JPH07238219A

JPH07238219A - 気泡および異粒子を含まない導電性ポリウレタンの製造方法

Info

Publication number: JPH07238219A
Application number: JP6304691A
Authority: JP
Inventors: Jr Edward L Schlueter; エドワード・エル・シュルーター・ジュニア; James F Smith; ジェイムズ・エフ・スミス
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1995-09-12
Also published as: EP0657896A1; US5454980A; DE69432338T2; EP0657896B1; DE69432338D1

Abstract

(57)【要約】【目的】不均一な電気的特性、不十分な機械的特性、モ
ジュラスの低下、及び物質の靱性の低下をもたらす気泡
及び異粒子を実質的に含まない導電性ポリウレタンエラ
ストマーの製造方法を提供する。【構成】ポリオールとイソシアネートとのプレポリマー
を形成し、イオン伝導性添加剤、及び架橋エラストマー
を生成するのに十分な量の架橋剤と連鎖延長剤からなる
液状混合物を形成し、添加剤、架橋剤及び連鎖延長剤か
らなる液状混合物をろ過して異粒子を除去し、添加剤、
架橋剤及び連鎖延長剤の分解温度未満、かつ溶融温度以
上の温度に液状混合物を予熱し、水銀柱が５ｍｍ未満と
なるまで脱泡して混合物中のあらゆる気泡を破壊し、水
分を除去し、真空反応混合器に、プレポリマー、及び予
熱し脱泡した液状混合物を入れ、水銀柱５ｍｍ未満の真
空中で、均一な混合物が生成するまでの時間混合し、混
合物を真空反応混合器から取り出して所望の形状とした
ものを硬化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性ポリウレタンエラ
ストマーの製造方法、特に、気泡および異粒子を実質的
に含まない導電性ポリウレタンエラストマーの製造方法
に関する。このエラストマーは、静電記録法による画像
形成面から一枚の紙のような受容面へトナーを転写する
際に、バイアス転写部材として特に用いられる。それは
さらに導電性中間転写ベルトとして、または運搬部材と
しても用いられる。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式印刷法では、光導電性面は実
質的に均一な電位に帯電される。この光導電性面は、複
写されつつある元の文書の情報領域に対応する静電潜像
を記録するために、画像状に露光される。これにより、
元の文書内に含まれる情報領域に対応して、光導電性面
に静電潜像が記録される。その後、現像物質が運搬され
て静電潜像と接触する。トナー粒子が、現像物質のキャ
リア粒から静電潜像上に引き付けられる。結果として生
じたトナー粉末画像は、その後、光導電性面から一枚の
支持物質に転写され、それに永久的に定着される。

【０００３】この方法は良く知られており、オリジナル
からの光レンズコピーに、また電子的に作られたか、ま
たはストアされたオリジナルからの印刷に有用である。

【０００４】上記のようなタイプの複写方法において
は、現像した画像を、光導電体から一枚の紙のような最
終的な支持物質に転写するのに、バイアスをかけた転写
部材を用いるのは、今日では普通のやり方である。一般
的には、これらのバイアスをかけた転写部材はローラー
の形をとり、また抵抗率をコントロールするために臭化
テトラヘプチルアンモニウムのような添加剤を含む、ポ
リエステルをベースとしたポリウレタンからなる。

【０００５】シノー（Ｓｅａｎｏｒ）等に許可された米
国特許第３，９５９，５７４号には、エラストマー状ポ
リウレタンの抵抗率のコントロール用として、さらに別
の第四級アンモニウム化合物が記載されている。クロス
リファレンスした上の二つの同時係属出願には、延長さ
れた電気的有効寿命をもつ、不斉イオン性(asymmetric
ionic)第四級アンモニウム塩を含有するポリエーテルを
ベースとするポリウレタンが記載されている。本発明の
実施に有用な運搬ベルトは、アマタンジェロ（Ａｍａｔ
ａｎｇｅｌｏ）に許可された米国特許第３，９３１，０
９０号、およびレンツ（Ｌｅｎｔｚ）等に許可された米
国特許第４，３１４，００６号に記載されているものと
類似していてよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】十分におこなうことが
できるとはいえ、ローラーやベルトの製造には多少の困
難が生じる。特に、未溶解粒子がしばしばポリウレタン
中に現れ、それがウレタン中に欠陥を引き起こし、その
結果、抵抗率が不均一となるのに加え、転写特性が不良
となり、また機械的強度が不十分となる。さらに、導電
性ポリウレタン中に気泡が現れる。それらのうちのある
ものは顕微鏡の助けによってのみ見ることができるが、
その他のものは肉眼で観察するのに十分なほど大きい。
これらの気泡は、ポリウレタン中の未溶解粒子と同じ種
類の困難、すなわち、不十分な、または不均一な電気的
特性、不十分な、ジュロメーター、引張り強度、伸びの
ような機械的特性、モジュラスの低下、および物質の靱
性の低下をもたらす。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の本質的な見地に
したがって、気泡および異粒子を実質的に含まない導電
性ポリウレタンエラストマーの新しい製造方法が提供さ
れる。より詳しくは、本発明は、ポリウレタン中の異粒
子および気泡を実質的にすべて除去した結果として、よ
り安定な、機械的強度、ジュロメーター、引張り強度、
伸びおよび靱性のような機械的特性の外に、より均一
な、抵抗率を含む電気的特性も有する中間転写ベルトま
たは運搬ベルトのような、バイアス転写ローラーまたは
ベルトの製造方法に向けられている。

