彈性構件的制作方法

本發明涉及一種彈性構件，其在表面上具有樹脂涂布層并且適宜用作用于設置在打印機或復印機的調色劑盒中的調色劑容器的開口部的密封構件。

背景技術：

設置有為了調色劑的供給而打開和關閉的蓋體的調色劑容器迄今已經安裝在打印機和復印機的調色劑盒中，其中蓋體打開和關閉而隨時供給調色劑。

例如，JP-A 2011-64930(專利文獻1)公開了一種裝配有瓶狀調色劑容器(調色劑瓶)的調色劑盒(處理盒)。如圖1至3中所示，該調色劑瓶具有以可自由旋轉的方式配置在外筒3內的具有可打開和關閉的蓋體1的瓶主體2。該調色劑瓶通過外筒3內的瓶主體(bottle body)2的旋轉而將預定量的調色劑t在給定的時機從瓶主體2內進給至顯影單元。

也就是說，在外筒3內且與外筒3大體上同心地可旋轉地配置的瓶主體2在其圓周壁的一部分上設置用于排出調色劑的開口部4。以通過與瓶主體2連接的蓋體1打開和關閉的方式安裝開口部4。蓋體1以拍打的方式搖擺而打開和關閉開口部4。在這樣關閉時，蓋體1的周緣部和與瓶主體2的外周連接的密封構件5接觸，防止調色劑的泄露。

從該調色劑瓶的調色劑供給如下進行。

參考圖1，通常，在蓋體1的尖端處的外表面與外筒3的內周面接觸，由此沿閉合方向被壓下，并且蓋體1的內表面的周緣部與密封構件5壓接，使瓶主體2中的開口部4處于粉體緊密閉塞的狀態(powder-tightly closed state)。從該狀態，瓶主體2伴隨著通過復印機等的顯影操作在附圖中逆時針(沿箭頭的方向)旋轉，在蓋體1處于使瓶主體2中的開口部4閉塞的狀態的情況下，在蓋體1的尖端處的外表面在外筒3的內周面上滑動。如圖2中所示，當蓋體1的尖端到達設置在外筒3中的調色劑排出口6時，釋放了由于外筒3的內周面而引起的在蓋體1的尖端處的拘束狀態并且蓋體1打開，使調色劑t從瓶主體2依序通過開口部4以及蓋體1與密封構件5之間并且從外筒3的調色劑排出口6排出，以致預定量的調色劑t供給至顯影單元。瓶主體2然后進一步旋轉，并且如圖3中所示，蓋體1的尖端越過調色劑排出口6，于是蓋體1的尖端通過外筒3的內周面沿閉合方向再次被壓下并且蓋體1的內表面的周緣部與密封構件5壓接，使瓶主體2中的開口部4處于粉體緊密閉塞的狀態。

構造這樣的調色劑瓶以在收容調色劑t的瓶主體2旋轉的同時排出和供給調色劑t，所以瓶主體2內的調色劑t隨著其流動持續地均勻地變得平坦，能夠使調色劑t以每一次固定的量可靠地排出和供給。然而，因為調色劑t隨著瓶主體2的旋轉持續地流動，所以蓋體1與開口部4之間的調色劑t的泄露趨向于出現。為防止這樣的調色劑泄露，必要的是可靠地維持密封構件5和蓋體1之間的粉體緊密性(powder tightness)。蓋體1和密封構件5由于打開和關閉動作而反復地緊密接觸和分開，伴隨有每次重復密封構件5的壓縮、釋放和摩擦。結果，密封構件5的性能對于長時間可靠地防止調色劑t泄露是非常重要的。

到目前為止，具有由如聚氨酯泡沫等彈性材料制成的基體和為賦予滑動性而在該基體表面上形成的樹脂涂布層的彈性構件已經用作這樣的密封構件。例如，專利文獻2(JP-A 2002-214895)描述了一種密封構件，其具有聚氨酯泡沫基體，并且還具有通過將如氟樹脂粉末或硅酮樹脂粉末等低摩擦粉體與由丙烯酸系樹脂、聚氨酯樹脂、或硅酮樹脂等制成的樹脂涂料一起混合并且將混合物施涂至基體的表面上而得到的樹脂涂布層。

