JPH0573147B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は非帯電性であつて且つ耐摩耗性、非粘
着性に優れたふつ素樹脂塗膜を形成するための粉
体塗料に関する。 ふつ素樹脂は表面エネルギーが低く、非粘着性
に優れているため、ふつ素樹脂の粉体塗料は例え
ば、オフセツト防止機能が要求される電子複写機
の加熱定着ローラーの被覆や食品、プラスチツク
等の成形ローラの被覆、あるいはホツパーやタン
クのライニング等に多く利用されている。しかし
ながらこのような用途において、ふつ素樹脂の塗
膜は10¹⁷オーム以上という高い表面抵抗を有する
ため摩擦によつて帯電し易いという問題があり、
その改善がもとめられている。 例えば、電子複写機の定着装置においては、金
属芯体表面にふつ素樹脂を被覆した加熱定着ロー
ラーと金属芯体表面にシリコーンゴムを被覆した
加圧ローラーの組合せが多く利用されているが、
シリコーンゴムや複写機との摩擦により静電気が
発生し、その結果帯電した定着ローラー表面に複
写紙上の未定着トナーが吸引されて定着ローラー
表面が汚れ、オフセツトが発生する。又成形ロー
ラー等においては空気中の塵あいを吸着して、処
理物がそれによつて汚染されるというトラブルが
発生する。 従来、上記のような塗膜の帯電を防止するため
ふつ素樹脂粉体塗料にカーボンブラツクを配合す
ることが行われているが、これを十分な帯電防止
効果を得るために好ましい10⁸オーム以下の表面
抵抗とするに必要な配合比率（５重量％以上）迄
添加すると、樹脂の見かけの溶融粘度が極めて高
くなるため塗膜の形成性が悪化し、平滑でピンホ
ールの無い塗膜を得ることが困難となる他、塗膜
面の非粘着性が低下し、又耐摩耗性も十分でない
という問題があつた。 更に、ふつ素樹脂粉末とカーボンブラツクとを
ドライブレンドした粉体塗料では静電噴霧塗装時
にふつ素樹脂粉末とカーボンブラツクとが分離し
易い上、樹脂粉末とカーボンブラツクとの間で放
電が起こり易くカーボンブラツクの添加量が１％
以上の場合には爆発の危険さえある。 本発明は上記従来の問題点を解決した非帯電性
のふつ素樹脂塗膜を形成するためのふつ素樹脂粉
体塗料を提供する事を目的とするものである。 本発明のふつ素樹脂粉体塗料は、平均粒径２−
150ミクロンの熱流動性ふつ素樹脂の焼結粉末の
粒子内に全重量に対して１−３重量％の導電性カ
ーボンブラツクが均一に分散されていると基に、
全重量に対して少なくとも１重量％の炭素繊維粉
末が該粒子内又は外に均一に分散されており、該
導電性カーボンブラツクと該炭素繊維粉末の合計
割合が10重量％以下であることを特徴とする。 本発明の成分であるふつ素樹脂は熱流動性ふつ
素樹脂であつて、非熱流動性ふつ素樹脂である
PTFE等は除外される。使用し得る熱流動性ふつ
素樹脂としては、テトラフルオロエチレン共重合
体、フツ化ビニリデン重合体及び共重合体、クロ
ロトリフルオロエチレン重合体及び共重合体等を
あげることが出来る。かかる共重合体のコモノマ
ーとしては、テロゲン活性を実質的に有しない共
重合可能なビニルモノマーが利用でき、例えば、
エチレン、プロピレン、イソブチレンのような炭
化水素系オレフイン類；フツ化ビニル、フツ化ビ
ニリデン、クロロトリフルオロエチレン、パーフ
ルオロアルキルエチレンのような含ふつ素オレフ
イン類；テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオ
ロプロピレンのようなパーフルオロオレフイン
類；パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフ
ルオロプロピルビニルエーテルのようなフルオロ
アルキルビニルエーテル類等をあげることができ
る。 特に好適な樹脂としてはテトラフルオロエチレ
ン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体
（FEP）、テトラフルオロエチレン／パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体（PFA）、テ
トラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレ
ン／パーフルオロアルキルビニルエーテル三元共
重合体（EPE）、テトラフルオロエチレン／パー
フルオロアルキルエチレン共重合体等を例示する
ことが出来る。 本発明において上記熱流動性ふつ素樹脂の粉末
を構成する各樹脂粒子は融点以上の温度で焼成さ
れた粒子であり、その平均粒径は２−150ミクロ
ンであることが好ましい。平均粒径が150ミクロ
ンを越える場合はピンホールの無い塗膜を形成す
