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Die
Erfindung bezieht sich auf eine moderat oder mäßig elektrisch leitende Harzzusammensetzung
und auf deren Verwendung.
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JP-A-H7-113029 offenbart
eine mäßig elektrisch
leitende Harzzusammensetzung, die ein Polyvinylidenfluoridharz,
Ruß und
ein thermoplastisches Polyetherharz umfaßt und die zur Herstellung
geformter Artikel oder von Formkörpern
eingesetzt wird. Die bekannte Zusammensetzung ist insofern problematisch,
als es notwendig ist, die Rußmenge
und die Mischbedingungen strikt zu kontrollieren, um die angestrebte
spezifische elektrische Leitfähigkeit
zu erhalten. Zusätzlich
hängt die
spezifische elektrische Leitfähigkeit
(oder der spezifische elektrische Widerstand) eines aus der bekannten
Zusammensetzung erhaltenen geformten Gegenstandes von der angelegten
Spannung ab. Darüber
hinaus variiert die spezifische elektrische Leitfähigkeit,
wenn man die geformten Gegenstände
wiederholten Spannungseinflüssen
aussetzt. Demzufolge neigt die Bilddichte zu Veränderungen bei wiederholtem
Gebrauch, falls solch eine Zusammensetzung als Zwischenbildübertragungselement
einer elektrophotographischen bilderzeugenden Vorrichtung verwendet
wird.
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Aus
JP 09 324 133 A (Patent
Abstract of Japan sowie englische Maschinenübersetzung) sind halbleitende
Harzzusammensetzungen bekannt, welche ein thermoplastisches Fluorpolymer
(60–95
Gew.-%) sowie polymergepfropften Ruß (5–40 Gew.-%) enthalten. Diese
Zusammensetzungen zeichnen sich durch ihren stabilen und genau einstellbaren
elektrischen Widerstand aus. Das Polymer des polymergepfropften
Rußes
ist ein Polyalkylenoxid. Der Polyalkylenrest des polymergepfropften
Rußes
ist relativ empfindlich gegenüber
dem Einfluss von Feuchtigkeit in einer entsprechenden Umgebung (vgl.
Beispiele 10 und 11).
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine moderat oder mäßig elektrisch
leitende Harzzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, deren spezifischer
elektrischer Widerstand genau und leicht kontrolliert werden kann
und die einen geformten Gegenstand ergeben kann, der über seinen
gesamten Körper
einen einheitlichen spezifischen elektrischen Widerstand hat.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine mäßig oder
moderat elektrisch leitende Harzzusammensetzung zur Verfügung zu
stellen, deren spezifischer elektrischer Widerstand wenig von der
Spannung oder der Umgebung abhängig
ist.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine mäßig elektrisch
leitende Harzzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, deren spezifischer
elektrischer Widerstand sich nicht signifikant ändert, selbst wenn sie einer
wiederholten Spannungsanwendung unterworfen wird.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein nahtloses
Endlosband oder -gurt zu schaffen, das bzw. der als Zwischenbildübertragungselement
für eine
elektrophotographische Bilderzeugungsvorrichtung geeignet ist.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
geformten Gegenstand zur Verfügung
zu stellen, der eine hervorragende Verarbeitbarkeit oder Formbarkeit
und ebensolche physikalische und mechanische Eigenschaften hat.
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Erfindungsgemäß wird eine
Harzzusammensetzung zur Verfügung
gestellt, die 100 Gewichtsteile eines thermoplastischen fluorhaltigen
Harzes, 1 bis 40 Gewichtsteile polymergepfropften Rußes und
1 bis 15 Gewichtsteile eines thermoplastischen Polyetherharzes aufweist
mit einem Molekulargewicht von wenigstens 3.000, wobei das Polymer
des polymergepfropften Rußes
eine Polymerkette eines Monomeres einschließt, das eine polymerisierbare
Doppelbindung hat, die Polymerkette direkt an den Ruß gebunden
ist und das Monomer wenigstens ein Element ist ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Alkylacrylaten, Alkylmethacrylaten, Styrol,
Vinylacetat und Olefinen.
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Optional
weist die Zusammensetzung 0 bis 2 Gewichtsteile eines Elektrolyts
auf.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ebenfalls die Verwendung der obigen
Harzzusammensetzung zur Herstellung eines geformten Gegenstands
zur Verfügung.
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In
der vorliegenden Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen wird
die Größe "spezifischer Volumenwiderstand" bei 23°C unter einer
relativen Feuchte von 50% mit einer angelegten Spannung von 500 Volt
gemessen. Zur Messung des spezifischen Volumenwiderstandes wird
eine Vorrichtung zur Messung des spezifischen elektrischen Widerstandes
(HIRESTA IP hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation mit HRS-probe) verwendet.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
ersichtlich, wenn man sie im Licht der begleitenden Zeichnung betrachtet,
in welcher:
die 1 ein Graph ist, der die Beziehung
zwischen der Rußmenge
und dem spezifischen Volumenwiderstand zeigt.