然而，在形成涂布層的涂料組合物中，成膜性和摩擦系數之間的平衡根據基材樹脂和低摩擦粉體的組合和含量比而大幅變動，使得難以形成適宜作為密封構件的表面層的涂布層。因此，目前不總是可以得到具有完全滿意性能的密封構件。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：JP-A 2011-64930

專利文獻2：JP-A 2002-214895

技術實現要素：

發明要解決的問題

因此，本發明的目的是提供一種彈性構件，其具有賦予以良好的成膜性和低摩擦性二者的樹脂涂布層，并且其適宜用作用于使設置在打印機和復印機等的調色劑盒中的調色劑容器的開口部密封的構件。

用于解決問題的方案

本發明人進行廣泛研究以實現上述目的。結果，本發明人發現了，當通過將1.5至45質量份的如硅酮樹脂粉末或氟樹脂粉末等低摩擦粉體添加至100質量份基材樹脂并且還將形成涂布層的涂膜的100％模量調節為22至30MPa，生產具有由如聚氨酯泡沫等彈性材料制成的在其表面上已形成有低摩擦樹脂涂布層的基體、且可以用作例如調色劑容器中的密封構件的彈性構件時，可以得到同時具有良好的成膜性和低摩擦性的涂布層作為樹脂涂布層，因而使得可以得到適宜用作用于調色劑容器的開口部的密封構件的彈性構件。

因此，本發明提供以下[1]至[7]的彈性構件。

[1]一種彈性構件，其在由彈性材料制成的基體的表面的至少一部分上形成有樹脂涂布層，所述彈性構件的特征在于所述樹脂涂布層是相對于100質量份基材樹脂含有1.5至45質量份低摩擦粉體、且具有22至30MPa的100％模量的涂膜。

[2]上述[1]所述的彈性構件，其中所述低摩擦粉體是硅酮樹脂粉末或氟樹脂粉末。

[3]上述[1]或[2]所述的彈性構件，其中形成所述基體的彈性材料是聚氨酯泡沫。

[4]上述[3]所述的彈性構件，其中所述聚氨酯泡沫已通過機械起泡法而發泡成形。

[5]上述[1]至[4]任一項所述的彈性構件，其包括水系聚氨酯樹脂作為所述樹脂涂布層的基材樹脂。

[6]上述[1]至[5]任一項所述的彈性構件，其包括聚碳酸酯樹脂或丙烯酸系樹脂作為所述樹脂涂布層的基材樹脂的一部分。

[7]上述[1]至[6]任一項所述的彈性構件，其為在設置在調色劑盒中的調色劑容器的開口部與打開和關閉所述開口部的蓋體之間使用的密封構件。

發明的效果

本發明的彈性構件在其表面上形成有其中已優化了低摩擦粉體的含量和100％模量且賦予以良好的成膜性和低摩擦性二者的涂布層。通過使用該彈性構件作為例如，調色劑容器的密封構件，可以長時間地可靠地顯示出良好的密封性，并且可以增加在打印機或復印機的情況下的印刷性能的可靠性。

附圖說明

[圖1]圖1是示出在調色劑容器的開口部處使蓋體和調色劑容器之間密封的密封構件的實例的示意性截面圖，顯示其中調色劑容器的開口部通過蓋體被關閉的狀態。

[圖2]圖2是示出同樣的密封構件的示意性截面圖，顯示其中調色劑容器的開口部打開并且排出調色劑的狀態。

[圖3]圖3是示出同樣的密封構件的示意性截面圖，顯示其中排出調色劑之后，調色劑容器的開口部通過蓋體再次被關閉的狀態。

具體實施方式

如上所述，本發明的彈性構件在由彈性材料制成的基體的表面的至少一部分上形成有包括低摩擦粉體的樹脂涂布層。

形成基體的彈性材料依賴于例如，本發明的彈性構件的預期用途，可以從各種樹脂發泡體、各種彈性體和橡膠中適宜地選擇，而沒有特別限定。當彈性構件要用作上述用于調色劑容器的開口部的密封構件時，優選使用如聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯或乙烯-乙酸乙烯酯等樹脂發泡體，其中特別優選聚氨酯泡沫。

