JP4310133B2 - フィルム - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、微細炭素繊維を用いたフィルムに関し、当該フィルムは例えば電子写真複写機等の画像形成装置において、中間転写ベルト、最終転写ベルトに好適に使用することができる。
【0002】
【従来の技術】
電子写真複写機用の画像形成装置において、フィルムが担持体の転写ベルトに使用されている。導電性を発現するためにカーボンブラックなどの導電性を有する充填材或いは導電性を有する金属繊維、酸化金属化合物を多量に添加したり、低分子量の帯電防止剤を添加される。下記公報においてはカーボンナノチューブが使われている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−067209号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、体積抵抗率の環境依存性が少なく、帯電防止剤のブリードアウトが生じないため環境の汚染もなく、更に安定した体積抵抗率を有するフィルムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
フィルムは、熱可塑性樹脂98〜90重量部に対して、微細炭素繊維、好ましくは平均繊維径が10〜200ナノメートル且つ平均繊維長が100マイクロメートル以下、を2〜10重量部を含有してなる樹脂組成物を用いる。
【0006】
【発明実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸エステル、ポリテトラフルオロエチレンまたはその共重合体から選ばれる一以上である。それぞれの熱可塑性樹脂を単独で用いることができるし、二以上の熱可塑性樹脂を用いることもできる。ポリフッ化ビニリデンとポリメタクリル酸エステルは併用するに適している。ポリフッ化ビニリデンにポリメタクリル酸エステルを添加することにより、加工性を改良出来る。ポリカーボネートには、例えば2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンとホスゲン、または炭酸エステルとの縮重合により得られる一般的なものを用いることができる。ポリエチレンとしては、例えば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン等がある。ポリメタクリル酸エステルとしては例えばポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸プロピル、ポリメタクリル酸ノルマルブチルなどがある。
【0007】
ポリエチレンやポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンの共重合物の使用も可能である。共重合物として具体的には、例えばフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が挙げられる。
【0008】
微細炭素繊維は繊維の芯部に中空空間を有するものである。いわゆるカーボンナノチューブと通称されるものも含まれる。平均繊維径が10〜200ナノメートル且つ平均繊維長が100マイクロメートル以下のものが好ましい。微細炭素繊維の充填比率は熱可塑性樹脂98〜90重量部に対して、2〜10重量部が好ましく、更に好ましくは熱可塑性樹脂98〜92重量部に対して、2〜8重量部である。微細炭素繊維の添加比率が少ないと導電性が得にくい。添加比率を多くすると樹脂の粘度が向上し成形性が悪化したり、樹脂の物性特に衝撃強度が低下することがある。微細炭素繊維を使用することにより、安定的に10〜1012Ωcmの体積抵抗率に制御することができる。
【0009】
樹脂の混練方法は特に限定されず、熱可塑性樹脂と微細炭素繊維をヘンシェルやタンブラー、マゼラーなどの一般的な攪拌機を用いて混合した後、二軸押出機や単軸押出機にて混練押出する方法、熱可塑性樹脂と中空微細炭素繊維をバンバリーミキサーにて溶融混練する方法などの方法を用いることが可能である。
