JP4841986B2 - Method for controlling electrical resistance of rubber composition - Google Patents
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Description
本発明は、ゴム組成物に配合されるカーボンブラックの凝集を解き、ゴム組成物の電気抵抗の制御を容易にする、ゴム組成物の電気抵抗制御方法に関するものである。 The present invention relates to a method for controlling the electrical resistance of a rubber composition, in which the aggregation of carbon black blended in the rubber composition is released and the electrical resistance of the rubber composition is easily controlled.
従来より、複写機、プリンター、ファクシミリ等のOA機器に用いられる導電性ゴム部材(現像ロール、帯電ロール、中間転写ロール、中間転写ベルト、層形成ブレード等)の材料としては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム等のゴム材に、カーボンブラック等の導電剤や、硫黄等の加硫剤、オイル等の可塑剤といった各種添加剤を配合したものが用いられている(例えば、特許文献1参照)。そして、上記現像ロール等の導電性ゴム部材は、導電性を付与することにより、その用途に適するよう中抵抗領域の電気抵抗(半導電性)に設定される。
しかしながら、カーボンブラックの配合により、ゴム組成物の電気抵抗を、狙いとする中抵抗領域に制御しようとすると、そのカーボンブラックの添加量による電気抵抗の急激な変化がおこるため、実際には、このような制御を行うことは難しい。例えば天然ゴムのような低極性ゴム(極性基を殆ど有しないゴム)は、カーボンブラックとの親和度が低いために、そのゴムポリマー中にカーボンブラックを均一に分散させ難く、また、マスターバッチ法等の各種手法によりゴム組成物を混練した場合であっても、経時的に、上記カーボンブラックとゴムポリマーとが分離し、カーボンブラックの再凝集が生じやすくなる。そして、このようなカーボンブラックの不均一な分散や再凝集が生じると、カーボンブラック粒子同士が連なって接触し、新たな導電路を形成しやすくなるため、特に中抵抗領域で、カーボンブラックの添加量による電気抵抗の急激な変化がおこるようになるのである。なお、主に補強材として用いられる汎用のカーボンブラックを使用した場合、カーボンブラックの添加量が多くなり過ぎ、好ましくない。 However, if the electrical resistance of the rubber composition is controlled to the target intermediate resistance range by blending carbon black, the electrical resistance will change rapidly depending on the amount of carbon black added. It is difficult to perform such control. For example, low-polar rubber such as natural rubber (rubber that has almost no polar group) has a low affinity with carbon black, so that it is difficult to uniformly disperse carbon black in the rubber polymer. Even when the rubber composition is kneaded by various methods such as the above, the carbon black and the rubber polymer are separated with time, and reaggregation of the carbon black is likely to occur. When such non-uniform dispersion and re-aggregation of carbon black occurs, carbon black particles are brought into contact with each other and it becomes easy to form a new conductive path. A sudden change in electrical resistance with quantity occurs. In addition, when general-purpose carbon black mainly used as a reinforcing material is used, the amount of carbon black added is excessive, which is not preferable.
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、特に中抵抗領域で、ゴム組成物の電気抵抗の制御をしやすくする、ゴム組成物の電気抵抗制御方法の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for controlling the electrical resistance of a rubber composition that makes it easier to control the electrical resistance of the rubber composition, particularly in the middle resistance region.
上記の目的を達成するため、本発明のゴム組成物の電気抵抗制御方法は、ゴム組成物に、ミルにより老化防止剤とともに粉砕処理されたカーボンブラックを含有させ、そのゴム組成物の体積固有抵抗を中抵抗領域に制御するという構成をとる。 To achieve the above object, the electric resistance control method of the rubber composition of the present invention, the rubber composition is carbon black which has been pulverized together with antioxidant by mill, the volume resistivity of the rubber composition Is controlled to the middle resistance region.
