JP3235863B2 - 硬化性シリコーンゴム組成物および熱定着用シリコーンゴムローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、耐熱性と難燃性に優れた
硬化性シリコーンゴム組成物および該硬化性シリコーン
ゴム組成物を外周ローラ面に被覆した熱定着用シリコー
ンゴムローラに関する。

【０００２】

【発明の技術的背景とその問題点】乾式電子写真法にお
いて、転写ドラムから紙等の支持体上に転写されるトナ
ー粉末像を支持体上に定着させる方法としては、支持体
を加熱ローラと加圧ローラとの間に通してトナー粉末像
を支持体上に加熱、加圧させて熱定着させる方法が採用
されている。この方法においては、未定着のトナー粉末
が加圧ローラに付着するため、トナー粉末との離型性の
よいシリコーンゴム製加圧ローラが用いられている。し
かしながら、加圧ローラは加熱ローラからの熱によって
180 ℃以上の高温になることから、耐熱性、難燃性が要
求され、更に長期的な定着特性（ロール実装性）の点か
ら耐クリープ性（低圧縮永久歪み）が要求されることか
ら、両方の特性に優れた材料からなる加圧ローラが切望
されているが、従来のシリコーンゴム製加圧ローラは未
だ満足のいくものではなかった。

【０００３】

【発明の目的】本発明は、上記問題を解決し、難燃性お
よび耐クリープ性に優れた硬化性シリコーンゴム組成
物、並びに該硬化性シリコーンゴム組成物を用いた実用
性に優れた熱定着用シリコーンゴムローラを提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【発明の構成】本発明者等は上記目的を達成すべく鋭意
検討した結果、特定の組成からなる硬化性シリコーンゴ
ム組成物が難燃性および耐クリープ性の両特性に優れて
いることを見出し、本発明を完成するに到った。即ち本
発明は、 （Ａ） 一般式

【０００５】

【化５】

【０００６】（式中、R¹はビニル基を表し、R²は脂肪族
不飽和結合を含まない置換または非置換の１価の炭化水
素基を表し、ａは１または２を表し、ｂは０、１または
２を表す。ただし、ａ＋ｂは１〜３である）で示される
構成単位を分子中に少なくとも２個有し、25℃における
粘度が500 〜500,000cP であるポリオルガノシロキサン
100重量部 （Ｂ） 一般式

【０００７】

【化６】

【０００８】（式中、R³は置換または非置換の１価の炭
化水素基を表し、ｃは０、１または２を表し、ｄは１ま
たは２を表す。ただし、ｃ＋ｄは１〜３である）で示さ
れる構成単位からなり、ケイ素原子に結合した水素原子
を分子中に少なくとも３個有するポリオルガノハイドロ
ジェンシロキサン、成分（Ａ）中のR¹１個に対してケイ
素原子に結合した水素原子の個数が 0.5〜4.0 になる量 （Ｃ） 酸化亜鉛 ２〜20重量部 （Ｄ） 酸化アルミニウム ２〜20重量部 かつ（Ｃ）＋（Ｄ）が10〜40重量部 および （Ｅ） 白金系化合物 （Ａ）成分に対して白金原子として１〜100ppmとなる量
からなることを特徴とする硬化性シリコーンゴム組成
物、並びにロール芯軸の外周に、少なくとも上記の
（Ａ）〜（Ｅ）を配合したシリコーンゴム組成物を硬化
させてなる被覆層を設けたことを特徴とする熱定着用シ
リコーンゴムローラである。

