JP4392745B2 - 中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材 - Google Patents
中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材に関し、特に、電子写真感光体、転写プロセスに用いる転写ドラム及び転写ベルト、又は中間搬送ベルト、並びに現像プロセスに用いられる現像ブレード、現像ロール、帯電ロール等の電荷平坦化、除電及び帯電をするために用いて好適な中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、レーザプリンタなどの電子写真装置や静電記録装置には、電荷平坦化、除電及び帯電をするために種々の中抵抗ゴム部材が用いられている。
【０００３】
これらの中抵抗ゴム部材は、ポリウレタンやエピクロルヒドリンゴムなどのゴム基材に、導電剤を添加して所定の電気抵抗を有するものであり、導電性カーボンブラックなどの導電剤を添加した電子導電タイプと、過塩素酸リチウムなどのアルカリ金属塩を添加したイオン導電タイプと（例えば、特許文献１〜４等参照）、これらを併せたハイブリッドタイプとが知られている（例えば、特許文献５〜７等参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０５−１７３４０９号公報 （段落「００１４」、「００２５」等）
【特許文献２】
特開平０５−２８１８３１号公報 （段落「００１８」、「００２８」等）
【特許文献３】
特開平１０−０４５９５３号公報 （特許請求の範囲等）
【特許文献４】
特開平１０−０３９５８２号公報 （特許請求の範囲）
【特許文献５】
特開平０６−０３５２９８号公報 （特許請求の範囲）
【特許文献６】
特開平０８−１７９５９２号公報 （特許請求の範囲）
【特許文献７】
特開２０００−２１４６５９号公報 （段落「００３２」〜「００３５」等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このうち、電子導電タイプのものは所望の中抵抗程度の導電性が安定して得られがたく、また、イオン導電タイプのものは温度や湿度、印加電圧の変化により抵抗値が変化したり、多湿環境下では導電剤のブリードアウト又はブルームアウトしたりしてしまうなどの問題があった。さらに、過塩素酸リチウムなどのイオン導電剤は取扱いに危険が伴うという問題もある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、安定して所望の抵抗値を得ることができる中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、導電剤としてイオン性液体を含有する未加硫ゴムからなり、前記イオン性液体は、融点が８０℃以下及びガラス転移点が−５０℃以下の少なくとも一方の条件を満足し、粘度が１０００ｃＰ（８０℃）以下であり、且つイオン電導度が１．０×１０- ６Ｓｃｍ（８０℃）以上であって、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＭＩＴＦＳ）、１−ブチルピリジニウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＢＰＴＦＳ）、１−ヘキシルピリジニウムヘキサフルオロフォスフェート（ＨＰＰＦ６）、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート（ＢＭＩＰＦ６）及び１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＤＭＩＴＦＳ）から選択されることを特徴とする中抵抗ゴム組成物にある。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様の中抵抗ゴム組成物を加硫したゴム状弾性体からなることを特徴とする中抵抗ゴム部材にある。
【００１１】
かかる本発明では、導電剤として、所定の物性を満足するイオン性液体を未加硫ゴムに添加したので、所望の抵抗値を極めて安定して得ることができ、種々の用途に使用することができる中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材を提供できる。
【００１２】
ここで、イオン性液体とは、室温で液体である溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、蒸気圧がない（不揮発性）、高耐熱性、不燃性、化学的安定である等の特性を有する。従って、イオン導電剤のような取扱い上の危険が少なく、溶剤を使用しなくてすむので、ゴムへの添加が容易であり、所望の中抵抗を容易に得ることができる。
【００１３】
そして、本発明では、特に、イオン性液体又は２種以上混合したイオン性液体の複合体として、融点が８０℃以下及びガラス転移点が５０℃以下の少なくとも一方の条件を満足し、粘度が１０００ｃＰ（８０℃）以下であり、且つイオン電導度が１．０×１０ -6 Ｓｃｍ（８０℃）以上であるイオン性液体を使用する。このようなイオン性液体を用いると、未加硫ゴムに添加した際に有効に機能し、種々の用途に用いて有効なイオン導電性を得ることができる。すなわち、イオン性液体又は２種以上のイオン性液体の複合体は、融点が８０℃以下及びガラス転移点が−５０℃以下の少なくとも一方の条件を満足すると、添加したゴム組成物中で有効にイオン化して所望のイオン導電性を付与することができ、また、粘度が１０００ｃＰ（８０℃）以下であると、通常のゴム練り工程で未加硫ゴムに均一に添加することができる。
【００１４】
また、このようなイオン性液体は、揮発性がないことから、ゴムと相溶すればブリードの心配もない。また、特に、水に溶けないイオン性液体（疎水性イオン性液体）を用いると、湿度依存性が小さく、導電性が安定すると考えられる。さらに、カーボンブラックのようにゴムを黒色にしてしまうこともないので、白色系又は着色した中抵抗ゴム部材を提供することもできる。
【００１５】
なお、２種以上混合したイオン性液体の複合体としてこのような条件を満足できる場合も同様に用いることができる。すなわち、２種類のイオン性液体を混合して複合体とした場合には、融点が単独の場合より降下したり、存在しなくなったりする場合があり、又はガラス転移点が単独の場合より降下する場合があるので、このような場合には、単独では融点が８０℃以下又はガラス転移点が−５０℃以下という条件を満足しないイオン性液体も用いることができる。
【００１６】
本発明に用いることができるイオン性液体は、上述した条件を満足すれば、その化学構造は特に限定されるものではなく、１種類以上のアニオンと１種類以上のカチオンからなる有機塩であればよい。また、かかるイオン性液体において、カチオンとアニオンの結合様式も特に限定されず、カチオン及びアニオンの結合様式が、共有結合、イオン結合、水素結合、ファンデルワールス力の何れかであればよい。
【００１７】
また、本発明で用いることができるイオン性液体の具体的な化学構造としては、下記一般式（１）〜（４）で示されるカチオン（陽イオン）を有するものであり、例えば、イミダゾリウムイオンなどの環状アミジンイオン、ピリジニウムイオン、アンモニウムイオン、スルホニウムイオン、ホスホニウムイオンなどの有機カチオンを陽イオンとするものである。
【００１８】
【化１】
【００１９】
（式中、Ｒ１は、炭素数４〜１０の炭化水素基を表わし、Ｒ２、Ｒ３は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。但し、窒素原子が二重結合を含む場合、Ｒ３は、ない。）