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Die
erfindungsgemäße Harzzusammensetzung
weist einen moderaten oder mäßigen spezifischen elektrischen
Widerstand auf und hat einen spezifischen Volumenwiderstand im Bereich
von 1 × 105–1 × 1012, vorzugsweise 1 × 105–1 × 1010. Die Harzzusammensetzung umfasst 100 Gewichtsteile
eines thermoplastischen fluorhaltigen Harzes, 1 bis 40 Gewichtsteile
polymergepfropften Rußes,
1 bis 15 Gewichtsteile eines thermoplastischen Polyetherharzes und
0 bis 2 Gewichtsteile eines Elektrolyten.
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Das
thermoplastische fluorhaltige Harz kann beispielsweise Polyvinylidenfluorid,
ein Tetrafluorethylen-Ethylencopolymer, ein Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylencoplymer,
ein Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylethercopolymer,
Polytrifluorchlorethylen, ein Polytrifluorchlorethylen-Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylencopolymer,
ein Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylencopolymer
oder ein Pfropfcopolymer aus Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylencopolymer
mit Vinylidenfluorid sein. Diese Polymere und Copolymere können allein
oder als Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden. Die Verwendung
von Polyvinylidenfluorid oder eines Copolymers daraus ist aus Gründen der
Formbarkeit und Verarbeitbarkeit bevorzugt.
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Der
polymergepfropfte Ruß ist
Ruß, auf
den ein Polymer gepfropft oder über
beispielsweise covalente Bindung gebunden ist.
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Jeder
Ruß, wie
z. B. Ofenruß,
Channel-Black oder Acetylenruß kann
zur Herstellung des polymergepfropften Rußes verwendet werden. Vorzugsweise
hat der Ruß einen
mittleren Teilchendurchmesser von 35 nm oder weniger, weil dadurch
die Menge an Ruß verringert
werden kann.
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Den
polymergepfropften Ruß kann
man dadurch erhalten, daß man
ein Polymer, ein Oligomer oder ein Monomer, welches eine Pfropfkette
bilden kann, chemisch an Ruß bindet,
indem man freie Radikale, Carboxylgruppen oder andere aktive Spezies
verwendet, die auf den Oberflächen
von Rußpartikeln
vorhanden sind. Beispielsweise kann man den polymergepfropften Ruß nach einem
Verfahren erhalten, bei welchem ein Monomer mit polymerisierbaren
Doppelbindungen unter Verwendung eines Radikalbildners in Gegenwart
von Ruß einer
radikalischen Polymerisation unterworfen wird, so daß man Polymerketten
erhält,
die an den Ruß über radikalische
Kupplung zwischen Polymerradikalen und Radikalen auf dem Ruß gebunden
sind. Zu solchen Monomeren gehören
Alkylacrylate, Alkylmethacrylate, Styrol, Vinylacetat, Olefine und
Mischungen daraus.
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Alternativ
hierzu kann man ein erstes Monomer (bifunktionelles Monomer), welches
sowohl eine aktive Gruppe, wie z. B. eine Epoxygruppe, eine Oxazolingruppe
oder eine Aminogruppe, als auch eine polymerisierbare Doppelbindung
hat, und ein zweites Monomer, welches eine polymerisierbare Doppelbindung
hat, einer radikalischen Polymerisation in Gegenwart von Ruß unterwerfen,
so daß Polymerketten
aus den ersten und zweiten Monomeren gebildet werden, wobei die
aktive Gruppe des ersten Monomers mit Carboxylgruppen des Rußes reagiert.
Zu den zweiten Monomeren gehören
Alkylacrylate, Alkylmethacrylate, Styrol, Vinylaceat, Olefine und
Mischungen daraus. Beispiele für
das erste Monomer umfassen Glycidylacrylat, Glycidiylmethacrylat, Oxazolinacrylat,
Oxazolinmethacrylat, Allylamin und Oxazolinmalat und Mischungen
daraus.
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Eine
weitere Methode für
die Herstellung von polymergepfropftem Ruß geht davon aus, daß man ein Polymer,
welches eine aktive Gruppe wie z. B. eine Epoxygruppe, ein Oxazolingruppe
oder eine Aminogruppe aufweist, mit Ruß bei erhöhter Temperatur knetet, so
daß das
Polymer durch die aktive Gruppe auf den Ruß gepfropft wird.
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Im
Rahmen der Erfindung kann der polymergepfropfte Ruß einen
geringen Gehalt an unreagiertem Polymer enthalten, welches nicht
an den Ruß gebunden
ist, und/oder einen geringen Gehalt von Ruß, auf welchen kein Polymer
gepfropft ist.
