(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸成分として無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、イソシアネート成分としてｏ−トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）を用いたポリアミドイミド（ＰＡＩ）を含む溶液であって、以下を特徴とするベルト成形用ＰＡＩ溶液。
１）粘度が６０Ｐａ・ｓ以上、２００Ｐａ・ｓ以下であり、濃度が１５質量％超、２５質量％未満である。
２）ＴＯＤＩの１０〜４０モル％がメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）および／またはトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）に置換されている。
【請求項２】
塩基性触媒が、ＴＭＡに対し、０．０１〜１モル％配合されていることを特徴とする請求項１記載のベルト成形用ＰＡＩ溶液。
【請求項３】
請求項１または２記載のＰＡＩ溶液を、円筒状金型に塗布、乾燥後、脱型することを特徴とするＰＡＩベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を含むベルト成形用溶液およびこれを用いたベルトの製造方法に関するものであり、このベルトは、複写機、プリンタ等の中間転写ベルト、定着ベルト等として好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
高速化が求められる複写機、プリンタの中間転写ベルト、定着ベルトとして、耐熱性、機械特性、寸法安定性に優れたＰＡＩ等のポリイミド系材料が広く用いられている。
これらのベルトは、例えば、ＰＡＩを含有する溶液を金型に塗布、乾燥することにより得ることができ、通常、厚みが５０μｍ〜１５０μｍのＰＡＩフィルムからなるシームレスのベルトとして用いられる。
【０００３】
これらのベルト成形に用いられるＰＡＩ溶液として、酸成分としてトリメリット酸（ＴＭＡ）、イソシアネート成分としてｏ−トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）を用いたＰＡＩを含む溶液が知られている。
すなわち、このような化学構造を有するＰＡＩを含むベルト成形用ＰＡＩ溶液として、特許文献１の実施例（段落００１８）、特許文献２の実施例（段落００２７）には、濃度が２０質量％のＰＡＩ溶液が記載されている。特許文献３の実施例（段落００３７）には、濃度が２２．１質量％のＰＡＩ溶液（粘度８．０Ｐａ・ｓ）が記載されている。特許文献４の実施例（段落００３８）には、濃度が３０質量％のＰＡＩ溶液が記載されている。特許文献５の実施例（段落００４１）には、濃度が２２質量％のＰＡＩ溶液が記載されている。これらの特許文献には、酸成分としてＴＭＡ、イソシアネート成分としてＴＯＤＩを用いたＰＡＩを含む溶液が、複写機、プリンタ等の中間転写ベルト、定着ベルト等の成形用として好適に用いられることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４７１９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１５５９４７号公報
【特許文献３】特開２００３−２６１７６８号公報
【特許文献４】特開２００７−１６０９７号公報
【特許文献５】特開２０１１−７９９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献に記載されたＰＡＩは、濃度をある程度高めても、溶液とした際の溶液粘度が高々５０Ｐａ・ｓ未満程度と低いものであった。このような溶液粘度が充分に高くないＰＡＩ溶液を、厚みが５０μｍ以上のＰＡＩフィルム成形用の溶液として用いた場合には、十分な厚み均一性を有するベルトの作成が難しいことがあった。また、ベルト成形後のＰＡＩベルトの力学的特性、特に引張強度が高いものではなく、改良すべき点があった。
【０００６】
そこで、本発明は前記課題を解決するものであって、十分な厚み均一性を有し、かつ力学的特性が良好なＰＡＩベルトが作成できるＰＡＩ溶液およびこれを用いたＰＡＩベルトの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために鋭意研究した結果、「酸成分としてＴＭＡ、イソシアネート成分としてＴＯＤＩを用いたＰＡＩ」を含むベルト成形用のＰＡＩ溶液において、ＰＡＩ溶液の濃度、粘度を特定のものとすることにより、前記課題が解決されることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００８】
本発明は下記を趣旨とするものである。
＜１＞酸成分としてＴＭＡ、イソシアネート成分としてＴＯＤＩを用いたＰＡＩを含む溶液であって、以下を特徴とするベルト成形用ＰＡＩ溶液。
