CN105308510B - 导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物及导热性有机硅显影橡胶构件 - Google Patents

导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物及导热性有机硅显影橡胶构件 Download PDF

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Abstract

采用含有(A)在一分子中含有至少2个与硅原子键合的烯基的有机聚硅氧烷100质量份、(B)平均一次粒径为30μm以下、导热率为10W/m·K以上的导热性粉末40～400质量份、(C)炭黑1～50质量份、(D)可使上述(A)成分固化的量的固化剂，给予导热率为0.28W/m·K以上的硅橡胶固化物的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物，能够提供图像特性优异、具有高导热性的特征的具有使有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物固化而成的硅橡胶层的导热性有机硅显影橡胶构件(辊、带等)。

Description

导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物及导热性有机硅 显影橡胶构件
技术领域
本发明涉及图像特性优异的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物及具有使该组合物固化而成的硅橡胶层的有机硅显影辊、有机硅显影带等导热性有机硅显影橡胶构件。更详细地说，涉及使添加了金属硅粉末、特别是金属硅粉末和炭黑的该硅橡胶组合物固化而成的硅橡胶层通过高效率地降低显影辊、显影带的表面温度从而能够减轻对调色剂的损伤的、加成反应固化型或有机过氧化物固化型的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物及具有使该组合物固化而成的硅橡胶层的有机硅显影辊、有机硅显影带等导热性有机硅显影橡胶构件。
背景技术
硅橡胶由于电绝缘性、耐热性、耐候性、阻燃性优异，因此已在家电·计算机等的电气电子用、输送机部件、OA设备、建筑用途等各个领域中使用。特别地，近年来，利用其耐候性、耐热性，逐步作为计算机的放热部件、复印机、电子照相式打印机的显影辊、加热辊、加压辊等定影辊构件的被覆材料使用。最近，伴随着复印的高速化、彩色复印的普及，对显影辊也要求复印的高速化所必需的性能提高。
在复印机、电子照相式打印机中使用称为调色剂的着色粒子，特别是现在已成为了主流的1成分系调色剂中，作为树脂使用了聚酯系树脂和苯乙烯丙烯酸系树脂。对于这些调色剂，由于印刷的高速化，产生了可迅速熔解的需要，而且从设备自身的节能的观点出发，已倾向于调色剂设计熔点低温化。
另一方面，作为显影辊所要求的印刷的高速化应对，以往橡胶的低硬度化、表面平滑性的提高是必要的，近年来随着调色剂的低熔点化，在显影辊产生的摩擦热对调色剂产生的影响变大，显影辊表面的低温管理已变得重要。
因此，要求硅橡胶的高放热、高导热，进而要求低压缩永久变形。但是，由于硅橡胶自身的导热性不高，因此一般进行添加具有高导热性的填料的方法。
作为这样的高导热性硅橡胶，使用了在特公昭63-46785号公报(专利文献1)、专利第2886923号公报(专利文献2)、特公平6-55891号公报(专利文献3)、特开平10-39666号公报(专利文献4)、特开2000-089600号公报(专利文献5)等中提出的高导热性硅橡胶。它们是在以往使用的硅橡胶中作为导热性填料配合了二氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳化硅、氮化硅等填充剂的产物。但是，为了提高导热性，必需配合大量的填充剂，其结果，存在作为橡胶辊必需的橡胶压缩永久变形的恶化、耐热性的降低、由于过度的填充剂的填充而辊硬度提高、成型变得困难等的弊害。
对于这样的问题，在定影辊及定影带用途中，进行了使用金属硅粉末使导热性、压缩永久变形飞跃般地提高的尝试(专利文献6：专利第4900584号公报)，能够获得良好的导热性，但其作为定影辊及定影带设计，没有作为显影辊、显影带等显影橡胶构件的记载，此外也完全没有记载在作为显影辊、显影带等显影橡胶构件优异的图像特性方面必需的、电气的导电特性。
另外，作为为了赋予导电性而添加了炭黑的导热性硅橡胶材料，记载了炭黑和氧化铁(铁丹)的添加的专利第4930729号公报(专利文献7)以通过将铁丹(红色)和炭黑(黑色)混合而消除金属硅配合材料的色斑(茶褐色)为目的，当然没有提及导电性，完全没有记载显影辊、显影带等显影橡胶构件。
发明内容
发明要解决的课题
