专利名称：涂敷液吸附部件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及用于涂敷机的涂敷液吸附部件，所说的涂敷机用于均匀地施加涂敷液，如，隔离剂、油、涂层混合物等。
用于向工件表面涂敷改变工件表面性质的涂敷液(如，隔离剂、油或涂层混合物)的涂敷机由涂敷部件和涂敷液吸附部件组成，所说的涂敷部件与将要涂敷的工件直接接触，所说的涂敷液吸附部件吸附涂敷液并向涂敷部件供应涂敷液。
大型涂敷设备通常有单独的容器作为涂敷液吸附部件，如罐。对于消耗少量涂敷液的涂敷设备，有与涂敷部件成为一体的形式使用的涂敷液吸附部件。
例如，已知的后一种类型的涂敷液吸附部件包括用带有一些小通孔的金属制成的空心管，使涂敷液吸附在其中空的部分，以便能一点一点地释放到与所说的空心管的外表面紧密接触的涂敷部件上(见JP-U-59-73762和JP-A-60-136782)，和有开口微孔的合成树脂泡沫体，其中，涂敷液通过毛细管作用渗入和渗出所说的泡沫体(JP-B-61-6381)。此处所用的术语“JP-U”、“JP-A”和“JP-B”分别指未审
公开日本实用新型申请、未审
公开日本专利申请和未审
公开日本专利公报。
涂敷机应该使得涂敷液以一定的速度涂敷，既不会过多，也不会缺少。从这个观点来说，对于上述没有装备恒速分配装置(如泵)的涂敷液吸附部件来说，涂敷液供应的稳定性是重要的。希望的是涂敷液吸附部件从开始使用直到涂敷液几乎耗尽均能稳定地提供固定量的涂敷液。同时也希望涂敷液吸附部件有尽可能高的容量使其能尽可能长时间地使用。
然而，传统的具有高涂敷液吸附容量的涂敷液吸附部件随着残余涂敷液的减少，趋于引起在喂料速度上的巨大变化，而那些具有稳定喂料速度的涂敷液吸附部件则趋于有较小的容量，必须经常更换。
本发明的目的是提供一种能吸附足够量的涂敷液并能在较长的时间内以稳定的方式提供涂敷液的涂敷液吸附部件。
本发明在其第一实施方案中提供一种由多孔成形体构成的涂敷液吸附部件，所说的多孔成形体是用粘合剂粘合在一起的耐热纤维(或耐热纤维和填料的混合物)形成的，并具有平均孔径为1～500μm的、气孔率为20～90％的内部连通气孔。
本发明还提供了生产根据第一实施方案的涂敷液吸附部件的方法，包括把100份(以重量计)的耐热纤维或耐热纤维和不超过300％(以耐热纤维为基)的填料的混合物，2～100份(以重量计)的粘合剂及水进行混练，成形所得的上述组分的可塑混合物，干燥所得的成形体。
本发明在其第二实施方案中提供了一种由多孔成形体构成的涂敷液吸附部件，所说的多孔成形体是用粘合剂粘合在一起的耐热纤维形成的，该多孔成形体含有细小的在纤维之间的内部连通孔隙(其中没有粘合剂)和均匀分布的直径为0.05～2mm的气孔，气孔率为30～90％。
本发明还提供了生产根据第二实施方案的涂敷液吸附部件的一种方法，包括把100份(以重量计)的耐热纤维，10～300份(以重量计)的粒径为0.05～2mm的耐水有机颗粒，2～100份(以重量计)的粘合剂，和水进行混练，成形所得的上述组分的可塑混合物，干燥该成形体使粘合剂硬化，并在150～400℃加热该成形体以除去所说的耐水有机颗粒。
