KR20160103028A

KR20160103028A - 토너 클리닝용 시트 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20160103028A
Application number: KR1020167018826A
Authority: KR
Inventors: 사토시 나루코; 다카시 기무라
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-08-31
Also published as: CN105829975A; EP3088966A4; JPWO2015098902A1; EP3088966B1; US20160319486A1; WO2015098902A1; EP3088966A1; JP6417944B2; US9834889B2

Abstract

본 발명은 우수한 내열성을 구비하고, 토너 클리닝용 가열 롤러의 온도 오버슈트가 있어도 충분한 인장 강도를 유지하고, 또한, 클리닝성이 좋으며 또한 저렴하고 안정된 공급 가능한 토너 클리닝용 시트를 제공한다. 본 발명의 토너 클리닝용 시트는, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유와 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를 포함하고, 상기한 열 가소성 섬유의 적어도 일부가 융착되어, 인접하는 열 가소성 섬유와 결합하고 있는 토너 클리닝용 시트이다. 본 발명의 토너 클리닝용 시트는, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유와 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를 포함하는 토너 클리닝용 시트의 제조 방법이며, 상기한 열 가소성 섬유의 적어도 일부를 융착시켜, 인접하는 열 가소성 섬유와 결합시키는 결합 공정을 행함으로써 제조할 수 있다.

Description

토너 클리닝용 시트 및 그의 제조 방법{TONER CLEANING SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은 복사기의 정착 벨트 등에 잔류하는 토너를 제거하기 위한 토너 클리닝용 시트 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 전자 사진법에 의한 복사기 등에서는, 감광체 드럼 상에 전기적 잠상을 형성하고, 얻어진 잠상을 토너상으로 하여, 종이 등의 전사재에 토너상을 전사한 후, 종이 등을 가열이나 가압 등에 의해 정착시켜, 복사 혹은 기록 화상을 얻는 방법이 있다.

이와 같은 복사기 등은 현상에 의해 얻어진 감광체 드럼 상의 토너상을 전사재에 전사시킨 후, 서로 가압 회전하는 정착 롤러와 가압 롤러 사이에 상기한 토너상을 갖는 전사재를 통과시켜, 상기한 정착 롤러의 열과 압력에 의해 토너상을 전사재에 융착시키는 것이다.

상기한 정착 롤러는 정착 벨트를 구비하는데, 이 정착 벨트에는 전사재에 정착하지 않은 잔존 토너나 전사재인 종이의 가루 등이 부착되어, 새로운 토너상의 정착에 지장이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 정착 벨트 상에 부착된 토너나 지분(紙粉)을 연속적으로 클리닝할 필요가 있다. 또한, 정착 벨트를 구비하지 않는 정착 롤러라도, 상기와 마찬가지로, 부착된 토너나 지분을 연속적으로 클리닝할 필요가 있다.

상기와 같은 토너 등을 제거하는 방법의 하나로, 롤에 감은 부직포 등의 토너 클리닝용 시트를 공급하고, 상기한 시트와 정착 벨트를 토너 클리닝용 가열 롤과 가압 롤러 사이에 가열 압접하여 통과시킴으로써, 정착 벨트 상에 부착된 토너나 지분을 상기한 시트로 이행시켜, 정착 벨트 상의 토너 등을 제거하는 방법이 있다.

토너 클리닝용 시트로서는, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 셀룰로오스 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 레이온 섬유, 비닐론 섬유 및 펄프 섬유 등을 사용한 직물, 편물 및 부직포가 사용된다(특허문헌 1 참조).

이 경우, 토너 클리닝용 가열 롤러는 통상 180 내지 200℃ 전후의 온도에서 작동하기 때문에, 토너 클리닝용 시트에는 180 내지 200℃ 전후의 온도에서의 내열성이 필요하다. 게다가, 복사기는 대기 상태부터 인쇄를 개시할 때에는, 토너 클리닝용 가열 롤러의 온도를 급속하게 소정 온도로 올리는 관계상, 순간적으로 소정 온도를 초과하여(즉, 오버슈트하여) 230℃ 전후의 온도에까지 도달한다. 그로 인해, 토너 클리닝용 시트는 230℃ 전후의 온도의 순간적 가열에 대한 강도 유지가 요구된다. 또한, 이 용도에 있어서 클리닝성이 우수하면, 복사기에 넣는 토너 클리닝용 시트의 길이를 짧게 할 수 있어, 공간 절약화(즉, 복사기의 소형화)가 가능해지는 점에서, 클리닝성이 우수한 것도 요구된다.

한편, 내열성을 높인 시트로서, 폴리페닐렌설파이드 섬유를 포함하는 페이퍼가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).

또한, 상기 시트와는 별도로, 아라미드 섬유를 포함하는 토너 클리닝용 시트도 제안되어 있다(특허문헌 3 참조). 아라미드 섬유란, 아미드 결합(-NHOC-)이 벤젠환과 같은 방향환을 결합하여 고분자 폴리아미드를 형성한 합성 섬유이며, 방향족 폴리아미드라고도 불린다. 그 중에서도 메타아라미드 섬유는 내열성이 우수하다.

일본 특허 공개(평) 10-116011호 공보 일본 특허 공개 제2012-127018호 공보 일본 특허 공개(평) 7-287496호 공보

그러나, 상기한 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 종래의 토너 클리닝용 시트는 내열성이 충분하지 않아, 아직 충분히 만족할 수 있는 것이라고는 할 수 없었다.