１）粘度が６０Ｐａ・ｓ以上、２００Ｐａ・ｓ以下であり、濃度が１５質量％超、２５質量％未満である。
２）ＴＯＤＩの１０〜４０モル％がメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）および／またはトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）に置換されている。
＜２＞  前記ＰＡＩ溶液を、円筒状金型に塗布、乾燥後、脱型することを特徴とするＰＡＩベルトの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＰＡＩ溶液を用いることにより、厚みが５０μｍ以上であっても均一な厚みのＰＩフィルムを得ることができる。またこれから得られるフィルムは力学特性が良好で、引張強度が高いものである。従い、このＰＡＩ溶液から得られるＰＡＩベルトは、複写機、プリンタの中間転写ベルト、定着ベルトとして好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明のＰＡＩ溶液は、その溶液粘度が、６０Ｐａ・ｓ以上、２００Ｐａ・ｓ以下であることが必要であり、８０Ｐａ・ｓ以上、１５０Ｐａ・ｓ以下とすることが好ましい。溶液粘度が、２００Ｐａ・ｓを超えると、ベルト成形の際、金型への塗工が困難になることがある。また、溶液粘度が、６０Ｐａ・ｓ未満になると、十分な厚み均一性を得ることが難しくなることがある。
ここで、溶液粘度は、トキメック社製、ＤＶＬ−ＢＩＩ型デジタル粘度計（Ｂ型粘度計）を用い、３０℃における回転粘度を測定することにより確認することができる。
【００１２】
本発明のＰＡＩ溶液は、その溶液粘度を前記とした上で、その濃度を、１５質量％超、２５質量％未満とすることが必要であり、１６質量％以上、２２質量％以下とすることが好ましい。  濃度を１５質量％以下とすると、厚みが５０μｍ以上という比較的肉厚のベルトに成形した場合、良好な厚み均一性を得ることが難しくなることがある。また、溶液粘度が、６０Ｐａ・ｓ以上、２００Ｐａ・ｓ以下の溶液粘度が確保されたＰＡＩ溶液であっても、濃度を２５質量％以上とすると良好な力学特性が得られにくいことがある。
【００１３】
本発明のＰＡＩ溶液は、例えば、以下のような方法で得ることができる。
すなわち、略当モルのＴＭＡとＴＯＤＩとを、溶媒中、重合反応させることにより得ることができる。
ここで、ＴＭＡとＴＯＤＩのみからなるホモポリマは、反応溶媒に溶解しにくい傾向があるので、ＴＯＤＩの１０〜４０モル％をメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）および／またはトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）に置換することが必要である。
また、酸成分としては、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）のみを用いることが好ましいが、ＴＭＡの一部は、他の酸成分で置換されていてもよい。具体的には、ＴＭＡの１０モル％以下であれば、ピロメリット酸無水物、フタル酸無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸無水物等で置換されていてもよい。  この置換率が１０モル％を超えると、ベルトに成形した場合、良好な力学特性が得られにくいことがある。
酸成分と、イソシアネート成分とのモル比は、１／１．０１〜１．０５とすることが好ましい。
このように、イソシアネート成分を酸成分に対し小過剰用いることにより、本発明で規定された濃度、粘度を有するＰＡＩ溶液を得ることができる。
さらに重合反応に際しては、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリエチレンジアミン（ＤＡＢＣＯ）等の塩基性化合物を触媒としてＴＭＡに対し、０．０１〜１モル％配合することが好ましい。
このような塩基性触媒を用いることにより、さらに高粘度のＰＡＩ溶液とすることができる。
これらの塩基性触媒は、ＰＡＩ重合の際の重合触媒として知られてはいるが、ＴＭＡとＴＯＤＩとからなるＰＡＩの重合反応において、特異的に有効である。
【００１４】
重合反応に用いられる溶媒に制限はないが、アミド系溶媒を用いることが好ましい。アミド系溶媒の具体例としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独または混合物として用いることができる。これらの中で、ＮＭＰ、ＤＭＡｃ、およびそれらの混合物が好ましい。これらの重合溶媒は、その水分率が１００ｐｐｍ以下に脱水されていることが好ましい。
【００１５】
重合反応を行う際の反応温度としては、１００〜２００℃が好ましく、１２０〜１８０℃がより好ましい。この反応において、モノマーおよび溶媒の添加順序は特に制限はなく、いかなる順序でもよい。
