CN102692842B - 辊部件、充电单元、处理盒和图像形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及辊部件、充电单元、处理盒和图像形成装置。所述辊部件包括芯体以及设于所述芯体上的弹性层,所述弹性层含有橡胶材料和聚α-烯烃。
Description
技术领域
本发明涉及辊部件、充电单元、处理盒和图像形成装置。
背景技术
在例如JP-A-10-177288中公开了一种导电辊,该导电辊包括:安装在导电辊的芯部作为良导体的轴、形成在该轴的外周的具有导电性和伸缩性的中间层、以及形成在所述中间层的外周的、比电阻高于所述中间层的涂膜,其中所述导电辊在与感光体或转印纸接触时会对其赋予具有预定极性的电位;在该导电辊中,所述中间层由包含固体橡胶以及作为软化剂而掺入该固体橡胶的液体橡胶的材料形成。
此外,在JP-A-2004-125823中公开了一种导电辊,该导电辊至少包括与轴体的外周面相接触的导电性弹性层,且该导电性弹性层通过挤出成型来形成;在该导电辊中,所述导电性弹性层由导电性橡胶组合物组成,该导电性橡胶组合物包括:橡胶材料;热塑性树脂,该热塑性树脂具有可与所述橡胶材料交联的双键,且熔点为40至100℃;以及特定的导电剂,其中所述热塑性树脂的含量相对于所述橡胶材料和所述热塑性树脂的总量为5至50重量%。
发明内容
本发明一些方面的优点在于提供一种辊部件,该辊部件中,弹性层的变形得到抑制。
根据本发明的第一方面,提供了一种辊部件,该辊部件包括芯体以及设于所述芯体上的弹性层,所述弹性层含有橡胶材料和聚α-烯烃。
在第二方面的辊部件中,所述聚α-烯烃可以是选自丙烯聚合物、丙烯和乙烯的共聚物以及丁烯聚合物中的至少一种。
在第三方面的辊部件中,所述聚α-烯烃的含量相对于100重量份的橡胶材料可以为1重量份至40重量份。
在第四方面的辊部件中,所述聚α-烯烃的含量相对于100重量份的橡胶材料可以为3重量份至30重量份。
在第五方面的辊部件中,所述聚α-烯烃的含量相对于100重量份的橡胶材料可以为5重量份至20重量份。
在第六方面的辊部件中,所述弹性层可以进一步含有炭黑,所述炭黑具有42ml/100g至175ml/100g的DBP吸油量。
在第七方面的辊部件中,所述弹性层可以进一步含有炭黑,所述炭黑具有60ml/100g至150ml/100g的DBP吸油量。
在第八方面的辊部件中,所述弹性层可以进一步含有炭黑,所述炭黑具有85ml/100g至130ml/100g的DBP吸油量。
在第九方面的辊部件中,所述橡胶材料可以为具有卤素基团的橡胶材料。
在第十方面的辊部件中,所述橡胶材料可以为具有卤素基团的橡胶材料,并且所述弹性层可以进一步含有选自喹喔啉和三嗪化合物中的至少一种。
在第十一方面的辊部件中,所述弹性层可以进一步含有选自有机过氧化物的至少一种物质。
在第十二方面的辊部件中,所述弹性层除了含有炭黑外还可以进一步含有BET比表面积为11m2/g至70m2/g的碳酸钙。
根据本发明的第十三方面,提供了一种充电单元,其包含第一方面所述的辊部件。
根据本发明的第十四方面,提供了一种处理盒,所述处理盒可从图像形成装置拆卸,该处理盒包括图像保持体以及第十三方面所述的充电单元,该充电单元对所述图像保持体进行充电。
根据本发明的第十五方面,提供了一种图像形成装置,所述图像形成装置包括:图像保持体;第十三方面所述的充电单元,其对所述图像保持体进行充电;潜像形成单元,其在被所述充电单元充电的所述图像保持体上形成静电潜像;显影单元,其使用含有色调剂的显影剂对形成在所述图像保持体上的所述静电潜像进行显影;以及转印单元,其将形成在所述图像保持体上的色调剂图像转印至记录介质。
根据本发明的第一、第九和第十一方面,可以提供一种辊部件,其中与弹性层不包括聚α-烯烃的情况相比,该辊部件可以抑制弹性层的变形。
根据本发明的第二方面,可以提供一种辊部件,其中与弹性层不包括除丙烯聚合物、丙烯和乙烯的共聚物以及丁烯聚合物之外的述聚α-烯烃的情况相比,该辊部件可以抑制弹性层的变形。
根据本发明的第三至第五方面,可以提供一种辊部件,其中与弹性层不包括含量在上述范围内的聚α-烯烃的情况相比,该辊部件可以抑制弹性层的变形。
根据本发明的第六至第八方面,可以提供一种辊部件,其中与弹性层不包括具有上述范围内的DBP吸油量的炭黑的情况相比,该辊部件中电阻的电场依赖性得到控制。
根据本发明的第十方面,可以提供一种辊部件,其中与当采用具有卤素基团的橡胶材料作为橡胶材料时,弹性层不含有喹喔啉或三嗪化合物作为硫化剂的情况相比,压缩永久变形的变差的现象得到抑制。
根据本发明的第十二方面,可以提供一种辊部件,该辊部件中,电阻的电场依赖性得到控制。
根据本发明的第十三方面,可以提供一种充电单元,其中与使用具有不包括聚α-烯烃的弹性层的辊部件的情况相比,由辊部件弹性层的变形所致的充电缺陷得到抑制。
根据本发明的第十四和十五方面,可以提供处理盒以及图像形成装置,其中与辊部件中弹性层不包括聚α-烯烃的情况相比,辊部件的弹性层的变形所致的充电缺陷得到抑制。
附图说明
下面将根据附图详细描述本发明的示例性实施方式,其中:
图1是示出了示例性实施方式的图像形成装置的示意图;以及
图2是示出了示例性实施方式的处理盒的示意图。
具体实施方式
[辊部件]
本示例性实施方式中的辊部件具有芯体和形成在该芯体上的弹性层。
此外,所述弹性层包括橡胶材料和聚α-烯烃。
具体地说,弹性层例如为未硫化橡胶组合物的硫化物,该组合物含有未硫化橡胶材料和聚α-烯烃,并且选择性地含有其它添加剂。
此处,对于包含含有橡胶材料的弹性层(即橡胶层)的辊部件来说,由于构成弹性层的橡胶材料的收缩,其会随着时间的变化缓缓发生变形,辊部件的圆形度或作为弹性层表面性质的端部突出会恶化,并且由此会得不到目的形状。
从这方面来说,本示例性实施方式的辊部件具有该构成,从而弹性层的变形得到抑制。
该原因尚不明确,但据推测,通过在由橡胶材料构成的弹性层中掺入作为热塑性树脂的聚α-烯烃,聚α-烯烃均匀地分散在橡胶材料中,当成型后对其进行冷却,则流动性丧失、并获得稳定性,但是聚α-烯烃的这种稳定性强于橡胶的收缩强度,从而且橡胶材料的收缩得到抑制。
并且,作为其结果,对于本示例性实施方式的辊部件来说,其例如为如下的辊部件:其中,辊部件的圆形度或作为弹性层的表面性质的端部突出的恶化得到抑制。
此处所用术语″端部突出(terminalprotrusion)″表示橡胶材料挤出时由橡胶材料的收缩所导致的情况。
特别是,对于由橡胶材料构成的弹性层由于橡胶材料的收缩所致的变形来说,为了通过挤出成型来形成弹性层从而获得具有高精度的、从而不需要进行后处理的辊部件,应该降低该变形。从这一点上说,本示例性实施方式的辊部件是有用的。
此外,在现有技术中已知有在由橡胶材料构成的弹性层中掺入增塑剂或软化剂从而抑制橡胶材料的收缩。但可能会出现所加入的增塑剂或软化剂从弹性层中析出的情况。聚α-烯烃是作为热塑性树脂而为人所知的聚合物,因此所加入的聚α-烯烃从弹性层中析出的现象得到抑制。从这一点上说,本示例性实施方式的辊部件是有用的。
此外,在本示例性实施方式的辊部件中,可以省略会导致析出现象的软化剂或增塑剂的加入。
当将具有这些特性的本示例性实施方式的辊部件应用于诸如图像形成装置的充电单元这样的构件中时,充电单元对于辊部件的弹性层的变形所致的充电缺陷具有抑制作用。当将该充电单元用于图像形成装置(或处理盒)时,该图像形成装置(或处理盒)对于充电缺陷所致的图像缺陷表现出抑制作用。
此处,在本示例性实施方式的辊部件中,所述弹性层进一步含有炭黑,该炭黑具有42ml/100g至175ml/100g的DBP吸油量。
当将炭黑掺入到弹性层中时,炭黑作为填充剂发挥功能,从而容易抑制橡胶材料的收缩。
然而,炭黑的导电性强,从而表现出电阻的电场依赖性。基于该原因,炭黑的电阻随着会所施加的电压而变化。
在这一点上,在本示例性实施方式的辊部件中,当将炭黑掺入到弹性层中时,通过使用具有上述范围的DBP吸油量的炭黑,电阻的电场依赖性可以得到抑制。
据认为,这是基于下述原因:即,由于DBP吸油水平在一定程度上与炭黑的结构生长水平是成比例的,因而当结构增大时,炭黑间的距离减少,从而炭黑表现出导电性行为。
此外,在本示例性实施方式的辊部件中,弹性层含有选自喹喔啉化合物和三嗪化合物中的至少一种,或者进一步含有有机过氧化物。当弹性层使用具有卤素基团的橡胶材料作为橡胶材料(未硫化橡胶材料)时,掺入喹喔啉和三嗪化合物。
聚α-烯烃为热塑性树脂,并且受热会变软。因而,当将聚α-烯烃掺入至弹性层中时,压缩永久变形这一弹性层的特性会变差。据认为,这是由于下述原因:即,当形成弹性层时、也即未硫化橡胶组合物被硫化时,所掺入的聚α-烯烃不会形成交联结构,从而使这种变形能够恢复。
从这一点上来说,在本示例性实施方式的辊部件中,当在弹性层中掺入喹喔啉和三嗪化合物的至少一种、或掺入有机过氧化物作为硫化剂时,弹性层压缩永久变形特性变差得到抑制。
据认为,这是出于下述原因:即,若在弹性层中掺入选自喹喔啉和三嗪化合物的一种作为硫化剂,则当未硫化橡胶组合物(当应用硫化剂时,为具有卤素基团的橡胶材料作为橡胶材料(未硫化橡胶材料))进行硫化时,卤素基团被受酸剂提取出,随后喹喔啉或三嗪化合物进行反应(交联),但由于卤素基团相对较多,从而交联密度随之增加、压缩永久变形降低。
此外,在本示例性实施方式的辊部件中,弹性层除了炭黑外还进一步含有碳酸钙,该碳酸钙具有11m2/g至70m2/g(或从约11m2/g至约70m2/g)的BET比表面积。
如上所述,炭黑表现出优越的导电性,从而表现出电阻的电场依赖性。基于该原因,炭黑的电阻会随着所施加的电压而变化。
从这方面来说,在本示例性实施方式的辊部件中,在弹性层中掺入炭黑,并且,除了炭黑之外,还在其中掺入有具有如上所述的11m2/g至70m2/g的BET比表面积的碳酸钙,从而抑制电阻的电场依赖性。
