弹性构件的制作方法

本发明涉及一种弹性构件，其在表面上具有树脂涂布层并且适宜用作用于设置在打印机或复印机的调色剂盒中的调色剂容器的开口部的密封构件。

背景技术：

设置有为了调色剂的供给而打开和关闭的盖体的调色剂容器迄今已经安装在打印机和复印机的调色剂盒中，其中盖体打开和关闭而随时供给调色剂。

例如，JP-A 2011-64930(专利文献1)公开了一种装配有瓶状调色剂容器(调色剂瓶)的调色剂盒(处理盒)。如图1至3中所示，该调色剂瓶具有以可自由旋转的方式配置在外筒3内的具有可打开和关闭的盖体1的瓶主体2。该调色剂瓶通过外筒3内的瓶主体(bottle body)2的旋转而将预定量的调色剂t在给定的时机从瓶主体2内进给至显影单元。

也就是说，在外筒3内且与外筒3大体上同心地可旋转地配置的瓶主体2在其圆周壁的一部分上设置用于排出调色剂的开口部4。以通过与瓶主体2连接的盖体1打开和关闭的方式安装开口部4。盖体1以拍打的方式摇摆而打开和关闭开口部4。在这样关闭时，盖体1的周缘部和与瓶主体2的外周连接的密封构件5接触，防止调色剂的泄露。

从该调色剂瓶的调色剂供给如下进行。

参考图1，通常，在盖体1的尖端处的外表面与外筒3的内周面接触，由此沿闭合方向被压下，并且盖体1的内表面的周缘部与密封构件5压接，使瓶主体2中的开口部4处于粉体紧密闭塞的状态(powder-tightly closed state)。从该状态，瓶主体2伴随着通过复印机等的显影操作在附图中逆时针(沿箭头的方向)旋转，在盖体1处于使瓶主体2中的开口部4闭塞的状态的情况下，在盖体1的尖端处的外表面在外筒3的内周面上滑动。如图2中所示，当盖体1的尖端到达设置在外筒3中的调色剂排出口6时，释放了由于外筒3的内周面而引起的在盖体1的尖端处的拘束状态并且盖体1打开，使调色剂t从瓶主体2依序通过开口部4以及盖体1与密封构件5之间并且从外筒3的调色剂排出口6排出，以致预定量的调色剂t供给至显影单元。瓶主体2然后进一步旋转，并且如图3中所示，盖体1的尖端越过调色剂排出口6，于是盖体1的尖端通过外筒3的内周面沿闭合方向再次被压下并且盖体1的内表面的周缘部与密封构件5压接，使瓶主体2中的开口部4处于粉体紧密闭塞的状态。

构造这样的调色剂瓶以在收容调色剂t的瓶主体2旋转的同时排出和供给调色剂t，所以瓶主体2内的调色剂t随着其流动持续地均匀地变得平坦，能够使调色剂t以每一次固定的量可靠地排出和供给。然而，因为调色剂t随着瓶主体2的旋转持续地流动，所以盖体1与开口部4之间的调色剂t的泄露趋向于出现。为防止这样的调色剂泄露，必要的是可靠地维持密封构件5和盖体1之间的粉体紧密性(powder tightness)。盖体1和密封构件5由于打开和关闭动作而反复地紧密接触和分开，伴随有每次重复密封构件5的压缩、释放和摩擦。结果，密封构件5的性能对于长时间可靠地防止调色剂t泄露是非常重要的。

到目前为止，具有由如聚氨酯泡沫等弹性材料制成的基体和为赋予滑动性而在该基体表面上形成的树脂涂布层的弹性构件已经用作这样的密封构件。例如，专利文献2(JP-A 2002-214895)描述了一种密封构件，其具有聚氨酯泡沫基体，并且还具有通过将如氟树脂粉末或硅酮树脂粉末等低摩擦粉体与由丙烯酸系树脂、聚氨酯树脂、或硅酮树脂等制成的树脂涂料一起混合并且将混合物施涂至基体的表面上而得到的树脂涂布层。

然而，在形成涂布层的涂料组合物中，成膜性和摩擦系数之间的平衡根据基材树脂和低摩擦粉体的组合和含量比而大幅变动，使得难以形成适宜作为密封构件的表面层的涂布层。因此，目前不总是可以得到具有完全满意性能的密封构件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A 2011-64930

专利文献2：JP-A 2002-214895

技术实现要素：

发明要解决的问题

因此，本发明的目的是提供一种弹性构件，其具有赋予以良好的成膜性和低摩擦性二者的树脂涂布层，并且其适宜用作用于使设置在打印机和复印机等的调色剂盒中的调色剂容器的开口部密封的构件。