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Es
ist bevorzugt, daß die
Menge des Pfropfpolymers (Gesamtmenge aus Monomer, Oligomer oder
Polymer, verwendet für
das Pfropfen) 10–90
Gew.-% ist, vorzugsweise 20–70
Gew.-%, bezogen auf den polymergepfropften Kohlenstoff (Summe aus
der Menge des Rußes
und der Gesamtmenge von Monomer, Oligomer oder Polymer, eingesetzt
für das
Pfropfen). Eine zu große
Menge an Pfropfpolymer oberhalb von 90 Gew.-% erfordert eine große Menge
von polymergepfropftem Kohlenstoff, um einen erwünschten spezifischen elektrischen
Widerstand zu erhalten. Wenn die Menge des Pfropfpolymers unterhalb
von 10 Gew.-% liegt, tritt die erfindungsgemäße Wirkung nicht ausgeprägt genug
hervor. Allerdings ist die o. g. Menge des Pfropfpolymers im polymergepfropften
Ruß nicht
kritisch für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung.
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Es
ist von Bedeutung, daß der
polymergepfropfte Ruß in
einer Menge von 1 bis 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des
thermoplastischen fluorhaltigen Harzes eingesetzt wird. Wenn die
Menge des polymergepfropften Kohlenstoffs 40 Teile überschreitet,
zeigt die Harzzusammensetzung nicht die wünschenswerten Eigenschaften
des Fluorharzes und weiterhin wird dessen Verarbeitbarkeit schlecht.
Andererseits ist die angestrebte moderate oder mäßige elektrische Leitfähigkeit
mit einer zu niedrigen Menge des polymergepfropften Kohlenstoffs
unterhalb 1 Gewichtsteil nicht erhältlich.
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Es
ist essentiell, daß die
Harzzusammensetzung ein thermoplastisches Polyetherharz zusätzlich zum obigen
thermoplastischen fluorhaltigen Harz und dem polymergepfropften
Ruß enthalten
sollte. Das Polyetherharz ist ein Polymer mit einem Molekulargewicht
von wenigstens 3.000 und enthält
eine Polyalkylenoxidkette.
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Zu
geeigneten Polyetherharzen gehören
beispielsweise Polyethylenoxide, Copolymere aus Ethylenoxid mit
Propylenoxid, Copolymere des Ethylenoxids mit Epichlorhydrin, Poly(meth)acrylate,
die Polyethylenoxidseitenketten haben, Polyetheresteramide, Polyetherester,
Polyetherurethane und Polyetheresterurethane. Es ist von Bedeutung,
daß die
Menge des Polyetherharzes 1–15
Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des fluorhaltigen Harzes sein
sollte. Wenn die Menge des Polyetherharzes 15 Teile überschreitet,
wird die Verarbeitbarkeit der Harzzusammensetzung schlecht. Andererseits
kann mit zu geringen Mengen des Polyetherharzes unterhalb von 1
Gewichtsteil die erwünschte
Genauigkeit und Leichtigkeit der Kontrolle des spezifischen elektrischen
Widerstandes der Harzzusammensetzung nicht eingehalten werden.
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Es
ist bevorzugt, daß die
erfindungsgemäße Harzzusammensetzung
weiterhin einen Elektrolyt enthält,
weil dadurch die Menge des polymergepfropften Rußes verringert werden kann,
während
die angestrebte spezifische elektrische Leitfähigkeit aufrechterhalten wird.
Zu Beispielen für
Elektrolyte gehören
u. a. anorganische Salze wie Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze
der Thiocyansäure,
Phosphorsäure,
Schwefelsäure oder
halogenhaltiger Oxocarbonsäuren
und Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhalogenide. Insbesondere bevorzugt
ist die Verwendung von Kaliumthiocyanat, Natriumthiocyanat, Lithiumthiocyanat,
Kaliumperchlorat, Natrium- oder
Lithiumperchlorat. Die Menge des Elektrolyts ist 0 bis 2 Gewichtsteile,
vorzugsweise 0,05 bis 2 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des
fluorhaltigen Harzes.
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Die
Harzzusammensetzung kann eines oder mehrere Additive enthalten,
wie z. B. Oxidationsstabilisatoren, Antiblockingmittel, Gleitmittel, Verarbeitungshiflsmittel,
ein anderes als die vorgenannten synthetischen Harze und/oder einen
Farbstoff.
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Die
Harzzusammensetzung kann durch Mischen der oben beschriebenen Bestandteile
mit einem geeigneten Mischer, wie beispielsweise einem Kneter, einer
Mischwalze, einem Banbury Mischer oder einem zweiachsigen Mischer
hergestellt werden, und sie kann in Form von Pulver, Granalien,
Pellets und geformten Körpern,
wie z. B. Folien, Blättern,
Platten, Blöcken,
Leitungen, Röhren
und Bändern
vorliegen.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch die Verwendung einer hierin beschriebenen
Zusammensetzung zur Herstellung eines Gegenstands in Form eines
endlosen, nahtlosen Bandes.
