JP3804320B2

JP3804320B2 - Foamable rubber composition and conductive roll

Info

Publication number: JP3804320B2
Application number: JP25599A
Authority: JP
Inventors: 宏泰加藤; 稔片岡
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2019-01-05
Also published as: JP2000198868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等に用いる導電性ロールにおけるゴム発泡体層を構成するための発泡性ゴム組成物、及び、該組成物を用いて発泡形成された電子導電系ゴム発泡体層を備える導電性ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機やプリンタ等に用いる帯電ロール，現像ロール等の導電性ロールは、優れた導電性（低抵抗性）、感光体等の相手材との安定した接触性、接触部の振動騒音防止のための低硬度等の特性が要求される。そして従来より、上記要求に総合的に対応するため、導電性ロールとしては電子導電系（カーボンブラックを添加した）のゴム発泡体層を備えた発泡ゴムロールが好ましく用いられている。
【０００３】
かかるゴム発泡体層は、例えば低〜中粘度のＥＰＤＭに発泡剤，加硫剤，カーボンブラック等を添加した発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成されたものであって、微細な発泡セル構造（例えばセル直径７００〜１２００μｍ程度）とすることにより、軽量，低硬度で接触性の良いロールとし、かつ該セル構造中にカーボンストラクチャーを構成することにより良好な導電性を実現しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、複写機のコピー速度やプリンタのプリント速度の高速化に対する要求が著しく、これに伴い高回転時においても上記各種のロール性能を確保できる導電性ロールが望まれ、前記したような発泡性ゴム組成物を発泡形成させるだけでは、上記導電性ロールの諸特性を満足させることができなくなって来ている。
【０００５】
そしてそのための一般的な対策としては、例えばコンパウンド粘度を低くして（低粘度のＥＰＤＭを用いて）高発泡させることにより、良好な導電性を維持したままで低硬度化を図ることが考えられる。しかしこの対策では、発泡ゴムのセルが粗く不均一となるため、ロールの接触性が犠牲になる。従って、例えば感光体との良好な接触による均一な帯電が困難になる。ゴム発泡体に表層を設けても、かかる不具合は充分に解消できない。
【０００６】
又、高粘度ＥＰＤＭの使用によりコンパウンド全体の粘度を高くすれば、発泡ゴムのセルを例えば７００μｍ程度以下に微細・均一化できるが、この場合にはゴム組成物の練り加工時のシェアによりカーボンストラクチャーが切断され、体積抵抗率の増大によりゴム発泡体層の導電性が犠牲になる他、その硬度も急激に上昇すると言う不具合がある。
【０００７】
そこで本発明は、導電性ロールに対する優れた導電性，安定した接触性，低硬度等の諸要求を、近年において要求される高いレベルでバランス良く満足させる導電性ロールと、これを可能とする発泡性ゴム組成物とを提供することを、解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本願第１発明の構成は、低〜中粘度のＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体：主ポリマー）とカーボンブラックとを含み、発泡ゴム材を構成可能に組成された発泡性ゴム組成物に対して、高粘度のＥＰＤＭ（副ポリマー）が主／副ポリマー合計量の１〜３０重量％を占める割合で添加されている、発泡性ゴム組成物である。
【０００９】
上記課題を解決するための本願第２発明の構成は、前記第１発明における主ポリマーの粘度（ＭＬ１＋４：１００°Ｃ）が８〜５０であり、副ポリマーの粘度（ＭＬ１＋４：１００°Ｃ）が５１を超える、発泡性ゴム組成物である。
【００１０】
上記課題を解決するための本願第３発明の構成は、低〜中粘度のＥＰＤＭ（主ポリマー）とカーボンブラックとを含み発泡ゴム材を構成可能に組成された発泡性ゴム組成物に対して、ＥＰＤＭとの相溶性を有する表面張力低下剤が添加されている、発泡性ゴム組成物である。
【００１１】
上記課題を解決するための本願第４発明の構成は、前記第３発明における表面張力低下剤が、前記主ポリマー１００重量部に対して０．０５〜１５重量部添加された、ＥＰＤＭとの相溶化変性を受けたポリシロキサンである、発泡性ゴム組成物である。
【００１２】
上記課題を解決するための本願第５発明の構成は、低〜中粘度のＥＰＤＭ（主ポリマー）とカーボンブラックとを含み発泡ゴム材を構成可能に組成された発泡性ゴム組成物に対して、第１発明又は第２発明に係る副ポリマーと、第３発明又は第４発明に係る表面張力低下剤とが併せ添加されている、発泡性ゴム組成物である。
【００１３】
上記課題を解決するための本願第６発明の構成は、第１発明〜第５発明のいずれかに係る発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成された電子導電系ゴム発泡体層を備える、導電性ロールである。
【００１４】
【発明の作用・効果】
