JP2004307715A

JP2004307715A - Polymeric material, image-forming component using the same and image forming apparatus

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Publication number: JP2004307715A
Application number: JP2003105456A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Okabe; 忠広岡部; Hitoshi Kakii; 仁志柿井; Yoshie Takahashi; 美江高橋
Original assignee: Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Chemicals Inc
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymeric material in which defect of a member composed of a conventional polymeric material is solved and permanent compression set under high-temperature and high-moisture environment is excellent, and to provide an image-forming apparatus component using the material and an image-forming apparatus. <P>SOLUTION: In the polymeric material obtained by reacting a polyether polyol with a polyisocyanate, the polyether polyol is represented by formula (1) (wherein (m), (n) and (t) are each an integer of ≥0) and the polyether polyol comprises 31-80 mass% ethylene oxide. The image-forming member is obtained by using the polymeric material. The image-forming apparatus is obtained by attaching the image-forming member. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子材料、それを用いた画像形成装置部品及び画像形成装置に関する。更に詳しくは、本発明は、諸特性に優れた電子写真プロセス等に好適に用いられる高分子材料、それを用いた画像形成装置部品及び該部品を帯電用部品、現像用部品、トナー供給用部品、転写用部品或いはクリーニング用部品として装着した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術の進歩に伴い、乾式電子写真装置等の画像形成装置には、帯電用、現像用、転写用、トナー供給用、クリーニング用等に供される部品の部材として、高分子材料からなる部材が注目されており、帯電ローラー、現像ローラー、転写ローラー、トナー供給ローラー及びクリーニングローラー等の弾性を有するローラーやトナー層規制ブレード及びクリーニングブレード等の弾性を有するブレード等の形態で用いられる。これらの目的に使用される高分子材料からなる部材には、通常ゴム又はポリウレタン等の高分子エラストマーやフォームが用いられ、低硬度であることが求められている。
【０００３】
近年、地球環境保護により従来の発泡材であるフルオロカーボン（フロン）が使用できなくなり、従来フロン使用の際には、発泡助剤であった水を、この代替発泡材として従来の発泡効果に見合うように用いるため、配合上使用する水の量が増加している。更に、近年は低硬度化のための低密度化が要望され、発泡材として使用する水の量は更に増加の傾向にある。水を増加させることは、発生炭酸ガス量を増加させるため、軟質フォームの密度を低下させるには有効であるが、生成する芳香族ポリ尿素は、軟質フォームの圧縮永久歪を悪化させる。特に、温度４０℃／湿度９５％のような高温高湿の環境下での圧縮永久歪が大きいという問題があった。
【０００４】
前記高分子材料に用いられるポリオールとしては、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合して得られたポリエーテルポリオール、或いはテトラヒドロフラン等を開環重合して得られたポリエーテルポリオール等が挙げられる。これらエチレンオキサイド含有ポリエーテルの種類としては、エチレンオキサイドを末端に含有したものと、エチレンオキサイドを全体にランダムに含有したものの２種類が挙げられる。
【０００５】
末端にエチレンオキサイドを含有するポリエーテルポリオールの水酸基は、１級アルコールとなり易く、反応性に優れ、モールド成形時には好んで使用されている。しかしながら、化学式の構造上、３０質量％を超えるエチレンオキサイドを末端のみに含有することは難しく、高反応化のためにエチレンオキサイドをランダムに含有したポリエーテルポリオールが使用されていた。このエチレンオキサイドをランダムに含有したポリオールは、反応性に優れる。しかし、高分子形成反応がオープン化（低樹脂化）し易く、高分子材料を得るのが非常に難しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、このような従来の高分子材料からなる部材がもつ欠点を克服し、高温高湿環境下での圧縮永久歪の優れた高分子材料、この材料を用いた画像形成装置部品及び画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られる高分子材料において、該ポリエーテルポリオールが下記式（１）で示され、かつ該ポリエーテルポリオールがエチレンオキサイドを３１〜８０質量％含有することを特徴とする高分子材料が提供される。
【０００８】
【化２】