【００１６】
本発明のＰＡＩ溶液には、ベルトの帯電特性を調整するために、カーボンブラック、黒鉛粒子等の導電性フィラを配合することができる。
【００１７】
前記のように得られる本発明のＰＡＩ溶液は、円筒状の金型に塗布、乾燥後、脱型することにより、ＰＡＩベルトとすることができる。乾燥の際には、５０〜１８０℃の温度で予備乾燥した後、２００〜３００℃で乾燥することが好ましい。
【００１８】
ＰＡＩベルトの外径に制限はないが、通常、１０〜１０００ｍｍである。また、ＰＡＩベルトの厚みにも制限はないが、通常、５０〜１５０μｍである。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらの実施例によって限定されるものではない。
【００２０】
＜実施例１＞
ガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、ＴＭＡ：１．００モル、ＴＯＤＩ：０．８２モル、ＴＤＩ：０．２０モル、ＤＡＢＣＯ：０．０００５モルを固形分濃度が２０質量％となるように脱水されたＮＭＰ（水分率８０ｐｐｍ）と共に仕込み、攪拌しながら１５０℃に昇温して５時間反応させさせることにより、３０℃における溶液粘度が１３５Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が１８質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−１Ａ）を得た。次に、円筒状金型にＰＡＩ−１Ａを塗布し、回転させながら９０℃で１０分、１５０℃で１０分予備乾燥後、２５０℃で６０分乾燥した。  その後、冷却して脱型することにより、外径５０ｍｍ、厚み約６０μｍのベルトを得た。
このＰＡＩベルトの厚みを５０ｍｍ間隔で接触式段差計を用いて測定し、厚み均一性を以下の基準で評価した。
Ａ：厚み均一性が±３％未満
Ｂ：厚み均一性が±３％以上、±５％以下
Ｃ：厚み均一性が±５％超
その結果を表１に示す。
また、このＰＡＩベルトの引張強度をＪＩＳ  Ｋ７１２７：１９９９に準拠し測定した。  その結果を表１に示す。
【００２１】
＜実施例２＞
ＤＡＢＣＯの使用量を０．０００１モルとしたこと以外は、実施例１と同様にして、３０℃における溶液粘度が９８Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が２０質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−２Ａ）を得た。ＰＡＩ−２Ａを用い、実施例１と同様にしてベルトを作成し、その厚み均一性、引張強度を測定した結果を表１に示す。
【００２２】
＜実施例３＞
イソシアネート成分として、「ＴＯＤＩ：０．７７モル、ＭＤＩ：０．２５モル」を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、３０℃における溶液粘度が１１２Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が１８質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−３Ａ）を得た。ＰＡＩ−３Ａを用い、実施例１と同様にしてベルトを作成し、その厚み均一性および引張強度を測定した結果を表１に示す。
【００２３】
＜実施例４＞
イソシアネート成分として、「ＴＯＤＩ：０．７７モル、ＭＤＩ：０．２５モル」を用い、重合触媒としてＤＢＵを０．０００５モル用いたこと以外は、実施例１と同様にして、３０℃における溶液粘度が７６Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が１８質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−４Ａ）を得た。ＰＡＩ−４Ａを用い、実施例１と同様にしてベルトを作成し、その厚み均一性、引張強度を測定した結果を表１に示す。
【００２４】
＜実施例５＞
イソシアネート成分として、「ＴＯＤＩ：０．７３モル、ＴＤＩ：０．３０モル」を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、３０℃における溶液粘度が１４５Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が２２質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−５Ａ）を得た。ＰＡＩ−５Ａを用い、実施例１と同様にしてベルトを作成し、その厚み均一性、引張強度を測定した結果を表１に示す。
【００２５】
＜実施例６＞
