DE2402010B2

DE2402010B2 - Beschichtung fuer einen formstabilen andruckkoerper zur waerme-schmelzfixierung

Info

Publication number: DE2402010B2
Application number: DE19742402010
Authority: DE
Inventors: Harold Bruce; Valentine Robert Harry; St. Paul Minn. Laskin (V.St.A.)
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1973-01-12
Filing date: 1974-01-11
Publication date: 1976-07-15
Also published as: JPS49109474A; JPS5520583B2; GB1453355A; DE2402010A1; US3967042A

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung für einen formsiabilen Andruckkörper zur Wärme-Schmelzfixierung thermoplastischen Pulvers ai-s zwei elastomeren Teilschichten, von denen die eine aus einem Silikonela- <5 sterner besteht.

Die Verwendung thermoplastischen Pulvers (Farbpulvers oder Tonerpulvers) zum Ausbilden von Bildern auf Papier in Kopiermascihinen od. dgl. hat zur Entwicklung verschiedener Vorrichtungen geführt, mit denen das thermoplastische Pulver an den, insbesondere in Form von Blattmaterialien vorliegenden, Aufnahmeflächen haftend angebracht werden kann. Es ist erforderlich, daß das thermoplastische Pulver zu einem klebrigen Zustand geschmolzen bzw. erweicht wird, damit es an der Aufnahmefläche haftet und nach dem Kühlen fest mit dieser verbunden ist, um auf ihr die Bilder darzustellen. Beim Fixieren des Pulvers auf der Aufnahmefläche ist wichtig, daß das Pulver hinsichtlich seiner Lage auf der Aufnahmefläche nicht gestört und nicht versetzt wird, um das zu erzeugende Bild nicht zu verzerren.

Die Wärme-Schmelzfixiereiinrichtungen, die man für diese Bildfixierung eingesetzt hat, wiesen in allgemeinen ein Paar Haltewalzen auf, von denen eine beheizt wurde und eine Umfangsfläche hatte, deren Affinität für das geschmolzene oder erweichte Farbpulver gering ist, und von den:n die andere eine Andruckwalze war. Das Aufnahmeelement, im allgemeinen ein Bogen Papier, trägt hierbei das Farbpulver; es durchläuft den Klemmspalt zwischen den Walzen, wobei das Farbpulver schmelzen und mit der Aufnahmefläche verbunden werden soll. Die Umfangsfläche der Schmelzwalze muß dabei eine ausreichend niedrige Affinität für das erweichte Farbpulver aufweisen, damit die klebrigen ^h-^s Farbieilchen vorzugsweise an der Aufnahmefläche, nicht aber an der Oberfläche der Schmelzwalze haften. Wenn diese Teilchen dennoch an der Walze haftenbleiben, spalten sich die Bilder auf, so daß auf dem nächsten Blatt Teil- bzw. Geisterbilder erscheinen und zu dem führen, was σ. an allgemein als ein »versetztes« Bild bezeichnet.

Ein Verfahren, der Schmelzwalze eine Oberfläche mit geringer Affinität für das erweichte Farbpulver zu verleihen, ist die Verwendung von Haltewalzen, die mit einem Tetrafluoräthylenharz beschichtet sind, und die Anwendung eines Systems zur Ausgabe eines Silikonöls (Dimethylsiloxanpolymerisat) auf die erwärmte Schmeizwalze (US-Patentschriften 32 91 466. 33 31 592, 34 49 548 und 34 52 181).

Eine weitere Lösung, die ihrerseits die mit Flüssigkeitsausgabesystemen verbundenen Mangel umgehen soll, ist, die erwärmte Schmelzwalze mit einer Silikonelastomeroberfläche zu versehen (US-Patentschrift 36 69 707). Eine Silikonelastomeroberfläche ist jedoch einem Abrieb ausgesetzt und tritt in chemische Reaktion mit dem Farbpulver, was auf lange Sicht zu einem Verlust an Wirksamkeit führt.

Die Wärme-Schmelzfixiereinrichtung nach der US-Patentschrift 37 16 221 verwendet einen Andruckkörperaus einer dünnen flexiblen wärmeleitenden Unterlage wie z. B. aus rostfreiem Stahl mit einer darauf befestigten Silikonelastomerbeschichtung; dieser Andruckkürper läßt sich abnehmbar auf eine erwärmte Schmelzwalze aufbringen. Während des Arbeitens wird auf die Silikonelastomeroberfläche der Beschichtung eine FlüssigKeit wie z. B. ein Silikonöl aufgebracht, um einen Versatz zu verhindern. Diese Flüssigkeit dringt jedoch in die Silikonelastomeroberfläche ein, und es hat sich herausgestellt, daß dieses Eindringen nach einiger Zeit die Verbindung zwischen der wärmeleitenden Unterlage und der Silikonelastomerbeschichtung löst und die beiden Bestandteile sich im Ergebnis voneinander abheben.