式中、ｍ、ｎ及びｔは０以上の整数である。
【０００９】
また、本発明に従って、上記高分子材料を用いた画像形成部品及びこの画像形成部品を装着した画像形成装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られる高分子材料で、前記ポリエーテルポリオールが、上記式（１）で表される如く、末端に集中して存在していることを特徴とする高分子材料を用いた部材は、高温高湿下での圧縮永久歪に優れ、電子写真装置等の画像形成装置用の部材として、好適であることを見出した。本発明は、係る知見に基づいて完成したものである。
【００１２】
一般的なエチレンオキサイド末端含有ポリエーテルポリオールの中で、エチレンオキサイド含有量は最大でも３０質量％程度である。本発明者らは、エチレンオキサイドの含有量に着目し、通常高分子材料用としては使用せずに、界面活性剤として使用されるポリエーテルポリオールを発見した。
【００１３】
前記界面活性剤用ポリエーテルポリオールは、エチレンオキサイドを末端にのみ有し、エチレンオキサイド含有量が３１〜８０質量％である。前記ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートを用いて得られた高分子材料が、高温高湿下での圧縮永久歪に優れ、電子写真装置等の画像形成装置用の部材として特に好ましいものである。すなわち、エチレンオキサイド含有量が３０質量％以下であると、反応性の低下から、高分子形成反応が十分に行われない。また、８０質量％を超えた場合、反応性向上により独立気泡性（クローズ化）が向上し、モールド成形等には適さない。このポリエーテルポリオールは一種用いてもよいし、二種以上を用いてもよく、また、本発明の効果が損なわれない範囲で、所望により、他の各種ポリオールと適宜組み合せて用いることができる。
【００１４】
前記ポリエーテルポリオールと組み合せる他の各種ポリオールとしては、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオール等が挙げられる。なかでも、ポリエーテルポリオールの少なくとも一部をポリエーテルポリオール中でエチレン性不飽和単量体（アクリロニトリル、スチレン、メタクリル酸メチル及び塩化ビニリデン等）の重合により変性した通称ポリマーポリオール（商品名：三井武田ケミカル）、エチレンオキサイドを６０〜９５モル％ランダム付加重合させたポリエーテルポリオール等が挙げられる。これらのポリオールを一部併用することによりフォームの湿熱耐久性を低下させることなく、通気性向上等を図ることができる。
【００１５】
一方、前記ポリエーテルポリオールと反応させて高分子材料を得るのに用いられるポリイソシアネートとしては、特に制限は無く、従来公知の各種ポリイソシアネートの中から、適宜選択して使用することができる。このポリイソシアネートの例としては、トリレンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート及びその誘導体、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート及びその誘導体、イソホロンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート及びその誘導体等が挙げられる。前記誘導体としては、例えば、多核体やポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物及びビュレット変性物等を挙げることができる。これらのポリイソシアネートの中で、トリレンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート及びその誘導体を主成分とするものは、得られる高分子材料からなる部材の低硬度化、湿熱耐久性を向上させるので好適である。
【００１６】
本発明においては、トリレンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート及びその誘導体を一種用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。また、所望により、本発明の目的が損なわれない範囲で、前記トリレンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート及びその誘導体と共に、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート及びその誘導体を併用することができる。これらポリイソシアネートの配合量としては特に制限は無いが、ＮＣＯインデックスが６０〜１２０％になるように配合量を設定することが好ましく、より好ましくは７０〜１０５％の範囲である。
【００１７】
本発明の高湿熱耐久性の高分子材料は、前記ポリオール、ポリイソシアネート、及び所望により用いられる整泡剤、触媒、水、その他助剤から製造される。整泡剤は、ポリジメチルシロキサンとＥＯ／ＰＯ共重合物からの水溶性ポリエーテルシロキサン、スルホン化リシノール酸のナトリウム塩やこれらとポリシロキサン・ポリオキシアルキレンコポリマーとの混合物等が挙げられる。これらの整泡剤の中で、ポリジメチルシロキサンとＥＯ／ＰＯ共重合物からの水溶性ポリエーテルシロキサンが好適である。使用量は全ポリオール１００質量部に対して、０．１〜３質量部が好ましい。
【００１８】
触媒は、特に制限は無く、従来公知のものを使用してもよい。触媒の使用量は全ポリオール１００質量部に対して、０．００５〜１０質量部を使用することが好適である。触媒としては、例えば、アミン系触媒｛トリエチレンジアミン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）−５−ノネン、１，２−ジメチルイミダゾール、Ｎ−エチルモルホリン及びＮ−メチルモルホリン等｝や、有機金属系触媒｛オクチル酸錫、オレイン酸錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テトラ−ｉ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン及びテトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタン等｝や、前記アミン系触媒及び有機金属系触媒の初期活性を低下させた有機酸塩触媒（カルボン酸塩やホウ酸塩等）が用いられる。この触媒は一種用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。
