JP2008248177A - エンドレスベルトの蛇行防止ガイド貼着用湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤、それを用いたエンドレスベルト、及びエンドレスベルトの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】溶融塗布可能な温度領域が70〜110℃の温度範囲内に存在することを特徴とするエンドレスベルトの蛇行防止ガイド貼着用湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤。
【選択図】なし
Description
電子写真式複写機やレーザープリンターのエンドレスベルトは、高精度で直進走行することが要求され、エンドレスベルトの周長精度が高いこと、各支持ローラの真円度、真直度が高いこと、支持ローラの軸が互いに平行であることが必要である。これらの条件が満たされないとエンドレスベルトの片寄り走行や蛇行が発生し、転写用ベルトに直接、または転写用ベルトに担持された用紙に順次転写される各トナー像の位置がずれてしまうことがあり、特にカラー画像の場合は、画像ズレ、色相変化等が発生するという不具合がある。しかしながら、これらの条件を満足するためには、エンドレスベルトやローラ、筐体の寸法精度や強度を大幅に上げなければならず、大幅なコスト上昇となる。
ベルト本体と蛇行防止ガイドとの貼着には、通常、アクリル系粘着剤を用いた両面テープが用いられる。しかし、両面テープを用いた場合には、初期接着性は良好であるが、ベルト本体と蛇行防止ガイドとの接着強度が不十分であり、耐久性に問題がある。
また、特許文献4には、一液性の常温硬化型の変性エポキシ樹脂を用いて接着する方法が提案されている。しかし、液状の接着剤では、接着剤のはみ出しや、初期接着性に劣るという問題がある。
また、特許文献6には、加熱することで溶融し、冷却固化するときに接着力を発揮する感熱型シート形状の接着部で、ベルト本体と蛇行防止ガイドを接着することが提案されている。しかしながら、特許文献6の感熱型シート形状の接着部は、接着する際に、120℃以上もの高温で溶解させることから温度によって影響を受けやすい材質からなるエンドレスベルトの接着には使用できないものであった。
したがって、接着力と初期接着性を兼ね備え、しかも比較的低温度でベルト本体と蛇行防止ガイドとを接着しうる接着剤、及びそれを用いた十分な接着力を有するエンドレスベルトを提供することが強く要望されていた。
(1)溶融塗布可能な温度領域が70〜110℃の温度範囲内に存在することを特徴とするエンドレスベルトの蛇行防止ガイド貼着用湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤。
(2)23℃、50%RHの条件下で、48時間硬化させた後の硬化物のN,N−ジメチルホルムアミド不溶分が60重量%以上であることを特徴とする(1)記載のエンドレスベルトの蛇行防止ガイド貼着用湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤。
(3)イソシアネート基の含有量が0.1〜3.0当量/kgであることを特徴とする(1)又は(2)記載のエンドレスベルトの蛇行防止ガイド貼着用湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤。
(4)(1)〜(3)のいずれかに記載の湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤で合成樹脂製の蛇行防止ガイドと合成樹脂製ベルト本体とを貼着してなるエンドレスベルト。
(5)前記合成樹脂製ベルト本体が、融点が130℃〜220℃の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする(4)記載のエンドレスベルト。
(6)前記熱可塑性樹脂が、フッ化ビニリデン系ポリマーであることを特徴とする(5)記載のエンドレスベルト。
(7)前記蛇行防止ガイドが、JISA基準による硬度が30〜95Hsである弾性体からなることを特徴とする(4)〜(6)のいずれかに記載のエンドレスベルト。
(8)前記蛇行防止ガイドが、ウレタンゴムからなることを特徴とする(7)記載のエンドレスベルト。
(9)前記合成樹脂製ベルト本体と前記蛇行防止ガイドとの剥離強度が、7.5N/10mm以上であることを特徴とする(4)〜(8)のいずれかに記載のエンドレスベルト。
(10)前記蛇行防止ガイドが、前記合成樹脂製ベルト本体の内周面に貼着されていることを特徴とする(4)〜(9)のいずれかに記載のエンドレスベルト。
(11)(1)〜(3)のいずれかに記載の湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤を70〜110℃で加熱溶融し、蛇行防止ガイドに塗布した後、合成樹脂製ベルト本体に貼着することを特徴とするエンドレスベルトの製造方法、