本发明鉴于上述实际情况而完成，目的在于提供图像特性优异、具有高导热性的特征的有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物及具有使该组合物固化而成的硅橡胶层的导热性有机硅显影橡胶构件(辊、带等)。
用于解决课题的手段
本发明人为了实现上述目的进行了各种研究，结果获知：具有使在由有机硅聚合物的交联结构构成的有机聚硅氧烷基体中添加粒径小的导热性粉末、进而配合炭黑而使其导电性化的导热性硅橡胶组合物固化而成的硅橡胶层的导热性有机硅显影橡胶构件(辊、带等)具有适合图像特性的导电性和优异的导热性，并且表面平滑性优异，可有效地用作印刷排出页数多的高速复印机、打印机的显影橡胶构件，完成了本发明。
因此，本发明提供下述导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物及具有将该组合物固化而成的硅橡胶层的有机硅显影辊、有机硅显影带等导热性有机硅显影橡胶构件。
[1]导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物，其能提供导热率为0.28W/m·K以上的硅橡胶固化物，特征在于，含有：
(A)在一分子中含有至少2个与硅原子键合的烯基的有机聚硅氧烷100质量份，
(B)平均一次粒径为30μm以下、导热率为10W/m·K以上的导热性粉末40～400质量份，
(C)炭黑1～50质量份，
(D)可使上述(A)成分固化的量的固化剂。
[2][1]所述的硅橡胶组合物，其中，(B)成分导热性粉末为金属硅粉末。
[3][1]或[2]所述的硅橡胶组合物，其中，固化剂(D)是作为有机氢聚硅氧烷与加成反应催化剂的组合的加成反应固化剂。
[4][1]或[2]所述的硅橡胶组合物，其中，固化剂(D)为有机过氧化物固化剂。
[5]导热性有机硅显影辊，其在芯轴的外周面具有至少1层的、包括[1]～[4]的任一项所述的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物的固化物的硅橡胶层。
[6][5]所述的导热性有机硅显影辊，其中，进一步在硅橡胶层的外周面形成有聚氨酯树脂层、有机硅改性聚氨酯树脂层或硅烷偶联剂覆膜。
[7]导热性有机硅显影带，其在带基材的外周面具有至少1层的、包括[1]～[4]的任一项所述的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物的固化物的硅橡胶层。
[8][7]所述的导热性有机硅显影带，其中，进一步在硅橡胶层的外周面形成有聚氨酯树脂层、有机硅改性聚氨酯树脂层或硅烷偶联剂覆膜。
发明的效果
采用本发明的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物，能够提供图像特性优异(具有特定区域的导电性)、并且有效地使高速印刷时产生的显影橡胶构件(辊、带等)的发热扩散、使显影橡胶构件的表面温度降低、因此可防止调色剂的熔融、减轻损伤的有机硅显影辊、有机硅显影带等导热性有机硅显影橡胶构件。
具体实施方式
本发明的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物含有：
(A)在一分子中含有至少2个与硅原子键合的烯基的有机聚硅氧烷、
(B)平均一次粒径为30μm以下、导热率为10W/m·K以上的导热性粉末、
(C)炭黑、和
(D)可使上述(A)成分固化的固化剂。
本发明的(A)成分是导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物的主剂(基础聚合物)，为在一分子中含有至少2个与硅原子键合的烯基、优选地室温(23℃)下为液体或生橡胶状(即，不具有自流动性的高粘度非液体)的有机聚硅氧烷，能够使用由下述平均组成式(1)表示的有机聚硅氧烷。
R1 aSiO(4-a)/2 (1)
(式中，R1为彼此相同或不同的碳数1～10、优选地1～8的未取代或取代的一价烃基，a为1.5～2.8、优选地1.8～2.5的范围的正数。)
在此，作为由上述R1表示的与硅原子键合的未取代或取代的一价烃基，可列举甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、环己基、辛基、壬基、癸基等烷基、苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等芳基、苄基、苯基乙基、苯基丙基等芳烷基、乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、己烯基、环己烯基、辛烯基等烯基、这些基团的氢原子的一部或全部用氟、溴、氯等卤素原子、氰基等取代的基团，例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基、氰基乙基等，优选全部R1的90摩尔％以上、特别地不包括烯基的全部的R1为甲基。
