CN108659444B - 一种显影辊材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种显影辊材料及其制备方法，按重量份计，所述显影辊材料包括如下组分：SEBS 100份、导电炭黑8～15份、白油5～15份和抗氧剂0.2～0.4份。本发明所述显影辊材料的生产成本更低，高温烘烤无析出，制备工艺更简单，生产效率高，且制得的显影辊的电阻率稳定，导电性能好，硬度适中，强度高，不容易断裂，与硬物接触不容易产生划痕，回弹性好，能满足显影辊的要求。

Description

一种显影辊材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种用于显影辊的显影辊材料及其制备方法。
背景技术
激光打印机是将激光扫描技术和电子照相技术相结合的打印输出设备，激光打印机的耗材主要有OPC感光鼓、碳粉、成像辊(包括充电辊、显影辊、送粉辊、转印辊等)、定影辊(包括加热辊、压力辊)、各类刮板。其中，显影辊是激光打印机的重量部件，它负责对碳粉(墨粉)充电并把带电碳粉准确地输送至感光鼓静电潜像区，在感光鼓上形成碳粉图像。现有的显影辊分为显影磁辊和显影胶辊两类，由于显影胶辊使用的碳粉不含载体，并且可以大大简化打印机的结构，对打印机小型化的要求，所以使得显影胶辊取代了显影磁辊而被广泛使用。显影胶辊的结构一般由导电性轴芯体1和围绕该导电性轴芯体1形成的导电性弹性层2组成，如图1所示。
如今，应用于激光打印机，尤其是彩色激光打印机的显影胶辊大多为硅橡胶辊。现有硅橡胶辊的导电性弹性层一般是用硅橡胶、导电炭黑和硅油，经过密炼、浇注、套棒及研磨等多道工序制备而成。其存在如下缺点：1.由于硅橡胶的强度较低，加入炭黑和硅油之后，硅橡胶的分子结构遭到部分破坏，使得其强度更低，导致弹性层很容易被刮破而产生刮痕和掉落，也很容易断裂；2.由于硅橡胶的强度较低，使得弹性层材料不适用注塑成型，容易变形，因而需要将密炼好的材料先浇注成型，然后再套在轴芯体上(即套棒)，工序繁多，工艺步骤复杂，生产效率低，生产成本高，且在套棒过程中，由于外力的挤压作用，很容易使弹性层与轴芯体之间形成间隙，而导致套棒后弹性层很容易产生轴向运动，甚至会从轴芯体上脱落；3.由于制备过程中需经过高温烘烤，因而会有部分硅油析出，导致制得的弹性层制品表面发粘，影响产品质量；4.硅橡胶、导电炭黑和硅油三者的价格都较高，导致生产成本较高；5.导电性能不稳定，加工研磨困难。
因此，亟需开发制备工艺简单、性能更优且生产成本更低的导电性弹性层材料，以解决现有硅橡胶辊存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显影辊材料及其制备方法，以解决上述现有技术的缺点和不足。
为达到第一个目的，本发明提供一种显影辊材料，按重量份计，其包括如下组分：SEBS 100份、导电炭黑8～15份、白油5～15份和抗氧剂0.2～0.4份。
所述SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。本发明采用的SEBS来源为：牌号YH-561，厂家：中石化巴陵。所述SEBS具有高弹性和可塑性，还具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能：⑴较好的耐温性能，其脆化温度≤-60℃，最高使用温度达到149℃，在氧气气氛下其分解温度大于270℃；⑵优异的耐老化性能，在人工加速老化箱中老化一星期，其性能的下降率小于10％，臭氧老化(38℃)100小时，其性能下降小于10％；⑶优良的电性能，其介电常数在一千赫为1.3*10-4，一兆赫为2.3*10-4；体积电阻是一分钟9*1016Ω/cm；二分钟为2*1017Ω/cm；⑷良好的溶解性能、共混性能和优异的充油性，能溶于许多常用溶剂中，其溶解度参数在7.2～9.6之间，能与多种聚合物共混，能用橡胶工业常用的油类进行充油，如白油或环烷油；⑸无需硫化即可使用的弹性体，加工性能与SBS(苯乙烯类热塑性弹性体)类似，边角料可重复使用，符合环保要求，无毒，符合FDA要求；⑹比重较轻，约为0.91，同样的重量可生产出更多体积的产品。
