JP2007197541A - 導電性付与剤及び導電性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】過塩素酸塩を使用することなく、廃棄処分に際しては環境負荷が小さく、かつ、金属に対して腐食性なく、低抵抗を発現する導電性付与剤及び導電性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】硝酸リチウムを含有するイオン導電性高分子組成物。及び該イオン導電性高分子組成物を導電性付与剤として用い、樹脂に添加し、成型した導電性樹脂組成物とすることで、過塩素酸塩を使用せず、従来よりも低い抵抗値を有する導電性樹脂組成物が得られる。
【選択図】なし

Description

本発明は、導電性付与剤及び導電性ゴム、電子写真式プリンター、複写機等の帯電ロール、クリーニングロール、現像ロール等の導電性ロールに用いることができる導電性樹脂組成物に関する。

一般にイオン導電剤を含有した導電性樹脂組成物は表面抵抗が１０^７〜１０⁹Ω／□程度のものが知られており、主に帯電防止用途に使用されている。イオン成分には、従来、過塩素酸リチウムなどの過塩素酸塩が使用されていたが（例えば、特許文献１参照）、最近では廃棄処分に対する環境への配慮、あるいは金属に対する腐食性などの観点から該過塩素酸塩の使用が敬遠されるようになった。

一方、電子写真式プリンターや複写機に使用される帯電ロール、クリーニングロール、現像ロールなどの導電性ロールに使用される導電性樹脂組成物には、従来スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）やエピクロルヒドリンゴム等のゴム材料に、導電剤であるカーボンブラックや酸化鉄などの金属酸化物を添加したものが知られているが、そのような導電性樹脂組成物については、導電剤添加に従いゴム硬度が高くなる為、別途軟化剤等を配合し、硬度を３０°（Ｈｓ：ＪＩＳ Ａ）程度に低く調整する必要がある。このように従来の導電性ロールは、カーボンブラックや金属酸化物を含有しているため、硬度が高く感光体ドラムに対するニップ性が悪いため、軟化剤等を添加しなければならなかった。その為、軟化剤の滲み出しによる感光体ドラムの汚染などの不具合も発生した。

特開２００５−０８５６０１号公報

本発明は、前記問題を解決し、従来使用されていた過塩素酸塩を使用することなく、廃棄処分に際しては環境負荷が小さく、使用に関しては腐食性を有しなく、低表面抵抗を発現させることのできる導電性付与剤及び導電性樹脂組成物を提供することである。

一方、導電性ゴムまたは導電性ロールに適用した際、硬度が低く柔軟性があり、更に導電性ロールにおいては導電性ロールの構造を簡素化することを可能とし、また導電性ゴムにおいては従来よりも優れた導電特性を与える導電性樹脂組成物を提供することである。

本発明者等は、前記課題に鑑み、鋭意検討した結果、硝酸リチウムを含有するイオン導電性高分子組成物が導電性付与剤として優れており、該導電性付与剤を含有する導電性樹脂組成物は、従来よりも低い表面抵抗を有することを見出した。一方、導電性ゴムまたは導電性ロールにおいては、ゴムまたは発泡体ゴム材料に硝酸リチウムを添加した導電性樹脂組成物が、低硬度で優れた柔軟性及び導電性を有し、導電性ゴムまたは導電性ロールに適した導電性樹脂組成物を与えることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、硝酸リチウムが含有されていることを特徴とする導電性付与剤である。

また、硝酸リチウムとポリエーテルポリオール類とが含有されていることを特徴とする前記導電性付与剤である。

また、前記ポリエーテルポリオール類が、末端に水酸基を有するポリエーテルポリオール、末端に水酸基を有するポリアルキレングリコール、及び末端に水酸基を有するポリエチレン主鎖とポリアルキレンオキサイドとのグラフト重合体からなる群から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする前記導電性付与剤である。

