JP4563665B2 - 半導電性フィルム、電荷制御部材、及び半導電性フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
(a)厚みの平均値が45〜100μmの範囲内で、かつ厚みの最大値が最小値の1〜1.3倍の範囲内であり、
(b)体積抵抗率の平均値が1.0×10 4 〜1.0×1014Ωcmの範囲内で、かつ体積抵抗率の最大値が最小値の1〜5倍の範囲内であり、
(c)JIS P 8115に規定されているMIT形試験機による耐折強さ試験法に従って、幅15mmの短冊型試験片を使用し、左右の折り曲げ角度135度、折り曲げ速度175c/s、及び厚み100μm当たりの荷重9.8Nの条件で測定した切断するまでの往復折り曲げ回数が20,000回以上であり、
(d)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張破断伸びが10%以上であり、
(e)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張弾性率が1.8GPa以上であり、
(f)JIS K 6252に従って測定したフィルムの押出方向(MD)の引裂強度(M)と、押出方向に対して直角方向(TD)の引裂強度(T)との比(M/T)が2/3〜3/2の範囲内であり、並びに
(g)示差走査熱量計(DSC)による熱分析により、150〜200℃の範囲内に10J/g以上の結晶化吸熱ΔHを示すピークが検知される
との特性(a)〜(g)を有する半導電性フィルムが提供される。
(a)厚みの平均値が45〜100μmの範囲内で、かつ厚みの最大値が最小値の1〜1.3倍の範囲内であり、
(b)体積抵抗率の平均値が1.0×10 4 〜1.0×10 14 Ωcmの範囲内で、かつ体積抵抗率の最大値が最小値の1〜5倍の範囲内であり、
(c)JIS P 8115に規定されているMIT形試験機による耐折強さ試験法に従って、幅15mmの短冊型試験片を使用し、左右の折り曲げ角度135度、折り曲げ速度175c/s、及び厚み100μm当たりの荷重9.8Nの条件で測定した切断するまでの往復折り曲げ回数が20,000回以上であり、
(d)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張破断伸びが10%以上であり、
(e)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張弾性率が1.8GPa以上であり、
(f)JIS K 6252に従って測定したフィルムの押出方向(MD)の引裂強度(M)と、押出方向に対して直角方向(TD)の引裂強度(T)との比(M/T)が2/3〜3/2の範囲内であり、並びに
(g)示差走査熱量計(DSC)による熱分析により、150〜200℃の範囲内に10J/g以上の結晶化吸熱ΔHを示すピークが検知される
との特性(a)〜(g)を有する半導電性フィルムの製造方法が提供される。
(a)厚みの平均値が45〜100μmの範囲内で、かつ厚みの最大値が最小値の1〜1.3倍の範囲内であり、
(b)体積抵抗率の平均値が1.0×10 4 〜1.0×10 14 Ωcmの範囲内で、かつ体積抵抗率の最大値が最小値の1〜5倍の範囲内であり、
(c)JIS P 8115に規定されているMIT形試験機による耐折強さ試験法に従って、幅15mmの短冊型試験片を使用し、左右の折り曲げ角度135度、折り曲げ速度175c/s、及び厚み100μm当たりの荷重9.8Nの条件で測定した切断するまでの往復折り曲げ回数が20,000回以上であり、
(d)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張破断伸びが10%以上であり、
(e)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張弾性率が1.8GPa以上であり、
(f)JIS K 6252に従って測定したフィルムの押出方向(MD)の引裂強度(M)と、押出方向に対して直角方向(TD)の引裂強度(T)との比(M/T)が2/3〜3/2の範囲内であり、並びに
(g)示差走査熱量計(DSC)による熱分析により、150〜200℃の範囲内に10J/g以上の結晶化吸熱ΔHを示すピークが検知される
との特性(a)〜(g)を有する半導電性チューブ状フィルムの製造方法が提供される。
本発明で使用するポリエーテルエーテルケトン(PEEK)は、下記式(1)
また、PEEKとして、上記式(1)で表される構造単位と下記式(2)
で表わされる構造単位、及び/または下記式(3)
で表わされる構造単位を有する共重合体を使用することができる。共重合体中の式(2)及び式(3)で表わされる構造単位の割合は、通常50モル%以下、好ましくは20モル%以下、より好ましくは10モル%以下である。
