JP2011028252A - 高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物並びに定着ロール及び定着ベルト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱硬化型シリコーンゴム組成物100質量部に、表面鉄含有量0.2質量%以下で平均粒子径が1〜50μmの炭化珪素を50〜800質量部配合してなることを特徴とする高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
【選択図】なし
Description
〔請求項1〕
熱硬化型シリコーンゴム組成物100質量部に、表面鉄含有量0.2質量%以下で平均粒子径が1〜50μmの炭化珪素を50〜800質量部配合してなることを特徴とする高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
〔請求項2〕
表面鉄含有量0.2質量%以下で平均粒子径が1〜50μmの炭化珪素が、粉砕後の炭化珪素を酸水溶液により洗浄したものである請求項1記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
〔請求項3〕
酸水溶液が、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸から選ばれるものである請求項2記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
〔請求項4〕
表面鉄含有量0.2質量%以下で平均粒子径が1〜50μmの炭化珪素が、平均粒子径が5μm以上のものと5μm未満のもののブレンドであり、その質量比が、
[5μm以上の粒分]/[5μm未満の粒分]=99/1〜50/50
の範囲である請求項1乃至3のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
〔請求項5〕
更に、平均粒子径が0.01〜0.5μmの酸化鉄を、熱硬化型シリコーンゴム組成物100質量部に対して0.1〜20質量部配合してなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
〔請求項6〕
硬化後のゴムの熱伝導率が、0.5W/m・℃以上である請求項1乃至5のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
〔請求項7〕
熱硬化型シリコーンゴム組成物が、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物又は有機過酸化物硬化型シリコーンゴム組成物である請求項1乃至6のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
〔請求項8〕
付加反応硬化型シリコーンゴム組成物が、
(A)1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)1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:
(A)成分中のアルケニル基に対して珪素原子に直結する水素原子のモル比が
0.4〜5となる量
(C)付加反応触媒: 触媒量
のみからなるものである請求項7記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
〔請求項9〕
芯金の外周面にシリコーンゴム層が形成されてなる定着ロールにおいて、シリコーンゴム層が請求項1乃至8のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物の硬化物であることを特徴とする定着ロール。
〔請求項10〕
芯金の外周面にシリコーンゴム層を介してフッ素系樹脂層が形成されてなる定着ロールにおいて、シリコーンゴム層が請求項1乃至8のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物の硬化物であることを特徴とするフッ素系樹脂被覆定着ロール。
〔請求項11〕
耐熱性樹脂又は金属からなる基板の表裏面上にシリコーンゴム層が形成されてなる定着ベルトにおいて、シリコーンゴム層を形成するシリコーンゴムが請求項1乃至8のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物を硬化させてなるものであることを特徴とする定着ベルト。
〔請求項12〕
耐熱性樹脂又は金属からなる基板の表裏面上にシリコーンゴム層を介してフッ素系樹脂層が形成されてなる定着ベルトにおいて、シリコーンゴム層を形成するシリコーンゴムが請求項1乃至8のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物を硬化させてなるものであることを特徴とするフッ素系樹脂被覆定着ベルト。
(A)1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)1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:
(A)成分中のアルケニル基に対して珪素原子に直結する水素原子のモル比が
0.4〜5となる量
(C)付加反応触媒: 触媒量
のみからなるシリコーンゴム組成物が挙げられる。
R1 aSiO(4-a)/2 (1)
(式中、R1は互いに同一又は異種の、炭素原子数1〜10、好ましくは1〜8の非置換又は置換1価炭化水素基であり、aは1.5〜2.2、好ましくは1.8〜2.1、より好ましくは1.95〜2.05、更に好ましくは1.98〜2.02の範囲の正数である。)
この場合、アルケニル基としては、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、オクテニル基等が挙げられるが、特にビニル基が好ましい。
R2 bHcSiO[4-(b+c)]/2 (2)