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Bevorzugt
zeichnet sich das Endlosband dadurch aus, daß es als übertragendes Element eines
elektrostatischen latenten Bildes verwendet wird zum Empfang eines
elektrostatischen latenten Bildes aus einer photoelektrischen empfindlichen
Trommel und zum Übertragen
des Bildes auf ein bildempfangendes Medium.
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Die
folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Teile
bedeuten Gewichtsteile.
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Referenzbeispiele 1–4 und 6
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Herstellung des Polymers für das Pfropfen:
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In
einen Reaktor ausgerüstet
mit einem Rührer
und einem Stickstoffeinleitungsrohr werden 100 Teile einer Mischung
eines Pfropfmonomers und Glycidylmethacrylat, wie in Tabelle 1 unten
gezeigt, 0,5 Teile Kohlenstofftetrabromid (ein Kettenübertragungsmittel),
1 Teil Azobis(isobutyronitril) (ein Radikalbildner) und 100 Teile
einer wässrigen
Lösung
enthaltend 1 Gew.-% Polyvinylalkohol (ein Monomerdispergierungsmittel)
eingefüllt.
Der Reaktorinhalt wurde dann bei 80°C unter starkem Rühren 10
Stunden lang in einem Stickstoffstrom reagiert. Die Reaktionsmischung
wurde gefiltert, gewaschen und getrocknet, und es wurde ein Polymer
für das Pfropfen
erhalten. Die Ausbeute wird in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
| Referenzbeispiel
Nr | Pfropfmonomer
und Menge (Teile) | Glycidylmethacrylat
(Teile) | Ausbeute
(%) |
| 1 | Ethylmethacrylat:
75 | 25 | 96 |
| 2 | Styrol:
75 | 25 | 94 |
| 3 | Styrol:
70 | 5 | 98 |
| Butylmethacrylat:
25 |
| 4 | Styrol:
32 | 8 | 97 |
| Methylmethacrylat:
65 |
| 6 | Styrol:
70 | 8 | 98 |
| Butylmethacrylat:
22 |
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Referenzbeispiel 5
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Herstellung der Rußverbindung:
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Ruß (5 Teile;
Ketjen Black EC-600JD hergestellt von Ketjen Black International
Company) wurde mit 95 Teilen eines Fluorelastomers (ein Pfropfcopolymer
erhalten durch Pfropfung von Vinylidenfluorid auf ein Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylencopolymer;
Cefral Soft G-180 hergestellt durch Central Glass Co.; Ltd.) unter Verwendung
eines zweiachsigen Mischers gemischt, um eine Rußverbindung zu erhalten.
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Beispiel 1
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Herstellung einer moderat elektrisch leitenden
Zusammensetzung:
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Eine
Menge der in Referenzbeispiel 5 erhaltenen Rußverbindung und eine Menge
des in Referenzbeispiel 1 erhaltenen Polymers zum Pfropfen wurden
in einen Mixer gegeben (Raboplast Mill hergestellt durch Toyo Seiki
Seisakusho Ltd.) und die Mischung wurde geknetet und bei 175°C 30 Minuten
lang reagiert, um einen polymergepfropften Ruß-Masterbatch (1) zu erhalten,
der einen Pfropfpolymergehalt von 50 Gew.-% hat (Gewichtsprozentangabe
für das Polymer
zum Pfropfen bezieht sich auf das Gewicht des polymergepfopften Rußes (Gesamtgewicht
des Rußes
und des Polymers zum Pfropfen)).
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Mengen
des Masterbatch (1) wurden jeweils mit 100 Teilen Polyvinylidenfluorid
(KYNAR® 710
hergestellt durch Elf Atochem North America Inc.) und 5,3 Teilen
eines Polyetheresteramids (PAS40T hergestellt von Toray Co., Ltd.)
unter Verwendung eines Zweiwalzenmischers gemischt, um eine Anzahl
moderat elektrisch leitender Zusammensetzungen zu erhalten, mit
einem Gehalt an polymergepfropftem Ruß im Bereich von 3,1 bis 5,1
Teilen.
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Herstellung von Folien:
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Jede
der so erhaltenen Zusammensetzungen wurde bei 190°C 10 Minuten
heißgepreßt, um Folien
mit einer Dicke von 180 μm
zu erhalten. Jede der Folien wurde an verschiedenen Positionen hinsichtlich
ihres spezifischen Volumenwiderstandes gemessen. Es wurde gefunden,
daß die Änderung
des spezifischen elektrischen Widerstands von jeder der Folien so
beschaffen war, daß das
Verhältnis
des Maximalwiderstands und des Minimalwiderstands derselben Folie
innerhalb von 5 war. Die Beziehung des durchschnittlichen spezifischen
Volumenwiderstand der Folien und der Menge des polymergepfropften
Rußes
(berechnet als Menge an Ruß)
wird in 1 dargestellt.
