JP3166026B2 - 半導電性シリコーンゴム組成物及びシリコーンゴムロール - Google Patents
半導電性シリコーンゴム組成物及びシリコーンゴムロールInfo
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Description
安定した抵抗値となるシリコーンゴムを与える半導電性
シリコーンゴム組成物に関し、特に1×103〜1×1
012Ω・cmの固有抵抗値に設定され、複写機やファク
シミリ等のOA機器の帯電ロール、転写ロール、現像ロ
ール等の半導電性ロール材料等として有効に用いられる
半導電性シリコーンゴム組成物に関する。
用途のゴム材料の1つとしてロール材があるが、現在ゴ
ム材料としては、シリコーンゴムをはじめとしてウレタ
ンエラストマー、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム等
の様々な材料が使用され、またこれらの複合材料も提案
されている。これらゴム材料は、電気的な絶縁用材料と
して、或いは静電気防止や電気導通路の目的で導電化材
を配合した導電性材料として様々な用途に用いられてき
たが、近年においては、特に1×103〜1×1012Ω
・cmの中抵抗領域の半導電性材料が複写機などのロー
ル材料に使用されるようになってきた。
どでゴム材料自身の抵抗値により流れる電流をコントロ
ールするために、例えば転写能力等の目的を持つため
に、その抵抗値の安定性が非常に重要となっている。ま
た、ロール材料に流れる電流値を安定化するために、更
にはOPC上に電荷を有効に与えるために、300V〜
10KVの電圧をかけることが多い。
料は、そのほとんどがカーボン系の導電材を主に使用し
ており、カーボンを導電材料とした場合このような高電
圧下の使用環境では導電材料であるカーボンの安定性に
限界があり、カーボン−カーボン間のストラクチャーが
断絶されたり、カーボンの気化などにより長時間使用し
ていると設定した抵抗値からはずれてしまうという問題
があり、特に高電圧になればなるほど、また電流を流せ
ば流すほど顕著に現れてしまうという問題があった。
たもので、高電圧下などに使用されるロール材料の抵抗
値を安定化し得、高電圧下における長期の使用に耐える
ことができ、このためロール材料として好適に用いるこ
とができる半導電性シリコーンゴム組成物を提供するこ
とを目的とする。
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、シリコー
ンゴムにオルガノポリシロキサンでペースト化した導電
性酸化チタンを配合することにより、加工性、圧縮永久
歪に優れ、シリコーンゴムに安定に半導電性を付与し、
しかも高電圧下で抵抗値変化に対し安定であり、長期の
使用に耐え得る事務機等のロール材料になり得ることを
知見した。
ルガノポリシロキサン100部(重量部、以下同様)
と、比表面積が50m2/g以上の補強性シリカ粉末5
〜70部とに更にオルガノポリシロキサンでペースト化
した導電性酸化チタンを導電性酸化チタンとして20部
を超え100部以下及び導電性カーボンブラックを0.
5〜5部配合することにより、得られたシリコーンゴム
組成物は有機過酸化物又はオルガノハイドロジェンポリ
シロキサン/白金系触媒単独ででも、また有機過酸化物
とオルガノハイドロジェンポリシロキサン/白金系触媒
の併用系でも硬化し得、その成形物は結果的に高電圧下
において導電材の変質が妨げられるために材料の抵抗値
変化が少なく、長期の使用に耐え得ることができること
から事務機等のロール材料に最適であることを知見し、
本発明をなすに至った。
を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン100
部、 R1 nSiO(4-n)/2 …(1) (但し、式中R1は同一又は異種の非置換又は置換の1
価炭化水素基であり、nは1.98〜2.02の正数で
ある。) (B)比表面積が50m2/g以上である補強性シリカ
粉末5〜70部、 (C)オルガノポリシロキサンでぺースト化した導電性
酸化チタンを導電性酸化チタンとして20部を超え10
0部以下、 (D)硬化剤を上記(A)成分を硬化させ得る量、 (E)導電性カーボンブラック0.5〜5部を含有して
なることを特徴とする半導電性シリコーンゴム組成物を
提供する。
明に係るシリコーンゴム組成物の第1必須成分のオルガ
ノポリシロキサンは、下記平均組成式(1)で示される
ものである。
価炭化水素基であり、nは1.98〜2.02の正数で
ある。)
ル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘ
キシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、
ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル
基、トリル基等のアリール基、またはこれらの基の炭素
原子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原
子、シアノ基などで置換したクロロメチル基、トリフル