すなわち、本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、カーボンブラックの凝集を解き、かつ再凝集の形成を抑制することのできる、極微細な粒径のカーボンブラックを得るための方法を検討した。そして、凝集を解くために粉砕機を用いることを想起し、各種粉砕機を試した結果、遊星ミル等のミルにより、老化防止剤とともにカーボンブラックの粉砕処理を行うと、カーボンブラックの凝集構造が良好に解かれ、しかも再凝集することも抑制される極微細なカーボンブラックが得られることを見出した。そして、このようにして改質されたカーボンブラックを、ゴム組成物に含有させたところ、カーボンブラックの分散性が良くなることから、カーボンブラック同士の接触による導電路の形成が抑制されてカーボンブラックの添加量増加による急激な電気抵抗の変化が抑制される。その結果、カーボンブラックの添加量に対し、電気抵抗の変化が緩やかとなる(カーボンブラック添加量による電気抵抗変化が小さくなる)ため、特に、中抵抗領域での電気抵抗の制御が実施しやすくなることを突き止め、本発明に到達した。 That is, the present inventor has intensively studied to solve the above problems. In the course of the research, a method for obtaining carbon black having an extremely fine particle size that can deagglomerate carbon black and suppress the formation of reaggregation was examined. As a result of recalling the use of a pulverizer to break up the agglomeration and as a result of trying various pulverizers , when carbon black is pulverized together with an antioxidant by a mill such as a planetary mill, the aggregate structure of carbon black is It has been found that an extremely fine carbon black that can be satisfactorily solved and also prevented from reaggregating can be obtained. Then, when the carbon black thus modified is contained in the rubber composition, the dispersibility of the carbon black is improved, so that the formation of a conductive path due to the contact between the carbon blacks is suppressed and the carbon black is suppressed. An abrupt change in electrical resistance due to an increase in the amount of added is suppressed. As a result, the change in electrical resistance is moderate with respect to the amount of carbon black added (the change in electrical resistance due to the amount of carbon black added becomes small), so that it is particularly easy to control the electrical resistance in the middle resistance region. As a result, the present invention has been reached.
本発明は、ゴム組成物に、ミルにより粉砕処理したカーボンブラックを含有させ、そのゴム組成物の体積固有抵抗を中抵抗領域に制御している。このような粉砕処理によって改質されたカーボンブラックを配合することにより、電気抵抗のばらつきが少なくなり、その配合量に対する電気抵抗の変化が緩やかになることから、特に、従来では困難であった中抵抗領域での制御が実施しやすくなる。そのため、例えばOA機器に用いられる導電性ロール(現像ロール、帯電ロール等)等といった、中抵抗領域の電気抵抗(半導電性)が要求されるゴム部材を製造する際に、その抵抗調整を容易にすることができる。一方で、このように微細化され改質されたカーボンブラックを用いることにより、ゴム組成物中にカーボンブラックを均一に分散させることができ、しかも、経時的に生じるカーボンブラックとゴムポリマーとの分離や、カーボンブラックの再凝集を抑制できることから、本発明のゴム組成物の電気抵抗制御方法により、高品質のゴム部材を製造することができる。他方、上記微細化により、カーボンブラックの配合量を通常より多めにしても、電気抵抗の急激な変化が生じず、その多量配合によるゴム部材の高硬度化を達成することができるため、自動車用の防振ゴム等の分野に適用することもできる。 In the present invention, carbon black pulverized by a mill is contained in the rubber composition, and the volume resistivity of the rubber composition is controlled in the middle resistance region. By blending carbon black modified by such a pulverization treatment, variation in electrical resistance is reduced, and the change in electrical resistance with respect to the blended amount becomes gradual. Control in the resistance region is easy to implement. Therefore, it is easy to adjust the resistance when manufacturing rubber members that require electrical resistance (semi-conductive) in the middle resistance region, such as conductive rolls (developing rolls, charging rolls, etc.) used in OA equipment. Can be. On the other hand, by using such refined and modified carbon black, it is possible to uniformly disperse the carbon black in the rubber composition and to separate the carbon black and the rubber polymer that occur with time. In addition, since reaggregation of carbon black can be suppressed, a high-quality rubber member can be produced by the electrical resistance control method for a rubber composition of the present invention. On the other hand, due to the above miniaturization, even if the blending amount of carbon black is larger than usual, there is no sudden change in electrical resistance, and it is possible to achieve high hardness of rubber members by blending a large amount thereof. It can also be applied to fields such as anti-vibration rubber.
特に、上記カーボンブラックの粉砕処理が、上記ミルに、カーボンブラックとともに、老化防止剤を投入して行われることから、上記処理済みカーボンブラックが、ゴム組成物中でより凝集しにくくなる。そのため、ゴム組成物の体積固有抵抗を中抵抗領域で制御することが、より実施しやすくなるという効果が得られる。 In particular, since the pulverization of the carbon black is performed by adding an anti-aging agent together with the carbon black to the mill, the treated carbon black is less likely to aggregate in the rubber composition . Therefore , controlling the volume specific resistance of the rubber composition in the middle resistance region has an effect that it is easier to implement.