（第１発明の作用・効果）
第１発明に係る発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成したゴム発泡体層は、前記したコンパウンド粘度を全体に高くする場合に比較して、発泡ゴムのセルを微細・均一化すると言う効果において優れ、しかもゴム発泡体層の導電性が良好であり、かつ、その硬度も殆ど上昇しない。従って、優れた導電性，安定した接触性及び低硬度と言う諸要求を高いレベルでバランス良く満足させる導電性ロールを提供することができる。
【００１５】
第１発明によってこのような優れた作用・効果が得られる理由は未だ明確ではないが、少なくとも、少量の高粘度のＥＰＤＭ副ポリマーの添加により発泡時のセル成長が抑制されている事と、高粘度ＥＰＤＭ副ポリマーの添加にも関わらずカーボンストラクチャーが切断されていない事が認められる。一つの仮説として、カーボンストラクチャーを構成すべきカーボンブラックの大半が低〜中粘度のＥＰＤＭ主ポリマー中に含まれることとなる一方で、少量の高粘度のＥＰＤＭ副ポリマーが発泡ゴムのセル成長を抑制すると言う役割分担が成立しているのではないか、とも推定される。
【００１６】
（第２発明の作用・効果）
第２発明のように、主ポリマーの粘度（ＭＬ₁₊₄：１００°Ｃ）が８〜５０程度であり、副ポリマーの粘度（ＭＬ₁₊₄：１００°Ｃ）が５１を超える場合に、前記第１発明の作用・効果が特に顕著である。
【００１７】
（第３発明の作用・効果）
第３発明に係る発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成したゴム発泡体層においても、第１発明の場合と同様に、発泡ゴムのセルが良好に微細・均一化されると共に、ゴム発泡体層の導電性が良好でその硬度も殆ど上昇しない。よって優れた導電性，安定した接触性及び低硬度と言う諸要求を高いレベルでバランス良く満足させる導電性ロールを提供することができる。
【００１８】
かかる第３発明の作用・効果が得られる理由は、ＥＰＤＭとの相溶性を有する表面張力低下剤の添加によって、発泡性ゴム組成物の表面張力が低下してセルが良好に微細・均一化される一方、その添加はコンパウンド粘度や発泡ゴムの硬度を別段に上昇させないからである、と推定される。
【００１９】
（第４発明の作用・効果）
第４発明によって、前記第３発明に係る表面張力低下剤の特に好ましい実施形態が提供される。即ち、ＥＰＤＭとの相溶化変性を受けたポリシロキサンを、とりわけ主ポリマー１００重量部に対して０．０５〜１５重量部の範囲で添加した場合、前記第３発明の作用・効果が特に顕著である。
【００２０】
（第５発明の作用・効果）
第５発明のように、前記第１発明又は第２発明に係る副ポリマーと、第３発明又は第４発明に係る表面張力低下剤とを併せ添加したとき、これらの上記効果が相乗して、とりわけ好ましい導電性ロールを提供することができる。
【００２１】
（第６発明の作用・効果）
第６発明の導電性ロールは、第１発明〜第５発明のいずれかに係る発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成された電子導電系ゴム発泡体層を備えるので、近年の複写機のコピー速度やプリンタのプリント速度の高速化に対応して、高回転時の優れた導電性，安定した接触性，低硬度等の諸要求を、高いレベルでバランス良く満足させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、第１発明〜第６発明の実施の形態について説明する。以下において単に「本発明」と言うときは、第１発明〜第６発明を一括して指している。
【００２３】
〔発泡性ゴム組成物〕
発泡性ゴム組成物は、低〜中粘度のＥＰＤＭ（主ポリマー）とカーボンブラックとを含み、発泡ゴム材を構成可能に組成されたものであって、更に、第１発明及び第２発明においては高粘度のＥＰＤＭ（副ポリマー）が添加され、第３発明及び第４発明においては表面張力低下剤が添加され、第５発明においては上記の副ポリマーと表面張力低下剤が併せ添加される。第５発明の構成が、とりわけ好ましい。
【００２４】
発泡性ゴム組成物における上記以外の組成分については、発泡ゴム材を構成可能である限りにおいて限定されないが、通常は少なくとも発泡剤と加硫剤とが添加される。
【００２５】
導電性充填剤として添加されるカーボンブラックの種類及び添加量は限定されないが、ジブチルフタレートの吸油量の比較的大きい（例えば１２０ｍｌ／１００ｇ程度以上の）ものを用いると、より導電性の良い（体積抵抗率の低い）導電ロールを得易くなる。添加量としては、７〜４０ｐｈｒ（per hundred rubber：第１，第２及び第５発明においては主ポリマー及び副ポリマーの合計１００重量部に対する重量部数を言い、第３発明及び第４発明においては主ポリマー１００重量部に対する重量部数を言う。以下において同じ。）程度が好ましい。
【００２６】
添加される発泡剤の種類及び添加量は限定されないが、例えばアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラアミン（ＤＰＴ）と重曹との所定の比率での併用又は各単独の使用、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッド（ＯＢＳＨ）等が好ましく用いられ、それらの添加量としては５〜３０ｐｈｒ程度が好ましい。上記ＤＰＴと重曹とを併用する場合においては、発生するアンモニアガスの吸着剤としてデキストリンを発泡性ゴム組成物に添加しても良い。
【００２７】
