JPH06221321A - 半導電ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 芯金に、（Ａ）下記平均組成式（１）で表さ
れるオルガノポリシロキサン、 Ｒ_nＳｉＯ_(4-n)/2 …（１） （但し、式中Ｒは置換又は非置換の一価炭化水素基であ
り、ｎは１．９５〜２．０５の正数である。）（Ｂ）上
記オルガノポリシロキサン１００重量部に対し５〜２０
０重量部の平均粒子径が０．１〜１００μｍの球状シリ
コーンエラストマー粒子、及び（Ｃ）導電性材料を含有
するシリコーンゴム組成物の半導電性硬化物層を形成し
てなることを特徴とする半導電ロールを提供する。 【効果】 本発明の半導電ロールは、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、かつバラツキ
が極めて少なく安定していると共に、成形加工性、加硫
特性及びゴム弾性に優れたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導電領域（１０³〜
１０¹⁰Ω）で安定した電気抵抗率を示す半導電ロールに
関する。

【０００２】

【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^-1〜１０²Ω・ｃｍ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。

【０００３】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
ファイト、銀，ニッケル，銅等の各種金属粉、各種非導
電性粉体や短繊維表面を銀等の金属で処理したもの、炭
素繊維，金属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材料の
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
１０¹⁰〜１０^-3Ω・ｃｍ程度まで低下させ得ることから
頻繁に使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ーンゴムにケッチェンブラック、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、１０³〜１
０¹⁰Ω・ｃｍという半導電領域では電気抵抗率のバラツ
キが極めて大きくなり、電気抵抗率を安定化させること
は困難であった。これは成型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。

【０００５】ところが、最近においては、ＯＡ機器の部
品、特に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
のゴムロールとして、半導電ロールの必要性が高まり、
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半導電ロールが求められている。

【０００６】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半導電
ロールを提供することを目的とする。

【０００７】

【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） Ｒ_nＳｉＯ_(4-n)/2 …（１） （但し、式中Ｒは置換又は非置換の一価炭化水素基であ
り、ｎは１．９５〜２．０５の正数である。）で示され
るジオルガノポリシロキサンに導電性カーボンブラッ
ク、導電性亜鉛華、導電性酸化チタン等の導電性材料を
配合した導電性シリコーンゴム組成物に対し、平均粒子
径が０．１〜１００μｍの球状シリコーンエラストマー
粒子を上記ジオルガノポリシロキサン１００重量部に対
し５〜２００重量部配合したものを用い、これを成形、
硬化して芯金上に半導電シリコーンゴム層を形成した場
合、該ゴム層は１０³〜１０¹⁰Ωの半導電領域におい
て、電気抵抗のバラツキが２桁以下という安定した電気
抵抗率を与え、このため特に現像装置に適した高安定性
の半導電ロールが得られることを知見し、本発明をなす
に至った。

【０００８】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明の半導電ロールは、芯金に、（Ａ）下記平均組成式
（１）で表されるオルガノポリシロキサン、 Ｒ_nＳｉＯ_(4-n)/2 …（１） （但し、式中Ｒは置換又は非置換の一価炭化水素基であ
り、ｎは１．９５〜２．０５の正数である。）（Ｂ）上
記オルガノポリシロキサン１００重量部に対し５〜２０
０重量部の平均粒子径が０．１〜１００μｍの球状シリ
コーンエラストマー粒子、及び（Ｃ）導電性材料を含有
するシリコーンゴム組成物の半導電性硬化物層を形成し
たものである。

【０００９】ここで、上記シリコーンゴム組成物に用い
られる（Ａ）成分のジオルガノポリシロキサンは、下記
平均組成式（１）で示されるものである。

【００１０】 Ｒ_nＳｉＯ_(4-n)/2 …（１） （但し、ｎは１．９５〜２．０５の正数である。）

【００１１】上記式（１）におけるＲは置換又は非置換
の一価炭化水素基を表し、通常炭素数１〜１０、特に１
〜８のもので、具体的には、メチル基，エチル基，プロ
ピル基等のアルキル基、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、或いはこれらの基の水素原子が部
分的に塩素原子，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、特に一般的には該オルガノポリシロキサンの主鎖
がジメチルシロキサン単位からなるもの或いはこのジメ
チルポリシロキサンの主鎖にフェニル基，ビニル基，
３，３，３−トリフロロプロピル基等を導入したもの等
が好適に使用できる。

【００１２】なお、上記ジオルガノポリシロキサンの重
合度は１００以上であることが好ましく、重合度が１０
０未満では硬化物の機械的強度が低下し、成形加工性が
劣る場合がある。

【００１３】次に、球状シリコーンエラストマー粒子と
しては、その平均粒子径が０．１〜１００μｍ、好まし
くは０．５〜４０μｍであるものを使用する。平均粒子
径が０．１μｍ未満の粒子は、製造が困難であると共
に、その添加効果が十分に得られ難く、１００μｍを超
えるとゴム硬化物の機械的強度が損なわれる場合があ
る。

