JPH03190964A - ゴム組成物の製造方法 - Google Patents

ゴム組成物の製造方法

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JPH03190964A JP32874289A JP32874289A JPH03190964A JP H03190964 A JPH03190964 A JP H03190964A JP 32874289 A JP32874289 A JP 32874289A JP 32874289 A JP32874289 A JP 32874289A JP H03190964 A JPH03190964 A JP H03190964A
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政晴 高橋
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勉 中村
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導電領域(10”〜1010Ω・釧)で安
定した電気抵抗率を示すゴム製品を与えるゴム組成物及
びゴl\硬化物並びに該ゴム組成物の製造方法に関する
〔従来の技術〕
従来、電気絶縁性を示すゴム状物質に導電性材料を配合
した導電性ゴムは種々知られており、例えば導電性材料
としてカーボンブラック等を配合し、電気抵抗を10−
1〜1−02Ω・(7)の範囲にした導電性ゴムが広い
分野で応用されている。
一方、電気絶縁性ゴム状物質の一つであるシリコーンゴ
ムは、耐熱性、耐寒性、耐候性に優れ、電気絶縁性ゴム
として多く利用されているが、他のゴム状物質と同様に
導電性材料を添加することで、導電性シリコーンゴムと
しても実用化されている。
この場合、導電性シリコーンゴムに添加する導電性材料
としては、例えばカーボンブラックやグラフアイl〜、
銀、ニッケル、銅等の各種金属粉、各種非導電性粉体や
単繊維表面を銀等の金属で処理したもの、炭素繊維、金
R繊維などを混合したものが、シリコーンゴムがもつ特
異な特性を損なうことなくその導電性利料の種類および
充填量によりシリコーンゴムの電気抵抗率をio’0〜
]0−3Ω・c1118度まで低下させ得ることから頻
繁に使用されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、シリコーンゴムにケッチエンブラック、
アセチレンブラック等の導電性カーボンブラックを配合
した場合、1.0″′−10”Ω・onという半導電領
域では電気抵抗率のバラツキが極めて犬きくなり、電気
抵抗率を安定化させることは困難であった。これは成形
条件によりカーボンの分散が著しく変化することが原因
であると考えられる。
ところが、最近OA機器の部品、例えば乾式複写機にお
ける帯電ロール、転写ロール、現像ロール、紙送りロー
ル、定着ロール、加圧ロール、除− 電ロール、クリーニングロール、オイル塗布ロール等の
ゴムロール材或いはクリーニングロルード、定着ベルト
等のゴム部材として、特に半導電領域の材料の必要性が
高まり、このため半導電領域での電気抵抗率変動が少な
く、安定した電気抵抗率を示すゴ18製品が求められて
いる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、半導電領域
での電気抵抗率の変動が極めて狭く、電気抵抗率が成形
条件に左右されずに安定しているゴム製品を与えるゴム
組成物及び該ゴム組成物を硬化することによって得られ
るゴム硬化物並びに該ゴム組成物の製造方法を提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、下記平均組
成式(1)で示されるオルガノポリシロキサンと導電性
カーボンブラックとを含むシリコーンゴム組成物(A)
と、下記平均組成式(2)で示されるオルガノポリシロ
キサンを含むシリコーンゴム組成物(B)とを混合する
ことにより得られるゴム組成物の電気抵抗率が、103
〜]010Ω・mの間できわめて安定したゴム製品を与
えることを知見した。
平均組成式(]、) R′nSj○、−n            −・・−
(1)(但し、Roは非置換又は置換の一価炭化水素を
示すが、R1中メチル基は95モル%以下であり、nは
」595〜2.05の正数である。)平均組成式(2) %式%(2) (但し、R′″は非置換又は置換の一価炭化水素を示す
が、R2中メチル基は98モル%以上であり、mは1.