オロプロピル基、シアノエチル基などから選択される同
一又は異種の好ましくは炭素数1〜10、より好ましく
は炭素数1〜8の非置換又は置換の1価炭化水素基であ
る。この場合、R1は脂肪族不飽和基(アルケニル基)
を少なくとも2個有していることが必要であるが、R1
中の脂肪族不飽和基の含有量は0.001〜20モル
%、特に0.025〜5モル%であることが好ましい。
また、nは1.98〜2.02の正数である。上記式
(1)のオルガノポリシロキサンは基本的には直鎖状で
あることが好ましいが、分子構造の異なる1種又は2種
以上の混合物であってもよい。
重合度が100〜10,000、特に3,000〜8,
000であることが好ましい。
2必須成分の補強性シリカ粉末は、機械的強度の優れた
シリコーンゴムを得るために必須とされるものである
が、この目的のためには比表面積が50m2/g以上、
好ましくは100〜300m2/gである必要がある。
比表面積が50m2/gに満たないと硬化物の機械強度
が低くなってしまう。このような補強性シリカとして
は、例えば煙霧質シリカ、沈降シリカ等が挙げられ、ま
たこれらの表面をクロロシランやヘキサメチルジシラザ
ンなどで疎水化したものも好適に用いられる。
オルガノポリシロキサン100部に対して5〜70部、
特に10〜50部とすることが好ましく、5部未満では
添加量が少なすぎて補強効果が得られず、70部を超え
ると加工性が悪くなり、また機械的強度が低下してしま
う。
酸化チタンは本発明の特徴的成分であり、この導電性酸
化チタンとしては導電性を有するいずれの酸化チタンを
も使用することができるが、特に酸化チタンの表面を
銀、アンチモン等の金属導電性物質で処理されて導電性
が付与されたものが好適に用いられる。
1012Ω・cm以下のものであればよいが、本発明の組
成物の硬化物に1×103〜1×1012Ω・cmの範
囲、特に1×105〜1×109Ω・cmの体積抵抗率を
付与するものが好ましい。
性粉末W−P(三菱マテリアル社製)、ET−500W
(石原産業製)が挙げられる。
ようなオルガノポリシロキサンでペースト化して配合す
るもので、このことが分散性の点から好ましい。かかる
ペースト化した導電性酸化チタンとしては、ECM−S
(三菱マテリアル社製)などを用いることができる。
した導電性酸化チタンの配合量は、上記第1成分のオル
ガノポリシロキサン100部に対して導電性酸化チタン
が20部を超え100部以下となる量、更に望ましくは
20部を超え50部以下が半導電領域を得るために好適
である。添加量が100部を超えると導電性になりすぎ
たり、物理的(機械的)特性が低下する。
に安定化させるために、導電性カーボンブラックを
(A)成分のオルガノポリシロキサン100部に対して
0.5〜5部添加することが好ましい。添加量が5部を
超えると導電性になりすぎる場合がある。導電性カーボ
ンブラックは他の成分と同時に添加しても予め(C)成
分の導電性酸化チタンと直接接触混合させ、物理的に吸
着させてから用いてもよい。
ものではなく、通常シリコーンゴム組成物に配合される
ものを使用することができる。具体的にはアセチレンブ
ラック、コンダクティブファーネスブラック(CF)、
スーパーコンダクティブファーネスブラック(SC
F)、エクストラコンダクティブファーネスブラック
(XCF)、コンダクティブチャンネルブラック(C
C)、1500℃程度の高温で熱処理されたファーネス
ブラックやチャンネルブラック等を挙げることができ
る。
アセチレンブラック(電気化学社製)、シャウニガンア
セチレンブラック(シャウニガンケミカル社製)、コン
ダクティブファーネスブラックの具体例として、コンチ
ネックスCF(コンチネンタルカーボン社製)、バルカ
ンC(キャボット社製)、スーパーコンダクティブファ
ーネスブラックの具体例として、コンチネックスSCF
(コンチネンタルカーボン社製)、バルカンSC(キャ
ボット社製)、エクストラコンダクティブファーネスブ
ラックの具体例として、旭HS−500(旭カーボン社
製)、バルカンXC−72(キャボット社製)、コンダ
クティブチャンネルブラックとしては、コウラックスL
(デグッサ社製)が例示される。また、ファーネスブラ
ックの1種であるケッチェンブラックEC及びケッチェ
ンブラックEC−600JD(ケッチェンブラックイン
ターナショナル社製)を用いることもできる。
ックが不純物含有量が少ない上、発達した二次ストラク
チャー構造を有することから導電性に優れており、本発
明において特に好適に用いられる。
ては既知のオルガノハイドロジェンポリシロキサン/白
金系触媒(付加反応用硬化剤)又は有機過酸化物触媒を
使用し得る。
き、具体的には白金元素単体、白金化合物、白金複合
体、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール化合物、アル
デヒド化合物、エーテル化合物、各種オレフィン類との
コンプレックスなどが例示される。白金系触媒の添加量
は、第1成分のオルガノポリシロキサンに対し白金原子
として1〜2,000ppmの範囲とすることが望まし
い。
サンは、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよ