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Beispiele 2 bis 4
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Beispiel
1 wurde auf dieselbe Art und Weise wie beschrieben wiederholt mit
dem Unterschied, daß das Polymer
zum Pfropfen, erhalten in Referenzbeispiel 1, jeweils durch das
Polymer zum Pfropfen erhalten in den Referenzbeispielen 2 bis 4
ersetzt wurde, wobei polymergepfropfte Ruß-Masterbatches (2)–(4) erhalten
wurden, von denen jeder einen Pfropfpolymergehalt von 33 Gew.-%
hat.
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Jeder
der Masterbatches (2)–(4)
wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 zur Herstellung einer
Anzahl moderat elektrisch leitender Zusammensetzungen verwendet,
die einen Gehalt an polymergepfropftem Ruß in den Bereichen haben, wie
sie in Tabelle 2 zusammengefaßt
sind.
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Jede
der so erhaltenen Zusammensetzungen wurde bei 190°C 10 Minuten
lang heißgepreßt, um Folien
mit einer Dicke von 180 μm
zu ergeben. Jede der Folien wurde an unterschiedlichen Stellen auf
ihren spezifischen Volumenwiderstand gemessen. Es wurde gefunden,
daß die
Abweichung des Widerstands von jeder der Folien so beschaffen war,
daß das
Verhältnis
des Maximalwiderstands zum Minimalwiderstand derselben Folie innerhalb
von 5 lag. Die Beziehung zwischen dem durchschnittlichen spezifischen
Volumenwiderstand der Folien und der Menge des polymergepfropften
Rußes
(berechnet als Menge an Ruß)
wird in
1 dargestellt. Tabelle 2
| Beispiel
Nummer | Pfropfpolymer
Gehalt | Masterbatch | Hauptpfropfkette | Menge
an polymergepfropftem Ruß (Teile) |
| 1 | 50
Gew.-% | Nr.
1 | Polyethylmethacrylat | 3,1–5,1 |
| 2 | 33
Gew.-% | Nr.
2 | Polystyrol | 2,2–4,3 |
| 3 | 33
Gew.-% | Nr.
3 | Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer | 1,9–3,2 |
| 4 | 33
Gew.-% | Nr.
4 | Methylmethacrylat-Styrolcopolymer | 2,6–3,6 |
| Vergleichsbeispiel 2 | Kein | Kein | Kein | 1,1–1,6* |
* Menge an Ruß
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Vergleichsbeispiel 1
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Die
in Referenzbeispiel 5 erhaltene Rußverbindung (4,4 Teile) wurde
mit 5,6 Teilen Polyvinylidenfluorid (KYNAR® 710
hergestellt von Elf Atochem North America Inc.) unter Verwendung
eines Zweiwalzenmischers gemischt, um eine mäßig elektrisch leitende Zusammensetzung
zu ergeben. Die so erhaltene Zusammensetzung wurde bei 190°C 10 Minuten
lang heißgepreßt, um eine
Folie mit einer Dicke von 180 μm
zu ergeben. Die Folie wurde an verschiedenen Stellen auf ihren spezifischen
Volumenwiderstand gemessen. Es wurde gefunden, daß der Widerstand
in Abhängigkeit
vom Ort in ein und derselben Folie zwischen 8 × 105 bis
2 × 109 Ω·cm variierte,
d. h. das Verhältnis
des maximalen Widerstands zum minimalen Widerstand derselben Folie 2,5 × 103 war.
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Vergleichsbeispiel 2
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Mengen
der in Referenzbeispiel 5 erhaltenen Rußverbindung wurden jeweils
mit 100 Teilen Polyvinylidenfluorid (KYNAR® 710
hergestellt durch Elf Atochem North America Inc.) und 5,3 Teilen
eines Polyetheresteramids (PAS40T hergestellt von Toray Co., Ltd.)
unter Verwendung eines Zweiwalzenmischers gemischt, um eine Anzahl
von mäßig elektrisch
leitenden Zusammensetzungen zu erhalten, die Gehalte an Rußverbindungen
im Bereich von 1,1 bis 1,6 Teilen haben. Jede der so erhaltenen
Zusammensetzungen wurde bei 190°C 10
Minuten lang heißgepreßt, um Folien
mit einer Dicke von 180 μm
zu erhalten. Die Beziehung zwischen dem durchschnittlichen spezifischen
Volumenwiderstand der Folien und der Menge der Rußverbindung
(als Menge an Ruß)
wird in 1 gezeigt.
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Wie
aus dem Vorgesagten ersichtlich ist, ist die Zusammensetzung des
Vergleichsbeispiels 1, welche weder thermoplastisches Polyetherharz
noch polymergepfropften Ruß enthält, schlecht
für die
tatsächliche
Anwendung geeignet, weil die Abweichung des Widerstands in einem
daraus erhaltenen geformten Gegenstand signifikant ist. Die Zusammensetzung
aus Vergleichsbeispiel 2, welche Ruß enthält, der kein gepfropftes Polymer
hat, ist unbefriedigend, weil der Widerstand signifikant variiert,
selbst mit einer leichten Variation der Menge an Ruß (vgl. 1).