【００２０】
【化２】
【００２１】
（式中、Ｒ４は、炭素数２〜１０の炭化水素基を表わし、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。）
【００２２】
【化３】
【００２３】
（式中、Ｒ８は、炭素数２〜１０の炭化水素基を表わし、Ｒ９、Ｒ１０は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。）
【００２４】
【化４】
【００２５】
（式中、Ｑは、窒素、リン、硫黄原子を表わし、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。但し、Ｑが硫黄原子の場合、Ｒ１１は、ない。）
【図１】
また、これらの有機カチオンとともに、Ｈ＋、Ｌｉ＋、Ｋ＋、Ｎａ＋などのアルカリ金属カチオンを組み合わせたカチオンを有するものを陽イオンとして用いることもできる。
【００２６】
一方、陰イオンとしては、ＡｌＣｌ４ −、Ａｌ２Ｃｌ７ −、ＮＯ３ −、ＢＦ４ −、ＰＦ６ −、ＣＨ３ＣＯＯ−、ＣＦ３ＣＯＯ−、ＣＦ３ＳＯ３ −、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ−、ＡｓＦ６ −、ＳｂＦ６ −、Ｆ（ＨＦ）ｎ −、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３ −、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、ＳＯ２ ２−などを挙げることができる。
【００２７】
なお、上述したように２種以上のカチオンを組み合わせて有する場合には、それの価数に対応するアニオンを有する。
【００２８】
また、１種のカチオンに対してアニオンを２種以上有するものであってもよい。
【００２９】
下記式に有機カチオン及び対アニオンの具体例を例示して示すが、勿論これに限定されるものではなく、この類似物、誘導体は勿論、他のものを用いてもよいことはいうまでもない。
【００３０】
【化５】
【００３１】
物質の略語
EMI：1-ethyl-3-methylimidazole
BP: 1-butylpiperidine
P12：N-ethyl-N-methylpyrrolidine
TMPA：Trimethylpropylamine
【００３２】
【化６】
【００３３】
物質の略語
TFSI: bis{(trifluoromethyl)sulfonyl}imide
【００３４】
本発明では、ベースとなる未加硫ゴム（生ゴム）と相溶性を有するイオン性液体を用いればよく、特に限定されない。
【００３５】
また、イオン性液体の中には水に対して不溶性のものがあり、湿度に対する安定性、芯がね等の金属への腐食問題等を考慮すると、水に対して不溶性のもの（疎水性イオン性液体）を用いるのが好ましい。
【００３６】
未加硫ゴム及びこれを架橋したゴム状弾性体の材質は、特に限定されず、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、クロルプレンゴム（ＣＲ）等を挙げることができる。特に、相溶性の観点から、ゴムの溶解度指数（ＳＰ値）が９．０以上であることが好ましい。また感光体に直接接触する部材については汚染性の問題から、ポリウレタン、エピクロルヒドリン系ゴムを用いるのが好ましい。
【００３７】
本発明の中抵抗ゴム組成物及びゴム部材は、用途によっても異なるが、例えば、体積抵抗率が１×１０３〜１×１０９Ω・ｃｍ程度であり、このような所望の抵抗値が得られるようにイオン性液体の種類及び添加量を設定すればよい。
【００３８】
本発明の中抵抗ゴム組成物は、未加硫状態でも安定した体積抵抗値を示し、経時変化も少ないという特徴を有する。したがって、イオン性液体を含有する未加硫ゴムの状態で流通させることも可能である。
【００３９】
また、本発明の中抵抗ゴム組成物は、適宜、所定の手法で加硫成形し、中抵抗ゴム部材とすることができる。加硫は、一般的な硫黄加硫、過酸化物加硫などゴム素材に応じて適宜選択すればよい。
【００４０】
このような中抵抗ゴム部材の形状は、ブロック状、ローラ状、ブレード状の何れでもよい。また、ブレード状のものは、トレール当接又はアゲンスト当接の何れで用いてもよい。
【００４１】
なお、本発明の中抵抗ゴム部材は、本発明の目的に反しない範囲で、カーボンブラック、金属粉など電子導電剤や過塩素酸リチウムなどのイオン導電剤を併用してもよい。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
（参考例１〜７）
イオン性液体として、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）を用い、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）ベース１００重量部に対してＥＭＩＴＦＳＩを、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部それぞれ添加して練りこみ、１６０℃、２０分の加硫条件でプレスし、１２０ｍｍ×１２０ｍｍで、厚さ１．０ｍｍの平板を作製した。
【００４４】
（参考例８〜１３）
ＮＢＲベースの代わりにエピクロルヒドリン−エチレンオキシドゴム（ＥＣＯ）ベースを用い、ベースゴム１００重量部に対して、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部それぞれ添加して練りこんだ以外は参考例１〜７と同様にして平板を作製した。
【００４５】
（実施例１〜４）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＭＩＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部をＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は参考例１と同様にして平板を作製した。
【００４６】
（実施例５〜８）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ブチルピリジニウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＢＰＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部をＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は参考例１と同様にして平板を作製した。
【００４７】
（実施例９〜１２）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシルピリジニウムヘキサフルオロフォスフェート（ＨＰＰＦ６）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部をＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は参考例１と同様にして平板を作製した。
【００４８】
（実施例１３〜１６）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート（ＢＭＩＰＦ６）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部をＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は参考例１と同様にして平板を作製した。