【００１９】
水は、ポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生することにより発泡剤として使用される。通常使用される量は、全ポリオール１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、更に好ましくは０．１〜５質量部である。また、地球環境保護の目的で開発されたクロロフルオロカーボン類（ＨＦＣ−１３４Ａ等）、炭化水素（シクロペンタン等）、その他の発泡剤を助剤として水と併用しても本発明の主旨を損なうものではない。
【００２０】
その他助剤として、架橋剤、難燃剤、着色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、酸化防止剤及び導電性付与剤等が挙げられる。これらのその他助剤を必要に応じて添加してもなんら本発明の主旨を損なうものではない。
【００２１】
本発明の高分子材料の製造方法については、特に制限は無く常法によればよい。その一例を示せば次の通りである。まず、前記のポリオール、ポリイソシアネート及び所望により用いられる整泡剤、触媒、水、その他助剤等を均質に混合した後、加熱して反応硬化させることにより、本発明の高分子材料が得られる。原料を混合する際の温度や時間については特に制限は無いが、混合温度は、通常１０〜９０℃、好ましくは２０〜６０℃の範囲であり、混合時間は、通常１秒〜１０分間、好ましくは３秒〜５分間程度である。また、加熱して反応硬化させる際、従来公知の方法により、発泡させることにより、ポリウレタンフォームからなる高分子材料を作製することができる。ここでの発泡方法については特に制限は無く、発泡剤を用いる方法、機械的な攪拌により気泡を混入する方法等、いずれの方法をも用いることができる。なお、発泡倍率は、適宜定めればよく、特に制限は無い。
【００２２】
本発明の画像形成装置部品は、このようにして得られた高分子材料を用いたものであって、該画像形成装置部品がローラーである場合には、通常、鉄にメッキを施したものやステンレス鋼等からなる芯金を、前記の高分子材料で被覆することにより製造される。用途によっては、導電性付与剤を添加してもよいし、導電性や半導電性、或いは絶縁性の塗料により、その外側を塗装してもよい。本発明の画像形成装置部品は、その用途については特に制限は無いが、例えば帯電用部材、現像用部材、転写用部材、トナー供給用部材及びクリーニング用部材等に装着してなるものである。
【００２３】
金属部材とポリウレタン部材の接合方法については特に制限は無いが、金属部材を予めモールド（成形型）内部に配設しておきポリウレタン組成物を注型硬化する方法や、ポリウレタン部材を所定の形状に成形した後接着する方法等を用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて金属部材とポリウレタンフォームの間に接着層を設けることができ、この接着層としては、接着剤やホットメルトシート等の公知の材料を用いることができる。ポリウレタン部材の形成方法としては特に制限は無く、公知の方法、例えば前述した所定の形状のモールドに注型する方法の他に、ブロックから切削加工により、所定の寸法に切り出す方法、研磨処理により所定の寸法にする方法、或いはこれらの方法を適宜組み合せる方法等を用いることができる。本発明の高分子材料であるポリウレタンを用いた画像形成装置部品の種類としては特に制限は無いが、帯電ローラー、現像ローラー、トナー供給ローラー、転写ローラー、クリーニングローラー、トナー層規制ブレード、クリーニングブレード等を挙げることができる。
【００２４】
図１は、本発明の画像形成装置部品をトナー供給ローラーとして装着した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す説明図であって、本発明に係るトナー供給ローラー３と潜電潜像を保持した画像形成体１との間に現像ローラー２がその外周面を画像形成体１の表面に近接させた状態で配設され、かつ画像形成体１に紙等の記録媒体８を介して、転写ローラー５を当接させた構造を示している。トナー供給ローラー３、現像ローラー２及び画像形成体１を矢印方向に回転させることにより、トナーがトナー供給ローラー３により、現像ローラー２の表面に供給され、層規制ブレード４によって均一な薄層に整えられた後、画像形成体１上の潜像に付着し、該潜像が可視化される。そして画像形成体１と転写ローラー５との間に電界を発生させることにより、画像形成体１上のトナー画像を記録媒体８に転写させる。また、６はクリーニングローラーであり、このクリーニングローラー６により、転写後に画像形成体１表面に残留するトナーが除去される。なお、７は帯電ローラーである。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１〜１１及び比較例１〜４）
まず、下表１に示す組成のポリオール成分（ポリオール、整泡剤、触媒及び水等）とポリイソシアネートを液温２５℃に調整した。そして、両液を、各ＮＣＯインデックスとなるように配合し、攪拌羽根で５秒間攪拌した後、４０℃に温調したトナー供給ロール用成形型に注入してトナー供給ロールを製造し、各種物性を評価した。
【００２７】
＜評価＞
モールド成形性は、良好：○、やや困難だが良好：△、不良：×と評価した。
【００２８】
成形品の硬度は、図２（ａ）及び（ｂ）に示される如く、トナー供給ロールを、その両端の芯金部分において支持し、そしてそのポリウレタンフォーム層を５０ｍｍ幅（厚さ：１０ｍｍ）の板状押圧面を有する治具にて、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で押圧したときの、１ｍｍ変位（圧縮）時の荷重（ｇ）。その数値が大きくなるほど、ポリウレタンフォーム層の硬さが高い、すなわち硬いことを示している。測定ポイントは、図示の如く、周方向の９０度毎に４ヶ所を測定した平均値である。
【００２９】
成形品の湿熱永久歪は、図３（ａ）及び（ｂ）に示される如く、トナー供給ロールを、その両端の芯金部分において支持し、そしてそのポリウレタンフォーム層に、φ１６ｍｍのスリーブを１．５ｍｍ変位（圧縮）させた状態で、温度５０℃／湿度９５％の環境下に７２時間放置し、取り出し解放後３０分経過した後の復元度合いを示したものである（ＪＩＳＫ６２０２に準拠：Ｃ_Ｓ＝（ｔ_０−ｔ_１）／１．５×１００、Ｃ_Ｓ：圧縮永久歪率（％）、ｔ_０：初めの成形品の半径（ｍｍ）、ｔ_１：試験後の成形品の半径（ｍｍ））。湿熱永久歪は、１５％以下であることが好ましい。
【００３０】
【表１】