또한, 상기한 특허문헌 2에 기재된 PPS 섬유를 사용한 시트를 토너 클리닝용에 사용했다고 해도, 토너 클리닝용 가열 롤러가 오버슈트에 의해 230℃ 전후의 온도에 도달하면, 시트가 연화되어, 시트가 늘어나 버려 실용성의 관점에서는 충분하다고는 할 수 없었다.

또한, 상기한 특허문헌 3에 기재된 바와 같은 메타아라미드 섬유를 사용한 토너 클리닝용 시트는 비용이 높고, 원료의 입수가 곤란하다는 과제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 과제를 개선하여, 우수한 내열성을 구비하고, 토너 클리닝용 가열 롤러의 온도 오버슈트가 있어도 가열 인장 파단 강도의 저하가 적어 우수한 내구성을 가짐과 함께, 클리닝성이 우수하며, 또한 저렴한 토너 클리닝용 시트를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하려는 것으로서, 본 발명의 토너 클리닝용 시트의 제조 방법은, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유와 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를 포함하는 토너 클리닝용 시트의 제조 방법이며, 상기한 열 가소성 섬유의 적어도 일부를 융착시켜, 인접하는 열 가소성 섬유와 결합시키는 결합 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트의 제조 방법이다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 제조 방법의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류와 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를, 얇은 막상으로 배치하여 섬유 웹을 형성하는 섬유 웹 형성 공정 후, 상기한 결합 공정을 행하는 것이다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 제조 방법의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 섬유 웹 형성 공정 및 상기한 결합 공정을 행하는 토너 클리닝용 시트의 제조가 습식 초지법(抄紙法)에 의해 행하여지는 것이다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 제조 방법의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 습식 초지법이, 습식 부직포를 제작하는 공정을 행한 후, 제작된 습식 부직포를 가열 가압 처리하는 공정을 행하는 것이다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 제조 방법의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 습식 부직포를 제작하는 공정이, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종의 섬유를 물에 분산시킨 열 가소성 섬유 슬러리를 제작하는 공정, 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를 물에 분산시킨 셀룰로오스 섬유 슬러리를 제작하는 공정, 상기한 양 슬러리를 혼합하여 혼합 슬러리로 하는 공정, 및 상기의 혼합 슬러리를 사용하여 초지기로 초지한 후, 건조하여 습식 부직포로 하는 공정을 행하는 것이다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 제조 방법의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 가열 가압 처리가 상기한 습식 부직포를 캘린더 가공기 및/또는 열 프레스기로 가열 가압 처리하는 것이다.

또한, 본 발명의 토너 클리닝용 시트는, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유와 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를 포함하고, 상기의 열 가소성 섬유의 적어도 일부가 융착되어, 인접하는 열 가소성 섬유와 결합하고 있는 토너 클리닝용 시트이다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 셀룰로오스 섬유는 목재 펄프 섬유이다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 열 가소성 섬유는 연신사와 미연신사 양쪽을 포함하는 것이다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 연신사는 폴리페닐렌설파이드 연신사이며, 상기한 미연신사는 폴리페닐렌설파이드 미연신사이다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유와 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유의 사용 비율은 질량 비율로 8:2 내지 2:8이다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 폴리페닐렌설파이드 연신사와 상기한 폴리페닐렌설파이드 미연신사의 사용 비율은 질량 비율로 7:3 내지 3:7이다.

본 발명에 따르면, 사용 환경 온도(180 내지 200℃)에 대한 장기적인 내열성 및 토너 클리닝용 가열 롤러의 온도 오버슈트에 의한 순간적인 고온 가열(230℃)에 대한 내열성을 구비하고 있으며, 또한 클리닝성이 우수하며, 또한 저렴하고, 안정된 공급이 가능한 토너 클리닝용 시트가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 토너 클리닝용 시트를 예시하는 도면 대용 사진이다.

이어서, 본 발명의 토너 클리닝용 시트와 그의 제조 방법에 대하여, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 설명한다.

본 발명에 관한 토너 클리닝용 시트의 특징은, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유와, 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를 포함하고, 상기의 열 가소성 섬유의 적어도 일부가 융착되어, 인접하는 섬유와 결합하고 있는 데 있다.

융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유는, 토너 클리닝용 시트의 사용 환경 온도의 180 내지 200℃에 대하여, 융점이 충분히 높아, 토너 클리닝용 시트의 장기간 사용 환경 온도에 노출된 경우에도 충분한 사용 강력을 유지한다. 융점은 265℃ 이상이면 되지만, 융점이 높을수록 원료 및 제조 비용이 높아지는 경향이 있어, 350℃까지의 융점을 갖는 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유를 실질적으로 사용할 수 있는 상한이다.

본 발명에 있어서 융점이란, 시차 주사 열량계에 의해 측정하여, 2번째의 승온 과정에서의 융점을 가리킨다. 상세하게는, 시차 주사 열량계(예를 들어, 시마즈 세이사쿠쇼사제 DSC-60)에 섬유 샘플을 봉입하고, 질소 분위기 중에서 20℃로부터 320℃의 온도까지 10℃/분의 속도로 승온한 후, 액체 질소를 사용하여 급냉하고, 다시 질소 분위기 중에서 20℃로부터 320℃의 온도까지 10℃/분의 속도로 승온한다. 이 2번째의 승온 과정에서 관찰되는 주 흡열 피크가 나타나는 온도를 측정하여, 융점으로 한다.

