DE60033101T2

DE60033101T2 - Halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung

Info

Publication number: DE60033101T2
Application number: DE2000633101
Authority: DE
Inventors: Wataru Kobe-shi Matsumoto; Tetsuya Kobe-shi Nakamura; Koji Kobe-shi Sawada
Original assignee: Toyopolymer Co Ltd; Tigers Polymer Corp
Current assignee: Toyopolymer Co Ltd; Tigers Polymer Corp
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: US6444323B1; EP1088849B1; DE60033101D1; EP1088849A3; EP1088849A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen halbleitende Siliconkautschukzusammensetzungen und insbesondere eine halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung, die über einen breiten Bereich von Aspekten stabile, elektrische Leitfähigkeit zeigt.
Beschreibung des Stands der Technik
Herkömmlicher Weise wurden Siliconkautschukzusammensetzungen zur Aushärtung zu Siliconkautschuk mit einem Volumenwiderstandswert von etwa 10⁵ bis 10² Ω·cm als elektrische Leitfähigkeit im halbleitenden Bereich weithin verwendet für Anwendungen, die von als ein Element bei bildgebenden Vorrichtungen für elektrophotographische Apparaturen verwendeten Farbhebewalzen bis zu einer Vielzahl von OA-Apparaturen und elektronischen Komponenten reichen, wie aus der am 25. September 1998 offengelegten Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. H10-254215 zu ersehen ist.
Diesen halbleitenden Siliconkautschukzusammensetzungen wird im Allgemeinen elektrische Leitfähigkeit durch Zugabe von isolierendem Siliconkautschuk mit leitendem Ruß verliehen. Zum Beispiel beschreibt die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. S54-139659 (30. Oktober 1979) ein leitendes Organopolysiloxanelastomer unter Verwendung sowohl von Ofenruß als auch Acetylenruß.
Jedoch neigt der Widerstandswert im halbleitenden Bereich der mit Ruß gemischten und dispergierten, halbleitenden Siliconkautschukzusammensetzung dieser Art aufgrund von verschiedenen Faktoren, außerordentlich zu variieren, wodurch sie an einem Problem der unzulänglichen Stabilität und Reproduzierbarkeit des Widerstands leidet. Eine derartige Widerstandsvariation resultiert hauptsächlich aus den folgenden Faktoren:

(a) Umgebungsveränderung an Temperatur, Feuchtigkeit usw.,
(b) Veränderung der zuzumischenden Rußmenge,
(c) Alterung während des Anlegens einer konstanten Hochspannung, und
(d) Spannungsveränderung während des Anlegens einer Hochspannung.

Das heißt, das Problem (a) ist in einer Kautschukzusammensetzung vom ionenleitenden Typ, gemischt mit leitendem Öl oder Weichmacher zusätzlich zu einer kleinen Menge an leitendem Ruß, anzutreffen. Das heißt, der Siliconkautschuk wird in seinen ihm innewohnenden Umgebungseigenschaften beeinträchtigt und vom elektrischen Widerstand durch Umgebungsveränderung, wie Feuchtigkeit oder Temperatur, abhängig gemacht. Infolgedessen nimmt der Widerstand bei erhöhter Temperatur und Feuchtigkeit in hohem Maße ab. Das Problem (b) kann in einer Kautschukzusammensetzung, welcher Ruß, wie Ofenruß von FEF, GPF oder dergleichen, Acetylenruß oder Ketjen-Black, zur Bereitstellung der elektrischen Leitfähigkeit zugesetzt wurde, auftreten. Das heißt, eine leichte Änderung der Zugabemenge verursacht eine große Widerstandsvariation und macht es daher schwierig, den elektrischen Widerstand unter Kontrolle zu halten. Bei dem Problem (c), wo eine konstante Hochspannung kontinuierlich auf eine Kautschukzusammensetzung, welcher Ruß ähnlich demjenigen von (b) zugesetzt wurde, angelegt wird, nimmt der Widerstandswert während der Spannungsanlegung in hohem Maße ab. Bei dem Problem (d) variiert der Widerstandswert beim Anlegen einer variierenden Hochspannung auf eine Kautschukzusammensetzung, welcher Ruß ähnlich demjenigen von (b) zugesetzt wurde, in hohem Maße mit der Variation der Spannung (oder nimmt der Widerstandswert mit Spannungszunahme in hohem Maße ab). Dies führt zu einem Überstromfluss und zu einer Schwierigkeit beim Steuern des Stroms.
