DE60109082T2

DE60109082T2 - Statistisches Fluorkohlenstoffsilicon-Copolymer zur Verwendung in einer Tonertrennschicht

Info

Publication number: DE60109082T2
Application number: DE60109082T
Authority: DE
Inventors: Jiann-Hsing Fairport Chen; Joseph A. Pittsford Pavlisko; Nataly F. Ontario Boulatnikov
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2021-04-11
Also published as: DE60109082D1; US6555229B1; EP1150179B1; EP1150179A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fixierelemente, die zur Wärmefixierung eines durch Wärme erweichbaren oder schmelzbaren Materials auf einem Substrat verwendbar sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Materialien, die als Tonertrennschicht in einem Fixierelement geeignet sind.
Durch Wärme schmelzbare oder wärmeschmelzbare Toner sind in Bebilderungsverfahren weit verbreitet, beispielsweise in der Elektrostatografie, wobei elektrisch geladener Toner bildweise auf einem dielektrischen oder fotoleitenden Element abgelagert wird, auf dem sich ein elektrostatisches Latentbild befindet. In derartigen Verfahren wird der Toner meist auf eine Oberfläche eines anderen Substrats übertragen, wie beispielsweise auf einen Empfangsbogen aus Papier oder Transparentfolie, wo er dann fixiert wird, um das gewünschte Tonerbild zu erzeugen.
Wenn wärmeschmelzbare Toner aus thermoplastischen, polymeren Bindemitteln erzeugt werden, umfasst das übliche Tonerfixierverfahren das Beaufschlagen des Toners mit Wärme, sobald sich dieser auf der Oberfläche des Empfangselements befindet, und das anschließende aktive oder passive Abkühlen des Toners.
Ein bekanntes Fixierverfahren umfasst das Durchführen des mit Toner beschichteten Empfangsbogens durch einen Spalt, der von zwei sich gegenüberliegenden Walzen gebildet wird, von denen mindestens eine (üblicherweise als Fixierwalze bezeichnet), erwärmt wird und die tonertragende Oberfläche des Empfangselements berührt, um den Toner zu erwärmen und zu schmelzen. Die andere Walze (üblicherweise als Druckwalze bezeichnet) dient dazu, den Empfangsbogen in Kontakt mit der Fixierwalze zu bringen. In einigen anderen Fixierverfahren werden davon abweichende Konfigurationen verwendet, wobei die „Fixierwalze" oder die „Druckwalze" als flache Platte oder Band ausgebildet ist. Die vorliegende Beschreibung betrifft zwar allgemein eine zylindrische Fixierwalze in Kombination mit einer allgemein zylindrischen Druckwalze, ist aber nicht auf Fixiersysteme beschränkt, die Elemente mit derartigen Konfigurationen aufweisen. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Beschreibung der Begriff „Fixierelement" allgemein anstelle von „Fixierwalze" verwendet und der Begriff „Druckelement" anstelle von „Druckwalze".
Das Fixierelement umfasst normalerweise einen starren Kern, der mit einem nachgiebigen Material bedeckt ist, das in der vorliegenden Beschreibung als „Elastikgrundschicht" bezeichnet wird. Die nachgiebige Elastikgrundschicht und der durch das Druckelement ausgeübte Druck dienen dazu, den Kontaktbereich des Fixierelements mit der tonertragenden Oberfläche des Empfangsbogens herzustellen, während dieses durch den Spalt des Fixier- und Druckelements tritt. Über die Größe dieses Kontaktbereichs lässt sich die Zeitdauer steuern, die ein gegebener Bereich des Tonerbildes mit dem Fixierelement in Kontakt ist und von diesem erwärmt wird. Der Grad der Härte (auch als dynamischer Elastizitätsmodul bezeichnet) und die Stabilität der Elastikgrundschicht sind wichtige Faktoren zur Bestimmung und Erhaltung des gewünschten Kontaktbereichs.
In einigen Fixiersystemen nach dem Stand der Technik hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den durch das Druckelement gegen den Empfangsbogen und das Fixierelement ausgeübten Druck zu verändern. Die Druckvarianz lässt sich beispielsweise in einem Fixiersystem durchführen, das über eine Druckwalze und eine Fixierwalze verfügt, indem man die Form der Druckwalze leicht modifiziert. Die Druckvarianz in Form eines Druckgradienten, der sich in der Spaltrichtung parallel zu den Walzenachsen ändert, lässt sich beispielsweise dadurch vorsehen, indem man den Gesamtdurchmesser der Druckwalze entlang der Achsenrichtung verändert, so dass der Durchmesser am Achsenmittelpunkt am kleinsten und an den Achsenenden am größten ist, wobei die Druckwalze die Form eines „Stundenglases" annimmt. Dadurch üben die Walzenpaare auf das im Spalt befindliche Empfangselement in den Bereichen der Walzenenden mehr Druck aus als in den Bereichen um den Walzenmittelpunkt. Dieser Druckgradient trägt dazu bei, Falten und Runzeln auf dem Empfangsbogen während des Durchtritts durch den Spalt zu vermeiden. Die Fixierwalzen unterliegen im Laufe der Zeit jedoch einer dauerhaften Verformung und passen sich der Form der Druckwalze an, wobei der Druckgradient reduziert wird oder verloren geht, ebenso wie die damit verbundenen Vor teile. Es hat sich herausgestellt, dass eine dauerhafte Verformung der Elastikgrundschicht des Fixierelements die wesentliche Ursache dieses Problems ist.
Um die mechanischen Eigenschaften und die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern, wurden der Elastikgrundschicht partikelartige, anorganische Füllstoffe zugesetzt. Eine hohe Wärmeleitfähigkeit ist vorteilhaft, wenn das Fixierelement durch eine interne Heizung erwärmt wird, so dass die Wärme wirksam und schnell zur Außenfläche des Fixierelements und zum Toner auf dem Empfangselement abgeleitet wird, den das Fixierelement berühren und schmelzen soll. Eine hohe thermische Leitfähigkeit ist nicht so wichtig, wenn die Walze zur Erwärmung durch eine externe Wärmequelle vorgesehen ist.
Es wird seit langem nach optimalen metallpartikelhaltigen Elastomerfixierelementen gesucht. In US-A-4,264,181, Spalte 10, Zeile 42–53, behaupten Lentz et al, und in US-A-4,272,179, Spalte 10, Zeile 45–54, behauptet Seanor, dass "Das Metall des in dem Elastomer dispergierten metallhaltigen Füllmittels von einem einschlägigen Fachmann leicht ohne übermäßige Versuche ausgewählt werden kann, indem er das metallhaltige Füllmittel, beispielsweise Metall, Metalllegierung, Metalloxid, Metallsalz oder andere Metallverbindungen, in einem Elastomer testet. Die allgemeine Klasse der auf die Erfindung anwendbaren Metalle umfasst Metalle der Gruppen Ib, 2; 2b, 3; 3b, 4a, 4b, 5; 5b, 6b, 7b, 8 sowie die Seltenerdmetalle der Periodentafel." (US-A-4,264,181 von Lentz et al, Spalte 10, Zeile 42–53; sowie US-A-4,272,179 von Seanor, Spalte 10, Zeile 45–54.) Die Behauptung, dass das Metall für ein metallhaltiges Füllmittel leicht auswählbar ist, ist angesichts der folgenden Arbeit nicht richtig.