此外，R1中至少2个为烯基(优选碳数2～8的烯基，更优选为碳数2～6的烯基，特别优选为乙烯基。)是必要的。再有，烯基的含量优选设为有机聚硅氧烷中1.0×10-6～5.0×10-3mol/g，特别优选设为5.0×10-6～1.0×10-3mol/g。如果烯基的量比1.0×10-6mol/g少，交联不充分，成为了凝胶状，另外，如果比5.0×10-3mol/g多，有可能交联密度过度升高而成为了脆的橡胶。该烯基可以与分子链末端的硅原子键合，也可与分子链中途(即，分子链非末端)的硅原子键合，还可与两者键合。
对于分子量，优选在室温下为液体或生橡胶状，聚合度为50～50,000的范围，更优选为80～20,000的范围。应予说明，该聚合度为通常作为采用以甲苯等作为展开溶剂的凝胶渗透色谱(GPC)分析的聚苯乙烯换算的重量平均值测定的平均聚合度(下同)。
另外，对于该有机聚硅氧烷的结构，基本上具有主链由例如二甲基硅氧烷单元、二苯基硅氧烷单元、甲基苯基硅氧烷单元、甲基三氟丙基硅氧烷单元、乙烯基甲基硅氧烷单元等二有机硅氧烷单元(R1 2SiO2/2)的重复构成，分子链两末端用例如三甲基甲硅烷氧基、乙烯基二甲基甲硅烷氧基、二乙烯基甲基甲硅烷氧基、三乙烯基甲硅烷氧基、乙烯基二苯基甲硅烷氧基、乙烯基甲基苯基甲硅烷氧基、苯基二甲基甲硅烷氧基、二苯基甲基甲硅烷氧基等三有机甲硅烷氧基(R1 3SiO1/2)封端的直链状结构，部分地可以是分支状结构、环状结构等。
本发明的(B)成分是用于对本发明的硅橡胶组合物赋予导热性的导热性粉末，本发明的硅橡胶组合物在上述有机聚硅氧烷(A)中配合了特定的导热性粉末(B)。
对于本发明中使用的导热性粉末，导热率为10W/m·K以上，优选为20W/m·K以上，更优选为40W/m·K以上。如果导热性粉末的导热率不到10W/m·K，有必要在硅橡胶组合物中放入大量的导热性粉末，在固化后的硅橡胶中引起弹性模量的降低、硬度的上升，因此是不适当的。
作为导热性粉末，具体地，可列举金属硅粉末、氧化铝、铝、碳化硅、氮化硅、氧化镁、碳酸镁、氧化锌、氮化铝、石墨、纤维状石墨等导热性无机粉体。
其中，金属硅粉末在本发明中能够最优选地使用。金属硅具有良好的导热性，而且莫氏硬度低，作为金属硅的特性，具有敲击时容易破碎，延展性低，因此即使给予高剪切，金属粉自身也难以凝聚的特性。因此，具有粉碎引起的微粒化容易、在有机聚硅氧烷中的分散性优异的特性。因此，在研磨配合了金属硅粉末的显影辊等显影橡胶构件的情况下，可以得到研磨性良好、表面平滑性优异的显影橡胶构件。
本发明中使用的导热性粉末的平均一次粒径为30μm以下，通常使用15μm以下、优选地0.1～12μm、更优选地0.5～10μm、特别地2～8μm的导热性粉末。就平均一次粒径不到0.1μm的粒子而言，制造困难，而且在有机硅聚合物(例如，作为基础聚合物的(A)成分的含有烯基的有机聚硅氧烷)中的分散性差，一次粒子分散困难，而且有时大量地配合变得困难，如果超过30μm，不仅损害橡胶固化物的机械强度，而且制成显影辊、显影带等显影橡胶构件时的表面成为凹凸，在图像特性、调色剂转印性等性能上产生问题。现在主流的复印机、打印机的调色剂(着色微粒)的一次粒径通常为5～12μm，特别为5～8μm左右，因此对于显影辊、显影带等显影橡胶构件的表面粗糙度，希望是尽可能地平滑，要求表面粗糙度最大为10μm以下、优选地8μm以下、更优选地4μm以下、进一步优选地2μm以下。
就本发明中使用的导热性粉末而言，以赋予导热性为目的，但通过添加而使显影辊、显影带等显影橡胶构件的研磨后的表面因导热性粉末自身的粒径而在显影橡胶构件的表面产生凹凸。
导热性粉末的平均一次粒径相对于调色剂等的平均一次粒径更大的情况下，有时在辊成型时通过研磨等对由有机硅聚合物的交联结构构成的有机聚硅氧烷基体磨削时导热性粉末在表面出现，凹凸变得比调色剂的平均一次粒径大，对于均匀的调色剂层厚的形成产生障碍，因此也取决于所应用的复印机、打印机中使用的调色剂的粒径的大小，通常希望这些导热性粉末的平均一次粒径为调色剂的平均一次粒径的同等以下，特别希望更小。
另外，对于导热性粉末的硬度，优选莫氏硬度为2以上10以下，更优选为3以上6.5以下。使用了上述的适度的硬度的导热性粉末的情况下，即使在材料中存在少许大粒径的导热性粉末，也通过研磨而被削除，成为与周围的橡胶材料相同的高度的研磨面，结果能够使辊表面粗糙度变细。如果导热性粉末过硬，研磨时在辊表面导热性粉末以凸状或如弹坑那样地以凹状残留，在凸状部，调色剂等不能附着于该部分，在凹状部，调色剂等积存，层厚难以变得均一。进而成为了辊表面的凸部的导热性粉末使与该辊接触的OPC转鼓、其他辊等磨损、损伤。此外，使用莫氏硬度高的导热性粉末的情况下，有时该导热性粉末的粗粒成分挂到辊表面上，研磨时、耐久磨损时在周方向上产生损伤。
另外，如果导热性粉末过于柔软，则导热性粉末自身从周围被稍多地削除，多成为平缓的凹状，同样地层厚难以变得均一。
应予说明，本发明中，平均一次粒径能够使用采用激光衍射法等的粒度分布测定装置、作为累积重量平均值D50(或中值径)求得。