상기한 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로서는, 예를 들어 폴리페닐렌설파이드 섬유(이하, PPS 섬유라고 칭하는 경우가 있다. 융점 285℃), 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유(이하, PTFE 섬유라고 칭하는 경우가 있다. 융점 327℃), 에틸렌·테트라플루오로에틸렌 공중합체 섬유(이하, ETFE 섬유라고 칭하는 경우가 있다. 융점 270℃), 액정 폴리에스테르 섬유(이하, LCP 섬유라고 칭하는 경우가 있다), 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유(이하, PEN 섬유라고 칭하는 경우가 있다. 융점 269℃), 폴리에테르에테르케톤 섬유(이하, PEEK 섬유라고 칭하는 경우가 있다. 융점 334℃) 및 트리아세테이트 섬유로 이루어지는 군으로부터 선택된 섬유인 것이 바람직하고, 이들은 1종 이상으로 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 특히 강도와 내열성이 우수한 PPS 섬유를 바람직하게 사용할 수 있다.

PPS 섬유의 시판품으로서는 도레이제 "토르콘(TORCON)"(등록 상표), PTFE 섬유로서는 도레이제 "토요플론"(등록 상표), ETFE 섬유로서는 쿠레하 고우센제의 섬유, LCP 섬유로서는 KB 세이렌제 "제크시온"(등록 상표) 및 PEN 섬유로서는 데이진제 "테오넥스"(등록 상표) 등이 있고, 시판품으로서 모두 이용 가능하다.

또한, 본 발명에 있어서는 열 가소성 섬유의 적어도 일부가 융착되어, 인접하는 열 가소성 섬유와 결합함으로써, 시트의 강력을 높이는 데다가, 융착된 열 가소성 섬유가 섬유간의 간극을 매립함으로써, 시트의 표면이 평활해지기 때문에, 클리닝 시에 정착 벨트와 접촉하는 면적이 넓어져, 클리닝성이 우수한 시트가 얻어진다. 적어도 일부가 융착된다라 함은, 융착에 의해 섬유의 형태가 남아 있는 부위가 있을 수도 있고, 섬유 전체가 융착에 의해 변형되어, 섬유의 형태가 남아 있지 않은 형태의 것도 포함된다.

도 1은 본 발명의 토너 클리닝용 시트를 예시하는 도면 대용 사진이며, 열 가소성 섬유의 적어도 일부가 융착되어, 인접하는 열 가소성 섬유와 결합하고 있는 것이 도시되어 있다.

이와 같이 융점 265℃ 이상의 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유를 사용하면서, 이 열 가소성 섬유의 적어도 일부를 융착하여 인접하는 열 가소성 섬유와 결합시키기 위해서는, 셀룰로오스 섬유와 열 가소성 섬유를 혼합하여 사용하여 시트상으로 한 후, 열 가소성 섬유가 융착될 수 있는 온도에서 가열 가압 처리함으로써 융착시키는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 토너 클리닝용 시트는 셀룰로오스 섬유를 포함하지만, 이 셀룰로오스 섬유는 비용융성이며, 순간적 내열성과 치수 안정성이 우수하기 때문에, 상기한 열 가소성 섬유와 병용함으로써, 가열 롤러의 오버슈트에 의해 사용 환경 온도 이상에 도달했을 때에도 충분한 강력을 유지한다.

상기한 열 가소성 섬유와 셀룰로오스 섬유의 사용 비율은 질량비로 9:1 내지 1:9의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8:2 내지 2:8의 범위이며, 더욱 바람직하게는 7:3 내지 3:7의 범위이다. 열 가소성 섬유의 비율을 이 범위로 함으로써, 셀룰로오스 섬유에 의한 가열 인장 파단 강도 저하 억제 효과가 충분히 발휘되어, 우수한 내열성을 갖는 토너 클리닝용 시트를 실용적인 비용으로 제공할 수 있는 점에서 특히 바람직한 형태이다.

본 발명에서 사용되는 셀룰로오스 섬유는 천연 섬유와 재생 섬유로 크게 구별되지만, 본 발명에는 무엇이든 사용할 수 있다. 이들 셀룰로오스 섬유는, 일반적으로 비용융성이며, 가열에 의해 연화되지 않아, 치수 안정성도 우수하여, 셀룰로오스 섬유를 열 가소성 섬유와 병용함으로써, 얻어지는 시트의 내열성이 향상된다.

상기한 천연 섬유로서는, 예를 들어 크라프트 펄프, 기계 펄프 및 파지 펄프 등의 목재 펄프 외에, 사이살마, 마닐라마, 사탕수수, 코튼, 실크, 대나무 및 케나프 등의 비목재 펄프도 사용할 수 있다. 단, 지력 강도나 치수 안정성과 같은 물성면 및 입수하기 쉽고 저렴한 점에서, 목재 펄프를 사용하는 것이 바람직한 형태이다.

목재 펄프를 사용하는 경우, 크라프트 펄프로서는, 예를 들어 침엽수 표백 크라프트 펄프, 활엽수 표백 크라프트 펄프 등의 표백 크라프트 펄프, 침엽수 미표백 크라프트 펄프, 활엽수 미표백 크라프트 펄프 등의 미표백 크라프트 펄프, 침엽수 반표백 크라프트 펄프, 활엽수 반표백 크라프트 펄프 등의 반표백 크라프트 펄프, 침엽수 아황산 크라프트 펄프 및 활엽수 아황산 크라프트 펄프 등의 아황산 크라프트 펄프 등을 사용할 수 있다.

또한, 기계 펄프로서는, 예를 들어 스톤 그라운드 펄프, 가압 스톤 그라운드 펄프, 리파이너 그라운드 펄프, 케미그라운드 펄프, 서모그라운드 펄프, 그라운드 펄프, 서모메카니컬 펄프, 케미서모메카니컬 펄프 및 리파이너 메카니컬 펄프 등을 사용할 수 있다.