Wo eine wie vorstehende Farbhebewalze unter Verwendung einer halbleitenden Siliconkautschukzusammensetzung mit einem derartigen Widerstandswert, der aufgrund der vorstehenden Faktor in hohem Maße zum Variieren neigt, geformt wird, ist die Verwendung einer fehlerfreien Steuerungsvorrichtung für die angelegte Spannung erforderlich, um den erforderlichen Übertragungsstrom unter Kontrolle zu bringen. Daraus ergibt sich jedoch ein Problem durch die Komplexität der Apparatur oder die Kostenzunahme. Zusätzlich zu dem Problem der Widerstandsvariation liegt auch eine Beschränkung dahingehend vor, dass Ruß nur im Hinblick auf die Vermeidung des Aushärtens des Kautschuks sowie der Verschlechterung der Betriebsfähigkeit oder Verarbeitbarkeit in einer vergleichsweise geringen Menge zugesetzt werden kann. Folglich war es unbequem, einen Widerstand bereitzustellen, der in einem breiten Bereich liegt, während die Rußmenge derart eingestellt wird, dass der Produktanwendung genügt wird.
Im Übrigen offenbart die vorstehende Japanische Patentoffenlegung Nr. H10-254215 eine Technologie zum Stabilisieren des Widerstandswerts durch Dispergieren von zwei Rußarten mit unterschiedlichen Ölabsorptionseigenschaften (speziell Ketjen-Black und thermischen Ruß) in drei Kautschukarten mit unterschied lichen Löslichkeitsparametern (speziell Nitril-Butadienkautschuk, Ethylen-Propylen-Dienkautschuk und Chloroprenkautschuk oder Styrol-Butadienkautschuk).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung mit einem im halbleitenden Bereich stabilen Widerstandswert bereitzustellen.
Die Erfinder unternahmen eifrig viele Studien und erreichten eine Vollendung der vorliegenden Erfindung durch den folgenden Fund. Das heißt, eine bestimmte Art von weichem Ruß kann, wenngleich herkömmlicher Weise ausschließlich als Verstärker oder Füllstoff für weniger harten Kautschuk verwendet, ohne dass er als Ruß zum Verleihen von Leitfähigkeit in Erwägung gezogen wurde, überraschender Weise einen geeigneten Bereich der Leitfähigkeit für Siliconkautschuk in einer Weise bereitstellen, die frei ist von nachteiligen Wirkungen auf die Formbarkeit, wobei eine damit gemischte Siliconkautschukzusammensetzung von den Veränderungen verschiedener Faktoren, einschließlich der zuzumischenden Rußmenge, weniger abhängig ist und daher einen in verschiedenen Aspekten stabilen Widerstandswert aufweist, wodurch sämtliche vorstehend genannten Probleme gleichzeitig gelöst werden.
Das heißt, die vorliegende Erfindung weist eine nachstehend angegebene Struktur auf, durch welche das Problem gelöst wird.

(1) Eine halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung enthält Ruß, wobei der Ruß thermischen Ruß einschließt, der durch thermisches Kracken eines Erdgases erhalten wird und einen spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 8,0 bis 10,0 m²/g, eine Dibutylphthalatabsorptionszahl von 30 bis 40 cm³/100 g und eine mittlere Teilchengröße von 240 bis 330 nm aufweist.
(2) In der Zusammensetzung von (1) ist der Siliconkautschuk wärmegehärteter Kautschuk auf der Basis von Polyorganosiloxan.