据认为这是基于下述原因:即,尽管为了改善成型性可以优选掺入大量的高DBP吸油量的炭黑,但炭黑由于电场依赖性的影响而具有限制;而碳酸钙由于其BET比表面积而对橡胶材料有增强作用并且对电场依赖性影响很小或没有影响,因而与炭黑相比,表现出优越的成型性。
此外,本示例性实施方式的辊部件并不限于上述构成,并且例如可以具有下述构成,该构成进一步具有:插入至弹性层和芯体中的中间层;位于弹性层上面的表面层;插入至弹性层和表面层之间的阻抗控制层;以及位于表面层外侧(最外表面)的保护层。此外,本示例性实施方式的辊部件可以具有仅包括芯体和弹性层的构成。
下面将对本示例性实施方式中的辊部件的构成要素进行详细说明。
(芯体)
芯体是用作辊部件的电极和支承构件的圆柱状构件。芯体的示例包括金属,例如铁(如易切削钢)、铜、黄铜、不锈钢、铝和镍。此外,芯体的示例包括外表面经电镀处理的构件(如树脂或陶瓷构件)、以及其中分散有导电剂的构件(如树脂或陶瓷构件)。芯体可以是空心(管状)构件或非空心构件。
(弹性层)
所述弹性层包含橡胶材料和聚α-烯烃,并且可选择性地包含其它添加剂。具体地说,弹性层例如由未硫化橡胶组合物的硫化物构成,该未硫化橡胶组合物含有未硫化橡胶材料以及聚α-烯烃,并且可选择性地含有其它添加剂。
-橡胶材料-
橡胶材料例如为在其化学结构中具有至少双键的弹性材料。
具体地说,橡胶材料的示例包括:异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、环氧氯丙烷橡胶、丁基橡胶、聚氨酯、硅橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元共聚橡胶(EPDM)、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶(NBR)、天然橡胶及它们的混合橡胶。
在这些橡胶材料中,优选使用聚氨酯、EPDM、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶、NBR和它们的混合橡胶。
橡胶材料可以是发泡的或非发泡的。
-聚α-烯烃-
聚α-烯烃例如为选自具有2至8个碳原子(优选具有3至6个碳原子,更优选具有3至4个碳原子)的烯烃系烃的一种均聚物,或者为它们的两种或多种的共聚物。
具体地说,烯烃系烃的优选示例包括:丙烯、乙烯、1-丁烯、2-甲基丙烯、2-甲基-1-丁烯、2-乙基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、1-戊烯、2-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、2-乙基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-乙基-1-戊烯、以及1-己烯。
在这些由烯烃系烃的均聚物或它们的共聚物构成的聚α-烯烃中,从抑制弹性层的变形的方面考虑,优选为选自丙烯聚合物、丙烯和乙烯的共聚物、以及丁烯聚合物中的至少一种。其原因在于,这些物质的熔融温度区域适于成型加工温度。
聚α-烯烃的重均分子量例如为2,000或更高,优选为8,000至150,000,更优选为30,000至100,000。
当重均分子量处于该范围时,易于抑制弹性层的变形。
对于聚α-烯烃的含量来说,例如相对于100重量份的橡胶材料为1重量份至40重量份(或约1重量份至约40重量份),优选为3重量份至30重量份(或约3重量份至约30重量份),更优选为5重量份至20重量份(或约5重量份至约20重量份)。
当其含量在该范围内时,易于抑制弹性层的变形。
-其它添加剂-
其它添加剂的示例包括具有上述范围内的DBP吸油量的炭黑(下文称为“特定炭黑”)、具有上述范围内的BET比表面积的碳酸钙(下文称为“特定碳酸钙”)、以及喹喔啉化合物和三嗪化合物。
下面对特定炭黑进行说明。
特定炭黑为如下炭黑:该炭黑的DBP吸油量为42ml/100g至175ml/100g(或为约42ml/100g至约175ml/100g),优选为60ml/100g至150ml/100g(或为约60ml/100g至约150ml/100g),更优选为85ml/100g至130ml/100g(或为约85ml/100g至约130ml/100g)。
若将炭黑掺入至弹性层中,当将特定炭黑作为炭黑掺入至弹性层中时,易于对辊部件(弹性层)的电阻的电场依赖性进行抑制。
此外,可将特定炭黑作为导电剂或填充剂掺入至弹性层中。
特定炭黑的DBP吸油量指的是由D2414-6TTASTM(美国标准测试方法)所定义的100g炭黑中所吸附的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的量。
特定炭黑的含量相对于100重量份的橡胶材料例如为5重量份至50重量份,优选为10重量份至40重量份,更优选为15重量份至30重量份。
当所述含量在该范围内时,易于对辊部件(弹性层)的电阻的电场依赖性进行抑制。
下面对特定碳酸钙进行说明。
特定碳酸钙为下述碳酸钙:该碳酸钙的BET比表面积为11m2/g至70m2/g(优选BET比表面积为13m2/g至70m2/g、并且更优选BET比表面积为18m2/g至70m2/g)。
当将炭黑掺入至弹性层中时,优选将特定碳酸钙与炭黑一起掺入至弹性层中,因为这不影响辊部件(弹性层)的电阻的电场依赖性。
此处,将炭黑与特定碳酸钙一起掺入至弹性层中时,该炭黑可以是除了特定炭黑的任意炭黑,但从抑制辊部件(弹性层)电阻的电场依赖性的方面考虑,其更优选为特定炭黑。
例如,将石灰石与无烟煤或焦炭一同在石灰烧制炉中进行烧制从而获得生石灰(氧化钙),向生石灰中加入水以获得石灰乳,并使该石灰乳与烧制石灰石产生的二氧化碳进行反应,从而制备具有均匀颗粒的碳酸钙。从这方面来说,可以利用制备反应条件或采用有机物的表面处理对BET比表面积进行调节。
另外,BET比表面积可以利用基于由JIS6217所定义的方法的BET法(由所吸附的氮量来计算每1g的表面积的方法)进行测定。
从提高橡胶材料中的分散性的方面考虑,可以对特定碳酸钙施以表面处理。
表面处理可以利用下述物质进行:脂肪酸(例如己酸、辛酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、山萮酸、棕榈油酸、油酸、芥酸)、金属盐(例如脂肪酸的碱金属盐(如钠盐或钾盐)、或脂肪酸的碱土金属盐(如镁盐或钙盐))、或酯(例如硬脂酸硬脂酯、硬脂酸月桂酯、棕榈酸硬脂酯、棕榈酸月桂酯)。
特定碳酸钙的含量相对于100重量份橡胶材料例如为20重量份至100重量份,并且优选为30重量份至80重量份、更优选为40重量份至60重量份。
当所述含量在该范围内时,易于对辊部件(弹性层)的电阻的电场依赖性进行抑制。
此外,特定碳酸钙可以与其他碳酸钙合用。
下面对喹喔啉和三嗪化合物进行说明。
当将具有卤素基团的橡胶材料用作橡胶材料时,喹喔啉和三嗪化合物作为硫化剂发挥作用。
喹喔啉化合物的示例包括喹喔啉2,3-二硫代碳酸酯、6-甲基喹喔啉2,3-二硫代碳酸酯、6-异丙基喹喔啉2,3-二硫代碳酸酯、以及5,8-二甲基喹喔啉二硫代碳酸酯。
这些之中,从抑制弹性层的压缩永久变形变差的方面考虑,优选6-甲基喹喔啉2,3-二硫代碳酸酯。
三嗪化合物的示例包括2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪、1-甲氧基-3,5-二巯基三嗪、1-己基氨基-3,5-二巯基三嗪、1-二乙基氨基-3,5-二巯基三嗪、1-环己基氨基-3,5-二巯基三嗪、1-二丁基氨基-3,5-二巯基三嗪、2-苯胺基-4,6-二巯基三嗪、和1-苯基氨基-3,5-二巯基三嗪。
这些之中,从抑制弹性层的压缩永久变形变差的方面考虑,优选2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪。
此处,作为在将选自喹喔啉和三嗪化合物的至少一种掺入至弹性层中时所使用的具有卤素基团的橡胶材料的示例,包括氯丁二烯橡胶、环氧氯丙烷橡胶、乙丙橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶。
选自喹喔啉和三嗪化合物的至少一种的含量相对于100重量份橡胶材料例如为0.1重量份至10重量份,优选为0.3重量份至6.0重量份,更优选为0.5重量份至4.0重量份。
当所述含量在该范围内时,易于对辊部件(弹性层)的电阻的电场依赖性进行抑制。
此处,对于其它添加剂的示例,除了上述材料外,还包括通常加入至弹性层的添加剂,例如导电剂(所述特定炭黑以外的导电剂)、硫化剂(喹喔啉和三嗪化合物以外的硫化剂)、硫化促进剂、抗氧化剂、表面活性剂、偶联剂、填充剂(特定碳酸钙、特定炭黑以外的填充剂)、以及受酸剂。下面对代表性添加剂进行示例。
所述导电剂已知为导电性物质、或有机离子导电性物质。此外,在本示例性实施方式中,术语“导电性”和“导电”表示体积电阻率为1014Ωcm或更低。
导电性物质的示例包括季铵盐(例如月桂基三甲基铵、硬脂酰基三甲基铵、十八烷基三甲基铵、十二烷基三甲基铵、十六烷基三甲基铵、改性脂肪酸·二甲基乙基铵等的高氯酸盐、氯酸盐、氟硼酸氢盐、硫酸盐、乙基硫酸盐、苄基卤盐(苄基溴盐、苄基氯盐等)等);脂肪族磺酸盐、高级醇硫酸酯盐、高级醇环氧乙烷加成硫酸酯盐、高级醇磷酸酯盐、高级醇环氧乙烷加成磷酸酯盐、各种甜菜碱、高级醇环氧乙烷、聚乙二醇脂肪酸酯、多元醇脂肪酸酯;等等。