另外，对于(B)成分的导热性粉末，以提高硅橡胶组合物的热稳定性、导热性粉末的配合性为目的，可以是用硅烷系偶联剂或其部分水解物、烷基烷氧基硅烷或其部分水解物、有机硅氮烷类、钛酸酯系偶联剂、有机聚硅氧烷油、含有水解性官能团的有机聚硅氧烷等表面处理剂进行了表面处理的产物。对于这些处理，可预先对导热性粉末自身进行处理，或者也可在(A)成分与(B)成分的混合时在加热下进行表面处理。
(B)成分的导热性粉末的配合量，相对于(A)成分100质量份，为40～400质量份，优选为50～300质量份。如果不到40质量份，无法获得所期望的高导热性，如果超过400质量份，招致橡胶弹性的降低，橡胶强度等物性也显著地降低。
再有，本发明的导热性有机硅显影橡胶构件希望为低硬度，由于认为良好的橡胶弹性、良好的压缩永久变形尤其必要，因此对于导热性粉末，希望添加不损害上述特性的程度的最低量。
本发明的(C)成分为炭黑，是作为显影辊、显影带等显影橡胶构件为了获得鲜明的图像特性所适合的、为了获得特定区域的导电性(或体积电阻率)所必需的炭黑，能够使用已知的制法、种类的黑色炭黑。炭黑因其制造方法，导电性不同，本发明时，只要与使用的(A)成分的含有烯基的有机聚硅氧烷及(B)成分的导热性粉末并用混合时获得所期望的导电性，则可使用任何炭黑。
对炭黑并无特别限定，例如能够将下述中所示的1种单独地使用或者将2种以上并用而使用。例如，能够列举乙炔黑、导电炉黑(CF)、超导炉黑(SCF)、超导电炉黑(XCF)、导电槽黑(CC)、在1,500～3,000℃左右的高温下热处理过的炉黑或槽黑、碳纳米粒子、碳纳米纤维等。具体地，作为乙炔黑，可例示デンカブラック(电气化学工业社制)、シャウニガン乙炔黑(シャウニガンケミカル社制)等，作为导电炉黑，可例示コンチネックスCF(コンチネンタルカーボン社制)、バルカンC(キャボット社制)等，作为超导炉黑，可例示コンチネックスSCF(コンチネンタルカーボン社制)、バルカンSC(キャボット社制)等，作为超导电炉黑，可例示旭HS-500(旭カーボン社制)、バルカンXC-72(キャボット社制)等，作为导电槽黑，可例示コウラックスL(デグッサ社制)等，另外，也能够使用作为炉黑的一种的科琴黑EC-350及科琴黑EC-600JD(ケッチェンブラックインターナショナル社制)、采用在油燃烧反应停止工序中不含使用水的急冷工序的油燃烧法制造的以MMM工艺法(MMM Process法)的名称生产的ENSACO260G、ENSACO250G、(TIMCAL社制)。对于采用炉法制造的炭黑，希望杂质、特别是硫、硫化合物的量以硫元素的浓度计、为6,000ppm以下、更优选地3,000ppm以下。再有，乙炔黑由于杂质含有率小，因此在本发明中特别优选使用。
(C)成分的炭黑的配合量，相对于上述的(A)成分100质量份，为1～50质量份，优选为2～20质量份。如果添加量不到1质量份，无法获得所期望的导电性，如果超过50质量份，物理的混合变得困难，机械强度降低，无法获得目标的橡胶弹性，压缩永久变形恶化，橡胶硬度极端地升高。
另外，(C)成分的炭黑的配合量更优选为使本发明的硅橡胶组合物的固化物(硅橡胶)的体积电阻率通常为1kΩ·m以下、特别地1.0～100Ω·m左右的量。
作为本发明的(D)成分的固化剂，能够使用采用已知的加成反应的固化剂或有机过氧化物固化剂。
这种情况下，加成反应固化剂为(D-1)有机氢聚硅氧烷和(D-2)加成反应催化剂的组合。
有机氢聚硅氧烷(D-1)作为通过与(A)成分的含有烯基的有机聚硅氧烷的氢化硅烷化加成反应而使组合物固化的交联剂发挥作用，优选使用由下述平均组成式(2)
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (2)
(式中，R2为碳数1～10的未取代或取代的一价烃基。另外，b为0.7～2.1、特别地0.8～2.0、c为0.001～1.0、并且b+c满足0.8～3.0、特别地1.0～2.5的正数。)
表示、在一分子中具有至少2个、优选地3个以上(通常3～200个左右)、更优选地3～100个、特别优选地3～50个的硅原子键合氢原子(SiH基)的有机氢聚硅氧烷。
该硅原子键合氢原子可以是与分子链末端的硅原子键合的硅原子键合氢原子，也可以是与分子链中途(分子链非末端)的硅原子键合的硅原子键合氢原子，还可以是与这两者键合的硅原子键合氢原子。
在此，作为R2，可列举与式(1)中的R1同样的基团，优选地不具有烯基等脂肪族不饱和键的基团为宜。