【００３１】
１）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価３２、エチレンオキサイドを末端に約５０％含有するポリエーテルポリオール
２）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価３２、エチレンオキサイドを末端に約４０％含有するポリエーテルポリオール
３）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価１５、エチレンオキサイドを末端に約８０％含有するポリエーテルポリオール
４）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価２９、エチレンオキサイドを末端に約２０％含有するポリエーテルポリオール
５）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価３３、エチレンオキサイドを末端に約１４％含有するポリエーテルポリオール
６）三井武田ケミカル（株）製ポリマーポリオール、ＯＨ価２８
７）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価４９、エチレンオキサイドをランダムに約７０％含有するポリエーテルポリオール
８）日本ユニカ（株）製シリコーン整泡剤
９）東ソー（株）製第三級アミン触媒
１０）三共エアプロダクツ（株）製第三級アミン触媒
１１）日本ポリウレタン工業（株）製ポリイソシアネート、ＮＣＯ＝４５％
１２）日本ポリウレタン工業（株）製ポリイソシアネート、ＮＣＯ＝３６％
１３）日本ポリウレタン工業（株）製ＴＤＩ、ＮＣＯ＝４８％
１４）日本ポリウレタン工業（株）製カルボジイミド変性ＭＤＩ、ＮＣＯ＝２９％
１５）日本ポリウレタン工業（株）製ポリイソシアネート、ＮＣＯ＝３１％
前記表１の結果から、実施例１〜１１に記載のポリオールＰＥ−７５、ＰＥ−６４及びＰＥ−７８はエチレンオキサイドが末端に集中して存在しているポリオールであるため、いずれも良好な湿熱永久歪を示した。いずれのポリオールもエチレンオキサイドを３１〜８０質量％含有したポリエーテルポリオールであり、官能基数に関わらず、良好な湿熱永久歪を示す。但し、ＰＥ−７８成形品は、エチレンオキサイドを８０質量％含有したポリオールであるため、独立気泡性（クローズ化）が強い成形品である。これに対し、比較例品はエチレンオキサイド含有量が１４〜２０質量％と低いため、いずれの湿熱永久歪が不良である。特に、低官能基数である比較例１及び２の湿熱永久歪は極めて悪い。
【００３２】
【発明の効果】
上述したように、本発明によって、高温高湿下での圧縮永久歪の優れた高分子材料、この材料を用いた画像形成装置部品及び画像形成装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置部品をトナー供給ローラーとして装着した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す説明図である。
【図２】トナー供給ロールのポリウレタンフォーム層の硬度の測定方法を示す説明図であって、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は側面説明図である。
【図３】トナー供給ロールのポリウレタンフォーム層の湿熱永久歪の測定方法を示す説明図であって、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は側面説明図である。
【符号の説明】
１画像形成体
２現像ローラー
３トナー供給ローラー
４層規制ブレード
５転写ローラー
６クリーニングローラー
７帯電ローラー
８記録媒体
９スキン層
１０芯金
１１ポリウレタンフォーム層
１２スリーブ（φ１６ｍｍ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polymer material, an image forming apparatus component using the same, and an image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to a polymer material suitably used in an electrophotographic process or the like having excellent characteristics, an image forming apparatus component using the same, and a charging component, a developing component, and a toner supplying component. And an image forming apparatus mounted as a transfer component or a cleaning component.
[0002]
[Prior art]
With the development of electrophotographic technology, image forming apparatuses such as dry electrophotographic apparatuses are made of a polymer material as a member of parts provided for charging, developing, transferring, toner supplying, cleaning, and the like. The member is attracting attention, and is used in the form of an elastic roller such as a charging roller, a developing roller, a transfer roller, a toner supply roller, and a cleaning roller, and an elastic blade such as a toner layer regulating blade and a cleaning blade. For a member made of a polymer material used for these purposes, a polymer elastomer or foam such as rubber or polyurethane is usually used, and low hardness is required.
[0003]
In recent years, the conventional foaming material fluorocarbon (CFC) can no longer be used due to global environmental protection. When using CFCs, water, which was a foaming aid, was used as an alternative foaming material to match the conventional foaming effect. , The amount of water used in the formulation is increasing. Further, in recent years, lower density for lower hardness has been demanded, and the amount of water used as a foaming material tends to further increase. Increasing the amount of water increases the amount of carbon dioxide gas generated, and is effective in lowering the density of the flexible foam. However, the aromatic polyurea produced deteriorates the compression set of the flexible foam. In particular, there is a problem that the compression set is large under a high temperature and high humidity environment such as a temperature of 40 ° C. and a humidity of 95%.
[0004]
Examples of the polyol used for the polymer material include polyether polyols obtained by addition polymerization of alkylene oxides such as ethylene oxide and propylene oxide, and polyether polyols obtained by ring-opening polymerization of tetrahydrofuran and the like. Can be As the types of these ethylene oxide-containing polyethers, there are two types, one containing ethylene oxide at the terminal and one containing ethylene oxide randomly.
[0005]
The hydroxyl group of the polyether polyol containing ethylene oxide at the terminal is apt to be a primary alcohol, has excellent reactivity, and is preferably used in molding. However, due to the structure of the chemical formula, it is difficult to contain more than 30% by mass of ethylene oxide only at the terminal, and a polyether polyol containing ethylene oxide at random has been used for high reaction. The polyol containing this ethylene oxide at random has excellent reactivity. However, the polymer formation reaction tends to be open (low resin), and it is very difficult to obtain a polymer material.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to overcome the drawbacks of such a conventional member made of a polymer material, and to provide a polymer material excellent in compression set under a high-temperature and high-humidity environment; And an image forming apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a polymer material obtained by reacting a polyether polyol with a polyisocyanate, the polyether polyol is represented by the following formula (1), and the polyether polyol contains ethylene oxide by 31 to 80% by mass. A polymer material characterized by containing is provided.
[0008]
Embedded image