有机离子导电性物质的示例包括由多元醇(1,4-丁二醇、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、聚乙二醇等)及其衍生物与金属盐构成的络合物;以及由单醇(乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚等)与金属盐构成的络合物。金属盐的示例包括:周期表中第I族金属的金属盐,例如LiClO4、LiCF3SO3、LiAsF6、LiBF4、NaClO4、NaSCN、KSCN、NaCl等;电解质,例如NH4 +;周期表中第II族金属的金属盐,例如Ca(ClO4)2和Ba(ClO4)2等;以及具有下述基团的金属盐:所述基团具有与至少一种或多种异氰酸酯反应的活性氢,例如羟基、羧基、伯胺基或仲胺基等。具体地说,这种络合物的示例包括PEL(LiClO4与聚乙二醇的络合物)等。这些导电剂可单独使用,或可以两种以上组合使用使用。
当导电剂是上述导电性物质时,其含量相对于100重量份橡胶材料例如优选为1重量份至80重量份,更优选为15重量份至25重量份。
当导电剂是上述有机离子导电性物质时,其含量相对于100重量份橡胶材料例如优选为0.5重量份至15重量份,更优选为0.5重量份至3.0重量份。
硫化剂的示例包括脱出卤素基团而进行硫化的硫化剂,例如为硫、2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪和6-甲基喹喔啉-2,3-二硫代氨基甲酸酯。硫化剂可单独使用,或可两种以上组合使用。
硫化剂的含量没有特别限定,相对于100重量份橡胶材料例如优选为0.1重量份至10重量份,更优选为0.3重量份至5重量份。
硫系硫化促进剂的示例包括噻唑、亚磺酰胺、秋兰姆、二氨基甲酸盐和黄原酸盐。这些硫系硫化促进剂可单独使用,或可以两种以上组合使用。此外,可在其中进一步加入诸如氧化锌或硬脂酸等已知的橡胶混合材料。该物质可单独使用,或可以两种或多种组合使用。
硫系硫化剂的含量没有特别限定,相对于100重量份橡胶材料例如优选为0.1重量份至10重量份,更优选为0.3重量份至5重量份。
三嗪和喹喔啉系硫化促进剂的示例包括1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳-7-烯(下文简称为“DBU”)盐以及1,5-二氮杂双环(4,3,0)壬-5-烯(下文简称为“DBN”)盐。DBU盐的示例包括DBU-碳酸盐、DBU-硬脂酸盐、DBU-2-乙基己酸盐、DBU-苯甲酸盐、DBU-水杨酸盐、DBU-3-羟基-2-萘甲酸盐、DBU-酚醛树脂盐、DBU-2-巯基苯并噻唑盐、以及DBU-2-巯基苯并咪唑盐。DBN盐的示例包括DBN-碳酸盐、DBN-硬脂酸盐、DBN-2-乙基己酸盐、DBN-苯甲酸盐、DBN-水杨酸盐、DBN-3-羟基-2-萘甲酸盐、DBN-酚醛树脂盐、DBN-2-巯基苯并噻唑盐、以及DBN-2-巯基苯并咪唑盐。
三嗪和喹喔啉系硫化促进剂的含量并无特别限定,相对于100重量份橡胶材料例如优选为0.1重量份至10重量份,更优选为0.3重量份至5重量份。
受酸剂的示例包括金属化合物和水滑石。
金属化合物的示例包括:周期表中第II族元素(碱土金属)的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、羧酸盐、硅酸盐、硼酸盐或亚磷酸盐;以及周期表中第IV族元素的氧化物、碱式碳酸盐、碱式羧酸盐、碱式亚磷酸盐或三碱式硫酸盐。具体地说,金属化合物的示例包括氧化镁、氢氧化镁、氢氧化钡、碳酸镁、碳酸钡、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、硅酸钙、硬脂酸钙、硬脂酸锌、邻苯二甲酸钙、亚磷酸钙、氧化锌、氧化锡、硬脂酸锡和碱式亚磷酸锡。
受酸剂的含量并不特别限定,相对于100重量份橡胶材料例如优选为0.5重量份至20.0重量份,更优选为3.0重量份至10.0重量份。
填充剂的具体示例包括碳酸钙、炭黑、二氧化硅等。这些无机填充剂可以单独使用或者两者或多种组合使用。
填充剂的含量并不特别限定,相对于100重量份橡胶材料例如优选为1重量份至80重量份,更优选为10重量份至50重量份。
-弹性层的形成方法-
下面对弹性层的形成方法进行说明。
例如首先使用诸如捏合机等混合机器来对包含未硫化橡胶材料、聚α-烯烃、并且可选择性地包含其他添加剂的未硫化橡胶组合物进行捏合。通过挤出成型将捏合的未硫化橡胶组合物层状涂布到芯体的外表面上。供给捏合的橡胶组合物的方法不限于挤出成型,可使用已知的各种方法。并且对该形成为层状的未硫化橡胶组合物进行加热使之进行硫化从而形成弹性层。在加热时,可使用可加热的圆筒状模具。
-弹性层的物理特性-
对于弹性层的厚度,尽管可根据辊部件的目标用途而变化,但例如优选为1mm至10mm,更优选为2mm至5mm。
弹性层的体积电阻率可根据辊部件的目标用途而变化。当辊部件用在电子照相式图像形成装置的充电单元中时,体积电阻率例如优选为104Ωcm至1010Ωcm,更优选为105Ωcm至109Ωcm。
此外,对于待测量的片状样品的体积电阻率,可由如下方式获得:使用测量夹具(R12702A/B电阻室:Advantest公司制造)和高电阻测量仪(R8340A数字型超高电阻/微电流计:Advantest公司制造),对电压进行控制,将电场(施加电压/组合物片的厚度)调节为1,000V/cm,利用施加该电压30秒后的电流值,按照下式来计算体积电阻率的测量值。
式:
体积电阻率(Ω·cm)=[19.63×施加电压(V)]/[电流值(A)×样品片测量厚度(cm)]
尽管辊部件的硬度可根据辊部件的目标用途而变化,但当辊部件用在电子照相式图像形成装置的充电单元中时,弹性层的硬度例如优选AskerC硬度为15°至90°,该硬度更优选为15°至70°。
另外,AskerC硬度的测量是如下进行的:在1000克载荷的条件下,通过在3mm厚的测量片表面上压住AskerC型硬度计(PolymerLaboratoriesInc.制造)的测量针,由此来进行AskerC硬度测量。
(表面层)
本示例性实施方式中的辊部件可在弹性层上形成表面层。
表面层例如包含树脂、可选择的导电剂、用于对表面层的表面赋予粗糙度(特定表面粗糙度)的颗粒、以及其它添加剂。
树脂的示例包括丙烯酸树脂、纤维素树脂、聚酰胺树脂、共聚尼龙、聚氨酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚乙烯基树脂、聚芳酯树脂、苯乙烯-丁二烯树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、氨基甲酸乙酯树脂、有机硅树脂、氟树脂(例如四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及聚偏二氟乙烯)、以及尿素树脂。
此处,共聚尼龙可为具有选自由尼龙610、尼龙11和尼龙12组成的组中的至少一种聚合单元的共聚尼龙。该共聚尼龙可以包含例如尼龙6或尼龙66等其它聚合单元。
混合在弹性层中的橡胶材料可以作为树脂使用。
混合在表面层中的导电剂为电子导电剂或离子导电剂。电子导电剂的示例包括下述的粉末:诸如科琴黑(ketienblack)和乙炔黑之类的炭黑;热解炭或石墨;各种导电性金属或合金(例如铝、铜、镍和不锈钢);各种导电金属氧化物(例如氧化锡、氧化铟、二氧化钛、氧化锡-氧化锑的固溶体、和氧化锡-氧化铟的固溶体);以及表面经导电性材料处理的绝缘物质。此外,离子导电剂的示例包括四乙基铵或月桂基三甲基铵等的高氯酸盐和氯酸盐;以及碱金属或碱土金属(如锂或镁)的高氯酸盐和氯酸盐。这些导电剂可单独使用,或者可以两种或多种组合使用。
此处,炭黑市售产品的具体示例包括SPECIALBLACK350、SPECIALBLACK100、SPECIALBLACK250、SPECIALBLACK5、SPECIALBLACK4、SPECIALBLACK4A、SPECIALBLACK550、SPECIALBLACK6、COLORBLACKFW200、COLORBLACKFW2和COLORBLACKFW2V(均为商品名;Degussa制造);以及MONARCH1000、MONARCH1300、MONARCH1400、MOGUL-L和REGAL400R(均为商品名;Cabot公司制造)。
用于对表面层的表面赋予粗糙度(特定表面粗糙度)的颗粒可以是导电性颗粒或非导电性颗粒。优选为非导电性颗粒。导电性颗粒的示例与混合在弹性层中的导电剂的示例相同。非导电性颗粒的示例包括树脂颗粒(例如聚酰亚胺树脂颗粒、甲基丙烯酸树脂颗粒、聚苯乙烯树脂颗粒、氟树脂颗粒、有机硅树脂颗粒)、无机颗粒(例如粘土颗粒、高岭土颗粒、滑石颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒)、以及陶瓷颗粒。颗粒可以由与上述树脂相同的树脂构成。结果,颗粒与所述树脂的相容性得到改善,并且颗粒与树脂的粘附性得到提高。
此处,术语“导电性”是指体积电阻率低于1013Ωcm,术语“非导电性”是指体积电阻率为1013Ωcm或更高。并且其它与上述相同。
添加至表面层中的其它添加剂可以为通常添加到表面层中的材料,例如为导电剂、固化剂、硫化剂、硫化促进剂、抗氧化剂、表面活性剂和偶联剂。
表面层的厚度优选为7μm至25μm。此外,表面层的体积电阻率优选为103Ωcm至1014Ωcm。
将树脂、导电剂等分散在溶剂中来制备涂布液,并将该涂布液涂布在所形成的弹性层上。
涂布液的涂布方法的示例包括刮刀涂布法、迈耶棒涂法、喷涂法、浸涂法、线涂法、气刀涂法和幕涂法等。
涂布液中使用的溶剂不做特别限制,可使用一般的溶剂。溶剂的示例包括醇类,例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇;酮类,例如丙酮和甲乙酮;四氢呋喃;以及醚类,例如二乙醚和二噁烷。除这些溶剂外,还可使用其它溶剂。在通常用于制备电子照相感光体的浸涂法中使用的溶剂可以为例如醇类或酮类溶剂、或其混合溶剂。
(用途)
具有该构成的辊部件例如用作电子照相式图像形成装置中的充电单元(充电辊)、转印单元(转印辊)、从内周面对带构件进行支持的支持辊、以及用于传送记录介质的传送辊等。
[图像形成装置、处理盒]
