JP2002229351A

JP2002229351A - ベルト基材用シームレス管状体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002229351A
Application number: JP2001020978A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tawara; 伸治田原; Kenichi Ikeda; 健一池田; Toshiyuki Kawashima; 敏行川島
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】製造コスト的に有利であり、各種機能を付与
する際に、機能性層をアンカー効果で固着させたり、孔
内部に機能を付与する成分を含浸させたりできるベルト
基材用シームレス管状体およびその製造方法を提供す
る。【解決手段】湿式凝固法により得られる芳香族ポリア
ミド製の多孔質膜からなるベルト基材用シームレス管状
体であり、少なくとも芳香族ポリアミドを溶剤に溶解し
た製膜原液を、管状表面を有する製膜基材に管状に塗布
する工程と、製膜基材に塗布された製膜原液を凝固液に
浸漬して溶剤置換により多孔質化する工程と、前記凝固
液を乾燥除去する工程とを含む製造方法により、好適に
製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿式凝固法により
得られる芳香族ポリアミド製の多孔質膜からなるベルト
基材用シームレス管状体およびその製造方法に関し、各
種の機能性ベルト等のベルト基材として利用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、樹脂製フィルムからなるシー
ムレス管状体やその表面に各種機能を付与した層（以
下、機能性層という）を形成したシームレスベルトが、
各種機器の機能性ベルトや搬送ベルト等に使用されてき
た。当該機能性ベルトとしては、例えば電子写真方式の
画像形成装置等に用いられる、感光体ベルト、中間転写
ベルト、転写搬送ベルト、転写定着ベルト、定着ベルト
等が知られている。そして、このような樹脂製のシーム
レス管状体としては、要求される機能に応じて、各種の
樹脂が選択・使用されている。

【０００３】中でも、芳香族ポリイミドを用いたシーム
レス管状体は、耐熱性、機械的強度、耐久性等が優れる
ため、シームレスベルトのベルト基材や機能を付与する
成分を分散させるマトリックス樹脂として用いられる場
合が多い。そして、当該シームレス管状体は、ポリアミ
ド酸溶液（ポリイミド前駆体溶液）の状態で円筒型の内
周面等に塗布された後、加熱による溶媒の乾燥除去を経
て、更に高温での加熱によるイミド転化や閉環水の除去
が行われることで一般的に製造されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリイ
ミド製のシームレス管状体は、上記のように製造工程が
煩雑でエネルギー的にも不利であり、また、原料コスト
も芳香族ポリアミド等より高くなるという欠点がある。
また、ポリイミドに限らず、樹脂フィルム製のシームレ
ス管状体では、機能性層を表面に形成する場合に基材層
との接着性の問題が生じ易い。例えば定着ベルトの場
合、その外表面にフッ素樹脂製の離型性層を設けること
が多いが、基材層となるポリイミドとの接着性を改善す
るために、通常プライマー層を設ける必要があった。

【０００５】一方、芳香族ポリアミド製の多孔質膜から
なるシームレス管状体を、分離膜以外の用途、特に機能
性ベルトや搬送ベルト、又はそのベルト基材等に用いる
例は、現在まで知られていない。

【０００６】そこで、本発明の目的は、製造コスト的に
有利であり、各種機能を付与する際に、機能性層をアン
カー効果で固着させたり、孔内部に機能を付与する成分
を含浸させたりできるベルト基材用シームレス管状体お
よびその製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、湿式凝固
法により得られる多孔質膜をベルト基材に用いることを
新たに着想すると共に、湿式凝固法にて芳香族ポリアミ
ド製の多孔質膜をシームレス管状体として製造すること
成功し、本発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明のベルト基材用シームレス管
状体は、湿式凝固法により得られる芳香族ポリアミド製
の多孔質膜からなることを特徴とする。

【０００９】一方、本発明のシームレス管状体の製造方
法は、少なくとも芳香族ポリアミドを溶剤に溶解した製
膜原液を、管状表面を有する製膜基材に管状に塗布する
工程と、製膜基材に塗布された製膜原液を凝固液に浸漬
して溶剤置換により多孔質化する工程と、前記凝固液を
乾燥除去する工程とを含むことを特徴とする。

