JPH04246410A - 脱型時間の改良されたクリーニングブレード用ポリウレタンエラストマーの製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機あるいはレーザー
ビームプリンター等の感光ドラム表面に最終的に残存す
るトーナーを掻き落とすのに用いるクリーニングブレー
ド用プレポリマー及び該ブレードに使用するポリウレタ
ンエラストマーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にポリウレタンエラストマーよりな
るクリーニングブレードは、イソシアネート原料として
、ジフェニルメタンジイソシアネート、（以下、ＭＤＩ
と略す）トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソ
シアネート、ジメチルジフェニレンジイソシアネート等
を用い、ポリオール原料として、エチレンアジペート、
ブチレンアジペート、カプロラクトンなどのポリエステ
ルジオール、あるいはポリテトラメチレンエーテルグリ
コール等のポリエーテルジオールを用い、また短鎖ジオ
ール原料として１，４−ブタンジオール（以下、１，４
−ＢＧと略す）、トリメチロールプロパン（以下、ＴＭ
Ｐと略す）、あるいはそれらの混合物等を使用し、ワン
ショット法あるいはプレポリマー法により反応せしめて
ポリウレタンエラストマーを得てブレードに使用する手
法が用いられている。その中でも、作業性、安定性、物
性等の面からＭＤＩ系のプレポリマー法によりブレード
を作る手法が、広く用いられている。しかしながら従来
の技術では、硬化までに要する時間が長いために、この
改良として注型する金型の面数を多くしたり、あるいは
、硬化剤側に、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノ
ールアミン等のアミン系触媒またはジブチルチンジラウ
レート、ジオクチルチンジラウレート等の金属系触媒を
添加して反応を早めたり、プレポリマーの温度を高くし
たりして反応を早めていた。しかしながら、金型の面数
を多くすることは、生産性サイクルの短縮化につながら
ず、触媒などで反応性を早める場合は、初期の粘度アッ
プも早まるために、注型不良や、遠心成形の場合などは
、表面にクレーター状の模様が残り、ブレードの不良の
原因となる等の欠点があった。またプレポリマーの温度
を上げて反応性を早める場合には、プレポリマーの安定
性が劣るようになり、更に安定した物性のブレードを得
られないばかりか、粘度上昇のために注型不良まで引き
起こすため作業性も劣っていた。複写機あるいはレーザ
ービームプリンター等の感光ドラムのクリーニング用に
使用されているブレードは、熱硬化注型タイプのポリウ
レタンエラストマーで出来ており、従って、所定の温度
に保温した金型に、液状樹脂を流し込み、更に熱をかけ
て反応硬化させこの金型より脱型後ブレードを得る。ま
たは、遠心成形と呼ばれる、回転ドラムの内面に液状樹
脂を流し込み遠心力によって均一な厚さのシートを得る
方法がある。しかしながら一般的なＭＤＩ系のプレポリ
マーを使用し、１，４−ＢＧ、ＴＭＰあるいは、それら
の混合物と反応硬化させる場合は、金型あるいは、ドラ
ムからの脱型時間は、４０分から５０分であり、更にこ
れらの硬化剤に触媒などを添加しても、ポットライフと
の関係で３０分位までしか短縮できない。この脱型可能
時間である脱型時間まで待たずに樹脂を金型から脱型す
ると、樹脂が変形し、正確な大きさを持つブレードが得
られないばかりか、脱型中に型くずれや、ブレードの破
壊を引き起こす等の欠点があった。正確な大きさを持つ
ブレードでなければ、トナーの掻き落しに不具合を生じ
、残存トナーによる画像汚れの原因となる。 この事がネックとなり、従来のポリウレタンエラストマ
ーでは、生産性を上げられずに改良が要望されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、熱硬化
注型タイプのポリウレタンエラストマーを用いてクリー
ニング用ブレードを得るに際し、原料であるプレポリマ
ーの粘度が低く作業性のよい、ブレードを得るに際して
脱型時間が短く、脱型後の成形品の変形を改良するため
に鋭意研究検討した結果、特定のポリイソシアネートを
用い、ポリオールとから得られるプレポリマーを使用す
ることにより改善することが出来ることを見出し本発明
に至った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ポリイ
ソシアネートとしてＭＤＩと液状ＭＤＩを重量比で１０
０／１０〜１００／５０の範囲内で使用し、該イソシア
ネートと平均分子量１０００〜３０００の２官能ポリオ
ールとを反応させて得ることを特徴とするＮＣＯ含量５
．０〜８．０重量％のクリーニングブレード用プレポリ
マーと該プレポリマーと分子量５００以下のポリオール
とを必要に応じて添加剤を加えて反応せしめることを特
徴とするクリーニングブレード用ポリウレタンエラスト
マーである。