また、前記導電性付与剤において、硝酸リチウムの含有量が０．１〜２０重量部であることを特徴とする導電性付与剤である。

また、前記導電性付与剤が樹脂に添加され、成型されてなることを特徴とする導電性樹脂組成物である。

また、前記樹脂が、熱硬化性樹脂及び／又は熱可塑性樹脂であることを特徴とする前記導電性樹脂組成物である。

また、前記樹脂が、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、及びエポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一つの樹脂であることを特徴とする前記導電性樹脂組成物である。

また、前記導電性樹脂組成物において、前記樹脂１００重量部に対し、前記導電性付与剤が１〜５０重量部添加され、成型されてなることを特徴とする導電性樹脂組成物である。

また、硝酸リチウムがゴム又は発泡体ゴムに添加され、成型されてなることを特徴とする導電性樹脂組成物である。

また、前記ゴム又は発泡体ゴムが、ウレタン系ゴム、アクリル系ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エピクロルヒドリン系ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム、シリコン系ゴム、フルオロオレフィンビニルエーテル共重合体ウレタンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムからなる群から選ばれる少なくとも一つからなるゴム又は発泡体ゴムであることを特徴とする前記導電性樹脂組成物である。

また、前記導電性樹脂組成物において、前記ゴム又は発泡体ゴム１００重量部に対し、硝酸リチウムが０．１〜２０重量部添加され、成型されてなることを特徴とする導電性樹脂組成物である。

本発明である、硝酸リチウムを含有するイオン導電性高分子組成物からなる導電性付与剤及びこれを含有した導電性樹脂組成物は、消防法上の危険物に該当する過塩素酸塩を使用していない為、製造上安全であり、金属への腐食性がなく、また脱塩素型イオン導電剤を使用しているため廃棄焼却によりダイオキシン類の発生の恐れがなく環境負荷が少ない。また、得られる導電性樹脂組成物の表面抵抗値は従来のものより低く、優れた帯電防止性能を有する。

また、本発明の、硝酸リチウムが添加されたゴムまたは発泡体ゴムからなる導電性樹脂組成物は、従来の導電性発泡体材料より硬度が低く柔軟性に優れ、さらに導電性に優れる。

本発明は、硝酸リチウムを含有してなることを特徴とする導電性付与剤である。また、樹脂に、該導電性付与剤が含有され、成型されたことを特徴とする導電性樹脂組成物である。また、ゴムまたは発泡体ゴムに、硝酸リチウムが含有され、成型されたことを特徴とする導電性樹脂組成物である。

以下、本発明の導電性付与剤について詳細に説明する。

本発明の導電性付与剤は、硝酸リチウムが含有されてなり、好ましくは硝酸リチウムとポリエーテルポリオール類とが含有されてなるイオン導電性高分子組成物である。本発明に用いる硝酸リチウムは、必要に応じて他の１種類以上のリチウム塩と混合して使用しても良い。

前記ポリエーテルポリオール類としては、特に限定されないが、末端水酸基を有するポリエーテルポリオール、または末端水酸基を有するポリアルキレンレングリコール、または末端水酸基を有するポリエチレン主鎖とポリアルキレンオキサイドとのグラフト重合体が挙げられ、これらの中から少なくとも一つのポリエーテルポリオール類であることが好適である。

導電性付与剤において、硝酸リチウムの含有量は０．１〜２０重量部であることが好ましい。硝酸リチウムが０．１重量部に満たない場合、良好な導電性が発現されない場合があり、２０重量部を超える場合導電性付与剤の粘度が増大して取り扱いに不都合であるほか、経済的に劣り不都合である。

次に、本発明の導電性樹脂組成物について詳細に説明する。

本発明の導電性樹脂組成物は、樹脂に前記導電性付与剤が添加され、成型されてなることを特徴とする導電性樹脂組成物であり、好ましくは樹脂１００重量部に対し、前記イオン導電性高分子組成物からなる導電性付与剤を１〜５０重量部添加され、成型されてなるものである。