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Ganz
im Gegensatz dazu hat das geformte Produkt, erhalten aus der Zusammensetzung
gemäß der Erfindung,
einen gleichmäßigen Widerstand.
Weiterhin ist es möglich,
geformte Produkte zu erhalten, die einen erwünschten spezifischen elektrischen
Widerstand haben, der stabil ist, weil eine Änderung des Widerstandes infolge
der Änderung
des Rußgehaltes
gering ausfallt.
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Beispiel 5
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63
Teile Polyvinylidenfluorid (KYNAR® 710),
7 Teile Ruß (Toka
Black #7550 hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd.) und 3,5 Teile
des in Referenzbeispiel 1 erhaltenen Polymers zum Pfropfen wurden
in einen Mischer (Raboplast Mill) gegeben und man ließ die Mischung
bei 175°C
30 min. lang reagieren, um so einen polymergepfropften Rußmasterbatch
(5) zu erhalten, welcher einen Pfropfpolymergehalt von 33 Gew.-%
aufweist. 5,5 Teile des Masterbatch (5), 5,9 Teile Polyvinylidenfluorid
(KYNAR® 710)
und 0,6 Teile Polyetheresteramid (PAS40T) wurden miteinander unter
Verwendung eines Zweiwalzenmischers gemischt, um eine moderat elektrisch
leitende Zusammensetzung mit einem Gehalt an polymergepfropftem
Ruß von
8,9 Teilen (5,9 Teile als Ruß ausgedrückt) zu
ergeben. Die so erhaltene Zusammensetzung wurde bei 190°C 10 Minuten
lang heißgepreßt, um eine
Folie mit einer Dicke von 180 μm
zu ergeben. Die Folie wurde an verschiedenen Stellen auf ihren spezifischen
Volumenwiderstand gemessen. Es wurde gefunden, daß der Widerstand
(bei angelegter Spannung von 500 V) in Abhängigkeit vom Ort in ein und
derselben Folie zwischen 2,2 × 108 und 7,3 × 108 variierte.
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Beispiel 6
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70
Teile der in Referenzbeispiel 5 erhaltenen Rußverbindung und 1,75 Teile
des in Referenzbeispiel 1 erhaltenen Polymers zum Pfropfen wurden
in einen Mischer (Raboplast Mill) gegeben und man ließ die Mischung
bei 175°C
30 min. lang reagieren, um so einen polymergepfropften Rußmasterbatch
(6) zu erhalten, welcher einen Pfropfpolymergehalt von 33 Gew.-%
aufweist. 3 Teile des Masterbatch (6), 6,5 Teile Polyvinylidenfluorid
(KYNAR® 110),
0,5 Teile Polyetheresteramid (PAS40T) und 0,03 Teile Lithiumperchlorat
wurden miteinander unter Verwendung eines Zweiwalzenmischers gemischt,
um eine moderat elektrisch leitende Zusammensetzung mit einem Gehalt
an polymergepfropftem Ruß von
1,9 Teilen (1,3 Teile als Ruß ausgedrückt) zu ergeben.
Die so erhaltene Zusammensetzung wurde bei 190°C 10 Minuten lang heißgepreßt, um eine
Folie mit einer Dicke von 180 μm
zu ergeben. Die Folie wurde an verschiedenen Stellen auf ihren spezifischen
Volumenwiderstand gemessen. Es wurde gefunden, daß der Widerstand
(bei angelegter Spannung von 500 V) in Abhängigkeit vom Ort in ein und
derselben Folie zwischen 1,4 × 109 und 5,6 × 109 variierte.
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Beispiel 7
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In
Anlehnung an Beispiel 1 wurde eine Folie mit einem Gehalt an polymergepfropftem
Ruß von
4,9 Teilen (2,4 Teilen ausgedrückt
als Ruß)
bereitgestellt.
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Beispiel 8
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In
Anlehnung an Beispiel 2 wurde eine Folie mit einem Gehalt an polymergepfropftem
Ruß von
3,3 Teilen (2,2 Teilen ausgedrückt
als Ruß)
bereitgestellt.
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Vergleichsbeispiel 3
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Wie
in Beispiel 2 wurde eine Folie mit einem Gehalt an polymergepfropftem
Ruß von
1,6 Teilen bereitgestellt.