本発明で使用する導電性フィラーとしては、特に制限されず、例えば、導電性カーボンブラック、黒鉛粉末、金属粉末、表面を導電処理した酸化金属ウィスカーなどが挙げられる。これらの中でも、体積抵抗率の制御性や機械物性などの観点から、導電性カーボンブラックが特に好ましい。
本発明の半導電性フィルムを形成するのに用いる樹脂組成物には、本発明の前記目的を損なわない少量の範囲内において、その他の熱可塑性樹脂を配合することができる。その他の熱可塑性樹脂としては、高温において安定な熱可塑性樹脂が好ましく、その具体例としては、例えば、ポリフェニレンスルフィドなどのポリアリーレンスルフィド樹脂;ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどの熱可塑性ポリエステル樹脂;ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン/へキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体、プロピレン/テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン/クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素樹脂;ポリアセタール、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド、ポリアルキルアクリレート、ABS樹脂、ポリ塩化ビニルを挙げることができる。これらの熱可塑性樹脂は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の半導電性フィルムを形成するのに用いる樹脂組成物には、所望により各種充填剤を配合することができる。充填剤としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリ繊維などの無機繊維状物;ステンレス、アルミニウム、チタン、鋼、真鍮等の金属繊維状物;ポリアミド、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などの高融点の有機質繊維状物;等の繊維状充填剤が挙げられる。
本発明の半導電性フィルムを形成するのに用いる樹脂組成物には、前記以外のその他の添加剤として、例えば、エチレングリシジルメタクリレートのような樹脂改良剤、ペンタエリスリトールテトラステアレートのような滑剤、熱硬化性樹脂、酸化防止剤、紫外線吸収剤、ボロンナイトライドのような核剤、赤燐粉末のような難燃剤、染料や顔料等の着色剤を適宜添加することができるが、これらのものに限定されない。
半導電性フィルムの厚みの平均値は、30〜250μm、好ましくは40〜150μm、より好ましくは45〜100μmの範囲内である。本発明では、45〜100μmの範囲内である。半導電性フィルムの厚みが薄過ぎると、フィルム厚みを均一にするのが難しくなり、厚すぎると、柔軟性が低下する。
本発明の半導電性フィルムの成形に使用される樹脂組成物は、任意の方法と設備を用いて調製することができる。例えば、各原料成分をヘンシェルミキサー、タンブラー等の混合機により予備混合し、必要に応じてガラス繊維等の充填剤を加えてさらに混合した後、1軸または2軸の押出機を使用して混練し、押出して成型用ペレットとすることができる。必要成分の一部を用いてマスターバッチを調製し、このマスターバッチを残りの成分と混合する方法を採用してもよい。また、各原料成分の分散性を高めるために、使用する原料の一部を粉砕し、粒径を揃えて混合し、溶融押出することも可能である。
本発明の半導電性フィルムは、チューブ状に成形することができる。チューブ状の半導電性フィルムは、シームレスベルトとして、転写ベルトなどの電荷制御部材として用いることができる。また、ローラ基体上にチューブを被覆することにより、半導電性の被覆ローラを作製することができる。
成形物の厚みは、ダイヤルゲージ厚み計(小野測器社製、商品名:DG−911)を用いて測定した。
本発明において、体積抵抗率が108Ωcm以上の試料は、リング状プローブ(商品名:URSプローブ、三菱化学社製、内側の電極の外径5.9mm、外側の電極の内径11.0mm、外側電極の外径17.8mm)と測定ステージ(商品名:レジテーブルUFL、三菱化学社製)との間に試料を挟み、約3kg重の圧力で押さえつけつつ、プローブの内側の電極と測定ステージとの間に100Vの電圧を印加して、抵抗率測定装置(商品名:ハイレスタUP、三菱化学社製)により体積抵抗率を求めた。
本発明において、体積抵抗率が108Ωcm未満の試料は、印加電圧を10Vにして、体積抵抗率が108Ωcm以上の試料と同様の方法で体積抵抗率を求めた。
このようなリング電極法による体積抵抗率測定法は、JIS K 6911に規定されている。
