專利名稱：清潔刮刀元件的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種清潔刮刀元件。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于除去調(diào)色劑影像承載體上的調(diào)色劑的清潔刮刀元件，其中在該承載體上形成調(diào)色劑影像，以便隨后傳輸至傳輸物質(zhì)上，諸如電子照相術(shù)中的光電導(dǎo)體或傳輸帶。
2.相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的描述在電子照相法中，為了重復(fù)使用電子照相光電導(dǎo)體或傳輸帶，通常采用清潔刮刀來清除調(diào)色劑。就清潔刮刀元件而言，使用聚氨酯，是因?yàn)榫郯滨ゾ哂辛钊藵M意的耐磨性、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度而無需添加增強(qiáng)劑、并且是非污染性的。然而，聚氨酯的物理屬性卻造成了它們對(duì)溫度依賴的問題。
含有聚氨酯的清潔刮刀之一是一種由固化的聚氨酯組成的清潔刮刀，該固化的聚氨酯在50℃下具有12MPa或更高的抗張強(qiáng)度、15℃或更低的損耗正切(tanδ)峰值溫度，和80°或更低的硬度。這樣的清潔刮刀在研究中是旨在有效地防止在高溫環(huán)境下的破碎和在寬溫度范圍下顯示令人滿意的清潔性能，而不損害其在低溫環(huán)境下的清潔性能(參見日本專利申請(qǐng)公開號(hào)(kokai)2001-265190)。
用于電子照相設(shè)備的刮刀也是可獲得的，其中該刮刀采用通過下列步驟獲得的聚氨酯片將具有1,000-3,000數(shù)均分子量的雙官能多羥基化合物和具有92-980數(shù)均分子量的三官能多羥基化合物，按照提供2.02-2.20平均官能團(tuán)數(shù)的比例混合，從而形成混合多羥基化合物；將混合多羥基化合物與可提供5-20％異氰酸酯基團(tuán)含量的量的二異氰酸酯化合物混合形成預(yù)聚物；將可提供0.90-1.05OH基團(tuán)/NCO基團(tuán)當(dāng)量比的量的交聯(lián)劑，和基于100重量份預(yù)聚物的0.01-1.0重量份的反應(yīng)促進(jìn)劑，與預(yù)聚物混合；并使該混合物反應(yīng)(參見日本專利申請(qǐng)公開號(hào)(kokai)9-274416)。
但是，這些刮刀例如在耐磨性方面還不能令人滿意的，并且其性能需要進(jìn)一步的改進(jìn)。
根據(jù)上述情況完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種在耐磨性等方面優(yōu)異的、并長(zhǎng)期可用的清潔刮刀元件。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一個(gè)方面是清潔刮刀元件，其含有通過使用下述物質(zhì)形成的聚氨酯多羥基化合物，其包括至少一種聚酯型多羥基化合物、己內(nèi)酯基二醇和聚碳酸酯二醇，其中該聚酯型多羥基化合物是通過己二酸和二醇組分的脫水縮合獲得的，聚異氰酸酯，和交聯(lián)劑，其包含短鏈二醇和具有120-2,500分子量的三元醇，其中該短鏈二醇是至少一種丙二醇和丁二醇，和其中聚氨酯具有0℃或更低的損耗正切(1Hz)峰值溫度。
本發(fā)明的第二個(gè)方面是根據(jù)第一個(gè)方面的清潔刮刀元件，其特征在于該聚氨酯在25℃下和300％伸長(zhǎng)率下的抗張強(qiáng)度為250kg/cm2或更高。
本發(fā)明的第三個(gè)方面是根據(jù)第一或第二個(gè)方面的清潔刮刀元件，其特征在于該聚氨酯在25℃下的回彈性是35％或更低，并且在0-50℃范圍內(nèi)該回彈性的最低值是在0℃。
本發(fā)明的第四個(gè)方面是根據(jù)第一至第三任意一個(gè)方面的清潔刮刀元件，其中進(jìn)一步使用固化延遲劑。
本發(fā)明的第五個(gè)方面是根據(jù)第一至第四任意一個(gè)方面的清潔刮刀元件，其特征在于該聚氨酯的永久伸長(zhǎng)率是2.5％或更低。
