JP5438987B2

JP5438987B2 - ゴム成形体

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Publication number: JP5438987B2
Application number: JP2009030006A
Authority: JP
Inventors: 行彦石橋; 恭久上田; 禎之山元; 博宣町田; 勉之中井; 拓治小向
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-02-12
Also published as: JP2010185006A

Description

本発明は、カーボンナノチューブが配合されることにより導電性を有するゴム成形体に関する。

複写機、ＯＣＲ、ＡＴＭなどで使用される紙送りローラ等のゴムローラ、コンベアの部品として使用されるゴムローラ、工作機械摺動用ワイパー、搬送用又は伝動用ベルト、複写機の静電気除去用ブラシ等の各ゴム製品で使用されるゴムは、静電気の蓄積を防止するために帯電防止処理をすることが多い。帯電防止処理の１つの方法としては、ゴムに導電性を付与することが広く知られている。

従来、ゴムに導電性を付与するために、導電性カーボンブラックが配合されることが広く行われている。また、近年、機械的特性に優れたカーボンナノチューブをゴム組成物に配合して、ゴムに導電性を持たせることが試みられつつある（例えば、特許文献１参考）。

特開２００６−１２４４５９号公報

ところで、ゴムに十分な帯電防止効果を持たせるためには、ゴムの体積抵抗率を１０^８Ω・ｃｍ未満にする必要があるといわれている。しかし、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ未満となるように、ゴム組成物にカーボンブラックを大量に配合すると、ゴムは黒色となりその明度が極めて低くなる。また、カーボンナノチューブは通常、ナノオーダ或いは数μｍ程度の長さを有することが一般的である。しかし、このようなカーボンナノチューブを用いた場合、体積抵抗率を１０^８Ω・ｃｍ未満としようとすると、大量に配合する必要があり、ゴムが黒色となりその明度が極めて低くなる。

一方、上記ゴム製品の表面を構成し、かつ使用時に他の部材に接触するゴムは、明度が低く黒色であると、ゴム製品表面から他の部材に色写りが生じるという問題がある。特に、紙送りローラ等の紙に接触するゴム製品は、ゴム製品の明度が低いと紙への色写りが生じやすい。

そこで、本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、体積抵抗率が十分に低いにもかかわらず、明度が高いゴム成形体を提供することを目的とする。

本発明に係るゴム成形体は、カーボンナノチューブを、ゴム成分１００重量部に対して２．０重量部以下配合したゴム組成物を加硫して得られたものであって、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ未満で明度が２８以上であることを特徴とするものである。

上記カーボンナノチューブの長さは、５０μｍ以上であることが好ましく、５０〜２００００μｍであることが特に好ましい。また、カーボンナノチューブの直径は例えば、３〜３０ｎｍである。

本発明においては、明度を高くしつつ体積抵抗率を低くすることによって、ゴム製品から他の部材への色写りを防止しつつ、十分な帯電防止効果を有するゴム成形体を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係るゴム成形体は、ゴム成分にカーボンナノチューブやその他の添加剤を配合し、これらを混練り混合して得られたゴム組成物を加硫して成形したものである。ゴム成形体は、他の部材に接触したときの色写りが問題となり、かつ静電気の蓄積を防止する必要がある用途で使用されるものである。

具体的には、ゴム成形体は、複写機、ＯＣＲ、ＡＴＭなどで使用されるゴムローラ、より具体的には紙送りローラ、又は搬送用又は伝動用ベルトに使用されるものである。ゴム成形体は、紙送りローラでは、例えばローラの外周面を構成するものに使用される。またゴム成形体は、搬送用又は伝動用ベルトでは、ベルト表面を構成するものとして使用され、具体的には紙等の搬送物に接触・搬送するための搬送面等を構成する。さらに、ゴム成形体は、コンベアの部品として使用されるゴムローラ、特にベルトとローラの摩擦部分で静電気が発生し、摩耗分の製品への色写りや汚れが問題になる場合に使用され、また工作機械摺動用ワイパー、複写機の静電気除去用ブラシ等にも使用可能である。ゴム成形体はこれらゴム製品でも、例えば他の部材に接触する製品表面を構成する部分に使用される。

上記ゴム組成物に使用されるゴム成分としては、ミラブルウレタン、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコンゴム（ＶＭＱ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、クロルスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、またはこれらの混合物等が使用されるが、ゴム成形体が紙送りローラに使用される場合、ゴム成分としては好ましくはミラブルウレタンが使用される。

ゴム成分に配合されるカーボンナノチューブは、チューブ状の炭素繊維であって、例えば特許第３８５４９５８号公報、特開２００６−１２４４５９号、特開２００２−２６６１７０号公報等に記載される公知の方法で製造されたものが使用される。本実施形態では、少量のカーボンナノチューブでゴム成形体に高い導電性を付与するために、カーボンナノチューブとしては繊維長の長いものが使用される。カーボンナノチューブは、繊維長が長すぎると、製造が困難であるので、カーボンナノチューブの長さは、５０μｍ以上、好ましくは５０〜２００００μｍである。また、カーボンナノチューブの直径（繊維外径）は、３〜３０ｎｍ、好ましくは３〜２０ｎｍである。