上記の厚み及び体積抵抗率の測定において、これらの値を測定すべき試料の表面積1m2当り任意に選んだ20点の測定点について測定し、その最大値、最小値、及び平均値(算術平均)を求めた。バラツキは、最大値/最小値を算出することにより求めた。なお、半導電性フィルムを用いて形成した電荷制御部材の如き成形物については、任意に選んだ20個の成形物について1個に付き1点(計20点)測定し、その最大値、最小値、平均値(算術平均)を求める方法を採用することができる。
JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの短冊型試験片を用い、引張試験機(TENSILON RTM100型、オリエンテック社製)により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した。測定個数n=5を測定し、算術平均を算出した。
JIS K 6252に従って、トラウザ形試験片を用い、100mm/分のつかみ具移動速度で評価した。測定個数n=5を測定し、算術平均を算出した。
JIS P 8115に規定されているMIT形試験機による耐折強さ試験法に従って、幅15mmの短冊型試験片を使用し、左右の折り曲げ角度135度、折り曲げ速度175c/s(cycle per second)、及び厚み100μm当たりの荷重9.8Nの条件で切断するまでの往復折り曲げ回数を測定した。
MIT形試験機(クロスの耐折強さを測定する試験機)では、耐折回数(fold number)、すなわち、紙及び板紙の試験片が切断するまでの往復折り曲げ回数を測定し、それによって、耐折強さ(holding endurance)を評価しているが、本発明では、この測定法を採用する。
なお、厚み100μm当たりの荷重9.8Nは、フィルム厚みが変化すると比例して変化し、例えば、フィルム厚み50μmの場合、荷重4.9Nとなる。測定個数n=5を測定し、算術平均を算出した。
示差走査熱量測定装置(製品名:DSC30、Mettler社製)とデータプロセッサ(製品名:TC10A、Mettler社製)とを用い、フィルムを下記条件によりDSC法によって測定した。試料は、75℃で10時間コンディショニングした後測定した。ファーストランにより、結晶融解ピーク温度とΔHを求めた。測定条件は、試料重量=10mg、測定開始温度=30℃、測定終了温度=400℃、昇温速度=10℃/分であった。
ポリエーテルエーテルケトン(Victrex社製、商品名「ビクトレックスPEEK 450G」)94.0重量部、及び導電性カーボンブラック(オイルファーネスブラック、ケッチェンブラックインターナショナル製、商品名「ケッチェンブラックEC」、揮発分=0.5%、DBP吸油量=360ml/100g、pH=9)6.4重量部をへンシェルミキサーにて均一にドライブレンドし、次いで、ブレンド物を45mmφ二軸混練押出機(池貝鉄鋼社製PCM−46)ヘ供給し、シリンダー温度260〜385℃にて混練し、溶融押出してペレットに成形した。
原料の組成及び成膜条件を表1に示すように変えたこと以外は、実施例1と同様にして、厚み約50μm、幅約300mmのフィルムを製膜した。結果を表1〜3に示す。ただし、比較例2〜4で得られたフィルムは、押出方向(MD)に厚みムラが発生した。
(1)PEEK:ポリエーテルエーテルケトン、ビクトレックス社製、商品名「ビクトレックスPEEK 450G」
(2)KB:オイルファーネスブラック、ケッチェンブラックインターナショナル製、商品名「ケッチェンブラックEC」、揮発分=0.5%、DBP吸油量=360ml/100g、pH=9
(3)AB:アセチレンブラック、電気化学工業製、商品名「デンカブラック」、揮発分=0.03%、DBP吸油量=125ml/100g、pH=9
Claims (8)
- ポリエーテルエーテルケトン、及び該ポリエーテルエーテルケトン100重量部に対して5〜40重量部の導電性フィラーを含有する樹脂組成物から形成された半導電性フィルムであって、
(a)厚みの平均値が45〜100μmの範囲内で、かつ厚みの最大値が最小値の1〜1.3倍の範囲内であり、
(b)体積抵抗率の平均値が1.0×10 4 〜1.0×1014Ωcmの範囲内で、かつ体積抵抗率の最大値が最小値の1〜5倍の範囲内であり、
(c)JIS P 8115に規定されているMIT形試験機による耐折強さ試験法に従って、幅15mmの短冊型試験片を使用し、左右の折り曲げ角度135度、折り曲げ速度175c/s、及び厚み100μm当たりの荷重9.8Nの条件で測定した切断するまでの往復折り曲げ回数が20,000回以上であり、
(d)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張破断伸びが10%以上であり、
(e)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張弾性率が1.8GPa以上であり、
(f)JIS K 6252に従って測定したフィルムの押出方向(MD)の引裂強度(M)と、押出方向に対して直角方向(TD)の引裂強度(T)との比(M/T)が2/3〜3/2の範囲内であり、並びに