【００４９】
（実施例１７〜２０）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＤＭＩＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部をＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は参考例１と同様にして平板を作製した。
【００５０】
（実施例２１〜２３）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＭＩＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部をＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は参考例８と同様にして平板を作製した。
【００５１】
（実施例２４〜２６）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ブチルピリジニウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＢＰＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部をＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は参考例８と同様にして平板を作製した。
【００５２】
（実施例２７〜２９）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシルピリジニウムヘキサフルオロフォスフェート（ＨＰＰＦ６）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部をＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は参考例８と同様にして平板を作製した。
【００５３】
（実施例３０〜３２）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート（ＢＭＩＰＦ６）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部をＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は参考例８と同様にして平板を作製した。
【００５４】
（実施例３３〜３５）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＤＭＩＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部をＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は参考例８と同様にして平板を作製した。
【００５５】
（比較例１）
比較のため、ＥＭＩＴＦＳＩを添加しない以外は参考例１（ＮＢＲベース）と同様にして平板を作製した。
【００５６】
（比較例２）
ＥＭＩＴＦＳＩを添加しない以外は参考例８（ＥＣＯベース）と同様にして平板を作製した。
【００５７】
（比較例３〜８）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりにカーボンブラックを用い、０．１重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、１５重量部、２０重量部それぞれをＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例１と同様にして平板を作製した。
【００５８】
（比較例９〜１３）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに３フッ化酢酸ナトリウムを用い、０．１重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部それぞれをＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例１と同様にして平板を作製した。
【００５９】
（比較例１４〜１９）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりにカーボンブラックを用い、０．１重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、１５重量部、２０重量部それぞれをＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例８と同様にして平板を作製した。
【００６０】
（比較例２０〜２４）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに３フッ化酢酸ナトリウムを用い、０．１重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部それぞれをＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例８と同様にして平板を作製した。
【００６１】
（比較例２５〜２８）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロライド（ＥＤＭＩＣＬ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部それぞれをＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例１と同様にして平板を作製した。
【００６２】
（比較例２９〜３２）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイド（ＥＤＭＩＢＲ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部それぞれをＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例１と同様にして平板を作製した。
【００６３】
（比較例３３〜３５）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロライド（ＥＤＭＩＣＬ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部それぞれをＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例８と同様にして平板を作製した。
【００６４】
（比較例３６〜３８）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイド（ＥＤＭＩＢＲ）を、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部それぞれをＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例８と同様にして平板を作製した。
【００６５】
（試験例１）
参考例、実施例及び比較例のそれぞれで用いたイオン性液体について、融点（℃）、ガラス転移点（℃）、８０℃における粘度（ｃＰ）、８０℃におけるイオン電導度（Ｓｃｍ）を求めた。
【００６６】
融点及びガラス転移点測定は、セイコーインスツルメンツ社製ＤＳＣ６２００を用い、昇温速度１０℃／ｍｉｎにより測定した。