本发明还提供了生产第二实施方案的涂敷液吸附部件的另一种方法，包括把100份(以重量计)的耐热纤维，10～300份(以重量计)的粒径为0.05～2mm的耐水有机颗粒，50～300份(以重量计)的有机粘合剂和无机粘合剂的混合物，和水进行混练，成形所得的上述组分的可塑混合物，干燥该成形体使粘合剂硬化，并在400～1000℃煅烧该成形体以除去所说的耐水有机颗粒和有机粘合剂。
图1和2分别表示根据本发明的第二实施方案的涂敷液吸附部件的一个实施例的表面和截面的电子显微照片。
图3是表示根据本发明的第二实施方案的涂敷液吸附部件中的气孔和纤维间细小孔隙分布的示意图。
这里所用的术语“气孔率”是指从下列公式计算出的值气孔率(％)＝(1－容重/真比重)×100
因此，用于本发明的涂敷液吸附部件的“气孔率”是指纤维之间的内部连通孔隙和比它们大的气孔的总的空隙体积对所说的纤维多孔成形体的体积的比值。
首先解释根据第一实施方案的涂敷液吸附部件。
第一实施方案的涂敷液吸附部件在其内部连通气孔内吸附涂敷液。在使充满涂敷液的涂敷液吸附部件与涂敷部件(如用毛毡制成的)紧密接触用作涂敷机时，一些涂敷液通过润湿和毛细管作用透过涂敷部件。在与要涂敷的工件接触时，涂敷部件把涂敷液涂敷到工件上。随着涂敷部件中涂敷液的减少，吸附部件中的涂敷液连续不断地渗出使得涂敷部件总能保持被涂敷液润湿。
涂敷液吸附部件的平均孔径应该为1～500μm，从而使得涂敷部件能平稳地补充涂敷液。如果气孔孔径小于1μm，由于毛细现象，吸附部件的液体保持能力太强使涂敷部件不能充分补充涂敷液，因而在该设备连续长时间操作时，涂敷部件会缺少涂敷液。如果平均气孔孔径超过500μm，液体保持能力太低使得过量的涂敷液进入涂敷部件，这将导致过多的涂敷、滴落、斑点或类似的缺陷。最佳的平均气孔孔径大致在上述的范围内变化，这取决于涂敷液的性质(尤其是粘度)和使用条件。在许多情况下，对于特定的涂敷液吸附部件合适的气孔孔径应该在比上述的范围更窄的范围内。要求对每种情况用实验确定最佳的气孔孔径。
在涂敷液保持在所说的内部连通气孔中时，涂敷液吸附部件的气孔率对涂敷液的吸附容量有影响，但对上述的涂敷液渗出性能没有影响。气孔率越高，吸附容量越大。如果气孔率小于20％，吸附部件只能吸附少量的涂敷液，对于连续使用，所说的涂敷机寿命很短。如果吸附部件的气孔率大于90％，则很难保证涂敷液吸附部件的必要的强度。
然后描述根据本发明的第二实施方案的涂敷液吸附部件。
第二实施方案的涂敷液吸附部件的表面和截面的显微照片分别表示于图1和2。图3是所说的纤维成形体的示意图，表示了在涂敷液吸附部件中的气孔和纤维间孔隙的分布。直径为0.05～2mm的气孔1均匀分布于整个成形体中，并通过纤维间的细小的内部连通孔隙2互相连通。一些孔隙2在成形体的表面3上是开口的。
在该实施方案中，涂敷液被吸收并保持在细孔隙和比孔隙大的气孔中。类似于第一实施方案的涂敷液吸附部件，当第二实施方案的涂敷液吸附部件充满涂敷液并与用毛毡等制成的涂敷部件紧密接触用作涂敷机时，一些涂敷液通过润湿和毛细管作用渗出涂敷部件。在与要涂敷的工件接触时，涂敷部件把涂敷液涂敷到工件上。随着涂敷部件中的涂敷液减少，吸附部件中的涂敷液连续不断地渗出使得涂敷部件总保持被涂敷液润湿。
随着涂敷液与涂敷部件的接触面积的减小，保持在气孔中的涂敷液通过毛细管作用大部分通过许多孔隙迁移到所说的接触面上。换句话说，气孔作为涂敷液的储存器，而纤维间的孔隙则作为涂敷液的主要通道。