【0010】
フィルムを構成する樹脂組成物には、樹脂の流動特性、目的とするフィルムの物性、加工性を損なわない範囲でタルク、マイカ、シリカやアルミナ、チタン酸カリウムウィスカー、酸化カルシウム等の金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、珪酸カルシウム、ガラス繊維、ガラスフレーク、ガラスビーズ等の無機充填材を添加することが出来る。また、滑剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、カップリング剤、難燃剤、三酸化アンチモンなどの難燃助剤、耐熱安定剤を配合することが可能である。
【0011】
熱可塑性樹脂と微細炭素繊維の混練品からフィルムを製造する方法は特に限定されないが、単軸の押出機を使用し、Tダイよりフィルムを押出する方法、インフレーション法によりフィルムを得る方法など選択出来る。なお、熱可塑性樹脂に対して高濃度に微細炭素繊維を添加したペレットを予め作製しておき、これをフィルムとする時に微細炭素繊維の濃度が2〜10重量部となる様に熱可塑性樹脂を追加しこれをフィルムの原料とすることも可能である。
【0012】
得られたフィルムは、電子写真複写機等の画像形成装置において、中間転写ベルト、最終転写ベルトに使用出来る。
【0013】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、体積抵抗率の測定は三菱化学社ハイレスタUP MCP HT−450を使用し、印加電圧500Vにて測定を行った。
【0014】
参考例1
熱可塑性樹脂としてポリカーボネート(帝人化成社製 商品名:パンライトK−1300)95重量部に対して、平均繊維径15ナノメートル、平均繊維長20マイクロメートルの微細炭素繊維5重量部を添加し、タンブラーにて均一混合の後、池貝機械社φ45mm同方向回転型二軸押出機を用いて混練し、ペレタイザーによりストランドを切断してコンパウンドを作成した。このコンパウンドを単軸押出機にて再び溶融混練し、Tダイにより0.1mm厚みのフィルムを作成した。このフィルムの体積抵抗率は10Ωcmであった。また同じ試験を繰り返し二回実施し体積抵抗率の再現性を確認した結果、再現良く10Ωcmの体積抵抗率を有するフィルムを得ることが出来た。
【0015】
(実施例
熱可塑性樹脂としてポリフッ化ビニリデン(KYNER社製 商品名:KYNER721)94重量部に対して、平均繊維15ナノメートル、平均繊維長20マイクロメートルの微細炭素繊維を6重量部添加し、タンブラーにて均一混合の後、池貝機械社φ30mm同方向回転型二軸押出機を用いて混練し、ペレタイザーによりストランドを切断してコンパウンドを作成した。このコンパウンドを単軸押出機にて再び溶融混練し、Tダイにより0.15mm厚みのフィルムを作成した。このフィルムの体積抵抗率は10Ωcmであった。また同じ試験を繰り返し二回実施し体積抵抗率の再現性を確認した結果、再現良く10Ωcmの体積抵抗率を有するフィルムを得ることが出来た。
【0016】
(実施例
熱可塑性樹脂としてポリフッ化ビニリデン(KYNER社製 商品名:KYNER721)とポリメタクリル酸メチル(三菱レイヨン社製 商品名:アクリペットMF)をフッ化ビニリデンとポリメタクリル酸メチルを8:2の重量比率で混合した合計94重量部に対して、平均繊維径15ナノメートル、平均繊維長20マイクロメートルの微細炭素繊維を6重量部添加し、タンブラーにて均一混合の後、池貝機械社φ30mm同方向回転型二軸押出機を用いて混練し、ペレタイザーによりストランドを切断してコンパウンドを作成した。このコンパウンドを単軸押出機にて再び溶融混練し、Tダイにより0.15mm厚みのフィルムを作成した。このフィルムの体積抵抗率は10Ωcmであった。また同じ試験を繰り返し二回実施し体積抵抗率の再現性を確認した結果、再現良く10Ωcmの体積抵抗率を有するフィルムを得ることが出来た。
【0017】
参考例2