또한, 파지 펄프로서는, 예를 들어 신문 파지, 잡지 파지, 골판지 파지, 차 파지, 크라프트 봉투 파지, 광고지 파지, 오피스 파지, 상백 파지, 켄트 파지, 구조 파지, 지권 파지 등으로부터 제조된 이해(離解) 파지 펄프, 탈묵 파지 펄프, 이해·탈묵 파지 펄프 및 탈묵·표백 파지 펄프 등을 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 다양한 목재 펄프를 사용할 수 있지만, 그 중에서도 크라프트 펄프가 리그닌 등의 경질 수지를 포함하지 않기 때문에 섬유가 유연한 것이 바람직하다.

크라프트 펄프를 사용하는 경우, 침엽수 크라프트 펄프 및 활엽수 크라프트 펄프의 한쪽만을 사용할 수도 있지만, 양쪽을 혼합하여 사용할 수도 있다.

침엽수 크라프트 펄프는, 활엽수 크라프트 펄프와 비교하여 섬유가 부드럽고 길기 때문에, 다른 섬유와 얽히기 쉬워, 지력 강도의 향상을 도모하는 데 있어서 적합하다. 한편, 활엽수 크라프트 펄프는, 침엽수 크라프트 펄프와 비교하여 섬유 길이가 짧기 때문에 다른 섬유와의 얽힘은 떨어지지만, 섬유간의 간극을 매립하는 작용과 미세 섬유의 수율 향상 작용을 가져, 클리닝성의 향상을 도모하는 데 있어서 적합하다.

또한, 재생 섬유로서는, 예를 들어 레이온, 폴리노직, 큐프라 및 리오셀 등의 섬유를 들 수 있다. 시판되고 있는 재생 섬유로서는, 다이와보 레이온제 레이온 및 아사히 가세이제 큐프라 섬유 "벰베르그"(등록 상표) 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기한 열 가소성 섬유로서는, 연신사와 미연신사 양쪽이 포함되어 있는 것이 바람직한 형태이다. 연신사는 결정화도가 높아 가열 가압 처리에 의해 연화되기 어렵지만, 내열성이 우수하고, 일반적으로 강도도 우수하다.

연신사의 인장 강도는 높을수록 바람직한데, 예를 들어 2 내지 10N/dtex가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 내지 10N/dtex이다.

또한, 미연신사는 결정화도가 낮아, 가열 가압 처리에 의해 연화되어 인접하는 섬유와 결합하기 쉽기 때문에, 얻어지는 시트의 표면은 보다 평활해져, 클리닝성이 우수한 시트가 얻어진다. 이와 같은 이유로 인하여, 연신사의 혼율이 많을수록 내열성이 향상되고, 반대로, 미연신사의 혼율이 많을수록 클리닝성을 향상시킬 수 있다. 그로 인해, 연신사와 미연신사의 질량비는 9:1 내지 1:9인 것이 바람직하고, 8:2 내지 2:8인 것이 보다 바람직하고, 3:7 내지 7:3인 것이 더욱 바람직하다.

일반적으로, 미연신사는 연신사보다 저온에서 연화되기 때문에, 연신사와 미연신사를 혼합하여 사용하고, 미연신사가 융착될 수 있는 온도이며 또한 연신사가 연화되지 않는 온도에서 가열 가압 처리함으로써, 미연신사만을 연화시켜, 인접하는 섬유와 결합시킬 수 있어, 내열성과 클리닝성 모두 우수한 시트를 얻을 수 있다.

연신사와 미연신사는, 상이한 열 가소성 수지로부터 얻어지는 것일 수도 있지만, 융착성의 관점에서, 양자가 공통되는 골격을 갖고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기한 열 가소성 섬유는 PPS 섬유인 것이 내열성의 관점에서 바람직하고, 이와 같은 이유로 인하여, 상기의 연신사가 폴리페닐렌설파이드 연신사이며, 상기한 미연신사가 폴리페닐렌설파이드 미연신사인 것이 바람직하다.

PPS 섬유는 (-C₆H₄-S-)를 주된 중합체 구조 단위로 하는 중합체로 이루어지는 합성 섬유이며, 우수한 내열성을 갖는다. PPS 중합체의 대표예로서는, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌설파이드술폰, 폴리페닐렌설파이드케톤, 이들의 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 및 그들의 혼합물 등을 들 수 있다.

이어서, 본 발명의 토너 클리닝용 시트의 제조 방법에 대하여 설명한다.

<시트의 제조 방법>

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 제조 방법은, 기본적으로, 섬유를 얇은 막상으로 배치하여 섬유 웹을 형성하는 단계와, 형성된 섬유 웹을 결합하는 단계로 구성된다.

섬유 웹의 형성 방법으로서는, 예를 들어 기계적으로 빗질하면서 형성하는 카딩법, 공기류를 이용하여 랜덤하게 형성하는 에어 레이드법, 용융된 열 가소성 고분자 화합물을 연속적으로 토출하면서 형성하는 스펀본드법, 스펀본드법의 일종이며, 고온의 공기를 맞으면서 보다 가는 섬유로서 형성하는 멜트블로운법 및 매우 짧은 섬유를 물에 혼합하여 초지법에 의해 형성하는 습식 초지법 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 2종 이상의 섬유 소재를 균일하게 분산시킨 시트를 생산할 수 있는 것, 시트의 물성 분포나 생지 단위 면적당 중량의 안정성을 확보하여, 우수한 클리닝성을 안정적으로 실현할 수 있는 것 등으로 인하여, 본 발명에는 습식 초지법이 적합하다. 습식 초지법에 의하면, 시트의 생지 단위 면적당 중량의 불균일이 적고, 시트의 표면도 평활하기 때문에, 클리닝성이 안정적으로 우수한 시트가 된다.