【００６７】
粘度は山一電機社製ＤＩＧＩＴＡＬ ＶＩＳＣＯＭＡＴＥ ＶＭ−１００を用い測定した。
【００６８】
イオン電導度はＢＡＳ社製ＩＭ６インピーダンスアナライザーにより測定した。この結果を表１に示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】
（試験例２）
参考例１，２，４〜７、及び比較例３〜１３（以上、ＮＢＲベース）、並びに参考例８〜１３、及び比較例１４〜２４（以上、ＥＣＯベース）の平板について、温度２３℃、相対湿度５０％の常温常湿環境において、体積抵抗率を測定した。体積抵抗率の測定には、その環境下のチャンバー内に各サンプルを所定時間放置した後、真鍮製の電極、電流測定器を用い、ＪＩＳ Ｋ６７２３に準じて、直流１００Ｖの電圧を印加し、１分間充電後の電流値の測定を行った。そして、下記式より、体積抵抗率を算出した。なお、主電極は直径５０ｍｍ、高さ３５ｍｍ、ガード電極は外径８０ｍｍ、内径７０ｍｍ、高さ１０ｍｍ、対電極は３００×１５０×２ｍｍのものを用いた。
【００７１】
【数１】
ρ＝（πｄ２／４ｔ）Ｒｖ
ρ ：体積抵抗率（Ωｃｍ）
ｄ ：主電極の直径（ｃｍ）
ｔ ：試験片の厚さ（ｃｍ）
Ｒｖ：体積抵抗（Ω）
【００７２】
この結果を図１（ＮＢＲベース）及び図２（ＥＣＯベース）に示す。この結果、カーボンブラックを用いた比較例では、添加部数に対しある部数まで抵抗の低下は無く、それ以降添加すると、急激に抵抗が低下するといった傾向があり、イオン性液体を用いた実施例では、添加部数に対し体積抵抗率（対数値）は緩やかに低下するため、目的の抵抗値を得られやすいことがわかった。一方、アルカリ金属イオンを用いた比較例では、添加部数に対しイオン性液体を用いた実施例と同様に体積抵抗率は緩やかに低下するが、抵抗低下度合いは悪く、また、１重量部以上添加したゴムでは数日放置しておくとブルームするといった問題があった。
【００７３】
従って、イオン性液体を用いた実施例は、カーボンブラックを用いた比較例、アルカリ金属イオンを用いた比較例と比較して、抵抗低下が少部数で可能であり、また、目的の抵抗値を得られやすく、ゴムとの相溶性が良いことから、ブリードの問題も無いことがわかった。
【００７４】
さらに、実用的なイオン導電性を得るためには、イオン性液体は、最大でも１重量部程度添加すれば十分であることがわかった。
【００７５】
（試験例３）
イオン性液体を０．０１重量部〜１重量部添加した参考例１〜４（ＥＭＩＴＦＳＩ：ＮＢＲベース）、参考例８〜１０（ＥＭＩＴＦＳＩ：ＥＣＯベース）、実施例１〜４（ＨＭＩＴＦＳ：ＮＢＲベース）、実施例５〜８（ＢＰＴＦＳ：ＮＢＲベース）、実施例９〜１２（ＨＰＰＦ６：ＮＢＲベース）、実施例１３〜１６（ＢＭＩＰＦ６：ＮＢＲベース）、実施例１７〜２０（ＨＤＭＩＴＦＳ：ＮＢＲベース）、実施例２１〜２３（ＨＭＩＴＦＳ：ＥＣＯベース）、実施例２４〜２６（ＢＰＴＦＳ：ＥＣＯベース）、実施例２７〜２９（ＨＰＰＦ６：ＥＣＯベース）、実施例３０〜３２（ＢＭＩＰＦ６：ＥＣＯベース）、実施例３３〜３５（ＨＤＭＩＴＦＳ：ＥＣＯベース）、及びイオン性液体を添加しない比較例１（ＮＢＲベース）、比較例２（ＥＣＯベース）、融点が本発明の範囲より高いイオン性液体ＥＤＭＩＣＬを用いた比較例２５〜２８（ＮＢＲベース）及び比較例３３〜３５（ＥＣＯベース）、融点が本発明の範囲より高いイオン性液体ＥＤＭＩＢＲを用いた比較例２９〜３２（ＮＢＲベース）及び比較例３６〜３８（ＥＣＯベース）の平板について、温度２５℃、相対湿度５０％の常温常湿環境において、体積抵抗率を測定した。体積抵抗率測定は試験例１と同様にして行った。
【００７６】
この結果を図３（ＮＢＲベース）及び図４（ＥＣＯベース）に示す。なお、イオン性液体の略号の後の括弧内は融点を表す。
【００７７】
この結果、融点が８０℃以下のイオン性液体を用いた実施例では、添加量を増加するに従って緩やかな抵抗低下が見られ、また、融点が低いイオン性液体を用いた方が更に抵抗を低下させることが可能であることがわかった。
【００７８】
これに対し、融点が８０℃より高い又はガラス転移温度が−５０℃より高いイオン性液体を用いた比較例では、ベースゴムがＮＢＲの場合には、緩やかな抵抗低下が見られるが、１重量部添加しても、体積抵抗率は１．０×１０−９(Ω・ｃｍ)以下にならなかった。また、ベースゴムがＥＣＯの場合には、融点が８０℃より高い又はガラス転移温度が−５０℃より高いイオン性液体を用いると、ベースゴムより抵抗が上昇してしまう結果となった。
【００７９】
（試験例４）
各種イオン性液体をベースゴム１００重量部に対して１重量部添加した参考例、実施例及び比較例の平板について、温度を−２０℃〜５０℃まで変化させた時の、各環境下における体積抵抗率を同様に測定した。
【００８０】
この結果を図５（ＮＢＲベース）及び図６（ＥＣＯベース）に示す。なお、イオン性液体の略号の後の括弧内は融点を表す。
【００８１】
この結果から、融点８０℃以下又はガラス転移点−５０℃以下のイオン性液体を用いた実施例では、融点以下の環境下でもベースゴムより抵抗が低下することがわかり、融点が８０℃以下であれば、−２０℃環境下でも有用なイオン導電性が得られることがわかった。また、融点が低くてもガラス転移点が高いイオン性液体を用いると抵抗の低下度合いが小さいことがわかった。更に、融点が低いイオン性液体を用いるほど大きく抵抗低下を示すこともわかった。
【００８２】
一方、本発明の範囲を超える融点が８０℃より高いイオン性液体を用いた比較例では、ベースゴムがＮＢＲでもガラス転移点以上ではベースゴムより抵抗が高くなる傾向を示し、実質的に使用できないことがわかった。
【００８３】
（試験例５）
各種イオン性液体をベースゴム１００重量部に対して１重量部添加した参考例、実施例及び比較例並びに３フッ化酢酸ナトリウム及びカーボンブラックを１重量部添加した比較例の平板について、温度４５℃、相対湿度８５％の高温高湿環境に４日間放置した後、平板の表面観察を行い、この結果を表２に示した。なお、イオン性液体の略号の後の括弧内は融点を表す。
【００８４】
この結果より、融点が８０℃以下のイオン性液体及びカーボンブラックを用いたゴム組成物は高温高湿環境下に放置しても導電剤がブリードアウト又はブルームアウトしないことがわかった。アルカリ金属イオンを用いたゴム組成物は高温高湿環境下に放置しておくと、導電剤がブルームアウトしてしまうことがわかった。
【００８５】
【表２】
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、導電剤としてイオン性液体を用いるので、比較的容易に所定の抵抗値に設定することができ、種々の用途に使用することができる中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験例２の結果を示すグラフである。
【図２】試験例２の結果を示すグラフである。
【図３】試験例３の結果を示すグラフである。
【図４】試験例３の結果を示すグラフである。
【図５】試験例４の結果を示すグラフである。
【図６】試験例４の結果を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材に関し、特に、電子写真感光体、転写プロセスに用いる転写ドラム及び転写ベルト、又は中間搬送ベルト、並びに現像プロセスに用いられる現像ブレード、現像ロール、帯電ロール等の電荷平坦化、除電及び帯電をするために用いて好適な中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、レーザプリンタなどの電子写真装置や静電記録装置には、電荷平坦化、除電及び帯電をするために種々の中抵抗ゴム部材が用いられている。