(式中、R2は互いに同一又は異種の炭素原子数1〜10、好ましくは1〜8の非置換又は置換1価炭化水素基であり、b,cは、b=0.7〜2.1、好ましくは0.8〜2.0、c=0.001〜1.0、好ましくは0.01〜1.0、かつb+c=0.8〜3.0、好ましくは1.0〜2.5を満足する正数である。)
で示され、1分子中に少なくとも2個(通常、2〜300個)、好ましくは3個以上(例えば3〜150個)、より好ましくは4〜100個程度の珪素原子に結合した水素原子(Si−H基)を有するものが挙げられる。
(D)1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
(E)有機過酸化物: 触媒量
のみからなるシリコーンゴム組成物が挙げられる。
R3 dSiO(4-d)/2 (3)
(式中、R3は同一又は異種の非置換又は置換1価炭化水素基、dは1.98〜2.02、特には1.99〜2.005の正数である。)
で示すことができる。
乾式シリカの配合量は、熱硬化型シリコーンゴム組成物100質量部に対して20質量部以下(0〜20質量部)、特に0.5〜15質量部の範囲であることが好ましい。配合量が20質量部を超えると、ゴム組成物の流動性が低下するだけでなく、硬化物の圧縮永久歪も悪化してしまう場合がある。更に、後述する湿式シリカ等のシリカ系充填剤を配合する場合は、シリカ系充填剤の総配合量は、熱硬化型シリコーンゴム組成物100質量部に対して1〜50質量部、特に1〜20質量部の範囲が望ましい。
一方、定着ベルトにおけるシリコーンゴム層の厚さは、好ましくは0.05〜2.0mm、より好ましくは0.1〜1.0mmであり、0.05mm未満では、均一な厚さに成形するのが困難となる場合があり、1.0mmを超えると、熱伝導性が悪くなり、不経済となる場合がある。
なお、硬化後のシリコーンゴムの熱伝導率を上記範囲とするには、例えば、熱硬化型シリコーンゴム組成物100質量部に対して、炭化珪素粉あるいは、その一部(例えば50質量%以下)を石英粉、酸化アルミニウム及び酸化亜鉛から選ばれる少なくとも1種の熱伝導性フィラーで置き換えたものを合計で100〜500質量部配合した組成物を硬化してシリコーンゴム硬化物とすることにより得ることができる。
上記シリコーンゴムの熱伝導率は、例えば、熱伝導計QTM−3(京都電子社製)等により測定できる。
粉砕により得られた、平均粒子径がそれぞれ10μm、4μm、1μmの炭化珪素を次のように洗浄した。
まず、30質量%塩酸水溶液に炭化珪素を投入して加温しながら6時間撹拌し、次に水洗いとデカンテーションを用いて酸水溶液に溶解した不純物を除去した。上澄み液がpH4.0になるまで水洗いとデカンテーションを繰り返し行った後、100℃で乾燥し、解砕して粉末にした。
洗浄した炭化珪素の表面鉄含有量をJIS R6124に基づいて測定した結果を表1に示す。
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280)100部、補強性シリカ充填剤としてBET法による比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本アエロジル社製 R−972)1部、平均粒子径が4μmで表面鉄含有量が0.02%の洗浄炭化珪素250部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌した。
両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖された側鎖にビニル基を有するジメチルポリシロキサン(重合度420、ビニル基含有量0.000072mol/g)80部、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250)20部、BET法による比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本アエロジル社製R−972)0.5部、下記一般式(I)
ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、平均重合度が約5,000である生ゴム状オルガノポリシロキサン100部に、BET法による比表面積が200m2/gであるヒュームドシリカ(日本アエロジル社製アエロジル200)5部、両末端水酸基を有するジメチルポリシロキサン(重合度10)を10部ニーダー中で均一に混合し、150℃で2時間熱処理を行って、ベースコンパウンドを得た。このベースコンパウンド100部に平均粒子径が10μmで表面鉄含有量が0.01%の洗浄炭化珪素120部、平均粒子径が1.5μmの粉砕石英粉40部、平均粒子径0.10μmの酸化鉄3部を2本ロールにて添加し、更に付加架橋硬化剤としてC−25A(白金触媒)/C−25B(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)(ともに信越化学工業製)それぞれ0.8部/2.0部を2本ロールで混練後、170℃で10分間プレスキュアし、更に200℃で4時間オーブンキュアしてシリコーンゴム硬化物サンプルを作製し、実施例1と同様に、硬度、圧縮永久歪、熱伝導率、及び耐熱試験後の硬度、圧縮永久歪を測定した。結果を表2に記した。
実施例1のシリコーンゴム組成物(1)で平均粒子径が4μmで洗浄後の炭化珪素(表面鉄含有量0.02%)に替えて、平均粒子径が4μmで未洗浄の炭化珪素(表面鉄含有量0.45%)を同量配合した以外は実施例1と同様にして得られたものをシリコーンゴム組成物(4)とした。このシリコーンゴム組成物(4)を用い、120℃で10分間プレスキュアし、更に200℃で4時間オーブンキュアしてシリコーンゴム硬化物サンプルを作製し、実施例1と同様に、硬度、圧縮永久歪、熱伝導率、及び耐熱試験後の硬度、圧縮永久歪を測定した結果を表2に記した。
このシリコーンゴム組成物(4)を用いて、実施例1と同様に定着ロールを作製し、この定着ロールを電子写真複写機に装着してA4サイズの複写紙を複写したところ、6,000枚付近より、やや画像の不鮮明な箇所が出始め、1万枚複写後組み込んだ定着ロールを観察すると、表面に無数のシワがみられた。
