JPH08120179A - 半導電性シリコーンゴム組成物及びシリコーンゴムロール - Google Patents

半導電性シリコーンゴム組成物及びシリコーンゴムロール

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JPH08120179A
JPH08120179A JP6282607A JP28260794A JPH08120179A JP H08120179 A JPH08120179 A JP H08120179A JP 6282607 A JP6282607 A JP 6282607A JP 28260794 A JP28260794 A JP 28260794A JP H08120179 A JPH08120179 A JP H08120179A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 (A)下記平均組成式(1)で示され、脂肪
族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキ
サン100重量部、 R1 nSiO(4-n)/2 …(1) (但し、式中R1は同一又は異種の非置換又は置換の1
価炭化水素基であり、nは1.98〜2.02の正数で
ある。) (B)比表面積が50m2/g以上である補強性シリカ
粉末5〜70重量部、(C)導電性酸化チタン5〜10
0重量部、(D)硬化剤を上記(A)成分を硬化させ得
る量を含有してなることを特徴とする半導電性シリコー
ンゴム組成物。 【効果】 本発明の半導電性シリコーンゴム組成物は、
特定量の導電性酸化チタンを配合したことにより、高電
圧下などに使用されるロール材料の材料固有の抵抗値変
化に対し安定化され、高電圧下における長期の使用に耐
え得る事務機等のロール材料、特に1×103〜1×1
12Ω・cmの固有抵抗値に設定された半導電性シリコ
ーンゴムロール材料等に有効で、帯電ロール、転写ロー
ル、現像ロール用に好適に用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硬化して半導電領域で
安定した抵抗値となるシリコーンゴムを与える半導電性
シリコーンゴム組成物に関し、特に1×103〜1×1
12Ω・cmの固有抵抗値に設定され、複写機やファク
シミリ等のOA機器の帯電ロール、転写ロール、現像ロ
ール等の半導電性ロール材料等として有効に用いられる
半導電性シリコーンゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】事務機
用途のゴム材料の1つとしてロール材があるが、現在ゴ
ム材料としては、シリコーンゴムをはじめとしてウレタ
ンエラストマー、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム等
の様々な材料が使用され、またこれらの複合材料も提案
されている。これらゴム材料は、電気的な絶縁用材料と
して、或いは静電気防止や電気導通路の目的で導電化材
を配合した導電性材料として様々な用途に用いられてき
たが、近年においては、特に1×103〜1×1012Ω
・cmの中抵抗領域の半導電性材料が複写機などのロー
ル材料に使用されるようになってきた。
【0003】半導電性ロール材料は、使用環境のほとん
どでゴム材料自身の抵抗値により流れる電流をコントロ
ールするために、例えば転写能力等の目的を持つため
に、その抵抗値の安定性が非常に重要となっている。ま
た、ロール材料に流れる電流値を安定化するために、更
にはOPC上に電荷を有効に与えるために、300V〜
10KVの電圧をかけることが多い。
【0004】しかしながら、これらの半導電性ロール材
料は、そのほとんどがカーボン系の導電材を主に使用し
ており、カーボンを導電材料とした場合このような高電
圧下の使用環境では導電材料であるカーボンの安定性に
限界があり、カーボン−カーボン間のストラクチャーが
断絶されたり、カーボンの気化などにより長時間使用し
ていると設定した抵抗値からはずれてしまうという問題
があり、特に高電圧になればなるほど、また電流を流せ
ば流すほど顕著に現れてしまうという問題があった。
【0005】本発明は上記事情を改善するためになされ
たもので、高電圧下などに使用されるロール材料の抵抗
値を安定化し得、高電圧下における長期の使用に耐える
ことができ、このためロール材料として好適に用いるこ
とができる半導電性シリコーンゴム組成物を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【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、シリコー
ンゴムに導電性酸化チタンを配合することにより、加工
性、圧縮永久歪に優れ、シリコーンゴムに安定に半導電
性を付与し、しかも高電圧下で抵抗値変化に対し安定で
あり、長期の使用に耐え得る事務機等のロール材料にな
り得ることを知見した。
【0007】即ち、下記平均組成式(1)で示されるオ
ルガノポリシロキサン100部(重量部、以下同様)
と、比表面積が50m2/g以上の補強性シリカ粉末5
〜70部とに更に導電性酸化チタンを5〜100部配合