添加される加硫剤の種類及び添加量は限定されないが、例えば硫黄が用いられ、添加量としては０．５〜３ｐｈｒ程度が好ましい。
【００２８】
発泡性ゴム組成物には、これらの組成分以外にも、本発明の作用・効果を実質的に阻害しない限りにおいて、この種の組成物に添加されることがある公知の任意の組成分を任意の割合で添加することができる。又、例えば特開平８−１５９５３号公報に係る発明において、ゴム発泡体層の表面状態を改善するために使用されている薄片形状のマイカ等のように、特殊な目的で添加される組成分を含んでいても良い。
【００２９】
〔主ポリマー〕
本発明に係る主ポリマーは、発泡性ゴム組成物の主成分たる原料ゴムであって、低〜中粘度のＥＰＤＭが用いられる。ここに「低〜中粘度」とは、導電ロールとして通常要求される程度の発泡ゴムの低硬度を確保できるポリマー粘度を言い、具体的には必ずしも一律に規定されないが、例えば、ＪＩＳＫ６３００に準拠して、Ｌ型ロータを使用し、余熱時間１分、ロータの作動時間４分、試験温度１００°Ｃの条件にて測定されたムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄：１００°Ｃ）が８〜５０であるものが、好ましい。
【００３０】
第１，第２及び第５発明においては主ポリマー及び副ポリマーが原料ゴムを構成し、その内の主ポリマーの割合は７０〜９９重量％であることが好ましい。第３発明及び第４発明においては主ポリマーのみが原料ゴムを構成する。
【００３１】
〔副ポリマー〕
第１，第２及び第５発明で用いる副ポリマーは、上記主ポリマーに対して主／副ポリマー合計量の１〜３０重量％を占める割合で添加される高粘度のＥＰＤＭである。ここに「高粘度」とは、主ポリマーに対して相対的に高粘度であり、かつ、発泡時のセルの過度な成長を有効に抑制し得る程度に高粘度であることを言い、具体的には必ずしも一律に規定されないが、例えば、上記ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄：１００°Ｃ）が５１を超えることが好ましい。
【００３２】
〔表面張力低下剤〕
第３発明〜第５発明で発泡性ゴム組成物に添加される表面張力低下剤は、発泡性ゴム組成物の表面張力を低下させて発泡時のセルを良好に微細・均一化させ得る限りにおいて、その種類及び添加量は限定されない。
【００３３】
但し、特に好ましいのは、ＥＰＤＭとの相溶化変性を受けたポリシロキサンを０．０５〜１５ｐｈｒ添加することである。上記「ポリシロキサン」とは、主鎖にシロキサン結合を有する高分子物質であって、その代表的なものが、いわゆるシリコーンオイルである。上記「相溶化変性」とは、ポリシロキサンの高分子末端をアルキル基，フェニル基，カルボキシル基，高級脂肪酸エステル基等で変性させてＥＰＤＭとの相溶性を付与することを言う。
【００３４】
上記相溶化変性を受けたポリシロキサンの添加量が０．０５ｐｈｒ未満である場合には、発泡性ゴム組成物の表面張力を低下させる効果が不十分であり、一方、その添加量が１５ｐｈｒを超えると、ブリードや圧縮永久歪の悪化と言う不具合を生ずる恐れがある。
【００３５】
〔導電性ロール〕
第６発明に係る導電性ロールは、少なくとも、上記各種の発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成された電子導電系ゴム発泡体層を備えるものであれば良く、その他の点は、導電性ロールとして適宜に構成されている限りにおいて、全く限定されない。導電性ロールの１，２の具体的な構成例を図１，図２に示す。
【００３６】
図１に示す導電性ロール１は、金属製等の軸体２の外周に、本発明に係る発泡性ゴム組成物を用いて電子導電系ゴム発泡体層３が発泡形成され、更にその外周には、それぞれ所定の材料からなる抵抗調整層４，保護層５がコーティングにより所定厚さを以て形成されている。そしてゴム発泡体層３によりロールの低硬度性，導電性及び接触性が確保され、抵抗調整層４と保護層５により電気抵抗の均一化，リーク防止，感材固着性の低減等が図られる。
【００３７】
ゴム発泡体層３において、発泡ゴムのセル直径は７００μｍ以下、特に３００〜６００μｍ程度であることが好ましく、発泡ゴムの硬度は、高分子計器（株）製のスポンジ用硬度計ＡＳＫＥＲ−Ｆ型において４０〜８０程度、ＳＲＩＳ０１０１に準拠したＡＳＫＥＲ−Ｃ型において５以下であることが好ましく、ゴム発泡体の電気抵抗（Ω／ｃｍ）はＤＣ２５０Ｖの電圧印加時に１×１０⁵Ω・ｃｍ以下程度であることが好ましい。
【００３８】
かかる導電性ロール１は、例えば次のように製造される。即ち、まず練り加工した発泡性ゴム組成物を押出成形等により所定の内径と外径を有する円筒状に成形する。次に、円柱形の金型キャビティー内に、前記軸体２と上記円筒状成形物を同軸に位置決めした後、加熱等による加硫／発泡操作を行い、軸体２の外周にゴム発泡体層３を発泡形成させる。その後、ゴム発泡体層３の外周に、ディッピング等の公知の手法によって所定の材料からなる抵抗調整層４，保護層５をそれぞれ形成するのである。
【００３９】
図２に示す導電性ロール６においては、同上の軸体２，ゴム発泡体層３を備えるが、該ゴム発泡体層３の外周面はスキン層７とされ、又、スキン層７の外周には導電性弾性層８が形成されている。そして導電性弾性層８の外周には同上の抵抗調整層４，保護層５が形成されている。この導電性ロール６の機能及び製造プロセスは、上記導電性ロール１と概ね同様である。
【００４０】
【実施例】
〔発泡性ゴム組成物の調製〕