る事が困難であり、一方平均粒径２ミクロン未満
の場合は塗膜にクラツクが生じ易くなる。特に好
ましい平均粒径は５−75ミクロンである。 本発明の導電性カーボンブラツクとしては、フ
アーネスブラツク、チヤネルブラツク、サーマル
ブラツク等従来公知のものが使用できるが、特に
粒子径50ミリミクロン以下のフアーネス系導電性
カーボンブラツクが好ましい。このようなカーボ
ンブラツクとしては、ケツチエンブラツクEC（商
品名、ライオン油脂製）が例示される。 導電性カーボンブラツクの配合量は１−３重量
％の範囲から選択される。１重量％未満の配合量
では、塗膜の表面抵抗が高くなり十分な帯電防止
効果が得られない。３重量％を越える配合量で
は、溶融製膜時の樹脂の見かけの溶融粘度が極め
て高くなるため塗膜の形成性が悪化し、塗膜の非
粘着性も劣つたものとなるので好ましくない。 本発明の利点の一つは、上記のように、導電性
カーボンブラツクの配合量が、塗膜の形成性や非
粘着性に悪影響を及ぼさない程度の少量であるに
もかかわらず、優れた帯電防止効果がえられる点
にあり、これは下記のように第二の充填材成分で
ある炭素繊維粉末との複合効果によつて達成され
る。 本発明の炭素繊維としては、ポリアクリロニト
リル、ピツチ、レーヨン、リダニン等の繊維に原
料とする従来公知の炭素繊維が使用でき、平均繊
維長10−100ミクロン、繊維径５−20ミクロンの
炭素繊維が有利に採用され得る。繊維長が余りに
大きいものは粉末粒子間の空隙率が大となり、平
滑でピンホールのない塗膜を得難いので好ましく
ない。特に好ましい平均繊維長は10−50ミクロン
である。 炭素繊維の配合量は少なくとも１重量％とする
ことが必要であり、１重量％未満の場合は十分な
帯電防止効果も耐摩耗性の向上が得られない。炭
素繊維粉末は導電性カーボンブラツクに比べて粒
度が大きく、比表面積も小さいため、配合量の増
加にともなう樹脂の見かけの溶融粘度増大の程度
は導電性カーボンブラツクの場合に比べて小さい
が、導電性カーボンブラツクとの合計割合が10重
量％を越える配合量は塗膜の形成性を悪化させる
ので避けるべきである。特に好ましい合計割合は
５重量％以下である。 本発明の粉体塗料において、上記導電性カーボ
ンブラツク及び炭素繊維粉末の分散形態として
は、 (イ) 導電性カーボンブラツク及び炭素繊維粉末が
共に熱流動性ふつ素樹脂粉末の各焼成粒子の内
部に均一に分散されている形態（粒子表面部分
の樹脂に固着して分散されている形態も包含す
る）、 (ロ) 導電性カーボンブラツクが各焼成粒子の内部
に均一に分散され、一方、炭素繊維粉末が各焼
成粒子の外部に均一に分散されている形態、並
びに、 (ハ) 導電性カーボンブラツクが各焼成粒子の内部
に均一に分散され、一方、炭素繊維粉末が各焼
成粒子の内部及び外部に均一に分散されている
形態、 のいずれの形態をもとることができるが、粉体塗
料の取り扱い時や噴霧塗装時に炭素繊維粉末が分
離し難いという点から、(イ)の形態がより好まし
い。 (イ)の形態の粉体塗料は、例えば特公昭54−3172
や特公昭52−44576に記載されるように、平均粒
径0.05−0.5ミクロンの熱流動性ふつ素樹脂を含
む水性分散液に導電性カーボンブラツクと炭素繊
維粉末とを添加、分散して得られる混合分散液又
は混合分散液を共凝集する事によつて得られる凝
集粉末を該熱流動性ふつ素樹脂の融点以上に保た
れた雰囲気中に噴霧して焼成することにより製造
する事ができる。 (ロ)の形態の粉体塗料は上記製造法において、ふ
つ素樹脂の水性分散液に導電性カーボンブラツク
のみを添加分散し、以下同様にして導電性カーボ
ンブラツクのみが粒子内に分散された熱流動性ふ
つ素樹脂の焼成粉末を得、この粉末と炭素繊維粉
末とを、例えばドライブレンド等の方法により混
合することによつて製造することができる。 (ハ)の形態の粉体塗料は、(イ)の形態の粉体塗料に
炭素繊維粉末を混合することによつて製造するこ
とができる。 本発明の粉体塗料によれば、導電性カーボンブ
ラツクと炭素繊維粉末の配合量が極めて少ないに
もかかわらず、非帯電性にすぐれた塗膜を得るこ
とができ、且つ両充填材の配合量が少ないことに
より、塗膜の形成性に優れ、非粘着性等のふつ素
樹脂の特性も損なわれない。しかも、炭素繊維の
補強効果によつて、従来の導電性カーボンブラツ
クのみを配合したものに比べ、塗膜の耐摩耗性も
大幅に向上したものとなる。 本発明の第二の効果は、導電性カーボンブラツ
クがふつ素樹脂粉末の粒子内に包含されていると
いう特徴によるものであり、粉体塗料の移送、運
搬等の取り扱い時や、噴霧塗装時に導電性カーボ
ンブラツク樹脂粉末から分離することが無いた
め、極めて均一な組成の塗膜を得ることができ