また、上記老化防止剤が、フェノール系老化防止剤であると、ゴム組成物中での上記処理済みカーボンブラックの凝集改善効果に、より優れるようになる。 Moreover, it becomes more excellent in the aggregation improvement effect of the said processed carbon black in a rubber composition as the said anti-aging agent is a phenol type anti-aging agent.
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.
本発明は、ゴム組成物に、ミルにより老化防止剤とともに粉砕処理されたカーボンブラックを含有させ、そのゴム組成物の体積固有抵抗を中抵抗領域に制御する方法である。このような粉砕処理によって改質されたカーボンブラックを含有させることにより、電気抵抗のばらつきが少なくなり、その配合量に対するゴム組成物の体積固有抵抗の変化が緩やかになることから、ゴム組成物の体積固有抵抗の制御(1×102〜1×1013Ω・cmの範囲での制御)が実施しやすくなる。そして、本発明では、特に、従来では困難であった中抵抗領域(1×105〜1×109Ω・cmの範囲)での制御が実施しやすくなる。なお、上記ゴム組成物の体積固有抵抗の測定値は、JIS K6271に準じて測定した値である。 The present invention relates to a rubber composition, by incorporating a carbon black which has been pulverized together with antioxidant by mill is a method of controlling a medium resistance region volume resistivity of the rubber composition. By including the carbon black modified by such a pulverization treatment, variation in electric resistance is reduced, and the change in volume resistivity of the rubber composition with respect to the blending amount becomes gradual. Control of volume resistivity (control in the range of 1 × 10 2 to 1 × 10 13 Ω · cm) is facilitated. In the present invention, control in the middle resistance region (range of 1 × 10 5 to 1 × 10 9 Ω · cm), which has been difficult in the past, can be easily performed. The measured value of the volume resistivity of the rubber composition is a value measured according to JIS K6271.
上記ゴム組成物の主成分としては、特に限定されるものではなく、例えば、天然ゴム(NR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、エピクロロヒドリンゴム(ECO)、クロロプレンゴム(CR)、NBRとポリ塩化ビニル(PVC)のブレンドゴム(NBR−PVC)、水素化NBR(H−NBR)、アクリルゴム(ACM)、エチレンアクリルゴム(AEM)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、塩素化ポリエチレンゴム(CPE)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、イソプレンゴム(IR)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、シリコーンゴム(Q)等のゴム(原料ゴム)があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。なかでも、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、シリコーンゴム(Q)といった低極性ゴムは、カーボンブラックとの親和度が低く、そのために、本質的には、そのゴム組成物中にカーボンブラックを均一に分散させることが困難であったが、本発明によって、そのような問題は解消されるようになる。なお、上記ゴム組成物は、上記主成分のゴムと、上記粉砕処理したカーボンブラックのみであってもよく、また、必要に応じ、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、加工助剤、発泡剤、軟化剤、炭酸カルシウム等の充填剤等を適宜に配合してもよい。 The main component of the rubber composition is not particularly limited, and examples thereof include natural rubber (NR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), epichlorohydrin rubber (ECO), chloroprene rubber (CR), and NBR. Polyvinyl chloride (PVC) blend rubber (NBR-PVC), hydrogenated NBR (H-NBR), acrylic rubber (ACM), ethylene acrylic rubber (AEM), chlorosulfonated polyethylene (CSM), chlorinated polyethylene rubber ( Examples thereof include rubbers (raw rubber) such as CPE), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), butyl rubber (IIR), isoprene rubber (IR), ethylene-propylene rubber (EPM), and silicone rubber (Q). These may be used alone or in combination of two or more. Among them, low polarity rubbers such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), butyl rubber (IIR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), ethylene-propylene rubber (EPM), and silicone rubber (Q) are carbon black. Therefore, essentially, it was difficult to uniformly disperse carbon black in the rubber composition. However, according to the present invention, such a problem is solved. Become. The rubber composition may be only the main component rubber and the pulverized carbon black, and if necessary, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization aid, and a processing aid. An agent, a foaming agent, a softening agent, a filler such as calcium carbonate, and the like may be appropriately blended.
上記の、粉砕処理対象物となるカーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等の、導電性を有するカーボンブラックが用いられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。 As the carbon black to be the object to be pulverized, conductive carbon black such as furnace black, acetylene black, channel black or the like is used. These may be used alone or in combination of two or more.