(3) Eine Kautschukwalze umfasst: ein leitfähiges Kernelement; und eine auf einer peripheren Außenfläche des leitenden Kernelements aufgetragene Siliconkautschukschicht, wobei die Siliconkautschukschicht eine rußhaltige halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung umfasst, wobei der Ruß thermischen Ruß einschließt, der durch thermisches Kracken eines Erdgases erhalten wird und einen spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 8,0 bis 10,0 m²/g, eine Dibutylphthalatabsorptionszahl von 30 bis 40 cm³/100 g und eine mittlere Teilchengröße von 240 bis 330 nm aufweist.
(4) In der Zusammensetzung von (3) ist der Siliconkautschuk wärmegehärteter Kautschuk auf der Basis von Polyorganosiloxan.

Die halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung ist grundsätzlich eine Polyorganosiloxanzusammensetzung, die bei normaler Temperatur oder durch Erwärmen zu einem elastischen Kautschukmaterial gehärtet wird und mit thermischem Ruß versetzt ist, der zumindest die vorstehenden Bedingungen erfüllt. Verschiedene Additive und dergleichen können nach Bedarf zugemischt werden.
Der in dieser Erfindung eingesetzte thermische Ruß ist Ruß, der durch ein thermisches (oder thermisches Krack-)Verfahren, d.h. thermisches Kracken eines Erdgases, das in einen über eine thermische Kracktemperatur durch Abfeuern von Brennstoff erwärmten Ofen eingebracht ist, hergestellt wird. Der Ruß weist verglichen mit anderem Ofenruß eine große Teilchengröße, eine niedrige Struktur und einen kleinen spezifischen Oberflächenbereich auf, wodurch der Vorteil reduzierter Verunreinigung aufgrund des vollständigen Verbrennungsverfahrens bereitgestellt wird. Der spezifische Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – muss in einem Bereich von 8,0 bis 10,0 m²/g liegen, die Dibutylphthalatabsorptionszahl muss im Bereich von 30 bis 40 cm³/100 g liegen und die mittlere Teilchengröße muss im bereich von 240 bis 330 nm liegen. (hier nachstehend wird der in diesen Bereich fallende thermische Ruß als MT- Ruß bezeichnet).
MT-Ruß kann, entgegen dem allgemein akzeptierten Konzept, dass Ruß mit einer großen Teilchengröße und niedrigen Struktur als leitfähigkeitsverleihendes Mittel ungeeignet sei, Siliconkautschuk mit angemessener Leitfähigkeit versehen. Als Grund dafür ist es zu erwägen, dass Teilchen von MT-Ruß im Hinblick auf den Kontakt untereinander verbessert werden sollten, da Siliconkautschuk bei weit weicher als anderer Kautschuk ist.
MT-Ruß schließt N991 (Produktname, hergestellt von Cancarb), N908-UP (Produktname, hergestellt von Cancarb), LPT (Produktname, hergestellt von Cancarb) und Arosperse (Produktname, hergestellt von Engineered Carbons) ein.
Das Polyorganosiloxanbasispolymer als Hauptbestandteil der halbleitenden Siliconkautschukzusammensetzung der Erfindung setzt geeigneter Weise wärmegehärteten Kautschuk, wie Dimethylsiloxan und Phenylsiloxan, ein. Ein oder zwei oder mehr in Kombination davon aus Siliconrohkautschuk kann können verwendet werden. Das Polyorganosiloxanpolymer wird mit MT-Ruß als wesentlichem Bestandteil versetzt. Außerdem sind verschiedene Additive als beliebige Bestandteile zuzumischen und nach Bedarf homogen zu dispergieren, die Härtungsmittel, wie organische Peroxidvulkanisationsmittel und Additionsvernetzungsmittel, Silicaverstärkungsfüllstoff Azodicarbonamid- oder Isobutylnitrilazidtreibmittel und andere hitzebeständige Antioxidationsmittel, Verarbeitungshilfen und so weiter einschließen.