本发明以SEBS作为基料，使得所述显影辊材料适用注塑成型工艺制备显影辊的导电性弹性层，大大简化了显影辊的生产工艺，提高其生产效率和良品率。而且SEBS的价格比硅橡胶便宜，如此，可大大降低显影辊的生产成本。另外，白油与SEBS具有很好的相容性，高温烘烤无油析出，白油还具有良好的氧化安定性、化学稳定性和光安定性等，且白油的价格也较硅油便宜，进一步降低了显影辊的生产成本。
所述导电炭黑由卡博特CABOT公司生产，牌号为VXC-72；所述白油的型号为300#白油；所述抗氧剂的型号为汽巴CIBA1098；本发明对原料来源不作限定，其实施皆在本发明的保护范围之内。
所述抗氧剂CIBA1098是一种高效、不变色的受阻酚类抗氧剂，具有优异的加工性和长效稳定性，挥发性低。
优选地，按重量份计，所述的显影辊材料包括如下组分：SEBS 100份、导电炭黑8～12份、白油5～10份和抗氧剂0.2～0.4份。
进一步优选地，按重量份计，所述的显影辊材料包括如下组分：SEBS 100份、导电炭黑12份、白油10份和抗氧剂0.3份。
优选地，按重量比计，所述导电炭黑：白油＝1～(8:5)。本发明人通过创造性劳动获得，导电炭黑的添加量越多，所述显影辊材料的硬度越大，白油的添加量越多，所述显影辊材料的硬度越小，且回弹性变差，压缩永久率变形率越高。当导电炭黑与白油以1～(8:5)的用量比进行搭配使用时，所述显影辊材料的综合性能较好，较符合显影辊的要求。
进一步优选地，按重量比计，所述导电炭黑：白油＝3:2。本发明人通过创造性劳动获得，当所述导电炭黑与白油的用量比为3:2时，所述显影辊材料制得的显影辊导电性弹性层的力学性能最优，且导电性最好。
一种本发明所述的显影辊材料的制备方法，包括如下步骤：根据配方的重量份数比，按顺序依次将SEBS、导电炭黑、白油和抗氧剂加入到密炼机中密炼，密炼完成后破碎备用即可。
优选地，所述密练的工艺参数为：密炼机转速为50～70r/min，密炼时间为8～15min，密炼温度为190～200℃，上顶栓压力为0.6～0.8MPa。
本发明还提供一种显影辊，其包括导电性轴芯体和围绕所述导电性轴芯体形成的导电性弹性层，所述导电性弹性层由本发明所述的显影辊材料制成。经试验检测，用本发明的显影辊材料制得的导电性弹性层具有稳定的导电性和良好的力学性能，硬度高，不易断裂和破损，回弹性好，且制备过程也不会出现油析出现象，保证了制品的质量，适用注塑成型工艺制备，大大地提高了生产效率。
一种所述显影辊的制备方法，包括如下步骤：将所述导电性轴芯体固定在模具上，然后借助注塑机将所述显影辊材料注塑到所述导电性轴芯体上形成包覆所述导电性轴芯体的导电性弹性层，即得所述显影辊。优选地，所述注塑的工艺参数为：注塑机后部温度170～200℃、中部温度175～205℃、前部温度180～210℃、喷嘴温度185～215℃，模温30～60℃，压力15～30MPa。
本发明从所述显影辊材料的制备到所述显影辊的制备，整个过程，只需密炼和注塑两道工序即可完成，制备工序少，自动化程度高，大大地提高了显影辊的生产效率。