上記カーボンブラックの粉砕処理に使用されるミルとしては、特に限定はないが、例えば、遊星ミル、撹拌ミル、振動ミルが、乾式処理が実施できることから、本発明において有利に用いることができる。なかでも、遊星ミルは、短時間に処理できることから、本発明において、より好ましく用いることができる。 The mill used for the carbon black pulverization process is not particularly limited. For example, a planetary mill, a stirring mill, and a vibration mill can be advantageously used in the present invention because dry processing can be performed. Especially, since a planetary mill can be processed in a short time, it can be used more preferably in the present invention.
上記遊星ミルは、公転するミル本体と、同方向および逆方向に自転するミルポットで構成されており、自転するミルポットの中に、粉砕媒体であるビーズと粉砕処理対象物(本発明ではカーボンブラック)とを投入し、公転・自転時に発生する遠心力でビーズを運転させ、粉砕処理する装置である。上記のように、ミルポットが自転・公転すなわち遊星運転することから、遊星ミルと呼ばれる。具体的には、栗本鉄工所社製のバッチ式高速遊星ミル「クリモトハイジー」BX384E等があげられる。 The planetary mill is composed of a revolving mill body and a mill pot that rotates in the same direction and in the opposite direction. In the rotating mill pot, beads serving as a grinding medium and an object to be ground (carbon black in the present invention) , And the beads are driven by the centrifugal force generated at the time of revolution or rotation and pulverized. As described above, the mill pot is called a planetary mill because it rotates and revolves, that is, operates in a planet. Specifically, there is a batch type high-speed planetary mill “Kurimoto Hygie” BX384E manufactured by Kurimoto Iron Works.
そして、上記遊星ミルの粉砕媒体であるビーズとしては、特に限定するものではないが、ステンレス球等の金属球が好適に用いられる。そして、その直径は1〜4mm程度のものが好ましく用いられ、特に直径2〜3mmのものが好ましく用いられる。 The beads that are the grinding media for the planetary mill are not particularly limited, but metal balls such as stainless steel balls are preferably used. A diameter of about 1 to 4 mm is preferably used, and a diameter of 2 to 3 mm is particularly preferably used.
上記遊星ミルによる粉砕処理条件としては、粉砕媒体であるビーズに対して、遠心加速度を10〜150Gの範囲に設定することが好ましく、より好ましくは100〜150Gである。さらに、上記粉砕機による粉砕処理時間は、1〜30分間に設定することが好ましく、より好ましくは3〜15分間である。すなわち、遠心加速度が10G未満では、カーボンブラックの凝集を解きより微細な粉砕処理がなされず、所望のカーボンブラックを得難く、逆に150Gを超えると、設備自体の耐久性に問題が生じるおそれがあるからである。また、粉砕処理時間が上記特定の範囲外、例えば、30分間を超え長過ぎると、処理コストがかかり、逆に1分間未満で短過ぎると、処理効果が充分に現れないからである。 As the grinding treatment conditions by the planetary mill, it is preferable to set the centrifugal acceleration in a range of 10 to 150 G, more preferably 100 to 150 G with respect to beads as a grinding medium. Furthermore, the pulverization time by the pulverizer is preferably set to 1 to 30 minutes, more preferably 3 to 15 minutes. That is, if the centrifugal acceleration is less than 10G, the carbon black is not aggregated and finer pulverization is not performed, and it is difficult to obtain the desired carbon black. Conversely, if it exceeds 150G, there is a possibility that the durability of the equipment itself may be problematic. Because there is. Further, if the pulverization time is out of the above-mentioned specific range, for example, more than 30 minutes and is too long, the processing cost is increased. On the other hand, if the pulverization time is too short in less than 1 minute, the treatment effect is not sufficiently exhibited.
このようにして得られたカーボンブラックは、凝集が解かれ極微細であり、水/エタノール/界面活性剤の混合溶媒に分散させ遠心沈降法で求めたストークス径が60nm〜130nmの範囲となる。そして、このものは再凝集が抑制されている。 The carbon black obtained in this manner is extremely fine because it is unagglomerated, and the Stokes diameter obtained by dispersing in a mixed solvent of water / ethanol / surfactant and determined by centrifugal sedimentation is in the range of 60 nm to 130 nm. And this thing has suppressed re-aggregation.