Die halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung der Erfindung weist einen Widerstandswert auf, der mit einer Variation der Kohlenstoffzugabemenge mäßig variiert. Zum Beispiel erfordert eine Veränderung des Widerstandswerts von 10¹² Ω auf 10⁴ Ω eine Zunahme der MT-Rußmenge um nahezu 25 Gewichtsteile. Demzufolge ist in einem halbleitenden Bereich, wo der Widerstandswert mit einer Variation in der Rußzugabemenge abrupt variiert, der Widerstandswert weniger beeinträchtigt und variiert selbst dann, wenn ein aufgrund des Verlusts beim Kneten verursachter leichter Unterschied im Rußgehalt oder ein beim Formen, wie durch Extrusion verursachter geringfügiger Unterschied bei der Dispersion vorliegt. Infolgedessen weist die Siliconkautschukzusammensetzung eine hohe Reproduzierbarkeit des Widerstandswerts und eine ausgezeichnete Massenproduktionsstabilität auf, wodurch sie für verschiedene Anwendungen von halbleitenden Kautschukprodukten verwendet wird. Währenddessen ist es ein Vorteil, dass der Widerstandwert nahezu stabil ist, wenn eine konstante Hochspannung für eine lange Zeitdauer angelegt wird.
Demgegenüber zeigt die halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung der Erfindung eine bevorzugte Stabilität des Widerstandswerts gegenüber einer Variati on beim Anlegen einer Spannung. Zum Beispiel liegt unter der Voraussetzung, dass beim Anlegen von 1000 V ein Stromwert I₁ ist und beim Anlegen von 2000 V ein Stromwert I₂ ist, I₂/2I₁ dann in einem Bereich von 1,2 bis 1,5. Dieser Bereich stellt einen Stromwert dar, der nahezu proportional zur Spannungsanlegung erhältlich ist. Folglich ist die Abhängigkeit von der Spannung extrem gering.
Die halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung kann sich die Eigenschaften zunutze machen, dass MT-Ruß größtenteils in einer Menge in einer Weise, die frei von Verschlechterung der Betriebsfähigkeit oder Verarbeitbarkeit ist, zuzumischen ist. Durch Einstellen der zuzumischenden Menge kann der Grad, zu dem eine Leitfähigkeit vorliegt, aus einem breiten Bereich beliebig ausgewählt werden. Die zuzumischende Menge an MT-Ruß ist nicht besonders beschränkt auf, jedoch vorzugsweise ausgewählt innerhalb eines Bereichs von 30 bis 100 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Siliconkautschuk in einer von der Anwendung abhängenden Weise. Die Erfindung ist keine Kautschukzusammensetzung vom ionenleitenden Typ und enthält überhaupt kein leitendes Öl oder keinen leitenden Weichmacher. Vielmehr wird der Erfindung allein durch die Zugabe von MT-Ruß Leitfähigkeit verliehen. Demzufolge kann der Widerstandswert in einer Weise, die frei von einem schlechten Einfluss auf die dem Siliconkautschuk innewohnenden Umgebungseigenschaften ist und frei davon, dass er durch eine Umgebungsveränderung an Temperatur oder Feuchtigkeit beeinflusst wird, stabil gehalten werden.
Im Übrigen ist es unmöglich, wo Ruß verwendet wird, der in irgendeinem der Werte des spezifischen Oberflächenbereichs – Stickstoffabsorptionsverfahren, Dibutylphthalatabsorptionszahl und der mittleren Teilchengröße außerhalb des Bereichs fällt, oder Ruß, der durch ein anderes Verfahren als thermisches Knacken eines Erdgases erhalten wird, einen stabilen Widerstandswert oder eine gewünschte Abhängigkeit von der Spannung im vorstehend erwähnten mittleren Wider standsbereich zu erhalten. Darüber hinaus wird keine vorteilhafte Betriebsfähigkeit während des Mischens in großer Menge bereitgestellt.
Gemäß der halbleitenden Siliconkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann die Stabilität des Widerstandswerts in einem halbleitenden Bereich in breiten Aspekten außerordentlich verbessert werden, während die ausgezeichnete Umgebungseigenschaft von Siliconkautschuk hinsichtlich des elektrischen Widerstands gegen. Umgebungsveränderung stabil gehalten wird. Demzufolge ist die halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung der Erfindung zur Anwendung für leitende Elemente, wie leitende Walzen, gut geeignet.