用于解决问题的方案

本发明人进行广泛研究以实现上述目的。结果，本发明人发现了，当通过将1.5至45质量份的如硅酮树脂粉末或氟树脂粉末等低摩擦粉体添加至100质量份基材树脂并且还将形成涂布层的涂膜的100％模量调节为22至30MPa，生产具有由如聚氨酯泡沫等弹性材料制成的在其表面上已形成有低摩擦树脂涂布层的基体、且可以用作例如调色剂容器中的密封构件的弹性构件时，可以得到同时具有良好的成膜性和低摩擦性的涂布层作为树脂涂布层，因而使得可以得到适宜用作用于调色剂容器的开口部的密封构件的弹性构件。

因此，本发明提供以下[1]至[7]的弹性构件。

[1]一种弹性构件，其在由弹性材料制成的基体的表面的至少一部分上形成有树脂涂布层，所述弹性构件的特征在于所述树脂涂布层是相对于100质量份基材树脂含有1.5至45质量份低摩擦粉体、且具有22至30MPa的100％模量的涂膜。

[2]上述[1]所述的弹性构件，其中所述低摩擦粉体是硅酮树脂粉末或氟树脂粉末。

[3]上述[1]或[2]所述的弹性构件，其中形成所述基体的弹性材料是聚氨酯泡沫。

[4]上述[3]所述的弹性构件，其中所述聚氨酯泡沫已通过机械起泡法而发泡成形。

[5]上述[1]至[4]任一项所述的弹性构件，其包括水系聚氨酯树脂作为所述树脂涂布层的基材树脂。

[6]上述[1]至[5]任一项所述的弹性构件，其包括聚碳酸酯树脂或丙烯酸系树脂作为所述树脂涂布层的基材树脂的一部分。

[7]上述[1]至[6]任一项所述的弹性构件，其为在设置在调色剂盒中的调色剂容器的开口部与打开和关闭所述开口部的盖体之间使用的密封构件。

发明的效果

本发明的弹性构件在其表面上形成有其中已优化了低摩擦粉体的含量和100％模量且赋予以良好的成膜性和低摩擦性二者的涂布层。通过使用该弹性构件作为例如，调色剂容器的密封构件，可以长时间地可靠地显示出良好的密封性，并且可以增加在打印机或复印机的情况下的印刷性能的可靠性。

附图说明

[图1]图1是示出在调色剂容器的开口部处使盖体和调色剂容器之间密封的密封构件的实例的示意性截面图，显示其中调色剂容器的开口部通过盖体被关闭的状态。

[图2]图2是示出同样的密封构件的示意性截面图，显示其中调色剂容器的开口部打开并且排出调色剂的状态。

[图3]图3是示出同样的密封构件的示意性截面图，显示其中排出调色剂之后，调色剂容器的开口部通过盖体再次被关闭的状态。

具体实施方式

如上所述，本发明的弹性构件在由弹性材料制成的基体的表面的至少一部分上形成有包括低摩擦粉体的树脂涂布层。

形成基体的弹性材料依赖于例如，本发明的弹性构件的预期用途，可以从各种树脂发泡体、各种弹性体和橡胶中适宜地选择，而没有特别限定。当弹性构件要用作上述用于调色剂容器的开口部的密封构件时，优选使用如聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯或乙烯-乙酸乙烯酯等树脂发泡体，其中特别优选聚氨酯泡沫。

用作形成基体的弹性材料的聚氨酯泡沫可以通过将其中主成分是多元醇和异氰酸酯化合物的聚氨酯泡沫组合物借由公知方法发泡而得到。

这里，多元醇优选为数均分子量为600至10,000的多元醇，更优选为数均分子量为2,000至5,000的多元醇。推荐的是多元醇的羟基(OH)数为20至280，特别是20至60。这样的可以使用的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚酯聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇，和作为其改性多元醇的苯乙烯和/或丙烯腈接枝的聚合物多元醇。聚醚多元醇的使用是尤其优选的。这些可以单独使用，或者两种以上可以组合使用。

商购可得的产品可以用作多元醇。说明性实例包括购自Sanyo Chemical Industries,Ltd.的GS-3000(聚醚多元醇；分子量3,000；f＝3)，购自Dow Polyurethane Japan,Ltd.的V3943A(丙烯腈/苯乙烯43％接枝共聚物多元醇；基础聚合物的分子量3,000；f＝3)，和购自Mitsui Chemical Polyurethane KK的3P56D(聚酯聚醚多元醇；分子量3,000；f＝3)。