さらに、本発明では、上記カーボンブラックの粉砕処理の際に、カーボンブラックとともに老化防止剤が配合される。このように、上記老化防止剤を同時に配合することにより、この老化防止剤がカーボンブラック表面に吸着し、カーボンブラックの粉砕処理後の特性において、その処理済みカーボンブラックをゴム材料に混練した際、カーボンブラックが凝集構造をとり難くなり、結果、ゴム組成物の体積固有抵抗を中抵抗領域で制御することが、より実施しやすくなるという作用効果を奏する。上記老化防止剤としては、特に限定はないが、上記作用効果により一層優れることから、フェノール系老化防止剤を用いることが、より好ましい。 Furthermore, in the present invention, during the grinding process of the carbon black, anti-aging agent is formulated with carbon black. Thus, by blending the anti-aging agent at the same time, the anti-aging agent is adsorbed on the surface of the carbon black, and when the treated carbon black is kneaded into the rubber material in the characteristics after the pulverization treatment of the carbon black, As a result, it becomes difficult for carbon black to have an agglomerated structure, and as a result, controlling the volume resistivity of the rubber composition in the middle resistance region has the effect of being easier to implement. The anti-aging agent is not particularly limited, but it is more preferable to use a phenol-based anti-aging agent because it is more excellent due to the above-described effects.
上記フェノール系老化防止剤としては、例えば、2, 6- ジ- tert- ブチル- 4- メチルフェノール、2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール(MBMTB)、2,5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン(DBHQ)、2−tert−ブチル−6(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニレンアクリレート等があげられる。特に、改質効果が著しいという観点から、2, 6- ジ- tert- ブチル- 4- メチルフェノールを用いることが好ましい。これらフェノール系老化防止剤は、単独であるいは二種以上併せて用いられる。 Examples of the phenol-based antiaging agent include 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol (MBMTB), 2,5- Examples thereof include di-tert-butylhydroquinone (DBHQ), 2-tert-butyl-6 (3-tert-butyl-2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-methylphenylene acrylate, etc. Particularly, the modification effect is high. From a remarkable point of view, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol is preferably used, and these phenolic antioxidants may be used alone or in combination of two or more.
そして、上記老化防止剤を同時に配合する際、その配合量は、つぎのように設定することが、カーボンブラックの補強効果を維持させる点で好ましい。すなわち、カーボンブラックとの比率において、重量基準で、カーボンブラック:老化防止剤=9.5:0.5〜8:2の範囲に設定することが好ましい。 And when mix | blending the said anti-aging agent simultaneously, it is preferable at the point which maintains the reinforcement effect of carbon black that the compounding quantity is set as follows. That is, it is preferable to set the ratio of carbon black: anti-aging agent = 9.5: 0.5 to 8: 2 in terms of weight ratio with respect to carbon black.
なお、上記粉砕処理後のカーボンブラックの、原料ゴムへの配合割合は、そのゴム組成物の体積固有抵抗を、狙いとする中抵抗領域に制御するよう配合する割合であれば、特に限定されるものではないが、通常、上記原料ゴム100重量部(以下、「部」と略す)に対し、20〜100部の範囲で配合し、ゴム組成物の体積固有抵抗の制御を行う。このようにカーボンブラックの配合割合を広範囲に取り得ることから、従来では困難であった中抵抗領域での制御が実施しやすくなる。 The blending ratio of the carbon black after the pulverization treatment to the raw rubber is particularly limited as long as it is a blending ratio so that the volume specific resistance of the rubber composition is controlled to a target medium resistance region. Although it is not a thing, normally, it mix | blends in the range of 20-100 parts with respect to 100 weight part (henceforth "part") of the said raw rubber, and controls the volume specific resistance of a rubber composition. Thus, since the blending ratio of carbon black can be taken in a wide range, it becomes easy to carry out control in the middle resistance region, which has been difficult in the past.
そして、これらの材料を、ニーダー、ロール、ミキサー等の混練機により混練することにより、所望のゴム組成物を得ることができる。つぎに、このように調製されたゴム組成物を、押出成形等した後、加熱加硫したり、あるいは、プレス加硫したりして、所望の形状に形成することにより、目的とする導電性ゴム部材を製造することができる。なお、上記加硫成形時の加熱条件等は、特に限定されず、製造する製品の大きさや、使用するゴム等により、適宜設定される。 A desired rubber composition can be obtained by kneading these materials with a kneader such as a kneader, roll or mixer. Next, the rubber composition thus prepared is extruded, etc., and then heat vulcanized or press vulcanized to form a desired shape, thereby achieving the desired conductivity. A rubber member can be manufactured. In addition, the heating conditions at the time of the vulcanization molding are not particularly limited, and are appropriately set depending on the size of the product to be manufactured, the rubber to be used, and the like.