用作形成基體的彈性材料的聚氨酯泡沫可以通過將其中主成分是多元醇和異氰酸酯化合物的聚氨酯泡沫組合物借由公知方法發泡而得到。

這里，多元醇優選為數均分子量為600至10,000的多元醇，更優選為數均分子量為2,000至5,000的多元醇。推薦的是多元醇的羥基(OH)數為20至280，特別是20至60。這樣的可以使用的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚酯聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇，和作為其改性多元醇的苯乙烯和/或丙烯腈接枝的聚合物多元醇。聚醚多元醇的使用是尤其優選的。這些可以單獨使用，或者兩種以上可以組合使用。

商購可得的產品可以用作多元醇。說明性實例包括購自Sanyo Chemical Industries,Ltd.的GS-3000(聚醚多元醇；分子量3,000；f＝3)，購自Dow Polyurethane Japan,Ltd.的V3943A(丙烯腈/苯乙烯43％接枝共聚物多元醇；基礎聚合物的分子量3,000；f＝3)，和購自Mitsui Chemical Polyurethane KK的3P56D(聚酯聚醚多元醇；分子量3,000；f＝3)。

異氰酸酯化合物示例為具有兩個以上異氰酸酯基的芳香族、脂環族和脂肪族的多異氰酸酯、其混合物、和通過將這些改性得到的改性多異氰酸酯。說明性實例包括：如甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、亞二甲苯基二異氰酸酯和多亞甲基多亞苯基異氰酸酯等芳香族多異氰酸酯；如氫化二苯基甲烷二異氰酸酯、氫化甲苯二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯等脂環族多異氰酸酯；如六亞甲基二異氰酸酯和賴氨酸二異氰酸酯等脂肪族多異氰酸酯；以及其混合物，及其改性多異氰酸酯。改性多異氰酸酯的實例包括作為多異氰酸酯和多元醇的反應產物的預聚物型改性多異氰酸酯、異氰脲酸酯改性的多異氰酸酯(nurate-modified polyisocyanates)、脲改性的多異氰酸酯、碳二亞胺改性的多異氰酸酯、脲基甲酸酯改性的多異氰酸酯和縮二脲改性的多異氰酸酯。

異氰酸酯的含量沒有特別限定，盡管優選將異氰酸酯指數設定為70至150，并且更優選為90至120。通過將異氰酸酯指數設定為70以上，樹脂化反應更好地進行，能夠得到良好的耐久性。通過將異氰酸酯指數設定為150以下，可以得到聚氨酯泡沫的良好的緩沖性和透氣性。"異氰酸酯指數"是指相對于配混中的活性氫基(例如，多元醇上的羥基和作為發泡劑的水)的異氰酸酯基的當量比(以百分比計)。

關于傳統的聚氨酯泡沫組合物，該聚氨酯泡沫組合物可以任選地包括公知的添加劑，如發泡劑、催化劑和穩泡劑(foam stabilizers)。

這里，可以酌情包括發泡劑以用于例如發泡成形。例如，水可以適宜地用作發泡劑，盡管也可以利用如二氯甲烷或一氟三氯甲烷等低沸點化合物。發泡劑的含量適宜地調節而沒有特別限定，但是可以通常設定為相對于100質量份全部多元醇為0至15質量份，特別是0至5質量份。