下面将对本示例性实施方式中的辊部件安装在图像形成装置和处理盒的充电单元中的情况进行说明。
图1是示出了示例性实施方式的图像形成装置的构成的示意图。图2是示出了示例性实施方式的处理盒的构成的示意图。
如图1所示,本示例性实施方式的图像形成装置100包括:图像保持构件13;充电单元19,其安装在该图像保持构件13附近,对图像保持构件13进行充电;潜像形成单元17,其使由充电单元19进行充电的图像保持构件13曝光以形成潜像;显影单元16,其使用色调剂对由潜像形成装置17形成的静电潜像进行显影以形成色调剂图像;转印单元18,其将由显影单元16形成的色调剂图像转印到记录介质P上;以及清洁单元20,其在转印后去除图像保持构件13表面上的残余色调剂。此外,图像形成装置100进一步包括定影设备22,其对已通过转印单元18转印到介质P上的色调剂图像进行定影。
另外,本示例性实施方式的图像形成装置100中包括具有上述示例性实施方式的辊部件10的充电单元19。该辊部件10设置为与图像保持构件13的表面接触,接收由供电单元(未示出)提供的电力,从而对图像保持构件13进行充电。
并且,对于本示例性实施方式的图像形成装置100来说,除在充电设备19中安装的辊部件10外,还可应用本领域中公知的电子照相式图像形成装置的各个组件。下面将对各组件的示例进行说明。
图像保持构件13可以为任意已知的感光体,这没有特别限制,但该图像保持构件13优选为有机感光体,该有机感光体具有电荷产生层和电荷输送层相分离的功能分离式结构。此外,图像保持构件13优选为被覆有下述保护层的感光体,该保护层具有充电传输特性,并具有交联结构。并且,图像保持构件13优选为含有下述成分作为该保护层的交联成分的感光体,所述成分为硅氧烷树脂、酚树脂、三聚氰胺树脂、三聚二氰胺树脂或丙烯酸树脂。
潜像形成单元17例如为激光光学系统和LED阵列等。
显影单元16例如可以为如下的显影装置,在该显影装置中,通过使具有形成在其表面上的显影层的显影保持体与图像保持构件13相接触或相临近、并使色调剂与图像保持构件13表面的潜像接触,由此来形成色调剂图像。显影单元16所用的显影方法优选为公知方法,例如为使用双组份显影剂的方法。使用双组份显影剂的方法的示例包括级联式显影和磁刷式显影。
转印单元18的示例包括诸如电晕管等非接触转印装置、以及接触转印装置,在该接触转印装置中,通过使导电转印辊隔着介质P与图像保持构件13进行接触而将色调剂图像转印到介质P上。
清洁单元20的示例包括板状构件,通过使板状构件与图像保持单元13的表面进行直接接触来去除附着到图像保持单元13的表面上的色调剂、纸粉、灰尘等。对于清洁单元20,除板状构件外,还可为清洁刷或清洁辊。
定影单元22的优选例包括热定影装置。热定影装置例如包括:定影辊,其具有用于在圆筒状芯体内进行加热的加热灯以及位于其外周面上的所谓防粘层,该防粘层例如为耐热性树脂涂层或耐热性橡胶涂层;以及加压辊或加压带,其在特定接触压下与定影辊接触,具有形成在圆筒状芯体的外周面上或其带状基材的表面上的耐热性弹性层。在未定影色调剂图像的定影过程中,使其上转印有未定影的色调剂图像的记录介质P在定影辊和加压辊或加压带之间通过,并对色调剂中的粘合树脂或添加剂进行热熔化,来对色调剂图像进行定影。
并且,本示例性实施方式的图像形成装置100的构成并不限于上述构成,例如,本示例性实施方式的图像形成装置100可以是使用中间转印介质的中间转印式图像形成装置,或者是其中在水平方向设置有形成各个颜色的色调剂图像的图像形成单元的串列式图像形成装置。
如图2所示,本示例性实施方式中的处理盒是处理盒102,该处理盒中,图1中的下述部件与外壳24一起进行一体化组装:图像保持构件13;充电单元19,其具有辊部件,对图像保持构件13进行充电;显影单元16,其使用色调剂对由潜像形成单元17形成的静电荷图像进行显影,从而形成色调剂图像;以及清洁单元20,其在转印之后去除图像保持构件13的表面上的残余色调剂;其中所述外壳24具有用于曝光的开口24A、用于消除曝光的开口24B、以及安装导轨24C。处理盒102可以从图1所示的图像形成装置100中拆卸。
另外,本示例性实施方式中的处理盒并无特别限制,只要其包括图像保持构件13以及作为充电单元19的本示例性实施方式中的辊部件即可。例如,在另一示例性实施方式中,在处理盒中,除了图像保持构件13和充电单元19外,还可以包括选自潜像形成单元17、显影单元16、转印单元18和清洁单元20中的至少一种,并可从图像形成装置100中拆卸。此外,如图2所示,在另一示例性实施方式中,处理盒可以为显影单元16和清洁单元20进行一体化组合的结构。
[实施例]
下面参考实施例进一步详细说明本发明,但本发明不限于下述实施例。除非另外声明,本文中的“份”表示重量份。
<聚α-烯烃>
在该实施例中,使用下表1中所列出的可商购的聚α-烯烃。可商购的聚α-烯烃的商品名及其组成(单体(烯烃系烃)的聚合比例和重均分子量Mw)列于表1。
表1聚α-烯烃的聚合比例
<<实施例A>>
<实施例A1>
[芯体]
此处所用的辊部件的芯体是如下获得的:在拉制加工中将直径为8mm的圆筒状棒切断成长度330mm,并对该棒施以厚度8μm的无电解镀镍层。
[弹性层橡胶的组成]
●橡胶材料……100重量份
(环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶,商品名“CG102”,DaisoCo.,Ltd.制造)
●聚α-烯烃......15重量份(商品名“RT2585”REXtac,LLC.制造)
●氧化锌......5重量份(商品名“氧化锌2#”,SeidoChemicalIndustryCo.,Ltd.制造)
●硬脂酸......1重量份(商品名“硬脂酸S”,KaoCorp.制造)
●炭黑......5重量份(商品名“Printex35”,DegussaCorp.制造,DBP吸油量:42ml/100g)
●二氧化硅......40重量份(商品名“NipsilRS-150”,TosohSilicaCorp.制造)
●离子导电剂......1重量份(烷基三甲基高氯酸铵,商品名“LXN-30”,DaisoCo.,Ltd.制造)
●硫化剂......1重量份(商品名“Goldenflowersulfurpowder200mesh”,TsurumiChemicalCo.,Ltd.制造)
●硫化促进剂......2重量份(商品名“NOCCELERDM”,OuchiShinkoChemicalIndustrialCo.,Ltd.制造)
●硫化促进剂......0.5重量份(商品名“NOCCELERTET”,OuchiShinkoChemicalIndustrialCo.,Ltd.制造)
[橡胶组合物的制备]
使用切线式加压捏合机(MoriyamaCo.,Ltd.制造;实际容积:75L)对具有上述组成的橡胶混合物进行捏合,由此来制备未硫化橡胶组合物。
具体地说,使用循环水将加压捏合机的夹套、加压盖和转子的温度调整到20℃,在将加压盖的压力设置为0.6MPa的压力下对橡胶材料进行破碎,捏合氧化锌,向其中加入并捏合硬脂酸和炭黑,并向其中加入并捏合离子导电剂和二氧化硅。另外,用22英寸开放辊将该橡胶材料切成片状、进行冷却,向其中加入硫化剂和硫化促进剂,然后用加压捏合机进行捏合,将该橡胶材料用22英寸开放辊切成片状,从而获得未硫化橡胶组合物。
[辊部件的制备]
利用机筒内径D=60mm并且L/D=20的单螺杆橡胶挤出机在25rpm的螺杆旋转速率下对未硫化橡胶组合物进行挤出,并且同时使芯体连续通过十字头,从而将未硫化橡胶组合物涂覆至芯体上。对于挤出机的温度条件,在机筒、螺杆、机头和口模部均设定为90℃。
挤出成型后,将以层状进行涂覆的未硫化橡胶组合物切割为自芯体端部15mm,并在烘炉中于160℃对组合物进行90分钟的硫化以形成弹性层,由此得到辊部件。
[渗出评价用样品制备]
另外制备出片状样品。具体地说,将所述未硫化橡胶组合物加入到2mm×150mm×230mm的模具中,并在160℃对该模具加热40分钟来对橡胶组合物进行硫化,从而制备出片状样品。将该样品用作渗出评价用样品。
<实施例A2>
除了混合1重量份的聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例A1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<实施例A3>
除了混合40重量份的聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例A1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<实施例A4>
除了使用聚α-烯烃(“RT2115”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例A2同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<实施例A5>
除了使用聚α-烯烃(“RT2115”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例A3同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<实施例A6>
除了使用聚α-烯烃(商品名“RT2780”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例A2同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<实施例A7>
除了使用聚α-烯烃(“RT2780”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例A3同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<实施例A8>