Es sind außerdem Wärme-Schmelzfixiereinrichtungen bekannt, die auf einem formstabilen Trager zwei Schichten aus elastomerem Material aufweisen (deutsche Offenlegungsschrift 20 64 559).

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 53 167 ist ferner eine Fixierfläche bekannt, die aus einer auf einem formstabilen Körper angebrachten Silikonelastomerschicht besteht. Dieses Silikonelastomer enthält als Füllstoff ein Fluorkohlenstoffharz.

Aber auch diese Wärme-Schmelzfixiereinrichtung bzw. Fixierflächen stellen nicht eine Undurchlässigkeit für Materialien wie Silikonöl sicher, die üblicherweise bei Kopierverfahren verwendet werden, bei denen Tonerpulver Anwendung finden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für einer, formstabilden Andruckkörper zur Wärme-Schmelzfixierung thermoplastischen Pulvers geeignete Beschichtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die günstigen Eigenschaften einer Silikonelastomerschicht zur Verhinderung eines Bildversatzes erhalten bleiben, die aber für eine Flüssigkeit wie Silikonöl undurchlässig ist und eine Anwendung einer solchen Flüssigkeit ohne die Schwierigkeit des Abhebens der Beschichtung von der Unterlage ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Beschichtung für einen formstabilen Andruckkörper zur Wärme-Schmelzfixierung thermoplastischen Pulvers aus zwei elastomeren Teilschichten, von denen die eine aus einem Silikonelastomer besteht, aus und schlägt vor, daß unmittelbar auf dem Andruckkörper eine Schicht aus einem fluorierten Elastomer aufgebracht ist, die als äußere Schicht die Silikonelastomer-

schicht trägt.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Silikonelastomerschicht von versatzverhindernden Flüssigkeilen wie Silikonöl durchdringbar ist, die Schicht aus fluoriertem Elastomer jedoch für diese Flüssigkeiten praktisch undurchdringlich ist, die Verbindung zwischen der Silikonelastomerschicht und der Schicht aus einem fluoriertem Elastomer nicht beeinträchtigt und dadurch ein Abschälen der Beschichtung vermieden wird, wodurch diese eine lange Standzeit erhält

Die Beschichtung gemäß der Erfindung läßt sich in Schnellkopieranlagen einsetzen, in denen eine versatzverhinderte Flüssigkeit wie Silikonöl auf den beschichteten Andruckkörper aufgebracht wird, da die Flüssigkeit auch für eine lange Benutzungsdauer für die Beschichtung nicht schädlich ist, d. h„ nicht zu einem Abschälen der Beschichtung während des Betriebs führt

In handelsüblichen Schnellkopiersystemen muß eine Beschichtung für einen formstabilen Andruckkörper zur Wärme-Schmelzfixierung thermoplastischen Pulvers bestimmte Eigenschaften außer den oben angegebenen aufweisen. Erstens muß die Beschichtung federnd zusammendrückbar sein, damit ein inniger Kontakt mit dem Aufnahmeblatt entsteht, wenn im Spaltbereich mittels der Andruckrolle Druck aufgebracht wird. Zweitens muß die Decke in der Lage sein. Drücken von mehr als etwa 7 kg/cm² bei Betriebstemperaturen von mehr als etwa 200°C zu widerstehen, aber dennoch keinen Schaden zu nehmen und ihre Eigenschaften langfristig beizubehalten. Drittens muß die Beschichtung eine geringe Affinität für das geschmolzene Tonerpulver haben. Außerdem muß. wie oben angegeben ist. die Beschichtung einem fortwährenden Kontakt mit einer versatzverhindernden Flüssigkeit wie Silikonöl auch bei den während des Schmelzvorganges auftretenden Temperaturen über lange Zeit widerstehen können. Bei Schnellkopiersystemen, für die eine lange Standzeit der Decke sehr erwünscht ist. sind Silikonelastomere eventuell nicht in der Lage, für die gewünschte Dauer eine Berührung mit einer versatzverhindernden Flüssigkeit wie Silikonöl auszuhalten. Fluorierte Elastomere hingegen halten einen langandauernden Kontakt mit derartigen Flüssigkeiten aus, da sie für sie im wesentlichen undurchlässig sind. Fluorierte Elstomere haben jedoch unter den beim Schmelzen auftretenden Bedingungen im allgemeinen nicht eine ausreichend niedrige Affinität für Tonerpulver. Durch die Kombination von Schichten aus Silikonelastomeren und fluorierten Elastomeren erhält man eine Beschichtung, bei der das Silikonöl oder eine andere versatzverhindernde Flüssigkeit im wesentlichen nur die Silikonelastomerschicht durchdringt und damit der Beschichtung erlaubt, unter den Bedingungen des Schmelzvorganges ihren körperlichen Zusammenhang und die Stabilität der Abmessungen nicht zu verlieren. Die Verbindung zwischen den Schichten aus einem Silikonelastomer und einem fluorierten Elastomer wird von der eindringenden Flüssigkeit nicht schädlich beeinflußt, und die Freigabefläche bleibt daher unter Kopierbedingungen auch über die längeren Zeiträume intakt, die für Schnellkopiersysteme erforderlich sind.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das fluorierte Elastomer ein Fluorsilikonelastomer.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das fluorierte Elastomer ein gehärtetes lineares gesättigtes Mischpolymerisat aus Vinylidenfluorid und mindestens einen Fluormonoolefin. Ein solches fluorier-