95〜2.05の正数である。)即ち、−に記平均組成
式(1)で示されるオルガノポリシロキサンと導電性カ
ーボンブラックとを含むシリコーンゴム組成物(A)と
、」1記平均組成式(2)で示されるオルガノポリシロ
キサンを含むシリコーンゴム組成物(B)とを上記配合
方法より混合したゴム組成物は、半導電領域での電気抵
抗率が成形条件に左右されず、非常に安定で、− 6一 従来のシリコーンゴムに単に導電性カーボンブラックを
添加したものが4〜6桁ものバラツキがあるのに対しわ
ずか1桁枠度のバラツキであると共に、成形加工性、加
硫特性、ゴム弾性が良好で低硬度である一ヒ、導電性カ
ーボンの脱落がないゴム硬化物を与えることを知見し、
本発明をなすに至ったものである。
従って、本発明は上記平均組成式(1)で示されるオル
ガノポリシロキサンと導電性カーボンブラックとを含む
シリコーンゴム組成物(A)と、−]二記事均組成式(
2)で示されるオルガノポリシロキサンを含むシリコー
ンゴム組成物(B)とを混合することにより得られるゴ
ム組成物及び該ゴム組成物を硬化してなる硬化物、並び
に上記シリコーンゴム組成物(A)とシリコーンコム組
成物(B)とを混合することを特徴とするゴム組成物の
製造方法を提供する。
以下、本発明につき更に詳述する。
本発明のゴム組成物は、上述したように、導電性カーボ
ンブラックを含むシリコーンゴム組成物(A)と導電性
カーボンブラックを含まないシリコーンゴム組成物(B
)とからなるものであるが、まずシリコーンゴム組成物
(A)は、下記平均組成式(1)で示すオルガノポリシ
ロキサンを含む。
R:Sj○4−、         −−−− (1)
ここで、R1は非置換又は置換の一価炭化水素基で、好
ましくは炭素数1〜10のものである。
具体的には、メチル基、エチル基、プロピル等のアルキ
ル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロ
アルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、シ
クロアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール
基、あるいはこれらの基の水素原子が部分的にフッ素原
子2塩素原子。
グロロメチル基、γ−1−リフロロプロピル基、パーフ
ロロアルキル基、シアノ基などの有機基で置換されたハ
ロゲン化炭化水素基、シアノ化炭化水素基等が例示され
るが、R1中メチル基は95モル%以下であることが必
要である。また、工)は1.95〜2,05の正数であ
る。
」上記オルガノポリシロキサンとしては、特に該8 オルガノポリシロキサンの主鎖がジメチルポリシロキサ
ン単位からなり、これにフェニル基、ビニル基を導入し
たものが好適に用いられる。この場合、メチル基はR1
1000ル%以下で、より好ましくは50〜80モル%
であり、フェニル基はR195〜20モル%、ビニル基
はR′中0.001〜10モル%であることが好適であ
る。
また、オルガノポリシロキサンとしては、粘度10,0
00−10,000,0OOcs、特に’L00,00
0−10,000,0OOcs (25℃)のものが好
適に用いられる。
また、」1記シリコーンゴム組成物(A)は導電性カー
ボンブラックを含むが、導電性カーボンブラックとして
は、通常導電性ゴム組成物に常用されているものが使用
し得、例えばアセチレンブラック、コンダクティブファ
ーネスブラック(CF)、スーパーコンダクティブファ
ーネスブラック(S CF)、エクストラコンダクティ
ブファーネスブラック(X、C,F)、コンダクティブ
チャンネルブラック(CC)、1500℃程度の高温で
熱処理されたファーネスブラックやチャンネルブラック
等を挙げることができる。具体的には、アセチレンブラ
ックとしては電化アセチレンブラック(電気化学社製)
、シャウニカンアセチレンブランク(シャウニガンケミ
カル社製)等が、コンダクティブファーネスブラックと
してはコンチネックスCF(コンチネンタルカーボン社
製)、パルカンC(キャボット社製)等が、スーパーコ