胺類催化劑和金屬催化劑可以適宜地用作所述催化劑。胺類催化劑的說明性實例包括四甲基六亞甲基二胺、五甲基二亞乙基三胺、二甲基環己基胺、雙(二甲基氨基乙基)醚、四甲基丙二胺、三甲基氨基乙基哌嗪、四甲基乙二胺、二甲基芐胺、甲基嗎啉、乙基嗎啉和三亞乙基二胺。金屬催化劑的說明性實例包括辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、辛酸鎳、辛酸鈣、油酸亞錫、環烷酸鈷和環烷酸鉛。這些催化劑可以單獨使用，或兩種以上可以一起使用。相對于100質量份全部多元醇的催化劑的含量可以設定為例如0至5質量份，特別是0.01至2質量份。

穩泡劑的說明性實例包括有機聚硅氧烷、烷基羧酸酯和烷基苯磺酸酯。相對于100質量份全部多元醇的穩泡劑的含量可以設定為0至5質量份，特別是0.3至4質量份。

除了以上之外的各種添加劑也可以任選地包括在形成本發明的彈性構件的基體的聚氨酯泡沫組合物中。例如，可以包括如顏料和染料等著色劑，如碳酸鈣等填料，如沸石等吸濕劑，交聯劑，抗氧化劑，阻燃劑，紫外線吸收劑，光穩定劑，如炭黑等導電性物質，抗菌劑，潤濕分散劑，增粘劑，和粘度抑制劑。

本發明的彈性構件的基體可以通過使該聚氨酯泡沫組合物發泡來得到。所采用的發泡方法沒有特別限定，并且可以是例如公知的方法，如一步法(one-shot method)、預聚物法(prepolymer method)或機械起泡法。特別是在其中本發明的彈性構件要用作調色劑容器的密封構件的情況下，從調色劑密封性、和耐久性等的觀點，優選使用機械起泡法，其能夠得到均勻地提供微細泡孔直徑的泡沫。

機械起泡法是在不向聚氨酯組合物添加特定的發泡劑的情況下在攪拌聚氨酯組合物和使其充分混合期間，通過混入如空氣或非活性氣體等發泡氣體來形成氣泡，并且以該狀態直接加熱和固化從而使聚氨酯泡沫成形的方法。

例如，期望形狀的聚氨酯泡沫可以通過以下來得到：將多元醇成分、催化劑、和添加劑等預先混合和攪拌以制備多元醇溶液，將該多元醇溶液和多異氰酸酯化合物使用機械起泡機來混合在一起、攪拌且機械地引入氣泡，然后使所得混合物連續地發泡為片狀或將其澆鑄至模具中。因此得到的聚氨酯泡沫具有熱成形性，并且能夠通過熱壓額外地熱成形。

聚氨酯泡沫的密度根據例如本發明的彈性構件的預期用途適宜地設定，并且沒有特別的限定，盡管其優選設定為約150至約600kg/m³，并且更優選為約200至約450kg/m³。泡沫密度可以通過調整空氣的引入量、攪拌時間、攪拌強度和催化劑的量來調節。

如上所述，本發明的彈性構件在由如以上的聚氨酯泡沫等彈性材料制成的基體的表面的至少一部分上具有包含低摩擦粉體的樹脂涂布層。

形成該樹脂涂布層的基材樹脂沒有特別限定。然而，尤其是在其中本發明的彈性構件要用作上述調色劑容器的密封構件的情況下，可以優選利用同時具有能夠追隨基體的彈性的柔軟性和低的動摩擦系數的樹脂。特別地，可以利用如聚氨酯樹脂、丙烯酸系樹脂、硅酮樹脂、聚碳酸酯樹脂或氟樹脂等樹脂的一種，或者其兩種以上的混合物或共聚物。這些當中，鑒于與優選用作基體的上述聚氨酯泡沫的相容性，優選使用聚氨酯樹脂，其中特別優選水系聚氨酯樹脂。適宜量的聚碳酸酯樹脂或丙烯酸系樹脂等可以與聚氨酯樹脂混合并且一起使用以便調節樹脂特性。

