JP3632277B2

JP3632277B2 - クリーニングブレードの製法およびそれに用いる組成物

Info

Publication number: JP3632277B2
Application number: JP02791396A
Authority: JP
Inventors: 智志鈴木; 宏之森
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1995-02-16
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-02-15
Also published as: JPH08281837A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機等の感光ドラム外周面に残留するトナーを除去するクリーニングブレードの製法およびそれに用いる組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機としては、感光ドラム外周面を一様に帯電させ、ついで被複写体の被複写像を介してその外周面を露光することにより、上記外周面上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し複写紙等に転写することにより複写を行う形式のものが一般的である。
【０００３】
このような電子写真複写機では、トナー像の転写後に、感光ドラム外周面上にトナーが残留するため、上記感光ドラム外周面に、例えば図１に示すような板状保持具２に支持されたクリーニングブレード１を摺接し、残留トナーをこれで掻き落として除去することが行われている。
【０００４】
上記クリーニングブレード１に用いられる弾性体としては、耐摩耗性等の力学的特性に優れるウレタンゴムが賞用されている。そして、このウレタンゴム製クリーニングブレード１は、例えばつぎのようなプレポリマー法によって製造される。すなわち、まず、クリーニングブレード用成形型を準備し、この成形型内に、ポリイソシアネートとポリオールとを部分的に重合したプレポリマー（以下「ウレタンゴム形成用プレポリマー」という）と硬化剤と触媒とを含有する液状組成物を注入し、これを硬化反応させ、ついで硬化物を脱型することによりクリーニングブレードを製造することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記製法では、液状組成物を成形型内に注入して硬化させるまでに時間がかかるため、製造効率が悪いという問題がある。そこで、液状組成物中の触媒量を増量して硬化脱型時間を短縮し製造効率の向上を図ろうとしても、触媒として、従来から汎用されているトリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）やジメチルイミダゾール（ＤＭＩＺ）等を使用した場合には、触媒の増量につれて組成物の硬化反応が速くなり液の粘度が高くなるため、成形型内に液がゆきわたらず、流れ不足による不良品が増加する。また、注型機のミキシングチャンバー内で硬化したウレタンカスが液に混入した状態で注型されるため、クリーニング特性の悪い製品となる場合もある。このため、触媒量の増量によって製造効率を高めることはできないのが実情である。また、液が流れにくいことから、大型の成形品を得ることができないという問題もある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、上記プレポリマー法によりクリーニングブレードを高効率で製造することのできる製法およびそれに用いる組成物の提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、クリーニングブレード用成形型を準備し、このクリーニングブレード用成形型内に、ウレタンゴム形成用プレポリマー、硬化剤、触媒を含有する液状組成物を注入して硬化させ、ついでこの硬化物を脱型するクリーニングブレードの製法であって、上記触媒が、下記の式（１）および（２）で表される少なくとも一方の第四級アンモニウム塩であるとともに、その液状組成物に含有される触媒の配合量が、組成物全体に対し０．００２〜０．０３重量％に設定されているクリーニングブレードの製法を第１の要旨とする。
【化５】

【化６】

【０００８】
そして、ウレタンゴム形成用プレポリマー、硬化剤、触媒を含有する液状組成物であって、上記触媒が、下記の式（１）および（２）で表される少なくとも一方の第四級アンモニウム塩であるとともに、その液状組成物に含有される触媒の配合量が、組成物全体に対し０．００２〜０．０３重量％に設定されている液状組成物を第２の要旨とする。
【化７】