【０００８】本発明のさらに特定の見地において、この
製造方法は、ポリオールとイソシアネートとのプレポリ
マーを形成し、イオン伝導性添加剤、および架橋エラス
トマーを生成するのに十分な量の架橋剤と連鎖延長剤か
らなる液状混合物を形成し、添加架橋剤と連鎖延長剤と
添加剤とからなる液状混合物をろ過して異粒子を除去
し、脱泡オーブン中で、添加剤、架橋剤および連鎖延長
剤の溶融温度以上であるが分解温度未満の温度に液状混
合物を予熱し、水銀柱が５ミリメーター未満となるまで
脱泡して混合物中のあらゆる気泡を破壊し、また水分を
除去し、投入口を二つ有する真空反応混合器に予熱した
液状混合物を入れ、水銀柱５ミリメーター未満、好まし
くは水銀柱０．５から約１．３ミリメーターの真空中
で、均一な混合物が生成するまでの時間、プレポリマー
と混合し、混合物を真空反応混合器から取り出してそれ
を所望の形状とし、硬化して、気泡および異粒子を実質
的に含まないエラストマーとすることからなる。

【０００９】

【作用】気泡および異粒子を実質的に含まず、また静電
記録法による画像形成装置におけるバイアス転写ローラ
ーとして、あるいは中間転写ローラーまたは運搬ローラ
ーとしての特殊な有用性を有する導電性ポリウレタンエ
ラストマーは、ポリオールとイソシアネートとのプレポ
リマーを形成し、その後、イオン伝導性添加剤、および
架橋エラストマーを生成するのに十分な量の架橋剤と連
鎖延長剤からなる液状混合物を形成し、添加架橋剤と連
鎖延長剤と添加剤とからなる液状混合物をろ過して異粒
子を除去し、脱泡オーブン中で、添加剤、架橋剤および
連鎖延長剤の溶融温度以上、かつ分解温度未満の温度に
液状混合物を予熱し、水銀柱が５ミリメーター未満とな
るまで脱泡して混合物中のあらゆる気泡を破壊し、また
水分を除去することにより製造される。この後、投入口
を二つ有する予熱した真空反応混合器にこの混合物を導
入し、水銀柱５ミリメーター未満の真空中で、均一な混
合物が生成するまでの時間、混合し、その後混合物を真
空反応混合器から取り出して所望の形状とし、硬化す
る。好ましい態様においては、真空反応混合器に入れる
前に、プレポリマーも予熱し、水銀柱が５ミリメーター
未満となるまで脱泡する。

【００１０】

【実施例】ここで具体的に図１を参照すると、内部構造
を明確に説明する、転写部材の切り欠き図が示されてい
る。転写部材はローラーの形であり、基本的には、かけ
られたバイアス化電位に容易に応答することのできる、
アルミニウム、銅等のような導電性の金属で作られた剛
性中空シリンダー２上に形成される。コア２の上には、
エラストマーを導電性とし、またローラーの有効寿命を
長くするために本発明による添加剤を有する、導電性ポ
リウレタンエラストマーである被覆物４が置かれてい
る。弾性のあるエラストマー状物質で形成された外側の
被覆物４の厚みは、約０．００１インチから約０．２５
０インチ（０．０２５４〜６．３５ｍｍ）であり、硬度
は約６０ショアＡジュロメーターから約９５ショアＡ、
好ましくは厚みが０．１００インチ（２．５４ｍｍ）未
満の場合は約８５−９５、また厚みが０．１００インチ
より厚い場合は６５から７５ショアＡである。被覆物４
は、バイアス転写部材と光導電体との接触領域中の、お
よびその付近の大気のイオン化を最小とする。弾性のあ
るエラストマー状ポリウレタンは、約１０⁷と５．０×
１０オームｃｍとの間のＤ．Ｃ．体積抵抗率を有するの
が好ましく、これは添加剤をポリウレタンに添加するこ
とにより達成、またはコントロールされる。本発明にし
たがえば、導電性基剤の被覆物は、抵抗率を好ましい抵
抗率範囲に変えることのできる化合物を添加剤として有
するエラストマー状ポリウレタンの層を、少なくとも一
層含まなければならない。本発明によれば、バイアスを
かけることのできる転写部材（ローラー）を導電性のエ
ラストマーで被覆することにより、バイアスをかけるこ
とのできる転写ローラーの抵抗率がコントロールされ、
またバイアスをかけることのできる転写ローラーの抵抗
率の感度も相対湿度の変化に従ってコントロールされ
る。図２は、弾性ブランケット６、すなわち弛緩可能な
層を、導電性基材２とその上に塗布した導電性ポリウレ
タンエラストマー層８との中間に有する、本発明を実施
することによるバイアス転写ローラーを説明している。