异氰酸酯化合物示例为具有两个以上异氰酸酯基的芳香族、脂环族和脂肪族的多异氰酸酯、其混合物、和通过将这些改性得到的改性多异氰酸酯。说明性实例包括：如甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯和多亚甲基多亚苯基异氰酸酯等芳香族多异氰酸酯；如氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯等脂环族多异氰酸酯；如六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯等脂肪族多异氰酸酯；以及其混合物，及其改性多异氰酸酯。改性多异氰酸酯的实例包括作为多异氰酸酯和多元醇的反应产物的预聚物型改性多异氰酸酯、异氰脲酸酯改性的多异氰酸酯(nurate-modified polyisocyanates)、脲改性的多异氰酸酯、碳二亚胺改性的多异氰酸酯、脲基甲酸酯改性的多异氰酸酯和缩二脲改性的多异氰酸酯。

异氰酸酯的含量没有特别限定，尽管优选将异氰酸酯指数设定为70至150，并且更优选为90至120。通过将异氰酸酯指数设定为70以上，树脂化反应更好地进行，能够得到良好的耐久性。通过将异氰酸酯指数设定为150以下，可以得到聚氨酯泡沫的良好的缓冲性和透气性。"异氰酸酯指数"是指相对于配混中的活性氢基(例如，多元醇上的羟基和作为发泡剂的水)的异氰酸酯基的当量比(以百分比计)。

关于传统的聚氨酯泡沫组合物，该聚氨酯泡沫组合物可以任选地包括公知的添加剂，如发泡剂、催化剂和稳泡剂(foam stabilizers)。

这里，可以酌情包括发泡剂以用于例如发泡成形。例如，水可以适宜地用作发泡剂，尽管也可以利用如二氯甲烷或一氟三氯甲烷等低沸点化合物。发泡剂的含量适宜地调节而没有特别限定，但是可以通常设定为相对于100质量份全部多元醇为0至15质量份，特别是0至5质量份。

胺类催化剂和金属催化剂可以适宜地用作所述催化剂。胺类催化剂的说明性实例包括四甲基六亚甲基二胺、五甲基二亚乙基三胺、二甲基环己基胺、双(二甲基氨基乙基)醚、四甲基丙二胺、三甲基氨基乙基哌嗪、四甲基乙二胺、二甲基苄胺、甲基吗啉、乙基吗啉和三亚乙基二胺。金属催化剂的说明性实例包括辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸镍、辛酸钙、油酸亚锡、环烷酸钴和环烷酸铅。这些催化剂可以单独使用，或两种以上可以一起使用。相对于100质量份全部多元醇的催化剂的含量可以设定为例如0至5质量份，特别是0.01至2质量份。

稳泡剂的说明性实例包括有机聚硅氧烷、烷基羧酸酯和烷基苯磺酸酯。相对于100质量份全部多元醇的稳泡剂的含量可以设定为0至5质量份，特别是0.3至4质量份。

除了以上之外的各种添加剂也可以任选地包括在形成本发明的弹性构件的基体的聚氨酯泡沫组合物中。例如，可以包括如颜料和染料等着色剂，如碳酸钙等填料，如沸石等吸湿剂，交联剂，抗氧化剂，阻燃剂，紫外线吸收剂，光稳定剂，如炭黑等导电性物质，抗菌剂，润湿分散剂，增粘剂，和粘度抑制剂。

本发明的弹性构件的基体可以通过使该聚氨酯泡沫组合物发泡来得到。所采用的发泡方法没有特别限定，并且可以是例如公知的方法，如一步法(one-shot method)、预聚物法(prepolymer method)或机械起泡法。特别是在其中本发明的弹性构件要用作调色剂容器的密封构件的情况下，从调色剂密封性、和耐久性等的观点，优选使用机械起泡法，其能够得到均匀地提供微细泡孔直径的泡沫。

机械起泡法是在不向聚氨酯组合物添加特定的发泡剂的情况下在搅拌聚氨酯组合物和使其充分混合期间，通过混入如空气或非活性气体等发泡气体来形成气泡，并且以该状态直接加热和固化从而使聚氨酯泡沫成形的方法。

例如，期望形状的聚氨酯泡沫可以通过以下来得到：将多元醇成分、催化剂、和添加剂等预先混合和搅拌以制备多元醇溶液，将该多元醇溶液和多异氰酸酯化合物使用机械起泡机来混合在一起、搅拌且机械地引入气泡，然后使所得混合物连续地发泡为片状或将其浇铸至模具中。因此得到的聚氨酯泡沫具有热成形性，并且能够通过热压额外地热成形。