本実施形態において、ゴム成形体の体積抵抗率は、帯電防止のために１０^８Ω・ｃｍ未満とされる。また、ゴム成形体の明度が低くなると、紙等の他の部材への色写りが発生するため、ゴム成形体の明度は２８以上にされ、好ましくは３８以上にされ、その外観は白色又は灰色とされている。このような体積抵抗率及び明度の両方が得られるように、本実施形態では、ゴム組成物にはゴム成分１００重量部に対してカーボンナノチューブが２．０重量部以下配合される。

本実施形態におけるゴム組成物には、カーボンナノチューブ以外に、脂肪酸、加工助剤、加水分解防止剤、ホワイトカーボン、白色顔料、可塑剤、有機過酸化物等の加硫剤等の公知の添加剤が配合されている。但し、ゴム成形体の明度が低下しないように、カーボンブラックは、ゴム組成物に実質的に配合されていない。

ゴム成分に上記添加剤及びカーボンナノチューブを配合したものは、例えば公知の２本ロール機等で混練りし、ゴム中にカーボンナノチューブやその他添加剤を均一に混合・分散させた後、例えば加熱・加圧によって加硫成形し、ゴム成形体として得られる。なお、２本ロール機とは、２本のローラ間で一方のロールにゴムを巻き付けつつ、他方のロールでその巻き付けられたゴムを圧延し、せん断力によりそれら２つのロール間でゴムを混練りするものである。また、カーボンナノチューブは、混練りされる間に、少なくとも一部が切断されても良い。

本発明について以下実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
ミラブルウレタン１００重量部に、カーボンナノチューブを含む各種添加剤を表１に示す重量部配合したものを、２本ロール機（関西ロール社製、８インチロール機）にて混練りして圧延してシート状のゴム組成物を得た。このゴム組成物を温度１６０℃、圧力１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２で２０分間プレス成型して加硫し、幅１２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚み２ｍｍのシート状のゴム成形体を得た。

カーボンナノチューブ１について、電界放出型ＳＥＭ（Hitachi：Ｓ−４３００）を用いて長さを測定したところ、長さは２５０〜７５０μｍに分布していた。また、電界放出型ＴＥＭ（Hitachi：ＨＦ−２０００）を用いて直径を測定したところ、直径は３〜３０ｎｍに分布していた。
カーボンナノチューブ２の長さ及び直径について同様に測定したところ、長さが０．１〜１０μｍ、直径が１０〜２０ｎｍに分布していた。
導電性カーボンブラックとしては、ケッチェンブラック（製品名．ケッチェン・ブラック・インターナショナル（株）製）を使用した。

［実施例２］
ミラブルウレタン１００重量部に対して、カーボンナノチューブを１重量部配合した点を除いて実施例１と同様に実施した。

［実施例３］
ミラブルウレタン１００重量部に対して、カーボンナノチューブを２重量部配合した点を除いて実施例１と同様に実施した。

［比較例１］
ゴム組成物にカーボンナノチューブを配合しなかった点を除いて実施例１と同様に実施した。

［比較例２］
実施例１に比べて繊維長が短いカーボンナノチューブを使用した点を除いて、実施例１と同様に実施した。

［比較例３］
カーボンナノチューブの代わりに導電性カーボンブラックを使用した点を除いて、実施例１と同様に実施した。

上記各実施例および比較例で得られたシート状のゴム成形体について、以下の方法によって物性を評価した。評価結果を表１に示す。

［体積抵抗率］
三菱化学社製ロレスタ−ＧＰ、三菱化学社製ハイレスタ−ＵＰを用いて測定した。

［摩耗試験］
ＪＩＳＫ６２６４−１９９３ピコ摩耗試験にしたがって、ゴム成形体の耐磨耗性を確認した。ピコ磨耗試験では、荷重を４４Ｎとして、ターンテーブルの回転速度を毎分６０±２回とした。また、回転数は正転２０回、逆転２０回を各々２回繰り返し、合計８０回とした。

［明度］
色彩色差計ＣＲ−２００（ミノルタ社製）を用いて測定した。

表１から明らかなように、実施例１〜３においては、繊維長が長いカーボンナノチューブを使用したことによって、比較的少量のカーボンナノチューブを配合しただけでも、高い導電性を有するゴム成形体を得ることができた。またこれらゴム成形体は、少量のカーボンナノチューブしか含んでいないので、明度は高く、その外観を灰色とすることができた。

一方、比較例２、３においては、繊維長の短いカーボンナノチューブや導電性カーボンブラックを使用したため、明度を高くしようとしてこれらの配合量を少なくすると、十分に高い導電性を得ることができなかった。また、比較例１では、カーボンナノチューブが配合されておらず、十分な導電性を有するゴム成形体を得られなかった。

また実施例１〜３の磨耗容積は、繊維長の短いカーボンナノチューブや導電性カーボンブラックを使用した比較例に比べて低くなっており、繊維長の長いカーボンナノチューブを使用することによってゴムの耐摩耗性が向上したことが理解できる。

Claims

カーボンナノチューブを、ゴム成分１００重量部に対して２．０重量部以下配合したゴム組成物を加硫して得られたものであって、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ未満で明度が２８以上であり、
前記カーボンナノチューブは、長さが２５０〜７５０μｍであり、直径が３〜３０ｎｍであることを特徴とするゴム成形体。