【化８】

【０００９】
すなわち、本発明者らは、上記課題を解決するため、ウレタンゴム作製の際に使用する触媒について種々検討を重ねた。その結果、上記式（１）および（２）で表される少なくとも一方の第四級アンモニウム塩を触媒として用い、かつ、その配合量を、組成物全体に対し０．００２〜０．０３重量％に設定し、ウレタンゴム製クリーニングブレードを製造すると、上記特定の第四級アンモニウム塩が従来の汎用触媒に比べて感温性が高く液温が所定温度に達するまでは殆ど活性を示さないため、その間液の粘度が上昇せず成形型への注入作業を良好に行うことができることがわかった。しかも、成形型への注入作業完了後に液温が所定温度よりも高くなると、上記特定の第四級アンモニウム塩の活性は従来の汎用触媒に比べて高いため、硬化反応が急激に進行して全体として製造効率が大幅に向上することがわかり、本発明に到達した。
【００１０】
なお、上記ウレタンゴム形成用プレポリマーとして、ポリイソシアネートとポリブチレンアジペートとを重合させたものを用いた場合、得られるクリーニングブレードの耐加水分解性がより向上するため、長期にわたってその硬度が保持されるという利点を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
まず、本発明に用いるクリーニングブレード用成形型は、従来からクリーニングブレード製造に用いられるものであればどのようなものであっても差し支えはない。
【００１３】
つぎに、本発明において、上記クリーニングブレード用成形型内に注入される液状組成物は、ウレタンゴム形成用プレポリマーと硬化剤と触媒とを含有するものである。
【００１４】
上記ウレタンゴム形成用プレポリマーは、ポリイソシアネートとポリオールとを部分的に重合して得られるものである。
【００１５】
上記ポリイソシアネートとしては、例えば、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添加ＭＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、ポリメチレンフェニルポリイソシアネート（ＰＡＰＩ）、オルトトルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＤＩ）、リジンジイソシアネートメチルエステル（ＬＤＩ）、ジメチルジイソシアネート（ＤＤＩ）等があげられる。このなかでも、ＭＤＩ、ＴＯＤＩ等を用いることが好ましい。
【００１６】
また、上記ポリイソシアネートとともに用いられるポリオールとしては、ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリヘキシレンアジペート、エチレンアジペートとブチレンアジペートとの共重合体等のポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンや、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール等のポリエーテルポリオールがあげられる。このなかでも、分子量が１５００〜３０００のものを用いることが好ましい。すなわち、１５００未満であると、得られるウレタンゴムの物性が低下する傾向がみられ、また３０００を超えると、プレポリマーの粘度が高くなり、クリーニングブレード成形の作業性が悪くなる傾向がみられるからである。なお、上記ポリオールのうち、ポリエチレンアジペートを用いて得られるウレタンゴムは、そのエステル結合部の耐加水分解性がやや劣るため、上記耐加水分解性に優れるポリブチレンアジペートを用いることが好適である。
【００１７】
そして、上記ポリイソシアネートおよびポリオールを用いたプレポリマーの調製は、特に制限するものではなく、例えば、つぎのようにして調製される。すなわち、まず、上記ポリイソシアネートとポリオールとを配合して混合する。そして、この混合物を、８０〜１２０℃の温度で、３０〜９０分間反応させて、プレポリマーを得ることができる。このとき、このプレポリマーは、下記の式で算出されるＮＣＯ％の値が、５〜３０重量％の範囲に設定することが好ましい。このＮＣＯ％の範囲のプレポリマーは、その粘度が５０〜５００ｃｐｓ（７５℃）の低い範囲となる。すなわち、ＮＣＯ％の値が、５重量％未満であると、プレポリマーの粘度が充分低下せず、成形型への注入が困難となるおそれがある。また、３０重量％を超えると硬化反応が不均一となり、得られるウレタンゴムの物性が悪くなるという不都合が生じるからである。このＮＣＯ％の値は、ポリイソシアネートとポリオールとの配合割合を変えることで調整することが可能である。なお、本発明において、粘度は、ＪＩＳＫ７１１７に基づいて測定される粘度をいう。
【００１８】
【数１】

【００１９】
つぎに、上記硬化剤としては、分子量３００以下の低分子量ポリオールを用いることが好ましい。このようなポリオールとしては、例えば、エチレングリコール（ＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、プロピレングリコール（ＰＧ）、ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）、１，４−ブタンジオール（１４ＢＤ）、ヘキサンジオール（ＨＤ）、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール（テレフタリルアルコール）、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトールがあげられる。
【００２０】
そして、混合操作の容易性や得られるクリーニングブレードの特性の見地から、上記プレポリマーおよび硬化剤の好適組合わせは、上記プレポリマーとしては、ＭＤＩとポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート等のポリエステルポリオールとからなるプレポリマーを用い、硬化剤としては、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンおよびそれらの混合物とを組み合わせた組合わせである。そして、最適の組合わせは、プレポリマーとしてＭＤＩとポリブチレンアジペートとからなるプレポリマーを用い、硬化剤として１，４−ブタンジオールとトリメチロールプロパンとの混合物を用いた組合わせである。
【００２１】
なお、上記プレポリマーおよび硬化剤は、両者の硬化反応によって得られるウレタンゴムが、硬度（ＪＩＳＡ）が６０〜８０となるよう調製されることが好ましい。すなわち、得られるクリーニングブレードが、上記硬度の範囲内で特に優れたクリーニング効果を発揮するからである。
【００２２】
そして、上記硬度を達成するためには、プレポリマー１００重量部（以下「部」と略す）に対し、硬化剤を１０〜２００部配合することが好適である。なお、上記硬化剤は、通常、前記ポリオールの一部と混合され、使用時に前記プレポリマー液と混合されるようになっている。
【００２３】
さらに、本発明において上記プレポリマーおよび硬化剤とともに用いられる触媒は、下記の式（１）および（２）で表される少なくとも一方の第四級アンモニウム塩でなければならない。
【００２４】
【化９】