Ein metallhaltiges Füllmittel, das in einem Elastomer gute Ergebnisse erzielt, kann in einem anderen Elastomer sehr schlechte Ergebnisse erzielen, auch wenn die Elastomere sehr ähnlich sind.
Field et al beschreiben in US-A-4,515,884 ein Fixierelement, das metalloxidgefülltes olydimethylsiloxan enthält. Die Metalloxide sind Eisenoxid und tafelförmiges Aluminiumoxid. Calciniertes Aluminiumoxid gilt laut Beschreibung als ungeeignet (Spalte 9, Zeile 50 – Spalte 10, Zeile 47).
Lentz et al beschreiben in US-A-4,264,181, dass gute Ergebnisse erzielt wurden, wenn Bleioxid als Füllmittel in verschiedenen Fluorkohlenstoffelastomeren verwendet wurde (Viton E430, Viton E605C, Viton GH^TM; Beispiele X, XI, XII). Andererseits beschreiben Eddy et al in US-A-5,017,432, dass Oxid-Fluorkohlenstoffelastomere (beispielsweise Viton GF^TM) ein inakzeptables Fixierelement ergeben würde. In Fluorelastomeren wird Kupferoxid bevorzugt.
Seanor beschreibt in US-A-4,272,179 und Lentz beschreibt in US-A-4,264,181 sowie 4,257,699 die Verwendung von Polydimethylsiloxan als Trennöl, das mercaptofunktionale Gruppen verwendet. Diese Patente zeigen, dass Bleioxidfüllmittel in der äußeren Elastomertrennschicht mit dem mercaptofunktionalisierten PDMS-Fluid in Wirkbeziehung steht, um einen Trennfilm auf der Oberfläche des Fixierelements zu erzeugen.
Die Herstellung metallhaltiger Elastomere bleibt problematisch. Field et al, US-A-4,515,884, und Eddy et al, US-A-5,017,432, nennen eine große Zahl kritischer Merkmale oder wichtiger Aspekte ihrer metallhaltigen Elastomere: Wahl des Materials (Field et al, Spalte 9, Zeile 50–65 und Spalte 10, Zeile 24–25), Wirkbeziehung zwischen Füllmitteloberfläche und Elastomer (Field et al, Spalte 9, Zeile 32–65), Partikelgröße (Field et al, Spalte 10, Zeile 1–8 und Zeile 25–30; Eddy, Spalte 9, Zeile 65 – Spalte 10, Zeile 3), Konzentration des Metallfüllmittels (Field et al, Spalte 10, Zeile 9–23 und Zeile 3 1–47), Fähigkeit zur Wirkbeziehung mit Funktionsgruppen des Trennmittels (Eddy, Spalte 9, Zeile 26–30), Reaktionsfähigkeit des Metallfüllmittels mit dem Elastomer (Eddy, Spalte 9, Zeile 33–43) sowie Säuren-Basen-Eigenschaften des Metallfüllmittels (Eddy, Spalte 9, Zeile 43–56). Die Listen der von Field und Eddy genannten kritischen Merkmale und wichtigen Aspekte korrelieren nicht vollständig miteinander. Es ist nicht bekannt, ob diese Unterschiede wirkliche Unterschiede in den Materialeigenschaften oder nur Unterschiede in Technik und Analyse darstellen.
In elektrofotografischen Fixiersystemen werden Fixierelemente oft mit einer Trennschicht aus Polysiloxanelastomer, Polyfluorkohlenstoffharz oder Polyfluorkohlenstoffelastomer hergestellt.
Polysiloxanelastomere haben eine relativ hohe Flächenenergie und eine relativ geringe mechanische Festigkeit, sind aber ausreichend flexibel und elastisch und können hochwertige, fixierte Bilder erzeugen. Nach einer gewissen Nutzungsdauer verschlechtern sich die Trenn eigenschaften der Walze und es tritt ein gewisser Versatz auf. Das Aufbringen eines Polysiloxanfluids während des Gebrauchs der Walzen verbessert die Fähigkeit der Walzen, Toner freizugeben, verkürzt aber die Lebensdauer der Walzen aufgrund von Ölabsorption. Verölte Teile neigen dazu, aufzuquellen und verschleißen schneller.
Ein Materialtyp, der in der Vergangenheit zur Herstellung einer nachgiebigen Elastikgrundschicht für Fixierwalzen verwendet wurde, ist ein kondensationsvernetztes Siloxanelastomer. US-A-4,373,239; 4,430,406 und 4,518,655 beschreiben beispielsweise gefüllte, kondensationsgehärtete Poly(dimethylsiloxan)elastomere („PDMS"-Elastomere) für Fixierwalzen. Ayala-Esquillin et al beschreiben in US-A-4,970,098 ein kondensationsvernetztes Diphenylsiloxan-Dimethylsiloxanelastomer mit 40 bis 55 Gew.-% Zinkoxid, 5 bis 10 Gew.-% Graphit und 1 bis 5 Gew.-% Kupferdioxid.
Ein gängiges Siloxanelastomer ist ein kondensationsvernetztes PDMS-Elastomer, das ca. 32–37 Volumen-% Aluminiumoxidfüllmittel und ca. 2–6 Volumen-% Eisenoxidfüllmittel enthält und unter dem Markennamen EC4952 von Emerson Cummings Co., USA, vertrieben wird. Es wurde festgestellt, dass Fixierwalzen, die Elastikschichten aus EC4952 beinhalten, gravierende Stabilitätsprobleme in der Praxis aufweisen, d.h. erhebliche Verschlechterung, dauerhafte Verformung und Härteveränderung, die die Lebensdauer dieser Walzen erheblich verringern. Die Ergebnisse der MER-Prüfung (Mechanical Energy Resolver) stimmen mit diesen Erkenntnissen überein und weisen auf die Instabilität während des Praxisgebrauchs hin. Dennoch weisen derartige Materialien, wie EC4952, zunächst eine sehr geeignete Nachgiebigkeit, Härte und Wärmeleitfähigkeit für Elastikschichten der Fixierwalzen auf, siehe auch US-A-5,595,823.
US-A-5,582,917 beschreibt Tonerfixierelemente, die ein Substrat umfassen, das mit einer Fluorkohlenstoff-Copolymermasse beschichtet ist. Obwohl sich diese Tonerfixierelemente als wirksam erwiesen haben, sind sie insofern problematisch, als dass eine Tonerverunreinigung und ein Problem mit der mechanischen Festigkeit auftreten können. Die Verwendung der Fluorkohlenstoffsiliconmassen hat den Vorteil, dass diese zur Verwendung mit Tonertrennmitteln wirksam sind, die typischerweise Silicon enthalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Materialien zur Erzeugung einer Tonertrennschicht bereitzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, ein Fixierelement bereitzustellen, das Fluorkohlenstoffsilicon verwendet, aber verbesserte Eigenschaften in Bezug auf Tonertrennung und mechanische Festigkeit aufweist.
Diese Aufgaben werden durch ein Fixierelement mit einem Kern und einer über dem Kern angeordneten Schicht gelöst, die ein statistisches Fluorkohlenstoff-Copolymer und ein Härtungsmittel, das das statistische Fluorkohlenstoff-Copolymer härtet, enthält, wobei das statistische Fluorkohlenstoff-Copolymer Untereinheiten aufweist von: -(CH₂CF₂)x-, -(CF₂CF(CF₃)y-, oder -(CF₂CF₂)z-,
worin
x von 30 bis 90 Mol% ist;
y von 10 bis 70 Mol% ist,
z von 0 bis 34 Mol% ist,
x + y + z gleich 100 Mol% sind;