【００１４】この場合、球状シリコーンエラストマー粒
子は、上記平均粒子径を有するオルガノポリシロキサン
の硬化物であればその種類やグレード、製造方法等に何
ら制限はなく、適宜なものを使用し得る。具体的には、
球状シリコーンエラストマー粒子として、特に限定され
るものではないが、硬化性オルガノシロキサン組成物を
２３０〜３００℃のスプレードライヤーの中で硬化さ
せ、粒状のシリコーンエラストマーを得る方法（特開昭
５９−９６１２２号公報）、あるいは硬化性オルガノポ
リシロキサン組成物、例えばビニル基含有オルガノポリ
シロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンと
からなる付加反応型のオルガノポリシロキサン組成物を
水中に界面活性剤を用いてエマルジョン粒子が粒径２０
μｍ以下となるようにエマルジョン化し、付加反応用の
白金系触媒を添加し、スプレードライ前又はスプレード
ライ終了までにこのエマルジョン粒子中に含まれている
オルガノポリシロキサンを硬化させる方法（特開昭６２
−２５７９３９号公報）などの方法によって得られたも
のを使用し得るが、特にビニル基含有オルガノポリシロ
キサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを界
面活性剤を用いてエマルジョンとし、白金系触媒により
付加反応させ硬化して製造されたものが好ましい。な
お、このエラストマー粒子として、その表面を予め又は
その製造途中にシラン，シロキサン等で処理したものを
使用することもできる。

【００１５】球状シリコーンエラストマー粒子の使用量
は、上記式（１）のジオルガノポリシロキサン１００部
（重量部、以下同様）に対して球状シリコーンエラスト
マー粒子を５〜２００部であり、特に１０〜１５０部と
することが好ましい。球状シリコーンエラストマー粒子
の配合量が上記割合より少ないと、添加効果が得られ
ず、上記割合を超えると硬化物の機械的強度が低下する
場合がある。

【００１６】次いで、導電性材料としては、導電性カー
ボンブラック、導電性亜鉛華、導電性酸化チタンのうち
１種又は２種以上を併用することがよい。

【００１７】ここで、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（ＳＣＦ）、エクストラコンダクティブ
ファーネスブラック（ＸＣＦ）、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
ウニガンアセチレンブラック（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），
バルカン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ＳＣ
Ｆ（コンチネンタルカーボン社製），バルカンＳＣ（キ
ャボット社製）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旭ＨＳ−５００（旭カーボン社
製），バルカン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クス
Ｌ（デグッサ社製）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ェンブラックＥＣ及びケッチ
ェンブラックＥＣ−６００ＪＤ（ケッチェンブラックイ
ンターナショナル社製）を用いることもできる。なお、
これらのうちでは、アセチレンブラックが不純物含有量
が少ない上、発達した二次ストラクチャー構造を有する
ことから導電性に優れており、本発明において特に好適
に用いられる。なおまた、その卓越した比表面積から低
充填量でも優れた導電性を示すケッチェンブラックＥＣ
やケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤ等も好ましく使
用できる。

【００１８】上記導電性カーボンブラックの添加量は上
述したジオルガノポリシロキサン１００部に対して１〜
５０部、特に５〜２０部とすることが好ましい。添加量
が１部未満では所望の導電性を得ることができない場合
があり、５０部を超えると得られる部材の電気抵抗が１
０²Ω以下になる可能性があり、目的とする半導電領域
とはならないことがある。

【００１９】また、導電性亜鉛華としては、具体的に
は、本荘ケミカル（株）製の導電性亜鉛華が好適に使用
され、これを５０〜３００部、特に８０〜２５０部を添
加することにより１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍの電気抵抗を
得ることができる。添加量が５０部より低いと導電性を
得ることができず、一方３００部を超えると著しく力学
特性を悪化させる場合があり、このため添加量を１００
〜２５０部添加することがより好ましい。

【００２０】更に、白色導電性酸化チタンとしては、例
えばＥＴ−５００Ｗ（石原産業（株）製）を挙げること
ができる。この場合、基本組成はＴｉＯ₂・ＳｎＯ₂にＳ
ｂをドープしたものとすることが好ましい。なお、添加
量は上述した導電性亜鉛華の添加量と同様である。

【００２１】上記シリコーンゴムを硬化させるためには
硬化剤が使用されるが、その硬化剤としては、通常導電
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、式（１）のオル
ガノポリシロキサンがアルケニル基を含む場合は、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ド等のアラルキル過酸化
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、一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ェンポリ
シロキサンと白金系触媒が挙げられる。また、式（１）
のオルガノポリシロキサンが水酸基を含む場合、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と同様でよい。