を要旨とするものである。
また、本発明の湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤は、湿気から遮蔽して保存すれば硬化反応が起こらない、すなわち貯蔵安定性に優れているという特性も有している。
したがって、本発明によって、ベルト本体と蛇行防止ガイドとを効率よく、高精度で製造することが可能となったばかりでなく、使用中に蛇行防止ガイドが剥離することがなく、しかも、表面にシワや波打などがないエンドレスベルトを提供することが可能となった。
ここで、湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤とは、室温下で固体で加熱溶融することで塗布可能となり、塗布して冷却固化することで接着力を発現する、いわゆるホットメルト接着剤のうち、分子中にイソシアネート基を有するウレタン系樹脂からなり、そのイソシアネート基が冷却固化後も雰囲気中の湿気と反応して硬化して架橋するタイプのものである。
また、ポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ポリカプロラクトンジオール、ポリカーボネートジオール、上記ジオールとジカルボン酸との重縮合反応によって得られるポリエステルポリオール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等があげられる。
なお、“溶融塗布可能”とは、通常のホットメルト接着剤の場合と同様に溶融した際の粘度が75000mPa・s以下、好ましくは40000mPa・s以下であることを意味している。
通常、ホットメルト接着剤は120℃以上で溶融させて使用するものが一般的であるが、このようなホットメルト接着剤を用いた場合、例えば、電子写真用エンドレスベルトに好適なフッ化ビニリデン系ポリマーのように、融点が220℃以下で耐熱性の乏しい熱可塑性樹脂からなるベルト本体に適用した場合、塗布時の熱や、それによる膨張収縮に起因するシワや波打ちが生じるという問題がある。したがって、本発明においては、ベルト本体に影響を与えない70〜110℃と極めて低温度で溶融塗布が可能な湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤を使用する。
エンドレスベルトに用いられる合成樹脂製ベルト本体は、合成樹脂製ベルト本体に要求される機能等を満足するように材質が適宜選択されるものであり、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂等からなる単層或いは多層フィルムが用いられる。特に、融点が130〜220℃の熱可塑性樹脂からなるベルト本体を使用するのが好ましい。融点が130〜220℃の熱可塑性樹脂としては、フッ化ビニリデン系ポリマー、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6−ナイロン12共重合体等が挙げられる。このうち、特にフッ化ビニリデン系ポリマーを使用するのが好ましい。フッ化ビニリデン系ポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体とフッ化ビニリデンとのグラフト共重合体等が挙げられる。また、必要に応じて導電剤等を配合して導電性、半導電性を付与したものであってもよい。合成樹脂製ベルト本体の厚さは、通常、0.02〜0.5mm程度が好ましい。なお、合成樹脂製ベルト本体はつなぎ目があってもなくても良い。
先ず、合成樹脂製ベルト本体と蛇行防止ガイドとを用意する。ここで、合成樹脂製ベルト本体は、必要に応じてプライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理がなされていてもよい。
次いで、上述する湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤を70〜110℃で加熱溶融し、蛇行防止ガイドに塗布する。なお、蛇行防止ガイドは、接着剤を塗布する前に予め50〜140℃好ましくは50〜100℃に加熱しておくことが、塗布した後、貼着前に急激な粘度上昇(固化)を防止する上で好ましい。また、塗布する接着剤の厚みは10〜500μm特に40〜400μmであることが好ましい。
しかる後に、合成樹脂製ベルト本体に、蛇行防止ガイドの接着剤塗布面に押圧して貼着する。蛇行防止ガイドの貼着位置は特に限定されるものではないが、合成樹脂製ベルト本体の内周面が好ましく、特に、ベルト本体の片方の側端に沿って、或いは両側端に沿って貼着されていることが好ましい。
貼着後、接着剤が冷却固化すると、取り扱いに十分な初期接着性が発現するので、すぐにエンドレスベルトを取り扱うことができる。