イオン導電性高分子組成物の含有量が樹脂１００重量部に対して１重量部に満たない場合は十分な導電性が得られず、５０重量部を超える場合、導電性は十分であるが表面がブリーディングしてしまい物性に悪い影響を及ぼす場合がある。

本発明の導電性樹脂組成物を得る方法としては、樹脂にイオン導電性高分子組成物を加えて混合しフィルム状あるいはシート状等に成型する一般的な方法であればなんでもよい。

一例としては、末端水酸基を有するポリエチレン主鎖とポリアルキレンオキサイドとのグラフト重合体を加熱溶融し、所定量の硝酸リチウムを加え、加熱混練してイオン導電性高分子組成物を調製し、ついで所定量の樹脂に、先に調製したイオン導電性高分子組成物の所定量を加え、混練した後、成型する方法があげられる。

本発明に用いられる樹脂としては、熱硬化性樹脂及び／又は熱可塑性樹脂を好適に使用することができ、より具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のポリオレフィン系樹脂及びその組成物、ポリアセタール、ポリアクリレート、アクリル樹脂及びその組成物、ポリフェニレンエーテル（以下ＰＰＥと略記）、ＰＰＥ／ポリスチレン、ＰＰＥ／ポリアミド（以下ＰＡと略記）、ＰＰＥ／ポリブチレンテレフタレート（以下ＰＢＴと略記）等のポリフェニレンエーテル系樹脂及びその組成物、ポリエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略記）、ＰＢＴ／ＡＢＳ等のポリエステル系樹脂及びその組成物、ポリカーボネート（以下ＰＣと略記）、ＰＣ／ＡＢＳ、ＰＣ／ＰＥＴ、ＰＣ／ＰＢＴ等ポリカーボネート系樹脂及びその組成物、ポリウレタン及びその組成物、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド系樹脂及びその組成物、ポリサルホン等が挙げられる。導電性に優れる点からより好ましくは、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。これらの樹脂は１種または２種以上混合して用いられる。

次に、導電性樹脂組成物の別の構成について詳細に説明する。

本発明の導電性樹脂組成物は、硝酸リチウムがゴム又は発泡体ゴムに添加され、成型されてなる導電性樹脂組成物であり、好ましくはゴムまたは発泡体ゴム１００重量部に対し、硝酸リチウムを０．１重量部から２０．０重量部の割合で添加され、成型されている導電性樹脂組成物である。

硝酸リチウムの添加量がゴム又は発泡体ゴムに対して０．１重量部に満たない場合は十分な導電性が得られず、２０．０重量部を超える場合、導電性は十分であるが、ゴム表面の粗さや硬度などに悪い影響を及ぼす。

当該導電性樹脂組成物において、ゴム又は発泡体ゴムは特に制限されないが、具体的にはウレタン系ゴム、アクリル系ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エピクロルヒドリン系ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム、シリコン系ゴム、フルオロオレフィンビニルエーテル共重合体ウレタンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムなどから選択されたゴム又は発泡体ゴムを好適に例示できる。

本発明の導電性樹脂組成物はカーボンブラックや金属酸化物などを含まず、硝酸リチウムを含有したイオン導電性発泡体ゴムであるため、導電性ロールに用いた場合、硬度が低く柔軟性に優れている。そのため導電性ロールと感光体の接触性が良好で均一なニップが得られるようになる。

したがって本発明の導電性樹脂組成物を電子写真式の複写機等の導電性ロールに使用した場合、軟化剤を使用した低硬度層を形成させる必要がなく、また配合を最適化することにより良好な導電性が得られる為、外層に低抵抗層を形成させる必要がない。しかるに従来の導電性ロールよりも構造が単純化でき、製造コストを抑えることが可能となる。また、帯電ロールのみならず複写機等のクリーニングロール、現像ロールにも適用可能である。本発明の導電性樹脂組成物からなる導電性ゴムはイオン導電体に硝酸リチウムを含有している為、従来よりも高い導電性を有する導電性ゴムが得られる。