형성된 섬유 웹의 결합 방법으로서는, 열로 섬유를 결합시키는 서멀 본드법(히트 본드법), 함침하거나 분사하거나 한 접착제로 섬유를 결합시키는 레진 본드법(케미컬 본드법), 미늘이 있는 바늘을 찔러 기계적으로 섬유를 결합시키는 니들 펀치법 및 고압수류를 사용하여 섬유를 얽히게 하는 워터 제트법(스펀레이스법) 등을 들 수 있다.

<습식 초지법에 의한 시트의 제법>

본 발명에 있어서, 적절하게 사용되는 습식 초지법에 의한 토너 클리닝용 시트의 제작은, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종의 섬유를 물에 분산시킨 열 가소성 섬유 슬러리를 제작하는 공정, 비용융성의 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를 물에 분산시킨 셀룰로오스 섬유 슬러리를 제작하는 공정, 상기한 양 슬러리를 혼합하여 혼합 슬러리로 하는 공정, 얻어진 혼합 슬러리를 사용하여 초지기로 초지한 후, 건조하여 습식 부직포로 하는 공정, 및 제작한 상기한 습식 부직포를 캘린더 가공기나 열 프레스기로 가열 가압 처리하는 공정으로 크게 구별할 수 있다.

<열 가소성 섬유 슬러리의 제작>

습식 초지법에서 사용되는 열 가소성 섬유 슬러리는, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유를 물에 혼합시킨 것이며, 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유와 물의 사용 비율은 질량비로 1:100 내지 10:100의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1:100 내지 5:100의 범위이며, 특히 바람직하게는 1:100 내지 2:100의 범위이다. 또한, 이 열 가소성 섬유 슬러리에는, 필요에 따라 분산제나 점도 조정제나 소포제 등을 첨가할 수도 있다.

열 가소성 섬유 슬러리에 사용되는 열 가소성 섬유는 그 섬유 길이가 2 내지 38㎜의 범위 내인 것이 바람직하고, 2 내지 20㎜인 것이 보다 바람직한 형태이다. 섬유 길이가 상기한 범위 내이면, 초지용의 원액에 보다 균일하게 분산시키는 것이 가능해져, 초지한 후의 습식 부직포가 충분한 인장 강력을 갖는다.

또한, 열 가소성 섬유의 굵기에 대해서도, 초지용의 원액에 섬유가 응집되지 않고 균일 분산할 수 있는 점에서, 단섬유 섬도는 0.1 내지 10.0dtex의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 단섬유 섬도는 보다 바람직하게는 0.5 내지 10.0dtex이며, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 6.0dtex이다.

<셀룰로오스 섬유 슬러리>

본 발명에서 사용되는 셀룰로오스 섬유 슬러리는 비용융성의 셀룰로오스 섬유를 물에 혼합시킨 것이며, 셀룰로오스 섬유와 물의 사용 비율은 질량비로 1:100 내지 10:100의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1:100 내지 5:100의 범위이며, 특히 바람직하게는 2:100 내지 4:100의 범위이다. 이 셀룰로오스 섬유 슬러리에는, 필요에 따라 분산제나 점도 조정제나 소포제 등을 첨가할 수도 있다.

셀룰로오스 섬유 슬러리에 사용되는 셀룰로오스 섬유의 섬유 길이는 1 내지 38㎜의 범위 내인 것이 바람직하다. 섬유 길이가 1 내지 38㎜의 범위 내이면, 초지용의 원액에 균일하게 분산이 가능해져, 초지한 후의 습식 부직포가 충분한 인장 강력을 갖는다. 또한, 섬유의 굵기에 대해서도, 초지용의 원액에 섬유가 응집되지 않고 균일 분산할 수 있는 점에서, 단섬유 섬도는 0.1 내지 10.0dtex의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 섬유 길이는 바람직하게는 4 내지 20㎜이며, 더욱 바람직하게는 5 내지 10㎜이다.

셀룰로오스 섬유로서 천연 섬유를 사용하는 경우, 천연 섬유는 일반적으로SDR(싱글 디스크 리파이너), DDR(더블 디스크 리파이너) 및 나이아가라 비터와 같은 고해 설비로 고해한 후, 슬러리로 한다.

고해의 정도는, JIS P 8121-2(2012년판)에 준거하여 측정한 캐나디안 표준 프리네스(CSF)가 50 내지 600cc가 될 때까지 행하는 것이 바람직하다. CSF가 50cc보다 낮아지면 여수성이 낮아지기 때문에 생산성이 나빠진다. 또한, CSF가 600cc보다 높아지면 천연 섬유의 피브릴화가 충분하지 않아, 단위 면적당 중량의 불균일이 발생하기 쉽다.

<혼합 슬러리>

상기한 열 가소성 섬유 슬러리와 셀룰로오스 섬유 슬러리를 혼합하여 교반함으로써, 혼합 슬러리를 얻을 수 있다. 열 가소성 섬유 슬러리와 셀룰로오스 섬유 슬러리의 혼합 비율은, 목적으로 하는 시트의 특성을 고려하여, 적절히 설정할 수 있다.

