JPS63276515A - 金属−導電性ゴム複合構造体の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は金属−導電性ゴム複合構造体の改良された製造
方法を提供するものである。

（従来の技術とその欠点） 近年、導電性ゴム成形体に金属性電極を接合一体化し、
該電極を通して導電性ゴムに直接電圧を印加するように
してなる構造体が、たとえば、乾式複写機における帯電
用あるいは除電用の導電性ゴムロール、導電性ゴムプレ
ートとして、あるいは定着用加熱ロールとして、または
治療用低周波パルス発振器の電極体などとして広く使用
されるに至っている。

このような金属性電極しこ導電性ゴム成形体を一体化し
てなる複合構造体は、おおむね次のような方法により製
造されている。すなわち、（イ）金属性部材の表面に凸
凹を施し、凹部分に絶縁性のプライマー処理を施すか、
カップリング剤を塗布した後、この処理面に対して導電
性ゴム成形体を結合一体化する方法、 （ロ）金属性部材または導電性ゴム成形体の結合面にプ
ライマーあるいはカップリング剤を縞状、斑点状に塗布
した後、これらを結合一体化する方法、（ハ）金属部材
たまは導電性ゴム成形体のいずれか一方に、嵌合用の開
口もしくは貫通孔を設け、これに他方の部材を嵌合一体
化する方法。

しかしながら、上記方法により得られた複合構造体にお
いては、カップリング剤もしくはプライマーが塗布され
ている部分では、導電性ゴム成形体と金属製部材との間
に強固な絶縁性塗膜が形成され、また、塗布されていな
い部分、すなわち、金属部材と導電性ゴム成形品とが単
に接触している部分では金属部材の表面と導電性ゴム成
形体中の導電性付与剤との接触によってこれらの間に電
池が形成されやすく、その結果腐食が進行し、これは電
流あるいは電流量変化によりさらに促進される。また電
池を形成しない場合であっても、金属部材の表面のカッ
プリング剤もしくはプライマーが塗布されていない部分
では導電性ゴム成形体を透過する水蒸気や炭酸ガスによ
り腐食されやすく、金属部材と導電性ゴム成形体との接
触面における電気抵抗値が次第に増大する傾向にある。

さらにこのようにして得られた複合構造体においては、
これに圧縮、曲げ、あるいは伸張力などの応力が加わる
場合には、上記塗膜のない部分において、導電性ゴム成
形体には金属部材との接触面で摺動応力が作用し、導電
性ゴムロールのようにこの摺動応力が繰返し印加される
ようなものの場合には金属部材の表面を研摩することに
なり、その結果生じる研摩粉が上記塗膜のない部分にた
まり、そのうえにこの研摩粉は腐食し易く、また導電性
ゴムは摺動摩擦によってクランキングを発生し易く、し
たがっていずれの場合も接触面の電気抵抗値が増大する
ことになる。一方、これに曲げあるいは伸長応力が加わ
る場合には、上記塗膜のない部分において空洞が生じ、
そのために抵抗値が著しく増大し、さらにこのようにし
て生じた空洞と、金属部材と導電性ゴム成形体とが接合
一体化している塗膜面との境界において鋭角部分を形成
するため、繰返しあるいは連続して応力が加わると、接
合境界面に対してこの応力があたかもナイフェツジのご
とく作用して引剥しもしくは剥離応力として作用するこ
ととなり、接合部で剥離、破断が生じ易いという種々の
問題点を有するものであった。

上記した（イ）〜（ハ）の方法とは別に、従来、導電性
付与剤を配合してなる未硬化導電性ゴム材料に、有機シ
ランカップリング剤あるいは有機シラン過酸化物と添加
して、導電性付与剤間の連鎖績合とシリコーンゴムマト
リックスとの結合を強固にした導電性シリコーンゴム成
形体も知られている。この導電性ゴム成形体は金属性部
材との接合性にもすぐれているが、しかしこのようなシ
リコーンゴム成形体は、成形用金型を用いて成形するに
あたり、金型成形面に極めて多量の離型剤を塗布すると
か、あるいは成形面にフッ素樹脂加工した金型を使用し
なければならず、そのうえ極めて限定された形の成形体
しか得られないのである。