涂敷液吸附部件应该有足够量的纤维间的内部连通孔隙(其优选的平均直径为5～30μm)，使得涂敷部件能平稳地补充涂敷液。如果所说的直径小于5μm，不能通过毛细管作用产生平稳的补充，在涂敷负荷较大或设备长时间连续操作的情况下，涂敷部件将会缺少涂敷液。如果孔隙的直径太大，涂敷液的保持能力太低使得多余的涂敷液迁移到涂敷部件上，这将导致过分涂敷、滴落、斑点或类似的缺陷。纤维间的内部连通孔隙的最佳平均尺寸(直径)随着涂敷液的性质(尤其是粘度)和使用条件有很大的变化。在许多情况下，对于特定的涂敷液吸附部件的合适的孔隙尺寸应该在比上述的范围更窄的范围内。要求对于每种情况用实验确定孔隙的最佳尺寸。
随着作为储存器的大气孔的尺寸和/或数量的增加，涂敷液吸附能力增加，但是吸附部件的机械强度降低。因此，优选的是所说的气孔结构有适量的直径为约0.5～2mm的气孔，通常气孔率为约30～90％。
上述的第一实施方案的涂敷液吸附部件可以通过下列步骤生产，例如，把耐热纤维，粘合剂和水进行混练，成形得到的上述组分的可塑混合物，然后干燥该成形体。
在该实施方案中可以使用的耐热纤维包括矿棉、硅酸铝纤维、氧化铝纤维、玻璃纤维和芳香族聚酰胺类纤维。耐热纤维的直径影响内部连通气孔的尺寸。为了形成大尺寸的内部连通气孔，最好使用直径约为2～15μm的纤维。
如果需要，可以通过使用最多约300wt％(以耐热纤维为基)的填料来控制内部连通气孔的量。合适的填料的实例包括球土、高岭土、膨润土、氧化铝和二氧化硅。填料的加入或其添加量的增加可减少内部连通气孔的量。如果混合物中所用的填料的比例超过300wt％(以耐热纤维为基)，则难以保证要求的涂敷液吸附和渗出性能所必须的内部连通气孔的最小必要体积。
所用的粘合剂包括有机粘合剂，如甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、酚醛树脂、聚丙烯酸脂和聚丙烯酸钠；和无机粘合剂，如胶体二氧化硅、氧化铝溶胶、硅酸钠、硅酸锂和玻璃料。注意，所选择的粘合剂应该不会溶出到要吸附的涂敷液中。
用足够量的水把耐热纤维、粘合剂和填料(如果使用)混练到一起形成均匀的可塑混合物。粘合剂和水的量决定气孔率。在随着所要求的产品特性进行变化时，原料的合适的混合比例通常是100份(以重量计)的耐热纤维(或耐热纤维和填料的混合物)，2～100份(以重量计)的粘合剂和足够量的水(以上述的原料的总量为基按重量计通常为20～200％)得到的可塑混合物根据最终用途成形为预定的形状，如棒，圆柱，板等。成形方法不特别限定，可以根据产品形状任意地选自挤压、压模及类似的方法。然后，把成形体在室温下或加热的条件下干燥，以除去水分并使粘合剂硬化。如果需要，干燥后的成形体可以在600～1500℃下煅烧。
这样得到的第一实施方案的涂敷液吸附部件不仅在涂敷液吸附和渗出性能方面是优异的，而且在机械强度和耐久性方面也是优异的。
上述的第二实施方案的涂敷液吸附部件可以通过下列步骤生产，例如，把耐热纤维、耐水有机颗粒、粘合剂和水进行混练，成形所得的上述组分的可塑混合物，干燥该成形体，加热和/或煅烧所得的硬化的坯体以除去耐水有机颗粒。
用于生产第二实施方案的涂敷液吸附部件的耐热纤维、填料和粘合剂与第一实施方案所用的那些相同。