【０００３】
これらの中抵抗ゴム部材は、ポリウレタンやエピクロルヒドリンゴムなどのゴム基材に、導電剤を添加して所定の電気抵抗を有するものであり、導電性カーボンブラックなどの導電剤を添加した電子導電タイプと、過塩素酸リチウムなどのアルカリ金属塩を添加したイオン導電タイプと（例えば、特許文献１〜４等参照）、これらを併せたハイブリッドタイプとが知られている（例えば、特許文献５〜７等参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０５−１７３４０９号公報 （段落「００１４」、「００２５」等）
【特許文献２】
特開平０５−２８１８３１号公報 （段落「００１８」、「００２８」等）
【特許文献３】
特開平１０−０４５９５３号公報 （特許請求の範囲等）
【特許文献４】
特開平１０−０３９５８２号公報 （特許請求の範囲）
【特許文献５】
特開平０６−０３５２９８号公報 （特許請求の範囲）
【特許文献６】
特開平０８−１７９５９２号公報 （特許請求の範囲）
【特許文献７】
特開２０００−２１４６５９号公報 （段落「００３２」〜「００３５」等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このうち、電子導電タイプのものは所望の中抵抗程度の導電性が安定して得られがたく、また、イオン導電タイプのものは温度や湿度、印加電圧の変化により抵抗値が変化したり、多湿環境下では導電剤のブリードアウト又はブルームアウトしたりしてしまうなどの問題があった。さらに、過塩素酸リチウムなどのイオン導電剤は取扱いに危険が伴うという問題もある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、安定して所望の抵抗値を得ることができる中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、導電剤としてイオン性液体を含有する未加硫ゴムからなり、前記イオン性液体は、融点が８０℃以下及びガラス転移点が−５０℃以下の少なくとも一方の条件を満足し、粘度が１０００ｃＰ（８０℃）以下であり、且つイオン電導度が１．０×１０- ６Ｓｃｍ（８０℃）以上であって、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＭＩＴＦＳ）、１−ブチルピリジニウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＢＰＴＦＳ）、１−ヘキシルピリジニウムヘキサフルオロフォスフェート（ＨＰＰＦ６）、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート（ＢＭＩＰＦ６）及び１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＤＭＩＴＦＳ）から選択されることを特徴とする中抵抗ゴム組成物にある。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様の中抵抗ゴム組成物を加硫したゴム状弾性体からなることを特徴とする中抵抗ゴム部材にある。
【００１１】
かかる本発明では、導電剤として、所定の物性を満足するイオン性液体を未加硫ゴムに添加したので、所望の抵抗値を極めて安定して得ることができ、種々の用途に使用することができる中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材を提供できる。
【００１２】
ここで、イオン性液体とは、室温で液体である溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、蒸気圧がない（不揮発性）、高耐熱性、不燃性、化学的安定である等の特性を有する。従って、イオン導電剤のような取扱い上の危険が少なく、溶剤を使用しなくてすむので、ゴムへの添加が容易であり、所望の中抵抗を容易に得ることができる。
【００１３】
そして、本発明では、特に、イオン性液体又は２種以上混合したイオン性液体の複合体として、融点が８０℃以下及びガラス転移点が５０℃以下の少なくとも一方の条件を満足し、粘度が１０００ｃＰ（８０℃）以下であり、且つイオン電導度が１．０×１０ -6 Ｓｃｍ（８０℃）以上であるイオン性液体を使用する。このようなイオン性液体を用いると、未加硫ゴムに添加した際に有効に機能し、種々の用途に用いて有効なイオン導電性を得ることができる。すなわち、イオン性液体又は２種以上のイオン性液体の複合体は、融点が８０℃以下及びガラス転移点が−５０℃以下の少なくとも一方の条件を満足すると、添加したゴム組成物中で有効にイオン化して所望のイオン導電性を付与することができ、また、粘度が１０００ｃＰ（８０℃）以下であると、通常のゴム練り工程で未加硫ゴムに均一に添加することができる。
【００１４】
また、このようなイオン性液体は、揮発性がないことから、ゴムと相溶すればブリードの心配もない。また、特に、水に溶けないイオン性液体（疎水性イオン性液体）を用いると、湿度依存性が小さく、導電性が安定すると考えられる。さらに、カーボンブラックのようにゴムを黒色にしてしまうこともないので、白色系又は着色した中抵抗ゴム部材を提供することもできる。
【００１５】
なお、２種以上混合したイオン性液体の複合体としてこのような条件を満足できる場合も同様に用いることができる。すなわち、２種類のイオン性液体を混合して複合体とした場合には、融点が単独の場合より降下したり、存在しなくなったりする場合があり、又はガラス転移点が単独の場合より降下する場合があるので、このような場合には、単独では融点が８０℃以下又はガラス転移点が−５０℃以下という条件を満足しないイオン性液体も用いることができる。
【００１６】
本発明に用いることができるイオン性液体は、上述した条件を満足すれば、その化学構造は特に限定されるものではなく、１種類以上のアニオンと１種類以上のカチオンからなる有機塩であればよい。また、かかるイオン性液体において、カチオンとアニオンの結合様式も特に限定されず、カチオン及びアニオンの結合様式が、共有結合、イオン結合、水素結合、ファンデルワールス力の何れかであればよい。
【００１７】
また、本発明で用いることができるイオン性液体の具体的な化学構造としては、下記一般式（１）〜（４）で示されるカチオン（陽イオン）を有するものであり、例えば、イミダゾリウムイオンなどの環状アミジンイオン、ピリジニウムイオン、アンモニウムイオン、スルホニウムイオン、ホスホニウムイオンなどの有機カチオンを陽イオンとするものである。
【００１８】
【化１】
（式中、Ｒ１は、炭素数４〜１０の炭化水素基を表わし、Ｒ２、Ｒ３は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。但し、窒素原子が二重結合を含む場合、Ｒ３は、ない。）
【００２０】
【化２】
（式中、Ｒ４は、炭素数２〜１０の炭化水素基を表わし、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。）
【００２２】
【化３】
（式中、Ｒ８は、炭素数２〜１０の炭化水素基を表わし、Ｒ９、Ｒ１０は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。）
【００２４】
【化４】
（式中、Ｑは、窒素、リン、硫黄原子を表わし、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４は、水素又は炭素数１〜８のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。但し、Ｑが硫黄原子の場合、Ｒ１１は、ない。）