以下、本発明について、実施例を挙げより詳細に説明する。なお、本発明は実施例により、なんら限定されない。尚、実施例中の「部」は「重量部」を表す。

実施例１
混練機中、温度７０℃で加熱溶融したスミエード３００Ｇ（住友化学工業社製、分子量４０００、末端水酸基を有するポリエチレン主鎖とポリアルキレンオキサイドとのグラフト重合体）９０部に、塩として硝酸リチウム（日本カーリット社製）１０部を加えた後、加熱混練してイオン導電性高分子組成物を得た。ついでテストロール機（ＨＲ−２型、日新科学社製）中、温度１００℃で加熱溶融したアクリル樹脂（アクリペットＩＲ Ｈ−７０；三菱レーヨン社製）１００部に対し、先に得られたイオン導電性高分子組成物２０部を添加し加熱混練し、厚さ１ｍｍのシート状樹脂組成物に成型した。得られた導電性樹脂組成物について表面抵抗測定機（ＨＴ−２１０、三菱化学社製）を用い表面抵抗を測定した。その結果表面抵抗は１×１０^７Ω／□であり帯電防止に十分な導電性が得られた。また表面にブリーディングが発生するか指触して確認したところブリーディングは見られなかった。結果を表１に示す。

実施例２
混練機中、温度７０℃で加熱溶融したスミエード３００Ｇ９０部に、塩として硝酸リチウム１０部を加えた後、加熱混練してイオン導電性高分子組成物を得た。ついでテストロール機中、温度１８０℃で加熱溶融したポリウレタン樹脂（パンデックスＴ−８１９０Ｎ；大日本インキ化学工業社製）１００部に先に得られたイオン導電性高分子組成物４０部を添加し加熱混練し、厚さ１ｍｍのシート状樹脂組成物に成型した。実施例１と同様にして表面抵抗を測定した。その結果表面抵抗は１×１０^７Ω／□であり帯電防止に十分な導電性が得られた。また表面にブリーディングは見られなかった。結果を表１に示す。

実施例３
ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロック共重合体９０部に、塩として硝酸リチウム塩１０部を加えてイオン導電性高分子組成物を得た。ついでテストロール機中、温度２５０℃で加熱溶融したポリエステル樹脂のポリブチレンテレフタレート（大日本インキ化学工業社製）１００部に先に得られたイオン導電性高分子組成物１０部を添加し加熱混練し、厚さ１ｍｍのシート状樹脂組成物に成型した。実施例１と同様にして表面抵抗を測定した。その結果表面抵抗は５×１０^７Ω／□であり帯電防止に十分な導電性が得られた。また表面にブリーディングは見られなかった。結果を表１に示す。

実施例４
ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロック共重合体に、塩として硝酸リチウム１０部を加えてイオン導電性高分子組成物を得た。ついでテストロール機中、温度２２０℃で加熱溶融したポリアミド樹脂のナイロン６１２（ダイアナミド１７００ダイセルヒュルス社）１００部に先に得られたイオン導電性高分子組成物５部を添加し加熱混練し、厚さ１ｍｍのシート状樹脂組成物に成型した。実施例１と同様にして表面抵抗を測定した。その結果表面抵抗は４×１０^７Ω／□であり帯電防止に十分な導電性が得られた。また表面にブリーディングは見られなかった。結果を表１に示す。

比較例１
実施例１において、塩として過塩素酸リチウム１０部を加えた以外は実施例１と同様にしてシート状樹脂組成物を得た。実施例１と同様にして表面抵抗を測定した。その結果表面抵抗は２×１０^８Ω／□であった。また表面にブリーディングが見られた。結果を表１に示す。

比較例２
実施例２において、塩として過塩素酸リチウム１０部を加えた以外は実施例２と同様にしてシート状樹脂組成物を得た。実施例１と同様にして表面抵抗を測定した。その結果表面抵抗は５×１０^８Ω／□であった。また表面にブリーディングは見られなかった。結果を表１に示す。