このようにして得られる導電性ゴム部材としては、カーボンブラックの分散により導電性が要求されるものであれば、特に限定はなく、例えば、複写機、プリンター、ファクシミリ等のOA機器に用いられる導電性ゴム部材(現像ロール、帯電ロール、中間転写ロール、中間転写ベルト、層形成ブレード)等があげられる。他方、上記カーボンブラックの微細化により、カーボンブラックの配合量を通常より多めにしても、電気抵抗の急激な変化が生じず、その多量配合によるゴム部材の高硬度化を達成することができるため、自動車用の防振ゴム等の分野に適用することもでき、さらに、この分野での適用に際し、本発明によって処理されたカーボンブラックを混練したゴムの電気抵抗が高いことから、異種金属を接着させる高硬度ゴム部材や電気絶縁性が必要な高硬度ゴム部材として使用することもできる。ここで、上記高硬度とは、JIS K6253に準拠し、タイプAデュロメータで測定し65以上のものをいう。 The conductive rubber member thus obtained is not particularly limited as long as the conductivity is required by dispersion of carbon black. For example, the conductive rubber member used in OA equipment such as a copying machine, a printer, and a facsimile is used. For example, a developing rubber member (developing roll, charging roll, intermediate transfer roll, intermediate transfer belt, layer forming blade). On the other hand, since the carbon black is made finer, even if the amount of carbon black is larger than usual, there is no sudden change in electrical resistance, and a high hardness of the rubber member can be achieved by the large amount of carbon black. It can also be applied to the field of anti-vibration rubber for automobiles, etc. Further, when applied in this field, the rubber mixed with the carbon black treated according to the present invention has a high electric resistance, so that different metals are bonded. It can also be used as a high-hardness rubber member or a high-hardness rubber member that requires electrical insulation. Here, the said high hardness means the thing of 65 or more measured with a type A durometer based on JISK6253.
つぎに、本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in detail based on examples. However, the present invention is not limited to these examples.
まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す材料を準備した。 First, prior to the examples and comparative examples, the following materials were prepared.
〔NR〕
天然ゴム
[NR]
Natural rubber
〔カーボンブラック(A)〕
トーカブラック#5500、東海カーボン社製
[Carbon black (A)]
Talker Black # 5500, manufactured by Tokai Carbon
〔カーボンブラック(B)〕
シーストSO、東海カーボン社製
[Carbon black (B)]
Seast SO, manufactured by Tokai Carbon
〔老化防止剤(i)〕
ノクラックNS−6、大内新興化学社製
[Anti-aging agent (i)]
NOCRACK NS-6, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
〔老化防止剤(ii)〕
ノクラック200、大内新興化学社製
[Anti-aging agent (ii)]
NOCRACK 200, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
〔酸化亜鉛〕
酸化亜鉛二種、三井金属鉱業社製
[Zinc oxide]
Two types of zinc oxide, manufactured by Mitsui Mining & Mining
〔ステアリン酸〕
ルナックS30、花王社製
〔stearic acid〕
LUNAC S30, manufactured by Kao
〔加硫促進剤〕
ノクセラーCZ−G、大内新興化学工業社製
[Vulcanization accelerator]
Noxeller CZ-G, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
〔硫黄〕
サルファックス200S、鶴見化学社製
〔sulfur〕
Sulfax 200S, manufactured by Tsurumi Chemical Co.
〔処理カーボンブラック(a)〜(e)の調製〕
上記カーボンブラック(A)および(B)と、老化防止剤(i)および(ii)とを用い、これらを、下記の表1に示す割合で、同表に示すビーズ径(粒径)のビーズとともに、遊星ミル(栗本鉄工所社製のバッチ式高速遊星ミル「クリモトハイジー」BX384E)に投入(投入容積全体の30%を占めるよう投入)した。その後、上記遊星ミルにより、下記の表1に示す条件(遠心加速度、処理時間)にてカーボンブラックの粉砕処理を行った。これにより、処理カーボンブラック(a)〜(e)を製造した。
[Preparation of treated carbon blacks (a) to (e)]
Using the carbon blacks (A) and (B) and the anti-aging agents (i) and (ii), the beads having the bead diameters (particle diameters) shown in the same table in the proportions shown in Table 1 below. At the same time, it was put into a planetary mill (batch type high-speed planetary mill “Kurimoto Hygie” BX384E manufactured by Kurimoto Iron Works Co., Ltd.) (charged to account for 30% of the total input volume). Thereafter, the planetary mill was used to pulverize carbon black under the conditions (centrifugal acceleration, treatment time) shown in Table 1 below. Thus, treated carbon blacks (a) to (e) were produced.