【図１】
また、これらの有機カチオンとともに、Ｈ＋、Ｌｉ＋、Ｋ＋、Ｎａ＋などのアルカリ金属カチオンを組み合わせたカチオンを有するものを陽イオンとして用いることもできる。
【００２６】
一方、陰イオンとしては、ＡｌＣｌ４ −、Ａｌ２Ｃｌ７ −、ＮＯ３ −、ＢＦ４ −、ＰＦ６ −、ＣＨ３ＣＯＯ−、ＣＦ３ＣＯＯ−、ＣＦ３ＳＯ３ −、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ−、ＡｓＦ６ −、ＳｂＦ６ −、Ｆ（ＨＦ）ｎ −、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３ −、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、ＳＯ２ ２−などを挙げることができる。
【００２７】
なお、上述したように２種以上のカチオンを組み合わせて有する場合には、それの価数に対応するアニオンを有する。
【００２８】
また、１種のカチオンに対してアニオンを２種以上有するものであってもよい。
【００２９】
下記式に有機カチオン及び対アニオンの具体例を例示して示すが、勿論これに限定されるものではなく、この類似物、誘導体は勿論、他のものを用いてもよいことはいうまでもない。
【００３０】
【化５】
物質の略語
EMI：1-ethyl-3-methylimidazole
BP: 1-butylpiperidine
P12：N-ethyl-N-methylpyrrolidine
TMPA：Trimethylpropylamine
【００３２】
【化６】
物質の略語
TFSI: bis{(trifluoromethyl)sulfonyl}imide
【００３４】
本発明では、ベースとなる未加硫ゴム（生ゴム）と相溶性を有するイオン性液体を用いればよく、特に限定されない。
【００３５】
また、イオン性液体の中には水に対して不溶性のものがあり、湿度に対する安定性、芯がね等の金属への腐食問題等を考慮すると、水に対して不溶性のもの（疎水性イオン性液体）を用いるのが好ましい。
【００３６】
未加硫ゴム及びこれを架橋したゴム状弾性体の材質は、特に限定されず、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、クロルプレンゴム（ＣＲ）等を挙げることができる。特に、相溶性の観点から、ゴムの溶解度指数（ＳＰ値）が９．０以上であることが好ましい。また感光体に直接接触する部材については汚染性の問題から、ポリウレタン、エピクロルヒドリン系ゴムを用いるのが好ましい。
【００３７】
本発明の中抵抗ゴム組成物及びゴム部材は、用途によっても異なるが、例えば、体積抵抗率が１×１０３〜１×１０９Ω・ｃｍ程度であり、このような所望の抵抗値が得られるようにイオン性液体の種類及び添加量を設定すればよい。
【００３８】
本発明の中抵抗ゴム組成物は、未加硫状態でも安定した体積抵抗値を示し、経時変化も少ないという特徴を有する。したがって、イオン性液体を含有する未加硫ゴムの状態で流通させることも可能である。
【００３９】
また、本発明の中抵抗ゴム組成物は、適宜、所定の手法で加硫成形し、中抵抗ゴム部材とすることができる。加硫は、一般的な硫黄加硫、過酸化物加硫などゴム素材に応じて適宜選択すればよい。
【００４０】
このような中抵抗ゴム部材の形状は、ブロック状、ローラ状、ブレード状の何れでもよい。また、ブレード状のものは、トレール当接又はアゲンスト当接の何れで用いてもよい。
【００４１】
なお、本発明の中抵抗ゴム部材は、本発明の目的に反しない範囲で、カーボンブラック、金属粉など電子導電剤や過塩素酸リチウムなどのイオン導電剤を併用してもよい。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
（参考例１〜７）
イオン性液体として、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）を用い、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）ベース１００重量部に対してＥＭＩＴＦＳＩを、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部それぞれ添加して練りこみ、１６０℃、２０分の加硫条件でプレスし、１２０ｍｍ×１２０ｍｍで、厚さ１．０ｍｍの平板を作製した。
【００４４】
（参考例８〜１３）
ＮＢＲベースの代わりにエピクロルヒドリン−エチレンオキシドゴム（ＥＣＯ）ベースを用い、ベースゴム１００重量部に対して、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部それぞれ添加して練りこんだ以外は参考例１〜７と同様にして平板を作製した。
【００４５】
（実施例１〜４）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＭＩＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部をＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は参考例１と同様にして平板を作製した。
【００４６】
（実施例５〜８）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ブチルピリジニウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＢＰＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部をＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は参考例１と同様にして平板を作製した。
【００４７】
（実施例９〜１２）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシルピリジニウムヘキサフルオロフォスフェート（ＨＰＰＦ６）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部をＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は参考例１と同様にして平板を作製した。
【００４８】
（実施例１３〜１６）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート（ＢＭＩＰＦ６）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部をＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は参考例１と同様にして平板を作製した。
【００４９】
（実施例１７〜２０）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＤＭＩＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部をＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は参考例１と同様にして平板を作製した。
【００５０】