作为上述有机氢聚硅氧烷，可列举三(二甲基氢甲硅烷氧基)甲基硅烷、三(二甲基氢甲硅烷氧基)苯基硅烷、1，1，3，3-四甲基二硅氧烷、1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷、甲基氢环聚硅氧烷、甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷环状共聚物、两末端三甲基甲硅烷氧基封端甲基氢聚硅氧烷、两末端三甲基甲硅烷氧基封端二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、两末端二甲基氢甲硅烷氧基封端二甲基聚硅氧烷、两末端二甲基氢甲硅烷氧基封端甲基氢聚硅氧烷、两末端二甲基氢甲硅烷氧基封端二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、两末端三甲基甲硅烷氧基封端甲基氢硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物、两末端三甲基甲硅烷氧基封端甲基氢硅氧烷-二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、由(CH3)2HSiO1/2单元和SiO4/2单元组成的共聚物、由(CH3)2HSiO1/2单元和SiO4/2单元和(C6H5)SiO3/2单元组成的共聚物等、这些例示化合物中将甲基的一部分或全部用乙基、丙基等其他烷基、苯基等芳基、3，3，3-三氟丙基等卤素取代烷基等替换的产物等。
该有机氢聚硅氧烷的分子结构可以是直链状、环状、分支状、三维网状结构的任一种，能够使用一分子中的硅原子的数(或聚合度)为2～1,000、优选地3～500、更优选地3～300、特别优选地4～150左右的有机氢聚硅氧烷。
该有机氢聚硅氧烷的配合量，相对于(A)成分的有机聚硅氧烷100质量份，优选为0.1～50质量份，更优选为0.1～30质量份，进一步优选为0.3～30质量份，特别优选为0.3～20质量份。
另外，该有机氢聚硅氧烷也能够以(D-1)成分中的与硅原子键合的氢原子(即，SiH基)与(A)成分中的与硅原子键合的烯基的摩尔比成为0.5～5摩尔/摩尔、优选地0.8～4摩尔/摩尔、更优选地1～3摩尔/摩尔的量配合。
加成反应催化剂(D-2)是用于促进(A)成分中的与硅原子键合的烯基与上述有机氢聚硅氧烷(D-1)的SiH基的氢化硅烷化加成反应的催化剂，作为该加成反应催化剂，可列举铂黑、氯化铂、氯铂酸、氯铂酸与一元醇的反应物、氯铂酸与烯烃类的络合物、双乙酰乙酸铂等铂系催化剂、钯系催化剂、铑系催化剂等铂族金属催化剂。再有，该加成反应催化剂的配合量能够设为催化剂量，通常，以铂族金属计，相对于(A)及(D-1)成分的合计质量，优选配合0.5～1,000ppm、特别地1～500ppm左右。
另一方面，作为有机过氧化物固化剂(D-3)，只要在有机过氧化物固化型有机聚硅氧烷组合物中作为用于促进(A)成分的交联反应的催化剂使用即可，能够使用以往公知的有机过氧化物固化剂。可列举例如过氧化苯甲酰、过氧化2，4-二氯苯甲酰、过氧化对-甲基苯甲酰、过氧化邻-甲基苯甲酰、过氧化2，4-二枯基、2，5-二甲基-双(2，5-叔-丁基过氧)己烷、过氧化二-叔-丁基、过苯甲酸叔丁酯、1，1-双(叔-丁基过氧羧基)己烷等，但并不特别地限定于这些。
再有，有机过氧化物固化剂的添加量为催化剂量，可根据固化速度适当选择，通常相对于(A)成分100质量份，能够设为0.1～10质量份、优选地0.2～2质量份的范围。
另外，本发明中，可将上述加成交联和有机过氧化物交联并用。再有，对于液体的硅橡胶组合物的固化，推荐加成交联。
本发明的硅橡胶组合物，除了上述成分以外，根据需要能够在不损害本发明的效果的范围内任意地配合气相法二氧化硅、沉淀二氧化硅、熔融二氧化硅、烧成二氧化硅、溶胶-凝胶法的球状二氧化硅、结晶二氧化硅(石英粉)、硅藻土等二氧化硅微粒(应予说明，这些二氧化硅中，特别是熔融二氧化硅、结晶二氧化硅有时也作为其他的导热性物质发挥作用)、碳酸钙、粘土、硅藻土、二氧化钛这样的补强、准补强性的填充剂、成为补强剂的有机硅系的树脂、含氮化合物、炔属化合物、磷化合物、腈化合物、羧酸盐(酯)、锡化合物、汞化合物、硫化合物等氢化硅烷化反应控制剂、氧化铈这样的耐热剂、二甲基有机硅油等内部脱模剂、粘接性赋予剂、触变性赋予剂等。另外，可添加混合氧化铈、氧化铁、辛酸铁等耐热性提高剂、用于提高粘接性、成型加工性的各种碳官能硅烷、赋予阻燃性的氮化合物、卤素化合物。
将本发明中使用的(B)导热性粉末、(C)炭黑的粉体成分在基础聚合物((A)成分)中混合时的混合方法，可以是在常温(通常25℃±10℃)下使用行星式混合机、捏合机等设备将(A)、(B)、(C)成分同时混合，但(C)成分由于通常为粒径细达1μm以下，难以分散，因此也可预先将(A)成分和(C)成分混合后，使用涂料混合器(3联辊)等使其高分散后，与(B)成分及固化剂的(D)成分混合。
组合物调制时的热处理的有无是任意的，进行热处理的情况下，可列举例如将(A)、(B)、(C)成分及微粉状二氧化硅系填充剂、含有硅烷醇基的硅烷等预先混合(例如，将各成分一起混合，或者将(A)成分和(C)成分预混合后，将剩余的成分混合)，调制基础配混料，然后使用行星式混合机、捏合机、干燥器等设备，在50～200℃的高温下混合数分钟～数小时，进行热处理的方法；预先对于(B)成分及(C)成分在粉体的状态下在50～200℃下热处理数分钟～数小时而使表面氧化膜均匀地生成后，将(A)成分及微粉状二氧化硅系填充剂依次添加混合的方法；将(B)成分及(C)成分和烷基烷氧基硅烷、有机硅氮烷等预先以粉体进行混合后，在50～200℃下进行数分钟～数小时热处理，进行了粉体的表面处理后，将(A)成分及微粉状二氧化硅系填充剂添加混合的方法等。此外，根据需要可以向其中添加各种添加剂、阻燃剂、耐热剂等，这些添加剂的热处理的有无、热处理的定时是任意的，同样地可用混炼机混合、热处理而调制。