商購可得的產品可以用作這些基材樹脂。說明性實例包括Bayer Material Science制造的Bayhydrol UH2606和Bayhydrol UHXP2648，以及Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造的Resamine。

在本發明的實踐中，該樹脂涂布層的100％模量調節為22至30MPa，并且優選為24至28MPa。該100％模量的調節可以通過上述基材樹脂的選擇來進行。在這種情況下，精細的調節可以通過將多種樹脂類型混合在一起來進行。此外，例如，即使當使用聚氨酯樹脂時，100％模量可以通過使用具有不同硬度的多種聚氨酯樹脂且調整其混合比來調節。100％模量應依照JIS K7311來測量。

當樹脂涂布層的100％模量小于22MPa時，成膜性良好，但是動摩擦系數變得更大。另一方面，當100％模量超過30MPa時，動摩擦系數較小，但是涂料的成膜性降低并且變得難以形成沒有缺陷的良好的涂膜。在任一這些情況下不能實現本發明的目的。

低摩擦粉體包括在樹脂涂布層中。低摩擦粉體沒有特別限制，盡管可以優選利用如聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等氟樹脂和硅酮樹脂的粉體。除了氟樹脂和硅酮樹脂之外，還可以使用例如，表面處理過的二氧化硅顆粒和表面處理過的丙烯酸系樹脂。多種樹脂類型--氟樹脂、硅酮樹脂和其它樹脂--的組合使用也是可行的。

對低摩擦粉體的顆粒的形狀和尺寸沒有限定，盡管優選顆粒形狀為球狀。此外，對于在樹脂涂布層的表面適宜地露出以有效地降低動摩擦系數的顆粒，盡管沒有特別限定，優選平均粒徑D50為1至20μm，并且更優選為2至10μm。

本發明中，相對于100質量份基材樹脂的低摩擦粉體的含量設定為1.5至45質量份，優選為1.5至20質量份，更優選為2至20質量份，甚至更優選為5至20質量份，并且再更優選為10至20質量份。當低摩擦粉體的含量小于1.5質量份時，涂料的成膜性良好，但是動摩擦系數變大。另一方面，當低摩擦粉體的量超過45質量份時，動摩擦系數小且涂料的成膜性降低，使得難以形成沒有缺陷的良好的涂膜。在任一這些情況下不能實現本發明的目的。

除了上述的基材樹脂和低摩擦粉體之外，包括如顏料和染料等著色劑、如碳酸鈣等填料、交聯劑、抗氧化劑、阻燃劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、如炭黑等導電性物質、抗菌劑、潤濕分散劑、增粘劑、粘度抑制劑、表面調整劑和蠟添加劑的公知的添加劑可以任選地添加至樹脂涂布層。樹脂涂布層可以通過將基材樹脂、低摩擦粉體和必要的添加劑溶解于水或其它溶劑中以制備涂料，然后將該涂料施涂到彈性基體的表面上以形成膜來得到。此時可以使用如丁基溶纖劑或甲基溶纖劑等助溶劑。涂料的施涂方法可以從諸如噴涂、輥涂和浸涂等公知的方法中適宜地選擇。

低摩擦粉體典型地通過在含基材樹脂的涂料內添加和分散來引入。然而，在一些情況下，可以施涂包括基材樹脂的涂料，然后將低摩擦粉體立即噴涂至涂膜的表面上并且固著在其上。樹脂涂布層的厚度根據例如預期用途、彈性構件的尺寸和厚度適宜地設定，并且沒有特別限定。例如，該厚度可以設定為0.5至20μm，并且更優選為2至5μm。

實施例

以下通過實施例和比較例的方式更充分地說明本發明，盡管本發明不限于這些實施例。

[實施例1至4、比較例1至5]