（実施例２１〜２３）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＭＩＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部をＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は参考例８と同様にして平板を作製した。
【００５１】
（実施例２４〜２６）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ブチルピリジニウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＢＰＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部をＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は参考例８と同様にして平板を作製した。
【００５２】
（実施例２７〜２９）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシルピリジニウムヘキサフルオロフォスフェート（ＨＰＰＦ６）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部をＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は参考例８と同様にして平板を作製した。
【００５３】
（実施例３０〜３２）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート（ＢＭＩＰＦ６）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部をＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は参考例８と同様にして平板を作製した。
【００５４】
（実施例３３〜３５）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに、１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＤＭＩＴＦＳ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部をＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は参考例８と同様にして平板を作製した。
【００５５】
（比較例１）
比較のため、ＥＭＩＴＦＳＩを添加しない以外は参考例１（ＮＢＲベース）と同様にして平板を作製した。
【００５６】
（比較例２）
ＥＭＩＴＦＳＩを添加しない以外は参考例８（ＥＣＯベース）と同様にして平板を作製した。
【００５７】
（比較例３〜８）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりにカーボンブラックを用い、０．１重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、１５重量部、２０重量部それぞれをＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例１と同様にして平板を作製した。
【００５８】
（比較例９〜１３）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに３フッ化酢酸ナトリウムを用い、０．１重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部それぞれをＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例１と同様にして平板を作製した。
【００５９】
（比較例１４〜１９）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりにカーボンブラックを用い、０．１重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、１５重量部、２０重量部それぞれをＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例８と同様にして平板を作製した。
【００６０】
（比較例２０〜２４）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに３フッ化酢酸ナトリウムを用い、０．１重量部、１重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部それぞれをＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例８と同様にして平板を作製した。
【００６１】
（比較例２５〜２８）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロライド（ＥＤＭＩＣＬ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部それぞれをＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例１と同様にして平板を作製した。
【００６２】
（比較例２９〜３２）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイド（ＥＤＭＩＢＲ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、０．５重量部、１重量部それぞれをＮＢＲベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例１と同様にして平板を作製した。
【００６３】
（比較例３３〜３５）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロライド（ＥＤＭＩＣＬ）を用い、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部それぞれをＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例８と同様にして平板を作製した。
【００６４】
（比較例３６〜３８）
ＥＭＩＴＦＳＩの代わりに１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイド（ＥＤＭＩＢＲ）を、０．０１重量部、０．１重量部、１重量部それぞれをＥＣＯベース１００重量部に対して添加した以外は、参考例８と同様にして平板を作製した。
【００６５】
（試験例１）
参考例、実施例及び比較例のそれぞれで用いたイオン性液体について、融点（℃）、ガラス転移点（℃）、８０℃における粘度（ｃＰ）、８０℃におけるイオン電導度（Ｓｃｍ）を求めた。
【００６６】
融点及びガラス転移点測定は、セイコーインスツルメンツ社製ＤＳＣ６２００を用い、昇温速度１０℃／ｍｉｎにより測定した。
【００６７】
粘度は山一電機社製ＤＩＧＩＴＡＬ ＶＩＳＣＯＭＡＴＥ ＶＭ−１００を用い測定した。
【００６８】
イオン電導度はＢＡＳ社製ＩＭ６インピーダンスアナライザーにより測定した。この結果を表１に示す。
【００６９】
【表１】
（試験例２）
参考例１，２，４〜７、及び比較例３〜１３（以上、ＮＢＲベース）、並びに参考例８〜１３、及び比較例１４〜２４（以上、ＥＣＯベース）の平板について、温度２３℃、相対湿度５０％の常温常湿環境において、体積抵抗率を測定した。体積抵抗率の測定には、その環境下のチャンバー内に各サンプルを所定時間放置した後、真鍮製の電極、電流測定器を用い、ＪＩＳ Ｋ６７２３に準じて、直流１００Ｖの電圧を印加し、１分間充電後の電流値の測定を行った。そして、下記式より、体積抵抗率を算出した。なお、主電極は直径５０ｍｍ、高さ３５ｍｍ、ガード電極は外径８０ｍｍ、内径７０ｍｍ、高さ１０ｍｍ、対電極は３００×１５０×２ｍｍのものを用いた。