根據(jù)本發(fā)明，可獲得耐磨性等優(yōu)異的、并長(zhǎng)期有用的清潔刮刀元件，其中該清潔刮刀元件含有通過伴隨地使用下述物質(zhì)所形成的聚氨酯至少一種聚酯型多羥基化合物、己內(nèi)酯基二醇和聚碳酸酯二醇，其中該聚酯型多羥基化合物是通過己二酸和二醇組分的脫水縮合獲得的；并且該聚氨酯具有0℃或更低的損耗正切(1Hz)峰值溫度。更優(yōu)選地，該聚氨酯具有高于-80℃的損耗正切(1Hz)峰值溫度。


根據(jù)下文所給出的詳述和附圖，將會(huì)更充分地理解本發(fā)明，其中該附圖僅以闡述的方式給出，因此并不限制本發(fā)明，和其中
圖1是顯示測(cè)試?yán)?結(jié)果的圖示；和圖2是顯示測(cè)試?yán)?結(jié)果的圖示。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)通過具體實(shí)施方式
詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的清潔刮刀元件。
本發(fā)明基于下述發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的清潔刮刀元件含有通過使用多羥基化合物、聚異氰酸酯和交聯(lián)劑所形成的聚氨酯。該多羥基化合物包括至少一種聚酯型多羥基化合物、己內(nèi)酯基二醇和聚碳酸酯二醇，其中該聚酯型多羥基化合物通過己二酸和二醇組分的脫水縮合獲得。該交聯(lián)劑含有短鏈二醇和具有120-2,500分子量的三元醇，其中該短鏈二醇是至少一種丙二醇和丁二醇。由于這些特征，該清潔刮刀元件具有在0℃或更低的損耗正切(1Hz)峰值溫度，甚至能在低溫低濕的環(huán)境下維持橡膠的特性，和最低程度地出現(xiàn)破碎。上述特征也賦予了低的回彈性和高的強(qiáng)度，并因此該清潔刮刀元件具有優(yōu)異的耐磨性，以及確保它的長(zhǎng)使用期。如果僅用聚酯型多羥基化合物或己內(nèi)酯基多羥基化合物而不用聚碳酸酯二醇，形成低回彈性的聚氨酯，那么就不能獲得低的損耗正切峰值溫度或高強(qiáng)度，其中該聚酯型多羥基化合物是通過諸如己二酸等的二元酸和二醇組分脫水縮合獲得的。
優(yōu)選地，使用固化延遲劑制備聚氨酯。這是因?yàn)榫厶妓狨ザ挤磻?yīng)快速，并且固化延遲劑的使用導(dǎo)致長(zhǎng)的可操作期、提高的操作性和穩(wěn)定的質(zhì)量。在本發(fā)明中，由于使用聚碳酸酯二醇，因此不能使用反應(yīng)促進(jìn)劑。對(duì)固化延遲劑沒有限制，但可以提到諸如磷酸單丁酯等的磷酸酯和諸如胺基化合物等的具有延遲作用的催化劑。使用的固化延遲劑的比例沒有限制，但優(yōu)選以0.01-1重量份的量使用固化延遲劑，基于100重量份的多羥基化合物。
聚氨酯在25℃下和300％伸長(zhǎng)率下優(yōu)選具有250kg/cm2或更高的抗張強(qiáng)度。如果該抗張強(qiáng)度小于250kg/cm2，耐磨性趨向變差，和經(jīng)過少數(shù)傳輸片后，清潔刮刀的邊緣會(huì)破碎，或者圖象失真，諸如會(huì)出現(xiàn)白斑。更優(yōu)選地，聚氨酯在25℃下和300％伸長(zhǎng)率下具有700kg/cm2或更低的抗張強(qiáng)度。
在25℃下聚氨酯的回彈性優(yōu)選為35％或更低，以及在0-50℃范圍內(nèi)該最低值優(yōu)選是在0℃。更優(yōu)選地，在25℃下該回彈性高于3％。低回彈性會(huì)導(dǎo)致清潔刮刀具有優(yōu)異的耐磨性。如果在0-50℃范圍內(nèi)沒有回彈性的最小值，即不存在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，那么甚至在低的溫度下也可維持橡膠的特性。
聚氨酯的永久伸長(zhǎng)率優(yōu)選為2.5％或更低。如果永久伸長(zhǎng)率大于2.5％，在使用期間，清潔刮刀的邊緣部分的永久變形會(huì)很大，以至于線性壓力下降，從而降低該清潔性能。更優(yōu)選地，聚氨酯的永久伸長(zhǎng)率高于0％。