実施例2のシリコーンゴム組成物(2)で、平均粒子径が10μmで洗浄後の炭化珪素(表面鉄含有量0.01%)に替えて、平均粒子径が10μmで未洗浄の炭化珪素(表面鉄含有量0.22%)、平均粒子径が1μmで洗浄後の炭化珪素(表面鉄含有量0.04%)に替えて、平均粒子径が1μmで未洗浄の炭化珪素(表面鉄含有量0.70%)をそれぞれ同量ずつ配合した以外は実施例2と同様にして得られたものをシリコーンゴム組成物(5)とした。このシリコーンゴム組成物(5)を用い、120℃で10分間プレスキュアし、更に200℃で4時間オーブンキュアしてシリコーンゴム硬化物サンプルを作製し、実施例1と同様に、硬度、圧縮永久歪、熱伝導率、及び耐熱試験後の硬度、圧縮永久歪を測定した結果を表2に記した。
このシリコーンゴム組成物(5)を用いて、実施例2と同様に定着ベルトを作製し、この定着ベルトを電子写真複写機に装着してA4サイズの複写紙を複写したところ、8,100枚付近より画像が乱れ始め、1万枚複写後、装着した定着ベルトを観察すると、表面に縞状の模様が見られた。
実施例3のシリコーンゴム組成物(3)で、平均粒子径が10μmで洗浄後の炭化珪素(表面鉄含有量0.01%)に替えて、平均粒子径が10μmで未洗浄の炭化珪素(表面鉄含有量0.22%)を同量配合した以外は実施例3と同様にして得られたものをシリコーンゴム組成物(6)とした。このシリコーンゴム組成物(6)を用い、120℃で10分間プレスキュアし、更に200℃で4時間オーブンキュアしてシリコーンゴム硬化物サンプルを作製し、実施例1と同様に、硬度、圧縮永久歪、熱伝導率、及び耐熱試験後の硬度、圧縮永久歪を測定した結果を表2に記した。
このシリコーンゴム組成物(6)を用いて、実施例3と同様に定着ロールを作製し、この定着ロールを電子写真複写機に装着してA4サイズの複写紙を複写したところ、3,800枚付近より画像が乱れ始め、5,000枚複写後、装着した定着ロールを観察したところ、ロール表面の一部に凹凸が見られた。
Claims (12)
- 熱硬化型シリコーンゴム組成物100質量部に、表面鉄含有量0.2質量%以下で平均粒子径が1〜50μmの炭化珪素を50〜800質量部配合してなることを特徴とする高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
- 表面鉄含有量0.2質量%以下で平均粒子径が1〜50μmの炭化珪素が、粉砕後の炭化珪素を酸水溶液により洗浄したものである請求項1記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
- 酸水溶液が、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸から選ばれるものである請求項2記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
- 表面鉄含有量0.2質量%以下で平均粒子径が1〜50μmの炭化珪素が、平均粒子径が5μm以上のものと5μm未満のもののブレンドであり、その質量比が、
[5μm以上の粒分]/[5μm未満の粒分]=99/1〜50/50
の範囲である請求項1乃至3のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。 - 更に、平均粒子径が0.01〜0.5μmの酸化鉄を、熱硬化型シリコーンゴム組成物100質量部に対して0.1〜20質量部配合してなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
- 硬化後のゴムの熱伝導率が、0.5W/m・℃以上である請求項1乃至5のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
- 熱硬化型シリコーンゴム組成物が、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物又は有機過酸化物硬化型シリコーンゴム組成物である請求項1乃至6のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。
- 付加反応硬化型シリコーンゴム組成物が、
(A)1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)1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:
(A)成分中のアルケニル基に対して珪素原子に直結する水素原子のモル比が
0.4〜5となる量
(C)付加反応触媒: 触媒量
のみからなるものである請求項7記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物。 - 芯金の外周面にシリコーンゴム層が形成されてなる定着ロールにおいて、シリコーンゴム層が請求項1乃至8のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物の硬化物であることを特徴とする定着ロール。
- 芯金の外周面にシリコーンゴム層を介してフッ素系樹脂層が形成されてなる定着ロールにおいて、シリコーンゴム層が請求項1乃至8のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物の硬化物であることを特徴とするフッ素系樹脂被覆定着ロール。
- 耐熱性樹脂又は金属からなる基板の表裏面上にシリコーンゴム層が形成されてなる定着ベルトにおいて、シリコーンゴム層を形成するシリコーンゴムが請求項1乃至8のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物を硬化させてなるものであることを特徴とする定着ベルト。
- 耐熱性樹脂又は金属からなる基板の表裏面上にシリコーンゴム層を介してフッ素系樹脂層が形成されてなる定着ベルトにおいて、シリコーンゴム層を形成するシリコーンゴムが請求項1乃至8のいずれか1項記載の高熱伝導性熱定着ロール又は高熱伝導性熱定着ベルト用シリコーンゴム組成物を硬化させてなるものであることを特徴とするフッ素系樹脂被覆定着ベルト。
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