【０００５】本発明に使用するプレポリマーを得るため
のポリイソシアネートは、ＭＤＩと液状ＭＤＩの配合比
が重量で１００／１０〜１００／５０のものを用いる。 液状ＭＤＩは、ＭＤＩをカルボジイミド化変性したもの
である。本発明に使用する液状ＭＤＩの製造は例えば、
特公昭４５−７５４５号、特公昭６０‐５４９５１号で
示す方法で行われ、ＮＣＯ含量２３〜３０％である。

【０００６】本発明に使用するプレポリマーを得るため
の平均分子量１０００〜３０００の２官能ポリオールと
しては、

【０００７】ポリアルキレンエーテルグリコール例えば
ポリ（エチレンエーテル）グリコール、ポリ（プロピレ
ンエーテル）グリコール及びポリ（テトラメチレンエー
テル）グリコール（以下、ＰＴＧと略す）及び環式エー
テル例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ト
リメチレンオキシド及びテトラヒドロフランの、脂肪族
ジオール例えばエチレングリコール、１，３−ブタンジ
オール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、１，２−プロピレングリ
コール及び１，３−プロピレングリコールを開始剤とし
て、製造されるポリエーテルである。また、上記したポ
リエーテルの混合物も使用できる。

【０００８】ポリエステルジオール例えばポリ（エチレ
ンアジペート）ジオール、ポリ（プロピレンアジペート
）ジオール、ポリ（エチレン−プロピレンアジペート）
ジオール、ポリ（ブチレンアジペート）ジオール、ポリ
（ヘキサメチレンアジペート）ジオールなど、及びエチ
レングリコール、プロピレングリコール、アジピン酸を
重縮合させることによって、製造されるコポリエステル
ジオール、例えばポリ（テトラメチレン−エチレンアジ
ペート）ジオール、ポリ（１，４−ブチレン−プロピレ
ンアジペート）ジオール、及びポリ（１，４−ブチレン
−エチレン−プロピレン）アジペートジオールを含むが
、これに制限されるものではない。その他のポリエステ
ルジオールの例としては、カプロラクトン及び又はジカ
ルボン酸例えば中でもコハク酸、マロン酸、ピメリン酸
、セバシン酸及びスベリン酸の、ジオール例えばエチレ
ングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プ
ロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロバン
ジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタン
−ジオール、１，６−ヘキサンジオールなどとの重縮合
によって製造されるものも含む。また上記ポリエステル
の混合物も使用できる。

【０００９】ポリオールの分子量が１０００より低いと
ブレードとしたときの硬度が高くなりすぎたり、プレポ
リマーとしての粘度が高くなりすぎたりしてブレード用
の樹脂としては、好ましいものといえない。また分子量
が３０００より大きくなるとブレードとしたときの硬度
が低すぎたり、ブレードとしたときの反撥がよすぎたり
してこれもまた適したプレポリマーではなくなる。また
、エステルや、ラクトン、ＰＴＧなどについては、この
分子量域を外れるとそのポリオールの特殊性のために、
経済的に満足できる原料とは言えない。

【００１０】本発明のプレポリマーは、ポリイソシアネ
ートとポリオールとを反応温度５０゜Ｃ〜１００°Ｃで
１時間〜５時間反応させて得る。このプレポリマーのＮ
ＣＯ含量は５．０〜８．０重量％である。