4?

60 tes Elastomer kann nach der US-Patentschrift 36 55 727 hergestellt werdea Vorzugsweise angewandte gesättigte fluorierte Elastomere sind die in den US-Patentschriften 30 51 677 und 33 18 854 beschriebenen, die durch Mischpolymerisation von Perfluorpropen und Vinylidenfluorid entstehen. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn das Fluormonoolefin Perfluorpropen ist

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist eine Zeichnung beigefügt, in der die F i g. 1 eine einfache schematische Darstellung einer Wärme-Schmelzfixiereinrichtung mit der Beschichtung der Erfindung und die F i g. 2 einen Schnitt durch die vorzugsweise eingesetzte Beschichtung auf dem Andruckkörper zeigen.

Die in der F i g. 1 dargestellte Wärme-Schmelzfixiereinrichtung weist eine Schmelzwalze 9, eine Andruckwalze 13, eine Vorrichtung 16 zum Aufbringen der versatzverhindernden Flüssigkeit und eine Einrichtung 19 zum Reinigen der Andruckwalze auf.

Die Schmelzwalze 9 besteht aus einer Hohltrommel 10 als formstabiler Andruckkörper aus wärmeleitendem Material wie z. B. Aluminium, in deren Innenraum eine nicht gezeigte Wärmequelle angeordnet ist die ausreichend Wärme erzeugt, um die Umfangsflächen der Beschichtung 11, die die Trommel bedeckt, zu erwärmen, damit das Farbpulver 27 auf dem Aufnahmeblatt 26 festgeschmolzen wird. Das geschmolzene Farbpulver ist mit 28 bezeichnet. Vorzugsweise ist die Beschickung um die Trommel herumgewickelt und an dieser befestigt. Die äußere Mantelfläche der Beschichtung auf der Trommel hat im allgemeinen einen Umfang von etwa 38,1 cm, so daß der Entwickler bei einer einzigen Umdrehung der Walze auf ein 36 cm langes Aufnahmeblatt aufgeschmolzen werden kann. An der Walze ist eine Welle 12 angebracht, mittels der die Walze angetrieben werden kann.

Die Andruckwalze 13 besteht aus einer Hohltrommel, die Vorzugsweise aus Aluminium gefertigt ist und einen Außenüberzug 14 aus Polytetrafluoräthylen aufweist, der für eine steife Außenfläche sorgt An der Andruckwalze ist eine Welle 15 befestigt, mittels der sie angetrieben werden kann. Der Schmelzdruck, d. h. derjenige Druck, der erforderlich ist, um das Aufnahmeblatt 26 in innige Berührung mit der Beschichtung 11 zu bringen, wird im allgemeinen durch herkömmliche Mittel auf die Andruckwalze aufgebracht, z. B. durch Druckfedern.

Die Vorrichtung zum Aufbringen der versatzverhindernden Flüssigkeit weist einen Behälter 16 auf, der die versatzverhindernde Flüssigkeit 17 enthält. Ein Docht 18 verläuft vom Behälter 16 zur Andruckwalze 13 und über deren gesamte Länge, um die Flüssigkeit auf sie aufzubringen.