耐水有机颗粒用于形成大气孔。合适的是使用各种合成树脂制成的耐水有机颗粒，如，聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和丙烯酸树脂。也可以使用膨胀树脂球。此外，天然耐水有机物质的粉末，如，木材和碳粉，也可以使用。为了使这种材料在直到所说的原料与水混练、成形并干燥后，能保持其颗粒形状，这种材料是耐水性的是必要的。
耐水有机颗粒的颗粒尺寸至少应该为0.05mm。如果颗粒尺寸小于0.05mm。所形成的气孔太小，不能作为储存器。直径超过2mm的颗粒形成太大的气孔，使产品的物理性能和均匀性降低。
耐水有机颗粒的比例决定了产品内形成的气孔的总体积。因此，通过改变这种材料的比例可以调整吸附部件的涂敷液吸附容量。
有机粘合剂作用在于改善成形和干燥强度，从而使后续加工更容易。此外，大多数有机粘合剂增大可塑混合物的粘度使成形更容易进行。另一方面，无机粘合剂即使在成形和高温下煅烧时(如，最高为1000℃)仍能保留并保持其粘合力。因此，在第二实施方案中混合使用有机粘合剂和无机粘合剂是有利的。无机粘合剂的使用比例是足够保证最终产品的必要的强度和硬度，而使用有机粘合剂作为辅助粘合剂以保证可塑混合物的可成形性和煅烧前的成形体强度。
用足够量的水把耐热纤维(和填料，如果使用的话)，耐水有机颗粒和粘合剂混练到一起形成均匀的可塑混合物。粘合剂和水的量决定了纤维间形成的细小孔隙的量，而其变化取决于所用的粘合剂的种类、成形后的加热温度和要求的产品特性。
在通过包括在150～400℃加热的步骤的方法生产第二实施方案的涂敷液吸附部件时，所说的原料的合适的混合比例一般是100份(以重量计)的耐热纤维(或耐热纤维和填料的混合物)，10～300份(以重量计)的耐水有机颗粒、2～100份(以重量计)的粘合剂和足够量的水(以上述的原料的总量为基按重量计为20～200％)。
所得的可塑混合物根据最终用途成形为预定的形状，如棒、圆柱、板等。成形方法不特别限定，可以根据产品形状任意地选自挤压、压模及类似的方法。然后，把成形体在室温下或加热的条件下干燥，以除去水分并使粘合剂硬化。纤维间的细小的内部连通孔隙在这步形成。然后，在约150～400℃加热该成形体，其中，有机物燃烧或分解和气化留下气孔。
除去有机颗粒的加热步骤不可避免地伴随着一些有机粘合剂的碳化和燃烧。优选的是使有机粘合剂的这些部分变性或消失最小化。如果所有的粘合剂是有机物，应该限制加热条件。当所说的粘合剂以无机粘合剂作为主要成分而有机粘合剂作为辅助成分时，由于即使烧掉所有的有机粘合剂，也可以保持足够的产品强度，所说的成形体可以在约400～1000℃的高温下煅烧。在这样的高温下煅烧时，有机颗粒可以完全除去，同时，无机粘合剂可以完全硬化，从而使得有可能完全利用有机颗粒和无机粘合剂的优点。在这种情况下，原料的合适的混合比例一般是100份(以重量计)的耐热纤维(和填料，如果使用的话)、10～300份(以重量计)的耐水有机颗粒，50～300份(以重量计)的粘合剂和足够量的水(以上述的原料的总量为基按重量计为20～200％)。
在煅烧前，可以在150～400℃预热所说的成形体以防产生开裂，由于在约400～1000℃进行煅烧时有机颗粒的突然消失可能引起开裂。
这样制备的第二实施方案的涂敷液吸附部件不仅在涂敷液吸附和供料性能方面是优异的，而且在机械强度和耐久性方面也是优异的。
在第一或第二实施方案的涂敷液吸附部件为圆筒形时，不仅吸附部件的气孔而且圆筒的中空部分也可作为储存器。