【００１１】ポリウレタンエラストマーは一般的には、
ポリイソシアネートと、ヒドロキシル基を有するポリエ
ーテルとの通常の反応Ｒ_aＮＣＯ＋Ｒ_bＯＨ → Ｒ_aＮＨＣＯＯＲ_b により生成される。本発明を実施する際には、ポリウレ
タンエラストマーは、式ＨＯ〔（ＣＨ₂)₄Ｏ〕_xＨ（こ
こでｘは約８から約４１であり、分子量の範囲を６５０
から２，９００のオーダーとする）を有するベースポリ
マー鎖を形成する、ポリテトラメチレンエーテルグリコ
ールの反応により作られる。靱性の外に、弾性、硬度、
圧縮永久歪も含む全体的な機械的特性が、オフィスの環
境で通常出会う温度範囲および相対湿度分布において安
定である好ましい態様においては、ｘは３９と４１の間
である。グリコールの分子量のこのより高い範囲におい
ては、比較的柔らかいセグメントがポリウレタンエラス
トマーに生成され、比較的広い温度範囲にわたって弾性
を高いレベルとすることができる。好ましいポリテトラ
メチレンエーテルグリコールは、既述の範囲の高い方の
端に近い分子量を有するものであり、特に、約２９００
の分子量を有する、デュポン社（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ
ｄｅＮｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．）から入手可能なポ
リエーテルグリコール、テラタン（登録商標）（Ｔｅｒ
ａｔｈａｎｅ) ２９００である。

【００１２】ジイソシアネートは、メチレンジイソシア
ネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン
ジイソシアネート、ナフタリンジイソシアネート、およ
びそれらの混合物からなる群から選ばれ、グリコール１
００重量部につき約２０から約９５重量部用いられる。
ジイソシアネートの官能性のＮＣＯ基は、最終的なポリ
マー鎖中に比較的硬く、堅いセグメントをもたらし、ま
たフィラーによく似た働きをして、硬柔両領域を有する
強靱であるが柔軟性のある構造をもたらす。本発明を実
施する際に有用な代表的なジイソシアネートには、４，
４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−
ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トルエン
ジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネー
ト、ナフタリン１，５−ジイソシアネート、およびそれ
らの混合物が含まれる。ジイソシアネートの特に好まし
い混合物は、ダウケミカル社（ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａ
ｌＣｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａ
ｎ）からロシアネート（登録商標）（ｌｏｓｃｙａｎａ
ｔｅ) の名称で入手可能な、４，４’−ジフェニルメタ
ンジイソシアネート９８パーセントと、２，４’−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート２パーセントとを含む混
合物である。

【００１３】好ましいより高い分子量のグリコールを用
いる好ましい態様において、ジイソシアネートまたはそ
の混合物は、グリコール１００重量部につき約２２から
２６重量部存在して、反応が完了に向かうための化学量
論量をもたらす。