將如下所示配制的聚氨酯組合物在奧克斯混合機中攪拌，同時進給相對于100cc/min多元醇為113cc/min的空氣。然后將反應混合物用棒涂機在膜上成片狀，并且在150℃下干燥15分鐘，得到了2mm×500mm×500mm的片狀的聚氨酯泡沫。將其用作基體。

[聚氨酯組合物]

多元醇1 100質量份

(Sannix GS-3000，Sanyo Chemical Industries,Ltd.制)

多元醇2 5質量份

(1,4-丁二醇，BASF制)

異氰酸酯(異氰酸酯指數，105) 30質量份

(Sumidur 44V20，Sumika Bayer Urethane KK制)

錫催化劑 0.02質量份

硅酮穩泡劑 4質量份

(NIAX SILICONE L626，Momentive Performance Materials Japan制)

在單獨的程序中，制備如表1中所示配制的水性涂料。各所得水性涂料通過噴涂來施涂至由聚氨酯泡沫制成的片狀基體的一個表面上，并且干燥從而形成具有2至3μm厚度的樹脂涂布層，由此得到表面上具有樹脂涂布層的彈性構件。目視檢測此時樹脂涂布層的外觀，并且基于缺陷的存在與否來評價成膜性。將各所得彈性構件的形成樹脂涂布層的表面上的動摩擦系數依照JIS K7125來測量。另外，100μm厚的膜由各水性涂料通過溶劑澆鑄法形成，并且將100％模量依照JIS K7311來測量。這些結果在表1中示出。

以下給出表1中的水性涂料A至D和低摩擦粉體的細節。

水性涂料A：Bayhydrol UH2606[含聚碳酸酯的脂肪族聚氨酯分散涂料(樹脂含量，35％)]

水性涂料B：Bayhydrol UHXP2648[含聚碳酸酯的脂肪族聚氨酯分散涂料(樹脂含量，35％)]

水性涂料C：Bayhydrol UH2342[脂肪酸改性的聚氨酯分散涂料(樹脂含量，35％)]

水性涂料D：Bayhydrol UHXP2592[氧化干燥的聚酯-聚氨酯分散涂料(樹脂含量，45％)]

低摩擦粉體：Tospearl 145[硅酮樹脂細顆粒(球狀；平均粒徑，4.5μm)]

[表1]

*括號中的數值是相對于涂料中的100質量份樹脂成分的質量份。

[實施例5至7、比較例6至8]

制備其中低摩擦粉體(Tospearl 145)的含量從實施例1的配方如表2所示改變的水性涂料，并且以與實施例1中相同的方式制造表面上具有樹脂涂布層的彈性構件。對于所得樹脂涂布層和彈性構件，以與實施例1中相同的方式測量或評價100％模量、成膜性和動摩擦系數。結果在表2中示出，其還呈現了實施例1的結果。

[表2]

*括號中的數值是相對于涂料中的100質量份樹脂成分的質量份。

如表1和2所示的，其中優化了樹脂涂布層的低摩擦粉體含量和100％模量的實施例1至7的彈性構件具有優異的樹脂涂布層的成膜性，并且在動摩擦系數為0.4以下的情況下，還具有良好的低摩擦性。

相比之下，其中形成樹脂涂布層的涂膜的100％模量小于22MPa的比較例2至5的彈性構件具有超過0.4的大的動摩擦系數，因而具有不良的低摩擦性。在其中100％模量超過30MPa的比較例1中，成膜性不良并且龜裂和剝離出現，使得不可能形成良好的樹脂涂布層。此外，在不包含低摩擦粉體的比較例6中，盡管優化了100％模量，但是動摩擦系數大，超過0.4。相反，在其中低摩擦粉體的含量相對于100質量份樹脂組分超過45質量份的比較例7和8中，動摩擦系數良好，但是成膜性不良。

附圖標記說明

1 蓋體

2 瓶主體(調色劑容器)

3 外筒

4 開口部

5 密封構件(彈性構件)

6 調色劑排出口

t 調色劑