In the formula, m, n and t are integers of 0 or more.
[0009]
Further, according to the present invention, there is provided an image forming part using the above-mentioned polymer material and an image forming apparatus equipped with the image forming part.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0011]
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, a polymer material obtained by reacting a polyether polyol and a polyisocyanate, wherein the polyether polyol is represented by the above formula (1) As shown, a member using a polymer material characterized by being concentrated at the end is excellent in compression set under high temperature and high humidity, and is suitable for an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus. It has been found that it is suitable as a member. The present invention has been completed based on such findings.
[0012]
Among general ethylene oxide terminal-containing polyether polyols, the content of ethylene oxide is at most about 30% by mass. The present inventors have paid attention to the content of ethylene oxide, and have found a polyether polyol that is used not as a polymer material but as a surfactant.
[0013]
The polyether polyol for a surfactant has ethylene oxide only at the terminal, and has an ethylene oxide content of 31 to 80% by mass. The polymer material obtained by using the polyether polyol and the polyisocyanate has excellent compression set under high temperature and high humidity, and is particularly preferable as a member for an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus. That is, if the ethylene oxide content is 30% by mass or less, the polymer formation reaction is not sufficiently performed due to a decrease in reactivity. On the other hand, when the content exceeds 80% by mass, the closed cells are improved (closed) due to the improvement in reactivity, which is not suitable for molding or the like. This polyether polyol may be used singly or in combination of two or more, and may be used in combination with other various polyols, as desired, as long as the effects of the present invention are not impaired.
[0014]
Examples of other various polyols that can be combined with the polyether polyol include a polyether polyol and a polyester polyol. Above all, a so-called polymer polyol obtained by modifying at least a part of a polyether polyol by polymerization of an ethylenically unsaturated monomer (acrylonitrile, styrene, methyl methacrylate, vinylidene chloride, etc.) in the polyether polyol (trade name: Takeda Mitsui) Chemical), and polyether polyol obtained by random addition polymerization of ethylene oxide at 60 to 95 mol%. By using a part of these polyols, it is possible to improve the air permeability without lowering the wet heat durability of the foam.
[0015]
On the other hand, the polyisocyanate used to obtain the polymer material by reacting with the polyether polyol is not particularly limited, and may be appropriately selected from conventionally known various polyisocyanates. Examples of the polyisocyanate include aromatic polyisocyanates and derivatives thereof such as tolylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate, aliphatic polyisocyanates and derivatives thereof such as hexamethylene diisocyanate, and alicyclic polyisocyanates and derivatives thereof such as isophorone diisocyanate. Is mentioned. As the derivative, for example, a urethane modified product modified with a polynuclear compound or a polyol, a dimer formed by forming uretdione, an isocyanurate modified product, a carbodiimide modified product, a uretonimine modified product, an alohananate modified product, a urea modified product, and a buret modified product And the like. Among these polyisocyanates, those containing an aromatic polyisocyanate such as tolylene diisocyanate or diphenylmethane diisocyanate or a derivative thereof as a main component improve the hardness and wet heat durability of a member made of a polymer material obtained. This is preferred.
[0016]
In the present invention, one kind of aromatic polyisocyanate such as tolylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate and derivatives thereof may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination. In addition, if desired, an aliphatic polyisocyanate such as hexamethylene diisocyanate and an alicyclic ring such as isophorone diisocyanate together with the aromatic polyisocyanate such as tolylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate, and derivatives thereof, as long as the object of the present invention is not impaired. Formula polyisocyanates and derivatives thereof can be used in combination. The amount of these polyisocyanates is not particularly limited, but is preferably set so that the NCO index is 60 to 120%, and more preferably 70 to 105%.