聚氨酯泡沫的密度根据例如本发明的弹性构件的预期用途适宜地设定，并且没有特别的限定，尽管其优选设定为约150至约600kg/m³，并且更优选为约200至约450kg/m³。泡沫密度可以通过调整空气的引入量、搅拌时间、搅拌强度和催化剂的量来调节。

如上所述，本发明的弹性构件在由如以上的聚氨酯泡沫等弹性材料制成的基体的表面的至少一部分上具有包含低摩擦粉体的树脂涂布层。

形成该树脂涂布层的基材树脂没有特别限定。然而，尤其是在其中本发明的弹性构件要用作上述调色剂容器的密封构件的情况下，可以优选利用同时具有能够追随基体的弹性的柔软性和低的动摩擦系数的树脂。特别地，可以利用如聚氨酯树脂、丙烯酸系树脂、硅酮树脂、聚碳酸酯树脂或氟树脂等树脂的一种，或者其两种以上的混合物或共聚物。这些当中，鉴于与优选用作基体的上述聚氨酯泡沫的相容性，优选使用聚氨酯树脂，其中特别优选水系聚氨酯树脂。适宜量的聚碳酸酯树脂或丙烯酸系树脂等可以与聚氨酯树脂混合并且一起使用以便调节树脂特性。

商购可得的产品可以用作这些基材树脂。说明性实例包括Bayer Material Science制造的Bayhydrol UH2606和Bayhydrol UHXP2648，以及Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造的Resamine。

在本发明的实践中，该树脂涂布层的100％模量调节为22至30MPa，并且优选为24至28MPa。该100％模量的调节可以通过上述基材树脂的选择来进行。在这种情况下，精细的调节可以通过将多种树脂类型混合在一起来进行。此外，例如，即使当使用聚氨酯树脂时，100％模量可以通过使用具有不同硬度的多种聚氨酯树脂且调整其混合比来调节。100％模量应依照JIS K7311来测量。

当树脂涂布层的100％模量小于22MPa时，成膜性良好，但是动摩擦系数变得更大。另一方面，当100％模量超过30MPa时，动摩擦系数较小，但是涂料的成膜性降低并且变得难以形成没有缺陷的良好的涂膜。在任一这些情况下不能实现本发明的目的。

低摩擦粉体包括在树脂涂布层中。低摩擦粉体没有特别限制，尽管可以优选利用如聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等氟树脂和硅酮树脂的粉体。除了氟树脂和硅酮树脂之外，还可以使用例如，表面处理过的二氧化硅颗粒和表面处理过的丙烯酸系树脂。多种树脂类型--氟树脂、硅酮树脂和其它树脂--的组合使用也是可行的。

对低摩擦粉体的颗粒的形状和尺寸没有限定，尽管优选颗粒形状为球状。此外，对于在树脂涂布层的表面适宜地露出以有效地降低动摩擦系数的颗粒，尽管没有特别限定，优选平均粒径D50为1至20μm，并且更优选为2至10μm。

本发明中，相对于100质量份基材树脂的低摩擦粉体的含量设定为1.5至45质量份，优选为1.5至20质量份，更优选为2至20质量份，甚至更优选为5至20质量份，并且再更优选为10至20质量份。当低摩擦粉体的含量小于1.5质量份时，涂料的成膜性良好，但是动摩擦系数变大。另一方面，当低摩擦粉体的量超过45质量份时，动摩擦系数小且涂料的成膜性降低，使得难以形成没有缺陷的良好的涂膜。在任一这些情况下不能实现本发明的目的。

除了上述的基材树脂和低摩擦粉体之外，包括如颜料和染料等着色剂、如碳酸钙等填料、交联剂、抗氧化剂、阻燃剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、如炭黑等导电性物质、抗菌剂、润湿分散剂、增粘剂、粘度抑制剂、表面调整剂和蜡添加剂的公知的添加剂可以任选地添加至树脂涂布层。树脂涂布层可以通过将基材树脂、低摩擦粉体和必要的添加剂溶解于水或其它溶剂中以制备涂料，然后将该涂料施涂到弹性基体的表面上以形成膜来得到。此时可以使用如丁基溶纤剂或甲基溶纤剂等助溶剂。涂料的施涂方法可以从诸如喷涂、辊涂和浸涂等公知的方法中适宜地选择。