【０００９】本発明に用いる成分（Ａ）のポリオルガノ
シロキサンは、ケイ素原子に結合したビニル基R¹を含有
する式（Ｉ）で示される構成単位を１分子中に少なくと
も２個有するものである。かかるポリオルガノシロキサ
ンとしては、直鎖状若しくは分岐状のいずれも用いるこ
とができ、またこれらの混合物を用いることもできる。
式（Ｉ）中の脂肪族不飽和結合を含まない置換または非
置換の１価の炭化水素基R²としては、例えばメチル、エ
チル、プロピル、ブチル、ヘキシル、ドデシルなどのア
ルキル基；フェニルのようなアリール基；β−フェニル
エチル、β−フェニルプロピルのようなアラルキル基；
更には、クロルメチル、３，３，３−トリフルオロプロ
ピルなどの置換炭化水素基を挙げることができる。これ
らの基のうち、ポリオルガノシロキサンの合成が容易
で、しかも硬化後に良好な物理的性質を保つ上で必要な
重合度を与え、かつ硬化前においては低い粘度を与える
という点から、メチル基が最も好ましい。このような式
（Ｉ）で示される構成単位は、ポリオルガノシロキサン
の分子鎖末端または分子鎖中のいずれに存在していても
よいが、硬化物に優れた機械的特性を付与するために
は、少なくとも一方の分子鎖末端に存在することが好ま
しい。また成分（Ａ）のポリオルガノシロキサンは、25
℃における粘度が 500〜500,000cP であることが必要で
あり、特に1,000 〜200,000cP であることが好ましい。
粘度が500cP 未満の場合は、硬化物に十分な伸びや弾性
を付与することが困難であり、また500,000cP を超える
場合は成形加工時における作業性の低下を来す。

【００１０】本発明で用いる成分（Ｂ）のポリオルガノ
ハイドロジェンシロキサンは、上記一般式（II）で示さ
れる構成単位からなり、ケイ素原子に結合した水素原子
を分子中に少なくとも３個有するものである。式中、R³
としては、例えば上記した一般式（Ｉ）中のR²において
例示したものと同様なものを挙げることができるが、合
成の容易さの点からメチル基が最も好ましい。また、こ
のポリオルガノハイドロジェンシロキサンは、合成の容
易さや、取り扱いの容易さから25℃における粘度が１〜
10,000cPであることが好ましい。このようなポリオルガ
ノハイドロジェンシロキサンとしては、直鎖状、分岐状
若しくは環状の重合体またはこれらの混合物を用いるこ
とができる。本発明の組成物における成分（Ｂ）の配合
量は、成分（Ａ）中のビニル基１個に対して、成分
（Ｂ）中のケイ素原子に結合した水素原子の数が 0.5〜
4.0個、好ましくは1.0 〜3.0 個となるような量であ
る。水素原子の数が0.5 個未満である場合は、組成物の
硬化が十分に進行せずに、硬化後の硬度が低下し、また
水素原子の数が4.0 個を超える場合には、硬化後の硬化
物の物理的性質が低下する。

【００１１】本発明で用いる成分（Ｃ）は酸化亜鉛であ
り、成分（Ｄ）との組み合わせにより、目的とする耐ク
リープ性と難燃性を付与するのに必須の成分である。成
分（Ｃ）の配合量は成分（Ａ） 100重量部に対して２〜
20重量部である。２重量部未満では難燃性が低下し、20
重量部を超えると耐クリープ性が低下する。

【００１２】本発明で用いる成分（Ｄ）は酸化アルミニ
ウムであり、成分（Ｃ）との組み合わせにより、目的と
する耐クリープ性と難燃性を付与するのに必須の成分で
ある。成分（Ｄ）の配合量は成分（Ａ） 100重量部に対
して２〜20重量部である。２重量部未満では難燃性が低
下し、20重量部を超えると耐クリープ性が低下する。

【００１３】また、成分（Ｃ）および（Ｄ）の合計量が
成分（Ａ） 100重量部に対して10〜40重量部であること
が必要である。この合計量が10重量部未満では難燃性が
低下し、40重量部を超えると耐クリープ性が低下する。