末尾の表１に示す組成を以て、比較例，実施例１−１，実施例２−１〜２−６、実施例３−１〜３−４に係る発泡性ゴム組成物を調製した。その組成内容より分かるように、比較例は従来技術に係るものであり、実施例１−１は第１発明又は第２発明に係る実施例であり、実施例２−１〜２−６は第３発明又は第４発明に係る実施例であり、実施例３−１〜３−４は第５発明に係る実施例である。又、表１中の各組成分の数値はいずれも重量部単位の表記であるが、エスプレン６００Ｆについては１：１に油展されたものの表記であるため、ポリマーとしての正味重量部数は数値表記の半量である。
【００４１】
表１中、「ＥＰＴ４０４５」はポリマー粘度（ＭＬ₁₊₄：１００°Ｃ）が４５である三井化学（株）製の中粘度ＥＰＤＭを、「エスプレン６００Ｆ」はポリマー粘度（ＭＬ₁₊₄：１００°Ｃ）が５３である住友化学工業製の高粘度ＥＰＤＭを示す。酸化亜鉛は加硫助剤として添加したものであり、「ルナックＳ３０」は加工助剤として添加した花王製のステアリン酸である。
【００４２】
次に、「ケッチェンブラックＥＣ」はジブチルフタレート吸油量が３６０ｍｌ／１００ｇであるケッチェンブラックインターナショナル製の導電性カーボンであり、「ダイアナプロセスＰＷ３８０」は出光興産製のプロセスオイル（パラフィン油）である。更に、「ＫＦ９１０」と「ＫＦ４１３」とは、それぞれ信越化学工業製の、末端を高級脂肪酸エステル変性したシリコーンオイルと末端をアルキル変性したシリコーンオイルである。
【００４３】
表１中の「加硫促進剤」としては、いずれも大内新興化学工業製のノクセラーＢＺ，ノクセラーＣＺ，ノクセラーＴＥＴ及びノクセラーＴＳを、互いに所定の比率で合計５．５重量部となるように添加している。硫黄は加硫剤として添加したものであり、「セルマイクＲＵＢ」は三協化成製のアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）系発泡剤である。
【００４４】
〔導電性ロールの試作〕
上記各例に係る発泡性ゴム組成物を用いて、前記図１に示す導電性ロールを、同ロールの前記製造プロセスの通りにそれぞれ試作した。その際、各例においてゴム発泡体層の厚さは３ｍｍとし、又、抵抗調整層（厚さ１６０μｍ）と保護層（厚さ１０μｍ）はそれぞれ以下の組成のコーティング液を以て前記製造プロセス通りに形成した。
【００４５】
抵抗調整層：
エピクロルヒドリンゴム１００重量部
第４級アンモニウム塩０．１重量部
鉛丹５重量部
促進剤２２重量部。
【００４６】
保護層：
メトキシメチル化ナイロン１００重量部
ケッチェンブラック１０重量部
クエン酸２．５重量部。
【００４７】
〔導電性ロールの評価〕
（セル直径）
こうして試作した各例に係る導電性ロールにおけるゴム発泡体層につき、まずセル直径を観察した処、表１に示す通り（単位μｍ）であった。
【００４８】
これらの結果より、各実施例においては、比較例に対してセル直径が著しく微細であり、実施例相互間の比較では、実施例３−１〜３−４が特に微細であることが分かる。
【００４９】
（ゴム発泡体層の硬度）
上記の各例に係る導電性ロールの試作プロセス中、ゴム発泡体層を発泡形成した時点で、そのゴム発泡体層につき、高分子計器（株）製のスポンジ用硬度計ＡＳＫＥＲ−Ｆ型及びＳＲＩＳ０１０１に準拠したＡＳＫＥＲ−Ｃ型で硬度を測定した処、表１に示す通りであった。
【００５０】
これらの結果より、各実施例では高粘度の副ポリマー（エスプレン６００Ｆ）やシリコーンオイルを添加しているにも関わらず、比較例に比べて硬度が遜色ないことが分かる。
【００５１】
（電気抵抗）
上記のような導電性ロールの試作とは別途に、各例に係る発泡性ゴム組成物を用いて、板形状のキャビティを有する金型によりゴム発泡体をそれぞれ発泡形成させ、その板状発泡成形物の略中央部分から厚さ３ｍｍのゴム発泡体シートをそれぞれ切り出して、それらのシートの平面方向の端部及び中央部のＤＣ２５０Ｖの電圧印加時の電気抵抗を測定した処、表１に示す通りであった。
【００５２】
これらの結果より、各実施例では高粘度の副ポリマー（エスプレン６００Ｆ）やシリコーンオイルを添加しているにも関わらず、電気抵抗が同等以上に低く、発泡性ゴム組成物の練り加工時にカーボンストラクチャーが切断されていないことが分かる。
【００５３】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る導電性ロールの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る導電性ロールの他の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１，６導電性ロール
３ゴム発泡体層
４抵抗調整層
５保護層
７スキン層
８導電性弾性層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a foamable rubber composition for constituting a rubber foam layer in a conductive roll used in an electrophotographic copying machine, a printer, and the like, and an electroconductive rubber foamed using the composition The present invention relates to a conductive roll provided with a foam layer.