Die vorstehend beschriebenen Aufgaben und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung klarer, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine veranschaulichende Ansicht zum Erklären eines Verfahrens des Messens eines elektrischen Stromwerts durch eine Lagenprobe, die in einer Ausführungsform der Erfindung und von Vergleichsbeispielen erhalten wird;
2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer zuzumischenden Rußmenge und einem Widerstandswert in der in den Ausführungsformen 1, 2 und 3 erhaltenen Lagenprobe zeigt;
3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer zuzumischenden Rußmenge und einem Widerstandswert in der in Ausführungsform 1 erhaltenen Lagenprobe zeigt;
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer zuzumischenden Rußmenge und einem Widerstandswert in der in Ausführungsform 2 erhaltenen Lagenprobe zeigt;
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer zuzumischenden Rußmenge und einem Widerstandswert in der in Vergleichsbeispiel 3 erhaltenen Lagenprobe zeigt;
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Spannungsanlegungszeit und einem Widerstandswert an den in Ausführungsform 4 und Vergleichsbeispiel 4 erhaltenen Lagenproben zeigt;
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Spannungsanlegungszeit und einem Widerstandswert an der der in Ausführungsform 5 und Vergleichsbeispiel 5 erhaltenen Lagenprobe zeigt; und
8 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Spannung und einem Strom an den in Ausführungsform 6 und Vergleichsbeispiel 6 erhaltenen Lagenproben zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Zuzumischende Rußmenge und Widerstandswert]
(Ausführungsform 1)
Als Rohkautschuk verwendet werden 50 Gewichtsteile TSE260-3U (Produktname, hergestellt von GE Toshiba Silicone) und 50 Gewichtsteile TSE260-SU (Produktname, hergestellt von GE Toshiba Silicone). Diesem wurden 3 Gewichtsteile TC-4 (Produktname, hergestellt von GE Toshiba Silicone) als organisches Peroxidvernetzungsmittel und 65 Gewichtsteile N991 (Produktname, hergestellt von Cancarb) als MT-Ruß mit einem spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 9,0 m²/g, einer Dibutylphthalatabsorptionszahl von 34 cm³/100 g und einer mittleren Teilchengröße von 270 nm zugesetzt. Dies wurde durch eine offene Walze mit 8 Zoll geknetet und zu einer halbleitenden Zusammensetzung vollständig gemischt und dispergiert. Die halbleitende Zusammensetzung wurde in einen Druckvulkanisator gegeben und einer ersten Vulkanisation bei 170°C für eine Dauer von 15 Minuten, gefolgt von einer zweiten Vulkanisation bei 200°C für eine Dauer von 2 Stunden unterzogen, wodurch sie zu einer Lagenprobe geformt wurde (12 cm lang × 13 cm breit × 3 mm dick).
Dann wurde die Lagenprobe 1 zwischen die am oberen Teil angeordnete Hauptelektrode 2 und die Leitelektrode 3 und die am unteren Ende angeordnete Gegenelektrode 4 gelegt, wie in 1 dargestellt. In diesem Zustand wurde ein Stromwert aufgrund der Anlegung einer Spannung von 500 V bei normaler Temperatur und Feuchtigkeit unter Verwendung eines Amperemeters A gemessen. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Widerstandswert (Ω) der Probe 1 in Übereinstimmung mit dem Ohmschen Gesetz bestimmt. Gleichermaßen wurde die zuzumischende Menge von N991 in 70 Gewichtsteile, 75 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile geändert, um Widerstandswerte zu erhalten. Die Ergebnisse wurden wie in Tabelle 1 und 2 dargestellt erhalten.
(Ausführungsform 2)
Proben mit jeder zuzumischenden Rußmenge wurden gleichermaßen wie in Ausführungsform 1 hergestellt und gemessen, außer dass der MT-Ruß von Ausführungsform 1 in N908-UP (Produktname, hergestellt von Cancarb) mit einem spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 9,5 m²/g, einer Dibutylphthalatabsorptionszahl von 37 cm³/100 g und einer mittleren Teilchengröße von 240 nm geändert wurde. Die Ergebnisse wurden wie in Tabelle 1 und 2 dargestellt erhalten.