【００１４】機械的特性の最適化、および特に高耐磨耗
性かつ低圧縮永久歪は、連鎖延長剤、および架橋剤の種
類と量を選択することにより達成される。二官能連鎖延
長剤と三官能架橋剤の両方が、二官能剤対三官能剤の重
量比、約９０％から６０％対１０％から４０％で本発明
の実施にあたり使用され、グリコールの分子量が低いほ
ど、高い比が用いられる。二官能剤はより高い靱性をも
たらし、また、それらは鎖をほとんど結合する傾向にあ
り、そのために、堅いイソシアネート単位により中断さ
れた、長くて、一般的に柔軟性のあるグリコール鎖をも
たらして、鎖をより伸ばすことが見いだされている。三
官能架橋剤は、他の鎖と架橋する９０度の位置にある官
能性部の外に、官能基の両端も、鎖同士がスライドしな
いようにし、それにより、エラストマー中での添加剤の
移動度の外に、圧縮永久歪や引張り永久歪特性も最小に
する傾向にある。したがって、適切な比の二官能連鎖延
長剤と三官能架橋剤を選択することにより、ポリウレタ
ンエラストマー中の硬い部位と柔らかい部位との間の適
切な結合が得られる。一般的には、二官能連鎖延長剤は
式ＨＯ（Ｒ₆）ＯＨ（ここでＲ₆は炭素原子を２個から
１２個有する、直鎖または枝分かれ鎖のアルキル基であ
る）をとり、また三官能架橋剤は式Ｒ’−Ｃ〔（ＯＨ）
_a（ＣＨ₂ＯＨ）_b〕（ここでＲ’はＨ、ＣＨ₃または
Ｃ₂Ｈ₅であり、ａは０または１、ｂは２または３、か
つａ＋ｂ＝３である）から選ばれる。代表的な二官能ジ
オールにはエチレングリコール、１，４−ブタンジオー
ル、１，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオー
ル、およびネオペンチルグリコールが含まれ、また代表
的な三官能トリオールにはトリメチロールプロパン、ト
リメチロールエタンおよびグリセロールが含まれる。特
に、好ましい二官能架橋剤には１，４−ブタンジオー
ル、１，６−ヘキサンジオール、および１，３−ブタン
ジオールが含まれる。それらはポリマー鎖を直線的に伸
ばし、強靱で耐磨耗性のある物質を生成するからであ
る。特に好ましい三官能架橋剤には、トリメチロールプ
ロパンとトリメチロールエタンが含まれる。それらはポ
リマー鎖を９００で架橋し、非常に耐永久歪性のある網
状構造を生成するからである。二官能ブタンジオールは
連鎖延長剤として作用し、直線状に鎖を伸ばして直線状
の柔らかい部位をもたらし、それにより最終エラストマ
ーに最大の靱性をもたらす。一方、三官能トリメチロー
ルプロパンは、最良の圧縮永久歪性能をもたらす。それ
は三官能性であり、網状構造を引き締める架橋交換部位
をもたらし、それにより架橋した三次元網状構造をもた
らすからである。延長剤と架橋剤を合わせたものは、満
足に架橋したエラストマーをもたらす量用いられる。一
般的には、延長剤と架橋剤を合わせた全量は、グリコー
ルの分子量にもよるが、ポリテトラメチレンエーテルグ
リコール１００部につき約４から約１８部であり、グリ
コールの分子量が小さいほど延長剤と架橋剤を多く用い
る。２９００のオーダーの高分子量を有するグリコール
と、グリコール１００部につき約２２から２６重量部の
オーダーの少量のジイソシアネートを用いる好ましい態
様においては、限られた数の官能性基を有する長いグリ
コール鎖長ゆえに、延長剤と架橋剤は、わずか約４から
６重量部だけ必要である。

【００１５】上記の議論はポリエーテルをベースとした
ポリウレタンに関するものであるが、本発明の実施はポ
リエステルをベースとしたポリウレタンにも関すること
を留意すべきである。

【００１６】ポリウレタンエラストマーの抵抗率をコン
トロールするには、さまざまな第四級アンモニウム化合
物を使用することができる。例えば、シノー（Ｓｅａｎ
ｏｒ）等に許可された米国特許第３，９５９，５７４号
に記載されている物質には、臭化テトラヘプチルアンモ
ニウム、塩化トリメチルオクタデシルアンモニウム、塩
化ベンジルトリメチルアンモニウム等が含まれる。一般
的に、第三級アミンとハロゲン化アルキルとの反応生成
物の殆どを、本発明にしたがって使用することができ
る。一般的には、これらのハロゲン化アンモニウム化合
物は、ポリエステルをベースとしたポリウレタン化合物
と、より相溶性がある。

【００１７】アクリル酸の塩、アクリル酸コポリマー、
スルホン化ポリスチレン等のような高分子電解質も、本
発明にしたがって抵抗率をコントロールするために、添
加剤としてエラストマー状ポリウレタンに添加すること
ができる。エラストマー状ポリウレタンの抵抗率をコン
トロールするための添加剤として使用することのできる
無機塩の例は、ヨウ化リチウム、チオシアン酸リチウ
ム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化第一銅等であ
る。

【００１８】この抵抗率のコントロールの外に、可塑剤
も、エラストマー状ポリウレタンの抵抗率をコントロー
ルするために使用できる。適当な可塑剤の例には、ジオ
クチルフタレート、トリクレシルホスフェート、塩素化
ポリフェニル類、トリフェニルホスフェート、ヘキサメ
チルホスホラミド、メチルトルエンスルホンアミド等が
含まれる。チタン酸バリウム、アスベスト、硫化カドミ
ウム、硫シアン化カドミウム等のような無機ピグメント
も、本発明にしたがっての抵抗率コントロール剤として
効果的である。