<초지>

열 가소성 섬유 슬러리와 셀룰로오스 섬유 슬러리를 포함하는 혼합 슬러리를 초지하여, 습지를 얻는다. 초지기는 일반적인 구조의 것이면 문제없이 채용할 수 있다. 예를 들어, 원망 초지기, 장망 초지기 및 단망 초지기나, 이들 초지기의 어느 하나를 콤비네이션한 초지기를 사용할 수 있다.

<건조>

얻어진 습지의 수분을 건조 제거할 때는, 초지기에 부속되는 드라이어 파트를 사용할 수 있으며, 예를 들어 양키 드라이어나 다통식 드라이어와 같은 회전 드럼에 의해 건조하는 공정을 사용할 수 있다. 회전 드럼의 건조 온도는, 바람직하게는 90℃ 내지 130℃로 함으로써 수분을 효율적으로 제거할 수 있다.

<가열 가압 처리>

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 바람직한 제조 방법은, 수분을 건조 제거한 후에 캘린더 장치로 가열 가압 처리를 행하는 것이다. 캘린더 장치는 2개의 롤이 1쌍 이상으로 형성되고, 가열과 가압 수단을 갖는 것이다. 또한, 롤의 재질로서는, 금속, 페이퍼 및 고무 등을 적절히 선택하여 사용할 수 있지만, 시트의 표면의 미세한 보풀을 감소시키기 위해서는, 철 등의 금속의 롤이 적절하게 사용된다.

가열 가압 처리는 열 가소성 섬유의 적어도 일부를 융착하여, 인접하는 섬유와 결합시키는 것이 가능한 조건에서 행하여진다. 롤의 온도를 높게 설정하는 경우는 압력이 낮더라도 융착은 가능하지만, 롤의 온도를 낮게 설정하는 경우는, 압력을 높게 함으로써 융착시킬 수 있다.

구체적인 조건 설정은 사용하는 열 가소성 섬유의 종류에 따라 적절히 선택된다. 예를 들어, PPS의 연신사 및 미연신사를 사용하는 경우, 롤의 바람직한 표면 온도는 바람직하게는 120 내지 275℃의 범위 내이다. 표면 온도가 120℃ 미만에서는, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 섬유가 융착되기 어려워진다. 한편, 표면 온도가 275℃보다 높아지면, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 섬유가 크게 수축되어, 시트의 표면 품위를 손상시킬 우려가 있다.

롤 압력에 대해서는, 바람직하게는 100 내지 8,000N/㎝의 선압 범위를 바람직하게 채용할 수 있다. 이 범위의 선압을 채용함으로써, 시트의 표면을 구성하고 있는 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 섬유를 융착시켜, 시트의 표면의 섬유간의 간극을 매립하여 평활하게 하여, 우수한 클리닝성으로 할 수 있다.

본 발명의 토너 클리닝용 시트의 용도에 대해서는, 전술한 [배경기술]에 기재된 용도를 들 수 있다.

<실시예>

이어서, 실시예에 의해, 본 발명의 토너 클리닝용 시트와 그의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.

(열 가소성 섬유)

융점이 265℃ 이상인 열 가소성 섬유로서 융점이 285℃인 PPS 섬유를 사용했다.

(연신 PPS 섬유)

연신된 PPS 섬유로서, 단섬유 섬도가 1.0dtex이고, 커트 길이가 6㎜인 도레이사제 "토르콘"(등록 상표), 제품 번호 S301을 사용했다.

(미연신 PPS 섬유)

미연신의 PPS 섬유로서, 단섬유 섬도가 3.0dtex이고, 커트 길이가 6㎜인 도레이사제 "토르콘"(등록 상표), 제품 번호 S111을 사용했다.

(셀룰로오스 섬유)

비용융성의 셀룰로오스 섬유로서, 섬유 길이 약 3.0 내지 5.0㎜, 폭 약 50㎛의 낙엽송 칩의 목재 펄프 섬유를 사용했다.

(고해기)

목재 펄프 섬유를 고해하는 장치로서, 나이아가라 비터(구마가이 리키 고교사제)를 사용했다.

(수록(handmade paper)의 초지기)

바닥에 140메쉬의 수록 초지망을 설치한 크기가 25㎝×25㎝이고, 높이가 40㎝인 수록 초지기(구마가이 리키 고교사제)를 사용했다.

(건조기)

수록 초지기에서 얻어진 습지를 건조시켜, 건조된 종이로 하는 공정에서, 로터리식 건조기(구마가이 리키 고교사제)를 사용했다.

(캘린더 가공기)

건조된 종이를 가열 가압하는 공정에서, 금속 롤과 페이퍼 롤을 포함하는 캘린더 가공기(유리롤사제)를 사용했다.

(시트의 제조 방법)

상기한 PPS 섬유를 사용하여, PPS 섬유 농도가 0.5질량％가 되도록 물과 혼합한 후, 가정용 쥬서 믹서로 10초간 교반하여, PPS 섬유 슬러리를 제작했다. 상기한 연신 PPS 섬유와 미연신 PPS 섬유의 질량비가 7:3, 5:5 및 3:7인 3종류의 PPS 섬유 슬러리를 준비했다.

상기한 목재 펄프 섬유를 사용하여, 목재 펄프 농도가 0.5질량％가 되도록 물과 혼합한 후, CSF가 350cc가 될 때까지 고해하여, 셀룰로오스 섬유 슬러리를 준비했다.

이들 양 슬러리를, 표 1에 나타내는 사용 비율로 적절히 혼합하고, 마무리가 약 20g/㎡가 되도록 수록 초지기에 투입하고, 또한 물을 추가하여 초지 분산액의 총량을 20L(리터)로 하고, 교반기로 충분히 교반했다.