することにより、得られたシリコーンゴム組成物は有機
過酸化物又はオルガノハイドロジェンポリシロキサン/
白金系触媒単独ででも、また有機過酸化物とオルガノハ
イドロジェンポリシロキサン/白金系触媒の併用系でも
硬化し得、その成形物は結果的に高電圧下において導電
材の変質が妨げられるために材料の抵抗値変化が少な
く、長期の使用に耐え得ることができることから事務機
等のロール材料に最適であることを知見し、本発明をな
すに至った。
【0008】従って、本発明は、(A)下記平均組成式
(1)で示され、脂肪族不飽和基を少なくとも2個有す
るオルガノポリシロキサン100部、 R1 nSiO(4-n)/2 …(1) (但し、式中R1は同一又は異種の非置換又は置換の1
価炭化水素基であり、nは1.98〜2.02の正数で
ある。) (B)比表面積が50m2/g以上である補強性シリカ
粉末5〜70部、(C)導電性酸化チタン5〜100
部、(D)硬化剤を上記(A)成分を硬化させ得る量を
含有してなることを特徴とする半導電性シリコーンゴム
組成物を提供する。
【0009】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明に係るシリコーンゴム組成物の第1必須成分のオルガ
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】 R1 nSiO(4-n)/2 …(1) (但し、式中R1は同一又は異種の非置換又は置換の1
価炭化水素基であり、nは1.98〜2.02の正数で
ある。)
【0011】ここで、上記式中、R1はメチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、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、
ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル
基、トリル基等のアリール基、またはこれらの基の炭素
原子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原
子、シアノ基などで置換したクロロメチル基、トリフル
オロプロピル基、シアノエチル基などから選択される同
一又は異種の好ましくは炭素数1〜10、より好ましく
は炭素数1〜8の非置換又は置換の1価炭化水素基であ
る。この場合、R1は脂肪族不飽和基(アルケニル基)
を少なくとも2個有していることが必要であるが、R1
中の脂肪族不飽和基の含有量は0.001〜20モル
%、特に0.025〜5モル%であることが好ましい。
また、nは1.98〜2.02の正数である。上記式
(1)のオルガノポリシロキサンは基本的には直鎖状で
あることが好ましいが、分子構造の異なる1種又は2種
以上の混合物であってもよい。
【0012】更に、上記オルガノポリシロキサンは平均
重合度が100〜10,000、特に3,000〜8,
000であることが好ましい。
【0013】次に、シリコーンゴム組成物を構成する第
2必須成分の補強性シリカ粉末は、機械的強度の優れた
シリコーンゴムを得るために必須とされるものである
が、この目的のためには比表面積が50m2/g以上、
好ましくは100〜300m2/gである必要がある。
比表面積が50m2/gに満たないと硬化物の機械強度
が低くなってしまう。このような補強性シリカとして
は、例えば煙霧質シリカ、沈降シリカ等が挙げられ、ま
たこれらの表面をクロロシランやヘキサメチルジシラザ
ンなどで疎水化したものも好適に用いられる。
【0014】補強性シリカ粉末の添加量は、第1成分の
オルガノポリシロキサン100部に対して5〜70部、
特に10〜50部とすることが好ましく、5部未満では
添加量が少なすぎて補強効果が得られず、70部を超え
ると加工性が悪くなり、また機械的強度が低下してしま
う。
【0015】本発明で第3必須成分として用いる導電性
酸化チタンは本発明の特徴的成分であり、この導電性酸
化チタンとしては導電性を有するいずれの酸化チタンを
も使用することができるが、特に酸化チタンの表面を
銀、アンチモン等の金属導電性物質で処理されて導電性
が付与されたものが好適に用いられる。
【0016】導電性酸化チタンの導電度は体積抵抗率が
1012Ω・cm以下のものであればよいが、本発明の組
成物の硬化物に1×103〜1×1012Ω・cmの範
囲、特に1×105〜1×109Ω・cmの体積抵抗率を
付与するものが好ましい。
【0017】導電性酸化チタンの具体例としては、導電
性粉末W−P(三菱マテリアル社製)、ET−500W
(石原産業製)が挙げられる。
【0018】この導電性酸化チタンは、上記第1成分の
ようなオルガノポリシロキサンでペースト化して配合す
ることが分散性の点から好ましい。かかるペースト化し
た導電性酸化チタンとしては、ECM−S(三菱マテリ
アル社製)などを用いることができる。
【0019】上記導電性酸化チタンの配合量は、上記第
1成分のオルガノポリシロキサン100部に対して5〜
100部、更に望ましくは10〜50部が半導電領域を
得るために好適である。添加量が5部に満たないとほぼ
絶縁性になってしまい、目的の効果が認められず、10
0部を超えると導電性になりすぎたり、物理的(機械