Die Einrichtung 25 zum Reinigen der Andruckwalze besteht aus einer Vorratsrolle 21, einer Reinigungsbahn 20, einer Aufwickelrolle 19 und einem Antrieb, der die Reinigungsbahn 20 von der Vorratsrolle 21 zur Aufwickelrolle 19 treibt. Die Aufwickelrolle 19 wird auf geeignete Weise, z. B. mit Federn, in Berührung mit der Andruckwalze 13 gehalten. Beim Betrieb wird an die Andruckwalze 13 fortwährend ein sauberes Stück Reinigungsmaterial angedrückt, um überschüssige Flüssigkeit 17 sowie Tonerpulver oder andere Rückstände, die sich auf ihr angesammelt haben, zu entfernen.

im Betrieb wird die Schmelzwalze 9 betätigt, wenn ein Aufnahmeblatt mit darauf befindlichem, verteiltem Tonerpulver in den Spaltbereich zwischen Schmelzwalze 9 und Andruckwalze 13 einläuft. Der Schmelzdruck wird im Spaltbereich durch die Andruckwalze 13 und

KJ Ca \j l

Wärme auf die Beschichtung typischerweise durch eine Wärmequelle innerhalb der Schmelztrommel 10 aufgebracht, wodurch das Tonerpulver auf das Aufnahmeblatt aufgeschmolzen wird. Die versatzverhindernde Flüssigkeit läßt sich von der Andruckrolle 13 auf den Umfang der Beschichtung 11 übertragen, indem man die Walze 9 und die Andruckrolle 13 sich gelegentlich ohne dazwischen befindlichen Aufnahmebogen durchdrehen läßt

Die F i g. 2 ist ein Schnitt durch eine Beschichtung 11 der Erfindung und zeigt einen Andruckkörper 24 aus einem abmessungsstabüen wärmeleitenden Material, auf die eine dünne Schicht 23 aus einem fluorierten Elastomer aufgebracht ist, die ihrerseits eine dünne Silikonelastomerschicht 22 trägt, bei der es sich um die Oberfläche der Beschichtung handelt, die in Berührung mit der versatzverhindernden Flüssigkeit und dem schmelzbaren Tonerpulver auf dem Aufnahmeblatt gerät Vorzugsweise handelt es sich bei dem abmessungsstabüen wärmeleitenden Andruckkörper um ein dünnes flexibles metallisches Blattmaterial. Es kann sich alternativ jedoch auch um die Oberfläche der Schmelzwalze 10 handeln.

Die Unterlage der Beschichtung muß bei erhöhten Temperaturen abmessungsstabil bleiben. Werden die Schmelztemperaturen durch Heizeinrichtungen in der Schmelzwalze erzeugt, muß die Beschichtung zusätzlich wärmeleitend sein. Obwohl die Oberfläche der Schmelzwalze selbst als Unterlage für die Beschichtung verwendet werden kann, wird man vorzugsweise eine gesonderte Unterlage verwenden, da sie das Auswechseln der Beschichtung erheblich vereinfacht. Wird die Beschichtung unmittelbar auf der Oberfläche der Schmelzwalze ausgebildet, muß jeweils die gesamte Walze ausgewechselt werden, während bei der Verwendung einer getrennten Unterlage diese sich abnehmbar an der Schmelzwalze befestigten und somit leichter auswechseln läßt Zum Beispiel sind Metallfolien geeignet; sie weisen die obenerwähnten Eigenschaften auf. Vorzugsweise wird man rostfreien Stahl anwenden, obgleich auch Aluminium, Kupfer und Messing zufriedenstellend arbeiten. Die Dicke der Unterlage sollte ausreichen, um Festigkeit und Stabilität der Abmessungen zu gewährleisten, aber gering genug, um ihr die zur Anpassung an die Schmelzwalze erforderliche Flexibilität zu erteilen. Im allgemeinen reichen Dicken von etwa 50 bis etwa 375 Mikrometern, vorzugsweise etwa 125 Mikrometern, aus. Eine geringere Dicke führt zu besserer Flexibilität und damit zu einer besseren Anpassung der Verbunddecke an die Schmelzwalze, senkt aber auch die Festigkeit und Stabilität der Abmessungen. Umgekehrt ergibt eine größere Dicke eine größere Festigkeit aber eine geringere Biegbarkeit.

Die für die vorliegende Erfindung einsetzbaren fluorierten Elastomeren sind solche, die nach dem Härten im wesentlichen undurchlässig für versatzverhindernde Flüssigkeiten wie Silikonöl und federnd zusammendrückbar sind, um eine innige Berührung der Schmelzdecke mit einer Aufnahmefläche herzustellen. Zusätzlich sollte das fluorierte Elastomer, wenn die Schmelztemperaturen durch in der Schmelztrommel angeordnete Heizeinrichtungen erzeugt werden, wärmeleitend sein. Werden außerhalb der Walze liegende Heizeinrichtungen eingesetzt ist dieser Punkt natürlich unerheblich.