熱可塑性樹脂として低密度ポリエチレン(宇部興産社製 商品名:UBEポリエチレンR−500)96重量部に対して、参考例1と同様の微細炭素繊維を4重量部添加し、ヘンシェルにて均一混合の後、池貝機械社φ30mm同方向回転型二軸押出機を用いて溶融混練し、ペレタイザーによりストランドを切断してコンパウンドを作成した。このコンパウンドを単軸押出機にて再び溶融混練しインフレーション法により0.10mm厚みのフィルムを作成した。このフィルムの体積抵抗率は1011Ωcmであった。また同じ試験を繰り返し二回実施し体積抵抗率の再現性を確認した結果、再現良く1011Ωcmの体積抵抗率を有するフィルムを得ることが出来た。
【0018】
(比較例1)
参考例1の比較として、熱可塑性樹脂としてポリカーボネート(帝人化成社製 商品名:パンライトK−1300)に対して、カーボンブラック(東海カーボン社製 商品名:トーカブラック#4400)を12〜20重量部まで1重量部毎に変えて添加し、ポリカーボネートとカーボンブラックの合計量が100重量部となる様に混合した。その後、配合した組成物をタンブラーにて均一混合の後、池貝機械社φ45mm同方向回転型二軸押出機を用いて混練し、ペレタイザーによりストランドを切断してコンパウンドを作成した。このコンパウンドを単軸押出機にて再び溶融混練し、Tダイにより0.1mm厚みのフィルムを作成した。このシートの体積抵抗率は10〜1012Ωcm以上であり、ポリカーボネート84重量部に対してカーボンブラックを16重量部添加した組成物で10Ωcmの体積抵抗率を有していた。そこで、カーボンブラック添加量を16重量部としこの試験を再度繰り返し実施し、体積抵抗率の再現性を確認したが、フィルムの体積抵抗率は1012Ωcm以上となり、体積抵抗率を再現したフィルムを得ることが出来なかった。
【0019】
(比較例2)
参考例1の比較として、熱可塑性樹脂としてポリカーボネート(帝人化成社製 商品名:パンライトK−1300)88重量部に対して、平均繊維径7マイクロメートル平均繊維長6ミリメートルの炭素繊維(東邦テナックス社製 商品名:HTA−C6)12重量部を添加した。その後、配合した組成物をタンブラーにより均一混合の後、池貝機械社φ45mm同方向回転型二軸押出機を用いて混練し、ペレタイザーによりストランドを切断してコンパウンドを作成した。このコンパウンドを単軸押出機にて再び溶融混練し、Tダイにより0.1mm厚のフィルムを作成した。このフィルムは10Ωcmの体積抵抗率を有していた。一方、熱可塑性樹脂としてポリカーボネート(帝人化成社製 商品名:パンライトK−1300)89重量部に対して、平均繊維径7マイクロメートル平均繊維長6ミリメートルの炭素繊維(東邦テナックス社製 商品名:HTA−C6)11重量部を添加した。その後、配合した組成物をタンブラーにより均一混合の後、池貝機械社φ45mm同方向回転型二軸押出機を用いて混練し、ペレタイザーによりストランドを切断してコンパウンドを作成した。このコンパウンドを単軸押出機にて再び溶融混練し、Tダイにより0.1mm厚のフィルムを作成した。このフィルムの体積抵抗率は1012Ωcm以上であり、目的とする10〜1012Ωcmの体積抵抗率を有するフィルムを得ることが出来なかった。
【0020】
(比較例3)
実施例の比較として、熱可塑性樹脂としてポリフッ化ビニリデン(KYNER社製 商品名:KYNER721)に対して、カーボンブラック(東海カーボン社製 商品名:トーカブラック#4400)を10〜18重量部まで1重量部毎に変えて添加し、ポリフッ化ビニリデンとカーボンブラックの合計量が100重量部となる様に混合した。その後、配合した組成物をタンブラーにて均一混合の後、池貝機械社製φ30mm同方向回転型二軸押出機を用いて混練し、ペレタイザーによりストランドを作成した。このコンパウンドを単軸押出機にて再び溶融混練し、Tダイにより0.1mm厚みのフィルムを作成した。このフィルムの体積抵抗率は10〜1012Ωcm以上であり、ポリフッ化ビニリデン87重量部に対してカーボンブラックを13重量部添加した組成物で10Ωcmの体積抵抗率を有していた。そこで、カーボンブラック添加量を13重量部とし、この試験を再度繰り返し実施し体積抵抗率の再現性を確認したが、フィルムの体積抵抗率は10Ωcmとなり、体積抵抗率を再現したフィルムを得ることが出来なかった。