いが、重合度が300以下のものが好ましく、ジメチル
ハイドロジェンシリル基で末端が封鎖されたジオルガノ
ポリシロキサン、ジメチルシロキサン単位とメチルハイ
ドロジェンシロキサン単位及び末端トリメチルシロキシ
単位との共重合体、ジメチルハイドロジェンシロキサン
単位(H(CH3)2SiO0.5単位)とSiO2単位とか
らなる低粘度流体、1,3,5,7−テトラハイドロジ
ェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロ
キサン、1−プロピル−3,5,7−トリハイドロジェ
ン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキ
サン、1,5−ジハイドロジェン−3,7−ジヘキシル
−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサ
ンなどが例示される。
ンポリシロキサンの添加量は、第1成分のオルガノポリ
シロキサンの脂肪族不飽和基(アルケニル基)に対し
て、珪素原子に直結した水素原子が50〜500モル%
となる割合で用いられることが望ましい。
ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイ
ルパーオキサイド、p−メチルベンゾイルパーオキサイ
ド、2,4−ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチ
ル−ビス(2,5−t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、
ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾ
エートなどが挙げられる。有機過酸化物触媒の添加量は
第1成分のオルガノポリシロキサン100部に対して
0.1〜5部とすればよい。
上記必須成分に加え、任意成分として本発明の効果を妨
げない範囲で必要に応じ、導電性亜鉛華等の他の導電性
無機酸化物などの導電材や増量剤としてシリコーンゴム
パウダー、ベンガラ、粉砕石英、炭酸カルシウムなどの
充填剤を添加してもよい。更には、スポンジを成形する
ための無機、有機の発泡剤を添加してもよい。この発泡
剤としてはアゾビスイソブチロニトリル、ジニトロペン
タメチレンテトラミン、ベンゼンスルフォンヒドラジド
アゾジカルボンアミドなどが例示され、その添加量はシ
リコーンゴムコンパウンド100部に対し1〜10部の
範囲が好適である。
すると、スポンジ状のシリコーンゴムを得ることができ
る。このときこの半導電性シリコーンゴムロール材料は
非カーボン系とした場合、カーボン系のものに比べ、有
機過酸化物系触媒を用いてスポンジ状のシリコーンゴム
をつくり易いことも特徴の一つである。
剤、耐熱性向上剤などの各種添加剤や反応制御剤、離型
剤或いは充填剤用分散剤などを添加することは任意とさ
れるが、この充填剤用分散剤として使用されるジフェニ
ルシランジオール、各種アルコキシシラン、カーボンフ
ァンクショナルシラン、シラノール基含有低分子量シロ
キサンなどは本発明の効果を損なわないように最小限の
添加量に止めることが好ましい。
燃性、耐火性にするために、白金含有材料、白金化合物
と二酸化チタン、白金と炭酸マンガン、白金とγ−Fe
2O3、フェライト、マイカ、ガラス繊維、ガラスフレー
クなどの公知の添加剤を添加してもよい。
記した成分を2本ロール、バンバリーミキサー、ドウミ
キサー(ニーダー)などのゴム混練り機を用いて均一に
混合して、必要に応じ加熱処理を施すことにより得るこ
とができるが、この場合、例えば第1成分のオルガノポ
リシロキサン、第2成分の補強性シリカ粉末を予め混合
してベースコンパウンドを調整しておき、これに第3成
分の導電性酸化チタンを混合して調製してもよく、更に
は第4成分の硬化剤を添加、混合しても差し支えない。
ール材料は、金型加圧成形、押し出し成形などの種々の
成形法によって必要とされる用途に成形することができ
る。なお、硬化は硬化方法、成形物の肉厚により適宜選
択することができるが、通常80〜400℃で10秒〜
30日の条件にて行うことができる。
は、特定量の導電性酸化チタンを配合したことにより、
高電圧下などに使用されるロール材料の材料固有の抵抗
値変化に対し安定化され、高電圧下における長期の使用
に耐え得る事務機等のロール材料、特に1×103〜1
×1012Ω・cmの固有抵抗値に設定された半導電性シ
リコーンゴムロール材料等に有効で、帯電ロール、転写
ロール、現像ロール用に好適に用いることができる。
体的に説明する。
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であるゴム状オルガノポリシロキサン10
0部に、分散剤としてジフェニルシランジオール3部、
末端シラノール基ジメチルポリシロキサン(重合度n=
10)4部及び比表面積が200m2/gである処理シ
リカ(日本アエロジル(株)製)30部を添加し、16
0℃で2時間熱処理してベースコンパウンドを作製し
た。
酸化チタンW−P(三菱マテリアル社製)20部、アセ
チレンブラック2部、シリコーンゴムパウダーX−52