[0017]
The high-humidity heat-resistant polymer material of the present invention is produced from the above-mentioned polyol, polyisocyanate, and optionally a foam stabilizer, a catalyst, water and other auxiliaries. Examples of the foam stabilizer include water-soluble polyether siloxane from polydimethylsiloxane and EO / PO copolymer, sodium salt of sulfonated ricinoleic acid, and a mixture of these with a polysiloxane / polyoxyalkylene copolymer. Among these foam stabilizers, polydimethylsiloxane and a water-soluble polyether siloxane from an EO / PO copolymer are preferred. The amount used is preferably 0.1 to 3 parts by mass based on 100 parts by mass of the total polyol.
[0018]
The catalyst is not particularly limited, and a conventionally known catalyst may be used. It is preferable to use 0.005 to 10 parts by mass of the catalyst based on 100 parts by mass of the total polyol. Examples of the catalyst include amine catalysts such as triethylenediamine, bis (dimethylaminoethyl) ether, N, N, N ′, N′-tetramethylhexanediamine, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) -7. -Undecene, 1,5-diazabicyclo (4,3,0) -5-nonene, 1,2-dimethylimidazole, N-ethylmorpholine and N-methylmorpholine, etc., and organometallic catalysts {tin octylate, olein Tin acid, dibutyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, tetra-i-propoxytitanium, tetra-n-butoxytitanium, tetrakis (2-ethylhexyloxy) titanium and the like, and the initial activity of the amine catalyst and the organometallic catalyst Organic acid catalysts (such as carboxylate and borate) are used. One of these catalysts may be used, or two or more of them may be used in combination.
[0019]
Water is used as a blowing agent by reacting with polyisocyanate to generate carbon dioxide gas. The amount usually used is preferably from 0.1 to 10 parts by mass, more preferably from 0.1 to 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total polyol. Also, chlorofluorocarbons (HFC-134A, etc.), hydrocarbons (cyclopentane, etc.) and other blowing agents developed for the purpose of protecting the global environment, even when used in combination with water, will impair the gist of the present invention. is not.
[0020]
Other auxiliary agents include a crosslinking agent, a flame retardant, a coloring agent, an ultraviolet absorber, an antioxidant, an antioxidant, and a conductivity imparting agent. The addition of these other auxiliaries as needed does not impair the gist of the present invention.
[0021]
The method for producing the polymer material of the present invention is not particularly limited, and may be a conventional method. An example is as follows. First, the above-mentioned polyol, polyisocyanate and optionally used foam stabilizer, catalyst, water, other auxiliaries and the like are homogeneously mixed, and then heated and reacted and cured to obtain the polymer material of the present invention. . The temperature and time for mixing the raw materials are not particularly limited, but the mixing temperature is usually in the range of 10 to 90 ° C, preferably 20 to 60 ° C, and the mixing time is usually 1 second to 10 minutes, preferably Is about 3 seconds to 5 minutes. In addition, when the reaction is cured by heating, a polymer material made of a polyurethane foam can be produced by foaming by a conventionally known method. The foaming method here is not particularly limited, and any method such as a method using a foaming agent and a method of mixing bubbles by mechanical stirring can be used. The expansion ratio may be determined as appropriate, and is not particularly limited.
[0022]
The image forming apparatus component of the present invention uses the polymer material obtained as described above, and when the image forming apparatus component is a roller, it is usually a plated iron or It is manufactured by coating a core made of stainless steel or the like with the above-mentioned polymer material. Depending on the use, a conductivity-imparting agent may be added, or the outside thereof may be coated with a conductive, semiconductive, or insulating paint. The use of the component of the image forming apparatus of the present invention is not particularly limited. For example, the component is mounted on a charging member, a developing member, a transfer member, a toner supplying member, a cleaning member, and the like.
[0023]