[0002]
[Prior art]
Conductive rolls such as charging rolls and developing rolls used in electrophotographic copying machines and printers have excellent electrical conductivity (low resistance), stable contact with other materials such as photoconductors, and vibration of contact parts. Characteristics such as low hardness for noise prevention are required. Conventionally, a foamed rubber roll provided with a rubber foam layer of an electronic conductive system (with carbon black added) is preferably used as the conductive roll to comprehensively meet the above requirements.
[0003]
The rubber foam layer is formed by foaming using, for example, a foamable rubber composition obtained by adding a foaming agent, a vulcanizing agent, carbon black or the like to low to medium viscosity EPDM, and has a fine foam cell structure. (For example, a cell diameter of about 700 to 1200 μm) is intended to achieve a light, low hardness and good contact roll, and to achieve good conductivity by forming a carbon structure in the cell structure. is there.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, there has been a significant demand for higher copying speeds of copying machines and printing speeds of printers, and accordingly, conductive rolls that can ensure the above-mentioned various roll performances even at high rotation speeds are desired. Various properties of the conductive roll cannot be satisfied only by foaming the rubber composition.
[0005]
As a general measure for that purpose, it is conceivable to reduce the hardness while maintaining good conductivity by, for example, reducing the compound viscosity (using low-viscosity EPDM) and causing high foaming. . However, with this measure, the foam rubber cells are rough and non-uniform, and the contact property of the roll is sacrificed. Therefore, for example, uniform charging due to good contact with the photoreceptor becomes difficult. Even if a surface layer is provided on the rubber foam, such a problem cannot be solved sufficiently.
[0006]
If the viscosity of the entire compound is increased by using high-viscosity EPDM, the foamed rubber cells can be made fine and uniform, for example, to about 700 μm or less. Is cut, and the conductivity of the rubber foam layer is sacrificed due to the increase in volume resistivity, and the hardness of the rubber foam layer increases rapidly.
[0007]
Accordingly, the present invention provides a conductive roll that satisfies various requirements such as excellent conductivity, stable contact, and low hardness with respect to the conductive roll at a high level required in recent years, and foaming that enables this. It is a problem to be solved to provide a rubber composition.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
First aspect shot Ming configuration for solving the above-mentioned problems of low to medium viscosity EPDM (ethylene - propylene - diene terpolymer: main polymer) and a carbon black, configurable foam rubber material It is a foamable rubber composition in which high-viscosity EPDM (secondary polymer) is added at a ratio of 1 to 30% by weight of the total amount of the main / secondary polymer to the foamable rubber composition .
[0009]
The present second shot Ming configuration for solving the above problems, the viscosity of the main polymer in the first invention (ML1 + 4: 100 ° C ) is 8 to 50, the viscosity of the secondary polymer (ML1 + 4: 100 ° C ) Is a foamable rubber composition having more than 51.
[0010]
The present third shot Ming configuration for solving the above problems, the low to medium viscosity EPDM (main polymer) carbon black and configurable foam rubber material includes the composition foamed rubber composition A foamable rubber composition to which a surface tension reducing agent having compatibility with EPDM is added.
[0011]
Fourth aspect shots Ming configuration for solving the above-surface tension reducing agent in the third invention, was added 0.05 to 15 parts by weight relative to the main polymer 100 parts by weight, of the EPDM It is a foamable rubber composition, which is a polysiloxane that has undergone compatibilization modification.
[0012]
The present fifth rounds Ming configuration for solving the above problems, to the low to medium viscosity EPDM (main polymer) carbon black and configurable foam rubber material includes the composition foamed rubber composition The foamable rubber composition, wherein the secondary polymer according to the first or second invention and the surface tension reducing agent according to the third or fourth invention are added together.
[0013]
The present sixth shot Ming construction for solving the aforementioned problems includes an electronic conductive rubber foam layer which is foamed formed using a foamable rubber composition according to any one of the first invention to the fifth invention, It is a conductive roll.
[0014]
[Operation and effect of the invention]
(Operation and effect of the first invention)
The rubber foam layer formed by foaming using the foamable rubber composition according to the first invention has the effect of making the foamed rubber cells finer and uniform as compared with the case where the compound viscosity is increased as a whole. The rubber foam layer is excellent in electrical conductivity, and its hardness hardly increases. Therefore, it is possible to provide a conductive roll that satisfies the various requirements of excellent conductivity, stable contact and low hardness at a high level in a well-balanced manner.
[0015]
The reason why such an excellent action and effect can be obtained by the first invention is not yet clear, but at least the addition of a small amount of high-viscosity EPDM subpolymer suppresses cell growth during foaming, It can be seen that the carbon structure is not cut despite the addition of the viscosity EPDM secondary polymer. One hypothesis is that most of the carbon black that should constitute the carbon structure is contained in the low to medium viscosity EPDM main polymer, while a small amount of high viscosity EPDM subpolymer suppresses cell growth of foam rubber. Then, it is estimated that the role sharing is established.