本发明还提高一种打印设备，其包括本发明所述的显影辊。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明所述显影辊材料的生产成本更低，高温烘烤无析出，制备工艺更简单，生产效率高，且制得的显影辊的电阻率稳定，导电性能好，硬度适中，强度高，不容易断裂，与硬物接触不容易产生划痕，回弹性好，能满足显影辊的要求。
具体实施方式
为更清楚地表述本发明的技术方案，下面结合具体实施例进一步说明，但不能用于限制本发明，此仅是本发明的部分实施例而已。
附图说明
图1为显影辊的结构示意图；
图中，导电性轴芯体1、导电性弹性层2。
实施例1
本实施例1提供一种显影辊，如图1所示，所述显影辊包括导电性轴芯体1和围绕所述导电性轴芯体形成的导电性弹性层2，所述显影辊的制备方法包括如下步骤：以重量份数计，按顺序依次将100份SEBS、8份导电炭黑、5份白油和0.2份抗氧剂加入到密炼机中密炼8min，所述密炼机的转速为50r/min，密炼温度为200℃，上顶栓压力为0.7MPa，密炼完成后破碎备用，得到显影辊材料；将导电性轴芯体1固定在模具上，然后用注塑机将所述显影辊材料注塑到导电性轴芯体1上形成包覆导电性轴芯体1的导电性弹性层2，所述注塑机后部温度为170℃、中部温度为175℃、前部温度为180℃、喷嘴温度为185℃，模温为30℃，压力为15MPa，制得所述显影辊。
实施例2
本实施例2提供一种显影辊，如图1所示，所述显影辊包括导电性轴芯体1和围绕所述导电性轴芯体形成的导电性弹性层2，所述显影辊的制备方法包括如下步骤：以重量份数计，按顺序依次将100份SEBS、10份导电炭黑、8份白油和0.3份抗氧剂加入到密炼机中密炼9min，所述密炼机的转速为60r/min，密炼温度为190℃，上顶栓压力为0.6MPa，密炼完成后破碎备用，得到显影辊材料；将导电性轴芯体1固定在模具上，然后用注塑机将所述显影辊材料注塑到导电性轴芯体1上形成包覆导电性轴芯体1的导电性弹性层2，所述注塑机后部温度为180℃、中部温度为195℃、前部温度为190℃、喷嘴温度为195℃，模温为35℃，压力为25MPa，制得所述显影辊。
实施例3
本实施例3提供一种显影辊，如图1所示，所述显影辊包括导电性轴芯体1和围绕所述导电性轴芯体形成的导电性弹性层2，所述显影辊的制备方法包括如下步骤：以重量份数计，按顺序依次将100份SEBS、12份导电炭黑、10份白油和0.3份抗氧剂加入到密炼机中密炼10min，所述密炼机的转速为60r/min，密炼温度为200℃，上顶栓压力为0.6MPa，密炼完成后破碎备用，得到显影辊材料；将导电性轴芯体1固定在模具上，然后用注塑机将所述显影辊材料注塑到导电性轴芯体1上形成包覆导电性轴芯体1的导电性弹性层2，所述注塑机后部温度为185℃、中部温度为190℃、前部温度为195℃、喷嘴温度为200℃，模温为45℃，压力为25MPa，制得所述显影辊。
实施例4
本实施例4提供一种显影辊，如图1所示，所述显影辊包括导电性轴芯体1和围绕所述导电性轴芯体形成的导电性弹性层2，所述显影辊的制备方法包括如下步骤：以重量份数计，按顺序依次将100份SEBS、15份导电炭黑、10份白油和0.3份抗氧剂加入到密炼机中密炼12min，所述密炼机的转速为60r/min，密炼温度为190℃，上顶栓压力为0.7MPa，密炼完成后破碎备用，得到显影辊材料；将导电性轴芯体1固定在模具上，然后用注塑机将所述显影辊材料注塑到导电性轴芯体1上形成包覆导电性轴芯体1的导电性弹性层2，所述注塑机后部温度为195℃、中部温度为200℃、前部温度为205℃、喷嘴温度为210℃，模温为60℃，压力为20MPa，制得所述显影辊。
实施例5
