(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子量４００〜１００００の末端シラノールポリジメチルシロキサンと、アルコキシドと溶媒とを混合してつくられるゾル液であって、
末端シラノールポリジメチルシロキサン／（末端シラノールポリジメチルシロキサン＋アルコキシド）のモル比が０．１〜０．７であり、
上記アルコキシドを溶媒１リットルに対して２．５mol 以上含むことを特徴とする厚膜形成用コーティング液。
【請求項２】
基材表面に請求項１に記載の厚膜形成用コーティング液を１回のみ塗布した後に空気雰囲気下で加熱処理して、
該基材表面に厚さ２０μｍ以上の有機・無機ハイブリッド厚膜を形成することを特徴とする厚膜形成部材の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法により製造され、
厚さが２０μｍ以上であり、
表面粗さＲａが０．０３μｍ〜３．１０μｍであり、
鉛筆硬度がＢ
であることを特徴とする有機・無機ハイブリッド厚膜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゾルゲル法で厚膜を形成するための厚膜形成用コーティング液、ゾルゲル法で表面に厚膜を形成した部材の製造方法および有機・無機ハイブリッド厚膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属または半金属のアルコキシドと、有機ケイ素化合物とを含むゾル液を基材に塗布し、加熱処理して得られる有機・無機ハイブリッド被膜は優れた離型性、超撥水性を示し、例えば電子写真装置用の中間転写ベルトや定着ロール等の表面に有用である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記中間転写ベルトや定着ロールの基材は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド等の熱可塑性樹脂等であるが、該基材表面には凹凸があり、上記被膜が薄いと被膜表面が基材表面の凹凸に影響されて被膜の超撥水性や離型性が低下し、また被膜に亀裂が生じる恐れもある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するための手段として、分子量４００〜１００００の末端シラノールポリジメチルシロキサンと、アルコキシドと溶媒とを混合してつくられるゾル液であって、末端シラノールポリジメチルシロキサン／（末端シラノールポリジメチルシロキサン＋アルコキシド）のモル比が０．１〜０．７であり、上記アルコキシドを溶媒１リットルに対して２．５mol 以上含む厚膜形成用コーティング液を提供するものである。
【０００５】
また本発明は、基材表面に上記厚膜形成用コーティング液を１回のみ塗布した後に空気雰囲気下で加熱処理して、該基材表面に厚さ２０μｍ以上の有機・無機ハイブリッド厚膜を形成する厚膜形成部材の製造方法が提供するものである。
【０００６】
更に本発明は、上記方法により製造され、厚さが２０μｍ以上であり、表面粗さＲａが０．０３μｍ〜３．１０μｍであり、鉛筆硬度がＢである有機・無機ハイブリッド厚膜を提供するものである。
【０００７】
（削除）
【０００８】
（削除）
【０００９】
（削除）
【００１０】
（削除）
【００１１】
【作用】
有機・無機ハイブリッド厚膜を２０μｍ以上とすることによって、基材表面の凹凸が略被覆吸収され、従って本発明の部材の表面は基材表面の凹凸に影響されなくなり、表面の超撥水性や離型性が確保され亀裂が確実に防止される。
本発明に使用するコーティング液において、溶媒に対してアルコキシドの濃度を２．５mol/l 以上とすることで、該コーティング液の粘度が高くなり基材上に保持されやすくなり、基材上に塗布されるコーティング液の量を多くすることが出来、よって何度も塗布を繰返すことなく一回の塗布で厚さ２０μｍ以上の厚膜を形成することが出来る。
【００１２】
またコーティング液にフィラーを分散させることで、該コーティング液の粘度を高くすることが出来、よって該コーティング液を用いることでより厚さの大きな厚膜を容易に形成することが出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
〔厚膜形成用コーティング液〕
本発明の厚膜形成用コーティング液は、アルコキシドと、末端シラノールポリジメチルシロキサンとを含むゾル液であって、該アルコキシドが溶媒１リットルに対して２．５mol 以上含まれている。