すなわち、離型剤を多量に処理した金型あるいは樹脂加
工を施した金型には、その成形面にどうしてもピンホー
ル的な傷が残るため、導電性ゴム成形物が成形面のエツ
ジ部分あるいは突出部に対して強固に結合一体化されや
すく所望の複雑な形状を有する成形体が得がたいためで
ある。また、上記したゴム成形体と金型との結合一体化
を防ぐために多量の離型剤を使用する場合には、成形体
の表面層に未硬化部分が残ってしまうという欠点もある
。このため予じめ賦型した未硬化の導電性ゴム材料を型
に接触させずにスチーム流中で所望の金属製部材に担持
させて硬化一体化するという方法もあるが、この場合に
はスチームにより有機シランカップリング剤あるいは有
機シラン過酸化物が無効分解してしまい、このようにし
て得られた複合構造体はその縁端部で接合不良が発生し
たり、金属部材表面での酸化被膜層が厚いものとなり、
金属部材と導電性ゴム成形体との間の電気抵抗にバラツ
キが生じ、しかも再現性がなく、かつ所望の抵抗値が得
られないなどの不利欠点があった。

なお、スチーム流中で硬化一体化する代りにスチームを
含まない熱風加熱による場合には、熱伝達係数が小さい
ので温度差を大きくして加熱しなければならないので、
金属部材の内部あるいは表皮部が変質し易く、抵抗値が
安定したものにならず、電気部品として充分に信頼のお
けるものにはならなかった。

（発明の構成） 本発明は金属製部材と導電性ゴム成形体との間の機械的
結合状態ならびに電気的結合状態の安定した新規な金属
−導電性ゴム複合構造体の製造方法に関するものであっ
て、これは金属性部材と導電性ゴム層との間に、シラン
カップリング剤あるいは有機シラン過酸化物を含む導電
性ゴム層を介在させ、これらを成形用金型中で加熱加圧
下に一体化することを特徴とするものである。

以下に本発明の詳細な説明すると、まず、本発明に用い
られる金属製部材としては鉄、銅、金、銀、錫、鉛、あ
るいはステンレス鋼、リン青銅、ハンダ、黄銅などの合
金からなるシート状、棒状、ブロック状体のほか不定形
状のものであり、導電製ゴムとしては従来公知の天然ゴ
ムもしくはシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、
ニトリルゴム、ブタジェンゴム、エチレンプロピレンゴ
ムなど従来公知のゴムに、銀アトマイザー１銅粉、アセ
チレンブラック、ファーネスブラック、カーボングラフ
ァイトなど従来公知の導電性付与剤を分散配合してなる
ものである。

また、本発明における中間導電性ゴム層に添加配合され
るシランカップリング剤としては、テ１へラエトキシシ
ラン、メチルトリオキシシラン、ジメチルジェトキシシ
ラン、アルコキシアミノシラン、ビニルトリエトキシシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（２−
メトキシエトキシ）シラン、３−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン、２−　（３，４−エポキシシク
ロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシド
キシプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピル
トリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−
アミノプロピルトリメトキシシラン、３−ウレイドプロ
ピルトリエトキシシランなどが例示され、一方、有機シ
ラン過酸化物としては、一般式 ％式％） で表わされ、Ｒ１が水素基、メチル基、ビニル基、アリ
ル基などであり、Ｒ２がｔ−ブチル基、クミル基などで
ある化合物が例示される つぎに、本発明の複合構造体は前記のように、金属製部
材と導電性ゴム成形体とを、シランカップリング剤ある
いは有機シラン過酸化物を含む導電性ゴムからなる中間
層を介して一体化してなるものであり、上記金属製部材
と導電性ゴム層に化学的に結合一体化してなるものであ
る。