本發(fā)明的清潔刮刀元件是通過使用多羥基化合物、聚異氰酸酯和包含短鏈二醇和具有150-2,500分子量的三元醇的交聯(lián)劑所形成的。作為多羥基化合物使用的，有至少一種聚酯型多羥基化合物、己內(nèi)酯基二醇和聚碳酸酯二醇，其中該聚酯型多羥基化合物是通過己二酸和二醇組分的脫水縮合獲得的。聚碳酸酯二醇是通過二醇組分和碳酸二烷基酯反應(yīng)獲得的。用作聚碳酸酯二醇和聚酯型多羥基化合物的原料的二醇組分(基二醇)沒有限制，但可包括例如，丁二醇、戊二醇、己二醇(HD)、甲基戊二醇、壬二醇(ND)和甲基辛二醇(MOD)。這些二醇的兩種或多利可混合使用。己內(nèi)酯基二醇可以是由ε-己內(nèi)酯合成并具有1,000-4,000數(shù)均分子量的二醇。聚碳酸酯二醇在多羥基化合物中的含量?jī)?yōu)選為100-30wt％。在不損害本發(fā)明效果的范圍內(nèi)，也可以伴隨使用其它多羥基化合物。
加入的多羥基化合物在聚氨酯中的比例優(yōu)選為60-80wt％。
與多羥基化合物反應(yīng)的聚異氰酸酯優(yōu)選是具有相對(duì)非剛性的分子結(jié)構(gòu)的那些。聚異氰酸酯的例子是4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、2，6-甲苯二異氰酸酯(TDI)、和1，6-己烷二異氰酸酯(HDI)。特別優(yōu)選的是MDI。加入的聚異氰酸酯的比例優(yōu)選為30-80重量份，基于100重量份的聚氨酯。如果該比例小于30重量份，會(huì)導(dǎo)致抗張強(qiáng)度不足。如果該比例大于80重量份，永久伸長(zhǎng)率會(huì)過大。
α值優(yōu)選為0.7-1.0。α值是由以下所述等式表示的值。如果α值大于1.0，交聯(lián)劑的羥基基團(tuán)保留，因此會(huì)污染與清潔刮刀相接觸的光電導(dǎo)體或類似物。如果α值小于0.7，交聯(lián)密度過低，因而導(dǎo)致強(qiáng)度不夠、或剩余異氰酸酯的減活化會(huì)費(fèi)時(shí)、污染光電導(dǎo)體。
α值＝(交聯(lián)劑的羥基基團(tuán)的摩爾數(shù))/(在多羥基化合物與聚異氰酸酯間的反應(yīng)后所剩余的異氰酸酯基基團(tuán)的摩爾數(shù))在本發(fā)明中用作交聯(lián)劑的短鏈二醇是丙二醇(PD)和丁二醇(BD)的至少一種。典型地，丙二醇是1，3-丙二醇，以及丁二醇是1，4-丁二醇。雖然在性能和成本方面，1，3-丙二醇和1，4-丁二醇是優(yōu)選的，但它們不是限制性的。在另一方面，與短鏈二醇一起用作交聯(lián)劑的三元醇是具有120-2,500分子量的三元醇，優(yōu)選是具有120-1,000分子量的三元醇。三元醇的例子包括短鏈三元醇，諸如三羥甲基乙烷(TME)和三羥甲基丙烷(TMP)，和由下式表示的、并具有比短鏈三元醇分子量大的己內(nèi)酯基三元醇(例如，由ε-己內(nèi)酯所合成的三元醇)。短鏈二醇和三元醇可以各自是兩種或多種上述二醇和三元醇的混合物。所加入的交聯(lián)劑的這些主要組分的比例沒有限制，但這些組分的重量比優(yōu)選為短鏈二醇∶三元醇＝50∶50-95∶5。如果三元醇的含量低，永久伸長(zhǎng)率會(huì)過大。如果三元醇的含量太高，易出現(xiàn)破碎。
(R烷基)將上述聚碳酸酯二醇及交聯(lián)劑與聚異氰酸酯及固化延遲劑混合，隨后使它們反應(yīng)制備聚氨酯。該反應(yīng)可使用一般制備聚氨酯的方法進(jìn)行，諸如預(yù)聚合法或一步法。對(duì)于本發(fā)明來說，預(yù)聚合法是優(yōu)選的，因?yàn)樗色@得強(qiáng)度和耐磨性優(yōu)異的聚氨酯。然而，對(duì)制備方法沒有限制。
根據(jù)本發(fā)明，可生產(chǎn)耐磨性等優(yōu)異的、并長(zhǎng)期有用的清潔刮刀元件，該清潔刮刀元件含有聚氨酯，其中該聚氨酯是通過伴隨使用至少一種聚酯型多羥基化合物、己內(nèi)酯基二醇和聚碳酸酯二醇所形成的，并具有0℃或更低的損耗正切(1Hz)峰值溫度，其中該聚酯型多羥基化合物是通過己二酸和二醇組分的脫水縮合獲得的。