【００２５】
【化１０】

【００２６】
すなわち、上記特定の第四級アンモニウム塩は、ＴＥＤＡやＤＭＩＺといった従来の汎用触媒に比べて感温性が高いため、プレポリマー液と硬化剤液の二液を混合して硬化反応させる際の触媒として用いると、二液混合後の液温が所定温度に達するまでは殆ど活性を示さず、液の初期粘度を低く維持することができるという特徴を有する。したがって、ポットライフ（二液混合時から液が硬化して注入できなくなるまでの時間）が長く、液の注入作業性が良好で不良品が生じることがない。また、上記特定の第四級アンモニウム塩は、従来の汎用触媒に比べて活性が高いため、所定温度に達すると、その時点からの硬化反応は従来よりも速く進行する。したがって、注型後の成形時間を大幅に短縮することができる。
【００２７】
上記特定の第四級アンモニウム塩としては、市販されている商品名ＤＡＢＣＯＴＡＣ（三共エアプロダクツ社製）やＤＡＢＣＯＴＭＲ（三共エアプロダクツ社製）等があげられ、通常、汎用触媒と同様、硬化剤液側に添加される。なお、上記ＤＡＢＣＯＴＡＣ（三共エアプロダクツ社製）は、上記の式（１）で表される。また、上記ＤＡＢＣＯＴＭＲ（三共エアプロダクツ社製）は、上記の式（２）で表される。
【００２８】
そして、上記特定の第四級アンモニウム塩の配合量は、プレポリマー液および硬化剤液の二液混合後の液状組成物全体に対し、０．００２〜０．０３重量％に設定しなければならない。すなわち、０．００２重量％未満では硬化反応促進効果が低く硬化反応完了までに時間を要し、製造効率を向上させる効果が得られず、逆に０．０３重量％を超えると硬化反応が速くなりすぎて成形型への注入時に流れ不良が生じるからである。
【００２９】
また、本発明では、硬化反応促進用の触媒として、上記特定の第四級アンモニウム塩とともに従来の汎用触媒（ＴＥＤＡ、ＤＭＩＺ等）を併用しても差し支えはない。この場合、上記特定の第四級アンモニウム塩と汎用触媒との合計量は、前記特定の第四級アンモニウム塩のみを使用する場合と同じく、二液混合後の液状組成物全体に対し、０．００２〜０．０３重量％に設定することが好適である。
【００３０】
本発明では、上記各材料およびクリーニングブレード用成形型を用い、例えばつぎのようにしてクリーニングブレードを製造する。すなわち、まず、従来の方法にしたがって、所定のクリーニングブレード用成形型内に、板状保持具（図１における２）を配置する。一方、プレポリマー液と、上記特定の触媒を含有する硬化剤液とを混合してクリーニングブレード成形用の液状組成物を調製する。そして、上記液状組成物を上記成形型に注入し、成形型を温度６０〜１５０℃に加熱して硬化反応させる。そして、硬化物を成形型から取り出すことによりクリーニングブレードを得ることができる。
【００３１】
この製法によれば、クリーニングブレード成形用の液状組成物が、上記特殊な触媒を含有しているため、ポットライフが長く成形型への注入作業が容易で、流れ不足による不良品が生じることがない。そして、液が所定温度に達したのちは硬化反応が急激に進行するため、注型から脱型までの時間が１０分以内と短時間ですみ、型成形サイクルの短縮化による製造効率の向上を実現することができる。そして、従来成形が困難であった大型の成形品についても良好に製造できるという利点を有する。なお、本発明は、上記のように、液状組成物のポットライフが長いため、液状組成物の調製をセミワンショット配合法にて行う場合に特に好適である。なかでも、ポリオールとしてポリブチレンアジペートを用いて得られるクリーニングブレードは、耐加水分解性に優れ、長期にわたって良好な硬度を保持することができるという利点を有する。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、クリーニングブレードを製造するに際し、ウレタンゴム形成用の液状組成物に含有させる触媒として、従来用いられていなかった特定の第四級アンモニウム塩を、組成物全体に対し０．００２〜０．０３重量％配合し、用いるため、液状組成物のポットライフが長く、液の流れ性がよく不良品が生じることがない。また、上記液状組成物は所定温度に達すると、その時点から急速に硬化反応が進行するため、注型後の成形時間が短く、製造効率を大幅に向上させることができる。また、従来成形が困難であった大型の成形品を得ることができる。
【００３３】
そして、上記ウレタンゴム形成用プレポリマーとして、ポリイソシアネートとポリブチレンアジペートとを重合させたものを用いた場合には、得られるクリーニングブレードの耐加水分解性が向上するため、長期にわたって良好な性能を維持することができる。
【００３４】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３５】
【実施例１〜５、比較例１、２】
まず下記の表１、表２に示す組成のプレポリマー液（液温７０℃）と、同じく下記の表１、表２に示す組成の硬化剤液（液温７０℃）を調製した。そして、両液を、ＮＣＯインデックスが１０８となるように配合し、真空脱泡しながら攪拌羽根で３０秒攪拌したのち、液温を１４０℃に高め、その状態でこの液状組成物の経時的な粘度変化をＢ型粘度計で測定した。その結果を図３に示す。また、混合開始から、粘度が１０００ｃｐｓになるまでの時間（図２においてｔで示す）をポットライフ時間とし、ポットライフ後粘度が１０００００ｃｐｓになるまでの時間（図２においてｔ′で示す）を硬化時間として、下記の表１、表２に併せて示した。また、上記各液状組成物をクリーニングブレード用の成形型に注入して実際にクリーニングブレードを製造し、液状組成物の成形型内で流動性を評価した。その結果についても、下記の表１、表２に併せて示した。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【表２】