的)特性が低下する。
【0020】また、半導電領域の抵抗を微調整したり更
に安定化させるために、導電性カーボンブラックを
(A)成分のオルガノポリシロキサン100部に対して
0.5〜5部添加することが好ましい。添加量が5部を
超えると導電性になりすぎる場合がある。導電性カーボ
ンブラックは他の成分と同時に添加しても予め(C)成
分の導電性酸化チタンと直接接触混合させ、物理的に吸
着させてから用いてもよい。
【0021】導電性カーボンブラックは特に限定される
ものではなく、通常シリコーンゴム組成物に配合される
ものを使用することができる。具体的にはアセチレンブ
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(SC
F)、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(C
C)、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。
【0022】アセチレンブラックの具体例として、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)、コン
ダクティブファーネスブラックの具体例として、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)、スーパーコンダクティブファ
ーネスブラックの具体例として、コンチネックスSCF
(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)、エクストラコンダクティブファーネスブ
ラックの具体例として、旭HS−500(旭カーボン社
製)、バルカンXC−72(キャボット社製)、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)が例示される。また、ファーネスブラ
ックの1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。
【0023】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。
【0024】本発明において第4必須成分の硬化剤とし
ては既知のオルガノハイドロジェンポリシロキサン/白
金系触媒(付加反応用硬化剤)又は有機過酸化物触媒を
使用し得る。
【0025】白金系触媒としては公知のものが使用で
き、具体的には白金元素単体、白金化合物、白金複合
体、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール化合物、アル
デヒド化合物、エーテル化合物、各種オレフィン類との
コンプレックスなどが例示される。白金系触媒の添加量
は、第1成分のオルガノポリシロキサンに対し白金原子
として1〜2,000ppmの範囲とすることが望まし
い。
【0026】一方、オルガノハイドロジェンポリシロキ
サンは、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよ
いが、重合度が300以下のものが好ましく、ジメチル
ハイドロジェンシリル基で末端が封鎖されたジオルガノ
ポリシロキサン、ジメチルシロキサン単位とメチルハイ
ドロジェンシロキサン単位及び末端トリメチルシロキシ
単位との共重合体、ジメチルハイドロジェンシロキサン
単位(H(CH32SiO0.5単位)とSiO2単位とか
らなる低粘度流体、1,3,5,7−テトラハイドロジ
ェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロ
キサン、1−プロピル−3,5,7−トリハイドロジェ
ン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキ
サン、1,5−ジハイドロジェン−3,7−ジヘキシル
−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサ
ンなどが例示される。
【0027】この硬化剤としてのオルガノハイドロジェ
ンポリシロキサンの添加量は、第1成分のオルガノポリ
シロキサンの脂肪族不飽和基(アルケニル基)に対し
て、珪素原子に直結した水素原子が50〜500モル%
となる割合で用いられることが望ましい。
【0028】また、有機過酸化物触媒としては、例えば
ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイ
ルパーオキサイド、p−メチルベンゾイルパーオキサイ
ド、2,4−ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチ
ル−ビス(2,5−t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、
ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾ
エートなどが挙げられる。有機過酸化物触媒の添加量は
第1成分のオルガノポリシロキサン100部に対して
0.1〜5部とすればよい。
【0029】本発明に係るシリコーンゴム組成物には、
上記必須成分に加え、任意成分として本発明の効果を妨