重合触媒を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして、３０℃における溶液粘度が６９Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が２０質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−６Ａ）を得た。ＰＡＩ−６Ａを用い、実施例１と同様にしてベルトを作成し、その厚み均一性、引張強度を測定した結果を表１に示す。
【００２６】
＜比較例１＞
イソシアネート成分として、「ＴＯＤＩ：０．８０モル、ＴＤＩ：０．２０モル」を用い、重合触媒を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして、３０℃における溶液粘度が１９Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が２０質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−１Ｂ）を得た。ＰＡＩ−１Ｂを用い、実施例１と同様にしてベルトを得て、その厚み均一性、引張強度を測定した結果を表１に示す。
【００２７】
＜比較例２＞
イソシアネート成分として、「ＴＯＤＩ：０．７５モル、ＴＤＩ：０．２５モル」を用い、重合触媒を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして、３０℃における溶液粘度が１１Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が１８質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−２Ｂ）を得た。ＰＡＩ−２Ｂを用い、実施例１と同様にしてベルトを得て、その厚み均一性、引張強度を測定した結果を表１に示す。
【００２８】
＜比較例３＞
イソシアネート成分として、「ＴＯＤＩ：０．７０モル、ＭＤＩ：０．３０モル」を用い、重合触媒を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして、３０℃における溶液粘度が１６Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が２０質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−３Ｂ）を得た。ＰＡＩ−３Ｂを用い、実施例１と同様にしてベルトを得て、その厚み均一性、引張強度を測定した結果を表１に示す。
【００２９】
＜比較例４＞
イソシアネート成分として、「ＴＯＤＩ：０．８０モル、ＴＤＩ：０．２０モル」を用い、重合触媒を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして、３０℃における溶液粘度が７１Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が２６質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−４Ｂ）を得た。ＰＡＩ−４Ｂを用い、実施例１と同様にしてベルトを得て、その厚み均一性、引張強度を測定した結果を表１に示す。
【００３０】
＜比較例５＞
イソシアネート成分として、「ＴＯＤＩ：０．７０モル、ＭＤＩ：０．３０モル」を用い、重合触媒を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして、３０℃における溶液粘度が６５Ｐａ・ｓで、ＰＡＩ固形分濃度が２６質量％のＰＡＩ溶液（ＰＡＩ−５Ｂ）を得た。ＰＡＩ−５Ｂを用い、実施例１と同様にしてベルトを得て、その厚み均一性、引張強度を測定した結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
実施例で示したように、本発明のＰＡＩ溶液を用いることにより、厚み均一性が良好で、２００ＭＰａ以上という高い引張強度を有するＰＡＩベルトを得ることができる。
これに対し、比較例で得られたＰＡＩベルトの引張強度は１６０ＭＰａ以下という低いものであり、かつ厚み均一性も不十分なものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のＰＡＩ溶液を用いることにより得られるＰＡＩベルトは、厚み均一性が良好で、引張強度が高いので、複写機やプリンタ等における中間転写ベルト、定着ベルトとして好適に用いることができる。
【要約】
【課題】良好な厚み均一性を有し、かつ力学的特性が良好なポリアミドイミド（ＰＡＩ）ベルトが作成できるＰＡＩ溶液およびこれを用いたＰＡＩベルトの製造方法の提供。
【解決手段】＜１＞  酸成分としてトリメリット酸、イソシアネート成分としてｏ−トリジンジイソシアネートを用いたＰＡＩを含む溶液であって、粘度が６０Ｐａ・ｓ以上、２００  Ｐａ・ｓ以下であり、濃度が１５質量％超、２５質量％未満であるベルト成形用ＰＡＩ溶液。
＜２＞  前記ＰＡＩ溶液を、円筒状金型に塗布、乾燥後、脱型することを特徴とするＰＡＩベルトの製造方法。
【選択図】なし