【００１０】［作用効果］本発明のベルト基材用シーム
レス管状体によると、多孔質膜をベルト基材として用い
るため、機能性層をアンカー効果で表面に固着させた
り、孔内部に機能を付与する成分を含浸させたりできる
ようになる。また、湿式凝固法により得られるため、製
造工程が簡易でエネルギー的にも有利となり、また、芳
香族ポリアミドのため原料コストも芳香族ポリイミドよ
り低くなる。

【００１１】一方、本発明の製造方法によると、管状表
面を有する製膜基材に製膜原液を塗布した後、凝固液に
浸漬して多孔質化するため、多孔質膜からなるシームレ
ス管状体を得ることができる。このシームレス管状体
は、各種の機能性ベルト等のベルト基材として利用でき
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明のベルト基材用シームレス管状体
は、湿式凝固法により得られる芳香族ポリアミド製の多
孔質膜からなるものである。

【００１３】本発明では、絶縁性、耐熱性が良好で、低
熱線膨張率である芳香族ポリアミドを多孔質膜の樹脂成
分とする。かかる芳香族ポリアミドとしては、芳香族基
を主鎖に有するものであればよく、例えば以下のものが
具体的に例示される。

【００１４】芳香族ポリアミドとしては、いわゆるパラ
型アラミドやメタ型アラミドの他、骨格の一部をジフェ
ニルエーテル、ジフェニルプロパン、ジフェニルメタ
ン、ジフェニルケトン、ジフェニルスルホキシド、ビフ
ェニル等で置換したものや、芳香環の水素基をメチル
基、ハロゲン原子等で置換したものなどが挙げられる。

【００１５】パラ型アラミドとしては、ポリｐ−フェニ
レンテレフタラミド等が挙げられるが、このポリマーの
ように剛直な成分のみで構成されたアラミドは、特殊な
薬剤で溶解させる必要がある。従って、多孔質膜に用い
る芳香族ポリアミドとしては、屈曲性を付与する成分で
骨格の一部を置換したアラミドやメタ型アラミドを少な
くとも一部に使用することが好ましい。屈曲性を付与す
る成分としては、ｍ−フェニレン、２，７−ナフタレ
ン、ジフェニルエーテル、２，２−ジフェニルプロパ
ン、ジフェニルメタンなどが挙げられる。このような成
分は、ジカルボン酸モノマー又はジアミンモノマーとし
て、共重合に使用されて骨格に導入されるが、当該成分
の共重合比が大きいものほど、一般に溶剤に対する溶解
性が高くなる。

【００１６】また、パラ型アラミドとメタ型アラミドの
ような２種以上の芳香族ポリアミドのブレンド体を使用
することも可能である。更に、芳香族ポリアミドの耐熱
性や製膜基材への付着性を損なわない範囲で、脂肪族ポ
リアミドや他のポリマーを一部に含有してもよい。

【００１７】本発明のベルト基材用シームレス管状体
は、湿式凝固法により得られるものであり、好適には本
発明の製造方法により得られるものである。本発明の製
造方法は、少なくとも芳香族ポリアミドを溶剤に溶解し
た製膜原液を、管状表面を有する製膜基材に管状に塗布
する工程と、製膜基材に塗布された製膜原液を凝固液に
浸漬して溶剤置換により多孔質化する工程と、前記凝固
液を乾燥除去する工程とを含むものである。

【００１８】芳香族ポリアミドを溶解するための溶剤と
しては、溶解性の観点から、例えば、テトラメチル尿
素、ヘキサメチルホスホルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルア
セトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン，Ｎ−メチル
ピペリドン−２、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレン尿素、Ｎ，
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルアロン酸アミド、Ｎ−メ
チルカプロラクタム、Ｎ−アセチルピロリジン、Ｎ，Ｎ
−ジエチルアセトアミド、Ｎ−エチルピロリドン−２、
Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピオン酸アミド、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルイソブチルアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ
−ジメチルプロピレン尿素及びそれらの混合系が挙げら
れる。更に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等
の非プロトン性極性溶剤が溶解性の面や、凝固溶剤との
溶剤置換スピードの点で好ましく使用できる。特に好ま
しい例として、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを例示する
ことができる。また、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエ
チレングリコールジブチルエーテル、等の溶剤を混合し
て、溶剤置換の速度を調整してもよい。