die Schicht zudem einen Partikelfüllstoff mit Zinkoxid und gelbem Eisenoxid enthält; und ein Siloxanpolymer mit einem oder mehreren, härtbaren, silanolendständigen, polyfunktionalen Poly(C1-6-Alkyl)siloxanpolymeren.
Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass ein Fixierelement, das mit einer Tonertrennschicht gebildet wird, die ein metalloxidgefülltes Polyfluorkohlenstoffelastomer enthält, eine moderate Oberflächenenergie aufweist, und dass durch Verwendung einer Fluorkohlenstoffsilicon-Polymerzusammensetzung ein verbessertes Fixierelement bereitgestellt wird. Zink- und Eisenoxid verleihen bei Zugabe zu der in den Ansprüchen dargelegten Kombination eine verbesserte mechanische Festigkeit und reduzieren die Tonerverunreinigung.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der erzielbare höhere Bildglanz.
Die vorliegende Erfindung weist zudem den Vorteil auf, dass keine starken Basen zur Aushärtung des Fluorelastomers benötigt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fixierelements.
1 zeigt eine Schnittansicht eines Fixierelements 10, das eine Fixierwalze, eine Druckwalze, eine Ölerwalze, eine Ölerdosierwalze oder eine Vorkonditionierungswalze usw. umfasst. Der Kern 16 besteht üblicherweise aus Metall, beispielsweise Edelstahl, Aluminium usw., kann aber auch aus Keramik oder Kunststoff bestehen. Grundvoraussetzungen für die Materialien des Kerns 16 sind, dass diese die nötige Steifigkeit aufweisen, um die darauf einwirkenden Kräfte aufzunehmen, und dass diese gegenüber den einwirkenden Temperaturen beständig sind. Über dem Kern 16 sind eine oder mehrere optionale Zwischenschichten 14 angeordnet, die in der Technik als Elastik- oder Dämmschichten bezeichnet werden. Die äußere Schicht 12 ist eine Tonertrennschicht. Falls eine Elastikschicht 14 erwünscht ist, kann die äußere Schicht 12 direkt über dem Kern 16 angeordnet werden. Die äußere Schicht 12 ist die Tonertrennschicht; sie beinhaltet ein Härtungsmittel und ein statistisches Fluorkohlenstoff-Copolymer, das durch das Härtungsmittel gehärtet wird. Das statistische Fluorkohlenstoff-Copolymer umfasst folgende Untereinheiten: -(CH₂CF₂)-(Vinylidenfluorid-Untereinheit ("VF₂")), -(CF₂CF(CF₃)y-(Hexafluorpropylen-Untereinheit ("HFP')), und -(CF₂CF₂)z-(Tetrafluoroethylen-Untereinheit ("TFE")), worin
x von 30 bis 90 Mol% ist;
y von 10 bis 70 Mol% ist,
z von 0 bis 34 Mol% ist,
x + y + z gleich 100 Mol% sind;
die Schicht zudem einen Partikelfüllstoff mit Zinkoxid und gelbem Eisenoxid enthält.
In diesen Formeln stehen x, y und z für Angaben in Molprozent der einzelnen Untereinheiten in Bezug zur Gesamtsumme der drei Untereinheiten (x + y + z), die hier als "Untereinheit-Molprozentsätze" bezeichnet werden. (Das Härtungsmittel liefert eine zusätzliche "Härtungs-Untereinheit", wobei der Beitrag dieser Härtungs-Untereinheiten jedoch nicht in Untereinheit-Molprozentsätzen betrachtet wird.) In dem Fluorkohlenstoff-Copolymer hat x einen Untereinheit-Molprozentsatz von 30 bis 90 Molprozent, y hat einen Untereinheit-Molprozentsatz von 10 bis 70 Molprozent, und z hat einen Untereinheit-Molprozentsatz von 0 bis 34 Molprozent. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gelten folgende Untereinheit-Molprozentsätze: x ist von 40 bis 80, y ist von 10 bis 60 und z ist von 0 bis 34 oder vorzugsweise ist x von 42 bis 75, y ist von 14 bis 58 und z ist 0. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind x, y und z derart gewählt, dass Fluoratome mindestens 70 Prozent des gesamten Formelgewichts der Untereinheiten VF₂, HFP und TFE darstellen.
Vorzugsweise werden aushärtbare, polyfunktionale Poly(C1-6 Alkyl)siloxanpolymere auch in der vorliegenden Erfindung verwendet und werden bei Verwendung des Härtungsmittels gleichzeitig mit dem statistischen Fluorkohlenstoff-Copolymer gehärtet, um eine Beschichtung zu erzeugen, die zur Verwendung als Tonertrennschicht eines Fixierelements geeignet ist. Erfindungsgemäß weisen die beschichteten Fixierelemente niedrige Oberflächenenergien auf, die eine Trennung der Tonerbilder mit minimalem Versatz ermöglichen. Diese Beschichtungen sind auch mit kleinen Mengen extern zugegebener polymerer Trennmittel verwendbar, beispielsweise mercaptofunktionalisierte Polydimethylsiloxane, um den Versatz weiter zu minimieren. Bevorzugte, härtbare, polyfunktionale Poly(C1-6 alkyl)siloxanpolymere sind wärmehärtbare Silicone, aber auch peroxidhärtbare Silicone sind mit konventionellen Initiatoren verwendbar. Wärmehärtbare Silicone sind u.a. hydroxyfunktionalisierte, polyfunktionale Organopolysiloxane, die zur Klasse der sogenannten "weichen" Silicone gehören. Bevorzugte Weichsilicone sind silanolendständige, polyfunktionale Organopolysiloxane, die Grundeinheiten folgender Formel enthalten: (R1)_aSiO_(4-a)2 wobei R1 für C1-6 Alkyl steht und a für 0 bis 3. Alkylgruppen, für die R1 stehen kann, sind u.a. Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, sekundäres Butyl, Pentyl und Hexyl. Bevorzugte Weichsilicone sind diejenigen, in denen R1 Methyl ist. Die Weichsilicone sind einzeln oder als Sili conmischung verwendbar und können verschiedene Anteile von mono-, di-, tri- und tetra-funktionalen Siloxangrundeinheiten enthalten. Bevorzugte Weichsilicone umfassen eine Hauptkomponente von silanol- oder trimethylsilylendständigem Polydimethylsiloxan mit einer zahlenmittleren Molmasse von 20.000 bis 300.000 und einer kleineren Polymethylsiloxankomponente mit monofunktionalen und tetrafunktionalen Siloxan-Grundeinheiten und einer zahlenmittleren Molmasse im Bereich von 1.000 und 10.000. Exemplarische Weichsilicone sind kommerziell erhältlich oder können mit konventionellen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise SFR-100 Silicon (von General Electric Co.) und EC 4952 Silicon (von Emerson Cummings Co.). SFR-100 Silicon ist ein Silanol- oder trimethylsilylendständiges Polymethylsiloxan und eine flüssige Mischung aus 60–80 Gew.-% eines difunktionalen Polydimethylsiloxans mit einer zahlenmittleren Molmasse von 150.000 und 20–40 Gew.-% eines Polytrimethylsilylsilicatharzes mit monofunktionalen (d.h. Trimethylsiloxan) und tetrafunktionalen (d.h. SiO₂) Grundeinheiten in einem mittleren Verhältnis zwischen 0,8 und 1 zu 1, und einer zahlenmittleren Molmasse von ca. 2.200. EC 4952 Silicon ist ein silanolendständiges Polymethylsiloxan mit ca. 85 Mol% difunktionaler Dimethylsiloxangrundeinheiten, ca. 15 Mol% trifunktionaler Methylsiloxangrundeinheiten und einer zahlenmittleren Molmasse von ca. 21.000. Weitere polyfunktionale Poly(C1-6 Alkyl)siloxanpolymere, die geeignet sind, werden in US-A-4,387,176 und 4,536, 529 beschrieben, deren Beschreibungen hierin durch Nennung als aufgenommen betrachtet werden.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fluorkohlenstoffsiliconverbundmasse bereitgestellt, die als Fixierwalzenschicht ohne Zusatz von Trennmitteln und ohne Versatzeffekt verwendbar ist. Geeignete Fluorkohlenstoff-Copolymere sind die Terpolymere von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen mit einem Fluorgehalt von mindestens 70 Mol%, wie in US-A-5,035,950 beschrieben. Die Siliconkomponente der Verbundmasse ist ein Weichsilicon, beispielsweise eine Polymethylsiloxanverbundmasse, wie SFR-100 Silicon.