对于这样得到的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物，采用铸塑成型、LIM注射成型、模具加压成型等通常成型有机硅的各种成型法，能够成型为所需要的用途，对其成型条件并无特别限定，优选在70～400℃下数秒～1小时的范围。另外，成型后进行2次硫化的情况下，优选在150～250℃下在1～30小时的范围内进行2次硫化。
本发明的硅橡胶组合物的固化物(硅橡胶)的体积电阻率通常优选为1kΩ·m以下、特别地1.0～100Ω·m左右。如果不到1.0Ω·m，有时赋予导电性的(C)成分的炭黑的配合量过度变多，无法获得辊耐久性，如果比1kΩ·m大，有时体积电阻不稳定，作为显影橡胶构件无法获得鲜明的图像。
对于显影橡胶构件，并非导热性越高越好，存在最良好地使用的导热范围。本发明中，从优选使用的显影橡胶构件的导热性出发，本发明的硅橡胶组合物的固化物(硅橡胶)的导热率为0.28W/m·K以上、优选地0.30～1.2W/m·K、更优选地0.3～0.5W/m·K是必要的。如果硅橡胶的导热率比0.28W/m·K小，不能效率良好地使显影橡胶构件中产生的摩擦热扩散，调色剂熔融，受到损伤而劣化。
具有使本发明的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物固化而成的硅橡胶层的导热性有机硅显影橡胶构件特别地主要作为有机硅显影辊等的辊形状利用。
显影辊在芯轴的外周面上形成上述硅橡胶组合物的导热性固化物层(硅橡胶层)。这种情况下，芯轴的材质、尺寸等可根据辊的种类适当地选择，作为芯轴，可使用铝、铁、不锈钢(SUS)等。再有，对于这些芯轴的表面，为了进一步使与硅橡胶层的粘接性牢固，优选进行硅烷偶联剂、有机硅系粘接剂等的底漆处理。
此外，硅橡胶组合物的成型、固化法也可适当选择，可采用例如浇铸成型、传递成型、注射成型、涂布等方法成型，通过加热使其固化。将该硅橡胶组合物固化而得到的硅橡胶层可单独形成1层，也可例如将(B)成分的导热性粉末量彼此不同的2层以上的多层组合而层叠。该硅橡胶层的总厚度优选为50μm～20mm，特别优选为0.2～6mm。如果过薄，有时无法获得充分的橡胶弹性，如果过厚，有时损害芯轴-橡胶辊表面间的热移动特性。
在上述硅橡胶层的外周可进一步形成聚氨酯树脂层、有机硅改性聚氨酯树脂层、或硅烷偶联剂覆膜。在此，作为聚氨酯树脂，可列举通过聚醚多元醇或聚酯多元醇与芳香族多异氰酸酯或脂肪族多异氰酸酯的反应得到的树脂等，作为有机硅改性聚氨酯树脂，能够通过使在多元醇或异氰酸酯的主链或侧链的一部分中用有机硅单元进行了改性的产物固化而得到。
另外，作为硅烷偶联剂覆膜，适当选择具有至少一个水解性基团、通过涂布可形成0.1～数μm的覆膜的硅烷偶联剂。硅烷偶联剂可适当地具有烃基、烃不饱和基、丙烯酰基、环氧基、氨基等官能团。
上述树脂层(聚氨酯树脂层、有机硅改性聚氨酯树脂层、或硅烷偶联剂覆膜)可以将上述的1种或2种以上混合使用，这些树脂层的导电性/非导电性是任意的，调色剂带电性的控制时希望为导电性。作为上述树脂层的导电化方法，可使用炭黑、吡啶鎓系离子液体及胺系离子液体等离子性液体、导电性氧化锌或导电性钛这样的导电性无机复合氧化物等导电材料，可使用这些导电材料的1种或者将2种以上并用。另外，在上述的覆膜中可添加粒径0.1～5μm左右的球状/非球状粒子。作为球状/非球状粒子，可列举聚氨酯粉末、PTFE等氟树脂、丙烯酸系树脂、球状二氧化硅等。
上述聚氨酯树脂层、有机硅改性聚氨酯树脂层或硅烷偶联剂覆膜层的厚度，优选为0.1～100μm，特别优选为0.5～40μm。如果过薄，有时在对辊施加外部应力时破裂，或者产生褶皱、剥离，如果过厚，有时损害辊表面的橡胶弹性，或者产生开裂、折曲等外观不良。
具有使本发明的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物固化而成的硅橡胶层的导热性有机硅显影橡胶构件也能够作为有机硅显影带等带形状利用。例如，可列举在以芯轴为中心具有比芯轴直径大至少5％以上的带内径、在SUS等金属薄膜带基材或由聚酰亚胺树脂和/或聚酰胺树脂等构成的有机树脂制带基材的表面(外周面)形成上述硅橡胶组合物的导热性固化物层(硅橡胶层)而成的有机硅显影带等显影橡胶构件等。硅橡胶层的总厚度优选为50μm～5mm，特别优选为100μm～1mm。如果过薄，有时无法获得橡胶弹性，如果过厚，有时损害带表面/基材间的热传递特性。