本实施例5提供一种显影辊，如图1所示，所述显影辊包括导电性轴芯体1和围绕所述导电性轴芯体形成的导电性弹性层2，所述显影辊的制备方法包括如下步骤：以重量份数计，按顺序依次将100份SEBS、15份导电炭黑、15份白油和0.4份抗氧剂加入到密炼机中密炼15min，所述密炼机的转速为70r/min，密炼温度为200℃，上顶栓压力为0.8MPa，密炼完成后破碎备用，得到显影辊材料；将导电性轴芯体1固定在模具上，然后用注塑机将所述显影辊材料注塑到导电性轴芯体1上形成包覆导电性轴芯体1的导电性弹性层2，所述注塑机后部温度为200℃、中部温度为205℃、前部温度为210℃、喷嘴温度为215℃，模温为60℃，压力为30MPa，制得所述显影辊。
对比例1
本对比例1提供一种显影辊，如图1所示，所述显影辊包括导电性轴芯体1和围绕所述导电性轴芯体形成的导电性弹性层2，所述显影辊的制备方法包括如下步骤：以重量份数计，按顺序依次将100份SEBS、8份导电炭黑和0.2份抗氧剂加入到密炼机中密炼10min，所述密炼机的转速为60r/min，密炼温度为190℃，上顶栓压力为0.6MPa，密炼完成后破碎备用，得到显影辊材料；将导电性轴芯体1固定在模具上，然后用注塑机将所述显影辊材料注塑到导电性轴芯体1上形成包覆导电性轴芯体1的导电性弹性层2，所述注塑机后部温度为170℃、中部温度为175℃、前部温度为180℃、喷嘴温度为185℃，模温为40℃，压力为20MPa，制得所述显影辊。
对比例2
本对比例2提供一种显影辊，如图1所示，所述显影辊包括导电性轴芯体1和围绕所述导电性轴芯体形成的导电性弹性层2，所述显影辊的制备方法包括如下步骤：以重量份数计，按顺序依次将100份SEBS、10份白油和0.2份抗氧剂加入到密炼机中密炼10min，所述密炼机的转速为60r/min，密炼温度为190℃，上顶栓压力为0.6MPa，密炼完成后破碎备用，得到显影辊材料；将导电性轴芯体1固定在模具上，然后用注塑机将所述显影辊材料注塑到导电性轴芯体1上形成包覆导电性轴芯体1的导电性弹性层2，所述注塑机后部温度为180℃、中部温度为185℃、前部温度为190℃、喷嘴温度为195℃，模温为40℃，压力为20MPa，制得所述显影辊。
对比例3
本对比例3提供一种显影辊，如图1所示，所述显影辊包括导电性轴芯体1和围绕所述导电性轴芯体形成的导电性弹性层2，所述显影辊的制备方法包括如下步骤：以重量份数计，按顺序依次将100份SEBS、10份导电炭黑、15份白油和0.2份抗氧剂加入到密炼机中密炼10min，所述密炼机的转速为60r/min，密炼温度为190℃，上顶栓压力为0.6MPa，密炼完成后破碎备用，得到显影辊材料；将导电性轴芯体1固定在模具上，然后用注塑机将所述显影辊材料注塑到导电性轴芯体1上形成包覆导电性轴芯体1的导电性弹性层2，所述注塑机后部温度为200℃、中部温度为205℃、前部温度为210℃、喷嘴温度为215℃，模温为60℃，压力为30MPa，制得所述显影辊。
性能测试
对实施例1～5和对比例1～3的显影辊的导电性弹性层进行性能测试，同时，以现有市面上的硅橡胶显影辊作为对照组，测试结果详见表1。
表1
Figure BDA0001667824750000071
Figure BDA0001667824750000081
注:体积电阻率测试标准为GB/T 1410-2006；硬度测试标准为GB/T 531.1-2008)；压缩永久变形率测试标准为GB/T 1041-2008；110℃高温烘烤2H分辨标准为目视表面有无明显析出；回弹性测试方法为用手指用力按压制品，释放压力后回弹完全(回弹后不能有凹陷)的时间。
从表1的测试结果可看出，本发明实施例1～5的显影辊的导电性弹性层均具有较好的导电性和回弹性，以及适宜的硬度，110℃高温烘烤2H无油析出。而现有的硅橡胶显影辊的导电性弹性层110℃高温烘烤2H有硅油析出，且其撕裂强度比本发明导电性弹性层的强度低，说明本发明的显影辊材料具有较高的强度，适用注塑材料制备导电性弹性层。
