多孔覆蓋層的方法,其特征是,包括將含有多元醇、異氰酸酯化合物及含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物適用于基層表面的工藝,以及將該反應(yīng)混合物提供給該多元醇與該異氰酸酯化合物的反應(yīng)條件的工藝。
2.一種在基層上形成多孔覆蓋層的方法,其特征是,包括將含有多元醇、含活性氫的反應(yīng)性硅油、異氰酸酯化合物及含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物適用于基層表面的工藝,以及將該反應(yīng)混合物提供給該多元醇、反應(yīng)性硅油與該異氰酸酯化合物的反應(yīng)條件的工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征是,所述多元醇為含氟多元醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征是,所述含氟多元醇為含有以四氟乙烯單體為主要成分的多元醇共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法,其特征是,所述多元醇及異氰酸酯化合物,經(jīng)反應(yīng)后,作成聚氨酯,以充分量存在。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法,其特征是,所述揮發(fā)性硅油以多元醇重量的1-30%的比例存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的方法,其特征是,所述反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度100-200℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征是,所述反應(yīng)性硅為以多元醇重量的三倍以下的比例存在。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8任一項所述的方法,其特征是,所述的反應(yīng)性硅油為下列通式(1)或(2)所示
在上述通式(1)及(2)中,各R表示為-C3H6OC2H4OH或-C3H6OCH2-C(CH2OH)2C2H5,n表示為約20以下的整數(shù)。
全文摘要
一種在基層上形成多孔覆蓋層的方法,包括有將含有多元醇、異氰酸酯及含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的混合物適用于基層12表面的工藝,以及將該反應(yīng)混合物提供給該多元醇與異氰酸酯化合物的反應(yīng)條件的工藝。由該方法所制成的覆蓋層即使受到磨損亦可實際維持原有的性能。
文檔編號C09D175/04GK1257759SQ9912667
公開日2000年6月28日 申請日期1999年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月24日
發(fā)明者平山中 申請人:日東工業(yè)株式會社