【００１９】抵抗率をコントロールするために、銅、
銀、ニッケル等のような金属粒子を、本発明にしたがっ
てポリウレタン中に添加することができる。

【００２０】本発明にしたがって抵抗率をコントロール
するために使用されるその他の添加剤の例は、電荷移動
錯体である。これらには、例えば、モルホリニウムテト
ラシアノキノジメタン、テトラシアノキノジメタン、ク
ロラニルジメチルアニリン等が含まれる。

【００２１】本発明の実施に有用なその他のイオン性第
四級アンモニウム添加剤は、前述の同時係属出願に記載
されている不斉塩である。それらには、式

【００２２】

【化３】（ここでＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄およびＲ₅はＣ_nＨ
_2n+1であり、また１≦ｎ≦２５である）を有するイオン
性の塩が含まれる。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄およびＲ₅
は同一であってもよいが、それらすべてが同一ではな
く、むしろ、不斉性が最大となり、したがって添加剤の
移動度が低くなって電気的寿命が最長となるように、そ
れらができるだけ異なっているのが好ましい。本発明の
実施に有用な代表的な不斉イオン性第四アンモニウム塩
には、特に、ヘキサデシルエチルジメチルアンモニウム
エチルスルフェート（Ｃ₂ＯＨ₄₄Ｎ・Ｃ₂Ｈ₅Ｏ
₄Ｓ）；１−オクタデカナミニウム，Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ
メチル−，メチルスルフェート（Ｃ₂₁Ｈ₄₆Ｎ・ＣＨ₃Ｏ
₄Ｓ）；１−ドデカナミニウム，Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチ
ル−，メチルスルフェート（Ｃ₁₅Ｈ₃₄Ｎ・ＣＨ₃Ｏ
₄Ｓ）；１−ヘプタデカナミニウム，Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ
メチル−，メチルスルフェート（Ｃ₂₀Ｈ₄₄Ｎ・ＣＨ₃Ｏ
₄Ｓ）；１−テトラデカナミニウム，Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ
メチル−，メチルスルフェート（Ｃ₁₇Ｈ₃₈Ｎ・ＣＨ３
Ｏ４Ｓ）；および１−デカナミニウム，Ｎ，Ｎ，Ｎ−
トリメチル−，メチルスルフェート（Ｃ₁₃Ｈ₃₀Ｎ・ＣＨ
₃Ｏ₄Ｓ）が含まれる。ヘキサデシルエチルジメチルア
ンモニウムエチルスルフェートは、先行技術の実施にお
いて電気的寿命に著しい改良をもたらすので、特に好ま
しい。

【００２３】また、式

【化４】（ここでＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅およびＲ₆はＣ
_nＨ_2n+1であり、また１≦ｎ≦２５である）を有するイ
オン性第四級アンモニウム塩。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、
Ｒ₄、Ｒ₅およびＲ₆は同一であってもよいが、それら
すべてが同一ではなく、むしろ、不斉性が最大となり、
したがって添加剤の移動度が低くなって電気的寿命が最
長となるように、それらができるだけ異なっているのが
好ましい。ハロゲンのような他のアニオンと較べた場
合、優れた架橋をもたらすので硫酸塩アニオンが好まし
く、またカチオンは、その不斉性の高さの程度、および
その化学的安定性により選択される。本発明の実施に有
用な代表的な不斉イオン性第四級アンモニウム塩には、
特に、（３−ラウラミドプロピル）トリメチルアンモニ
ウムメチルスルフェート（Ｃ₁₈Ｈ₃₉Ｎ₂Ｏ・ＣＨ₃Ｏ₄
Ｓ）とトリメチル（３−ステアラミドプロピル）アンモ
ニウムメチルスルフェート（Ｃ₂₄Ｈ₅₁Ｎ₂Ｏ・ＣＨ₃Ｏ
₄Ｓ）が含まれる。非常に分子量範囲の巾広いポリウレ
タンに対して、電気的寿命に著しい改善をもたらすの
で、（３−ラウラミドプロピル）トメチルアンモニウム
メチルスルフェートは特に好ましい。さらに、それはよ
り高い分解温度を有し、したがって分子量のより低いグ
リコールのような高発熱物質とともに使用することがで
きる。分解温度が高いほどベースポリマー系の選択の範
囲も広がり、またより低発熱性の物質をより安定とす
る。これは、導電性にごくわずかな変動があり、安定性
や製造の自由範囲を増すことを意味する。