(Ausführungsform 3)
Proben mit jeder zuzumischenden Rußmenge wurden gleichermaßen wie in Ausführungsform 1 hergestellt und gemessen, außer dass der MT-Ruß von Ausführungsform 1 in LPT (Produktname, hergestellt von Cancarb) mit einem spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 8,5 m²/g, einer Dibutylphthalatabsorptionszahl von 34 cm³/100 g und einer mittleren Teilchengröße von 305 nm geändert wurde, wobei die zuzumischende Menge mit 55 Gewichtsteilen, 60 Gewichtsteilen, 62 Gewichtsteilen und 70 Gewichtsteilen variierte. Die Ergebnisse wurden wie in Tabelle 1 und 2 dargestellt erhalten.
TABELLE 1
(Vergleichsbeispiel 1)
Zum Zwecke des Vergleichs mit der Erfindung wurden Proben mit jeder zuzumischenden Menge gleichermaßen wie in Ausführungsform 1 hergestellt und gemessen, außer dass der Ruß von Ausführungsform 1 in Vulcan XC-72 (Produktname, hergestellt von Cabot) mit einem spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 254 m²/g, einer Dibutylphthalatabsorptionszahl von 174 cm³/100 g und einer mittleren Teilchengröße von 30 nm geändert wurde. Die Ergebnisse wurden wie in Tabelle 2 und 3 dargestellt erhalten.
TABELLE 2
(Vergleichsbeispiel 2)
Proben mit jeder zuzumischenden Rußmenge wurden gleichermaßen wie in Ausführungsform 1 hergestellt und gemessen, außer dass der Ruß von Ausführungsform 1 in Asahi Thermal (Produktname, hergestellt von Asahi Carbon) mit einem spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 24,0 m²/g, einer Dibutylphthalatabsorptionszahl von 28 cm³/100 g und einer mittleren Teilchengröße von 80 nm geändert wurde. Die Ergebnisse wurden wie in Tabelle 3 und 4 dargestellt erhalten. TABELLE 3
(Vergleichsbeispiel 3)
Proben mit jeder zuzumischenden Rußmenge wurden gleichermaßen wie in Ausführungsform 1 hergestellt und gemessen, außer dass der Ruß von Ausführungsform 1 in Sevacarb MT-CI (Produktname, hergestellt von Columbian Carbon), hergestellt durch das Ölofenverfahren und mit einem spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 8,0 m²/g, einer Dibutylphthalatabsorptionszahl von 41 cm³/100 g und einer mittleren Teilchengröße von 350 nm geändert wurde, wobei die zuzumischende Menge mit 45 Gewichtsteilen, 50 Gewichtsteilen, 55 Gewichtsteilen und 60 Gewichtsteilen variierte. Die Ergebnisse wurden wie in Tabelle 4 und 5 dargestellt erhalten. TABELLE 4
Es wurde aus den Tabellen 1 bis 4 und Figuren 2 bis 5 bestätigt, dass die Ausführungsformen 1, 2 und 3 unter Verwendung von MT-Ruß, der in der zuzumischenden Rußmenge erhöht war, frei von einer abrupten Verminderung im Widerstandswert waren. Wird der MT-Ruß um etwa 25 Gewichtsteile in Bezug auf 100 Gewichtsteile Siliconkautschuk erhöht, vermindert sich der Widerstandswert in einer proportionalen Weise mäßig. Im Gegensatz dazu wurde in jedem Ver gleichsbeispiel bestätigt, dass Bereiche vorlagen, in welchen der Widerstandswert durch eine leichte Änderung in den Gewichtsteilen (z.B. in Vergleichsbeispiel 1 eine Zunahme um 2 Gewichtsteile von 12 auf 13 Gewichtsteile) abrupt abnahm.
[Alterung durch Anlegung einer konstanten Spannung]
(Ausführungsform 4)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 1 hergestellt und gemessen, außer dass der Siliconrohkautschuk von Ausführungsform 1 in 100 Gewichtsteile TSE260-3U geändert wurde und 70 Gewichtsteile von vorstehend erwähntem N991 zugesetzt wurden. Der Widerstandswert wurde zu den jeweiligen Zeiten im Verlauf von 30 Minuten und 1 Stunde im Zustand des kontinuierlichen Anlegens einer Spannung von 500 V bestimmt. Die Ergebnisse wurden wie in 6 dargestellt erhalten.