【００２２】上記シリコーンゴム組成物には、必要に応
じてシリカヒドロゲル（含水けい酸）、シリカエアロゲ
ル（無水けい酸−煙霧質シリカ）などの補強性シリカ充
填剤、クレイ、炭酸カルシウム、ケイソウ土、二酸化チ
タン等の充填剤、低分子シロキサンエステル、シラノー
ル例えばジフェニルシランジオール等の分散剤、酸化
鉄、酸化セリウム、オクチル酸鉄等の耐熱性向上剤、接
着性や成形加工性を向上させるための各種カーボンファ
ンクショナルシラン、難燃性を付与させる白金化合物等
を添加混合してもよい。

【００２３】本発明の半導電ロールは、芯金に上記シリ
コーンゴム組成物の半導電性硬化物層（シリコーンゴム
層）を形成するものであるが、この場合、芯金の材質、
寸法等はロールの種類に応じて適宜選定し得る。また、
シリコーンゴム組成物の成形、硬化法も適宜選定し得、
例えば加圧成形、移送成形、押出成形、射出成形、カレ
ンダー成形等の方法によって成形でき、硬化法は硬化剤
の種類に応じて選択される。

【００２４】なお、この半導電性硬化物層（シリコーン
ゴム層）は、その表面と芯金との抵抗が１×１０³〜１
×１０¹⁰Ωであることが有効であり、このシリコーンゴ
ム層は上記抵抗値の範囲において、電気抵抗のバラツキ
が２桁以内であるため、特に現像装置における帯電ロー
ル、転写ロール、現像ロール、紙送りロール等の半導電
層として好適である。

【００２５】

【発明の効果】本発明の半導電ロールは、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、かつバラ
ツキが極めて少なく安定していると共に、成形加工性、
加硫特性及びゴム弾性に優れたものである。

【００２６】

【実施例】以下、実施例と比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるもの
ではない。なお、以下の例において部はいずれも重量部
を示す。

【００２７】［実施例１〜３，比較例１］ジメチルシロ
キサン単位９９．８５モル％とメチルビニルシロキサン
単位０．１５モル％とからなる平均重合度が約８０００
のメチルビニルポリシロキサンと、処理シリカＲ−９７
２（日本アエロジル社製）と、球状シリコーンエラスト
マー粒子ＫＭＰ５９４（粒径３〜１０μｍ，信越化学工
業社製）とを下記表１に示す量で配合し、更にアセチレ
ンブラックを添加、混練した。次いで、有機過酸化物の
２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキ
シ）ヘキサンを混練し、得られたコンパウンドを用いて
直径２０ｍｍのロールを成型した。なお、この時の成型
温度は１６５℃×１５分、成型圧力は３０ｋｇｆ／ｃｍ
²であった。

【００２８】次に、得られたロールの硬さ（ＪＩＳ−６
３０１）及び電気特性を測定した。結果を表１に示す。
なお、電気特性は、図１に示すような幅７ｍｍの電極３
にロール１を接触させ、電極３とロール芯金２との間の
抵抗を測定した。測定箇所は軸方向に対し２０点につい
てそのバラツキを評価した。この場合、測定電圧は１０
０Ｖ、測定機器４は（株）アドバンテストデジタル超高
抵抗計Ｒ８３４０を用いた。

【００２９】［実施例４、５，比較例２］アセチレンブ
ラックの代わりに導電性亜鉛華（本荘ケミカル（株）
製）、又は白色導電性酸化チタンＥＴ−５００Ｗ（石原
産業（株）製）を表１に示す割合で添加し、それ以外は
実施例１と同様にしてその特性を評価した。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１の結果より、球状シリコーンエラスト
マー粒子を配合したもの（実施例１〜５）は、該エラス
トマーを配合しないものや少量配合したもの（比較例
１，２）に比べて、半導電領域においてより安定した電
気抵抗値を示し、そのバラツキが１桁程度であることが
確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導電ロールの電気特性を測定するた
めに用いられた装置の概略図である。

【符号の説明】

１ ロール ２ 芯金 ３ 電極 ４ 測定機器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/16 １０３ 15/20 １０３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金に、（Ａ）下記平均組成式（１）で
   表されるオルガノポリシロキサン、 Ｒ_nＳｉＯ_(4-n)/2 …（１） （但し、式中Ｒは置換又は非置換の一価炭化水素基であ
   り、ｎは１．９５〜２．０５の正数である。）（Ｂ）上
   記オルガノポリシロキサン１００重量部に対し５〜２０
   ０重量部の平均粒子径が０．１〜１００μｍの球状シリ
   コーンエラストマー粒子、及び（Ｃ）導電性材料を含有
   するシリコーンゴム組成物の半導電性硬化物層を形成し
   てなることを特徴とする半導電ロール。
2. 【請求項２】 導電性材料が導電性カーボンブラック、
   導電性亜鉛華、又は導電性酸化チタンから選ばれる１種
   又は２種以上である請求項１記載の半導電ロール。