Vorzugsweise angewandte fluorierte Elastomere enthalten mindestens etwa 37 Gew.-°/o an Kohlenstoff gebundenes Fluor, und vorzugsweise mehr, wobei mindestens etwa 50% der Valenzbindungen außerhalb des Gerüstes solche mit Fluor sind. Ein geeignetes fluoriertes Elastomer ist, wie oben angegeben ist, ein Fluorsilikonelastomer, das allgemein als Perfluoralkylalkylensiloxan bezeichnet werden kann. Diese Polymerisate enthalten eine enclständige Perfluoralkylgruppe, die nicht näher als zwei Kohleatome vom Siliziumatom angeordnet ist, sowie zuzätzliche geringe Mengen von

ic Substituentengruppen, die ein Härten oder Vernetzen erlauben. Bei diesen Supstituemengruppen kann es sich bspw. um siliziumgebundene Wasserstoffatome, Vinylgruppen oder peroxyaktivierbare Gruppen handeln. Ein vorzugsweise eingesetztes härtbares Fluorsilikonelastomer ist ein Trifluorpropylmethylvinylpolysiloxan.

Die Schicht aus einem fluorisierten Elstomer sollte im allgemeinen eine ausreichende Dicke haben, um eine federnd zusammendrückbare und gegebenfalls wärmeübertragende Schicht zu erzeugien, und zwar von etwa 250 bis etwa 2500 Mikrometern und vorzugsweise etwa 750 Mikrometern.

Die Weichheit dieser Elastomerschicht sollte genügen, um während des Schmelzvorganges im Spalt eine ausreichend große Berührungsfläche zu erzeugen, ohne dabei den körperlichen Zusammenhang zu verlieren. Im allgemeinen ist ein Elstomer mit einer Shore-A-Durometer-Härte von 20 bis 80, vorzugsweise 50, ausreichend.

Die Schicht aus einem fluorierten Elastomer läßt sich in geeigneter Weise herstellen, indem man die fluorierten Polymerisate in situ bei der Herstellung der Decke aushärtet. Hart- oder Vernetzmittel zum Härten fluorierter Polymerisate sind Stand der Technik. Zum Beispiel lehrt die US-Patentschrift 36 55 727 Härtungs-

3s systeme für elastomere Mischpolymerisate aus Vinylidenfluorid/Fluormonoolefin. Hiirtungs- oder Vernetzungsmittel, die für härtbare Fluorsilikonelastomere geeignet sind, sind z. B. Dicumylperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, Benzoylperoxid, Ditertiärbutylperoxid, Tertiärbutylperbenzoat und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-Butylperoxy)hexan. Die Härtebedingungen hängen von dem härtbaren fluorierten Elastomer und dem Härter ab, wobei man eine Härtung bei Temperaturen von bis zu etwa 232°C über etwa 1 Minute bis etwa 15 Stunden, vorzugsweise von etwa 5 Minuten bis etwa 30 Minuten erhält.

Für die Beschichtung geeignete Silikonelastomere sind in der US-Patentschrift 35 54 836 beschrieben. Beispiele für Silikonelastomere sind das gehärtete oder weiterpolymerisierte Erzeugnis eines Silikongummis wie z.B. Dimethylvinylpolysiloxan. Das vorzugsweise eingesetzte Silikonelastomer besteht aus einsr Mischung des oben angegebenen Gummis mit einem Silikonharz, wobei gleiche Gewichtsteile Gummi und Harz eingesetzt werden. Es sind jedoch auch andere Mengenverhältnisse brauchbar. Beispielsweise ergeben auch 30 bis 100 Gew.-Teile Gummi mit entsprechend 70 bis 0 Gew.-Teilen Harz eine geeignete Silikonelastomerschicht Eine gehärtete Oberfläche aus dem Silikonelastomer mit weniger als 30 Gew.-°/o Silikongummi kann jedoch zu hart sein, um für die vorliegende Erfindung eingesetzt werden zu können.

