用于电子照相设备的分离指的制作方法

专利名称：用于电子照相设备的分离指的制作方法
背景技术：
先前的发展实现了一个分离指，它将会防止由于，例如，调色剂的粘结而引起的纸张粘连。
有些分离指由聚酰亚胺树脂模塑而成，其至少在与复印纸接触的指尖部分有一层四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物涂层(见未审查申请号平1-72182)，还有一种分离指由聚酰胺酰亚胺树脂或聚苯硫醚树脂模塑而成，其上有一层多层结构的涂层，该多层结构由一层底层和一层氟树脂顶层组成。
除了在分离指表面涂布氟树脂的技术外，还发展了适用于电子照相设备的、通过压塑和烧结由40～90重量％聚酰亚胺树脂和60～10重量％氟树脂如聚四氟乙烯(PTFE)组成的共混物所制成的分离指(发表在未审查申请号平4-102883)，以及通过压塑由30～90重量％聚酰亚胺树脂和70～10重量％四氟乙烯-全氟烷基-乙烯基醚共聚物组成的共混物以获得一种适用于指尖内接圆直径等于或小于70μm的分离指所用的压缩粉末产品，然后烧结该粉末产品而制成的分离指(发表在未审查申请平6-19360)。
但是，由于复印设备和其它电子照相设备质量与寿命的提高，以及最近更广泛地利用回收纸的趋势，已有必要提高分离指在由调色剂与纸尘引起的摩擦条件下与调色剂的无粘着力和耐磨性，并尽量减小分离指尖的直径。因此，本发明的目的是解决这类问题并为电子照相设备提供指尖更尖、更耐磨、与调色剂不粘、耐久、无需氟树脂涂层的分离指。而且，本发明的分离指具有出色的耐久性，甚至在其表面已磨损的情况下仍能保持与调色剂无粘着力。
发明概述在为解决上述问题而积极开展的研究之后，本发明者发现，利用重均分子量和平均颗粒尺寸落在一定范围内的聚四氟乙烯树脂(PTFE)粉末和聚酰亚胺树脂粉末，有可能提供耐磨性和与调色剂的不粘性提高的分离指。
本发明为解决上述问题而开发的用于电子照相设备的分离指，是通过压塑并接着烧结由聚酰亚胺树脂粉末和聚四氟乙烯树脂(PTFE)粉末以重量比为70∶30～95∶5的共混物而获得的，所述PTFE的重均分子量为500,000～1,000,000，平均颗粒尺寸为5～20μm。
本发明的另一些分离指是前面提到的以其指尖直径为50μm或更小为特征的分离指。
本发明的另外一些分离指，是上述两类分离指之一，它们的特征在于分离指表面的疏水角为100℃或更大，而且即使分离指表面已磨损到50μm，其表面的疏水角仍至少为90℃。
发明详述本发明所用的聚酰亚胺树脂粉末是一种由一种或多种酸与一种或多种二胺的缩聚物、共聚物等，所述酸选自下列一组苯均四酸二酐、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，所述二胺选自下列一组4,4’-二氨基二苯基醚、1,3-苯二胺和1,4苯二胺。优选一种3,3’,4,4’-二苯基四羧酸二酐与1,3’-苯二胺和1,4’-苯二胺的共聚物的缩聚，因为其热变形温度相当高，达340℃，以及其强度和伸长率都不错。特别优选4,4’-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的缩聚聚酰亚胺。
本发明中所用的聚四氟乙烯树脂(PTFE)粉末的重均分子量为500,000～1,000,000以及平均颗粒尺寸为5～20μm。聚四氟乙烯树脂(PTFE)很容易地耐上述任何一种聚酰亚胺树脂粉末的烧结温度，因为它有一个高熔点，而其它已知的氟树脂在聚酰亚胺树脂粉末烧结时会分解。
优选聚四氟乙烯树脂(PTFE)粉末的重均分子量为600,000～800,000，更优选600,000～700,000。优选其平均颗粒尺寸为5～15μm，更优选7～12μm。如果它的重均分子量小于500,000，则这种粉末在聚酰亚胺树脂烧结温度下会发生热分解，因而分离指的性能就变得不均匀。相反，如果重均分子量大于1,000,000，高分子量PTFE在327℃熔化，以及聚酰亚胺的烧结温度为380℃～500℃，则熔体粘度会非常高，熔体流率非常低，因而变得不足以在分离指的表面铺展。平均颗粒尺寸小于5μm或大于20μm时，还会导致分散不良，因而无法获得良好的表面。
聚酰亚胺树脂粉末和聚四氟乙烯树脂粉末的重量共混比为70∶30～95∶5。优选80∶20～90∶10，更优选85∶15。如果聚四氟乙烯树脂粉末以小于5的比例进行共混，则粉末与调色剂的无粘着力就不够好，而如果它以大于30的比例共混，则分离指的指尖强度将会降低过多。
