JP2007008970A - 導電性ローラ - Google Patents
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Abstract
【効果】 本発明の導電性ローラは、表層の樹脂との接着耐久性に優れ、かつ圧縮永久歪が小さいものである。
【選択図】 なし
Description
従って、本発明は下記導電性ローラを提供する。
請求項1:
導電性の芯金、該芯金の周囲に設けられたシリコーンゴム弾性層、更にその周囲に樹脂からなる表層を設けた導電性ローラであって、上記シリコーンゴム弾性層が、120℃における10%硬化時間をT10(秒)、90%硬化時間をT90(秒)とした時、30秒≦T10≦120秒で、かつ、20秒≦T90−T10≦120秒である硬化性シリコーンゴム組成物を硬化させたものであることを特徴とする導電性ローラ。
請求項2:
シリコーンゴム層が、25℃での粘度が10Pa・s以上100Pa・s以下の液状付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させたものであることを特徴とする請求項1記載の導電性ローラ。
請求項3:
シリコーンゴム層が、
(A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜30質量部、
(C)無機質充填剤 0.5〜50質量部、
(D)導電性付与材料 硬化物の体積抵抗を10kΩ・m以下とする量、
(E)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とするシリコーンゴム組成物を硬化させたものであることを特徴とする請求項1又は2記載の導電性ローラ。
請求項4:
(A)成分の一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンのうち、0.3〜20質量%が、一分子中に少なくとも4個の珪素原子と結合するビニル基を含有するオルガノポリシロキサンであることを特徴とする請求項3記載の導電性ローラ。
請求項5:
(D)成分の導電性付与材料が、導電性カーボンブラックである請求項3又は4記載の導電性ローラ。
請求項6:
導電性カーボンブラックが、アセチレンブラックであり、かつ比表面積が30〜120m2/g、沃素吸着量が30〜120mg/g、DBP吸油量が100〜200ml/100gであることを特徴とする請求項5記載の導電性ローラ。
請求項7:
シリコーンゴム層のデュロメータタイプAによる硬度が、20以上60以下である請求項1〜6のいずれか1項記載の導電性ローラ。
請求項8:
シリコーンゴム層の体積抵抗率が10Ω・m以上10kΩ・m以下である請求項1〜7のいずれか1項記載の導電性ローラ。
請求項9:
シリコーンゴム層の引張り強度が2.0MPa以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の導電性ローラ。
請求項10:
シリコーンゴム層の180℃×22時間(25%)での圧縮永久歪が10%以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の導電性ローラ。
請求項11:
表層を形成する樹脂が、ウレタン結合及び/又はアミド結合を含有する樹脂であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項記載の導電性ローラ。
請求項12:
導電性ローラが、現像ロール、帯電ロール、転写ロール及びこれらロールのベルトタイプから選ばれるものである請求項1〜11のいずれか1項記載の導電性ローラ。
(A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜30質量部、
(C)無機質充填剤 0.5〜50質量部、
(D)導電性付与材料 硬化物の体積抵抗を10kΩ・m以下とする量、
(E)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とするシリコーンゴム組成物を硬化させたものであることが好適である。
上記式(1)中、R1は互いに同一又は異種の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、aは1.5〜2.8、好ましくは1.8〜2.5、より好ましくは1.95〜2.02の範囲の正数である。ここで、上記R1で示される珪素原子に結合した非置換又は置換の一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基等や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられるが、アルケニル基を除く全R1基のうち90モル%以上(90〜100モル%)、特に95モル%以上(95〜100モル%)がメチル基であることが好ましい。また、R1のうち少なくとも2個(通常、2〜50個、特に2〜30個)はアルケニル基(炭素数2〜8のものが好ましく、更に好ましくは2〜6であり、特に好ましくはビニル基である。)であることが必要である。
上記式(2)中、R2は互いに同一又は異種の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、aは1.5〜2.8、好ましくは1.8〜2.5、より好ましくは1.95〜2.02の範囲の正数である。ここで、ビニル基を除く上記R2で示される珪素原子に結合した非置換又は置換の一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられるが、ビニル基を除く全R2基のうち90モル%以上(90〜100モル%)、特に95モル%以上(95〜100モル%)がメチル基であることが好ましい。また、R2のうち少なくとも4個(通常、4〜50個)、好ましくは5個以上(例えば、5〜30個)がビニル基であることが必要である。4個未満では、表層との接着性が十分に得られない場合がある。
