具有氟聚合物涂層的彈性體滾筒和結構制造技術

一種復合防粘層，包括： 具有無孔的暴露面和多孔的粘附面的膨脹型聚四氟乙烯表皮； 滲入上述膨脹型聚四氟乙烯表皮粘附面中的粘合劑層； 通過粘合劑層與膨脹型聚四氟乙烯表皮粘合的底層。（*該技術在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及采用彈性體結構的各種應用如靜電干印復制技術中使用的彈性滾筒(例如，復印機、傳真機、激光打印機和其它印刷設備)和其它紙處理應用中使用的防粘涂層。
技術介紹
彈性滾筒目前被用于各種目的。靜電印刷機和膠印印刷機領域，這類滾筒對這些設備的正常運轉起著必不可少的作用。一般而言，人們希望滾筒具有多種性能，包括良好的適型性(即，能牢固地夾緊三維物體，如一張紙)、良好的耐化學性、良好的耐久性(即，抗磨損)和良好的耐熱性。人們曾試圖平衡這些性能，但未完全成功。影響人們對這些性能進行有效組合的因素還在于許多印刷和紙處理工業對成本非常敏感。傳統的滾筒一般包含厚厚地涂布在實芯如金屬上的類似橡膠的材料，如硅氧烷。對絕大多數應用而言，這種結構至少在開始時工作良好，但隨著時間的推移，容易產生各種問題。首先，硅氧烷材料一般具有有限的耐磨性，結果會導致磨損和表面不平。第二，硅氧烷僅有有限的防粘性能，從而會導致可嚴重影響成象質量的污垢和污染問題。硅氧烷材料的磨損往往反而使該材料的防粘性能變得更差。第三，由于剪切應力，硅氧烷材料常常會在表面變形，導致彈性表面的起皺、扭變或開裂以及產生缺陷，這些會嚴重影響打印機的運轉。最后，硅氧烷材料會隨著時間的推移而溶脹和降解，尤其是當它暴露于某些溶劑、油和蒸氣中時。人們已提出了若干方案，試圖改善上述問題。例如，Meltz在美國專利No.3,345,942中使用氟聚合物粒子以填充橡膠滾筒涂層。這種方法被認為對改善防粘性具有一定效果，但由于橡膠暴露在外面，對改善滾筒的耐化學性的效果仍是有限的。而且，有效表面能在橡膠和氟聚合物之間分配，這樣，與單獨使用氟聚合物相比，會降低防粘性。Kon等在美國專利No.4,789,565中以及鈴木等在日本專利公開說明書92年第361026號中公開了他們的另一種方法，即，在氟聚合物顆粒的保護膜上涂層。在這些方案中，通過在滾筒上疊合許多薄的氟聚合物層來防止涂層開裂，雖然這種方法可提供一種具有更佳的防粘涂層的表面，但它易變得非常復雜，需要極大的努力以防止橡膠中間層由于加熱工序而受到損壞(加熱工序是為了固化或燒結PTFE粒子以形成連續的PTFE層)。而且，還會產生許多其它工藝上的問題，包括易產生與污染有關的缺陷和在操作過程中出現針孔的明顯風險。又一種方法是在滾筒表面上使用一個氟聚合物材料的套筒。這種方法的例子描述在美國專利No.5,180,899(屬于Inasaki)、4,219,327(屬于Idstein)和3,912,901(屬于Strella等)中。這種方法可保護中間的彈性層免受化學侵蝕和熱分解，但它會顯著降低滾筒的適型性。由于與橡膠相比，氟聚合物較硬，當以這種方式涂布時，這類材料的最終有效硬度計讀數將會明顯增大。這會產生與被加工的產品的適型性問題，如與在熔融輥和帶套筒的壓輥之間通過的紙張的適型性問題。這種適型性不足會導致墨粉的熔融不充分以及印色的耐久性不良。此外，向這種結構的滾筒輸送防粘劑可能在紙邊緣上不均勻，導致均勻性不良和波浪皺。氟聚合物套筒的另一個問題是由于由氟聚合物膜與橡膠的接觸面的壓縮和擴展產生的剪切應力，套筒接合失效的可能性很大。氟聚合物管的其它不足是它們缺乏可靠的同心度和不能穩定地使壁厚制成小于0.002吋。接合失效問題的一個較好例子描述在Inasaki的美國專利No.5,180,899中。該專利公開了一種具有海綿層的多層滾筒結構，其中的海綿層被硅橡膠層包覆，其外面再被“特氟隆”管層包覆。這些不同層的性能的組合據說僅是為了改善硅氧烷材料上面的適型性。