【００７１】
【数１】
ρ＝（πｄ２／４ｔ）Ｒｖ
ρ ：体積抵抗率（Ωｃｍ）
ｄ ：主電極の直径（ｃｍ）
ｔ ：試験片の厚さ（ｃｍ）
Ｒｖ：体積抵抗（Ω）
【００７２】
この結果を図１（ＮＢＲベース）及び図２（ＥＣＯベース）に示す。この結果、カーボンブラックを用いた比較例では、添加部数に対しある部数まで抵抗の低下は無く、それ以降添加すると、急激に抵抗が低下するといった傾向があり、イオン性液体を用いた実施例では、添加部数に対し体積抵抗率（対数値）は緩やかに低下するため、目的の抵抗値を得られやすいことがわかった。一方、アルカリ金属イオンを用いた比較例では、添加部数に対しイオン性液体を用いた実施例と同様に体積抵抗率は緩やかに低下するが、抵抗低下度合いは悪く、また、１重量部以上添加したゴムでは数日放置しておくとブルームするといった問題があった。
【００７３】
従って、イオン性液体を用いた実施例は、カーボンブラックを用いた比較例、アルカリ金属イオンを用いた比較例と比較して、抵抗低下が少部数で可能であり、また、目的の抵抗値を得られやすく、ゴムとの相溶性が良いことから、ブリードの問題も無いことがわかった。
【００７４】
さらに、実用的なイオン導電性を得るためには、イオン性液体は、最大でも１重量部程度添加すれば十分であることがわかった。
【００７５】
（試験例３）
イオン性液体を０．０１重量部〜１重量部添加した参考例１〜４（ＥＭＩＴＦＳＩ：ＮＢＲベース）、参考例８〜１０（ＥＭＩＴＦＳＩ：ＥＣＯベース）、実施例１〜４（ＨＭＩＴＦＳ：ＮＢＲベース）、実施例５〜８（ＢＰＴＦＳ：ＮＢＲベース）、実施例９〜１２（ＨＰＰＦ６：ＮＢＲベース）、実施例１３〜１６（ＢＭＩＰＦ６：ＮＢＲベース）、実施例１７〜２０（ＨＤＭＩＴＦＳ：ＮＢＲベース）、実施例２１〜２３（ＨＭＩＴＦＳ：ＥＣＯベース）、実施例２４〜２６（ＢＰＴＦＳ：ＥＣＯベース）、実施例２７〜２９（ＨＰＰＦ６：ＥＣＯベース）、実施例３０〜３２（ＢＭＩＰＦ６：ＥＣＯベース）、実施例３３〜３５（ＨＤＭＩＴＦＳ：ＥＣＯベース）、及びイオン性液体を添加しない比較例１（ＮＢＲベース）、比較例２（ＥＣＯベース）、融点が本発明の範囲より高いイオン性液体ＥＤＭＩＣＬを用いた比較例２５〜２８（ＮＢＲベース）及び比較例３３〜３５（ＥＣＯベース）、融点が本発明の範囲より高いイオン性液体ＥＤＭＩＢＲを用いた比較例２９〜３２（ＮＢＲベース）及び比較例３６〜３８（ＥＣＯベース）の平板について、温度２５℃、相対湿度５０％の常温常湿環境において、体積抵抗率を測定した。体積抵抗率測定は試験例１と同様にして行った。
【００７６】
この結果を図３（ＮＢＲベース）及び図４（ＥＣＯベース）に示す。なお、イオン性液体の略号の後の括弧内は融点を表す。
【００７７】
この結果、融点が８０℃以下のイオン性液体を用いた実施例では、添加量を増加するに従って緩やかな抵抗低下が見られ、また、融点が低いイオン性液体を用いた方が更に抵抗を低下させることが可能であることがわかった。
【００７８】
これに対し、融点が８０℃より高い又はガラス転移温度が−５０℃より高いイオン性液体を用いた比較例では、ベースゴムがＮＢＲの場合には、緩やかな抵抗低下が見られるが、１重量部添加しても、体積抵抗率は１．０×１０−９(Ω・ｃｍ)以下にならなかった。また、ベースゴムがＥＣＯの場合には、融点が８０℃より高い又はガラス転移温度が−５０℃より高いイオン性液体を用いると、ベースゴムより抵抗が上昇してしまう結果となった。
【００７９】
（試験例４）
各種イオン性液体をベースゴム１００重量部に対して１重量部添加した参考例、実施例及び比較例の平板について、温度を−２０℃〜５０℃まで変化させた時の、各環境下における体積抵抗率を同様に測定した。
【００８０】
この結果を図５（ＮＢＲベース）及び図６（ＥＣＯベース）に示す。なお、イオン性液体の略号の後の括弧内は融点を表す。
【００８１】
この結果から、融点８０℃以下又はガラス転移点−５０℃以下のイオン性液体を用いた実施例では、融点以下の環境下でもベースゴムより抵抗が低下することがわかり、融点が８０℃以下であれば、−２０℃環境下でも有用なイオン導電性が得られることがわかった。また、融点が低くてもガラス転移点が高いイオン性液体を用いると抵抗の低下度合いが小さいことがわかった。更に、融点が低いイオン性液体を用いるほど大きく抵抗低下を示すこともわかった。
【００８２】
一方、本発明の範囲を超える融点が８０℃より高いイオン性液体を用いた比較例では、ベースゴムがＮＢＲでもガラス転移点以上ではベースゴムより抵抗が高くなる傾向を示し、実質的に使用できないことがわかった。
【００８３】
（試験例５）
各種イオン性液体をベースゴム１００重量部に対して１重量部添加した参考例、実施例及び比較例並びに３フッ化酢酸ナトリウム及びカーボンブラックを１重量部添加した比較例の平板について、温度４５℃、相対湿度８５％の高温高湿環境に４日間放置した後、平板の表面観察を行い、この結果を表２に示した。なお、イオン性液体の略号の後の括弧内は融点を表す。
【００８４】
この結果より、融点が８０℃以下のイオン性液体及びカーボンブラックを用いたゴム組成物は高温高湿環境下に放置しても導電剤がブリードアウト又はブルームアウトしないことがわかった。アルカリ金属イオンを用いたゴム組成物は高温高湿環境下に放置しておくと、導電剤がブルームアウトしてしまうことがわかった。
【００８５】
【表２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、導電剤としてイオン性液体を用いるので、比較的容易に所定の抵抗値に設定することができ、種々の用途に使用することができる中抵抗ゴム組成物及びそれを用いたゴム部材を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験例２の結果を示すグラフである。
【図２】試験例２の結果を示すグラフである。
【図３】試験例３の結果を示すグラフである。
【図４】試験例３の結果を示すグラフである。
【図５】試験例４の結果を示すグラフである。
【図６】試験例４の結果を示すグラフである。
Claims (2)
- 導電剤としてイオン性液体を含有する未加硫ゴムからなり、前記イオン性液体は、融点が８０℃以下及びガラス転移点が−５０℃以下の少なくとも一方の条件を満足し、粘度が１０００ｃＰ（８０℃）以下であり、且つイオン電導度が１．０×１０- ６Ｓｃｍ（８０℃）以上であって、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＭＩＴＦＳ）、１−ブチルピリジニウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＢＰＴＦＳ）、１−ヘキシルピリジニウムヘキサフルオロフォスフェート（ＨＰＰＦ６）、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート（ＢＭＩＰＦ６）及び１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＨＤＭＩＴＦＳ）から選択されることを特徴とする中抵抗ゴム組成物。
- 請求項１の中抵抗ゴム組成物を加硫したゴム状弾性体からなることを特徴とする中抵抗ゴム部材。
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