【００１１】この場合、プレポリマーのＮＣＯ含量が５
．０％より低すぎる場合には、おもにプレポリマーの粘
度が高くなり、８．０％より高すぎる場合には、硬化剤
との反応性が早くなり過ぎることや、できたブレードの
硬度が高くなり過ぎるなどの問題が起こるため、ブレー
ド用のプレポリマーとして適さないものとなってしまう
。

【００１２】また、ポリウレタンエラストマーの脱型時
間の短縮をはかるため、３官能の末端ＯＨポリオールを
使用して、プレポリマーを合成すると、プレポリマーの
粘度は著しく上昇し、架橋剤との混合攪拌が悪くなるば
かりか、型への流れ性も悪くなり、結果的には成型不良
を引き起こし、好ましい方法とは言えない。またプレポ
リマー中にＴＭＰなどの３官能以上のトリオール類を導
入すると、プレポリマーの粘度が上がり作業性が劣り、
脱型までの時間は短くなるが、ポットライフ（可使時間
）が極端に短くなるため、金型への注型が十分に行えず
、これもまた好ましい方法とは言えない。

【００１３】本発明のクリーニングブレード用ポリウレ
タンエラストマーは、該プレポリマーと分子量５００以
下のポリオールとを反応せしめて得ることができる。分
子量５００以下のポリオールとしては、２価のもの、例
えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プ
ロピレングリコール、１，４−ＢＧ、１，３−ＢＧ、１
，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、水
添ビスフェノールＡなど、３価以上のもの、例えば、グ
リセリン、ＴＭＰ、ヘキサントリオール、ペンタエリス
リトール、ソルビトール等があげられる。

【００１４】好ましくは、１，４−ＢＧ等のジオールあ
るいは、ＴＭＰ等のトリオールあるいはこれらを一定比
率でブレンドした物が硬化剤として好んで使用される。 ジオールと短鎖トリオールとの重量比率は１００／５〜
１００〜４０の範囲で使用される。

【００１５】クリーニング用ブレードを得るために、ト
リオールの使用量を増やすと、脱型までの時間が大幅に
短くすることはできるが、余りに多く使用すると、一般
物性が悪くなり、特に引き裂き強度、伸びの低下により
、ブレードとして一番要求される耐摩耗性が低下してし
まう。または極端な場合、硬度の上昇までも引き起こし
、ブレードとしての最適硬度である６０゜（Ａ）から８
０゜（Ａ）の範囲を大幅に逸脱してしまう可能性さえあ
る。これらの点を考慮するとＴＭＰ等の短鎖トリオール
の硬化剤中に占める比率は、４０重量％を越えないこと
が好ましい。また脱型時間が短くなるということは、硬
化性が向上するということであるが、これは、短鎖トリ
オールが架橋点を形成し、分子の凝集力を大きくするた
めである。従って、樹脂中の架橋点を多くすれば硬化性
が向上するが、硬化剤中にこれ以上の３官能成分を入れ
ることは好ましくない。

【００１６】本発明は、物性の問題、硬化性・脱型性の
問題、プレポリマーの粘度の問題、さらには、生産性な
どの経済性を同時に満足させるために、プレポリマー中
に液状ＭＤＩを使用することにより、液状ＭＤＩ中のウ
レトンイミン変性ＭＤＩが３官能であるため、結果的に
架橋点を樹脂中に導入できる。また、この導入法の方が
、硬化剤中にＴＭＰを多量に使用し、脱型性を早くする
よりも物性の低下がなく、またプレポリマー中に架橋点
を導入する方法としては、ポットライフをある程度確保
しながら脱型までの時間を短縮できる唯一の方法であり
、またこの方法は、プレポリマーの粘度を大幅に大きく
しない等の利点を有している。本発明のクリーニングブ
レード用ポリウレタンエラストマーには、必要に応じて
添加剤として、酸化防止剤、脱泡剤、紫外線吸収剤、反
応調整剤などを使用できる。

【００１７】

【作用】本発明の方法で導入した、液状ＭＤＩ中の３官
能ＭＤＩは、所定の硬化剤で硬化したときの硬化性を著
しく早め、脱型までの時間を短縮できる。これは、樹脂
中の架橋点が、物性発現を早くし、タックフリータイム
を短くするためである。また液状ＭＤＩの使用量は粘度
を大幅に上げるほど多くは加えないので、プレポリマー
として取り扱いやすい範囲の粘度である。