げない範囲で必要に応じ、導電性亜鉛華等の他の導電性
無機酸化物などの導電材や増量剤としてシリコーンゴム
パウダー、ベンガラ、粉砕石英、炭酸カルシウムなどの
充填剤を添加してもよい。更には、スポンジを成形する
ための無機、有機の発泡剤を添加してもよい。この発泡
剤としてはアゾビスイソブチロニトリル、ジニトロペン
タメチレンテトラミン、ベンゼンスルフォンヒドラジド
アゾジカルボンアミドなどが例示され、その添加量はシ
リコーンゴムコンパウンド100部に対し1〜10部の
範囲が好適である。
【0030】このように、本発明組成物に発泡剤を添加
すると、スポンジ状のシリコーンゴムを得ることができ
る。このときこの半導電性シリコーンゴムロール材料は
非カーボン系とした場合、カーボン系のものに比べ、有
機過酸化物系触媒を用いてスポンジ状のシリコーンゴム
をつくり易いことも特徴の一つである。
【0031】また、本発明組成物には必要に応じて着色
剤、耐熱性向上剤などの各種添加剤や反応制御剤、離型
剤或いは充填剤用分散剤などを添加することは任意とさ
れるが、この充填剤用分散剤として使用されるジフェニ
ルシランジオール、各種アルコキシシラン、カーボンフ
ァンクショナルシラン、シラノール基含有低分子量シロ
キサンなどは本発明の効果を損なわないように最小限の
添加量に止めることが好ましい。
【0032】更に、本発明のシリコーンゴム組成物を難
燃性、耐火性にするために、白金含有材料、白金化合物
と二酸化チタン、白金と炭酸マンガン、白金とγ−Fe
23、フェライト、マイカ、ガラス繊維、ガラスフレー
クなどの公知の添加剤を添加してもよい。
【0033】本発明に係るシリコーンゴム組成物は、上
記した成分を2本ロール、バンバリーミキサー、ドウミ
キサー(ニーダー)などのゴム混練り機を用いて均一に
混合して、必要に応じ加熱処理を施すことにより得るこ
とができるが、この場合、例えば第1成分のオルガノポ
リシロキサン、第2成分の補強性シリカ粉末を予め混合
してベースコンパウンドを調整しておき、これに第3成
分の導電性酸化チタンを混合して調製してもよく、更に
は第4成分の硬化剤を添加、混合しても差し支えない。
【0034】このようにして得られたシリコーンゴムロ
ール材料は、金型加圧成形、押し出し成形などの種々の
成形法によって必要とされる用途に成形することができ
る。なお、硬化は硬化方法、成形物の肉厚により適宜選
択することができるが、通常80〜400℃で10秒〜
30日の条件にて行うことができる。
【0035】
【発明の効果】本発明の半導電性シリコーンゴム組成物
は、特定量の導電性酸化チタンを配合したことにより、
高電圧下などに使用されるロール材料の材料固有の抵抗
値変化に対し安定化され、高電圧下における長期の使用
に耐え得る事務機等のロール材料、特に1×103〜1
×1012Ω・cmの固有抵抗値に設定された半導電性シ
リコーンゴムロール材料等に有効で、帯電ロール、転写
ロール、現像ロール用に好適に用いることができる。
【0036】
【実施例】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。
【0037】〔実施例1〕ジメチルシロキサン単位9
9.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.1
5モル%、ジメチルビニルシロキサン単位0.025モ
ル%からなり、平均重合度が約5,000であるゴム状
オルガノポリシロキサン100部に、分散剤としてジフ
ェニルシランジオール3部、末端シラノール基ジメチル
ポリシロキサン(重合度n=10)4部及び比表面積が
200m2/gである処理シリカ(日本アエロジル
(株)製)30部を添加し、160℃で2時間熱処理し
てベースコンパウンドを作製した。
【0038】上記ベースコンパウンド100部に導電性
酸化チタンW−P(三菱マテリアル社製)20部、アセ
チレンブラック2部、シリコーンゴムパウダーX−52
−594Z(信越化学工業社製)20部を加圧ニーダー
で混練りし、200メッシュで濾過をしてコンパウンド
を作製した。
【0039】上記コンパウンド100部に硬化剤として
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて6mm厚のシート及び直径12mm(アルミ
芯金,直径6mm,ゴム肉厚3mm)のロールを圧縮成
形した。成形温度は165℃/10分、成形圧力は35
kgf/cm2であった。
【0040】〔実施例2〕実施例1で作製したベースコ
ンパウンド100部に導電性酸化チタンW−P(三菱マ
テリアル社製)20部、アセチレンブラック2部を加圧
ニーダーで混練りし、200メッシュで濾過をしてコン
パウンドを作製した。
【0041】上記コンパウンド100部に硬化剤として
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて実施例1と同様にして6mm厚のシート及び
直径12mmのロールを得た。
【0042】〔実施例3〕導電性酸化チタンW−P(三
菱マテリアル社製)100部とアセチレンブラック10
部を予めボールミル等でよく混合し、3本ロールをかけ
ペースト化して導電性ペーストを得た。