There is no particular limitation on the joining method of the metal member and the polyurethane member. However, a method in which the metal member is disposed in advance in a mold (molding mold) and the polyurethane composition is cast and cured, or the polyurethane member is formed into a predetermined shape. A method of bonding after molding can be used. In either method, an adhesive layer can be provided between the metal member and the polyurethane foam as needed, and a known material such as an adhesive or a hot melt sheet can be used as the adhesive layer. There is no particular limitation on the method of forming the polyurethane member, and in addition to a known method, for example, a method of casting into a mold having a predetermined shape as described above, a method of cutting out a block from a block to a predetermined size, and a method of polishing by a polishing process. , Or a method of appropriately combining these methods. There is no particular limitation on the type of the image forming apparatus component using the polyurethane that is the polymer material of the present invention, but a charging roller, a developing roller, a toner supply roller, a transfer roller, a cleaning roller, a toner layer regulating blade, a cleaning blade, etc. Can be mentioned.
[0024]
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of an electrophotographic image forming apparatus in which the image forming apparatus component of the present invention is mounted as a toner supply roller, and holds a toner supply roller 3 and a latent electrostatic latent image according to the present invention. The developing roller 2 is disposed between the image forming member 1 and the outer peripheral surface of the developing roller 2 so as to be close to the surface of the image forming member 1, and is transferred to the image forming member 1 via a recording medium 8 such as paper. The structure in which the roller 5 is brought into contact is shown. The toner is supplied to the surface of the developing roller 2 by the toner supply roller 3 by rotating the toner supply roller 3, the developing roller 2, and the image forming body 1 in the direction of the arrow, and is formed into a uniform thin layer by the layer regulating blade 4. After that, the latent image adheres to the latent image on the image forming body 1 and the latent image is visualized. Then, an electric field is generated between the image forming body 1 and the transfer roller 5 to transfer the toner image on the image forming body 1 to the recording medium 8. A cleaning roller 6 removes toner remaining on the surface of the image forming body 1 after transfer. Reference numeral 7 denotes a charging roller.
[0025]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0026]
(Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4)
First, a polyol component (polyol, foam stabilizer, catalyst, water, etc.) having the composition shown in Table 1 below and a polyisocyanate were adjusted to a liquid temperature of 25 ° C. Then, the two liquids were blended so as to have the respective NCO indexes, stirred for 5 seconds with a stirring blade, and then poured into a toner supply roll mold controlled at 40 ° C. to produce a toner supply roll. Was evaluated.
[0027]
<Evaluation>
The moldability was evaluated as good: good, slightly difficult but good: good, poor: bad.
[0028]
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the hardness of the molded product is such that the toner supply roll is supported at the cores at both ends thereof, and the polyurethane foam layer has a width of 50 mm (thickness: 10 mm). Load (g) at the time of 1 mm displacement (compression) when pressed at a speed of 10 mm / min with a jig having a plate-shaped pressing surface. The higher the value, the higher the hardness of the polyurethane foam layer, that is, the harder the polyurethane foam layer. As shown in the figure, the measurement points are average values measured at four points at every 90 degrees in the circumferential direction.
[0029]
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the wet heat set of the molded product is such that the toner supply roll is supported at the core metal portions at both ends thereof, and a φ16 mm sleeve is provided on the polyurethane foam layer. This is a graph showing the degree of restoration after leaving for 30 hours in an environment of a temperature of 50 ° C. and a humidity of 95% in a state of being displaced (compressed) by 5 mm for 30 minutes after taking out and releasing (according to JIS K6202: C _S = (t ₀ −t ₁ ) /1.5×100, C _S : compression set (%), t ₀ : radius of the first molded product (mm), t ₁ : radius of the molded product after test (Mm)). The wet heat permanent set is preferably 15% or less.
[0030]
[Table 1]