[0016]
(Operation and effect of the second invention)
As in the second invention, when the viscosity of the main polymer (ML _{1 + 4} : 100 ° C.) is about 8 to 50 and the viscosity of the sub polymer (ML _{1 + 4} : 100 ° C.) exceeds 51, The action and effect of the first invention is particularly remarkable.
[0017]
(Operation and effect of the third invention)
In the foamed rubber layer formed by foaming using the foamable rubber composition according to the third invention, the foamed rubber cells are satisfactorily made fine and uniform as in the case of the first invention. The conductivity of the layer is good and its hardness hardly increases. Therefore, it is possible to provide a conductive roll that satisfies the requirements of excellent conductivity, stable contact and low hardness with a high level of balance.
[0018]
The reason why the effect and effect of the third invention can be obtained is that the addition of a surface tension reducing agent having compatibility with EPDM reduces the surface tension of the foamable rubber composition and makes the cells fine and uniform. On the other hand, it is presumed that the addition does not increase the compound viscosity or the hardness of the foamed rubber.
[0019]
(Operation and effect of the fourth invention)
According to the fourth invention, a particularly preferred embodiment of the surface tension reducing agent according to the third invention is provided. That is, when the polysiloxane that has undergone compatibilization with EPDM is added in an amount of 0.05 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the main polymer, the action and effect of the third invention is particularly remarkable. is there.
[0020]
(Operation and effect of the fifth invention)
As in the fifth invention, when the secondary polymer according to the first invention or the second invention and the surface tension reducing agent according to the third invention or the fourth invention are added together, these effects are synergistic, Particularly preferred conductive rolls can be provided.
[0021]
(Operation and effect of the sixth invention)
Since the conductive roll of the sixth invention comprises an electronic conductive rubber foam layer formed by foaming using the foamable rubber composition according to any one of the first to fifth inventions, a copy of a recent copying machine Corresponding to high speed and printer printing speed, it is possible to satisfy various requirements such as excellent conductivity at high rotation, stable contact, low hardness, etc. at a high level in a well-balanced manner.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the first to sixth inventions will be described. In the following, when simply saying “the present invention”, the first to sixth inventions are collectively indicated.
[0023]
[Foaming rubber composition]
The foamable rubber composition comprises a low to medium viscosity EPDM (main polymer) and carbon black, and is composed so that a foamed rubber material can be constituted. In the first invention and the second invention, High-viscosity EPDM (subpolymer) is added. In the third and fourth inventions, a surface tension reducing agent is added. In the fifth invention, the above-mentioned auxiliary polymer and surface tension reducing agent are added together. The configuration of the fifth invention is particularly preferable.
[0024]
The composition other than the above in the foamable rubber composition is not limited as long as the foamed rubber material can be formed, but usually at least a foaming agent and a vulcanizing agent are added.
[0025]
The type and amount of carbon black added as the conductive filler is not limited, but the use of a dibutyl phthalate having a relatively large oil absorption (for example, about 120 ml / 100 g or more) provides more conductivity (volume). It becomes easy to obtain a conductive roll having a low resistivity. The added amount is 7 to 40 phr (per hundred rubber: in the first, second and fifth inventions, it means the number of parts by weight relative to 100 parts by weight of the main polymer and the subpolymer, and in the third and fourth inventions, The number of parts by weight relative to 100 parts by weight of the polymer is the same.
[0026]
The type and amount of the blowing agent to be added are not limited. For example, azodicarbonamide (ADCA), dinitrosopentamethylenetetraamine (DPT) and sodium bicarbonate in combination at a predetermined ratio or use of each alone, 4′-oxybisbenzenesulfonyl hydrazide (OBSH) or the like is preferably used, and the addition amount thereof is preferably about 5 to 30 phr. When the DPT and sodium bicarbonate are used in combination, dextrin may be added to the foamable rubber composition as an adsorbent for the generated ammonia gas.
[0027]
Although the kind and addition amount of the vulcanizing agent to be added are not limited, for example, sulfur is used, and the addition amount is preferably about 0.5 to 3 phr.
[0028]
In addition to these components, the foamable rubber composition may contain any known composition that may be added to this type of composition as long as the effects of the present invention are not substantially inhibited. Any ratio can be added. In addition, for example, in the invention according to Japanese Patent Laid-Open No. 8-15953, the composition added for a special purpose such as flake-shaped mica used for improving the surface state of the rubber foam layer is used. It may be included.
[0029]
[Main polymer]
The main polymer according to the present invention is a raw rubber as a main component of the foamable rubber composition, and low to medium viscosity EPDM is used. Here, “low to medium viscosity” refers to a polymer viscosity that can ensure the low hardness of foamed rubber that is normally required for a conductive roll. Specifically, it is not necessarily specified uniformly, but for example, in JIS K 6300 In conformity, Mooney viscosity (ML _{1 + 4} : 100 ° C) measured using a L-type rotor under conditions of a preheating time of 1 minute, a rotor operating time of 4 minutes, and a test temperature of 100 ° C is 8 to A value of 50 is preferred.