除了使用NBR(丁腈橡胶,商品名“DN3355”,NipponZeonCo.,Ltd.制造)来代替橡胶材料并使用2.0重量份的离子导电剂(LXN-30)以外,与实施例A1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<实施例A9>
除了使用EPDM(乙烯-丙烯三元共聚物,商品名“EPT4021”,MitsuiChemicalsCo.,Ltd.制造)来代替橡胶材料并使用2.0重量份的离子导电剂(LXN-30)以外,与实施例A1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<比较例A1>
除了不混合聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例A1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<比较例A2>
除了将聚α-烯烃(“RT2585”)替换为软化剂(石蜡处理油,商品名“DianaprocessoilPW-90”,IdemitsuKosanCo.,Ltd.制造)以外,与实施例A1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<比较例A3>
除了将聚α-烯烃(“RT2585”)替换为增塑剂(脂肪酸醚酯类增塑剂,商品名“RS107”,ADEKACorporation制造)以外,与实施例A1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<评价>
如下对各实施例进行评价。所得到的结果列于表2。
[离模膨胀的测定]
使用橡胶挤出机,以芯体不通过挤出机的方式对板状橡胶进行挤出,测定相对于口模口径的膨胀比例。
●离模膨胀的测定方法
将板状橡胶切割成约1m,在实验室环境放置1天,测定板状橡胶的长度和重量,利用下述公式测定出横截面积的变化。
公式:DS(%)=(W/(lρS0)-1)×100
其中DS表示离模膨胀,W表示板状橡胶的重量(单位为g),l表示板状橡胶的长度(单位为cm),ρ表示板的比重,并且S0表示口模的横截面积(单位为cm2)。
-评价标准-
AA:小于等于30%
A:大于30%并小于等于40%
B:大于40%并小于50%
C:大于等于50%
[弹性层端部突出水平的测定]
使用激光外径测定器对辊部件的轴向外径进行测定,弹性层的端部(辊部件的轴向端部)收缩并且由此翘起的水平通过辊部件的轴向端部的外径与轴向中央部分的外径之间的差来进行评价。
-评价标准-
AA:小于等于500μm
A:大于500μm并小于等于700μm
B:大于700μm并小于900μm
C:大于等于900μm
[渗出评价]
将用于渗出评价的样品悬挂在室温为45℃、湿度为90%的环境测试实验室中放置7天。然后在室温为23℃、湿度为50%的环境测试实验室中,将硅砂(6号)散布在用于渗出评价的样品的表面上,然后用刷子轻刷,并利用用于渗出评价的样品表面所附着的硅砂的面积来对渗出进行评价(硅砂的附着比例)。
-评价标准-
AA:大于等于0%并小于15%
A:大于等于15%并小于30%
B:大于等于30%并小于45%
C:大于等于45%
[弹性层表面粗糙度测定]
对于辊部件表面(弹性层表面)的表面粗糙度Rz,通过使用粗糙度测定仪(SURFCOM1500DX-12:TokyoSeimitsuCo.,Ltd.制造)对圆周方向的粗糙度进行测定并对粗糙度取平均值来得到。
此外,表面的粗糙度Rz如下得到:使用所述测定仪,基于JISB0601-1994,在所述辊部件的轴向上,在测量长度为4.0mm、截取值(cut-offvalue)为0.8、且测定速度为0.30mm/sec的条件下,在位于距离辊部件的两轴向端部5mm的位置、以及在以距离辊部件的两轴向端部5mm的位置为基准将轴向中央部分三等分的三个位置,对表面的粗糙度进行测定并取平均值。
-评价标准-
AA:粗糙度Rz小于10μm,
A:粗糙度Rz大于等于10μm且小于15μm,
B:粗糙度Rz大于等于15μm至小于20μm,
C:粗糙度Rz大于等于20μm。
表2实施例A结果评价
由上述结果可以看出,与比较例相比,在实施例中,表现出优异的离模膨胀、基于弹性层橡胶的收缩的优异的端部突出水平、以及优异的渗出性。
<<实施例B>>
<实施例B1>
[芯体]
此处所用的辊部件的芯体是如下获得的:在拉制加工中将直径为8mm的圆筒状棒切断成长度330mm,并对其施以厚度8μm的无电解镀镍层。
[弹性层橡胶的组成]
●橡胶材料......100重量份
(环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶,商品名“CG102”,DaisoCo.,Ltd.制造)
●聚α-烯烃......15重量份(商品名“RT2585”,REXtac,LLC.制造)
●氧化锌......5重量份(商品名“氧化锌2#”,SeidoChemicalIndustryCo.,Ltd.制造)
●硬脂酸......1重量份(商品名“硬脂酸S”,KaoCorp.制造)
●炭黑......5重量份(商品名“Printex35”,DegussaCorp.制造,DBP吸油量:42ml/100g)
●二氧化硅......40重量份(商品名“NipsilRS-150”,TosohSilicaCorp.制造)
●离子导电剂......1重量份(烷基三甲基高氯酸铵,商品名“LXN-30”,DaisoCo.,Ltd.制造)
●硫化剂......1重量份(商品名“Goldenflowersulfurpowder200mesh”,TsurumiChemicalCo.,Ltd.制造)
●硫化促进剂......2重量份(商品名“NOCCELERDM”,OuchiShinkoChemicalIndustrialCo.,Ltd.制造)
●硫化促进剂......0.5重量份(商品名“NOCCELERTET”,OuchiShinkoChemicalIndustrialCo.,Ltd.制造)
[橡胶组合物的制备]
使用切线式加压捏合机(MoriyamaCo.,Ltd.制造;实际容积:75L)对具有上述组成的橡胶混合物进行捏合,由此来制备未硫化橡胶组合物。
具体地说,使用循环水将加压捏合机的夹套、加压盖和转子的温度调整到20℃,在将加压盖的压力设置为0.6MPa的压力下对橡胶材料进行破碎,捏合氧化锌,向其中加入并捏合硬脂酸和炭黑,并向其中加入并捏合离子导电剂和二氧化硅。另外,用22英寸开放辊将该橡胶材料切成片状、进行冷却,向其中加入硫化剂和硫化促进剂,然后用加压捏合机进行捏合,将该橡胶材料用22英寸开放辊切成片状,从而获得未硫化橡胶组合物。
[辊部件的制备]
利用机筒内径D=60mm并且L/D=20的单螺杆橡胶挤出机在25rpm的螺杆旋转速率下对未硫化橡胶组合物进行挤出,并且同时使芯体连续通过十字头,从而将未硫化橡胶组合物涂覆至芯体上。对于挤出机的温度条件,在机筒、螺杆、机头和口模部均设定为90℃。
挤出成型后,将以层状进行涂覆的未硫化橡胶组合物切割为自芯体端部15mm,并在烘炉中于160℃对组合物进行90分钟的硫化以形成弹性层,由此得到辊部件。
[渗出和电阻的电场依赖性评价用样品制备]
另外制备出片状样品。具体地说,将具有上述组成的捏合橡胶组合物加入到2mm×150mm×230mm的模具中,并在160℃对该模具加热40分钟来对橡胶组合物进行硫化,从而制备出片状样品。将该样品用作渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B2>
除了混合1重量份的聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B3>
除了混合40重量份的聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B4>
除了使用聚α-烯烃(“RT2115”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例B2同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B5>
除了使用聚α-烯烃(“RT2115”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例B3同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B6>
除了使用聚α-烯烃(“RT2780”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例B2同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B7>
除了使用聚α-烯烃(“RT2780”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例B3同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B8>
除了使用NBR(丁腈橡胶,商品名“DN3355”,NipponZeonCo.,Ltd.制造)来代替橡胶材料并使用2.0重量份的离子导电剂(LXN-30)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B9>
除了使用EPDM(乙烯-丙烯三元共聚物,商品名“EPT4021”,MitsuiChemicalsCo.,Ltd.制造)来代替橡胶材料并使用2.0重量份的离子导电剂(LXN-30)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B10>