【００１９】更に、孔径形状や孔径コントロールのため
に硝酸リチウムのような無機物やポリビニルピロリドン
のような有機物を添加することもできる。添加物の濃度
は溶液中に１重量％から１０重量％まで添加するのが好
ましい。硝酸リチウムを添加すると溶剤と凝固液との置
換速度が速く、スポンジ構造の中にフィンガーボイド構
造（指状にボイドを有する構造）を形成できる。ポリビ
ニルピロリドンのような凝固スピードを遅くする添加剤
を加えると、スポンジ構造が均一に広がった多孔質膜を
得ることができる。

【００２０】製膜原液のポリマー濃度は、４〜２０重量
％の範囲が好ましく、６〜１５重量％がより好ましい。
濃度が高すぎると、粘度が高くなりすぎて取り扱いが困
難になるし、濃度が低すぎると多孔質膜が形成しにくく
なる傾向がある。

【００２１】管状表面を有する製膜基材としては、内面
又は外面に管状表面を有していればよく、円柱体や円筒
体等が好ましく使用できる。但し、得られる管状体の寸
法や厚みの精度を高める上で、製膜時の収縮を防止すべ
く、外面に管状表面を製膜基材を用いるのが好ましい。
製膜基材の材質としては、樹脂、金属、ガラス類、セラ
ミックなど何れでもよい。

【００２２】製膜基材への塗布は、均一な厚みで行うの
が好ましく、例えば遠心成形する方法、ディスペンサー
により塗布する方法、スクレーパを用いる方法、弾丸状
走行体を用いる方法等が挙げられる。製膜原液は、好ま
しくは−２０〜６０℃の温度範囲で塗布される。塗布厚
みは、製膜後の管状体の厚みと製膜過程での厚みの減量
等を考慮して、適宜決定される。

【００２３】次に、製膜基材に塗布された製膜原液を凝
固液に浸漬して溶剤置換により多孔質化するが、浸漬の
前に、吸湿雰囲気に所定時間放置することにより水分等
をドープに吸収させることで、表面付近の多孔質膜の孔
径コントロールを行ってもよい。例えばこの操作によ
り、表面にスキン層が形成されるようなドープ組成で
も、孔径をある程度大きくすることができる場合があ
る。

【００２４】凝固液としては用いる樹脂を溶解せずに、
上記溶剤と相溶性を有するものであれば、限定されない
が、水やメタノール、エタノール、イソプロピルアルコ
ール等のアルコール類及びこれらの混合液が用いられ、
特に水が好適に用いられる。浸漬時の凝固液の温度は特
に限定されないが、好ましくは０〜９０℃の温度であ
る。

【００２５】その後、凝固液から取り出し、凝固液を乾
燥除去する。乾燥温度は特に制限されないが、２００℃
以下での乾燥が望ましい。乾燥時には、熱収縮を防止す
べく、外面に管状表面を支持基材を用いるのが好まし
い。支持基材の外径は、乾燥前の管状体の内径の８０〜
９５％が好ましい。

【００２６】本発明では、厚みが厚すぎると脱溶剤に時
間がかかる傾向があり、また、薄過ぎると、ベルトとし
て強度が不十分となる傾向があるため、多孔質膜の厚み
は５〜５０μｍが好ましい。多孔質膜の空孔率について
は、強度を十分得ながら、湿式凝固法による製膜を好適
に行う上で、４０〜８０％が好ましい。また、同様の理
由より、多孔質膜の裏表面や断面の平均孔径は０．０５
〜７μｍが好ましい。断面の多孔質構造としては、十分
な強度を得る上で、フィンガーボイド構造よりスポンジ
構造が好ましい。

【００２７】本発明のシームレス管状体は、例えば電子
写真方式の画像形成装置の感光体ベルト、中間転写ベル
ト、転写搬送ベルト、転写定着ベルト、定着ベルト等の
各種の機能性ベルトのベルト基材、搬送ベルト、動力伝
達ベルトなどとして利用できる。その際、ベルト基材が
多孔質膜からなるため、機能性層をアンカー効果で表面
に固着させたり、孔内部に機能を付与する成分を含浸さ
せたりできる。

