JP2005154567A - 難燃性ゴムベルト基材及びｏａ機器用ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】ハロゲンを含有しないエチレンプロピレンゴムを使用し、ベルトの製造における加工性や得られたベルトの機械的強度等の物理特性の低下が改善されたＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材並びに該ベルト基材を使用したＯＡ機器用難燃性ゴムベルトを提供する。
【解決手段】エチレンプロピレンゴム１００重量部に対して膨張性黒鉛が１０〜５０重量部添加されたものであるＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材とする。必要に応じて潤滑層、高剛性樹脂層等を積層してＯＡ機器用難燃性ゴムベルトとする。
【選択図】 なし

Description

本発明のゴムベルトは、複写機、プリンター、ファクシミリ等、並びにこれらの複合された機能を有するいわゆるＯＡ機器において、原稿や用紙の搬送、電子写真の基本原理を使用した画像形成装置における画像の転写等に使用される無端ゴムベルト基材であって、特に難燃性に優れたベルト基材並びに該ゴムベルト基材を使用したＯＡ機器用ベルトに関する。本発明のゴムベルト基材並びにベルトは、画像形成装置において使用される中間転写ベルト、搬送転写ベルト、感光体上ないし転写ベルト上等の像担持体表面に形成されたトナー画像を普通紙等に転写する工程において使用される転写ベルト等にも使用することができる。

複写機、プリンター、ファクシミリ等のいわゆるＯＡ機器においては、昼夜を問わず電源がＯＮの状態で使用されるものも多く、火災防止の観点より、ＯＡ機器全体としての安全性が規定されており、ハウジング等の樹脂製品の他、内部に使用される各部品も所定の難燃規格に合格することが要求されている。

また上記のＯＡ機器類において、いわゆる電子写真方式により画像を形成するものには、感光体を帯電させる手段として高電圧を使用したコロナ放電による帯電が行われ、特にＯＡ機器内におけるオゾン濃度が高くなるために、使用されるゴム部品には耐オゾン性が要求される。

さらに、ベルトは、通常複数のローラーにより所定の張力を負荷して連続して動的な変形を受ける状態で長期間使用されるものであり、当然に、ベルト構成材料には柔軟性及び永久伸びが小さいことも要求される。

ＯＡ機器において使用されるゴムベルトの１例である転写ベルトについて、難燃性、耐オゾン性を満たすベルトであって、ゴム材料としてクロロプレンゴムとエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）を使用したベルト（特許文献１、２）及びエチレンプロピレンゴムのみを使用したベルト（特許文献３）が公知である。

一般的に、ゴムの難燃化においては、三酸化アンチモン（Ｓｂ₂ Ｏ₃ ）を添加することが有効であることはよく知られており、またベルト等のシート状のゴムにおいては、難燃性はサンプルの厚みとも関係があり、同じ材料でも厚みが厚くなるほど難燃性が向上することも知られている。

特許文献１に開示のベルトは、クロロプレンゴムとＥＰＤＭとからなるゴム基剤と、該ゴム基剤の中に分散されているアセチレンブラックとファーネスブラック、またはアセチレンブラックとケッチェンブラックとを主たる構成成分としたものである。

特許文献２に開示のベルトは、クロロプレンゴムとＥＰＤＭとからなるゴム基材に水酸化アルミニウムを添加したものである。

特許文献３には、クロロプレンゴムを使用せずに、リン系難燃剤、メラミン化合物、及び金属水酸化物をを添加したものである。
特開平９−１７９４１４号公報 特開２０００−１１０８９１号公報 特開２００２−２１２３４３号公報

しかし、三酸化アンチモンを使用したベルトでは永久伸びが大きく、鮮明な画像形成や正確な送紙等の高性能化が要求されているＯＡ機器部品においては、かかる永久伸びは長期の使用においてこれらの機能の低下を生じる場合があり、廃棄したときの環境上の問題も指摘されており、さらに改善が要求される。

また、単にベルトの厚みを厚くして難燃性評価レベルを向上させることも可能であるが、ベルトの厚みを厚くするとベルトの装着に必要な張力が大きくなり、テンションローラー、これを支持するフレーム、さらにはベルトと接触する感光体のシャフト等の強度を高くする必要が生じ、好ましいものではない。

特許文献１、２に記載のベルトは、クロロプレンゴムを使用しており、使用後のＯＡ機器の廃棄の際の環境問題の観点からハロゲン非含有のベルトが求められている。

特許文献２に開示されたベルトはクロロプレンゴムと水酸化アルミニウムのような金属水酸化物を使用するものであり、特許文献３に開示された発明は、ハロゲンを含有するゴム材料は使用しないものの、リン系難燃剤と金属水酸化物を使用するものである。

しかるに、ハロゲン元素を含有しないゴム材料を使用し、所定の難燃性を達成しようとすると、リン系難燃剤ないし金属水酸化物を多量に添加しなければならず、リン系難燃剤ないし金属水酸化物を多量に添加すると、ベルトの製造における加工性や得られたベルトの機械的強度等の物理特性が十分ではなくなる。