【0043】実施例1で作製したベースコンパウンド1
00部に上記導電性ペースト52部、シリコーンゴムパ
ウダーX−52−594Z(信越化学工業社製)20部
を加圧ニーダーで混練りし、200メッシュで濾過をし
てコンパウンドを作製した。
【0044】上記コンパウンド100部に硬化剤として
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて実施例1と同様にして6mm厚のシート及び
直径12mmのロールを得た。
【0045】〔実施例4〕実施例1で作製したベースコ
ンパウンド100部に実施例3で得た導電性ペースト2
6部、シリコーンゴムパウダーX−52−594Z(信
越化学工業社製)20部を加圧ニーダーで混練りし、2
00メッシュで濾過をしてコンパウンドを作製した。
【0046】上記コンパウンド100部に硬化剤として
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて実施例1と同様にして6mm厚のシート及び
直径12mmのロールを得た。
【0047】〔比較例1〕実施例1で作製したベースコ
ンパウンド100部にアセチレンブラック5部、シリコ
ーンゴムパウダーX−52−594Z(信越化学工業社
製)20部を加圧ニーダーで混練りし、200メッシュ
で濾過をしてコンパウンドを作製した。
【0048】上記コンパウンド100部に硬化剤として
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて実施例1と同様にして6mm厚のシート及び
直径12mmのロールを得た。
【0049】〔比較例2〕実施例1で作製したベースコ
ンパウンド100部にアセチレンブラック10部、シリ
コーンゴムパウダーX−52−594Z(信越化学工業
社製)20部を加圧ニーダーで混練りし、200メッシ
ュで濾過をしてコンパウンドを作製した。
【0050】上記コンパウンド100部に硬化剤として
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて実施例1と同様にして6mm厚のシート及び
直径12mmのロールを得た。
【0051】〔比較例3〕実施例1で作製したベースコ
ンパウンド100部にアセチレンブラック10部を加圧
ニーダーで混練りし、200メッシュで濾過をしてコン
パウンドを作製した。
【0052】上記コンパウンド100部に硬化剤として
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5部を混練りし、得られたコンパウン
ドを用いて実施例1と同様にして6mm厚のシート及び
直径12mmのロールを得た。
【0053】得られたシリコーンゴムシートを200℃
/4時間でポストキュアーしたものの抵抗値を測定し
た。得られたシートの抵抗値はシートを図1のような電
極1と芯金2の間に挟み、電極1と芯金2との間の電気
特性を測定した。ロールの抵抗値は図2のように電極1
と芯金2の間の電気特性を測定した。測定電圧は100
V、測定機器4は(株)アドバンテストデジタル超抵抗
計R8340を用いた。結果を表1に示す。
【0054】
【表1】
【0055】表1の結果より、本発明の半導電性シリコ
ーンゴム組成物及びロール成形品は安定した半導電領域
を付与することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導電性シリコーンゴムシートの抵抗を測定す
る装置を示す概略斜視図である。
【図2】同シリコーンゴムシートからなるローラの抵抗
を測定する装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
A 半導電性シリコーンゴムシート 1 電極 2 芯金 3 測定機器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記平均組成式(1)で示され、
    脂肪族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシ
    ロキサン100重量部、 R1 nSiO(4-n)/2 …(1) (但し、式中R1は同一又は異種の非置換又は置換の1
    価炭化水素基であり、nは1.98〜2.02の正数で
    ある。) (B)比表面積が50m2/g以上である補強性シリカ
    粉末5〜70重量部、(C)導電性酸化チタン5〜10
    0重量部、(D)硬化剤を上記(A)成分を硬化させ得
    る量を含有してなることを特徴とする半導電性シリコー
    ンゴム組成物。
  2. 【請求項2】 導電性酸化チタンが、酸化チタンの表面
    を金属導電性物質で処理したものである請求項1記載の
    組成物。
  3. 【請求項3】 更に導電性カーボンブラックを(A)成
    分100重量部に対して0.5〜5重量部配合した請求
    項1又は2記載の組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1,2又は3記載の組成物を成形
    してなるOA機器用半導電性シリコーンゴムロール。
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