【００２４】塩は一般的には、硬化したエラストマー中
に、Ｄ．Ｃ．体積抵抗率を約１０⁷から約１０¹¹オーム
ｃｍとするのに十分な量で存在する。一般的には、第四
級アンモニウム塩は、全組成物の約０．５重量部から８
重量部の量で存在する。導電性添加剤の量が増加するに
つれて、エラストマーの抵抗率が減少する。抵抗率は、
低分子量物質へよりも高分子量物質への導電性添加剤の
添加により、より著しく影響される。これは、低分子量
の場合におけるより高い架橋密度と、鎖のより少ない回
転によるものと考えられる。これにより、導電性添加剤
の移動度が制限され、したがって分子量のより低い場合
における抵抗率の変化が小さくなる。

【００２５】硬化ポリウレタンエラストマーを生成する
ための架橋および延長機構の反応速度を早めるために、
一般的に触媒が用いられる。代表的な従来からの触媒に
は、ジオール延長剤の１％から２％溶液中のジブチルジ
ラウリルスズ、オクタン酸第一スズが含まれる。

【００２６】気泡や異粒子を実質的に含まない導電性ポ
リウレタンエラストマーの得られる本発明の独特の実施
方法は、数多くの一連の工程の組み合わせであり、その
うちのいくつかが、エラストマーが気泡や異粒子を実質
的に含まないようにするのに独特に寄与する。初めに二
つの個々の混合物を別々に調製し、処理する。グリコー
ルの少なくとも一部と、ジイソシアネートの少なくとも
一部でプレポリマーを調製して、イソシアネートのＮＣ
Ｏ基とグリコールのＯＨ基の反応により、ＮＣＯ基が実
質的に水を吸収できないように長鎖が形成されるように
する。この結果、プレポリマーは実質的により安定とな
り、また相対湿度の変化により受ける影響がより少なく
なる。それはまた、予想がより可能な電気的および機械
的特性をもたらす。一般的には、このプレポリマーは約
６から１２重量％、好ましくは９から１０重量％の過剰
のＮＣＯを有する。好ましい態様においては、グリコー
ルとジイソシアネートとのプレポリマーは、真空反応混
合器に入れる前に予熱し、水銀柱が５ミリメーター未
満、好ましくは水銀柱が０．５から約１．３ミリメータ
ーとなるまで脱泡する。

【００２７】第二の混合物は架橋剤、連鎖延長剤および
イオン伝導性添加剤を含み、それらを一緒に混合し、適
当な方法で処理して、液状混合物を形成する。一般的に
は、これには、例えばトリメチロールプロパンのような
物質を、室温で液体である連鎖延長剤ブタンジオールと
混合する前に、摂氏７０から８０度に１５から３０分間
加熱することが含まれる。また、イオン伝導性添加剤の
いくつかは、室温で固体、または粉末であってもよい。
７０℃から８０℃に加熱しても、イオン伝導性添加剤、
架橋剤および連鎖延長剤からなる混合物が溶融しない場
合には、それを溶融しにくい粒子をすべて破壊するであ
ろう水銀柱約５ｍｍまでの脱泡に付してもよい。残りの
不純物は、２８０から４００ミクロンのふるいを通して
ろ過して混合物からさらに除去する。液状混合物が形成
されたら、それを攪拌機またはスパチュラ等で混合し
て、より均一な混合物を得る。その後、イオン伝導性添
加剤、架橋剤および連鎖延長剤からなる混合物を、添加
剤、架橋剤および連鎖延長剤の分解温度未満、かつ溶融
温度以上の温度、一般的には７０℃から８０℃に予熱
し、その後水銀柱が５ミリメーター未満、好ましくは水
銀柱が０．５から１．３ミリメーターとなるまで脱泡し
て、混合物中のあらゆる気泡を破壊し、また水分を１５
から３０分間除去してすべての水を除去する。

【００２８】プレポリマー、および他の混合物を予熱
し、脱泡するのに続いて、それらをその後、真空反応混
合器、パイレス（Ｐｙｌｅｓ）＃２６０１−６７７型に
別々に入れる。これらの物質を、その後、別々に脱泡し
て空気と水をさらに除去する。また、物質を、それぞれ
のタンクおよびライン中で７０−９０℃に加熱する。物
質を脱泡し、加熱した後、真空を解除し、混合頭部への
液体配送のポンプ作用を助けるために、窒素圧１５−３
０ｐｓｉをかける。プレポリマー、および他の混合物
は、混合ポンプのＲＰＭスピードを調整することによ
り、混合頭部に正確に配送される。これにより、適当な
ポリマー架橋および特性に必要な、正確なグラム重量が
配送される。物質が適当な混合比となった後、それらを
動的混合頭部に運搬する。二つの成分を、２０００−２
５００ＲＰＭの混合ローター速度で混合する。