【００１４】本発明で用いる成分（Ｅ）の白金系化合物
は、成分（Ａ）中のビニル基と、成分（Ｂ）中のヒドロ
シリル基との間の付加反応を促進させる触媒成分であ
る。このような白金系化合物としては、例えば白金単体
や塩化白金酸、白金−オレフィン錯体または白金−アル
コール錯体などの白金配位化合物などを挙げることがで
きる。成分（Ｅ）の配合量は、成分（Ａ）に対して白金
原子として１〜100ppmであり、好ましくは２〜50ppm で
ある。配合量が１ppm 未満の場合は、ゴムの十分な硬化
を達成することができず、また100ppmを超えて配合して
ももはやそれ以上の硬化速度の効果的な向上は得られな
い。

【００１５】尚、本発明のシリコーンゴム組成物には
（Ａ）〜（Ｅ）成分以外にも、目的に応じて本発明の効
果を損なわない範囲で、ベンガラ、二酸化チタンなどの
顔料、ポリジメチルシロキサンなどのシリコーンオイル
を配合することもできる。

【００１６】又、本発明の熱定着用シリコーンゴムロー
ラは、ロール芯軸の外周に、上述の如き（Ａ）〜（Ｅ）
を配合したシリコーンゴム組成物を硬化させてなる被覆
層を設けたものであり、その基本的構造は従来のものと
同様であり、従来の方法に準じて製造することができ
る。本発明の熱定着用シリコーンゴムローラにおけるロ
ール芯軸となる金属芯金は、機械的強度が十分であれ
ば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼等いずれの材質の
ものでもよく、またプライマー処理されたものであって
もよい。

【００１７】

【発明の効果】本発明の硬化性シリコーンゴム組成物
は、耐クリープ性および難燃性に優れ、これらの特性が
要求される各種分野のゴム材として有用であり、特に熱
定着用ローラの外周被覆層として有用である。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳しく説
明するが、本発明はこれにより限定されるものではな
い。なお、実施例中の「部」は「重量部」を表し、また
粘度は25℃における値を表す。また、ゴム組成物の硬さ
はJIS K 6301に基づき、難燃性はＵＬ規格のＵＬ−９４
法に基づき、圧縮永久歪みはJIS K 6301に基づいて調べ
た。

【００１９】実施例１ 粘度が10,000cPの分子鎖両末端がジメチルビニルシリル
基で封鎖されたポリジメチルシロキサンベースオイル 1
00部、(CH₃)₂HSiO_1/2 単位とSiO₂単位からなり、ケイ素
原子に結合した水素原子を1.02重量％含有しており、粘
度が25cPのポリメチルハイドロジェンシロキサン 1.5
部、酸化亜鉛５部、酸化アルミニウム５部、塩化白金酸
のイソプロピルアルコール溶液を白金原子としてベース
オイルに対して30ppm 混合し、均一に分散させて、付加
反応型液状シリコーンゴム組成物１を調製した。このも
のを 150℃で10分間加熱し、ゴム状硬化物を得、硬さ、
難燃性、圧縮永久歪みを測定したところ、表１のように
なった。

【００２０】実施例２ 粘度が50,000cPの分子鎖両末端がジメチルビニルシリル
基で封鎖されたポリジメチルシロキサンベースオイル 1
00部、(CH₃)₂HSiO_1/2 単位とSiO₂単位からなり、ケイ素
原子に結合した水素原子を0.94重量％含有しており、粘
度が20cPのポリメチルハイドロジェンシロキサン１部、
酸化亜鉛15部、酸化アルミニウム15部、塩化白金酸とテ
トラメチルテトラビニルシロキサンを加熱して得られた
ビニルシロキサン−白金錯体を白金原子としてベースオ
イルに10ppm になるように混合し、均一に分散させて付
加反応型液状シリコーンゴム組成物２を調製した。この
ものを 150℃で10分間加熱し、ゴム状硬化物を得、硬
さ、難燃性、圧縮永久歪みを測定したところ、表１のよ
うになった。