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Jede
der Folien aus den Beispielen 5–8
und aus dem Vergleichsbeispiel 3 wurde bei verschiedenen angelegten
Spannungen von 100 V und 500 V und unter verschiedenen Bedingungen
von 30°C–80% RH
(relative Feuchte (relative humidity)) und 10°C–30% RH auf ihren spezifischen
Volumenwiderstand gemessen. Es wurden das Verhältnis aus spezifischem Volumenwiderstand
bei 100 V und spezifischem Volumenwiderstand bei 500 V (Spannungsabhängigkeit)
sowie das Verhältnis
aus spezifischem Volumenwiderstand bei 30°C–80% RH und spezifischem Volumenwiderstand
bei 10°C–30% RH
(Umgebungsabhängigkeit)
berechnet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 zusammengefaßt. Tabelle 3
| Beispiel Nr | Rußgehalt
(Teile) | Spezifischer
Volumenwiderstand | Spannungsabhängigkeit | Umgebungsabhängigkeit |
| 100
V | 500
V |
| 5 | 5,9 | 2,5 × 109 | 4,2 × 108 | 6,0 | 5,8 |
| 6 | 1,3 | 1,5 × 1010 | 2,8 × 109 | 5,4 | 5,9 |
| 7 | 2,4 | 8,3 × 109 | 1,1 × 109 | 7,5 | 5,5 |
| 8 | 2,2 | 7,1 × 109 | 1,0 × 108 | 7,1 | 3,4 |
| Verg.
Bsp. 3 | 1,6 | 3,6 × 109 | 2,6 × 108 | 13,8 | 5,5 |
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Aus
den in Tabelle 3 gezeigten Resultaten ist ersichtlich, daß die Folie
aus Vergleichsbeispiel 3, die Ruß enthält, welcher kein Pfropfpolymer
aufweist, bei unterschiedlichen angelegten Spannungen eine signifikante Änderung
des spezifischen Volumenwiderstands zeigt. Die einen Elektrolyten
enthaltende Folie aus Beispiel 6 zeigt selbst mit einem geringen
Anteil an Ruß einen
spezifischen Volumenwiderstand, der mit dem aus den Besipielen 5,
7 und 8 vergleichbar ist.
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Eine
Verringerung des Rußgehalts
ist erstrebenswert, weil die Zusammensetzung dann eine größere Menge
des Fluorharzes enthalten kann, so daß die erwünschten Eigenschaften des Fluorharzes
erhalten bleiben können.
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Die
Zusammensetzungen aus den Beispielen 1–8 wurden pelletiert und und
unter Erhalt von Schlauch- oder Blasfolien durch eine ringförmige Düse extrudiert.
Jede der Schlauchfolien wurde unter Erhalt von nahtlosen Endlosbändern geschnitten.
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Es
zeigte sich, daß sich
jedes der Endlosbänder
als Zwischenbildübertragungselement
bei einer elektrophotographischen bilderzeugenden Vorrichtung eignet.
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Beispiel 9
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100
Teile der in Referenzbeispiel 5 erhaltenen Rußverbindung und 15 Teile des
in Referenzbeispiel 6 erhaltenen Polymers zum Pfropfen wurden in
einen Mischer (Raboplast Mill) gegeben und die Mischung wurde geknetet
und man ließ die
Mischung bei 180°C
30 min. lang reagieren, um so einen polymergepfropften Rußmasterbatch
(9) zu erhalten, welcher einen Pfropfpolymergehalt von 75 Gew.-%
aufweist. 32,8 Teile des Masterbatch (9), 70 Teile Polyvinylidenfluorid
(KYNAR® 710),
2,9 Teile Fluorelastomer (Cefral Soft G-180) und 4 Teile Polyetheresteramid
(PAS40T) wurden miteinander unter Verwendung eines Zweiwalzenmischers
gemischt, und die so erhaltene moderat elektrisch leitende Zusammensetzung
wurde pelletisiert und dann durch eine ringförmige Düse mit einem Durchmesser von
120 mm extrudiert, wobei eine Schlauchfolie mit einer Dicke von
150 μm und
einer äußeren peripheren
Länge von
470 mm erhalten wurde. Die Schlauchfolie wurde zu endlosen nahtlosen
Bändern
geschnitten. Ein Band wurde an verschiedenen Stellen auf seinen
spezifischen Volumenwiderstand gemessen. Es wurde festgestellt,
daß der
spezifische elektrische Widerstand (bei angelegter Spannung von
250 V) in ein und demselben Band zwischen 8,5 × 108 und
6,7 × 109 variierte. Das erhaltene nahtlose Band
wurde für
eine Dauer von 10 Sekunden einer Spannung von 500 V ausgesetzt.
Dann ließ man
das Band ohne Spannung anzulegen 50 Sekunden lang stehen. Solch
eine intermittierende Spannungsanlegung wurde 1000 Mal wiederholt
(Der Test wurde somit 1000 Minuten fortgesetzt). Der spezifische Volumenwiderstand
des Nahtlosbandes vor und nach dem Test wurde gemessen. Das Verhältnis des
spezifischen Volumenwiderstands nach dem Test zum spezifischen Volumenwiderstand
vor dem Test wurde zu 9,2 bestimmt.