(Vergleichsbeispiel 4)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 4 hergestellt und gemessen, außer dass der N991 von Ausführungsform 4 in 40 Gewichtsteile SRF-L#35 (Produktname, hergestellt von Asahi Carbon) mit einem spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 24,0 m²/g, einer Dibutylphthalatabsorptionszahl von 50 cm³/100 g und einer mittleren Teilchengröße von 78 nm geändert wurde. Die Ergebnisse wurden wie in 6 dargestellt erhalten.
(Ausführungsform 5)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 1 hergestellt und gemessen, außer dass vorstehend erwähnter N991 in 75 Gewichtsteilen dem Siliconrohkautschuk von Ausführungsform 1 zugesetzt wurde. Widerstandswerte wurden zu den jeweiligen Zeiten im Verlauf von 30 Minuten, 1 Stunde und anschließend jede Stunde bei oder vor dem Verlauf von 4 Stunden bestimmt. Die Ergebnisse wurden wie in 7 dargestellt erhalten.
(Vergleichsbeispiel 5)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 5 hergestellt und gemessen, außer dass der N991 von Ausführungsform 5 in 60 Gewichtsteile Sevacarb MT-CI (Produktname, hergestellt von Columbian Carbon) geändert wurde. Die Ergebnisse wurden wie in 7 dargestellt erhalten.
Es wurde aus den 6 und 7 bestätigt, dass in den Ausführungsformen 4 und 5 während des Anlegens von Spannung nahezu keine Variationen im Widerstandswert vorlagen, wohingegen in den Vergleichsbeispielen 4 und 5 der Widerstandswert zu den jeweiligen Zeitpunkten nach dem Verlauf von 30 Minuten und 1 Stunde stark vermindert war.
[Abhängigkeit von der Spannungsveränderung]
(Ausführungsform 6)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 1 hergestellt, außer dass vorstehend erwähnter N991 in 45 Gewichtsteilen als Siliconrohkautschuk zu 100 Gewichtsteilen TSE201 (Produktname, hergestellt von GE Toshiba Silicone) zugesetzt wurde. Die Stromwerte der Probe wurden bei normaler Temperatur und Feuchtigkeit unter Verwendung des Amperemeters gemessen, während die Spannungsanlegung von 0 auf 2000 V geändert wurde. Ein Widerstandswert R (Ω·cm) der Probe beim Anlegen von 500 V wurde auf der Basis des Ohmschen Gesetzes bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 und 8 dargestellt.
(Ausführungsform 7)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 6 hergestellt und gemessen, außer dass der Siliconrohkautschuk von Ausführungsform 6 in TSE260-SU geändert wurde und die zuzumischende Menge von N991 in 75 Gewichtsteile geändert wurde. Die Ergebnisse wurden wie in Tabelle 5 dargestellt erhalten.
(Ausführungsform 8)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 6 hergestellt und gemessen, außer dass N991 von Ausführungsform 6 in 45 Gewichtsteile LPT geändert wurde. Ein Ergebnis wurde wie in Tabelle 5 dargestellt erhalten.
(Ausführungsform 9)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 6 hergestellt und gemessen, außer dass LPT von Ausführungsform 8 in der zuzumischenden Menge auf 70 Gewichtsteile geändert wurde. Ein Ergebnis wurde wie in Tabelle 5 dargestellt erhalten.
(Ausführungsform 10)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 6 hergestellt und gemessen, außer dass der Siliconrohkautschuk von Ausführungsform 6 in TSE260-SU geändert wurde und der N991 in 70 Gewichtsteile N908-UP geändert wurde. Ein Ergebnis wurde wie in Tabelle 5 dargestellt erhalten.
(Vergleichsbeispiel 6)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 6 hergestellt und gemessen, außer dass der Siliconrohkautschuk von Ausführungsform 6 in TSE260-SU geändert wurde und der Ruß in 60 Gewichtsteile Sevacarb MT-CI geändert wurde. Die Ergebnisse wurden wie in Tabelle 5 und 8 dargestellt erhalten.