[0030]
In the first, second and fifth inventions, the main polymer and the subpolymer constitute the raw rubber, and the ratio of the main polymer is preferably 70 to 99% by weight. In the third and fourth inventions, only the main polymer constitutes the raw rubber.
[0031]
[Sub-polymer]
The secondary polymer used in the first, second and fifth inventions is high-viscosity EPDM added at a ratio of 1 to 30% by weight of the total amount of the main / subpolymer with respect to the main polymer. Here, “high viscosity” means that the viscosity is relatively high with respect to the main polymer, and that the viscosity is high enough to effectively suppress excessive cell growth during foaming. However, it is preferable that the Mooney viscosity (ML _{1 + 4} : 100 ° C.) exceeds 51, for example.
[0032]
[Surface tension reducing agent]
As long as the surface tension reducing agent added to the foamable rubber composition in the third to fifth inventions can reduce the surface tension of the foamable rubber composition and finely and uniformly make the cells during foaming good. The type and amount added are not limited.
[0033]
However, it is particularly preferable to add 0.05 to 15 phr of polysiloxane that has undergone compatibilization with EPDM. The “polysiloxane” is a polymer substance having a siloxane bond in the main chain, and a typical one is so-called silicone oil. The “compatibility modification” means that the polymer terminal of polysiloxane is modified with an alkyl group, a phenyl group, a carboxyl group, a higher fatty acid ester group or the like to impart compatibility with EPDM.
[0034]
When the addition amount of the polysiloxane subjected to the compatibilization modification is less than 0.05 phr, the effect of reducing the surface tension of the foamable rubber composition is insufficient, while the addition amount exceeds 15 phr. Then, there is a risk of causing a problem of bleed and deterioration of compression set.
[0035]
[Conductive roll]
The conductive roll according to the sixth invention is only required to have at least an electronic conductive rubber foam layer formed by foaming using the above-mentioned various foamable rubber compositions, and the other points are the conductive rolls. As long as it is configured as appropriate, it is not limited at all. 1 and 2 show specific configuration examples of the conductive rolls 1 and 2.
[0036]
A conductive roll 1 shown in FIG. 1 is formed by foaming an electronic conductive rubber foam layer 3 on the outer periphery of a shaft 2 made of metal or the like using the foamable rubber composition according to the present invention, and further on the outer periphery thereof. The resistance adjusting layer 4 and the protective layer 5 each made of a predetermined material are formed with a predetermined thickness by coating. The rubber foam layer 3 ensures low hardness, electrical conductivity, and contactability of the roll, and the resistance adjustment layer 4 and the protective layer 5 make the electrical resistance uniform, prevent leakage, and reduce sensitive material adhesion. .
[0037]
In the rubber foam layer 3, the cell diameter of the foam rubber is preferably 700 μm or less, particularly about 300 to 600 μm, and the hardness of the foam rubber is the hardness meter for sponge ASKER-F manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd. About 40 to 80, preferably 5 or less in the ASKER-C type conforming to SRIS 0101. The electrical resistance (Ω / cm) of the rubber foam is about 1 × 10 ⁵ Ω · cm or less when a voltage of DC 250 V is applied. Preferably there is.
[0038]
For example, the conductive roll 1 is manufactured as follows. That is, the kneaded foamable rubber composition is first formed into a cylindrical shape having a predetermined inner diameter and outer diameter by extrusion molding or the like. Next, after positioning the shaft body 2 and the cylindrical molded product coaxially in a cylindrical mold cavity, a vulcanization / foaming operation by heating or the like is performed, and a rubber foam is formed on the outer periphery of the shaft body 2. Layer 3 is foamed. Thereafter, the resistance adjusting layer 4 and the protective layer 5 made of a predetermined material are respectively formed on the outer periphery of the rubber foam layer 3 by a known method such as dipping.
[0039]
The conductive roll 6 shown in FIG. 2 includes the shaft body 2 and the rubber foam layer 3 as described above. The outer peripheral surface of the rubber foam layer 3 is a skin layer 7. The conductive elastic layer 8 is formed. The same resistance adjustment layer 4 and protective layer 5 are formed on the outer periphery of the conductive elastic layer 8. The function and manufacturing process of the conductive roll 6 are substantially the same as those of the conductive roll 1.
[0040]
【Example】
( Preparation of foamable rubber composition )
With the compositions shown in Table 1 at the end, foamable rubber compositions according to Comparative Example, Example 1-1, Examples 2-1 to 2-6, and Examples 3-1 to 3-4 were prepared. As can be seen from the composition, the comparative example relates to the prior art, Example 1-1 is an example according to the first invention or the second invention, and Examples 2-1 to 2-6 are the first. Examples according to the third invention or the fourth invention, and Examples 3-1 to 3-4 are examples according to the fifth invention. Moreover, although the numerical values for each composition in Table 1 are all expressed in parts by weight, since Esprene 600F is an oil-extended representation of 1: 1, the net weight parts as a polymer are expressed numerically. Half of the amount.