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Beispiel 10
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100
Teile der in Referenzbeispiel 5 erhaltenen Rußverbindung und 5 Teile des
in Referenzbeispiel 1 erhaltenen Polymers zum Pfropfen wurden in
einen Mischer (Raboplast Mill) gegeben und die Mischung wurde geknetet
und man ließ die
Mischung bei 180°C
30 min. lang reagieren, um so einen polymergepfropften Rußmasterbatch
(10) zu erhalten, welcher einen Pfropfpolymergehalt von 50 Gew.-%
aufweist. 19 Teile des Masterbatch (10), 80 Teile Polyvinylidenfluorid
(KYNAR® 710),
2,9 Teile Fluorelastomer (Cefral Soft G-180) und 5 Teile Polyetherester
(Hytrel® 3078
hergestellt von du Pont-Toray Co., Ltd.) wurden miteinander unter
Verwendung eines zweiachsigen Walzenmischers gemischt, und die resultierende
moderat elektrisch leitende Zusammensetzung wurde auf dieselbe Art
und Weise wie in Beispiel 9 unter Erhalt eines endlosen nahtlosen
Bandes weiterverabeitet. Das Band wurde an verschiedenen Stellen
auf seinen spezifischen Volumenwiderstand gemessen. Es wurde festgestellt,
daß der
spezifische elektrische Widerstand (bei angelegter Spannung von
250 V) in ein und demselben Band zwischen 1,2 × 109 und
8,2 × 109 variierte. Das Verhältnis des spezifischen Volumenwiderstands
des Nahtlosbandes nach dem Test zum spezifischen Volumenwiderstand
vor dem Test wurde zu 5,6 bestimmt.
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Beispiel 11
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16,8
Teile des in Beispiel 10 erhaltenen Masterbatch (10), 80 Teile Polyvinylidenfluorid
(KYNAR® 710), 4,8
Teile Fluorelastomer (Cefral Soft G-180), 5 Teile Polyetheresteramid
(PAS40T) und 0,3 Teile Lithiumperchlorat wurden miteinander unter
Verwendung eines zweiachsigen Walzenmischers gemischt, und die resultierende
moderat elektrisch leitende Zusammensetzung wurde auf dieselbe Art
und Weise wie in Beispiel 9 unter Erhalt eines endlosen nahtlosen
Bandes weiterverabeitet. Das Band wurde an verschiedenen Stellen
auf seinen spezifischen Volumenwiderstand gemessen. Es wurde festgestellt,
daß der
spezifische elektrische Widerstand (bei angelegter Spannung von
250 V) in ein und demselben Band zwischen 6,8 × 108 und
5,5 × 109 variierte. Das Verhältnis des spezifischen Volumenwiderstands
des Nahtlosbandes nach dem Test zum spezifischen Volumenwiderstand
vor dem Test wurde zu 3,6 bestimmt.
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Vergleichsbeispiel 4
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Beispiel
9 wurde unter Erhalt eines endlosen Nahtlosbandes auf dieselbe Art
und Weise wie beschrieben wiederholt mit der Ausnahme, daß der Masterbatch
(9) in einer Menge von 8,2 Teilen verwendet wurde und daß kein Polyetherharz
eingesetzt wurde. Das Band wurde an verschiedenen Stellen auf seinen
spezifischen Volumenwiderstand gemessen. Es wurde festgestellt,
daß der
spezifische elektrische Widerstand (bei angelegter Spannung von
250 V) in ein und demselben Band zwischen 9,2 × 109 und
2,3 × 1011 variierte. Das Verhältnis des spezifischen Volumenwiderstands
des Nahtlosbandes nach dem Test zum spezifischen Volumenwiderstand
vor dem Test wurde zu 15,7 bestimmt. Das endlose Nahtlosband, das
aus der Zusammensetzung erhalten wurde, die ein thermoplastisches
fluorhaltiges Harz, polymergepfropften Ruß, ein thermoplastisches Polyetherharz
und, vorzugsweise, einen Elektrolyten enthält, zeigt über seinen vollständigen Körper einen
einheitlichen spezifischen Volumenwiderstand und kann die Eigenschaft
des moderaten elektrischen Leitens selbst nach Umgebungsabhängigkeitstests
und wiederholter Einwirkung von Spannungstests aufrechterhalten.
Somit eignet es sich hervorragend als Element zur Zwischenbildübertragung
(intermediate image transfer element) für elektrophotographische Bilderzeugungsvorrichtungen
(electrophotographic image forming appartus), wie Kopierer, Drucker
oder ein Fax.
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Eine
Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes unter
verwendung eines Zwischenbildübertragungselements
werden z. B. in der
US 5,243,392 offenbart.
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Für die Durchführung der
Erfindung nützliche
Hinweise werden auch in den
japanischen
Patentanmeldungen mit den Nummern H9-185278 und
H10-320091 , eingereicht
am 10. Juli 1997 bzw. 11. November 1998, und den Titeln „Moderate
elektrisch leitende Fluorharzzusammensetzung" bzw. „Moderat elektrisch leitendes Nahtlosband" gegeben.