【0021】
(比較例4)
実施例の比較として、熱可塑性樹脂としてポリフッ化ビニリデン(KYNER社製 商品名:KYNER721)とポリメタクリル酸メチル(三菱レイヨン社製 商品名:アクリペットMF)を8:2の比率で混合した樹脂に対して、カーボンブラック(東海カーボン社製 商品名:トーカブラック#4400)を10〜18重量部まで1重量部毎に変えて添加し、ポリフッ化ビニリデンとポリメタクリル酸メチルとカーボンブラックの合計量が100重量部となる様に混合した。その後、配合した組成物をタンブラーにて均一混合の後、池貝機械社製φ30mm同方向回転型二軸押出機を用いて混練し、ペレタイザーによりストランドを作成した。このコンパウンドを単軸押出機にて再び溶融混練し、Tダイにより0.1mm厚みのフィルムを作成した。このフィルムの体積抵抗率は10〜1012Ωcm以上であり、ポリフッ化ビニリデンとポリメタクリル酸メチルの合計87重量部に対してカーボンブラックを13重量部添加した組成物で10Ωcmの体積抵抗率を有していた。そこで、カーボンブラック添加量を13重量部とし、この試験を再度繰り返し実施し抵抗値の再現性を確認したが、フィルムの体積抵抗率は10Ωcmとなり、体積抵抗率を再現したフィルムを得ることが出来なかった。
【0022】
(比較例5)
参考例2の比較として、熱可塑性樹脂として低密度ポリエチレン(宇部興産社製商品名:UBEポリエチレンR−500)に対して、カーボンブラック(東海カーボン社製 商品名:トーカブラック#4400)を10〜18重量部まで1重量部毎に変えて添加し、低密度ポリエチレンとカーボンブラックの合計量が100重量部となる様に混合した。その後、配合した組成物をタンブラーにて均一混合の後、池貝機械社製φ30mm同方向回転型二軸押出機を用いて混練し、ペレタイザーによりストランドを作成した。このコンパウンドを単軸押出機にて再び溶融混練し、Tダイにより0.1mm厚みのフィルムを作成した。このフィルムの体積抵抗率は10〜1012Ωcm以上であり、低密度ポリエチレン85重量部に対してカーボンブラックを15重量部添加した組成物で10Ωcmの体積抵抗率を有していた。そこで、カーボンブラック添加量を15重量部とし、この試験を再度繰り返し実施し体積抵抗率の再現性を確認したが、フィルムの体積抵抗率は10Ωcmとなり、体積抵抗率を再現したフィルムを得ることが出来なかった。
【0023】
試験結果を表1および表2に示す。表中の略号の意味はそれぞれ以下のとおりである。
PC ポリカーボネート
PVDF ポリフッ化ビニリデン
PMMA ポリメタクリル酸エステル
LDPE 低密度ポリエチレン
CB カーボンブラック
【0024】
【表1】
Figure 0004310133
【0025】
【表2】
Figure 0004310133
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、熱可塑性樹脂90〜98重量部に対して、微細炭素繊維2〜10重量部を添加することにより、安定した体積抵抗率を有するフィルムが得られ、電子写真複写機の中間転写ベルトや最終転写ベルトに用いることが出来る。

Claims (2)

  1. ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンとポリメタクリル酸エステルとの混合物から選ばれる熱可塑性樹脂92〜98重量部、平均繊維径が10〜200ナノメートル且つ平均繊維長が100マイクロメートル以下である微細炭素繊維2〜重量部を混練してなる、その体積抵抗率(JIS―K6911、印加電圧500V)が10〜1012Ωcmの樹脂組成物を用いたフィルム。
  2. 請求項1のフィルムを用いた電子写真複写機用のフィルム。
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