すなわち、金属製部材と中間導電性ゴム層とについてみ
ると、通常金属製部材の表面は研摩後ないし表面清浄化
の後も空気中においてその表面に直ちに薄い酸化被膜あ
るいは酸化部分が形成されるが、この酸化被膜あるいは
酸化部分と中間導電性ゴム層に含まれるシランカップリ
ング剤あるいは有機シラン過酸化物とが反応してＳｌ−
〇−（Ｍｅ）結合が生じ強固に結合一体化されるのであ
る。一方、導電性ゴム成形体と中間導電性ゴム層とにつ
いては公知の架橋結合機構に従って結合一体化されるの
である。

このような構造を有する本発明の複合構造体においては
、金属製部材と中間導電性ゴム層とが化学的結合により
保護されているので、この種従来品にみられるように、
金属製部材と導電性ゴム成形体との間の接合部に単に接
触しているだけというような部分がなく、したがって金
属製部材の表面と導電性ゴム成形体中に含まれる導電性
粒子と一８＝ の間の電池形成とか、上記部分における腐食に伴なう金
属製部分と導電性ゴム成形体間の抵抗値増大という問題
がなく、さらにこの複合構造体に種々機械的応力がかか
るときも金属製部材と導電性ゴム成形体の接合部におけ
る剥離、部分的破壊ということもなく、機械的かつ電気
的に安定した結合状態とされるのである。

また、本発明の複合構造体においては、中間導電性ゴム
層と、これに一体化される導電性ゴム成形体に対する導
電性付与剤の配合割合を変化させることによって、それ
ぞれの比抵抗の値を変えることができ、特に中間導電性
ゴム層の比抵抗を導電性ゴム成形体における比抵抗より
はるかに小さいもの、たとえば１／１０以下の値とする
ことにより、金属製部材と導電性ゴム成形体との間の抵
抗値の耐久信頼性をより高いものとすることができる。

つぎに、本発明方法に従って、金属−導電性ゴム複合体
を製造するには、まず、金属製部材、シランカップリン
グ材あるいは有機シラン過酸化物を含む導電性ゴム組成
物Ａ、上記金属製部材に結合一体化すべき成形体を構成
する導電性ゴム組成物Ｂ、ならびに所望の成形面を有す
る成形用金型が準備される。

つぎに、上記組成物Ａを溶剤に解かして金属製部材の接
合面に塗布した後半硬化状態に乾燥するか、あるいは上
記組成物Ａを未硬化、半硬化状態で所定寸法のシート状
体とした後、これを金属製部材の接合面に載置し、つい
でこの上に上記組成物Ｂをやはり未硬化、半硬化状態で
所定寸法のシート状体としたものを載置するか、あるい
はまた計量した所定量の上記組成物Ｂのかたまりを載置
した後、これらを上記成形用金型内に仕込み、加熱加圧
する。

しかして、本発明においては上記圧縮成形に際して、導
電性ゴム組成物Ｂあるいはその成形体および金属製部材
は、金型成形面に接触しても、シランカップリング剤あ
るいは有機シラン過酸化物を含む導電性組成物Ａあるい
はその成形体は金型成形面に接触しないようにし、たと
え接触したとしてもきわめてわずかな部分が接触するよ
うに配慮すべきであり、これによれば圧縮成形の後に金
型を開いたとき目的とする金属−導電性ゴム複合構造体
を無理なく容易に取出すことができるのである。

なお、本発明においては、上記導電性ゴム組成物Ａおよ
びＢに関して、これらを未硬化ないし半硬化状態で所望
の形、たとえばシート状に賦形した状態で圧縮成形用の
金型に仕込むことが金属−導電性ゴム複合構造体を工業
的規模で製造するのに最も都合よく、またこのようにし
て得られた複合構造物は金属製部材と導電性ゴム成形体
の結合強度がきわめて大きいものとされる。