现在用实施例更详细地说明本发明，但是应该清楚，本发明并不局限于此。除非另外说明，所有的“份”都以重量计。
实施例1通过混练100份平均纤维直径为3.8μm硅酸铝纤维，10份羧甲基纤维素和95份的水制备一种可塑混合物。把所说的可塑混合物挤压成形为圆筒并在105℃干燥制备出内径为8mm、外径为18mm、长为300mm的涂敷液吸附部件。该产品的气孔率为72.9％，平均气孔孔径为18.8μm，容重为0.64。
所得的涂敷液吸附部件浸在粘度为30000cSt的硅油中吸收36g硅油。直径为8mm的驱动轴插入充满油的吸附部件的中空部分中，吸附部件的两端用环形配件固定在驱动轴上。把用耐热芳香族聚酰胺类纤维制备的毛毡缠在吸附部件的外表面上形成涂油辊。
用于向复印机的定影辊涂敷隔离剂的作为涂敷机的涂油辊的适用性如下进行试验。把涂敷辊放在一个油渗出性能试验机上，在与复印机实际使用相同的进纸条件下检验释放的油量的变化。结果，直到进纸量达到100,000，每进纸1000张的油量保持在0.07～0.2g，这个水平是令人满意的。
实施例2把35份平均纤维直径为2.5μm的硅酸铝纤维、50份球土、10份(以固体为基)的胶体二氧化硅和5份羧甲基纤维素混合物用65wt％(以混合物为基)的水混练。把所说的可塑混合物挤压成形为圆筒并在105℃干燥制备出内径为12mm、外径为20mm、长为300mm的涂敷液吸附部件。该产品的气孔率为38.4％，平均气孔孔径为15μm，容重为1.39。
直径为8mm的驱动轴插入充满油的吸附部件中，吸附部件的两端用环形配件固定在驱动轴上。把用耐热芳香族聚酰胺类纤维制备的毛毡缠在吸附部件的外表面上。把粘度为500cSt的硅油注入所插入的驱动轴和圆筒内壁之间残余的空隙内形成一个涂油辊。
用于向复印机的定影辊涂敷隔离剂的作为涂敷机的涂油辊的适用性用与实施例1相同的方法进行试验。结果，直到进纸量达到100,000，每进纸1000张的油量保持在0.1～0.3g，这个水平是令人满意的。
实施例3把100份平均纤维直径为3.8μm的硅酸铝纤维、100份平均粒径为0.2mm的聚乙烯颗粒、2.3份(以固体为基)的胶体二氧化硅、20份甲基纤维素和200份的水混练。把所说的可塑混合物挤压成形为圆筒并在105℃干燥。在250℃加热该成形体5小时，除去聚乙烯颗粒得到内径为8mm、外径为20mm、长为300mm的涂敷液吸附部件。该产品有纤维间的细小的孔隙和直径约为0.1～0.3mm的气孔，如图1和2的电子显微照片所示，其气孔率为80％，容重为0.4。
所得的涂敷液吸附部件浸在粘度为10000cSt的硅油中吸收40g硅油。直径为8mm的驱动轴插入充满油的吸附部件的中空部分中，吸附部件的两端用环形配件固定在驱动轴上。把用耐热芳香族聚酰胺类纤维制备的毛毡缠在吸附部件的外表面上形成涂油辊。
用于向复印机的定影辊涂敷隔离剂的作为涂敷机的涂油辊的适用性用与实施例1相同的方法进行试验(进纸速度为32页/分)。结果，直到进纸量达到100,000，每进纸1000张的油量保持在0.07～0.2g，这个水平是令人满意的。在通过100,000页纸时油的消耗量为40％。