【００１８】

【実施例】本発明について、実施例及び比較例により、
更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定
されるものではない。実施例及び比較例において、「部
」は全て「重量部」を意味し、「％」は全て「重量％」
を意味する。

【００１９】実施例１〜３、比較例１〜４ウレタンプレ
ポリマーの製造 表１に示す配合比で、分子量２０００の各種ポリオール
とＭＤＩ、液状ＭＤＩとを混合し、７５°Ｃで３時間反
応させて残ＮＣＯ含量６．５％のウレタンプレポリマー
を得た。

【００２０】ポリウレタンエラストマーの製造プレポリ
マーの粘度、ポットライフ、脱型までの時間の測定。出
来上がったプレポリマーの粘度、および１，４−ＢＧ／
ＴＭＰ＝６０／４０重量比を硬化剤としたときのポット
ライフ、脱型までの時間を測定した。ポットライフはプ
レポリマーの温度を８０°Ｃ、硬化剤の温度を３０°Ｃ
とし、これを配合比、９５％（ＮＣＯ／ＯＨ（ｍｏｌ％
）で混合し、３０秒間十分混合攪拌し、１３０゜Ｃのオ
イルバス中で粘度の上昇を観察した。また脱型時間につ
いては、同様に混合攪拌し、予め１３０°Ｃに温調した
遠心成形器中へ流し込み、脱型できるまでの時間を測定
した。結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１の注 １）ＭＤＩはミリオネートＭＴ（日本ポリウレタン工業
製）である。 ２）液状ＭＤＩはミリオネートＭＴＬ（日本ポリウレタ
ン工業製）、ＮＣＯ含量２９．０％、粘度４０ＣＰ／２
５°Ｃである。 ３）液状ＭＤＩはコロネート６９（日本ポリウレタン工
業製）、ＮＣＯ含量２６．９％、粘度１００ＣＰ／２５
°Ｃである。 ４）ＥＡはエチレンアジペート系ポリエステルポリオー
ル、分子量２０００、水酸基価５６．１、酸価０．５で
ある。 ５）ＰＣＬはポリカプロラクトン系ポリオール、分子量
２０００、水酸基価５６．３、酸価０．１である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によるプレポリマーの粘度は、液
状ＭＤＩを使用しないプレポリマーの粘度と比較して若
干の上昇がみられるものの、他の方法で官能基を導入し
たプレポリマーと比較すると、粘度は低いレベルにある
。この実施例くらいの粘度であれば、混合不良、注型不
良、マシンのトラブルなどの問題は容易に回避できる。 またポットライフについては、６分以上を確保している
ので、金型注型においても、遠心成型においても成型不
良を起こすことはない。また脱型時間については、実施
例１，２は従来の方法である比較例１，２の３分の２ま
で短縮できた。これらにより、クリーニング用ブレード
の生産ラインにおいては、従来のままの生産設備を使用
して，ブレード１個当りの成型サイクルを短くできる。 これにより、ブレードの生産性が向上し、さらにはコス
トを低くできる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ポリイソシアネートとしてジフェニル
   メタンジイソシアネートと液状ジフェニルメタンジイソ
   シアネートを重量比で１００／１０〜１００／５０の範
   囲内で使用し、該イソシアネートと平均分子量１０００
   〜３０００の２官能ポリオールとを反応させて得ること
   を特徴とするＮＣＯ含量５．０〜８．０重量％のクリー
   ニングブレード用プレポリマー。 【請求２】　　ポリイソシアネートとしてジフェニルメ
   タンジイソシアネートと液状ジフェニルメタンジイソシ
   アネートを重量比で１００／１０〜１００／５０の範囲
   内で使用し、該イソシアネートと平均分子量１０００〜
   ３０００の２官能ポリオールとを反応させて得るＮＣＯ
   含量５．０〜８．０重量％のプレポリマーを得る。該プ
   レポリマーと分子量５００以下のポリオールとを必要に
   応じて添加剤を加えて反応せしめることを特徴とするク
   リーニングブレード用ポリウレタンエラストマー。