【００２９】一旦すべての反応体が一緒に添加され、重
合反応が開始されたならば、ポリウレタンを、射出成
形、回転成形、フローコーティング、圧縮成形、注入成
形等を含む従来の手法のいずれかにより、形付けするこ
とができる。ポリウレタンエラストマーは、約２００か
ら２５０°Ｆの高温で約１から２時間硬化し、その後、
同じ温度で約１６時間後硬化し、室温で約２週間状態調
節することができる。ローラーやベルトのような最終製
品は、気泡や異粒子を含んでおらず、また既述の機械
的、電気的特性を有する。

【００３０】上記の方法は、ポリオールとイソシアネー
トとのプレポリマーを別個に調製し、連鎖延長剤、架橋
剤および添加剤からなる混合物を一定の条件下で別に処
理して、別々に真空反応混合器に入れる方法であるが、
連鎖延長剤、架橋剤および添加剤の処理を既述の条件下
で別々におこないさえすれば、この方法は単一の工程で
行うことができるものと解される。

【００３１】以下の具体的な実施例は、導電性ポリウレ
タンエラストマーの本発明による製造をより明らかに説
明する。実施例中、すべての部、パーセンテージは、特
にことわりのない限り、重量によるものである。

【００３２】

【実施例】

〔実施例Ｉ〕低分子量ポリテトラメチレンエーテルグリ
コール、テラタン（登録商標）（Ｔｅｒａｔｈａｎｅ)
６５０から、バイアス転写ローラーを以下のように製造
した。過剰ＮＣＯ含有量を９．５重量％とする量で、テ
ラタン（登録商標）（Ｔｅｒａｔｈａｎｅ) ６５０を
４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートに添加し
てプレポリマーを調製した。架橋剤、連鎖延長剤、およ
び導電性添加剤からなる液状混合物を、プレポリマー１
００部につきブタンジオール７．５部、トリメチロール
プロパン２．５部、およびシアスタット（Ｃｙａｓｔａ
ｔ）ＬＳ３．４部から作った。ブタンジオールは室温で
液状であり、トリメチロールプロパンは、室温のブタン
ジオールに注ぎ入れる前に摂氏７０から８０度に加熱し
た。室温で粉末のシアスタット（Ｃｙａｓｔａｔ）ＬＳ
を、ブタンジオール−トリメチロールプロパン混合物に
添加した。混合物を、すべての粒子が溶融するまで、７
０℃から８０℃のオーブン中で溶融した。成分を、その
後、スパチュラで１から２分間混合した。もしすべての
粒子が溶融しない場合には、混合物を水銀柱０．５ミリ
メーターの脱泡処理に付して、溶融しにくい粒子を破壊
するのが望ましい。その後、イオン伝導性添加剤、架橋
剤、および連鎖延長剤からなる液状混合物を、２８０か
ら４００メッシュのフィルターを通してろ過して、あら
ゆる異粒子を除去した。混合、およびろ過後、液状混合
物を再び摂氏７０から８０度のオーブン中で予熱し、ま
た水銀柱が０．５ミリメーターとなるまで２０分間脱泡
し、肉眼で観察される気泡がすべて破壊されるまで、そ
れを観察し続けた。その後、加熱、脱泡した液状混合物
を、パイレス（Ｐｙｌｅｓ）混合器Ｎｏ．２６０１−６
７７型の投入口の一つに添加した。既述のように処方
し、調製した物質を、その後、パイレス（Ｐｙｌｅｓ）
真空混合器に添加した。正確なプレポリマーのポンプＲ
ＰＭは８０４であり、これによりプレポリマーのフロー
は３４８ｇｍｓ／ｍｉｎとなった。混合物の正確なポン
プＲＰＭは３１８であり、これによりフローは４８．５
ｇｍｓ／ｍｉｎとなった。混合頭部の速度は２０００Ｒ
ＰＭであった。上記の条件により、混合ポットライフは
約１０分となった。混合物質は、その後、回転成形ベル
ト、および成形ローラーに作られた。物質は、２３０°
Ｆで２時間硬化した後、型および回転成形機の外で、２
３０°Ｆで１６時間後成形した。２週間保圧した後、製
造したパーツを、機械的、および電気的特性についてテ
ストした。上記の方法、および処方により、電気抵抗率
２．３×１０¹⁰オーム−ｃｍ、および硬度８７−８９シ
ョアＡを有する、気泡を含まないベルト、およびローラ
ーが作られた。