Bevorzugte erfindungsgemäße Verbundmassen haben ein Verhältnis von Siloxanpolymer zu Fluorkohlenstoff-Copolymer zwischen 0,1 und 3 zu 1 nach Gewicht, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,5 zu 1. Die Verbundmasse wird vorzugsweise durch Härten einer Mischung hergestellt, die 50–70 Gew.-% eines Fluorkohlenstoff-Copolymers enthält, 10–30 Gew.-% und am besten 20–30 Gew.% eines härtbaren, polyfunktionalen Polymethylsiloxanpolymers enthält, 1–10 Gew.-% eines Fluorkohlenstoff-Härtungsmittels, 1–3 Gew.-% eines Fluorkohlenstoff-Härtungsbeschleunigers, 8–30 Gew.-% eines Säureakzeptor-Füllmittels und 10–30 Gew.-% eines inerten Füllmittels.
Das Aushärten der Verbundmasse erfolgt nach den bekannten Bedingungen für das Härten von vinylidenfluoridbasierenden Copolymeren, beispielsweise zwischen 12 und 48 Stunden bei Temperaturen zwischen 50°C und 250°C. Vorzugsweise wird die aufgetragene Zusammensetzung bis zur Verflüchtigung des Lösungsmittels bei Raumtemperatur getrocknet und dann allmählich über 24 Stunden auf ca. 230°C erwärmt, wobei diese Temperatur dann für die Dauer von 24 Stunden gehalten wird.
Die Außenschicht umfasst einen Partikelfüllstoff mit Zinkoxid und gelbem Eisenoxid. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Zinkoxid in einer Menge von 5 bis 30 Teilen, bezogen auf 100 Teile des statistischen Fluorkohlenstoff-Copolymers, vorhanden. Das gelbe Eisenoxid ist in einer Menge von 5 bis 30 Teilen, bezogen auf 100 Teile des statistischen Fluorkohlenstoff-Copolymers, vorhanden. Konzentrationen von Zinkoxid und Eisenoxid, die höher als die angegebenen sind, haben keinen besonderen Vorteil, es sei denn, es wird eine höhere Wärmeleitfähigkeit benötigt. In einem konkreten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält die Außenschicht 3,22 Vol.% (10 Teile) gelbes Eisenoxid und 3,01 Vol.% (10 Teile) ZnO.
Die Verbundmasse kann zudem weitere Füllstoffe enthalten, um derartige Eigenschaften, wie Wärmeleitfähigkeit oder kosmetische Eigenschaften zu verleihen. Derartige Füllstoffe sind beispielsweise, aber nicht abschließend, Zinnoxid, Kupferoxid, Graphit, Rußschwarz und Aluminiumoxid.
Die als Füllmittel in der Elastikschicht eines erfindungsgemäßen Fixierelements verwendeten Zinkoxidpartikel können aus jeder gängigen kommerziellen Quelle bezogen werden, z.B. von Atlantic Equipment Engineers of Bergenfield, New Jersey, USA. Die Partikelgröße ist zur Steuerung der Oberflächeneigenschaften wichtig. Partikelgrößen von unter 10 μm haben sich als akzeptabel erwiesen. In den nachfolgend genannten Beispielen betrug der Durchmesser der Zinkoxidpartikel 1 bis 5 μm.
Die als Füllmittel in der Elastikschicht eines erfindungsgemäßen Fixierelements verwendeten gelben Eisenoxidpartikel können aus jeder gängigen kommerziellen Quelle bezogen werden, z.B. von Atlantic Equipment Engineers of Bergenfield, New Jersey, USA. Die Partikelgröße ist zur Steuerung der Oberflächeneigenschaften wichtig. Partikelgrößen von unter 10 μm haben sich als akzeptabel erwiesen. In den nachfolgend genannten Beispielen betrug der Durchmesser der Zinkoxidpartikel 1 bis 5 μm.
Um die Außenschicht auszubilden, werden die Füllpartikel mit dem ungehärteten Polymer, dem Vernetzungsmittel und weiteren Additiven, beispielsweise einem Beschleuniger, gemischt, über der Elastikschicht geformt und gehärtet. Der Fluorkohlenstoff wird durch Vernetzen mit einem basischen, nucleophilen Zusatz gehärtet. Basische nucleophile Härtungssysteme sind bekannt und werden beispielsweise in US-A 4,272,179 beschrieben. Ein Beispiel eines derartigen Härtungssystems kombiniert ein Bisphenol als Vernetzungsmittel und ein Organophosphoniumsalz als Beschleuniger.
Das Vernetzungsmittel ist in dem Polymer als eine Härtungs-Untereinheit eingebracht, beispielsweise in Form von Bisphenolresten. Weitere Beispiele für Härtungssysteme mit nucleophilen Zusätzen sind das von E.I. duPont de Nemours & Co kommerziell vertriebene DIAK Nr. I (Hexamethylendiamin-Karbamat) und DIAK Nr. 3 (N,N'-Dicinnamyliden-1,6-Hexandiamin).
Geeignete ungehärtete Polymere sind kommerziell erhältlich. In einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde ein Vinylidenfluorid-Co-Hexafluorpropylen verwendet, das als -(VF)(75)-(HFP)(25)- darstellbar ist. Dieses Material wird von E.I. duPont de Nemours & Co unter der Bezeichnung „Viton A" vermarktet und hier als "Viton A" bezeichnet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde ein Vinylidenfluorid-Co-Hexafluorpropylen verwendet, das als -(VF)(42)-(HFP)(58)- darstellbar ist. Dieses Material wird von Minnesota Mining and Manufacturing, St. Paul, Minnesota, USA, unter der Bezeichnung „Fluorel FX-2530" vermarktet und hier als "FX-2530" bezeichnet. Weitere geeignete, ungehärtete Vinylidenfluorid-Cohexafluorpropylene und Vinylidenfluorid-Co-Tetrafluorethylen-Cohexafluorpropylene sind beispielsweise Fluorel FX-9038.
Die Molmasse des ungehärteten Polymers betrifft im Wesentlichen den Verarbeitungskomfort, wobei allerdings eine sehr große oder sehr kleine Molmasse Probleme erzeugen würde, die einschlägigen Fachleuten bekannt sind. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das ungehärtete Polymer eine zahlenmittlere Molmasse im Bereich von 100.000 bis 200.000.
Das Fixierelement wird hergestellt, indem eine Tonertrennschicht auf einer optionalen Elastikschicht auf einem Kern ausgebildet wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