ンダクティブファーネスブラックとしてはコンチネック
ス5CF(コンチネンタルカーボン社製)、パルカンS
C(ギヤボッ1−社製)等が、エクストラコンダクティ
ブファーネスブラックとしてはmH3−500(加力−
ボン社製)、パルカンXC−72(キャボット社製)等
が、コンダクティブチャンネルブラックとしてはコウラ
ッタスL(デグノサ社製)等が例示され、また、ファー
ネスブラックの一種であるケッチエンブラックEC及び
ケッチエンブラックEC−6oOJD(ケッチエンブラ
ックインターナショナル社製)を用いることもできる。
9〜 0 導電性カーボンブラックの添加量は、こわらの1種を単
独で又は2種以上を併用し、平均組成式(1)で示され
るオルガノポリシロキサン量100部(重量部、以下同
じ)に対して1〜50部、より好ましくは3〜20部と
することが望ましい。添加量が1一部未満では所望の導
電性を得るとかできず、一方50部を超えるとゴム組成
物が硬くなって成形加工性が低下したり、硬化物の機械
的強度が低下する場合がある。
一方、シリコーンゴム組成物(B)は、下記平均組成式
(2)で示すオルガノポリシロキサンを含む。
式、5jO4−、n”・”(2) ここで、R2は、上記R゛と同様の非置換又は置換−価
炭化水素基であるが、R2中のメチル基が98モル%以
上であることが必要である。より好ましくは、R2はメ
チル基以外にビニル基を0.001−〜2モル%含むも
のである。
なお、平均組成式(2)で示されるオルガノポリシロキ
サンの本発明ゴム組成物中の含有量は5〜95重量%、
特に20〜80重量%とすることが好ましい。
本発明のゴム組成物は、上記(1−)式のオルガノポリ
シロキサン、導電性カーボンブラック、」上記(2)式
のオルガノポリシロキサンを含有するものであるが、こ
の場合(1)式のオルガノポリシロキサンと導電性カー
ボンブラックとを含むゴム組成物(A)を調製し、一方
(2)式のオルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴ
ム組成物(B)を調製し、これら両シリコーンゴム組成
物(A)、(B)を混合することにより、本発明のゴム
組成物を製造することが必要で、これにより組成物(A
)に分散したカーホンブラックの相が組成物(B)にマ
クロ分散(ここで、マクロ分散とは0.1声〜100−
の大きさを意味する)し、体積抵抗率が安定する。
即ち、R1中メチル基が95モル%以下の平均組成式(
1)で示されるオルガノポリシロキサンと導電性カーボ
ンブラックとを含むシリコーンゴム組成物(A)と、R
2中メチル基が98モル%以」−の平均組成式(2)で
示されるオルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム
組成物(B)とは、0.1−から]−〇〇/lH1の2
相がマクロ的に分散した海鳥構造を形成する。組成式(
1)と(2)で示されるオルガノポリシロキサンは、互
にメチル基の含有率が異なるため、組成物(A)と(B
)とは分子レベルでは相溶しない。この場合、カーボン
ブラックはメチル基が少ないほどオルガノポリシロキサ
ンと強い相互作用を生ずるため、組成物(A)に添加さ
れたカーボンブラックは、組成物(B)には移行せず、
従って、組成式(1)で示されるオルガノポリシロキサ
ンにカーボンブラックが均一に分散し、更にこの組成物
(A)がマクロ的に組成物(B)と分散し、体積抵抗率
が安定化する。
これに対し、導電性カーボンブラックを予めシリコーン
ゴム組成物(B)に配合しておき、このシリコーンゴム
組成物(B)に導電性カーボンブラックを含まないシリ
コーンゴム組成物(A)を混合した場合、或いは上記3
成分を同時に混合した場合などは、導電性カーボンブラ
ックは上記したようにはマクロ分散せず、従来と同様な
不安定なミクロ分散(ここで、ミクロ分散とは、配合す
る導電性カーボンブラック自体の大きさ程度を意味する
)となるため、得られるゴム組成物の体積抵抗率は不安
定となる。また、組成式(1)と(2)のオルガノポリ
シロキサンを予めブレンドし、これに導電性カーボンブ