【００２１】実施例３ 粘度が80,000cPの分子鎖両末端がジメチルビニルシリル
基で封鎖されたポリジメチルシロキサンベースオイル 1
00部、(CH₃)₂HSiO_1/2 単位とSiO₂単位からなりケイ素原
子に結合した水素原子を1.02重量％含有しており、粘度
が25cPのポリメチルハイドロジェンシロキサン 1.0部、
酸化亜鉛３部、酸化アルミニウム17部、塩化白金酸のイ
ソプロピルアルコール溶液を白金原子としてベースオイ
ルに対して20ppm 混合し、均一に分散させて付加反応型
液状シリコーンゴム組成物３を調製した。このものを 1
50℃で10分間加熱し、ゴム状硬化物を得、硬さ、難燃
性、圧縮永久歪みを測定したところ、表１のようになっ
た。

【００２２】実施例４ 実施例３において、酸化亜鉛を３部から17部へ、酸化ア
ルミニウムを17部から３部へ変更したほかは、同様にし
て付加反応型液状シリコーンゴム組成物４を調製した。
このものを 150℃で10分間加熱し、ゴム状硬化物を得、
硬さ、難燃性、圧縮永久歪みを測定したところ、表１の
ようになった。

【００２３】比較例１ 実施例１において、酸化亜鉛および酸化アルミニウムの
代わりに酸化鉄を10部用いたほかは、同様にして付加反
応型液状シリコーンゴム組成物５を調製した。このもの
を 150℃で10分間加熱し、ゴム状硬化物を得、硬さ、難
燃性、圧縮永久歪みを測定したところ、表１のようにな
った。

【００２４】比較例２ 実施例２において、酸化アルミニウムの代わりに二酸化
ケイ素である煙霧質シリカを15部用いたほかは、同様に
して付加反応型液状シリコーンゴム組成物６を調製し
た。このものを 150℃で10分間加熱し、ゴム状硬化物を
得、硬さ、難燃性、圧縮永久歪みを測定したところ、表
１のようになった。

【００２５】比較例３ 実施例３において、酸化亜鉛を３部から１部にしたほか
は、同様にして付加反応型液状シリコーンゴム組成物７
を調製した。このものを 150℃で10分間加熱し、ゴム状
硬化物を得、硬さ、難燃性、圧縮永久歪みを測定したと
ころ、表１のようになった。

【００２６】比較例４ 実施例４において、酸化アルミニウム３部から１部にし
たほかは同様にして付加反応型液状シリコーンゴム組成
物８を調製した。このものを 150℃で10分間加熱し、ゴ
ム状硬化物を得、硬さ、難燃性、圧縮永久歪みを測定し
たところ、表１のようになった。

【００２７】比較例５ 実施例１において、酸化亜鉛および酸化アルミニウムの
配合量を各々３部にしたほかは同様にして付加反応型液
状シリコーンゴム組成物９を調製した。このものを 150
℃で10分間加熱し、ゴム状硬化物を得、硬さ、難燃性、
圧縮永久歪みを測定したところ、表１のようになった。

【００２８】比較例６ 実施例２において、酸化亜鉛の配合量を24部にしたほか
は、同様にして付加反応型液状シリコーンゴム組成物１
０を調製した。このものを 150℃で10分間加熱し、ゴム
状硬化物を得、硬さ、難燃性、圧縮永久歪みを測定した
ところ、表１のようになった。

【００２９】比較例７ 実施例２において、酸化アルミニウムの配合量を24部に
したほかは、同様にして付加反応型液状シリコーンゴム
組成物１１を調製した。このものを 150℃で10分間加熱
し、ゴム状硬化物を得、硬さ、難燃性、圧縮永久歪みを
測定したところ、表１のようになった。