【００２８】機能性層をアンカー効果で表面に固着させ
るには、フィルムに形成する場合と同様に、機能性層を
形成するための原料液を表面に塗布した後、硬化させる
などすればよい。また、孔内部に機能を付与する成分を
含浸させるには、当該成分をバインダー樹脂等と共に含
有する原料液を塗布した後、圧力差、毛管現象などを利
用して含浸後、硬化させればよい。なお、孔内部に潤滑
剤等を含浸させて摺動性を改善するなども可能である。

【００２９】従って、本発明のシームレス管状体の好ま
しい使用形態としては、湿式凝固法により得られる芳香
族ポリアミド製の多孔質膜からなるシームレス管状体の
孔内に、他の成分（好ましくは樹脂組成物）の一部又は
全部が含浸されているシームレスベルトである。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実
施例等について説明する。なお、多孔質膜の平均孔径及
び空孔率は、次のようにして測定した。

【００３１】（１）多孔質膜の平均孔径多孔質膜について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い
て、断面の写真撮影を行い、その写真のコンピュターに
よる画像解析から平均孔径を求めた。

【００３２】（２）多孔質膜の空孔率空孔率（％）＝｛（重量／密度）／容積｝×１００多孔質膜の容積と重量を測定し、多孔質膜素材の密度を
用いて上式により、空孔率を求めた。

【００３３】〔実施例１〕アラミド樹脂（帝人（株）
製，テクノーラ：コポリパラフェニレン・３，４’−オ
キシジフェニレン・テレフタラミド）を用いて、アラミ
ド樹脂／ＮＭＰ／水／塩化カルシウム＝６／９０．９／
０．８／２．３（重量％）のドープを調製した。一方、
内型となる外径２５ｍｍφのガラス管と、その外周面と
の間に塗布用ギャップを形成すべく底面に内径２８ｍｍ
φの開口を有し、その底面から立設する周壁の内部にド
ープを保持するドープ保持具とを用意した。このドープ
保持具にガラス管の片端を挿入し、前記ドープを保持し
た状態で、ガラス管を移動させて、その外周面に管状に
ドープを塗布した。

【００３４】これをガラス管ごと直ちに２０℃の純水中
に浸漬して、溶剤置換により多孔質化させた。８時間以
上浸漬して、溶剤の除去を十分行った後、純水から取り
出し、ガラス管から湿潤状態のシームレス管状体を取り
出し、外径２２ｍｍφの塩化ビニールパイプに嵌め変え
て、６０℃で１時間乾燥させた。乾燥後、塩化ビニール
パイプから取り外し、厚み１００μｍ、内径２２ｍｍφ
のシームレス管状体を得た。この管状体について、走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面の観察を行ったとこ
ろ、厚み方向に連続孔が形成されたフィンガーボイド構
造となっていた。また、平均孔径は５μｍ、空孔率は４
０％であった。

【００３５】このシームレス管状体に対し、臭素化ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂のメチルエチルケトン５０
重量％溶液よりなる熱硬化性樹脂の原料組成物を外周面
に塗布し、１４０℃で３０分間硬化させた。この硬化物
について、上記と同様に断面観察を行ったところ、多孔
質膜の内部に熱硬化性樹脂が含浸されていた。また、塗
布側の表面から熱硬化性樹脂を剥離しようとしたが、界
面では剥離できなかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 77:00 Ｂ２９Ｋ 77:00 (72)発明者川島敏行大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA31 BA11 BA12 BB26 BE09 2H035 CA05 CB06 2H200 FA13 GA24 GB26 HB13 HB45 JB07 JB15 JC04 JC13 JC15 MA01 MA04 MA08 MA20 4F205 AA29 AC05 AG08 AG16 AG20 GA06 GB01 GE22 GW31 GW38 4F213 AA30 AG08 AG16 AG20 WA03 WB01 WC03 WE02 WE21 WF01 WF24 WK03 WK05 WW06 WW17 WW32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】湿式凝固法により得られる芳香族ポリア
ミド製の多孔質膜からなるベルト基材用シームレス管状
体。
【請求項２】少なくとも芳香族ポリアミドを溶剤に溶
解した製膜原液を、管状表面を有する製膜基材に管状に
塗布する工程と、製膜基材に塗布された製膜原液を凝固
液に浸漬して溶剤置換により多孔質化する工程と、前記
凝固液を乾燥除去する工程とを含むシームレス管状体の
製造方法。