Für die Herstellung der Silikonelastomerschicht sind Härtungsmittel wie Benzoylperoxid, 2,4-Dichlorben zoylperoxid, Tertiärbutylperbenzoat, Dicumylperoxid od. OgL geeignet Vorzugsweise handelt es sich bei dem Härtungsmittel um eine Mischung aus niedrigmolekularem Polydimethylsiloxan mit Silangruppen und einem

Initiativkatalysator. Die erforderlichen Härtungsbedin gungen hängen von dem Härtungsmittel selbst und den Silikongummis oder Harzen ab, wobei man wirksame Härtungen bei Temperaturen bis zu 204° C erhält.

Die Silikonelastomerschichtdicke sollte ausreichen, um einen angemessenen Abriebwiderstand ohne übermäßiges Anschwellen infolge der Berührung mit der versatzverhindernden Flüssigkeit wie Silikonöl zu erlauben. Typischenveise sind etwa 8 bis etwa 250 Mikrometer zufriedenstellend, wobei eine Dicke von 1OO Mikrometern vorzugsweise angewandt wird.

Die Härte des Silikonelastomers sollte derart sein, daß sie eine ausreichende Dehnung ohne Reißen zuläßt; sie liegt typischerweise im Bereich von etwa 10 bis etwa 70 Einheiten der Shore-A-Durometerskala und vorzugsweise bei 30 Einheiten. Ein Elastomer aus gleichen Teilen des vorerwähnten Silikongummis und -harzes hat typischenveise eine Shore-A-Durometer-Härte von 20 bis 30, eine Zugfestigkeit von 26 kg/cm², eine Reißdehnung von 24% und eine Reißfestigkeit von 4 kg/cm².

Bei der Herstellung der Beschichtung nach der Erfindung muß die Stahl- oder sonstige Unterlage, d. h. der formstabilen Andruckkörper, im allgemeinen mit einem für fluorierte Elastomere geeigneten Mittel grundiert werden, um für diese eine geeignete Bindungsfläche sowie eine zuverlässige Reproduzierbarkeit der erreichten Bindungsfestigkeit zu gewährleisten. Das erwünschte Resultat ist, daß die Schicht aus fluoriertem Elastomer in sich vor der Grenzschicht zwischen der Elastomerschicht und der Unterlage aufreißt, und zwar bei einem herkömmlichen Test wie z. B. einem 90° - oder 180° - Abstreiftest. Derartige Grundiermittel sind handelsüblich. Das Grundiermittel kann auf herkömmliche Weise auf die Unterlage aufgebracht werden, bequemerweise aus einer Lösung mit einem geeigneten flüchtigen Lösungsmittel, wie z. B. Benzin. Geeignete Anwendungsbedingungen werden im allgemeinen vom Hersteller emphohlen. Das Grundiermittel muß in einer geeigneten Zeitdauer, etwa in einer Stunde an der Luf'i oder nach 5 Minuten an der Luft, gefolgt von 5 Minuten bei 149° C, aushärten.

Das katalysierte fluorierte Polymerisat kann dann mit herkömmlichen Mitteln auf die grundierte Unterlage aufgebracht werden, wie z. B. durch Kalandrieren, Aufbringen als Masse oder vorgeformt, bis sich die gewünschte Dicke ergibt. D^r Aufbau wird sodann in eine Form eingebracht und unter einem Druck von etwa 24,61 kg/cm² bei etwa 93° C bis etwa 204⁰C gehärtet, wobei die Härtungsdauer im allgemeinen etwa 5 bis etwa 30 Minuten beträgt.

Seut man für die Unterlage bzw. den formstabilen Andruckkörper ein gesondertes Bogenmaterial (im Gegensatz zur Schmelzwalze selbst) ein, läßt sich der gehärtete Aufbau bequemerweise vor dem Aufbringen der Silikonelastomeroberschicht zu jeder gewünschten Gestalt schneiden.

Die härtbare Silikonelastomeroberschicht läßt sich auf die gehärtete Schicht aus einem fluorierten Elastomer auf irgendeine bequeme Weise aufbringen, wie z.B. durch Aufsprühen, Aufstreichen mit dem Messer oder Pinsel oder als Tauchüberzug. Vorzugsweise sprüht man eine Lösung der härtbaren katalysierten Silikonmasse in einem flüchtigen Lösungsmittel wie Heptan, Toluen oder Xylen auf. Die Konzentration der Silikonmasse in der Lösung kann hn allgemeinen von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% für den Sprühauftrag oder etwa 50 Gew.-% oder mehr für das Aufstreichen oder Eintauchen betragen.

Es kann von Vorteil sein, vor dem Aufbringen der

härtbaren Silikonmasse die Schicht aus gehärtetem fluoriertem Elastomer zu grundieren. In solchen Fällen hat sich im Handel erhältliches Fluorsilikongummigrundiermittel als ausgezeichnet geeignet erwiesen.