−594Z(信越化学工業社製)20部を加圧ニーダー
で混練りし、200メッシュで濾過をしてコンパウンド
を作製した。
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて6mm厚のシート及び直径12mm(アルミ
芯金,直径6mm,ゴム肉厚3mm)のロールを圧縮成
形した。成形温度は165℃/10分、成形圧力は35
kgf/cm2であった。
性酸化チタンW−P(三菱マテリアル社製)20部、ア
セチレンブラック2部を加圧ニーダーで混練りし、20
0メッシュで濾過をしてコンパウンドを作製した。
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて実施例1と同様にして6mm厚のシート及び
直径12mmのロールを得た。
チレンブラック5部、シリコーンゴムパウダーX−52
−594Z(信越化学工業社製)20部を加圧ニーダー
で混練りし、200メッシュで濾過をしてコンパウンド
を作製した。
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて参考例1と同様にして6mm厚のシート及び
直径12mmのロールを得た。
チレンブラック10部、シリコーンゴムパウダーX−5
2−594Z(信越化学工業社製)20部を加圧ニーダ
ーで混練りし、200メッシュで濾過をしてコンパウン
ドを作製した。
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて参考例1と同様にして6mm厚のシート及び
直径12mmのロールを得た。
チレンブラック10部を加圧ニーダーで混練りし、20
0メッシュで濾過をしてコンパウンドを作製した。
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて参考例1と同様にして6mm厚のシート及び
直径12mmのロールを得た。
/4時間でポストキュアーしたものの抵抗値を測定し
た。得られたシートの抵抗値はシートを図1のような電
極1と芯金2の間に挟み、電極1と芯金2との間の電気
特性を測定した。ロールの抵抗値は図2のように電極1
と芯金2の間の電気特性を測定した。測定電圧は100
V、測定機器4は(株)アドバンテストデジタル超抵抗
計R8340を用いた。結果を表1に示す。
た半導電性シリコーンゴム組成物及びロール成形品は安
定した半導電領域を付与することが確認された。
る装置を示す概略斜視図である。
を測定する装置の概略斜視図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 (A)下記平均組成式(1)で示され、
脂肪族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシ
ロキサン100重量部、 R1 nSiO(4-n)/2 …(1) (但し、式中R1は同一又は異種の非置換又は置換の1
価炭化水素基であり、nは1.98〜2.02の正数で
ある。) (B)比表面積が50m2/g以上である補強性シリカ
粉末5〜70重量部、 (C)オルガノポリシロキサンでペースト化した導電性
酸化チタンを導電性酸化チタンとして20重量部を超え
100重量部以下、 (D)硬化剤を上記(A)成分を硬化させ得る量、 (E)導電性カーボンブラック0.5〜5重量部を含有
してなることを特徴とする半導電性シリコーンゴム組成
物。 - 【請求項2】 導電性酸化チタンが、酸化チタンの表面
を金属導電性物質で処理したものである請求項1記載の
組成物。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の組成物を成形して
なるOA機器用半導電性シリコーンゴムロール。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP28260794A JP3166026B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 半導電性シリコーンゴム組成物及びシリコーンゴムロール |
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JPH08120179A JPH08120179A (ja) | 1996-05-14 |
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JP6477520B2 (ja) * | 2016-01-25 | 2019-03-06 | 信越化学工業株式会社 | 付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の製造方法、事務機用ロール及び事務機用ベルトの製造方法 |
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- 1994-10-21 JP JP28260794A patent/JP3166026B2/ja not_active Expired - Lifetime
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