【００１４】
上記アルコキシドを形成する金属または半金属の種類としては、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、カドミウム、タンタル等のアルコキシドを形成しうる金属または半金属が挙げられる。
【００１５】
またアルコキシドの種類は特に限定されることなく、例えば、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、イソプロポキシド、ブトキシド等が挙げられ、更には、アルコキシ基の一部をβ−ジケトン、β−ケトエステル、アルカノールアミン、アルキルアルカノールアミン等で置換したアルコキシド誘導体であってもよい。
【００１６】
上記末端シラノールポリジメチルシロキサンは、重量平均分子量が４００〜１００００である。
【００１７】
（削除）
【００１８】
上記アルコキシドの加水分解物と、上記末端シラノールポリジメチルシロキサンとを溶媒に加え、攪拌して厚膜形成用コーティング液を調製する。なお該金属および／または半金属のアルコキシドの加水分解物は溶媒１リットルに対して２．５mol 以上添加される。
【００１９】
上記末端シラノールポリジメチルシロキサンは、加水分解前のアルコキシドに対して配合してもよいし、加水分解したアルコキシドに対して配合してもよい。
なおアルコキシドの加水分解反応を促進させるために、所望により塩酸、リン酸、酢酸等の触媒を適宜使用してもよい。
【００２０】
上記溶媒としては、上記アルコキシドと上記末端シラノールポリジメチルシロキサンを均一に分散、溶解出来る溶媒であれば特に限定されることなく、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、メトキシメタノール、メトキシエタノール、エトキシメタノール、エトキシエタノール等の各種アルコールの他、アセトン、メチルエチルケトン等の水溶性有機溶媒が一般的に使用される。
【００２１】
（削除）
【００２２】
末端シラノールポリジメチルシロキサンを使用する場合、無機成分であるアルコキシドとの配合比は、末端シラノールポリジメチルシロキサン／（末端シラノールポリジメチルシロキサン＋アルコキシド）のモル比が０．１〜０．７となる範囲であるのが好ましい。該モル比が０．１未満では、得られる被膜が固く脆くなり、弾性変形しなくなるおそれがあり、該モル比が０．７を超えると、末端シラノールポリジメチルシロキサンとアルコキシドとの反応物がゲル化しない場合がある。
【００２３】
なお、この末端シラノールポリジメチルシロキサンとアルコキシドとを反応させると、アルコキシドのアルコキシ基が水酸基に置換され、その水酸基が末端シラノールポリジメチルシロキサンの末端のシラノール基と脱水・縮合反応を起こし、エラストマーが形成される。
【００２４】
以上のようにして得られる厚膜形成用コーティング液には、コーティング液の粘度を更に高めるためにフィラーを添加、混合分散させてもよい。
【００２５】
上記フィラーとしては、炭酸カルシウム、タルク、ベントナイト等あるいは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム等の酸化物粉末、黒鉛粉末等が例として挙げられる。更にフィラーとしては、ステアリン酸やシロキサン等の潤滑剤で表面処理された上記酸化物粉末や金属粉末等のような固体潤滑粉末も使用される。このような固体潤剤粉末をフィラーとして添加すると、得られる厚膜の接触角が１４５°以上の超撥水性を示すようになる。
該フィラーの平均粒子径が０．００５〜５０μｍの範囲のものが好ましい。
また上記フィラーの添加量は上記厚膜形成用コーティング液に対して１〜４０重量％の範囲が好ましい。
【００２６】
上記フィラーが添加された厚膜形成用コーティング液は、所望の攪拌装置で攪拌することで、フィラーは該厚膜形成用コーティング液に均一に分散される。該厚膜形成用コーティング液にはアルコキシドが溶媒１リットルに対して２．５mol 以上含まれるので粘度は２５００〜４０００ｃＰ0 と高く、数時間放置してもフィラーの沈降は見られない。
【００２７】
〔厚膜形成方法〕
上記厚膜形成用コーティング液を用いて、基材表面に塗布する。
【００２８】