本発明の目的は、ハロゲンを含有しないエチレンプロピレンゴムを使用し、ベルトの製造における加工性や得られたベルトの機械的強度等の物理特性の低下が改善されたＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材並びに該ベルト基材を使用したＯＡ機器用難燃性ゴムベルトを提供することにある。

本発明のＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材は、エチレンプロピレンゴム１００重量部に対して膨張性黒鉛が１０〜５０重量部添加されたものであることを特徴とする。

エチレンプロピレンゴムに対して膨張性黒鉛を一定の範囲で添加することにより、ベルトの製造における加工性や得られたベルトの機械的強度等の物理特性の低下が改善され、ＵＬ９４ Ｖ０相当以上のＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材を得ることができた。

エチレンプロピレンゴム１００重量部に対する膨張性黒鉛の添加量が１０重量部未満の場合には十分な難燃性効果が得られず、５０重量部を超えるとベルトの機械的強度が十分ではなくなる。

上述のＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材においては、さらに金属水酸化物が、前記エチレンプロピレンゴム１００重量部に対して２５重量部以下添加されていることが好ましい。

係る構成により、さらに難燃性の高いベルト基材を得ることができる。ベルト基材の体積抵抗率は、１０⁵ 〜１０¹²Ω・ｃｍの半導電性の範囲内であることが、転写性能等のの観点より好ましい。また本発明のベルト基材の厚さは特に限定されるものではないが、０．５〜２ｍｍであることが好ましい。ベルトの幅や周長は、使用する機種に応じて適宜設定される。

別の本発明は、ＯＡ機器用ベルトであって、請求項１又は２に記載のＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材を使用したものであることを特徴とする。

ＯＡ機器用ベルトは、ＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材に他の層を積層することにより得られる。積層する他の層としては、潤滑層、高剛性樹脂層等が例示される。潤滑層は、通常トナーが接触する機会の多い表面側に設けられ、トナーをクリーニングブレードやクリーニングローラー等のクリーニング手段によるクリーニングが容易に行えるという効果を奏する。高剛性樹脂層は通常裏面層として積層される。高剛性樹脂層の表面側にゴム基材層並びに必要に応じて潤滑層を設けることにより、ベルトの伸縮による寸法変化が極めて小さく、かつ厚さ方向には弾性を有し、画像精度に優れたベルトが得られる。

本発明に使用するハロゲン元素を含有しないゴム材料であるエチレンプロピレンゴムは、公知のエチレンプロピレンゴム、特にジエン系モノマーを共重合してイオウによる架橋性を向上したエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等を、限定なく使用することができる。

膨張性黒鉛は、加熱により体積膨張を起こす黒鉛であり、該膨張性黒鉛の１０００℃の膨張率は、４０ｃｃ／ｇ以上であることが好ましく、５０ｃｃ／ｇ以上であることがより好ましい。膨張性黒鉛の膨張率は大きいほど好ましい。膨張性黒鉛としては、市販の膨張性黒鉛８０９９、ＴＥＧ（住金エアー・ウォーターケミカル製）等を限定なく使用することができる。

本発明のＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材を構成するゴム材料としては、上記の他に、公知の材料を添加することができる。具体的には、補強性の向上や導電性の調整のためのカーボンブラック、シリカ、導電性調整剤、可塑剤ないしプロセスオイル、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛並びにステアリン酸ナトリウム等の滑剤・加工助剤、酸化カルシウム等の吸水剤、酸化マグネシウム、シランカップリング剤等の分散改良剤加硫剤、加硫促進剤、架橋調整剤等が例示される。

カーボンブラックとしては、ゴムに添加することにより、少なくとも導電性を高め、併せて補強効果を奏するカーボンブラックは限定なく使用できる。導電性を向上して電気抵抗を低下させる効果の強いカーボンブラックとして、ＥＣ（Extra Conductive）カーボン、ＥＣＦ（Extra Conductive Furnance ）カーボン、ＳＣＦ（Super Conductive Furnance ）カーボン、ＣＦ（Conductive Furnance ）カーボン、アセチレンブラック等が例示され、電気抵抗の低下効果と補強効果とを奏するカーボンブラックとして、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のカーボンブラックが例示される。これらのカーボンブラックは単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

導電性を高めて体積抵抗率等の電気特性を所定値に調整するためには、導電性材料を添加する。導電性材料は、公知の導電性材料が限定なく使用可能である。具体的には、銀粉、銅粉、ニッケル粉等の金属材料、酸化錫、酸化インジウム、ＩＴＯ等の金属酸化物、金属をコーティングしたマイカ等の無機材料、炭素繊維等の炭素化合物、チオシアン酸アンモニウム等のイオン性導電材料が例示される。これらの導電性材料は、必要に応じて２種以上を併用する。

必要に応じて添加する金属水酸化物としては、難燃剤として公知の化合物を使用することができる。具体的には水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどを例示することができる。