低摩擦粉体典型地通过在含基材树脂的涂料内添加和分散来引入。然而，在一些情况下，可以施涂包括基材树脂的涂料，然后将低摩擦粉体立即喷涂至涂膜的表面上并且固着在其上。树脂涂布层的厚度根据例如预期用途、弹性构件的尺寸和厚度适宜地设定，并且没有特别限定。例如，该厚度可以设定为0.5至20μm，并且更优选为2至5μm。

实施例

以下通过实施例和比较例的方式更充分地说明本发明，尽管本发明不限于这些实施例。

[实施例1至4、比较例1至5]

将如下所示配制的聚氨酯组合物在奥克斯混合机中搅拌，同时进给相对于100cc/min多元醇为113cc/min的空气。然后将反应混合物用棒涂机在膜上成片状，并且在150℃下干燥15分钟，得到了2mm×500mm×500mm的片状的聚氨酯泡沫。将其用作基体。

[聚氨酯组合物]

多元醇1 100质量份

(Sannix GS-3000，Sanyo Chemical Industries,Ltd.制)

多元醇2 5质量份

(1,4-丁二醇，BASF制)

异氰酸酯(异氰酸酯指数，105) 30质量份

(Sumidur 44V20，Sumika Bayer Urethane KK制)

锡催化剂 0.02质量份

硅酮稳泡剂 4质量份

(NIAX SILICONE L626，Momentive Performance Materials Japan制)

在单独的程序中，制备如表1中所示配制的水性涂料。各所得水性涂料通过喷涂来施涂至由聚氨酯泡沫制成的片状基体的一个表面上，并且干燥从而形成具有2至3μm厚度的树脂涂布层，由此得到表面上具有树脂涂布层的弹性构件。目视检测此时树脂涂布层的外观，并且基于缺陷的存在与否来评价成膜性。将各所得弹性构件的形成树脂涂布层的表面上的动摩擦系数依照JIS K7125来测量。另外，100μm厚的膜由各水性涂料通过溶剂浇铸法形成，并且将100％模量依照JIS K7311来测量。这些结果在表1中示出。

以下给出表1中的水性涂料A至D和低摩擦粉体的细节。

水性涂料A：Bayhydrol UH2606[含聚碳酸酯的脂肪族聚氨酯分散涂料(树脂含量，35％)]

水性涂料B：Bayhydrol UHXP2648[含聚碳酸酯的脂肪族聚氨酯分散涂料(树脂含量，35％)]

水性涂料C：Bayhydrol UH2342[脂肪酸改性的聚氨酯分散涂料(树脂含量，35％)]

水性涂料D：Bayhydrol UHXP2592[氧化干燥的聚酯-聚氨酯分散涂料(树脂含量，45％)]

低摩擦粉体：Tospearl 145[硅酮树脂细颗粒(球状；平均粒径，4.5μm)]

[表1]

*括号中的数值是相对于涂料中的100质量份树脂成分的质量份。

[实施例5至7、比较例6至8]

制备其中低摩擦粉体(Tospearl 145)的含量从实施例1的配方如表2所示改变的水性涂料，并且以与实施例1中相同的方式制造表面上具有树脂涂布层的弹性构件。对于所得树脂涂布层和弹性构件，以与实施例1中相同的方式测量或评价100％模量、成膜性和动摩擦系数。结果在表2中示出，其还呈现了实施例1的结果。

[表2]

*括号中的数值是相对于涂料中的100质量份树脂成分的质量份。

如表1和2所示的，其中优化了树脂涂布层的低摩擦粉体含量和100％模量的实施例1至7的弹性构件具有优异的树脂涂布层的成膜性，并且在动摩擦系数为0.4以下的情况下，还具有良好的低摩擦性。

相比之下，其中形成树脂涂布层的涂膜的100％模量小于22MPa的比较例2至5的弹性构件具有超过0.4的大的动摩擦系数，因而具有不良的低摩擦性。在其中100％模量超过30MPa的比较例1中，成膜性不良并且龟裂和剥离出现，使得不可能形成良好的树脂涂布层。此外，在不包含低摩擦粉体的比较例6中，尽管优化了100％模量，但是动摩擦系数大，超过0.4。相反，在其中低摩擦粉体的含量相对于100质量份树脂组分超过45质量份的比较例7和8中，动摩擦系数良好，但是成膜性不良。

附图标记说明

1 盖体

2 瓶主体(调色剂容器)

3 外筒

4 开口部

5 密封构件(弹性构件)

6 调色剂排出口

t 调色剂