(a) Herstellen eines Kerns;
(b) Herstellen einer Mischung mit:
(i) einem statistischen Fluorkohlenstoff-Copolymer mit Untereinheiten aus: -(CH₂CF₂)x-, -(CF₂CF(CF₃)y-, oder -(CF₂CF₂)z-, worin x von 30 bis 90 Mol% ist; y von 10 bis 70 Mol% ist, z von 0 bis 34 Mol% ist, x + y + z gleich 100 Mol% sind;
(ii) einem Partikelfüllstoff mit Zinkoxid und gelbem Eisenoxid; und
(iii) einem Vernetzungsmittel und einem Vernetzungsbeschleuniger; und
(iv) einem Siloxanpolymer, das ein oder mehrere silanolendständige, polyfunktionale Poly(C1-6 Alkyl)siloxanpolymere umfasst, wobei das Siloxanpolymer aus mindestens zwei verschiedenen, funktionalen Siloxaneinheiten besteht, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus monofunktionalen, difunktionalen, trifunktionalen und tetrafunktionalen Siloxaneinheiten besteht, und Erzeugen eines interpenetrierenden Netzwerks, das im Wesentlichen aus separat vernetzten Polymeren besteht, wobei das statistische Fluorkohlenstoff-Copolymer und das Fluorkohlenstoff-Härtungsmittel ein vernetztes Polymer bilden, und wobei das Siloxanpolymer ein zweites, vernetztes Polymer bildet; und
(c) Auftragen der Mischung auf die Elastikschicht und Härten der aufgebrachten Mischung, um das statistische Fluorkohlenstoff-Copolymer zu vernetzen.