実施例５〜８
イオン導電性発泡体ゴムを作製するため、まず表２に記載の通り、各種発泡材料にそれぞれ硝酸リチウムを添加混合し、次いで成型用金型に流し込み、加熱により発泡及び架橋を行って、各発泡体ゴムを得た。（実施例５〜８とする。）

こうして得られた各発泡体ゴムについて、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準じてゴム硬度を測定した。また、発泡体ゴムの導電性を知る為に、比抵抗測定器により比抵抗を測定した。これらの結果を表２に示した。

比較例３〜５
比較のイオン導電性発泡体ゴムを作製するため、まず表２に記載の通り、各種発泡材料に硝酸リチウムに変えそれぞれカーボンブラック、過塩素酸リチウム及びＴｉＯ_２からなる導電剤を添加混合し、次いで成型用金型に流し込み、加熱により発泡及び架橋を行って、各発泡体ゴムを得た。（比較例３〜５とする。）

こうして得られた各発泡体ゴムについて、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準じてゴム硬度を測定した。また、発泡体ゴムの導電性を知る為に、比抵抗測定器により比抵抗を測定した。これらの結果を表２に示した。

尚、表中に示した各材料は以下に記すものを使用した。
ウレタン ：ニッポラン５１９９；日本ポリウレタン工業社製
エピクロルヒドリンゴム：エピクロマーＣＧ−１０２；ダイソー社製
アクリル ：アクリルラテックスＡＥ８３２；ＪＳＲ社製
カーボンブラック ：トーカ＃５５００；東海カーボン社製
硝酸リチウム ：日本カーリット社製
過塩素酸リチウム ：日本カーリット社製
ＴｉＯ_２ ：タイペークＥＴ５００Ｗ；石原産業社製

Claims (11)

1. 硝酸リチウムが含有されていることを特徴とする導電性付与剤。
2. 硝酸リチウムとポリエーテルポリオール類とが含有されていることを特徴とする請求項１に記載の導電性付与剤。
3. 前記ポリエーテルポリオール類が、末端に水酸基を有するポリエーテルポリオール、末端に水酸基を有するポリアルキレングリコール、及び末端に水酸基を有するポリエチレン主鎖とポリアルキレンオキサイドとのグラフト重合体からなる群から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項２に記載の導電性付与剤。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の導電性付与剤において、硝酸リチウムの含有量が０．１〜２０重量部であることを特徴とする導電性付与剤。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の導電性付与剤が樹脂に添加され、成型されてなることを特徴とする導電性樹脂組成物。
6. 前記樹脂が、熱硬化性樹脂及び／又は熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の導電性樹脂組成物。
7. 前記樹脂が、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、及びエポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一つの樹脂であることを特徴とする請求項５又は６に記載の導電性樹脂組成物。
8. 請求項５〜７のいずれかに記載の導電性樹脂組成物において、前記樹脂１００重量部に対し、前記導電性付与剤が１〜５０重量部添加され、成型されてなることを特徴とする導電性樹脂組成物。
9. 硝酸リチウムがゴム又は発泡体ゴムに添加され、成型されてなることを特徴とする導電性樹脂組成物。
10. 前記ゴム又は発泡体ゴムが、ウレタン系ゴム、アクリル系ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エピクロルヒドリン系ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム、シリコン系ゴム、フルオロオレフィンビニルエーテル共重合体ウレタンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムからなる群から選ばれる少なくとも一つからなるゴム又は発泡体ゴムであることを特徴とする請求項９に記載の導電性樹脂組成物。
11. 請求項９又は１０に記載の導電性樹脂組成物において、前記ゴム又は発泡体ゴム１００重量部に対し、硝酸リチウムが０．１〜２０重量部添加され、成型されてなることを特徴とする導電性樹脂組成物。