Die aus den zwei Teilschichten und gegebenfalls Grundierschichten bestehende Beschichtung läßt sich dann bei etwa 204° C etwa 4 bis etwa 24 Stunden lang ίο härten und nachhärten. Eine Nachhärtung der Beschichtung ist erwünscht, damit sich eine hohe Temperaturstabilität und die Bestwerte für die physikalischen Eigenschaften der Beschichtung entwickeln können.

Bei den Tonerpulvern, die mittels der Beschichtung is der Erfindung auf das Aufnahmeblatt aufgeschmolzen werden sollen, handelt es sich un thermoplastische Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 7 Mikrometern. Ein geeignetes typisches Tonerpulver hat folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten:

44% Epoxyharz,
52% Magnetit,
4% Ruß.

Eün weiteres geeignetes Entwicklerpulver besteht aus 65 Gew.-% Polystyrol und 35 Gew.-% Ruß.

Die Temperatur, bei der die Beschichtung arbeiten muß, kann zwischen etwa 50°C und etwa 200° C liegen und hängt von der Wahl dew Tonerpulvers und der gewünschten Schmelzgeschwindigkeit ab.
In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung weiter erläutert. In den Beispielen beziehen sich die Mengenangaben auf das Gewicht, sofern es nicht anders angegeben ist.

B e i s ρ i e I 1

Eine Grundierlösung wird wie folgt hergestellt:

50 Teile von einem im Handel erhältlichen Fluorsili-

kongummigrundiermittel,
50 Teile Benzin.

Auf eine Oberfläche eines 125 Mikrometer dicken Bleches aus rostreiem Stahl (Typ 302, viertelhart, mit Oberfläche Nr. 2) wird die Grundierlösung bei etwa 24⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von etwa 50% aufgestrichen. Unter den gleichen Bedingungen wird das Grundiermittel 1 Std. lang trocknen gelassen.

Ein katalysiertes Fluorsilikonpolymerisat wird durch Mischen der folgenden Bestandteile in einer herkömmlichen Gummimühle hergestellt:

0,72 Teile Dicumylperoxid,

100 Teile Fluorsilikongummi.

Das katalysierte Polymerisat wird auf die grundierte Seite des Stahlbleches aufgebracht und in eine herkömmliche Druckform mit 143° C eingebracht Das Fluorsilikonpolymerisat wird bei 25 kg/cm² sieben Minuten lang in der Form gehärtet Die Dicke der Fluorsilikonelastomerschicht beträgt 750 Mikrometer.

Eine Aufsprühlösung aus katalysiertem Silikongummi und Harz wird wie folgt hergestellt:

2 Teile im Handel erhältliches Harz mit verkapsel-

tem Silikon,

2 Teile Dimethylvinylsilikongummi, ^ 1 Teil im Handel erhältlicher Härtungskatalysator

für das Harz mit verkapselten» Silikon, 45 Teile Heptan.

609529/376

Die Lösung wird in einer Sprühkammer in herkömmlicher Weise auf das gehärtete Fluorsilikonelastomer aufgesprüht.

Sodann wird die Silikonmasse gehärtet und die Beschichtung vier Stunden lang bei 204° C nachgehärtet. Die Dicke der gehärteten Silikonelastomerschicht beträgt 100 Mikrometer.

Die fertige Beschichtung wird auf eine Schmelzvorrichtung aufgesetzt, wie sie in der F i g. 1 gezeigt ist, wonach man 150 000 Kopien des Formats ι ο 21 cm χ 36 cm über einen Zeitraum von 90 Tagen ziehen kann, ohne daß die Beschichtung ausgewechselt werden muß. Während des Betriebes der Kopiermaschine steht die Beschichtung in Berührung mit Silikonöl. Die Temperatur der Oberfläche der Silikonelastomerschicht der Beschichtung beträgt z.B. 191⁰C, der Erweichungspunkt des Toners ist 7 Γ C.

Beispiel 2

Eine Oberfläche eines 125 Mikron dicken Bleches aus rostfreiem Stahl (Typ 302, viertelhart, mit Oberfläche Nr. 2) wird mit einem handelsüblichen Grundiermittel durch Aufstreichen bei etwa 24⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von etwa 50% überzogen und das Grundiermittel bei diesen Bedingungen 30 Minuten lang trocknen gelassen.