R3 cHdSiO(4-c-d)/2 (3)
(式中、R3は炭素数1〜10の置換又は非置換の一価炭化水素基である。また、cは0.7〜2.1、dは0.001〜1.0で、かつc+dは0.8〜3.0を満足する正数である。)
T10は、30秒以上120秒以下で、好ましくは40秒以上100秒以下である。30秒未満では表層との接着が不十分になってしまい、120秒を超えると工程時間が長くなり、経済的に不利である。また、T90−T10は、硬化反応の速度を示す重要な因子であり、20秒以上120秒以下である必要があり、好ましくは25秒以上100秒以下、より好ましくは30秒以上90秒以下である。20秒未満では硬化反応の終了が速すぎて表層との接着が不十分になってしまい、120秒以上では脱型までの成形サイクルが長くなってしまい、経済的に不利である。
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度300)95部、一分子中に平均9個の珪素原子結合ビニル基を有する両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度100、ビニル価1.2×10-3mol/g)5部、比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R−972)2部、平均粒径5μmの粉砕石英25部、比表面積が70m2/g、沃素吸着量が92mg/g、DBP吸油量が160ml/100gのアセチレンブラック4.0部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌を続けた後、3本ロールに1回通した。これをプラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度20、Si−H基量0.0045mol/g)4.2部、反応制御剤として、エチニルシクロヘキサノール0.05部、白金触媒(Pt濃度1%)0.1部を添加し、15分撹拌を続けてできあがった組成物をシリコーンゴム組成物(1)とした。なお、この組成物(1)の25℃における粘度は、62Pa・sであり、キュラストメータV型による120℃での硬化性は、T10=1分10秒、T90=2分30秒である。
このシリコーンゴム組成物(1)を150℃で5分プレス硬化し、更に200℃で4時間ポストキュアし、JIS K6249に準じて、硬さ(デュロメータタイプA)及び引張り強度、体積抵抗及び圧縮永久歪[25%圧縮、180℃×22時間]を測定した。結果を表1に示す。
この導電性ローラを2本作製し、1kgの加重で重ね合わせ、105℃のオーブン内で、30rpmで耐久テストを実施した。200時間連続試験してもローラの外観に異常は全く見られなかった。
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度300)98部、一分子中に平均6個の珪素原子結合ビニル基を有する両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度50、ビニル価1.6×10-3mol/g)2部、比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R−972)0.5部、平均粒径7μmである珪藻土10部、比表面積が39m2/g、沃素吸着量が52mg/g、DBP吸油量が140ml/100gのアセチレンブラック4.5部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌を続けた後、3本ロールに1回通した。これをプラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度20、Si−H基量0.0045mol/g)3.5部、反応制御剤として、エチニルシクロヘキサノール0.05部、白金触媒(Pt濃度1%)0.12部を添加し、15分撹拌を続けてできあがった組成物をシリコーンゴム組成物(2)とした。なお、この組成物(2)の25℃における粘度は、46Pa・sであり、キュラストメータV型による120℃での硬化性は、T10=58秒、T90=1分29秒である。
このシリコーンゴム組成物(2)を150℃で5分プレス硬化し、更に200℃で4時間ポストキュアし、JIS K6249に準じて、硬さ(デュロメータタイプA)及び引張り強度、体積抵抗及び圧縮永久歪[25%圧縮、180℃×22時間]を測定した。結果を表1に示す。
この導電性ローラを2本作製し、2kgの加重で重ね合わせ、120℃のオーブン内で、45rpmで耐久テストを実施した。300時間連続試験してもローラの外観に異常は全く見られなかった。
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度300)100部、比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R−972)0.2部、平均粒径12μmの粉砕石英25部、比表面積が70m2/g、沃素吸着量が92mg/g、DBP吸油量が160ml/100gのアセチレンブラック4.0部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌を続けた後、3本ロールに1回通した。これをプラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度20、Si−H基量0.0045mol/g)4.0部、反応制御剤として、エチニルシクロヘキサノール0.05部、白金触媒(Pt濃度1%)0.15部を添加し、15分撹拌を続けてできあがった組成物をシリコーンゴム組成物(3)とした。なお、この組成物(3)の25℃における粘度は、59Pa・sであり、キュラストメータV型による120℃での硬化性は、T10=48秒、T90=1分6秒である。