本発明のベルト基材に積層する潤滑層構成材料としては、潤滑性材料を含有する樹脂層、樹脂自体が潤滑性を有する樹脂層が使用できる。潤滑性材料を含有する樹脂層構成材料としては、ポリウレタン樹脂、アクリル系樹脂等のバインダーとして公知の樹脂にポリ四フッ化エチレン微粉末、グラファイト、窒化ホウ素等の潤滑性材料を分散した樹脂が例示される。また樹脂自体が潤滑性を有するものとしては、フルオロアルキル基を有するアクリル系樹脂やポリウレタン樹脂、ＰＦＡ樹脂等が例示される。潤滑層は、ベルト基材層を形成した後に潤滑層形成材料を塗装することにより行うことが好ましい。

本発明のベルト基材に積層する高剛性樹脂層構成材料としては、ポリイミド樹脂、ＰＢＴ、ＰＥＴ，ＰＥＮ等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート、ＰＢＴ／ポリカーボネートブレンド樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーエテルケトン（ＰＥＥＫ），ＰＥＳ／ＰＥＥＫブレンド樹脂等が例示される。これらの高剛性樹脂材料も必要に応じてカーボンブラック等を添加して導電性を調整して使用する。

本発明のベルト基材は、公知の方法により製造することができる。製造方法は、ゴム原料並びにその配合材料を常法にて混練して加熱架橋可能な未加硫ゴム組成物を製造する混練工程、未加硫ゴム組成物を無端ベルト状に成形する成形工程を有する。成形工程は射出成形法、押出成形法等の公知の方法を使用する。

射出成形法は、好ましくは円筒状ないし円柱状の中型と円筒状の外型とを備えた２重円筒金型を使用し、中型の外面と外型の内面とにより形成されるベルト形状キャビティーに未加硫ゴム組成物を注入することにより行う。金型の温度は１００〜２００℃、好ましくは１４０〜１８０℃であり、未加硫ゴム組成物の予熱温度は６０〜１２０℃、好ましくは７０〜１１０℃である。

押出成形法は、好ましくはクロスヘッドを備えた押出機を使用し、円筒状ないし円柱状のマンドレルをクロスヘッドに供給し、その周囲に未加硫ゴム組成物層を形成した後に加硫反応を行わせることによりベルトを成形する。未加硫ゴム組成物の予熱温度は６０〜１２０℃、好ましくは７０〜１１０℃である。押出速度は、押出機の吐出能力、ベルトのサイズを考慮して適宜設定される。

高剛性樹脂層と積層したベルトとする場合には、マンドレルに予め高合成樹脂層を設けてクロスヘッドに供給することにより、高剛性樹脂層の外面にゴム層を有するベルトを製造することができる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
（実施例１〜５、比較例１、２）
ベルトを構成するゴム材料の基本組成は（表１）に示した。実施例１〜５、比較例１、２は、難燃剤の種類と添加量を変動させたものであり、難燃剤の種類と添加量は（表２）の上段に示した。

ゴム材料は常法により調製した。即ち加硫剤（イオウ）と加硫促進剤を除く成分をバンバリーミキサーにて混練してマスターバッチを作製し、冷却後に混練ロールを使用して加硫剤及び加硫促進剤を混合し、未加硫ゴム組成物とした。未加硫ゴム組成物については、加工性の評価に供した。

未加硫ゴム組成物は所定の厚さに加硫成形して評価に供した。

（評価）
１）難燃性評価
難燃性評価のための燃焼試験は、ＵＬ９４に準拠して行い、Ｖ０，Ｖ１等のランクを判定した。
２）加工性評価
ムーニー粘度及びスコーチタイムを測定して加工性評価結果とした。ムーニー粘度は、ムーニービスコメーター（東洋精機）を使用し、ＭＬ１＋４を測定した。またスコーチタイムは、ＲＨＯＭＥＴＥＲ ＭＤＲ２０００（ＭＯＮＳＡＮＴＯ社）使用し、１７０℃にて測定した。
３）機械的強度評価
引張り強さはＪＩＳ Ｋ ６２５１（１９９３）に、また引裂き強さはＪＩＳ Ｋ ６２５２（２００１）に、それぞれ準拠して測定した。

加硫ゴムの難燃性、未加硫ゴム組成物の加工性加工性、加硫ゴムの機械的強度の評価結果は（表２）の下段にまとめて示した。

（表２）の結果より、本願発明の膨張性黒鉛を添加したベルト基材は、ＥＰＤＭを使用しつつＵＬ９４ Ｖ０を達成するものであり、かつ加工性においても、また機械的強度においても満足できるものであった。これに対して水酸化アルミニウムを１００重量部添加してＵＬ９４ Ｖ０を達成したベルト基材は、未加硫ゴム組成物のムーニー粘度が高く、スコーチタイムも短く、加工性において問題があり、かつ引裂き強さも十分ではなかった。特許文献２に記載のメラミン化合物を添加すると、ＵＬ９４ Ｖ１レベルとなり、Ｖ０を達成することができなかった。

Claims (3)

1. エチレンプロピレンゴム１００重量部に対して膨張性黒鉛が１０〜５０重量部添加されたＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材。
2. さらに金属水酸化物が前記エチレンプロピレンゴム１００重量部に対して２５重量部以下添加されている請求項１に記載のＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材。
3. 請求項１又は２に記載のＯＡ機器用難燃性ゴムベルト基材を使用したＯＡ機器用ベルト。