In den Fällen, in denen vorgesehen ist, das Fixierelement mit einer internen Heizung zu erwärmen, ist es wünschenswert, dass die äußere Schicht eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, so dass die Wärme effizient und schnell zur Außenfläche des Fixierelements abgeführt werden kann, die den zu schmelzenden Toner berührt. (Je nach relativer Dicke ist es im Allgemeinen sogar wünschenswerter, dass die Elastikgrundschicht sowie andere Zwischenschichten eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Geeignete Materialien für die Elastikgrundschicht werden nachfolgend beschrieben.)
Einige Fixiersysteme verwenden ein Trennöl, beispielsweise ein PDMS-Öl, um Versatz zu vermeiden, d.h. um die Trennung der Walze vom Toner zu unterstützen, den die Walze während des Fixiervorgangs berührt. Während des Gebrauchs wird Öl fortlaufend auf die Oberfläche des Fixierelements aufgebracht, das mit dem Tonerelement in Kontakt ist. Das erfindungsgemäße Fixierelement kann mit Polydimethylsiloxan-, aminofunktionalisierten Polydimethylsiloxan- oder mercaptofunktionalisierten Polydimethylsiloxantrennölen bei üblichen Aufbringungsmengen oder bei reduzierten Aufbringungsmengen von ca. 0,5 mg/Bogen bis 10 mg/Bogen verwendet werden (der Bogen ist ein 80 g Bankpostpapier des Formats 21,60 × 27,95 mm (8,5 × 11 Zoll).
Die Außenschicht des erfindungsgemäßen Fixierelements ist im Wesentlichen gegenüber trennölbedingter Quellung beständig. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Größenänderung durch Aufquellen weniger als 0,1 bis 1,0 Prozent. In einem stärker bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Größenänderung durch Aufquellen weniger als 0,01 bis 0,1 Prozent.
Die Dicke der Elastikgrundschicht und der Außenschichten sowie die Zusammensetzung der Elastikgrundschicht ist derart wählbar, dass die Elastikgrundschicht dem Fixierelement die gewünschte Nachgiebigkeit verleiht und dass sich die Außenschicht zur Anpassung an diese Nachgiebigkeit verformen kann. Die Dicke der Elastikgrundschicht und der Außenschichten wird unter Berücksichtigung der Anforderungen der jeweils vorgesehenen konkreten Anwendung gewählt. Normalerweise ist die Außenschicht dünner als die Elastikgrundschicht. Bei spielsweise hat sich eine Dicke der Elastikgrundschicht im Bereich von 0,6 bis 5,0 mm als für verschiedene Anwendungen geeignet erwiesen. In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die Elastikgrundschicht 2,5 mm und die Außenschicht 25 bis 30 μm dick.
Geeignete Materialien für die Elastikgrundschicht sind unter anderem viele Materialien, die bereits bislang für Elastikgrundschichten verwendet werden, beispielsweise kondensationsgehärtetes Polydimethylsiloxan, von Emerson Cummings als EC4952 vermarktet. Ein Beispiel einer kondensationsgehärteten Polydimethylsiloxan-Siliconkautschukelastikschicht ist GE 4044 von General Electric of Waterford, N.Y. USA. Ein Beispiel eines additionsgehärteten Siliconkautschuks ist Silastic J RTV von Dow Corning, das über einem Silanprimer des Typs DC-1200 aufgetragen wird, der ebenfalls von Dow Corning vermarktet wird.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Elastikgrundschicht gegen zyklische, spannungsbedingte Verformung und Härtung beständig. Wenn sie in einer MER-Prüfung (Mechanical Energy Resolver) einer zyklischen Spannung unterworfen werden, weisen derartige Materialien Veränderungen in Länge und Härte (Elastizitätsmodul) von unter 20 Prozent auf. Beispiele geeigneter Materialien sind gefüllte, kondensationsvernetzte PDMS-Elastomere, wie in US-A-5,269,740 (Kupferoxidfüllmittel), in US-A-5,292,606 (Zinkoxidfüllmittel), in US-A-5,292,562 (Chromoxidfüllmittel), in US-A-5,480,724 (Zinnoxidfüllmittel) und in US-A-5,336,539 (Nickeloxidfüllmittel) beschrieben. Diese Materialien zeigen angemessene Wärmeleiteigenschaften und unterliegen einer deutlich geringeren Härteänderung und dauerhaften Verformung als EC4952 oder das PDMS-Elastomer mit Aluminiumoxidfüllmittel. Weitere geeignete Elastikgrundschichten werden in US-A-5,466,533, 5,474,852 und 5,464,703 beschrieben, deren Beschreibung hierin durch Nennung als aufgenommen betrachtet wird.
Der Kern des Fixierelements ist normalerweise zylinderförmig. Er umfasst feste Metalle oder verformbare Stoffe. Metalle werden aufgrund ihrer im Allgemeinen höheren Wärmeleitfähigkeit bevorzugt, wenn das Fixierelement von innen erwärmt werden soll. Geeignete Metalle für den Kern sind u.a. Aluminium, Stahl, verschiedene Legierungen und Polymermaterialien, wie Duroplastharze mit und ohne Faserverstärkung. Der Kern kann ein konversionsbeschichteter und mit einem Metallalkoxidprimer behandelter Träger gemäß Beschreibung in US-A-5,474,821 sein, die durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet wird.
Das Fixierelement wird in der vorliegenden Beschreibung vorwiegend in Form von Ausführungsbeispielen beschrieben, in denen das Fixierelement eine Fixierwalze mit einem Kern, einer über dem Kern angeordneten Elastikgrundschicht und einer über der Elastikgrundschicht angeordneten Außenschicht ist. Die Erfindung ist allerdings weder auf eine Walze noch auf ein Fixierelement mit einem Kern zwischen zwei Schichten, nämlich der Elastikgrundschicht und der Außenschicht, beschränkt. Das erfindungsgemäße Fixierelement kann eine Vielzahl von Außenkonfigurationen und Schichtenanordnungen aufweisen, wie einschlägigen Fachleuten bekannt ist. Beispielsweise könnte die Elastikgrundschicht ausgelassen werden, oder die hier beschriebene Außenschicht könnte von einer oder mehreren Schichten überlagert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend weiter anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen erläutert.
Beispiele 1–7
Ein zylinderförmiger Edelstahlkern wurde mit Dichlormethan gesäubert und getrocknet. Der Kern wurde gleichmäßig mit einem Metallalkoxidprimer des Typs Dow 1200 RTV Prime Coat Primer grundiert, der von der Dow Corning Corporation aus Midland, Mich., USA, vermarktet wird und folgendes enthält: leichtes aliphatisches Petroleumnaptha (85 Gew.-%), Tetra(2-Methoxyethoxy)-silan (8 Gew.-%), Tetrapropylorthosilicat (5 Gew.-%) und Tetrabutyltitanat (5 Gew.-%). Anschließend wurde Silastic.RTM. J RTV, ein bei Raumtemperatur vulkanisierender Siliconkautschuk, der von der Dow Corning Corporation aus Midland, Mich., USA, vermarktet wird, mit Katalysator gemischt und im Injektionsspritzverfahren auf den Kern aufgebracht und bei 232°C für 2 Stunden unter 11,62 t/cm² Druck gehärtet. Die Walze wurde aus der Form entnommen und in einem Konvektionsofen bei ansteigender Temperatur eingebrannt, wobei die Temperatur gleichmäßig über 24 Stunden auf 23°C anstieg und dann für weitere 24 Stunden auf diesem Wert gehalten wurde. Nach Abkühlen unter Luftzufuhr wurde das von der Emerson Cumming Division von W. R. Grace and Co. aus Connecticut, USA, vermarktete EC4952 im Rakelauftragsverfahren auf die Schicht Silastic J aufgetragen, dann für 12 Stunden bei ca. 210°C gehärtet, gefolgt von 48 Stunden bei 218°C in einem Konvektionsofen. Nach Abkühlen unter Luftzufuhr wurde EC4952 auf eine Dicke von 508 μm abgeschliffen. Das gehärtete EC4952 wurde für 15 Minuten bei 750 W coronaentladen, worauf eine Außenschicht aufgebracht wurde.
Fluorkohlenstoff-Copolymer und Weichsilicon SFR-100 wurden mit wechselnden Mengen gelben Eisenoxids und Zinkoxids gemischt, wie in Tabelle 1 gezeigt. Der Volumenanteil von gelbem Eisenoxid und Zinkoxid blieb gleich. Jede Formulierung wurde mit 2,5 g Viton Curative 20 und 6 g Viton Curative 30 gemischt. Die Formulierungen wurden auf einer Doppelwalzenmühle gemischt und dann gelöst, um eine Lösung mit 25 Gew.-% Feststoffen in Methylethylketon zu erzeugen. Ein Teil des resultierenden Materials wurde auf der gehärteten Schicht aus EC4952 ringbeschichtet, für 16 Stunden luftgetrocknet, 24 Stunden bei einem Temperaturanstieg auf 260°C eingebrannt und dann weitere 24 Stunden bei 260°C gehalten. Die Schicht aus Silastic J hatte eine Dicke von 9,65 mm. Die resultierende Außenschicht aus Fluorkohlenstoff-Copolymer hatte eine Dicke von 25,4 μm. Der Rest des Materials wurde zu einem Film gegossen und 3 Tage getrocknet. Anschließend wurden die gegossenen Filme 24 Stunden bei ansteigender Temperatur auf 260°C eingebrannt und auf dieser Temperatur weitere 24 Stunden gehalten.
Beispiele 8–12
Es wurden im Wesentlichen die gleichen Prozeduren wie in Beispiel 1–7 wiederholt, mit dem Unterschied, dass der Anteil des gelben Eisenoxids wechselte und dass der Volumenanteil von Zinkoxid konstant blieb, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiele 1–3
Hier wurden im Wesentlichen die gleichen Verfahren wie in den Beispielen 1–7 verfolgt, mit dem Unterschied, dass anstelle von gelbem Eisenoxid braunes Eisenoxid zugegeben wurde, wie in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
Hier wurden im Wesentlichen die gleichen Verfahren wie in den Beispielen 1–7 verfolgt, mit dem Unterschied, dass kein gelbes Eisenoxid und kein braunes Eisenoxid zugegeben wurde.
Materialprüfung
Die mechanischen Eigenschaften wurden mit einem Materialprüfsystem des Typs Instron Model 4206 Series IX Materials Testing System 5 gemessen. Die Bruchdehnung, die Dehnung beim Reißen und der Youngsche Elastizitätsmodul wurden mit einer 45 kg Kraftmessdose (1001b) gemessen. Die Geschwindigkeit der Querbewegung betrug 50,08 min/Minute. (2 Zoll/Minute). Die Temperatur betrug 22,77°C. Die Messlänge der Probe betrug 16,51 mm. Es wurden fünf Wiederholungsmessungen nach ASTM-Prüfverfahren Nr. 77 vorgenommen.
Um das Maß der Härtung zu ermitteln, ließ man Proben der Tafeln sowie Gegenproben zwei Tage bei Raumtemperatur in Methylethylketone (MEK) quellen. Die Quellung wurde als Prozentsatz der Massenzunahme berechnet. Da sich ungehärtetes Fluorelastomer vollständig löst, ist das Aufquellen in MEK geringer, je höher die Härtung ist. Die Veränderung des Härtungsgrads hat unterschiedliche Vorteile; eine höhere Härtung (geringes Aufquellen in MEK) bewirkt im Allgemeinen eine höhere mechanische Integrität und Verschleißfestigkeit. Da sich die Härtung durch Vinylidenfluorid ausbreitet, das gleichzeitig mit funktionalisierten Trennfluids reagieren kann, bewirkt eine niedrige Härtung (stärkeres Aufquellen in MEK) potenziell eine Interaktion mit funktionalisierten Trennfluids.
Die Verschleißprüfung von Presstafeln wurde mit einem Schleifgerät des Typs Norman Abrader Device (Norman Tool Inc., Ind.) durchgeführt. Für diese Prüfung wurde das Schleifgerät „Abrader Device" modifiziert, indem das übliche Ösenrad durch einen Aluminiumstab (27,94 mm Länge und 15,87 mm Durchmesser) ersetzt wurde, wobei die Proben mit einem auswechselbaren Papierstreifen bedeckt wurden, um dann die Tests bei ca. 176,66°C durchzuführen Für jede Probe wurden 480 Zyklen durchgeführt, um dann die Verschleißspur mit einem Analysator des Typs Federal Surfanalyzer 4000 zu messen.
Tonertrennprüfung
Die Prüfproben dienen zur Bewertung des Tonerversatzes und der Trennkrafteigenschaften der Beschichtung des Fixierelements. Für jedes Beispiel wurden zwei Proben von je 6,45 cm² geschnitten. Eines dieser Quadrate wurde nicht mit Trennmittel behandelt (trockene Probe).
Auf die Oberfläche der anderen Probe wurde eine unbemessene Menge von Xerox aminofunktionalisiertem PDMS 8R79 zugegeben.
Jede Probe wurde über Nacht bei einer Temperatur von 175°C inkubiert. Nach dieser Behandlung wurde die Oberfläche jeder Probe mit Dichlormethan abgewischt. Jede Probe wurde dann für eine Stunde in Dichlormethan eingelegt und konnte vor der Offline-Prüfung auf Tonerversatz und Trenneigenschaften trocknen.
Jede Probe wurde auf folgende Weise geprüft:
Ein 6,45 cm² großes Papier, das mit unfixiertem Polyestertoner bedeckt war, wurde auf einem auf 175°C erwärmten Wärmebett mit einer Probe in Berührung gebracht, dann wurde eine Druckwalze mit 12,41 Bar über dem Laminat zur Bildung eines Spalts angeordnet. Nach 20 Minuten wurde die Walze vom Laminat entfernt.
Das Maß des Versatzes jeder Probe wurde durch mikroskopische Untersuchung der Probenoberfläche nach Delaminierung ermittelt. Es wurde folgende numerische Bewertung herangezogen, die der Menge des Toners entspricht, der auf der Oberfläche verbleibt.