〔実施例1〜4、比較例1〕
NR100部と、処理カーボンブラック(a)を20〜60部と、酸化亜鉛5部と、ステアリン酸1部を、密閉式小型混練機(東洋精機製作所製、ラボプラストミル、容量100cc)を用いて混練した。その後、上記混練物に、加硫促進剤1部と、硫黄2.5部を、ロールを用いて混練して、導電性ゴム組成物を調製した。これを、実施例1とした。
[Examples 1 to 4, Comparative Example 1]
100 parts of NR, 20 to 60 parts of treated carbon black (a), 5 parts of zinc oxide, and 1 part of stearic acid were used in a closed type small kneader (Toyo Seiki Seisakusho, Labo Plast Mill,
実施例2では、上記処理カーボンブラック(a)に代えて、処理カーボンブラック(c)30部を配合した。それ以外は、実施例1と同様にして、導電性ゴム組成物を調製した。 In Example 2, 30 parts of treated carbon black (c) was blended in place of the treated carbon black (a). Other than that was carried out similarly to Example 1, and prepared the conductive rubber composition.
実施例3では、上記処理カーボンブラック(a)に代えて、処理カーボンブラック(d)30部を配合した。それ以外は、実施例1と同様にして、導電性ゴム組成物を調製した。 In Example 3, in place of the treated carbon black (a), 30 parts of treated carbon black (d) was blended. Other than that was carried out similarly to Example 1, and prepared the conductive rubber composition.
実施例4では、上記処理カーボンブラック(a)に代えて、処理カーボンブラック(e)30部を配合した。それ以外は、実施例1と同様にして、導電性ゴム組成物を調製した。 In Example 4, 30 parts of treated carbon black (e) was blended in place of the treated carbon black (a). Other than that was carried out similarly to Example 1, and prepared the conductive rubber composition.
比較例1では、上記処理カーボンブラック(a)に代えて、カーボンブラック(A)5〜40部を配合した。それ以外は、実施例1と同様にして、導電性ゴム組成物を調製した。 In Comparative Example 1, carbon black (A) 5 to 40 parts were blended in place of the treated carbon black (a). Other than that was carried out similarly to Example 1, and prepared the conductive rubber composition.
このようにして得られたゴム組成物を用い、そのゴム組成物の体積固有抵抗を、JIS K6271に準じて測定した。これらの結果を、下記の表2および表3に示した。 Using the rubber composition thus obtained, the volume resistivity of the rubber composition was measured according to JIS K6271. These results are shown in Tables 2 and 3 below.
上記の結果から、粉砕処理を行った実施例品となるカーボンブラックを用いたものは、比較例品のように未処理のカーボンブラックを用いたものと比較すると、カーボンブラックの添加量による体積固有抵抗の減少割合が小さいことがわかる。すなわち、実施例品のほうが体積固有抵抗が高くなっていることから、実施例品のほうが、カーボンブラックの分散が良くなっていることがわかる。また、上記表2および表3にもとづく、上記実施例1と、比較例1との、カーボンブラックの添加量の増加に伴うゴム組成物の体積固有抵抗の変動状況は、図1のグラフ図に示す通りであり、比較例1に比べ、実施例1では、中抵抗領域で、カーボンブラックの添加量による電気抵抗の急激な変化がおこっていないことがわかる。実施例品のほうが電気抵抗が高くなっていることから、実施例品のほうが、カーボンブラックの分散が良くなっていることがわかる。 From the above results, the sample using carbon black as an example product subjected to pulverization treatment is more specific to the volume depending on the amount of carbon black added than the one using untreated carbon black as in the comparative example product. It can be seen that the rate of decrease in resistance is small. That is, since the volume resistivity of the example product is higher, it can be seen that the example product has better carbon black dispersion. Moreover, the fluctuation state of the volume resistivity of the rubber composition accompanying the increase in the amount of carbon black added in Example 1 and Comparative Example 1 based on Table 2 and Table 3 is shown in the graph of FIG. As shown, compared to Comparative Example 1, in Example 1, it can be seen that there is no sudden change in electrical resistance due to the amount of carbon black added in the middle resistance region. Since the electrical resistance of the example product is higher, it can be seen that the dispersion of carbon black is better in the example product.