しかる後、接着剤は、空気中の湿気と反応して、室温下でも硬化が進行して架橋構造を形成する。その結果、ベルト本体と蛇行防止ガイドは、エンドレスベルトを長時間駆動しても蛇行防止ガイドが剥離したりしない接着強度に到達する。更に、合成樹脂製ベルト本体と蛇行防止ガイドの材質や表面処理の有無等にもよるが、本発明の接着剤を使用することにより、ベルト本体と蛇行防止ガイドの180°剥離強度を7.5N/10mm以上、好ましくは10.0N/10mm以上、更には15.0N/10mm以上とすることも可能である。
<イソシアネート基の含有量>
接着剤を100mlの密栓フラスコへ精秤し、0.5Nのジ−n−ブチルアミンのトルエン溶液10mlをピペットで加え接着剤を溶解させる。室温下10〜20分間放置後、イソプロピルアルコール20mlを加え、指示薬としてブロムクレゾールグリーンを用いて、0.5N塩酸水溶液で滴定した。同様にブランクテストも行い、その差よりイソシアネート基の含有量(当量/kg)を求めた。
<100℃における溶融粘度>
毛細管型レオメーター(島津製作所製高化式フローテスターCFT−500型)を用い、荷重10kgf/cm2で、100℃における溶融粘度を測定した。
<硬化物のDMF不溶分>
23℃、50%RH、48時間の条件で湿気硬化させた接着剤の硬化物を、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させ、不溶分の乾燥後の重量を測定した。測定値から下記式によりDMF不溶分を求めた。
DMF不溶分(%)=(乾燥後の重量/試験に供した試料の重量)×100
<初期接着性>
合成樹脂製ベルト本体に蛇行防止ガイドを貼着した直後、合成樹脂製ベルト本体を台上に直立させて(蛇行防止ガイドが台から離れていることを条件とする)、自重による蛇行防止ガイドのズレが生じるかどうかを評価した。
○:全くズレが生じない。
△:0.5mm未満のズレが生じる。
×:0.5mm以上のズレが生じる。
<180°剥離強度の測定方法>
得られたエンドレスベルトを、蛇行防止ガイドに沿って幅4mm、長さ150mmの試料を切り出し、蛇行防止ガイドと合成樹脂製ベルト本体との剥離強度を、オートグラフDCS−5000を用い、引っ張り速度20mm/分で、180°剥離試験により測定した。なお測定値は、100mm剥離した際の最大値とし、10mm幅に換算して求めた。
<エンドレスベルトの表面状態>
得られたエンドレスベルトの表面状態を目視により評価した。
○:エンドレスベルトにシワや波打ちは見られない。
×:エンドレスベルトにシワ若しくは波打ちが見られる。
〔接着剤A〕
市販の湿気硬化型シリコーン系接着剤(スーパーX2、セメダイン製)を使用した。
〔接着剤B〕
市販の両面テープ(ダイタック#8103D、大日本インキ製)を使用した。
〔接着剤C〕
120℃で溶融するウレタン系ホットメルト接着剤を使用した。
〔実施例1〕
イソシアネート基の含有量が0.43当量/kg、100℃における溶融粘度が6000mPa・sである市販の湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤を使用した。この接着剤を硬化させた硬化物のDMF不溶分は95重量%であった。
〔実施例2〕
イソシアネート基の含有量が0.54当量/kg、100℃における溶融粘度が22000mPa・sである市販の湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤を使用した。この接着剤を硬化させた硬化物のDMF不溶分は77重量%であった。
〔比較例1〕
予め真空乾燥により脱水処理したエチレングリコール(0.2mol)と2,4−トルイレンジイソシアネート(0.42mol)とを、ジブチルチンラウレート(0.1wt%)の存在下で反応させ、イソシアネート基の含有量が4.7当量/kg、100℃における溶融粘度が120mPa・sである湿気硬化型ウレタン系接着剤を得た。この接着剤は室温下で液状であった。なお、この接着剤を硬化させた硬化物のDMF不溶分は97重量%であった。
〔比較例2〕
予め真空乾燥により脱水処理したアジピン酸、セバチン酸と1,4−ブタンジオールよりなるポリエステルポリオール(0.05mol)と2,4−トルイレンジイソシアネート(0.056mol)とをジブチルチンラウレート(0.1wt%)の存在下で反応させ、イソシアネート基の含有量が0.10当量/kgである湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤を得た。この接着剤は、110℃で加熱しても溶融せず、70〜110℃の温度領域で溶融塗布は不可能であった。なお、この接着剤を硬化させた硬化物のDMF不溶分は55重量%であった。
〔実施例3〜6、比較例3〕
表1に記載の接着剤を、100℃で加熱して溶融させ、70℃で予備加熱した蛇行防止ガイド(ウレタンゴム製、厚さ1mm、幅4mm、硬度70Hs)に厚みが130μmとなるように塗布した。この蛇行防止ガイドを、表面をコロナ処理した表1に示す材質のベルト本体(チューブ状、厚さ100μm、幅330mm、内周長800mm)の内周面の片側端部に沿って貼着し冷却後に初期接着性を評価した。また、同様に貼着し冷却後、23℃、50%RHの雰囲気中で48時間放置した後、180°剥離強度、及び得られたエンドレスベルトの表面状態を評価した。その結果を初期接着性と合わせて表1に示す。