再者，从对比例1和对比例2的测试结果可看出，导电炭黑可有效提高产品的导电性能，同时对产品的回弹性能影响较小，而白油会使产品的回弹性能大大降低，压缩永久变形率变高，所以，只有当导电炭黑与白油以合适的比例搭配使用时，产品才能具有较佳的综合性能。
此外，从对比例2、对比例3和实施例5的测试结果可看出，导电炭黑能抵消过量白油对产品的压缩永久变形率和回弹性能的影响，但当白油超过一定量时，就算增加导电炭黑的添加量，也无法改善产品的力学性能。
导电稳定性测试
对实施例1～5的显影辊和市面上的硅橡胶显影辊，进行导电稳定性测试，测试结果详见表2。
表2
Figure BDA0001667824750000091
从表2的结果可看出，本发明实施例的显影辊的导电稳定性比硅橡胶显影辊的导电稳定性好。
导电炭黑与白油的用量比对产品性能的影响
单以导电炭黑与白油之间的用量比为变量，测试相应用量比的产品性能，测试结果详见表3。
表3
Figure BDA0001667824750000092
从表3的测试结果可看出，当导电炭黑与白油以1～(8:5)的用量比进行搭配使用时，所得显影辊的导电性弹性层的综合性能较好，具有较好的导电性、适宜的硬度和回弹性，较符合显影辊的要求。尤其是，导电炭黑与白油的用量比为3:2时，导电性弹性层的导电性最佳，硬度最适中，且1s内完全回弹，力学性能最优，最符合显影辊的使用要求。而当导电炭黑与白油的用量比为3:4时，导电性弹性层的硬度较低，回弹性较差，当导电炭黑与白油的用量比为7:4时，导电性弹性层的硬度过高，不太适合显影辊。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种显影辊的制备方法，所述显影辊包括导电性轴芯体和围绕所述导电性轴芯体形成的导电性弹性层，其特征在于，所述导电性弹性层由显影辊材料制成，所述显影辊材料由如下重量份的组分组成：SEBS 100份、导电炭黑8～15份、白油5～15份和抗氧剂0.2～0.4份；按重量比计，所述导电炭黑：白油＝1～(8:5)；
所述显影辊的制备步骤如下：
(1)制备显影辊材料：根据配方的重量份数比，按顺序依次将SEBS、导电炭黑、白油和抗氧剂加入到密炼机中密炼，密炼完成后破碎备用即可；所述密炼的工艺参数为：密炼机转速为50～70r/min，密炼时间为8～15min，密炼温度为190～200℃，上顶栓压力为0.6～0.8MPa；
(2)制备显影辊：将所述导电性轴芯体固定在模具上，然后借助注塑机将所述显影辊材料注塑到所述导电性轴芯体上形成包裹所述导电性轴芯体的导电性弹性层，即得所述显影辊；所述注塑的工艺参数为：注塑机后部温度170～200℃、中部温度175～205℃、前部温度180～210℃、喷嘴温度185～215℃，模温30～60℃，压力15～30MPa。
2.如权利要求1所述的显影辊的制备方法，其特征在于，按重量份计，所述显影辊材料由如下重量份的组分组成：SEBS 100份、导电炭黑8～12份、白油5～10份和抗氧剂0.2～0.4份。
3.如权利要求2所述的显影辊的制备方法，其特征在于，按重量份计，所述显影辊材料由如下重量份的组分组成：SEBS 100份、导电炭黑12份、白油10份和抗氧剂0.3份。
4.如权利要求1所述的显影辊的制备方法，其特征在于，按重量比计，所述导电炭黑：白油＝3:2。
5.一种显影辊，其特征在于，由如权利要求 1～4任一项所述的显影辊的制备方法制得。
6.一种打印设备，其特征在于，包括权利要求5所述的显影辊。
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