除了将炭黑的DBP吸油量改变为175ml/100g(商品名“#3050B”,MitsubishiChemicalCo.,Ltd.制造)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B11>
除了将炭黑的DBP吸油量改变为130ml/100g(商品名“#3050B”,MitsubishiChemicalCo.,Ltd.制造)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B12>
除了将炭黑的DBP吸油量改变为87ml/100g(商品名“Asahi#55”,AsahiCarbonCo.,Ltd.制造)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B13>
除了将炭黑的DBP吸油量改变为45ml/100g(商品名“Asahi#35”,AsahiCarbonCo.,Ltd.制造)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B14>
除了将所加入的炭黑量改变为50重量份以外,与实施例B12同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B15>
除了将所加入的炭黑量改变为40重量份以外,与实施例B12同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B16>
除了将所加入的炭黑量改变为30重量份以外,与实施例B12同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B17>
除了将所加入的炭黑量改变为15重量份以外,与实施例B12同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B18>
除了将所加入的炭黑量改变为10重量份以外,与实施例B12同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B19>
作为两种炭黑,使用实施例B11中所用的DBP吸油量为130ml/100g的炭黑以及实施例B12中使用的DBP吸油量为87ml/100g的炭黑,用量分别为15重量份和10重量份。除此以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B20>
作为三种炭黑,使用实施例B11中所用的DBP吸油量为130ml/100g的炭黑、实施例B12中所用的DBP吸油量为87ml/100g的炭黑、以及实施例B13中所用的DBP吸油量为45ml/100g的炭黑,用量分别为10重量份、10重量份和10重量份。除此以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<比较例B1>
除了不混合聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<比较例B2>
除了将聚α-烯烃(“RT2585”)替换为软化剂(石蜡处理油,商品名“DianaprocessoilPW-90”,IdemitsuKosanCo.,Ltd.制造)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<比较例B3>
除了将聚α-烯烃(“RT2585”)替换为增塑剂(脂肪酸醚酯类增塑剂,商品名“RS107”,ADEKACorporation制造)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B21>
除了将炭黑的DBP吸油量改变为180ml/100g(商品名“Asahi#15”,AsahiCarbonCo.,Ltd.制造)以外,与实施例B14同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B22>
除了将炭黑的DBP吸油量改变为41ml/100g(商品名“AsahiF-200”,AsahiCarbonCo.,Ltd.制造)以外,与实施例B1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例B23>
除了将炭黑的加入量改变为55重量份以外,与实施例B12同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<评价>
如下对各实施例进行评价。所得到的结果列于表3。
[离模膨胀的测定]
使用橡胶挤出机,以芯体不通过挤出机的方式对板状橡胶进行挤出,测定相对于口模口径的膨胀比例。
●离模膨胀的测定方法
将板状橡胶切割成约1m,在实验室环境放置1天,测定板状橡胶的长度和重量,利用下述公式测定出横截面积的变化。
公式:DS(%)=(W/(lρS0)-1)×100
其中DS表示离模膨胀,W表示板状橡胶的重量(单位为g),l表示板状橡胶的长度(单位为cm),ρ表示板的比重,并且S0表示口模的横截面积(单位为cm2)。
-评价标准-
AA:小于等于20%
A:大于20%并小于等于30%
B:大于30%并小于等于40%
C:大于40%并小于50%
CC:大于等于50%
[弹性层端部突出水平的测定]
使用激光外径测定器对辊部件的轴向外径进行测定,弹性层的端部(辊部件的轴向端部)收缩并且由此翘起的水平通过辊部件的轴向端部的外径与轴向中央部分的外径之间的差来进行评价。
-评价标准-
AA:小于等于200μm
A:大于200μm并小于等于300μm
B:大于300μm并小于等于500μm
C:大于500μm
[渗出评价]
将用于渗出评价的样品悬挂在室温为45℃、湿度为90%的环境测试实验室中放置7天。然后在室温为23℃、湿度为50%的环境测试实验室中,将硅砂(6号)散布在用于渗出评价的样品的表面上,然后用刷子轻刷,并利用用于渗出评价的样品表面所附着的硅砂的面积来对渗出进行评价(硅砂的附着比例)。
-评价标准-
AA:大于等于0%并小于15%
A:大于等于15%并小于30%
B:大于等于30%并小于45%
C:大于等于45%
[弹性层表面粗糙度测定]
对于辊部件表面(弹性层表面)的表面粗糙度Rz,通过使用粗糙度测定仪(SURFCOM1500DX-12:TokyoSeimitsuCo.,Ltd.制造)对圆周方向的粗糙度进行测定并对粗糙度取平均值来得到。
此外,表面的粗糙度Rz如下得到:使用所述测定仪,基于JISB0601-1994,在所述辊部件的轴向上,在测量长度为4.0mm、截取值(cut-offvalue)为0.8、且测定速度为0.30mm/sec的条件下,在位于距离辊部件的两轴向端部5mm的位置、以及在以距离辊部件的两轴向端部5mm的位置为基准将轴向中央部分三等分的三个位置,对表面的粗糙度进行测定并取平均值。
-评价标准-
AA:粗糙度Rz小于10μm,
A:粗糙度Rz大于等于10μm且小于15μm,
B:粗糙度Rz大于等于15μm至小于20μm,
C:粗糙度Rz大于20μm。
[电阻的电场依赖性测定]
将电阻的电场依赖性用样品在22℃及55%的条件下风干(seasoned)24小时以上,基于JISK6911,采用R8340A数字超高阻/微电流测量仪(ADCCo.,Ltd.制造)、具有双环电极结构的UR探针MCP-HTP12(其中对其连接部进行改造以将其用于R8340A)、以及可抗性(resistable,レヅテ一ブル)UFLMCP-ST03(均由DiaInstmmentsCo.,Ltd.制造),进行测定。
在充电时间为2秒、放电时间为1秒的条件下测定施加电压为10V时的R10和在施加电压为500V时的R500,基于常用对数计算R10-R500,并基于下述标准对电阻的电场依赖性进行评价。
AA:基于常用对数的R10-R500小于等于0.3logΩcm
A:基于常用对数的R10-R500大于0.3logΩcm并小于等于0.4logΩcm
B:基于常用对数的R10-R500大于0.4logΩcm并小于等于0.5logΩcm
C:基于常用对数的R10-R500大于0.5logΩcm
表3实施例B的评价结果
由上述结果可以看出,与比较例相比,在实施例中,表现出优异的离模膨胀、基于弹性层橡胶的收缩的优异的端部突出水平、以及优异的渗出性。
并且,在实施例中,与其它实施例相比,实施例B1至B20表现出优异的电阻的电场依赖性。
<<实施例C>>
<实施例C1>
[芯体]
此处所用的辊部件的芯体是如下获得的:在拉制加工中将直径为8mm的圆筒状棒切断成长度330mm,并对其施以厚度8μm的无电解镀镍层。
[弹性层橡胶的组成]
●橡胶材料......100重量份
(环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶,商品名“CG102”,DaisoCo.,Ltd.制造)
●聚α-烯烃......15重量份(商品名“RT2585”REXtac,LLC.制造)
●氧化锌......5重量份(商品名“氧化锌2#”,SeidoChemicalIndustryCo.,Ltd.制造)
●硬脂酸......1重量份(商品名“硬脂酸S”,KaoCorp.制造)
●炭黑......5重量份(商品名“Printex35”,DegussaCorp.制造,DBP吸油量:42ml/100g)
●二氧化硅......40重量份(商品名“NipsilRS-150”,TosohSilicaCorp.制造)
●氧化镁......3重量份(商品名“Kyowamag150”,制造KyowaChemicalIndustryCo.,Ltd.)
●水滑石......5重量份(商品名“DHT-4A”,制造KyowaChemicalIndustryCo.,Ltd.)