[0041]
In Table 1, “EPT4045” is a medium viscosity EPDM manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. having a polymer viscosity (ML _{1 + 4} : 100 ° C.) of 45, and “Esprene 600F” is a polymer viscosity (ML _{1 + 4} : 100). A high-viscosity EPDM manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. having a ° C) of 53 is shown. Zinc oxide is added as a vulcanization aid, and “Lunac S30” is stearic acid made by Kao added as a processing aid.
[0042]
Next, “Ketjen Black EC” is a conductive carbon made by Ketjen Black International having a dibutyl phthalate oil absorption of 360 ml / 100 g, and “Diana Process PW380” is a process oil (paraffin oil) made by Idemitsu Kosan. . Furthermore, “KF910” and “KF413” are silicone oils having a terminal higher alkyl ester modified and a terminal alkyl-modified silicone oil manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., respectively.
[0043]
As "vulcanization accelerators" in Table 1, all of Nouchira BZ, Noxeller CZ, Noxeller TET, and Noxeller TS made by Ouchi Shinsei Chemical Industry are 5.5 parts by weight in a predetermined ratio. It is added. Sulfur is added as a vulcanizing agent, and “Celmic RUB” is an azodicarbonamide (ADCA) foaming agent manufactured by Sankyo Kasei.
[0044]
[ Prototype of conductive roll ]
Using the foamable rubber composition according to each of the above examples, the conductive rolls shown in FIG. 1 were prototyped according to the manufacturing process of the rolls. At that time, in each example, the thickness of the rubber foam layer is 3 mm, and the resistance adjusting layer (thickness 160 μm) and the protective layer (thickness 10 μm) are formed in accordance with the manufacturing process with a coating liquid having the following composition, respectively. did.
[0045]
Resistance adjustment layer:
Epichlorohydrin rubber 100 parts by weight Quaternary ammonium salt 0.1 parts by weight Lead Dan 5 parts by weight Accelerator 22 parts by weight
[0046]
Protective layer:
Methoxymethylated nylon 100 parts by weight Ketjen black 10 parts by weight Citric acid 2.5 parts by weight
[0047]
[ Evaluation of conductive roll ]
( Cell diameter )
With respect to the rubber foam layer in the conductive roll according to each of the prototypes thus manufactured, the cell diameter was first observed, as shown in Table 1 (unit: μm).
[0048]
From these results, it can be seen that in each example, the cell diameter is remarkably fine compared to the comparative example, and in comparison between the examples, Examples 3-1 to 3-4 are particularly fine.
[0049]
( Rubber foam layer hardness )
When the rubber foam layer was foamed during the trial production process of the conductive roll according to each of the above examples, the rubber foam layer was subjected to a hardness tester ASKER-F type sponge and SRIS made by Kobunshi Keiki Co., Ltd. When the hardness was measured with an ASKER-C type based on 0101, it was as shown in Table 1.
[0050]
From these results, it can be seen that in each example, the hardness is comparable to that of the comparative example despite the addition of the high-viscosity secondary polymer (Esprene 600F) and silicone oil.
[0051]
( Electrical resistance )
Separately from the trial production of the conductive roll as described above, the foamed rubber composition according to each example is used to foam and form a rubber foam with a mold having a plate-shaped cavity, and the plate-like foam molding. As shown in Table 1, the rubber foam sheets having a thickness of 3 mm were cut out from the substantially central portion of the product, and the electrical resistance at the time of applying a voltage of DC 250 V at the end and center in the planar direction of the sheets was measured. Met.
[0052]
From these results, in each Example, despite the addition of a high-viscosity secondary polymer (Esprene 600F) and silicone oil, the electrical resistance is as low as equivalent or higher, and the carbon structure during kneading of the foamable rubber composition It can be seen that is not cut.
[0053]
[Table 1]

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a conductive roll according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the conductive roll according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 6 Conductive roll 3 Rubber foam layer 4 Resistance adjustment layer 5 Protective layer 7 Skin layer 8 Conductive elastic layer

Claims

EPDM (main polymer) having a viscosity (ML1 + 4: 100 ° C.) of 8 to 50 and carbon black, and a foamable rubber composition that can be formed into a foamed rubber material, is compatibilized with EPDM. A foamable rubber composition , wherein a surface tension reducing agent, which is a polysiloxane subjected to the treatment, is added.

The surface tension reducing agent, foaming rubber composition according to claim 1, characterized in that it is added the main polymer 0.05 to 15 parts by weight per 100 parts by weight.

The foamable rubber composition comprising EPDM (main polymer) having a viscosity (ML1 + 4: 100 ° C) of 8 to 50 and carbon black and configured to constitute a foamed rubber material. A surface tension reducing agent according to any one of 2 and EPDM (secondary polymer) having a viscosity (ML1 + 4: 100 ° C.) of more than 51, and a second polymer occupying 1 to 30% by weight of the total amount of the main / subpolymer A foamable rubber composition characterized in that is added together.

An electroconductive roll comprising an electronic conductive rubber foam layer formed by foaming using the foamable rubber composition according to claim 1.

The foamable rubber composition according to claim 3 , wherein the viscosity of the main polymer (ML1 + 4: 100 ° C) is 45 and the viscosity of the auxiliary polymer (ML1 + 4: 100 ° C) is 53. A conductive roll comprising a foamed electronic conductive rubber foam layer.