ラックを添加した場合も、カーボンブラックはマクロ分
散せず、体積抵抗率は不安定になる。
ここで、上記シリコーンゴム組成物(A、)は、(1)
式のオルガノポリシロキサンと導電性カーボンブラック
とを混合することにより得られるが、混合方法としては
均一に混合できればよく、例えばバンバリーミキサ−1
加圧ニーダ−12本ロール、3本ロールなどの通常のゴ
ム配合用機器を用いて混練する方法を好適に採用するこ
とができる。
なお、シリコーンゴム組成物(A)には、必要に応じ、
湿式シリカ、乾式シリカ、石英粉、シリ13− 4− コーンオイル、カーボンファンクショナルシランなどを
配合してもよい。
一方、シリコーンゴム組成物(B)は、式(2)のオル
ガノポリシロキサンのみからなる構成としてもよいが、
組成物(A)と同様に必要によりシリコーンゴム組成物
に通常配合される成分、例えば湿式シリカ、乾式シリカ
、石英粉、末端水酸基低粘度シリコーンオイル、カーボ
ンファンクショナルシランなどを配合することもできる
。これら成分を混合してシリコーンゴム組成物(B)を
製造する場合の混合方法としては、上述した組成物(A
)の混練方法と同様の方法を採用することができる。
なお、シリコーンゴム組成物(B)としては、一般に市
販されているものを好適に用いることができ、具体的に
は商品名KE931 u、 KE951. u、KE5
20.KE555u (以上、信越化学工業■製)など
を挙げることができる。
上記シリコーンゴム組成物(A)、(B)は、重量比で
5=95〜95:5 、特に20 : 80〜80:2
0の割合で混合することが、所望の電気抵抗率を達成す
る点で好ましい。
また、シリコーンゴム組成物(A)、(B)を混合する
方法としても、バンバリーミキサ−1加圧ニーダ−12
本ロール、3本ロールなどの通常のゴム配合機器を用い
て混練りする方法を採用することができる。なおこの場
合、混練りを良好にするため、必要により石英粉、湿式
あるいは乾式シリカ、通常合成ゴムに使用されるプロセ
スオイル、カーボンファンクショナルシラン、変性シリ
コーンオイルを添加してもよい。
本発明のゴム組成物は、通常の方法で加硫、硬化させる
ことができる。この場合、硬化剤としては、導電性シリ
コーンゴムの加硫に使用されるラジカル反応、付加反応
、縮合反応等を利用して加硫、硬化させるものであれば
、その硬化機構に制限はなく、従来公知の種々の硬化剤
を用いることができる。例えば、ジ−t−ブチルパーオ
キサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチル
パーオキシ)ヘキサン等のアルキル過酸化物、ジクミル
パーオキサイ1−等のアルアルキル過酸化物等の有機過
酸化物が挙げられるほか、付加反応硬化剤として、−分
子中に少なくともけい素原子に結合した水素原子を2個
以上含有するオルガノハイドロジエンポリシロキサンと
白金系触媒が、また、縮合硬化剤として、多官能のアル
コキシシラン又はシロキサンと有機金属酸塩等が使用で
きる。なお、硬化剤の添加量は、通常の導電性シリコー
ンゴムに対する使用量と同様でよい。
また、本発明に係るゴム組成物は、加圧成形、押出成形
、射出成形、カレンダー成形等の通常の方法によって成
形加工して硬化し、製品とすることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、半導電領域での電気抵抗率が成形条件
によって左右されず、極めてバラツキが少なく安定して
いると共に、成形加工性、加硫特性、ゴム弾性が良好で
ある上、導電性カーボンブラックの脱落がないゴム硬化
物を与えるものであり、従って本発明のゴム組成物及び
ゴム硬化物は、例えば乾式複写機における帯電ロール、
転写ロール、現像ロール、紙送りロール、定着ロール、
加圧ロール、除電ロール、クリーニングロール、オイル
塗布ロール等のゴムロール材、クリーニングベルト、定
着ベル1−などのゴム部材等の事務機器分野、あるいは
電気工業分野、自動車部品等の輸送機分野など、広範囲