【００３０】

【表１】

【００３１】実施例５〜８ 直径８mm×長さ300mm のアルミニウムシャフト上に付加
反応型液状シリコーンゴム用プライマーＭＥ１５１（商
品名、東芝シリコーン（株）製）を塗布し、その外周に
実施例１〜４の組成物１〜４をロール外径28mm×長さ25
0mm の円筒状に被覆し、 150℃で30分間加熱硬化させ
た。このロールの実装試験を行うために、このものをＰ
ＰＣ複写機の定着ロールとして組み込み、ロール間圧力
３kgf/cm² で５万枚の複写を行ったところ、紙ジワが全
く発生せず、また定着むらのない良好な複写物が得られ
た。結果を表２に示す。

【００３２】比較例８〜１４ 実施例１〜４の付加反応型液状シリコーンゴム組成物１
〜４の代わりに、比較例１〜７の組成物５〜１１を用い
た以外は全て実施例５〜８と同様な方法でロールを作製
し、ロール実装試験を行った結果を表２に示す。

【００３３】

【表２】

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 83/00 - 83/16 C08K 3/22 G03G 15/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ） 一般式 【化１】 （式中、R¹はビニル基を表し、R²は脂肪族不飽和結合を
   含まない置換または非置換の１価の炭化水素基を表し、
   ａは１または２を表し、ｂは０、１または２を表す。た
   だし、ａ＋ｂは１〜３である）で示される構成単位を分
   子中に少なくとも２個有し、25℃における粘度が500 〜
   500,000cP であるポリオルガノシロキサン 100重量部 （Ｂ） 一般式 【化２】 （式中、R³は置換または非置換の１価の炭化水素基を表
   し、ｃは０、１または２を表し、ｄは１または２を表
   す。ただし、ｃ＋ｄは１〜３である）で示される構成単
   位からなり、ケイ素原子に結合した水素原子を分子中に
   少なくとも３個有するポリオルガノハイドロジェンシロ
   キサン、 成分（Ａ）中のR¹１個に対してケイ素原子に結合した水
   素原子の個数が 0.5〜4.0 になる量 （Ｃ） 酸化亜鉛 ２〜20重量部 （Ｄ） 酸化アルミニウム ２〜20重量部 かつ（Ｃ）＋（Ｄ）が10〜40重量部 および （Ｅ） 白金系化合物 （Ａ）成分に対して白金原子として１〜100ppmとなる量
   からなることを特徴とする硬化性シリコーンゴム組成
   物。
2. 【請求項２】 ロール芯軸の外周に、少なくとも以下の
   （Ａ）〜（Ｅ）を配合したシリコーンゴム組成物を硬化
   させてなる被覆層を設けたことを特徴とする熱定着用シ
   リコーンゴムローラ。 （Ａ） 一般式 【化３】 （式中、R¹はビニル基を表し、R²は脂肪族不飽和結合を
   含まない置換又は非置換の１価の炭化水素基を表し、ａ
   は１または２を表し、ｂは０、１または２を表す。ただ
   し、ａ＋ｂは１〜３である）で示される構成単位を分子
   中に少なくとも２個有し、25℃における粘度が500 〜50
   0,000cP であるポリオルガノシロキサン 100重量部 （Ｂ） 一般式 【化４】 （式中、R³は置換または非置換の１価の炭化水素基を表
   し、ｃは０、１または２を表し、ｄは１または２を表
   す。ただし、ｃ＋ｄは１〜３である）で示される構成単
   位からなり、ケイ素原子に結合した水素原子を分子中に
   少なくとも３個有するポリオルガノハイドロジェンシロ
   キサン、 成分（Ａ）中のR¹１個に対してケイ素原子に結合した水
   素原子の個数が 0.5〜4.0 になる量 （Ｃ） 酸化亜鉛 ２〜20重量部 （Ｄ） 酸化アルミニウム ２〜20重量部 かつ（Ｃ）＋（Ｄ）が10〜40重量部 および （Ｅ） 白金系化合物 （Ａ）成分に対して白金原子として１〜100ppmとなる量