る。更にこの特徴のため、従来のカーボンブラツ
クとふつ素樹脂粉末がドライブレンドされた粉体
塗料のように、導電性カーボンブラツクと樹脂粉
末との間の放電による粉じん爆発の危険性もな
い。 本発明の粉体塗料は、鉄、アルミニウム、ニツ
ケル、チタン、銅等の金属や合金、あるいはガラ
スや陶磁器等の耐熱製基材に塗装され、基材には
樹脂塗膜との接着強度を高めるため、予めブラス
ト処理、エツチング処理、プライマー処理等の表
面処理を施しておくことができる。本発明の粉体
塗料は静電吹き付け塗装に特に有用なものである
が、それ以外の塗装法、例えば、ふりかけ法、転
がし法、吹きつけ法、流動浸せき法、静電流動浸
せき法等にも好適に利用する事ができるし、有機
溶剤等に分散させ分散液塗料として利用すること
もできる。このような塗装法により粉末を基材に
塗着した後は、樹脂の融点以上に加熱して焼付け
が行われる。焼き付け雰囲気としては空気中又は
不活性ガス雰囲気が利用できる。得られた塗膜は
所望により研磨やローラー掛け等の二次加工を施
すことによつて一層平滑性を向上することも出来
る。 本発明の粉体塗料は前記複写機の加熱定着ロー
ラーや成形ローラー、ホツパー、タンク等の被覆
の他、非粘着性や耐薬品性等のふつ素樹脂の優れ
た特性が要求され、且つ塵あいの吸着や、放電、
電波障害等のトラブル防止のため導電性が要求さ
れる各種物品の被覆に利用することが出来る。 実施例 １ 平均粒径約0.2ミクロン、融点307℃を有する
PFA樹脂の23％水性分散液に、平均粒径約25ミ
リミクロンの導電性カーボンブラツク（商品名ケ
ツチエンブラツクEC、ライオン油脂製）及び平
均繊維長25ミクロン、繊維径７ミクロンの炭素繊
維粉末を第１表（テストNo.１−12）に示す割合で
添加し、攪はんによつて均一に分散させた後、硝
酸とトリクロロトリフルオロエタンとを順次添加
して共凝集を行つた。 得られた共凝集粉末をろ別し、トリクロロトリ
フルオロエタンを揮散させた後、リツツミル（リ
ツツマニユフアクチユアリング製、モデルRP−
６−K115、回転数6000RPM）で粉砕した。 該粉砕粉末を350℃の温度雰囲気を有する特公
昭52−44576号に記載されるごとき焼成炉に噴霧
して焼成し、融点以下に冷却された粉末をサイク
ロンに捕集した。サイクロンより取り出した各焼
成粉末の平均粒径は15〜30ミクロンであり、顕微
鏡観察の結果いずれもほぼ球状の粒子であつて、
第１表に示すテストNo.２〜12の粉末では樹脂粒子
内に充填剤粉末が分散しており、粒子表面に存在
する炭素繊維は樹脂に固着して分離し難いことが
観察された。 得られた各焼成粉末をブラスト処理したアルミ
ニウム板上に静電吹き付け法によつて塗着した後
380℃で20分間焼成し、厚さ約50ミクロンの塗膜
を得た。 各粉末から得られた塗膜の状態及び物性を第１
表に示す。テストNo.５−８は本発明例、No.１−４
及び９−12は比較例である。なお、摩耗係数は、
荷重＝３Kg／cm²、平均速度＝0.5ｍ／秒、相手材
＝SS−41、温度＝20℃なる条件で測定した。

【表】 実施例 ２ 加熱ローラの表面を実施例１のテストNo.１又は
No.５の粉体塗料で被覆した第１図に示す熱ローラ
型定着装置を用いて複写試験を行なつた。 その結果、テストNo.１ではオフセツトが起つた
が、テストNo.５ではオフセツトの発生は全く認め
られなかつた。 また、ローラ回転数＝94rpm、ローラ表面温度
＝180〜190℃、分離爪材質＝ポリアミドイミド、
分離爪先端圧力＝60ｇなる条件下での耐摩耗性試
験においても、テストNo.５は第２図に示すように
テストNo.１に較べて!?かに優れた結果を与えた。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２において使用された熱ローラ
型定着装置の断面略示図であり、第２図は実施例
２における耐摩耗性試験の結果を示すグラフであ
る。 図において、１は加熱ローラ、２は加圧ロー
ラ、３は被覆層、４は芯金、５は発熱ランプ、６
はシリコーンゴム層、７は芯金、８は未定着（帯
電）トナー、９は定着トナー、１０は複写紙であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平均粒径２−150ミクロンの熱流動性ふつ素
   樹脂の焼結粉末の粒子内に全重量に対して１−３
   重量％の導電性カーボンブラツクが均一に分散さ
   れていると共に全重量に対して少なくとも１重量
   ％の炭素繊維粉末が該粒子内又は外に均一に分散
   されており、該導電性カーボンブラツクと該炭素
   繊維粉末との合計割合が10重量％以下であること
   を特徴とする非帯電性塗膜形成用ふつ素樹脂粉体
   塗料。