な応用分野を有するものである。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない
。なお、以下の例において部はいずれも重量部である。
〔実施例1〜3.比較例1〕 下記の各成分を加圧ニーダ−を用いて配合し、シリコー
ン組成物IAを得た。
組成 (])(CH,)2Sio単位89.85モル%と(C
H2二CH) (CH3) S IO単位0.15モル
%と(C5H,)(CH3) S i○単位10モル%
とからなる重合度が8000のメチルフエニ17 =18− ルビニルシロキサン生ゴム    100部(2)ケッ
チエンブラックEC*1)      7部*1)ケッ
チエンブラックインタ−ナシ1ナル社製 一方、下記成分をニーダ−を用いて混練りし、シリコー
ンゴム組成物1Bを得た。
組成 (3)(cn3)2sio単位99.85モル%と(C
H2=CH)(CH3)Sj○単位○、15モル%とか
らなる重合度が8000のジメチルビニルポリシロキサ
ン生ゴム ]、 O0重量部(4)シリカ微粉末〔比表
面@200 ml g (商品名工ロジル2002日本
アエロジル社製)〕15部 (5)末端が水醸基で封鎖されて平均重合度が20のジ
メチルシロキサンオイル     5部次に、上記組成
物IAに組成物1Bを第1表に示す割合でロールを用い
て配合し、これにジクミルパーオキサイドを第1表に示
す割合で添加してコンパウンドを調製した。次いで、こ
れを170’C、100ki / cn’fの条件で1
−0分間加熱・加圧し、−穀物性を測定するための厚さ
2 mmのシート及び体積抵抗率を測定するための厚さ
]−胴のシートをそれぞれ成形した。
また、比較のため、−1−記シリコーンゴム組成物lB
100部に上記ケッチエンブラック3.5部を添加した
ものについて、同様に体積抵抗率を測定した。
なお、体積抵抗率は1 mmシート〕−0枚について測
定し、その最大値と最小値の範囲を第1表に示した。こ
の体積抵抗率の測定は三菱油化■製MoDEL HT−
21,Oによった。
〔実施例4〜6〕 下記成分を二本ロールを用いて混練りし、シリコーン系
組成物2Aを製造した。
」−コ文 (6) (CH3) z S ]、 O単位8.1−.
85モル%と(cn2;cn)(cn3)S]o単位0
.15モル%と(C6H5)(CH3)Sj、O単位1
8モル%とからなる重合度が8000のメチルフェニル
ビニルシロキサン生ゴム    100部(7)ケッチ
エンブラックEC*1.)      5部(8)シリ
カ微粉末*2)          l O部*1)ケ
ッチエンブラックインターナショナル社製 *2)商品名工ロジル200 (比表面積200イ/g
、日本アエロジル社製) 一方、(CH,)2Sj○単位99.5モル%と(CH
3) (CH2=CH) S ]○単位0.5モ/l/
%とからなる平均重合度が8000のジメチルビニルポ
リシロキサン生ゴム(シリコーンゴム組成物2B) を
得た。
これら組成物2Aと組成物2Bを第2表に示す割合で混
合し、これにジクミルパーオキサイドと比表面積が23
部m/gの沈降性シリカ〔ニブシル[、P(商品名9日
本シリカ(側堰)〕を第2表に示す割合で添加してコン
パウンドを作製した。次いて、実施例1と同様に1 m
mと2nn厚のシー1へを成形し、一般物性と体積抵抗
率を測定した。
結果を第2表に併記する。
23 4 〔実施例7〜9.比較例2〕 下記成分を加圧ニーダ−を用いて混練りし、シリコーン
ゴム組成物3Aを製造した。
(城− (9)(CH3)2Sj−○単位81.85モル%と(
CH7= CH)(CH3)Si○単位0.15モル%
と(C5H5)(CH3) S io単位18モル%と
からなる重合度が5oooのメチルフェニルビニルシロ
キサン生ゴム    100部(10)デンカアセチレ
ンンブラック*3)   10部*3)商品名(電気化
学工業社製) 一方、下記成分をニーダ−を用いて混練りし、170’
Cで2時間熱処理してシリコーンゴム組成物3Bを作製
した。
朋−戎 (11)ジメチルビニルポリシロキサン*4)]−00
部 (12)シリカ微粉末才5)         25部