1 0% Versatz

2 1–20% Versatz

3 21–50% Versatz

4 51–90% Versatz

5 91–100% Versatz
Die qualitative Bewertung der zur Delaminierung des Papiers von der Probe erforderlichen Kraft wird folgendermaßen durchgeführt:

1 niedrige Trennkraft

2 moderate Trennkraft

3 hohe Trennkraft
Die Tafeln der Mischungen wurden zur Aushärtung in Aluminiumschiffchen gegossen. Vollkommen unerwartet wurde festgestellt, dass erhebliche Verbesserungen der Haftung des Fluorelastomers auf dem Aluminium erzielt wurden. Die Haftung der Materialien auf dem Aluminium wurde durch Abziehen der Beschichtung von dem Aluminium auf dem zuvor beschriebenen Materialprüfsystem des Typs Instron Model 4206 Series IX gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 3 zeigt die erhebliche Verbesserung der Härtung des Fluorelastomer-Siloxanpolymers, angezeigt durch die hohe Zunahme des Aufquellens in MEK durch Einbringung von gelbem Eisenoxid. Tabelle 3 zeigt zudem, dass braunes Eisenoxid (CE1–CD3) das Aufquellen in MEK nicht in vergleichbarer Weise erhöht.
Tabelle 4
Tabelle 4 zeigt, dass die Anwesenheit oder Abwesenheit des gelben Eisenoxids die Dehnung beim Reißen (Reißdehnung) nicht wesentlich beeinträchtigt. Allerdings sind erhebliche Verbesserungen in Bezug auf die Zähigkeit und die Bruchdehnung festzustellen.
Tabelle 5
Tabelle 5 zeigt einen Vergleich zwischen der Verwendung der beiden verschiedenen Formen des Eisenoxids, also gelben oder braunen Eisenoxids, im Vergleich zu dem Fall, in dem kein Eisenoxid zugesetzt wird. Tabelle 4 weist ähnliche Bruchdehnungswerte aus, bis höhere Mengen an gelbem Eisenoxid zugegeben werden. Für den größten Teil des Vergleichs lassen sich starke Unterschiede in Bezug auf die Zähigkeit feststellen, die die verschiedenen Eisenoxide auf die mechanischen Eigenschaften haben.
Tabelle 6