实施例4把100份平均纤维直径为2.5μm的硅酸铝纤维、100份平均粒径为0.2mm的聚乙烯颗粒、30份(以固体为基)的硅酸钠、20份甲基纤维素和200份的水混练制备一种可塑混合物。把所说的可塑混合物挤压成形为圆筒并在105℃硬化。把该成形体在800℃煅烧5小时除去聚乙烯颗粒得到内径为8mm、外径为20mm、长为300mm的涂敷液吸附部件。该产品的气孔率为76％并含有类似于实施例3的产品的纤维间的细小孔隙和直径约为0.1～0.3mm的气孔。由于高温煅烧，该产品比实施例3的产品更耐热。
用所得的涂敷液吸附部件制备硅油涂敷辊并用与实施例3相同的方法试验，得到了类似于实施例3的产品的令人满意的结果。
如上所述，本发明提供一种涂敷液吸附部件，所说的涂敷液吸附部件相对于其体积具有高的涂敷液吸附容量并且在较长的时间内甚至在高负荷下也能稳定地释放涂敷液。
在详细地描述本发明并参看其中的实施例时，对于熟悉该技术的人，在不离开本发明的精神和范围的情况下可以对其作出各种变化和修改是很明显的。
权利要求
1.一种由多孔成形体构成的涂敷液吸附部件，所说的多孔成形体是由用粘合剂粘合在一起的耐热纤维形成的，并具有平均孔径为1～500μm的内部连通气孔，气孔率为20～90％。
2.一种由多孔成形体构成的涂敷液吸附部件，所说的多孔成形体是用粘合剂粘合在一起的耐热纤维和填料形成的，并具有平均孔径为1～500μm的内部连通气孔，气孔率为20～90％。
3.生产一种涂敷液吸附部件的方法，包括把100重量份的耐热纤维或耐热纤维和不超过300wt％的以耐热纤维为基的填料的混合物，2～100重量份的粘合剂及水进行混练，成形所得的上述组分的可塑混合物，干燥所得的成形体。
4.一种由多孔成形体构成的涂敷液吸附部件，所说的多孔成形体是由用粘合剂粘合在一起的耐热纤维形成的，所说的多孔成形体含有细小的在纤维之间的内部连通孔隙和均匀分布的直径为0.05～2mm的气孔，气孔率为30～90％。
5.生产一种涂敷液吸附部件的方法，包括把100重量份的耐热纤维，10～300重量份的粒径为0.05～2mm的耐水有机颗粒，2～100重量份的粘合剂，和水进行混练，成形所得的上述组分的可塑混合物，干燥该成形体使所说的粘合剂硬化，并在150～400℃加热该成形体以除去所说的耐水有机颗粒。
6.生产一种涂敷液吸附部件的方法，包括把100重量份的耐热纤维，10～300重量份的粒径为0.05～2mm的耐水有机颗粒，50～300重量份的有机粘合剂和无机粘合剂的混合物，和水进行混练，成形所得的上述组分的可塑混合物，干燥该成形体使所其硬化，并在400～1000℃煅烧该成形体以除去所说的耐水有机颗粒和所说的有机粘合剂。
全文摘要
一种由多孔成型体构成的涂敷液吸附部件，所说的多孔成型体是用粘合剂粘合在一起的耐热纤维(或耐热纤维和填料的混合物)形成的，并具有平均孔径为1～500μm的内部连通气孔；气孔率为20～90％，和一种由多孔成型体构成的涂敷液吸附部件，所说的多孔成型体是用粘合剂粘合在一起的耐热纤维形成的，该多孔成型体含有细小的在纤维之间的内部连通孔隙和均匀分布的直径为0.05～2mm的气孔，气孔率为30～90％。该吸附部件相对于其体积来说具有高的涂敷液吸附容量，并可在较长的时间内稳定地释放涂敷液，如，模型润滑剂、油或涂敷混合物。
文档编号C08J9/26GK1146934SQ9610863
公开日1997年4月9日 申请日期1996年7月4日 优先权日1995年7月4日
发明者宫原芳久, 木村康一, 本吉芳之, 高木达雄, 堀内修, 友末信也, 冈部稔久, 古屋博规 申请人:霓佳斯株式会社, 泽尼斯株式会社