●离子导电剂......1重量份(烷基三甲基高氯酸铵,商品名“LXN-30”DaisoCo.,Ltd.制造)
●硫化剂(喹喔啉化合物)......1.5重量份(6-甲基喹喔啉2,3-二硫代碳酸酯:商品名“DaisonetXL-21S”,DaisoCo.,Ltd.制造)
●硫化促进剂......1重量份(苯酚DBU盐:商品名“P-152”,DaisoCo.,Ltd.制造)
[橡胶组合物的制备]
使用切线式加压捏合机(MoriyamaCo.,Ltd.制造;实际容积:75L)对具有上述组成的橡胶混合物进行捏合,由此来制备未硫化橡胶组合物。
具体地说,使用循环水将加压捏合机的夹套、加压盖和转子的温度调整到20℃,在将加压盖的压力设置为0.6MPa的压力下对橡胶材料进行破碎,捏合氧化锌,向其中加入并捏合硬脂酸和炭黑,并向其中加入并捏合离子导电剂和二氧化硅。此外,用22英寸开放辊将该橡胶材料切成片状、进行冷却,向其中加入硫化剂和硫化促进剂,然后用加压捏合机进行捏合,将该橡胶材料再次用22英寸开放辊切成片状,从而获得未硫化橡胶组合物。
[辊部件的制备]
利用机筒内径D=60mm并且L/D=20的单螺杆橡胶挤出机在25rpm的螺杆旋转速率下对未硫化橡胶组合物进行挤出,并且同时使芯体连续通过十字头,从而将未硫化橡胶组合物涂覆至芯体上。对于挤出机的温度条件,在机筒、螺杆、机头和口模部均设定为90℃。
挤出成型后,将以层状进行涂覆的未硫化橡胶组合物切割为自芯体端部15mm,并在烘炉中于160℃对组合物进行90分钟的硫化以形成弹性层,由此得到辊部件。
[渗出评价用样品制备]
另外制备出片状样品。具体地说,将所述未硫化橡胶组合物加入到2mm×150mm×230mm的模具中,并在160℃对该模具加热40分钟来对橡胶组合物进行硫化,从而制备出片状样品。
[压缩永久变形评价用定位球(setbead)的制作]
将未硫化橡胶组合物加入到基于JISK-6262的大型样本(直径29mm,厚度12.5mm)的模具中,并通过在160℃进行20分钟加热的热压进行硫化,来得到圆柱状样品。将该样品用作压缩永久变形评价用定位球。
<实施例C2>
除了利用三嗪化合物(2,4,6-三巯基-1,5,7-三嗪(商品名“OF-100”),DaisoCo.,Ltd.制造)来代替喹喔啉化合物以外,与实施例C1同样地来制备未硫化橡胶组合物。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<实施例C3>
除了混合1重量份的聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例C1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<实施例C4>
除了混合40重量份的聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例C1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<实施例C5>
除了使用聚α-烯烃(“RT2115”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例C3同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<实施例C5>
除了使用聚α-烯烃(“RT2115”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例C4同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<实施例C7>
除了使用聚α-烯烃(“RT2780”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例C3同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<实施例C8>
除了使用聚α-烯烃(“RT2780”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例C4同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<实施例C9>
使用NBR(丁腈橡胶,商品名“DN3355”,NipponZeonCo.,Ltd.制造)来代替橡胶材料;使用2.0重量份的离子导电剂(LXN-30);并且不使用氧化镁和水滑石;除此以外,与实施例C3同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<实施例C10>
使用EPDM(乙烯-丙烯三元共聚物,商品名“EPT4021”,MitsuiChemicalsCo.,Ltd.制造)来代替橡胶材料;使用2.0重量份的离子导电剂(LXN-30);并且不使用氧化镁和水滑石;除此以外,与实施例C3同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<实施例C11>
使用1重量份的硫化剂(商品名“Goldenflowersulfurpowder200mesh”,TsurumiChemicalCo.,Ltd.制造)来代替喹喔啉化合物;使用2重量份的“NOCCELERDM”(商品名,OuchiShinkoChemicalIndustrialCo.,Ltd.制造)和0.5重量份的“NOCCELERTET”(商品名,OuchiShinkoChemicalIndustrialCo.,Ltd.制造)来作为硫化促进剂;除此以外,与实施例C1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<比较例C1>
除了不混合聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例C1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<比较例C2>
除了将聚α-烯烃(“RT2585”)替换为软化剂(石蜡处理油,商品名“DianaprocessoilPW-90”,IdemitsuKosanCo.,Ltd.制造)以外,与实施例C1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<比较例C3>
除了将聚α-烯烃(“RT2585”)替换为增塑剂(脂肪酸醚酯类增塑剂,商品名“RS107”,ADEKACorporation制造)以外,与实施例C1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品和压缩永久变形评价用定位球。
<评价>
如下对各实施例进行评价。所得到的结果列于表4。
[离模膨胀的测定]
使用橡胶挤出机,以芯体不通过挤出机的方式对板状橡胶进行挤出,测定相对于口模口径的膨胀比例。
●离模膨胀的测定方法
将板状橡胶切割成约1m,在实验室环境放置1天,测定板状橡胶的长度和重量,利用下述公式测定出横截面积的变化。
公式:DS(%)=(W/(lρS0)-1)×100
其中DS表示离模膨胀,W表示板状橡胶的重量(单位为g),l表示板状橡胶的长度(单位为cm),ρ表示板的比重,并且S0表示口模的横截面积(单位为cm2)。
-评价标准-
AA:小于等于30%
A:大于30%并小于等于40%
B:大于40%并小于50%
C:大于等于50%
[弹性层端部突出水平的测定]
使用激光外径测定器对辊部件的轴向外径进行测定,弹性层的端部(辊部件的轴向端部)收缩并且由此翘起的水平通过辊部件的轴向端部的外径与轴向中央部分的外径之间的差来进行评价。
-评价标准-
AA:小于等于500μm
A:大于500μm并小于等于700μm
B:大于700μm且小于900μm
C:大于等于900μm
[渗出评价]
将用于渗出评价的样品悬挂在室温为45℃、湿度为90%的环境测试实验室中放置7天。然后在室温为23℃、湿度为50%的环境测试实验室中,将硅砂(6号)散布在用于渗出评价的样品的表面上,然后用刷子轻刷,并利用用于渗出评价的样品表面所附着的硅砂的面积(硅砂的附着比例)来对渗出进行评价。
-评价标准-
AA:大于等于0%并小于15%
A:大于等于15%并小于30%
B:大于等于30%并小于45%
C:大于等于45%
[弹性层表面粗糙度测定]
对于辊部件表面(弹性层表面)的表面粗糙度Rz,通过使用粗糙度测定仪(SURFCOM1500DX-12:TokyoSeimitsuCo.,Ltd.制造)对圆周方向的粗糙度进行测定并对粗糙度取平均值来得到。
此外,表面的粗糙度Rz如下得到:使用所述测定仪,基于JISB0601-1994,在所述辊部件的轴向上,在测量长度为4.0mm、截取值(cut-offvalue)为0.8、且测定速度为0.30mm/sec的条件下,在位于距离辊部件的两轴向端部5mm的位置、以及在以距离辊部件的两轴向端部5mm的位置为基准将轴向中央部分三等分的三个位置,对表面的粗糙度进行测定并取平均值。
-评价标准-
AA:粗糙度Rz小于10μm,
A:粗糙度Rz大于等于10μm且小于15μm,
B:粗糙度Rz大于等于15μm至小于20μm,
C:粗糙度Rz大于等于20μm。
[压缩永久变形]
将用于评价压缩永久变形的定位球(setbead)插入到两片压缩板之间,进行25%压缩,在恒温槽中于100℃放置24小时,并测定其压缩永久变形(%)。将所测定的值用于评价压缩永久变形。
压缩永久变形率(%)=(t0-t2)/(t0-t1)*100
t0:样品的原始厚度(用于评价压缩永久变形的定位球)(mm)
t1:间隔物的厚度(mm)
t2:从压缩装置中取出30分钟后的样品厚度(用于评价压缩永久变形的定位球)(mm)
-评价标准-
AA:大于等于0%并小于20%
A:大于等于20%并小于50%
B:大于等于50%并小于80%
C:大于等于80%
表4实施例C的评价结果
由上述结果可以看出,与比较例相比,在实施例中,表现出优异的离模膨胀、基于弹性层橡胶的收缩的优异的端部突出水平、以及优异的渗出性。
并且,在实施例中,与其它实施例相比,实施例C1至C11表现出优异的压缩永久变形。
<<实施例D>>
<实施例D1>
[芯体]
此处所用的辊部件的芯体是如下获得的:在拉制加工中将直径为8mm的圆筒状棒切断成长度330mm,并对其施以厚度8μm的无电解镀镍层。
[弹性层橡胶的组成]
●橡胶材料......100重量份
(环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶,商品名“CG102”,DaisoCo.,Ltd.制造)
●聚α-烯烃......15重量份(商品名“RT2585”REXtac,LLC.制造)
●氧化锌......5重量份(商品名“氧化锌2#”,SeidoChemicalIndustryCo.,Ltd.制造)
●硬脂酸......1重量份(商品名“硬脂酸S”,KaoCorp.制造)
●炭黑......5重量份(商品名“Printex35”,DegussaCorp.制造,DBP吸油量:42ml/100g)
●二氧化硅......40重量份(商品名“NipsilRS-150”,TosohSilicaCorp.制造)
●离子导电剂......1重量份(烷基三甲基高氯酸铵,商品名“LXN-30”,DaisoCo.,Ltd.制造)
●硫化剂......1重量份(商品名“Goldenflowersulfurpowder200mesh”,TsurumiChemicalCo.,Ltd.制造)
●硫化促进剂......2重量份(商品名“NOCCELERDM”,OuchiShinkoChemicalIndustrialCo.,Ltd.制造)
●硫化促进剂......0.5重量份(商品名“NOCCELERTET”,OuchiShinkoChemicalIndustrialCo.,Ltd.制造)
[橡胶组合物的制备]
使用切线式加压捏合机(MoriyamaCo.,Ltd.制造;实际容积:75L)对具有上述组成的橡胶混合物进行捏合,由此来制备未硫化橡胶组合物。
具体地说,使用循环水将加压捏合机的夹套、加压盖和转子的温度调整到20℃,在将加压盖的压力设置为0.6MPa的压力下对橡胶材料进行破碎,捏合氧化锌,向其中加入并捏合硬脂酸和炭黑,并向其中加入并捏合离子导电剂和二氧化硅。另外,用22英寸开放辊将该橡胶材料切成片状、进行冷却,向其中加入硫化剂和硫化促进剂,然后用加压捏合机进行捏合,将该橡胶材料用22英寸开放辊切成片状,从而获得未硫化橡胶组合物。
[辊部件的制备]
利用机筒内径D=60mm并且L/D=20的单螺杆橡胶挤出机在25rpm的螺杆旋转速率下对未硫化橡胶组合物进行挤出,并且同时使芯体连续通过十字头,从而将未硫化橡胶组合物涂覆至芯体上。对于挤出机的温度条件,在机筒、螺杆、机头和口模部均设定为90℃。
挤出成型后,将以层状进行涂覆的未硫化橡胶组合物切割为自芯体端部15mm,并在烘炉中于160℃对组合物进行90分钟的硫化以形成弹性层,由此得到辊部件。
[渗出和电阻的电场依赖性评价用样品制备]
另外制备出片状样品。具体地说,将具有上述组成的捏合橡胶组合物加入到2mm×150mm×230mm的模具中,并在160℃对该模具加热40分钟来对橡胶组合物进行硫化,从而制备出片状样品。将该样品用作渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D2>
除了混合1重量份的聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例D1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D3>
除了混合40重量份的聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例D1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D4>
除了使用聚α-烯烃(“RT2115”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例D2同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D5>