另外，在显影带的硅橡胶层的外周可进一步形成聚氨酯树脂层、有机硅改性聚氨酯树脂层或硅烷偶联剂覆膜等树脂层，它们可以使用与上述显影辊同样的树脂层。这些树脂层的厚度优选为0.1～100μm，特别优选为0.5～40μm。如果过薄，有时对带施加外部应力时破裂，或者产生褶皱、剥离，如果过厚，有时损害带表面的橡胶弹性，或者产生开裂、折曲等外观不良。
实施例
以下示出参考例和实施例和比较例，对本发明具体地说明，但本发明并不受下述实施例限制。应予说明，聚合度表示以甲苯作为展开溶剂的GPC(凝胶渗透色谱)分析中的聚苯乙烯换算的重均聚合度。
[实施例1]
将分子链两末端用二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的直链状二甲基聚硅氧烷(聚合度500)60质量份、BET比表面积为110m2/g的疏水化处理过的气相法二氧化硅(日本アエロジル(株)制R-972)1.0质量份、作为乙炔黑型的炭黑的デンカブラック粉末(电气化学工业(株)制、平均一次粒径40nm)4.0质量份及粉碎金属硅粉末A(平均一次粒径5μm)70质量份装入行星式混合机，在室温(23℃)下进行了2小时搅拌。将该混合物上3联辊进行了分散后，再次返回行星式混合机，添加分子链两末端用三甲基甲硅烷氧基封端、主链中作为甲基乙烯基硅氧烷单元具有侧链乙烯基的直链状二甲基聚硅氧烷(聚合度300、乙烯基值0.000075mol/g)40质量份、在两末端及侧链具有SiH基的甲基氢聚硅氧烷(聚合度17、SiH基量0.0038mol/g、分子链两末端二甲基氢甲硅烷氧基封端二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物)1.0质量份、作为反应控制剂的乙炔基环己醇0.05质量份和四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.05质量份、以及铂催化剂(Pt浓度1质量％)0.1质量份，继续搅拌15分钟，调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物。
将调制的加成固化型液体导电性硅橡胶组合物，向芯轴直径10mmφ、模具内径16mmφ的铸塑模具中进行液体注射成型，加热到120℃使其固化20分钟。对该成型体进行研磨，形成了外径14mm、壁厚2mm、橡胶长度220mm的显影辊1。
使用上述得到的加成固化型液体导电性硅橡胶组合物及显影辊1，采用下述的测定方法进行了各种评价。将它们的结果示于表1中。
(硬度及橡胶密度)
对于硬度及橡胶密度，使用压板及模框，在35kgf/cm2的加压压力下在120℃下将硅橡胶组合物加压固化10分钟，进而在200℃下进行4小时后固化(二次固化)，使用得到的2mm厚的硅橡胶片材，分别按照JIS K6249测定。
(压缩永久变形)
对于压缩永久变形，使用压板及模框，在35kgf/cm2的加压压力下在120℃下将硅橡胶组合物加压固化10分钟，进而在200℃下进行4小时后固化(二次固化)，使用得到的直径29mm、厚12.5mm的圆柱状硅橡胶(固化块(セット玉))，按照JIS K6249，测定了180℃、25％压缩、22小时后的压缩永久变形。
(体积电阻率及导热率)
对于体积电阻率，使用压板及模框，在35kgf/cm2的加压压力下在120℃下将硅橡胶组合物加压固化10分钟，进而在200℃下进行4小时后固化(二次固化)，使用得到的1mm厚的片材，采用按照JIS K6249的4端子法测定，对于导热率，对于采用与上述同样的方法得到的厚12mm的片材，用导热计(QTM-3、京都电子社制)测定。
(辊表面粗糙度的测定方法)
对于十点平均粗糙度Rz(μm)，按照JIS B 0601-1984测定。在具有顶端半径2μm的测定探针的表面粗糙度计(商品名“590A”、(株)东京精密制)中安装显影辊1，采用测定长度2.4mm、截止波长0.8mm、截止类别高斯束，对于表面，沿其周方向或轴线方向测定至少3点的粗糙度，得到它们的算术平均值。
(辊发热试验)
使制作的显影辊1在厚纸滤纸上，边对轴两端施加500g的载荷，边以分速60次的速度使摩擦热产生。用接触式温度计测定5分钟后的辊表面温度。对于试验环境，在23℃的恒温室中进行，对于滤纸，使用了アドバンテック东洋(株)制No.26。
[实施例2]
作为固化剂，代替作为实施例1的固化剂的在两末端及侧链具有SiH基的甲基氢聚硅氧烷(聚合度17、SiH基量0.0038mol/g、分子链两末端二甲基氢甲硅烷氧基封端二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物)1.0质量份、乙炔基环己醇0.05质量份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.05质量份、铂催化剂(Pt浓度1质量％)0.1质量份而使用作为有机过氧化物固化剂的2，5-二甲基-双(2，5-叔-丁基过氧)己烷0.5质量份，进而将加压固化温度变为165℃以外，与实施例1同样地调制有机过氧化物固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表1。