現(xiàn)根據(jù)下述實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，其中該實(shí)施例決不限制本發(fā)明。
實(shí)施例1將下述組分混合具有2,000分子量的聚碳酸酯二醇和具有2,000分子量的聚酯型二醇的等量混合物(100重量份)，其中該聚碳酸酯二醇是通過用1，6-己二醇作基醇獲得的，該聚酯型二醇是由1，9壬二醇/2-甲基-1，8-辛二醇混合物和己二酸獲得的；40重量份的MDI；和1，3-丙二醇/三羥甲基乙烷混合物(80/20)，其按照產(chǎn)生如0.95的α值的量作為交聯(lián)劑。進(jìn)一步，添加0.05重量份DAIHACHI CHEMICAL INDUSTRY的MP-4(磷酸單丁酯)作為固化延遲劑。使這些物質(zhì)反應(yīng)從而形成聚氨酯，其中由該聚氨酯制備測(cè)試樣品和清潔刮刀。聚碳酸酯二醇在聚氨酯中的含量約為60wt％。
實(shí)施例2與實(shí)施例1相同的方法制備測(cè)試樣品和清潔刮刀，除了用800分子量的己內(nèi)酯基三元醇代替三羥甲基乙烷，并將MDI的量改為50重量份。
實(shí)施例3與實(shí)施例1相同的方法制備測(cè)試樣品和清潔刮刀，除了用2,000分子量的己內(nèi)酯基三元醇代替聚酯型二元醇。
實(shí)施例4與實(shí)施例3相同的方法制備測(cè)試樣品和清潔刮刀，除了用800分子量的己內(nèi)酯基三元醇代替三羥甲基乙烷，并將MDI的量改為50重量份。
對(duì)比例1與實(shí)施例1相同的方法制備測(cè)試樣品和清潔刮刀，除了用2,000分子量的聚-ε-己內(nèi)酯基二醇代替該聚碳酸酯二醇和聚酯型二醇的等量混合物、用1，4-丁二醇/三羥甲基丙烷混合物(80/20)代替1，3-丙二醇/三羥甲基乙烷混合物(80/20)、并將MDI的量改為50重量份。
對(duì)比例2與實(shí)施例1相同的方法制備測(cè)試樣品和清潔刮刀，除了用由1，9-壬二醇和己二酸獲得的2,000分子量的聚酯型二醇代替該聚碳酸酯二醇和聚酯型二醇的等量混合物。
對(duì)比例3將下述組分混合100重量份以1，6-己二醇為基醇的2,000分子量的聚碳酸酯二醇；60重量份MDI；和1，3-丙二醇/三羥甲基乙烷混合物(85/15)，其以獲得如0.95的α值的量作為交聯(lián)劑。進(jìn)一步，添加0.05重量份DAIHACHICHEMICAL INDUSTRY的MP-4(磷酸單丁酯)作為固化延遲劑。使這些物質(zhì)反應(yīng)從而形成聚氨酯，其中由該聚氨酯制備測(cè)試樣品和清潔刮刀。聚碳酸酯二醇在聚氨酯中的含量約為60wt％。
測(cè)試?yán)?將實(shí)施例和對(duì)比例的測(cè)試樣品各自在23℃下測(cè)量，根據(jù)JIS K6253測(cè)量橡膠硬度(Hs)，根據(jù)JIS K6254測(cè)量在25％伸長(zhǎng)率下的楊氏模量，在100％伸長(zhǎng)率(100％模量)下的抗張強(qiáng)度，在200％伸長(zhǎng)率(200％模量)下的抗張強(qiáng)度，在300％伸長(zhǎng)率(300％模量)下的抗張強(qiáng)度，根據(jù)JIS K6251測(cè)量斷裂抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，根據(jù)JIS K6252測(cè)量撕裂強(qiáng)度，和根據(jù)JIS K6262在100％永久伸長(zhǎng)率下測(cè)量撕裂強(qiáng)度，以及還根據(jù)JIS K6255在25℃下通過Lupke回彈性試驗(yàn)機(jī)測(cè)量回彈性(Rb)。通過Seiko Instruments熱分析設(shè)備EXSTAR 6000 DMS粘彈性分光計(jì)，測(cè)量在1Hz下?lián)p耗正切，從而確定峰值溫度。而且，還在0℃-50℃下測(cè)量硬度和回彈性。結(jié)果顯示在表1和圖1和2中。
表1

表1(續(xù))

表1(續(xù))

*不能測(cè)量，因?yàn)閿嗔寻l(fā)生在達(dá)到最多300％伸長(zhǎng)率之前。