(13)ジメチルシロキサンオイル*6)5部*4)(
CH3)2SiO単位99.85モル%と(CH、、)
 (CH2= CH) S i○単位0.15モル%と
からなり、平均重合度8000のもの *5)商品名エロジル200(比表面積200 m /
 g 、日本アエロジル社製)才6)末端が水酸基で平
均重合度が20のものこれら組成物3A、組成物3B、
及び石英粉〔クリスタライl−’VXS(商品名、■無
疵社製)〕と〕2,5−ジメチルー2,5−ビスt−ブ
チルパーオキシ)ヘキサンとを第3表に示す割合で混合
してコンパウンドを作製し、実施例1と同様に1胴と2
nIm厚のシートを成形し、一般物性と体積抵抗率を測
定した。
比較のため、上記組成物3B100部に」下記と同じア
セチレンブラック7.5部とクリスタライトvxsを配
合したものについても同様の測定を行なった。
結果を第8表に併記する。
=25− 6 =29 〔実施例10.1−1.) 下記成分を加圧ニーダ−を用いて混練りし、シリコーン
ゴム組成物4Aを製造した。
L−成。
(14)(CH3)、SjO,711位8.1. 、8
5モ#%、!:。
(CH2=CH)(CH,)Sj’O単位0.15モル
%と(CF 3CH2CH2) (CH3) S i 
O単位18モル%とからなる重合度が8000のγ−ト
リフルオロブロピルメチルシロギサン生ゴム     
         100部(15)デンカアセチレン
ブラック     10部このシリコーンゴム組成物4
Aと実施例7〜9で使用したシリコーンゴム組成物3B
を第4表のように配合し、実施例7〜9と同様に一般物
性と体積抵抗率を測定した。結果を第4表に示す。
28− 第1〜4表の結果より、本発明のゴム組成物から得られ
た加硫ゴムは、シリコーンゴムに単に導電性カーボンブ
ラックを添加した従来の材料に比較して安定した半導電
領域の電気抵抗率を示し、そのバラツキは従来の材料が
4〜6桁もあるのに対し、1桁枠度であることが認めら
れる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記平均組成式(1)で示されるオルガノポリシロ
    キサンと導電性カーボンブラックとを含むシリコーンゴ
    ム組成物(A)と、下記平均組成式(2)で示されるオ
    ルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム組成物(B
    )とを混合することにより得られるゴム組成物。 平均組成式(1) R^1_nSiO_4_−_n・・・・(1)(但し、
    R^1は非置換又は置換の一価炭化水素基を示すが、R
    ^1のうちメチル基は95モル%以下であり、nは1.
    95〜2.05の正数である。)平均組成式(2) R^2_mSiO_4_−_m・・・・・(2)(但し
    、R^2は非置換又は置換の一価炭化水素基を示すが、
    R^2のうちメチル基は98モル%以上であり、mは1
    .95〜2.05の正数である。)2、請求項1に記載
    のゴム組成物を硬化させてなるゴム硬化物。 3、平均組成式(1)で示されるオルガノポリシロキサ
    ンと導電性カーボンブラックとを含むシリコーン系ゴム
    組成物(A)と、平均組成式(2)で示されるオルガノ
    ポリシロキサンを含むシリコーンゴム組成物(B)とを
    混合することを特徴とするゴム組成物の製造方法。 平均組成式(1) R^1_nSiO_4_−_n・・・・(1)(但し、
    R^1は非置換又は置換の一価炭化水素基を示すが、R
    ^1のうちメチル基は95モル%以下であり、nは1.
    95〜2.05の正数である。)平均組成式(2) R^2_mSiO_4_−_m・・・・・(2)(但し
    、R^2は非置換又は置換の一価炭化水素基を示すが、
    R^2のうちメチル基は98モル%以上であり、mは1
    .95〜2.05の正数である。)
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