基材としては例えば合成樹脂、ガラス、金属、セラミック等がある。本発明が特に有用に適用されるのは、例えば、電子写真装置用転写定着部材である。該転写定着部材とは、中間転写ベルト、中間転写ドラム、転写定着ベルト等であって、その材料としては、例えば、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂（ＰＵ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂が挙げられ、それぞれ単独でまたは混合して用いられ、あるいはポリマーアロイとして用いられる。
【００２９】
基材が樹脂材料からなる場合にあっては、コーティング液を上記部材上に塗布する前に、予め該部材表面の汚れを落しておき、紫外線照射処理またはＮａＯＨ化学エッチングで処理してもよい。
【００３０】
上記基材表面に厚膜形成用コーティング液を塗布する方法としては、公知の方法を利用することが出来、例えば、ディップコート、スプレーコート、ロールコート、フローコート等の方法を利用することが出来る。
【００３１】
上記したように基材表面に塗布されたコーティング液は、加熱処理され厚膜が形成される。通常、該加熱処理の条件は、６０〜４５０℃×２０秒〜７時間であるのが好ましい。
【００３２】
なお発明における厚膜とは２０μｍ以上の膜厚を有する膜であり、本発明の厚膜形成法によって、基材に厚膜形成用コーティング液の塗布および加熱処理を施すことで厚膜が基材表面上に２０〜１００μｍの膜厚で形成される。
【００３３】
また本発明の厚膜は、末端シラノールポリジメチルシロキサンを使用した場合、ポリジメチルシロキサンの主骨格となっているフレキシブルなシロキサン結合のため優れた可撓性および弾性を示し、上記基材に対しては良好な密着性を示す。
【００３４】
〔厚膜形成部材〕
厚膜形成部材とは、上記厚膜形成コーティング液を用いて上記厚膜形成方法で基材表面上に厚膜が形成されたものであり、該基材としは、例えば、上記した電子写真装置用転写定着部材等が適用される。
【００３５】
以下、実施例より本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
アルコキシドとしてテトライソプロポキシチタンを使用し、末端シラノールポリジメチルシロキサン（重量平均分子量  ６０００）を使用し、エタノールを溶媒とし該末端シラノールポリジメチルシロキサン：該テトライソプロポキシチタン：アセト酢酸エチル：水：エタノールを０．２５：１：２：２：３の配合比にて混合して０．５時間充分攪拌することによって、該テトライソプロポキシチタンの十分な加水分解と、一部該末端ポリジメチルシロキサンとの縮合重合を行ない、厚膜形成用コーティング液を調製した。
該テトライソプロポキシチタンのエタノールに対する濃度は５．７mol /l、該厚膜形成用コーティング液の粘度は８５．５７ｃＰ0 であった。
上記厚膜形成用コーティング液が塗布される基材は、電子写真装置用の転写ロールポリイミド基材であって、該基材表面の汚れを十分落し、更に紫外線照射処理を施した後、該基材をフローコートマシーンにセットした。該フローコートマシーンのコート液吐出部を０．１５mm／sec の速さでトラバースさせ、該基材上に上記コーティング液を塗布した。その後空気雰囲気下、２００℃で０．５時間、３５０℃で０．１時間加熱処理して、該基材表面上に厚膜を形成した。
【００３６】
実施例１によって得られた厚膜の膜厚は５０μｍであり、表面粗さＲａは０．０３μｍ、鉛筆硬度はＢ、接触角は１０５°、静摩擦係数は０．１６、動摩擦係数は０．０７であり、このような厚膜を表面に有する転写ロールはトナーの離型性に優れている。
【００３７】
〔実施例２〕
アルコキシドとしてテトライソプロポキシチタンを使用し、末端シラノールポリジメチルシロキサン（重量平均分子量  ６０００）を使用し、エタノールを溶媒とし該末端シラノールポリジメチルシロキサン：該テトライソプロポキシチタン：アセト酢酸エチル：水：エタノールを０．２５：１：２：２：３の配合比にて混合して０．５時間充分攪拌することによって、該テトライソプロポキシチタンの十分な加水分解と、一部該末端ポリジメチルシロキサンとの縮合重合を行ない、更に粒径５±２μｍのポリテトラフルオロエチレン粒子を２０重量％添加し混合攪拌して厚膜形成用コーティング液を調整した。該混合攪拌は、真空脱泡攪拌装置で公転１６００ｒｐｍ、自転５００ｒｐｍ、５分間攪拌の条件で２回行なった。
なお該テトライソプロポキシチタンのエタノールに対する濃度は５．７mol /l、該厚膜形成用コーティング液の粘度は５７２ｃＰ0 であった。