〔比較例4〜6〕
接着剤Aを、常温で蛇行防止ガイド(ウレタンゴム製、厚さ1mm、幅4mm、硬度70Hs)に厚みが130μmとなるように塗布した。この蛇行防止ガイドを、表面をコロナ処理した表1に示す材質のベルト本体(チューブ状、厚さ100μm、幅330mm、内周長800mm)の内周面の片側端部に沿って貼着して初期接着性を測定した。また、同様に貼着し、23℃、50%RHの雰囲気中で48時間放置した後、180°剥離強度、及び得られたエンドレスベルトの表面状態を評価した。その結果を初期接着性と合わせて表1に示す。
〔比較例7〕
接着剤Bを貼り付けた蛇行防止ガイド(ウレタンゴム製、厚さ1mm、幅4mm、硬度70Hs)を、表面をコロナ処理した表1に示す材質のベルト本体(チューブ状、厚さ100μm、幅330mm、内周長800mm)の内周面の片側端部に沿って貼着し、初期接着性を測定した。また、同様に貼着して180°剥離強度、及び得られたエンドレスベルトの表面状態を評価した。その結果を初期接着性と合わせて表1に示す。
〔比較例8〕
接着剤Cを、125℃で加熱して溶融させ、70℃で予備加熱した蛇行防止ガイド(ウレタンゴム製、厚さ1mm、幅4mm、硬度70Hs)に厚みが100μmとなるように塗布した。この蛇行防止ガイドを、表面をコロナ処理した表1に示す材質のベルト本体(チューブ状、厚さ100μm、幅330mm、内周長800mm)の内周面の片側端部に沿って貼着し冷却後に初期接着性を評価した。また、同様に貼着して180°剥離強度、及び得られたエンドレスベルトの表面状態を評価した。その結果を初期接着性と合わせて表1に示す。
また、常温で液状である比較例1の湿気硬化型ウレタン系接着剤を使用した場合は、貼着後、蛇行防止ガイドがずれてしまい、使用できないものであった。更に、比較例2の接着剤は、後述するホットメルト接着剤と同様に、高温にして加熱溶融する必要があるため、本発明の目的を満足するものではなかった。
一方、湿気硬化型シリコーン系接着剤(接着剤A)を使用した場合は、初期接着性、湿気硬化後の剥離強度共に不十分であり、両面テープ(接着剤B)を使用した場合は、初期接着性は良好であったが、剥離強度が不十分であった。また、ウレタン系ホットメルト接着剤(接着剤C)を使用した場合は、125℃で加熱溶融したことから、得られたエンドレスベルトの表面にシワが生じてしまった。
Claims (11)
- 溶融塗布可能な温度領域が70〜110℃の温度範囲内に存在することを特徴とするエンドレスベルトの蛇行防止ガイド貼着用湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤。
- 23℃、50%RHの条件下で、48時間硬化させた後の硬化物のN,N−ジメチルホルムアミド不溶分が60重量%以上であることを特徴とする請求項1記載のエンドレスベルトの蛇行防止ガイド貼着用湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤。
- イソシアネート基の含有量が0.1〜3.0当量/kgであることを特徴とする請求項1又は2記載のエンドレスベルトの蛇行防止ガイド貼着用湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤で合成樹脂製の蛇行防止ガイドと合成樹脂製ベルト本体とを貼着してなるエンドレスベルト。
- 前記合成樹脂製ベルト本体が、融点が130℃〜220℃の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項4記載のエンドレスベルト。
- 前記熱可塑性樹脂が、フッ化ビニリデン系ポリマーであることを特徴とする請求項5記載のエンドレスベルト。
- 前記蛇行防止ガイドが、JIS K7215に準拠したデュロメータA硬さが30〜95Hsである弾性体からなることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載のエンドレスベルト。
- 前記蛇行防止ガイドが、ウレタンゴムからなることを特徴とする請求項7記載のエンドレスベルト。
- 前記合成樹脂製ベルト本体と前記蛇行防止ガイドとの剥離強度が、7.5N/10mm以上であることを特徴とする請求項4〜8のいずれかに記載のエンドレスベルト。
- 前記蛇行防止ガイドが、前記合成樹脂製ベルト本体の内周面に貼着されていることを特徴とする請求項4〜9のいずれかに記載のエンドレスベルト。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤を70〜110℃で加熱溶融し、蛇行防止ガイドに塗布した後、合成樹脂製ベルト本体に貼着することを特徴とするエンドレスベルトの製造方法。
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