(g)示差走査熱量計(DSC)による熱分析により、150〜200℃の範囲内に10J/g以上の結晶化吸熱ΔHを示すピークが検知される
との特性(a)〜(g)を有する半導電性フィルム。 - 導電性フィラー(B)が、導電性カーボンブラックである請求項1記載の半導電性フィルム。
- 導電性カーボンブラックが、30〜700ml/100gの範囲内のDBP吸油量を有するものである請求項2記載の半導電性フィルム。
- 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の半導電性フィルムを用いて形成された電荷制御部材。
- ローラ基体上に、半導電性フィルムから形成されたチューブが被覆された半導電性被覆ローラである請求項4記載の電荷制御部材。
- 半導電性フィルムから形成された半導電性ベルトである請求項4記載の電荷制御部材。
- ポリエーテルエーテルケトン、及び該ポリエーテルエーテルケトン100重量部に対して5〜40重量部の導電性フィラーを含有する樹脂組成物を押出機に供給し、該樹脂組成物の温度を370〜395℃の範囲内に制御しながら、リップクリアランスを0.5mm以下に調整したTダイからフィルム状に溶融押出し、次いで、溶融状態のフィルムを80〜90℃の範囲内の温度に制御した冷却ロールと接触させて冷却固化する半導電性フィルムの製造方法であって、冷却固化後の半導電性フィルムが、
(a)厚みの平均値が45〜100μmの範囲内で、かつ厚みの最大値が最小値の1〜1.3倍の範囲内であり、
(b)体積抵抗率の平均値が1.0×10 4 〜1.0×10 14 Ωcmの範囲内で、かつ体積抵抗率の最大値が最小値の1〜5倍の範囲内であり、
(c)JIS P 8115に規定されているMIT形試験機による耐折強さ試験法に従って、幅15mmの短冊型試験片を使用し、左右の折り曲げ角度135度、折り曲げ速度175c/s、及び厚み100μm当たりの荷重9.8Nの条件で測定した切断するまでの往復折り曲げ回数が20,000回以上であり、
(d)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張破断伸びが10%以上であり、
(e)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張弾性率が1.8GPa以上であり、
(f)JIS K 6252に従って測定したフィルムの押出方向(MD)の引裂強度(M)と、押出方向に対して直角方向(TD)の引裂強度(T)との比(M/T)が2/3〜3/2の範囲内であり、並びに
(g)示差走査熱量計(DSC)による熱分析により、150〜200℃の範囲内に10J/g以上の結晶化吸熱ΔHを示すピークが検知される
との特性(a)〜(g)を有する半導電性フィルムの製造方法。 - ポリエーテルエーテルケトン、及び該ポリエーテルエーテルケトン100重量部に対して5〜40重量部の導電性フィラーを含有する樹脂組成物を押出機に供給し、該樹脂組成物の温度を370〜395℃の範囲内に制御しながら、リップクリアランスを0.5mm以下に調整した環状ダイからチューブ状フィルムとして溶融押出し、次いで、溶融状態のチューブ状フィルムを80〜90℃の範囲内の温度に制御した冷却マンドレルを通して冷却固化する半導電性チューブ状フィルムの製造方法であって、冷却固化後の半導電性チューブ状フィルムが、
(a)厚みの平均値が45〜100μmの範囲内で、かつ厚みの最大値が最小値の1〜1.3倍の範囲内であり、
(b)体積抵抗率の平均値が1.0×10 4 〜1.0×10 14 Ωcmの範囲内で、かつ体積抵抗率の最大値が最小値の1〜5倍の範囲内であり、
(c)JIS P 8115に規定されているMIT形試験機による耐折強さ試験法に従って、幅15mmの短冊型試験片を使用し、左右の折り曲げ角度135度、折り曲げ速度175c/s、及び厚み100μm当たりの荷重9.8Nの条件で測定した切断するまでの往復折り曲げ回数が20,000回以上であり、
(d)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張破断伸びが10%以上であり、
(e)JIS K 7113に従って、幅10mm及び長さ100mmの試験片を用いて、引張試験機により、引張速度50mm/分及びチャック間距離50mmの条件で測定した任意方向での引張弾性率が1.8GPa以上であり、
(f)JIS K 6252に従って測定したフィルムの押出方向(MD)の引裂強度(M)と、押出方向に対して直角方向(TD)の引裂強度(T)との比(M/T)が2/3〜3/2の範囲内であり、並びに
(g)示差走査熱量計(DSC)による熱分析により、150〜200℃の範囲内に10J/g以上の結晶化吸熱ΔHを示すピークが検知される
との特性(a)〜(g)を有する半導電性チューブ状フィルムの製造方法。
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