**磨損非常厲害，并且沒有邊緣殘留。
***不出現(xiàn)破碎，但磨損寬度寬****出現(xiàn)非常嚴(yán)重的破碎，并且發(fā)生邊緣的塑性形變。
測(cè)試?yán)?將實(shí)施例和對(duì)比例的清潔刮刀各自固定在加速測(cè)試設(shè)備上(在該設(shè)備中，刮刀以與實(shí)際機(jī)械中相似的接觸壓力和角度安置在有機(jī)光電導(dǎo)體上，不包含調(diào)色劑，并且該設(shè)備是以100-300rpm的圓周速度連續(xù)旋轉(zhuǎn)的)，并使刮刀開始接觸光電導(dǎo)體。加速測(cè)試設(shè)備在室溫下(約25℃)運(yùn)行，相當(dāng)于經(jīng)過30,000張縱向印刷(portrait orientation)的A4尺寸的PPC的一段時(shí)間片(即約10小時(shí))。然后，在視頻顯微鏡的放大下觀察清潔刮刀的邊緣。結(jié)果顯示在表1中，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例1-4的清潔刮刀的磨損寬度最小并且沒有破碎。在另一方面，使用己內(nèi)酯基多羥基化合物的對(duì)比例1發(fā)生破碎，并顯示寬大的磨損寬度。與使用聚酯型多羥基化合物的對(duì)比例2相比，不出現(xiàn)破碎，但是觀察到寬大的磨損寬度。與使用短鏈三元醇的對(duì)比例3相比，出現(xiàn)非常嚴(yán)重的破碎，并且邊緣是塑性變形的。
當(dāng)用上述實(shí)施方案描述本發(fā)明時(shí)，應(yīng)理解成本發(fā)明不受其限制，但可用其他方式改變或變型。不應(yīng)認(rèn)為這樣的改變或變型背離了本發(fā)明的精神和范圍，并且對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的所有這些改變和變型，是包含在附加的權(quán)利要求范圍之內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一種清潔刮刀元件，其含有通過使用下述物質(zhì)所形成的聚氨酯多羥基化合物，其包括至少一種聚酯型多羥基化合物、己內(nèi)酯基二醇和聚碳酸酯二醇，所述的聚酯型多羥基化合物通過己二酸和二醇組分的脫水縮合獲得，聚異氰酸酯，和交聯(lián)劑，其包含短鏈二醇和具有120-2,500分子量的三元醇，其中短鏈二醇是丙二醇和丁二醇的至少一種，和其中所述的聚氨酯具有在0℃或更低的損耗正切(1Hz)的峰值溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的清潔刮刀元件，其中所述的聚氨酯在25℃下和300％的伸長(zhǎng)率下的抗張強(qiáng)度是250kg/cm2或更高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的清潔刮刀元件，其中所述的聚氨酯在25℃下的回彈性是35％或更低，并且在0-50℃范圍內(nèi)該回彈性的最低值是出現(xiàn)在0℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的清潔刮刀元件，其中進(jìn)一步使用固化延遲劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的清潔刮刀元件，其中所述的聚氨酯的永久伸長(zhǎng)率為2.5％或更低。
全文摘要
一種清潔刮刀元件，其含有通過使用下述物質(zhì)所形成的聚氨酯多羥基化合物，其包括至少一種聚酯型多羥基化合物、己內(nèi)酯基二醇和聚碳酸酯二醇，其中該聚酯型多羥基化合物是通過己二酸和二醇組分的脫水縮合獲得的，聚異氰酸酯，和交聯(lián)劑，其包含短鏈二醇和具有120－2,500分子量的三元醇，其中短鏈二醇是丙二醇和丁二醇的至少一種，和其中該聚氨酯具有0℃或更低的損耗正切(1Hz)的峰值溫度。
文檔編號(hào)G03G21/10GK1755551SQ20051011658
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者大森匡洋, 阿部修士 申請(qǐng)人:北辰工業(yè)株式會(huì)社