(Vergleichsbeispiel 7)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 6 hergestellt und gemessen, außer dass der Ruß von Vergleichsbeispiel 6 in 40 Gewichtsteile SRF- L#35 (Produktname, hergestellt von Asahi Carbon) geändert wurde. Ein Ergebnis wurde wie in Tabelle 5 dargestellt erhalten.
(Vergleichsbeispiel 8)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 6 hergestellt und gemessen, außer dass der Ruß von Vergleichsbeispiel 6 in 18 Gewichtsteile HAF#70 (Produktname, hergestellt von Asahi Carbon) mit einem spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 77,0 m²/g, einer Dibutylphthalatabsorptionszahl von 101 cm³/100 g und einer mittleren Teilchengröße von 26 nm geändert wurde. Ein Ergebnis wurde wie in Tabelle 5 dargestellt erhalten.
(Vergleichsbeispiel 9)
Eine Probe wurde gleichermaßen wie in Ausführungsform 6 hergestellt und gemessen, außer dass der Ruß von Vergleichsbeispiel 6 in 30 Gewichtsteile Raven 22 (Produktname, hergestellt von Columbian Carbon) mit einem spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 22,0 m²/g, einer Dibutylphthalatabsorptionszahl von 113 cm³/100 g und einer mittleren Teilchengröße von 83 nm geändert wurde. Ein Ergebnis wurde wie in Tabelle 5 dargestellt erhalten.
TABELLE 5
Aus Tabelle 5 und 8 wurde bestätigt, dass die Ausführungsformen 6 bis 10 unter Verwendung von MT-Ruß einen Widerstandswert aufweisen, der selbst dann nahezu konstant gehalten wurde, als die Spannungsanlegung erhöht wurde. Unter der Voraussetzung, dass ein Stromwert beim Anlegen von 1000 V I₁ ist und ein Stromwert beim Anlegen von 2000 V I₂ ist, liegt die lineare Vergrößerung, ausgedrückt durch I₂/2 I₁, im Bereich von 1,2 bis 1,5 und ist die Abhängigkeit von der Spannung extrem niedrig. Im Gegensatz dazu nimmt in den Vergleichsbeispielen 6 bis 9 ohne die Verwendung von MT-Ruß der Widerstandswert mit Zunahme der Spannungsanlegung stark ab. Beim Anlegen von 2000 V floss ein Überstrom, wodurch es unmöglich wurde, einen Stromwert I₂ zu messen. Folglich konnte eine lineare Vergrößerung nicht berechnet werden.

Claims

Rußhaltige, halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung, wobei der Ruß thermischen Ruß mit einem spezifischen Oberflächenbereich – Stickstoffabsorptionsverfahren – von 8,0 bis 10,0 m²/g, eine Dibutylphthalat-Absorptionszahl von 30 bis 40 cm³/100 g und eine mittlere Teilchengröße von 240 bis 330 nm aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der thermische Ruß einen spezifischen Oberflächenbereich von 9,0 bis 9,5 m²/g, eine Dibutylphthalat-Absorptionszahl von 34 bis 40 cm³/100 g und eine mittlere Teilchengröße von 240 bis 310 nm aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der thermische Ruß einen spezifischen Oberflächenbereich von 9,0 bis 9,5 m²/g, eine Dibutylphthalat-Absorptionszahl von 34 bis 40 cm³/100 g und eine mittlere Teilchengröße von 240 bis 320 nm aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Siliconkautschuk wärmegehärteter Kautschuk auf der Basis von Polyorganosilosan ist.
Kautschukwalze, umfassend: – ein Leitendes Kernelement und – eine auf einer peripheren Außenfläche des leitenden Kernelements aufgetragene Siliconkautschukschicht, wobei die Siliconkautschukschicht eine rußhaltige halbleitende Siliconkautschukzusammensetzung umfasst, wobei der Ruß wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definierten thermischen Ruß einschließt.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei der Siliconkautschuk wärmegehärteter Kautschuk auf der Basis von Polyorganosiloxan ist.