上記厚膜形成用コーティング液が塗布される基材は電子写真装置用定着ロールのポリアリレート−ポリエチレンナフタレートポリマーアロイ（ＰＡＲ−ＰＥＮ）基材であって、該基材表面の汚れを十分落し、更に紫外線照射処理を施した後、該基材をフローコートマシーンにセットした。該フローコートマシーンのコート液吐出部を０．１５mm／sec の速さでトラバースさせ、該基材上に上記コーティング液を塗布した。その後空気雰囲気下、２００℃で０．５時間、３５０℃で０．１時間加熱処理して、該基材表面上に厚膜を形成した。
【００３８】
実施例２によって得られた厚膜の膜厚は５５μｍであり、表面粗さＲａは２．８０μｍ、鉛筆硬度はＢ、接触角は１２５°であり、このような厚膜を表面に有する定着ロールはトナーの付着性が小さい。
【００３９】
〔実施例３〕
アルコキシドとしてテトライソプロポキシチタンを使用し、末端シラノールポリジメチルシロキサン（重量平均分子量  ６０００）を使用し、エタノールを溶媒とし該末端シラノールポリジメチルシロキサン：該テトライソプロポキシチタン：アセト酢酸エチル：水：エタノールを０．２５：１：２：２：３の配合比にて混合して０．５時間充分攪拌することによって、該テトライソプロポキシチタンの十分な加水分解と、一部該末端ポリジメチルシロキサンとの縮合重合を行ない、更に粒径５±２μｍのポリテトラフルオロエチレン粒子を３０重量％添加し混合攪拌して厚膜形成用コーティング液を調整した。該混合攪拌は、真空脱泡攪拌装置で公転１６００ｒｐｍ、自転５００ｒｐｍ、５分間攪拌の条件で２回行なった。
なお該テトライソプロポキシチタンのエタノールに対する濃度は５．７mol /l、該厚膜形成用コーティング液の粘度は３１１０ｃＰ0 であった。
上記厚膜形成用コーティング液が塗布される基材は電子写真装置用転写定着ベルトのＰＡＲ−ＰＥＮ基材であって、該基材表面の汚れを十分落し、更に紫外線照射処理を施した後、該基材をフローコートマシーンにセットした。該フローコートマシーンのコート液吐出部を０．１５mm／sec の速さでトラバースさせ、該基材上に上記コーティング液を塗布した。その後空気雰囲気下、２００℃で０. ５時間、３５０℃で０．１時間加熱処理して、該基材表面上に厚膜を形成した。
【００４０】
実施例３によって得られた厚膜の膜厚は６７．５μｍであり、表面粗さＲａは３．１０μｍ、鉛筆硬度はＢ、接触角は１４５°であった。
【００４１】
〔比較例〕
アルコキシドとしてテトライソプロポキシチタンを使用し、末端シラノールポリジメチルシロキサン（重量平均分子量  ６０００）を使用し、エタノールを溶媒とし該末端シラノールポリジメチルシロキサン：該テトライソプロポキシチタン：アセト酢酸エチル：水：エタノールを０．２５：１：２：２：１０の配合比にて混合して０．５時間充分攪拌することによって、該テトライソプロポキシチタンの十分な加水分解と、一部該末端ポリジメチルシロキサンとの縮合重合を行ない、コーティング液を調製した。
該テトライソプロポキシチタンのエタノールに対する濃度は１．７mol /l、該コーティング液の粘度は４２．６８ｃＰ0 であった。
上記コーティング液が塗布される基材は、上記実施例１と同様転写ロールのポリイミド基材であって、該基材表面の汚れを十分落し、更に紫外線照射処理を施した後、該基材をフローコートマシーンにセットした。該フローコートマシーンのコート液吐出部を０．１５mm／sec の速さでトラバースさせ、該基材上に上記コーティング液を塗布した。その後空気雰囲気下、２００℃で０．５時間、３５０℃で０．１時間加熱処理して、該基材表面上に膜を形成した。
【００４２】
比較例によって得られた膜の膜厚は８. ２４μｍであり、鉛筆硬度はＢ、接触角は１０５°であった。
【００４３】
上記実施例では、溶媒であるエタノールに対するアルコキシドであるテトライソプロポキシチタンのモル濃度が５．７mol/l であること、また実施例２および３にあっては厚膜形成用コーティング液にポリテトラフルオロエチレン粒子が分散されたこともあって、いづれの実施例においても１回のコーティングで厚膜の膜厚は、５０μｍ（実施例１）、５５μｍ（実施例２）、６７．５μｍ（実施例３）であり、いずれも２０μｍ以上となった。
一方、比較例ではテトライソプロポキシチタンのモル濃度が１．７mol /lであり、この場合には膜厚が８．２４μｍの薄い膜しか得ることが出来なかった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、アルコキシドと末端シラノールポリジメチルシロキサンとを含むゾル液であるコーティング液のアルコキシド含有量を２．５mol 以上として該コーティング液の粘度を拡大せしめたので基材表面に厚膜を簡単に形成することが出来る。