このシリコーンゴム組成物(3)を150℃で5分プレス硬化し、更に200℃で4時間ポストキュアし、JIS K6249に準じて、硬さ(デュロメータタイプA)及び引張り強度、体積抵抗及び圧縮永久歪[25%圧縮、180℃×22時間]を測定した。結果を表1に示す。
この導電性ローラを2本作製し、1kgの加重で重ね合わせ、105℃のオーブン内で、30rpmで耐久テストを実施した。120時間経過で表面に僅かなシワがみられ、130時間で停止し、ローラを観察すると端部で表層とゴムとの剥がれが観察された。
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度300)98部、一分子中に平均6個の珪素原子結合ビニル基を有する両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度50、ビニル価1.6×10-3mol/g)2部、比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R−972)0.5部、平均粒径7μmである珪藻土10部、比表面積が39m2/g、沃素吸着量が52mg/g、DBP吸油量が140ml/100gのアセチレンブラック4.5部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌を続けた後、3本ロールに1回通した。これをプラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度20、Si−H基量0.0045mol/g)3.5部、反応制御剤として、エチニルシクロヘキサノール0.05部、白金触媒(Pt濃度1%)0.22部を添加し、15分撹拌を続けてできあがった組成物をシリコーンゴム組成物(4)とした。なお、この組成物(4)の25℃における粘度は、46Pa・sであり、キュラストメータV型による120℃での硬化性は、T10=27秒、T90=1分18秒である。
このシリコーンゴム組成物(4)を150℃で5分プレス硬化し、更に200℃で4時間ポストキュアし、JIS K6249に準じて、硬さ(デュロメータタイプA)及び引張り強度、体積抵抗及び圧縮永久歪[25%圧縮、180℃×22時間]を測定した。結果を表1に示す。
この導電性ローラを2本作製し、2kgの加重で重ね合わせ、120℃のオーブン内で、45rpmで耐久テストを実施した。250時間経過後で表面にシワが見られ、260時間で停止し、ローラを観察するとローラ全体的に表層とゴム層との剥がれが観察された。
Claims (12)
- 導電性の芯金、該芯金の周囲に設けられたシリコーンゴム弾性層、更にその周囲に樹脂からなる表層を設けた導電性ローラであって、上記シリコーンゴム弾性層が、120℃における10%硬化時間をT10(秒)、90%硬化時間をT90(秒)とした時、30秒≦T10≦120秒で、かつ、20秒≦T90−T10≦120秒である硬化性シリコーンゴム組成物を硬化させたものであることを特徴とする導電性ローラ。
- シリコーンゴム層が、25℃での粘度が10Pa・s以上100Pa・s以下の液状付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させたものであることを特徴とする請求項1記載の導電性ローラ。
- シリコーンゴム層が、
(A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜30質量部、
(C)無機質充填剤 0.5〜50質量部、
(D)導電性付与材料 硬化物の体積抵抗を10kΩ・m以下とする量、
(E)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とするシリコーンゴム組成物を硬化させたものであることを特徴とする請求項1又は2記載の導電性ローラ。 - (A)成分の一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンのうち、0.3〜20質量%が、一分子中に少なくとも4個の珪素原子と結合するビニル基を含有するオルガノポリシロキサンであることを特徴とする請求項3記載の導電性ローラ。
- (D)成分の導電性付与材料が、導電性カーボンブラックである請求項3又は4記載の導電性ローラ。
- 導電性カーボンブラックが、アセチレンブラックであり、かつ比表面積が30〜120m2/g、沃素吸着量が30〜120mg/g、DBP吸油量が100〜200ml/100gであることを特徴とする請求項5記載の導電性ローラ。
- シリコーンゴム層のデュロメータタイプAによる硬度が、20以上60以下である請求項1〜6のいずれか1項記載の導電性ローラ。
- シリコーンゴム層の体積抵抗率が10Ω・m以上10kΩ・m以下である請求項1〜7のいずれか1項記載の導電性ローラ。
- シリコーンゴム層の引張り強度が2.0MPa以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の導電性ローラ。
- シリコーンゴム層の180℃×22時間(25%)での圧縮永久歪が10%以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の導電性ローラ。
- 表層を形成する樹脂が、ウレタン結合及び/又はアミド結合を含有する樹脂であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項記載の導電性ローラ。
- 導電性ローラが、現像ロール、帯電ロール、転写ロール及びこれらロールのベルトタイプから選ばれるものである請求項1〜11のいずれか1項記載の導電性ローラ。
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