[0031]
1) Polyether polyol, Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd., OH value 32, polyether polyol containing about 50% ethylene oxide at the end 2) Polyether polyol, Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd., OH value 32, ethylene oxide Polyether polyol containing about 40% at the terminal 3) Polyether polyol manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., OH value 15, polyether polyol containing about 80% of ethylene oxide at the terminal 4) Polyether manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd. Ether polyol, polyether polyol containing OH value of 29, and ethylene oxide at about 20% at the terminal 5) Polyether polyol manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., OH value of 33, polyether polyol containing about 14% of ethylene oxide at the terminal 6) Polymer polyol manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. OH number 28
7) Polyether polyol, Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd., polyether polyol containing an OH value of 49 and about 70% ethylene oxide at random. 8) Silicone foam stabilizer from Nippon Yunika Co., Ltd. 9) Tosoh Co., Ltd. Tertiary amine catalyst 10) Tertiary amine catalyst manufactured by Sankyo Air Products Co., Ltd. 11) Polyisocyanate manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., NCO = 45%
12) Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd. polyisocyanate, NCO = 36%
13) TDI, NCO = 48%, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.
14) Carbodiimide-modified MDI manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., NCO = 29%
15) Polyisocyanate manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., NCO = 31%
From the results in Table 1, the polyols PE-75, PE-64, and PE-78 described in Examples 1 to 11 are polyols in which ethylene oxide is concentrated at the terminal, and therefore all have good wet heat. It showed permanent set. Each of the polyols is a polyether polyol containing 31 to 80% by mass of ethylene oxide, and shows good wet heat permanent set regardless of the number of functional groups. However, since the PE-78 molded product is a polyol containing 80% by mass of ethylene oxide, it is a molded product having strong closed cell properties (closed). On the other hand, since the comparative example product had a low ethylene oxide content of 14 to 20% by mass, any of the heat-and-moisture permanent set was poor. In particular, Comparative Examples 1 and 2, which have a low number of functional groups, have extremely poor wet heat set.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has made it possible to provide a polymer material excellent in compression set under high temperature and high humidity, an image forming apparatus component and an image forming apparatus using this material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of an electrophotographic image forming apparatus in which the image forming apparatus component of the present invention is mounted as a toner supply roller.
FIGS. 2A and 2B are explanatory views showing a method for measuring the hardness of a polyurethane foam layer of a toner supply roll, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side view.
FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams showing a method for measuring the wet heat permanent distortion of the polyurethane foam layer of the toner supply roll, wherein FIG. 3A is a plan explanatory diagram and FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming body 2 Developing roller 3 Toner supply roller 4 Layer regulation blade 5 Transfer roller 6 Cleaning roller 7 Charging roller 8 Recording medium 9 Skin layer 10 Core metal 11 Polyurethane foam layer 12 Sleeve (φ16 mm)

Claims

In a polymer material obtained by reacting a polyether polyol and a polyisocyanate, the polyether polyol is represented by the following formula (1), and the polyether polyol contains 31 to 80% by mass of ethylene oxide. Characteristic polymer material.

(Where m, n and t are integers of 0 or more)

The polymer material according to claim 1 or 2, wherein the polyether polyol has a primary terminal hydroxyl group.

The polymer material according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyisocyanate contains at least one of an aromatic polyisocyanate and a derivative thereof.

The polymer material according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyisocyanate contains at least one selected from the group consisting of diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate and derivatives thereof.

An image forming apparatus component comprising the polymer material according to claim 1.

The image forming apparatus according to claim 5, wherein the image forming apparatus component is at least one selected from the group consisting of a charging roller, a developing roller, a toner supply roller, a transfer roller, a cleaning roller, a toner layer regulating blade, and a cleaning blade. Equipment parts.

An image forming apparatus comprising the image forming apparatus component according to claim 5.