【００３８】
上記表１、表２の結果から、実施例品はいずれもポットライフ時間が長く流動性が良好であるにもかかわらず、ポットライフ後の硬化時間が短く、比較例品に比べて製造効率がよいことがわかる。
【００３９】
【実施例６、７、比較例３、４】
下記表３、表４に示す組成のプレポリマー液（液温７０℃）と、同じく下記の表３、表４に示す組成の硬化剤液（液温７０℃）を調製した。そして、上記と同様にして、この液状組成物の経時的な粘度変化を測定した。その結果を図４に示す。また、上記各液状組成物を用い、上記と同様にしてクリーニングブレードを製造し、上記と同様の評価を行った。その結果を同じく下記の表３、表４に示す。また、得られたクリーニングブレードを８０℃×９０％ＲＨの湿熱雰囲気中に放置し、ウレタンゴムにおける硬度（ＩＲＨＤ）の硬度保持率の経時変化を評価した。その結果を、同じく下記の表３、表４に併せて示すとともに、図５に示す。なお、上記硬度（ＩＲＨＤ）の測定は、ウォーレス（Ｈ．Ｗ．ＷＡＬＬＡＣＥ）社製ウォーレス測微硬度計を用い、ＪＩＳＫ６２５３に基づいて行った。
【００４０】
【表３】

【００４１】
【表４】

【００４２】
上記表３、表４の結果から、実施例６品、実施例７品は、前記実施例１品〜５品と同様の効果を備え、しかも耐加水分解性に優れているため、長期にわたって一定の硬度を保持することがわかる。これに対し、比較例４品は、耐加水分解性に劣り、高温多湿状態ではクリーニングブレードとして用いることができない。なお、比較例３品は、耐加水分解性には優れているがポットライフ時間が短く、ポットライフ後の硬化時間が長いので製造効率が悪くなっていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クリーニングブレードの説明図である。
【図２】ポットライフ時間およびポットライフ後の硬化時間を説明するための線図である。
【図３】実施例および比較例の液状組成物の粘度変化を経時的に示す線図である。
【図４】実施例および比較例の液状組成物の粘度変化を経時的に示す線図である。
【図５】実施例および比較例のクリーニングブレードのウレタンゴムの硬度保持率を経時的に示す線図である。

Claims

クリーニングブレード用成形型を準備し、このクリーニングブレード用成形型内に、ウレタンゴム形成用プレポリマー、硬化剤、触媒を含有する液状組成物を注入して硬化させ、ついでこの硬化物を脱型するクリーニングブレードの製法であって、上記触媒が、下記の式（１）および（２）で表される少なくとも一方の第四級アンモニウム塩であるとともに、その液状組成物に含有される触媒の配合量が、組成物全体に対し０．００２〜０．０３重量％に設定されていることを特徴とするクリーニングブレードの製法。
上記ウレタンゴム形成用プレポリマーが、ポリイソシアネートとポリブチレンアジペートとを重合させてなるものである請求項１記載のクリーニングブレードの製法。
ウレタンゴム形成用プレポリマー、硬化剤、触媒を含有する液状組成物であって、上記触媒が、下記の式（１）および（２）で表される少なくとも一方の第四級アンモニウム塩であるとともに、その液状組成物に含有される触媒の配合量が、組成物全体に対し０．００２〜０．０３重量％に設定されていることを特徴とする液状組成物。
上記ウレタンゴム形成用プレポリマーが、ポリイソシアネートとポリブチレンアジペートとを重合させてなるものである請求項３記載の液状組成物。