【００３３】上記の方法により作られた二つのローラー
をテストしたところ、気泡および異粒子を含まず、満足
な機械的、電気的特性を有することが分かった。〔実施例II〕実施例Ｉのようにプレポリマー、ならびに
延長剤、架橋剤および添加剤からなる混合物を調製する
ことにより、ベルトを作った。また、実施例Ｉにおける
のと同じ比でこれら二つの混合物を手で混合した。その
後、２３０°Ｆに加熱し、また気泡を除去するのに十分
早い速度で回転させた回転成形機中で、それらを処理し
た。２３０°Ｆで２時間後に、硬化したエラストマーの
シートを回転成形機から取り出した。シートをさらに２
３０°Ｆで１６時間後硬化に付し、その後、室温で２週
間保圧した。ベルトは気泡を含まず、また異粒子を含ん
でおらず、満足な機械的、電気的特性を有していた。

【００３４】

【発明の効果】このように、本発明によれば、気泡およ
び異粒子を実質的に含まない導電性ポリウレタンエラス
トマーを作る方法が提供される。粒子を除去することに
より、バイアス転写ローラー上により均一な抵抗率が達
成され、またバイアス転写ローラー中により均一な機械
的特性が達成され、その結果、コピーの品質欠陥が減少
する。このようなポリウレタンからの気泡の除去は、よ
り均一な電気的特性を保証するだけではなく、ポリウレ
タンの接着性を改良し、その結果、コアへの接着が改善
される。その上、また中間転写部材または運搬ベルトの
ような導電性ポリウレタンエラストマーの他の用途に関
しては、より均一な半導電性ベルト特性が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施することによる、導電性基材上
に塗布した導電性ポリウレタンエラストマーを有するバ
イアス転写ローラーの構造を示す、一部を断面で示した
斜視図である。

【図２】本発明を実施することによる、導電性基材と
その上に塗布した導電性ポリウレタンエラストマーとの
中間に、エラストマー状の弾性ブランケット、または弛
緩可能な層を有するバイアス転写ローラーの構造を示
す、一部を断面で示した斜視図である。

【図３】本発明を実施することにより作られる中間転
写ベルトまたは運搬ベルトの等角投像図である。

【符号の説明】２コア（剛性中空シリンダー）、４被覆物、６弾
性ブランケット、８導電性ポリウレタンエラストマー
層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｂ 1/06 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】次のステップを含む、気泡および異粒子
を実質的に含まない導電性ポリウレタンエラストマーを
製造する方法：ポリオールとイソシアネートとのプレポ
リマーを形成し、イオン伝導性添加剤、および架橋エラ
ストマーを生成するのに十分な量の架橋剤と連鎖延長剤
からなる液状混合物を形成し、添加剤、架橋剤および連鎖延長剤からなる液状混合物を
ろ過して異粒子を除去し、脱泡オーブン中で、添加剤、架橋剤および連鎖延長剤の
分解温度未満、かつ溶融温度以上の温度に液状混合物を
予熱し、水銀柱が５ｍｍ未満となるまで脱泡して混合物
中のあらゆる気泡を破壊し、また水分を除去し、投入口を二つ有する真空反応混合器に、プレポリマー、
および予熱し脱泡した液状混合物を入れ、水銀柱５ｍｍ
未満の真空中で、均一な混合物が生成するまでの時間混
合し、混合物を真空反応混合器から取り出して所望の形状と
し、形状化したものを硬化して、気泡および異粒子を実質的
に含まないエラストマーとする。
【請求項２】該イオン伝導性添加剤が、臭化テトラヘ
プチルアンモニウム、塩化トリメチルオクタデシルアン
モニウム、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、式【化１】（ここでＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄およびＲ₅はＣ_nＨ
_2n+1であり、また１≦ｎ≦２５である）を有する不斉イ
オン性第四級アンモニウム塩、および式【化２】（ここでＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅およびＲ₆はＣ
_nＨ_2n+1であり、また１≦ｎ≦２５である）を有する不
斉イオン性第四級アンモニウム塩からなる群から選ば
れ、約１０⁷から約１０¹¹オームｃｍのＤ．Ｃ．体積抵
抗率をもたらすのに十分な量で存在している、請求項１
記載の方法。
【請求項３】該イオン伝導性添加剤が、臭化テトラヘ
プチルアンモニウム、ヘキサデシルエチルジメチルアン
モニウムエチルスルフェート；１−オクタデカナミニウ
ム，Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−，メチルスルフェート；
１−ドデカナミニウム，Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−，メ
チルスルフェート；１−ヘプタデカナミニウム，Ｎ，
Ｎ，Ｎ−トリメチル−，メチルスルフェート；１−テト
ラデカナミニウム，Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−，メチル
スルフェート；ならびに１−デカナミニウム，Ｎ，Ｎ，
Ｎ−トリメチル−、メチルスルフェートおよび（３−ラ
ウラミドプロピル）トメチルアンモニウムメチルスルフ
ェートからなる群から選ばれる、請求項２記載の方法。