[实施例3]
除了代替粉碎金属硅粉末A70质量份而使用了碳化硅粉末C(平均一次粒径11μm)100质量份以外，与实施例1同样地调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表1。
[实施例4]
除了代替粉碎金属硅粉末A70质量份而使用了球状氧化铝D(平均一次粒径10μm)200质量份以外，与实施例1同样地调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表1。
[实施例5]
除了使粉碎金属硅粉末A的量为50质量份以外，与实施例1同样地调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表1。
[实施例6]
除了使粉碎金属硅粉末A的量为90质量份以外，与实施例1同样地调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表1。
[实施例7]
除了使粉碎金属硅粉末A的量为160质量份以外，与实施例1同样地调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表1。
[比较例1]
除了代替粉碎金属硅粉末A70质量份而使用了粉碎金属硅粉末B(平均一次粒径40μm)90质量份以外，与实施例1同样地调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表2。
[比较例2]
除了代替粉碎金属硅粉末A70质量份而使用了球状氧化铝E(平均一次粒径40μm)200质量份以外，与实施例1同样地调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表2。
[比较例3]
除了代替粉碎金属硅粉末A70质量份而使用了硅藻土粉末F(平均一次粒径8μm)40质量份以外，与实施例1同样地调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表2。
[比较例4]
除了代替粉碎金属硅粉末A70质量份而使用了硅藻土粉末F(平均一次粒径8μm)80质量份以外，与实施例1同样地调制硅橡胶组合物，但对于该硅橡胶组合物，交联前的组合物成为块状，不能进行片材制作，因此未能得到数据。
[比较例5]
除了代替粉碎金属硅粉末A70质量份而使用了结晶性二氧化硅G(平均一次粒径5μm)140质量份以外，与实施例1同样地调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表2中。
[比较例6]
除了没有配合粉碎金属硅粉末A以外，与实施例1同样地调制加成反应固化型的液体导电性硅橡胶组合物，与实施例1同样地将橡胶成型，得到了数据。将结果示于表2中。
[表1]
Figure BDA0000882317850000201
[表2]
Figure BDA0000882317850000211
将实施例、比较例中使用的导热性粉末的特性示于下述表3中。
[表3]
Figure BDA0000882317850000212
由以上的结果可知，使用了本发明的导热性有机硅显影橡胶构件用硅橡胶组合物的显影辊(实施例)具有放热特性优异，为高弹性、低硬度，辊外观良好的特征。

Claims (7)

1.导热性有机硅显影橡胶构件,其是体积电阻率为1kΩ·m以下、导热率为0.3～0.5W/m·K的硅橡胶固化物，含有：
(A)在一分子中含有至少2个与硅原子键合的烯基的有机聚硅氧烷100质量份，
(B)平均一次粒径为30μm以下、导热率为10W/m·K以上的导热性粉末40～400质量份，
(C)炭黑1～20质量份，
(D)能使上述(A)成分固化的量的固化剂,
作为(B)成分的导热性粉末为金属硅粉末。
2.权利要求1所述的导热性有机硅显影橡胶构件，其中，固化剂(D)是作为有机氢聚硅氧烷与加成反应催化剂的组合的加成反应固化剂。
3.权利要求1所述的导热性有机硅显影橡胶构件，其中，固化剂(D)为有机过氧化物固化剂。
4.导热性有机硅显影辊，其在芯轴的外周面具有至少1层的、由权利要求1～3的任一项所述的导热性有机硅显影橡胶构件的硅橡胶固化物形成的硅橡胶层。
5.权利要求4所述的导热性有机硅显影辊，其中，进一步在硅橡胶层的外周面形成有聚氨酯树脂层、有机硅改性聚氨酯树脂层或硅烷偶联剂覆膜。
6.导热性有机硅显影带，其在带基材的外周面具有至少1层的、由权利要求1～3的任一项所述的导热性有机硅显影橡胶构件的硅橡胶固化物形成的硅橡胶层。
7.权利要求6所述的导热性有机硅显影带，其中，进一步在硅橡胶层的外周面形成有聚氨酯树脂层、有机硅改性聚氨酯树脂层或硅烷偶联剂覆膜。
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