在本发明中，可以将石墨与聚四氟乙烯树脂粉末一起共混进聚酰亚胺树脂粉末，以不影响分离指性能为度。本发明的分离指是通过聚酰亚胺树脂粉末和重均分子量为500,000～1,000,000、平均颗粒尺寸为5～20μm的聚四氟乙烯树脂粉末以70∶30～95∶5的重量比进行共混，然后烧结该组合物而得到的。将聚酰亚胺树脂与聚四氟乙烯树脂(PTFE)粉末进行干混。共混必须在不致造成聚酰亚胺树脂粉末受过度处理的一组条件下进行。压塑一般在至少40,000磅/英寸2的压缩表面压力下进行，以及烧结一般在380℃～500℃进行4小时或更长时间，以使聚酰亚胺完全转化。优选在烧结后用研磨介质洗涤和滚筒研磨(抛光)该材料，从而使分离指具有一个更光滑的表面。
优选本发明的分离指的指尖直径不超过50μm，更优选不超过30μm。当用一种氟树脂涂布在由聚酰亚胺树脂制成的分离指表面时，要获得小于50μm的指尖直径是非常困难的；而在本发明中，很容易保证模塑制品的精度，因为不需要涂层。
在本发明中，用分离指表面的疏水角来表征调色剂与指表面的不粘性。疏水角的测量方法如下用一根皮下注射针头，将约0.4μl蒸馏水滴在分离指表面上，然后用一个成像型接触角测量仪(CA-X 150型，Kyowa Interface Science公司制造)测量接触角。
从一种由聚酰亚胺树脂粉末与重均分子量为500,000～1,000,000和平均颗粒尺寸为5～20μm的聚四氟乙烯树脂粉末以70∶30～95∶5的重量比共混而获得的共混物，以压塑和烧结所获得的分离指，其表面的疏水角至少为100℃，而且即使分离指的表面已磨损到50μm，仍有一个至少90℃的疏水角。当分离指表面涂布氟树脂时，涂层厚度为30～50μm。相比之下，在本发明的分离指的情况下，分离指表面不仅不需要涂层就与调色剂不粘，而且即使表面层已遭磨损，仍然与调色剂保持不粘，因此比带涂层的分离指更加耐久。
本发明还要在下面以列举的应用实施例作进一步解释；但是，本发明的适用性不限于下述应用实施例。
实施例1-2和对比实施例1-4将聚酰亚胺树脂粉末(Vespel(注册商标)Si’-1，杜邦公司制)和聚四氟乙烯树脂粉末按90∶10的重量比进行干混，装进压制分离指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的压力下进行压塑，并在380℃～500℃的温度下烧结4小时或更长时间，所述聚酰亚胺树脂粉末是一种4,4’-二氨基二苯基醚和苯均四酸酐的缩聚物，所述聚四氟乙烯树脂粉末的重均分子量和平均颗粒尺寸如表1所示。将该材料在烧结后进行洗涤和滚筒研磨(以研磨介质抛光)，使分离指的指尖直径达到约30μm。在同样制造条件下但仅用同种聚酰亚胺树脂粉末制成一个分离指，作为对比样品。
目视检查由此获得的分离指表面。结果示于表1。PTFE PTFE目视分离指重均分子量 平均颗粒尺寸(μm)表面质量等级实施例1600,000～700,0007～12 A实施例21,000,000 20B对比实施例1 80,000～90,000 2.5～4.5 C对比实施例2 400,000～500,0008～15 C对比实施例3 110,000 4～12 C对比实施例4 150,000～200,0008～15 CA表面光洁度实际上与对比样品1相同。
B与对比样品1相比，有一些表面缺陷(溶胀、孔洞等)C与对比样品1相比，有严重缺陷。
当将实施例1和2与对比实施例1比较时，发现如果聚四氟乙烯粉末的重均分子量和平均颗粒尺寸偏离本发明的范围，无论如何也得不到具有光滑表面的分离指。
同时，当将实施例1和2与对比实施例2-4比较时，发现如果聚四氟乙烯粉末的重均分子量偏离本发明的范围时，即使粉末的平均颗粒尺寸就在本发明范围内，也因聚四氟乙烯树脂粉末分散不良而得不到具有光滑表面的分离指。
实施例3-6将聚酰亚胺树脂粉末(Vespel(注册商标)SP-1，杜邦公司制)和聚四氟乙烯树脂粉末按表2所示的重量比进行干混，装进压制分离指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的压力下压塑，并在380℃～500℃的温度下烧结4小时或更长时间，所述聚酰亚胺树脂粉末是一种4,4’-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的缩聚物，所述聚四氟乙烯树脂粉末的重均分子量为600,000～700,000，平均颗粒尺寸为7～12μm。将该材料在烧结后进行洗涤和用一种研磨介质(转鼓研磨)抛光，使分离指的指尖直径达到约30μm。测定由此获得的分离指的指尖强度和对比样品1的分离指的指尖强度。具体地说，分离指的指尖强度按下述方法测定将分离指固定在压缩试验机的底板上，使其走纸面垂直于底板，从垂直方向对分离指施加载荷，测量指尖断裂时的载荷。试验结果示于表2。室温下 200℃(环境温度下)PI∶PTFE 指尖强度(kgf)指尖强度(kgf)实施例370∶300.5(-74％) 0.4(-69％)实施例480∶200.8(-58％) 0.6(-54％)实施例585∶151.1(-42％) 0.9(-31％)实施例695∶5 1.2(-37％) 1.0(-23％)对比样品1 100∶01.91.3括号中的数字代表在各应用实施例中的指尖强度与对比样品1指尖强度相比时的差值。