據報道，特氟隆(即高密度聚四氟乙烯(PTFE))管層有助于老化特性的改善和使其表面不易吸附污垢或變形。盡管有這些改善，該結構在許多方面仍被認為是有缺點的。例如，PTFE管與底材的粘合會是困難的。不經過浸蝕或類似處理，高密度PTFE材料一般不易粘附到其它材料上去。即使經過這些處理，PTFE與其它材料的粘合往往多少有些脆弱。這會導致管層的移動、起皺或其它問題。而且，高密度PTFE一般抗拉強度和蠕變特性較差，這又會導致其移動和由此產生的表面扭變問題。最后，需要許多層材料的結構，尤其是那些使用一個或多個管狀材料的結構，一般難以裝配并且在使用過程中更易脫離或變形。據說使用另一個位于中間的海綿層是為了減少使用過程中層與層之間的應力。但遺憾的是，這種方法被認為決不是完全令人滿意的解決方案，其適型性仍是有限的，并且加工難度顯著增大。氟聚合物彈性體橡膠層是另一種試圖解決上述問題而采用的技術方法。這些方法的例子公開在美國專利No.5,061,965(Ferguson等)和No.4,430,406(Newkirk等)中。仍然是加工難度和侵蝕性化學品的消除不良問題使該技術無法滿足印刷機生產廠家的所有需要。美國專利No.5,061,965試圖通過在氟彈性體上敷設又一附加的硅氧烷保持膜以防止污染的形成來解決這些問題中的某一些。而這又增加了該設備的復雜性并被認為進一步影響了適型性。還有一種方法是采用膨脹型聚四氟乙烯(ePTFE)增強硅氧烷材料。這些方法的例子公開在美國專利No.5,123,151(Uehara等))、4,887,340(Kato等)以及3,345,942和日本公開說明書93年第134574號(受讓者住友電工株式會社)中。所有這些參考文獻給出了如下啟示ePTFE膜有助于提高橡膠層的耐久性。但他們均存在如下不足他們試圖通過包埋ePTFE材料、僅在滾筒表面留下暴露在外的硅氧烷層來解決硅氧烷材料的問題。例如，住友公司的日本專利公開說明書93年第134574號公開了一種用于印刷機的固定輥，該固定輥系由用氟樹脂材料(例如，四氟乙烯樹脂)的襯底增強了的、暴露在外的彈性層構成。氟材料具有經粗糙化處理的表面，以改善彈性層與下面的增強材料層的粘合。該專利申請報道，該結構可防止彈性層移動和減少開裂的風險或類似問題。作為結果，該專利聲稱其產品的壽命更長，耐久性更好。盡管該方法具有上述改進之處，但增強硅氧烷作為滾筒表面被認為不完全令人滿意的。由于硅氧烷聚合物仍作為防粘面，該結構仍存在與慣用硅氧烷材料相同的磨耗和防粘缺陷中的某些問題。這些問題包括墨粉聚集、紙脫模性差、易被脫模桿撥爪等損傷以及成象問題。而且，暴露在外的硅氧烷材料易產生溶脹和在與各種污染物的接觸中受到損害。如Ayano等的日本專利公開說明書93年第147163號所述，提出的另一種方案是PTFE的等離子/單體處理。該方法試圖解決固體氟聚合物與橡膠的粘性合差的問題。遺憾的是，這種方法非常復雜，并需要使用單體、要求真空的反應器以及使聚合發生的特定等離子。雖然粘合性問題得到明顯改善，但復雜性大大地增加了。而且，適型性的基本問題在這里并未解決，這在印刷或其它應用中仍是一個問題。本專利技術的意圖在于解決上述所有問題，即，賦予彈性滾筒良好的適型性、優異的耐熱性、優異的耐久性、優異的耐化學性、優異的抗污染聚集能力以及優異的制造簡易性和成本效率。因此，本專利技術的第一個目的是提供一種具有良好的防粘性和耐磨性兩者的改進的彈性表面。本專利技術的另一個目的是提供一種可免受污染和降解的改進的防粘面，以保證長期彈性。本專利技術的又一個目的是提供一種牢固地連接在襯底材料上，脫離或面變形的風險極大地減小了的改進本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：亞歷克斯·雷·霍布森，羅伯特·L·薩薩，斯蒂芬·H·斯佩克，T·K·勞，
申請(專利權)人：W·L·戈爾及同仁股份有限公司，
類型：發明
國別省市：