除了使用聚α-烯烃(“RT2115”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例D3同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D6>
除了聚α-烯烃(“RT2780”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例D2同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D7>
除了使用聚α-烯烃(“RT2780”)来代替聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例D3同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D8>
除了使用NBR(丁腈橡胶,商品名“DN3355”,NipponZeonCo.,Ltd.制造)来代替橡胶材料并使用2.0重量份的离子导电剂(LXN-30)以外,与实施例D1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D9>
除了使用EPDM(乙烯-丙烯三元共聚物,商品名“EPT4021”,MitsuiChemicalsCo.,Ltd.制造)来代替橡胶材料并使用2.0重量份的离子导电剂(LXN-30)以外,与实施例D1同样地制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D10>
除了使用以脂肪酸进行表面处理的BET比表面积为11m2/g的碳酸钙(商品名“Vigot-15”,ShiraishiIndustryCo.,Ltd.制造)来代替二氧化硅以外,与实施例D1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D11>
除了使用BET比表面积为13m2/g的碳酸钙(商品名“Vigot-10”,ShiraishiIndustryCo.,Ltd.制造)来作为碳酸钙以外,与实施例D10同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D12>
除了使用BET比表面积为18m2/g的碳酸钙(商品名“WhitecalciumcarbonateCCR”,ShiraishiIndustryCo.,Ltd.制造)来作为碳酸钙以外,与实施例D10同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D13>
除了使用BET比表面积为26m2/g的碳酸钙(商品名“WhitecalciumcarbonateCC”,ShiraishiIndustryCo.,Ltd.制造)来作为碳酸钙以外,与实施例D10同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D14>
除了使用BET比表面积为30m2/g的碳酸钙(商品名“Viscoexcel-30”,ShiraishiIndustryCo.,Ltd.制造)来作为碳酸钙以外,与实施例D10同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D15>
除了使用以松香酸进行表面处理的BET比表面积为34m2/g的碳酸钙(商品名“WhitecalciumcarbonateAA”,ShiraishiIndustryCo.,Ltd.制造)来作为碳酸钙以外,与实施例D10同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D16>
除了使用以氨基硅烷进行表面处理的BET比表面积为70m2/g的碳酸钙(商品名“ACTIFORT700”,ShiraishiIndustryCo.,Ltd.制造)来作为碳酸钙以外,与实施例D10同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D17>
除了使用20重量份的碳酸钙以外,与实施例D14同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D18>
除了使用30重量份的碳酸钙以外,与实施例D14同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D19>
除了使用60重量份的碳酸钙以外,与实施例D14同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D20>
除了使用80重量份的碳酸钙以外,与实施例D14同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D21>
除了使用100重量份的碳酸钙以外,与实施例D14同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D22>
除了使用未进行表面处理的BET比表面积为12m2/g的碳酸钙(商品名“Brilliant-15”,ShiraishiIndustryCo.,Ltd.制造)作为碳酸钙以外,与实施例D10同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D23>
使用总量为40重量份的两种碳酸钙,其中包括20重量份的BET比表面积为2m2/g的碳酸钙(商品名“whitonP-50”,ToyoFineChemicalCo.,Ltd.制造)以及20重量份的实施例D17中所用的碳酸钙。除此以外,与实施例D17同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<比较例D1>
除了不混合聚α-烯烃(“RT2585”)以外,与实施例D1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出评价用样品。
<比较例D2>
除了将聚α-烯烃(“RT2585”)替换为软化剂(石蜡处理油,商品名“DianaprocessoilPW-90”,IdemitsuKosanCo.,Ltd.制造)以外,与实施例D1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<比较例D3>
除了将聚α-烯烃(“RT2585”)替换为增塑剂(脂肪酸醚酯类增塑剂,商品名“RS107”,ADEKACorporation制造)以外,与实施例D1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D24>
除了使用BET比表面积为6m2/g的碳酸钙(商品名“whitonP-10”,ToyoFineChemicalCo.,Ltd.制造)来代替二氧化硅以外,与实施例D1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D25>
除了使用BET比表面积为90m2/g的碳酸钙(商品名“Poronex”,MaruoCalciumCo.,Ltd.制造)来代替二氧化硅以外,与实施例D1同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D26>
除了使用15重量份的碳酸钙以外,与实施例D10同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<实施例D27>
除了使用120重量份的碳酸钙以外,与实施例D10同样地来制备未硫化橡胶组合物并使用该组合物来得到辊部件。并获得渗出和电阻的电场依赖性评价用样品。
<评价>
如下对各实施例进行评价。所得到的结果列于表5。
[离模膨胀的测定]
使用橡胶挤出机,以芯体不通过挤出机的方式对板状橡胶进行挤出,测定相对于口模口径的膨胀比例。
●离模膨胀的测定方法
将板状橡胶切割成约1m,在实验室环境放置1天,测定板状橡胶的长度和重量,利用下述公式测定出横截面积的变化。
公式:DS(%)=(W/(lρS0)-1)×100
其中DS表示离模膨胀,W表示板状橡胶的重量(单位为g),l表示板状橡胶的长度(单位为cm),ρ表示板的比重,并且S0表示口模的横截面积(单位为cm2)。
-评价标准-
AA:小于等于20%
A:大于20%并小于等于30%
B:大于30%并小于等于40%
C:大于40%并小于等于50%
CC:大于50%
[弹性层端部突出水平的测定]
使用激光外径测定器对辊部件的轴向外径进行测定,弹性层的端部(辊部件的轴向端部)收缩并且由此翘起的水平通过辊部件的轴向端部的外径与轴向中央部分的外径之间的差来进行评价。
-评价标准-
AA:小于等于200μm
A:大于200μm并小于等于300μm
B:大于300μm并小于等于500μm
C:大于500μm
[渗出评价]
将用于渗出评价的样品悬挂在室温为45℃、湿度为90%的环境测试实验室中放置7天。然后在室温为23℃、湿度为50%的环境测试实验室中,将硅砂(6号)散布在用于渗出评价的样品的表面上,然后用刷子轻刷,并利用用于渗出评价的样品表面所附着的硅砂的面积来对渗出进行评价(硅砂的附着比例)。
-评价标准-
AA:大于等于0%并小于15%
A:大于等于15%并小于30%
B:大于等于30%并小于45%
C:大于等于45%
[弹性层表面粗糙度测定]
对于辊部件表面(弹性层表面)的表面粗糙度Rz,通过使用粗糙度测定仪(SURFCOM1500DX-12:TokyoSeimitsuCo.,Ltd.制造)对圆周方向的粗糙度进行测定并对粗糙度取平均值来得到。
此外,表面的粗糙度Rz如下得到:使用所述测定仪,基于JISB0601-1994,在所述辊部件的轴向上,在测量长度为4.0mm、截取值(cut-offvalue)为0.8、且测定速度为0.30mm/sec的条件下,在位于距离辊部件的两轴向端部5mm的位置、以及在以距离辊部件的两轴向端部5mm的位置为基准将轴向中央部分三等分的三个位置,对表面的粗糙度进行测定并取平均值。
-评价标准-
AA:粗糙度Rz小于10μm,
A:粗糙度Rz大于等于10μm且小于15μm,
B:粗糙度Rz大于等于15μm至小于20μm,
C:粗糙度Rz大于等于20μm。
[电阻的电场依赖性测定]
将电阻的电场依赖性用样品在22℃及55%的条件下风干(seasoned)24小时以上,基于JISK6911,采用R8340A数字超高阻/微电流测量仪(ADCCo.,Ltd.制造)、具有双环电极结构的UR探针MCP-HTP12(其中对其连接部进行改造以将其用于R8340A)、以及可抗性(resistable,レヅテ一ブル)UFLMCP-ST03(均由DiaInstrumentsCo.,Ltd.制造),进行测定。
在充电时间为2秒、放电时间为1秒的条件下测定施加电压为10V时的R10和在施加电压为500V时的R500,基于常用对数计算R10-R500,并基于下述标准对电阻的电场依赖性进行评价。
AA:基于常用对数的R10-R500小于等于0.3logΩcm
A:基于常用对数的R10-R500大于0.3logΩcm并小于等于0.4logΩcm
B:基于常用对数的R10-R500大于0.4logΩcm并小于等于0.5logΩ2cm
C:基于常用对数的R10-R500大于0.5logΩcm
表5实施例D的评价结果
由上述结果可以看出,与比较例相比,在实施例中,表现出优异的离模膨胀、基于弹性层橡胶的收缩的优异的端部突出水平、以及优异的渗出性。
提供对本发明的示例性实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的。并非试图穷尽本发明所披露的精确形式或将本发明限制于所披露的精确形式。显然,许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述所述实施方式是为了能够最好地解释本发明的原理及其实际用途,由此使得本领域的其他技术人员能够理解适用于预计的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由权利要求及其等同物所限定。
Claims (11)
1.一种辊部件,所述辊部件包括:
芯体;以及
设于所述芯体上的弹性层,所述弹性层含有橡胶材料和聚α-烯烃,其中所述橡胶材料为具有卤素基团的橡胶材料,并且所述弹性层进一步含有炭黑和碳酸钙以及选自喹喔啉和三嗪化合物中的至少一种,所述炭黑具有42ml/100g至175ml/100g的DBP吸油量,所述碳酸钙的BET比表面积为11m2/g至70m2/g。
2.权利要求1所述的辊部件,其中所述聚α-烯烃选自丙烯聚合物、丙烯和乙烯的共聚物以及丁烯聚合物中的至少一种。
3.权利要求1所述的辊部件,其中所述聚α-烯烃的含量相对于100重量份的橡胶材料为1重量份至40重量份。
4.权利要求1所述的辊部件,其中所述聚α-烯烃的含量相对于100重量份的橡胶材料为3重量份至30重量份。
5.权利要求1所述的辊部件,其中所述聚α-烯烃的含量相对于100重量份的橡胶材料为5重量份至20重量份。
6.权利要求1所述的辊部件,其中所述弹性层进一步含有炭黑,所述炭黑具有60ml/100g至150ml/100g的DBP吸油量。
7.权利要求1所述的辊部件,其中所述弹性层进一步含有炭黑,所述炭黑具有85ml/100g至130ml/100g的DBP吸油量。
8.权利要求1所述的辊部件,其中所述弹性层进一步含有选自有机过氧化物的至少一种物质。
9.一种充电单元,其包含权利要求1所述的辊部件。
10.一种处理盒,所述处理盒可从图像形成装置拆卸,该处理盒包括:
图像保持体;以及
权利要求9所述的充电单元,其对所述图像保持体进行充电。
11.一种图像形成装置,所述图像形成装置包括:
图像保持体;
权利要求9所述的充电单元,其对所述图像保持体进行充电;
潜像形成单元,其在被所述充电单元充电的所述图像保持体上形成静电潜像;
显影单元,其使用含有色调剂的显影剂对形成在所述图像保持体上的所述静电潜像进行显影;以及
转印单元,其将形成在所述图像保持体上的色调剂图像转印至记录介质。
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