以上説明した通り、本発明の方法によればシランカップ
リング剤あるいは有機シラン過酸化物を含む中間導電性
ゴム層を介在させるが故に、成形用金型内において金属
−導電性ゴム複合構造体を工業的規模のもとに容易かつ
安価に製造することができるので、本発明の実用的価値
はすこぶる大きい。

１１一 つぎに本発明の実施例をあげる。

実施例 芯金（直径１０ｍｍ、長さ１５０ｎｍ）の表面に、信越
化学工業−社製、シリコーンゴム８７ｃ４０ｐの５Ω・
口の比抵抗の導電ゴム１００重量部中にプライマーＮα
８（同社製）を１００重量部添加し、トルエン中に溶解
したものを風乾後の塗膜厚が０．５ｍｍ（中間導電性ゴ
ム層）になるように塗膜し、風乾後導電性ゴムとして７
７ｃ２２ｐ　（信越化学工業■社製：比抵抗値１０Ω／
　ａｎ　）をロール直径が２０ｍｍとなるようにして付
着させ、ついでこれらを１８０℃×１０分ｘ１５０Ｋｇ
（ゲージ圧力）の条件下で加熱加圧してロールを製造し
た。

得られたロールを複写機に組込んで紙送り試験を行った
ところ、５０万枚まで芯金〜ゴム層との界面に剥離や亀
裂は何ら認められなかった。また、このもののロール表
面と芯金間の抵抗値は５×１０２Ωであった。

比較例１ 上記において中間導電性ゴム層の代りにプライマーＮａ
　８を単独でＱ、２ｍｍ厚さとなるよう芯金に塗布した
以外は実施例と同様にしてロールを製造したところ、得
られたロールは１０万枚で界面剥離をおこし、また抵抗
値も７×１０１１となり、紙の巻き付き現象をしばしば
起した。

比較例２ 実施例において、中間導電性ゴム層を省略して直接芯金
に導電性ゴム層を一体化しようとして同条件で加熱加圧
して成形したところ、このものの抵抗値は４．８　Ｘ　
１０２Ωであったが、しかし芯金と接着しておらず、わ
ずか５，０００枚で界面剥離を生じた。

参考例 信越化学工業■社製８７ｃ３３ｐ　　５　（比抵抗値１
８Ω・■のカーボンブラック配合の導電性ゴム）１００
重量部にシランカップリング剤ＫＢＭ６０３（同社製二
Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメ
トキシシラン）を１５重量部添加したもの（中間導電性
ゴム層）と上記８７　ｃ　３３　ｐ　−５を１９０″Ｃ
ｘ　１５分Ｘ１６０ｋｇ（ゲージ圧力）の条件下で加熱
加圧して物性試験、　　片を作成し、ＪＩＳ　　Ｃ２１
２３の測定方法によるＪＩＳ　　Ｋ−６１３０の物性を
しらべたところ、下表の結果が得られ、引張強度はカッ
プリング剤の添加により３０％劣り、特に圧縮永久歪が
２倍となり、各種成形体に不適であることがわかった。

なお、カップリング剤ＫＢＭ６０３を添加したものは、
通常の金属面を露出した金型では成形器にくっついて取
り出せないため、テフロンコーティングを施した金型を
用いて成形する必要があり、必要試料片の大きさの３倍
以上のブロック体から切り出して作成する必要があった
ので、８７ｃ３３ｐ−５もこれにあわせて作成しなけれ
ばならぬという無駄があった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属性部材と導電性ゴム層との間に、シランカップ
   リング剤あるいは有機シラン過酸化物を含む中間導電性
   ゴム層を介在させて、これらを成型用金型中で加熱加圧
   下に一体化成形することを特徴とする金属−導電性ゴム
   複合構造体の製造方法。