Tabelle 6 zeigt die Wirkung der Verwendung der beiden unterschiedlichen Arten von Eisenoxid, also gelbes Eisenoxid (E9–E11) und braunes Eisenoxid (CE1–CE3). Was die Materialeigenschaften angeht, wirkt sich die Wahl des Eisenoxids deutlich auf den Verschleiß aus. Die Verwendung braunen Eisenoxids (CD1–CE3) beeinträchtigt das Trennvermögen. Zwar wird der Trockenversatz des Materials nicht wesentlich beeinträchtigt, aber die Verwendung braunen Eisenoxids (CE1–CE3) wirkt sich nicht so günstig aus wie die Verwendung gelben Eisenoxids (E9–E11). Tabelle 7

Volumenanteil ZnO	Haftung auf Aluminium (g/6 mm)
E1	85,2
E2	63,5
E3	63,1
E4	42,7
E5	55,0
E6	57,4
E7	55,9
E8	172,8
E9	184,4
E10	77,8
E11	29,1
E12	171,1
CE1	125,7
CE2	74,6
CE3	29,7
CE4	25,6

Tabelle 7 zeigt die deutliche Auswirkung der Einbringung von Eisenoxid, ob gelb oder braun, auf das Haftungsvermögen von Fluorelastomer-Siloxanpolymer auf Aluminium.
Die vorausgehenden Daten und Beschreibungen zeigen, dass die Kombination von gelbem Eisenoxid in Verbindung mit Zinkoxid als Ersatz des Grundmetalloxids eine deutliche Ver besserung der erzielbaren Eigenschaften bewirkt. Die positiven Attribute, wie Verschleißfestigkeit, Aushärtungsgrad, Bruchdehnung und Haftvermögen auf Aluminium, werden maximiert, während die negativen Attribute, wie Anfälligkeit gegenüber Versatz, mangelndes Trennvermögen und übermäßige Reißdehnung minimiert werden.
Obwohl die Erfindung mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Geltungsbereichs Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden.

Claims

Fixierelement mit einem Kern und einer über dem Kern angeordneten Schicht, die ein statistisches Fluorkohlenstoff-Copolymer und ein Härtemittel, das das statistische Fluorkohlenstoff-Copolymer härtet, enthält, wobei das statistische Fluorkohlenstoff-Copolymer Untereinheiten aufweist von: -(CH₂CF₂)x-, -(CF₂CF(CF₃)y- oder -CF₂CF₂)z-, wobei x zwischen 30 und 90 Mol% ist; y 10 bis 70 Mol% ist, z zwischen 0 und 34 Mol% ist. x + y + z gleich 100 Mol% sind; die Schicht zudem einen Partikelfüllstoff mit Zinkoxid und gelbem Eisenoxid enthält; und ein Siloxanpolymer mit einem oder mehreren, härtbaren, silanolendständigen, polyfunktionalen Poly(C1-6-Alkyl)siloxanpolymeren.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin das Siloxanpolymer mindestens zwei verschiedene, funktionale Siloxaneinheiten umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus monofunktionalen, difunktionalen, trifunktionalen und tetrafunktionalen Siloxaneinheiten besteht, und ein interpenetrierendes Netzwerk bildet, um das statistische Fluorkohlenstoff-Copolymer zu härten, wodurch sich separat vernetzte Polymere bilden, und wobei das Fluorkohlenstoffpolymer und das Fluorkohlenstoff-Härtemittel ein vernetztes Polymer bilden, und wobei das Siloxanpolymer ein zweites, vernetztes Polymer bildet.
Fixierelement nach Anspruch 2 mit zudem einer Polsterschicht auf dem Kern.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin das Zinkoxid in einer Menge von 5 bis 30 Teilen, bezogen auf 100 Teile statistisches Fluorkohlenstoff-Copolymer, vorhanden ist.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin das gelbe Eisenoxid in einer Menge von 5 bis 30 Teilen, bezogen auf 100 Teile statistisches Fluorkohlenstoff-Copolymer, vorhanden ist.
Fixierelement nach Anspruch 1 mit zudem einem zusätzlichen Füllstoff.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin das statistische Fluorkohlenstoff-Copolymer durch einen nucleophilen Zusatz aushärtet.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin das statistische Fluorkohlenstoff-Copolymer durch Biphenolreste vernetzt.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin x für 40 bis 80 Molprozent steht, y für 10 bis 60 Molprozent und z für 0 bis 34 Molprozent.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin x für 42 bis 75 Molprozent steht, y für 14 bis 58 Molprozent und z für 0 Molprozent.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin z größer als 40 Molprozent ist.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin das härtbare polyfunktionale Poly(C1-6-Alkyl)siloxanpolymer ein wärmehärtbares Polymer ist.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin das härtbare polyfunktionale Poly(C1-6-Alkyl)siloxanpolymer ein Siliconpolymer umfasst, das Grundeinheiten folgender Formel umfasst: (R1)_aSiO_(4-a)2 wobei R 1 für C 1-6 Alkyl steht und a für 0–3.
Fixierelement nach Anspruch 13, worin R1 für Methyl steht.
Fixierelement nach Anspruch 13, worin das Siliconpolymer ein Polydimethylsiloxan mit einer mittleren Molmasse von 20.000 bis 300.000 und ein Polymethylsiloxan mit monofunktionalen und tetrafunktionalen Siloxan-Grundeinheiten und einer mittleren Molmasse im Bereich von 1.000 und 10.000 umfasst.
Fixierelement nach Anspruch 1, worin das Siloxanpolymer ein Silanol- oder trimethylsilylendständiges Polymethylsiloxan umfasst und eine flüssige Mischung aus 60–80 Gew.-% eines difunktionalen Polydimethylsiloxans mit einer mittleren Molmasse von 150.000 und 20–40 Gew.-% eines Polytrimethylsilylsilicatharzes mit monofunktionalen und tetrafunktionalen Grundeinheiten in einem mittleren Verhältnis zwischen 0,8 und 1 zu 1, und einer mittleren Molmasse von ca. 2.200.
Fixierelement nach Anspruch 1 mit zudem einer Polsterschicht auf dem Kern.