当将实施例3-6与对比样品1相比时，发现共混的聚四氟乙烯树脂粉末越多，则不论在室温和升高的温度下测试时，指尖强度的下降得越多。
实施例7和对比实施例5-6将聚酰亚胺树脂粉末(VespelSP-1，杜邦公司制)和聚四氟乙烯树脂粉末按重量比85∶15进行干混，装进压制分离指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的压力下压塑，并在380℃～500℃的温度下烧结4小时或更长时间，所述聚酰亚胺树脂是一种4,4’-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的缩聚物，所述聚四氟乙烯树脂粉末的重均分子量为600,000～700,000，平均颗粒尺寸为7～12μm。将该材料在烧结后进行洗涤和滚筒研磨(以研磨介质抛光)，使分离指的指尖直径达到约30μm。这是用下述方法测量的用一根皮下注射针头将约0.4μl蒸馏水滴在所获得的分离指的表面上，然后用一台成像型接触角测定仪(CA-X 150型，Kyowa Interface Science公司制造)测量接触角。另外，用1,000目防水砂纸把表面磨损到50μm，以相同的方法测量它与水的接触角，以获得疏水角。
另外，还将一种4,4’-二氨基二苯基醚和苯均四酸二酐的缩聚物，聚酰亚胺树脂粉末(VespelSP-1，杜邦公司制)装进成型分离指的模具，在40,000磅/英寸2或更高的压力下压塑，并在380℃～500℃的温度下烧结4小时或更长时间。将该材料在烧结后进行洗涤和滚筒研磨(以研磨介质抛光)。同样测定刮纸板(paper scrapper)的疏水角以获得对比实施例5。
用下述步骤，在按照与实施例5相同的方法获得的分离指表面，形成一层由平均厚度为10μm的底层和一层平均厚度为20μm的顶层组成的涂层涂布并烘干一层四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物底层，然后在其上喷涂并接着烧结一层分散的(平均颗粒尺寸0.2～0.4μm)四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物顶涂层。用该产品作为对比实施例6。
用同样的方法测量由此获得的分离指表面的疏水角。然后，象实施例7那样，在用1,000目防水砂纸研磨到50μm后测量其表面的疏水角。对每个试样测量3次疏水角，求平均值。结果示于表3中。疏水角 研磨到50μm后的(与水的接触角)(°)表面疏水角(°)实施例7107.4 100.9对比实施例5 81.7 -对比实施例6 107.3 74.7当实施例7和对比实施例5比较时，发现聚四氟乙烯树脂粉末的共混使分离指表面有较高的防水性。相信这一点表明与调色剂的不粘性提高了。
当实施例7和对比实施例6比较时，发现本发明的分离指表面与调色剂的不粘性，与有氟树脂涂层时的相同。还发现本发明的分离指即使在其表面已被磨损到50μm时仍保持有出色的调色剂不粘性，而带氟树脂涂层的分离指就失去了它的不粘性，因为这种分离指最大可能的涂层厚度约为50μm。
实施例8将实施例1的分离指安装在市购的中速光复印设备上，并以每分钟30张A4复印纸的速率进行走纸试验。即使已走了100,000张纸也没有出现调色剂粘结或指尖磨损等故障，指尖也没有对其直接接触的固定辊造成任何划伤。
权利要求
1．一种用于电子照相设备的分离指，它通过压塑聚酰亚胺与聚四氟乙烯树脂粉末的共混物然后烧结该共混物而成型，其特征在于所述聚酰亚胺树脂粉末与聚四氟乙烯树脂粉末的重量共混比为70∶30～95∶5，以及所述聚四氟乙烯树脂粉末的重均分子量为500,000～1,000,000和平均颗粒尺寸为5～20μm。
2．权利要求1的分离指，其中指尖直径为50μm或更小。
3．权利要求1或2的分离指，其中分离指表面的疏水角为100℃或更大，而且即使分离指的表面已磨损到50μm，这种表面的疏水角仍至少为90°。
全文摘要
本发明涉及一种电子照相设备如光复印设备和激光打印机中所用的分离指。更具体地说,本发明涉及一种耐久性大大提高了的分离指,它有一个尖锐的指尖,并能在很长时期内防止由于,例如,调色剂的粘结而引起的纸张粘连。
文档编号G03G15/14GK1311874SQ99809061
公开日2001年9月5日 申请日期1999年7月29日 优先权日1998年7月30日
发明者D·E·乔治, S·纳卡加瓦, A·约科雅马 申请人:纳幕尔杜邦公司