수록 초지기의 물을 빼고, 초지망에 남은 습지를 여과지에 전사하고, 상기한 습지를 여과지째 로터리식 건조기에 투입하고, 온도 110℃, 공정 통과 속도 0.5m/min, 공정 길이 1.25m(처리 시간 2.5분)로 건조하는 처리를 2회 반복하여, 건조 처리한 페이퍼를 얻었다.

(실시예 1 내지 10, 비교예 1 내지 5)

실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5에 대해서는, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 건조 처리한 페이퍼를 여과지로부터 박리하고, 온도 200℃, 선압 2,000N/㎝ 및 롤 회전 속도 10m/분의 조건 하에서 캘린더 가공기에 통과시켜 가열 가압 처리를 실시하여, 표 1의 시트를 얻었다.

실시예 10에 대해서는, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 건조 처리한 페이퍼를, 여과지로부터 박리하고, 온도 275℃, 선압 2,000N/㎝, 롤 회전 속도 10m/분의 조건 하에서 캘린더 가공기에 통과시켜 가열 가압 처리를 실시하여, 표 1의 시트를 얻었다.

표 1 중 「CF」는 셀룰로오스 섬유를 나타내고, 「PPS1」은 연신 PPS 섬유를 나타내고, 「PPS2」는 미연신 PPS 섬유를 나타낸다. 또한, 표 1 중의 「CF: PPS1:PPS2」는 시트를 구성하는 각 섬유의 질량비를 나타내고, 「CF:(PPS1+PPS2)」는 시트를 구성하는 셀룰로오스 섬유와 PPS 섬유(연신 PPS 섬유와 미연신 PPS 섬유의 합계)의 질량비를 나타내고, 「PPS1:PPS2」는, 시트에 포함되는 연신 PPS 섬유와 미연신 PPS 섬유의 질량비를 나타낸다.

이어서, 상기한 실시예에서 얻어진 시트에 대하여, 평가를 행했다.

[측정과 평가 방법]

각 특성의 측정과 평가 방법은 다음과 같다.

(1) 단위 면적당 중량:

JIS L 1906:2000에 준하여, 25㎝×25㎝의 시험편을 1매 채취하고, 표준 상태에 있어서의 각각의 질량(g)을 칭량하여, 1㎡당 질량(g/㎡)으로 나타냈다.

(2) 두께:

JIS L 1906:2000에서 준용하는 JIS L 1096:1999에 준하여, 시료의 상이한 10개소에 대하여, 두께 측정기를 사용하여, 직경 22㎜의 가압자에 의한 2kPa의 가압 하에서, 두께를 안정시키기 위하여 10초간 기다린 후에 두께를 측정하여, 평균값을 산출했다.

(3) 인장 강도:

JIS P 8113(2006년판)에 준하여, 시험편 폭 15㎜, 시험편 길이 180㎜, 인장 속도 200㎜/분으로, 인장 시험기(시마즈 세이사쿠쇼사제 AGS-J5kN)를 사용하여 인장 강도(a)를 측정했다. 시험편의 길이 방향이, 시트의 세로 방향이 되도록 시험편을 채취했다.

(4a) 강도 유지율-1(사용 환경 온도에서의 강도 유지율):

시트를 200℃의 온도의 열풍 순환형 건조기 중에서 4.5시간 정치하는 방법으로 열처리를 행하고, 건조기로부터 취출한 후의 인장 강도(b)를 측정하여, 하기 식으로부터 강도 유지율을 구했다. 또한, 인장 강도의 측정은, JIS P 8113(2006년판)에 준하여, 시험편 폭 15㎜, 시험편 길이 180㎜, 인장 속도 200㎜/분으로, 인장시험기(시마즈 세이사쿠쇼사제 AGS-J5kN)를 사용하여 측정했다. 시험편의 길이 방향이, 시트의 세로 방향이 되도록 시험편을 채취했다.

강도 유지율(％)=b/a×100

(4b) 강도 유지율-2(오버슈트 온도에서의 강도 유지율):

230℃로 가열한 금속 롤과 실리콘 고무 롤 사이에 시트를 끼우고, 상기 금속 롤을 압력 0.1kgf/㎠로 1분간 누른 후, 누른 상태 그대로 인장 강도(c)를 측정하여, 하기 식으로부터 강도 유지율을 구했다. 또한, 인장 강도의 측정은, JIS P 8113(2006년판)에 준하여, 시험편 폭 15㎜, 시험편 길이 180㎜, 인장 속도 200㎜/분으로, 인장 시험기(시마즈 세이사쿠쇼사제 AGS-J5kN)를 사용하여 측정했다. 시험편의 길이 방향이, 시트의 세로 방향이 되도록 시험편을 채취했다.

강도 유지율(％)=c/a×100

(5) 건열 수축률:

세로 200㎜, 가로 200㎜의 치수로 커트한 시트를 200℃의 온도의 열풍 순환형 건조기 중에서 15분간 정치하는 방법으로 열처리하고, 건조기로부터 취출한 후의 가로 치수(d)를 단위 ㎜로 측정하여, 하기 식으로부터 건열 수축률을 구했다.