Dann wird eine härtbare fluorierte Polymerisatmasse wie folgt hergestellt:

30 Teile Ruß, 3 Teile Magnesiumoxid.

6 Teile Calciumhydroxid,

100 Teile Vinylidenfluorid/Perfluoropropen-Mischpolymerisat

Die katalysierte Polymerisatmasse wird auf die grundierte Seite des Stahlblechs aufgebracht und die Anordnung sodann in eine herkömmliche 178°C -Druckform eingebracht. Das Polymerisat wird mindestens 5 Minuten bei 25/cm² in der Form gehärtet. Die Dicke der gehärteten Fluorelastomerschicht beträgt 750 Mikron.

Die gehärtete Fluorelastomerschicht wird durch Aufstreichen der zu Beginn des Beispiels 1 angegebenen Grundierlösung bei etwa 24°C und einer relativen Feuchtigkeit von etwa 50%, gefolgt durch einstündiges Trocknen unter den gleichen Bedingungen, grundiert

Nachdem man das mit dem fluorierten Elastomer überzogene Stahlblech auf die gewünschte Größe zugeschnitten hat, wird die gleiche härtbare Silikonmas- so se wie im Beispiel 1 auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 auf die grundierte Oberfläche der Schicht aus fluoriertem Elastomer aufgebracht und die Silikonmasse gehärtet und die Beschichtung gleichzeitig nachgehärtet (24Std.bei204°C).

Beim Einsatz in einer elektrophotographischen Bürokopiermaschine, in der die Beschichtung mit Silikonöl in Berührung steht, erhält man gleiche Ergebnisse wie im Beispiel 1.

Es wurde ein beschleunigtes Testprogramm durchgeführt, um diese Beschichtung mit einer Beschichtung zu vergleichen, bei der ein Silikonelastomer mit einem Blech aus rostfreiem Stahl verbunden ist In diesem Programm wurde eine Schmelzvorrichtung verwendet, die aus einer getrennten Schmelzeinheit bestand, wie sie im wesentlichen in der F i g. 1 der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. Die Schmelzwalze und die Andruckwalze wurden fortlaufend gedreht, während der Spaltdruck aufrechterhalten wurde, und die Beschichtung durchgehend aus der Schmelzwalze heraus erwärmt. Es wurde kein Aufnahmeblatt eingebracht und ein Silikonölfilm fortwährend auf der Umfangsfläche der Beschichtung aufrechterhalten. Die Oberflächentemperatur der Decke wurde dabei bei etwa 19ΓC gehalten.

Eine Oberfläche eines Blechs aus rostfreiem Stahl (Typ 302 mit Oberfläche Nr. 2, viertelhart, Dicke 125 Mikron) wurde durch Aufstreichen von Grundiermittel bei 24°C und 50% relativer Feuchtigkeit, gefolgt von einem einstündigen Trocknen an der Luft unter den gleichen Bedingungen, grundiert.

Eine härtbare Silikonmasse wurde durch Mischen von

0,4 Teilen Dicumylperoxid,
100 Teilen härtbarem Methylphenylsilikongummi

hergestellt, die katalysierte Silikonmasse auf die grundierte Seite des Stahlblechs aufgebracht und acht Minuten lang in einer herkömmlichen 149°C -Druckform gehärtet. Die Dicke der gehärteten Silikonelastomerschicht beträgt 750 Mikron. Die Beschichtung wird vier Stunden lang bei 204⁰C nachgehärtet

Diese Beschichtung hat beim Einsatz im beschleunigten Testprogramm eine mittlere Standzeit von 20 Stunden vor dem Abheben der Silikonelastomerschicht von dem Andruckkörper.

Demgegenüber beträgt die Standzeit einer nach diesem Beispiel (und dem Beispiel 1) hergestellten Beschichtung unter den gleichen beschleunigten Testbedingungen im Mittel mehr als 348 Stunden

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Beschichtung für einen fomistabilen Andruckkörper zur Wärme-Schmelzfixierung thermoplaste > sehen Pulvers aus zwei elastomeren Teilschichten, von denen die eine aus einem Silikcnelastomer besteht, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar auf dem Andruckkörper eine Schicht aus einem fluorierten Elastomer aufgebracht ist, die ·° als äußerste Schicht die Silikonelastomerschicht trägt.

2. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte Elastomer ein Fluorsilikonelastomer ist ^{! s}

3. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte Elastomer ein gehärtetes lineares gesättigtes Mischpolymerisat aus Vinyüdenfluovid und mindesten«; einem Fluormonoolenn ist. -°

4. Beschichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluormonoolefin Perfluorpropen ist.

5. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorierte Elastomer min- -5 destens etwa 37 Gew.-% an Kohle gebundenes Fluor enthält.