〔実施例5、比較例2〕
NR100部と、処理カーボンブラック(b)を45〜95部と、酸化亜鉛5部と、ステアリン酸1部を、密閉式小型混練機(東洋精機製作所製、ラボプラストミル、容量100cc)を用いて混練した。その後、上記混練物に、加硫促進剤1部と、硫黄2.5部を、ロールを用いて混練して、導電性ゴム組成物を調製した。これを、実施例5とした。
[Example 5, Comparative Example 2]
Using the NR100 parts, and 4 5-95 parts carbon black (b), zinc oxide 5 parts, 1 part of stearic acid, a sealed type small kneader (manufactured by Toyo Seiki Seisaku, Laboplastomill,
比較例2では、上記処理カーボンブラック(b)に代えて、カーボンブラック(B)25〜95部を配合した。それ以外は、実施例5と同様にして、導電性ゴム組成物を調製した。 In Comparative Example 2, 5-95 parts of carbon black (B) 2 was blended in place of the treated carbon black (b). Otherwise, a conductive rubber composition was prepared in the same manner as in Example 5.
このようにして得られたゴム組成物を用い、そのゴム組成物の体積固有抵抗を、JIS K6271に準じて測定した。これらの結果を、下記の表4および表5に示した。 Using the rubber composition thus obtained, the volume resistivity of the rubber composition was measured according to JIS K6271. These results are shown in Tables 4 and 5 below.
上記の結果から、粉砕処理を行った実施例品となるカーボンブラックを用いたものは、比較例品のように未処理のカーボンブラックを用いたものと比較すると、カーボンブラックの添加量による体積固有抵抗の減少割合が小さいことがわかる。すなわち、実施例品のほうが体積固有抵抗が高くなっていることから、実施例品のほうが、カーボンブラックの分散が良くなっていることがわかる。また、上記表4および表5にもとづく、上記実施例5と、比較例2との、カーボンブラックの添加量の増加に伴うゴム組成物の体積固有抵抗の変動状況は、図2のグラフ図に示す通りであり、比較例2に比べ、実施例5では、中抵抗領域で、カーボンブラックの添加量による電気抵抗の急激な変化がおこっていないことがわかる。 From the above results, the sample using carbon black as an example product subjected to pulverization treatment is more specific to the volume depending on the amount of carbon black added than the one using untreated carbon black as in the comparative example product. It can be seen that the decrease rate of resistance is small. That is, since the volume resistivity of the example product is higher, it can be seen that the example product has better carbon black dispersion. Moreover, the fluctuation state of the volume specific resistance of the rubber composition according to the increase in the amount of carbon black in Example 5 and Comparative Example 2 based on Table 4 and Table 5 is shown in the graph of FIG. As shown, compared to Comparative Example 2, in Example 5, it can be seen that there is no sudden change in electrical resistance due to the amount of carbon black added in the middle resistance region.
なお、本発明者は、実施例のNRに代えて、ECO、NBR、EPDM等の他のゴムを用いた場合も、他の実施例と同様に、カーボンブラックの分散が良くなっていることを実験により確認している。 In addition, the present inventor confirmed that the dispersion of carbon black is improved in the case of using other rubbers such as ECO, NBR, and EPDM instead of the NR of the examples as in the other examples. Confirmed by experiment.
本発明のゴム組成物の電気抵抗制御方法は、カーボンブラックの分散により体積固有抵抗を中抵抗領域に制御することが要求されるゴム部材(現像ロール、帯電ロール、中間転写ロール等)の製造分野に有効利用することができる。他方、上記方法では、カーボンブラックの微細化により、カーボンブラックの配合量を通常より多めにしても、電気抵抗の急激な変化が生じず、その多量配合によるゴム部材の高硬度化を達成することができるため、自動車用の防振ゴム等の分野に適用することもでき、さらに、この分野での適用に際し、本発明によって処理されたカーボンブラックを混練したゴムの電気抵抗が高いことから、異種金属を接着させる高硬度ゴム部材や電気絶縁性が必要な高硬度ゴム部材として使用することもできる。 The method of controlling the electrical resistance of the rubber composition of the present invention is a manufacturing field of rubber members (developing rolls, charging rolls, intermediate transfer rolls, etc.) that are required to control the volume resistivity in the middle resistance range by dispersing carbon black Can be used effectively. On the other hand, in the above method, even if the amount of carbon black is larger than usual due to the refinement of carbon black, there is no sudden change in electrical resistance, and high hardness of the rubber member is achieved by the large amount of carbon black. Therefore, it can also be applied to the field of anti-vibration rubber for automobiles and the like. Further, in application in this field, since the electric resistance of rubber kneaded with carbon black treated according to the present invention is high, It can also be used as a high-hardness rubber member for bonding metals or a high-hardness rubber member that requires electrical insulation.
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