건열 수축률(％)=(200-d)/200×100

(6) 클리닝성:

시트에 실리콘 오일(신에쓰 실리콘사제 KF-965-10000cs)을 5g/㎡ 도포한 후, 시판되고 있는 복사기(후지 제록스사제)에 토너 클리닝 시트로서 장착하고, 흑색 솔리드 화상을 50회 복사했다. 계속해서, 시트를 취출하고, 토너 부착면의 농도를 육안으로 관찰하여, JIS L 0805(2005년판)에 준한 오염용 그레이 스케일로 1급 내지 5급까지의 등급을 판정했다. 등급의 숫자가 낮은 것일수록, 클리닝성이 우수한 것이 된다. 1급 이상의 농도인 것은 모두 1급으로 했다. 토너는 후지 제록스사제CT200564를 사용했다.

(7) 시트 표면 융착의 유무:

히타치 하이테크놀러지즈사제의 주사형 전자 현미경 S-3500N을 사용하여, 시험편을 배율 300배로 관찰했을 때, 1화면 중에 표시할 수 있는 시험편의 면적에 상당하는 0.14㎟ 내에 존재하는 섬유 중, 인접하는 섬유와의 경계선이 사라져 불명료한 부분이 1개소이면 「있음」, 없으면 「없음」으로 했다. 관찰한 것은 가열 가압 처리로 금속 롤에 접촉하고 있던 면이다.

(8) 융점:

섬유 샘플을 약 2㎎을 칭량하고, 알루미늄제 팬과 팬 커버를 사용하여 봉입하고, 시차 주사 열량계(시마즈 세이사쿠쇼사제 DSC-60)에 의해 측정한다. 측정에 있어서는, 질소 분위기 중에서 20℃로부터 320℃의 온도까지 10℃/분의 속도로 승온한 후, 액체 질소를 사용하여 급냉하고, 다시 질소 분위기 중에서 20℃로부터 320℃의 온도까지 10℃/분의 속도로 승온했다. 이 2번째의 승온 과정에서 관찰되는 주 흡열 피크가 나타나는 온도를 측정하여, 융점으로 했다.

실시예와 비교예에서 얻어진 각 시트에 관한 평가 결과를, 다음의 표 2와 표 3에 정리하여 나타낸다.

상기한 표 2와 표 3의 결과로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 얻어진 토너 클리닝용 시트는, 비교예에서 얻어진 시트에 비하여, 토너 클리닝 성능이 우수하며, 또한 내열 성능이 우수하다. 또한, 입수가 용이하며 또한 저렴한 셀룰로오스 섬유를 포함함으로써, 저비용이며 또한 안정된 공급성도 실현할 수 있었다.

이에 비하여, 비교예 1 내지 2에서 얻어진 시트는 셀룰로오스 섬유를 포함하고 있지 않기 때문에, 오버슈트 시의 강도 유지율이 낮은 데다가 열수축이 커서 클리닝 범위가 좁아지기 때문에, 사용에 견딜 수 없다.

또한, 비교예 3 내지 5에서 얻어진 시트는 열 가소성 섬유의 융착을 확인할 수 없어, 닦아내기 상대재인 정착 롤과의 접촉 면적이 작기 때문에, 클리닝성이 떨어지는 것이었다.

Claims

융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유와 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를 포함하는 토너 클리닝용 시트의 제조 방법이며, 상기 열 가소성 섬유의 적어도 일부를 융착시켜, 인접하는 열 가소성 섬유와 결합시키는 결합 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트의 제조 방법.
제1항에 있어서, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유와 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를 얇은 막상으로 배치하여 섬유 웹을 형성하는 섬유 웹 형성 공정 후, 결합 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트의 제조 방법.
제1항에 있어서, 섬유 웹 형성 공정 및 결합 공정을 행하는 토너 클리닝용 시트의 제조가, 습식 초지법(抄紙法)에 의해 행하여지는 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트의 제조 방법.
제3항에 있어서, 습식 초지법이 습식 부직포를 제작하는 공정을 행한 후, 제작된 습식 부직포를 가열 가압 처리하는 공정을 행하는 토너 클리닝용 시트의 제조 방법.
제3항에 있어서, 습식 부직포를 제작하는 공정이, 융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택되는 적어도 1종의 섬유를 물에 분산시킨 열 가소성 섬유 슬러리를 제작하는 공정, 셀룰로오스 섬유로부터 선택되는 적어도 1종류의 섬유를 물에 분산시킨 셀룰로오스 섬유 슬러리를 제작하는 공정, 상기 양 슬러리를 혼합하여 혼합 슬러리로 하는 공정, 상기 혼합 슬러리를 사용하여 초지기로 초지한 후, 건조하여 습식 부직포로 하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트의 제조 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 가열 가압 처리가 상기 습식 부직포를 캘린더 가공기 및/또는 열 프레스기로 가열 가압 처리하는 것인 토너 클리닝용 시트의 제조 방법.
융점이 265℃ 이상인 열 가소성 수지로 구성되는 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유와 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유를 포함하고, 상기 열 가소성 섬유의 적어도 일부가 융착되어, 인접하는 열 가소성 섬유와 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트.
제7항에 있어서, 셀룰로오스 섬유가 목재 펄프 섬유인 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트.
제7항 또는 제8항에 있어서, 열 가소성 섬유가 연신사와 미연신사 양쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트.
제9항에 있어서, 연신사가 폴리페닐렌설파이드 연신사이며, 미연신사가 폴리페닐렌설파이드 미연신사인 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 열 가소성 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유와 셀룰로오스 섬유로부터 선택된 적어도 1종류의 섬유의 사용 비율이 질량 비율로 8:2 내지 2:8인 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트.
제11항에 있어서, 폴리페닐렌설파이드 연신사와 폴리페닐렌설파이드 미연신사의 사용 비율이 질량 비율로 7:3 내지 3:7인 것을 특징으로 하는 토너 클리닝용 시트.